CN106167986B - 聚酯系合成纤维用处理剂、聚酯系合成纤维的处理方法及聚酯系合成纤维 - Google Patents

聚酯系合成纤维用处理剂、聚酯系合成纤维的处理方法及聚酯系合成纤维 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够抑制聚酯系合成纤维的制造工序中的拉伸性不良、并条工序中的浮渣堆积、加工工序中的纱质量下降、进而伴随长期库存而发生的纤维强度的降低等的聚酯系合成纤维用处理剂、使用该处理剂的聚酯系合成纤维的处理方法、以及由该处理方法得到的聚酯系合成纤维。作为聚酯系合成纤维用处理剂，使用如下的聚酯系合成纤维用处理剂：以40~80质量%的比例含有分子中具有碳原子数12~22的烷基的烷基磷酸酯的碱金属盐、以20~59.99质量%的比例含有特定表面活性剂、以及以0.01~3.0质量%的比例含有特定磷酸金属盐，这些成分共计100质量%，其中烷基磷酸酯的碱金属盐的酸值为0.1~90KOHmg/g。

Description

聚酯系合成纤维用处理剂、聚酯系合成纤维的处理方法及聚 酯系合成纤维
技术领域
本发明涉及聚酯系合成纤维用处理剂、使用该处理剂的聚酯系合成纤维的处理方法及由该处理方法得到的聚酯系合成纤维。
背景技术
以往，作为聚酯系合成纤维用处理剂，提出了以特定比例含有烷基磷酸酯的钾盐和烷基胺类而成的聚酯系合成纤维用处理剂(例如参照专利文献1)、以特定比例含有有机磷酸酯盐和氧化烯聚合物(oxyalkylene polymer)而成的聚酯系合成纤维用处理剂(例如参照专利文献2)、以特定比例含有烷基磷酸酯的钾盐、石蜡和乳化剂而成的聚酯系合成纤维用处理剂(例如参照专利文献3)。但是，这些以往的聚酯系合成纤维用处理剂存在聚酯系合成纤维的制造工序中拉伸时因拉伸性不良造成的断丝经常发生的问题，另外还存在以下问题：无法应对近年来纺织工序的高速化，并条工序中浮渣(scum)堆积，或者加工工序中随着白铅粉(白粉)产生而发生断丝或纱质量下降，进而随着长期库存而发生纤维强度的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60-224867号公报
专利文献2：日本特开平3-174067号公报
专利文献3：日本特开平6-108361号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本发明要解决的问题在于，提供能够抑制聚酯系合成纤维的制造工序中的拉伸性不良、并条工序中的浮渣堆积、加工工序中的纱质量下降、进而伴随长期库存而发生的纤维强度的降低等的聚酯系合成纤维用处理剂、使用该处理剂的聚酯系合成纤维的处理方法、以及由该处理方法得到的聚酯系合成纤维。
用于解决问题的方案
本发明人为解决上述问题进行了研究，结果发现以特定比例含有特定的三种组分而成的聚酯系合成纤维用处理剂正好合适。
即，本发明涉及聚酯系合成纤维用处理剂，其中以40~80质量%的比例含有分子中具有碳原子数12~22的烷基的烷基磷酸酯的碱金属盐、以20~59.99质量%的比例含有下列表面活性剂、以及以0.01~3.0质量%的比例含有下列磷酸金属盐，这些成分共计100质量%。另外，本发明还涉及使用该聚酯系合成纤维用处理剂的聚酯系合成纤维的处理方法、由该处理方法得到的聚酯系合成纤维。
表面活性剂：选自聚氧亚烷基烷基醚、聚氧亚烷基烯基醚、聚氧亚烷基烷基酯、聚氧亚烷基烯基酯、聚氧亚烷基烷基苯基醚、聚氧亚烷基烷基氨基醚、聚氧亚烷基烯基氨基醚、聚氧亚烷基烷基氨基醚与无机酸的盐、以及聚氧亚烷基烯基氨基醚与无机酸的盐中的至少一种。
磷酸金属盐：选自磷酸氢二金属盐和磷酸三金属盐中的至少一种。
首先，对本发明所述的聚酯系合成纤维用处理剂(以下称为本发明的处理剂)进行说明。作为用于本发明的处理剂的分子中具有碳原子数12~22的烷基的烷基磷酸酯的碱金属盐，可列举出十二烷基磷酸酯碱金属盐、十三烷基磷酸酯碱金属盐、十四烷基磷酸酯碱金属盐、十六烷基磷酸酯碱金属盐、十八烷基磷酸酯碱金属盐、异硬脂基磷酸酯碱金属盐、二十二烷基磷酸酯碱金属盐等，其中优选十六烷基磷酸酯碱金属盐、十八烷基磷酸酯碱金属盐等烷基磷酸酯的碱金属盐中的烷基为碳原子数16~18的烷基的烷基磷酸酯碱金属盐。这些烷基磷酸酯碱金属盐通过脂肪族一元醇与磷酸酐所代表的磷酸化剂的反应、以及之后与碱金属氢氧化物的中和反应而合成，所用的脂肪族一元醇可为单一成分也可为2种以上成分的混合物。另外，通常烷基磷酸酯的碱金属盐为包括单酯、二酯和含P-O-P键的聚合物的混合物，其组成比率没有特别限制。而且作为碱金属盐优选为钾盐。对于合成原料中所含的杂质，只要在常规原料标准内即可接受。作为该杂质，可列举出例如氢氧化钾中所含的钠成分、磷酸化剂之一即磷酸酐中所含的重金属或砷化合物等各种杂质和副产物。
用于本发明的处理剂的烷基磷酸酯的碱金属盐的酸值为0.1~90KOHmg/g，其中优选为0.1~80KOHmg/g。如果烷基磷酸酯的碱金属盐的酸值过高，则容易引起乳化不良，反之如果酸值为0，则容易引起纤维强度的经时下降。本发明中酸值是指，将烷基磷酸酯的碱金属盐溶解于乙醇/二甲苯＝1/2(体积比)的混合溶剂中，装配在电位滴定仪上，用0.1mol/L的氢氧化钾甲醇标准溶液进行滴定，由下列数学式1计算出的值。
[数学式1]
数学式1中，
f：0.1mol/L的氢氧化钾甲醇标准溶液的系数(factor)
S：试样采取量(g，固体成分换算量)
R：直到拐点的0.1mol/L的氢氧化钾甲醇标准溶液的使用量(mL)。
作为用于本发明的处理剂的表面活性剂，可例举出：1)2-乙基己醇、月桂醇、十四醇、十六醇、硬脂醇、油醇等碳原子数8~18的饱和或不饱和脂肪族一元醇与烯化氧进行加成反应而得到的聚氧亚烷基烷基(或烯基)醚；2)辛酸、十二烷酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、芥酸、蓖麻油酸等碳原子数8~18的饱和或不饱和脂肪酸与烯化氧进行加成反应而得到的聚氧亚烷基烷基(或烯基)酯；3)辛基苯酚、壬基苯酚等烷基酚与烯化氧进行加成反应而得到的聚氧亚烷基烷基苯基醚；4)辛胺、月桂胺、硬脂胺、油胺等碳原子数8~18的饱和或不饱和脂肪族胺与烯化氧进行加成反应而得到的聚氧亚烷基烷基(或烯基)氨基醚；5)如上述4)所述的聚氧亚烷基烷基(或烯基)氨基醚与磷酸的盐等。对于以上例示的任一表面活性剂，作为聚氧亚烷基(polyoxyalkylene)没有特别限制，优选氧化烯(oxyalkylene)单元的数量为2~150，还优选氧化烯单元仅为氧化乙烯单元或为氧化乙烯单元与氧化丙烯单元。
用于本发明的处理剂的磷酸金属盐选自磷酸氢二金属盐和磷酸三金属盐中的至少一种。具体而言，作为磷酸氢二金属盐，可列举出磷酸氢二钾盐等，作为磷酸三金属盐，可列举出磷酸三钾盐。其中，作为磷酸金属盐，优选为磷酸氢二钾盐等磷酸氢二金属盐。
本发明的处理剂以40~80质量%的比例含有上述分子中具有碳原子数12~22的烷基的烷基磷酸酯的碱金属盐、以20~59.99质量%的比例含有上述表面活性剂、以及以0.01~3.0质量%的比例含有上述磷酸金属盐，这些成分共计100质量%，其中优选以40~80质量%的比例含有烷基磷酸酯的碱金属盐、以20~59.99质量%的比例含有表面活性剂、以及以0.01~1.0质量%的比例含有磷酸金属盐，这些成分共计100质量%，更优选以50~70质量%的比例含有烷基磷酸酯的碱金属盐、以29.5~49.5质量%的比例含有表面活性剂、以及以0.01~0.50质量%的比例含有磷酸金属盐，这些成分共计100质量%。
接着，对本发明所述的聚酯系合成纤维的处理方法(以下称为本发明的处理方法)进行说明。本发明的处理方法是使本发明的处理剂附着于聚酯系合成纤维，以使该处理剂达到0.01~0.5质量%的方法。附着工序可为纺丝工序、拉伸工序、卷曲工序等的任一工序，优选在纺丝工序、卷曲工序之前或卷曲工序之后进行附着。作为附着方法，可列举出浸渍给油法、喷雾给油法、辊给油法、使用计量泵的引导给油法(ガイド給油法)等，优选为浸渍给油法、喷雾给油法或辊给油法。
最后，对本发明所述的聚酯系合成纤维(以下称为本发明的合成纤维)进行说明。本发明的合成纤维是由本发明的处理方法得到的聚酯系合成纤维。本发明中，作为聚酯系合成纤维种类，可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维等，其中优选聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。
发明的效果
根据以上说明的本发明，具有能够抑制聚酯系合成纤维的制造工序中的拉伸性不良、并条工序中的浮渣堆积、加工工序中的纱质量下降、进而伴随长期库存而发生的纤维强度的降低等的效果。
实施例
以下，列举实施例以使本发明的构成和效果更为具体，但本发明并不限于这些实施例。应予说明，以下实施例和比较例中，份是指质量份，另外%是指质量%。
试验类别1(聚酯系合成纤维用处理剂的5%水成液的制备)
・聚酯系合成纤维用处理剂(实施例1)的5%水成液的制备
将十八烷基磷酸酯钾盐(酸值10KOHmg/g)(A-1)69.5份、α-壬基苯基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝10，n为氧化乙烯单元的数量，以下相同)/α-十二烷基氨基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝10)＝70/30(质量比)的混合物(B-1)30.0份、以及磷酸氢二钾盐(C-1)0.5份，在螺旋桨搅拌下加入加热至80℃的规定量的一半量的离子交换水中，使其完全溶解。溶解后，一口气加入剩余的一半量的离子交换水搅拌均匀，制成聚酯系合成纤维用处理剂(实施例1)的5%水成液。
・聚酯系合成纤维用处理剂(实施例2~14和比较例1~8)的5%水成液的制备
与聚酯系合成纤维用处理剂(实施例1)的5%水成液的制备同样，制成聚酯系合成纤维用处理剂(实施例2~14和比较例1~8)的5%水成液。各例中制成的聚酯系合成纤维用处理剂的内容汇总示于表1。
[表1]
表1中，
A-1：十八烷基磷酸酯钾盐(酸值为10KOHmg/g)
A-2：十八烷基磷酸酯钾盐(酸值为3KOHmg/g)
A-3：十八烷基磷酸酯钾盐(酸值为90KOHmg/g)
A-4：十八烷基磷酸酯钾盐(酸值为25KOHmg/g)
A-5：鲸蜡硬脂基磷酸酯钾盐(酸值为5KOHmg/g)
A-6：十二烷基磷酸酯钾盐(酸值为20KOHmg/g)
a-1：辛基磷酸酯钾盐(酸值为20KOHmg/g)
a-2：十八烷基磷酸酯钾盐(酸值为0KOHmg/g)
a-3：十八烷基磷酸酯钾盐(酸值为100KOHmg/g)
B-1：α-壬基苯基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝10)/α-十二烷基氨基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝10)＝70/30(质量比)的混合物
B-2：α-十二烷基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝10)/α-十二烷基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝5)(聚氧丙烯)(m＝5)/α-十二烷基氨基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝10)＝25/25/50(质量比)的混合物(m为氧化丙烯单元的数量)
B-3：α-十二烷基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝10)/α-十二烷基氨基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝10)的磷酸盐＝50/50(质量比)的混合物
B-4：椰子油脂肪酸-聚氧乙烯(n＝10)/α-十二烷基氨基-ω-羟基(聚氧乙烯)(n＝10)＝50/50(质量比)的混合物
b-1：聚乙二醇(数均分子量为1000)
C-1：磷酸氢二钾盐
C-2：磷酸三钾盐。
试验类别2(聚酯系合成纤维用处理剂的5%水成液的稳定性的评价)
对于试验类别1中制备的各例的聚酯系合成纤维用处理剂的5%水成液，用肉眼观察按照以下标准评价其稳定性。结果汇总示于表2。
稳定性的评价标准
○○○：完全无浑浊，稳定性极好
○○：略微有浑浊，但稳定性良好
○：有少量浑浊，但整体稳定性良好
×：产生沉淀和悬浮物，稳定性不良。
试验类别3(处理剂对聚酯短纤维的附着及其评价)
・处理剂对聚酯短纤维的附着
将试验类别1中制备的聚酯系合成纤维用处理剂的5%水成液用水稀释成2%水成液。采用喷雾给油法使该2%水成液附着于制棉工序中得到的纤度1.3×10-4g/m(1.2旦尼尔)、纤维长38mm的半无光(semidull)聚酯短纤维，使附着量达到0.15%，用80℃的热风干燥机干燥2小时后，在25℃×40%RH的气氛下调节湿度一夜，得到附着有聚酯系合成纤维用处理剂的已处理聚酯短纤维。
・并条工序中的耐浮渣堆积性的评价
使用上述已处理聚酯短纤维10kg，供于盖板梳棉机(丰和工业社制)，得到粗梳条子。将所得的粗梳条子在30℃、70%RH的气氛下供于PDF型并条机(石川制作所社制)，在纺丝速度＝250m/分钟的条件下使其反复5次通过。按照以下标准用肉眼判定PDF型并条机的橡胶辊、粗纱机(reducer)和凝棉导管(trumpet)各部分的浮渣程度。结果汇总示于表2。
耐浮渣堆积性的评价标准
○○○：完全未出现浮渣堆积
○○：略微出现浮渣堆积，但没有问题
○：少量出现浮渣堆积，但整体上没有问题
×：明显出现浮渣堆积，发生条子卷绕，有问题。
・纱质量的评价
使用上述已处理聚酯短纤维10kg，供于盖板梳棉机(丰和工业社制)，得到粗梳条子。将所得的粗梳条子供于PDF型并条机(石川制作所社制)和粗纺机(丰田自动织机社制)，得到粗纱。将所得的粗纱用于环锭纺纱机(丰田自动织机社制)，在锭子转数＝20000rpm、捻数775T/m、供给粗纱＝0.59g/m、总牵伸＝40倍的条件下以20锤(錘)运转2小时，用肉眼观察对气圈控制环(anti-node ring)的白铅粉堆积，按照以下评价纱质量。结果汇总示于表2。
纱质量的评价标准
○○○：未出现白铅粉堆积，也几乎没有纤维损伤，纱质量极好
○○：略微出现白铅粉堆积，略微有纤维损伤，但纱质量良好
○：少量出现白铅粉堆积，有少量纤维损伤，但整体纱质量良好
×：大量出现白铅粉堆积，也大量出现纤维损伤，纱质量不良。
・纤维强度的评价
使用强伸度测定仪对上述已处理聚酯短纤维的初始强度、以及在30℃、70%RH的气氛下放置3个月后的强度进行测定。将3个月后的强度与初始强度比较，按照以下标准评价纤维强度。结果汇总示于表2。
纤维强度的评价标准
○○○：相对于初始强度为98%以上的强度
○○：相对于初始强度为97%以上且小于98%的强度
○：相对于初始强度为95%以上且小于97%的强度
×：相对于初始强度为小于95%的强度。
・拉伸性的评价
将试验类别1中制备的聚酯系合成纤维用处理剂的5%水成液用水稀释成1%水成液。在离间轴承的上游侧自由辊(free roller)和下游侧自由辊之间配置收纳于容器中的圆筒状摩擦体，容器内注满上述1%水成液。利用上游侧自由辊和下游侧自由辊引导经脱脂的聚酯长丝(filament)(120旦尼尔/36长丝)，使其接触完全浸渍于1%水成液中的摩擦体，用低速卷绕机(winder)以50m/分钟的速度进行拉伸。求出此时紧邻上游侧自由辊的前方(直前)的张力T1、以及紧邻下游侧自由辊的后方(直後)的张力T2，计算出T2/T1，按照下列标准评价拉伸性。结果汇总示于表2。
拉伸性的评价标准
○○○：T2/T1＝小于6.00
○○：T2/T1＝6.00以上且小于6.10
○：T2/T1＝6.10以上且小于6.30
×：T2/T1＝6.30以上。
[表2]
与表1对应的表2的结果也表明，根据本发明，具有能够抑制聚酯系合成纤维的制造工序中的拉伸性不良、并条工序中的浮渣堆积、加工工序中的纱质量下降、进而伴随长期库存而发生的纤维强度的降低等的效果。

Claims (10)

1.聚酯系合成纤维用处理剂，其特征在于，
以40~80质量%的比例含有分子中具有碳原子数12~22的烷基的烷基磷酸酯的碱金属盐、以20~59.99质量%的比例含有下列表面活性剂、以及以0.01~3.0质量%的比例含有下列磷酸金属盐，这些成分共计100质量%，烷基磷酸酯的碱金属盐的酸值为0.1~90KOHmg/g，
表面活性剂：选自聚氧亚烷基烷基醚、聚氧亚烷基烯基醚、聚氧亚烷基烷基酯、聚氧亚烷基烯基酯、聚氧亚烷基烷基苯基醚、聚氧亚烷基烷基氨基醚、聚氧亚烷基烯基氨基醚、聚氧亚烷基烷基氨基醚与无机酸的盐、以及聚氧亚烷基烯基氨基醚与无机酸的盐中的至少一种；
磷酸金属盐：选自磷酸氢二金属盐和磷酸三金属盐中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚酯系合成纤维用处理剂，其中，烷基磷酸酯的碱金属盐的酸值为0.1~80KOHmg/g。
3.根据权利要求1或2所述的聚酯系合成纤维用处理剂，其中，烷基磷酸酯的碱金属盐中的烷基为碳原子数16~18的烷基。
4.根据权利要求1或2所述的聚酯系合成纤维用处理剂，其中，磷酸金属盐为磷酸氢二金属盐。
5.根据权利要求1或2所述的聚酯系合成纤维用处理剂，其中，以40~80质量%的比例含有烷基磷酸酯的碱金属盐、以20~59.99质量%的比例含有表面活性剂、以及以0.01~1.0质量%的比例含有磷酸金属盐，这些成分共计100质量%。
6.根据权利要求1或2所述的聚酯系合成纤维用处理剂，其中，以50~70质量%的比例含有烷基磷酸酯的碱金属盐、以29.5~49.5质量%的比例含有表面活性剂、以及以0.01~0.50质量%的比例含有磷酸金属盐，这些成分共计100质量%。
7.根据权利要求1或2所述的聚酯系合成纤维用处理剂，其中，聚酯系合成纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。
8.聚酯系合成纤维的处理方法，其特征在于，使权利要求1至7中任一项所述的聚酯系合成纤维用处理剂附着于聚酯系合成纤维，以使该聚酯系合成纤维用处理剂达到0.01~0.5质量%。
9.聚酯系合成纤维，其特征在于，其是由权利要求8所述的聚酯系合成纤维的处理方法得到的聚酯系合成纤维。
10.根据权利要求9所述的聚酯系合成纤维，其中，聚酯系合成纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。
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