JP4628094B2 - 弾性繊維用処理剤及びそれを用いて得られた弾性繊維 - Google Patents
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- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Description
弾性繊維用処理剤は、シリコーン油、鉱物油およびエステル油などの疎水性のベース成分を用いているため、制電性が不十分である。
前述の高級脂肪酸の金属塩を用いた弾性繊維用処理剤は、糸条同士の膠着を防止する効果はあるが、繊維間の摩擦が低くて、チーズ捲形状に崩れを生じたり、静電気防止効果が充分でないため、解舒時に、糸切れが発生することがある。前述の特開平11−12950号公報に記載されているように、高級脂肪酸の金属塩の他にカルボキシアミド変性シリコーンを用いた処理剤でも静電気防止などにおいて充分な改善はなされない。又、高級脂肪酸の金属塩を用いた弾性繊維用処理剤は、高級脂肪酸の金属塩が経時的に分離、凝集、沈澱を生ずるなどして、分散安定性が良くない。
加工工程での操業性安定化には、平滑性が必要である。前述のアルキルホスフェート金属塩を用いた弾性繊維用処理剤は対金属の摩擦が高いため、加工工程において糸切れを生じたり、繊維間の摩擦が低くて、チーズ捲形状に崩れを生じたりするだけでなく、極性が強いため、疎水性成分からなる弾性繊維用処理剤のベース成分への溶解性が良くないこともあり、前述の特開平9−49167号公報、特開平7−173770号公報に記載されているようなアルキルホスフェート金属塩の他にアルキルホスフェートアミン塩を用いた処理剤でも、平滑性、チーズ捲形状、そしてベース成分への溶解性などにおいて充分な改善はなされない。
弾性繊維と綿糸を交編する場合、制電性が悪いと、発生静電気により風綿が弾性繊維に吸着して吸糸口に詰まり、吸糸口で糸切れが起こるため、たびたび清掃しなければいけない問題がある。本発明は、弾性繊維用処理剤として用いる場合に、アミノ変性シリコーンとリン酸エステルとを分散剤として用いることで、高級脂肪酸の金属塩の粒子径を小さくなるよう分散することが出来て、分散安定性が良好な処理剤が得られ、且つ、該処理剤を弾性繊維に付与することで、解舒性、制電性、チーズ捲形状、平滑性に優れた弾性繊維が得られ、弾性繊維と綿糸の交編時に風綿吸着が少なく、細物弾性繊維(例えば、繊度が33dtex以下)と綿糸の高速編織加工(例えば、糸速度が100m/分以上)が可能となる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を提供することを目的とする。
R1(R2)2SiO−[(R2)2SiO]k−[(R2R3)SiO]l−SiR4(R2)2 (式1)
(式中、R1はH2N(CH2)3−、R2は1価炭化水素基又はアルコキシ基、R3は1価炭化水素基、R4はH2N(CH2)3−、kは5〜10,000の正数、lは0もしくは0.1〜400の正数)
なお、上記式1中の−[(R2)2SiO]k−と−[(R2R3)SiO]l−とは両基の結合位置関係を示すものではなく、単に分子中の両基の平均付加モル数を示すものである。従って、両基はランダムに結合していてもよくまたブロック状に結合していてもよい。
又、分散剤として用いられる該アミノ変性シリコーンと該リン酸エステルは所定割合で混合、中和して分散剤に用いることで、高級脂肪酸の金属塩の処理剤中での分散安定性を高め、更には弾性糸の解舒性、平滑性を高め、弾性糸に制電性、良好なチーズ捲形状、風綿吸着防止の効果を付与することができるため、該アミノ変性シリコーンに含まれるアミノ基のモル数とリン酸エステルに含まれる酸性水酸基のモル数の比は0.5〜1.5とすることが好ましい。
また本発明は、分散媒体としてシリコーン油、鉱物油及びエステル油より選ばれる少なくとも一種と、分散剤としてアミノ変性シリコーンと炭化水素基もしくはオキシアルキレン基を少なくとも分子中に一つ以上含むリン酸エステルとを使用し、該アミノ変性シリコーンが上記式1で表わされるアミノアルキル基含有オルガノポリシロキサンであり、該分散媒体/該アミノ変性シリコーンと該リン酸エステルの和の割合(重量比)が100/0.005〜100/20であり、該アミノ変性シリコーン/該リン酸エステルの割合(重量比)が100/0.005〜100/1500であり、該分散媒体と該分散剤の混合物と共に、該混合物100重量部に対し0.01〜10重量部の高級脂肪酸の金属塩を、高剪断性の混合または粉砕装置により、平均粒子径が0.01〜5μmとなるよう粉砕する、弾性繊維用処理剤の製造方法である。
高級脂肪酸の金属塩の割合が0.01重量部未満では、解舒性、平滑性の効果が不十分であり、10重量部を超えるとチーズ膠着防止効果が強くなり過ぎて、チーズ捲き形状が崩れ、形状不良となる。高級脂肪酸の金属塩の平均粒子径は、0.01〜5μm、好ましくは0.1〜1μmである。0.01μmより小さいと、処理剤の粘度が高くなり、取り扱い性が悪くなったり、膠着防止性が低下することがある。5μmより大きいと、処理剤中における分散性が悪くなり、弾性繊維の加工工程等において、編針やガイドとの摩擦が大きくなることがある。高級脂肪酸の金属塩としては、炭素数が8以上の脂肪酸を2価の金属やアルミニウムなどで中和した塩が用いられる。本発明に好適な高級脂肪酸の金属塩の具体例としては、オレイン酸Ca、パルミチン酸Mg、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、イソステアリン酸Mg、イソステアリン酸Baが例示できる。特に好ましくは、パルミチン酸Mg、ステアリン酸Ca、ステアリン酸Mg、ステアリン酸Ba、ステアリン酸Zn、ステアリン酸Alである。
該分散媒体/該分散剤の重量比について、該分散剤の重量比が0.005重量部未満では、平均粒子径の微小化や微小化に伴う増粘の抑制などの分散効果が不十分であり、解舒性、制電性、チーズ捲形状、平滑性、風綿吸着防止の効果も不十分となり、20を超えると本来の目的である分散効果に対し、過剰量となり、不経済である。
R1(R2)2SiO−[(R2)2SiO]k−[(R2R3)SiO]l−SiR4(R2)2 (式1)
(式中、R1はH2N(CH2)−、1価炭化水素基、アルコキシ基から選択される基、R2は1価炭化水素基又はアルコキシ基、R3は1価炭化水素基、H2N(CH2)3−、H2N(CH2)2NH(CH2)3−から選択される基、R4はH2N(CH2)3−、1価炭化水素基、アルコキシ基から選択される基、kは5〜10,000の正数、lは0もしくは0.1〜400の正数)
上記式1中の−[(R2)2SiO]k−と−[(R2R3)SiO]l−とは両基の結合位置関係を示すものではなく、単に分子中の両基の平均付加モル数を示すものである。従って、両基はランダムに結合していてもよくまたブロック状に結合していてもよい。
上記式1中、R1、R3、R4はそのうちの少なくとも一つ以上はH2N(CH2)3−及び/又はH2N(CH2)2NH(CH2)3−であり、これらのアルキルアミノ基をリン酸エステルで中和することにより、処理剤中での高級脂肪酸の金属塩の分散安定性向上と平均粒子径を微小化する効果が得られる。
R1はH2N(CH2)3−、1価炭化水素基、アルコキシ基から選択される基を表し、好ましくはH2N(CH2)3−、メチル基、メトキシ基である。R2は1価炭化水素基又はアルコキシ基を表し、好ましくは、メチル基、メトキシ基である。R3は1価炭化水素基、H2N(CH2)3−、H2N(CH2)2NH(CH2)3−から選択される基を表し、好ましくはメチル基、H2N(CH2)3−、H2N(CH2)2NH(CH2)3−である。
R4はH2N(CH2)3−、1価炭化水素基、アルコキシ基から選択される基を表し、好ましくはH2N(CH2)3−、メチル基、メトキシ基である。
kとlの総和が5未満では、揮発性が問題となることがあり、kが10,000を超え、且つlが400を超える場合は、処理剤の粘度が高くなり、平滑性に悪影響を及ぼす。又、通常25℃における粘度が3〜30,000mm2/Sで、アミン価が0.1〜200(KOH mg/g)の範囲にあるものが好ましい。粘度が3mm2/S以下では揮発し易く、30,000mm2/Sを超えると平滑性が悪くなる。より好ましくは3〜20,000mm2/Sの範囲である。アミン価が0.1(KOH mg/g)以下では、高級脂肪酸の金属塩を微小分散して分散安定化する効果や、解舒性、制電性、チーズ捲形状、平滑性、風綿吸着防止の効果が不十分であり、200(KOHmg/g)を超えると、分散媒体への溶解性が悪い。より好ましくは1〜160(KOHmg/g)である。
油剤の作用効果の評価法
アミン価(KOHmg/g)=(A×F×5.61)/W (式2)
(式2において、A=滴定量(ml)、F=0.1N−HClの力価、W=試料重量(g))
摩擦係数(F/FμS)=1/θ・ln(T2/T1) (式3)
(式3において、θ=2π、ln=自然対数、T1は22dtex当り1g)
解舒速度比(%)=(巻取速度−解舒速度)÷解舒速度X100 (式4)
○:透明な層や沈澱が無い。 △:透明な層がある。 ×:沈澱がある。
PrA基:H2N(CH2)3−
PrAEA基:H2N(CH2)2NH(CH2)3−
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。
PrA基:H2N(CH2)3−
PrAEA基=H2N(CH2)2NH(CH2)3−
紡糸原液の調整:
数平均分子量2000のポリテトラメチレングリコール100重量部と4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート25重量部を70℃で反応させ、N,N’−ジメチルアセトアミド250重量部を加え冷却しながら反応混合物を溶解させた。1,2−ジアミノプロパン5重量部をN,N’−ジメチルアセトアミド184重量部に溶解させたものを添加した。この様にしてポリウレタン紡糸原液を得た。
又、処理剤の平均粒子径を一定範囲とすることで、処理剤自身の分散安定性が向上する。更に、分散剤を用いることで、処理剤を効率よく粉砕調整でき、平均粒子径をより微小化し、処理剤の分散安定性をより向上させることができる。
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
8 U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
15 Uゲージ
16 弾性繊維のチーズ
17 コンペンセーター
18 ローラー
19 風綿の吸糸口
20 弾性繊維の巻取ローラー
21 綿糸
22 ガイド
23 ローラー
24 編針
25 綿糸の巻取ローラー
26 チーズ
27 巻き取り用紙管
28 ローラー
29 ローラー
30 走行糸条
31 解舒点
32 チーズとローラーの接点
Claims (5)
- 分散媒体としてシリコーン油、鉱物油及びエステル油より選ばれる少なくとも一種と、分散剤としてアミノ変性シリコーンと炭化水素基もしくはオキシアルキレン基を少なくとも分子中に一つ以上含むリン酸エステルとを含有し、
該アミノ変性シリコーンが下記式1で表わされるアミノアルキル基含有オルガノポリシロキサンであり、
該分散媒体/該アミノ変性シリコーンと該リン酸エステルの和の割合(重量比)が100/0.005〜100/20であり、該アミノ変性シリコーン/該リン酸エステルの割合(重量比)が100/0.005〜100/1500であり、
該分散媒体と該分散剤の混合物中に、平均粒子径が0.01〜5μmの高級脂肪酸の金属塩が、該分散媒体と該分散剤の混合物100重量部当たり0.01〜10重量部の割合で分散されている、弾性繊維用処理剤。
R1(R2)2SiO−[(R2)2SiO]k−[(R2R3)SiO]l−SiR4(R2)2 (式1)
(式中、R 1 はH 2 N(CH 2 ) 3 −、R 2 は1価炭化水素基又はアルコキシ基、R 3 は1価炭化水素基、R 4 はH 2 N(CH 2 ) 3 −、kは5〜10,000の正数、lは0もしくは0.1〜400の正数) - 請求項1に記載の弾性繊維用処理剤100重量部に対して、ポリエーテル変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、シリコーンレジン、有機スルホン酸化合物、有機硫酸化合物、有機カルボン酸アミン、有機リン酸エステルアミン塩及びアミノ変性シリコーンの有機リン酸エステル中和物より選ばれる少なくとも一種が0.01〜15重量部更に添加されている、弾性繊維用処理剤。
- 前記アミノ変性シリコーンに含まれるアミノ基のモル数と前記リン酸エステルに含まれる酸性水酸基のモル数の比が0.5〜1.5である、請求項1又は2に記載の弾性繊維用処理剤。
- 分散媒体としてシリコーン油、鉱物油及びエステル油より選ばれる少なくとも一種と、分散剤としてアミノ変性シリコーンと炭化水素基もしくはオキシアルキレン基を少なくとも分子中に一つ以上含むリン酸エステルとを使用し、
該アミノ変性シリコーンが下記式1で表わされるアミノアルキル基含有オルガノポリシロキサンであり、
該分散媒体/該アミノ変性シリコーンと該リン酸エステルの和の割合(重量比)が100/0.005〜100/20であり、該アミノ変性シリコーン/該リン酸エステルの割合(重量比)が100/0.005〜100/1500であり、
該分散媒体と該分散剤の混合物と共に、該混合物100重量部に対し0.01〜10重量部の高級脂肪酸の金属塩を、高剪断性の混合または粉砕装置により、平均粒子径が0.01〜5μmとなるよう粉砕する、弾性繊維用処理剤の製造方法。
R1(R2)2SiO−[(R2)2SiO]k−[(R2R3)SiO]l−SiR4(R2)2 (式1)
(式中、R 1 はH 2 N(CH 2 ) 3 −、R 2 は1価炭化水素基又はアルコキシ基、R 3 は1価炭化水素基、R 4 はH 2 N(CH 2 ) 3 −、kは5〜10,000の正数、lは0もしくは0.1〜400の正数) - 請求項1〜3のいずれかに記載の弾性繊維用処理剤又は請求項4に記載の製造方法によって得られる弾性繊維処理剤が弾性繊維に対して0.1〜15重量%付与されている、弾性繊維。
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