JP4443331B2

JP4443331B2 - 弾性繊維用処理剤及びその弾性繊維

Info

Publication number: JP4443331B2
Application number: JP2004199926A
Authority: JP
Inventors: 淳高谷; 雅之平松
Original assignee: Matsumoto Yushi Seiyaku Co Ltd
Current assignee: Matsumoto Yushi Seiyaku Co Ltd
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2024-06-08
Also published as: JP2005350837A

Description

本発明は弾性繊維用処理剤、及び該処理剤を用いて処理された弾性繊維に関する。

背景分野

特開昭５７−１２８２７６号公報に、ポリジオルガノシロキサンとポリエーテル変性シリコーンよりなるポリウレタン弾性繊維用油剤が記載されている。特開昭６１−９７４７１号公報に、鉱物油又はポリジオルガノシロキサンとアミノ変性シリコーンよりなるポリウレタン弾性繊維用油剤が記載されている。
特開昭５７−１２８２７６号公報特開昭６１−９７４７１号公報

弾性繊維用処理剤は、ベース成分として、シリコーン油、鉱物油およびエステル油などを用いているが、最近、弾性繊維を生産する際の紡糸速度が高速化してきた。このために、オイリング時、もしくはその後の工程において、油剤の飛散量が紡糸速度の高速化に伴って増加する問題がある。
また、最近の弾性繊維の要求性能から細Ｄｅ化が進んできたため、オイリング時にローラーやノズルに糸が取られて糸切れする問題があり、これを解決するために粘度の低い油剤成分を用いる事も油剤の飛散量が増加する原因となっている。

本発明は、シリコーン油、鉱物油及び／又はエステル油からなり、シリコーン油が３０重量％以上からなるベース成分を使用し、該ベース成分に対しシリコーン生ゴム、シリコーンゴム、アミノシリコーン生ゴム、アミノシリコーンゴムより選ばれる少なくとも一種を０．０１〜１０重量％、好ましくは０．０５〜１重量％混合して構成される弾性繊維用処理剤である。また、本発明の弾性繊維は、上記処理剤が０．１〜１５重量％付与されている事を特徴とする。

本発明は、ベース成分がエステル油、鉱物油、シリコーン油より選ばれ、該ベース成分に下記のシリコーン生ゴム、シリコーンゴム、アミノシリコーン生ゴム、アミノシリコーンゴムのうち一種以上を含有する必要がある。
本発明にいうシリコーン生ゴムは、一般的にはポリオルガノシロキサン分子の重合度が約５，０００〜１０，０００のもので、末端にビニル基等の活性基を有していても有していなくてもよい。本発明にいうシリコーンゴムは、シリコーン生ゴムを過酸化ベンゾイル等の一般的な架橋剤を用いて架橋したものや末端にビニル基等の活性基を有するタイプのシリコーン生ゴムを白金等の触媒下、−ＳｉＨ基を持つ架橋剤を用いて架橋したもの。シリコーン生ゴムおよびシリコーンゴムは、粘度２０ｃＳｔのポリジメチルシロキサンに対し２０重量部溶解させたとき、３０℃における粘度が１〜１００，０００ｃＳｔの範囲にあることが好ましく、２００〜５０，０００ｃＳｔがより好ましい。粘度が１ｃＳｔ未満ではシリコーンの揮発が問題となる事があり、１００，０００ｃＳｔより大きいと弾性繊維への表面への濡れ性が悪くなる事がある。
本発明にいうアミノシリコーン生ゴムは、ポリオルガノシロキサン分子鎖にアミノ基含有基、好ましくは−ＲＮＨ_２基もしくは−ＲＮＨＲＮＨ_２（Ｒは有機基）を有し、一般的には重合度が５，０００〜１０，０００のもので、末端にビニル基等の活性基を有していても有していなくてもよい。本発明にいうアミノシリコーンゴムは、アミノシリコーン生ゴムを架橋剤で架橋したものがよい。
アミノシリコーン生ゴムおよびアミノシリコーンゴムは、アミノ当量として１，０００〜１０００，０００（ｇ／ｍｏｌ）の範囲にあるものが好ましい。より好ましくは、５，０００〜５００，０００である。アミノシリコーン生ゴムおよびアミノシリコーンゴムは、粘度２０ｃＳｔのポリジメチルシロキサンに対し、２０重量部溶解させたとき、３０℃における粘度が１〜１００，０００ｃＳｔの範囲にあることが好ましく、２００〜５０，０００ｃＳｔの範囲がより好ましい。粘度が１ｃＳｔ未満ではシリコーンの揮発が問題となる事があり、１００，０００ｃＳｔより大きいと弾性繊維への表面への濡れ性が悪くなる事がある。
本発明の処理剤を用いると、油剤の飛散量が２０重量％以上、好ましくは５０重量％以上減少する。

また、本発明の処理剤には平滑性、解舒性、制電性の効果を高めるために従来の公知の変性シリコーン（アミノ変性シリコーン、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、カルビノール変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、リン酸変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、式：Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３ＳｉＯ_１／２（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は一価炭化水素基である。）で示されるシロキサン単位と式：ＳｉＯ_２で示されるシロキサン単位とからなるオルガノポリシロキサン樹脂、式：Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３ＳｉＯ_１／２（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は一価炭化水素基である。）示されるシロキサン単位と式：ＳｉＯ_２で示されるシロキサン単位及び式：Ｒ_４ＳｉＯ_３／２（式中、Ｒ_４は一価炭化水素基である。）で示されるシロキサン単位からなるオルガノポリシロキサン樹脂、式：Ｒ_４ＳｉＯ_３／２（式中、Ｒ_４は一価炭化水素基である。）で示されるシロキサン単位からなるオルガノポリシロキサン樹脂等）やつなぎ剤、制電剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等、通常、弾性繊維の処理剤として用いられる成分を配合することができる。
また、本発明の処理剤には、平滑性、解舒性、制電性の効果を高めるために高級脂肪酸の金属石鹸、有機カルボン酸有機アミン中和物、アミノ変性シリコーンの有機リン酸エステル中和物、Ｎ，Ｎ’−置換脂肪酸ビスアミド、Ｎ，Ｎ’−置換脂肪酸ジアミド、Ｎ−置換脂肪酸アミドが００１〜５重量部添加されていても良い。高級脂肪酸の金属石鹸としては、従来弾性繊維に用いられている公知のものを用いる事ができ、ステアリン酸Ｃａ、ステアリン酸Ｍｇ、ステアリン酸Ａｌ、ステアリン酸Ｂａ、ステアリン酸Ｚｎ等が好ましい。

本発明の処理剤は、通常、弾性繊維に対して０．１〜１５重量％付与される。０．１重量％より少ないと本発明の効果が充分でなく、１５重量％を越えると不経済である。本発明の弾性繊維とは、ポリウレタンエラストマー、ポリウレタンウレアエラストマー、ポリエーテルエステルエラストマー、ポリエチレンエラストマーなどから構成される伸度３００％以上の繊維である。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。
なお具体例における、各特性の評価は次の方法に従って行った。

油剤の作用効果の評価法
粘度：
キャノンフェンスケ粘度計を用い、３０℃における試料液の動粘度を求めた。

ローラー静電気：
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、５０ｍ／分の周速で回転させ、チーズ上２ｃｍのところにおいて、春日式電位差測定装置（２）で、回転を始めて１時間後の発生静電気を測定する。

編成張力：
図２において、チーズ（３）から縦取りした弾性糸（４）をコンペンセーター（５）を経てローラー（６）、編み針（７）を介して、Ｕゲージ（８）に付したローラー（９）を経て速度計（１０）、巻き取りローラー（１１）に連結する。速度計（１０）での走行速度が定速（例えば、１０ｍ／分、１００ｍ／分）になるように巻き取りローラーの回転速度を調整して、巻き取りローラーに巻き取り、そのときの編成張力をＵゲージ（８）で測定し、繊維／編み針間の摩擦（ｇ）を計測する。走行糸条より１ｃｍのところで春日式電位差測定装置（１２）で発生静電気を測定する。

繊維間摩擦係数（Ｆ／ＦμＳ）：
図３において、処理剤が付与された弾性繊維のモノフィラメントを５０〜６０ｃｍ程取り、一方の端に荷重Ｔ１（１３）を吊り、ローラー（１４）を介して、Ｕゲージ（１５）にもう一方の端を掛けて定速（例えば、３ｃｍ／分）で引っ張り、そのときの２次張力Ｔ２をＵゲージ（１５）で測定し、式１により、繊維間摩擦係数を求める。
摩擦係数（Ｆ／ＦμＳ）＝１／θ・ｌｎ（Ｔ２／Ｔ１）（式１）
（式１において、θ＝２π、ｌｎ＝自然対数、Ｔ１は２２ｄｔｅｘ当り１ｇ）

解舒速度比：
図４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（１６）をセットし、巻き取り側に紙管（１７）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（１８）及び（１９）を同時に起動させる。この状態では糸（２０）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（２１）は図４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（２０）の解舒点（２１）が変わるので、この点がチーズとローラーとの接点（２２）と一致するように解舒速度を設定する。解舒速度比は式２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。

解舒速度比（％）＝（巻取速度−解舒速度）÷解舒速度×１００（式２）

油剤飛散量測定：
図５において、飛散油剤捕集器（２５）は紡糸側の直径が１５ｃｍ、巻取り側の直径が５ｃｍで、走行糸条方向の長さは２０ｃｍである。オイリングノズル（２４）から円錐状の飛散油剤捕集器（２５）までの距離は１５ｃｍである。紡糸された糸条（２３）をオイリングノズル（２４）を経て、飛散油剤捕集器（２５）の中を通し、巻き取る。この状態で毎分５００ｍの速度で、７７ｄｔｅｘの繊維に対して油剤を６重量％付与しながら紡糸を行い、１０分後の飛散油剤捕集器（２５）の中に溜まった油剤の重量を精秤する。このときの重量を油剤飛散量とし、この値が小さいほど、油剤飛散が少ない事を示す。

紡糸原液の調整：
数平均分子量２０００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ホルムアミド溶液を用いて鎖延長し、ポリマー濃度２７％のジメチルホルムアミド溶液を得た。３０℃での濃度は１５００ｍＰａＳであった。

実施例１〜５及び比較例１〜３

[実施例１〜１０及び比較例１〜３]
ポリウレタン紡糸原液を１９０℃のＮ２気流中に吐出して乾式紡糸した。紡糸中走行糸に表１及び表２に記載の処理剤（表中の配合量は重量部）を図５に記載された油剤飛散測定法を用いて油剤の飛散量を測定しながら、繊維に対して６重量％付与した後、毎分５００ｍの速度でボビンに巻き取り７７ｄｔｅｘモノフィラメントチーズ（巻き量４００ｇ）を得た。得られたチーズを３５℃、５０％ＲＨの雰囲気中に４８時間放置して評価に供した。又、経時劣化促進試験として、得られたチーズを６０℃、８０％ＲＨの雰囲気中に１０日間放置した後、２０℃、４５％ＲＨの雰囲気中に４８時間放置して評価に供した。これらの結果を表１及び２に示す。

発明の効果

本発明の処理剤を用いることにより、安定した制電性、良好な解舒性、良好な平滑性を弾性繊維に与えることを維持したまま、オイリング時、もしくはその後の工程での油剤の飛散量を減少させることができる。

ローラー静電気発生量の測定方法を説明する模式図。編成張力の測定方法及び静電気発生量の測定方法を説明する模式図。繊維間摩擦係数の測定方法を説明する模式図。解舒速度比の測定方法を説明する模式図。オイリング時、油剤飛散量の測定方法を説明する模式図。

符号の説明

１弾性繊維のチーズ
２春日式電位差測定装置
３弾性繊維のチーズ
４糸
５コンペンセーター
６ローラー
７編み針
８Ｕゲージ
９ローラー
１０速度計
１１巻き取りローラー
１２春日式電位差測定装置
１３荷重
１４ローラー
１５Ｕゲージ
１６チーズ
１７巻き取り用紙管
１８ローラー
１９ローラー
２０走行糸条
２１解舒点
２２チーズとローラーの接点
２３走行糸条（紡糸塔側）
２４オイリングノズル
２５飛散油剤捕集器（円錐型）
２６走行糸条（巻き取り側）

Claims

シリコーン油、鉱物油およびエステル油より選ばれる少なくとも１種からなり、かつシリコーン油を３０重量％以上含むベース成分を使用した弾性繊維用処理剤であって、
該ベース成分に対して、ビニル基からなる活性基を有するシリコーン生ゴム、該シリコーン生ゴムを架橋剤を用いて架橋したシリコーンゴム、ビニル基からなる活性基を有するアミノシリコーン生ゴムおよび該アミノシリコーン生ゴムを架橋剤を用いて架橋したアミノシリコーンゴムより選ばれる少なくとも一種のシリコーンゴム系成分を０．０１〜１０重量％含有し、
該シリコーンゴム系成分の２０ｃＳｔのポリジメチルシロキサンに２０重量％溶解させた時の粘度（３０℃）が２００〜５００００ｃＳｔであり、
該弾性繊維がポリウレタンエラストマー又はポリウレタンウレアエラストマーから構成される、弾性繊維用処理剤。
前記シリコーンゴム系成分が、前記アミノシリコーン生ゴムおよび／または前記アミノシリコーンゴムである、請求項１に記載の弾性繊維用処理剤。
ポリウレタンエラストマー又はポリウレタンウレアエラストマーから構成され、請求項１または２に記載の処理剤が０．１〜１５重量％付与されていることを特徴とする弾性繊維。