JPS64508B2

JPS64508B2 -

Info

Publication number: JPS64508B2
Application number: JP3954184A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Fujii; Atsushi Isobe
Original assignee: Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Current assignee: Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1984-02-29
Publication date: 1989-01-06
Also published as: EP0159120A1; EP0159120B1; JPS60185880A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は炭素繊維製造用油剤に関し、更に詳し
くは、炭素繊維の製造において、耐炎化工程前に
前駆体として使用するアクリル系繊維やピツチ系
繊維（以下これらをプレカーサーと略称する）へ
付与することにより、該プレカーサーに優れた分
繊性乃至工程通過性を与えるとともに耐炎化工程
以降での融着を防止し、よつて優れた物性の炭素
繊維を製造することができる。特定のアミノポリ
シロキサンを必須成分とする油剤に関する。一般に炭素繊維は、プレカーサーを酸化性雰囲
気下に200〜300℃で加熱焼成する耐炎化（又は不
融化、以下耐炎化と総称する）工程により耐炎化
繊維とした後、不活性雰囲気下に700℃以上の高
温で炭素化する炭素化工程を経て製造されるが、
この際、耐炎化工程前、通常はプレカーサーを製
造する工程で油剤が付与される。しかして該油剤
には、平滑性、帯電防止性、集束性等の一般的諸
機能の他に、前述の如き炭素繊維の製造条件に応
ずるその性質上、とりわけ繊維の分繊性に優れ且
つ融着を防止する機能が重要である。この種の油剤として従来一般には、ホスフエー
トのアルカリ金属塩、各種カチオン活性剤、ポリ
オキシアルキレンエーテル等が主に用いられてい
るが、これらは帯電防止性、集束性、平滑性の点
では一応の性能を有しているものの、その本来的
性質に基づく分解によつて分繊性が劣る欠点があ
り、また耐炎化工程でタールを生じたり、或いは
加熱初期にその大部分が揮散し、繊維間に融着が
生じる欠点がある。そこで従来、かかる油剤の改良品として、ジメ
チルポリシロキサン、フエニルメチルポリシロキ
サン、エポキシポリシロキサン、ポリエーテルポ
リシロキサン、アミノポリシロキサン等、各種の
シリコーン系油剤が堤案されている（特公昭51−
12739、特公昭52−24136、特開昭52−148227等）。
ところが、これらのシリコーン系油剤にも、それ
ぞれに次のような欠点がある。すなわち、ジメチ
ルポリシロキサンやフエニルメチルポリシロキサ
ンの場合、熱的には良好であるが、その分子内に
極性基を持たないことによりプレカーサーに対す
る配向性（均一付着性、以下同じ）が不充分であ
るためと考えられるが、プレカーサーの繊性及び
耐炎化工程での融着防止機能が少なく、また非極
性であるために静電気による毛羽立ちや糸切れ等
の問題を起こし易い。エポキシポリシロキサンの
場合、その分子内のエポキシ基の開環重合等によ
り、繊維−繊維間を固着し、また自身もタール化
するため、耐炎化工程での融着防止機能は全くな
く、むしろ弊害になる。ポリエーテルポリシロキ
サンの場合、その分子内のエーテル結合が熱的に
弱く、耐炎化工程においてそのほとんどが熱分
解、揮散し、融着防止機能を果たさなくなり、ま
たその熱分解の際の発熱が繊維自体の異常反応を
誘因する。そしてアミノポリシロキサンの場合、
これは以上説明した従来の他のシリコーン系油剤
に比べれば概して良好な性能を有するが、従来提
案されているアミノポリシロキサンは、その分子
内のアミノ変性基１個当り窒素原子が１個のもの
であつて、結果的に弱い極性グループが散在する
こととなり、したがつてプレカーサーに対する配
向性が劣るためと考えられるが、分繊性及び耐融
着防止機能が依然として充分でない。本発明者は、叙上の従来欠点を解消し、プレカ
ーサーの製造及び耐炎化工程を含むそれ以降の工
程において工程通過性や分繊性に優れ且つ融着等
の障害のない、したがつて高品質の炭素繊維を安
定製造することができる油剤を得るべく鋭意研究
した結果、窒素含有量との関係において特定のア
ミノ変性基を有するアミノポリシロキサンを必須
成分とする油剤が好適であることを見出し、本発
明を完成するに到つた。すなわち本発明は、次の一般式（）で示され
る、ｍが１である場合のアミノポリシロキサンを
必須成分とする、ポリシロキサン系化合物の１種
又は２種以上を有効成分として含有し、該有効成
分中の窒素含有量が１重量％以下であることを特
徴とする炭素繊維製造用油剤に係る。上記一般式（）において、Ａは、

【式】であつて、ｍが０の場合に−OH、又は−CH₃である。（但し、Ｘ＝炭素数３〜５のアルキレン基。Ｙ＝
炭素数２〜６のアルキレン基、又はフエニレン
基。R₁、R₃＝水素、炭素数１〜５のアルキル基、
又はフエニル基。R₂、R₄＝メチル基、又はエチ
ル基。R₅、R₆、R₇＝水素、メチル基、エチル基。
ｌ＝０、又は１〜５の整数。ｍ＝０、又は１。ｎ
＝１以上の整数。）一般式（）において、ｍが１である場合のア
ミノポリシロキサンは、例えば、アミノ基含有シ
ランと末端に水酸基を有するジオルガノポリシロ
キサンとを縮合することにより得られるが、この
際、アミノ基含有シランと末端に水酸基を有する
ジオルガノポリシロキサンとのモル比等によつ
て、一般式（）で示される化合物は、ｍが１で
ある場合のアミノポリシロキサン単独系と、該ア
ミノポリシロキサンとｍが０である場合のポリシ
ロキサン系化合物との混合系とをとり得る。いず
れの系であつてもそれらは、該アミノポリシロキ
サンを必須成分として一般式（）で示される化
合物の１種又は２種以上を包含し、本発明に係る
油剤の有効成分であるが、該有効成分中の窒素含
有量は１重量％以下でなければならない。有効成
分中の窒素含有量が１重量％をこえると、プレカ
ーサーに対する配向性は良くなるが、耐熱性が悪
くなり、耐炎化工程でタールを生じてその融着防
止機能が著るしく低下する。そして好ましくは、
該有効成分の25℃における粘度が10〜10000cst
（センチストークス、以下同じ）で且つその窒素
含有量が0.5重量％以下の場合である。これは主
に、揮散による融着防止機能の低下と粘度上昇に
よる平滑性の低下が生じることのある場合に備え
るためであるが、この場合概して、前述した混合
系を有効成分にすると好結果が得られる。本発明に係る油剤は、以上説明したアミノポリ
シロキサンを必須成分とする有効成分の他に、本
発明の効果を損なわない範囲で、公知の平滑剤、
柔軟剤、帯電防止剤、界面活性剤、酸化防止剤、
防腐剤、更には従来提案の炭素繊維製造用油剤を
適宜に選定して併用することができ、油剤中にお
ける前記有効成分の含有量に制限はないが、プレ
カーサーの分繊性や耐炎化工程での融着防止機能
を充分に得るため、40重量％以上とするのが好ま
しい。しかして本発明に係る油剤は、プレカーサー製
造工程、又は該工程後耐炎化工程前の段階で付与
し、その付与形態は、エマルジヨン、有機溶剤溶
液、又はストレート等いずれでもよく、その付与
手段は、ローラー給油法、スプレー給油法、又は
ガイドオイリング法のいずれでもよい。そして、
この際の油剤付着量は、一方で本発明の効果を充
分に発現させつつ、他方で経済性も含めて付着量
に見合つた効果を発現させるため、プレカーサー
に対し0.01〜５重量％とするのが好ましい。以上説明したように、一般式（）で示される
アミノポリシロキサンを非須成分とする有効成分
を、所定通り含有する本発明に係る油剤は、プレ
カーサーの製造工程や耐炎化工程での工程通過性
に優れ、とりわけ、プレカーサーの分繊性や耐炎
化工程での融着防止機能に優れていて、従来提案
のアミノポリシロキサンの場合に比べ、卓越した
効果を奏する。この理由は明らかでないが、本発
明におけるアミノポリシロキサンがその分子両末
端にアミノ変性基を有する点で従来提案のアミノ
ポリシロキサンとは明確な差があり、この差に基
づく立体的な効果からか、本発明におけるアミノ
ポリシロキサンの方がプレカーサーに対して強固
に配向され、その耐熱性の点で窒素含有量を低く
する場合には特に、この配向性の程度が重要にな
つてくるためと考えられる。以下、試験例を挙げて、本発明の構成及び効果
をより具体的にするが、本発明はここに挙げる実
施例に限定されるものではない。 ●試験例第１表に示した処理剤85重量部とPOEノニル
フエニルエーテル15重量部とからなる油剤の水乳
化液を調製した。そして、アクリルフイラメント糸（75デニー
ル／40フイラメント）に該水乳化液をそれぞれ付
着量0.5±0.1重量％となるようにローラー給油法
で付与した試料糸を調製し、該試料糸の摩擦係数
及び発生電気を後述の方法で測定乃至評価した。また、アクリルフイラメント糸（16000デニー
ル／12000フイラメント）に前記水乳化液をそれ
ぞれ付着量0.5±0.1重量％となるように浸漬法で
付与した後、乾燥ローラーを用いて115℃×４秒
間乾燥してプレカーサートウを調製し、これを試
料としてその分繊性を後述の方法で評価した。更に、プレカーサートウを240℃の強制循環式
オーブン中で60分間処理して耐炎化繊維を得、こ
れを試料としてその耐融着性を後述の方法で評価
した。 ●●摩擦係数の測定試料糸を20×65％RHの雰囲気下に24時間放置
し、同条件下に初張力20ｇ、糸速100ｍ／分でク
ロムメツキ梨地加工ピンと接触走行させて、その
摩擦係数をμメーター（エイコー測器社製）で測
定した。尚、測定値は低い方が良好である。 ●●発生電気の評価前記摩擦係数の測定の際に、クロムメツキ梨地
加工ピンとの接触後の発生電気を集電式電位測定
器（春日電機社製）で測定し、次の基準で評価し
た。〇＝100ボルト未満 △＝100〜300ボルト未満 ×＝300ボルト以上 ●●分繊性試料を２cmに切断し、黒紙上で軽く振盪して、
分繊状態を次の基準で評価した。 ◎＝分繊性良〇＝分繊性可 △＝分繊性やや不良 ×＝分繊性著るしく不良 ●●耐融着性試料を２cmに切断し、白紙上で軽く振盪して、
耐融着状態を次の基準で評価した。 ◎＝融着なし〇＝融着ごく僅かあり △＝融着ややあり ×＝融着大結果を第１表に示したが、この結果からも、本
発明に係る油剤によれば、炭素繊維製造用油剤と
して必要な分繊性、耐融着性、その他平滑性、帯
電防止性の全てに亘つて優れた性能を発揮してい
ることが明らかである。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１次の一般式（）で示される、ｍが１である
場合のアミノポリシロキサンを必須成分とする、
ポリシロキサン系化合物の１種又は２種以上を有
効成分として含有し、該有効成分中の窒素含有量
が１重量％以下であることを特徴とする炭素繊維
製造用油剤。上記一般式（）において、Ａは、【式】であつて、ｍが０の場合に−OH、又は−CH₃である。（但し、Ｘ＝炭素数３〜５のアルキレン基。Ｙ＝
炭素数２〜６のアルキレン基、又はフエニレン
基。R₁、R₃＝水素、炭素数１〜５のアルキル基、
又はフエニル基。R₂、R₄＝メチル基、又はエチ
ル基。R₅、R₆、R₇＝水素、メチル基、エチル基。
ｌ＝０、又は１〜５の整数。ｍ＝０、又は１。ｎ
＝１以上の整数。）２有効成分の25℃における粘度が10〜10000セ
ンチストークスで、且つその窒素含有量が0.5重
量％以下である特許請求の範囲第１項記載の炭素
繊維製造用油剤。