CN1648323A - 纤维处理剂 - Google Patents

Abstract

一种纤维处理剂，由基础油(A)、脂肪酸多元醇酯的烯化氧加成物(B)、和一元醇的烯化氧加成物(C)组成，其中该(C)中作为必要成分含有由通式(1)表示的化合物(c1)，R－O－(PO)_m－(EO)_nH(1)，式中，R表示碳原子数4～15的烷基，PO表示氧化丙烯基，EO表示氧化乙烯基，m表示10～40的整数，n表示5～15的整数。本发明的纤维处理剂具有良好的处理剂乳液稳定性、润湿性，所以即使在高速纺丝工序中也能赋予纤维丝条良好的润滑性，可减少断线、起毛刺等问题的发生，适于在细纤度纤维的高速纺丝工序中使用。

Description

纤维处理剂

技术领域

本发明涉及一种合成纤维用纤维处理剂。更详细地说是涉及一种在合成纤维的纺丝工序中使用的纤维处理剂。

背景技术

在纺丝制造工序中，为了顺利进行纤维的纺丝、拉伸等，使用均匀地附着在纤维上并赋予润滑性、集束性、抗静电性等的纤维处理剂。近年来伴随处理工序的高速化，在纺丝工序中附着在纤维上的纤维处理剂的量容易不均匀，而附着量的轻微的不均匀性都会引起断丝、起毛刺、染色不均匀等问题。若要解决该问题，已知可以采用在纤维处理剂中配合聚氧乙烯辛醚而对纤维赋予均匀附着性的方法(特公平03-097961号公报)。

但是，当在乳液状态下使用这些以往的纤维处理剂时，乳液的稳定度和高速纺丝中对纤维丝的均匀附着性均不充分。

发明内容

本发明的目的是提供一种乳液稳定性良好且高速处理时对纤维丝的均匀附着性优良的纤维处理剂。

即，本发明纤维处理剂的特征在于，由基础油(A)、脂肪酸多元醇酯的烯化氧加成物(B)和一元醇的烯化氧加成物(C)组成，在该(C)中作为必要成分含有用通式(1)表示的化合物(c1)。本发明还涉及使用上述纤维处理剂的合成纤维的处理方法以及用上述纤维处理剂进行处理的合成纤维。

R-O-(PO)_m-(EO)_nH                (1)

[式中，R表示碳原子数4～15的烷基，PO表示氧化丙烯基，EO表示氧化乙烯基，m表示10～40的整数，n表示5～15的整数]。

本发明的纤维处理剂是混合上述(A)～(C)成分的物质，下面说明其具体组成。

本发明中用通式(1)表示的化合物(c1)具有改善纤维处理剂乳液的稳定性、润湿性的极为特殊的作用。

R-O-(PO)_m-(EO)_nH             (1)

式中，R表示碳原子数4～15的烷基，PO表示氧化丙烯基，EO表示氧化乙烯基，m表示10～40的整数，n表示5～15的整数。当碳原子数不到4时，所需的乳液稳定性会变差，当超过15时，(c1)的流动点升高，在操作方面不太理想。

(c1)是碳原子数4～15的一元醇的氧化丙烯(下面略为PO)、氧化乙烯(下面略为EO)共加成物。作为一元醇的具体例，能列举出丁醇、异丁醇、特丁醇、己醇、2-乙基己醇、辛醇、异辛醇、癸醇、异癸醇、十二醇、异十二醇、十三醇、异十三醇、十四醇、异十四醇等。可适当合并使用2种以上的上述醇，其中优选具有碳原子数4～14的支链烷基的醇，尤其优选具有碳原子数6～14的支链烷基的醇。

当R的碳原子数不到4时，所需的乳液稳定性会变差，当超过15时，(c1)的流动点会升高，在操作方面不太理想。

PO的加成摩尔数为10～40，优选12～30，进一步优选16～26，特别优选18～22。当不到10摩尔时，亲水性较低且润湿性变差，当超过40摩尔时，疏水性过高，乳液稳定性会变差。

另外，EO的加成摩尔数为5～15，优选6～14，进一步优选7～12，特别优选8～10。当不到5摩尔时，亲水性较低且润湿性变差，当超过10摩尔时，疏水性过高，乳液稳定性会变差。

EO和PO的加成方法可以是通常的嵌段加成、无规加成当中的任一种，但优选PO和EO的嵌段加成物，特别优选在一元醇上加成PO后再嵌段加成EO的结构。优选PO的重量比至少为50重量％。

当合用除EO和PO之外的烯化氧时，再总加成摩尔数中，EO及PO和其他烯化氧的比率(摩尔％)通常为10～50，优选20～40。

(c1)的重均分子量(以下简称为Mw)通常为870～3000，优选1000～2500，特别优选1300～2000，最优选1500～2000。当不到870时，润湿性不够充分；当超过3000时，乳液稳定性会变差。

还有，本发明中的Mw是采用凝胶渗透色谱法(GPC)测定的值。

在本发明的(C)中，(C)是通式(1)表示的(c1)和(C)中除(c1)之外的一元醇的烯化氧加成物(c2)的混合物。作为(c2)，可使用碳原子数4～22的一元醇的烯化氧加成物。

作为碳原子数4～22的一元醇，能列举出如丁醇、己醇、辛醇、2-乙基己醇、癸醇、异癸醇、十二醇、异十二醇、十三醇、异十三醇、十四醇、异十四醇、十六醇、十八醇、油醇等。根据需要可以合并使用2种以上的上述物质。

作为烯化氧，能列举出EO、PO和氧化丁烯等。优选EO的单独加成物和合用EO及PO(无规加成或嵌段加成)的加成物，合用时优选EO的重量比至少为50％。

(c2)的Mw优选为200～3000，进一步优选220～2000，特别优选250～1500。当Mw为200以下时，乳化性不够充分，对纤维丝的均匀附着性变差。另一方面，当Mw为3000以上时，乳液稳定性会变差。

作为本发明中的基础油(A)，可使用矿物油(A1)、动植物油(A2)或者脂肪族羧酸酯(A3)、以及它们的混合物。

作为(A1)，能列举出如精制锭子油、液体石蜡等；作为(A2)，能列举出如蓖麻油、椰子油、菜籽油等。(A3)是由脂肪族羧酸或其酯形成性衍生物(酰卤化物、酸酐或低级(碳原子数1～4)醇酯)和碳原子数8～32的高级醇得到的酯。

作为构成(A3)的脂肪族羧酸，可列举出下面的物质。

(a1)碳原子数8～24的脂肪族一元羧酸[脂肪族饱和一元羧酸(癸酸、肉豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、异硬脂酸、异花生酸等)、脂肪族不饱和一元羧酸(油酸、亚油酸、芥酸等)]；

(a2)碳原子数6～24的脂肪族二元羧酸[脂肪族烃类饱和二元羧酸(己二酸、反油酸等)、含硫原子的脂肪族饱和二元羧酸(硫代二丙酸、硫代二己酸等)]。

另外，作为构成(A3)的碳原子数8～32的高级醇，可列举出以下物质。

(x1)碳原子数8～32的脂肪族一元醇[脂肪族饱和一元醇(辛醇、20乙基己醇、月桂醇、棕榈醇、异硬脂醇等)、脂肪族不饱和一元醇(油醇等)]；

(x2)碳原子数3～24的脂肪族多元(2～6元)醇[脂肪族饱和二元醇(1，6-己二醇、新戊二醇等)、脂肪族饱和3～6元醇(甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇)]；

(x3)脂肪族醇(x1)烯化氧加成物；

作为(A3)的具体例，能列举出由(a1)和(x1)构成的酯，如硬脂酸2-乙基己基酯、硬脂酸异癸酯、油酸异硬脂酯、硬脂酸异二十烷基酯、油酸异二十烷基酯、油酸异二十四烷基酯、油酸异花生酯、棕榈酸异硬脂酯、油酸油酯等；由(a1)和(x2)构成的酯，如二油酰甘油酯、季戊四醇四油酸酯等；由(a2)和(x1)构成的酯，如己二酸二油酯、己二酸二异十三酯等己二酸酯，硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二油酯、硫代二丙酸二异硬脂酯等硫代二丙酸酯；由(a1)和(x3)构成的酯，如加成EO2摩尔的Dovanol 23(三菱油化株式会社制的合成醇)和月桂酸的酯、加成PO2摩尔的异十三醇和月桂酸的酯、加成EO2摩尔的Dovanol 23和己二酸的二酯等。

在(A3)中，优选的是棕榈酸异辛基酯、硬脂酸异辛基酯、油酸异辛基酯、硬脂酸异十三烷基酯、油酸油酯、甘油一油酯、甘油二油酯、以及双酚A二月桂酸酯等。

关于(A)，可以根据需要适当合用两种以上。

在(A)中，优选的是矿物油、动植物油、一元醇和一元脂肪酸的酯(如，棕榈酸异辛基酯、硬脂酸异辛基酯、油酸异辛基酯、硬脂酸异十三烷基酯、油酸油酯等)，特别优选矿物油(80～300秒)、植物油的精制椰子油、精制菜籽油、棕榈酸异辛基酯、硬脂酸异十三烷基酯、硬脂酸异辛基酯，最优选矿物油(100～300秒)、植物油的精制椰子油、硬脂酸异十三烷基酯、硬脂酸异辛基酯。

作为本发明中的多元醇的脂肪酸酯的烯化氧加成物(B)，能列举下述物质。

(b1)脂肪酸多元醇酯烯化氧加成物：

2～8元的多元醇[上述的(x2)]的碳原子数8～24的一元羧酸[上述的(a1)]酯的EO4～100摩尔加成物、以及2～8元的多元醇[上述的(x2)]的EO4～50摩尔加成物的一元羧酸[上述的(a1)]酯，如三羟甲基丙烷EO15～25摩尔加成物的三油酸酯、山梨糖醇EO15～40摩尔加成物的三油酸酯、季戊四醇EO15～40摩尔加成物的三油酸酯、季戊四醇EO15～40摩尔加成物的三油酸酯、季戊四醇EO15～40摩尔加成物的三硬脂酸酯等；

(b2)油脂的烯化氧加成物：

蓖麻油和固化蓖麻油的EO5～50摩尔加成物等。

在上述(B)中，优选的是脂肪酸多元醇酯烯化氧加成物(如，聚氧乙烯甘油二油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯)、蓖麻油EO加成物、固化蓖麻油EO加成物，进一步优选聚氧乙烯甘油二油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、固化蓖麻油EO加成物，特别优选固化蓖麻油EO加成物。这些(B)可以根据需要适当合用两种以上。

(B)的Mw优选为500～5000，进一步优选600～3000，特别优选1000～2000。如果Mw为500以下，纤维处理剂乳液的稳定度较差，在纤维丝上的均匀附着性变差。另一方面，如果Mw为5000以上，附着在纤维丝上的处理剂的乳液在通过纺丝热滚时，在热的作用下乳液的转相粘度会升高，和金属的摩擦增大，所以起毛刺、断线现象会增多。

本发明的纤维处理剂由基础油(A)、多元醇和一元羧酸发生反应而成的酯的烯化氧加成物(B)、以及一元醇的烯化氧加成物(C)构成，且(C)中作为必要成分含有(c1)。

在纤维处理剂中(A)的配合量(重量％)通常为20～90，优选40～80，特别优选30～80。当不到20重量％时，在纺丝工序中的润滑性不够充分，当超过90重量％时，纤维处理剂乳液的稳定度会变差。

在纤维处理剂中(B)的配合量(重量％)通常是纺丝油剂的1～30，优选2～20，特别优选3～15。当不到1重量％时，纤维处理剂乳液的稳定度会变差，当超过30重量％时，附着有纤维处理剂乳液的纤维丝通过纺丝热滚时，在热的作用下乳液的转相浓度会升高，和金属的摩擦增大，所以纤维丝起毛刺、断线的现象增多。

(C)的配合量(重量％)通常为2～50，优选2～40，进一步优选5～30，特别优选6～20。不到2重量％时，无法得到所需的均匀附着性，当超过50重量％时，纺丝工序中供油时由滚子的加热造成的发烟量将增加，从而导致工作环境变坏。

(C)中(c1)的配合量相对于(C)的重量优选为5～40重量％。进一步优选10～35重量％，特别优选10～30重量％。当(c1)不到5重量％时，纤维处理剂对纤维丝的润湿性变差，均匀附着性下降，当超过40重量％时，纤维处理剂乳液的稳定度会变差。

在本发明的纤维处理剂中，(C)/(B)的重量比通常为2～5，进一步优选2.5～5，特别优选2.5～4。当该比率不到2时，纤维处理剂乳液的润湿性较低，对纤维丝的均匀附着性变差。另一方面，当超过5时，因纤维处理剂乳液的稳定度变差，所以对纤维丝的均匀附着性也会下降。

本发明中的HLB值是表示表面活性剂亲水性和亲油性的平衡的值，HLB值越大表明亲水性越强。这里使用的HLB值是根据小田氏设计的方法计算的，所述的方法是根据化合物无机性值和有机性值的比率求出的方法[在小田著《帝人时间》，22页，第9卷(1952年)；小田、寺村著《表面活性剂的合成和应用》，501页，槇書店(1957年)等中已有记载]。

在本发明的纤维处理剂中，(B)、(C)的HLB值满足式(2)。

2.5≤[HLB(C)×w(C)]/[HLB(B)×w(B)]≤6.0    (2)

[式中，HLB(C)是(C)的HLB值，HLB(B)是(B)的HLB值，w(C)是(C)的重量分率，w(B)是(B)的重量分率。]

式(2)中的值优选为2.5～6，进一步优选2.5～5.5，特别优选3.0～4.5。不到2.5时的纤维处理剂对纤维丝的润湿性变差，均匀附着性会变差，超过6.0的纤维处理剂乳液的稳定度较差。

必要时可以在本发明的纤维处理剂中配合其他添加剂(D)。作为这些添加剂，可使用集束剂(d1)、抗静电剂(d2)、pH调节剂(d3)等。

作为(d1)，能列举出如月桂基羟乙基甜菜碱、油烯基羟乙基甜菜碱、月桂酸二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺等。

作为(d2)，能列举出如油烯基磷酸酯及其盐、加成EO的月桂基磷酸酯及其盐、加成EO的壬基苯酚磷酸酯及其盐、二辛基磺化琥珀酸酯钠盐、月桂基磺酸酯钠盐、共加成EO和PO的碳原子数12～14的磷酸酯钾盐、十二烷基苯磺化钠盐、加成EO的月桂基硫酸钾盐、十二碳烯琥珀酸钾盐、碳原子数14～16的异烷基磺酸钠盐、油烯基二甲胺磷酸盐等。

作为(d3)，能列举出如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、次磷酸、磷酸、乳酸、盐酸、硫酸、醋酸、月桂酸、油酸、硬脂酸、水杨酸、十五碳烯琥珀酸等。

就(D)的配合量(重量％)而言，(d1)为纤维处理剂的1～10％，优选2～8％。(d2)的配合量(重量％)为纤维处理剂的1～10％，优选1～5％。(d3)的配合量(重量％)为1～5％，优选1～4％。

本发明的纤维处理剂在乳液状态下使用。下面说明一例乳液的调制方法。

(1)在乳化槽中放入用于乳化的水，加热至25～35℃。

(2)一边搅拌，一边把事先加热至25～35℃的纤维处理剂缓慢加到水中以进行乳化。把水和纤维处理剂(纯成分)的加料重量规定为乳液纯成分占乳液的5～20重量％。

(3)全部放入后，将液体温度保持在25～35℃，持续搅拌0.5～1.0小时后，冷却至20～25℃。

用泵把经乳化的纤维处理剂的乳化水溶液送到供油槽中，在合成纤维的纺丝工序中，在被缠绕成纤维丝之前的任意位置，通过滚筒供油或喷嘴供油等方式，使纤维处理剂附着在纤维丝上。纤维在经供油处理后被拉伸、缠绕。

纤维处理剂的附着量(纯成分的重量％)通常相对合成纤维为0.5～1.2，优选0.7～1.0。

本发明的纤维处理剂能用于聚酯类纤维、聚酰胺类纤维、和聚丙烯腈类纤维等的处理，对被处理的纤维不作特别限定，但在适用于聚酯、聚酯等的细纤度合成纤维(如20～200dtex)时尤其能发挥出良好的效果。

用本发明的纤维处理剂处理过的纤维可以适用于纺织品、编织物用底布等各种材料。

具体实施方式

下面，采用实施例进一步详细说明本发明的构成和效果，但本发明并不局限这些实施例。

按照表1所示的重量比率，配合以下组成的(A-1)～(A-4)、(B-1)～(B-2)、(c1-1)～(c1-4)、(c2-1)～(c2-4)以及(D-1)～(D-3)，制成本发明的纤维处理剂1～4和比较处理剂1～4。

(A-1)：矿物油(100秒)

(A-2)：精制椰子油

(A-3)：硬脂酸2-乙基己基酯

(A-4)：硬脂酸异十三烷基酯

(B-1)：固化蓖麻油EO(10摩尔)加成物(Mw＝1400，HLB＝8.2)

(B-2)：固化蓖麻油EO(20摩尔)加成物(Mw＝1820，HLB＝10.5)

(c1-1)：2-乙基己醇PO(20摩尔)EO(9摩尔)嵌段加成物(Mw＝1700，HLB＝7.8)

(c1-2)：2-乙基己醇PO(30摩尔)EO(5摩尔)嵌段加成物(Mw＝2100，HLB＝5.8)

(c1-3)：异十三醇PO(20摩尔)EO(9摩尔)嵌段加成物(Mw＝1760，HLB＝7.4)

(c1-4)：C_12～13醇(商品名：Dovanol 23；三菱油化制)PO(20摩尔)EO(9摩尔)嵌段加成物(Mw＝1750，HLB＝7.3)

(c2-1)：异C_12～14醇EO(5摩尔)加成物(HLB＝10.5)(商品名：ソフタノ一ル50；日本触媒化学工業社製)

(c2-2)：异C_12～14醇EO(7摩尔)加成物(HLB＝12.1)(商品名：ソフタノ一ル 70；日本触媒化学工業社製)

(c2-3)：2-乙基己醇EO(3摩尔)加成物(Mw＝262，HLB＝12.0)

(c2-4)：牛油还原醇EO(7摩尔)加成物(Mw＝560，HLB＝9.8)

(D-1)：C₁₈脂肪酸二乙醇酰胺

(D-2)：加成EO(3摩尔)的月桂基磷酸钾

(D-3)：烷磺酸钠

表1

		实施例				比较例
										1	2	3	4	1	2	3	4
		(A)成分	A-1	21	21	18	21	18	20									24	24
A-2	16									18	16	18		18	10	16
			A-3	25	24	20		52	23								31
A-4	11									11	10	34			10	35
			(B)成分	B-1	4	4	6	5										10	10
B-2												7	10
				HLB(B)	8.2	8.2	8.2	8.2	10.5							10.5	8.2	8.2
(C)成分	C1-1	2
			C1-2		2
	C1-3										5
			C1-4				2
	C2-1	5								10	5	6		5	5
			C2-2	6		10	5										2
	C2-3												10	14
			C2-4					3									3
	HLB(C)	10.3								9.7	10.5	10.6	11.5	11.6	10.5			10.7
			(D)成分	D-1	5	5	5	5	5							5	5		5
D-2	2.5	2.5								2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
				D-3	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5							2.5	2.5	2.5
	(C)/(B)	3.3								3.0	3.3	2.6	1.9	1.9	0.5				0.5
			式(2)的值	4.3	3.6	4.3	3.4	2.0	2.1							0.6	0.7

<纤维处理剂的10重量％乳化水溶液的制作方法>

纤维处理剂(纯成分)              6重量份

离子交换水                      54重量份

把两种成分加热至25～35℃之后，一边对放入在100cc烧杯中的离子交换水进行搅拌，一边用2分钟的时间缓慢投入纤维处理剂，进行乳化。搅拌已乳化了的乳液2分钟。使用该乳液对下述项目进行评价。

下面对评价方法进行说明。它们的评价结果如表2所示。

<评价方法>

(I)纤维处理剂乳液的稳定性

在刚制成纤维处理剂乳化水溶液(上述方法)时和过3日后，用肉眼观察外观。

乳液的状态	判断
		乳液均匀	○
乳液不均匀	△
		乳液分成两层	×

(II)纤维处理剂乳液的润湿性

实验材料：羊毛衬布

纤维处理剂乳液

润湿性数据记录：测定润湿时间10次，取其平均值

<润湿时间的测定方法>

所谓润湿时间，是指纤维处理剂的乳化水溶液使羊毛衬布达到从下到上全部润湿状态所需要的时间。将长20mm×宽20mm×厚2mm的羊毛衬布((wool canvas)羊毛衬布的定义)用丙酮清洗并进行干燥。

在100cc烧杯中制作按下述方法制成的纤维处理剂的10重量％乳化水溶液60cc，在表面水平轻放上述的羊毛衬布，测定润湿整个羊毛衬布表面所需的时间(润湿时间)。

(III)纤维丝和金属的摩擦系数

试样丝：聚酯短纤维75dtex/36fil

纤维处理剂附着率：1重量％

纤维丝移动速度：300m/分

摩擦体：直径12mm的梨皮面铬钉

接触角：180度

摩擦体侧张力：10g

表2

评价项目	实施例				比较例
									1	2	3	4	1	2	3	4
	乳液稳定性(刚制作后/第3天)	○/○	○/○	○/○	○/○	○/△	○/△	△/×									○/△
乳液的润湿性(秒)									6	10	7	9	16	15	20	18
	纤维丝/金属摩擦系数	0.27	0.29	0.28	0.28	0.30	0.32	0.35									0.35

[工业上的利用可行性]

本发明的纤维处理剂具有良好的处理剂乳液稳定性、润湿性，所以即使在高速纺丝工序中也能赋予纤维丝条良好的润滑性，可减少断线、起毛刺等问题的发生，适于在细纤度纤维的高速纺丝工序中使用。对于可应用本发明的纤维处理剂的纤维不作特别限定，但适合用于聚酯、尼龙等细纤度纤维，另外，用本发明的纤维处理剂处理过的纤维适合用于纺织品、编织物用底布等各种材料。

Claims (7)

1、一种纤维处理剂，其特征在于，由基础油(A)、脂肪酸多元醇酯的烯化氧加成物(B)、和一元醇的烯化氧加成物(C)组成，其中该(C)中作为必要成分含有由通式(1)表示的化合物(c1)，

R-O-(PO)_m-(EO)_nH                        (1)

式中，R表示碳原子数4～15的烷基，PO表示氧化丙烯基，EO表示氧化乙烯基，m表示10～40的整数，n表示5～15的整数。

2、根据权利要求1所述的纤维处理剂，其特征在于，相对于所述(C)的重量，所述(c1)的配合量为5～40重量％。

3、根据权利要求1所述的纤维处理剂，其特征在于，所述(C)和所述(B)的重量比(C)/(B)为2～5。

4、根据权利要求1-3中任意一项所述的纤维处理剂，其特征在于，所述(B)、所述(C)的HLB值满足下式(2)，

2.5≤[HLB(C)×w(C)]/[HLB(B)×w(B)]≤6.0    (2)

式中，HLB(B)和HLB(C)表示(B)和(C)的HLB值，w(B)和w(C)表示相对于(B)+(C)总重量的(B)和(C)的重量分率。

5、根据权利要求1所述的纤维处理剂，其特征在于，所述通式(1)的R为碳原子数6～14的支链烷基，m为18～22的整数，n为8～10的整数。

6、一种合成纤维的处理方法，其特征在于，在合成纤维的纺丝工序中，使用权利要求1～5中任意一项所述的纤维处理剂对纤维进行供油处理，之后进行拉伸、缠绕。

7、一种合成纤维，其特征在于，使用权利要求5所述的纤维处理剂进行处理而成。