JPH01221579A

JPH01221579A - 炭素繊維製造用油剤

Info

Publication number: JPH01221579A
Application number: JP63041672A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ogiso; 小木曾　脩; Hideto Uchida; 内田　秀人
Original assignee: Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Current assignee: Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1989-09-05
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0657889B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は炭素繊維製造用油剤に関する。

ピッチ系或はＰＡＮ系の炭素繊維が、航空、宇宙、レジ
ャー、スポーツ等の分野で使用される複合材料の強度や
弾性率等、その性能向上に広く利用されている。

しかし、炭素繊維はもともと非常に脆弱なものである。

そこで、炭素繊維の製造においては、繊維が紡糸されて
から不融化工程を通過するまでの間、繊維を集束し、工
程通過性を良くするための油剤が使用される。

近年、複合材料の性能向上に対する要求が一層高度にな
ってきており、該複合材料に使用される炭素繊維の性能
にも益々高度の要求が課せられている。そして必然的に
、該炭素繊維の性能に大きく影響する油剤にも、それが
高度の性能を有するものであることが強く要請されてい
る。

本発明は上記要請に応える炭素繊維製造用油剤に関する
ものである。

〈従来の技術、その問題点〉従来、炭素繊維の製造において、繊維間の耐融着性、繊
維の集束性、潤滑性等を有する油剤成分としてシリコー
ン系化合物が知られている（特公昭３８−１２３７５、
特公昭４７−３６４６４、特開昭４９−１１７７２４、
特開昭５９−２２３３１５）。そして、これらのうちで
実際に有効なものは、殆どが疎水性シリコーン化合物で
ある。

したがってこれらの疎水性シリコーン化合物は。

有機溶剤溶液として或は水性エマルジョンとして使用さ
れる。

しかし、有機溶剤溶液で使用する油剤は、程度の差はあ
っても有機溶剤が繊維を溶解するため。

融着等のトラブルを避けられず、また引火や爆発等の危
険性もあるという問題点がある。

一方、水性エマルジョンで使用する油剤は、作業性及び
安全性の面で憬れており、これには併用する乳化剤やそ
の比率等に関して種々の提案がある（特開昭６０−１８
１３２２、特開昭６０−１８１３２３、特開昭６１−７
００１７．特開昭６２−１５６３１６）　　。

しかし、水性エマルジョンで使用する上記のような従来
の油剤には、安定なシリコーンエマルジョンを得る面に
おいて、また該エマルジゴンを繊維へ均一付着させる面
において、更には特に繊維間の融着を防止する面におい
て、近年の高度な要請に応えることができないという問
題点がある。

〈発明が解決しようとする問題点、その解決手段〉本発明は以上の如き従来の問題点を解決する改良された
炭素繊維製造用油剤を提供するものである。

しかして本発明者らは、上記観点で鋭意研究した結果、
次のような意味深い知見を得た。

先ず、従来のシリコーンエマルジョンを炭素繊維へ使用
した場合、とりわけピッチ系炭素繊維へ使用した場合に
は、シリコーンを乳化する乳化剤が副成分であるにもか
かわらず主成分であるシリコーンの持つ優れた耐融着性
能を大きく阻害すること。

次ニ、通常、シリコーンエマルジョンを繊維へ付着させ
ために使用する給油ローラーや給油ガイドの材質は金属
又はセラミックであるが、従来のシリコーンエマルジョ
ンはこれらの材質に対して濡れが悪いか、或は当初の濡
れは良くても経時的に撥水現象を起こして濡れが悪くな
るという欠点を持っており、これが該シリコーンエマル
ジョンを繊維へ均一・付着させることに対して大きな障
害になること。

そして、従来のシリコーンエマルジョンに使用される乳
化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエ
ーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオ
キシエチレンアルキルエステル、ソルビタン脂肪酸エス
テル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、
ポリオキシエチレンラノリン誘導体、アルキル硫酸エス
テル、ジアルキルスルホサクシネート等があるが、シリ
コーンに対し、ポリオキシアルキレン付加型の乳化剤を
中独で使用すると、２００〜３００℃の加熱条件下で繊
維間の融着が起こり易く、またソルビタン脂肪酸エステ
ル、アルキル硫酸エステル、ジアルキルスルホサクシネ
ート等の乳化剤を使用すると、２００〜３００℃の加熱
条件下でそれ自体のタール化が著しく、結局は繊維間の
融着が著しくなること。

そこで木発明者らは、更に追究したところ、特定のシリ
コーンオイルを主成分とし、これに必須の乳化剤として
特定のアルカノールアミド又は該アルカノールアミドと
特定のアミン塩とを併用した水性エマルジョンが正しく
好適であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、単一物又は混合物であって且つ２５°Ｃにおける粘度が
１００センチストークス以下であるシリコーンオイルを
主成分とし、これに必須の乳化剤として、カルボン酸の
炭素数が８〜１８である脂肪族モノカルボン酸アルカノ
ールアミド又は該アルカノールアミドに加え炭素数８〜
１８の脂肪族モノカルポン酸のアミン塩を併用した水性
エマルジョンから成ることを骨子とする炭素繊維製造用
油剤に係る。

本発明において、油剤の主成分であるシリコーンオイル
は、粘度（２５℃における粘度、以下同じ）が１００セ
ンチストークス以下の疎水性シリコーンである。これら
のうちでは特に、ジメチルシリコーン、フェニル変性シ
リコーン、アミノ変性シリコーンが好ましい。粘度がｌ
ＯＯセンチストークスを超えると、長時間安定な水性エ
マルジョンを得ることが難しい。

また本発明において、脂肪族モノカルボン酸アルカノー
ルアミドは、それが天然のものであるか又は合成による
ものであるか、飽和であるか又は不飽和であるか、直鎖
状のものであるか又は側鎖を有するものであるかを問わ
ず、炭素数８〜１８の脂肪族モノカルボン酸又はその低
級アルキルエステルと、例えばモノエタノールアミン、
ジェタノールアミン、モノイソプロパツールアミン、ジ
イソプロパツールアミンの１種又は２種以上とを、１／
１〜１／２（モル比）で反応させたものである。カルボ
ン酸の炭素数が８未満或は１８を超えた脂肪族モノカル
ボン酸アルカノールアミドであると、得られる水性エマ
ルジョンの安定性や濡れ特性に欠ける。

更に本発明において、脂肪族モノカルボン酸のアミン塩
の原料である脂肪族モノカルボン酸は、それが天然のも
のであるか又は合成によるものであるか、飽和であるか
又は不飽和であるか、直鎖状のものであるか又は側鎖を
有するものであるかを問わず、炭素数８〜１８の脂肪族
モノカルボン酸である。これらのうちでは特に、炭素数
８〜ｌＯの脂肪族モノカルボン酸が好ましい、炭素数が
８未満或は１８を超えると、得られる水性エマルジョン
の安定性や濡れ特性に欠ける。上記のような脂肪族モノ
カルボン酸の対イオンとなるアミンとしては、低級アル
キルアミン類やアルカノールアミン類が使用できる。具
体的には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメ
チルアミノプロピルアミン、モルホリン、モノエタノー
ルアミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン
。

モノイソプロパツールアミン、ジイソプロパツールアミ
ン、トリイソプロパツールアミン、ブチルジェタノール
アミン、ジブチルエタノールアミン、アミノエチルエタ
ノールアミン等が挙げられるが、特にアルカノールアミ
ン類が好ましい。

本発明に係る油剤は、以旧説明したようなシリコーンオ
イルと乳化剤とを混合し、これに常温の水を徐々に加え
て粗乳化物となし、該粗乳化物をホモジナイザーへ供す
ることにより安定な水性エマルジョンとして得ることが
できる。この場合、シリコーンオイルと乳化剤との重量
比率は、シリコーンオイル／乳化剤；９５〜７５１５〜
２５とするのが好ましい。上記範囲内の重量比率におい
て、より安定な水性エマルジョンを得ることができ、し
かもより耐融着性の優れた水性エマルジョンを得ること
ができる。かくして調製される水性エマルジョンの濃度
は、０．１〜６５重量％の範囲で調製することができる
が１通常は５〜６５重量％の範囲で調製し、実際の使用
に際してはＯ２１〜２０重量％の範囲に希釈するのが好
ましい。

必要に応じて、合目的的に、他の従来公知の乳化剤、静
電気防止剤、防錆剤、抗菌剤等を併用することもできる
。

以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、
実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限定されると
いうものではない。

〈実施例〉・試験区分１粘度が２０センチストークスのジメチルシリコーン３０
部（重量部、以下同じ）、ラウリン酸ジェタノールアミ
ド（ラウリン酸１モルとジェタノールアミン２モルとの
高温脱水縮合生成物）３部の混合物に、常温の水６７部
を徐々に攪拌しながら加え、粗乳化物を得た。これをホ
モジナイザーに供し、濃度３３重量％の安定な水性エマ
ルジョンを調製した（実施例１）。同様にして、粘度が
１０センチストークスのジメチルシリコーン３０部、ヤ
シ脂肪酸ジイソプロパツールアミド３部、デカン酸ジニ
タノールアミン塩４部及び水６３部から濃度３７重量％
の水性エマルジョンを調製した（実施例２）、各水性エ
マルジョン１８Ｋｇを２０文の容器に入れ、２０℃にて
６力月間静置したが、いずれもクリーミングや分離現象
は全く認められなかった。第１表に、各水性エマルジョ
ンの遠心沈降法による粒子径の測定結果を示した。

第１表・試験区分２試験区分ｌと同様にして第２表記載の水性エマルジｘン
を調製し、各水性エマルジョンについて次の方法で濡れ
特性を評価した。結果を第３表に示した。

・・濡れ特性の評価磁性ローラーを取付けたローラー式の給油装置にローラ
ーの一部が浸漬する量の各水性エマルジゴンを満たし、
ローラーを回転させたまま放置して、経時的にローラー
表面上の撥水現象を観察し、下記の基準で評価した。

Ｏ：撥水現象無し Δ：撥水現象僅かに有り ×：撥水現象有り第２表第３表・試験区分３試験区分ｌと同様にして第４表記載の水性エマルジョン
を調製し、各水性エマルジョンについて、前述の方法で
濡れ特性を、また次の方法でピッチ繊維の耐融着性をそ
れぞれ評価した。結果を第５表に示した。

・・耐融着性の評価長さ２ｃｍに切断した、５００本のフィラメントからな
るピッチ繊維束を、濃度１重量％の各水性エマルジョン
に浸漬し、これを金網の上に載せ、２５℃Ｘ６５％ＲＨ
の雰囲気中で１夜自然乾燥した後、２５０℃の熱風オー
ブン中で１時間熱処理した。熱処理終了後、繊維束を濾
紙上へ移し、手でほぐしたときの繊維束の解繊状態を観
察して、ｆ記の基準で評価した。

Ｏ：はぼモノフィラメント状に解繊したＯ：極く僅かに
数本単位のフィラメントの融着が有るが、他はモノフィ
ラメント状に解繊した Δ：数数十型単位フィラメントの融着が多く、モノフィ
ラメント状に解繊したものは僅かしかない ×：殆どが数十本以上乃至元の繊維束のままで融着して
おり、モノフィラメント状に解繊したものがない第４表７１）　　Ａ−１：　　ジメチルシリコーシ（粘度５セ
シチストークス）Ａ−２：ｉ合ジメチルシリコーシ（粘
度１５センチストークス＝１０七ンチストークス＋１０
００セ）チストークス）Ａ−３：　フェニル　変性シリ
コーシｆ粘度２０セシチストークス）Ａ−４＝　７ミノ
変性シリコーシ（粘度８０セシチストークス）Ａ−５：
　ジメチルシリコーシ（粘度２００センチストークス）
Ｂ−１：　　オレイン　酸ジェダノーｈ７ミドＢ−２：
　ラウリン　酸ジェタノールアミドＢ−３：　ラウリン
　酸モノエタノール７ミドト４：　ラウリン　酸ジイソ
プロパツールアミドＢ−５：　ヘキサジ　酸ジェダノー
ル７ミドＢ−６：　エルカ酸ジェタノールアミドＤ−１
＝　ポリオキシエチレシ（８モル）ノニルフェニルエー
テル第５表・試験区分４試験区分１と同様にして第６表記載の水性エマルジョン
を、Ｊｉ製し、各水性エマルレジ１フ番こつし）て、前
述の方法で濡れ特性及びピッチ繊維の耐融着性をそれぞ
れ評価した。結果を第７表に示した。

第６表注）　　Ａ−８：　　ジメチルシリコ−）（粘度１０セ
シチストークス）Ａ−７：　ブｔニル　変性シリコーシ
（粘［１０Ｑｔ：＋ナストークス）Ｂ−７：ヤシ脂肪酸
ジェタノール７ミド（反応時モル比：ヤシ　脂肪酸／ジ
エ７タノール７ミシ＝ｔｌｌ）Ｂ−８：ヤシ脂肪ｓジエ
タλ−ｈアミド（反応時モル比：ヤシ　ｍＭ／ジエ７タ
ノール７ミ、−１／２）Ｃ−１：　イソパルミチン酸ト
リイソプｎ？１ノ喝７ミン　１１ＸＣ−２：　デカン酸
トリイソプａパノール７ミシ　塩Ｃ−３二　オクタン　
酸トリイソプロ！；ノール７ミシ　月ＩＣ−４＝　オク
タン　酸ジェタノール７ミシ　塩Ｃ−５二　オクタン　
酸モノエタノールアミン塩Ｃ−６二　オクタン　酸ジブ
チルエタノーＰミシ塩Ｃ−７＝　オクタン　酸７ミＪエ
テルエタノール７ミシ塩Ｃ−８：　工り力酸トリイソプ
ロｒｓ）−ル７ミシ　月１Ｃ−９：　ヘキサジ　酸トリ
イソブａパノール７ミシ　塩Ｄ−１：ｉリオキシエチレ
シ（６モル）ノニルフェニルエーテル第７表〈発明の効果〉６表の結果からも明らかなように、以上説明した本発明
には、長期間安定な水性エマルジョンであるため引火や
爆発等の危険性が無いことも含めて作業性が極めて良く
、また該水性エマルジョンが長期間安定して優れた濡れ
特性を発揮するためこれを炭素ｌｌ雄へ長期間に亙って
均一付着させることができ、とりわけ炭素繊維に優れた
耐融着性を付与することができるという効果がある。

特許出願人　　竹本油脂株式会社代理人　弁理士　入　山　宏　正

Claims

【特許請求の範囲】１、単一物又は混合物であって且つ２５℃における粘度
が１００センチストークス以下であるシリコーンオイル
を主成分とし、カルボン酸の炭素数が８〜１８である脂
肪族モノカルボン酸アルカノールアミドを必須の乳化剤
とする水性エマルジョンから成る炭素繊維製造用油剤。２、単一物又は混合物であって且つ２５℃における粘度
が１００センチストークス以下であるシリコーンオイル
を主成分とし、カルボン酸の炭素数が８〜１８である脂
肪族モノカルボン酸アルカノールアミドと炭素数８〜１
８の脂肪族モノカルボン酸のアミン塩とを必須の乳化剤
とする水性エマルジョンから成る炭素繊維製造用油剤。３、シリコーンオイルと乳化剤の重量比率がシリコーン
オイル／乳化剤＝９５〜７５／５〜２５である請求項１
又は２記載の炭素繊維製造用油剤。４、炭素繊維がピッチ系炭素繊維である請求項１、２又
は３記載の炭素繊維製造用油剤。