KR20230053715A - 합성 섬유용 처리제 및 합성 섬유 - Google Patents

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Abstract

합성 섬유의 집속성을 적합하게 향상시키는 것을 과제로 한다. 합성 섬유용 처리제는 평활제 및 비이온 계면 활성제를 함유한다. 평활제는 분자 중에 히드록시기와 카르복시기를 갖는 히드록시 지방산으로부터 축합 형성된 축합 히드록시 지방산을 함유한다.

Description

합성 섬유용 처리제 및 합성 섬유
본 발명은 합성 섬유용 처리제 및 합성 섬유에 관한 것이다.
예를 들어 탄소 섬유는, 아크릴 수지 등을 방사하는 방사 공정, 방사된 섬유를 건조하여 치밀화하는 건조 치밀화 공정, 건조 치밀화된 섬유를 연신하여 합성 섬유인 탄소 섬유 전구체를 제조하는 연신 공정, 탄소 섬유 전구체를 내염화하는 내염화 처리 공정 및 내염화 섬유를 탄소화하는 탄소화 처리 공정을 행함으로써 제조된다.
합성 섬유의 제조 공정에 있어서, 섬유의 집속성을 향상시키기 위하여, 합성 섬유용 처리제가 이용되는 경우가 있다.
특허문헌 1에는, 질소 원자를 포함하는 변성기를 갖는 변성 실리콘과 분지 지방산을 함유하는 탄소 섬유 제조용 아크릴 섬유 유제가 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 불소 함유 공중합체와 축합 히드록시 지방산을 함유하는 표면 개질제가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2011-184842호 공보 일본 특허 공개 제2016-44210호 공보
그런데, 합성 섬유용 처리제에는, 합성 섬유의 제조 공정에 있어서의 집속성을 향상시키는 효과의 더한층의 성능 향상이 요망되고 있다.
본 발명은, 이러한 실정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 합성 섬유의 제조 공정에 있어서의 집속성을 적합하게 향상시키는 것을 가능하게 한 합성 섬유용 처리제를 제공하는 것이다. 또한, 이 합성 섬유용 처리제가 부착된 합성 섬유를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 합성 섬유용 처리제는, 평활제 및 비이온 계면 활성제를 함유하는 합성 섬유용 처리제로서, 상기 평활제가, 분자 중에 히드록시기와 카르복시기를 갖는 히드록시 지방산으로부터 축합 형성된 축합 히드록시 지방산을 함유하는 것을 요지로 한다.
상기 합성 섬유용 처리제에 대하여, 상기 축합 히드록시 지방산이 피마자유 지방산, 경화 피마자유 지방산, 리시놀산 및 12-히드록시스테아르산으로부터 선택되는 적어도 하나로부터 축합 형성된 것인 것이 바람직하다.
상기 합성 섬유용 처리제에 대해서, 상기 축합 히드록시 지방산의 축합도가 2 내지 10인 것이 바람직하다.
상기 합성 섬유용 처리제에 대해서, 상기 평활제가 추가로 아미노 변성 실리콘을 포함하는 것인 것이 바람직하다.
상기 합성 섬유용 처리제에 대하여, 상기 평활제 및 상기 비이온 계면 활성제의 함유 비율의 합계를 100질량%라 하면, 상기 축합 히드록시 지방산의 함유 비율이 0.1 내지 15질량%인 것이 바람직하다.
상기 합성 섬유용 처리제는, 추가로, 이온성 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
상기 합성 섬유용 처리제에 대하여, 상기 평활제, 상기 비이온 계면 활성제 및 이온성 화합물의 함유 비율의 합계를 100질량%라 하면, 상기 축합 히드록시 지방산의 함유 비율이 0.1 내지 15질량%인 것이 바람직하다.
상기 합성 섬유용 처리제에 대하여, 상기 합성 섬유가 탄소 섬유 전구체인 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위한 합성 섬유는, 상기 합성 섬유용 처리제가 부착되어 있는 것을 요지로 한다.
본 발명에 의하면, 합성 섬유의 집속성을 적합하게 향상시킬 수 있다.
(제1 실시 형태)
본 발명에 따른 합성 섬유용 처리제(이하 단순히 처리제라고도 함)를 구체화한 제1 실시 형태에 대해 설명한다.
본 실시 형태의 처리제는, 평활제 및 비이온 계면 활성제를 함유한다. 평활제는 분자 중에 히드록시기와 카르복시기를 갖는 히드록시 지방산으로부터 축합 형성된 축합 히드록시 지방산을 함유한다.
상기 축합 히드록시 지방산을 함유함으로써 합성 섬유의 집속성을 적합하게 향상시킬 수 있다.
상기 축합 히드록시 지방산의 구체예로서는, 예를 들어 12-히드록시스테아르산 6량체 축합물, 피마자유 지방산 4 내지 5량체 축합물, 피마자유 지방산 6량체 축합물, 피마자유 지방산 2량체 축합물, 12-히드록시도데칸산 5량체 축합물 등을 들 수 있다.
상기 축합 히드록시 지방산은, 특별히 제한되지 않지만, 피마자유 지방산, 경화 피마자유 지방산, 리시놀산 및 12-히드록시스테아르산으로부터 선택되는 적어도 하나로부터 축합 형성된 것인 것이 바람직하다. 이러한 축합 히드록시 지방산을 함유함으로써 후술하는 바와 같이, 합성 섬유에 대한 처리제의 습윤성이 향상된다.
또한, 상기 피마자유 지방산, 경화 피마자유 지방산은 원료가 되는 피마자유나 경화 피마자유로부터 유도되는 지방산을 의미하는 것으로 한다.
상기 축합 히드록시 지방산의 축합도가 2 내지 10인 것이 바람직하다.
상기 축합 히드록시 지방산은, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 축합 히드록시 지방산은, 시판품이어도 되고, 공지된 방법에 의해 제조한 것이어도 된다. 공지된 방법에 의해 제조하는 경우는, 예를 들어 원료 물질에 포함되는 히드록시기와 카르복실기의 탈수 축합 반응에 의해 제조할 수 있다.
또한, 상기 축합 히드록시 지방산은, 처리제 중에서 다른 아민이나 금속 등의 염기성 성분과 염을 형성하고 있어도 된다.
또한, 본 실시 형태의 처리제는, 상기 축합 히드록시 지방산 이외의 평활제를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 상기 축합 히드록시 지방산 이외의 평활제로서는, 예를 들어 실리콘, 에스테르 등을 들 수 있다.
평활제로서 사용되는 실리콘으로서는, 특별히 제한이 없으며, 예를 들어 디메틸실리콘, 페닐 변성 실리콘, 아미노 변성 실리콘, 아미드 변성 실리콘, 폴리에테르 변성 실리콘, 아미노폴리에테르 변성 실리콘, 알킬 변성 실리콘, 알킬아르알킬 변성 실리콘, 알킬폴리에테르 변성 실리콘, 에스테르 변성 실리콘, 에폭시 변성 실리콘, 카르비놀 변성 실리콘, 머캅토 변성 실리콘 등을 들 수 있다.
평활제로서 사용되는 에스테르로서는 특별히 제한이 없으며, 예를 들어 (1)옥틸팔미테이트, 올레일라우레이트, 올레일올레에이트, 이소테트라코실올레에이트 등의 지방족 모노알코올과 지방족 모노카르복실산의 에스테르 화합물, (2) 1,6-헥산디올디데카네이트, 글리세린트리올레에이트, 트리메틸올프로판트리라우레이트, 펜타에리스리톨테트라옥타네이트 등의 지방족 다가 알코올과 지방족 모노카르복실산의 에스테르 화합물, (3) 디올레일아젤레이트, 티오디프로피온산 디올레일, 티오디프로피온산 디이소세틸, 티오디프로피온산 디이소스테아릴 등의, 지방족 모노알코올과 지방족 다가 카르복실산의 에스테르 화합물, (4) 벤질올레에이트, 벤질라우레이트 등의 방향족 모노알코올과 지방족 모노카르복실산의 에스테르 화합물, (5) 비스페놀 A 디라우레이트, 비스페놀 A의 알킬렌옥사이드 부가물의 디라우레이트 등의 방향족 다가 알코올과 지방족 모노카르복실산의 완전 에스테르 화합물, (6) 비스2-에틸헥실프탈레이트, 디이소스테아릴이소프탈레이트, 트리옥틸트리멜리테이트 등의 지방족 모노알코올과 방향족 다가 카르복실산의 완전 에스테르 화합물, (7) 야자유, 채종유, 해바라기유, 대두유, 피마자유, 참깨유, 어유 및 우지 등의 천연 유지 등을 들 수 있다. 그 밖에 합성 섬유용 처리제에 채용되고 있는 공지된 평활제 등을 사용해도 된다.
상기 축합 히드록시 지방산 이외의 평활제의 구체예로서는, 예를 들어 25℃에서의 동점도가 650mm2/s, 아미노산 당량이 1800g/mol인 아미노 변성 실리콘, 25℃에서의 동점도가 90mm2/s, 아미노산 당량이 5000g/mol인 아미노 변성 실리콘, 25℃에서의 동점도가 4500mm2/s, 아미노산 당량이 1200g/mol인 아미노 변성 실리콘, 25℃에서의 동점도가 1700mm2/s, 실리콘 주쇄/폴리에테르 측쇄=20/80(질량비), 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드=50/50(몰비)의 폴리에테르 변성 실리콘, 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 2몰 부가물의 디라우릴에스테르 등을 들 수 있다.
평활제는, 변성 실리콘을 함유하는 것이 바람직하고, 아미노 변성 실리콘을 함유하는 것이 보다 바람직하다.
평활제는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
또한, 본 실시 형태의 처리제에 함유되는 비이온 계면 활성제로서는 특별히 제한이 없으며, 예를 들어 알코올류 또는 카르복실산류에 알킬렌옥사이드를 부가시킨 것, 카르복실산류와 다가 알코올의 에스테르 화합물, 카르복실산류와 다가 알코올의 에스테르 화합물에 알킬렌옥사이드를 부가시킨 에테르·에스테르 화합물 등을 들 수 있다.
비이온 계면 활성제의 원료로서 사용되는 알코올류의 구체예로서는, 예를 들어 (1) 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 옥탄올, 노난올, 데칸올, 운데칸올, 도데칸올, 트리데칸올, 테트라데칸올, 펜타데칸올, 헥사데칸올, 헵타데칸올, 옥타데칸올, 노나데칸올, 에이코산올, 헨에이코산올, 도코산올, 트리코산올, 테트라코산올, 펜타코산올, 헥사코산올, 헵타코산올, 옥타코산올, 노나코산올, 트리아콘탄올 등의 직쇄 알킬알코올, (2) 이소프로판올, 이소부탄올, 이소헥산올, 2-에틸헥산올, 이소노난올, 이소데칸올, 이소도데칸올, 이소트리데칸올, 이소테트라데칸올, 이소트리아콘탄올, 이소헥사데칸올, 이소헵타데칸올, 이소옥타데칸올, 이소노나데칸올, 이소에이코산올, 이소헨에이코산올, 이소도코산올, 이소트리코산올, 이소테트라코산올, 이소펜타코산올, 이소헥사코산올, 이소헵타코산올, 이소옥타코산올, 이소노나코산올, 이소펜타데칸올 등의 분지 알킬알코올, (3) 테트라데센올, 헥사데센올, 헵타데센올, 옥타데센올, 노나데센올 등의 직쇄 알케닐알코올, (4) 이소헥사데센올, 이소옥타데센올 등의 분지 알케닐알코올, (5) 사이클로펜탄올, 사이클로헥산올 등의 환상 알킬알코올, (6) 페놀, 노닐페놀, 벤질알코올, 모노스티렌화 페놀, 디스티렌화 페놀, 트리스티렌화 페놀 등의 방향족계 알코올 등을 들 수 있다.
비이온 계면 활성제의 원료로서 사용되는 카르복실산류의 구체예로서는, 예를 들어 (1) 옥틸산, 노난산, 데칸산, 운데칸산, 도데칸산, 트리데칸산, 테트라데칸산, 펜타데칸산, 헥사데칸산, 헵타데칸산, 옥타데칸산, 노나데칸산, 에이코산산, 헨에이코산산, 도코산산 등의 직쇄 알킬카르복실산, (2) 2-에틸헥산산, 이소도데칸산, 이소트리데칸산, 이소테트라데칸산, 이소헥사데칸산, 이소옥타데칸산 등의 분지 알킬카르복실산, (3) 옥타데센산, 옥타데카디엔산, 옥타데카트리엔산 등의 직쇄 알케닐카르복실산, (4) 벤조산 등의 방향족계 카르복실산 등을 들 수 있다.
비이온 계면 활성제의 원료로서 이용되는 알킬렌옥사이드의 구체예로서는, 예를 들어 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 등을 들 수 있다. 알킬렌옥사이드의 부가 몰수는 적절히 설정되지만 바람직하게는 0.1 내지 60몰, 보다 바람직하게는 1 내지 40몰, 더욱 바람직하게는 2 내지 30몰이다. 또한, 알킬렌옥사이드의 부가 몰수는 투입 원료 중에 있어서의 알코올류 또는 카르복실산류 1몰에 대한 알킬렌옥사이드의 몰수를 나타낸다.
비이온 계면 활성제의 원료로서 사용되는 다가 알코올의 구체예로서는, 예를 들어 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2-메틸-1,2-프로판디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2,3-디메틸-2,3-부탄디올, 글리세린, 2-메틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올, 트리메틸올프로판, 소르비탄, 펜타에리트리톨, 소르비톨 등을 들 수 있다.
비이온 계면 활성제의 구체예로서는, 예를 들어 도데실알코올의 에틸렌옥사이드 10몰 부가물, 테트라데실알코올의 에틸렌옥사이드 8몰 부가물 등을 들 수 있다.
비이온 계면 활성제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 축합 히드록시 지방산을 함유하는 평활제 및 비이온 계면 활성제의 함량에는 제한이 없다. 평활제 및 비이온 계면 활성제의 함유 비율의 합계를 100질량%라 하면, 축합 히드록시 지방산의 함유 비율이 0.1 내지 15질량%인 것이 바람직하고, 0.3 내지 13질량%인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 처리제는, 추가로 이온성 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 이온성 화합물을 함유함으로써 합성 섬유의 집속성을 보다 향상시킬 수 있다.
여기서, 이온성 화합물이란, 이온 결합성을 갖는 화합물을 의미하는 것으로 한다. 이온 결합성을 갖는 화합물로서는, 예를 들어 설포네이트염, 설페이트염, 포스페이트염, 지방산염, 암모늄염, 포스포늄염, 이미다졸린 화합물 등을 들 수 있다.
이온성 화합물은, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 평활제, 비이온 계면 활성제 및 이온성 화합물의 함유량에 제한은 없다. 처리제 중의 평활제, 비이온 계면 활성제 및 이온성 화합물 함유 비율의 합계를 100질량%라 하면, 축합 히드록시 지방산의 함유 비율이 0.1 내지 15질량%인 것이 바람직하며, 0.3 내지 13질량%인 것이 보다 바람직하다.
(제2 실시 형태)
본 발명에 따른 합성 섬유를 구체화한 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 합성 섬유에는, 제1 실시 형태의 처리제가 부착되어 있다. 합성 섬유의 구체예로서는 특별히 제한이 없으며, 예를 들어 (1) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리젖산 에스테르 등의 폴리에스테르계 섬유, (2) 나일론 6, 나일론 66 등의 폴리아미드계 섬유, 3) 폴리아크릴, 모다아크릴 등의 폴리아크릴계 섬유, (4) 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 섬유, (5) 셀룰로오스계 섬유, (6) 리그닌계 섬유 등을 들 수 있다.
합성 섬유는, 소수성의 합성 섬유인 것이 바람직하다. 소수성의 합성 섬유임으로써 처리제를 부착시켰을 때, 섬유 표면을 적합하게 개질하여 친수성을 부여할 수 있다. 소수성의 합성 섬유로서는, 예를 들어 상기 (1) 내지 (4), (6)의 합성 섬유를 들 수 있다.
합성 섬유로서는, 후술하는 탄소화 처리 공정을 거침으로써 탄소 섬유가 되는 수지제의 탄소 섬유 전구체가 바람직하다. 탄소 섬유 전구체를 구성하는 수지로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 아크릴 수지, 폴리에틸렌 수지, 페놀 수지, 셀룰로오스 수지, 리그닌 수지, 피치 등을 들 수 있다.
제1 실시 형태의 처리제를 합성 섬유에 부착시키는 양에 특별히 제한은 없지만, 처리제(용매 불포함)를 합성 섬유에 대해 0.1 내지 2질량%가 되도록 부착시키는 것이 바람직하고, 0.3 내지 1.2질량%가 되도록 부착시키는 것이 보다 바람직하다.
제1 실시 형태의 처리제를 섬유에 부착시킬 때의 처리제의 형태로서는, 예를 들어 유기 용매 용액, 수성액 등을 들 수 있다.
처리제를 합성 섬유에 부착시키는 방법으로는, 예를 들어 제1 실시 형태의 처리제 및 물을 함유하는 수성액 또는 추가로 희석한 수용액을 이용하여 공지된 방법, 예를 들어 침지법, 스프레이법, 롤러법, 계량 펌프를 이용한 가이드 급유법 등에 의해 부착시키는 방법을 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 처리제 및 이 처리제가 부착된 합성 섬유를 이용한 탄소 섬유의 제조 방법에 대하여 설명한다.
탄소 섬유의 제조 방법은, 하기의 공정 1 내지 3을 거치는 것이 바람직하다.
공정 1: 합성 섬유를 방사함과 함께 제1 실시 형태의 처리제를 부착시키는 방사 공정.
공정 2: 상기 공정 1에서 얻어진 합성 섬유를 200 내지 300℃, 바람직하게는 230 내지 270℃의 산화성 분위기 중에서 내염화 섬유로 전환하는 내염화 처리 공정.
공정 3: 상기 공정 2에서 얻어진 내염화 섬유를 다시 300 내지 2000℃, 바람직하게는 300 내지 1300℃의 불활성 분위기 중에서 탄화시키는 탄소화 처리 공정.
방사 공정은, 추가로, 수지를 용매에 용해하여 방사하는 습식 방사 공정, 습식 방사된 합성 섬유를 건조하여 치밀화하는 건조 치밀화 공정 및 건조 치밀화된 합성 섬유를 연신하는 연신 공정을 가지고 있는 것이 바람직하다.
건조 치밀화 공정의 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 습식 방사 공정을 거친 합성 섬유를, 예를 들어 70 내지 200℃에서 가열하는 것이 바람직하다. 처리제를 합성 섬유에 부착시키는 타이밍은 특별히 한정되지 않지만, 습식 방사 공정과 건조 치밀화 공정 사이인 것이 바람직하다.
내염화 처리 공정에 있어서의 산화성 분위기는, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 공기 분위기를 채용할 수 있다.
탄소화 처리 공정에 있어서의 불활성 분위기는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 질소 분위기, 아르곤 분위기, 진공 분위기 등을 채용할 수 있다.
본 실시 형태의 처리제 및 합성 섬유에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 본 실시 형태의 처리제는, 평활제 및 비이온 계면 활성제를 함유하고 있다. 평활제는 분자 중에 히드록시기와 카르복시기를 갖는 히드록시 지방산으로부터 축합 형성된 축합 히드록시 지방산을 함유한다. 따라서, 합성 섬유의 집속성을 적합하게 향상시킬 수 있다.
(2) 본 실시 형태의 처리제에 의하면, 합성 섬유에 대한 습윤성이 향상된다. 따라서, 처리제를 보다 균일하게 합성 섬유에 부착시킬 수 있다.
(3) 습식 방사 공정과 건조 치밀화 공정 사이에 있어서, 처리제를 합성 섬유에 부착시키고 있다. 따라서, 방사 공정 중, 특히 건조 치밀화 공정을 거친 합성 섬유의 집속성을 향상시킬 수 있다.
상기 실시 형태는, 이하와 같이 변경하여 실시할 수 있다. 상기 실시 형태 및 이하의 변경예는, 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 서로 조합하여 실시할 수 있다.
·본 실시 형태에서는, 습식 방사 공정과 건조 치밀화 공정 사이에 있어서, 처리제를 합성 섬유에 부착시켰으나, 이 양태로 한정되지 않는다. 건조 치밀화 공정과 연신 공정 사이에서 처리제를 합성 섬유에 부착시켜도 되고, 연신 공정과 내염화 처리 공정 사이에 있어서 처리제를 합성 섬유에 부착시켜도 된다.
·본 실시 형태에 있어서, 합성 섬유용 처리제는, 축합 히드록시 지방산 이외의 평활제를 함유하고 있었지만, 이 양태로 한정되지 않는다. 축합 히드록시 지방산 이외의 평활제는 생략되어 있어도 된다.
·본 실시 형태에 있어서, 예를 들어 합성 섬유가 내염화 처리 공정을 행하지만, 탄소화 처리 공정까지는 행하지 않는 섬유이어도 된다. 또한, 내염화 처리 공정과 탄소화 처리 공정을 모두 행하지 않는 섬유이어도 된다.
·본 실시 형태의 처리제 또는 수성액에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서, 처리제 또는 수성액의 품질 유지를 위한 안정화제나 제전제, 대전 방지제, 연결제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 등의 통상 처리제 또는 수성액에 이용되는 성분을 더 배합해도 된다.
실시예
이하, 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명하기 위하여 실시예 등을 들지만, 본 발명이 이러한 실시예로 한정된다는 것은 아니다. 또한 이하의 실시예 및 비교예 설명에서 %는 질량%를 의미한다.
시험 구분 1(합성 섬유용 처리제의 조제)
　(실시예 1)
표 1에 나타내는 각 성분을 사용하여, 축합 히드록시 지방산(A-1)이 5%, 축합 히드록시 지방산 이외의 평활제(B-1)가 78%, 비이온 계면 활성제(C-1)가 15%, 이온성 화합물(D-1)이 2%인 배합 비율이 되도록 비이커에 첨가하였다. 이것들을 교반하여 잘 혼합하였다. 교반을 계속하면서 고형분 농도가 25%가 되도록 이온 교환수를 서서히 첨가함으로써, 실시예 1의 합성 섬유용 처리제의 25% 수성액을 조제하였다.
(실시예 2 내지 20 및 비교예 1 내지 4)
실시예 2 내지 20 및 비교예 1 내지 4의 각 합성 섬유용 처리제는, 표 1에 나타내는 각 성분을 사용하고, 실시예 1과 마찬가지 방법으로 조제하였다.
또, 각 예의 처리제 중에 있어서의 축합 히드록시 지방산의 종류와 함유량, 축합 히드록시 지방산 이외의 평활제의 종류와 함유량, 비이온 계면 활성제의 종류와 함유량 및 이온성 화합물의 종류와 함유량은 표 1의 "축합 히드록시 지방산"란, "축합 히드록시 지방산 이외의 평활제"란 및 "비이온 계면 활성제"란 및 "이온성 화합물"란에 각각 나타낸 바와 같다.
Figure pct00001
표 1의 기호란에 기재하는 A-1 내지 A-5, ra-1 내지 ra-3, B-1 내지 B-5, C-1, C-2, D-1 내지 D-3의 각 성분에 대한 상세한 내용은 이하와 같다.
(축합 히드록시 지방산)
A-1: 12-히드록시스테아르산 6량체 축합물
A-2: 피마자유 지방산 4 내지 5량체 축합물
A-3: 피마자유 지방산 6량체 축합물
A-4: 피마자유 지방산 2량체 축합물
A-5: 12-히드록시도데칸산 5량체 축합물
ra-1: 12-히드록시스테아르산
ra-2: 피마자유 지방산
ra-3: 이소스테아르산
(축합 히드록시 지방산 이외의 평활제)
B-1: 25℃에서의 동점도가 650mm2/s, 아미노 당량이 1800g/mol인 아미노 변성 실리콘
B-2: 25℃에서의 동점도가 90mm2/s, 아미노 당량이 5000g/mol인 아미노 변성 실리콘
B-3: 25℃에서의 동점도가 4500mm2/s, 아미노 당량이 1200g/mol인 아미노 변성 실리콘
B-4: 25℃에서의 동점도가 1700mm2/s, 실리콘 주쇄/폴리에테르 측쇄=20/80(질량비), 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드=50/50(몰비)의 폴리에테르 변성 실리콘
B-5 : 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 2몰 부가물의 디라우릴에스테르
(비이온 계면 활성제)
C-1: 도데실알코올의 에틸렌옥사이드 10몰 부가물
C-2: 테트라데실알코올의 에틸렌옥사이드 8몰 부가물
(이온성 화합물)
D-1: 1-에틸-2-(헵타데세닐)-4,5-디히드로-3-(2-히드록시에틸)-1H-이미다졸리늄의 에틸 황산염
D-2: 디옥틸술포숙신산의 나트륨염
D-3: 도데실벤젠술폰산의 테트라부틸포스포늄염
시험 구분 2(합성 섬유 및 탄소 섬유의 제조)
시험 구분 1에서 조제한 합성 섬유용 처리제를 이용하여 합성 섬유 및 탄소 섬유를 제조하였다.
우선 공정 1로서 아크릴 수지를 습식 방사하였다. 구체적으로는, 아크릴로니트릴 95질량%, 아크릴산 메틸 3.5질량%, 메타크릴산 1.5질량%로 이루어지는 극한 점도 1.80의 공중합체를, 디메틸아세트아미드(DMAC)에 용해하여 폴리머 농도가 21.0질량%, 60℃에서의 점도가 500포이즈인 방사 원액을 제작하였다. 방사 원액은 방욕 온도 35℃로 유지된 DMAC의 70질량% 수용액의 응고욕 중에 구멍 직경(내부 직경) 0.075mm, 홀수 12,000의 방사 구금으로부터 드래프트비 0.8로 토출하였다.
응고사를 수세 조 중에서 탈용매와 동시에 5배로 연신하여 수팽윤 상태의 아크릴 섬유 스트랜드(원료 섬유)를 제작하였다. 이 아크릴 섬유 스트랜드에 대해, 고형분 부착량이 1질량%(용매 불포함)가 되도록, 시험 구분 1에서 조제한 합성 섬유용 처리제를 급유하였다. 합성 섬유용 처리제의 급유는, 합성 섬유용 처리제의 4% 이온 교환 수용액을 이용한 침지법에 의해 실시하였다. 그 후, 아크릴 섬유 스트랜드에 대해 130℃의 가열 롤러로 건조 치밀화 처리를 하고, 추가로 170℃의 가열 롤러 사이에서 1.7배의 연신을 실시한 후에 권취 장치를 이용하여 사관에 감았다.
다음으로 공정 2로서 권취된 합성 섬유로부터 실을 해서하고 230 내지 270℃의 온도 구배를 갖는 내염화로에서 공기 분위기 하에 1시간 동안 내염화 처리한 후에 사관에 권취함으로써 내염화사(내염화 섬유)를 얻었다.
다음으로 공정 3으로서 권취된 내염화사로부터 실을 해서하고, 질소 분위기 하에서 300 내지 1300℃의 온도 구배를 갖는 탄소화로에서 소성하여 탄소 섬유로 전환 후 사관에 권취함으로써 탄소 섬유를 얻었다.
시험 구분 3(평가)
실시예 1 내지 20 및 비교예 1 내지 4의 처리제에 대해, 합성 섬유의 집속성 및 습윤성을 평가했다. 각 시험의 순서에 대해 이하에 나타낸다.
(방사 집속성)
시험 구분 2의 공정 1에 있어서, 합성 섬유용 처리제를 급유한 아크릴 섬유 스트랜드가 가열 롤러를 통과할 때의 집속 상태를 육안으로 확인하여, 이하의 기준으로 집속성의 평가를 행하였다. 그 결과를 표 1의 "방사 집속성"란에 나타낸다.
·합성 섬유의 집속성 평가 기준
◎(양호): 집속성이 좋고, 가열 롤러에 감김도 없어, 조업성에 전혀 문제가 없는 경우
○(가능): 약간 실이 흐트러지는 일이 있으나 단사는 없어 조업성에 문제가 없는 경우
×(불량): 실의 흐트러짐이 많고, 빈번하게 단사가 발생하여 조업성에 영향이 있는 경우
(습윤성)
합성 섬유용 처리제의 유효 성분 4% 이온 교환 수용액(이온 교환수 이외를 유효 성분으로 함)을 제조하고, 그 0.1g을 아크릴판에 적하한 후 1분 후의 최대 직경(mm)을 측정하여 이하의 기준으로 평가하였다. 그 결과를 표 1의 "습윤성"란에 나타낸다.
·습윤성 평가 기준
◎(양호): 최대 직경이 12mm 이상
○(가능): 최대 직경 10mm이상, 12mm미만
×(불량): 최대 직경이 10mm미만
표 1의 결과로부터, 본 발명에 따르면, 합성 섬유의 집속성을 적합하게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 합성 섬유용 처리제는 합성 섬유에 대한 습윤성이 향상된다.

Claims (9)

  1. 평활제 및 비이온 계면 활성제를 함유하는 합성 섬유용 처리제로서,
    상기 평활제가 분자 중에 히드록시기와 카르복시기를 갖는 히드록시 지방산으로부터 축합 형성된 축합 히드록시 지방산을 함유하는 것을 특징으로 하는 합성 섬유용 처리제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 축합 히드록시 지방산이 피마자유 지방산, 경화 피마자유 지방산, 리시놀산 및 12-히드록시스테아르산으로부터 선택되는 적어도 하나로부터 축합 형성된 것인, 합성 섬유용 처리제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 축합 히드록시 지방산의 축합도가 2 내지 10인, 합성 섬유용 처리제.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평활제가 추가로 아미노 변성 실리콘을 포함하는 것인, 합성 섬유용 처리제.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평활제 및 상기 비이온 계면 활성제의 함유 비율의 합계를 100질량%라 하면, 상기 축합 히드록시 지방산의 함유 비율이 0.1 내지 15질량%인, 합성 섬유용 처리제.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 이온성 화합물을 함유하는, 합성 섬유용 처리제.
  7. 제6항에 있어서, 상기 평활제, 상기 비이온 계면 활성제 및 이온성 화합물의 함유 비율의 합계를 100질량%라 하면, 상기 축합 히드록시 지방산의 함유 비율이 0.1 내지 15질량%인, 합성 섬유용 처리제.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 섬유가 탄소 섬유 전구체인, 합성 섬유용 처리제.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 합성 섬유용 처리제가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 합성 섬유.
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