JP7525152B2

JP7525152B2 - 合成繊維用処理剤、及び合成繊維

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Publication number: JP7525152B2
Application number: JP2020168856A
Authority: JP
Inventors: 武志西川; 洋平鈴木; 章弘土井
Original assignee: Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Current assignee: Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2024-07-30
Anticipated expiration: 2040-10-06
Also published as: JP2022007864A

Description

本発明は、合成繊維用処理剤、及び合成繊維に関する。

例えば合成繊維で構成される弾性繊維は、他の合成繊維に比べて繊維間の粘着性が強い。そのため、例えば合成繊維を紡糸してパッケージに巻き取った後、該パッケージから引き出して加工工程に供する際に、パッケージから安定して解舒することが難しい場合がある。パッケージから安定して解舒させるために、シリコーンオイル等の平滑剤を含有する合成繊維用処理剤が使用されることがある。

特許文献１には、ジオルガノポリシロキサンを含有する合成繊維用処理剤としての油剤が付与されたポリウレタン弾性繊維が開示されている。
特許文献２には、シリコーンオイル及び炭化水素系潤滑剤からなる群より選ばれる少なくとも１種のベースオイル、膠着防止剤、有機変性シリコーン、及びアニオン界面活性剤からなる合成繊維用処理剤としての弾性繊維用油剤が開示されている。

特開２００１－１１５３７７号公報特開２００９－１７９９０２号公報

ところで、合成繊維は低温環境下で使用される場合があり、合成繊維用処理剤には、低温においても安定した状態を維持すること（以下、「低温安定性」ともいう。）が求められる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温安定性が好適に向上した合成繊維用処理剤を提供することにある。また、この合成繊維用処理剤が付着した合成繊維を提供することにある。

上記課題を解決するための合成繊維用処理剤は、２５℃における動粘度が８～２２ｍｍ^２／ｓであるジメチルシリコーン、及び鉱物油を含有する合成繊維用処理剤であって、前記ジメチルシリコーンにおけるゲル浸透クロマトグラフィ法によって求められるポリスチレン換算の相対分子量２５０００以上の割合が０質量％を超えて１質量％以下であることを要旨とする。

上記合成繊維用処理剤について、前記ジメチルシリコーン、及び前記鉱物油の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記ジメチルシリコーンを１～６０質量部、及び前記鉱物油を４０～９９質量部の割合で含むことが好ましい。

上記合成繊維用処理剤について、前記ジメチルシリコーン、及び前記鉱物油の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記ジメチルシリコーンを１～３０質量部、及び前記鉱物油を７０～９９質量部の割合で含むことが好ましい。

上記合成繊維用処理剤について、前記鉱物油の粘度が４０～８０レッドウッド秒であることが好ましい。
上記合成繊維用処理剤について、前記合成繊維が弾性繊維であることが好ましい。

上記課題を解決するための合成繊維は、上記合成繊維用処理剤が付着していることを要旨とする。

本発明によると、合成繊維用処理剤の低温安定性を好適に向上させることができる。

（第１実施形態）
本発明に係る合成繊維用処理剤（以下、単に処理剤ともいう。）を具体化した第１実施形態について説明する。

本実施形態の処理剤は、２５℃における動粘度が８～２２ｍｍ^２／ｓであるジメチルシリコーン、及び鉱物油を含有する。また、ジメチルシリコーンにおけるゲル浸透クロマトグラフィ法によって求められるポリスチレン換算の相対分子量２５０００以上の割合が０質量％を超えて１質量％以下である。

上記ジメチルシリコーン、及び鉱物油を含有することにより、合成繊維用処理剤の低温安定性を好適に向上させることができる。
上記ジメチルシリコーンの動粘度の測定方法、及びジメチルシリコーンにおけるゲル浸透クロマトグラフィ法によって求められるポリスチレン換算の相対分子量２５０００以上の割合の測定方法については後述する。以下では、ジメチルシリコーンにおけるゲル浸透クロマトグラフィ法によって求められるポリスチレン換算の相対分子量を、単に相対分子量ともいう。

上記鉱物油としては、例えば、芳香族系炭化水素、パラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素等が挙げられる。より具体的には、例えばスピンドル油、流動パラフィン等が挙げられる。これらの鉱物油は、市販品を適宜採用することができる。

上記鉱物油の粘度は、４０～８０レッドウッド秒であることが好ましい。鉱物油の粘度が４０～８０レッドウッド秒であることにより、合成繊維用処理剤の低温安定性をより好適に向上させることができる。

上記鉱物油は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
上記ジメチルシリコーン及び鉱物油の含有割合に制限はない。ジメチルシリコーン、及び鉱物油の含有割合の合計を１００質量部とすると、ジメチルシリコーンを１～６０質量部、及び鉱物油を４０～９９質量部の割合で含むことが好ましく、ジメチルシリコーンを１～３０質量部、及び鉱物油を７０～９９質量部の割合で含むことがより好ましい。

ジメチルシリコーンを１～３０質量部、及び鉱物油を７０～９９質量部の割合で含むことにより、比較的高価なジメチルシリコーンの割合を相対的に小さくして、処理剤をより安価に提供することが可能になる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る合成繊維を具体化した第２実施形態について説明する。本実施形態の合成繊維は、第１実施形態の処理剤が付着している合成繊維である。合成繊維に対する第１実施形態の処理剤（溶媒を含まない）の付着量は、特に制限はないが、本発明の効果をより向上させる観点から０．１～１０質量％の割合で付着していることが好ましい。

合成繊維としては、特に制限はないが、弾性繊維であることが好ましい。弾性繊維としては、例えばポリエステル系弾性繊維、ポリアミド系弾性繊維、ポリオレフィン系弾性繊維、ポリウレタン系弾性繊維等が挙げられる。これらの中でもポリウレタン系弾性繊維が好ましい。かかる場合に本発明の効果の発現をより高くすることができる。

ここで、弾性繊維とは、弾力性に富んだ繊維であって、引張り応力を付与すると伸長することができるとともに、引張り応力が解除されると元の長さに戻る繊維を意味するものとする。

本実施形態の合成繊維の製造方法は、第１実施形態の処理剤を合成繊維に給油することにより得られる。処理剤の給油方法としては、希釈することなくニート給油法により、合成繊維の紡糸工程において合成繊維に付着させる方法が好ましい。付着方法としては、例えばローラー給油法、ガイド給油法、スプレー給油法等の公知の方法が適用できる。給油ローラーは、通常口金から巻き取りトラバースまでの間に位置することが一般的であり本実施形態の製造方法にも適用できる。これらの中でも延伸ローラーと延伸ローラーの間に位置する給油ローラーにて第１実施形態の処理剤を合成繊維、例えばポリウレタン系弾性繊維に付着させることが効果の発現が顕著であるため好ましい。

本実施形態に適用される合成繊維自体の製造方法は、特に限定されず、公知の方法で製造が可能である。例えば湿式紡糸法、溶融紡糸法、乾式紡糸法等が挙げられる。これらの中でも、弾性繊維の品質及び製造効率が優れる観点から乾式紡糸法が好ましく適用される。

本実施形態の処理剤、及び合成繊維によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）２５℃における動粘度が８～２２ｍｍ^２／ｓであるジメチルシリコーン、及び鉱物油を含有する合成繊維用処理剤であって、ジメチルシリコーンにおけるゲル浸透クロマトグラフィ法によって求められるポリスチレン換算の相対分子量２５０００以上の割合が０質量％を超えて１質量％以下である。ジメチルシリコーンにおける相対分子量２５０００以上の割合を小さくすることによって、処理剤の低温安定性を好適に向上させることができる。

（２）ジメチルシリコーンを１～３０質量部、及び鉱物油を７０～９９質量部の割合で含むことにより、比較的高価なジメチルシリコーンの割合を相対的に小さくして、処理剤をより安価に提供することが可能になる。その一方で、ジメチルシリコーンの割合が小さいと、ジメチルシリコーンは温度による影響を受けやすくなる。本実施形態の処理剤によれば、ジメチルシリコーンの割合が小さくても、低温安定性を好適に向上させることができる。

上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記実施形態、及び、以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
・本実施形態の処理剤には、本発明の効果を阻害しない範囲内において、処理剤の品質保持のための安定化剤や制電剤、帯電防止剤、つなぎ剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の通常処理剤に用いられる成分（以下、その他成分ともいう。）をさらに配合してもよい。

以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明がこれらの実施例に限定されるというものではない。尚、以下の実施例及び比較例において、部は質量部を、また％は質量％を意味する。

試験区分１（合成繊維用処理剤の調製）
（実施例１）
まず、以下の方法により、ジメチルシリコーンを調製した。

フラスコに、ヘキサメチルジシロキサン２３．８ｇと、オクタメチルシクロテトラシロキサン７６．２ｇのシリコンモノマーを入れ、さらに触媒として硫酸１ｇを添加して、８０℃で４時間反応させた。

室温に冷却後、炭酸水素ナトリウム１．７１ｇを添加して、室温で１時間撹拌して触媒を中和した。
中和塩を濾過した後、１３０℃で２時間減圧処理することで、ジメチルシリコーン（Ａ－１）を調製した。ジメチルシリコーンの動粘度は、キャノンフェンスケ粘度計を用いて、２５℃における試料液の動粘度を測定した。

次に、鉱物油として、レッドウッド粘度計での粘度が６０秒である市販の鉱物油（Ｂ－２）を用意した。
ジメチルシリコーン（Ａ－１）が２０部、鉱物油（Ｂ－２）が８０部の配合割合となるようにビーカーに加えた。これらを撹拌してよく混合した。

（実施例２～９及び比較例１、２）
実施例２～９及び比較例１、２の各合成繊維用処理剤は、表１に示される各成分を使用し、実施例１と同様の方法にて調製した。

なお、ジメチルシリコーン（Ａ－２）は、ジメチルシリコーン（Ａ－１）を調製する際の反応時間である４時間を、６時間に長くして調製した。
ジメチルシリコーン（Ａ－３）は、ジメチルシリコーン（Ａ－１）を調製する際の反応時間である４時間を、更に８時間に長くして調製した。

ジメチルシリコーン（Ａ－４）は、オクタメチルシクロテトラシロキサンの比率をジメチルシリコーン（Ａ－１）よりも大きくして調製した。
比較例１、２のジメチルシリコーン（Ａ－５）は、以下の方法により調製した。

まず、フラスコに、ヘキサメチルジシロキサン２３．８ｇと、オクタメチルシクロテトラシロキサン７６．２ｇのシリコンモノマーを入れ、さらに触媒として活性白土１ｇを添加して、８０℃で１０時間反応させた。

触媒を濾過した後、１４０℃で２時間減圧処理することで、ジメチルシリコーン（Ａ－５）を調製した。
なお、各例の処理剤中におけるジメチルシリコーンの種類と含有量、鉱物油の種類と含有量、その他成分の種類と含有量は、表１の「（Ａ）ジメチルシリコーン」欄、「（Ｂ）鉱物油」欄、及び「（Ｃ）その他成分」欄にそれぞれ示すとおりである。

表１の記号欄に記載するＡ－１～Ａ－５、Ｂ－１～Ｂ－５、Ｃ－１～Ｃ－４の各成分の詳細は以下のとおりである。

（シリコーンオイル）
Ａ－１：ジメチルシリコーン（２５℃における動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ、相対分子量２５０００以上の割合０．００５質量％）
Ａ－２：ジメチルシリコーン（２５℃における動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ、相対分子量２５０００以上の割合０．１質量％）
Ａ－３：ジメチルシリコーン（２５℃における動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ、相対分子量２５０００以上の割合１質量％）
Ａ－４：ジメチルシリコーン（２５℃における動粘度が２０ｍｍ^２／ｓ、相対分子量２５０００以上の割合０．８質量％）
Ａ－５：ジメチルシリコーン（２５℃における動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ、相対分子量２５０００以上の割合５．３質量％）
ジメチルシリコーンにおけるゲル浸透クロマトグラフィ法（以下、「ＧＰＣ」ともいう。）によって求められるポリスチレン換算の相対分子量２５０００以上の割合の測定方法について説明する。

まず、レッドウッド粘度計での粘度が１９０秒である鉱物油８０部に、分析対象となるジメチルシリコーン２０部を添加して混合物を調製した。
この混合物に対して、遠心分離機を用いて１２０００ｒｐｍ×６０分の条件で遠心分離を行った。混合物の上層をデカンテーションにて除去した後、底部に沈降した沈降物０．５部を回収した。この沈降物をクロロホルムに溶解して、下記の条件でＧＰＣを行った。相対分子量２５０００以上の割合を、ＧＰＣの面積比より算出した。

試料濃度：０．２ｗ／ｖ％
標準物質：ポリスチレン
溶離液：クロロホルム
注入量：２０μＬ
流量：０．３ｍＬ／分
カラム温度：４０℃
測定装置：ＨＬＣ－８２２０ＧＰＣ（東ソー（株）社製）
カラム：ＳｈｏｄｅｘＧＰＣＫＦ－４０５ＬＨＱ×３（昭和電工（株）社製）
例えば分子量２５０００以上の高分子量成分とその他の成分の面積比が１５：８５である場合、遠心分離した１００部の中に含まれる高分子量成分の量は、
沈降物（０．５部）×ＧＰＣ比率（１５％）＝０．０７５部となる。

一方、遠心分離した１００部の中に、ジメチルシリコーンは２０部含まれているため、ジメチルシリコーン中の高分子量成分は、
０．０７５／２０×１００＝０．３７５質量％と算出される。

なお、上記ＧＰＣによって求められるポリスチレン換算の相対分子量は、ポリスチレンを標準物質としてＧＰＣによって求められる質量平均分子量Ｍｗや数平均分子量Ｍｎではなく、ポリスチレン換算の相対分子量である。

（鉱物油）
Ｂ－１：鉱物油（レッドウッド粘度計での粘度が４０秒）
Ｂ－２：鉱物油（レッドウッド粘度計での粘度が６０秒）
Ｂ－３：鉱物油（レッドウッド粘度計での粘度が７０秒）
Ｂ－４：鉱物油（レッドウッド粘度計での粘度が８０秒）
Ｂ－５：鉱物油（レッドウッド粘度計での粘度が１９０秒）
（その他成分）
Ｃ－１：有機リン酸エステルのカリウム塩
Ｃ－２：有機リン酸エステルのアンモニウム塩
Ｃ－３：アミノ変性シリコーン
Ｃ－４：アミノ基含有シリコーンレジン
試験区分２（評価）
実施例１～９及び比較例１、２の処理剤について、低温安定性を評価した。試験の手順について以下に示す。また、試験結果を表１の“低温安定性”欄に示す。

（低温安定性）
処理剤を－５℃の低温環境下に静置して、経時変化を目視で観察した。以下の基準で低温安定性の評価を行った。

・低温安定性
◎（良好）：１カ月静置後に、沈降物も白濁も見られない場合
〇（可）：１か月静置後に、沈降物は無いものの、若干の白濁が見られた場合
×（不良）：１週間静置後に、沈降物が見られた場合
表１の結果から、本発明によれば、合成繊維用処理剤の低温安定性を好適に向上させることができる。また、ジメチルシリコーンの割合が小さくても、低温安定性を好適に向上させることができる。

Claims

２５℃における動粘度が８～２２ｍｍ^２／ｓであるジメチルシリコーン、及び鉱物油を含有する合成繊維用処理剤であって、
前記ジメチルシリコーンにおけるゲル浸透クロマトグラフィ法によって求められるポリスチレン換算の相対分子量２５０００以上の割合が０質量％を超えて１質量％以下であることを特徴とする合成繊維用処理剤。
前記ジメチルシリコーン、及び前記鉱物油の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記ジメチルシリコーンを１～６０質量部、及び前記鉱物油を４０～９９質量部の割合で含む請求項１に記載の合成繊維用処理剤。
前記ジメチルシリコーン、及び前記鉱物油の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記ジメチルシリコーンを１～３０質量部、及び前記鉱物油を７０～９９質量部の割合で含む請求項１又は２に記載の合成繊維用処理剤。
前記鉱物油の粘度が４０～８０レッドウッド秒である請求項１～３のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
前記合成繊維が弾性繊維である請求項１～４のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
請求項１～５のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤が付着していることを特徴とする合成繊維。