JPWO2018163739A1 - Acrylic fiber treatment agent and use thereof - Google Patents

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Abstract

処理剤を付与し製造された炭素繊維製造用アクリル繊維を長期間保存した際、炭素繊維製造用アクリル繊維の劣化を抑制できるアクリル繊維用処理剤、該処理剤を用いた炭素繊維製造用アクリル繊維及び該処理剤を用いた炭素繊維の製造方法を提供する。本発明のアクリル繊維処理剤は、アミノ変性シリコーン(A)、ブレンステッド酸化合物(B)及びアセチレン系界面活性剤(C)を含むものである。本発明の炭素繊維製造用アクリル繊維は、炭素繊維製造用アクリル繊維の原料アクリル繊維に、本発明のアクリル繊維処理剤を付着させてなるものである。A treatment agent for acrylic fiber capable of suppressing deterioration of an acrylic fiber for carbon fiber production when the acrylic fiber for carbon fiber production produced by applying a treatment agent is stored for a long period of time, an acrylic fiber for carbon fiber production using the treatment agent And a method of producing carbon fibers using the treatment agent. The acrylic fiber treatment agent of the present invention comprises an amino-modified silicone (A), a Bronsted acid compound (B) and an acetylenic surfactant (C). The acrylic fiber for carbon fiber production of the present invention is obtained by adhering the acrylic fiber treatment agent of the present invention to raw material acrylic fiber of acrylic fiber for carbon fiber production.

Description

本発明は、アクリル繊維処理剤及びその用途に関する。より詳しくは、アクリル繊維を製造する際に使用する処理剤と、該処理剤を用いた炭素繊維製造用アクリル繊維(以下、プレカーサーと称することがある)と、該処理剤を用いた炭素繊維の製造方法とに関する。   The present invention relates to an acrylic fiber treatment agent and its use. More specifically, a treating agent used in producing acrylic fiber, an acrylic fiber for producing carbon fiber using the treating agent (hereinafter sometimes referred to as a precursor), and a carbon fiber using the treating agent It relates to the manufacturing method.

炭素繊維はその優れた機械的特性を利用して、マトリックス樹脂と称されるプラスチックとの複合材料用の補強繊維として、航空宇宙用途、スポーツ用途、一般産業用途等に幅広く利用されている。
炭素繊維を製造する方法としては、まず炭素繊維製造用アクリル繊維(プレカーサーということがある)を製造する(このプレカーサーの製造工程を製糸工程と称することがある)。このプレカーサーを200〜300℃の酸化性雰囲気中で耐炎化繊維に転換し(この工程を以下、耐炎化処理工程と称することがある)、続いて300〜2000℃の不活性雰囲気中で炭素化する(この工程を以下、炭素化処理工程と称することがある)方法が一般的である(以下、耐炎化処理工程と炭素化処理工程をあわせて、焼成工程と称することがある)。このプレカーサーの製造には通常のアクリル繊維と比較しても高倍率に延伸される延伸工程を経る。その際、繊維同士の膠着が起こり易く、均一に高倍率延伸が行われない為に、不均一なプレカーサーとなる。この様なプレカーサーを焼成して得られる炭素繊維は十分な強度が得られないという問題がある。また、プレカーサーの焼成時には、単繊維同士の融着が発生し、得られた炭素繊維の品質、品位を低下させるという問題がある。
Carbon fibers are widely used in aerospace applications, sports applications, general industrial applications, etc., as reinforcing fibers for composite materials with plastics called matrix resins, taking advantage of their excellent mechanical properties.
As a method for producing carbon fibers, first, acrylic fibers for producing carbon fibers (sometimes referred to as "precursors") are produced (the process for producing the precursors may be referred to as a yarn production process). This precursor is converted to a flameproofed fiber in an oxidizing atmosphere at 200 to 300 ° C. (this process may be hereinafter referred to as a flameproofing step) and subsequently carbonized in an inert atmosphere at 300 to 2000 ° C. (This step is hereinafter sometimes referred to as a carbonization treatment step) is a general method (hereinafter, a combination of a flameproofing step and a carbonization treatment step may be referred to as a firing step). The precursor is manufactured through a drawing process which is drawn at a high magnification as compared with ordinary acrylic fibers. At that time, the fibers are easily stuck to each other, and the high magnification stretching is not uniformly performed, so that it becomes a non-uniform precursor. There is a problem that carbon fibers obtained by firing such a precursor can not obtain sufficient strength. In addition, at the time of firing of the precursor, there is a problem that fusion between single fibers occurs and the quality and quality of the obtained carbon fiber are lowered.

プレカーサーの膠着防止、炭素繊維の融着防止のために、プレカーサーに付与する処理剤として、湿潤時および高温環境下で繊維−繊維間摩擦が低く、優れた剥離性を有するシリコーン系処理剤、特に熱による架橋反応により耐熱性をさらに向上できるアミノ変性シリコーン系処理剤をプレカーサーに付与する技術が多数提案されている(特許文献1〜2参照)。
このような処理剤を付与し製造されたプレカーサーを長期間保存した際、プレカーサーの経時劣化を引き起こす問題があった。そのため、長期間保存したプレカーサーを焼成して炭素繊維を製造した場合、焼成工程で毛羽が発生し、焼成後の炭素繊維強度が低下する等の問題があった。
As a treating agent to be applied to the precursor for preventing sticking of the precursor and preventing fusion of carbon fiber, a silicone-based treating agent having excellent peelability and low fiber-fiber friction under wet condition and high temperature environment, especially A number of techniques have been proposed for applying to the precursor an amino-modified silicone-based treatment agent capable of further improving the heat resistance by a crosslinking reaction with heat (see Patent Documents 1 and 2).
When a precursor produced by applying such a treatment agent is stored for a long period of time, there is a problem of causing the precursor to deteriorate with time. Therefore, when a carbon fiber is manufactured by firing a precursor stored for a long period of time, fuzz is generated in the firing step, and there is a problem such as a decrease in carbon fiber strength after firing.

日本国特開2001−172879号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-172879 日本国特開2002−129481号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-129481

かかる従来の技術背景に鑑み、本発明の目的は、処理剤を付与し製造された炭素繊維製造用アクリル繊維を長期間保存した際、炭素繊維製造用アクリル繊維の劣化を抑制できるアクリル繊維用処理剤、該処理剤を用いた炭素繊維製造用アクリル繊維及び該処理剤を用いた炭素繊維の製造方法を提供することにある。   In view of such conventional technical background, an object of the present invention is to treat acrylic fibers which can suppress deterioration of acrylic fibers for carbon fiber production when the acrylic fibers for carbon fiber production which are produced by adding a treating agent are stored for a long period of time An agent, an acrylic fiber for producing carbon fibers using the treating agent, and a method for producing a carbon fiber using the treating agent.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、処理剤を付与し製造されたプレカーサーを長期保管した際の劣化が、処理剤中に含まれるアミノ変性シリコーンのアミノ基に起因していることと、アミノ変性シリコーンを乳化するために使用される乳化剤の繊維内部への浸透が起因していることを見出した。そして、アミノ変性シリコーン(A)とブレンステッド酸化合物(B)とアセチレン系界面活性剤(C)とを併用すれば、アミノ基に起因するプレカーサーの劣化及び乳化剤の繊維内部への浸透に起因するプレカーサーの劣化を抑制できることを見出し、本願発明に到達した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention have found that deterioration when a precursor prepared by adding a treating agent is stored for a long time is caused by the amino group of amino-modified silicone contained in the treating agent. It has been found that this is due to the penetration of the emulsifying agent used to emulsify the amino-modified silicone into the interior of the fiber. And, if amino-modified silicone (A), Br ス テ ッ ド nsted acid compound (B) and acetylenic surfactant (C) are used in combination, the deterioration of the precursor due to the amino group and the permeation of the emulsifier into the fiber are caused. It has been found that deterioration of the precursor can be suppressed, and the present invention has been achieved.

すなわち本発明のアクリル繊維処理剤は、アミノ変性シリコーン(A)、ブレンステッド酸化合物(B)及びアセチレン系界面活性剤(C)を含むものである。   That is, the acrylic fiber treatment agent of the present invention comprises an amino-modified silicone (A), a Bronsted acid compound (B) and an acetylene-based surfactant (C).

前記アミノ変性シリコーン(A)のアミノ基1モルに対して、ブレンステッド酸化合物(B)の割合が、0.01〜2.5モル当量であることが好ましい。   It is preferable that the ratio of a Bronsted-acid compound (B) is 0.01-2.5 molar equivalent with respect to 1 mol of amino groups of the said amino modified silicone (A).

前記アミノ変性シリコーン(A)100重量部に対して、前記アセチレン系界面活性剤(C)の割合は0.1〜12重量部であることが好ましい。   The proportion of the acetylene-based surfactant (C) is preferably 0.1 to 12 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the amino-modified silicone (A).

前記アセチレン系界面活性剤(C)は、アセチレンアルコール(C1)、アセチレンジオール(C2)、アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C3)及びアセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)から選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。   The acetylene-based surfactant (C) is selected from acetylene alcohol (C1), acetylene diol (C2), compound (C3) obtained by adding alkylene oxide to acetylene alcohol and compound (C4) obtained by adding alkylene oxide to acetylene diol Or at least one selected from the group consisting of

前記アセチレンアルコール(C1)は、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。前記アセチレンジオール(C2)は、下記一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。前記アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C3)は、下記一般式(3)で表される化合物であることが好ましい。前記アセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)は下記一般式(4)で表される化合物であることが好ましい。   The acetylene alcohol (C1) is preferably a compound represented by the following general formula (1). The acetylene diol (C2) is preferably a compound represented by the following general formula (2). It is preferable that the compound (C3) which added the alkylene oxide to the said acetylene alcohol is a compound represented by following General formula (3). It is preferable that the compound (C4) which added the alkylene oxide to the said acetylene diol is a compound represented by following General formula (4).

Figure 2018163739
(式(1)中、R及びR2は、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。)
Figure 2018163739
(In formula (1), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)

Figure 2018163739
(式(2)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。)
Figure 2018163739
(In formula (2), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)

Figure 2018163739
(式(3)中、R及びR2は、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。Rは水素原子、または炭素数1〜5のアルキル基である。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示す。nは1〜50の数である。)
Figure 2018163739
(In Formula (3), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 7 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. AO is carbon 2 to 4 represents an oxyalkylene group, n is a number of 1 to 50.)

Figure 2018163739
(式(4)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。Rは水素原子、または炭素数1〜5のアルキル基である。なお、式(4)における複数のRは、同一であってもよく異なっていてもよい。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示す。m、nはそれぞれ独立して1〜50の数である。)
Figure 2018163739
(In formula (4), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 7 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms In addition, a plurality of R 7 in the formula (4) may be the same or different, and AO represents an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and m and n are each independently. It is a number of 1 to 50.)

処理剤の不揮発分に占める前記アミノ変性シリコーン(A)の重量割合は、40〜95重量%であることが好ましい。   It is preferable that the weight ratio of the said amino modified silicone (A) to the non volatile matter of a processing agent is 40 to 95 weight%.

本発明のアクリル繊維用処理剤は、さらに、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)を含有することが好ましい   The treatment agent for acrylic fiber of the present invention preferably further contains a polyoxyalkylene alkyl ether (D)

前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)は、下記一般式(5)で示される化合物を含むことが好ましい。   It is preferable that the said polyoxyalkylene alkyl ether (D) contains the compound shown by following General formula (5).

Figure 2018163739
(一般式(5)中、Rは炭素数6〜22のアルキル基を示す。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示す。jはそれぞれ独立して1〜50の数である。)
Figure 2018163739
In (formula (5), R 8 is .AO represents an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms is a number from 1 to 50 independently respectively .j showing an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms. )

前記アミノ変性シリコーン(A)100重量部に対して、前記アセチレン系界面活性剤(C)と前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)の合計の割合は5〜50重量部であることが好ましい。   The ratio of the total of the acetylene-based surfactant (C) and the polyoxyalkylene alkyl ether (D) is preferably 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the amino-modified silicone (A).

本発明の炭素繊維製造用アクリル繊維は、炭素繊維製造用アクリル繊維の原料アクリル繊維に、上記のアクリル繊維処理剤を付着させてなるものである。   The acrylic fiber for carbon fiber production of the present invention is obtained by adhering the above-mentioned acrylic fiber treatment agent to raw material acrylic fiber for acrylic fiber for carbon fiber production.

本発明の炭素繊維の製造方法は、炭素繊維製造用アクリル繊維の原料アクリル繊維に、上記の繊維処理剤を付着させて製糸する製糸工程と、200〜300℃の酸化性雰囲気中で耐炎化繊維に転換する耐炎化処理工程と、前記耐炎化繊維をさらに300〜2000℃の不活性雰囲気中で炭化させる炭素化処理工程とを含むものである。   The method for producing carbon fiber according to the present invention comprises a spinning step in which the above-mentioned fiber treatment agent is made to adhere to raw material acrylic fiber of acrylic fiber for carbon fiber production to produce a yarn, and flameproof fiber in an oxidizing atmosphere at 200 to 300 ° C. And a carbonization treatment step of carbonizing the above-mentioned flameproofed fibers in an inert atmosphere at 300 to 2000 ° C.

本発明のアクリル繊維処理剤は、処理剤を付与し製造された炭素繊維製造用アクリル繊維を長期間保存した際、炭素繊維製造用アクリル繊維の劣化を抑制できる。本発明の炭素繊維製造用アクリル繊維を用いれば、長期間保存したアクリル繊維束を用いても、焼成工程での毛羽の発生を抑制でき、高強度、高品質の炭素繊維を得ることができる。本発明の炭素繊維の製造方法によれば、長期間保存したアクリル繊維束を用いても、焼成工程での毛羽の発生を抑制でき、高強度、高品質の炭素繊維を得ることができる。   The acrylic fiber treatment agent of the present invention can suppress deterioration of the acrylic fiber for carbon fiber production when the acrylic fiber for carbon fiber production which is produced by applying the treatment agent is stored for a long time. By using the acrylic fiber for carbon fiber production of the present invention, even when using an acrylic fiber bundle stored for a long time, generation of fluff in the firing step can be suppressed, and carbon fiber with high strength and high quality can be obtained. According to the method for producing a carbon fiber of the present invention, even when using an acrylic fiber bundle stored for a long time, generation of fluff in the firing step can be suppressed, and high strength and high quality carbon fiber can be obtained.

(アミノ変性シリコーン(A))
本発明の処理剤は、アミノ変性シリコーン(A)を必須に含有する。アミノ変性シリコーンの変性基であるアミノ基(アミノ基を有する有機基を含む)は、主鎖であるシリコーンの側鎖と結合していてもよいし、末端と結合していてもよいし、また両方と結合していてもよいが、耐炎化処理工程での繊維保護の観点から、側鎖と結合している(側鎖にアミノ基を有する)方が好ましい。また、そのアミノ基は、モノアミン型、ジアミン型、ポリアミン型のいずれであってもよく、1分子中に両者が併存していてもよいが、耐炎化処理工程で繊維束内部にまで処理剤を均一に付与し、かつ、処理剤を皮膜化させて繊維を保護する点から、モノアミン型又はジアミン型が好ましい。アミノ変性シリコーン(A)は、一種単独でもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Amino-modified silicone (A))
The treatment agent of the present invention essentially contains an amino-modified silicone (A). An amino group (including an organic group having an amino group) which is a modifying group of amino-modified silicone may be bonded to a side chain of silicone which is a main chain, or may be bonded to an end, or It may be bonded to both, but from the viewpoint of fiber protection in the flameproofing step, it is preferable to be bonded to the side chain (having an amino group in the side chain). The amino group may be any of monoamine type, diamine type and polyamine type, and both may coexist in one molecule, but the treatment agent is extended to the inside of the fiber bundle in the flameproofing step. A monoamine type or a diamine type is preferred from the viewpoint of uniform application and coating of the treatment agent to protect the fibers. The amino-modified silicone (A) may be used alone or in combination of two or more.

アミノ変性シリコーン(A)の25℃での動粘度は、本願効果を発揮させる点から、50〜30000mm/sが好ましい。動粘度が50mm/s未満の場合、処理剤が飛散しやすくなり、また水系乳化した際にエマルジョンの溶液安定性が悪くなり、処理剤を繊維へ均一に付与することができなくなることがある。その結果、繊維の融着を防止できないことがある。動粘度が30000mm/s超の場合、粘着性に起因するガムアップが問題となることがある。当該動粘度の上限値は、25000mm/s、20000mm/s、10000mm/s、5000mm/s、4000mm/s、3000mm/s、2500mm/sの順で好ましい。The kinematic viscosity of the amino-modified silicone (A) at 25 ° C. is preferably 50 to 30,000 mm 2 / s from the viewpoint of exerting the effect of the present invention. If the kinematic viscosity is less than 50 mm 2 / s, the treatment agent is likely to scatter, and when aqueous emulsion is made, the solution stability of the emulsion may deteriorate, and the treatment agent may not be able to be uniformly applied to the fibers. . As a result, fusion of fibers may not be prevented. When the kinematic viscosity is more than 30000 mm 2 / s, gum-up due to the tackiness may be a problem. The upper limit value of the kinematic viscosity is preferably 25000 mm 2 / s, 20000 mm 2 / s, 10000 mm 2 / s, 5000 mm 2 / s, 4000 mm 2 / s, 3000 mm 2 / s, 2500 mm 2 / s in this order.

アミノ変性シリコーン(A)のアミノ当量は、繊維間の膠着や融着の防止の点から、300〜10000g/molが好ましく、500〜10000g/molがより好ましく、1000〜9000g/molがさらに好ましい。該アミノ当量が300g/mol未満の場合、耐炎化処理工程の初期で処理剤が熱架橋するため処理剤を均一に繊維束内部にまで付与することができないことがある。また、該アミノ当量が10000g/mol以上の場合、耐炎化処理工程の後期で処理剤の熱架橋が起こらないために繊維保護が出来ないことがある。ここで、アミノ当量とは、アミノ基又はアンモニウム基1個当たりのシロキサン骨格の質量を意味している。表記単位のg/molはアミノ基又はアンモニウム基1mol当たりに換算した値である。従って、アミノ当量の値が小さいほど分子内でのアミノ基又はアンモニウム基の比率が高いことを示している。   The amino equivalent of the amino-modified silicone (A) is preferably 300 to 10000 g / mol, more preferably 500 to 10000 g / mol, and still more preferably 1000 to 9000 g / mol, from the viewpoint of preventing sticking and fusion between fibers. When the amino equivalent is less than 300 g / mol, the treatment agent may be thermally crosslinked at the beginning of the flameproofing step, so that the treatment agent may not be uniformly applied to the inside of the fiber bundle. In addition, when the amino equivalent is 10000 g / mol or more, the fibers may not be protected because thermal crosslinking of the treating agent does not occur at a later stage of the flameproofing step. Here, the amino equivalent means the mass of the siloxane skeleton per amino group or ammonium group. The g / mol of the indicated unit is a value converted per mol of amino group or ammonium group. Therefore, the smaller the value of the amino equivalent, the higher the proportion of amino groups or ammonium groups in the molecule.

アミノ変性シリコーン(A)は、アミノ当量や動粘度(25℃)の異なる複数のアミノ変性シリコーンを併用してもよい。2種以上のアミノ変性シリコーンを用いる場合、上記アミノ当量はアミノ変性シリコーン全体(混合物)のアミノ当量を意味し、上記の25℃における動粘度はアミノ変性シリコーン全体(混合物)の動粘度を意味する。   The amino-modified silicone (A) may be used in combination of a plurality of amino-modified silicones having different amino equivalents and kinematic viscosity (25 ° C.). When two or more amino-modified silicones are used, the above amino equivalent means the amino equivalent of the entire amino-modified silicone (mixture), and the above-mentioned kinematic viscosity at 25 ° C means the kinematic viscosity of the entire amino-modified silicone (mixture) .

上記アミノ変性シリコーンとしては、例えば、下記一般式(6)で示す化合物を挙げることができる。   As said amino modified silicone, the compound shown by following General formula (6) can be mentioned, for example.

Figure 2018163739
(式(6)中、Rは炭素数が1〜20のアルキル基又はアリール基を示す。R10は下記化学式(7)で示される基である。R11は、R、R10又は−OR17(R17は水素原子又は炭素数が1〜6のアルキル基)である。pは10≦p≦10000、qは0.1≦q≦1000である。)
Figure 2018163739
Wherein R 9 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group, and R 10 represents a group represented by the following chemical formula (7): R 11 represents R 9 , R 10 or -OR 17 (R 17 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), p is 10 ≦ p ≦ 10000, and q is 0.1 ≦ q ≦ 1000.

式(6)中、Rは炭素数が1〜20のアルキル基又はアリール基を示す。Rは、好ましくは炭素数が1〜10のアルキル基又はアリール基であり、より好ましくは炭素数1〜5のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基である。なお、式(6)における複数のRは、同一であってもよく異なっていてもよい。R10は下記一般式(7)で示される基である。R11は、R、R10又は−OR17で示される基であり、好ましくはRである。なお、式(6)における複数のR11は、同一であってもよく異なっていてもよい。
17は、水素原子又は炭素数が1〜6のアルキル基であり、好ましくは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子又はメチル基である。pは、10〜10000の数であり、好ましくは50〜5000であり、さらに好ましくは100〜2000である。qは、0.1〜1000の数であり、好ましくは0.5〜500であり、さらに好ましくは1〜100である。
Wherein (6), R 9 represents an alkyl or aryl group having 1 to 20 carbon atoms. R 9 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group, more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and still more preferably a methyl group. In addition, several R < 9 > in Formula (6) may be same or different. R 10 is a group represented by the following general formula (7). R 11 is a group represented by R 9 , R 10 or -OR 17 , preferably R 9 . In addition, several R < 11 > in Formula (6) may be same or different.
R 17 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group. p is a number of 10 to 10000, preferably 50 to 5000, and more preferably 100 to 2000. q is a number of 0.1 to 1000, preferably 0.5 to 500, and more preferably 1 to 100.

Figure 2018163739
Figure 2018163739

式(7)中、R12及びR14は、それぞれ独立して、炭素数が1〜6のアルキレン基であり、好ましくは炭素数1〜3のアルキレン基である。R13、R15及びR16は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数が1〜10のアルキル基又はアリール基であり、好ましくは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子である。rは0〜6の数であり、好ましくは0〜3であり、さらに好ましくは0〜1である。In formula (7), R 12 and R 14 are each independently an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. R 13 , R 15 and R 16 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and further Preferably it is a hydrogen atom. r is a number of 0 to 6, preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 1.

(ブレンステッド酸化合物(B))
本発明の繊維処理剤は、ブレンステッド酸化合物(B)を必須に含有する。ブレンステッド酸(B)を用いない場合、必須成分であるアセチレン系界面活性剤(C)を用いた場合であっても、アミノ変性シリコーンのアミノ基に起因する経時的な架橋の抑制ができない。ブレンステッド酸化合物(B)とはプロトン供与体をいい、カルボン酸化合物、無機酸、スルホン酸化合物、ホスホン酸化合物等が挙げられる。ブレンステッド酸化合物(B)は、一種単独でもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Brensted acid compound (B))
The fiber treatment agent of the present invention essentially contains a Bronsted acid compound (B). When the Bronsted acid (B) is not used, it is not possible to suppress the temporal crosslinking due to the amino group of the amino-modified silicone, even when the acetylene-based surfactant (C), which is an essential component, is used. The Bronsted acid compound (B) is a proton donor, and includes carboxylic acid compounds, inorganic acids, sulfonic acid compounds, phosphonic acid compounds and the like. The Bronsted acid compound (B) may be used alone or in combination of two or more.

カルボン酸化合物とは、分子構造中にカルボキシル基を含む化合物をいう。カルボン酸化合物としては、特に限定されないが、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸、芳香族カルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、アミノ酸等が挙げられる。   A carboxylic acid compound means the compound which contains a carboxyl group in molecular structure. Although it does not specifically limit as a carboxylic acid compound, Aliphatic monocarboxylic acid, aliphatic polycarboxylic acid, aromatic carboxylic acid, aromatic polycarboxylic acid, an amino acid etc. are mentioned.

脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、乳酸、酪酸、クロトン酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、イソセチル酸、マルガリン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸、イソエイコサ酸、ガドレイン酸、エイコセン酸、ドコサン酸、イソドコサン酸、エルカ酸、テトラコサン酸、イソテトラコサン酸、ネルボン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、ポリオキシアルキレンモノカルボン酸、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルモノカルボン酸等が挙げられる。   Examples of aliphatic monocarboxylic acids include acetic acid, lactic acid, butyric acid, crotonic acid, valeric acid, caproic acid, enanthate, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, myristoleic acid, pentadecanoic acid and palmitic acid Palmitoleic acid, isocetylic acid, margaric acid, stearic acid, isostearic acid, oleic acid, elaidic acid, bacicic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidic acid, isoeicoic acid, gaderic acid, eicosenic acid, docosanoic acid, isodocosanoic acid, eruka Examples of the acid include tetracosanoic acid, isotetracosanoic acid, nervonic acid, cerotic acid, montanic acid, melisic acid, polyoxyalkylene monocarboxylic acid, polyoxyalkylene alkyl ether monocarboxylic acid and the like.

脂肪族ポリカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ウンデンカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ポリオキシアルキレンジカルボン酸、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルジカルボン酸およびこれらの誘導体が挙げられる。   Examples of aliphatic polycarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, speric acid, azelaic acid, sebacic acid, undencan diacid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid and tetradecanedioic acid And pentadecanedioic acid, polyoxyalkylene dicarboxylic acid, polyoxyalkylene alkyl ether dicarboxylic acid and derivatives thereof.

芳香族モノカルボン酸としては、安息香酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸、トルイル酸、およびこれらの誘導体が挙げられる。   Aromatic monocarboxylic acids include benzoic acid, cinnamic acid, naphthoic acid, toluic acid, and derivatives thereof.

芳香族ポリカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸およびピロメリット酸、およびこれらの誘導体などが挙げられる。   Examples of aromatic polycarboxylic acids include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid and pyromellitic acid, and derivatives thereof.

アミノ酸とは、分子構造中にアミノ基とカルボキシル基の両方を有する化合物であり、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、トリプトファン、メチオニン、プロリン、グリシン、チロシン、セリン、スレオニン、システイン、アスパラギン、グルタミン、リシン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸等が挙げられる。   An amino acid is a compound having both an amino group and a carboxyl group in the molecular structure, and alanine, valine, leucine, isoleucine, phenylalanine, tryptophan, methionine, proline, glycine, tyrosine, serine, threonine, cysteine, asparagine, glutamine , Lysine, arginine, histidine, aspartic acid, glutamic acid and the like.

無機酸とは非金属原子を成分とする酸をいう。無機酸としては、硫酸、硝酸、燐酸、塩酸等が挙げられる。
スルホン酸化合物としては、アルキルベンゼンスルホン酸、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸、高級脂肪酸アミドスルホン酸、アルキル硫酸モノエステル、ポリオキシアルキレン硫酸モノエステル等が挙げられる。
ホスホン酸化合物としては、アルキルホスホン酸、芳香族ホスホン酸、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルホスホン酸、アルキルホスホン酸アルキルリン酸モノエステル等が挙げられる。
An inorganic acid means an acid containing a nonmetal atom as a component. As the inorganic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid and the like can be mentioned.
As a sulfonic acid compound, alkyl benzene sulfonic acid, polyoxyalkylene alkyl ether sulfonic acid, higher fatty acid amido sulfonic acid, alkyl sulfuric acid monoester, polyoxyalkylene sulfuric acid mono ester, etc. may be mentioned.
Examples of phosphonic acid compounds include alkyl phosphonic acid, aromatic phosphonic acid, polyoxyalkylene alkyl ether phosphonic acid, alkyl phosphonic acid alkyl phosphoric acid monoester, and the like.

ブレンステッド化合物(B)のpKaは、設備の腐食や安全の点及びアミノ変性シリコーンのアミノ基に起因する経時的な架橋の抑制の点から、0〜7が好ましく、1〜6.5がより好ましく、2〜6がさらに好ましい。   The pKa of the Bronsted compound (B) is preferably from 0 to 7, more preferably from 1 to 6.5, from the viewpoints of corrosion and safety of equipment and suppression of crosslinking with time due to amino groups of amino-modified silicones. Preferably, 2 to 6 are more preferable.

(アセチレン系界面活性剤(C))
本発明のアクリル繊維処理剤は、アセチレン系界面活性剤(C)を必須に含有する。アミノ変性シリコーンに対して、ブレンステッド酸化合物(B)及びアセチレン系界面活性剤(C)を併用することにより、アミノ変性シリコーンのアミノ基に起因する経時的な架橋の抑制と、アミノ変性シリコーンを水系乳化する際の乳化剤が繊維構造内部に浸透することを抑制でき、その結果、プレカーサー繊維を長期間保存した際のプレカーサー繊維の劣化を抑制できるものと推測する。アセチレン系界面活性剤(C)を使用せずに、他の界面活性剤を用いた場合、ブレンステッド酸化合物(B)を用いた場合であっても、乳化剤の繊維構造内部への浸透を抑制することができず、その結果、プレカーサー繊維を長期間保存した際のプレカーサー繊維を用いて炭素繊維を製造すると、その強度は低下してしまうと推測する。なお、アセチレン系界面活性剤とは、分子構造中にアセチレン基と水酸基等の親水基を有する化合物をいう。アセチレン系界面活性剤(C)は一種単独でもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Acetylene-based surfactant (C))
The acrylic fiber treatment agent of the present invention essentially contains an acetylenic surfactant (C). The use of a Bronsted acid compound (B) and an acetylenic surfactant (C) in combination with an amino-modified silicone suppresses the crosslinking with time due to the amino group of the amino-modified silicone, and the amino-modified silicone It is presumed that the emulsifier at the time of aqueous emulsification can be prevented from penetrating into the fiber structure, and as a result, deterioration of the precursor fiber when the precursor fiber is stored for a long period of time can be suppressed. When other surfactants are used without using the acetylene-based surfactant (C), the penetration of the emulsifier into the fiber structure is suppressed even when the Bronsted acid compound (B) is used. As a result, it is presumed that if carbon fibers are produced using precursor fibers when the precursor fibers are stored for a long period of time, the strength will be reduced. In addition, acetylene type surfactant means the compound which has hydrophilic groups, such as an acetylene group and a hydroxyl group, in molecular structure. The acetylene-based surfactant (C) may be used alone or in combination of two or more.

アセチレン系界面活性剤(C)は、アセチレンアルコール(C1)、アセチレンジオール(C2)、アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C3)及びアセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)から選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。これらの中でも、アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C3)及びアセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)が好ましく、アセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)がさらに好ましい。   The acetylene-based surfactant (C) is selected from acetylene alcohol (C1), acetylene diol (C2), compound (C3) obtained by adding alkylene oxide to acetylene alcohol, and compound (C4) obtained by adding alkylene oxide to acetylene diol Or at least one of them. Among these, a compound (C3) obtained by adding an alkylene oxide to an acetylene alcohol and a compound (C4) obtained by adding an alkylene oxide to an acetylene diol are preferable, and a compound (C4) obtained by adding an alkylene oxide to an acetylene diol is more preferable.

アセチレンアルコール(C1)とは、分子構造中にアセチレン基と、1つの水酸基を有する化合物である。
アセチレンアルコール(C1)は、上記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
Acetylene alcohol (C1) is a compound having an acetylene group and one hydroxyl group in the molecular structure.
It is preferable that acetylene alcohol (C1) is a compound represented by the said General formula (1).

アセチレンジオール(C2)とは、分子構造中にアセチレン基と、2つの水酸基を有する化合物である。
アセチレンジオール(C2)は、上記一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
Acetylene diol (C2) is a compound which has an acetylene group and two hydroxyl groups in molecular structure.
It is preferable that acetylene diol (C2) is a compound represented by the said General formula (2).

アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C3)とは、アセチレンアルコールの水酸基にアルキレンオキサイドを付加させた化合物である。
アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C3)とは、上記一般式(3)で表される化合物であることが好ましい。
The compound (C3) obtained by adding an alkylene oxide to an acetylene alcohol is a compound obtained by adding an alkylene oxide to a hydroxyl group of an acetylene alcohol.
The compound (C3) obtained by adding an alkylene oxide to an acetylene alcohol is preferably a compound represented by the above general formula (3).

アセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)とは、アセチレンジオールの水酸基の少なくとも1つにアルキレンオキサイドを付加させた化合物である。
アセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)は、上記一般式(4)で表される化合物であることが好ましい。
The compound (C4) obtained by adding an alkylene oxide to an acetylene diol is a compound obtained by adding an alkylene oxide to at least one hydroxyl group of an acetylene diol.
It is preferable that the compound (C4) which added the alkylene oxide to acetylene diol is a compound represented by the said General formula (4).

式(1)及び式(3)中、R及びR2は、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。当該アルキル基は直鎖でもよく、分岐構造を有していてもよい。当該アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜7、より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜5である。
式(2)及び(4)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。当該アルキル基は直鎖でもよく、分岐構造を有していてもよい。当該アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜7、より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜5である。
In Formula (1) and Formula (3), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. The alkyl group may be linear or have a branched structure. Carbon number of the said alkyl group becomes like this. Preferably it is 1-7, More preferably, it is 1-6, More preferably, it is 1-5.
In formulas (2) and (4), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. The alkyl group may be linear or have a branched structure. Carbon number of the said alkyl group becomes like this. Preferably it is 1-7, More preferably, it is 1-6, More preferably, it is 1-5.

式(3)及び式(4)中、Rは水素原子、または炭素数1〜5のアルキル基である。当該アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜4、より好ましくは1〜3、さらに好ましくは1〜2である。
式(3)及び式(4)中、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示す。つまり、オキシエチレン基、オキシプロピレン基又はオキシブチレン基を示す。オキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましく、オキシエチレン基がさらに好ましい。(AO)又は(AO)を構成するAOは、1種でもよく、2種以上であってもよい。2種以上の場合、ブロック付加体、交互付加体、ランダム付加体のいずれであってもよい。
Equation (3) and in formula (4), R 7 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Carbon number of the said alkyl group becomes like this. Preferably it is 1-4, More preferably, it is 1-3, More preferably, it is 1-2.
In Formula (3) and Formula (4), AO shows a C2-C4 oxyalkylene group. That is, it represents an oxyethylene group, an oxypropylene group or an oxybutylene group. The oxyalkylene group is preferably an oxyethylene group or an oxypropylene group, and more preferably an oxyethylene group. AO constituting (AO) n or (AO) m may be one type, or two or more types. In the case of two or more types, any of a block adduct, an alternate adduct, and a random adduct may be used.

式(3)中、nは1〜50の数である。nは1〜45が好ましく、1〜40がより好ましく、1〜35がさらに好ましい。
式(4)中、m、nはそれぞれ独立して1〜50の数である。m、nは、それぞれ独立して、1〜45が好ましく、1〜40がより好ましく、1〜35がさらに好ましい。
In Formula (3), n is a number of 1 to 50. n is preferably 1 to 45, more preferably 1 to 40, and still more preferably 1 to 35.
In Formula (4), m and n are respectively independently the numbers of 1-50. Each of m and n is independently preferably 1 to 45, more preferably 1 to 40, and still more preferably 1 to 35.

アセチレン系界面活性剤(C)のHLBは、乳化性の点から、4〜25が好ましく、5〜20がより好ましく、6〜18がさらに好ましい。本発明におけるHLBは、Griffinらが提唱したアトラス法により、実験的に求めることができる。   The HLB of the acetylene-based surfactant (C) is preferably 4 to 25, more preferably 5 to 20, and still more preferably 6 to 18 from the viewpoint of emulsifiability. The HLB in the present invention can be determined experimentally by the atlas method proposed by Griffin et al.

アセチレン系界面活性剤(C)は、公知の化合物であり、公知の方法により容易に製造することができる。例えば、このような化合物は、レッペ反応と呼ばれる、加圧下で、アセチレンにケトン又はアルデヒドを、アルカリや金属化合物などの触媒の存在下で反応させる方法により得ることができる。
また、上記の化合物(C3)又は化合物(C4)は、それぞれ、アセチレンアルコール(C1)又はアセチレンジオール(C2)にアルキレンオキサイド(例えばエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド)をアルカリや金属化合物などの触媒の存在下で付加重合させることにより得ることができる。
The acetylene-based surfactant (C) is a known compound and can be easily produced by a known method. For example, such a compound can be obtained by a method called Reppe reaction, in which acetylene is reacted with ketone or aldehyde in the presence of a catalyst such as an alkali or a metal compound under pressure.
The above compound (C3) or compound (C4) is an acetylene alcohol (C1) or an acetylene diol (C2), respectively, with an alkylene oxide (eg ethylene oxide and / or propylene oxide) as a catalyst such as an alkali or a metal compound. It can be obtained by addition polymerization in the presence.

[アクリル繊維処理剤]
本発明のアクリル繊維用処理剤は、上記のアミノ変性シリコーン(A)、ブレンステッド酸化合物(B)及びアセチレン系界面活性剤(C)を含むものである。
処理剤の不揮発分に占めるアミノ変性シリコーン(A)の重量割合は、好ましくは40〜95重量%、より好ましくは45〜94重量%、さらに好ましくは50〜92重量%、特に好ましくは55〜90重量%である。該重量割合が40重量%未満の場合、耐炎化処理工程で処理剤の耐熱性が不足する場合がある。一方、該重量割合が95重量%超の場合、処理剤を水系乳化した際に安定な水系乳化物を得ることができない場合がある。
[Acrylic fiber treatment agent]
The treating agent for acrylic fiber of the present invention contains the above-mentioned amino-modified silicone (A), a Bronsted acid compound (B) and an acetylene-based surfactant (C).
The weight ratio of the amino-modified silicone (A) to the non-volatile component of the treatment agent is preferably 40 to 95% by weight, more preferably 45 to 94% by weight, still more preferably 50 to 92% by weight, particularly preferably 55 to 90 It is weight%. If the weight ratio is less than 40% by weight, the heat resistance of the treating agent may be insufficient in the flameproofing step. On the other hand, when the weight ratio is more than 95% by weight, a stable aqueous emulsion may not be obtained when the treatment agent is emulsified in water.

処理剤の不揮発分に占めるアセチレン系界面活性剤(C)の重量割合は、好ましくは0.1〜20重量%、より好ましくは0.2〜15重量%、さらに好ましくは0.3〜13重量%、特に好ましくは0.5〜10重量%である。該重量割合が0.1重量%未満の場合、乳化剤の繊維構造内部への浸透を抑制することができない場合がある。一方、該重量割合が20重量%超の場合、安定した操業性が得られない場合がある。   The weight ratio of the acetylene-based surfactant (C) in the non-volatile portion of the processing agent is preferably 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.2 to 15% by weight, and still more preferably 0.3 to 13%. %, Particularly preferably 0.5 to 10% by weight. If the weight ratio is less than 0.1% by weight, the penetration of the emulsifier into the fiber structure may not be able to be suppressed. On the other hand, when the weight ratio is more than 20% by weight, stable operability may not be obtained.

安定した操業性とプレカーサーの保管安定性を両立させる点から、アミノ変性シリコーン(A)100重量部に対して、アセチレン系界面活性剤(C)の割合は0.1〜12重量部であることが好ましい。該割合は、好ましくは0.2〜11重量部、より好ましくは0.2〜10重量部、さらに好ましくは0.5〜8重量部である。該割合が0.1重量部未満の場合、乳化剤の繊維構造内部への浸透を抑制することができない場合がある。一方、該割合が12重量部超の場合、安定した操業性が得られないことがある。   The ratio of the acetylenic surfactant (C) is 0.1 to 12 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the amino-modified silicone (A) from the viewpoint of achieving both stable operability and storage stability of the precursor. Is preferred. The ratio is preferably 0.2 to 11 parts by weight, more preferably 0.2 to 10 parts by weight, and still more preferably 0.5 to 8 parts by weight. If the ratio is less than 0.1 parts by weight, it may not be possible to suppress the penetration of the emulsifier into the fiber structure. On the other hand, when the ratio is more than 12 parts by weight, stable operability may not be obtained.

ブレンステッド酸化合物(B)の割合は、アミノ変性シリコーンのアミノ基に起因する経時的な架橋を抑制する点から、アミノ変性シリコーン(A)のアミノ基1モルに対して、0.01〜2.5モル当量であることが好ましい。該割合は、好ましくは0.05〜2.25モル当量、より好ましくは0.1〜2.0モル当量、さらに好ましくは0.12〜1.5モル当量である。該割合が0.01当量未満の場合、アミノ変性シリコーンのアミノ基に起因する経時的な架橋の抑制ができない場合がある。一方、該割合が2.5当量超の場合、工程でのガムアップを促進し、安定した操業性が得られないことがある。   The proportion of the Bronsted acid compound (B) is 0.01 to 2 with respect to 1 mole of the amino group of the amino-modified silicone (A) from the viewpoint of suppressing the crosslinking with time caused by the amino group of the amino-modified silicone. It is preferable that the amount is 0.5 molar equivalent. The ratio is preferably 0.05 to 2.25 molar equivalents, more preferably 0.1 to 2.0 molar equivalents, and still more preferably 0.12 to 1.5 molar equivalents. If the ratio is less than 0.01 equivalent, it may not be possible to suppress the crosslinking with time due to the amino group of the amino-modified silicone. On the other hand, if the ratio is more than 2.5 equivalents, gum up in the process may be promoted and stable operability may not be obtained.

(ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D))
本発明の処理剤は、乳化性を高めることができる点から、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)を含有することが好ましい。なお、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルとは、飽和脂肪族アルコールにアルキレンオキサイドが付加した構造を持つ化合物であり、上記一般式(5)において、Rがアルキル基、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、jは1以上の数のものをいう。ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)は、一種単独でもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Polyoxyalkylene alkyl ether (D))
The processing agent of the present invention preferably contains a polyoxyalkylene alkyl ether (D) from the viewpoint of enhancing the emulsifiability. The polyoxyalkylene alkyl ether is a compound having a structure in which an alkylene oxide is added to a saturated aliphatic alcohol, and in the above general formula (5), R 8 is an alkyl group and AO is an oxy having 2 to 4 carbon atoms. And an alkylene group, j is one or more. The polyoxyalkylene alkyl ether (D) may be used alone or in combination of two or more.

ポリオキシアルキレンアルキルエーテルとしては、例えば、ポリオキシエチレンヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンヘプチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル等のポリオキシアルキレン直鎖アルキルエーテル;ポリオキシエチレン2−エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンイソセチルエーテル、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル等のポリオキシアルキレン分岐第一級アルキルエーテル;ポリオキシエチレン1−ヘキシルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレン1−オクチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレン1−ヘキシルオクチルエーテル、ポリオキシエチレン1−ペンチルへプチルエーテル、ポリオキシエチレン1−へプチルペンチルエーテル、ポリオキシエチレン1−ヘキシルヘプチルエーテル、ポリオキシエチレン1−ヘプチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレン1−ペンチルカプチルエーテル、ポリオキシエチレン1−カプチルペンチルエーテル等のポリオキシアルキレン分岐第二級アルキルエーテル等を挙げることができる。   As polyoxyalkylene alkyl ether, for example, polyoxyethylene hexyl ether, polyoxyethylene heptyl ether, polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyethylene Polyoxyalkylene linear alkyl ethers such as tetradecyl ether and polyoxyethylene cetyl ether; Polyoxyalkylene branched primary alkyls such as polyoxyethylene 2-ethylhexyl ether, polyoxyethylene isocetyl ether, and polyoxyethylene isostearyl ether Ether; polyoxyethylene 1-hexylhexyl ether, polyoxyethylene 1-octylhexyl ether, polio Ethylene 1-hexyl octyl ether, polyoxyethylene 1-pentyl heptyl ether, polyoxyethylene 1-heptyl pentyl ether, polyoxyethylene 1-hexyl heptyl ether, polyoxyethylene 1-heptyl hexyl ether, polyoxyethylene 1- Examples thereof include polyoxyalkylene branched secondary alkyl ethers such as pentyl captyl ether and polyoxyethylene 1-captyl pentyl ether.

ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)は、本願効果を発揮させる点から、上記一般式(5)で示される化合物を必須に含むことが好ましい。一般式(5)において、Rは炭素数6〜22のアルキル基である。Rがアルキル基以外の炭化水素基及びRの炭素数が22超の場合、耐炎化処理工程においてポリオキシアルキレンアルキルエーテルがタール化することにより、プレカーサーが耐炎化構造へ変換する際の欠点となり、炭素繊維の強度低下を引き起こすことがある。一方、Rの炭素数が6未満の場合、処理剤を水系乳化した際のエマルジョンの溶液安定性が悪くなることがある。Rの炭素数は、8〜20が好ましく、10〜18がより好ましく、10〜16がさらに好ましい。Rの炭素数には分布があってもよく、またRは直鎖状であっても分岐を有していてもよい。It is preferable that the polyoxyalkylene alkyl ether (D) essentially contains the compound represented by the above general formula (5) from the viewpoint of exerting the effect of the present invention. In the general formula (5), R 8 is an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms. If R 8 carbon atoms in the hydrocarbon group and R 8 other than the alkyl group of 22 than by polyoxyalkylene alkyl ether is tar in the oxidization step, drawback of precursor is converted to flame-resistant structure As a result, the strength of the carbon fiber may be reduced. On the other hand, when the carbon number of R 8 is less than 6, the solution stability of the emulsion when the treatment agent is emulsified in water may be deteriorated. 8-20 are preferable, as for carbon number of R < 8 >, 10-18 are more preferable, and 10-16 are more preferable. The carbon number of R 8 may have a distribution, and R 8 may be linear or branched.

Aは炭素数2〜4のアルキレン基を示し、AOとしてはオキシアルキレン基を示す。つまり、オキシエチレン基、オキシプロピレン基又はオキシブチレン基を示す。オキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましく、オキシエチレン基がさらに好ましい。オキシアルキレン基の繰り返し数であるjは1〜50の数であり、2〜40が好ましく、3〜30がより好ましい。nが30超の場合、上記アミノ変性シリコーンと併用した場合耐炎化処理工程で処理剤が繊維束内部にまで均一に付与できないために融着が起こることがある。ポリオキシアルキレン基(AO)を構成するAOとしては、1種でもよく、2種以上であってもよい。2種以上の場合、ブロック付加体、交互付加体、ランダム付加体のいずれであってもよい。AOのjは、オキシアルキレン基の付加モル数である。A shows a C2-C4 alkylene group and AO shows an oxyalkylene group. That is, it represents an oxyethylene group, an oxypropylene group or an oxybutylene group. The oxyalkylene group is preferably an oxyethylene group or an oxypropylene group, and more preferably an oxyethylene group. The number j of repetition of the oxyalkylene group, j, is a number of 1 to 50, preferably 2 to 40, and more preferably 3 to 30. When n is more than 30, when used in combination with the above amino-modified silicone, fusion may occur because the treatment agent can not be uniformly applied to the inside of the fiber bundle in the flameproofing step. The AO constituting the polyoxyalkylene group (AO) j may be one type, or two or more types. In the case of two or more types, any of a block adduct, an alternate adduct, and a random adduct may be used. J of AO is the addition mole number of the oxyalkylene group.

処理剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)を含有する場合、処理剤の不揮発分に占めるポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)の重量割合は、2〜25重量%であることが好ましく、5〜20重量%がより好ましく、10〜20重量%がさらに好ましい。該重量割合が2重量%未満の場合、処理剤を水系乳化した際に安定な水系乳化物を得ることができない場合がある。一方、該重量割合が25量%超の場合、耐炎化処理工程で処理剤の耐熱性が不足する場合がある。   When the treating agent contains a polyoxyalkylene alkyl ether (D), the weight ratio of the polyoxyalkylene alkyl ether (D) to the non volatile matter of the treating agent is preferably 2 to 25% by weight, and 5 to 20 % By weight is more preferable, and 10 to 20% by weight is further preferable. When the weight ratio is less than 2% by weight, a stable aqueous emulsion may not be obtained when the treatment agent is emulsified in water. On the other hand, when the weight ratio is more than 25% by mass, the heat resistance of the treating agent may be insufficient in the flameproofing step.

プレカーサーの長期保管安定性を向上させる点から、アミノ変性シリコーン(A)100重量部に対して、アセチレン系界面活性剤(C)とポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)の合計の割合が5〜50重量部であることが好ましい。該割合が5重量部未満の場合、乳化安定性が悪くなることがある。一方、該重量部が50重量部超の場合、安定した操業性が得られないことがある。   From the viewpoint of improving the long-term storage stability of the precursor, the ratio of the total of acetylenic surfactant (C) and polyoxyalkylene alkyl ether (D) is 5 to 50 with respect to 100 parts by weight of amino-modified silicone (A). It is preferable that it is a weight part. When the ratio is less than 5 parts by weight, the emulsion stability may be deteriorated. On the other hand, when the part by weight is more than 50 parts by weight, stable operability may not be obtained.

(その他界面活性剤)
本発明のアクリル繊維処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記アセチレン系界面活性剤(C)とポリオキアルキレンアルキルエーテル(D)以外の界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤は、乳化剤、制電剤等として使用される。界面活性剤としては、特に限定されず、上記アセチレン系界面活性剤(C)とポリオキアルキレンアルキルエーテル(D)以外の非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤から、公知のものを適宜選択して使用することができる。界面活性剤は、1種でもよく、2種以上を併用してもよい。
(Other surfactant)
The acrylic fiber treatment agent of the present invention may contain a surfactant other than the above-mentioned acetylenic surfactant (C) and the polyoxyalkylene alkyl ether (D) within the range not inhibiting the effect of the present invention. Surfactants are used as emulsifiers, antistatic agents and the like. The surfactant is not particularly limited, and nonionic surfactants other than the above-mentioned acetylenic surfactant (C) and polyoxyalkylene alkyl ether (D), anionic surfactants, cationic surfactants and Known amphoteric surfactants can be appropriately selected and used. The surfactant may be used alone or in combination of two or more.

上記アセチレン系界面活性剤(C)とポリオキアルキレンアルキルエーテル(D)以外の非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシアルキレンアルケニルエーテル;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル;ポリオキシエチレントリスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレントリベンジルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンジベンジルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンベンジルフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルアリールフェニルエーテル;ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノオレート、ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチレンモノミリスチレート、ポリオキシエチレンジラウレート、ポリオキシエチレンジオレート、ポリオキシエチレンジミリスチレート、ポリオキシエチレンジステアレート等のポリオキシアルキレン脂肪酸エステル;ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノオレート等のソルビタンエステル;ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート等のポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル;グリセリンモノステアレート、グリセリンモノラウレート、グリセリンモノパルミテート等のグリセリン脂肪酸エステル;ポリオキシアルキレンソルビトール脂肪酸エステル;ショ糖脂肪酸エステル;ポリオキシエチレンひまし油エーテル等のポリオキシアルキレンひまし油エーテル;ポリオキシエチレン硬化ひまし油エーテル等のポリオキシアルキレン硬化ひまし油エーテル;オキシエチレン−オキシプロピレンブロックまたはランダム共重合体;オキシエチレン−オキシプロピレンブロックまたはランダム共重合体の末端ショ糖エーテル化物;等を挙げることができる。非イオン性界面活性剤の重量平均分子量は、2000以下が好ましく、200〜1800がより好ましく、300〜1500がより好ましく、500〜1000がさらに好ましい。   Examples of nonionic surfactants other than the above-mentioned acetylenic surfactant (C) and polyoxyalkylene alkyl ether (D) include polyoxyalkylene alkenyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene octyl phenyl ether Polyoxyalkylene alkyl phenyl ethers such as polyoxyethylene nonyl phenyl ether and polyoxyethylene dodecyl phenyl ether; polyoxyethylene tris-styryl phenyl ether, polyoxyethylene distyryl phenyl ether, polyoxyethylene styryl phenyl ether, polyoxyethylene triethyl phenyl ether Polyoxyal such as benzyl phenyl ether, polyoxyethylene dibenzyl phenyl ether, polyoxyethylene benzyl phenyl ether Alkyl alkyl aryl phenyl ether; polyoxyethylene monolaurate, polyoxyethylene monooleate, polyoxyethylene monostearate, polyoxyethylene monomyristylate, polyoxyethylene dilaurate, polyoxyethylene diolate, polyoxyethylene dimilli Styrates, polyoxyalkylene fatty acid esters such as polyoxyethylene distearate; sorbitan monopalmitate, sorbitan esters such as sorbitan monooleate; polyoxyalkylene sorbitan such as polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate Fatty acid ester; glycerin fatty acid ester such as glycerin monostearate, glycerin monolaurate, glycerin monopalmitate and the like Polyoxyalkylene sorbitol fatty acid ester; sucrose fatty acid ester; polyoxyalkylene castor oil ether such as polyoxyethylene castor oil ether; polyoxyalkylene cured castor oil ether such as polyoxyethylene hydrogenated castor oil ether; oxyethylene-oxypropylene block or random co Polymer; terminal-sucrose etherified product of oxyethylene-oxypropylene block or random copolymer; and the like can be mentioned. 2000 or less are preferable, as for the weight average molecular weight of nonionic surfactant, 200-1800 are more preferable, 300-1500 are more preferable, and 500-1000 are more preferable.

アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム塩、パルミチン酸カリウム塩、オレイン酸トリエタノールアミン塩等の脂肪酸塩;ヒドロキシ酢酸カリウム塩、乳酸カリウム塩等のヒドロキシル基含有カルボン酸塩;ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム塩等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸塩;トリメリット酸カリウム、ピロメリット酸カリウム等のカルボキシル基多置換芳香族化合物の塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;ポリオキシエチレン2−エチルヘキシルエーテルスルホン酸カリウム塩等のポリオキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸塩;ステアロイルメチルタウリンナトリウム、ラウロイルメチルタウリンナトリウム、ミリストイルメチルタウリンナトリウム、パルミトイルメチルタウリンナトリウム等の高級脂肪酸アミドスルホン酸塩;ラウロイルサルコシン酸ナトリウム等のN−アシルサルコシン酸塩;オクチルホスホネートカリウム塩等のアルキルホスホン酸塩;フェニルホスホネートカリウム塩等の芳香族ホスホン酸塩;2−エチルヘキシルホスホネートモノ2−エチルヘキシルエステルカリウム塩等のアルキルホスホン酸アルキルリン酸エステル塩;アミノエチルホスホン酸ジエタノールアミン塩等の含窒素アルキルホスホン酸塩;2−エチルヘキシルサルフェートナトリウム塩等のアルキル硫酸エステル塩;ポリオキシエチレン2−エチルヘキシルエーテルサルフェートナトリウム塩等のポリオキシアルキレン硫酸エステル塩;ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等の長鎖スルホコハク酸塩、N−ラウロイルグルタミン酸モノナトリウム、N−ステアロイル−L−グルタミン酸ジナトリウム等の長鎖N−アシルグルタミン酸塩等を挙げる事ができる。   Examples of anionic surfactants include fatty acid salts such as sodium oleate, potassium palmitate, triethanolamine oleate, hydroxyl group-containing carboxylates such as potassium hydroxyacetate, potassium lactate and the like; Polyoxyalkylene alkyl ether acetates such as sodium tridecyl ether acetate; Salts of carboxyl group-substituted aromatic compounds such as potassium trimellitate and potassium pyromellitic acid; alkyl benzene sulfonates such as sodium dodecylbenzene sulfonate Polyoxyalkylene alkyl ether sulfonates such as polyoxyethylene 2-ethylhexyl ether sulfonic acid potassium salt; stearoyl methyl taurine sodium, lauroyl methyl taurine sodium, myris Higher fatty acid amide sulfonates such as sodium ylmethyl taurine, palmitoyl methyl taurine sodium; N-acyl sarcosinates such as sodium lauroyl sarcosinate; alkyl phosphonates such as octyl phosphonate potassium salt; aromatics such as phenyl phosphonate potassium salt Phosphonates; alkylphosphonic acid alkyl phosphoric acid ester salts such as 2-ethylhexyl phosphonate mono 2-ethylhexyl ester potassium salt; nitrogen-containing alkyl phosphonic acid salts such as aminoethyl phosphonic acid diethanolamine salt; alkyls such as 2-ethylhexyl sulfate sodium salt Sulfate ester salt; Polyoxyalkylene sulfate ester salt such as polyoxyethylene 2-ethylhexyl ether sulfate sodium salt; Di-2-ethylhexyl Sodium Ruhokohaku acid, long chain sulfosuccinates such as sodium dioctylsulfosuccinate, N- lauroyl glutamate monosodium, can be exemplified such as long-chain N- acyl glutamates such as N- stearoyl -L- glutamate disodium.

カチオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ミリスチルトリメチルアンモニウムクロライド、パルミチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、オレイルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、ヤシ油アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、牛脂アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムブロマイド、ヤシ油アルキルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、オレイルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、ジオクチルジメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルジエチルメチルアンモニウムサルフェート、等のアルキル第四級アンモニウム塩;(ポリオキシエチレン)ラウリルアミノエーテル乳酸塩、ステアリルアミノエーテル乳酸塩、ジ(ポリオキシエチレン)ラウリルメチルアミノエーテルジメチルホスフェート、ジ(ポリオキシエチレン)ラウリルエチルアンモニウムエトサルフェート、ジ(ポリオキシエチレン)硬化牛脂アルキルエチルアミンエトサルフェート、ジ(ポリオキシエチレン)ラウリルメチルアンモニウムジメチルホスフェート、ジ(ポリオキシエチレン)ステアリルアミン乳酸塩等の(ポリオキシアルキレン)アルキルアミノエーテル塩;N−(2−ヒドロキシエチル)−N,N-ジメチル−N−ステアロイルアミドプロピルアンモニウムナイトレート、ラノリン脂肪酸アミドプロピルエチルジメチルアンモニウムエトサルフェート、ラウロイルアミドエチルメチルジエチルアンモニウムメトサルフェート等のアシルアミドアルキル第四級アンモニウム塩;ジパルミチルポリエテノキシエチルアンモニウムクロライド、ジステアリルポリエテノキシメチルアンモニウムクロライド等のアルキルエテノキシ第四級アンモニウム塩;ラウリルイソキノリニウムクロライド等のアルキルイソキノリニウム塩;ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ステアリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等のベンザルコニウム塩;ベンジルジメチル{2−[2−(p−1,1,3,3−テトラメチルブチルフェノオキシ)エトオキシ]エチル}アンモニウムクロライド等のベンゼトニウム塩;セチルピリジニウムクロライド等のピリジニウム塩;オレイルヒドロキシエチルイミダゾリニウムエトサルフェート、ラウリルヒドロキシエチルイミダゾリニウムエトサルフェート等のイミダゾリニウム塩;N−ココイルアルギニンエチルエステルピロリドンカルボン酸塩、N−ラウロイルリジンエチルエチルエステルクロライド等のアシル塩基性アミノ酸アルキルエステル塩;ラウリルアミンクロライド、ステアリルアミンブロマイド、硬化牛脂アルキルアミンクロライド、ロジンアミン酢酸塩等の第一級アミン塩;セチルメチルアミンサルフェート、ラウリルメチルアミンクロライド、ジラウリルアミン酢酸塩、ステアリルエチルアミンブロマイド、ラウリルプロピルアミン酢酸塩、ジオクチルアミンクロライド、オクタデシルエチルアミンハイドロオキサイド等の第二級アミン塩;ジラウリルメチルアミンサルフェート、ラウリルジエチルアミンクロライド、ラウリルエチルメチルアミンブロマイド、ジエタノールステアリルアミドエチルアミントリヒドロキシエチルホスフェート塩、ステアリルアミドエチルエタノールアミン尿素重縮合物酢酸塩等の第三級アミン塩;脂肪酸アミドグアニジニウム塩;ラウリルトリエチレングリコールアンモニウムハイドロオキサイド等のアルキルトリアルキレングリコールアンモニウム塩等を挙げることができる。   As a cationic surfactant, for example, lauryl trimethyl ammonium chloride, myristyl trimethyl ammonium chloride, palmityl trimethyl ammonium chloride, stearyl trimethyl ammonium chloride, oleyl trimethyl ammonium chloride, cetyl trimethyl ammonium chloride, behenyl trimethyl ammonium chloride, coconut oil alkyl trimethyl Ammonium chloride, tallow alkyl trimethyl ammonium chloride, stearyl trimethyl ammonium bromide, coconut oil alkyl trimethyl ammonium bromide, cetyl trimethyl ammonium methosulfate, oleyl dimethyl ethyl ammonium etho sulfate, dioctyl dimethyl ammonium chloride, dira Alkyl quaternary ammonium salts such as lyldimethyl ammonium chloride, distearyl dimethyl ammonium chloride, octadecyl diethyl methyl ammonium sulfate, etc .; (polyoxyethylene) lauryl amino ether lactate, stearyl amino ether lactate, di (polyoxyethylene) lauryl Methyl amino ether dimethyl phosphate, di (polyoxyethylene) lauryl ethyl ammonium ethosulfate, di (polyoxyethylene) hardened beef tallow alkyl ethylamine etho sulfate, di (polyoxyethylene) lauryl methyl ammonium dimethyl phosphate, di (polyoxyethylene) stearyl (Polyoxyalkylene) alkyl amino ether salts such as amine lactates; N- (2-hydroxyethyl)- Acylamidoalkyl quaternary ammonium salts such as N-dimethyl-N-stearoylamidopropylammonium nitrate, lanolin fatty acid amidopropylethyldimethylammonium ethosulfate, lauroylamidoethylmethyldiethylammonium methosulfate; dipalmitylpolyethenoxyethyl Alkyl ethenoxy quaternary ammonium salts such as ammonium chloride, distearyl polyethenoxymethyl ammonium chloride; alkyl isoquinolinium salts such as lauryl isoquinolinium chloride; lauryl dimethyl benzyl ammonium chloride, stearyl dimethyl benzyl ammonium chloride and the like Benzalkonium salt; benzyldimethyl {2- [2- (p-1,1,3,3-tetramethylbutyl fe] Benzium salts such as oxy) ethoxy] ethyl} ammonium chloride; pyridinium salts such as cetyl pyridinium chloride; imidazolinium salts such as oleyl hydroxyethyl imidazolinium ethosulfate, lauryl hydroxyethyl imidazolinium ethosulphate; N-cocoyl arginine ethyl Acyl basic amino acid alkyl ester salts such as ester pyrrolidone carboxylate, N-lauroyl lysine ethyl ester chloride; primary amine salts such as lauryl amine chloride, stearyl amine bromide, hardened beef tallow alkyl amine chloride, rosin amine acetate salt; cetyl Methylamine sulfate, lauryl methylamine chloride, dilaurylamine acetate, stearylethylamine bromide, lauri Secondary amine salts such as dipropylamine acetate, dioctylamine chloride and octadecylethylamine hydroxide; dilaurylmethylamine sulfate, lauryldiethylamine chloride, laurylethylmethylamine bromide, diethanolstearylamidoethylamine trihydroxyethyl phosphate salt, stearylamide Examples include tertiary amine salts such as ethyl ethanolamine urea polycondensate acetic acid salt; fatty acid amide guanidinium salts; alkyl trialkylene glycol ammonium salts such as lauryl triethylene glycol ammonium hydroxide and the like.

両性界面活性剤としては、例えば、2−ウンデシル−N,N−(ヒドロキシエチルカルボキシメチル)−2−イミダゾリンナトリウム、2−ココイル−2−イミダゾリニウムヒドロキサイド−1−カルボキシエチロキシ2ナトリウム塩等のイミダゾリン系両性界面活性剤;2−ヘプタデシル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルベタイン、アミドベタイン、スルホベタイン等のベタイン系両性界面活性剤;N−ラウリルグリシン、N−ラウリルβ−アラニン、N−ステアリルβ−アラニン等のアミノ酸型両性界面活性剤等が挙げられる。   Examples of amphoteric surfactants include sodium 2-undecyl-N, N- (hydroxyethylcarboxymethyl) -2-imidazoline, 2-cocoyl-2-imidazolinium hydroxide-1-carboxyethyloxydisodium salt and the like. Imidazoline based amphoteric surfactants; 2-heptadecyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethyl imidazolium betaines, lauryl dimethylaminoacetic acid betaines, alkyl betaines, amido betaines, sulfobetaines, and other betaine based amphoteric surfactants; N- Amino acid-type amphoteric surfactants such as lauryl glycine, N-lauryl β-alanine, N-stearyl β-alanine and the like can be mentioned.

(その他成分)
本発明のアクリル繊維処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記した成分以外の他の成分を含有してもよい。他の成分としては、酸性リン酸エステル、フェノール系、アミン系、硫黄系、リン系、キノン系等の酸化防止剤;高級アルコール・高級アルコールエーテルの硫酸エステル塩、スルホン酸塩、高級アルコール・高級アルコールエーテルのリン酸エステル塩、第4級アンモニウム塩型カチオン系界面活性剤、アミン塩型カチオン系界面活性剤等の制電剤;高級アルコールのアルキルエステル、高級アルコールエーテル、ワックス類等の平滑剤;抗菌剤;防腐剤;防錆剤;および吸湿剤等が挙げられる。
(Other ingredients)
The acrylic fiber treatment agent of the present invention may contain other components in addition to the components described above, as long as the effects of the present invention are not impaired. As other components, antioxidants such as acidic phosphates, phenols, amines, sulfurs, phosphoruss and quinones; sulfates of higher alcohols and higher alcohol ethers, sulfonates, higher alcohols and higher Antistatic agents such as phosphoric acid ester salts of alcohol ethers, quaternary ammonium salt type cationic surfactants, amine salt type cationic surfactants, etc .; Smoothing agents such as alkyl esters of higher alcohols, higher alcohol ethers, waxes Antibacterial agents; Antiseptics; Antirust agents; and Hygroscopic agents.

また、本発明の処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記のアミノ変性シリコーン以外の変性シリコーンを含んでいてもよい。変性シリコーンとしては、例えば、アミノポリエーテル変性シリコーン、アマイド変性シリコーン、アマイドポリエーテル変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、エポキシポリエーテル変性シリコーン(例えば、特許4616934号参照)、カルビノール変性シリコーン、アルキル変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、メタクリレート変性シリコーン、アルコキシ変性シリコーン、フッ素変性シリコーンなどが挙げられ、一種類の変性シリコーンを用いてもよいし、複数の変性シリコーンを併用してもよい。   In addition, the treatment agent of the present invention may contain a modified silicone other than the above-mentioned amino-modified silicone, as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the modified silicone include aminopolyether modified silicone, amide modified silicone, amide polyether modified silicone, epoxy modified silicone, polyether modified silicone, epoxy polyether modified silicone (see, for example, patent 4616934), carbinol modified silicone And alkyl-modified silicones, phenol-modified silicones, methacrylate-modified silicones, alkoxy-modified silicones, fluorine-modified silicones, etc. One type of modified silicone may be used, or a plurality of modified silicones may be used in combination.

本発明のアクリル繊維処理剤は、アミノ変性シリコーン(A)、ブレンステッド酸化合物(B)及びアセチレン系界面活性剤(C)、必要に応じてポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)が水に溶解、可溶化、乳化又は分散された状態であることが好ましい。
アクリル繊維処理剤全体に占める水の重量割合、不揮発分の重量割合については、特に限定はない。例えば、本発明のアクリル繊維処理剤を輸送する際の輸送コストや、エマルジョン粘度に因るところの取扱い性等を考慮して適宜決定すればよい。アクリル繊維処理剤全体に占める水の重量割合は、0.1〜99.9重量%が好ましく、10〜99.5重量%がさらに好ましく、50〜99重量%が特に好ましい。アクリル繊維処理剤全体に占める不揮発分の重量割合(濃度)は、0.01〜99.9重量%が好ましく、0.5〜90重量%がさらに好ましく、1〜50重量%が特に好ましい。
The acrylic fiber treatment agent of the present invention comprises an amino-modified silicone (A), a Bronsted acid compound (B), an acetylenic surfactant (C), and optionally a polyoxyalkylene alkyl ether (D) dissolved in water, It is preferable that it is in a solubilised, emulsified or dispersed state.
There is no limitation in particular about the weight ratio of water to the whole acrylic fiber processing agent, and the weight ratio of non volatile matter. For example, it may be appropriately determined in consideration of the transportation cost when transporting the acrylic fiber treatment agent of the present invention, the handleability attributable to the emulsion viscosity, and the like. 0.1 to 99.9 weight% is preferable, 10 to 99.5 weight% is further more preferable, and 50 to 99 weight% of the weight ratio of the water which occupies for the whole acrylic fiber processing agent is especially preferable. 0.01 to 99.9% by weight is preferable, 0.5 to 90% by weight is more preferable, and 1 to 50% by weight is particularly preferable as the weight ratio (concentration) of the non-volatile component in the entire acrylic fiber treatment agent.

本発明のアクリル繊維処理剤は、上記で説明した成分を混合することによって製造することができる。上記で説明した成分を乳化・分散させる方法については特に限定されず、公知の手法が採用できる。このような方法としては、たとえば、アクリル繊維処理剤を構成する各成分を攪拌下の温水中に投入して乳化分散する方法や、アクリル繊維処理剤を構成する各成分を混合し、ホモジナイザー、ホモミキサー、ボールミル等を用いて機械せん断力を加えつつ、水を徐々に投入して転相乳化する方法等が挙げられる。   The acrylic fiber treatment agent of the present invention can be produced by mixing the components described above. It does not specifically limit about the method to emulsify and disperse | distribute the component demonstrated above, A well-known method is employable. As such a method, for example, a method of emulsifying and dispersing each component constituting an acrylic fiber treatment agent into warm water under stirring, or mixing each component constituting an acrylic fiber treatment agent, homogenizer, homogeniser There is a method of gradually introducing water while applying mechanical shear force using a mixer, a ball mill or the like to perform phase inversion emulsification.

本発明のアクリル繊維処理剤は、炭素繊維製造用アクリル繊維(プレカーサー)の処理剤(プレカーサー処理剤)として好適に使用できる。プレカーサー以外のアクリル繊維の紡糸油剤として使用してもよい。   The acrylic fiber treatment agent of the present invention can be suitably used as a treatment agent (precursor treatment agent) for acrylic fiber (precursor) for carbon fiber production. You may use as a spinning oil agent of acrylic fibers other than a precursor.

プレカーサー製糸工程や耐炎化工程における良好な繊維束の集束性を付与できる点から、本発明のアクリル繊維処理剤の不揮発分の25℃における粘度は、10〜50000mPa・sが好ましく、該粘度が10mPa・s未満になると、プレカーサー製糸工程や耐炎化工程における繊維束の集束性が悪化する場合がある。また、該粘度が50000mPa・sを超えると、プレカーサー製糸工程や耐炎化工程における良好な繊維束の集束性を付与できても、処理剤の粘度が高くなり過ぎ、処理剤の取扱い性が悪化する場合がある。該粘度は、10〜25000mPa・s、10〜15000mPa・s、10〜10000mPa・s、10〜5000mPa・s、50〜1000mPa・sの順で好ましい。   The viscosity at 25 ° C. of the non-volatile component of the acrylic fiber treatment agent of the present invention is preferably 10 to 50000 mPa · s, and the viscosity is 10 mPa, from the viewpoint of imparting good fiber bundle focusing properties in the precursor spinning process and the flameproofing process. If it is less than s, the bundling ability of the fiber bundle in the precursor spinning process and the flameproofing process may be deteriorated. When the viscosity exceeds 50000 mPa · s, the viscosity of the treating agent becomes too high, and the handleability of the treating agent is deteriorated, even if good fiber bundle focusing can be imparted in the precursor spinning process and the flameproofing step. There is a case. The viscosity is preferably in the order of 10 to 25,000 mPa · s, 10 to 15,000 mPa · s, 10 to 10,000 mPa · s, 10 to 5,000 mPa · s, and 50 to 1,000 mPa · s.

[炭素繊維製造用アクリル繊維、その製造方法及び炭素繊維の製造方法]
本発明の炭素繊維製造用アクリル繊維(プレカーサー)は、プレカーサーの原料アクリル繊維に上記のアクリル繊維処理剤を付着させて製糸したものである。本発明のプレカーサーの製造方法は、プレカーサーの原料アクリル繊維に上記のアクリル繊維処理剤を付着させて製糸する製糸工程を含むものである。
本発明の炭素繊維の製造方法は、プレカーサーの原料アクリル繊維に上記のアクリル繊維処理剤を付着させて、プレカーサーを製糸する製糸工程と、その製糸工程で製造されたプレカーサーを200〜300℃の酸化性雰囲気中で耐炎化繊維に転換する耐炎化処理工程と、前記耐炎化繊維をさらに300〜2000℃の不活性雰囲気中で炭化させる炭素化処理工程とを含むものである。
本発明の炭素繊維の製造方法によれば、本発明のアクリル繊維処理剤を用いているので、耐炎化処理工程の初期で繊維束内部にまで処理剤を均一に付与することができ、耐炎化処理工程の後期で処理剤を皮膜化させて繊維保護することができるため、繊維間の融着や毛羽発生を抑制でき高品質の炭素繊維を製造できる。
[Acrylic fiber for producing carbon fiber, method for producing the same, and method for producing carbon fiber]
The acrylic fiber (precursor) for carbon fiber production of the present invention is produced by attaching the above-mentioned acrylic fiber treatment agent to raw material acrylic fiber of a precursor. The method for producing a precursor of the present invention includes a yarn production step of producing a yarn by adhering the above-mentioned acrylic fiber treatment agent to raw material acrylic fiber of a precursor.
The method for producing carbon fiber according to the present invention comprises the steps of producing the precursor by adhering the above-mentioned acrylic fiber treatment agent to raw material acrylic fiber of the precursor, and spinning the precursor, and oxidizing the precursor produced in the spinning step at 200 to 300 ° C. And a carbonization treatment step of carbonizing the above-mentioned flameproofed fiber in an inert atmosphere at 300 to 2000C.
According to the method for producing carbon fiber of the present invention, since the acrylic fiber treatment agent of the present invention is used, the treatment agent can be uniformly applied to the inside of the fiber bundle at the initial stage of the flameproofing step, and the flameproofness can be achieved. Since the treatment agent can be formed into a film to protect the fibers later in the treatment process, it is possible to suppress the fusion between fibers and the generation of fluff, and to manufacture high quality carbon fibers.

製糸工程は、プレカーサーの原料アクリル繊維にアクリル繊維処理剤を付着させてプレカーサーを製糸する工程であり、付着処理工程と延伸工程とを含む。
付着処理工程は、プレカーサーの原料アクリル繊維を紡糸した後、アクリル繊維処理剤を付着させる工程である。つまり、付着処理工程でプレカーサーの原料アクリル繊維にアクリル繊維処理剤を付着させる。またこのプレカーサーの原料アクリル繊維は紡糸直後から延伸されるが、付着処理工程後の高倍率延伸を特に「延伸工程」と呼ぶ。延伸工程は高温水蒸気をもちいた湿熱延伸法でもよいし、熱ローラーをもちいた乾熱延伸法でもよい。
The yarn production step is a step of attaching an acrylic fiber treatment agent to a raw material acrylic fiber of a precursor to produce a precursor, and includes an adhesion treatment step and a drawing step.
The adhesion treatment step is a step of adhering an acrylic fiber treatment agent after spinning the raw material acrylic fiber of the precursor. That is, the acrylic fiber treatment agent is attached to the raw material acrylic fiber of the precursor in the adhesion treatment step. In addition, although the raw material acrylic fiber of this precursor is drawn immediately after spinning, the high magnification drawing after the adhesion treatment step is particularly referred to as a "drawing step". The drawing process may be a wet heat drawing method using high temperature steam, or a dry heat drawing method using a heat roller.

プレカーサーは、少なくとも95モル%以上のアクリロニトリルと、5モル%以下の耐炎化促進成分とを共重合させて得られるポリアクリロニトリルを主成分とするアクリル繊維から構成される。耐炎化促進成分としては、アクリロニトリルに対して共重合性を有するビニル基含有化合物が好適に使用できる。プレカーサーの単繊維繊度については、特に限定はないが、性能と製造コストのバランスから、好ましくは0.1〜2.0dTexである。また、プレカーサーの繊維束を構成する単繊維の本数についても特に限定はないが、性能と製造コストのバランスから、好ましくは1,000〜96,000本である。   The precursor is composed of an acrylic fiber composed mainly of polyacrylonitrile obtained by copolymerizing at least 95% by mole or more of acrylonitrile and 5% by mole or less of the flameproofing promoting component. As the flame resistance promoting component, a vinyl group-containing compound having copolymerizability with acrylonitrile can be suitably used. The single fiber fineness of the precursor is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 2.0 dTex from the balance of performance and manufacturing cost. Further, the number of single fibers constituting the fiber bundle of the precursor is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 96,000 in terms of the balance between the performance and the manufacturing cost.

アクリル繊維処理剤は、製糸工程のどの段階でプレカーサーの原料アクリル繊維に付着させてもよいが、延伸工程前に一度付着させておくことが好ましい。延伸工程前の段階であればどの段階でも、例えば紡糸直後に付着させてもよい。さらに延伸工程後のどの段階で再度付着させてもよく、例えば、延伸工程直後に再度付着させてもよいし、巻取り段階で再度付着させてもよいし、耐炎化処理工程の直前に再度付着させてもよい。その付着方法に関しては、ローラー等を使用して付着してもよいし、浸漬法、スプレー法等で付着してもよい。   The acrylic fiber treatment agent may be attached to the raw material acrylic fiber of the precursor at any stage of the yarn production process, but it is preferable to apply it once before the drawing process. It may be attached at any stage before the drawing process, for example, immediately after spinning. Furthermore, it may be attached again at any stage after the stretching process, for example, it may be deposited again immediately after the stretching process, or may be deposited again at the winding stage, and it is again deposited just before the flameproofing process. You may With regard to the adhesion method, it may be adhered using a roller or the like, or may be adhered by an immersion method, a spray method or the like.

付着処理工程において、アクリル繊維処理剤の付与率は、繊維−繊維間の膠着防止効果や融着防止効果を得ることと、炭素化処理工程において処理剤のタール化物によって炭素繊維の品質低下を防止することとのバランスからは、プレカーサーの重量に対して好ましくは0.1〜2重量%であり、さらに好ましくは0.3〜1.5重量%である。アクリル繊維処理剤の付与率が0.1重量%未満であると、単繊維間の膠着、融着を十分に防止できず、得られる炭素繊維の強度が低下することがある。一方、アクリル繊維処理剤の付与率が2重量%超であると、アクリル繊維処理剤が単繊維間を必要以上に覆うため、耐炎化処理工程において繊維への酸素の供給が妨げられ、得られる炭素繊維の強度が低下することがある。なお、ここでいうアクリル繊維処理剤の付与率とは、プレカーサー重量に対するアクリル繊維処理剤の付着した不揮発分重量の百分率で定義される。   In the adhesion treatment step, the application rate of the acrylic fiber treatment agent prevents the deterioration of carbon fiber by obtaining the fiber-fiber adhesion preventing effect and the fusion preventing effect, and the tarification of the treatment agent in the carbonization treatment step. In view of the balance with the composition, it is preferably 0.1 to 2% by weight, more preferably 0.3 to 1.5% by weight, based on the weight of the precursor. When the application rate of the acrylic fiber treatment agent is less than 0.1% by weight, sticking and fusion between single fibers can not be sufficiently prevented, and the strength of the obtained carbon fiber may be lowered. On the other hand, if the application rate of the acrylic fiber treatment agent is more than 2% by weight, the acrylic fiber treatment agent covers between the single fibers more than necessary, so that the supply of oxygen to the fibers is hindered in the flameproofing treatment step. The strength of the carbon fiber may be reduced. Here, the application rate of the acrylic fiber treatment agent as used herein is defined as the percentage of the weight of the non-volatile component to which the acrylic fiber treatment agent adheres to the weight of the precursor.

耐炎化処理工程は、アクリル繊維処理剤が付着したプレカーサーを200〜300℃の酸化性雰囲気中で耐炎化繊維に転換する工程である。酸化性雰囲気とは、通常、空気雰囲気であればよい。酸化性雰囲気の温度は好ましくは230〜280℃である。耐炎化処理工程では、付着処理後のアクリル繊維に対して、延伸比0.90〜1.10(好ましくは0.95〜1.05)の張力をかけながら、20〜100分間(好ましくは30〜60分間)にわたって熱処理が行われる。この耐炎化処理では、分子内環化および環への酸素付加を経て、耐炎化構造を持つ耐炎化繊維が製造される。   The flameproofing step is a step of converting the precursor to which the acrylic fiber treatment agent is adhered to a flameproofed fiber in an oxidizing atmosphere at 200 to 300 ° C. The oxidizing atmosphere may usually be an air atmosphere. The temperature of the oxidizing atmosphere is preferably 230 to 280 ° C. In the flameproofing step, tension of a stretching ratio of 0.90 to 1.10 (preferably 0.95 to 1.05) is applied to the acrylic fiber after adhesion treatment for 20 to 100 minutes (preferably 30). Heat treatment is carried out for 60 minutes. In this flameproofing treatment, through intramolecular cyclization and oxygenation to the ring, a flameproofed fiber having a flameproofed structure is produced.

炭素化処理工程は、耐炎化繊維をさらに300〜2000℃の不活性雰囲気中で炭化させる工程である。炭素化処理工程では、まず、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中、300℃から800℃まで温度勾配を有する焼成炉で、耐炎化繊維に対して、延伸比0.95〜1.15の張力をかけながら、数分間熱処理して、予備炭素化処理工程(第一炭素化処理工程)を行うのが好ましい。その後、より炭素化を進行させ、且つグラファイト化を進行させるために、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中で、第一炭素化処理工程に対して延伸比0.95〜1.05の張力をかけながら、数分間熱処理して、第二炭素化処理工程を行い、耐炎化繊維が炭素化される。第二炭素化処理工程における熱処理温度の制御については、温度勾配をかけながら、最高温度を1000℃以上(好ましくは1000〜2000℃)とすることがよい。この最高温度は、所望する炭素繊維の要求特性(引張強度、弾性率等)に応じて適宜選択して決定される。   The carbonization treatment step is a step of further carbonizing the flameproofed fiber in an inert atmosphere at 300 to 2000 ° C. In the carbonization treatment step, first, in a baking furnace having a temperature gradient from 300 ° C. to 800 ° C. in an inert atmosphere of nitrogen, argon, etc., a tension ratio of 0.95 to 1.15 with respect to the flame resistant fiber It is preferable to heat-process for several minutes, and to perform a pre-carbonization process (1st carbonization process process), Thereafter, in order to promote carbonization and graphitization, a tension of 0.95 to 1.05 is applied to the first carbonization treatment step in an inert atmosphere such as nitrogen or argon. Heat treatment is carried out for a few minutes while the second carbonization treatment step is performed to carbonize the flame-resistant fiber. About control of the heat processing temperature in a 2nd carbonization process process, it is good to make maximum temperature 1000 degreeC or more (preferably 1000-2000 degreeC), applying a temperature gradient. The maximum temperature is appropriately selected and determined in accordance with the required characteristics (tensile strength, elastic modulus, etc.) of the desired carbon fiber.

本発明の炭素繊維の製造方法では、弾性率がさらに高い炭素繊維が所望される場合は、炭素化処理工程に引き続いて、黒鉛化処理工程を行うこともできる。黒鉛化処理工程は、通常、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中、炭素化処理工程で得られた繊維に対して張力をかけながら、2000〜3000℃の温度で行われる。   In the method for producing carbon fibers of the present invention, if carbon fibers having a still higher elastic modulus are desired, it is possible to carry out the graphitization treatment step following the carbonization treatment step. The graphitization treatment step is usually performed at a temperature of 2000 to 3000 ° C. in an inert atmosphere of nitrogen, argon or the like while applying tension to the fibers obtained in the carbonization treatment step.

このようにして得られた炭素繊維には、目的に応じて、複合材料とした時のマトリックス樹脂との接着強度を高めるための表面処理を行うことができる。表面処理方法としては、気相または液相処理を採用でき、生産性の観点からは、酸、アルカリなどの電解液による液相処理が好ましい。さらに、炭素繊維の加工性、取り扱い性を向上させるために、マトリックス樹脂に対して相溶性の優れる各種サイジング剤を付与することもできる。   The carbon fibers obtained in this manner can be subjected to surface treatment to increase the adhesive strength with the matrix resin when made into a composite material according to the purpose. As the surface treatment method, gas phase or liquid phase treatment can be adopted, and from the viewpoint of productivity, liquid phase treatment with an electrolytic solution such as acid or alkali is preferable. Furthermore, in order to improve the processability and the handleability of the carbon fiber, various sizing agents having excellent compatibility with the matrix resin can also be provided.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、ここに記載した実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例に示されるパーセント(%)、部は特に限定しない限り、「重量%」、「重量部」を示す。各特性値の測定は以下に示す方法に基づいて行った。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to the examples described herein. Unless otherwise specified, percentages (%) and parts shown in the following examples indicate "wt%" and "parts by weight". The measurement of each characteristic value was performed based on the method shown below.

<処理剤の付与率>
処理剤付与後のプレカーサーを水酸化カリウム/ナトリウムブチラートでアルカリ溶融した後、水に溶解して塩酸でpH1に調整した。これを亜硫酸ナトリウムとモリブデン酸アンモニウムを加えて発色させ、ケイモリブデンブルーの比色定量(波長815mμ)を行い、ケイ素の含有量を求めた。ここで求めたケイ素含有量と予め同法で求めた処理剤中のケイ素含有量の値を用いて、アクリル繊維処理剤の付与率(重量%)を算出した。
<Applying rate of treatment agent>
The precursor after application of the treating agent was alkali-melted with potassium hydroxide / sodium butyrate, then dissolved in water and adjusted to pH 1 with hydrochloric acid. Sodium sulfite and ammonium molybdate were added thereto to develop a color, and colorimetric determination (wavelength: 815 mμ) of silica blue was performed to determine the content of silicon. The application rate (% by weight) of the acrylic fiber treatment agent was calculated using the silicon content obtained here and the value of the silicon content in the treatment agent previously obtained by the same method.

<融着防止性>
炭素繊維から無作為に20カ所を選び、そこから長さ10mmの短繊維を切り出し、その融着状態を観察し、下記の評価基準で判定した。
◎:融着無し
○:ほぼ融着無し
△:融着少ない
×:融着多い
<Anti-fusion property>
Twenty points were randomly selected from carbon fibers, short fibers having a length of 10 mm were cut out therefrom, and the fused state was observed and judged according to the following evaluation criteria.
:: No fusion ○: Almost no fusion :: Less fusion ×: More fusion

<プレカーサーのストランド硬度>
プレカーサーストランド(長さ:約50cm)の硬度を、風合い試験機(HANDLE−O−METERHOM−2 大栄科学精器製作所(株)製、スリット幅5mm)で測定した。なお、測定は10回行い、その平均値が小さいほど、プレカーサーストランドが柔軟であると判断した。評価に際しては、製造直後(製造後7日以内)のプレカーサー、製造後常温で12ヶ月保管した(表では保管後と表記)プレカーサーを用いた。
Precursor strand hardness
The hardness of the precursor strand (length: about 50 cm) was measured with a texture tester (HANDLE-O-METERHOM-2 manufactured by Daiei Kagaku Seiki Mfg. Co., Ltd., slit width 5 mm). The measurement was performed 10 times, and it was judged that the precursor strand was more flexible as the average value was smaller. In the evaluation, a precursor immediately after production (within 7 days after production) and a precursor stored for 12 months at normal temperature after production (indicated as after storage in the table) were used.

<耐擦過性>
TM式摩擦抱合力試験機TM−200(大栄科学精機社製)により、ジグザクに配置した鏡面クロムメッキステンレス針3本を介して50gの張力でプレカーサーストランド(12K)を1000回擦過させ(往復運動速度300回/分)、プレカーサーストランドの毛羽立ちの状態を下記基準で目視判定した。評価に際しては、製造直後(製造後7日以内)のプレカーサーと、製造後、常温で12ヶ月保管したプレカーサーを用いた。
◎:擦過前と同じく毛羽発生が全く見られない
○:数本の毛羽が見られるが耐擦過性良好
△:毛羽立ちがやや多く若干耐擦過性に劣る
×:毛羽立ちが多く、著しい単糸切れが見られる 耐擦過性不良
<Abrasion resistance>
The precursor strand (12 K) is rubbed 1000 times with 50 g of tension via three specular chrome-plated stainless steel needles arranged in a zigzag by TM type friction conjugation tester TM-200 (made by Daiei Scientific Seiki Co., Ltd.) (reciprocation The speed of 300 times / min) and the state of fuzzing of the precursor strand were visually determined according to the following criteria. In the evaluation, a precursor immediately after production (within 7 days after production) and a precursor stored for 12 months at normal temperature after production were used.
:: No fuzzing was observed as in the case before scratching ○: Several fuzz were observed but scratch resistance was good. :: fuzzing was slightly high and a little scratch resistance poor x: much fuzzing, significant single thread breakage Poor abrasion resistance seen

<炭素繊維強度>
JIS−R−7601に規定されているエポキシ樹脂含浸ストランド法に準じ測定し、測定回数10回の平均値を炭素繊維強度(GPa)とした。評価に際しては、製造直後(製造後7日以内)のプレカーサー、製造後常温で12ヶ月保管したプレカーサーを用いた。
<Carbon fiber strength>
It measured according to the epoxy resin impregnation strand method prescribed | regulated to JIS-R-7601, and made the average value of the measurement frequency | count 10 times the carbon fiber strength (GPa). In the evaluation, a precursor immediately after production (within 7 days after production) and a precursor stored for 12 months at normal temperature after production were used.

〔実施例1〕
表1に示す処理剤の不揮発分組成になるように、アミノ変性シリコーンA1、ブレンステッド酸化合物B1、ポリオキシエチレンアルキルエーテルD1及び水を混合して水系乳化し、得られたアミノ変性シリコーン水系乳化物にアセチレン系界面活性剤C1を添加し、処理剤の不揮発分に占めるアミノ変性シリコーンA1の重量割合が80重量%、ブレンステッド酸化合物B1の重量割合が0.7重量%、アセチレン系界面活性剤C1の重量割合が2重量%、ポリオキシエチレンアルキルエーテルD1の重量割合が17.3重量%である処理剤(プレカーサー処理剤)を調製した。なお、処理剤の不揮発分濃度は20重量%とした。
次いで、調整した処理剤をさらに水で希釈し、不揮発分濃度が3.0重量%である処理液を得た。
処理液を97モル%のアクリロニトリルと3モル%のイタコン酸を共重合させて得られるプレカーサーの原料アクリル繊維に、付与率1.0%となるように付着し、延伸工程(スチーム延伸、延伸倍率2.1倍)を経てプレカーサーを作製した(単繊維繊度0.8dtex,24,000フィラメント)。このプレカーサーを250℃の耐炎化炉にて60分間耐炎化処理し次いで窒素雰囲気下300〜1400℃の温度勾配を有する炭素化炉で焼成して炭素繊維に転換した。各特性値の評価結果を表1に示す。
Example 1
The amino-modified silicone water-based emulsion was obtained by mixing the amino-modified silicone A1, Bronsted acid compound B1, polyoxyethylene alkyl ether D1 and water so as to have a non-volatile content of the treatment agent shown in Table 1 and conducting water-based emulsification. Acetylene-based surfactant C1 is added to the product, and the weight ratio of amino-modified silicone A1 to non-volatile content of processing agent is 80% by weight, the weight ratio of Bronsted acid compound B1 is 0.7% by weight, acetylene-based surfactant A treating agent (precursor treating agent) was prepared in which the proportion by weight of the agent C1 was 2% by weight and the proportion by weight of the polyoxyethylene alkyl ether D1 was 17.3% by weight. The concentration of non-volatile components in the treatment agent was 20% by weight.
Then, the adjusted treating agent was further diluted with water to obtain a treating solution having a nonvolatile content concentration of 3.0% by weight.
It adheres to the raw material acrylic fiber of the precursor obtained by copolymerizing a processing liquid with 97 mol% of acrylonitrile and 3 mol% of itaconic acid so as to give an application rate of 1.0%, and a stretching step (steam stretching, stretching ratio A precursor was produced (single fiber fineness 0.8 dtex, 24,000 filaments) through 2.1 times). The precursor was subjected to a stabilization treatment for 60 minutes in a stabilization furnace at 250 ° C., and then was calcined in a carbonization furnace having a temperature gradient of 300 to 1400 ° C. in a nitrogen atmosphere to convert it into carbon fibers. The evaluation results of each characteristic value are shown in Table 1.

〔実施例2〜22、比較例1〜17〕
実施例1において、表2〜4に示す処理剤の不揮発分組成になるように処理液を調整した以外は実施例1と同様にして、処理剤付着後のプレカーサーおよび炭素繊維を得た。各特性値の評価結果を表1〜4に示す。
[Examples 2 to 22, Comparative Examples 1 to 17]
A precursor and carbon fibers after adhesion of the treating agent were obtained in the same manner as in Example 1 except that the treating liquid was adjusted to have the composition of the non-volatile components of treating agents shown in Tables 2 to 4 in Example 1. The evaluation results of the respective characteristic values are shown in Tables 1 to 4.

なお、表1〜4の不揮発分組成の詳細は以下である。
<アミノ変性シリコーン(A)>
アミノ変性シリコーンA1(25℃粘度:250mm/s、アミノ当量:7600g/mol、ジアミン型)
アミノ変性シリコーンA2(25℃粘度:1300mm/s、アミノ当量:1700g/mol、ジアミン型)
アミノ変性シリコーンA3(25℃粘度:1700mm/s、アミノ当量:3800g/mol、モノアミン型)
アミノ変性シリコーンA4(25℃粘度:20000mm/s、アミノ当量:1800g/mol、ジアミン型)
アミノ変性シリコーンA5(25℃粘度:1500mm/s、アミノ当量:3800g/mol、ジアミン型)
In addition, the detail of the non volatile matter composition of Tables 1-4 is the following.
<Amino-modified silicone (A)>
Amino-modified silicone A1 (25 ° C. viscosity: 250 mm 2 / s, amino equivalent: 7600 g / mol, diamine type)
Amino-modified silicone A2 (25 ° C. viscosity: 1300 mm 2 / s, amino equivalent: 1700 g / mol, diamine type)
Amino-modified silicone A3 (25 ° C viscosity: 1700 mm 2 / s, amino equivalent: 3800 g / mol, monoamine type)
Amino-modified silicone A4 (25 ° C viscosity: 20000 mm 2 / s, amino equivalent: 1800 g / mol, diamine type)
Amino-modified silicone A5 (25 ° C viscosity: 1500 mm 2 / s, amino equivalent: 3800 g / mol, diamine type)

<ブレンステッド酸化合物(B)>
カルボン酸化合物B1:酢酸
カルボン酸化合物B2:安息香酸
カルボン酸化合物B3:アルギニン
カルボン酸化合物B4:リン酸
<Brensted acid compound (B)>
Carboxylic acid compound B1: acetic acid carboxylic acid compound B2: benzoic acid carboxylic acid compound B3: arginine carboxylic acid compound B4: phosphoric acid

<アセチレン系界面活性剤(C)>
アセチレン系界面活性剤C1:2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのエチレンオキサイド20モル付加物(式(4)において、R、Rがともにメチル基、R、Rがともにイソブチル基、Rが水素原子、AOがエチレンオキサイドであり、n+m=20である。)
アセチレン系界面活性剤C2:2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのエチレンオキサイド5モル付加物(式(4)において、R、Rがともにメチル基、R、Rがともにイソブチル基、Rが水素原子、AOがエチレンオキサイドであり、n+m=5である。)
アセチレン系界面活性剤C3:3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール(式(2)において、R、Rがともにメチル基、R、Rがともにエチル基、Rが水素原子である。)
アセチレン系界面活性剤C4:2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール(式(2)において、R、Rがともにメチル基、R、Rがともにイソブチル基、Rが水素原子である。)
<Acetylene-based surfactant (C)>
Acetylene surfactant C1: ethylene oxide 20 molar adduct of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol (in the formula (4), R 3 and R 5 are both methyl groups , R 4 and R 6 each represent an isobutyl group, R 7 represents a hydrogen atom, AO represents ethylene oxide, and n + m = 20.)
Acetylene surfactant C2: ethylene oxide 5-mole adduct of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol (in the formula (4), R 3 and R 5 are both methyl groups , R 4 and R 6 each represent an isobutyl group, R 7 represents a hydrogen atom, AO represents ethylene oxide, and n + m = 5).
Acetylene-based surfactant C3: 3 , 6-dimethyl-4-octin- 3 , 6-diol (in the formula (2), R 3 and R 5 are both methyl groups, R 4 and R 6 are both ethyl groups, R 7 is a hydrogen atom.)
Acetylene-based surfactant C4: 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol (in Formula (2), R 3 and R 5 are both methyl groups, R 4 and R 6 are Both are isobutyl and R 7 is a hydrogen atom.)

<ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)>
ポリオキシエチレンアルキルエーテルD1:オキシエチレン基が5モル付加された炭素数が12〜14のアルキルエーテル
ポリオキシエチレンアルキルエーテルD2:オキシエチレン基が7モル付加された炭素数が12〜14のアルキルエーテル
ポリオキシエチレンアルキルエーテルD3:オキシエチレン基が9モル付加された炭素数が12〜14のアルキルエーテル
<Polyoxyalkylene alkyl ether (D)>
Polyoxyethylene alkyl ether D1: alkyl ether having 12 to 14 carbons to which 5 moles of oxyethylene group have been added polyoxyethylene alkyl ether D2: alkyl ether having 12 to 14 carbon atoms having 7 mole of oxyethylene group added Polyoxyethylene alkyl ether D3: C12-C14 alkyl ether to which 9 moles of oxyethylene group is added

なお、表1〜4において、ブレンステッド酸化合物(B)の括弧内の数値は、アミノ変性シリコーン(A)のアミノ基1モルに対するブレンステッド酸化合物(B)のモル当量を示す。また、アセチレン系界面活性剤(C)の括弧内の数値は、アミノ変性シリコーン(A)を100重量部としたときのアセチレン系界面活性剤(C)の重量割合を示す。また、ストランド硬度及び炭素繊維強度の保管後の括弧書きの数値は、製造直後の数値に対する変化率を示す。   In Tables 1 to 4, the numerical values in the parentheses of the Br ス テ ッ ド nsted acid compound (B) indicate the molar equivalents of the Br ス テ ッ ド nsted acid compound (B) with respect to 1 mole of the amino group of the amino-modified silicone (A). The numerical value in the parenthesis of the acetylene-based surfactant (C) indicates the weight ratio of the acetylene-based surfactant (C) when the amino-modified silicone (A) is 100 parts by weight. In addition, the numerical values in parentheses after storage of the strand hardness and the carbon fiber strength show the rate of change with respect to the numerical values immediately after production.

Figure 2018163739
Figure 2018163739

Figure 2018163739
Figure 2018163739

Figure 2018163739
Figure 2018163739

Figure 2018163739
Figure 2018163739

表1〜4から明らかなように、実施例のアクリル繊維処理剤は、ブレンステッド酸化合物(B)及び/又はアセチレン系界面活性剤(C)を含まない比較例のアクリル繊維処理剤と比較して、炭素繊維製造用アクリル繊維の経時劣化抑制に優れていることがわかる。   As apparent from Tables 1 to 4, the acrylic fiber treatment agent of the example is compared with the acrylic fiber treatment agent of the comparative example which does not contain the Bronsted acid compound (B) and / or the acetylenic surfactant (C). Therefore, it is understood that it is excellent in the temporal deterioration suppression of the acrylic fiber for carbon fiber manufacture.

本発明のアクリル繊維処理剤は、炭素繊維製造用アクリル繊維を製造する際に使用される処理剤であり、高品位の炭素繊維を製造するために有用である。本発明の炭素繊維製造用アクリル繊維は、本発明の処理剤が処理されており、高品位の炭素繊維を製造するために有用である。本発明の炭素繊維の製造方法によって、高品位の炭素繊維が得られる。   The acrylic fiber treatment agent of the present invention is a treatment agent used when producing acrylic fibers for producing carbon fibers, and is useful for producing high-grade carbon fibers. The acrylic fiber for carbon fiber production of the present invention is treated with the treatment agent of the present invention and is useful for producing high grade carbon fiber. By the method for producing carbon fibers of the present invention, high-grade carbon fibers can be obtained.

Claims (11)

アミノ変性シリコーン(A)、ブレンステッド酸化合物(B)及びアセチレン系界面活性剤(C)を含む、アクリル繊維用処理剤。   A processing agent for acrylic fiber, comprising an amino-modified silicone (A), a Bronsted acid compound (B) and an acetylene-based surfactant (C). 前記アミノ変性シリコーン(A)のアミノ基1モルに対して、ブレンステッド酸化合物(B)の割合が、0.01〜2.5モル当量である、請求項1に記載のアクリル繊維用処理剤。   The treatment agent for acrylic fibers according to claim 1, wherein the ratio of the Br ス テ ッ ド nsted acid compound (B) is 0.01 to 2.5 molar equivalents with respect to 1 mole of the amino group of the amino-modified silicone (A). . 前記アミノ変性シリコーン(A)100重量部に対して、前記アセチレン系界面活性剤(C)の割合が0.1〜12重量部である、請求項1又は2に記載のアクリル繊維用処理剤。   The processing agent for acrylic fibers of Claim 1 or 2 whose ratio of the said acetylene type surfactant (C) is 0.1-12 weight part with respect to 100 weight part of said amino modified silicones (A). 前記アセチレン系界面活性剤(C)が、アセチレンアルコール(C1)、アセチレンジオール(C2)、アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C3)及びアセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)から選ばれた少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれかに記載のアクリル繊維用処理剤。   The acetylene-based surfactant (C) is selected from acetylene alcohol (C1), acetylene diol (C2), compound (C3) obtained by adding alkylene oxide to acetylene alcohol, and compound (C4) obtained by adding alkylene oxide to acetylene diol The processing agent for acrylic fibers according to any one of claims 1 to 3, which is at least one selected from the group consisting of 前記アセチレンアルコール(C1)が下記一般式(1)で表される化合物であり、前記アセチレンジオール(C2)が下記一般式(2)で表される化合物であり、前記アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C3)が下記一般式(3)で表される化合物であり、前記アセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)が下記一般式(4)で表される化合物である、請求項4に記載のアクリル繊維用処理剤。
Figure 2018163739
(式(1)中、R及びR2は、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。)
Figure 2018163739
(式(2)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。)
Figure 2018163739
(式(3)中、R及びR2は、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。Rは水素原子、または炭素数1〜5のアルキル基である。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示す。nは1〜50の数である。)
Figure 2018163739
(式(4)中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して炭素数1〜8のアルキル基である。Rは水素原子、または炭素数1〜5のアルキル基である。なお、式(4)における複数のRは、同一であってもよく異なっていてもよい。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示す。m、nはそれぞれ独立して1〜50の数である。)
The acetylene alcohol (C1) is a compound represented by the following general formula (1), the acetylene diol (C2) is a compound represented by the following general formula (2), and an alkylene oxide is added to the acetylene alcohol And the compound (C4) obtained by adding an alkylene oxide to the acetylene diol is a compound represented by the following general formula (4). The processing agent for acrylic fibers as described in 4.
Figure 2018163739
(In formula (1), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)
Figure 2018163739
(In formula (2), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)
Figure 2018163739
(In Formula (3), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 7 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. AO is carbon 2 to 4 represents an oxyalkylene group, n is a number of 1 to 50.)
Figure 2018163739
(In formula (4), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 7 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms In addition, a plurality of R 7 in the formula (4) may be the same or different, and AO represents an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and m and n are each independently. It is a number of 1 to 50.)
処理剤の不揮発分に占める前記アミノ変性シリコーン(A)の重量割合が40〜95重量%である、請求項1〜5のいずれかに記載のアクリル繊維用処理剤。   The processing agent for acrylic fibers in any one of Claims 1-5 whose weight proportion of the said amino modified silicone (A) to the non volatile matter of a processing agent is 40 to 95 weight%. さらに、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)を含有する、請求項1〜6のいずれかに記載のアクリル繊維用処理剤。   Furthermore, the processing agent for acrylic fibers in any one of Claims 1-6 containing polyoxyalkylene alkyl ether (D). 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)が、下記一般式(5)で示される化合物を含む、請求項7に記載のアクリル繊維用処理剤。
Figure 2018163739
(一般式(5)中、Rは炭素数6〜22のアルキル基を示す。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示す。jはそれぞれ独立して1〜50の数である。)
The processing agent for acrylic fibers of Claim 7 in which the said polyoxyalkylene alkyl ether (D) contains the compound shown by following General formula (5).
Figure 2018163739
In (formula (5), R 8 is .AO represents an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms is a number from 1 to 50 independently respectively .j showing an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms. )
前記アミノ変性シリコーン(A)100重量部に対して、前記アセチレン系界面活性剤(C)と前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(D)の合計の割合が5〜50重量部である、請求項7又は8に記載のアクリル繊維用処理剤。   The ratio of the total of the acetylene-based surfactant (C) and the polyoxyalkylene alkyl ether (D) is 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the amino-modified silicone (A). The processing agent for acrylic fibers as described in 8. 炭素繊維製造用アクリル繊維の原料アクリル繊維に、請求項1〜9のいずれかに記載のアクリル繊維処理剤を付着させてなる、炭素繊維製造用アクリル繊維。 The acrylic fiber for carbon fiber manufacture which makes the acrylic fiber processing agent in any one of Claims 1-9 adhere to the raw material acrylic fiber of the acrylic fiber for carbon fiber manufacture. 炭素繊維製造用アクリル繊維の原料アクリル繊維に、請求項1〜9のいずれかに記載の繊維処理剤を付着させて製糸する製糸工程と、200〜300℃の酸化性雰囲気中で耐炎化繊維に転換する耐炎化処理工程と、前記耐炎化繊維をさらに300〜2000℃の不活性雰囲気中で炭化させる炭素化処理工程とを含む、炭素繊維の製造方法。   A spinning process in which a fiber treatment agent according to any one of claims 1 to 9 is attached to raw material acrylic fiber for producing acrylic fiber for carbon fiber production, and a fiber-stabilized fiber in an oxidizing atmosphere at 200 to 300 ° C. A method for producing a carbon fiber, comprising the step of converting to a flameproofing step, and the step of carbonizing the carbonized fiber to be further carbonized in an inert atmosphere at 300 to 2000 ° C.
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