[發明專利]碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑及其用途

有效

• 申請號: 201380026434.2
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN104350200A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 菊田俊彥;高谷淳;木戶實樹子;中川干生
• 申請（專利權）人: 松本油脂制藥株式會社
• 主分類號: D06M13/224
• 分類號: D06M13/224;D01F6/18;D01F9/22;D06M13/244;D06M15/643;D06M101/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 蔣亭

技術領域

本發明涉及碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑及其用途。更具體而言，涉及制造碳纖維制造用丙烯酸纖維(以下有時稱作前體)時使用的處理劑(以下有時稱作前體處理劑)、使用了該處理劑的前體纖維及其制造方法、以及使用了該處理劑的碳纖維的制造方法。

背景技術

利用其優異的機械特性，碳纖維作為與被稱作基質樹脂的塑料的復合材料用的強化纖維，被廣泛地用于航空宇宙用途、運動用途、普通產業用途等中。

作為制造碳纖維的方法，一般的方法是，在200～300℃的氧化性氣氛中將前體轉變為阻燃纖維，接下來在300～2000℃的不活潑氣氛中進行碳化。在這些借助高熱的燒成時，會發生單纖維之間的熔融粘著，從而會有降低所得的碳纖維的品質、品位的問題。

為了防止該熔融粘著，提出過很多對前體賦予具有優異的耐熱性及基于纖維-纖維間的平滑性的優異的剝離性的硅酮系處理劑、特別是可以利用交聯反應進一步提高耐熱性的氨基改性硅酮系處理劑的技術(例如專利文獻1等)，在工業上得到廣泛利用。

然而另一方面，進行了附著處理的硅酮系處理劑會從纖維中脫落而變為粘著物，它堆積在前體制造工序中的干燥輥或導向構件等上，從而會有使纖維纏繞、或斷線等成為引起操作性降低的原因的問題。另外，在阻燃工序的氧化性氣氛中其一部分會生成氧化硅，在碳化工序的不活潑氣氛中作為不活潑氣體使用氮氣的情況下會生成氮化硅，這些結垢(scale)發生堆積，會有使操作性或運轉性降低、導致燒成爐的損傷的問題。

此外，硅酮系處理劑所具有的基于纖維-纖維間平滑性的優異的剝離性對于防止單纖維間的熔融粘著有效地發揮作用，然而另一方面，在非常多的纖維束同時平行地行進的燒成工序中，各個纖維束寬度因硅酮系處理劑的平滑性而變寬，從而使得與相鄰的纖維束的間隔變窄，根據情況會因該干擾而有產生絨毛的不佳狀況。

為了避免這些問題，提出過減少了硅酮系化合物的含量的處理劑、不使用硅酮系化合物的處理劑等。例如，有組合雙酚A系的芳香族化合物和氨基改性硅酮而得的處理劑(例如專利文獻2等)、以雙酚A的環氧烷烴加成物的脂肪酸酯作為主成分的處理劑(例如專利文獻3等)。

但是，這些處理劑雖然在抑制由硅酮系化合物引起的上述的操作性等問題方面具有效果，然而存在有如下的使用上的安全性差的缺點，即，在處理劑組成中，含有存在相當于內分泌干擾物質(所謂的環境荷爾蒙)的嫌疑的雙酚A系化合物。另外，如果是以雙酚A的環氧烷烴加成物的脂肪酸酯作為主成分的處理劑，則由于纖維-金屬間的摩擦過高，因而存在有纖維的斷線、或產生絨毛的問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2002-371477號公報

專利文獻2：日本特開2005-89884號公報

專利文獻3：日本特開2004-143645號公報

發明內容

發明所要解決的問題

鑒于該以往的技術背景，本發明的目的在于，提供一種碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑，是不使用相當于內分泌干擾物質或有此嫌疑的成分的處理劑，可以兼顧碳纖維制造中的纖維間的熔融粘著防止和穩定的操作性，而且可以抑制纖維的斷線、絨毛的產生，并提供使用了該處理劑的碳纖維制造用丙烯酸纖維及其制造方法、和使用了該處理劑的碳纖維的制造方法。

用于解決問題的方法

本發明人等為了解決上述問題進行了深入研究，結果得到如下的見解，即，如果是含有特定的酯化合物、表面活性劑及水的碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑，則可以解決上述問題，從而達成了本發明。

即，本發明的碳纖維制造用丙烯酸纖維處理劑含有以下述通式(1)表示的含硫酯化合物(A1)、表面活性劑及水。

[化1]

R²OOC-(CH₂)_n-S-(CH₂)_m-COOR¹???(1)

式中，m及n各自獨立地為1～4的整數，R¹及R²各自獨立地為碳數12～16的烴基。

本發明的處理劑優選還含有以下述通式(2)表示的含硫酯化合物(A2)。

[化2]

R³OOC-(CH₂)_n-S-(CH₂)_m-COOH???(2)