JP6713273B2 - 弾性繊維用処理剤及びその利用 - Google Patents
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Description
そのため、弾性繊維には、シリコーン油、鉱物油及びエステル油等の平滑剤をベース成分とした弾性繊維用処理剤が用いられている。中でもシリコーン油は特に平滑性及び繊維膠着防止性に優れるため、弾性繊維用処理剤のベース成分として多用されている。(特許文献1及び2)
一方、鉱物油をベース成分する弾性繊維用処理剤は、上記ベトツキの問題は少ないが、一般的に前述の平滑性及び繊維膠着防止性がシリコーン油をベース成分する弾性繊維用処理剤に比較して劣る場合が多く、加工工程でのチーズからの糸の解舒性不足や平滑性不足による糸切れが生じるケースがある。
低粘度のジメチルシリコーンと低粘度の鉱物油を併用して、風綿吸着量の低下と平滑性を両立した油剤が記載されているが(特許文献3)、低粘度のベース成分では揮発や繊維中への内部浸透により繊維表面での効果が出にくい場合がある。
すなわち本発明は、炭化水素油と、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種とを含む弾性繊維用処理剤であって、前記炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が180秒以上1000秒以下であり、処理剤に対する前記炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、融点が25℃以上の脂肪族エステル化合物および分子内に2つのウレタン結合をもつ融点が25℃以上のウレタン化合物を0.01重量%以上含有せず、処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である、弾性繊維用処理剤である。
処理剤に対する炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、融点が25℃以上の脂肪族エステル化合物および分子内に2つのウレタン結合をもつ融点が25℃以上のウレタン化合物を0.01重量%以上含有せず、処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である、弾性繊維用処理剤である。
本発明の弾性繊維の製造方法は、上記弾性繊維用処理剤を弾性繊維本体に対して付与する工程を含む、弾性繊維の製造方法である。
炭化水素油は、本発明の処理剤の必須成分である。本発明の処理剤は、特定の粘度又はガスクロマトグラフィー分析において一定の範囲を示す炭化水素油を含有することで、優れた解舒性および平滑性を発揮できることに特徴がある。
特定の粘度又はガスクロマトグラフィー分析において一定の範囲を示す炭化水素油を含有することで、優れた解舒性および平滑性を発揮できる理由は定かではないが、特定の粘度を有することで又はガスクロマトグラフィー分析において一定の範囲を示すことで、弾性繊維への付与後、経時または加工時の延伸時に、繊維の内部に浸透することなく、弾性繊維の最表層に強固な平滑油膜を形成し、解舒性および平滑性に優れた効果を発揮するものと考えている。
処理剤全体に対する炭化水素油の重量割合は、50重量%以上であり、60重量%以上が好ましく、65重量%がより好ましく、70重量%以上がさらに好ましく、75重量%以上が最も好ましい。炭化水素油の重量割合が50重量%未満では本願発明の解舒性および平滑性と風綿吸着抑制作用を両立した効果が得られない。一方、処理剤全体に対する炭化水素油の重量割合の上限については特に制限はないが、95重量%を上回ると、処理剤全体の粘度が上昇し過ぎたりして好ましくないことがある。
高沸点成分の炭化水素油に占める面積割合が20重量%未満であると、本願発明の解舒性および平滑性の効果が得られない。一方、高沸点成分の炭化水素油に占める面積割合の上限については特に制限はないが、99重量%を上回ると、処理剤全体の粘度が上昇し過ぎたりして好ましくない場合がある。
なお、ガスクロマトグラフィーの条件については実施例に記載する。
なお、芳香族炭素の含有量は、ASTM D 3238−85(Standard Practice for Calculation of Permanent Shear Stability Index)に準拠した方法(n−d−M環分析)により求められる。
本発明記載の炭化水素油を含有した弾性繊維用処理剤は、従来技術の弾性繊維用処理剤に比較して、風綿吸着抑制性と優れた解舒性、平滑性を両立することができるが、より優れた解舒性及び平滑性を発揮し、弾性繊維の後加工性と糸品質を向上できるという観点で、シリコーンオイルをさらに含有することが好ましい。
シリコーンオイルとしては、特に限定はないが、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルアルキルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、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、アミノ変性シリコーン、アミド変性シリコーン、イミド変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、カルボキシアミド変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、メタクリル変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、及び上記変性シリコーンの変性シロキサン単位の2種以上を併用して製造される変性シリコーン(例えば、アミノ・ポリエーテル変性シリコーン等)等が挙げることができ、1種又は2種以上を使用してもよい。また、原料由来の未反応シラノール基や未反応のハロゲン基、重合触媒、環状シロキサン等を含んでいてもよい。シリコーンオイルの25℃における粘度は、2〜10000mm2/sが好ましく、5〜5000mm2/sがより好ましく、5〜1000mm2/sがさらに好ましい。該粘度が2mm2/s未満であるとシリコーンオイルが揮発する場合があり、10000mm2/sを超えると、処理剤に配合される他成分の溶解性が悪くなることがある。
シリコーンオイルのシロキサン結合(SiORaRb:Ra及びRbは、それぞれ独立して、有機基を示す)の平均結合量は、3〜900が好ましく、5〜500がより好ましく、7〜200がさらに好ましい。Ra、Rbの有機基は、炭素数1〜24の炭化水素基であり、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、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基等を挙げることができ、特に、メチル基、フェニル基が好ましい。
本発明の弾性繊維用処理剤は、平滑性、解舒性、制電性、の性能向上、チーズの巻き形状の改善という観点から、上記で説明した各成分以外に、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種のその他成分をさらに含有してもよい。その他成分は、1種または2種以上を使用してもよい。
芳香族アルコールとしては、フェノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
脂環式アルコールとしては、シクロオクタノール、シクロドデカノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、シクロペンタノール、メントール等が挙げられる。
具体的には、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、セチルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ジエチルアミン、ジオクチルアミン、ジステアリルアミン、メチルステアリルアミン、ポリオキシプロピレン付加ラウリルアミン、ポリオキシエチレン付加ラウリルアミン、ポリオキシエチレン付加ステアリルアミン、ポリオキシエチレン付加オレイルアミン、モノエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ラウリルエタノールアミン、トリオクチルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルステアリルアミン等が挙げられる。
本発明の弾性繊維用処理剤の30℃における粘度は、好ましくは5〜1000mm2/s、より好ましくは5〜500mm2/sである。粘度が低すぎると、紡糸及び後加工工程で弾性繊維を走行させる際に処理剤が揮発したり霧状に飛散したりし、周辺の汚染や作業者が吸入する場合がある。また、粘度が1000mm2/s超では、給油工程で弾性繊維を走行させる際、粘着性によって走行ローラーに糸が巻き付き、糸切れを生じる場合があり好ましくないが、給油時に加温して粘度を上述の適正範囲に低下させることができる場合はこの限りでない。
本発明の弾性繊維用処理剤は、750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上であり、96%以上が好ましく、97%以上であることがより好ましい。95%未満では、処理剤の均一性が失われており不均一となった成分が風綿と共に堆積し易くなる為好ましくない。好ましい上限値は100%である。
本発明の弾性繊維用処理剤は、融点が25℃以上の、脂肪族エステル化合物および/または分子内に2つのウレタン結合をもつウレタン化合物を0.01重量%以上含有すると、風綿と共に堆積するため好ましくない。融点が25℃以上の脂肪族エステル化合物としては、例えば下記一般式(2)〜(5)で示されるものである。また融点が25℃以上の分子内に2つのウレタン結合をもつウレタン化合物としては、例えば下記一般式(7)で示されるものである。
A:分子中に炭素数2〜10のオキシアルキレン単位で構成された(ポリ)オキシアルキレン基を有する炭素数2〜30の(ポリ)オキシアルキレングリコールから全ての水酸基を除いた残基
X1:下記の式6で示されるアシル基、
X2〜X10:下記の化6で示されるアシル基又は水素原子(但し、化3中のX2及びX3のうちで少なくとも一つは下記の式6で示されるアシル基、また式4中のX4〜X6のうちで少なくとも一つは下記の式6で示されるアシル基、更に式5中のX7〜X10のうちで少なくとも一つは下記の式6で示されるアシル基)
本発明の弾性繊維は、弾性繊維本体に、本発明の弾性繊維用処理剤が付与されたものである。弾性繊維全体に占める弾性繊維用処理剤の付着割合は特に限定は無いが、0.01〜15重量%が好ましく、0.1〜10重量%がさらに好ましい。弾性繊維本体に本発明の弾性繊維用処理剤を付与する方法としては、特に限定はなく、公知の方法を採用できる。
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、巻き取り側に紙管(2)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(3)及び(4)を同時に起動させる。この状態では糸(5)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(6)は図1の点線に示す状態にある。解舒速度を変えることによって、チーズからの糸(5)の解舒点(6)が変わるので、この点がチーズとローラーとの接点(7)と一致するように解舒速度を設定する。解舒速度比は(数式1)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。
また、以下の評価基準で◎及び○を合格とした。
◎:解舒速度比が40%未満(非常に良好)
○:解舒速度比が40%以上85%未満(良好)
△:解舒速度比が85%以上100%未満(やや不良)
×:解舒速度比が100%以上(不良)
解舒速度比(%)=(巻取速度−解舒速度)÷解舒速度×100 (数式1)
平滑性評価の代用評価として、繊維/金属間の摩擦を測定する編成張力測定方法により行った。図2において、チーズ(8)から縦取りした弾性糸(9)を、コンペンセーター(10)を経てローラー(11)、編み針(12)を介して、Uゲージ(13)に付したローラー(14)を経て速度計(15)を通し、巻取りローラー(16)に巻取り、その時の編成張力をUゲージ(13)で測定し、繊維/編み針間の摩擦(g)を計測した。計測は巻取り速度100m/分で実施した。値が小さい程平滑性に優れる。
また、以下の評価基準で◎及び○を合格とした。
◎:20g未満(非常に良好)
○:20g以上25g未満(良好)
△:25g以上30g未満(やや不良)
×:30g以上(不良)
図3においてチーズ(17)から30m/分の速度で弾性糸を出し、コンペンセーター(18)を経てローラー(19)から風綿の給糸口(20)を経て弾性糸の巻取ローラー(21)で80m/分で巻取る。綿糸(22)は、ガイド(23)からローラー(24)と編針(25)を経て綿糸の巻取ローラー(26)で100m/分の速度で巻取られる。風綿はローラー(24)と編針(25)の間で綿糸を1回撚りでこすり合わせて発生させる。60分間弾性繊維を走行させたときの給糸口に集積する風綿の重量を測定する。弾性繊維及び綿糸は20℃、45%RHの雰囲気下で3日間調湿したものを用いた。測定雰囲気は20℃、45%RHで行った。給糸口は、直径0.2mm、長さ10mm、その材質はアルミナである。
風綿吸着量が少ない程、カバリング糸生産時等、風綿が発生する加工工程における糸切れ発生頻度及び清掃作業頻度が低減し、良好であることを示す。
◎:1mg未満(非常に良好)
○:1mg以上5mg未満(良好)
△:5mg以上10mg未満(やや不良)
×:10mg以上(不良)
(ガスクロマトグラフィー測定機器)
測定機器:株式会社 島津製作所 GC−2010
カラム:100%ポリジメチルシロキサン 無極性 キャピラリーカラム 30m
キャリアガス:ヘリウムまたは窒素
INJ/DET温度:340℃
カラム温度:150℃〜350℃
検出器:FID
(測定条件)
上記ガスクロマトグラフィーを用い、エイコサン、トリアコンタン、テトラコンタンを等モル量混合した標準サンプルを測定し、エイコサンとテトラコンタンの保持時間の差が5分以上となる条件を設定した。この時の標準サンプルの保持時間は、エイコサンが2.99分、トリアコンタンが6.65分、テトラコンタンが9.46分であった。本条件と同様の条件で炭化水素油を測定し、炭化水素油全体のピーク面積に対する、トリアコンタンの保持時間6.65分以上の面積の割合を求め、これを高沸点成分の面積割合(%)とした。
ガスクロマトグラフィーの一例を図4に示す。図4の斜線部分が高沸点成分の面積割合(%)を示す。
(光透過率)
実施例及び比較例で調製された弾性繊維用処理剤の光透過率は、(株)日立製作所製分光光度計U−1900 Spectrophotometerにて測定した。測定条件は、波長750nm、測定温度25℃に規定した。
平均分子量1600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アセトアミド溶液を用いて鎖延長し、紡糸原液としてポリマー濃度33%のジメチルアセトアミド溶液を得た。なお、紡糸原液の濃度は1900mPa・s(測定温度:30℃)であった。
ジメチルシリコーン(5mm2/s):DOW CORNING TORAY SH 200 FLUID 5 CS
炭化水素油 60秒:コスモピュアセイフティー10 コスモ石油株式会社
炭化水素油 150秒:スーパーオイルM32 JX日鉱日石エネルギー株式会社
炭化水素油 260秒:モレスコホワイトP−260 株式会社MORESCO
炭化水素油 350秒:流動パラフィン350−s 三光化学工業株式会社
炭化水素油 550秒:HYDROBRITE 550 PO SONNEBORN,LLC
炭化水素油 2000秒:Nytex840 Nynas AB
アルキル変性シリコーン:側鎖長鎖アルキル変性型、750mm2/s(25℃)
シリコーンレジン:MQシリコーンレジン型、500mm2/s(25℃)
POE変性シリコーン:側鎖PO/EO変性型、100mm2/s(25℃)
一方、比較例1〜10では、前記炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が180秒未満である場合(比較例1〜5、7)、前記炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が1000秒超の場合(比較例10)、炭化水素油の重量割合が50重量%未満である場合(比較例6)、ガスクロマトグラフィー分析におけるトリアコンタンの保持時間以上の保持時間を有する成分の面積割合が20%未満である場合(比較例1〜5、7)、処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%未満である場合(比較例8及び9)には、本願の課題が解決できていない。
2 巻取り用紙管
3 ローラー
4 ローラー
5 走行糸条
6 解舒点
7 チーズとローラーの接点
8 弾性繊維のチーズ
9 糸
10 コンペンセーター
11 ローラー
12 編針
13 Uゲージ
14 ローラー
15 速度計
16 巻取りローラー
17 弾性繊維のチーズ
18 コンペンセーター
19 ローラー
20 給糸口
21 弾性糸の巻取りローラー
22 綿糸
23 ガイド
24 ローラー
25 編針
26 綿糸の巻取りローラー
Claims (5)
- 炭化水素油と、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種とを含む弾性繊維用処理剤であって、
前記炭化水素油の37.8℃におけるセイボルトユニバーサル粘度が180秒以上1000秒以下であり、
処理剤に対する前記炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、
融点が25℃以上の脂肪族エステル化合物および分子内に2つのウレタン結合をもつ融点が25℃以上のウレタン化合物を0.01重量%以上含有せず、
処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である、
弾性繊維用処理剤。 - 炭化水素油と、エステル油、高級アルコール、多価アルコール、有機リン酸エステル、有機アミン、金属石鹸、オルガノポリシロキサン樹脂、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤から選ばれる少なくとも1種とを含む弾性繊維用処理剤であって、
前記炭化水素油が、ガスクロマトグラフィー分析において、トリアコンタンの保持時間以上の保持時間を有する成分の面積割合が20%以上であり、
処理剤に対する炭化水素油の重量割合が50重量%以上であり、
融点が25℃以上の脂肪族エステル化合物および分子内に2つのウレタン結合をもつ融点が25℃以上のウレタン化合物を0.01重量%以上含有せず、
処理剤の750nmにおける光透過率(25℃)が95%以上である、弾性繊維用処理剤。 - シリコーンオイルをさらに含み、処理剤に対する前記シリコーンオイルの重量割合が50重量%未満である、請求項1又は2に記載の弾性繊維用処理剤。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の弾性繊維用処理剤を弾性繊維本体に対して付与してなる、弾性繊維。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の弾性繊維用処理剤を弾性繊維本体に対して付与する工程を含む、弾性繊維の製造方法。
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