JP2590576B2 - 高速紡糸用合成繊維処理油剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はポリエステル、ポリアミド等の合成繊維処理
油剤に関するものであり、さらに詳しくは、4500m/分以
上の巻取り速度で巻取られ、超高速製糸される合成繊維
の製糸性、高次通過性に著しい改善効果を有する新規な
合成繊維処理油剤に関するものである。

［従来の技術］ 合成繊維を製糸および高次加工する際、各工程におい
てガイド類、ローラ類、ヒーター類等との擦過により、
繊維を形成するポリマーの削れやポリマー中に含有する
無機粒子等の脱落、堆積が発生し、毛羽、糸切れの多発
を誘発する。特に4500m/分以上の巻取速度で巻取られる
超高速製糸の場合やポリマー通に艶消し剤として添加さ
れる酸化チタン、シリカに代表される無機粒子を含有す
る合成繊維の場合には、上記脱落、堆積が著しい。

すなわち、これらの現象は繊維糸条と製糸および高次
加工の各工程におけるガイド類、ローラ類、ヒーター類
等の接触体との擦過により起こるものであるが、4500m/
分以上の超高速製糸の場合には、巻取り速度が高速にな
るとともに接触時の接圧上昇、摩擦抵抗の増大により糸
へのダメージが増大すること、および時間当りの糸通過
量が増大することから製糸工程での接触体への脱落、堆
積が顕著になり、さらに製糸工程でダメージを受けた繊
維糸条は高次加工工程においても脱落を増大させる。ま
た、ポリマー中に酸化チタン等の無機粒子を含有する繊
維糸条の場合には、さらに糸条表面に無機粒子が突出し
ているため接触物との擦過による糸条のけずれ、無機粒
子の脱落等が起こりやすいため、製糸、高次加工の各工
程における脱落、蓄積による障害はより一層増大する。

繊維を形成するポリマーの削れ、ポリマー中に含有す
る無機粒子の脱落メカニズムとしては、接触体との擦過
により、まず糸条表面を覆っている処理油剤の油膜が切
れ、油剤による繊維表面保護効果、平滑性付与効果が減
少し、その結果として脱落が発生するルートを第一に挙
げることができる。

そのため対策として糸条表面の油膜の強度を上げるこ
とが考えられるが、油膜強度（極圧性）を上げる油剤成
分として、例えば「潤滑通信」（潤滑通信社発行）1976
年９月号第14頁あるいは特開昭54−55695号公報等に提
案されているような多価アルコールカルボン酸のエステ
ル類を使用しても、一般に油膜強度を上げる効果のある
成分は分子量が大きく平滑性が低いため、平滑剤の主成
分として使用した場合には、糸条とガイド類、ローラ
類、ヒーター類等の接触体との摩擦抵抗が増大して、油
膜を強化した効果が相殺されてしまい、十分な効果を得
るには至らなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは上記した4500m/分以上の巻取り速度で製
糸される合成繊維の製糸、高次加工の各工程におけるポ
リマー削れ屑、無機粒子の脱落、堆積にる障害を解決す
るべく鋭意検討を重ねた結果本発明に至った。

本発明の目的は処理油剤の油膜強度を強化したうえ
で、なおかつ高い平滑性を有することにより上記の障害
に著しい改善効果をもたらす新規な合成繊維処理油剤を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は平滑剤成分および添加剤成分に乳
化剤成分を配合するかもしくは配合しない油剤組成物に
おいて、 乳化剤成分の配合比が10重量％未満、 平滑剤成分として多価アルコールと一塩基性脂肪族
カルボン酸のエステル化合物、あるいはそのアルキレン
オキサイド付加エステル化合物を必須成分として少なく
とも一種類配合され、 かつ、油剤粒子の平均粒径が１ミクロン以下の水系エ
マルジョンであることを特徴とする高速紡糸用合成繊維
処理油剤とすることにより本発明の目的を達成すること
ができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明における油剤組成物中の平滑剤成分としては、
油膜強度を向上させるためエチレングリコールジステア
レート、トメチロールプロパン、（以下TMPと略す）ジ
ステアレート、TMPトリラウレート、グリセリントリオ
レート、ペンタエリスリトールジパルミテート等の多価
アルコールと一塩基性脂肪族カルボン酸のエステル化合
物、及び／またはそのアルキレンオキサイド付加エステ
ル化合物（ただし、アルキレンオキサイド付加モル数と
して、化合物自体が水に可溶または自己分散するほど大
きいと平滑性が損なわれるので、５モル以下の付加が好
ましい）の少なくとも一種類以上必須成分として使用し
なければならないが、上記多価アルコールと一塩基性脂
肪族カルボン酸のエステル化合物の配合比率としては平
滑剤成分中の30重量％以上が望ましい。

なお、その他の平滑剤成分として、従来公知の平滑剤
を併用してもよく、好適な例として、メチルオレート、
ｉ−プロピルミリステート、オクチルパルミテート、オ
レイルラウレート、オレイルオレート等の一価アルコー
ルと一塩基性脂肪族カルボン酸のエステル、ジオクチル
セバケート、ジオレイルアジペート等の一価アルコール
と多塩基性脂肪族カルボン酸のエステル、ジオクチルフ
タレート、トリオレイルトリメリテート等の一価アルコ
ールと芳香族カルボン酸のエステルなどの単独、あるい
は混合使用を挙げることができるが、特にこれらに限定
されるものではない。

だたしポリエーテル化合物、たとえばアルキルアルコ
ールや多価アルコールにエチレンオキサイドとプリピレ
ンオキサイドがブロックまたはランダムに共重合状に付
加した化合物は、平滑性が損なわれるので本発明におけ
る平滑剤成分として好ましくない。

また本発明における乳化剤としては、従来公知のもの
が使用できるが、好適な例として、活性水素を１以上有
する化合物のアルキレンオキサド付加物、即ちラウリル
アルコール、ｉ−ステアリルアルコール、オレイルアル
コール、オクチルフェノール、ノニルフェノール等の一
価ヒドロキシ化合物のアルキレンオキサイド付加物、グ
リセリンのモノオレイン酸エステル、ソルビタンのモノ
ラウリン酸エステル、トリメチロールプロパンのジステ
アリン酸エステル等の多価アルコール部分エステルおよ
びこれらのアルキレンオキサイド付加物、ヒマシ油のア
ルキレンオキサイド付加物、ラウリルアミン、ステアリ
ルアミン等のアルキルアミン類のアルキレンオキサイド
付加物、ミリスチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の
高級脂肪酸のアルキレンオキサイド付加物、およびこれ
らの脂肪酸から誘導されるアミドのアルキレンオキサイ
ド付加物などが挙げられるが、ここで付加するアルキレ
ンオキサイドとしてはエチレンオキサイド、プロピレン
オキサイド等が単独あるいは混合使用される。このほか
にポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブ
ロック共重合体や、さらにラウリン酸トリエタノールア
ミン、オレイン酸ジエタノールアミン、ロート油等のア
ニオン界面活性剤も乳化力を有するものについては乳化
剤として使用でき、本発明においては乳化力をもつ成分
はすべて乳化剤として分類される。本発明では油剤組成
物中の乳化剤成分配合比率を、平滑性を向上させるた
め、10重量％未満、より好ましくは０〜７重量％とする
必要がある。すなわち、一般に乳化剤成分は繊維の平滑
性向上には寄与せず、むしろ平滑性を低下させる成分で
あるため、乳化剤成分の配合比率を20〜50重量％程度配
合した従来油剤では、平滑性向上には限界があるが、本
発明の処理油剤は乳化剤成分の配合比率を下げることに
より、平滑剤成分の配合比率を高くすることができ、平
滑性を格段に向上させることが可能となる。このため、
乳化剤成分の配合比率を10重量％未満とした本発明の処
理油剤は、平滑剤成分のなかで、油膜強度には優れてい
るが、平滑性には劣性の多価アルコールと一塩基性脂肪
族カルボン酸のエステル、および／またはそのアルキレ
ンオキサイド付加エステル化合物を必須成分として配合
しても良好な平滑性が得られ、驚くべきことに、多価ア
ルコールと一塩基性脂肪族カルボン酸のエステルを配合
していない従来油剤よりもさらに高い平滑性を有してい
る。

さらに本発明の処理油剤では、必要に応じて添加剤、
即ちアルキルスルホネートのアルカリ金属塩、アルキル
ホスフェートのアルカリ金属塩、ポリアルキレングリコ
ールアルキルホスフェートのアルカリ金属塩、脂肪酸石
鹸、アルキルイミダゾリン類等の帯電防止剤のほか、従
来公知の集束剤、防錆剤、防腐剤、抗酸化剤などを同時
に使用できる。これらの添加剤は処理油剤の要求特性に
応じて配合され、配合量も限定されないが、平滑性が損
われることがあるので、３〜６重量％が好ましい。

本発明の処理油剤を使用するにあたっては、水系エマ
ルジョンとして合成繊維糸条に付与することが実用上特
に好ましいが、水系エマルジョンの乳化安定性を維持す
るうえで、油剤粒子の平均粒子径を１ミクロン以下とす
る必要があり、0.7ミクロン以下とするのが好ましく、
0.5ミクロン以下とすることがより好ましい。平均粒子
が１ミクロンを超えると処理油剤の乳化安定性が低下
し、分離してしまうため、実用に供することはできな
い。

本発明の処理油剤の製造方法は特願昭63−173063号で
提出した方法が好ましく適用される。

すなわち、処理油剤組成中の乳化剤成分の配合比率を
10重量％未満、つまり従来の配合比よりも低くし、かつ
乳化安定性良好な水系エマルジョンを得るために、処理
油剤の高速液流微粒子化手段を適用する。従来のホモミ
キサー、プロペラ等の撹拌装置による撹拌作用のみで
は、乳化剤成分配合比率が10重量％未満にすると、乳化
力不足のため水系エマルジョンが得られない。通常エマ
ルジョン化した処理油剤は、実用上は５日以上、望まし
くは１週間以上安定な乳化状態を保つことが要求されて
いる。

乳化安定性不良の原因としては、水に溶けない物質が
主成分である油剤組成物を微粒子化させ、かつ水中に均
一に分散させるために必要な界面活性剤、すなわち乳化
剤成分の配合比が10重量％未満のため乳化力が不足して
いることと、従来使用されてきたホモミキサー等では機
械的せん断力により粒子をより細分化するまでの能力を
有していないのである。

しかし、本発明においては乳化剤成分の配合比率が10
重量％未満でも、従来の乳化手段により一時的な乳化状
態にした後、さらに高速液流微粒子化手段により処理す
ると、処理油剤の油剤粒子の平均粒径を１ミクロン以下
とすることができ、20〜50重量％程度配合した従来の処
理油剤と比較しても乳化安定性の点でなんら遜色のない
油剤が得られる。

本発明の処理油剤は多価アルコールと一塩基性脂肪族
カルボン酸のエステル、および／またはそのアルキレン
オキサイド付加エステル化合物を必須成分として配合し
ているため油膜強度が向上すると同時に、油剤組成物中
の乳化剤成分配合比を削減することにより高い平滑性も
を実現しているため、4500m/分以上の巻取り速度で製糸
される合成繊維の製糸、高次加工の各工程におけるポリ
マー削れ屑、無機粒子の脱落、蓄積による障害を解決
し、各工程通過性を大幅に改善することができる。また
本発明の処理油剤は高油膜度特性および高平滑性を有す
るため、これまで述べてきた用途の他、高張力下での擦
過を伴う高強力合成繊維の製糸工程での白粉脱落改善、
スクリーン紗等の高密度織物製織における筬部でのポリ
マー削れ防止にも利用できる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。

実施例１ 酸化チタンを0.2、0.5、2.2重量％含有する３種類の
ポリエチレンテレフタレートを防糸温度290℃、巻取り
速度5500m/分で溶融防糸するに際し、防糸糸条に表１に
記載した油剤組成物の配合比率からなる油剤原液（油剤
組成物No.1〜４）をホモジナイザー（ゴーリン社製15M
8TA型）で処理して15重量％の水系エマルジョンと
し、純分付着量が1.3重量％になるように付着させ、75
デニール/24フィラメントの繊維糸条を巻取った。油剤
組成物No.4は本発明の効果を明確にするための比較例で
ある。

この製糸工程における給油ガイド上の脱落物発生状態
を評価した。

比較例として表１に記載した従来の油剤組成の処理油
剤（油剤組成物No.6、７）をホモミキサーを用いて15重
量％の水系エマルジョンとした後、上記と同一条件で繊
維糸条に付与した時の給油ガイド上の脱落物発生状態を
評価した。

得られた繊維糸条の対金属摩擦係数を、走行糸法で初
期張力10g、糸速50m/分の条件で測定した。また、該延
伸糸を45゜の角度で金属トラベラとステンレス製筬に接
触するように300m/分の速度で５時間走行させ、金属ト
ラベラの摩耗状態と筬に付着した脱落物の量を評価し
た。

さらに、該繊維糸条を糸速800m/分で整経を行い、ガ
イド上の白粉脱落量を評価した。

以上の評価結果を、実施例は表２実験No.1〜５、比較
例は表２実験No.6〜10に併せて示した。なお、対金属摩
擦係数評価以外の評価結果については次のような記号で
示した。

A.給油ガイド上、擦過テストでの筬上、及び整経時のガ
イド上の脱落物発生量 ◎：脱落物ほとんどなし ○：脱落物微少 △：脱落物有り ×：脱落物多い B.金属摩耗度 ◎：摩耗ほとんどなし ○：摩耗微少 △：摩耗有り ×：摩耗多い 表２を見てもわかるように従来の処理油剤は多価アル
コールと一塩基性脂肪酸のエステル類を多く配合する
と、酸化チタン含有量が少量の場合には若干の効果がみ
られるものの酸化チタンが多くなると脱落物が多量に発
生し糸切れも頻繁に起こる。また、乳化剤の配合比率が
10重量％未満の処理油剤においても多価アルコールと一
塩基性脂肪酸のエステル類を配合していない油剤では改
善効果は不十分である。

これに対し、本発明の処理油剤では多価アルコールと
一塩基性脂肪酸のエステル類を配合したことによる油膜
強度の向上と平滑剤配合比率を極限まであげたことによ
る平滑性向上により、酸化チタンを多量に含有している
繊維糸条においても金属摩耗、脱落物の発生共に良好で
あり、優れた操業性が得られる。

実施例２ 表１の油剤組成物No1、２、５に示す油剤組成物の配
合比からなる油剤原液を70〜80℃に加熱し、50℃の温水
中に撹拌しながら添加して一次乳化液とした後、高速液
流微粒子化手段としてホモジナイザー（ゴーリン社製15
M−8TA型）で処理（処理液流速500Km/hr）して水系エマ
ルジョンとした。得られた水系エマルジョン中の油剤粒
子径、乳化安定性の評価結果を表３実験No11〜13に示し
た。表中の水系エマルジョン中の油剤粒子径は、遠心式
自動粒度分布測定装置（（株）堀場製作所製CAPA−50
0）により測定した。

比較例として、表１の油剤組成物No1、２、５に示す
油剤組成物の配合比からなる油剤原液をホモミキサーを
用いて水系エマルジョンとしたときの評価結果を表２実
験No14〜16に併せて示した。

なお、乳化安定性の評価結果については次のような記
号で示した。

◎:2週間以上安定で３週間目に微少分離発生 ○:1週間以上安定で３週間目に微少分離発生 ×:1時間以内に完全に分離 表１の油剤組成物No1、２、５に示した乳化剤成分の
配合比が10重量％未満の油剤は乳化力不足のため、従来
のホモミキサー等の撹拌装置による撹拌では、表２実験
No14〜16に示すように、油剤粒下径が大きく、安定性良
好な水径エマルジョンとすることはできず、数10分で完
全に２層に分離した。一方、表２実験No11〜T3の実施例
は高速液流微粒子化手段により処理しているため、格段
に粒子径が小さくなっており、比表面積が大きいことか
ら乳化成分の配合比が10重量％未満でも安定な乳化状態
を保つことが可能である。

［発明の効果］ 本発明は処理油剤の油膜強度を強化したうえで、なお
かつ高い平滑性を有することにより、高速防糸とりわけ
4500m/分以上の巻取り速度で製糸される合成繊維の製
糸、高次加工の各工程におけるポリマー削れ屑、無機粒
子の脱落、堆積による障害に著しい改善効果を有する。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平滑剤成分および添加剤成分に乳化剤成分
   を配合するかもしくは配合しない油剤組成物において、 乳化剤成分の配合比率が10重量％未満、 平滑剤成分として多価アルコールと一塩基性脂肪族
   カルボン酸のエステル化合物、あるいはそのアルキレン
   オキサイド付加エステル化合物を少なくとも一種類配合
   され、かつ、油剤粒子の平均粒径が１ミクロン以下の水
   系エマルジョンであることを特徴とする高速紡糸用合成
   繊維処理油剤。
2. 【請求項２】合成繊維が合成繊維中に無機粒子を0.45重
   量％以上含有するポリエステル系繊維である請求項
   （１）記載の高速紡糸用合成繊維処理油剤。