JP4136455B2 - 合成繊維の摩擦仮撚用油剤 - Google Patents

Description

【０００１】
［発明の属する技術分野］
本発明は合成繊維の摩擦仮撚用油剤に関し、更に詳しくは延伸同時摩擦仮撚機（ＤＴＹ機）で加工する際に用いる部分延伸糸（ＰＯＹ）に、特定の油剤を付与する事により、種々の銘柄（太デニール糸から細デニール糸、セミダル糸からブライト糸）で、広い範囲の加工速度でも、製糸工程で毛羽の発生が少なく、又、仮撚加工時に熱板での発煙，タール化及び白粉脱落の少ない仮撚加工用油剤に関するものである。
【０００２】
［従来の技術］
近年ＤＴＹ機，ＰＯＹ，油剤の性能が向上し、延伸仮撚速度１０００ｍ／ｍｉｎ以上での操業が可能となった。又、製糸技術が向上し、モノフィラメント１．０ｄｔｅｘ以下の細デニールＰＯＹも生産出来るようになった。しかし、繊維メーカでは従来の低速摩擦仮撚用（接触ヒーター用）に加えて、高速摩擦仮撚用（非接触ヒーター用），細デニール用と合わせて３つの油剤が必要となり、非常に管理が煩雑になっており、油剤の一本化が望まれている。
この様な問題を解決する為に、高速化対応用油剤としては、例えばエチレンオキサイド（ＥＯ）とプロピレンオキサイド（ＰＯ）を付加したポリエーテルの両末端を、アルキル基によってエーテル結合封鎖したポリエーテルを主成分とする油剤が提案されている（昭６２−２５７８９号公報）。確かにこの成分を用いると摩擦仮撚の高速化は可能であるが、ポリエーテルのＰＯ比率が高い事から、細デニール用として用いた場合は油膜が弱く毛羽が多発する為、高速摩擦仮撚用と細デニール用の両用は困難である。
細デニール糸の高速化対応油剤としては、例えば多価アルコールにＰＯとＥＯを付加し、更にその末端をアルキル基で封鎖した分子量１０００〜５０００のポリエーテル３０〜７０％と、多価アルコールにＰＯとＥＯを付加した分子量７０００〜１２０００のポリエーテル１０〜３０％を主成分とし、多価アルコールにＰＯとＥＯを付加した分子量１８０００〜２８０００のポリエーテル２〜１０％、更に７５℃における粘度が２〜５センチポイズである分岐脂肪酸エステルを４〜１５％併用した処方が提案されている（特公平７−６１３４号公報）。
確かにこの処方であれば、細デニール糸の低速〜高速での仮撚加工は可能であるが、分子量７０００以上のポリエーテルを多量に使用する為、常温でのフィラメント同士の静摩擦が低くなり過ぎる。その為、モノフィラメント２．０ｄｔｅｘ以上の太デニールＰＯＹの場合は、パッケージ形状が悪くなる為細デニール糸用と太デニール用の両用は困難である。又、平滑剤として使用している分岐脂肪酸エステルは、直鎖脂肪酸エステルに比べヒーター汚れはかなり少ないが、ポリエーテルやＰＯとＥＯを含むエステルに比べヒーター汚れは多い。
又、同じく細デニール糸の高速化対応油剤としては、例えば分子量１０００〜３０００のポリエーテル３０〜５０％と、分子量５０００〜７０００のポリエーテル３０〜５０％を主成分とし、ＥＯを１〜５モル付加した炭素数６〜１８のアルコールを、炭素数６〜１８の脂肪酸でエステル化した化合物を５〜１５％併用した処方が提案されている（特許第３０８６１５３号）。確かにこの成分を用いると細デニール糸の低速〜高速での仮撚加工は可能であるが、分子量５０００〜７０００のポリエーテルを多量に使用する為、常温でのフィラメント同士の静摩擦が低くなり過ぎる。その為、モノフィラメント２．０ｄｔｅｘ以上の太デニールＰＯＹの場合は、パッケージ形状が悪くなる為細デニール糸用と太デニール用の両用は困難である。又摩擦低下剤として用いている化合物（ＥＯを１〜５モル付加した炭素数６〜１８のアルコールを、炭素数６〜１８の脂肪酸でエステル化した化合物）では分子量が小さい為、排煙能力の弱いＤＴＹ機では煙が問題となる。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
本発明の目的とするところは、合成繊維の低速摩擦仮撚用（接触ヒーター用）、高速摩擦仮撚用（非接触ヒーター用），太デニール用，細デニール用と、種々の銘柄，広範囲の仮撚速度に適用出来る摩擦仮撚用油剤を提供する事にある。
本発明の課題は、今まで難しいとされていた種々の銘柄や広範囲の仮撚速度に適用しても、ＰＯＹのパッケージ形状，解舒性が良好で、毛羽，ループが少なく、且つ延伸仮撚工程における毛羽，発煙，ヒーター汚れが少ない摩擦仮撚用油剤を提供する事に有る。
【０００４】
［課題を解決する為の手段］
前記課題は、室温ではフィラメント同士の静摩擦を高くし、ＰＯＹの集束性、パッケージ形状を良好にして、高温ではフィラメント同士の静摩擦を低くし、仮撚加工時に発生する毛羽や断糸を防ぐ働きがある特殊なＰＯ／ＥＯポリエーテルと、発煙，ヒーター汚れが少なく、且つ仮撚加工速度の高速化により増大する、糸と種々の接触体との摩擦を下げる働きがある特殊なエーテルエステルを組み合わせる事により解決できる事を見出した。すなわち、本発明は、下記構造を有する（Ａ）成分を５０〜８５重量％，（Ｂ）成分を１０〜３０重量％含有し、且つ両成分の合計が６０〜９５重量％である事を特徴とする合成繊維の摩擦仮撚用油剤である。
（Ａ）Ｒ_１［Ｏ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ｘ・（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）_ＹＨ］_ｚ
（但しＲ_１は３価か４価の多価アルコール残基であり、ＺはＲ_１の価数に対応した３又は４の整数である。Ｘ及びＹは、オキシエチレン基／オキシプロピレン基の重量比＝９０／１０〜６０／４０，分子量 １０００〜４０００ を満足する１以上の整数である。）
（Ｂ）Ｒ_２［Ｏ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ａ・（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）_ｂ］ＣＯＲ_３
（但し、Ｒ_２は炭素数４〜１８の一価アルコール残基，Ｒ_３は炭素数７〜１７の脂肪酸残基。ａは３〜１５の整数、ｂは０〜１２の整数で、ａ＋ｂは６〜１５である。）
更に好ましくは、下記の（Ｃ）成分を０．１〜２．０重量％あるいは／及び（Ｄ）成分を０．１〜２．０重量％含む事により、帯電防止性が向上する。
（Ｃ）アルキル（Ｒ_４）スルホネート塩
（但しＲ_４はＣ_１０〜Ｃ_１８のアルキル又はアルケニル基）
（Ｄ）アルキル（Ｒ_５）ホスフェート塩、又はアルキル（Ｒ_５）のアルキレンオキサイド付加物のホスフェート塩（但し、Ｒ_５は、Ｃ_８〜Ｃ_１８のアルコール残基である。）
【０００５】
以下本発明の（Ａ）成分について説明する。
（Ａ）成分は３か４価の多価アルコールのエチレンオキサイド（ＥＯ）とプロピレンオキサイド（ＰＯ）のランダムあるいはブロック型共重合物であって、この多価アルコールは主としてグリセリン，トリメチロールプロパン．ペンタエリスリトールである。ポリエーテルの出発物質が１価か２価のアルコールであれば、細デニール糸の摩擦仮撚時に発生する毛羽を減少させる為には、生成されるポリエーテルの分子量を４０００以上とし、しかもその成分を多量に油剤中に配合しなければならない。しかしそれにより室温でのフィラメント同士の静摩擦が低くなり、太デニールＰＯＹのパッケージ形状が悪くなる。又、ポリエーテルの出発物質が５価以上のアルコールであれば、摩擦が高くなり高速での延伸仮撚で毛羽が発生する。
（Ａ）成分の平均分子量は１０００〜４０００，好ましくは１５００〜３０００である必要が有る。この範囲未満であればＰＯＹの集束性が不足し、ループが発生すると共に高温でのフィラメント同士の静摩擦が高くなり、ＤＴＹの毛羽防止効果は半減する。又この範囲を越えると粘性増大により平滑性が低下して、ＰＯＹとＤＴＹの生産性が低下する。
ＥＯ／ＰＯ比は、ＥＯ比が６０％未満であれば、高温でのフィラメント同士の静摩擦が高くなる為毛羽防止効果が劣り、ＥＯ比が９０％を越えると固化する為、ＰＯＹの解舒性が悪くなり、張力変動の原因となる。
（Ａ）成分の使用量が５０％未満であれば、室温ではフィラメント同士の静摩擦が高く高温ではフィラメント同士の静摩擦が低下するという理想的な特性が失われる。又、８５％を超えるとアルキルエーテルのエステル化物の油剤中での比率が少なくなり、平滑性が低下しＰＯＹの解舒性が悪くなり、又ＤＴＹの毛羽が増加する。
【０００６】
以下本発明の（Ｂ）成分について説明する。
（Ｂ）成分の一価アルコール残基Ｒ_２の炭素数は、４未満の場合油剤の平滑性が不良となり、特に高速ＤＴＹ工程で毛羽が増加する。１８を越える場合は、ＤＴＹ工程でのヒーター汚れが増加する。 （Ｂ）成分の一価アルコール残基Ｒ_２の構造は、直鎖アルコールでも、分岐アルコールでも良い。代表的なものとして、２−エチルヘキシルアルコール，デシルアルコール，ラウリルアルコール， Ｃ１２，１３合成アルコール，オレイルアルコール等が挙げられる。
又、一価アルコールに付加するアルキレンオキサイドの付加モル数は、６未満の場合は分子量が小さく、発煙の原因となる。１５を越える場合は平滑性不良となり、特に高速ＤＴＹ工程で毛羽が増加する。
アルキレンオキサイドは、好ましくはエチレンオキサイド単独か、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのランダムあるいはブロック共重合物が望ましい。
このアルコールと反応する高級脂肪酸は、炭素数８未満の場合は平滑性が不足し高速ＤＴＹ工程で毛羽が増加する。また１８を越える脂肪酸ではＤＴＹ工程でのヒーター汚れが増加する。
炭素数８〜１８の脂肪酸としては、カプリル酸，カプリン酸，ラウリン酸，オレイン酸などが挙げられる。
この（Ｂ）成分は、５％未満であれば平滑性が不足し高速ＤＴＹ工程で毛羽が増加する。３０％を越すと接触ヒーター型ＤＴＹ機ではヒーター汚れが増加する。
【０００７】
以下本発明の（Ｃ）成分について説明する。
（Ｃ）成分は、ヒータ汚れの少ない帯電防止剤である。アルキル（Ｒ_４）はＣ_１０〜Ｃ_１８のアルキル又はアルケニル基であり、炭素数１０未満では、他の油剤成分との相溶性が悪くなる。炭素数１８を越えると、ＤＴＹ工程でのヒーター汚れが増加する。
【０００８】
以下本発明の（Ｄ）成分について説明する。
（Ｄ）成分もヒータ汚れの少ない帯電防止剤である。アルキル（Ｒ_５）は、Ｃ_８〜Ｃ_１８のアルコール残基であり、炭素数８未満では、他の油剤成分との相溶性が悪くなる。炭素数１８を越えると、ＤＴＹ工程でのヒーター汚れが増加する。
【０００９】
本発明の油剤を、ＰＯＹに５〜２０％水溶液でオイリングローラーか給油ガイドを用いて、０．２〜１．０％程度付与する事により、前述の本発明の目的を満足するＤＴＹが得られる。
【００１０】
尚本発明の油剤に浸透剤として 高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物，アルキルアミンのアルキレンオキサイド付加物や酸化防止剤等を、本発明の効果が損われない範囲であれば少量添加しても良い。
例えば、高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物としては、高級アルコールの炭素数はＣ_８〜Ｃ_２４であれば、天然アルコールでも合成アルコールでも良く、アルキレンオキサイドは、ＥＯあるいは／及びＰＯを２〜１８モル程度付加した物が挙げられる。
又、アルキルアミンのアルキレンオキサイド付加物としては、アルキルアミンは、オクチルアミン，ヤシアミン，牛脂アミン，オレイルアミン等で、アルキレンオキサイドは、ＥＯあるいは／及びＰＯを２〜１８モル程度付加した物が挙げられる。酸化防止剤としては、ヒンダードフエノール型，チオジプロピオン酸エステル型，ホスファイト型等が挙げられるが、油剤に完全に溶解し且つ適用した繊維を変色させない化合物でなければならない。
【００１１】
［実施例］
以下、本発明を実施例により説明する。
本発明の油剤（実施例１〜６）と比較油剤（１〜９）に使用している成分を表１、表２、表３に示す

【００１２】

【００１３】

【００１４】
ＰＯＹ（１５５ｄｔｅｘ−３６ｆ）の作成
表４に記載した油剤の％水溶液を調整した。そして、固有粘度が０．６３のポリエチレンテレフタレートからなる未延伸糸（１５５ｄｔｅｘ−３６ｆ）を、紡糸速度３３００ｍ／ｍｉｎにて溶融紡糸しつつ、表４に記載した油剤を重量比で０．３５％になる様オイリングローラーにて付与した。
次いで、上記で得られたＰＯＹを帝人製機製ＨＴＳ−１５を用いて、加工速度１１００ｍ／ｍｉｎ，延伸倍率１．８６倍，非接触式第一ヒーター設定温度５００℃，ウレタンデイスクを用いて延伸仮撚加工をおこなった。
【００１５】
ＰＯＹ（１２１ｄｔｅｘ−１４４ｆ）の作成
表５に記載した油剤の１０％水溶液を調整した。そして、固有粘度が０．６３のポリエチレンテレフタレートからなる未延伸糸（１２１ｄｔｅｘ−１４４ｆ）を、紡糸速度３０００ｍ／ｍｉｎにて溶融紡糸しつつ、表５に記載した油剤を重量比で０．５０重量％になる様オイリングローラーにて付与した。
次いで、上記で得られたＰＯＹをＢａｒｍａｇ製ＦＫ−６を用いて、加工速度７００ｍ／ｍｉｎ，加工倍率１．４９倍，接触式第一ヒーター設定温度１８５℃，ウレタンデイスクを用いて延伸仮撚加工をおこなった。
【００１６】
［ア］ＰＯＹのパッケージ形状
満管のＰＯＹの綾落ち，バルジを目視にて判定した。
○：無し， △：少し有る， ×：多い
［イ］ＰＯＹの毛羽、ループ
満管のＰＯＹの表層毛羽，ループの数を測定した。
○：５個未満， △：５個以上１０未満， ×：１０個以上
［ウ］ＰＯＹの解舒性
パッケージアナライザー（東レ）にて糸速１５００ｍ／ｍｉｎで測定した際の最高張力を測定した。
○：１．３ｃＮ未満，△：１．３ｃＮ以上１．７ｃＮ未満，×：１．７ｃＮ以上［エ］ＤＴＹの毛羽
ＤＴＹ加工時、巻き取り前に毛羽テスター（東レＤＴ−１０４型）を用いて、１万ｍ当りの毛羽数を測定した。
○：１０個未満， △：１０個以上３０未満， ×：３０個以上
［オ］ＤＴＹ工程での発煙
Ｂａｒｍａｇ製ＦＫ−６で延伸仮撚加工した際の、第一ヒーターで発生した発煙量を肉眼判定した。
○：殆ど無い， △：少し有る， ×：多い
［カ］ＤＴＹ工程でのヒーター汚れ
ＤＴＹ加工を３００時間連続で行った際の第一ヒーターの汚れを肉眼判定した。
○：殆ど汚れていない， △：少し汚れている， ×：かなり汚れている
【００１７】

【００１８】

【００１９】
１５５ｄｔｅｘ−３６ｆのＰＯＹ−ＤＴＹ工程において、本発明の実施例１〜６はＰＯＹ工程，ＤＴＹ工程共優れているが、比較例１〜９は下記問題が発生する。
・本発明のポリエーテル成分の使用量が５０％未満で、エステル成分の使用比率が３０％を超える比較例１は、ＰＯＹにループが発生する。又ＤＴＹの毛羽が多発し、発煙，ヒーター汚れも増加する。
・本発明のポリエーテル成分に対し、ＥＯ比率の少ないポリエーテル成分を使用した比較例２は、ＤＴＹの毛羽が不良である。
・本発明のポリエーテル成分よりも、分子量の小さなポリエーテル成分を使用した比較例３は、ＰＯＹに毛羽，ループが発生し、ＤＴＹの毛羽も多発する。
・本発明のポリエーテル成分とは異なり、出発物質を２価のジオールを使用した比較例４は、ＰＯＹのパッケージ形状と解舒性が著しく悪くなる。
・本発明のポリエーテル成分の使用比率によりも、ポリエーテル成分の使用比率を高くした比較例５はエステル成分の使用比率が少ないため、ＰＯＹの解舒性が悪くＤＴＹの毛羽が多発する。
・本発明のエステル成分よりも、ＰＯ／ＥＯ付加モル数の少ないエステル成分を・使用した比較例６は、ＤＴＹ工程の発煙が多い。
・本発明のエステル成分よりも、ＰＯ／ＥＯ付加モル数の多いエステル成分を使用した比較例７は、ＰＯＹの解舒性が悪くＤＴＹの毛羽が多い。
・本発明のエステル成分よりも、アルキル鎖長の長いエステル成分を使用した比較例８はＤＴＹ工程でのヒーター汚れが多い。
・本発明のポリエーテル成分とは異なり、出発物質が２価のジオールで分子量が４０００を超えるポリエーテルを使用した比較例９は、ＰＯＹのパッケージ形状と解舒性が著しく悪くなる。
【００２０】
前記１５５ｄｔｅｘ−３６ｆのＰＯＹを用いた実験と同一の油剤を給油した、１２１ｄｔｅｘ−１４４ｆのＰＯＹ−ＤＴＹ工程において、本発明の実施例７〜１２は問題が認められないが、比較例１０〜１２，１４〜１８では下記問題が発生した。
・比較例１０；ＰＯＹの毛羽，ループ、ＤＴＹの毛羽，ＤＴＹ工程での発煙，ヒーター汚れ
・比較例１１；ＰＯＹの毛羽，ループ、ＤＴＹの毛羽
・比較例１２；ＰＯＹの毛羽，ループ、ＤＴＹの毛羽
・比較例１４；ＰＯＹの解舒性不良とＤＴＹの毛羽
・比較例１５；ＤＴＹ工程の発煙
・比較例１６；ＰＯＹの毛羽，ループ，解舒性不良、ＤＴＹの毛羽
・比較例１７；ＤＴＹ工程でのヒーター汚れ
・比較例１８；ＤＴＹ工程の発煙
【００２１】
［発明の効果］
以上に詳述した様に、本発明の油剤は、分子量が１０００〜４０００の多価アルコールＰＯ／ＥＯ共重合ポリエーテルを主成分としてもちいているので、太デニール糸でもＰＯＹの集束性、パッケージ形状が良好で且つ、細デニール糸の仮撚加工時の毛羽や断糸を防ぐ事が出来る。更に、特殊なエーテルエステルを併用しているので、発煙、ヒーター汚れを増大させずに摩擦を下げる事が出来、低速から高速まで広範囲の速度における仮撚加工が可能となった。

Claims (2)

1. 下記構造を有する（Ａ）成分を５０〜８５重量％、（Ｂ）成分を１０〜３０重量％含有し、且つ両成分の合計が６０〜９５重量％であることを特徴とする合成繊維の摩擦仮撚用油剤。
   （Ａ）Ｒ_１［Ｏ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ｘ・（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）_Ｙ Ｈ］ _ｚ
   （但し、Ｒ_１は３価又は４価の多価アルコール残基であり、ＺはＲ_１の価数に対応した３又は４の整数である。Ｘ及びＹは、オキシエチレン基（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）／オキシプロピレン基（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）の重量比＝９０／１０〜６０／４０、分子量１０００〜４０００を満足する、１以上の整数である。）
   （Ｂ）Ｒ_２［Ｏ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ａ・（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）_ｂ］ＣＯＲ_３
   （但し、Ｒ_２は炭素数４〜１８の一価アルコール残基、Ｒ_３は炭素数７〜１７の脂肪酸残基、ａは３〜１５の整数、ｂは０〜１２の整数で、ａ＋ｂは６〜１５である。）
2. 下記構造を有する（Ａ）成分を５０〜８５重量％、（Ｂ）成分を１０〜３０重量％含有し、且つ両成分の合計が６０〜９５％であり、更に（Ｃ）成分を０．１〜２．０重量％あるいは／及び（Ｄ）成分を０．１〜２．０重量％含むことを特徴とする合成繊維の摩擦仮撚用油剤。
   （Ａ）Ｒ_１［Ｏ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ｘ・（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）_ＹＨ］_ｚ
   （但しＲ_１は３価か４価の多価アルコール残基であり、ＺはＲ_１の価数に対応した３又は４の整数である。Ｘ及びＹはオキシエチレン基／オキシプロピレン基の重量比＝９０／１０〜６０／４０、分子量１０００〜４０００を満足する１以上の整数である。）
   （Ｂ）Ｒ_２［Ｏ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ａ・（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）_ｂ］ＣＯＲ_３
   （但しＲ_２は炭素数４〜１８の一価アルコール残基，Ｒ_３は炭素数７〜１７の脂肪酸残基、ａは３〜１５の整数、ｂは０〜１２の整数で、ａ＋ｂは６〜１５である。）
   （Ｃ）アルキル（Ｒ_４）スルホネート塩
   （但しＲ_４はＣ_１０〜Ｃ_１８のアルキル又はアルケニル基）
   （Ｄ）アルキル（Ｒ_５）ホスフェート塩又はアルキル（Ｒ_５）のアルキレンオキサイド付加物のホスフェート塩
   （但しＲ_５は、Ｃ_８〜Ｃ_１８のアルコール残基である。）