JP3939496B2 - ビスコース紡糸浴添加剤としての両性界面活性剤の使用 - Google Patents
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Description
本発明は、両性界面活性剤を用いることにより、ビスコースフィラメントおよびフィルムの材料を製造する過程においてノズルおよびスリットの詰まりを低減し、紡糸浴系での沈殿物の形成を減少させる方法に関する。
【0002】
硫酸亜鉛を含む酸性紡糸浴中でセルロース材料を再生するとき、目詰まりの障害がたびたび起こる。この材料の詰まりの原因はさまざまである。最も重要な原因の1つとして、固体の副産物、すなわち単体硫黄および硫化亜鉛が挙げられ、これらは、溶解されたキサントゲン酸セルロースがセルロースおよび二硫化炭素に再生されるときに形成される。副産物の他の例には、ヘミセルロースおよび樹脂があり、それらは、セルロース原料自体から誘導され、紡糸浴へと移行され、そこで沈殿物を生じさせる。それらの不利益を減じる1つの方法は、カチオン界面活性化合物を紡糸浴へ加えることである。かくして、日本国特許第48006409号では、スピンノズルに閉塞を生じさせる硫黄粒子の分散剤として、N,N′−ポリオキシ−エチレン−N−長鎖−アルキルアルキレン−ジアミン類およびN,N′,N"−ポリオキシエチレン−N−長鎖−アルキルアルキレン−トリアミン類を紡糸浴中に添加することが提案されている。この長鎖アルキル基は10〜20の炭素原子を含む。オキシエチレン基の数は各置換位置に対して1〜8であり、それらの合計は2〜10である。しかしながら、これらの添加剤は、特に硫黄の量が多い場合、硫黄を分散する能力が比較的限られている。
【0003】
日本国特許出願第54101916号では、ノズルの詰まりをさらに減じるために、ポリオキシエチレンアルキルモノ−およびジアミドポリアルキレンポリアミンを添加することが提案されている。ここで用いられるポリアルキレンポリアミンの例には、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミンがある。上述の化合物の調製に用いられる脂肪酸中の炭素原子数は、好ましくは12〜22であり、また、その分子中のエチレンオキシド基の数は6〜12である。これらのポリアミンは優れた分散効果を有するが、熱酸溶液中で不安定であり、紡糸浴中高温で加水分解されるという重大な欠点を有する。結果として、しばらくするとそれらの効果は本質的に低減する。
【0004】
この添加剤の分解は、添加剤をより多量に添加することによって補償され得る。しかしながら、実際には、加水分解の結果生じる産物、すなわち特に紡糸浴の再調節中に生成される脂肪酸が、詰まりを助長する。単体硫黄および/または硫化亜鉛と樹脂とが合わさると黒い粒子を形成し、それらは分散させるのが非常に難しい。
【0005】
ここで、式
RNA(CnH2nNA)x-1A (I)
(式中、Rは水素または1〜24の炭素原子を有する脂肪族基を表わし、Aは各々、水素、1〜24の炭素原子を有する脂肪族基、またはBOOCCmH2m−基(mは1〜3の数であり、Bは水素またはカチオンを形成する塩である)であり、nは2〜3の数であり、xは1〜8であり、BOOCCmH2m−基の数は1からx+2であり、ただし脂肪族基中の炭素原子の総数は8〜45である)
を有する両性界面活性剤をビスコース紡糸浴の添加剤として用いることにより、紡糸浴中の詰まり材料の障害が本質的に減少するだけでなく、紡糸浴中で形成される繊維の質も向上するということが見出された。この両性界面活性剤は、優れた分散剤であり、紡糸浴中の沈殿を防止または低減することから、非常に優れた目詰まり防止効果を有する。さらに、これは泡立ちが少なく、日本国特許出願第54101916号に開示されたアミド化合物と比べて非常に安定である。この添加剤は、紡糸口金の開口を目詰まり材料のない状態に保つので、形成されるフィラメントおよびフィルムが固体粒子を集めてくることはほどんどなく、よって変色が減り、繊維またはフィルムの強度が向上する。両性界面活性剤は紡糸浴の通常の仕上げ処理工程において安定であり、紡糸浴中で得られる硫酸ナトリウムを含む過剰な副産物を除去した後、紡糸浴溶液を再び循環し得るので、紡糸浴の維持管理も簡単になる。紡糸浴中の両性化合物の量は、広い範囲内で変えることができるが、通常、0.5〜5000ppm、好ましくは2〜1500ppmで、5〜15重量%のH2SO4、15〜30重量%のNa2SO4および0〜7重量%のZnSO4を含む紡糸浴に加えられる。
【0006】
式Iの両性界面活性剤は、好ましくは1または2の脂肪族基、RおよびAを、総数8〜40の炭素原子、好ましくは総数10〜36の炭素原子で含む。好ましくは、Rは、8〜24の炭素原子、最も好ましくは10〜22の炭素原子を有する炭化水素基である。Bは通常は一価または二価であり、好ましくは一価のカチオンであり、mは好ましくは1または2の数である。
【0007】
式Iの両性界面活性剤で最も好ましいものは、式
RNA(C3H6NA1)x-1A1 (II)
(式中、R、Aおよびxは式Iで述べたものと同義であり、A1は水素またはBOOCCmH2m基であり、Bおよびmは式Iで述べたものを同義である)
を有するものである。これらの添加剤は容易に製造でき、非常に優れた分散能力を有する。通常、すべての置換基AおよびA1の少なくとも50%が、BOOCCmH2m−基である。mが1である両性界面活性剤が、泡立ちが少ないので好ましい。泡立ちの少なさは、14〜22の炭素原子を有するR基が少なくとも1つは存在することによっても支援される。これは、繊維およびフィルム材料の連続処理において有利である。
【0008】
この発明はまた、ビスコース溶液からセルロースを再生するための方法に関し、この方法では、ビスコース溶液を、式Iに従う両性界面活性剤0.5〜5000ppmを含む紡糸浴と接触させる。この両性界面活性剤は式IIを有するのが好ましい。紡糸浴は通常、40℃から60℃の温度を有し、両性界面活性剤の他に、5〜15重量%のH2SO4、15〜30重量%のNa2SO4および0〜7重量%のZnSO4を含む。再生されたセルロースは、繊維もしくはフィルムの形態またはその他の通常の形態を有し得る。
【0009】
この発明を次の例によってさらに説明する。
例1
2つの紡糸浴添加剤の分解速度を、以下の表に示す種々の温度で、H2SO49.5%、Na2SO423%、ZnSO40.4%およびH2O67.1%の組成を有する紡糸浴において評価した。
【0010】
これらの添加剤の1つは、テトラエチレンペンタミンと、1モルのアミドあたり10モルのエチレンオキシドでエトキシル化された獣脂脂肪酸とのアミド縮合物であり、以後これを化合物Bと称する。化合物Bは日本国特許出願第54101916号における典型的な添加剤の例である。他の添加剤はオレオ両性ポリカルボキシグリシネート、RNA(CnH2nNA)x-1Aであって、式中Rはオレイン脂肪酸から誘導されたC18−炭化水素基であり、xは4であり、nは3であり、AはBOOCCmH2m基(Bはナトリウムカチオン、mは1)であり、以後これを化合物1と称する。これは本発明に従った両性界面活性剤の典型例である。
【0011】
紡糸浴中の化合物Bの含有量は、色素 Orange IIを用いて分析した。この色素とカチオン界面活性剤とを反応させ、形成された錯体をクロロフォルム中に抽出した。次いでクロロフォルム相中の錯体の量を分光光度計により波長488nmで測定した。両性界面活性剤、化合物1は、まずダイオネックス・オン・ガード−RP(Dionex On Guard-RP)カラム上でこの界面活性剤を濃縮し、次にアルカリ性アセトニトリル水溶液で溶離することにより、分析した。次いで、両性界面活性剤の濃度を以下の条件下でHPLC法により測定した。カラム:ハミルトン(Hamilton)PRP−1、検出:UV230nm、移動相:アルカリ水中アセトニトリルの勾配、流速:1ml/分。すべてのデータを以下の表1および表2にそれぞれ示す。
【0012】
数字は、化合物Bおよび化合物1の分解されずに残った量を%で示す。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
これらの結果から、熱紡糸浴における安定性は、アミド型の紡糸浴添加剤(化合物B)の方が本発明に従う添加剤(化合物1)よりかなり低いことが明らかである。
【0016】
例2〜4
いくつかの紡糸浴添加剤の沈殿防止能力および分散能力を、次の方法に従って測定した。
【0017】
0.25MのNa2S2O3、0.15MのNa2CS3および0.25MのNa2Sを含む溶液21mlを、攪拌しながら1リットルの紡糸浴を含むポリプロピレン容器中に1滴ずつ添加した。この紡糸浴の組成は、H2SO4:10%、Na2SO4:20%、ZnSO4:1%およびH2O:69%であった。温度は50℃とした。攪拌器はガラス製であり、プロペラをプラチナ製とした。添加後、所定時間において、この浴の透過率を、分光光度計により波長450nmでガラスキュベットにおいて測定した。全テストの間、攪拌速度は300rpmで一定に維持した。270分後、テストを中断し、攪拌器に沈殿した物質の量を測定するために攪拌器の重量を測定した。
【0018】
溶液21mlを紡糸浴溶液中に添加し始める前に、沈殿防止・分散用添加剤を、紡糸浴にさまざまな量で添加した。
【0019】
以下の添加剤を用いた。
化合物A
日本国特許公報第48006409号に開示されたアミン化合物に従う、式
【0020】
【化1】
【0021】
(式中、EOはエチレンオキシであり、x、yおよびzの合計は10である)
を有する化合物。
【0022】
化合物B
例1の化合物Bと同じもの。
【0023】
化合物1
例1の化合物1と同じもの。
【0024】
化合物2
式Iを有する獣脂両性ポリカルボキシグリシネート。式中、Rは獣脂脂肪アルキル基であり、xは4、nは3、AはBOOCCmH2m−(Bはナトリウム、mは1)である。
【0025】
化合物3
式Iを有する獣脂両性ポリカルボキシプロピオン酸。式中、R、A、n、およびxは化合物2と同義であり、mは2であり、Bは水素である。
【0026】
行なったテストおよび得られた結果を以下の表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】
日本国特許公報第48006409号および日本国特許出願第54101916号に開示された紡糸浴添加剤と比べて、本発明に従う紡糸浴添加剤は、固体およびコロイド粒子を分散させ、それらの沈殿を防止する能力が向上していることが明らかである。
【0029】
例5〜14
これらの例におけるテストは例2と同様に行った。ただし、使用した添加剤は次のものであった。
【0030】
化合物4
化合物4は式Iを有し、式中、RはC12〜C14誘導ヤシ油アルキル基であり、xは2、nは3、AはBOOCCmH2m−(Bはナトリウム、mは1)である。
【0031】
化合物5
xが3である以外は化合物4と同様である。
【0032】
化合物6
化合物6は、mが2、xが4、Bが水素である以外は化合物4と同様である。
【0033】
化合物7
化合物7は式Iを有し、式中、RはC18誘導獣脂脂肪アルキル基であり、xは4、nは3、AはBOOCCmH2m−基(Bはナトリウム、mは1)である。
【0034】
化合物8
化合物8は、xが5である以外は化合物7と同様である。
【0035】
化合物9
化合物9は、xが6である以外は化合物7と同様である。
【0036】
化合物10
化合物10は、mが2でありBが水素である以外は化合物7と同様である。
【0037】
化合物11
化合物11は、mが2でありBが水素である以外は化合物8と同様である。
【0038】
化合物12
化合物12は、mが2でありBが水素である以外は化合物9と同様である。
【0039】
化合物4〜12の添加量を以下の表に示す。沈殿および分散テストにより次の結果が得られた。
【0040】
【表4】
【0041】
ここで得られた結果から明らかなように、本発明に従う両性化合物は、沈殿抑制および分散能力に関して思いもかけない向上をもたらしている。
Claims (9)
- 一般式
RNA(CnH2nNA)x-1A (I)
(式中、Rは水素または1〜24の炭素原子を有する脂肪族基を表わし、Aは各々水素、1〜24の炭素原子を有する脂肪族基またはBOOCCmH2m−基(mは1〜3の数であり、Bは水素または塩を形成するカチオンである)を表わし、nは2〜3の数であり、xは1〜8であり、BOOCCmH2m−基の数は1からx+2であり、ただし、脂肪族基中の炭素原子の総数は8から45である)
を有する両性界面活性剤のビスコース紡糸浴添加剤としての使用。 - 前記浴が、5から15重量%のH2SO4、15から30重量%のNa2SO4、および0から7重量%のZnSO4を含む、請求項1に記載の使用。
- 前記両性界面活性剤が紡糸浴中に0.5から5000ppmの量で存在する、請求項1または2に記載の使用。
- 前記両性界面活性剤が、式
RNA(C3H6NA1)x-1A1 (II)
(式中、R、Aおよびxは式Iで規定するものと同義であり、A1は水素またはBOOCCmH2m基(Bおよびmは式Iで規定するものと同義である)である)
を有する、請求項1、2または3に記載の使用。 - 前記が、分散および沈殿低減用の添加剤として添加される、請求項1、2、3または4に記載の使用。
- ビスコースフィラメントおよびフィルム材料を製造する過程におけるノズルおよびスリットの詰まりを低減するためのものである、請求項5に記載の両性界面活性剤の使用。
- 紡糸浴中のビスコース溶液からセルロースを再生するための方法であって、ビスコース溶液を、請求項1に記載の式Iを有する両性界面活性剤を0.5から5000ppmで含む紡糸浴と接触させることを特徴とする、方法。
- 前記紡糸浴溶液が、5から15重量%のH2SO4、15から30重量%のNa2SO4、および0から7重量%のZnSO4を含むことを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記両性界面活性剤が、式
RNA(C3H6NA1)x-1A1 (II)
(式中、R、Aおよびxは式Iで規定するものと同義であり、A1は水素またはBOOCCmH2m基(Bおよびmは式Iで規定するものと同義である)である)
を有することを特徴とする、請求項7または8に記載の方法。
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