WO2023199877A1 - 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体 - Google Patents

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WO2023199877A1
WO2023199877A1 PCT/JP2023/014487 JP2023014487W WO2023199877A1 WO 2023199877 A1 WO2023199877 A1 WO 2023199877A1 JP 2023014487 W JP2023014487 W JP 2023014487W WO 2023199877 A1 WO2023199877 A1 WO 2023199877A1
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mass
acid
fatty acid
carbon fiber
fiber precursor
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PCT/JP2023/014487
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拓也 松永
啓一郎 大島
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竹本油脂株式会社
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    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
    • D06M13/165—Ethers
    • D06M13/17—Polyoxyalkyleneglycol ethers
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
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    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/53—Polyethers

Definitions

  • the present invention relates to a carbon fiber precursor treatment agent that can reduce fluff of flame-resistant fibers, and a carbon fiber precursor obtained using the treatment agent.
  • carbon fibers are widely used in various fields such as building materials and transportation equipment, for example, as carbon fiber composite materials in combination with matrix resins or flame-retardant/flame-retardant materials.
  • carbon fibers are manufactured through a process of spinning acrylic fibers as a carbon fiber precursor, a process of drawing the fibers, a flame-resistant process, and a carbonization process.
  • a carbon fiber precursor treatment agent is sometimes used in the carbon fiber precursor in order to impart cohesiveness in the spinning process of the carbon fiber precursor.
  • Patent Document 1 discloses that a polyoxyalkylene block copolymer obtained by addition-polymerizing an alkylene oxide to an aliphatic hydroxy compound having a hydroxyl group, an oil or the like whose main component is glyceride having a fatty acid residue having 12 to 22 carbon atoms, and a certain Disclosed is a treatment agent for acrylic synthetic fibers containing polyoxyethylene glycol alkenyl ether and the like in a predetermined ratio.
  • a smoothing agent (A) containing an ester compound (A1) of glycerin and a fatty acid containing the following fatty acid (X) is used.
  • (poly)oxyalkylene derivative (B) and the composition ratio of fatty acid (X) determined from the following formula 1 is 50% by mass or more.
  • Fatty acid (X) Fatty acid having 16 or more and 24 or less carbon atoms.
  • the composition ratio of the fatty acid (X) determined from the formula 1 may be 70% by mass or more.
  • the (poly)oxyalkylene derivative (B) has 2 carbon atoms relative to the ester compound of a monovalent to trivalent alcohol and a monovalent fatty acid having 16 to 24 carbon atoms. It may also include a compound to which four or less alkylene oxides have been added.
  • the smoothing agent (A) and the (poly)oxyalkylene derivative (B) when the total content of the smoothing agent (A) and the (poly)oxyalkylene derivative (B) is 100% by mass, the smoothing agent (A) is 10% by mass. 90% by mass or less, and the (poly)oxyalkylene derivative (B) may be contained in a proportion of 10% by mass or more and 90% by mass or less.
  • the carbon fiber precursor treatment agent may further contain condensed hydroxy fatty acid (C).
  • C condensed hydroxy fatty acid
  • the smoothing agent (A) is 9.9% by mass or more and 89.9% by mass or less
  • the (poly)oxyalkylene derivative (B) is 10% by mass or more and 90% by mass or less
  • the condensed hydroxy fatty acid (C) is 0.1% by mass. It may be contained in a proportion of not less than 50% by mass and not more than 50% by mass.
  • the carbon fiber precursor treatment agent may further contain an ionic component (D).
  • the carbon fiber precursor treatment agent may further contain a condensed hydroxy fatty acid (C) and an ionic component (D).
  • the total content of the smoothing agent (A), the (poly)oxyalkylene derivative (B), the condensed hydroxy fatty acid (C), and the ionic component (D) is When 100% by mass, the smoothing agent (A) is 9.9% by mass or more and 89.9% by mass or less, the (poly)oxyalkylene derivative (B) is 9.9% by mass or more and 89.9% by mass or less,
  • the condensed hydroxy fatty acid (C) may be contained in a proportion of 0.1% by mass or more and 50% by mass or less, and the ionic component may be contained in a proportion of 0.1% by mass or more and 10% by mass or less.
  • a carbon fiber precursor according to another aspect of the present invention is provided with the carbon fiber precursor treatment agent attached thereto.
  • the processing agent of this embodiment contains a smoothing agent (A) containing the following ester compound (A1) and a (poly)oxyalkylene derivative (B).
  • the smoothing agent (A) used in this embodiment includes an ester compound (A1) of glycerin and a fatty acid including the following fatty acid (X).
  • Fatty acid (X) is a fatty acid having 16 or more and 24 or less carbon atoms.
  • the fatty acid constituting the ester compound (A1) any known fatty acid can be used as appropriate, and it may be a saturated fatty acid or an unsaturated fatty acid. Furthermore, it may be linear or may have a branched structure.
  • the fatty acid may be a monovalent carboxylic acid or a polyvalent carboxylic acid. Further, it may be an oxycarboxylic acid having a hydroxyl group.
  • saturated fatty acids include hexadecanoic acid (palmitic acid), octadecanoic acid (stearic acid), eicosanoic acid (arachidic acid), docosanoic acid (behenic acid), tetracosanoic acid, and the like.
  • unsaturated fatty acids include palmitoleic acid, oleic acid, vaccenic acid, eicosenoic acid, linoleic acid, alpha-linolenic acid, gamma-linolenic acid, arachidonic acid, and the like.
  • oxycarboxylic acids include ricinoleic acid and the like.
  • the composition ratio of fatty acid (X) determined from the following formula is 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more.
  • ester compound (A1) examples include castor oil (the value of the above formula is 100% by mass), rapeseed oil (the value of the above formula is 100% by mass), sesame oil (the value of the above formula is 100% by mass), Palm oil (the value of the above formula is 99% by mass), linseed oil (the value of the above formula is 100% by mass), sunflower oil (the value of the above formula is 100% by mass), glycerin, and ricinoleic acid and other fatty acids.
  • Ester compounds with a value of the above formula of 50% by mass or more Ester compounds with a value of the above formula of 50% by mass or more, ester compounds of glycerin and palmitic acid and other fatty acids with a value of 50% by mass or more of the above formula, glycerin and oleic acid and ester compounds with other fatty acids whose value in the above formula is 50% by mass or more.
  • ester compounds (A1) may be used alone or in combination of two or more.
  • the lower limit of the content of the ester compound (A1) in the treatment agent is set as appropriate, but is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more. When the content ratio is 5% by mass or more, the fuzz of the flame-resistant fibers after flame-resistant treatment is performed on the carbon fiber precursor to which the treatment agent has been applied can be further reduced.
  • the upper limit of the content of the ester compound (A1) is appropriately set, but is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less. When this content is 90% by mass or less, the stability of the processing agent can be improved. In addition, ranges in which the above upper and lower limits are arbitrarily combined are also envisioned.
  • the smoothing agent (A) may contain smoothing components other than the ester compound (A1) within a range that does not impede the effects of the present invention.
  • Other smoothing components are not particularly limited, and known smoothing agents used in processing agents can be used. Examples of known smoothing agents include silicone oil, mineral oil, polyolefin, and ester compounds other than those listed above. Note that silicone oil may contaminate the firing furnace when used. Therefore, the amount of silicone oil in the processing agent is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and even more preferably no silicone oil is blended.
  • the content ratio of the ester compound (A1) in the smoothing agent (A) is appropriately set within a range that does not impede the effects of the present invention, for example, 50% by mass or more and 100% by mass or less, 80% by mass or more and 100% by mass. It is as follows. In addition, ranges in which the above upper and lower limits are arbitrarily combined are also envisioned.
  • smoothing agents (A) may be used alone or in combination of two or more.
  • ((Poly)oxyalkylene derivative (B)) The (poly)oxyalkylene derivative (B) used in this embodiment improves each function as a processing agent by improving the stability of the processing agent as a surfactant.
  • Examples of the (poly)oxyalkylene derivative (B) include those having a (poly)oxyalkylene structure in which alkylene oxide is added to alcohols or carboxylic acids, and alkylene oxide added to ester compounds of carboxylic acids and polyhydric alcohols.
  • Ether/ester compounds with a (poly)oxyalkylene structure, amine compounds with a (poly)oxyalkylene structure in which alkylene oxide is added to aliphatic amines, and alkylene oxides in fatty acid amides Examples include those having a poly)oxyalkylene structure, and block copolymers of polyoxyethylene chains and polyoxypropylene chains.
  • alcohols used as raw materials for the (poly)oxyalkylene derivative (B) include (1) methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, Tridecanol, tetradecanol, pentadecanol, hexadecanol, heptadecanol, octadecanol, nonadecanol, eicosanol, heneicosanol, docosanol, tricosanol, tetracosanol, pentacosanol, hexacosanol, heptacosanol, octacosanol , nonacosanol, straight chain alkyl alcohols such as triacontanol, (2) isopropano
  • carboxylic acids used as raw materials for the (poly)oxyalkylene derivative (B) include (1) octyl acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, tridecanoic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid; , linear alkyl carboxylic acids such as hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, octadecanoic acid, nonadecanoic acid, eicosanoic acid, heneicosanoic acid, docosanoic acid, (2) 2-ethylhexanoic acid, isododecanoic acid, isotridecanoic acid, isotetradecanoic acid, isohexadecane acid, branched alkyl carboxylic acids such as isooctadecanoic acid, (3) linear alkenyl carboxylic acids such as octta
  • the alkylene oxide used as a raw material for forming the (poly)oxyalkylene structure of the (poly)oxyalkylene derivative (B) is preferably an alkylene oxide having 2 or more and 4 or less carbon atoms.
  • alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, and the like.
  • the number of moles of alkylene oxide added is appropriately set, but is preferably 0.1 mole or more and 250 moles or less, more preferably 1 mole or more and 200 moles or less, and still more preferably 2 moles or more and 150 moles or less. Ranges in which the above upper and lower limits are arbitrarily combined are also envisioned.
  • the number of moles of alkylene oxide added indicates the number of moles of alkylene oxide per mole of the compound to be added in the raw material.
  • the alkylene oxide one type of alkylene oxide may be used alone, or two or more types of alkylene oxide may be used in an appropriate combination.
  • their addition form may be block addition, random addition, or a combination of block addition and random addition, and is not particularly limited.
  • polyhydric alcohols used as raw materials for the (poly)oxyalkylene derivative (B) include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, and 1,3-butanediol.
  • 1,4-butanediol 2-methyl-1,2-propanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol , 2,3-dimethyl-2,3-butanediol, glycerin, 2-methyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, trimethylolpropane, sorbitan, pentaerythritol, sorbitol, and the like.
  • aliphatic amine used as a raw material for the (poly)oxyalkylene derivative (B) include methylamine, ethylamine, butylamine, octylamine, laurylamine, octadecylamine, octadecenylamine, coconut amine, and the like.
  • fatty acid amides used as raw materials for the (poly)oxyalkylene derivative (B) include octyl amide, lauric acid amide, palmitic acid amide, stearic acid amide, oleic acid amide, behenic acid amide, and lignoceric acid amide. etc.
  • the block copolymer of polyoxyethylene chains and polyoxypropylene chains is not particularly limited as long as it has a polyoxypropylene chain with low hydrophilicity and a polyoxyethylene chain with high hydrophilicity and has a surfactant effect. .
  • the number of polyoxyethylene chains and polyoxypropylene chains in the molecule is not particularly limited, and for example, a block copolymer consisting of one polyoxypropylene chain and one polyoxyethylene chain may be used. It may also be a poloxamer surfactant consisting of a polyoxyethylene chain and two polyoxyethylene chains sandwiching it.
  • the number of moles of ethylene oxide added to form the polyoxyethylene chain is not particularly limited, and may be, for example, 5 moles or more and 200 moles or less.
  • the number of moles of propylene oxide added to form the polyoxypropylene chain is not particularly limited, and may be, for example, 5 moles or more and 100 moles or less.
  • a compound obtained by adding an alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms to an ester compound of a monohydric alcohol or a polyhydric alcohol having 3 or less valences and a monohydric fatty acid having 16 or more and 24 or less carbon atoms is preferred.
  • a polyoxyalkylene block copolymer whose polyoxyalkylene groups have a ratio of oxyethylene units/oxypropylene units 70/30 (molar ratio), the number of repeating oxyethylene units
  • one type of (poly)oxyalkylene derivative may be used alone, or two or more types of (poly)oxyalkylene derivatives may be used in an appropriate combination. Good too.
  • the lower limit of the content of the (poly)oxyalkylene derivative (B) in the treatment agent is set as appropriate, but is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more. When this content ratio is 5% by mass or more, the stability of the processing agent can be further improved.
  • the upper limit of the content of the (poly)oxyalkylene derivative (B) is appropriately set, but is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less. When the content ratio is 95% by mass or less, the fluff of the flame-resistant fibers after flame-resistant treatment of the carbon fiber precursor to which the treatment agent has been applied can be further reduced. In addition, ranges in which the above upper and lower limits are arbitrarily combined are also envisioned.
  • the smoothing agent (A) when the total content of the smoothing agent (A) and the (poly)oxyalkylene derivative (B) is 100% by mass, the smoothing agent (A) is 10% by mass or more and 90% by mass or less, and (poly) )
  • the oxyalkylene derivative (B) is preferably contained in a proportion of 10% by mass or more and 90% by mass or less. By defining it within this range, the effects of the present invention can be further improved.
  • the processing agent may further contain condensed hydroxy fatty acid (C).
  • the condensed hydroxy fatty acid (C) used in this embodiment can improve the cohesiveness of the flame-resistant fibers after the carbon fiber precursor to which the treating agent has been applied is flame-resistant treated.
  • the condensed hydroxy fatty acid (C) can be produced by, for example, using one or a mixture of two or more hydroxy fatty acids as a raw material under a stream of inert gas such as nitrogen gas at a temperature of 100°C or more and 200°C or less for 30 minutes or more and 12 hours or less. Obtained by dehydration condensation reaction.
  • inert gas such as nitrogen gas
  • hydroxy fatty acids include 12-hydroxy-9-octadecanoic acid (ricinoleic acid), 12-hydroxystearic acid, 16-hydroxyhexadecanoic acid (uniperilic acid), 18-hydroxyoctadecanoic acid, 9-hydroxystearic acid, Examples include 10-hydroxystearic acid, 12-hydroxydecanoic acid (sabinic acid), 9,10-dihydroxyoctadecanoic acid, castor oil fatty acid, and hydrogenated castor oil fatty acid.
  • the degree of condensation of the condensed hydroxy fatty acid is appropriately set, but is preferably at least a dimer and at most a hexamer.
  • condensed hydroxy fatty acids include condensed 12-hydroxystearic acid hexamer, condensed castor oil fatty acid dimer, condensed castor oil fatty acid trimer, condensed castor oil fatty acid tetramer, condensed castor oil Examples include fatty acid pentamer, condensed castor oil fatty acid hexamer, and the like.
  • condensed hydroxy fatty acids For these condensed hydroxy fatty acids (C), one type of condensed hydroxy fatty acid may be used alone, or two or more types of condensed hydroxy fatty acids may be used in an appropriate combination.
  • the lower limit of the content of condensed hydroxy fatty acid (C) in the treatment agent is set as appropriate, but is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more. When this content ratio is 0.1% by mass or more, the cohesiveness of the flame-resistant fibers after flame-proofing the carbon fiber precursor to which the treating agent has been applied can be further improved.
  • the upper limit of the content of the condensed hydroxy fatty acid (C) is appropriately set, but is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less. When the content is 60% by mass or less, the stability of the processing agent can be improved. In addition, ranges in which the above upper and lower limits are arbitrarily combined are also envisioned.
  • the smoothing agent (A) is 9.9% by mass. % or more and 89.9% by mass or less, (poly)oxyalkylene derivative (B) in a proportion of 10% by mass or more and 90% by mass or less, and condensed hydroxy fatty acid (C) in a proportion of 0.1% by mass or more and 50% by mass or less. It is preferable to do so. By defining it within this range, the effects of the present invention can be further improved.
  • the processing agent may further contain an ionic component (D).
  • the ionic component (D) used in this embodiment can improve the cohesiveness of the flame-resistant fibers after the carbon fiber precursor to which the treating agent has been applied is flame-resistant treated. Furthermore, the antistatic properties of the flame-resistant fibers can be improved. Examples of the ionic component (D) include an anion component and a cation component.
  • the anion component indicates an anionic compound, and includes, for example, an acid, a salt thereof, and the like.
  • acids include inorganic acids, organic acids, fatty acids, alkyl sulfonic acids, alkyl sulfuric acids, polyoxyalkylene alkyl sulfates, alkyl phosphates, polyoxyalkylene alkyl phosphates, fatty acid sulfuric esters, oil and fat sulfuric esters, and the like. salt, etc.
  • inorganic acids or salts thereof include hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, carbonic acid, sodium hydrogen sulfate, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, sodium hydrogen carbonate, and the like.
  • organic acids include citric acid, tartaric acid, lactic acid, malic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid, gluconic acid, glucuronic acid, benzoic acid, and the like.
  • fatty acid any known fatty acid can be used as appropriate, and it may be a saturated fatty acid or an unsaturated fatty acid. Furthermore, it may be linear or may have a branched structure. Further, it may be a monovalent fatty acid or a polyvalent carboxylic acid (polybasic acid).
  • saturated fatty acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, hexanoic acid (caproic acid), octylic acid (2-ethylhexanoic acid), octanoic acid (caprylic acid), nonanoic acid, and decanoic acid.
  • capric acid dodecanoic acid (lauric acid), tetradecanoic acid (myristic acid), hexadecanoic acid (palmitic acid), octadecanoic acid (stearic acid), eicosanoic acid (arachidic acid), docosanoic acid (behenic acid), tetracosanoic acid, etc.
  • dodecanoic acid lauric acid
  • tetradecanoic acid myristic acid
  • hexadecanoic acid palmitic acid
  • octadecanoic acid stearic acid
  • eicosanoic acid arachidic acid
  • docosanoic acid behenic acid
  • tetracosanoic acid etc.
  • unsaturated fatty acids include crotonic acid, myristolenic acid, palmitoleic acid, oleic acid, vaccenic acid, eicosenoic acid, linoleic acid, alpha-linolenic acid, gamma-linolenic acid, arachidonic acid, and the like.
  • polycarboxylic acids include (1) dibasic acids such as succinic acid, fumaric acid, maleic acid, adipic acid, and sebacic acid; (2) tribasic acids such as aconitic acid; (3) Aromatic dicarboxylic acids such as benzoic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid, (4) Aromatic tricarboxylic acids such as trimellitic acid, and (5) Aromatic tetracarboxylic acids such as pyromellitic acid. Examples include carboxylic acids.
  • alkylsulfonic acids include laurylsulfonic acid (dodecylsulfonic acid), myristylsulfonic acid, cetylsulfonic acid, oleylsulfonic acid, stearylsulfonic acid, tetradecanesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, secondary alkylsulfonic acid ( C13-15), etc.
  • alkyl sulfates include lauryl sulfate, oleyl sulfate, stearyl sulfate, and the like.
  • polyoxyalkylene alkyl sulfates include polyoxyethylene lauryl ether sulfate, polyoxyalkylene (polyoxyethylene, polyoxypropylene) lauryl ether sulfate, polyoxyethylene dodecyl ether sulfate, and polyoxyethylene oleyl ether. Examples include sulfuric esters.
  • alkyl phosphates include lauryl phosphate, cetyl phosphate, octyl phosphate, oleyl phosphate, stearyl phosphate, 2-ethylhexyl phosphate, and the like.
  • polyoxyalkylene alkyl phosphates include polyoxyethylene lauryl ether phosphate, polyoxyethylene cetyl ether phosphate, polyoxyethylene oleyl ether phosphate, polyoxyethylene stearyl ether phosphate, etc. can be mentioned.
  • fatty acid sulfate esters include castor oil fatty acid sulfate, sesame oil fatty acid sulfate, tall oil fatty acid sulfate, soybean oil fatty acid sulfate, rapeseed oil fatty acid sulfate, palm oil fatty acid sulfate, pork fat fatty acid sulfate, Examples include beef tallow fatty acid sulfate ester and whale oil fatty acid sulfate ester.
  • sulfate esters of oils and fats include castor oil sulfate ester, sesame oil sulfate ester, tall oil sulfate ester, soybean oil sulfate ester, rapeseed oil sulfate ester, palm oil sulfate ester, lard sulfate ester, Examples include beef tallow sulfate ester and whale oil sulfate ester.
  • Examples of the salt include ammonium salts, amine salts, metal salts, and the like.
  • metal salts include alkali metal salts and alkaline earth metal salts. Specific examples of the alkali metal constituting the alkali metal salt include sodium, potassium, lithium, and the like. Examples of the alkaline earth metal constituting the alkaline earth metal salt include metals that belong to Group 2 elements, such as calcium, magnesium, beryllium, strontium, and barium.
  • the amine constituting the amine salt may be any of primary amines, secondary amines, and tertiary amines.
  • Specific examples of amines constituting the amine salt include (1) methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, NN-diisopropylethylamine, butylamine, dibutylamine, 2-methylbutylamine, tributylamine; , aliphatic amines such as octylamine, dimethyllaurylamine, (2) aromatic amines or heterocyclic amines such as aniline, N-methylbenzylamine, pyridine, morpholine, piperazine, and derivatives thereof, (3) monoethanolamine.
  • anionic surfactant may be used as the anionic component.
  • cationic surfactants include cationic surfactants and organic amines.
  • cationic surfactants include lauryltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, behenyltrimethylammonium chloride, didecyldimethylammonium chloride, 1,2-dimethylimidazole, and the like.
  • organic amines include (1) methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, NN-diisopropylethylamine, butylamine, dibutylamine, 2-methylbutylamine, tributylamine, octylamine, Aliphatic amines such as laurylamine and dimethyllaurylamine, (2) aromatic amines or heterocyclic amines such as aniline, N-methylbenzylamine, pyridine, morpholine, piperazine, and derivatives thereof, (3) monoethanolamine, Alkanolamines such as N-methylethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, isopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, dibutylethanolamine, butyldiethanolamine, octyldiethanolamine, lauryldiethanolamine, (4) aryl such as 3-aminopropene Examples include
  • ionic components (D) one type of ionic component may be used alone, or two or more types of ionic components may be used in an appropriate combination.
  • the lower limit of the content of the ionic component (D) in the processing agent is set as appropriate, but is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more. When this content ratio is 0.05% by mass or more, the cohesiveness of the flame-resistant fibers after flame-proofing the carbon fiber precursor to which the treating agent has been applied can be further improved.
  • the upper limit of the content of the ionic component (D) is set as appropriate, but is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less. When the content is 15% by mass or less, the stability of the processing agent can be improved. In addition, ranges in which the above upper and lower limits are arbitrarily combined are also envisioned.
  • the smoothing agent (A), (poly)oxyalkylene derivative (B), condensed hydroxy fatty acid (C), and ionic component (D) when the total content of the smoothing agent (A), (poly)oxyalkylene derivative (B), condensed hydroxy fatty acid (C), and ionic component (D) is 100% by mass, the smoothing agent ( A) 9.9% by mass or more and 89.9% by mass or less, (poly)oxyalkylene derivative (B) 9.9% by mass or more and 89.9% by mass or less, condensed hydroxy fatty acid (C) 0.1% by mass % or more and 50% by mass or less, and the ionic component is preferably contained in a proportion of 0.1% by mass or more and 10% by mass or less. By defining it within this range, the effects of the present invention can be further improved.
  • the treatment agent of the first embodiment includes a smoothing agent (A) containing an ester compound (A1) of glycerin and a fatty acid containing a fatty acid (X) having 16 or more and 24 or less carbon atoms; ) Contains an oxyalkylene derivative (B).
  • the composition ratio of fatty acid (X) determined from the above formula is 50% by mass or more. Therefore, it is possible to reduce the fuzz of the flame-resistant fibers after flame-proofing the carbon fiber precursor to which the treating agent has been applied. Furthermore, the bundling properties of such flame-resistant fibers can be improved. Moreover, by improving the stability of the processing agent, each function as a processing agent can be improved.
  • the processing agent of the first embodiment does not contain silicone oil as an essential component as a smoothing agent.
  • silicone oil When silicone oil is used, it may contaminate the kiln. Therefore, when the processing agent does not contain silicone oil, contamination of the firing furnace can be reduced. Moreover, even without blending silicone oil as a smoothing agent, the above-mentioned fuzz can be reduced and the cohesiveness can be improved.
  • the carbon fiber precursor is preferably a synthetic fiber that becomes carbon fiber through a carbonization process described below.
  • the fiber raw material constituting the carbon fiber precursor is not particularly limited, but includes, for example, (1) polyester fibers such as polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, and polylactic acid ester; (2) polyamide fibers such as nylon 6 and nylon 66. Fibers, (3) polyacrylic fibers such as polyacrylic and modacrylic fibers, (4) polyolefin fibers such as polyethylene and polypropylene, (5) cellulose fibers, (6) lignin fibers, (7) phenolic resins, (8) ) Pitch etc.
  • the polyacrylic fibers are preferably composed of fibers whose main component is polyacrylonitrile obtained by copolymerizing at least 90 mol% or more of acrylonitrile and 10 mol% or less of a flame resistance promoting component.
  • a flame resistance promoting component for example, a vinyl group-containing compound that is copolymerizable with acrylonitrile can be suitably used.
  • the proportion of the treatment agent of the first embodiment to be attached to the carbon fiber precursor should be 0.1% by mass or more and 2% by mass or less based on the carbon fiber precursor. It is preferable to make the adhesion such that the amount is 0.3% by mass or more and not more than 1.2% by mass.
  • a method for attaching the treatment agent to the carbon fiber precursor for example, in the form of a treatment agent-containing composition containing the treatment agent and solvent of the first embodiment, or a diluted solution further diluted with a solvent
  • a known method for example, a method of adhesion such as a dipping method, a spray method, a roller method, a guide oiling method using a metering pump, etc. can be applied.
  • the method for producing carbon fiber preferably includes the following steps 1 to 3.
  • Step 1 A spinning step in which a raw material to be a carbon fiber precursor is spun and the treatment agent of the first embodiment is attached.
  • Step 2 A flame-retardant treatment step in which the carbon fiber precursor obtained in Step 1 is converted into a flame-retardant fiber in an oxidizing atmosphere at preferably 200°C or higher and 300°C or lower, more preferably 230°C or higher and 270°C or lower.
  • Step 3 A carbonization treatment step in which the flame-resistant fiber obtained in Step 2 is carbonized in an inert atmosphere at preferably 300°C or higher and 2000°C or lower, more preferably 300°C or higher and 1300°C or lower.
  • the treatment agent may be attached to the raw material fiber of the carbon fiber precursor at any stage of the spinning process, it is preferable to attach it once before the drawing process. Furthermore, it may be reattached at any stage after the stretching process. For example, it may be attached again immediately after the stretching process, it may be attached again at the winding stage, or it may be attached again immediately before the flameproofing process.
  • the oxidizing atmosphere in the flameproofing treatment step is not particularly limited, and, for example, an air atmosphere can be used.
  • the inert atmosphere in the carbonization process is not particularly limited, and for example, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum atmosphere, etc. can be employed.
  • the following effects can be obtained.
  • (2-1) The treatment agent of the first embodiment is attached to the carbon fiber precursor of the second embodiment. Therefore, it is possible to reduce the fuzz of the flame-resistant fiber after flame-proofing the carbon fiber precursor. Thereby, yarn quality can be improved. Furthermore, the bundling properties of the flame-resistant fibers can be improved. Thereby, it is possible to reduce wrapping around the roller in the firing process and improve manufacturing efficiency.
  • the above embodiment can be modified and implemented as follows. The above embodiment and the following modifications can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
  • the processing agent of this embodiment may contain only one or both of the condensed hydroxy fatty acid (C) and the ionic component (D).
  • the above-mentioned processing agent, processing agent-containing composition, and diluent may contain stabilizers and antistatic agents for quality maintenance, oil-based components other than those listed above, and other oil components other than those listed above, to the extent that the effects of the present invention are not impaired. It may contain commonly used components such as surfactants, antistatic agents, binders, antioxidants, ultraviolet absorbers, and antifoaming agents.
  • the amount of other components other than the solvent in the processing agent is preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less.
  • Examples 2 to 19, Comparative Examples 1 to 7 Each treatment agent of Examples 2 to 19 and Comparative Examples 1 to 7 was prepared in the same manner as Example 1 using each component shown in Table 1.
  • Test Category 2 (Synthesis of smoothing agents (A-7) to (A-9)) (Smoothing agent (A-7)) 92.1 g of glycerin, 160.3 g of lauric acid, and 617.1 g of ricinoleic acid were placed in a 2 L four-necked flask equipped with a thermometer, vacuum pump, nitrogen inlet tube, stirrer, and cooling trap. Next, 3.3 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate and 1.1 g of a 50% aqueous phosphinic acid solution were charged as a catalyst. This four-necked flask was heated in an oil bath, and the reaction was carried out at 130° C.
  • the ratio of fatty acids constituting the obtained ester compound was measured by the following method. ⁇ Creating a calibration curve> In order to convert the fatty acid ratio of each sample into mass, samples were prepared by adding arbitrary amounts of various fatty acids and margaric acid as a standard substance. Fatty acid methyl ester was prepared according to the methyl esterification method (boron trifluoride methanol method) in "Standard Oil and Fat Analysis Test Methods" edited by the Japan Oil Chemists' Society. The prepared sample was analyzed by gas chromatography under the following conditions.
  • the saponified and decomposed sample was cooled to room temperature and then put into a separating funnel. After adding 100% ion-exchanged water to the liquid volume and allowing it to stand for 2 hours, the operation of removing the separated aqueous layer was repeated twice. Thereafter, it was dehydrated at 100° C. and 2 kPa to obtain fatty acids.
  • Samples were prepared by adding an arbitrary amount of margaric acid as a standard substance to the obtained fatty acid.
  • a fatty acid methyl ester sample was prepared from the prepared sample in accordance with the methyl esterification method (boron trifluoride methanol method) in "Standard Oil and Fat Analysis Test Methods" edited by the Japan Oil Chemists' Society.
  • the prepared fatty acid methyl ester sample was analyzed by gas chromatography under the above conditions. From the obtained gas chromatography results, the composition ratio of each fatty acid was calculated by determining the peak area ratio of the standard substance and various fatty acid methyl esters.
  • Smoothing agent (A-8) Synthesize the smoothing agent (A-8) using the same procedure as the smoothing agent (A-7), except that 92.1 parts of glycerin, 144.2 parts of octanoic acid, and 512.8 parts of palmitic acid were used as raw materials. did.
  • the proportion of fatty acids constituting the ester compound contained in the smoothing agent (A-8) is shown in Table 2 below.
  • a smoothing agent (A-9) was synthesized in the same manner as the smoothing agent (A-7) except that 92.1 parts of glycerin, 300.5 parts of lauric acid, and 423.8 parts of oleic acid were used as raw materials. .
  • the proportion of fatty acids constituting the ester compound contained in the smoothing agent (A-9) is shown in Table 2 below.
  • a polyoxyalkylene block copolymer whose polyoxyalkylene groups are composed of oxyethylene units/oxypropylene units 70/30 (molar ratio) Polyoxyethylene glycol octadecenyl ether (condensed hydroxy fatty acid (C)) with a repeating number of 20
  • C-1 Condensed 12-hydroxystearic acid hexamer
  • C-2 Mixture of condensed castor oil fatty acid tetramers and pentamers
  • C-3 Condensed castor oil fatty acid hexamer
  • C-4 Condensed castor oil fatty acid 2 mer rc-1: Polyoxyalkylene-modified fatty acid amide obtained by addition polymerizing ethylene oxide at a ratio of 7 moles per mole of distearamide of diethylenetriamine rc-2: Castor oil fatty acid rc-3: 12-hydroxystearic acid rc-4 : Isostearic acid (ionic component (D))
  • D-1 Sodium do
  • acrylic resin was wet-spun. Specifically, a copolymer with an intrinsic viscosity of 1.80 consisting of 95% acrylonitrile, 3.5% methyl acrylate, and 1.5% methacrylic acid is dissolved in dimethylacetamide (DMAC) to obtain a polymer concentration of 21%. A spinning dope having a viscosity of 0% and a viscosity of 500 poise at 60°C was prepared.
  • DMAC dimethylacetamide
  • the spinning stock solution was discharged at a draft ratio of 0.8 from a spinneret with a hole diameter (inner diameter) of 0.075 mm and a number of holes of 12,000 into a coagulation bath of a 70% aqueous solution of DMAC maintained at a spinning bath temperature of 35°C.
  • the coagulated thread was desolventized and simultaneously stretched five times in a water washing tank to create a water-swollen acrylic fiber strand (carbon fiber precursor).
  • the treatment agent-containing composition prepared in Test Section 1 was further diluted with ion-exchanged water to prepare a diluted solution containing 4% treatment agent.
  • This acrylic fiber strand was lubricated with a 4% diluted solution by dipping so that the solid content was 1% (not including solvent). After that, the acrylic fiber strand was dried and densified using heated rollers at 130°C, and then stretched 1.7 times between heated rollers at 170°C, and then a winding device was used to attach carbon to the yarn tube.
  • the fiber precursor was wound up.
  • step 2 the yarn is unwound from the wound carbon fiber precursor, and after being subjected to flameproofing treatment in an air atmosphere for 1 hour in a flameproofing furnace with a temperature gradient of 230 to 270°C, A flame-resistant yarn (flame-resistant fiber) was obtained by winding the fiber into a yarn tube.
  • step 3 the thread is unwound from the wound flame-resistant thread and fired in a carbonization furnace with a temperature gradient of 300 to 1300°C under a nitrogen atmosphere to convert it into carbon fiber. Carbon fiber was obtained by winding it up.
  • Test category 4 (evaluation) The stability of the treatment agent and the fluff and cohesiveness of the flame-resistant fibers of each Example and Comparative Example were evaluated. The procedure for each test is shown below.
  • the concentration difference was determined from the solid content obtained by sampling a certain amount from a portion near the top of the treatment agent and a portion near the bottom of the sedimentation tube and drying each at 105° C. for 2 hours.
  • the test results are shown in the "Stability" column of Table 1.

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Abstract

耐炎化繊維の毛羽を低減できる炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体を提供することを課題とする。本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、グリセリンと、下記の脂肪酸（Ｘ）を含む脂肪酸と、のエステル化合物（Ａ１）を含む平滑剤（Ａ）、及び（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を含有し、炭素繊維前駆体用処理剤中におけるエステル化合物（Ａ１）由来の脂肪酸の全質量に対するエステル化合物（Ａ１）由来の炭素数１６以上２４以下の脂肪酸の全質量の割合が５０質量％以上であることを特徴とする。脂肪酸（Ｘ）は、炭素数１６以上２４以下の脂肪酸である。

Description

炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
　本発明は、耐炎化繊維の毛羽を低減できる炭素繊維前駆体用処理剤及びそれにより得られた炭素繊維前駆体に関する。
　一般に、炭素繊維は、例えばマトリックス樹脂と組み合わせた炭素繊維複合材料又は難燃・防炎素材として、建材、輸送機器等の各分野において広く利用されている。例えば、炭素繊維は、炭素繊維前駆体として例えばアクリル繊維を紡糸する工程、繊維を延伸する工程、耐炎化工程、及び炭素化工程を経て製造される。炭素繊維前駆体には、炭素繊維前駆体の紡糸工程において集束性を付与するために、炭素繊維前駆体用処理剤が用いられることがある。
　従来、特許文献１に開示される炭素繊維前駆体用処理剤が知られている。特許文献１は、水酸基を有する脂肪族ヒドロキシ化合物にアルキレンオキサイドを付加重合したポリオキシアルキレンブロック共重合体と、炭素数１２～２２の脂肪酸残基を有するグリセライドを主成分とする油脂等と、所定のポリオキシエチレングリコールアルケニルエーテル等とを所定の比率で含有するアクリル系合成繊維用処理剤について開示する。
特開２００２－８８６５４号公報
　ところが、従来の炭素繊維前駆体用処理剤は、炭素繊維前駆体用処理剤が付与された炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の毛羽の低減効果が不十分であるという問題があった。
　本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、所定のエステル化合物及び（ポリ）オキシアルキレン誘導体を含有する炭素繊維前駆体用処理剤がまさしく好適であることを見出した。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様の炭素繊維前駆体用処理剤では、グリセリンと、下記の脂肪酸（Ｘ）を含む脂肪酸と、のエステル化合物（Ａ１）を含む平滑剤（Ａ）、及び（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を含有し、下記の数式１から求められる脂肪酸（Ｘ）の構成割合が、５０質量％以上であることを要旨とする。
　脂肪酸（Ｘ）：炭素数１６以上２４以下の脂肪酸。
　前記炭素繊維前駆体用処理剤において、前記数式１から求められる脂肪酸（Ｘ）の構成割合が、７０質量％以上であってもよい。
　前記炭素繊維前駆体用処理剤において、前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）が、一価以上三価以下のアルコールと炭素数１６以上２４以下の一価脂肪酸とのエステル化合物に対し炭素数２以上４以下のアルキレンオキサイドを付加させた化合物を含んでもよい。
　前記炭素繊維前駆体用処理剤において、前記平滑剤（Ａ）、及び前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の含有割合の合計を１００質量％とすると、前記平滑剤（Ａ）を１０質量％以上９０質量％以下、及び前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を１０質量％以上９０質量％以下の割合で含有してもよい。
　前記炭素繊維前駆体用処理剤は、更に、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）を含有してもよい。
　前記炭素繊維前駆体用処理剤において、前記平滑剤（Ａ）、前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）、及び前記縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）の含有割合の合計を１００質量％とすると、前記平滑剤（Ａ）を９．９質量％以上８９.９質量％以下、前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を１０質量％以上９０質量％以下、及び前記縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）を０．１質量％以上５０質量％以下の割合で含有してもよい。
　前記炭素繊維前駆体用処理剤は、更に、イオン性成分（Ｄ）を含有してもよい。
　前記炭素繊維前駆体用処理剤は、更に、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）及びイオン性成分（Ｄ）を含有してもよい。
　前記炭素繊維前駆体用処理剤において、前記平滑剤（Ａ）、前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）、前記縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）、及び前記イオン性成分（Ｄ）の含有割合の合計を１００質量％とすると、前記平滑剤（Ａ）を９．９質量％以上８９.９質量％以下、前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を９．９質量％以上８９．９質量％以下、前記縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）を０．１質量％以上５０質量％以下、及び前記イオン性成分を０．１質量％以上１０質量％以下の割合で含有してもよい。
　上記課題を解決するために、本発明の別の態様の炭素繊維前駆体は、前記炭素繊維前駆体用処理剤が付着していることを要旨とする。
　本発明によれば、炭素繊維前駆体用処理剤が付与された炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の毛羽を低減できる。
　＜第１実施形態＞
　以下、本発明の炭素繊維前駆体用処理剤（以下、単に処理剤ともいう）を具体化した第１実施形態を説明する。本実施形態の処理剤は、下記のエステル化合物（Ａ１）を含む平滑剤（Ａ）、及び（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を含有する。
　（平滑剤（Ａ））
　本実施形態に供される平滑剤（Ａ）には、グリセリンと、下記の脂肪酸（Ｘ）を含む脂肪酸と、のエステル化合物（Ａ１）が含まれる。脂肪酸（Ｘ）は、炭素数１６以上２４以下の脂肪酸である。エステル化合物（Ａ１）を構成する脂肪酸としては、公知のものを適宜採用でき、飽和脂肪酸であっても、不飽和脂肪酸であってもよい。また、直鎖状のものであっても、分岐鎖構造を有するものであってもよい。脂肪酸は、一価のカルボン酸であっても、多価カルボン酸であってもよい。また、水酸基を有するオキシカルボン酸であってもよい。
　飽和脂肪酸の具体例としては、例えばヘキサデカン酸（パルミチン酸）、オクタデカン酸（ステアリン酸）、エイコサン酸（アラキジン酸）、ドコサン酸（ベヘン酸）、テトラコサン酸等が挙げられる。不飽和脂肪酸の具体例としては、例えばパルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、エイコセン酸、リノール酸、αリノレン酸、γリノレン酸、アラキドン酸等が挙げられる。オキシカルボン酸の具体例としては、例えばリシノール酸等が挙げられる。
　エステル化合物（Ａ１）は、下記の数式から求められる脂肪酸（Ｘ）の構成割合が、５０質量％以上であり、好ましくは７０質量％以上である。かかる数値範囲に規定することにより、本発明の効果をより向上できる。
　エステル化合物（Ａ１）の具体例としては、例えばヒマシ油（上記数式の値は１００質量％）、ナタネ油（上記数式の値は１００質量％）、ゴマ油（上記数式の値は１００質量％）、パーム油（上記数式の値は９９質量％）、アマニ油（上記数式の値は１００質量％）、ヒマワリ油（上記数式の値は１００質量％）、グリセリンと、リシノール酸及び他の脂肪酸とのエステル化合物であって上記数式の値が５０質量％以上のもの、グリセリンと、パルミチン酸及び他の脂肪酸とのエステル化合物であって上記数式の値が５０質量％以上のもの、グリセリンと、オレイン酸及び他の脂肪酸とのエステル化合物であって上記数式の値が５０質量％以上のもの等が挙げられる。
　これらのエステル化合物（Ａ１）は、一種を使用してもよく、また二種以上を組み合わせて使用してもよい。
　処理剤中におけるエステル化合物（Ａ１）の含有割合の下限は、適宜設定されるが、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上である。かかる含有割合が５質量％以上の場合、処理剤が付与された炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の毛羽をより低減できる。かかるエステル化合物（Ａ１）の含有割合の上限は、適宜設定されるが、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８５質量％以下である。かかる含有割合が９０質量％以下の場合、処理剤の安定性を向上できる。なお、上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。
　平滑剤（Ａ）は、本発明の効果を阻害しない範囲内においてエステル化合物（Ａ１）以外のその他の平滑成分を含んでもよい。その他の平滑成分としては、特に制限されず、処理剤に用いられる公知の平滑剤を用いることができる。公知の平滑剤としては、例えばシリコーン油、鉱物油、ポリオレフィン、上記以外のエステル化合物等が挙げられる。なお、シリコーン油は、使用により焼成炉の汚染が生ずる場合がある。そのため、処理剤中におけるシリコーン油の量は、５質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、シリコーン油を配合しないことがさらに好ましい。平滑剤（Ａ）中におけるエステル化合物（Ａ１）の含有割合は、本発明の効果を阻害しない範囲内において適宜設定されるが、例えば５０質量％以上１００質量％以下、８０質量％以上１００質量％以下である。なお、上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。
　これらの平滑剤（Ａ）は、一種を使用してもよく、また二種以上を組み合わせて使用してもよい。
　（（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ））
　本実施形態に供される（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）は、界面活性剤として処理剤の安定性を向上させることにより処理剤としての各機能を向上させる。
　（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）としては、例えばアルコール類又はカルボン酸類にアルキレンオキサイドを付加させた（ポリ）オキシアルキレン構造を有するもの、カルボン酸類と多価アルコールとのエステル化合物にアルキレンオキサイドを付加させた（ポリ）オキシアルキレン構造を有するエーテル・エステル化合物、アミン化合物として脂肪族アミン類にアルキレンオキサイドを付加させた（ポリ）オキシアルキレン構造を有するもの、脂肪酸アミド類にアルキレンオキサイドを付加させた（ポリ）オキシアルキレン構造を有するもの、ポリオキシエチレン鎖とポリオキシプロピレン鎖とのブロック共重合体等が挙げられる。
　（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の原料として用いられるアルコール類の具体例としては、例えば、（１）メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ヘンエイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ペンタコサノール、ヘキサコサノール、ヘプタコサノール、オクタコサノール、ノナコサノール、トリアコンタノール等の直鎖アルキルアルコール、（２）イソプロパノール、イソブタノール、イソヘキサノール、２－エチルヘキサノール、イソノナノール、イソデカノール、イソドデカノール、イソトリデカノール、イソテトラデカノール、イソトリアコンタノール、イソヘキサデカノール、イソヘプタデカノール、イソオクタデカノール、イソノナデカノール、イソエイコサノール、イソヘンエイコサノール、イソドコサノール、イソトリコサノール、イソテトラコサノール、イソペンタコサノール、イソヘキサコサノール、イソヘプタコサノール、イソオクタコサノール、イソノナコサノール、イソペンタデカノール等の分岐アルキルアルコール、（３）テトラデセノール、ヘキサデセノール、ヘプタデセノール、オクタデセノール、ノナデセノール等の直鎖アルケニルアルコール、（４）イソヘキサデセノール、イソオクタデセノール等の分岐アルケニルアルコール、（５）シクロペンタノール、シクロヘキサノール等の環状アルキルアルコール、（６）フェノール、ノニルフェノール、ベンジルアルコール、モノスチレン化フェノール、ジスチレン化フェノール、トリスチレン化フェノール等の芳香族系アルコール等が挙げられる。
　（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の原料として用いられるカルボン酸類の具体例としては、例えば、（１）オクチル酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸、ヘンエイコサン酸、ドコサン酸等の直鎖アルキルカルボン酸、（２）２－エチルヘキサン酸、イソドデカン酸、イソトリデカン酸、イソテトラデカン酸、イソヘキサデカン酸、イソオクタデカン酸等の分岐アルキルカルボン酸、（３）オクタデセン酸、オクタデカジエン酸、オクタデカトリエン酸等の直鎖アルケニルカルボン酸、（４）安息香酸等の芳香族系カルボン酸、（５）レシノール酸等のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
　（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の（ポリ）オキシアルキレン構造を形成する原料として用いられるアルキレンオキサイドとしては、炭素数２以上４以下のアルキレンオキサイドが好ましい。アルキレンオキサイドの具体例としては、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等が挙げられる。アルキレンオキサイドの付加モル数は、適宜設定されるが、好ましくは０．１モル以上２５０モル以下、より好ましくは１モル以上２００モル以下、さらに好ましくは２モル以上１５０モル以下である。上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。なお、アルキレンオキサイドの付加モル数は、仕込み原料中における付加対象化合物１モルに対するアルキレンオキサイドのモル数を示す。アルキレンオキサイドは、一種類のアルキレンオキサイドを単独で使用してもよいし、又は二種以上のアルキレンオキサイドを適宜組み合わせて使用してもよい。アルキレンオキサイドが二種類以上適用される場合、それらの付加形態は、ブロック付加、ランダム付加、及びブロック付加とランダム付加の組み合わせのいずれでもよく、特に制限はない。
　（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の原料として用いられる多価アルコールの具体例としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３－プロパンジオール、１，２－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、２－メチル－１，２－プロパンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、２，５－ヘキサンジオール、２－メチル－２，４－ペンタンジオール、２，３－ジメチル－２，３－ブタンジオール、グリセリン、２－メチル－２－ヒドロキシメチル－１，３－プロパンジオール、トリメチロールプロパン、ソルビタン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。
　（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の原料として用いられる脂肪族アミンの具体例として、例えばメチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、オクタデシルアミン、オクタデセニルアミン、ヤシアミン等が挙げられる。
　（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の原料として用いられる脂肪酸アミドの具体例としては、例えばオクチル酸アミド、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、ベヘン酸アミド、リグノセリン酸アミド等が挙げられる。
　ポリオキシエチレン鎖とポリオキシプロピレン鎖とのブロック共重合体は、親水性の低いポリオキシプロピレン鎖及び親水性の高いポリオキシエチレン鎖を有し、界面活性作用を有するものであれば特に限定されない。分子中におけるポリオキシエチレン鎖とポリオキシプロピレン鎖の数は特に限定されず、例えば１つのポリオキシプロピレン鎖と１つのポリオキシエチレン鎖からなるブロック共重合体であってもよく、ポリオキシプロピレン鎖とそれを挟む２つのポリオキシエチレン鎖からなるポロキサマー系界面活性剤であってもよい。ポリオキシエチレン鎖を形成するエチレンオキサイドの付加モル数は特に限定されず、例えば５モル以上２００モル以下が挙げられる。ポリオキシプロピレン鎖を形成するプロピレンオキサイドの付加モル数は特に限定されず、例えば５モル以上１００モル以下が挙げられる。
　これらの中で一価アルコール又は三価以下の多価アルコールと、炭素数１６以上２４以下の一価脂肪酸とのエステル化合物に対し炭素数２以上４以下のアルキレンオキサイドを付加させた化合物が好ましい。かかる化合物を使用することにより、処理剤の安定性をより向上できる。
　（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の具体例としては、例えばω－ヒドロキシ（ポリオキシエチレン）（ｎ＝７：エチレンオキサイドの付加モル数を示す（以下同じ））ヒマシ油、ω－ヒドロキシ（ポリオキシエチレン）（ｎ＝２０）硬化ヒマシ油、ヒドロキシ（ポリオキシプロピレンポリオキシエチレン）（ｍ＝１３：プロピレンオキサイドの付加モル数を示す（以下同じ）、ｎ＝１０）ヒマシ油、ヒドロキシ（ポリオキシプロピレンポリオキシエチレン）（ｍ＝１２、ｎ＝１２）硬化ヒマシ油、ヒマシ油１モル当たりエチレンオキサイドを２００モルの割合で付加重合した油脂エチレンオキサイド付加物、α－ドデシル－ω－ヒドロキシ（ポリオキシエチレン）（ｎ＝７）、エチレングリコールにエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとをブロック状に付加重合した数平均分子量５０００のポリオキシアルキレンブロック共重合体であって、そのポリオキシアルキレン基がオキシエチレン単位／オキシプロピレン単位＝３０／７０（モル比）の割合から成るものであるポリオキシアルキレンブロック共重合体、エチレングリコールにエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとをブロック状に付加重合した数平均分子量１００００のポリオキシアルキレンブロック共重合体であって、そのポリオキシアルキレン基がオキシエチレン単位／オキシプロピレン単位＝７０／３０（モル比）の割合から成るものであるポリオキシアルキレンブロック共重合体、オキシエチレン単位の繰り返し数が２０であるポリオキシエチレングリコールオクタデセニルエーテル等が挙げられる。
　これらの（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）は、一種類の（ポリ）オキシアルキレン誘導体を単独で使用してもよいし、又は二種以上の（ポリ）オキシアルキレン誘導体を適宜組み合わせて使用してもよい。
　処理剤中において、（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の含有割合の下限は、適宜設定されるが、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上である。かかる含有割合が５質量％以上の場合、処理剤の安定性をより向上できる。かかる（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の含有割合の上限は、適宜設定されるが、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。かかる含有割合が９５質量％以下の場合、処理剤が付与された炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の毛羽をより低減できる。なお、上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。
　処理剤中において、平滑剤（Ａ）及び（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の含有割合の合計を１００質量％とすると、平滑剤（Ａ）を１０質量％以上９０質量％以下、及び（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を１０質量％以上９０質量％以下の割合で含有することが好ましい。かかる範囲に規定することにより、本発明の効果をより向上できる。
　（縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ））
　処理剤は、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）をさらに含有してもよい。本実施形態に供される縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）は、処理剤が付与された炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の集束性を向上できる。
　縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）は、例えば原料としてヒドロキシ脂肪酸の一種又は二種以上の混合物を窒素ガス等の不活性ガスの気流下で、１００℃以上２００℃以下で３０分以上１２時間以下の条件で脱水縮合反応することにより得られる。ヒドロキシ脂肪酸の具体例としては、例えば１２－ヒドロキシ－９－オクタデセン酸（リシノール酸）、１２－ヒドロキシステアリン酸、１６－ヒドロキシヘキサデカン酸（ユニペリン酸）、１８－ヒドロキシオクタデカン酸、９－ヒドロキシステアリン酸、１０－ヒドロキシステアリン酸、１２－ヒドロキシデカン酸（サビニン酸）、９，１０－ジヒドロキシオクタデカン酸、ヒマシ油脂肪酸、水素添加ヒマシ油脂肪酸等を挙げられる。縮合ヒドロキシ脂肪酸の縮合度は、適宜設定されるが、好ましくは２量体以上６量体以下である。
　縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）の具体例としては、例えば縮合１２－ヒドロキシステアリン酸６量体、縮合ヒマシ油脂肪酸２量体、縮合ヒマシ油脂肪酸３量体、縮合ヒマシ油脂肪酸４量体、縮合ヒマシ油脂肪酸５量体、縮合ヒマシ油脂肪酸６量体等が挙げられる。
　これらの縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）は、一種類の縮合ヒドロキシ脂肪酸を単独で使用してもよいし、又は二種以上の縮合ヒドロキシ脂肪酸を適宜組み合わせて使用してもよい。
　処理剤中において、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）の含有割合の下限は、適宜設定されるが、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．３質量％以上である。かかる含有割合が０．１質量％以上の場合、処理剤が付与された炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の集束性をより向上できる。かかる縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）の含有割合の上限は、適宜設定されるが、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは５０質量％以下である。かかる含有割合が６０質量％以下の場合、処理剤の安定性を向上できる。なお、上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。
　処理剤中において、平滑剤（Ａ）、（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）、及び縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）の含有割合の合計を１００質量％とすると、平滑剤（Ａ）を９．９質量％以上８９.９質量％以下、（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を１０質量％以上９０質量％以下、及び縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）を０．１質量％以上５０質量％以下の割合で含有することが好ましい。かかる範囲に規定することにより、本発明の効果をより向上できる。
　（イオン性成分（Ｄ））
　処理剤は、イオン性成分（Ｄ）をさらに含有してもよい。本実施形態に供されるイオン性成分（Ｄ）は、処理剤が付与された炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の集束性を向上できる。また、耐炎化繊維の制電性を向上できる。イオン性成分（Ｄ）としては、例えばアニオン成分、カチオン成分等が挙げられる。
　アニオン成分としては、陰イオン性化合物を示し、例えば酸、その塩等が挙げられる。
　酸としては、例えば無機酸、有機酸、脂肪酸、アルキルスルホン酸、アルキル硫酸、ポリオキシアルキレンアルキル硫酸、アルキルリン酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルリン酸エステル、脂肪酸の硫酸エステル、油脂の硫酸エステル、それらの塩等が挙げられる。
　無機酸又はその塩の具体例としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、炭酸、硫酸水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
　有機酸の具体例としては、例えばクエン酸、酒石酸、乳酸、リンゴ酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、グルコン酸、グルクロン酸、安息香酸等が挙げられる。
　脂肪酸としては、公知のものを適宜採用でき、飽和脂肪酸であっても、不飽和脂肪酸であってもよい。また、直鎖状のものであっても、分岐鎖構造を有するものであってもよい。また、一価の脂肪酸であっても、多価カルボン酸（多塩基酸）であってもよい。
　飽和脂肪酸の具体例としては、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸（カプロン酸）、オクチル酸（２－エチルヘキサン酸）、オクタン酸（カプリル酸）、ノナン酸、デカン酸（カプリン酸）、ドデカン酸（ラウリン酸）、テトラデカン酸（ミリスチン酸）、ヘキサデカン酸（パルミチン酸）、オクタデカン酸（ステアリン酸）、エイコサン酸（アラキジン酸）、ドコサン酸（ベヘン酸）、テトラコサン酸等が挙げられる。
　不飽和脂肪酸の具体例としては、例えばクロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、エイコセン酸、リノール酸、αリノレン酸、γリノレン酸、アラキドン酸等が挙げられる。
　多価カルボン酸（多塩基酸）の具体例としては、例えば（１）コハク酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸、セバシン酸等の二塩基酸、（２）アコニット酸等の三塩基酸、（３）安息香酸、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、（４）トリメリット酸等の芳香族トリカルボン酸、（５）ピロメリット酸等の芳香族テトラカルボン酸等が挙げられる。
　アルキルスルホン酸の具体例としては、例えばラウリルスルホン酸（ドデシルスルホン酸）、ミリスチルスルホン酸、セチルスルホン酸、オレイルスルホン酸、ステアリルスルホン酸、テトラデカンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、二級アルキルスルホン酸（Ｃ１３～１５）等が挙げられる。
　アルキル硫酸の具体例としては、例えばラウリル硫酸エステル、オレイル硫酸エステル、ステアリル硫酸エステル等が挙げられる。
　ポリオキシアルキレンアルキル硫酸の具体例としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸エステル、ポリオキシアルキレン（ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン）ラウリルエーテル硫酸エステル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル硫酸エステル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸エステル等が挙げられる。
　アルキルリン酸エステルの具体例としては、例えばラウリルリン酸エステル、セチルリン酸エステル、オクチルリン酸エステル、オレイルリン酸エステル、ステアリルリン酸エステル、２－エチルヘキシルフォスフェート等が挙げられる。
　ポリオキシアルキレンアルキルリン酸エステルの具体例としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンセチルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンステアリルエーテルリン酸エステル等が挙げられる。
　脂肪酸の硫酸エステルの具体例としては、例えばひまし油脂肪酸硫酸エステル、ごま油脂肪酸硫酸エステル、トール油脂肪酸硫酸エステル、大豆油脂肪酸硫酸エステル、なたね油脂肪酸硫酸エステル、パーム油脂肪酸硫酸エステル、豚脂脂肪酸硫酸エステル、牛脂脂肪酸硫酸エステル、鯨油脂肪酸硫酸エステル等が挙げられる。
　油脂の硫酸エステルの具体例としては、例えばひまし油の硫酸エステル、ごま油の硫酸エステル、トール油の硫酸エステル、大豆油の硫酸エステル、菜種油の硫酸エステル、パーム油の硫酸エステル、豚脂の硫酸エステル、牛脂の硫酸エステル、鯨油の硫酸エステル等が挙げられる。
　塩としては、例えばアンモニウム塩、アミン塩、金属塩等が挙げられる。金属塩としては、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩が挙げられる。アルカリ金属塩を構成するアルカリ金属の具体例としては、例えばナトリウム、カリウム、リチウム等が挙げられる。アルカリ土類金属塩を構成するアルカリ土類金属としては、第２族元素に該当する金属、例えばカルシウム、マグネシウム、ベリリウム、ストロンチウム、バリウム等が挙げられる。
　アミン塩を構成するアミンは、１級アミン、２級アミン、及び３級アミンのいずれであってもよい。アミン塩を構成するアミンの具体例としては、例えば、（１）メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ－Ｎ－ジイソプロピルエチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、２－メチルブチルアミン、トリブチルアミン、オクチルアミン、ジメチルラウリルアミン等の脂肪族アミン、（２）アニリン、Ｎ－メチルベンジルアミン、ピリジン、モルホリン、ピペラジン、これらの誘導体等の芳香族アミン類又は複素環アミン、（３）モノエタノールアミン、Ｎ－メチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、オクチルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン等のアルカノールアミン、（４）Ｎ－メチルベンジルアミン等のアリールアミン、（５）ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンステリルアミノエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルアミノエーテル、（６）アンモニア等が挙げられる。
　なお、例えば上述したアニオン成分のうち脂肪酸の金属塩等は、アニオン界面活性剤を構成する。そのためアニオン成分としてアニオン界面活性剤を適用してもよい。
　カチオン成分としては、例えばカチオン界面活性剤、有機アミン等が挙げられる。
　カチオン界面活性剤の具体例としては、例えばラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セ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、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、１，２－ジメチルイミダゾール等が挙げられる。
　有機アミンの具体例としては、例えば、（１）メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ－Ｎ－ジイソプロピルエチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、２－メチルブチルアミン、トリブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ジメチルラウリルアミン等の脂肪族アミン、（２）アニリン、Ｎ－メチルベンジルアミン、ピリジン、モルホリン、ピペラジン、これらの誘導体等の芳香族アミン類又は複素環アミン、（３）モノエタノールアミン、Ｎ－メチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、オクチルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン等のアルカノールアミン、（４）３－アミノプロペン等のアリールアミン、（５）Ｎ，Ｎ－ビス（ポリオキシエチレン）ドデカンアミン（ｎ＝１０）、ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンステリルアミノエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルアミノエーテル等が挙げられる。
　これらのイオン性成分（Ｄ）は、一種類のイオン性成分を単独で使用してもよいし、又は二種以上のイオン性成分を適宜組み合わせて使用してもよい。
　処理剤中において、イオン性成分（Ｄ）の含有割合の下限は、適宜設定されるが、好ましくは０．０５質量％以上、より好ましくは０．１質量％以上である。かかる含有割合が０．０５質量％以上の場合、処理剤が付与された炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の集束性をより向上できる。かかるイオン性成分（Ｄ）の含有割合の上限は、適宜設定されるが、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である。かかる含有割合が１５質量％以下の場合、処理剤の安定性を向上できる。なお、上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。
　処理剤中において、平滑剤（Ａ）、（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）、及びイオン性成分（Ｄ）の含有割合の合計を１００質量％とすると、平滑剤（Ａ）を９．９質量％以上８９.９質量％以下、（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を９．９質量％以上８９．９質量％以下、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）を０．１質量％以上５０質量％以下、及びイオン性成分を０．１質量％以上１０質量％以下の割合で含有することが好ましい。かかる範囲に規定することにより、本発明の効果をより向上できる。
　上記第１実施形態の処理剤によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１－１）第１実施形態の処理剤は、グリセリンと、炭素数１６以上２４以下の脂肪酸（Ｘ）を含む脂肪酸と、のエステル化合物（Ａ１）を含む平滑剤（Ａ）、及び（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を含有する。そして、上記数式から求められる脂肪酸（Ｘ）の構成割合が５０質量％以上である。したがって、処理剤が付与された炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の毛羽を低減できる。また、かかる耐炎化繊維の集束性を向上できる。また、処理剤の安定性を向上させることにより、処理剤としての各機能を向上できる。
　（１－２）第１実施形態の処理剤では、平滑剤としてシリコーン油を必須成分として配合しない。シリコーン油は、使用により焼成炉の汚染が生ずる場合がある。そのため、処理剤がシリコーン油を配合しない場合、焼成炉の汚染を低減できる。また、平滑剤としてシリコーン油を配合しなくとも、上述した毛羽を低減できるとともに、集束性を向上できる。
　＜第２実施形態＞
　次に、本発明に係る炭素繊維前駆体を具体化した第２実施形態について説明する。本実施形態の炭素繊維前駆体は、第１実施形態の処理剤が付着している。
　炭素繊維前駆体は、後述する炭素化処理工程を経ることにより炭素繊維となる合成繊維であることが好ましい。炭素繊維前駆体を構成する繊維原料としては、特に限定されないが、例えば（１）ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレンテレフタラート、ポリ乳酸エステル等のポリエステル系繊維、（２）ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系繊維、（３）ポリアクリル、モダアクリル等のポリアクリル系繊維、（４）ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系繊維、（５）セルロース系繊維、（６）リグニン系繊維、（７）フェノール樹脂、（８）ピッチ等が挙げられる。さらに、ポリアクリル系繊維としては、少なくとも９０モル％以上のアクリロニトリルと、１０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繊維から構成されることが好ましい。耐炎化促進成分としては、例えば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。
　第１実施形態の処理剤を炭素繊維前駆体に付着させる割合に特に制限はないが、処理剤（溶媒を含まない）を炭素繊維前駆体に対し０．１質量％以上２質量％以下となるように付着させることが好ましく、０．３質量％以上１．２質量％以下となるように付着させることがより好ましい。
　処理剤を炭素繊維前駆体に付着させる方法としては、例えば、第１実施形態の処理剤及び溶媒を含有する処理剤含有組成物、又はさらに溶媒で希釈した希釈液の形態で、公知の方法、例えば浸漬法、スプレー法、ローラー法、計量ポンプを用いたガイド給油法等によって付着させる方法を適用できる。
　次に、本実施形態の炭素繊維前駆体を用いた炭素繊維の製造方法について説明する。
　炭素繊維の製造方法は、下記の工程１～３を経ることが好ましい。
　工程１：炭素繊維前駆体となる原料を紡糸するとともに、第１実施形態の処理剤を付着させる紡糸工程。
　工程２：前記工程１で得られた炭素繊維前駆体を好ましくは２００℃以上３００℃以下、より好ましくは２３０℃以上２７０℃以下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。
　工程３：前記工程２で得られた耐炎化繊維を好ましくは３００℃以上２０００℃以下、より好ましくは３００℃以上１３００℃以下の不活性雰囲気中で炭化させる炭素化処理工程。
　なお、上記工程２と工程３とによって焼成工程が構成されるものとする。
　処理剤は、紡糸工程のどの段階で炭素繊維前駆体の原料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。さらに延伸工程後のどの段階で再度付着させてもよい。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。
　耐炎化処理工程における酸化性雰囲気は、特に限定されず、例えば、空気雰囲気を採用することができる。
　炭素化処理工程における不活性雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、真空雰囲気等を採用することができる。
　上記第２実施形態の炭素繊維前駆体によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（２－１）第２実施形態の炭素繊維前駆体では、第１実施形態の処理剤が付着している。したがって、炭素繊維前駆体を耐炎化処理した後の耐炎化繊維の毛羽を低減できる。それにより、糸品質を向上できる。また、耐炎化繊維の集束性を向上できる。それにより、焼成工程においてローラーへの巻き付きを低減させ、製造効率を向上できる。
　上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記実施形態、及び、以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
　・本実施形態の処理剤には、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）及びイオン性成分（Ｄ）のいずれか一方のみを配合してもよく、両方配合してもよい。
　・上述した処理剤、処理剤含有組成物、及び希釈液は、本発明の効果を阻害しない範囲内において、品質保持のための安定化剤や制電剤、上記以外の油性成分、上記以外の界面活性剤、帯電防止剤、つなぎ剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤等の通常用いられる成分を含有してもよい。なお、溶媒以外のその他成分は、本発明の効能を効率的に発揮する観点から処理剤中において２０質量％以下が好ましく、１０質量％以下がより好ましい。
　以下、本発明の構成及び効果をより具体的に説明するために実施例等を挙げるが、本発明がこれらの実施例に限定されるものではない。尚、以下の実施例及び比較例の説明において、部は質量部を、また％は質量％を意味する。
　試験区分１（処理剤及び希釈液の調製）
　（実施例１）
　平滑剤（Ａ）としてヒマシ油（Ａ－１）６０部（％）及びヒマワリ油（Ａ－６）２０部（％）、（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）としてω－ヒドロキシ（ポリオキシエチレン）（ｎ＝７）ヒマシ油（Ｂ－１）１４部（％）、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）として縮合１２－ヒドロキシステアリン酸６量体（Ｃ－１）５部（％）、イオン性成分（Ｄ）としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（Ｄ－１）１部（％）をビーカーに加えてよく混合し、実施例１の処理剤を調製した。次に、撹拌を続けながら固形分濃度が２５％となるようイオン交換水を徐々に添加し、実施例１の処理剤２５％の処理剤含有組成物を調製した。
　（実施例２～１９、比較例１～７）
　実施例２～１９及び比較例１～７の各処理剤は、表１に示される各成分を使用し、実施例１と同様の方法にて調製した。
　各例の処理剤中における平滑剤（Ａ）の種類と含有量、（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の種類と含有量、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）の種類と含有量、イオン性成分（Ｄ）の種類と含有量は、表１の「平滑剤（Ａ）」欄、「（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）」欄、「縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）」欄、「イオン性成分（Ｄ）」欄に示すとおりである。なお、平滑剤（Ａ－７）～（Ａ－９）に含まれる各エステル化合物（Ａ１）は、下記に示される方法で合成した。
　試験区分２（平滑剤（Ａ－７）～（Ａ－９）の合成）
　（平滑剤（Ａ－７））
　温度計、真空ポンプ、窒素導入管、撹拌機、及び冷却トラップを取り付けた２Ｌの４つ口フラスコに、グリセリンを９２．１ｇと、ラウリン酸１６０．３ｇ、リシノール酸６１７．１ｇを入れた。次いで、触媒としてｐ－トルエンスルホン酸一水和物を３．３ｇと５０％のホスフィン酸水溶液１．１ｇを仕込んだ。この４つ口フラスコをオイルバスで加熱し、窒素気流下、１３０℃で２時間反応させた後、１５０℃、２ｋＰａで１２時間反応させた。反応で生成した水は系外へと留去させた。反応終了後の酸価は３．５ｍｇＫＯＨ／ｇであった。反応液を６０℃まで冷却した後、残留脂肪酸と酸触媒を完全に中和できる量の５％水酸化ナトリウム水溶液を反応液に加えて３０分間撹拌した。撹拌下の反応液に、反応液量に対して１００％のイオン交換水を加えて、さらに３０分間撹拌した。撹拌を止めた後、１時間静置して下層に分離した水層を除去した。次に、反応液量に対しての１００％のイオン交換水を加えて６０℃で１０分間撹拌して、２時間静置した後、分離した水層を除去する操作を２回繰り返した。その後、１００℃、２ｋＰａで脱水した。得られた粗生成物に２％の吸着剤として活性白土を加え、８０℃、５ｋＰａの条件で１時間撹拌した後、吸着剤を除去することでエステル化合物を得た。このエステル化合物を平滑剤（Ａ－７）とした。このエステル化合物を構成する脂肪酸の割合は、ラウリン酸２７％、リシノール酸７３％であった。
　なお、得られたエステル化合物を構成する脂肪酸の割合は、下記の方法で測定した。
　＜検量線の作成＞
　各サンプルの脂肪酸比率を質量に換算する為に、任意の量だけ各種脂肪酸と標準物質としてマルガリン酸を添加したサンプルを作成した。日本油化学会編「基準油脂分析試験法」中のメチルエステル化法（三フッ化ホウ素メタノール法）に準拠して、脂肪酸メチルエステルを調製した。調製したサンプルを下記の条件でガスクロマトグラフィーにて分析した。
　＜ガスクロマトグラフィーの分析条件＞
　装置：島津製作所社製　ＧＣ－２０１０Ｐｌｕｓ
　カラム：ＤＢ－１　３０ｍ×０．２５ｍｍ×０．２５μｍ（Ａｇｉｌｅｎｔ　Ｊ＆Ｗ社製）
　キャリアガス：窒素１ｍＬ／ｍｉｎ
　インジェクター：Ｓｐｌｉｔ（１：５０）、Ｔ＝３００℃
　ディテクター：ＦＩＤ、Ｔ＝３００℃
　オーブン温度：５０℃で１０ｍｉｎ保持、その後５℃／ｍｉｎで昇温、その後２８０℃で１０ｍｉｎ保持
　ガスクロマトグラフィーの結果から、各種脂肪酸メチルの濃度とピーク面積比の検量線を作成した。
　＜平滑剤の脂肪酸比率測定＞
　フラスコに平滑剤１ｇと２Ｎ水酸化ナトリウム－メタノール溶液１００ｍｌを加え、６０℃のウォーターバスで加熱し、３０分撹拌することでケン化分解を実施した。ケン化分解したサンプルは室温まで冷却後、分液ロートに投入した。液量に対しての１００％のイオン交換水を加えて２時間静置した後、分離した水層を除去する操作を２回繰り返した。その後、１００℃、２ｋＰａで脱水し、脂肪酸を得た。得られた脂肪酸に標準物質として、任意の量のマルガリン酸を添加したサンプルを作成した。作成したサンプルを日本油化学会編「基準油脂分析試験法」中のメチルエステル化法（三フッ化ホウ素メタノール法）に準拠して、脂肪酸メチルエステルサンプルを調製した。調製した脂肪酸メチルエステルサンプルを上記の条件でガスクロマトグラフィーにて分析した。得られたガスクロマトグラフィーの結果から、標準物質と各種脂肪酸メチルエステルのピーク面積比を求めることで、各脂肪酸の組成比を計算した。
　（平滑剤（Ａ－８））
　原料として、グリセリン９２．１部と、オクタン酸１４４．２部及びパルミチン酸５１２．８部を使用した以外は、平滑剤（Ａ－７）と同様の手順で平滑剤（Ａ－８）を合成した。平滑剤（Ａ－８）に含まれるエステル化合物を構成する脂肪酸の割合を下記表２に示す。
　（平滑剤（Ａ－９））
　原料として、グリセリン９２．１部と、ラウリン酸３００．５部及びオレイン酸４２３．８部を使用した以外、平滑剤（Ａ－７）と同様の手順で平滑剤（Ａ－９）を合成した。平滑剤（Ａ－９）に含まれるエステル化合物を構成する脂肪酸の割合を下記表２に示す。
　表１に記載する平滑剤（Ａ）、（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）、イオン性成分（Ｄ）の詳細は以下のとおりである。
　（平滑剤（Ａ））
　Ａ－１：ヒマシ油
　Ａ－２：ナタネ油
　Ａ－３：ゴマ油
　Ａ－４：パーム油
　Ａ－５：アマニ油
　Ａ－６：ヒマワリ油
　Ａ－７：グリセリンと、ラウリン酸及びリシノール酸とのエステル化合物（脂肪酸の構成比率は、ラウリン酸２７％、リシノール酸７３％）
　Ａ－８：グリセリンと、カプリル酸及びパルミチン酸とのエステル化合物（脂肪酸の構成比率は、カプリル酸３３％、パルミチン酸６７％）
　Ａ－９：グリセリンと、ラウリン酸及びオレイン酸とのエステル化合物（脂肪酸の構成比率は、ラウリン酸５０％、オレイン酸５０％）
　ｒＡ－１：ヤシ油
　ｒＡ－２：パーム核油
　Ａ－１～Ａ－９、ｒＡ－１、ｒＡ－２の各平滑剤（Ａ）に含まれるエステル化合物（Ａ１）を構成する脂肪酸の構成割合（％）を下記表２の「脂肪酸」欄に示す。また、エステル化合物（Ａ１）を構成する脂肪酸の全質量に対する炭素数１６以上２４以下の脂肪酸（Ｘ）の割合（％）を、表２の「脂肪酸（Ｘ）の構成割合」欄に示す。
　（（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ））
　Ｂ－１：ω－ヒドロキシ（ポリオキシエチレン）（ｎ＝７）ヒマシ油
　Ｂ－２：ω－ヒドロキシ（ポリオキシエチレン）（ｎ＝２０）硬化ヒマシ油
　Ｂ－３：ヒドロキシ（ポリオキシプロピレンポリオキシエチレン）（ｍ＝１３、ｎ＝１０）ヒマシ油
　Ｂ－４：ヒドロキシ（ポリオキシプロピレンポリオキシエチレン）（ｍ＝１２、ｎ＝１２）硬化ヒマシ油
　Ｂ－５：ヒマシ油１モル当たりエチレンオキサイドを２００モルの割合で付加重合した油脂エチレンオキサイド付加物
　Ｂ－６：α－ドデシル－ω－ヒドロキシ（ポリオキシエチレン）（ｎ＝７）
　Ｂ－７：エチレングリコールにエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとをブロック状に付加重合した数平均分子量５０００のポリオキシアルキレンブロック共重合体であって、そのポリオキシアルキレン基がオキシエチレン単位／オキシプロピレン単位＝３０／７０（モル比）の割合から成るものであるポリオキシアルキレンブロック共重合体
　Ｂ－８：エチレングリコールにエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとをブロック状に付加重合した数平均分子量１００００のポリオキシアルキレンブロック共重合体であって、そのポリオキシアルキレン基がオキシエチレン単位／オキシプロピレン単位＝７０／３０（モル比）の割合から成るものであるポリオキシアルキレンブロック共重合体
　Ｂ－９：オキシエチレン単位の繰り返し数が２０であるポリオキシエチレングリコールオクタデセニルエーテル
　（縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ））
　Ｃ－１：縮合１２－ヒドロキシステアリン酸６量体
　Ｃ－２：縮合ヒマシ油脂肪酸４量体及び５量体の混合物
　Ｃ－３：縮合ヒマシ油脂肪酸６量体
　Ｃ－４：縮合ヒマシ油脂肪酸２量体
　ｒｃ－１：ジエチレントリアミンのジステアリン酸アミド１モル当たりエチレンオキサイドを７モルの割合で付加重合したポリオキシアルキレン変性脂肪酸アミド
　ｒｃ－２：ヒマシ油脂肪酸
　ｒｃ－３：１２－ヒドロキシステアリン酸
　ｒｃ－４：イソステアリン酸
　（イオン性成分（Ｄ））
　Ｄ－１：ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
　Ｄ－２：２－エチルヘキシルホスフェートカリウム
　Ｄ－３：酢酸カリウム
　Ｄ－４：Ｎ，Ｎ－ビス（ポリオキシエチレン）（ｎ＝１０）ドデカンアミン酢酸塩
　Ｄ－５：ポリオキシエチレングリコール（オキシエチレン単位の繰り返し数１６）モノセチルエーテルリン酸エステルカリウム塩であって、モノリン酸エステル塩／ジリン酸エステル塩＝１／１（モル比）の割合から成る有機リン酸エステル塩
　試験区分３（炭素繊維前駆体及び炭素繊維の製造）
　試験区分１で調製した処理剤を含有する希釈液を用いて、炭素繊維前駆体及び炭素繊維を製造した。
　まず、工程１として、アクリル樹脂を湿式紡糸した。具体的には、アクリロニトリル９５％、アクリル酸メチル３．５％、メタクリル酸１．５％からなる極限粘度１．８０の共重合体を、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）に溶解してポリマー濃度が２１．０％、６０℃における粘度が５００ポイズの紡糸原液を作成した。紡糸原液は、紡浴温度３５℃に保たれたＤＭＡＣの７０％水溶液の凝固浴中に孔径（内径）０．０７５ｍｍ、ホール数１２，０００の紡糸口金よりドラフト比０．８で吐出した。
　凝固糸を水洗槽の中で脱溶媒と同時に５倍に延伸して水膨潤状態のアクリル繊維ストランド（炭素繊維前駆体）を作成した。試験区分１で調製した処理剤含有組成物をさらにイオン交換水で希釈し、処理剤４％の希釈液を調製した。このアクリル繊維ストランドに対して、固形分付着量が１％（溶媒を含まない）となるように、４％希釈液を浸漬法により給油した。その後、アクリル繊維ストランドに対して、１３０℃の加熱ローラーで乾燥緻密化処理を行い、更に１７０℃の加熱ローラー間で１．７倍の延伸を施した後に巻き取り装置を用いて糸管に炭素繊維前駆体を巻き取った。
　次に、工程２として、巻き取られた炭素繊維前駆体から糸を解舒し、２３０～２７０℃の温度勾配を有する耐炎化炉で空気雰囲気下１時間、耐炎化処理した後に、搬送用ローラーを経由して糸管に巻き取ることで耐炎化糸（耐炎化繊維）を得た。
　次に、工程３として、巻き取られた耐炎化糸から糸を解舒し、窒素雰囲気下で３００～１３００℃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後、糸管に巻き取ることで炭素繊維を得た。
　試験区分４（評価）
　各実施例及び比較例の処理剤の安定性、耐炎化繊維の毛羽及び集束性を評価した。各試験の手順について以下に示す。
　（毛羽）
　耐炎化繊維について、巻き取り装置の直前に設置した毛羽計数装置により測定した。１時間当たりの毛羽数を以下の基準で評価した。試験結果を表１の「毛羽」欄に示す。
　・毛羽の評価基準
　◎◎（優れる）：毛羽数が０個以上５個以下
　◎（良好）：毛羽数が６個以上１０個以下
　○（可）：毛羽数が１１個以上２０個以下
　×（不可）：毛羽数が２１個以上
　（集束性）
　耐炎化繊維について、巻き取り前の集束状態を目視で観察して、以下の基準で集束性の評価を行った。試験結果を表１の「集束性」欄に示す。
　・集束性の評価基準
　◎◎（優れる）：集束しており、トウ幅が一定である場合
　◎（良好）：概ね集束しているが、トウ幅が時々一定でなくなる場合
　○（可）：概ね集束しているが、トウ幅が一定ではない場合
　×（不可）：繊維束中に空間があり、集束していない場合
　（安定性）
　処理剤を製造した後、１００ｍｌの縦長の沈降管に１００ｇ入れた。２５℃で７２時間静置した際の処理剤の外観を目視で観察するとともに、処理剤の上層と下層の濃度差を測定し、以下の基準で安定性の評価を行った。濃度差は、処理剤の上面に近い部分と、沈降管の底部に近い部分から一定量採取し、それぞれ１０５℃２時間で乾燥させて得られた固形分より求めた。試験結果を表１の「安定性」欄に示す。
　・安定性の評価基準
　◎◎◎（非常に優れる）：静置しても外観に変化はみられない場合
　◎◎（優れる）：分離が見られ、上層と下層の濃度差が５％以下あるが、撹拌すれば元に戻る場合
　◎（良好）：分離が見られ、上層と下層の濃度差が５％を超え１０％以下あるが、撹拌すれば元に戻る場合
　○（可）：分離が見られ、上層と下層の濃度差が１０％を超えるが、撹拌すれば元に戻る場合
　×（不可）：分離が見られ、撹拌しても元に戻らない場合
　表１の結果から、本発明によれば、耐炎化繊維の毛羽の低減効果及び集束性を向上できる。また、処理剤の安定性を向上できる。

Claims (10)

  1. 　グリセリンと、下記の脂肪酸（Ｘ）を含む脂肪酸と、のエステル化合物（Ａ１）を含む平滑剤（Ａ）、及び（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を含有し、
    　下記の数式１から求められる脂肪酸（Ｘ）の構成割合が、５０質量％以上であることを特徴とする炭素繊維前駆体用処理剤。
    　脂肪酸（Ｘ）：炭素数１６以上２４以下の脂肪酸。
  2. 　前記数式１から求められる脂肪酸（Ｘ）の構成割合が、７０質量％以上である請求項１に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  3. 　前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）が、一価以上三価以下のアルコールと炭素数１６以上２４以下の一価脂肪酸とのエステル化合物に対し炭素数２以上４以下のアルキレンオキサイドを付加させた化合物を含む請求項１に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  4. 　前記平滑剤（Ａ）、及び前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）の含有割合の合計を１００質量％とすると、前記平滑剤（Ａ）を１０質量％以上９０質量％以下、及び前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を１０質量％以上９０質量％以下の割合で含有する請求項１に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  5. 　更に、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）を含有する請求項１に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  6. 　前記平滑剤（Ａ）、前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）、及び前記縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）の含有割合の合計を１００質量％とすると、前記平滑剤（Ａ）を９．９質量％以上８９.９質量％以下、前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を１０質量％以上９０質量％以下、及び前記縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）を０．１質量％以上５０質量％以下の割合で含有する請求項５に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  7. 　更に、イオン性成分（Ｄ）を含有する請求項１に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  8. 　更に、縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）及びイオン性成分（Ｄ）を含有する請求項１に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  9. 　前記平滑剤（Ａ）、前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）、前記縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）、及び前記イオン性成分（Ｄ）の含有割合の合計を１００質量％とすると、前記平滑剤（Ａ）を９．９質量％以上８９.９質量％以下、前記（ポリ）オキシアルキレン誘導体（Ｂ）を９．９質量％以上８９．９質量％以下、前記縮合ヒドロキシ脂肪酸（Ｃ）を０．１質量％以上５０質量％以下、及び前記イオン性成分を０．１質量％以上１０質量％以下の割合で含有する請求項８に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  10. 　請求項１～９のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤が付着していることを特徴とする炭素繊維前駆体。
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