JP5903450B2 - 合成繊維用処理剤及びその利用 - Google Patents
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Classifications
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- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
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- D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
- D06M13/224—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic acid
- D06M13/228—Cyclic esters, e.g. lactones
Description
処理剤の不揮発分に占める前記エステル(A)の重量割合は10〜70重量%であり、前記ノニオン界面活性剤(B)の重量割合が15〜65重量%であることが好ましい。
前記エステル(A)の重量平均分子量は500〜1200であることが好ましい。
本発明の合成繊維フィラメント糸条の製造方法は、原料合成繊維フィラメント糸条に、上記の処理剤を付与する工程を含むものである。
本発明の繊維構造物は、本発明の合成繊維フィラメント糸条及び/又は本発明の製造方法で得られた合成繊維フィラメント糸条を含むものである。
本発明の製造方法によれば、毛羽、断糸の発生を著しく低減することができ、糸品位に優れた合成繊維フィラメント糸条を製造することができる。また、タールが少なく高品位な原糸が得られる。本発明の合成繊維フィラメント糸は、毛羽、断糸の発生が少なく、糸品位に優れる。
本発明の繊維構造物は、高品位な原糸を用いているので、品質に優れる。
エステル(A)は、本発明の処理剤の必須成分であり、多価アルコールと直鎖脂肪酸がエステル結合した構造を持つエステルである。エステル(A)の代わりに、1価アルコールと直鎖脂肪酸がエステル結合した構造を持つエステルのみを必須に用いた場合、平滑性に優れるが、繊維を保護する油膜強度が弱く、かえって毛羽が増加する。また、多価アルコールと分岐脂肪酸とがエステル結合した構造を持つエステルを用いた場合、平滑性が不足し、毛羽が増加する。エステル(A)は、1種又は2種以上を使用してもよい。なお、エステル(A)は、分子内にポリオキシアルキレン基を有しない化合物である。
直鎖脂肪酸全体に占める直鎖脂肪酸(a)の割合は、75〜95重量%であり、76〜94重量%がより好ましく、77〜93重量%さらに好ましい。該割合が75重量%未満の場合、該エステル油膜強度が不足したり、分子量が大きくなり十分な平滑性が得られなくなったりする。そのため、毛羽が発生し、高品位の繊維が得られないことがある。一方、該割合が95重量%超の場合、リノール酸の含有量が不足し、この場合も油膜強度が低下し、毛羽が発生することがある。
また、直鎖脂肪酸全体に占めるリノール酸と直鎖脂肪酸(a)との合計の重量割合は、95重量%以上であり、96重量%以上が好ましく、97重量%以上がより好ましい。該割合が95重量%未満の場合、十分な油膜強度が得られなくなり、毛羽が発生し、高品位の繊維が得られない。
なお、各脂肪酸の重量割合は、ガスクロマトグラフィー(SHIMADZU社製ガスクロマトグラフィーGC−2010、カラム:Agilent Technologies社製のDB−WAXETR)を用いて、定量することができる。
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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,6−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、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、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。
本発明の処理剤は、上記のエステル(A)に加え、ノニオン界面活性剤(B)を必須に含有するものである。エステル(A)とノニオン界面活性剤(B)を併用することにより、処理剤の油膜強度が向上し、高い製糸性が得られる。ノニオン界面活性剤(B)は、1種又は2種以上を使用してもよい。
ノニオン界面活性剤(B1)以外のノニオン界面活性剤としては、ポリオキシアルキレン多価アルコールエーテル、ポリオキシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪族アルコールエーテル、ポリアルキレングリコールの脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等が挙げられる。
ノニオン界面活性剤(B)全体に占めるノニオン界面活性剤(B1)の重量割合は、5〜95重量%が好ましく、8〜93重量%がより好ましく、10〜91重量%がさらに好ましい。該重量割合が5重量%未満の場合、処理剤の油膜強度が低下し毛羽が増加したり、本処理剤をエマルションで使用する場合の安定性が不足したりすることがある。一方、該重量割合が95重量%超の場合、処理剤の平滑性が不足し、毛羽が増加することがある。
ポリヒドロキシエステルとしては、例えば、炭素数6〜22(好ましくは16〜20)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。
ポリオキシアルキレン多価アルコールエーテルとは、多価アルコールに対して、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどのアルキレンオキシドが付加した構造を持つ化合物である。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、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、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、ショ糖等が挙げられる。これらのなかでもグリセリン、トリメチロールプロパン、ショ糖、が好ましい。
ポリオキシアルキレン多価アルコールエーテルの重量平均分子量は、300〜10000が好ましく、400〜8000がより好ましく、500〜5000がさらに好ましい。該分子量が300未満の場合、毛羽、断糸の発生を低減できないことがある。一方、該分子量が10000を超えると、処理剤の摩擦が高くなり、毛羽、断糸の発生を低減できないばかりか、かえって悪化することがある。
ポリオキシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステルは、多価アルコールに対して、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどのアルキレンオキシドが付加した化合物と、脂肪酸とがエステル結合した構造を持つ化合物である。
多価アルコールとしては、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、ショ糖等が挙げられる。これらのなかでも、グリセリン、ジグリセリン、ソルビタン、ソルビトールが好ましい。
ポリオキシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステルの重量平均分子量は、300〜7000が好ましく、500〜5000がより好ましく、700〜3000がさらに好ましい。該分子量が300未満の場合、熱処理工程で発煙が発生し、環境を悪化する場合がある。また、断糸の発生を低減できないことがある。一方、該分子量が7000を超えると、処理剤の摩擦が高くなり、毛羽、断糸の発生を低減できないばかりか、かえって悪化することがある。
ポリオキシアルキレン脂肪族アルコールエーテルとは、脂肪族一価アルコールに対し、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどのアルキレンオキシドを付加した構造を持つ化合物である。
ポリオキシアルキレン脂肪族アルコールエーテルとしては、例えば、オクチルアルコール、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、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコールなどの脂肪族アルコールのアルキレンオキシド付加物が挙げられる。
アルキレンオキシドの付加モル数としては、1〜100モルが好ましく、2〜70モルがより好ましく、3〜50モルがさらに好ましい。また、アルキレンオキシド全体に対するエチレンンオキシドの割合は、20モル%以上が好ましく、30モル%以上がより好ましく、40モル%以上がさらに好ましい。
ポリアルキレングリコールの脂肪酸エステルとはポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールと、脂肪酸とがエステル結合した構造を持つ化合物である。ポリアルキレングリコールの重量平均分子量は、100〜1000が好ましく、150〜800がより好ましく、200〜700がさらに好ましい。
多価アルコール脂肪酸エステルは、多価アルコールと脂肪酸がエステル結合した構造を持つ化合物であり、上記の多価アルコール脂肪酸エステル(A)を除く化合物である。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、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、ジエチレングリコール、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、ショ糖等が挙げられる。これらのなかでも、エチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、ソルビタン、ソルビトールが好ましい。
多価アルコール脂肪酸エステルの重量平均分子量は、100〜1000が好ましく、200〜800がより好ましく、300〜600がさらに好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤は、上記のエステル(A)とノニオン界面活性剤(B)とを必須に含有するものである。処理剤の不揮発分に占めるエステル(A)の重量割合は、10〜70重量%が好ましく、13〜67重量%がより好ましく、15〜65重量%がさらに好ましい。該重量割合が10重量%未満の場合、毛羽の発生を十分に低減できないことがある。一方、該重量割合が70重量%超の場合、繊維集束性が悪化したり、毛羽が増加したりすることがある。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。
本発明の合成繊維用処理剤は、処理剤のエマルション化、繊維への付着性補助、繊維からの処理剤の水洗、繊維への制電性、潤滑性、集束性の付与等のために、上記のノニオン界面活性剤(B)以外の界面活性剤を含有してもよい。このような界面活性剤としては、アルキルホスフェートの金属塩又はアミン塩、ポリオキシエチレンアルキルホスフェートの金属塩又はアミン塩、アルカンスルホン酸塩、脂肪酸石鹸等のアニオン性界面活性剤;アルキルアミン塩、アルキルイミダゾリニウム塩、第4級アンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤;ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン等の両性界面活性剤等が挙げられる。これら界面活性剤は、1種又は2種以上で併用してもよい。これら界面活性剤を含有する場合の処理剤の不揮発分に占める界面活性剤の重量割合は、特に限定はないが、0.01〜15重量%が好ましく、0.1〜10重量%がより好ましい。なお、ここでいう界面活性剤は、重量平均分子量が1000未満のものをいう。
チオジプロピオン酸と脂肪族アルコールとのジエステル化合物は、抗酸化能を有する成分である。該ジエステル化合物を使用することで、処理剤の耐熱性を高めることができる。1種または2種以上を使用してもよい。該ジエステル化合物を構成するチオジプロピオン酸の分子量は、400〜1000が好ましく、500〜900がより好ましく、600〜800がさらに好ましい。該ジエステル化合物を構成する脂肪族アルコールは、飽和であっても不飽和であってもよい。また、脂肪族アルコールは、直鎖状であっても分岐構造を有していてもよいが、分岐構造を有するものが好ましい。脂肪族アルコールの炭素数は8〜24が好ましく、12〜24がより好ましく、16〜24がさらに好ましい。脂肪族アルコールとしては、例えば、オクチルアルコール、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、ミリスチルアルコール、イソセチルアルコール、オレイルアルコールおよびイソステアリルアルコールなどが挙げられ、これらの中でもオレイルアルコール、イソステアリルアルコールが好ましい。
本発明の合成繊維フィラメント糸条の製造方法は、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工程を含むものである。付与する工程としては、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で合成繊維用処理剤を付与する。処理剤が付与された後、熱ローラーにより延伸、熱セットが行われ、巻き取られる。このように、処理剤を付与した後、一旦巻き取れられることなく熱延伸する工程を有する場合に、本発明の合成繊維用処理剤は好適に使用することができる。熱延伸する際の温度として一例をあげると、ポリエステル、ナイロンでは、産業資材用であれば210〜260℃、衣料用であれば110〜180℃が想定される。
原料合成繊維フィラメント糸条に付与する際の合成繊維処理剤は、前述したように、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等が挙げられる。付与方法としては、特に限定されるものではないが、ガイド給油、ローラー給油、ディップ給油、スプレー給油等が挙げられる。これらの中ででも、付与量の管理のしやすさから、ガイド給油、ローラー給油が好ましい。
本発明の繊維構造物は、上記の本発明の製造方法で得ら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。
(実施例1、7、9、比較例1、2の処理剤)
表4、5に記載の成分を混合し、均一になるまで攪拌し、処理剤を調製した。調製した処理剤を炭素数12〜15の低粘度鉱物油で希釈して、不揮発分濃度が70重量%である処理剤を調製した。
(実施例2〜6、8、比較例3〜9の処理剤)
表4、5に記載の成分を混合して、均一になるまで攪拌し、処理剤を調製した。調製した処理剤を攪拌下のイオン交換水に徐々に投入した。投入後、均一な状態になるまで60分攪拌し、不揮発分濃度が18重量%である処理剤(O/W型エマルション状態)を調製した。
1000デニール、96フィラメントの無給油ポリエステルフィラメント(原糸)に対して、上記で調製した処理剤を、ガイド給油法を用いて、不揮発分の付与量が0.6重量%となるよう付与し、温度25℃、湿度65%の雰囲気に48時間放置、調湿した。
調湿した原糸を、走糸法摩擦試験機(東レエンジニアリング社製)にて、250℃の摩擦体(梨地クロムメッキ、直径5cm)に接触させ、荷重500g、走糸速度200m/分で糸を24時間走行させ、摩擦体に付着する汚れを下記の条件で判定し、ローラー汚れを評価した。その結果を表4、5に示す。
○ : タール化物が認められないか、ごくわずかである。
× : 著しいタール化物が認められる。
溶融紡糸工程において、ポリエステルポリマーを溶融紡糸、冷却固化した糸条に対して、上記で調製した処理剤を、ガイド給油法を用いて、不揮発分の付与量が0.6重量%となるよう付与した。
処理剤が付与された糸条は、一旦巻き取ること無く連続して延伸され、250℃のホットローラを介し、5.1倍に延伸し、1000デニール、96フィラメントのポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントを得た。延伸、熱セットされた糸条は巻き上げられるが、巻き上げ直前に糸条にインターレースをかけ、フィラメント相互を集束させた。インターレースは高圧の流体、例えば、高圧空気を、ノズルを通して噴きつけることによって行った。毛羽、断糸について、下記の条件で評価した、その結果を表4、5に示す。
断糸:各処理剤について原糸1トン当たりの糸切れ回数で評価し、1回より少ない場合を○とし、1回以上を×とした。
毛羽:各処理剤付着糸を毛羽カウンターで毛羽数をチェックし、百万m当たりの値が1個より少ない場合を○とし、1個以上を×とした。
表6に記載の成分を混合して、均一になるまで攪拌し、処理剤を調製した。調製した処理剤を攪拌下のイオン交換水に徐々に投入した。投入後、均一な状態になるまで60分攪拌し、不揮発分濃度が16重量%である処理剤(O/W型エマルション状態)を調製した。調製した処理剤を用いて、次の方法で、ローラー汚れ、毛羽、断糸を評価した。
75デニール、36フィラメントの無給油ポリエステルフィラメント(原糸)に対して、上記で調製した処理剤を、ノズル給油法を用いて、不揮発分の付与量が0.7重量%となるよう付与し、温度25℃、湿度65%の雰囲気に48時間放置、調湿した。
調湿した原糸を、走糸法摩擦試験機(東レエンジニアリング社製)にて、150℃の摩擦体(梨地クロムメッキ、直径5cm)に接触させ、荷重20g、走糸速度200m/分で糸を24時間走行させ、摩擦体に付着する汚れを下記の条件で判定し、ローラー汚れを評価した。その結果を表6に示す。
○ : タール化物が認められないか、ごくわずかである。
× : 著しいタール化物が認められる。
溶融紡糸工程において、ポリエステルポリマーを溶融紡糸、冷却固化した糸条に対して、上記で調製した処理剤を、ノズル給油法を用いて、不揮発分の付与量が0.7重量%となるよう付与した。
処理剤が付与された糸条は、一旦巻き取ること無く連続して延伸され、150℃のホットローラを介し、2.6倍に延伸し、75デニール、36フィラメントのポリエチレンテレフタレートマルチフィラメントを得た。延伸、熱セットされた糸条は巻き上げられるが、巻き上げ直前に糸条にインターレースをかけ、フィラメント相互を集束させた。インターレースは高圧の流体、例えば高圧空気を、ノズルを通して噴きつけることによって行われた。毛羽、断糸について、下記の条件で評価した、その結果を表6に示す。
断糸:各処理剤について原糸1トン当たりの糸切れ回数で評価し、1回より少ない場合を○とし、1回以上を×とした。
毛羽:各処理剤付着糸を毛羽カウンターで毛羽数をチェックし、百万m当たりの値が1個より少ない場合を○とし、1個以上を×とした。
Claims (10)
- 多価アルコールと直鎖脂肪酸がエステル結合した構造を持つエステル(A)と、ノニオン界面活性剤(B)とを必須に含有し、
前記直鎖脂肪酸が、リノール酸と、リノール酸を除く炭素数14〜22の直鎖脂肪酸とを含み、
直鎖脂肪酸全体に占めるリノール酸の割合が5〜20重量%であり、リノール酸とリノール酸を除く炭素数14〜22の直鎖脂肪酸との合計の重量割合が95重量%以上であり、リノレン酸の重量割合が2重量%以下である、合成繊維用処理剤。 - 前記エステル(A)のヨウ素価が30〜80である、請求項1に記載の処理剤。
- 処理剤の不揮発分に占める前記エステル(A)の重量割合が10〜70重量%であり、前記ノニオン界面活性剤(B)の重量割合が15〜65重量%である、請求項1又は2に記載の処理剤。
- 前記多価アルコールが3価アルコールである、請求項1〜3のいずれかに記載の処理剤。
- 前記エステル(A)の重量平均分子量が500〜1200である、請求項1〜4のいずれかに記載の処理剤。
- 前記ノニオン界面活性剤(B)が、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及び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から選ばれる少なくとも1種のノニオン界面活性剤(B1)を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の処理剤。
- 前記ノニオン界面活性剤(B)全体に占める前記ノニオン界面活性剤(B1)の重量割合が5〜95重量%である、請求項1〜6のいずれかに記載の処理剤。
- 原料合成繊維フィラメント糸条に、請求項1〜7のいずれかに記載の処理剤が付与された合成繊維フィラメント糸条。
- 原料合成繊維フィラメント糸条に、請求項1〜7のいずれかに記載の処理剤を付与する工程を含む、合成繊維フィラメント糸条の製造方法。
- 請求項8に記載の合成繊維フィラメント糸条及び/又は請求項9の製造方法で得られた合成繊維フィラメント糸条を含む、繊維構造物。
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