JP3222215B2 - 紡績用ポリエステル繊維処理用油剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高速紡績工程に適したポ
リエステル繊維用の油剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高生産性、省力化、高能率化によ
る紡績コストの低減を目的として、カード、練条、粗紡
のみならず、精紡においても著しい高速化が進んでい
る。このように紡績が高速化されると、単位時間に紡機
を通過する繊維量が速度に比例して多くなるためスカム
が増加して清掃周期が短くなり操業性を低下させてい
る。

【０００３】前紡のスカムは、オリゴマーやＴiＯ₂が油
剤と共に紡績工程で脱落し、ゴムローラーやガイド類に
蓄積し、カード、練条工程ではローラー捲付、コイリン
グフォームの崩れ、ケンス収容長の低下等が生じる。リ
ング精紡ではアンチノードリングにスカムが蓄積しロー
ター式オープンエンド精紡ではローター内にスカムが蓄
積するため、繊維が大きな損傷を受けて糸強力が低下し
たり、白粉や糸切れが著しく増加してくる。

【０００４】繊維製造条件によってもスカムの発生は異
なり、例えば産業資材用途のポリエステル繊維は他の用
途に比較して、より高強力が要求されるため製綿工程で
トウを高温で処理して製造されている。しかしこの高温
処理は繊維内部のオリゴマーを繊維表面に溶出させる作
用もあるため高温処理しない繊維に比較すると、繊維表
面のオリゴマーが多く、従って紡績スカムが多くなる。
上記の如き、製綿工程での熱処理温度の上昇および紡績
機の高速化に対し、従来の合繊繊維用の油剤では十分に
対応できないのが実情である。

【０００５】特開昭５９−２２３３７０号、同６０−２
２４８６７号、同６０−２２４８６８号および同６０−
２２４８６９号公報には、アルキル基の炭素数が１８〜
２０であるアルキル燐酸エステルを主成分とする組成
が、高速紡績工程に適した油剤として示されているが、
これらの油剤は、粘性が高く、繊維／金属間の平滑性が
悪いため、脱落したスカムの蓄積性が大きく、スカム低
減は不十分である。又、ポリエステル１００％のリング
精紡ではスピンドルの回転数１４０００〜１５０００rp
mが限界であり、１８０００rpmを越えるような高速では
繊維の可塑化、溶融等の損傷が多く発生し操業性が低
い。

【０００６】更に、高速精紡での問題点を解決するため
に、特開昭６２−２４３８７５号、同６２−２４３８７
６号、同６３−５９４７６号各公報には融点が３０〜１
５０℃の動植物油系や鉱油系のワックス、あるいは合成
エステル等を用いることが提案されているが、これらの
組成では繊維対繊維の摩擦が高く、高速カード通過性が
劣ると共にスカム蓄積低減が不十分である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はポリエステル
繊維製造工程において、高温処理してもスカムの蓄積が
少なく、高速カード、高速練条、高速粗紡等の前紡にお
いて優れた操業性を有し、かつ高速のリング紡績および
高速ローター式オープンエンド紡績に適用できるポリエ
ステル繊維用の油剤を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、スカムの
蓄積を減少し、かつ優れた前紡通過性及び精紡適応性を
有する繊維を作ることを目的として、繊維に付与する油
剤に要求される特性を調べ、鋭意研究した結果、アルキ
ル燐酸エステルを主成分として、これに特定の成分を特
定の比率で配合することによって目的を達成できること
がわかり、本発明に至った。

【０００９】即ち、本発明は ａ）平均炭素数が１４〜２０である飽和脂肪族炭化水素
基を有し、全酸基の７０〜１００％がカリウムで中和さ
れているアルキル燐酸エステルカリウム塩を４５〜７５
重量％ ｂ）４０〜８０℃の融点を有するパラフィンワックと乳
化剤の比率がワックス／乳化剤＝５０／５０／〜７０／
３０（ｗ／ｗ）であるパラフィンワックス乳化物を１０
〜３５重量％ ｃ）下式(Ｉ)および／または(ＩＩ):

【００１０】

【化２】

【００１１】[式中、Ｒは炭素数１０〜１８の側鎖を有
してもよい飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基を示
し、Ｒ₁、Ｒ₂及びＲ₃はそれぞれ独立してメチル基また
はエチル基を示し、m＋n＝２〜１０、Ｘはメチルサルフ
ェート、エチルサルフェート、ジメチルホスフェートか
らなる群から選択されるイオン性残基を示す]で示され
るカチオン型界面活性剤を１０〜２０重量％を含有する
ポリエステル繊維処理用油剤に関する。

【００１２】スカムの蓄積を減少し、優れた前紡通過性
および精紡適応性を有する油剤に要求される特性は次の
ようになる。 (１)油膜強度の強化 (２)高速時の繊維／金属間の平滑性の向上 (３)油剤の低粘着化

【００１３】(１)は、紡績機が高速化するにつれ、より
要求される重要な特性である。つまり、Ｃardにおける
コーミング作用、リング紡績における糸／アンチノード
リング間の接圧およびローター式オープンエンド紡績に
おけるコーミング作用によって繊維がうける力は、紡績
機が高速になるほど高くなるので、油膜強度を強化して
可能な限り繊維表面を保護しなければならない。また、
繊維表面のオリゴマーやＴiＯ₂をカバーリングしてそれ
らの脱落を減少させるためにも油膜強度の強化が必要で
ある。

【００１４】(２)は、高速で繊維がうける力を出来るだ
け軽減し、繊維の切断、損傷を防ぐと共に、摩擦によっ
て繊維から脱落するスカム(油剤＋オリゴマー＋ＴiＯ₂)
量を少なくする意味で重要な特性である。

【００１５】(３)は、ローラー捲付を防止すると共に、
脱落したスカムの蓄積を減少させるために特に必要な特
性である。

【００１６】本発明において、アルキル燐酸エステル塩
は油剤の油膜強度の強化および低粘着化の強化を目的と
して用いる。好適なアルキル燐酸エステル塩は、平均炭
素数が１４〜２０の飽和脂肪族炭化水素基を有する燐酸
エステルであって、全酸基の７０〜１００％がカリウム
中和されているものである。この脂肪族炭化水素基を有
する燐酸エステル塩は、例えば高級アルコールの無水燐
酸あるいはオキシ塩化燐等による燐酸エステル化により
得られる、燐酸化度(アルコール１モルに結合する燐原
子のグラム原子数)０.６〜１.２の酸性燐酸エステルを
苛性カリ等で中和して得られる。この燐酸エステルカリ
ウム塩を主要成分とすることによって前紡で良好な紡績
性を維持し、かつ高速精紡で必要な油膜強度を維持する
ことができる。

【００１７】炭化水素基の平均炭素数は１４〜２０、よ
り好ましくは１６〜１８である。平均炭素数が１４より
小さくなると粘着性が大きくなり、スカムの蓄積が多く
なるため好ましくない。又、燐酸化度は０.６〜１.２、
好ましくは０.７〜１.０である。燐酸化度が０.６未満
では未反応の高級アルコールが残存したりするため帯電
防止性が低下する。燐酸化度が１.２を越えると縮合燐
酸タイプのエステルや無機の燐酸塩が多くなるので帯電
防止性の低下やスカムの増加を招く。

【００１８】本発明においてアルキル燐酸エステルは、
カリウム塩として用いる。他のアルカリ金属塩、例え
ば、ナトリウム塩やアルカノールアミン塩では、前者で
は帯電防止性が低下し、後者はローラー捲付やスカムが
増加するため使用できない。中和は水酸化カリウムや炭
酸カリウム等を用いて行えばよく、中和する程度は酸性
燐酸エステルの全酸基の７０〜１００％、好ましくは８
０〜１００％である。中和する程度が７０％より低い時
は帯電防止性が低下するため使用できない。

【００１９】アルキル燐酸エステルカリウム塩の配合比
率は油剤全量の４５〜７５重量％、好ましくは５０〜７
０重量％である。配合比率が４５重量％未満の時はカー
ドシリンダー捲付が増え、また高速精紡に必要な油膜強
度が十分得られない。一方配合比率が７５重量％を越え
ると集束性が悪くなるため紡績性の低下を招く。

【００２０】パラフィンワックスは高速時の繊維／金属
間の平滑性の向上を目的として用いる。ワックス類には
牛脂やラードの硬化油、蜜ロウ、カルナバワックス、キ
ャンデリラワックス等の動植物系、あるいは石油系では
パラフィンワックスの他、エステルタイプ、アマイドタ
イプ、部分酸化タイプ等のワックスがあるが、室温のみ
ならず、高温でも平滑性が良いという点ではパラフィン
ワックスが最も良い。

【００２１】パラフィンワックスを油剤系に配合する方
法として、(Ｉ)ワックスそのものを油剤系に配合して乳
化する方法、(ＩＩ)ワックスを乳化剤であらかじめ乳化
し、それを油剤系に配合する方法があるが(Ｉ)では、安
定なエマルションが、得られない場合が多い。これに対
し、(ＩＩ)の方法によれば、常に安定なエマルションを
得ることができる。(ＩＩ)について、ワックスと乳化剤
の比率は、ワックス／乳化剤＝５０／５０〜７０／３０
（ｗ／ｗ）の範囲が好適である。ワックスの比率が乳化
剤とワックスの全量の５０重量％以下の場合は、乳化剤
の比率が多くなりすぎるため平滑性が不足し、７０重量
％以上になると乳化が困難となる。

【００２２】パラフィンワックスは融点が４０〜８０℃
のものを用いるのが良い。融点が４０℃未満であると平
滑性が不足し、８０℃を越えると乳化が困難となる。乳
化剤はパラフィンワックスを乳化できるものであれば平
滑性の向上を達成できるが、油剤の低粘着化という面か
ら、乳化剤(単品或は配合品)の融点が３５℃以上のもの
が望ましい。乳化剤が配合品の場合は、使用成分中の一
種或は一種以上の成分の融点が３５℃以下であっても配
合品の融点が３５℃以上であれば目的を達成することが
できる。

【００２３】融点３５℃以上の乳化剤の例として、平均
炭素数１４以上の飽和高級アルコールおよびこれらのエ
チレンオキサイド付加物、ヒマシ油や硬化ヒマシ油のエ
チレンオキサイド付加物およびこれらと平均炭素数１４
以上の飽和高級脂肪酸とのエステル、グリセリン、ソル
ビタン等の多価アルコールのエチレンオキサイド付加物
およびこれらと平均炭素数１４以上の飽和高級脂肪酸と
のエステル、平均炭素数１４以上の飽和高級脂肪酸のポ
リエチレングリコールエステルやグリセリン、ソルビタ
ン等の多価アルコールエステルおよびこれらの混合物等
が挙げられる。

【００２４】パラフィンワックス乳化物の油剤中への配
合比率は１０〜３５重量％、好ましくは１５〜３０重量
％である。配合比率が１０重量％未満のときは十分な平
滑性が得られないため適用できない。また３５重量％を
越える時は、パラフィンワックスの欠点が現れる。即
ち、繊維／繊維間の摩擦が大きくなってシリンダー捲付
の増加や帯電防止性の低下等を招くため好ましくない。

【００２５】燐酸エステルカリウム塩にパラフィンワッ
クス乳化物を加えると制電性が不足になる。従って、本
発明においてカチオン系界面活性剤を帯電防止性の向上
を目的として用いる。カチオン系界面活性剤は下式
(Ｉ)、(ＩＩ)で示されるカチオン系界面活性剤を油剤中
１０〜２０重量％を用いる

【００２６】

【化３】

【００２７】[式中、Ｒは炭素数１０〜１８の側鎖を有
してもよい飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基を示
し、Ｒ₁、Ｒ₂及びＲ₃は夫々独立してメチル基またはエ
チル基を示し、m＋n＝２〜１０、Ｘはメチルサルフェー
ト、エチルサルフェートおよびジメチルホスフェートか
らなる群から選択されるイオン性残基を示す]。

【００２８】燐酸エステルカリウム塩に帯電防止性とし
てカチオン系界面活性剤を配合する場合は、カチオン系
界面活性剤の種類によって帯電防止性がかなり異なる。
即ち、対イオンのアニオン基がハロゲンのような単純で
小さい原子の場合は燐酸エステルカリウム塩と容易に塩
をつくるので帯電防止性が不良となる。一方、アニオン
基がメチルサルフェート、エチルサルフェート、ジメチ
ルホスフェートのように分子が大きいときには燐酸エス
テルカリウム塩と塩を作る傾向が非常に小さいため帯電
防止性が良好である。このため、本発明ではこれらのカ
チオン系界面活性剤を用いる。上記３種類のアニオン基
の中、ジメチルホスフェートタイプが最も帯電防止性に
すぐれており、特に好ましい。

【００２９】本発明に好適に使用されるカチオン界面活
性剤の例としては、ラウリルトリメチルアンモニウムジ
メチルホスフェート、ヤシアルキルトリメチルアンモニ
ウムジメチルホスフェート、ステアリルトリメチルアン
モニウムジメチルホスフェート、ラウリルジメチルアン
モニウムエチルサルフェート、デシルトリメチルアンモ
ニウムメチルサルフェート、オレイルトリメチルアンモ
ニウムメチルサルフェート、ポリオキシエチレン(３モ
ル)ラウリルメチルアンモニウムジメチルホスフェー
ト、ポリオキシエチレン(１０モル)ステアリルエチルア
ンモニウムジエチルホスフェート等が挙げられる。

【００３０】帯電防止性の点ではＲの炭素数が１０〜１
４であるものが好ましい。また、前紡の集束性という点
では式(ＩＩ)のタイプにおいてm＋n＝３〜１０が液体も
しくは軟ペースト状の性状を示すので好都合である。m
＋nが１０より大きくなるとカチオン性が弱くなるので
帯電防止性が低下する。カチオン界面活性剤の比率が１
０重量％より小さい時は帯電防止性が不足し、２０重量
％より大きくなるとカードのシリンダー捲付や高速精紡
での繊維損傷が増える傾向になるので好ましくない。

【００３１】本発明の油剤は水で希釈したエマルション
として用いるのが望ましく、このエマルションを紡糸、
延伸およびその他の給油工程で浸浸スプレーまたはその
他の方式によって、トウまたはステープルファイバーに
付着させて処理する。本発明油剤の繊維に対する付着量
は、０.０５〜０.４重量％、好ましくは０.０８〜０.２
重量％である。付着量が０.０５重量％より少ない場合
は、油剤が繊維表面を保護する効果が十分でなく、また
帯電防止性が不足する。０.４重量％を越えると、ロー
ラー上のスカムやシリンダー捲付が増え易くなる。

【００３２】なお、本発明油剤には、他の紡績油剤、あ
るいは防腐剤、防錆剤、染料等を本発明の効果を失わな
い限り添加することができる。以下に本発明の実施例を
挙げて説明するが、勿論本発明はこれら実施例に限定さ
れるものではない。

【００３３】

【実施例】実施例１〜８、比較例１〜６ 製綿工程で高温処理されたポリエステルステープル(セ
ミダル１.３デニール×４４mm)に表−１に示す８種類の
油剤を水系エマルションにして、油剤付着量が０.１４
％になるようにスプレー法で付与しその後乾燥、調湿し
た試料について、ミニチュア紡機および本機で紡績性を
評価した。その結果を表−２に示した。

【００３４】尚、評価項目および評価条件は次の通りで
ある。 [ミニチュア紡機による評価] (１)発生静電気 ２０℃×４５％ＲＨの温湿度で紡績し、カード工程でウ
ェブ上１０cmの位置で、春日式集電器を用いて測定し
た。

【００３５】(２)シリンダー捲付 試料綿３０gを次の条件でカードにかけた後、フラット
を解放し、繊維がシリンダーに捲付いている部分の幅を
測定して、これをシリンダー幅に対する百分率で示し
た。 シリンダー径 ：３２cm シリンダーの回転数：４００rpm シリンダー／フラット間のゲージ １１／１０００〜１４／１０００インチ 紡出速度 ：９m／min

【００３６】(３)ローラー捲付 練条上りの非常に細いスライバーを精紡機にかけ、糸を
切断してニューマーに吸引させた状態で運転し、この後
１５分間に発生する捲付回数を測定した。ローラーに捲
付が発生すると捲付１回としてカウントし、運転を止め
ることなく、素早く捲き付いた繊維を除去して運転を続
けるという方法で実施した。精紡機の運転は３２℃×６
５％ＲＨの温湿度で行った。

【００３７】[本機による評価] (４)スカム 練条工程で試料綿１０kgを５回繰り返し通過させ、ゴム
ローラー、レジュサー及びトランペットに蓄積したスカ
ム程度を肉眼で判定した。スカムの蓄積の少ないものを
○として、順次増加の程度により△、×、××の４段階
に判定した。練条の運転は３２℃×６５％ＲＨの温湿度
で行った。

【００３８】(５)高速精紡における繊維の可塑化、溶融 下記の条件で精紡を行いコップ下部(糸とアンチノード
リングが接触)の糸からランダムに切り取った長さ６mm
の糸片１０本について、存在する可塑化部、溶融部の個
数を電子顕微鏡で観察して数えた。 スピンドル回転数:２００００rpm リング径 :３８mm リフト :６インチ トータルドラフト:４０倍 糸番手 :４０番

【００３９】

【表１】

【００４０】表−１において燐酸エステルカリウム塩は
ステアリルホスフェートＫ塩（燐酸化度０.８、中和度
９０％）、ワックスは融点１３５°Ｆ（５７℃）のパラ
フィンワックス、ワックスの乳化剤はステアリルアルコ
ール、ステアリン酸モノグリセライド、ポリエチレング
リコール（分子量：６００）ジステアリン酸エステルお
よびポリオキシエチレン（１５モル）ステアリルエーテ
ルの配合品、カチオン活性剤はポリオキシエチレン（３
モル）ラウリルメチルアンモニウムジメチルホスフェー
トを用いた。

【００４１】

【表２】

【００４２】表−２より、燐酸エステルカリウム塩が少
ない比較例１、２はスカムの蓄積は少ないが、カードシ
リンダー捲付が多く、高速精紡での繊維損傷も多い。逆
に燐酸エステルカリウム塩が多いが、ワックスを使用し
ない比較例３〜６ではカードシリンダー捲付は少ない
が、スカムの蓄積が非常に多い上、高速精紡での繊維損
傷も多い。

【００４３】上記実施例および比較例から分かるよう
に、スカムの蓄積性を減少し、良好な紡績性を得るため
には、各成分の適切な配合比率があり、燐酸エステルカ
リウム塩が４５〜７５重量％、パラフィンワックスと乳
化剤の比率がワックス／乳化剤＝５０／５０〜７０／３
０重量％であるパラフィンワックス乳化物が１０〜３５
重量％、カチオン界面活性剤が１０〜２０重量％である
実施例１〜７において良結果が得られ、特に燐酸エステ
ルカリウム塩５０〜７０重量％、パラフィンワックス乳
化物１５〜３０重量％、カチオン界面活性剤１０〜２０
重量％で優れた結果が得られた。

【００４４】実施例９〜１９、比較例７〜１４ 実施例５において、パラフィンワックスの乳化剤は固定
し、燐酸エステルカリウム塩、ワックスおよびカチオン
界面活性剤の各成分を変更して比較評価した。上記各成
分を変更した他は前述の条件と同じである。結果を表−
３〜表−５に示した。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】

【表５】

【００４８】表−３において、アルキル基の小さいオク
チルホスフェートＫ塩及びラウリルホスフェートＫで
は、スカム蓄積が多くなるのみならず、精紡ローラー捲
付も多く、アルキル基の大きいホスフェートの方が良い
という結果を得た。表−４のワックスを変更した例で
は、カルナバワックスや高融点の合成ワックスよりもパ
ラフィン系の成分の方が良いという結果が得られた。表
−５のカチオン界面活性剤を変更した例では、明らかに
カチオンの種類によって帯電防止性が大きく変わり、対
アニオンがジメチルホスフェートであるものが特に良い
結果を示した。

【００４９】

【発明の効果】本発明の油剤をポリエステル繊維に付与
することにより、高速のカード、練条、粗紡及び精紡で
脱落するスカムの蓄積を抑制し、かつ良好な紡績性を与
えることができる。

フロントページの続き (72)発明者 小泉 幸道 大阪府八尾市渋川町２丁目１番３号 松 本油脂製薬株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−227455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−64297（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D06M 13/00 - 13/535

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ）平均炭素数が１４〜２０である飽和
   脂肪族炭化水素基を有し、全酸基の７０〜１００％がカ
   リウムで中和されているアルキル燐酸エステルカリウム
   塩を４５〜７５重量％ ｂ）４０〜８０℃の融点を有するパラフィンワックスと
   ３５℃以上の融点を有する乳化剤との比率がワックス／
   乳化剤＝５０／５０〜７０／３０（ｗ／ｗ）であるパラ
   フィンワックス乳化物を１０〜３５重量％ ｃ）下式（Ｉ）および／または（II）： 【化１】 ［式中、Ｒは炭素数１０〜１８の側鎖を有してもよい飽
   和または不飽和の脂肪族炭化水素基を示し、Ｒ_１、Ｒ_２
   及びＲ_３はそれぞれ独立してメチル基またはエチル基を
   示し、ｍ＋ｎ＝２〜１０、Ｘはメチルサルフェート、エ
   チルサルフェート、ジメチルホスフェートからなる群か
   ら選択されるイオン性残基を示す］で示されるカチオン
   型界面活性剤を１０〜２０重量％を含有するポリエステ
   ル繊維処理用油剤。
2. 【請求項２】 アルキル燐酸エステル塩が、平均炭素数
   １６〜１８の飽和直鎖アルキル燐酸エステル塩である請
   求項１記載のポリエステル繊維処理用油剤。
3. 【請求項３】 パラフィンワックス乳化物を１５〜３０
   重量％含有する請求項１記載のポリエステル繊維処理用
   油剤。
4. 【請求項４】 Ｘがジメチルホスフェートイオンである
   請求項１記載のポリエステル繊維処理用油剤。
5. 【請求項５】 請求項１記載のポリエステル繊維処理用
   油剤が０．０８〜０．２重量％付着したポリエステル繊
   維を高速で紡績することを特徴とするポリエステル繊維
   の紡績方法。