CN107208357A - 弹性纤维用处理剂及其利用 - Google Patents
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Abstract
本发明要解决的技术问题是提供一种稳定且防静电性优异的弹性纤维用处理剂、赋予了该处理剂的弹性纤维。本申请的发明是一种弹性纤维用处理剂,包含:基础成分(A),从硅油、矿物油和酯油中选出的至少一种;以及烷基磷酸酯(B),从由下述通式(1)表示的化合物及其盐中选出的至少一种。(通式(1)中,A1O是碳原子数为2~4的氧亚烷基。n是0~30的数。R1是烷基,在将R1的平均碳原子数设为(a)、将R1的分支数的平均值设为(b)的情况下,(b)/(a)为0.15以上。M是1~2的数。在分子内具有2个(A1O)n的情况下,可以彼此相同,也可以彼此不同。)
Description
技术领域
本发明涉及弹性纤维用处理剂以及赋予了该处理剂的弹性纤维。
背景技术
弹性纤维在纺纱工序中,在赋予处理剂之后,被卷绕成筒子纱形状,成为卷纱体(以下,也称为筒子纱)。弹性纤维由于具有粘弹性,因此是纤维金属摩擦高的纤维。因此,可以使用润滑性优异的平滑成分。
另外,由于近年的弹性纤维在制造工序等中的生产速度高速化,更加需要防静电剂,各种表面活性剂被用作抗静电剂(专利文献1)。
在用在钩编组织等经编用途的情况下,弹性纤维经历前处理工序,即,将多个弹性纤维拉齐,并且卷绕于被称为经轴的滚筒。(该工序被称作整经。)此时,如果产生静电,则弹性纤维们发生摆丝,因此,已卷绕的整经经轴的表面混乱,在编织工序中,产生断线,或者在刚编织完的布料中产生经条纹。特别是已产生的静电量不稳定,如果成为不稳定状态,则静电导致弹性纤维彼此的回弹和靠近交替地发生,摆丝变大,因此,静电的产生量稳定是重要的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-236150号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
本发明的目的是提供一种稳定且防静电性优异的弹性纤维用处理剂、赋予了该处理剂的弹性纤维。
用于解决问题的技术手段
本发明人进行了深入研究,结果发现,只要是含有特定的基础成分和烷基磷酸酯的弹性纤维用处理剂,且该烷基具有特定的分支,则能够解决上述课题,至此完成本发明。
即,本发明的弹性纤维用处理剂包含:从硅油、矿物油和酯油中选出的至少一种基础成分(A);以及从由下述通式(1)表示的化合物及其盐中选出的至少一种烷基磷酸酯(B)。
[化1]
(通式(1)中,A1O是碳原子数为2~4的氧亚烷基。n是0~30的数。R1是烷基,在将R1的平均碳原子数设定为(a)、将R1的分支数的平均值设定为(b)的情况下,(b)/(a)为0.15以上。m是1~2的数。在分子内具有2个(A1O)n的情况下,可以彼此相同,也可以彼此不同。)
优选地,所述(b)/(a)为0.18以上。
优选地,所述(b)为1.5以上。
优选地,所述R1具有1个以上作为甲基的侧链。
优选地,所述烷基磷酸酯(B)在处理剂中所占的重量比例为0.01~50重量%。
本发明的弹性纤维是对弹性纤维主体赋予上述处理剂而成。
发明效果
本发明的弹性纤维用处理剂稳定且防静电性优异。本发明的赋予了弹性纤维处理剂的弹性纤维的静电产生量稳定。
附图说明
图1是对静电产生量的测量方法进行说明的示意图。
图2是对摩擦系数的测量方法进行说明的示意图。
符号说明
1 退绕侧辊
2 赋予处理剂后的纤维的筒子纱
3 卷绕侧辊
4 纸管
5 氧化铝制的环形导轨
6 春日式电位差测定装置
7 数字记录仪
8 退绕侧辊
9 赋予处理剂后的纤维的筒子纱
10 卷绕侧辊
11 纸管
12 张力计
13 张力计
14 编织针
15 数字记录仪
具体实施方式
本发明的弹性纤维用处理剂包含:基础成分(A)、和从由上述通式(1)表示的化合物及其盐中选出的至少一种磷酸酯(B)。以下进行详细说明。
(基础成分(A))
所述基础成分(A)是从硅油、矿物油和酯油中选出的至少一种。该基础成分(A)是上述纤维用处理剂的必要成分,是降低纤维/金属间的摩擦的药剂。从容易发挥本申请效果的观点考虑,优选所述基础成分(A)必须含有硅油,这一点将在后面加以说明。
作为硅油,没有特别限定,可以列举:二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基烷基硅油、甲基含氢硅油等,也可以使用1种或2种以上。另外,也可以含有源于原料的未反应硅烷醇基、未反应的卤素基团、聚合催化剂、环状硅氧烷等。硅油在25℃时的粘度优选为2~100mm2/s,更优选5~70mm2/s,进一步优选5~50mm2/s。如果该粘度小于2mm2/s,则有时硅油挥发,如果超过100mm2/s,则有时配合到处理剂中的其他成分的溶解性变差。
硅油的硅氧烷键(SiORaRb:Ra和Rb分别独立地表示有机基团)的平均键数优选为3~100,更优选为5~60,进一步优选7~50。Ra、Rb的有机基团是碳原子数为1~24的烃基,可以列举:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基、环丙基、环己基、苯基、苄基等,特别优选甲基、苯基。
作为矿物油,没有特别限定,可以列举:机油、锭子油、液体石蜡等,也可以使用1种或2种以上。矿物油在30℃时用雷德伍德粘度计测得的粘度优选为30秒~350秒,更优选35秒~200秒,进一步优选40秒~150秒。作为矿物油,根据产生臭味少这样的理由,优选液体石蜡。如果矿物油的粘度小于30秒,则有时得到的弹性纤维的品质降低。另一方面,如果矿物油的粘度超过350秒,则配合到处理剂中的其他成分的溶解性有时会变差。
作为酯油,只要是一元醇与一元羧酸的酯、一元醇与多元羧酸的酯、或者多元醇与一元羧酸的酯,则没有特别限定,也可以使用1种或2种以上。作为一元醇,可以使用后述的一元的脂肪醇、芳香醇、脂环式醇、酚类等。这些中,优选一元的脂肪醇、芳香醇。
作为一元的脂肪醇,没有特别限定,例如可以列举:辛醇、2-乙基己醇、1-壬醇、1-癸醇、十一醇、月桂醇、十三醇、异十三醇、肉豆蔻醇、十五醇、1-十六醇、棕榈醇、1-十七醇、硬脂醇、油醇、异硬脂醇、十九醇、1-二十醇、二十二醇、1-二十四醇、瓢儿菜醇、木蜡醇等。在上述一元的脂肪醇具有分支的情况下,分支数、支链长度、分支的位置没有特别限定。
作为芳香醇,可以列举:苯酚、苄基醇等。
作为脂环式醇,可以列举:环辛醇、环十二醇、环己醇、环庚醇、环戊醇、薄荷醇等。
作为多元醇,没有特别限定,例如可以列举:乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、环己二醇、甘油、二甘油、三甘油、四甘油、山梨糖醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。
作为一元羧酸,同样地,可以使用后述的一元的脂肪族羧酸、芳香族羧酸、羟基羧酸等。它们之中,优选一元的脂肪族羧酸、芳香族羧酸。
作为上述一元羧酸,没有特别限定,例如可以列举:戊酸、丙酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、棕榈油酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、异硬脂酸、十八碳烯酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、山嵛酸、木蜡酸、蜡酸、苯甲酸等。
作为多元羧酸,没有特别限定,例如可以列举:草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、富马酸、苯二甲酸、偏苯三酸、苯均四酸、柠檬酸、异柠檬酸等。
作为酯油的具体例,没有特别限定,例如可以列举:戊酸庚酯、丙酸庚酯、丙酸辛酯、辛酸鲸蜡酯、月桂酸异辛酯、肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、棕榈酸异硬脂酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸辛酯、月桂酸油酯、硬脂酸异十三烷酯、硬脂酸辛酯、硬脂酸异辛酯、硬脂酸十三烷酯、硬脂酸异丁酯、油酸甲酯、油酸异丁酯、油酸庚酯、油酸油酯、二月桂酸聚乙二醇酯、二肉豆蔻酸聚乙二醇酯、二油酸聚乙二醇酯、二硬脂酸聚乙二醇酯、二月桂酸聚丙二醇酯、二肉豆蔻酸聚丙二醇酯、二油酸聚丙二醇酯、二硬脂酸聚丙二醇酯、草酸二鲸蜡酯、丙二酸二异辛酯、丁二酸二月桂酯、己二酸二异癸酯、己二酸异壬酯、己二酸二辛酯、富马酸二异辛酯、苯二甲酸二异辛酯、苯二甲酸二辛酯、苯二甲酸二壬酯、苯二甲酸二异癸酯、苯二甲酸双十一烷酯、偏苯三酸三异辛酯、偏苯三酸三异丁酯、偏苯三酸三异癸酯、偏苯三酸三异硬脂酯、甘油三异辛酯、甘油三月桂酯、甘油三肉豆蔻酯、甘油三油酯、甘油三硬脂酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、脱水山梨糖醇倍半油酸酯、脱水山梨糖醇三月桂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三棕榈酸酯等。
(烷基磷酸酯(B))
烷基磷酸酯(B)是从由上述通式(1)表示的化合物及其盐中选出的至少一种,在应用于弹性纤维用处理剂的情况下,具有稳定且优异的防静电性能。磷酸酯(B)的特征在于包含含有分支数为2以上的支链烷基的磷酸酯。
弹性纤维由于具有粘弹性,因此是纤维金属摩擦高的纤维,在上述平滑成分(A)中,一般情况下,多使用润滑性特别优异的二甲基硅油。
另一方面,由于二甲基硅油是极性特别低的化合物,因此,使极性高的磷酸酯及其盐等难以与含有二甲基硅油的基础成分相容。作为含有分支数为2以上的支链烷基的磷酸酯(B)具有稳定且优异的防静电性能的理由,可以推测是因为,相对于极性低的基础油,具有多个分支的磷酸酯在弹性纤维用处理剂整体上相容性优异。
A1O是碳原子数为2~4的氧亚烷基,优选是碳原子数为2或3的氧亚烷基。
n是0~30的数,优选0~20,更优选0~10。如果超过30,则亲水性变得过于强,与基础成分(A)的相容性降低,因此,无法发挥本申请的效果。
另外,除了单独使用相同碳原子数的氧亚烷基之外,也可以并用地使用不同碳原子数的氧亚烷基。在并用地使用不同碳原子数的氧亚烷基的情况下,不同碳原子数的氧亚烷基可以是嵌段状加成,也可以是无规状加成。
从与基础成分(A)的相容性优异从而容易发挥本申请效果的观点考虑,最优选n为0。
作为由上述通式(1)表示的化合物及其盐,没有特别限定,除了由上述通式(1)表示的化合物的未中和物之外,可以列举:碱金属、碱土金属、碱土金属的氢氧化物、镁、氢氧化镁、铝、氢氧化铝、铵、季铵、烷基胺或烷醇胺的盐。这些盐也可以使用1种或2种以上。另外,该盐虽然是对由上述通式(1)表示的化合物中和而得到,但是对于中和度没有特别限定,也可以是未中和物以及中和物的混合。
在碱土金属的氢氧化物中也包含在后述的磷酸酯与碱土金属的氢氧化物反应时与磷酸酯的酸性氢一起脱水后的碱土金属的氢氧化物。
在氢氧化镁中也包含在后述的磷酸酯与氢氧化镁反应时与磷酸酯的酸性氢一起脱水后的氢氧化镁。
在氢氧化铝中也包含在后述的磷酸酯与氢氧化铝反应时与磷酸酯的酸性氢一起脱水后的氢氧化铝。
作为碱金属,可以列举:钠、钾或锂等。
作为碱土金属,可以列举:钙、锶、钡、氢氧化钙、氢氧化钡等。
它们之中,如果由上述通式(1)表示的化合物的盐是镁和/或氢氧化镁的盐,则防静电性的稳定性提高,因此优选。
作为季铵,可以列举:四甲基铵、四乙基铵、四甲醇铵、四乙醇铵、单辛基三甲基铵、单硬脂基三甲基铵、二癸基二甲基铵、二椰油基二甲基铵等。
作为烷基胺或烷醇胺,可以列举:伯胺、仲胺或叔胺,伯胺是单烷醇胺、N-单烷基胺,仲胺是二烷醇胺、N-烷基,N-烷醇胺、N,N-二烷基胺等,叔胺是三烷醇胺、N-烷基,N,N-二烷醇胺、N,N-二聚氧亚烷基,N-烷基胺、N,N-二烷基,N-烷醇胺、N,N,N-三烷基胺、N,N,N',N'-四聚氧亚烷基烷基二胺等。
具体而言,是单月桂基胺、单油基胺、单乙醇胺、二环己基胺、二硬脂基胺、二月桂基胺、二丁基胺、二异丙基胺、三辛基胺、三甲基胺、硬脂基二甲基胺、月桂基二甲基胺、硬脂基丙醇胺、月桂基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-丁基乙醇胺、N,N-二丁基,N-乙醇胺、N-辛基,N-丁醇胺、N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)乙二胺、N,N,N',N'-四(2-羟基丁基)乙二胺、N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)己二胺等。
上述通式(1)中,在m为1时,烷基磷酸酯(B)表示磷酸单酯(以下,单酯)。在m为2时,表示磷酸二酯(以下,二酯)。通式(1)中,m是1~2,意味着有机磷酸酯(B)是单酯和二酯的混合物。例如,在m为1.3时,表示单酯的摩尔数:二酯的摩尔数之比为7:3。M通过31P核NMR测定求出。
通式(1)中,R1烷基的平均碳原子数为(a)为6~24,优选为8~22,更优选为10~18。在小于6和超过24的情况下,防静电性不足。
R1烷基的平均碳原子数(a)可以通过1HNMR测定。例如,如果是已将伯醇磷酸化后的化合物,则能够以磷酸酯的-CH2O的积分值为基准,根据甲基、次甲基、亚甲基整体的积分值算出。
通式(1)中,R1烷基的分支数的平均值(b)优选为1.5以上,更优选1.8以上,进一步优选2.1以上,最优选2.5以上。优选的上限值是11。
该烷基的分支数(b)能够通过1HNMR测定。分支数是(R1中含有的甲基数-1)。这样,由甲基数来决定分支数,因此,即使支链有分支,也被包含在分支数中。
所述烷基的分支数的平均值(b)/所述烷基的平均碳原子数(a)(以后,有时称为(b)/(a))是0.15以上,优选0.18以上,更优选0.20以上,进一步优选0.24以上。如果小于0.15,则无法得到本申请的效果。所述(b)/(a)的优选的上限值是0.48。
所述R1优选具有1个以上作为甲基的侧链,更优选2以上。如果具有作为甲基的侧链,则与平滑成分(A)的相容性提高,从容易发挥本申请效果的观点考虑,优选。作为甲基的侧链的数的上限值没有特别限定,优选的上限值是11。
上述烷基磷酸酯的制造法没有特别限定,例如,作为最容易得到的方法,可以列举:将支链烷基醇、或支链烷基醇的氧亚烷基加成物与五氧化二磷混合加热,使它们缩合的的方法。
上述使用的支链烷基醇可以是源于天然产物的醇,也可以是合成醇,但是理想的是使用将乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯等聚合,并通过羰基合成法制成的合成醇。分支数根据在聚合时、羰基化时选择的原料不同而不同,但是其中更优选使用生成分支数为2以上的醇的原料。例如,能够在使1-丁烯与2-丁烯的混合物聚合之后,通过羰基化,制造分支数为2以上的醇。
上述支链烷基醇或支链烷基醇的氧亚烷基加成物优选具有由下述通式(2)表示的构造。
[化2]
R2O(A2O)tH (2)
(通式(2)中,A2O是碳原子数为2~4的氧亚烷基。t是0~30的数。R2是烷基,在将R2的平均碳原子数设为(c)、将R2的分支数的平均值设为(d)的情况下,(d)/(c)为0.15以上。)
通式(2)中,R2烷基的平均碳原子数(c)为6~24,优选8~22,更优选10~18。在小于6和超过24的情况下,防静电性不充分。
R2烷基的平均碳原子数(c)能够通过1HNMR测定。例如,在伯醇的情况下,能够以-CH2O的积分值为基准,根据甲基、次甲基、亚甲基整体的积分值算出。
通式(2)中,R2烷基的分支数的平均值(d)优选为1.5以上,更优选为1.8以上,进一步优选2.1以上,最优选2.5以上。优选的上限值是11。
该烷基的分支数(c)能够通过1HNMR测定。分支数是(R2中含有的甲基数-1)。
所述烷基的分支数的平均值(d)/所述烷基的平均碳原子数(c)(以后,有时称为(d)/(c))优选是0.15以上,优选0.18以上,更优选0.20以上,进一步优选0.24以上。如果小于0.15,则无法得到本申请的效果。所述(d)/(c)的优选的上限值是0.48。
上述支链烷基醇可以是只包含单个碳链的醇,也可以是碳链不同的多个醇混合物。
所述R2优选具有1个以上作为甲基的侧链,更优选2个以上。如果具有作为甲基的侧链,则与平滑成分(A)的相容性提高,从容易发挥本申请效果的观点考虑,优选。作为甲基的侧链的个数的上限值没有特别限定,优选的上限值是11。
作为包含具有分支数为2个以上的烷基的醇的醇,例如,2,2-二甲基-1-丁醇、2,4-二甲基-1-戊醇、2,2-二甲基-1-己醇、3,5,5-三甲基-1-己醇、KH Neochem社制的十三醇、EXXON MOBIL社制的EXXAL(注册商标)系列〔EXXAL(注册商标)8、EXXAL(注册商标)11、EXXAL(注册商标)13等〕、SASOL社MARLIPAL(注册商标)O13等。另外,这些醇具有作为甲基的侧链。
例如,如果将一元醇和五氧化二磷混合加热,则得到磷酸酯的混合物(是上述单酯、二酯的混合物,以后,称为磷酸酯(X))。需要说明的是,在磷酸酯(X)中,作为副产物,含有除了烷基磷酸酯(B)以外的焦磷酸酯、聚磷酸酯或无机磷酸。
由于焦磷酸酯、聚磷酸酯或无机磷酸不影响本发明的弹性纤维用处理剂,因此,在弹性纤维用处理剂中也可以含有焦磷酸酯、聚磷酸酯或无机磷酸。具体而言,焦磷酸酯和/或聚磷酸酯的重量比例相对于处理剂,可以是0.1重量%以下,无机磷酸的重量比例相对于处理剂可以是0.05重量%以下。
(其他成分)
从提高平滑性、退绕性这样的性能的观点考虑,本发明的弹性纤维用处理剂在上述说明的各成分以外,也可以进一步含有从烷基改性硅酮、酯改性硅酮、聚醚改性硅酮、氨基改性硅酮、酰胺改性硅酮、酰亚胺改性硅酮、甲醇改性硅酮、环氧改性硅酮、羧基改性硅酮、羧基酰胺改性硅酮、巯基改性硅酮、甲基丙烯酸改性硅酮、酚醛改性硅酮、氟改性硅酮以及将上述改性硅酮的改性硅氧烷单元的2种以上并用而制造的改性硅酮(例如,氨基·聚醚改性硅酮等)、多元醇、有机聚硅氧烷树脂、高级脂肪酸金属盐、脂肪醇、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、除了上述烷基磷酸酯(B)以外的阴离子表面活性剂以及聚α-烯烃中选出的至少一种其他成分。其他成分可以使用1种或2种以上。
改性硅酮一般情况下是指,在二甲基硅酮(聚二甲基硅氧烷)等聚硅氧烷的两末端、单个末端、侧链、侧链两末端的至少一处中具有已与至少一个反应性(官能)基团或者非反应性(官能)基团成键的构造。
作为上述改性硅酮,更具体而言,可以列举:具有长链烷基(碳原子数为6以上的烷基、2-苯基丙基等)的改性硅酮等烷基改性硅酮;具有酯键的改性硅酮即酯改性硅酮;具有聚氧亚烷基(例如,聚氧亚乙基、聚氧亚丙基、聚氧亚乙基氧亚丙基等)的改性硅酮即聚醚改性硅酮等;具有氨基丙基、N-(2-氨基乙基)氨基丙基等的改性硅酮即氨基改性硅酮;具有酰胺键的改性硅酮即酰胺改性硅酮;具有酰亚胺键的改性硅酮即酰亚胺改性硅酮;具有醇羟基的改性硅酮即甲醇改性硅酮;具有缩水甘油基或脂环式环氧基等环氧基的改性硅酮即环氧改性硅酮;具有羧基的改性硅酮即羧基改性硅酮;具有羧基酰胺基的改性硅酮即羧基酰胺改性硅酮;具有巯基的改性硅酮即巯基改性硅酮等;具有甲基丙烯酸基的甲基丙烯酸改性硅酮等;具有苯酚基的酚醛改性硅酮等;聚氟的氟改性硅酮等;将上述改性硅酮的改性硅氧烷单元的2种以上并用而制造的改性硅酮等;(例如,氨基·聚醚改性硅酮等)。
上述有机聚硅氧烷树脂(以下,简称为硅酮树脂)是指具有三维交联结构的硅酮。硅酮树脂一般包含从1官能性构成单元(M)、2官能性构成单元(D)、3官能性构成单元(T)以及4官能性构成单元(Q)中选出的至少一种构成单元。
作为上述硅酮树脂,没有特别限定,例如可以列举:MQ硅酮树脂、MQT硅酮树脂、T硅酮树脂、DT硅酮树脂等硅酮树脂等。
作为上述MQ硅酮树脂,例如可以列举:包含作为1官能性构成单元的RcRdReSiO1/2(其中,Rc、Rd和Re均为烃基。)和作为4官能性构成单元的SiO4/2的硅酮树脂等。
作为上述MQT硅酮树脂,例如可以列举:包含作为1官能性构成单元的RcRdReSiO1/2(其中,Rc、Rd和Re均为烃基)、作为4官能性构成单元的SiO4/2、和作为3官能性构成单元的RfSiO3/2(其中,Rf是烃基)的硅酮树脂等。
作为上述T硅酮树脂,例如可以列举:包含作为3官能性构成单元的RfSiO3/2(其中,Rf是烃基)的硅酮树脂(其末端除了烃基之外,也可以是硅烷醇基、烷氧基)等。
作为上述DT硅酮树脂,例如可以列举:作为2官能性构成单元的RgRhSiO2/2(其中,Rg和Rh均为烃基)、和作为3官能性构成单元的RfSiO3/2(其中,Rf是烃基)等。
作为Rc~Rh的烃基,是碳原子数为1~24的烃基,可以列举:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基、环丙基、环己基、苯基、苄基等,特别优选甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、苯基。
作为上述高级脂肪酸金属盐,可以列举:碳原子数为8~22的脂肪酸的1价、2价或3价的金属盐。作为高级脂肪酸金属盐,例如可以列举:月桂酸钙、棕榈酸钙、肉豆蔻酸钡、肉豆蔻酸镁、棕榈酸镁、月桂酸镁、硬脂酸镁、2-乙基己酸镁、山嵛酸锌、三山嵛酸铝、硬脂酸钙、2-乙基己酸钙、硬脂酸铝、棕榈酸铝、硬脂酸钡、癸酸锌、硬脂酸锌等。这些高级脂肪酸金属盐也可以使用1种或2种以上。
对于上述高级脂肪酸金属盐的平均粒径,没有特别限定,优选0.01~5μm,进一步优选0.02~3μm,特别优选0.05~2μm。如果高级脂肪酸金属盐的平均粒径小于0.01μm,则有时不能看到添加上述高级脂肪酸金属盐的效果。另一方面,如果高级脂肪酸金属盐的平均粒径超过5μm,则容易从纤维表面脱落,在纺纱后的工序中,有时成为浮渣的原因。
对于上述高级脂肪酸金属盐的形状,没有特别限定,优选针状或鳞片状。在高级脂肪酸金属盐的形状是针状的情况下,从退绕性的观点考虑,其纵方向与横方向之比优选为10:1~2:1,进一步优选8:1~3:1。
作为上述脂肪醇,没有特别限定,例如可以列举:辛醇、2-乙基己醇、1-壬醇、1-癸醇、十一醇、月桂醇、十三醇、异十三醇、肉豆蔻醇、十五醇、1-十六醇、棕榈醇、1-十七醇、硬脂醇、油醇、异硬脂醇、十九醇、1-二十醇、二十二醇、1-二十四醇、瓢儿菜醇、木蜡醇等。这些脂肪醇也可以使用1种或2种以上。在上述醇具有分支的情况下,对分支数、支链长度、分支的位置没有特别限定。
作为上述多元醇,没有特别限定,例如可以列举:乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、环己二醇、甘油、二甘油、三甘油、四甘油、山梨糖醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。
作为上述非离子表面活性剂,没有特别限定,例如可以列举:具有碳原子数为8~22的烷基的聚氧亚烷基烷基醚(氧亚烷基为1~20摩尔,氧亚烷基是氧亚乙基和/或氧亚丙基,是无规和/或嵌段。)、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯的氧亚烷基加成物(氧亚烷基为1~20摩尔、氧亚烷基是氧亚乙基和/或氧亚丙基,是无规和/或嵌段。)、具有碳原子数为6~22的烷基的烷基苯酚、具有碳原子数为6~22的烷基的烷基苯酚的氧亚烷基加成物(氧亚烷基为1~20摩尔,氧亚烷基是氧亚乙基和/或氧亚丙基,是无规和/或嵌段。)、脂肪酸聚氧亚烷基二醇酯(氧亚烷基为1~20摩尔,氧亚烷基是氧亚乙基和/或氧亚丙基,是无规和/或嵌段。)等。这些非离子表面活性剂也可以使用1种或2种以上。
作为上述阳离子表面活性剂,没有特别限定,例如有伯胺、仲胺、叔胺等的烷基胺或其盐以及季铵盐。具体而言,可以列举:月桂基胺、肉豆蔻基胺、鲸蜡基胺、硬脂基胺、油基胺、二乙基胺、二辛基胺、二硬脂基胺、甲基硬脂基胺、聚氧亚丙基加成月桂基胺、聚氧亚乙基加成月桂基胺、聚氧亚乙基加成硬脂基胺、聚氧亚乙基加成油基胺、单乙醇胺、二乙基乙醇胺、二丁基乙醇胺、三乙醇胺、月桂基乙醇胺、油基丙二胺、三辛基胺、二甲基月桂基胺、二甲基肉豆蔻基胺、二甲基硬脂基胺、二癸基二甲基铵盐、癸基三甲基铵盐、二辛基二甲基铵盐、辛基三甲基铵盐等。这些阳离子表面活性剂也可以使用1种或2种以上。
作为上述阴离子表面活性剂,没有特别限定,例如有烷基磺酸及/或其盐、二烷基磺基丁二酸及/或其盐、烷基苯磺酸及/或其盐、烷基萘磺酸及/或其盐、烷基硫酸及/或其盐、聚氧亚乙基烷基醚硫酸及/或其盐、聚氧亚乙基烷基醚醋酸及/或其盐。具体而言,可以列举:具有碳原子数为6~22的烷基的烷基磺酸及/或其盐、后述的二烷基磺基丁二酸酯及/或其盐、具有碳原子数为6~22的烷基的烷基苯磺酸和/或其盐、具有碳原子数为1~20的烷基的烷基硫酸及/或其盐、具有碳原子数为6~22的烷基的聚氧亚乙基烷基醚硫酸及/或其盐、具有碳原子数为6~22的烷基的聚氧亚乙基烷基醚醋酸及/或其盐等,其中,优选二烷基磺基丁二酸酯盐。这些阴离子表面活性剂也可以使用1种或2种以上。
(二烷基磺基丁二酸酯盐)
二烷基磺基丁二酸酯盐是如果本发明的弹性纤维用处理剂含有它则已稳定的防静电性会进一步提高的成分。
从通过与上述烷基燐酸酯(B)并用容易提高防静电性的观点考虑,所述二烷基磺基丁二酸酯盐优选具有下述通式(3)的构造。
[化3]
通式(3)中,R3、R4分别独立地表示碳原子数为1~30的烷基或碳原子数为2~30的烯基。
作为R3、R4,例如可以列举:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、己基、异己基、庚基、辛基、异辛基、壬基、癸基、异癸基、十一烷基、2-乙基己基、十二烷基、十三烷基、异十三烷基、十四烷基、十八烷基、二十烷基等。作为碳原子数为2~30的烯基,可以列举:己烯基、庚烯基、辛烯基、十一烯基、十二烯基、十九烯基等。
这些R3、R4独立且优选为碳原子数为3~26,更优选为碳原子数为5~15的烷基。另外,在R3、R4具有分支的情况下,分支数、支链长度、分支的位置没有特别限定。
通式(3)中,M表示从1价、2价或3价的金属离子以及R5NR6R7R8中选出的1种。R5~R8分别独立地表示氢原子、碳原子数为1~18的烷基、碳原子数为1~18的烷醇基或(A3O)uH。A3O是碳原子数为2~4的氧亚烷基。u是1~30的数。Q表示M的价数。
另外,除了单独使用相同碳原子数的氧亚烷基之外,也可以并用地使用不同碳原子数的氧亚烷基。在并用地使用的情况下,不同碳原子数的氧亚烷基可以是嵌段状加成,也可以是无规状加成。
在通式(3)中,作为M,可以使用氢原子、碱金属(例如锂、钾、钠等)、碱土金属(例如钙)、镁、铝等,作为由所述R5NR6R7R8表示的R5~R8的构造,可以使用氢原子、甲基、乙基、羟基乙基、丁基等。
作为二烷基磺基丁二酸酯盐的具体例,没有特别限定,可以列举:二异辛基磺基丁二酸钠、二辛基磺基丁二酸钠、二异辛基磺基丁二酸钾、二异辛基磺基丁二酸镁、二异辛基磺基丁二酸铵、二异辛基磺基丁二酸乙醇胺、二异辛基磺基丁二酸二乙醇胺、二异辛基磺基丁二酸三乙醇胺、二戊基磺基丁二酸钠、二己基磺基丁二酸钠、二异己基磺基丁二酸钠、双十三烷基磺基丁二酸钠、双十八烷基磺基丁二酸钾、双十二烷基磺基丁二酸镁、二癸基磺基丁二酸四丁基铵盐、二癸基磺基丁二酸钠等,其中,从通过与烷基磷酸酯(B)并用从而容易得到稳定的防静电性的观点考虑,优选二异辛基磺基丁二酸钠、二异辛基磺基丁二酸钾、二异辛基磺基丁二酸镁、双十八烷基磺基丁二酸钾、双十二烷基磺基丁二酸镁、双十三烷基磺基丁二酸钠、二癸基磺基丁二酸四丁基铵盐。二烷基磺基丁二酸酯盐也可以使用1种或2种以上。
对于处理剂中的二烷基磺基丁二酸酯盐的状态,没有特别限定,可以溶解于处理剂,也可以以个体形式被分散,还可以一部分溶解一部分以个体形式被分散。
〔弹性纤维用处理剂〕
本发明的弹性纤维用处理剂在30℃时的粘度优选为5~50mm2/s,更优选为5~40mm2/s,进一步优选为6~20mm2/s。如果粘度过低,则在纺纱以及后加工工序中,在使弹性纤维走行时,处理剂雾状飞散,存在污染周边、被从业者吸入的情况。另外,如果粘度过高,则在纺纱和后加工工序中,在使弹性纤维走行时,粘着性导致纱缠绕在走行辊上,存在发生断线的情况。
对于本发明的弹性纤维用处理剂的制造方法,没有特别限定,可以采用公知的方法。例如,可以是将若干成分预先配合、再与除此之外的成分混合的方法,也可以将所有成分一次混合的方法。另外,在本发明的弹性纤维用处理剂含有高级脂肪酸金属盐的情况下,可以将已粉碎完的高级脂肪酸金属盐与基础成分等混合,从而制造,也可以将高级脂肪酸金属盐混合到基础成分等中,使用现有公知的湿式粉碎机,将其粉碎成预定的平均粒径从而制造。
作为弹性纤维用处理剂中基础成分(A)的重量比例,优选为50~99.99重量%,更优选为55~99.9重量%,进一步优选60~98重量%,特别优选65~95重量%。如果基础成分(A)的比例过少,则平滑性下降,存在引起布制品的品质降低的情况。
所述烷基磷酸酯(B)的合计重量比例优选相对于处理剂为0.01~50重量%,更优选0.05~30重量%,进一步优选0.1~10重量%。如果所述烷基磷酸酯(B)的合计重量比例小于0.01重量%,则存在目标效果不充分的情况,如果超过50重量%,则存在无法得到与添加量相对应的效果,在经济方面不利。
在弹性纤维用处理剂含有其他成分的情况下,从维持使用处理剂时的流动性这样的观点考虑,其他成分在弹性纤维用处理剂整体中所占的重量比例优选为0.01~15重量%,更优选为0.1~13重量%,进一步优选为0.5~10重量%。
在弹性纤维用处理剂含有二烷基磺基丁二酸酯盐的情况下,从维持使用处理剂时的流动性这样的观点考虑,其他成分在弹性纤维用处理剂整体中所占的重量比例优选为0.01~15重量%,更优选为0.1~13重量%,进一步优选为0.5~10重量%。
〔弹性纤维〕
本发明的弹性纤维是对弹性纤维主体赋予了本发明的弹性纤维用处理剂后的纤维。弹性纤维用处理剂在弹性纤维整体中所占的附着比例没有特别限定,优选为0.1~15重量%,进一步优选为0.5~10重量%。作为向弹性纤维主体赋予本发明的弹性纤维用处理剂的方法,没有特别限定,可以采用公知的方法。
本发明的弹性纤维(弹性纤维主体)可以是使用了聚醚系聚氨酯、聚酯系聚氨酯、聚醚酯弹性体、聚酯弹性体、聚乙烯弹性体、聚酰胺弹性体等具有弹性的纤维,其伸长率通常为300%以上。
作为本发明的弹性纤维,可以列举由使PTMG、聚酯二醇与有机二异氰酸酯反应,继而利用1,4丁二醇、乙二胺、丙二胺、戊二胺等进行链延长后的聚氨酯或者聚氨酯脲构成的纤维。例如,聚氨酯脲弹性纤维能够通过以下方式制造:准备分子量1000~3000的聚丁二醇(PTMG)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),并使它们以PTMG/MDI=1/2~1/1.5(摩尔比)在二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺等溶剂中反应,利用干式纺纱将通过乙二胺、丙二胺等二胺进行链延长而得到的聚氨酯脲聚合物的20~40%溶液以纺纱速度400~1200m/min进行纺纱。弹性纤维主体的适合细度没有特别限制。
本发明的弹性纤维主体也可以含有二氧化钛、氧化镁、水滑石、氧化锌等无机物、金属皂等有机化合物。作为金属皂,可以列举:2-乙基己酸钙、硬脂酸钙、棕榈酸钙、硬脂酸镁、棕榈酸镁、月桂酸镁、硬脂酸钡、癸酸锌、山嵛酸锌、硬脂酸锌等。无机物可以使用1种或2种以上。
作为本发明的弹性纤维的用途,可以用作CSY、单包纱、PLY、空气包纱等包芯纱等加工纱;或通过经圆编、经编等而作为布使用。另外,即使是为了舒适性而使用这些加工纱、布,以对长筒袜、袜子、内衣、泳衣等需要伸缩性的产品、牛仔裤、西服等外衣等赋予伸缩性这样的目的,也能够使用。而且,最近,也被应用在纸尿裤。
实施例
以下,通过实施例以及比较例对本发明进行具体说明,但本发明并不限于此处记载的实施例。需要说明的是,以下的实施例中所示的“百分比(%)”以及“份”,如果没有特别的限定,则表示“重量%”以及“重量份”。需要说明的是,在实施例以及比较例中,弹性纤维用处理剂的各特性的评价按照下面的方法进行。
〔磷酸酯(X)的制造〕
(磷酸酯(X-1)的制造)
在反应容器中加入碳原子数为C7~9的醇(平均碳原子数(c)为8.4、平均分支数(d)2.0)800重量份,一边搅拌一边在60±5℃的条件下在注意反应温度的同时逐次少量地投入五氧化二磷281重量份(作为P2O5,相对于醇的摩尔比为0.33)。然后,在75±5℃的条件下进行3小时成熟,制备磷酸酯(X-1)。
(X-2的制造)
除了将碳原子数为C7~9的醇800重量份变更为异C13的醇(平均碳原子数(c)13.0、平均分支数(d)2.1)800重量份、将五氧化二磷变更为190重量份以外,与(X-1的制造)同样地,制备磷酸酯(X-2)。
(X-3的制造)
除了将碳原子数为C7~9的醇800重量份变更为碳原子数为C11-C14(C13rich)的异烷基醇(平均碳原子数为13.5(c)、平均分支数(d)3.2)800重量份、将五氧化二磷变更为184重量份以外,与(X-1的制造)同样地,制备磷酸酯(X-3)。
(X-4的制造)
除了将碳原子数为C7~9的醇800重量份变更为使氧亚乙基1mol和氧亚丙基3mol无规加成于碳原子数为C7~9的醇800重量份而得到的物质800重量份、将五氧化二磷变更为107重量份以外,与(X-1的制造)同样地,制备磷酸酯(X-4)。
(X-5的制造)
除了将碳原子数为C7~9的醇800重量份变更为使氧亚乙基1mol和氧亚丙基3mol无规加成于碳原子数为C11-C14(C13rich)的异烷基醇(平均碳原子数为13.5(c)、平均分支数(d)3.2)而得到的物质800重量份将五氧化二磷变更为89重量份以外,与(X-1的制造)同样地,制备磷酸酯(X-5)。
〔磷酸酯(PX)的制造〕
如下地实施作为制造比较例的磷酸酯(PX)的制造。
(磷酸酯(PX-1)的制造)
除了将碳原子数为C7~9的醇800重量份变更为2-乙基-1-己醇800重量份、将五氧化二磷变更为293重量份以外,与(X-1的制造)同样地,制备磷酸酯(PX-1)。
(磷酸酯(PX-2)的制造)
除了将碳原子数为C7~9的醇800重量份变更为使氧亚乙基1mol和氧亚丙基3mol无规加成于2-乙基-1-己醇而得到的物质800重量份、将五氧化二磷变更为109重量份以外,与(X-1的制造)同样地,制备磷酸酯(PX-2)。
(磷酸酯(PX-3)的制造)
除了将碳原子数为C7~9的醇800重量份变更为2-己基-1-癸醇800重量份、将五氧化二磷变更为157重量份以外,与(X-1的制造)同样地,制备磷酸酯(PX-3)。
(磷酸酯(PX-4)的制造)
除了将碳原子数为C7~9的醇800重量份变更为直链C12-C13醇与分支数为1的C12-C13醇的混合物(平均碳原子数为(c)12.6、平均分支数(d)0.6)800重量份、将五氧化二磷变更为196重量份以外,与(X-1的制造)同样地,制备磷酸酯(PX-4)。
(磷酸酯(PX-5)的制造)
除了将碳原子数为C7~9的醇800重量份变更为直链C12醇800重量份、将五氧化二磷变更为205重量份以外,与(X-1的制造)同样地,制备磷酸酯(PX-5)。
〔烷基磷酸酯(B)的制造〕
烷基磷酸酯(B-1)(B-2)(PB-1)(PB-2)(PB-12)分别直接使用上述磷酸酯(X-1)(X-4)(PX-1)(PX-2)(PX-1)。
对于烷基磷酸酯(B-3)~(B-12)以及烷基磷酸酯(PB-3)~(PB-11)和(PB-13),通过将表2所示的各磷酸酯(X)中和,从而得到盐。
〔防静电性的稳定性评价法〕
防静电性的稳定性中,使弹性纤维走行,测定(I)静电产生量的平均值以及(II)静电产生量的标准偏差,并且将(III)“静电产生量的标准偏差/静电产生量的平均值×100”作为防静电性的稳定性评价法的代用评价。
具体的测量方法如下。
在图1中,在纱退绕装置的退绕侧辊(1)设置已赋予处理剂后的纤维的筒子纱(2),在卷绕侧辊(3)设置纸管(4),并将退绕侧的纱退绕速度设定为50m/分,将卷绕速度设定为100m/分。
将纱从筒子纱拉出,在将纱穿过设置2个辊的中间地点的氧化铝制的环形导轨(5)之后,缠绕于卷绕辊侧的纸管(4)。
接着,同时启动辊(1)和(3),一边将纱拉伸至2倍,一边将纱卷绕在卷绕侧的纸管(4)。在该纱走行中的状态下,利用设置在刚穿过氧化铝制的环形导轨(5)的纱上1cm处的春日式电位差测定装置(6),测定静电产生量3分钟。用数字记录仪(7)记录测出的静电产生量的数值。
(I)静电产生量的平均值
计算3分钟的测定值整体的平均值。
(II)静电产生量的标准偏差
计算3分钟的测定值整体的标准偏差。
在这样求出后,对静电产生量的标准偏差/静电产生量的平均值×100进行计算。
(III)“静电产生量的标准偏差/静电产生量的平均值×100”越小,表示静电产生量的偏差少且稳定。在以下的评价标准中,将○以上作为合格。
○:30以上(良好)
×:小于30(不良)
〔编成张力测定法〕
在图2中,在纱退绕装置的退绕侧辊(8)设置已赋予处理剂的纤维的筒子纱(9),在卷绕侧辊(10)设置纸管(11),并且将退绕侧的纱退绕速度设定为40m/分,将卷绕速度设定为120m/分。将纱从筒子纱拉出,将纱挂于2个张力计(12)(13)。在2个张力计之间设置编织针(14),并将纱挂于编织针(4)。接着,使辊(8)和(10)同时启动,一边将纱拉伸至3倍一边将纱卷绕在卷绕侧的纸管(11)3分钟。此时,纱擦过编织针(14),用张力计(12)(13)测定此时因摩擦而导致的张力变动。用数字记录仪(15)记录测出的值的数值。将用张力计(13)检测出的数值的平均值除以用张力计(12)检测出的数值的平均值而得到的值,作为摩擦系数。摩擦系数越低,表示纤维/金属间的摩擦越低,在后工序中的工序通过性良好。
(实施例1~13、比较例1~13)
使平均分子量1600的聚四亚甲基醚二醇和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯以摩尔比率1:2反应,接着,使用1,2-二氨基丙烷的二甲基甲酰胺溶液,进行链延长,得到聚合物浓度33%的二甲基甲酰胺溶液,作为纺纱原液。需要说明的是,纺纱原液的浓度是1900mPa·S(测定温度:30℃)。
对于不包含高级脂肪酸金属盐(D2、镁硬脂酸酯)的情况,将表2中记载的各成分混合后,在20~40℃条件下60分钟搅拌,而对于包含高级脂肪酸金属盐(D2、镁硬脂酸酯)的情况,使用上述记载的湿式粉碎机,将混合、搅拌后的混合物粉碎,分别得到实施例1~13和比较例1~13的弹性纤维用处理剂。实施例和比较例中使用的成分示于表1和下述,各弹性纤维用处理剂的组成示于表2。
表中记载的成分如下。
D-1:硅酮树脂〔有机聚硅氧烷树脂(MQ硅酮树脂型、400mm2/s(25℃))〕
D-2:镁硬脂酸酯
D-3:异鲸蜡基醇
D-4:二辛基磺基琥珀酸Na盐
D-5:氨基改性硅酮(侧链改性型、胺价28KOHmg/g、3500mm2/s(25℃))
D-6:聚醚改性硅酮((侧链聚(氧亚丙基/氧亚乙基)改性型、150mm2/s(25℃))
D-7:仲醇(C12~13)的氧亚乙基3mol加成物
表中记载的EOLA表示环氧乙烷1摩尔加成单月桂基胺,DBEA表示二丁基乙醇胺。
将得到的纺纱原液从具有4个细孔的纺纱金属口吐出到195℃的N2气流中,进行干式纺纱。相对于纺纱中的走纱(弹性纤维主体),分别用注油辊赋予6%弹性纤维用处理剂。因此,相对于弹性纤维整体,赋予了5.66重量%弹性纤维用处理剂。然后,分别以每分钟500m的速度,将用弹性纤维用处理剂处理后的弹性纤维卷绕于绕线筒,得到77dtex复丝筒子纱(卷绕量400g)。使用得到的筒子纱,利用上述评价方法,分别进行评价。将其结果示于表3。
[表1]
[表2]
[表3]
根据表3可知,在实施例1~13中,由于使用含有基础成分(A)、由上述通式(1)表示的R1的分支数的平均值(b)/R1的平均碳原子数为(a)为0.15以上的烷基磷酸酯(B)的弹性纤维用处理剂,因此,处理剂性状和防静电性的稳定性优异。
另一方面,在R1的分支数的平均值(b)/R1的平均碳原子数(a)小于0.15的情况下(比较例1~10、12和13)、烷基磷酸酯的烷基为直链的情况下(比较例11),无法解决本申请的任何课题。
产业实用性
本发明的弹性纤维用处理剂由于稳定且防静电性优异,因此适合用在弹性纤维的制造工序。
Claims (6)
1.一种弹性纤维用处理剂,其特征在于,
所述弹性纤维用处理剂包含:基础成分(A),从硅油、矿物油和酯油中选出的至少一种;以及烷基磷酸酯(B),从由下述通式(1)表示的化合物及其盐中选出的至少一种,
[化1]
通式(1)中,A1O是碳原子数为2~4的氧亚烷基;n是0~30的数;R1是烷基;在将R1的平均碳原子数设为(a)、将R1的分支数的平均值设为(b)的情况下,(b)/(a)为0.15以上;m为1~2的数;在分子内具有2个(A1O)n的情况下,(A1O)n可以彼此相同也可以彼此不同。
2.根据权利要求1所述的弹性纤维用处理剂,其中,
所述(b)/(a)是0.18以上。
3.根据权利要求1或2所述的弹性纤维用处理剂,其中,
所述(b)为1.5以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的弹性纤维用处理剂,其中,
所述R1具有1个以上作为甲基的侧链。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的弹性纤维用处理剂,其中,
所述烷基磷酸酯(B)在处理剂中所占的重量比例为0.01~50重量%。
6.一种弹性纤维,其特征在于,是对弹性纤维主体赋予权利要求1~5中任一项所述的处理剂而成。
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