JP2017110319A - 弾性繊維用処理剤及びその利用 - Google Patents

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Abstract

【課題】風綿吸着によるトラブルの発生が少ないと同時に解舒性及び平滑性に優れる弾性繊維用処理剤と弾性繊維の製造方法の提供。
【解決手段】炭化水素油と、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種とを含む弾性繊維用処理剤であって、炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が180秒以上1000秒以下であり、処理剤に対する炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である弾性繊維用処理剤。
【選択図】図1

Description

本発明は弾性繊維用処理剤及び該処理剤が付与された弾性繊維に関する。
弾性繊維は、伸縮性に富んだ性質を有しているために、製糸工程、後加工工程において、ガイド等の摩擦体との接触時に発生する繊維/金属間摩擦が大きく、糸切れが発生する場合がある。また、弾性繊維はその製糸工程において通常、チーズ形状に巻き取られ、捲糸体(以下、チーズということもある)となるが、繊維が粘弾性を有するため膠着し易く、特に捲糸体の内層部においては、巻き取り時にかかる圧力により膠着が経時的に進行する。
そのため、弾性繊維には、シリコーン油、鉱物油及びエステル油等の平滑剤をベース成分とした弾性繊維用処理剤が用いられている。中でもシリコーン油は特に平滑性及び繊維膠着防止性に優れるため、弾性繊維用処理剤のベース成分として多用されている。(特許文献1及び2)
しかしながらこのシリコーン油をベース成分とする弾性繊維用処理剤は、平滑性及び繊維膠着防止性に優れる反面、処理剤を付与した糸表面のベトツキにより、綿糸などによるカバリング工程において、発生した風綿が走行糸条に吸着して加工糸の品位が低下したり、糸切れが生じたりするケースがある。
一方、鉱物油をベース成分する弾性繊維用処理剤は、上記ベトツキの問題は少ないが、一般的に前述の平滑性及び繊維膠着防止性がシリコーン油をベース成分する弾性繊維用処理剤に比較して劣る場合が多く、加工工程でのチーズからの糸の解舒性不足や平滑性不足による糸切れが生じるケースがある。
低粘度のジメチルシリコーンと低粘度の鉱物油を併用して、風綿吸着量の低下と平滑性を両立した油剤が記載されているが(特許文献3)、低粘度のベース成分では揮発や繊維中への内部浸透により繊維表面での効果が出にくい場合がある。
特開昭57−128276 特開昭58−104283 特開2002−348783
本願発明の目的は、風綿吸着によるトラブルの発生が少ないと同時に解舒性及び平滑性に優れる、弾性繊維用処理剤と弾性繊維の製造方法とを提供することにある。
本発明者らはかかる従来の技術背景に鑑み、炭化水素油をベースとする弾性繊維用処理剤に関し鋭意検討した結果、特定範囲の粘度を示す炭化水素油を使用することにより、上記課題を解決することを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、炭化水素油と、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種とを含む弾性繊維用処理剤であって、前記炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が180秒以上1000秒以下であり、処理剤に対する前記炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である、弾性繊維用処理剤である。
すなわち本発明は、炭化水素油と、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種とを含む弾性繊維用処理剤であって、前記炭化水素油が、ガスクロマトグラフィー分析において、トリアコンタンの保持時間以上の保持時間を有する成分の面積割合が20%以上であり、
処理剤に対する炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である、弾性繊維用処理剤である。
融点が25℃以上の脂肪族エステル化合物および/または分子内に2つのウレタン結合をもつ融点が25℃以上のウレタン化合物を0.01重量%以上含有しないと好ましい。
シリコーンオイルをさらに含み、処理剤に対する前記シリコーンオイルの重量割合が50重量%未満であると好ましい。
本発明の弾性繊維は、上記の弾性繊維用処理剤を弾性繊維本体に対して付与してなる、弾性繊維である。
本発明の弾性繊維の製造方法は、上記弾性繊維用処理剤を弾性繊維本体に対して付与する工程を含む、弾性繊維の製造方法である。
本発明の弾性繊維用処理剤は、風綿吸着によるトラブルの発生が少ないと同時に解舒性及び平滑性に優れるため、本発明の弾性繊維用処理剤で処理した弾性繊維は後加工性及び糸品質が優れる。
解舒性の評価方法を説明する模式図。 編成張力の測定方法を説明する模式図。 風綿吸着の測定方法を説明する模式図。 炭化水素油の高沸点成分の面積を示す図。
本発明の弾性繊維用処理剤は、炭化水素油を必須に含有する。以下に詳細に説明する。
〔炭化水素油〕
炭化水素油は、本発明の処理剤の必須成分である。本発明の処理剤は、特定の粘度又はガスクロマトグラフィー分析において一定の範囲を示す炭化水素油を含有することで、優れた解舒性および平滑性を発揮できることに特徴がある。
特定の粘度又はガスクロマトグラフィー分析において一定の範囲を示す炭化水素油を含有することで、優れた解舒性および平滑性を発揮できる理由は定かではないが、特定の粘度を有することで又はガスクロマトグラフィー分析において一定の範囲を示すことで、弾性繊維への付与後、経時または加工時の延伸時に、繊維の内部に浸透することなく、弾性繊維の最表層に強固な平滑油膜を形成し、解舒性および平滑性に優れた効果を発揮するものと考えている。
炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度は、180秒〜1000秒であり、185秒〜900秒が好ましく、190秒〜890秒がより好ましく、195秒〜880秒がさらに好ましく、200秒〜850秒が最も好ましい。炭化水素油の粘度が180秒未満であると、本願発明の解舒性および平滑性の効果が得られない。一方、粘度が1000秒以上となると、処理剤の他の成分との相溶性が悪くなるため平滑性が低下したり、弱い粘着性が出てくるために風綿吸着抑制効果が低下したりしてしまう。また、処理剤全体の粘度が上昇し過ぎたりして付着性が悪くなるので好ましくない場合がある。
処理剤全体に対する炭化水素油の重量割合は、50重量%以上であり、60重量%以上が好ましく、65重量%がより好ましく、70重量%以上がさらに好ましく、75重量%以上が最も好ましい。炭化水素油の重量割合が50重量%未満では本願発明の解舒性および平滑性と風綿吸着抑制作用を両立した効果が得られない。一方、処理剤全体に対する炭化水素油の重量割合の上限については特に制限はないが、95重量%を上回ると、処理剤全体の粘度が上昇し過ぎたりして好ましくないことがある。
炭化水素油は、ガスクロマトグラフィー分析において、トリアコンタンの保持時間以上の保持時間を有する成分(以後、高沸点成分ということがある。)の炭化水素油に占める面積割合は20重量%以上であり、25重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましく、35重量%がさらに好ましく、40重量%が特に好ましい。
高沸点成分の炭化水素油に占める面積割合が20重量%未満であると、本願発明の解舒性および平滑性の効果が得られない。一方、高沸点成分の炭化水素油に占める面積割合の上限については特に制限はないが、99重量%を上回ると、処理剤全体の粘度が上昇し過ぎたりして好ましくない場合がある。
なお、ガスクロマトグラフィーの条件については実施例に記載する。
炭化水素油としては、特に限定はないが、軽質イソパラフィン、合成スクワラン、植物性スクワラン、スクワラン、セレシン、パラフィン、ワセリン、マシン油、スピンドル油、ナフテン油、流動パラフィン、流動イソパラフィン、ポリアルファオレフィン、ポリイソブチレン、ポリブテン等が挙げられ、1種又は2種以上を使用してもよい。炭化水素油としては、臭気の発生が低いという理由から、流動パラフィンが好ましい。
炭化水素油のアニリン点は60〜180℃が好ましく、70〜180℃がより好ましく、80〜175℃がさらに好ましく、90〜170℃が最も好ましい。60℃未満では繊維中への内部浸透が大きくなり、180℃超では処理剤の他成分との相溶性が低下し、平滑性と風綿吸着抑制作用の不足や、処理剤の安定性が低下することがある。
炭化水素油は、市販品より入手することが可能である。例えば、カネダ株式会社、三光化学工業株式会社、株式会社MORESCO、出光興産株式会社、エクソンモービル社、コスモ石油株式会社、SONNEBORN, LLC、JX日鉱日石エネルギー株式会社、Nynas AB等から入手することができる。
炭化水素油の炭化水素としては、脂肪族炭化水素及び/又は芳香族炭化水素が挙げられる。
なお、芳香族炭素の含有量は、ASTM D 3238−85(Standard Practice for Calculation of Permanent Shear Stability Index)に準拠した方法(n−d−M環分析)により求められる。
〔シリコーンオイル〕
本発明記載の炭化水素油を含有した弾性繊維用処理剤は、従来技術の弾性繊維用処理剤に比較して、風綿吸着抑制性と優れた解舒性、平滑性を両立することができるが、より優れた解舒性及び平滑性を発揮し、弾性繊維の後加工性と糸品質を向上できるという観点で、シリコーンオイルをさらに含有することが好ましい。
シリコーンオイルとしては、特に限定はないが、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルアルキルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーン、エステル変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、アミド変性シリコーン、イミド変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、カルボキシアミド変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、メタクリル変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、及び上記変性シリコーンの変性シロキサン単位の2種以上を併用して製造される変性シリコーン(例えば、アミノ・ポリエーテル変性シリコーン等)等が挙げることができ、1種又は2種以上を使用してもよい。また、原料由来の未反応シラノール基や未反応のハロゲン基、重合触媒、環状シロキサン等を含んでいてもよい。シリコーンオイルの25℃における粘度は、2〜10000mm/sが好ましく、5〜5000mm/sがより好ましく、5〜1000mm/sがさらに好ましい。該粘度が2mm/s未満であるとシリコーンオイルが揮発する場合があり、10000mm/sを超えると、処理剤に配合される他成分の溶解性が悪くなることがある。
シリコーンオイルのシロキサン結合(SiOR:R及びRは、それぞれ独立して、有機基を示す)の平均結合量は、3〜900が好ましく、5〜500がより好ましく、7〜200がさらに好ましい。R、Rの有機基は、炭素数1〜24の炭化水素基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基等を挙げることができ、特に、メチル基、フェニル基が好ましい。
変性シリコーンとは、一般には、ジメチルシリコーン(ポリジメチルシロキサン)等のポリシロキサンの両末端、片末端、側鎖、側鎖両末端の少なくとも1ヶ所において、反応性(官能)基または非反応性(官能)基が少なくとも1つ結合した構造を有するものをいう。
上記変性シリコーンとしては、より詳細には、長鎖アルキル基(炭素数6以上のアルキル基や2−フェニルプロピル基等)を有する変性シリコーン等のアルキル変性シリコーン;エステル結合を有する変性シリコーンであるエステル変性シリコーン;ポリオキシアルキレン基(たとえば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、ポリオキシエチレンオキシプロピレン基等)を有する変性シリコーンであるポリエーテル変性シリコーン等;アミノプロピル基やN−(2−アミノエチル)アミノプロピル基等を有する変性シリコーンである、アミノ変性シリコーン;アミド結合を有する変性シリコーンであるアミド変性シリコーン;イミド結合を有する変性シリコーンであるイミド変性シリコーン;アルコール性水酸基を有する変性シリコーンであるカルビノール変性シリコーン;グリシジル基または脂環式エポキシ基等のエポキシ基を有する変性シリコーンであるエポキシ変性シリコーン;カルボキシル基を有する変性シリコーンであるカルボキシ変性シリコーン;カルボキシアミド基を有する変性シリコーンであるカルボキシアミド変性シリコーン;メルカプト基を有する変性シリコーンであるメルカプト変性シリコーン等;メタクリル基を有するメタクリル変性シリコーン等;フェノール基を有するフェノール変性シリコーン等;フッ素基を有するフッ素変性シリコーン等;上記変性シリコーンの変性シロキサン単位の2種以上を併用して製造される変性シリコーン等;(例えば、アミノ・ポリエーテル変性シリコーン等)を挙げることができる。
上記シリコーンオイルの処理剤全体に対する重量割合としては、50重量%未満が好ましく、45重量%以下がより好ましく、40重量%以下がさらに好ましく、35重量%以下が特に好ましく、30重量%以下が最も好ましい。一方下限値については特に制限がないが、0.01%未満では糸物性に対する効果が見られない事がある。50重量%以上であると、解舒性や平滑性の観点では有利に働くが、カバリング工程における風綿吸着が多くなる場合がある。
(その他成分)
本発明の弾性繊維用処理剤は、平滑性、解舒性、制電性、の性能向上、チーズの巻き形状の改善という観点から、上記で説明した各成分以外に、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種のその他成分をさらに含有してもよい。その他成分は、1種または2種以上を使用してもよい。
上記エステル油としては、1価アルコールと1価カルボン酸とのエステル、1価アルコールと多価カルボン酸とのエステル、又は多価アルコールと1価カルボン酸とのエステルであれば特に限定はなく、1種又は2種以上を使用してもよい。1価アルコールとしては、後述の1価の脂肪族アルコール、芳香族アルコール、脂環式アルコール、フェノール類等を使用できる。これらの中でも、一価の脂肪族アルコール、芳香族アルコールが好ましい。
1価の脂肪族アルコールとしては、特に限定はないが、例えば、オクタノール、2−エチルヘキサノール、1−ノナノール、1−デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、イソトリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、1−ヘキサデカノール、パルミトレイルアルコール、1−ヘプタデカノール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、イソステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、1−エイコサノール、ベヘニルアルコール、1−テトラコサノール、エルシルアルコール、リグノセリルアルコール等が挙げられる。上記1価の脂肪族アルコールが分岐を有する場合には、分岐数、分岐鎖長、分岐の位置に特に限定はない。
芳香族アルコールとしては、フェノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
脂環式アルコールとしては、シクロオクタノール、シクロドデカノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、シクロペンタノール、メントール等が挙げられる。
多価アルコールとしては、特に限定はないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、シクロヘキサンジオール、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン、ヘキサグリセリン、デカグリセリン、ポリグリセリン、ソルビトール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
1価カルボン酸としては、同じく後述の1価の脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸等を使用できる。これらの中でも、1価の脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸が好ましい。
上記1価カルボン酸としては、特に限定はないが、例えば、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、2−エチルヘキシル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、イソステアリン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セチロン酸、安息香酸等が挙げられる。
多価カルボン酸としては、特に限定はないが、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、クエン酸、イソクエン酸等が挙げられる。
エステル油の具体例としては、特に限定はないが、例えば、吉草酸ヘプチル、カプロン酸ヘプチル、カプロン酸オクチル、カプリル酸セチル、ラウリン酸イソオクチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソステアリル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸オクチル、ラウリン酸オレイル、ステアリン酸イソトリデシル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸イソオクチル、ステアリン酸トリデシル、ステアリン酸イソブチル、オレイン酸メチル、オレイン酸イソブチル、オレイン酸ヘプチル、オレイン酸オレイル、ジラウリン酸ポリエチレングリコール、ジミリスチル酸ポリエチレングリコール、ジオレイン酸ポリエチレングリコール、ジステアリン酸ポリエチレングリコール、ジラウリン酸ポリプロピレングリコール、ジミリスチン酸ポリプロピレングリコール、ジオレイン酸ポリプロピレングリコール、ジステアリン酸ポリプロピレングリコール、シュウ酸ジセチル、マロン酸ジイソオクチル、コハク酸ジラウリル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸イソノニル、アジピン酸ジオクチル、フマル酸ジイソオクチル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、トリメリット酸トリイソオクチル、トリメリット酸トリイソブチル、トリメリット酸トリイソデシル、トリメリット酸トリイソステアリル、グリセリントリイソオクチル、グリセリントリラウリル、グリセリントリミリスチル、グリセリントリオレイル、グリセリントリステアリル、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタントリラウレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタントリパルミテート等が挙げられる。
上記高級アルコールとしては、特に限定されないが、炭素数6〜30の直鎖及び/又は分岐鎖のアルコールが挙げられ、具体例として、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナオール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ヘネイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ペンタコサノール、ヘキサコサノール、ヘプタコサノール、オクタコサノール、ノナコサノール、およびトリアコサノール等の直鎖アルコール;2−エチルヘキサノール、2−プロピルヘプタノール、2−ブチルオクタノール、1−メチルヘプタデカノール、2−ヘキシルオクタノール、1−ヘキシルヘプタノール、イソデカノール、イソトリデカノール、3,5,5−トリメチルヘキサノール等の分岐アルカノール;ヘキセノール、ヘプテノール、オクテノール、ノネノール、デセノール、ウンデセノール、ドデセノール、トリデセノール、テトラデセノール、ペンタデセノール、ヘキサデセノール、ペンタデセノール、ヘキサデセノール、ヘプタデセノール、オクタデセノール、ノナデセノール、エイセノール、ドコセノール、テトラコセノール、ペンタコセノール、ヘキサコセノール、ヘプタコセノール、オクタコセノール、ノナコセノールおよびトリアコンセノール等の直鎖アルケノール;イソヘキセノール、2−エチルヘキセノール、イソトリデセノール、1−メチルヘプタデセノール、1−ヘキシルヘプテノール、イソトリデセノール、およびイソオクタデセノール等の分岐アルケノール等が挙げられる。
上記多価アルコールとしては、具体例として、グリセリン、ジグリセリン、ソルビタン、エリスリトール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ジトリメチロールプロパンが挙げられる。
上記有機リン酸エステルとしては、分子中に炭化水素基もしくはオキシアルキレン基を少なくとも一つ以上含むものであれば特に限定はされないが、例えばヘキシルリン酸エステル、オクチルリン酸エステル、デシルリン酸エステル、ドデシルリン酸エステル、テトラデシルリン酸エステル、ヘキサデシルリン酸エステル、オクタデシルリン酸エステル、ベヘニルリン酸エステル、トリオクタコサニルリン酸エステル、オクタデセニルリン酸エステル、2−エチルヘキシルリン酸エステル、イソへプチルリン酸エステル、イソオクチルリン酸エステル、イソノニルリン酸エステル、イソデシルリン酸エステル、イソウンデシルリン酸エステル、イソドデシルリン酸エステル、イソトリデシルリン酸エステル、イソテトラデシルリン酸エステル、イソヘキサデシルリン酸エステル、イソオクタデシルリン酸エステル、t−ブチルリン酸エステル、ベンジルリン酸エステル、オクチルフェニルリン酸エステル、シクロヘキシルリン酸エステル、ポリオキシエチレン5モル付加ヘキサデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレン15モル付加ヘキサデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレン7モル付加ポリオキシプロピレン3.5モル付加セカンダリーアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレン2モルポリオキシプロピレン5モル付加ドデシルリン酸エステル、ポリオキシエチレン3モル付加セカンダリーアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレン2モル付加ドデシルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレン4モル付加フェノールリン酸エステル等が挙げられる。
有機アミンとしては、特に限定はされないが例えば下記化学式(1)で示される物が挙げられる。
Figure 2017110319
(式1中、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数1〜18のアルカノール基又は(AO)bHを表す。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基である。bは1〜30の数である。Rは、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数1〜18のアルカノール基又は(AO)cHを表す。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基である。cは1〜30の数である。)
具体的には、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、セチルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ジエチルアミン、ジオクチルアミン、ジステアリルアミン、メチルステアリルアミン、ポリオキシプロピレン付加ラウリルアミン、ポリオキシエチレン付加ラウリルアミン、ポリオキシエチレン付加ステアリルアミン、ポリオキシエチレン付加オレイルアミン、モノエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ラウリルエタノールアミン、トリオクチルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルステアリルアミン等が挙げられる。
上記金属石鹸としては、炭素数8〜22の脂肪酸の1価、2価又は3価の金属塩を挙げることができる。金属石鹸としては、例えば、ラウリン酸カルシウム、パルミチン酸カルシウム、ミリスチン酸バリウム、ミリスチン酸マグネシウム、パルミチン酸マグネシウム、ラウリン酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、2−エチルヘキシル酸マグネシウム、ベヘニン酸亜鉛、トリベヘニン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、2−エチルヘキシル酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、パルミチン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、カプリン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛等を挙げることができる。これらの金属石鹸は、1種又は2種以上を使用してもよい。
上記オルガノポリシロキサン樹脂(以下、単にシリコーンレジンという)とは、3次元架橋構造を有するシリコーンを意味する。シリコーンレジンは、一般に、1官能性構成単位(M)、2官能性構成単位(D)、3官能性構成単位(T)および4官能性構成単位(Q)から選ばれた少なくとも1種の構成単位からなっている。
上記シリコーンレジンとしては、特に限定されないが、例えば、MQシリコーンレジン、MQTシリコーンレジン、Tシリコーンレジン、DTシリコーンレジン等のシリコーンレジン等を挙げることができる。
上記MQシリコーンレジンとしては、たとえば、1官能性構成単位であるRSiO1/2(但し、Rc、およびRはいずれも炭化水素基である。)と、4官能性構成単位であるSiO4/2と含むシリコーンレジン等を挙げることができる。
上記MQTシリコーンレジンとしては、たとえば、1官能性構成単位であるRSiO1/2(但し、R、RおよびRはいずれも炭化水素基である。)と、4官能性構成単位であるSiO4/2と、3官能性構成単位であるRSiO3/2(但し、Rは炭化水素基である。)と含むシリコーンレジン等を挙げることができる。
上記Tシリコーンレジンとしては、たとえば、3官能性構成単位であるRSiO3/2(但し、Rは炭化水素基である。)を含むシリコーンレジン(その末端は炭化水素基のほか、シラノール基やアルコキシ基となっていても良い。)等を挙げることができる。
上記DTシリコーンレジンとしては、たとえば、2官能性構成単位であるRSiO2/2(但し、R、およびRはいずれも炭化水素基である。)と、3官能性構成単位であるRSiO3/2(但し、Rは炭化水素基である。)等を挙げることができる。
〜Rの炭化水素基としては、炭素数1〜24の炭化水素基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基等を挙げることができ、特に、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、フェニル基が好ましい。
上記ノニオン界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、炭素数8〜22のアルキル基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテル(オキシアルキレンが1〜20モル、オキシアルキレンはオキシエチレン及び/又はオキシプロピレンであり、ランダム及び又はブロックである。)、ソルビタン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルのオキシアルキレン付加物(オキシアルキレンが1〜20モル、オキシアルキレンはオキシエチレン及び/又はオキシプロピレンであり、ランダム及び又はブロックである。)などの多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物、炭素数6〜22のアルキル基を有するアルキルフェノール、炭素数6〜22のアルキル基を有するアルキルフェノールのオキシアルキレン付加物(オキシアルキレンが1〜20モル、オキシアルキレンはオキシエチレン及び/又はオキシプロピレンであり、ランダム及び又はブロックである。)、脂肪酸ポリオキシアルキレングリコールエステル(オキシアルキレンが1〜20モル、オキシアルキレンはオキシエチレン及び/又はオキシプロピレンであり、ランダム及び又はブロックである。)等が挙げられる。これらのノニオン界面活性剤は、1種又は2種以上を使用してもよい。
上記カチオン界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば上記化学式(1)で示される有機アミンの塩、及び4級アンモニウム塩がある。4級アンモニウム塩として具体的には、ジデシルジメチルアンモニウム塩、デシルトリメチルアンモニウム塩、ジオクチルジメチルアンモニウム塩、オクチルトリメチルアンモニウム塩等が挙げられる。これらのカチオン界面活性剤は、1種又は2種以上を使用してもよい。
上記アニオン界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アルカンスルホン酸及び/またはその塩、ジアルキルスルホコハク酸及び/またはその塩、アルキルベンゼンスルホン酸及び/またはその塩、アルキルナフタレンスルホン酸及び/またはその塩、アルキル硫酸及び/またはその塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸及び/またはその塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸及び/またはその塩、アルキルリン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸、またはこれらの成分の塩等がある。具体的には、炭素数6〜22のアルキル基を有するアルカンスルホン酸及び/またはその塩、後述するジアルキルスルホコハク酸エステル及び/またはその塩、炭素数6〜22のアルキル基を有するアルキルベンゼンスルホン酸及び/又はその塩、炭素数1〜20のアルキル基を有するアルキル硫酸及び/またはその塩、炭素数6〜22のアルキル基を有するポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸及び/またはその塩、炭素数6〜22のアルキル基を有するポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸及び/またはその塩、炭素数6〜22のアルキル基を有するアルキルリン酸、炭素数6〜22のアルキル基を有するアルキルリン酸のアルカリ金属塩及び/またはアルカリ土類金属塩、炭素数が6〜22のアルキル基を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸、炭素数が6〜22のアルキル基を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸のアルカリ金属塩及び/又はアルアリ土類金属塩等が挙げられる。これらのアニオン界面活性剤は、1種又は2種以上を使用してもよい。
〔弾性繊維用処理剤〕
本発明の弾性繊維用処理剤の30℃における粘度は、好ましくは5〜1000mm/s、より好ましくは5〜500mm/sである。粘度が低すぎると、紡糸及び後加工工程で弾性繊維を走行させる際に処理剤が揮発したり霧状に飛散したりし、周辺の汚染や作業者が吸入する場合がある。また、粘度が1000mm/s超では、給油工程で弾性繊維を走行させる際、粘着性によって走行ローラーに糸が巻き付き、糸切れを生じる場合があり好ましくないが、給油時に加温して粘度を上述の適正範囲に低下させることができる場合はこの限りでない。
本発明の弾性繊維用処理剤は、750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上であり、96%以上が好ましく、97%以上であることがより好ましい。95%未満では、処理剤の均一性が失われており不均一となった成分が風綿と共に堆積し易くなる為好ましくない。好ましい上限値は100%である。
本発明の弾性繊維用処理剤は、融点が25℃以上の、脂肪族エステル化合物および/または分子内に2つのウレタン結合をもつウレタン化合物を0.01重量%以上含有すると、風綿と共に堆積するため好ましくない。融点が25℃以上の脂肪族エステル化合物としては、例えば下記一般式(2)〜(5)で示されるものである。また融点が25℃以上の分子内に2つのウレタン結合をもつウレタン化合物としては、例えば下記一般式(7)で示されるものである。
Figure 2017110319
Figure 2017110319
Figure 2017110319
Figure 2017110319
{式2〜式5において、R:炭素数14〜50の直鎖脂肪族炭化水素基、炭素数14〜50の分岐脂肪族炭化水素基又は炭素数5若しくは6のシクロアルキル基
A:分子中に炭素数2〜10のオキシアルキレン単位で構成された(ポリ)オキシアルキレン基を有する炭素数2〜30の(ポリ)オキシアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基
:下記の式6で示されるアシル基、
〜X10:下記の化6で示されるアシル基又は水素原子(但し、化3中のX及びXのうちで少なくとも一つは下記の式6で示されるアシル基、また式4中のX〜Xのうちで少なくとも一つは下記の式6で示されるアシル基、更に式5中のX〜X10のうちで少なくとも一つは下記の式6で示されるアシル基)
Figure 2017110319
(式6において、R:炭素数13〜49の直鎖脂肪族炭化水素基、炭素数13〜49の分岐脂肪族炭化水素基又は炭素数5若しくは6のシクロアルキル基)}
Figure 2017110319
(式7において、R,R:炭素数8〜50のアルキル基又は炭素数8〜50のアルケニル基R:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート又はヘキサメチレンジイソシアネートから全てのイソシアネート基を除いた残基)
エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種の合計の重量割合は、処理剤に対して、0.05〜50重量%が好ましく、0.5〜45重量%がより好ましく、1.0〜40重量%がさらに好ましく、2.0〜30重量%が最も好ましい。0.05重量%未満では糸物性に対する効果が見られない事があり、50重量%を超えると糸の劣化を促進する場合がある。
本発明の弾性繊維用処理剤の製造方法については、特に限定はなく、公知の方法を採用することができる。例えば、いくつかの成分を予め配合しておいて、それ以外の成分と混合する方法でもよく、全成分を一挙に混合する方法でもよい。
〔弾性繊維〕
本発明の弾性繊維は、弾性繊維本体に、本発明の弾性繊維用処理剤が付与されたものである。弾性繊維全体に占める弾性繊維用処理剤の付着割合は特に限定は無いが、0.01〜15重量%が好ましく、0.1〜10重量%がさらに好ましい。弾性繊維本体に本発明の弾性繊維用処理剤を付与する方法としては、特に限定はなく、公知の方法を採用できる。
本発明の弾性繊維(弾性繊維本体)は、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリエーテルエステルエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリエチレンエラストマー、ポリアミドエラストマー等を使用した弾性を有する繊維であり、その伸度は通常300%以上である。
本発明の弾性繊維としては、PTMGやポリエステルジオールと有機ジイソシアネートを反応させ、次いで、1,4ブタンジオール、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ペンタンジアミンなどで鎖延長した、ポリウレタンあるいはポリウレタンウレアから構成されるものが挙げられる。例えば、ポリウレタンウレア弾性繊維は、分子量1000〜3000のポリテトラメチレングリコール(PTMG)とジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とを用意し、PTMG/MDI=1/2〜1/1.5(モル比)でジメチルアセトアミドやジメチルホルムアミド等の溶媒中で反応させ、エチレンジアミン、プロパンジアミン等のジアミンで鎖延長して得られるポリウレタンウレアポリマーの20〜40%溶液を乾式紡糸で、紡糸速度400〜1200m/minで紡糸することにより製造できる。弾性繊維本体の適応繊度は、特に制限はない。
本発明の弾性繊維本体は、酸化チタン、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、酸化亜鉛等の無機物、金属石鹸等の有機化合物を含有してもよい。金属石鹸としては、2−エチルヘキシル酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、パルミチン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、パルミチン酸マグネシウム、ラウリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、カプリン酸亜鉛、ベヘニン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。無機物又は有機化合物は、1種又は2種以上を用いてもよい。
本発明の弾性繊維の用途としては、CSY、シングルカバリング、PLY、エアーカバリング等のカバリング糸等の加工糸や、丸編み、トリコット等により、布帛として使用することができる。また、これらの加工糸、布帛を使用してストッキング、靴下、下着、水着等の伸縮性が必要とされる製品や、ジーンズ、スーツ等のアウターウェア等に快適性のために伸縮性を付与させる目的でも使用され、さらに最近では紙おむつなどの衛生材料用途にも適用される。なかでも、本発明の弾性繊維は、炭化水素油をベース成分としているため、カバリング工程における風綿吸着抑制に効果を発揮するほか、衛生材料用途において、ホットメルト接着性阻害の要因となるシリコーン化合物の、処理剤中の比率低減が要求される分野において好適に使用できる。
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はここに記載した実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例に示される「パーセント(%)」及び「部」は、特に限定しない限り、「重量%」及び「重量部」を示す。なお、実施例及び比較例において、弾性繊維用処理剤の各特性の評価は次の方法に従って行った。
〔解舒性評価法〕
図1において、解舒速度比測定機の解舒側に処理剤を付与した繊維のチーズ(1)をセットし、巻き取り側に紙管(2)をセットする。巻き取り速度を一定速度にセットした後、ローラー(3)及び(4)を同時に起動させる。この状態では糸(5)に張力はほとんどかからないため、糸はチーズ上で膠着して離れないので、解舒点(6)は図1の点線に示す状態にある。解舒速度を変えることによって、チーズからの糸(5)の解舒点(6)が変わるので、この点がチーズとローラーとの接点(7)と一致するように解舒速度を設定する。解舒速度比は(数式1)によって求める。この値が小さいほど、解舒性が良いことを示す。
また、以下の評価基準で◎及び○を合格とした。
◎:解舒速度比が40%未満(非常に良好)
○:解舒速度比が40%以上85%未満(良好)
△:解舒速度比が85%以上100%未満(やや不良)
×:解舒速度比が100%以上(不良)
解舒速度比(%)=(巻取速度−解舒速度)÷解舒速度×100 (数式1)
〔摩擦評価方法〕
平滑性評価の代用評価として、繊維/金属間の摩擦を測定する編成張力測定方法により行った。図2において、チーズ(8)から縦取りした弾性糸(9)を、コンペンセーター(10)を経てローラー(11)、編み針(12)を介して、Uゲージ(13)に付したローラー(14)を経て速度計(15)を通し、巻取りローラー(16)に巻取り、その時の編成張力をUゲージ(13)で測定し、繊維/編み針間の摩擦(g)を計測した。計測は巻取り速度100m/分で実施した。値が小さい程平滑性に優れる。
また、以下の評価基準で◎及び○を合格とした。
◎:20g未満(非常に良好)
○:20g以上25g未満(良好)
△:25g以上30g未満(やや不良)
×:30g以上(不良)
〔風綿吸着量試験法〕
図3においてチーズ(17)から30m/分の速度で弾性糸を出し、コンペンセーター(18)を経てローラー(19)から風綿の給糸口(20)を経て弾性糸の巻取ローラー(21)で80m/分で巻取る。綿糸(22)は、ガイド(23)からローラー(24)と編針(25)を経て綿糸の巻取ローラー(26)で100m/分の速度で巻取られる。風綿はローラー(24)と編針(25)の間で綿糸を1回撚りでこすり合わせて発生させる。60分間弾性繊維を走行させたときの給糸口に集積する風綿の重量を測定する。弾性繊維及び綿糸は20℃、45%RHの雰囲気下で3日間調湿したものを用いた。測定雰囲気は20℃、45%RHで行った。給糸口は、直径0.2mm、長さ10mm、その材質はアルミナである。
風綿吸着量が少ない程、カバリング糸生産時等、風綿が発生する加工工程における糸切れ発生頻度及び清掃作業頻度が低減し、良好であることを示す。
◎:1mg未満(非常に良好)
○:1mg以上5mg未満(良好)
△:5mg以上10mg未満(やや不良)
×:10mg以上(不良)
〔炭化水素油のガスクロマトグラフィー測定条件〕
(ガスクロマトグラフィー測定機器)
測定機器:株式会社 島津製作所 GC−2010
カラム:100%ポリジメチルシロキサン 無極性 キャピラリーカラム 30m
キャリアガス:ヘリウムまたは窒素
INJ/DET温度:340℃
カラム温度:150℃〜350℃
検出器:FID
(測定条件)
上記ガスクロマトグラフィーを用い、エイコサン、トリアコンタン、テトラコンタンを等モル量混合した標準サンプルを測定し、エイコサンとテトラコンタンの保持時間の差が5分以上となる条件を設定した。この時の標準サンプルの保持時間は、エイコサンが2.99分、トリアコンタンが6.65分、テトラコンタンが9.46分であった。本条件と同様の条件で炭化水素油を測定し、炭化水素油全体のピーク面積に対する、トリアコンタンの保持時間6.65分以上の面積の割合を求め、これを高沸点成分の面積割合(%)とした。
ガスクロマトグラフィーの一例を図4に示す。図4の斜線部分が高沸点成分の面積割合(%)を示す。
(光透過率)
実施例及び比較例で調製された弾性繊維用処理剤の光透過率は、(株)日立製作所製分光光度計U−1900 Spectrophotometerにて測定した。測定条件は、波長750nm、測定温度25℃に規定した。
(実施例1〜11、比較例1〜10)
平均分子量1600のポリテトラメチレンエーテルグリコールと、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネートをモル比率1:2で反応させ、次いで1,2−ジアミノプロパンのジメチルアセトアミド溶液を用いて鎖延長し、紡糸原液としてポリマー濃度33%のジメチルアセトアミド溶液を得た。なお、紡糸原液の濃度は1900mPa・s(測定温度:30℃)であった。
得られた紡糸原液を4つの細孔を有する紡糸口金より195℃のN2気流中に吐出して乾式紡糸した。弾性繊維用処理剤をそれぞれオイリングローラーで、紡糸中の走行糸(弾性繊維本体)に対して6重量%付与した。従って、弾性繊維全体に対して弾性繊維用処理剤が5.26重量%付与された。その後、弾性繊維用処理剤で処理した弾性繊維をそれぞれ毎分500mの速度でボビンに巻取り、77dtexマルチフィラメントチーズ(巻き量450g)を得た。得られたチーズを用いて、上記評価方法によりそれぞれ評価した。弾性繊維用処理剤に適用した成分は次の通りであり、各実施例の処理剤の組成及び評価結果を表1及び2に示す。
ジメチルシリコーン(5mm/s):DOW CORNING TORAY SH 200 FLUID 5 CS
炭化水素油 60秒:コスモピュアセイフティー10 コスモ石油株式会社
炭化水素油 150秒:スーパーオイルM32 JX日鉱日石エネルギー株式会社
炭化水素油 260秒:モレスコホワイトP−260 株式会社MORESCO
炭化水素油 350秒:流動パラフィン350−s 三光化学工業株式会社
炭化水素油 550秒:HYDROBRITE 550 PO SONNEBORN,LLC
炭化水素油 2000秒:Nytex840 Nynas AB
アルキル変性シリコーン:側鎖長鎖アルキル変性型、750mm/s(25℃)
シリコーンレジン:MQシリコーンレジン型、500mm/s(25℃)
POE変性シリコーン:側鎖PO/EO変性型、100mm/s(25℃)
Figure 2017110319
Figure 2017110319
表1及び2から分かるように、実施例1〜11では、炭化水素油を必須に含む弾性繊維用処理剤であって、前記炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が180秒以上であり、処理剤に対する前記炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、ガスクロマトグラフィー分析におけるトリアコンタンの保持時間以上の保持時間を有する成分の面積割合が20%以上であり、処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である弾性繊維用処理剤を用いているので、風綿吸着によるトラブルの発生が少ないと同時に解舒性及び平滑性に優れている事が分かる。
一方、比較例1〜10では、前記炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が180秒未満である場合(比較例1〜5、7)、前記炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が1000秒超の場合(比較例10)、炭化水素油の重量割合が50重量%未満である場合(比較例6)、ガスクロマトグラフィー分析におけるトリアコンタンの保持時間以上の保持時間を有する成分の面積割合が20%未満である場合(比較例1〜5、7)、処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%未満である場合(比較例8及び9)には、本願の課題が解決できていない。
1 弾性繊維のチーズ
2 巻取り用紙管
3 ローラー
4 ローラー
5 走行糸条
6 解舒点
7 チーズとローラーの接点
8 弾性繊維のチーズ
9 糸
10 コンペンセーター
11 ローラー
12 編針
13 Uゲージ
14 ローラー
15 速度計
16 巻取りローラー
17 弾性繊維のチーズ
18 コンペンセーター
19 ローラー
20 給糸口
21 弾性糸の巻取りローラー
22 綿糸
23 ガイド
24 ローラー
25 編針
26 綿糸の巻取りローラー

Claims (6)

  1. 炭化水素油と、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種とを含む弾性繊維用処理剤であって、
    前記炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が180秒以上1000秒以下であり、
    処理剤に対する前記炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、
    処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である、
    弾性繊維用処理剤。
  2. 炭化水素油と、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種とを含む弾性繊維用処理剤であって、
    前記炭化水素油が、ガスクロマトグラフィー分析において、トリアコンタンの保持時間以上の保持時間を有する成分の面積割合が20%以上であり、
    処理剤に対する炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、
    処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である、弾性繊維用処理剤。
  3. 融点が25℃以上の脂肪族エステル化合物および/または分子内に2つのウレタン結合をもつ融点が25℃以上のウレタン化合物を0.01重量%以上含有しない、請求項1又は2に記載の弾性繊維用処理剤。
  4. シリコーンオイルをさらに含み、処理剤に対する前記シリコーンオイルの重量割合が50重量%未満である、請求項1〜3のいずれかに記載の弾性繊維用処理剤。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の弾性繊維用処理剤を弾性繊維本体に対して付与してなる、弾性繊維。
  6. 請求項1〜4に記載の弾性繊維用処理剤を弾性繊維本体に対して付与する工程を含む、弾性繊維の製造方法。
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