JP5730144B2 - 合成繊維用処理剤およびその利用 - Google Patents
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- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Description
本発明の合成繊維フィラメント糸条は、該合成繊維フィラメント糸条を含む繊維構造物を製造する際に、静電気の発生、毛羽・断糸、染色性不良といった問題を低減することができる。本発明の繊維構造物は、静電気の発生を低減して製造することができ、毛羽・断糸、染色性不良が低減されたものである。
有機亜鉛化合物(A)は、本発明の合成繊維用処理剤の必須成分であり、上記一般式(1)で示される化合物である。処理剤が有機亜鉛化合物(A)を必須に含有することにより、合成繊維フィラメント糸条を製造する際や繊維構造物を製造する際の静電気の発生、毛羽・断糸、染色不良を低減することができる。有機亜鉛化合物(A)は、1種または2種以上を使用してもよい。
アルキル基、アルケニル基は、分岐型であっても直鎖型であってもよい。アルキル基、アルケニル基の炭素数としては、3〜18が好ましく、3〜12がより好ましく、4〜10がさらに好ましく、4〜8が特に好ましい。炭素数が3未満の場合、処理剤に対する有機亜鉛化合物(A)の相溶性が悪くなることがある。一方、炭素数が18超の場合、制電性およびラビング特性が不充分となることがある。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。
アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−オクテニル基、1−デセニル基、1−オクタデセニル基等が挙げられる。
なお、上記アリール基およびアラルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基の炭素数は、通常1〜30、好ましくは2〜26、さらに好ましくは3〜24である。このような置換基としては、メチル基、エチル基、t−ブチル基、オクチル基、ノニル基、ラウリル基、デシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、セチル基、ステアリル基、オレイル基、ベヘニル基、スチリル基等が挙げられる。このような置換基の数は1つであっても複数であってもよく、複数の場合に複数種の置換基が混在していてもよい。
本発明の合成繊維用処理剤は、(ポリ)オキシアルキレン基を有しないエステル化合物(B1)、ポリエーテル化合物(B2)および鉱物油(B3)から選ばれる少なくとも1種のベース成分(B)を必須に含有するものである。ベース成分(B)は、処理剤の基本的な耐熱性、平滑性を発揮する成分である。
エステル化合物(B1)としては、一価アルコールと一価カルボン酸との一価エステル(B1−1)、多価アルコールと一価カルボン酸との多価エステル(B1−2)、一価アルコールと多価カルボン酸との多価エステル(B1−3)等が挙げられる。エステル化合物(B1)は、1種または2種以上を併用してもよい。
脂肪族1価アルコールとしては、特に限定はなく、飽和であっても不飽和であってもよい。脂肪族1価アルコールの炭素数は、8〜24が好ましく、14〜24がより好ましく、18〜22がさらに好ましい。脂肪族1価アルコールは、飽和脂肪族1価アルコールと不飽和脂肪族1価アルコールを併用してもよい。
芳香族アルコール1価アルコールとしては、フェノール、アルキルベンゼンアルコール等が挙げられる。
脂肪酸としては、特に限定はなく、飽和であっても不飽和であってもよい。脂肪酸の炭素数は、8〜24が好ましく、14〜24がより好ましく、18〜22がさらに好ましい。脂肪酸は、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸を併用してもよい。
一価の芳香族カルボン酸としては、安息香酸、トルイル酸、ナフトエ酸、サリチル酸、没食子酸、ケイ皮酸等が挙げられる。
脂肪族多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、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、エリスリトール、ジグリセリン、ソルビタン、ソルビトール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール、トリグリセリン、テトラグリセリン、ショ糖等が挙げられる。
芳香族多価アルコールとしては、ビスフェノールA、ビスフェノールZ、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
脂肪族多価カルボン酸としては、クエン酸、イソクエン酸、リンゴ酸、アコニット酸、オキサロ酢酸、オキサロコハク酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられる。
芳香族多価カルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、メリト酸、トリメリット酸等が挙げられる。
上記のエステル化合物(B1)の製造方法としては、特に限定はなく、公知のエステル化の手法を採用できる。
ポリエーテル化合物(B2)の重量平均分子量は、1000〜20000が好ましく、1500〜12000がより好ましく、1500〜8000がさらに好ましい。重量平均分子量が200未満の場合、集束性が悪くなる場合がある。一方、重量平均分子量が20000超の場合、処理剤への相溶性が劣り、粘度も高くなり過ぎ、処理剤の糸への均一付着性が劣る場合がある。なお、本発明での重量平均分子量は、東ソー(株)製高速ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置HLC−8220GPCを用い、試料濃度3mg/ccで、昭和電工(株)製分離カラムKF−402HQ、KF−403HQに注入し、示差屈折率検出器で測定されたピークより算出した。
鉱物油の粘度(レッドウッド粘度、25℃)は、耐熱性の点から、150〜500秒が好ましく、150〜300秒がさらに好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤は、ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸多価アルコールエステル、該ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸多価アルコールエステルの少なくとも一つの水酸基を脂肪酸で封鎖したエステル、該ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸多価アルコールエステルとジカルボン酸との縮合物および該縮合物の少なくとも一つの水酸基を脂肪酸で封鎖したエステルから選ばれる少なくとも1種の成分(C)を含有することが好ましい。このような成分(C)を有機亜鉛金属化合物(A)と用いることにより、フィラメント糸条の集束性が向上し、毛羽・断糸を防止する効果、特に高速化での延伸で糸の損傷防止に効果を発揮する。
ポリヒドロキシエステルとしては、たとえば、炭素数6〜22(好ましくは12〜22)のヒドロキシ脂肪酸と多価アルコールとのエステル化物のアルキレンオキシド付加物を挙げることができる。
2種類以上のアルキレンオキシドを付加する場合、それらの付加順序は特に限定されるものでなく、付加形態はブロック状、ランダム状のいずれでもよい。アルキレンオキシドの付加は公知の方法により行うことができるが、塩基性触媒の存在下にて行うことが一般的である。
ポリヒドロキシエステルを製造する場合、多価アルコールの水酸基1モル当量あたりのヒドロキシ脂肪酸のカルボキシル基モル当量は、0.5〜1の範囲であることが好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤は、前述の有機亜鉛化合物(A)とベース成分(B)とを必須に含有し、有機亜鉛化合物(A)を特定量含むものである。処理剤の不揮発分に占める有機亜鉛化合物(A)の重量割合は、0.5〜6重量%であり、0.5〜5重量%が好ましく、1.0〜4.5重量%がより好ましく、1.5〜4重量%がさらに好ましい。有機亜鉛化合物(A)の重量割合が0.5重量%未満の場合、制電性およびラビング特性が不充分となり、製糸速度や後加工速度を上げた場合、発生静電気量および毛羽・断糸や染色不良の発生が増加する。また、6重量%より多くなると、糸条の動摩擦が高くなり、毛羽・断糸の原因となる。
なお、本発明における不揮発分とは、処理剤を105℃で熱処理して溶媒等を除去し、恒量に達した時の絶乾成分をいう。
含芳香環シリコーン化合物としては、フェニル変性ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン等が用いられる。粘度(25℃)は10〜500mm2/sが好ましく、20〜200mm2/sがより好ましく、50〜100mm2/sがさらに好ましい。ポリシロキサン鎖を構成するメチル基(M)と芳香環を有する基(P)のモル比(M/P)は、10以下が好ましく、5以下がより好ましく、2以下がさらに好ましく、0が特に好ましい。
本発明の合成繊維フィラメント糸条は、原料合成繊維フィラメント糸条に対して、本発明の合成繊維用処理剤が付与されたものである。合成繊維用処理剤の不揮発分の付与量は、原料フィラメント糸条に対して、0.2〜4重量%が好ましく、0.3〜2重量%がより好ましく、0.35〜1.5重量%がさらに好ましい。0.2重量%未満の場合、繊維を処理剤で充分覆うことができず、毛羽や断糸が発生する場合がある。一方、4重量%超の場合、処理剤付与工程での処理剤飛散が増え、作業環境を悪化させる場合がある。
原料合成繊維フィラメント糸条に本発明の合成繊維用処理剤を付与する方法としては、特に限定はなく、公知の方法を採用することできる。通常、原料合成繊維フィラメント糸条の紡糸工程または延伸工程で付与され、原料合成繊維フィラメントに対して、不揮発分のみからなる処理剤、不揮発分を低粘度鉱物油で希釈した処理剤、又は水中に不揮発分を乳化した水系エマルジョン処理剤をオイリングローラーやガイドオイリング等を用いて付与する方法等が挙げられる。
本発明の繊維構造物は、本発明の合成繊維用処理剤が付与された合成繊維フィラメント糸条を含むものである。具体的には、本発明の合成繊維用処理剤が付与された合成繊維フィラメント糸条を用いてウォータージェット織機、エアジェット織機、または、レピア織機で織られた織物、および丸編み機、経編み機、または、緯編み機で編まれた編物である。また繊維構造物の用途としては、タイヤコード、シートベルト、エアバッグ、魚網、ロープ等の産業資材、衣料用等が挙げられる。織物、編物を製造する方法としては、特に限定はなく、公知の手法を採用できる。
表2、3に記載の成分(成分詳細は表1に記載)を混合攪拌して、各実施例・比較例の合成繊維用処理剤を調整した。なお、表2及び表3中の配合表の数字は重量部数で示す。次に、処理剤に占める不揮発分濃度が20重量%になるよう、合成繊維用処理剤を水中油型に分散させた(O/W型エマルション状態にした)処理剤を調製した。
紡糸速度1000m/min、糸条フィラメントへの処理剤の不揮発分の付与量が0.8重量%になる条件で、紡糸直後のポリエステル繊維糸条フィラメントに、メタリングポンプ装置を用いてこの処理剤を付与して一旦捲き取ること無く直接延伸を行い、処理剤が付与された糸条(1100dtex/192f)を得た。このフィラメント糸条を用いて、20℃、65%RHの温湿度条件下で、下記の方法により、平滑性、制電性、ラビング試験、集束性、処理剤相溶性、染色性の評価を行った。その結果を表2、3に示す。
走糸法摩擦測定機(東レエンジニアリング製YF−870)を用い、下記条件で摩擦を測定し、摩擦係数を算出した。
糸速度:100m/min
ホットローラー温度:20℃
摩擦体:φ40mm梨地クロムピン
接触角(θ):π(ラジアン)
荷重(T1):500g
摩擦係数=(1/θ)ln(T2/T1)
T2:測定張力
<判定方法>
平滑性良好:摩擦係数0.190以下
平滑性不良:摩擦係数0.190より大
走糸法摩擦測定機を用い、摩擦特性を測定した時に摩擦体で発生する静電気量を集電気(春日式集電器:KS−525)で測定した。
<判定方法>
制電性良好:−0.5〜+0.5kV
制電性不良:−0.5kV以下、+0.5kV以上
図1の装置を用い、下記条件で処理剤を付与した糸条が切断するまでのストローク回数を測定した。数値が大きいほど、ラビング特性は良好である。
荷重W:300g
撚り掛け数:2回
繊維−繊維の交差角度:60°
<判定方法>
ラビング性良好:150回以上
ラビング性不良:150回未満
フィラメント糸条を水平に設置した棒に固定し、棒からの長さが30cmとなるように調整する。更に、フィラメント糸条下方に荷重(200g)を掛ける。次に、鋏で糸条中央を切断し、その際の切断部分の糸バラケ状態を目視判定した。なお、表では集束性と示す。
<判定方法>
○:殆ど糸はバラケていない
×:切り口から上方向に糸が10cm以上割れた
各成分を添加混合した時の処理剤の相溶化状態を目視判定した。
<判定方法>
○:透明均一化している
×:2相分離、あるいは、曇りが認められた
得られたポリエステルフィラメント糸条を(株)小池機械製作所製の丸編み機で筒編みを作製し、ポリエステル編地の染色処理を行った。染色処理を行ったポリエステル編地をグレースケールに装着し、編地1m当たりの染色欠点数から以下の基準により染色性を評価した。
<判定方法>
染色欠点無し:◎
染色欠点 1個 以上2個未満:○
染色欠点2個以上10個未満:△
染色欠点10個以上:×
表4に記載の成分(成分詳細は表1に記載)を混合攪拌して、各実施例・比較例の合成繊維用処理剤を調整した。次に、処理剤に占める不揮発分濃度が13重量%になるよう、合成繊維用処理剤を水中油型に分散させた(O/W型エマルション状態にした)処理剤を調製した。
次いで、エクストルーダーで口金から吐出、冷却固化された、酸化チタンを0.4%含有したポリエステルセミダル糸条フィラメントに対して、メタリングポンプ装置を用いたガイドオイリング方式にて、処理剤の不揮発分の付与量が0.8重量%となるようO/W型エマルションを付与し、一旦捲き取ること無く引続いて延伸を行い、処理剤が付与された糸条(84dtex/36f)を得た。このフィラメント糸条を用いて、20℃、65%RHの温湿度条件下で、制電性、集束性、処理剤相溶性、染色性については実施例1〜15と同じ方法により、平滑性、ラビング特性については下記の方法により評価を行った。その結果を表4に示す。
走糸法摩擦測定機(東レエンジニアリング製YF−870)を用い、下記条件で摩擦を測定し、摩擦係数を算出した。
糸速度:100m/min
ホットローラー温度:20℃
摩擦体:φ40mm梨地クロムピン
接触角(θ):π(ラジアン)
荷重(T1):10g
摩擦係数=(1/θ)ln(T2/T1)
T2:測定張力
<判定方法>
平滑性良好:摩擦係数0.230以下
平滑性不良:摩擦係数0.230より大
図1の装置を用い、下記条件で処理剤を付与した糸条が切断するまでのストローク回数を測定した。数値が大きいほど、ラビング特性は良好である。
荷重W:150g
撚り掛け数:1.5回
繊維−繊維の交差角度:45°
<判定方法>
ラビング性良好:150回以上
ラビング性不良:150回未満
表5に記載の成分(成分詳細は表1に記載)を混合攪拌して、各実施例・比較例の合成繊維用処理剤を調整した。次に、処理剤に占める不揮発分濃度が10重量%になるよう、合成繊維用処理剤を水中油型に分散させた(O/W型エマルション状態にした)処理剤を調製した。
次いで、エクストルーダーで口金から吐出、冷却固化された、酸化チタン含有量0.4重量%のポリエステルセミダル糸条に対して、メタリングポンプ装置を用いたガイドオイリング方式にて、処理剤の不揮発分の付与量が0.4重量%となるようO/W型エマルションを付与し、133dtex/36fの部分配向糸(Partially Oriented Yarn;以下POYと略す)を紡糸し、3000m/minの速度で巻き取ることで、10kg捲きチーズを得た。次に、得られたPOYを用いて、熱板接触加熱方式である仮撚り加工機にて、下記の仮撚り加工条件で、延伸仮撚り加工を行い、84dtex/36fの仮撚り加工糸(Draw Texturing Yarn;以下DTYと略す)を得た。この仮撚り加工糸を用いて、20℃、65%RHの温湿度条件下で、制電性、集束性、処理剤相溶性、染色性については実施例1〜15と同じ方法により、ラビング特性については実施例16〜21と同じ方法により、平滑性については下記の方法により評価を行った。その結果を表5に示す。
熱板接触加熱方式である仮撚り加工機の延伸仮撚り条件
仮撚り加工機:帝人精機(株)製 HTS−15V
加工速度:800m/min
延伸比(DR):1.60
撚り掛け装置:3軸ディスク摩擦方式 1−5−1
(ガイドディスク1枚−ワーキング(ポリウレタン)ディスク5枚−ガイドディスク1枚)
ディスク速度/糸速度(D/Y):1.8
オーバーフィード率:3%
第一ヒーター(加撚側)温度:200℃
第二ヒーター(解撚側)温度:室温
走糸法摩擦測定機(東レエンジニアリング製YF−870)を用い、下記条件で摩擦を測定し、摩擦係数を算出した。なお、表では平滑性と示す。
糸速度:100m/min
ホットローラー温度:20℃
摩擦体:φ40mm梨地クロムピン
接触角(θ):π(ラジアン)
荷重(T1):10g
摩擦係数=(1/θ)ln(T2/T1)
T2:測定張力
<判定方法>
平滑性良好:摩擦係数0.300以下
平滑性不良:摩擦係数0.300より大
Claims (7)
- 処理剤の不揮発分に占める前記ベース成分(B)の重量割合が30〜98重量%である、請求項1に記載の合成繊維用処理剤。
- さらに、ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸多価アルコールエステル、該多価アルコールエステルの少なくとも一つの水酸基を脂肪酸で封鎖したエステル、該多価アルコールエステルとジカルボン酸との縮合物および該縮合物の少なくとも一つの水酸基を脂肪酸で封鎖したエステルから選ばれる少なくとも1種の成分(C)を含有し、処理剤の不揮発分に占める成分(C)の重量割合が1〜30重量%である、請求項1または2に記載の合成繊維用処理剤。
- 前記ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸多価アルコールエステルの重量平均分子量が1000〜8000である、請求項3に記載の合成繊維用処理剤。
- 前記合成繊維が、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維またはポリオレフィン繊維である、請求項1〜4のいずれかに記載の合成繊維用処理剤。
- 原料合成繊維フィラメント糸条に対して、請求項1〜5のいずれかに記載の合成繊維用処理剤が付与された、合成繊維フィラメント糸条。
- 請求項6に記載の合成繊維フィラメント糸条を含む、繊維構造物。
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