[发明专利]碳纤维制造用丙烯酸纤维处理剂及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维制造用丙烯酸纤维处理剂及其用途。更具体而言，涉及制造碳纤维制造用丙烯酸纤维(以下有时称作前体)时使用的处理剂(以下有时称作前体处理剂)、使用了该处理剂的前体纤维及其制造方法、以及使用了该处理剂的碳纤维的制造方法。

背景技术

利用其优异的机械特性，碳纤维作为与被称作基质树脂的塑料的复合材料用的强化纤维，被广泛地用于航空宇宙用途、运动用途、普通产业用途等中。

作为制造碳纤维的方法，一般的方法是，在200～300℃的氧化性气氛中将前体转变为阻燃纤维，接下来在300～2000℃的不活泼气氛中进行碳化。在这些借助高热的烧成时，会发生单纤维之间的熔融粘着，从而会有降低所得的碳纤维的品质、品位的问题。

为了防止该熔融粘着，提出过很多对前体赋予具有优异的耐热性及基于纤维-纤维间的平滑性的优异的剥离性的硅酮系处理剂、特别是可以利用交联反应进一步提高耐热性的氨基改性硅酮系处理剂的技术(例如专利文献1等)，在工业上得到广泛利用。

然而另一方面，进行了附着处理的硅酮系处理剂会从纤维中脱落而变为粘着物，它堆积在前体制造工序中的干燥辊或导向构件等上，从而会有使纤维缠绕、或断线等成为引起操作性降低的原因的问题。另外，在阻燃工序的氧化性气氛中其一部分会生成氧化硅，在碳化工序的不活泼气氛中作为不活泼气体使用氮气的情况下会生成氮化硅，这些结垢(scale)发生堆积，会有使操作性或运转性降低、导致烧成炉的损伤的问题。

此外，硅酮系处理剂所具有的基于纤维-纤维间平滑性的优异的剥离性对于防止单纤维间的熔融粘着有效地发挥作用，然而另一方面，在非常多的纤维束同时平行地行进的烧成工序中，各个纤维束宽度因硅酮系处理剂的平滑性而变宽，从而使得与相邻的纤维束的间隔变窄，根据情况会因该干扰而有产生绒毛的不佳状况。

为了避免这些问题，提出过减少了硅酮系化合物的含量的处理剂、不使用硅酮系化合物的处理剂等。例如，有组合双酚A系的芳香族化合物和氨基改性硅酮而得的处理剂(例如专利文献2等)、以双酚A的环氧烷烃加成物的脂肪酸酯作为主成分的处理剂(例如专利文献3等)。

但是，这些处理剂虽然在抑制由硅酮系化合物引起的上述的操作性等问题方面具有效果，然而存在有如下的使用上的安全性差的缺点，即，在处理剂组成中，含有存在相当于内分泌干扰物质(所谓的环境荷尔蒙)的嫌疑的双酚A系化合物。另外，如果是以双酚A的环氧烷烃加成物的脂肪酸酯作为主成分的处理剂，则由于纤维-金属间的摩擦过高，因而存在有纤维的断线、或产生绒毛的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-371477号公报

专利文献2：日本特开2005-89884号公报

专利文献3：日本特开2004-143645号公报

发明内容

发明所要解决的问题

鉴于该以往的技术背景，本发明的目的在于，提供一种碳纤维制造用丙烯酸纤维处理剂，是不使用相当于内分泌干扰物质或有此嫌疑的成分的处理剂，可以兼顾碳纤维制造中的纤维间的熔融粘着防止和稳定的操作性，而且可以抑制纤维的断线、绒毛的产生，并提供使用了该处理剂的碳纤维制造用丙烯酸纤维及其制造方法、和使用了该处理剂的碳纤维的制造方法。

用于解决问题的方法

本发明人等为了解决上述问题进行了深入研究，结果得到如下的见解，即，如果是含有特定的酯化合物、表面活性剂及水的碳纤维制造用丙烯酸纤维处理剂，则可以解决上述问题，从而达成了本发明。

即，本发明的碳纤维制造用丙烯酸纤维处理剂含有以下述通式(1)表示的含硫酯化合物(A1)、表面活性剂及水。

[化1]

R²OOC-(CH₂)_n-S-(CH₂)_m-COOR¹   (1)

式中，m及n各自独立地为1～4的整数，R¹及R²各自独立地为碳数12～16的烃基。

本发明的处理剂优选还含有以下述通式(2)表示的含硫酯化合物(A2)。

[化2]

R³OOC-(CH₂)_n-S-(CH₂)_m-COOH   (2)