JPH08511832A - 糊付剤としてのカルボキシメチル化グアーガラクトマンナンの使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、置換度が０.１５以下のカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を糊剤として使用すること、並びにこの化合物を用いて天然および／または合成の糸を糊付けする方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 糊付剤としてのカルボキシメチル化グアーガラクトマンナンの使用 本発明は、置換度が０.１５以下のカルボキシメチルグアーガラクトマンナン のアルカリ金属塩の糊付剤（サイジング剤）としての使用、並びにこの化合物を 用いた天然および／または合成の糸を糊付け（サイジング）する方法に関する。 製織では、十分な強度のたて糸を供給するため、また、他方では、小さな突起 のある繊維を糸の主体に粘着させるためかまたは、フィラメント糸の場合には、 個々のフィラメントを互いに結合させるために、糊剤を使用することが知られて いる。このことは、製織中にたて糸が耐え得る応力のレベルを高める。周知の糊 剤は、天然のまたは変性したデンプン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニ ルアルコールおよびポリアクリレートである。一般に、糊剤は、除去しないとそ の後の仕上げ工程に悪影響を及ぼすため、製織後に、織布から除去されなければ ならない。糊剤を除去する一つの方法は、糊剤が水洗により除去され得ることを 前提とすれば、単に水で洗い流すことである。この性質を有する糊剤は、特に、 カルボキシメチル置換したデンプン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニル アルコールおよびポリアクリレートである。しかしながら、カルボキシメチル置 換したデンプン以外の糊剤は、不十分な生物学的分解性を示す。カルボキシメチ ル化したデンプンは、容易に生分解できるが、その糊付け効果が不満足であるこ とから、大量に使用しなければならず、その結果、易生分解性の長所を、ある程 度相殺する。 糊剤が繊維産業で発生するたいていの廃水汚染を作り出している限り、他の糊 剤の不十分な生物学的分解性は、特に不利益である。すなわち、糊剤は、繊維廃 水汚染の８０％までを引き起こしていると考えられてる。そのため、水洗で容易 に除去することができ、かつ改良された生分解性を示す、高い効率の糊剤を見い 出す試みがなくはなかった。 例えば、メリアンド・テキスティルベリヒテ（Melliand Textilberichte）、 ８／１９８３年、５２６〜５２９頁には、グアーガラクトマンナンを含む種々の ガ ラクトマンナンが糊剤として記載されている。この文献には、ガラクトマンナン 糊の長所と短所、さらにはその容易な生分解性が示されている。グアーガラクト マンナン、タマリンドの種実の粉末およびカロブの種実の粉末（カルビン）の糊 剤が、ガラクトマンナン糊の例として記載されている。しかしながら、この文献 では、ガラクトマンナン糊は、不十分な接着強さ、従来使用されている糊剤への 妥当な代替品ではないことが主張されている。さらに、グアーガラクトマンナン のカルボキシメチル誘導体は、上記文献には記載されていない。 すなわち、本発明の解決すべき課題は、水洗により除去でき、かつ、さらには その糊付効果において、カルボキシメチルセルロースのような従来使用されてい る糊剤と少なくとも同等かまたはそれよりも優れているであろう、より容易に生 分解し得る糊剤を提供することであった。 驚くべきことには、置換度が０.１５以下のカルボキシメチルグアーガラクト マンナンのアルカリ金属塩を糊付剤として使用することで、上述の課題を解決す ることができることが見い出された。 出願人の独自の評価において、特定のグアーガラクトマンナン誘導体、いわゆ るカルボキシメチル化グアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩は、置換度が低 いときに、良好な接着強さおよび易生分解性を示すことが明らかとなった。 したがって、本発明は、天然および／または合成の糸を糊付けするための糊付 剤としての、置換度が０.１５以下のカルボキシメチルグアーガラクトマンナン のアルカリ金属塩の使用に関する。 本発明において、カルボキシメチル化グアーガラクトマンナンとカルボキシメ チルグアーガラクトマンナンとは、同義である。 グアーガラクトマンナン製品は、グアー種実の内乳から製造される。天然のグ アー製品は、ガラクトマンナンと共に、少量の蛋白質、繊維および脂肪、さらに は極少量のアルカリ金属およびアルカリ土類金属、鉄並びに特定の微量元素から 成る。グアーガラクトマンナン中のガラクトマンナンの化学構造は、マンノース 単位がβ-１,４-グリコシド結合によって互いに縮合し、かつ１つおきのマンノ ース単位に、第１水酸基の水素の置換を介してガラクトース単位が付いている、 直鎖マンノース鎖として記載されている。ガラクトース分子は、α-１,６-グリ コシド結合によりマンナン主鎖に結合している。グルコース、セルロース単量体 およびデンプン（いずれもトランス位に水酸基を有する。）とは逆に、その２つ の糖単位は、シス位に水酸基を有する。ガラクトマンナンのシス-水酸基と延伸 した剛直な構造が、グアーガラクトマンナンおよびその誘導体の多くの新しい性 質をもたらす。グアーガラクトマンナンを、他の多糖と同様の方法で変性するこ とができる。一つの変性形態は、カルボキシメチル化であり、その場合には、ア ニオン性グアーガラクトマンナン誘導体が形成される。米国特許第２,５２０,１ ６１号および同第２,４７７,５４４号によれば、カルボキシメチル化を、水酸化 アルカリ金属の冷水溶液とグアーガラクトマンナンとの反応後、ハロゲン化脂肪 酸またはその塩でグアーガラクトマンナンのアルカリ金属誘導体を処理すること によって行うことができる。他のカルボン酸またはその塩により（例えばグリコ ール酸によりまたはナトリウムグリコレートにより）カルボキシメチル化を行う こともできる。グアーガラクトマンナンの種々の置換度は、使用した反応物の量 並びに反応時間および条件に依って得られる。最大許容置換度は、３である。置 換度が０.０５〜０．１５のカルボキシメチルグアーのアルカリ金属塩は、本発 明の目的に特に好ましい。 ドイツ特許第３７０９６９８号によれば、置換度が０.２２のカルボキシメチ ル化グアーガラクトマンナンは、ヒドロキシアルキルグアーガラクトマンナンと ヒドロキシアルキル・カッシアガラクトマンナンの混合物の形態で糊剤として用 いられる。本発明によれば、粘着強さがかなり良好で、かつその生分解性も優れ ていることが出願人の独自の試験によって示されたため、置換度の低いカルボキ シルメチル化グアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を使用することを意図し ている。 グアーガラクトマンナン製品の分子量は、０.５×１０⁶〜１１×１０⁶である 。カルボキシメチル化のような変性の場合には、一般に、グアーガラクトマンナ ン製品を、同時に解重合する。そのようなポリマーの分子量を決定する際、実質 上困難を伴うため、ポリマーをその分子量ではなく粘度で特徴づけるのが、標準 的 な方法である。本発明の一態様では、４重量％水溶液形態での２０℃でのヘップ ラー粘度が、１０〜３,０００ｍＰａ・ｓの範囲、好ましくは２０〜５００ｍＰ ａ・Ｓの範囲の酸化分解したカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカ リ金属塩を使用する。 前述の２つの米国特許の製造方法の結果として、カルボキシメチル化グアーガ ラクトマンナンのアルカリ金属塩は、ハロゲン化アルカリ金属を不純物として含 有することがある。したがって、１０重量％未満、好ましくは５重量％未満のハ ロゲン化アルカリ金属不純物を含有するカルボキシメチルグアーガラクトマンナ ンのアルカリ金属塩が、本発明の目的には好ましく用いられる。ハロゲン化アル カリ金属不純物は、自体既知の方法により（例えばメタノール／水混合液で洗い 流すことにより）低減され得る。上述の製造方法の結果として生じ得るもう一つ の不純物は、例えばメタノールと水との混合液で洗い流すことによっても除去さ れ得るグリコール酸の塩である。 カルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩のうち、対応する ナトリウム塩が特に好ましい。 本発明によれば、カルボキシメチル化グアーガラクトマンナンのアルカリ金属 塩を、単独でも、従来の糊剤（好ましくはデンプン誘導体、ポリビニルアルコー ルおよびポリアクリレート）との混合物の形態でも使用することができる。混合 比は、要する糊剤の性質に従って選択され、当業者には熟知の範囲内である。 カルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩は、シャトル、グ リッパーおよびエアジェット製織機のような、どのような製織機でも、また、ど のような糊付け機でも使用できる。本発明において、糸は、ステープルファイバ ー糸か連続糸のどちらかであり得る。糸は、天然起源の糸（例えば綿または再生 セルロース）、および／またはセルロースアセテート、ポリエステル、ポリアク リロニトリルおよびポリアミドのような合成起源の糸であり得る。綿および再生 セルロース並びにそれらとポリエステルとのブレンドの場合に、特に良好な結果 が得られる。 置換度が０.１５以下のカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ 金属塩の糊コーティングは、単独でまたは従来の糊剤と混合して、糸の乾燥重量 に対して１〜２５重量％の範囲である。それ故に、使用するカルボキシメチル化 グアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩の量は、デンプン糊１００部の３分の １〜２分の１程度であり、後者の場合、既知の合成糊の範囲である。 本発明のカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を使用す る場合、優れた糊付け効果が得られる。加えて、カルボキシメチルグアーガラク トマンナンのアルカリ金属塩は、置換度がわずかに高いだけのグアーガラクトマ ンナンの場合よりもこの低い置換度でかなり良好な、優れた生分解性を有する。 さらに、カルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩は、より迅 速に、固まらずに水に溶解し、表皮形成の徴候も示さず、液体中で発泡せず、か つ水洗により除去され得る。 本発明は、天然および／または合成の糸をカルボキシメチルグアーガラクトマ ンナンのアルカリ金属塩を用いて既知の方法で糊付けする方法であって、置換度 が０．１５以下のカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を 使用する方法にも関する。カルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ 金属塩を、汎用の糊付け機において、製品濃度が１０〜１５０ｇ／Ｌの水溶液の 形態で通常の糊剤として同様に適用する。 実施例 Ａ．試験したカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩 ヘップラー粘度は、ＤＩＮ５３０１５に従って決定した。例えば米国特許第２ ,４７７,５４４号または同第２,５２０,１６１号で得られる、上記のカルボキシ メチルグアーガラクトマンナンのナトリウム塩を試験した。 Ｂ．糊付け効果の決定 糊付け効果を決定するために、ティー・エヌ・オー・ファイバー・インスティ チュート（ＴＮＯ Fiber Institute）［デルフト（De1ft）、オランダ］で開発 された型の摩耗試験機を使用した。 この摩耗試験機内では、組み合わせたフィラメントとフィラメントの間および フィラメントと金属との間に摩擦を付すことができるように、３０個の別個のフ ィラメントが固定される。ガイドピンを、モーターで上下に移動するレールには め込んだ。取り付けた５０ｇの重りで引張応力を与えた。すべての繊維が破壊す るまで摩耗した後、各フィラメント破損物についての摩耗ストローク数を数え、 試験を統計学的に評価した。中央値（すべての値の５０％がこの値を超え、かつ ５０％がそれ以下である。）を、糊付け効果の測定値として使用した。 Company）製のラボラトリー糊付け機において、たて糸を糊付けし、４０本のフ ィラメントをクリールから糊付けした。５０／１番手の粗い白色綿の環状紡糸し た糸を、ルーチン的に使用した。 以下の条件下で試験を行った。 試験条件： 糸 ５０／１番手、ＣＯリング 設定 フィラメント３０本／ｃｍ ディップローラー １４０ｄａＮ 絞り出しローラー ０.５バール（大型マノメーター） 槽温度 約８５℃ 乾燥温度 約１３０℃ 速度 約３０ｍ／分 フィラメントが破損するまでのストローク数（中央値）で表された（ＤＩＮ５ ４２８５に従って）種々の糊含量で観察された耐摩耗性を表１に示す。 置換度が比較的高いカルボキシメチル化グアーガラクトマンナンのナトリウム 塩（比較例１）は、フィラメント損失がほんの数回のストローク後で生じるため に、置換度が０.１５以下のカルボキシメチル化グアーガラクトマンナンのナト リウム塩よりも、同じ糊含量またはより高い糊含量で、乏しい糊付け効果を示す ことが表１から分かる。また、表１は、カルボキシメチルグアーガラクトマンナ ンのナトリウム塩（A1）およびA2））が、従来使用されているカルボキシメチル セルロース誘導体［いわゆるホルシル（Horsi1）NV-P（ヘンケル・コマンディッ トゲゼルシャフト・アウフ・アクチエン（Henkel KGaA）の登録商標）（比較例 ２）］よりも、その糊付け効果において明らかに優れていることを示している。 Ｃ．生物学的分解性 生物学的分解性を決定するために、ザーン-ヴェレンズ（Zahn-We11ens）加速 試験（ＺＷＴ）を行った。試験マトリックスは、湿潤汚泥を乾燥物約１ｇ／Ｌに 相当する量で添加した硬水の蒸留水であった。全体を空気の存在下で撹拌しなが ら、９０〜２５℃で７日間インキュベートした。通常のＤＯＣ測定を行った。Ａ １）と比較例１）についての結果を表２に示す。 本発明で使用した化合物は、わずかに高い置換度を有するグアーガラクトマン ナン誘導体よりも、かなり優れた分解性を示すことが表２から分かる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァルテンベルガー‐シャルフェッター、 ジーグリット ドイツ連邦共和国デー‐53547ブライトシ ャイド、ミューレンシュトラアセ 21番 (72)発明者 ヴュシュトニーンハウス、ベルンハルト ドイツ連邦共和国デー‐41812エルケレン ツ、ゲネンダー・シュトラアセ 50番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．天然および／または合成の糸を糊付けするための糊付剤としての、置換度 が０.１５以下のカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩の 使用。 ２．置換度が０.０５〜０.１５のカルボキシメチルグアーガラクトマンナンの アルカリ金属塩を使用する請求項１に記載の使用。 ３．４重量％水溶液の形態での２０℃でのヘップラー粘度が１０〜３,０００ ｍＰａ・ｓの範囲、好ましくは２０〜５００ｍＰａ・ｓの範囲である、酸化分解 したカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を使用する請求 項１または２に記載の使用。 ４．１０重量％未満、好ましくは５重量％未満のハロゲン化アルカリ金属不純 物を含有するカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を使用 する請求項１ないし３のいずれかに記載の使用。 ５．カルボキシメチル化グアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を、従来の 糊剤（好ましくはデンプン誘導体、ポリビニルアルコールおよびポリアクリレー ト）との混合物の形態で使用する請求項１ないし４のいずれかに記載の使用。 ６．カルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を、糸の乾燥 重量に対して１〜２５重量％の量で糊剤として適用する請求項１ないし５のいず れかに記載の使用。 ７．カルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を、綿および 再生セルロース並びにそれらとポリエステルとのブレンドの糊付けに使用する請 求項１ないし６のいずれかに記載の使用。 ８．カルボキシメチルグアーガラクトマンナンのナトリウム塩を使用する請求 項１ないし７のいずれかに記載の使用。 ９．天然および／または合成の糸をカルボキシメチルグアーガラクトマンナン のアルカリ金属塩により既知の方法で糊付けする方法であって、置換度が０.１ ５以下のカルボキシメチルグアーガラクトマンナンのアルカリ金属塩を使用する 方法。