JPWO2009081528A1 - 合成繊維用処理剤およびこれを用いた合成繊維の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従来、高温且つ高接圧の過酷な条件下での毛羽や糸切れの問題を解決方法として、ポリエーテルポリエステルブロック共重合体からなる処理剤(特許文献1)、ポリエステルの有機リン酸化物からなる処理剤(特許文献2)、脂肪族含窒素アルカノール化合物とポリエーテルポリエステルブロック共重合体の縮合物からなる処理剤(特許文献3)、トリオキシアルキルリン酸エステルを含有する処理剤(特許文献4)、特定の硫黄化合物を含有する処理剤(特許文献5)、ポリオキシアルキレン化された硬化ヒマシ油とポリエーテルをジカルボン酸で連結した化合物を含有する処理剤(特許文献6)等が提案されている。
したがって、本発明にかかる合成繊維用処理剤は、エステル成分と、ノニオン性界面活性剤と、有機リン酸エステル塩を必須とするアニオン性界面活性剤と、下記一般式(1)で示され、融点40℃以下のポリエステルエーテル化合物とを含有し、前記エステル成分、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤およびポリエステルエーテル化合物からなる有効成分に占めるそれぞれの成分の重量割合が、エステル成分25〜75重量%、ノニオン性界面活性剤20〜70重量%、アニオン性界面活性剤0.1〜6重量%、ポリエステルエーテル化合物1〜20重量%である。
(1)有機リン酸エステル塩の重量割合が有効成分に対して0.1〜3重量%であること。
(2)凝固開始温度が15℃以下であること。
(3)溶媒をさらに含有すること。
本発明にかかる合成繊維の製造方法は、上記合成繊維用処理剤を、原料合成繊維に付着させる工程を含み、前記有効成分の付着割合が原料合成繊維の0.2〜3重量%である。
本発明の合成繊維用処理剤は、エステル成分と、ノニオン性界面活性剤と、有機リン酸エステル塩を必須とするアニオン性界面活性剤と、ポリエステルエーテル化合物とを含有する。以下、各成分を詳しく説明する。なお、以下の説明において、エステル成分、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤およびポリエステルエーテル化合物からなる4成分を有効成分という。
エステル成分は、本発明の合成繊維用処理剤において、合成繊維に潤滑性を付与する主な成分であり、高速で摩擦体と接触する際の平滑性を向上させ、毛羽を防止するという働きをする成分、すなわち製糸性を高める成分である。また、撚糸、整経および製織等の高次加工工程通過性を高める成分である。
エステル成分の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは16〜100、より好ましくは30〜80、さらに好ましくは36〜60である。エステル成分の炭素数が16未満の場合は、合成繊維に付与すべき潤滑性が不足し、平滑性が充分でなく、毛羽を防止できないことがある。一方、エステル成分の炭素数が100超の場合は、エステル成分の融点が高くなり、合成繊維用処理剤の凝固開始温度が15℃超となることがある。
(A1)1価の脂肪族アルコールと、1価の脂肪酸とのエステル反応により合成した1価エステル
1価の脂肪族アルコールの炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは12〜22、さらに好ましくは16〜20である。
1価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは12〜22、さらに好ましくは16〜20である。
1価エステルの具体例としては、たとえば、2−エチルヘキシルパルミテート、2−エチルヘキシルステアレート、ラウリルオレート、トリデシルステアレート、オレイルオレート、オクチルドデシルオレート、C16分岐型アルコールのオレート、C16分岐型アルコールのステアレート、C20分岐型アルコールのオレート、C20分岐型アルコールのステアレート、C24分岐型アルコールのオレート、C24分岐型アルコールのステアレート等が挙げられる。
(ポリ)オキシアルキレン基が結合した1価の脂肪族アルコール中の脂肪族基の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは12〜22、さらに好ましくは16〜20である。
(ポリ)オキシアルキレン基1モルを構成するアルキレンオキシドの平均付加モル数については、特に限定はないが、好ましくは1〜15モル、より好ましくは3〜12モル、さらに好ましくは5〜8モルである。
エーテルエステルの具体例として、たとえば、オクチルオキシアルケニルオクタネート、オクチルオキシアルケニルデカネート、オクチルオキシアルケニルラウレート、デシルオキシアルケニルオクタネート、デシルオキシアルケニルデカネート、デシルオキシアルケニルラウレート、ラウリルオキシアルケニルオクタネート、ラウリルオキシアルケニルデカネート、ラウリルオキシアルケニルラウレートなどのエーテルエステル等が挙げられる。
PEGの重量平均分子量については、特に限定はないが、200〜600が好ましい。
1価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは4〜24、より好ましくは12〜22、さらに好ましくは16〜20である。
PEGジエステルの重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは400〜1300、より好ましくは480〜1200、さらに好ましくは560〜1100である。
1価の脂肪族アルコールの炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは12〜22、さらに好ましくは16〜20である。
2価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは2〜10、より好ましくは4〜8である。また分子内に硫黄原子を有するチオジアルキレン酸等も用いることが出来る。
1価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは12〜22、さらに好ましくは16〜20である。
2価エステルの具体例としては、たとえば、1,4−ブチルジラウレート、1,4−ブチルジオレート、1,4−ブチルジイソステアレート、1,6−ヘキシルジラウレート、1,6−ヘキシルジオレート、1,6−ヘキシルジイソステアレート、ジラウリルアジペート、ジオレイルアジペート、ジイソステアリルアジペート、ジC16分岐型アルコールアジペート、C20分岐型アルコールアジペート、C24分岐型アルコールアジペート、ジオレイルチオジプロピオネート、ジC16分岐型アルコールチオジプロピオネート、C20分岐型アルコールチオジプロピオネート、C24分岐型アルコールチオジプロピオネート等が挙げられる。
1価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは12〜22、さらに好ましくは16〜20である。
3〜4価の脂肪族アルコールの炭素数については、特に限定はないが、好ましくは4〜10である。
3〜4価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは3〜10である。
3〜4価の脂肪酸の具体例としては、たとえば、グリセリントリオクタネート、グリセリントリデカネート、グリセリントリオレート、グリセリントリイソステアレート、トリメチロールプロパントリオクタネート、トリメチロールプロパントリデカネート、トリメチロールプロパントリラウレート、トリメチロールプロパントリオレート、トリメチロールプロパントリイソステアレート、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、トリラウリルトリメリテート、トリイソステアリルトリメリテート、ペンタエリスリトールテトラオクタネート、ペンタエリスリトールテトラデカネートなどの3〜4価エステル等が挙げられる。
天然に存在する動植物より得られる油脂類としては、たとえば、大豆油、ヤシ油、アマニ油、綿実油、ナタネ油、ヒマシ油、鯨油、牛脂等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤は、本発明の合成繊維用処理剤において、乳化剤の働きをし、本発明の合成繊維用処理剤の良好な分散安定性を維持する成分である。ノニオン性界面活性剤は、本発明の合成繊維用処理剤を用いて得られた産業資材用合成繊維において、タイヤコード等では接着性を向上させ、シートベルト等では染色性を向上させる成分でもある。
ノニオン性界面活性剤の重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは250〜4000、より好ましくは600〜3000、さらに好ましくは1000〜2000である。ノニオン性界面活性剤の重量平均分子量が250未満であると、合成繊維用処理剤の分散安定性が低下することがある。一方、ノニオン性界面活性剤の重量平均分子量が4000超であると、合成繊維用処理剤の分散安定性が低下したり、合成繊維用処理剤の凝固開始温度が15℃超となることがある。
ノニオン性界面活性剤の具体例としては、以下の(B1)〜(B10)に示すものを挙げることができる。
1価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは10〜20、さらに好ましくは12〜18である。
ソルビタンと1価の脂肪酸の反応比率については、特に限定はないが、好ましくはソルビタン/1価の脂肪酸=1/1〜1/3(モル比)である。
ソルビタンエステルの具体例としては、たとえば、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノオレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノイソステアレート、ソルビタントリラウレート、ソルビタントリオレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタントリイソステアレート等が挙げられる。
水酸基の残存したソルビタンエステルとしては、上記(B1)で説明したソルビタンエステルが挙げられる。
ポリオキシエチレン基1モルを構成するエチレンオキシドの平均付加モル数については、特に限定はないが、好ましくは5〜40モル、より好ましくは10〜35モル、さらに好ましくは15〜30モルである。
POEソルビタンエステルの具体例としては、たとえば、POEソルビタンモノラウレート、POEソルビタンモノオレート、POEソルビタンモノステアレート、POEソルビタンモノイソステアレート、POEソルビタントリラウレート、POEソルビタントリオレート、POEソルビタントリステアレート、POEソルビタントリイソステアレート等が挙げられる。
ポリオキシエチレン基1モルを構成するエチレンオキシドの平均付加モル数については、特に限定はないが、好ましくは5〜50モル、より好ましくは10〜40モル、さらに好ましくは15〜30モルである。
POEヒマシ油の重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは1000〜3000、より好ましくは1200〜2600、さらに好ましくは1400〜2200である。
POEヒマシ油としては、上記(B3)で説明したPOEヒマシ油が挙げられる。
1価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは10〜20、さらに好ましくは12〜18である。
POEヒマシ油エステルの重量平均分子量ついては、特に限定はないが、好ましくは1100〜4000、より好ましくは1400〜3500、さらに好ましくは1700〜3000である。
ポリオキシエチレン基1モルを構成するエチレンオキシドの平均付加モル数については、特に限定はないが、好ましくは5〜30モル、より好ましくは10〜25モル、さらに好ましくは15〜20モルである。
POE硬化ヒマシ油の重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは1000〜2200、より好ましくは1200〜1900、さらに好ましくは1400〜1700である。
硬化POEヒマシ油としては、上記(B5)で説明したPOE硬化ヒマシ油が挙げられる。
1価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは10〜20、さらに好ましくは12〜18である。
POE硬化ヒマシ油と1価の脂肪酸の反応比率については、特に限定はないが、好ましくはPOE硬化ヒマシ油/1価の脂肪酸=1/1〜1/3(モル比)である。
POE硬化ヒマシ油エステルの具体例としては、たとえば、POE硬化ヒマシ油ラウレート、POE硬化ヒマシ油ジラウレート、POE硬化ヒマシ油トリラウレートエステル、POE硬化ヒマシ油オレート、POE硬化ヒマシ油ジオレート、POE硬化ヒマシ油トリオレート、POE硬化ヒマシ油ステアレート、POE硬化ヒマシ油ジステアレート、POE硬化ヒマシ油トリステアレート、POE硬化ヒマシ油イソステアレート、POE硬化ヒマシ油ジイソステアレート、POE硬化ヒマシ油トリイソステアレート等が挙げられる。
1価の脂肪族アルコールの炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは10〜20、さらに好ましくは12〜18である。
ポリオキシエチレン基1モルを構成するエチレンオキシドの平均付加モル数については、特に限定はないが、好ましくは3〜20モル、より好ましくは5〜16モル、さらに好ましくは8〜12モルである。
POEアルキルエーテルの具体例としては、たとえば、POEオクチルエーテル、POEエチルヘキシルエーテル、POEデシルエーテル、POEラウリルエーテル、POEオレイルエーテル、POEステアリルエーテル、POEイソステアリルエーテル等が挙げられる。
脂肪族アルコールの炭素数については、特に限定はないが、好ましくは2〜60、より好ましくは4〜30、さらに好ましくは12〜20である。
脂肪族アルコールとしては、たとえば、ブタノール、ヘキシルアルコール、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、セチルアルコール、イソセチルアルコール、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、C16分岐型アルコール、C20分岐型アルコール、C24分岐型アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、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、ソルビトール、ヒマシ油、硬化ヒマシ油等が挙げられる。
PO/EOポリエーテルの重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは250〜4000、より好ましくは700〜3000、さらに好ましくは1000〜2000である。
PEGの重量平均分子量については、特に限定はないが、200〜600が好ましい。
1価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは4〜24、より好ましくは12〜22、さらに好ましくは16〜20である。
PEGエステルの重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは300〜1000、より好ましくは400〜800、さらに好ましくは500〜600である。
(ポリ)グリセリンを構成するグリセリン構造単位の数については、特に限定はないが、通常1〜6個、好ましくは1〜4個、さらに好ましくは2〜3個である。
1価の脂肪酸の炭素数については、特に限定はないが、好ましくは8〜24、より好ましくは10〜20、さらに好ましくは12〜18である。
ポリグリセリンと1価の脂肪酸の反応比率についてはポリグリセリンが有する水酸基の数に対して、特に限定はないが、好ましくは20〜80%、より好ましくは30〜70%、さらに好ましくは40〜60%である。
(ポリ)グリセリンエステルの具体例としては、たとえば、モノグリセリンモノラウレート、モノグリセリンモノオレート、モノグリセリンモノステアレート、モノグリセリンモノイソステアレート、ジグリセリンモノラウレート、ジグリセリンモノオレート、ジグリセリンモノステアレート、ジグリセリンモノイソステアレート等が挙げられる。
アニオン性界面活性剤は、有機リン酸エステル塩を必須とし、その他のアニオン性界面活性剤をさらに含有する。アニオン性界面活性剤は、一般には制電剤として作用する成分であり、平滑性(特に対金属平滑性)を向上させ、毛羽を防止する成分である。有機リン酸エステル塩は、制電剤として作用する以外に、極圧添加剤としても作用する。極圧添加剤とは、本発明の合成繊維用処理剤を用いて得られた産業資材用合成繊維において、対金属における油膜強度を向上するという働きをする剤である。
有機リン酸エステル塩の重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは150〜2500、より好ましく250〜2000、さらに好ましくは350〜1500である。有機リン酸エステル塩の重量平均分子量が150未満であると、平滑性(特に対金属平滑性)が不十分で毛羽を防止できないことがある。一方、有機リン酸エステル塩の重量平均分子量が2500超であると、合成繊維用処理剤の凝固開始温度が15℃超となることがある。
R5は炭素数6〜24の脂肪族基であり、その炭素数は好ましくは10〜20、より好ましくは12〜18である。
M+は、アルカリ金属イオン、および/または、アミン化合物に由来するアンモニウムイオンである。アルカリ金属イオンの具体例としては、たとえば、ナトリウムイオンやカリウムイオン等が挙げられる。M+がアンモニウムイオンにおけるアミン化合物の具体例としては、たとえば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン等のアルカノールアミン;N−アルキル置換アルカノールアミン;POEラウリルアミン、POEオレイルアミン、POEステアリルアミン等のポリオキシエチレンアルキルアミノエーテル等が挙げられる。
有機リン酸エステル塩の具体例としては、特に限定はないが、ラウリルホスフェートナトリウム塩、セチルホスフェートナトリウム塩、オレイルホスフェートナトリウム塩、ラウリルホスフェートカリウム塩、セチルホスフェートカリウム塩、オレイルホスフェートカリウム塩、POEラウリルホスフェートナトリウム塩、POEセチルホスフェートナトリウム塩、POEオレイルホスフェートナトリウム塩、POEラウリルホスフェートカリウム塩、POEセチルホスフェートカリウム塩、POEオレイルホスフェートカリウム塩、ラウリルホスフェートジエタノールアミン塩、セチルホスフェートジエタノールアミン塩、オレイルホスフェートジエタノールアミン塩、POEラウリルホスフェートジエタノールアミン塩、POEセチルホスフェートジエタノールアミン塩、POEオレイルホスフェートジエタノールアミン塩、ラウリルホスフェートPOEラウリルアミン塩、セチルホスフェートPOEラウリルアミン塩、オレイルホスフェートPOEラウリルアミン塩、POEラウリルホスフェートPOEラウリルアミン塩、POEセチルホスフェートPOEラウリルアミン塩、POEオレイルホスフェートPOEラウリルアミン塩等が挙げられる。なお、上記有機リン酸エステル塩の例示において、たとえば、「ラウリルホスフェートナトリウム塩」は、「ジラウリルホスフェートナトリウム塩」および「ラウリルホスフェートジナトリウム塩」を総称するものとし、これ以外の有機リン酸エステル塩の例示を含む本明細書の記載についても、同様を意味するものとする。
その他のアニオン性界面活性剤の重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは180〜400、より好ましく210〜370、さらに好ましくは240〜340である。その他のアニオン性界面活性剤成分の重量平均分子量が200未満もしくは400超であると、合成繊維用処理剤への相溶性が悪化したり、配合した際の合成繊維用処理剤の分散安定性の低下を生じたりすることがある。
有機カルボン酸のナトリウム塩およびカリウム塩に用いられる脂肪酸としては、好ましくは炭素数2〜24の脂肪酸、より好ましくは炭素数4〜22の脂肪酸、さらに好ましくは炭素数10〜20の脂肪酸を挙げることができる。
有機カルボン酸のナトリウム塩およびカリウム塩の重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは100〜400、より好ましく150〜370、さらに好ましくは200〜340である。
有機カルボン酸のナトリウム塩およびカリウム塩の具体例としては、たとえば、ラウリン酸ナトリウム塩、ミリスチン酸ナトリウム塩、パルミチン酸ナトリウム塩、オレイン酸ナトリウム塩、ステアリン酸ナトリウム塩、イソステアリン酸ナトリウム塩、ラウリン酸カリウム塩、ミリスチン酸カリウム塩、パルミチン酸カリウム塩、オレイン酸カリウム塩、ステアリン酸カリウム塩、イソステアリン酸カリウム塩等が挙げられる。
有機スルホン酸のナトリウム塩およびカリウム塩の重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは180〜400、より好ましく210〜370、さらに好ましくは240〜340である。
有機スルホン酸のナトリウム塩およびカリウム塩の具体例としては、たとえば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム塩、アルカンスルホン酸ナトリウム塩、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム塩、アルキルベンゼンスルホン酸カリウム塩、アルキルナフタリンスルホン酸カリウム塩、アルカンスルホン酸カリウム塩、ジアルキルスルホコハク酸カリウム塩等が挙げられる。
ポリエステルエーテル化合物は、上記一般式(1)で示され、融点40℃以下の化合物である。ポリエステルエーテル化合物は、エステル成分とともに、本発明の合成繊維用処理剤において、合成繊維に潤滑性を付与する成分であり、低速で摩擦体と接触する際の平滑性を向上させ、毛羽を防止するという働きをする。本発明の合成繊維用処理剤では、ポリエステルエーテル化合物と有機リン酸塩とを同時に含有することにより、毛羽や糸切れを防止する高い効果を発揮する。
ポリエステルエーテル化合物の融点は、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、さらに好ましくは20℃以下である。ポリエステルエーテル化合物の融点が40℃超であると、本発明の合成繊維用処理剤が固化してしまう為、使用時に加温する必要性が生じ、ハンドリング性および生産性が低下してしまう。
R1はn個の水酸基を分子内に有するアルコールからn個の水酸基を除いた残基である。以下の説明では、n個の水酸基を分子内に有するアルコールを、簡単のために、「アルコールA」ということがある。
アルコールAの重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは30〜900、より好ましくは100〜500、さらに好ましくは200〜350である。
1)1価脂肪族アルコール
1価脂肪族アルコールの炭素数については、特に限定はないが、好ましくは1〜32、より好ましくは8〜28、さらに好ましくは16〜24である。
1価脂肪族アルコールの具体例としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキシルアルコール、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、セチルアルコール、イソセチルアルコール、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、C16分岐型アルコール、C20分岐型アルコール、C24分岐型アルコール等が挙げられる。
2価アルコールの炭素数については、特に限定はないが、好ましくは2〜10、より好ましくは4〜8である。
2価アルコールの重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは60〜180、より好ましくは90〜150である。
3〜6価多価アルコールの炭素数については、特に限定はないが、好ましくは炭素数3〜6である。
3〜6価多価アルコールの重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは90〜200である。
3〜6価多価アルコールの具体例としては、例えば、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、ソルビトール等が挙げられる。
4)ヒマシ油、硬化ヒマシ油などのヒドロキシカルボン酸エステル
R2は別の表現では、炭素数3〜6のラクトンから、COO基を除いて得られるアルキレン基ということもできる。炭素数3〜6のラクトンの具体例としては、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等を挙げることができ、ε−カプロラクトンが好ましい。
R3の具体例としては、1,2−エチレン基(−(CH2)2−)、1,2−プロピレン基(−CH(CH3)CH2−)、1,3−プロピレン基(−(CH2)3−)、1,4−ブチレン基(−(CH2)4−)等を挙げることができる。
R4において、1価カルボン酸の重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは40〜360、より好ましくは100〜300、さらに好ましくは150〜250である。
R4において、炭素数2〜24の1価カルボン酸の具体例としては、たとえば、カプリル酸、2−エチルヘキシル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチル酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸等の1価脂肪族カルボン酸;安息香酸等の1価芳香族カルボン酸等を挙げることができる。
R4において、炭素数2〜8の2価カルボン酸の具体例としては、たとえば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、チオジプロピオン酸等の2価脂肪族カルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の2価芳香族カルボン酸等を挙げることができる。これらの2価カルボン酸のうちでも、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が好ましく、アジピン酸、マレイン酸、イソフタル酸、テレフタル酸等がより好ましい。
R4において、炭素数6〜18の3価カルボン酸の具体例としては、たとえば、クエン酸、トリメリット酸等を挙げることができる。これらの3価カルボン酸のうちでも、トリメリット酸が好ましい。
R4において、アルキレンオキシドが付加して得られる基の重量平均分子量については、特に限定はないが、好ましくは100〜1000、より好ましくは300〜800である。
xおよびyはいずれも、独立して5〜100の整数であり、好ましくは10〜80の整数であり、より好ましくは20〜60の整数である。
yに対するxの比率(x/y)については特に限定はないが、本発明の合成繊維用処理剤において、その油膜強度および分散安定性が良好という理由から、4/1〜1/20であると好ましく、2/1〜1/10であるとより好ましい。x/yが4/1よりも大きいと、後述のラクトン構造単位の割合が多くなり、ポリエステルポリエ−テル化合物の融点40℃超となり、本発明の合成繊維用処理剤を原料合成繊維に付与する際に加温が必要となる。一方、x/yが1/20よりも小さいと、本発明の合成繊維用処理剤の油膜強度が不足し、本発明の合成繊維用処理剤を使用した場合に優れた製糸性が得られないことがある。
本発明の合成繊維用処理剤は、上記有効成分を含有する。
エステル成分が有効成分に占める重量割合は、25〜75重量%であり、好ましくは30〜70重量%であり、さらに好ましくは35〜65重量%である。エステル成分の重量割合が25重量%未満では、摩擦が高く製糸性が低下し、毛羽の発生が多くなることがある。更に撚糸、整経、製織等の高次加工工程においても、原料合成繊維と加工機台との擦過による原料合成繊維の損傷が大きくなり、タイヤコードやシートベルト用ウェビング等の合成繊維加工製品の強度低下が大きくなることがある。一方、エステル成分の重量割合が75重量%を超えると、本発明の合成繊維用処理剤を産業資材用合成繊維に用いた場合に、タイヤコード等ではゴム接着性が不足したり、シートベルト等では染色不良が発生することがある。
アニオン性界面活性剤は有機リン酸エステル塩を必須としている。有機リン酸エステル塩の重量割合については、特に限定はないが、有効成分に対して好ましくは0.1〜3重量%、より好ましくは0.5〜2.5重量%、さらに好ましくは1〜2重量%である。有機リン酸エステル塩の重量割合が0.1重量%未満の場合は、極圧添加剤としての効果が発揮できず、毛羽を防止できないことがある。一方、有機リン酸エステル塩の重量割合が3重量%超の場合は、耐熱性の低下を生じ、毛羽が増加してしまうことがある。
本発明の合成繊維用処理剤は、溶媒を含まないニート状態でもよく、溶媒を含み、この溶媒によって有効成分が希釈された状態でもよい。希釈に用いる溶媒としては、たとえば、水やパラフィンオイル等を挙げることができる。パラフィンオイルの25℃における動粘度については、特に限定はないが、好ましくは1〜10mm2/s、より好ましくは2〜7mm2/sである。
本発明の合成繊維用処理剤が溶媒として水を含む場合、有効成分に対する水の重量割合は適宜設定することができるが、好ましくは75〜90重量%、より好ましくは80〜85重量%である。溶媒として含む水の重量割合が75重量%未満では、溶液の粘度が高すぎ、合成繊維に均一に付着せず、毛羽や糸切れが発生する原因となることがある。一方、溶媒として含む水の重量割合が90重量%を超えると、合成繊維に付着する水分量が過多となり、延伸工程の際に加熱が不均一となり、毛羽の発生や糸品質の低下を生じることがある。
本発明の合成繊維用処理剤は、上記で説明した成分以外に、フェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系、アミン系等の酸化防止剤;カセイカリ、カセイソーダ、有機脂肪酸、アミン、アミノエーテル等のpH調整剤;多価アルコール、高級脂肪酸、高級脂肪族アルコール等の相溶化剤等の他成分を含有してもよい。
本発明の合成繊維用処理剤は、エステル成分と、ノニオン性界面活性剤と、有機リン酸エステル塩を必須とするアニオン性界面活性剤と、ポリエステルエーテル化合物とを配合することによって得られるが、適宜、上記で説明したその他の成分をさらに配合してもよい。
本発明の合成繊維用処理剤の凝固開始温度は、好ましくは15℃以下であり、より好ましくは10℃以下、さらに好ましくは5℃以下である。合成繊維用処理剤の凝固開始温度が15℃超であると、合成繊維用処理剤が冬期や寒冷地で固化し、均一な液状を保てなくなり、充分な性能を発揮できないことがある。また、合成繊維製造時のハンドリング性(取扱性)が悪化することがある。
本発明の合成繊維の製造方法は、上記合成繊維用処理剤を原料合成繊維に付着させる工程を含む。
原料合成繊維としては特に限定はないが、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、アラミド等の合成繊維を挙げることができ、ポリエステルやポリアミド等が好ましい。
合成繊維用処理剤を付着させる工程は、通常、製糸工程中の紡糸工程(紡糸後の延伸前の段階や、延伸終了後の繊維糸条が巻き取られるまでの段階等)において行われ、ガイドやローラー等の給油装置を用いて、糸条の原料合成繊維に付与させる工程である。また、一旦巻き上げられた原糸を撚糸工程、整経工程または製織工程の前の段階でガイドやローラー等の給油装置を用いてアフターオイリングしても構わない。
本発明の合成繊維の製造方法は、種々の合成繊維に用いることができるが、とりわけ、7.0cN/dt以上の高強度な合成繊維の製造方法として用いられることが好ましい。
産業資材用合成繊維として、たとえば、タイヤコード用ポリエチレンテレフタレート(以下、PET)繊維を挙げることができ、その製造方法を以下に詳しく説明する。
固有粘度(IV)=0.0242×ηr+0.2634
ηr=(t×d)/(t0×d0)
(但し、tは試料溶液の落下時間、t0はo−クロロフェノールの落下時間、dは試料溶液の25℃の密度、d0はo−クロロフェノールの25℃の密度である。)
まず、PETポリマーを紡糸口金から溶融紡出したPET糸条を冷却固化し、給油ローラーを用いて、本発明の合成繊維用処理剤をこのPET未延伸糸に付与し、その後、1500m/min以上(好ましくは1500〜6000m/min、より好ましくは2000〜4000m/min)の表面速度で回転した、100℃以下で加熱された引取ローラーまたは非加熱引取ローラーで引き取る。
さらに、合成繊維用処理剤が付与されたPET未延伸糸を、給糸ローラーと、80〜150℃(好ましくは80〜120℃)に加熱した第1延伸ローラーとの間で1段目の延伸を行なう。なお、給糸ローラーを省略する場合は、引取ローラーと第1延伸ローラーとの間で1段目の延伸を行なう。1段目での延伸倍率は1.20〜2.00倍、好ましくは1.30〜1.70倍がよい。
引取ローラーと第2延伸ローラーとの間での延伸倍率、すなわち、総合延伸倍率は1.7倍以上(好ましくは1.7〜3.0倍、より好ましくは2.0〜2.8倍の範囲)で行なう。総合延伸倍率は、糸切れすることなく2分以上延伸できる最高延伸倍率、すなわち、限界延伸倍率の95%未満とする必要がある。
続いてここで得られたタイヤコード用PET繊維(原糸)を、リング撚糸機を用いて加工し、2本撚りコードを得ることができる。
また、本発明の合成繊維の製造方法は、処理剤を原料合成繊維に付着させる際に加温不要であり、毛羽や糸切れを防止できる。また、本発明の合成繊維の製造方法によれば、撚糸後のコードの強力低下を抑制できるため、特に産業資材用に適した合成繊維を得ることができる。
〔製造例A〜L〕
ポリエステルエーテル化合物として、一般式(1)において、R1〜R4、x、yおよびnがそれぞれ、表1〜3に示した構造を有する化合物を製造した。それぞれの化合物の融点も表1〜3に併記した。製造例Fにおいて、R2およびR3が2つ記載されているが、それぞれの構造の混合物であることを意味する。
製造例G〜Jの化合物は、以下の比較例1〜4のために準備した化合物である。
(合成繊維用処理剤の製造)
表4に示すように、エステル成分と、ノニオン性界面活性剤と、有機リン酸エステル塩を必須とするアニオン性界面活性剤と、ポリエステルエーテル化合物とをそれぞれ配合して、合成繊維用処理剤(以下では、油剤ということもある。)を調製した。
(合成繊維の製造)
固有粘度1.25、カルボキシル末端濃度17当量/106gのポリエチレンテレフタレートのチップをエクストルーダ型紡糸機により孔数480個の口金を用いて、原料合成繊維を溶融紡糸した。紡糸口金から紡出した糸に上記で製造した合成繊維用処理剤を水により20重量%に希釈したのち、計量ポンプを用いたガイド給油法で原料合成繊維に対して、合成繊維用処理剤の有効成分を0.8重量%付着させた。次いで、合成繊維用処理剤が付着した糸を2300m/minの表面速度で回転する引取ローラーで引き取った後、引取ローラーと第1延伸ローラーとの間で1.5倍に延伸し、続いて第1延伸ローラーと第2延伸ローラー間で1.4倍に延伸した。その後、0.99倍に弛緩処理を行うことにより延伸糸を得た。延伸糸の繊度は1670dtex,480fで、強度が8.0cN/dtの産業資材用合成繊維であった。
実施例2および比較例14においては、合成繊維用処理剤をパラフィンオイルにより70重量%に希釈したのち、計量ポンプを用いたガイド給油法で原料合成繊維に対して、合成繊維用処理剤の有効成分を0.8重量%付着させ、延伸糸を得た。延伸糸の繊度は、それぞれ、1670dtex,480fであった。
実施例3〜11および比較例1〜13においては、実施例1と同様に、それぞれ表4〜6に示す成分を配合して合成繊維用処理剤を調製した。次いで、実施例1と同様にして、紡糸口金から紡出した糸に、水により20重量%に希釈した合成繊維用処理剤をそれぞれ計量ポンプを用いたガイド給油法で、実施例3〜9および比較例1〜13においては0.8重量%付着させ、実施例10においては1.2重量%付着させ、実施例11においては0.6重量%付着させ、延伸糸を得た。延伸糸の繊度は、それぞれ、1670dtex,480fであった。
比較例2〜4では、油剤が凝固したために、凝固開始温度以外の物性を測定できなかった。
実施例12〜16、比較例15〜20においては、実施例1と同様に、それぞれ表7に示す成分を配合して合成繊維用処理剤を調製した。次いで、製糸が終了したアラミド糸に合成繊維用処理剤を直接(溶媒で希釈せず)、計量ポンプを用いたガイド給油法で、実施例12〜14、比較例15〜19においては0.8重量%付着させ、実施例15および比較例20においては1.4重量%付着させ、実施例16においては0.6重量%付着させた。アラミド糸の繊度は、1670dtex,1000fであった。
延伸糸毛羽発生量:延伸糸107メートル当りの毛羽の個数を毛羽カウンターで計測した。5個より少ない場合を合格とした。
(2)耐熱性
合成繊維の製造工程で、延伸ローラーの洗浄直後に比べ、毛羽の発生数が2倍以上になるまでの時間が、20時間以上であれば○、20時間未満であれば×とした。
(3)制電性
延伸糸の整経工程で、整経機を止めた際、糸が寄り付いたり反発が生じた場合は×、生じなかった場合は○とした。
(4)染色性
延伸糸の織物を、染色した際に、染め斑が生じた場合は×、生じなかった場合は○とした。
(5)凝固開始温度
50℃まで加温し、攪拌均一化させた合成繊維用処理剤を容量180ccの蓋付ガラス瓶中に100グラム入れ、容器を密閉し、所定温度に設定されたエスペック株式会社製環境試験機(モデルPL−3KP)中に合成繊維用処理剤を封入したガラス瓶を90分間静置させた時の合成繊維用処理剤の外観を目視判定し、合成繊維用処理剤の外観が曇ったり、濁ったりした時の温度を凝固開始温度とした。環境試験機の設定温度は、40℃から測定開始し、5℃刻みで設定温度を下げていき、5℃ごとに合成繊維用処理剤の凝固開始温度を測定した。
(6)撚糸強力利用率
(6−A)
1670dtex,480fのポリエチレンテレフタレート延伸糸を、下撚,上撚とも40T/10cmで撚りをかけ、2本合撚糸して生コードとした。
撚糸強力利用率(%)=(生コードの強度/延伸糸の強度)×100
として表し、92%以上を◎、90%以上を○とし、90%未満を×とした。
(6−B)
1670dtex,1000fのアラミド糸を、下撚,上撚とも35T/10cmで撚りをかけ、2本合撚糸して生コードとした。
撚糸強力利用率(%)=(生コードの強度/延伸糸の強度)×100
として表し、82%以上を◎、80%以上を○とし、80%未満を×とした。
強度の測定:オートグラフAGS−5kNJ型引張試験機(株式会社島津製作所製)を用い、JIS L−1017、7.5によって測定して得られた繊維試料の破断張力測定値を繊維試料の繊度で割った数値を強度とした。
j:ジオレイルアジペート
k:グリセリントリオレート
l:POE(20)ソルビタントリオレート
m:POE(20)ヒマシ油
n:PEG(400)ラウレート
o:アルキルスルホネートナトリウム塩(アルキル基の炭素数:12〜16)
p:オレイン酸カリウム塩
q:イソセチルホスフェートトリエタノールアミン塩
上記で、POE(20)ソルビタントリオレートとは、水酸基の残存したソルビタントリオレートをポリオキシエチレン化して得られる、オキシエチレンの平均付加モル数が20であるポリオキシエチレン基が結合したソルビタントリオレートを意味する。
r:POE硬化ヒマシ油(30)とマレイン酸とのエステル(モル比 2:1)
上記で、POE(30)硬化ヒマシ油とは、硬化ヒマシ油をポリオキシエチレン化して得られる、オキシエチレンの平均付加モル数が30であるポリオキシエチレン基が結合した硬化ヒマシ油を意味する。
PEG(400)ラウレートとは、重量平均分子量が400であるポリエチレングリコールの片末端がラウリン酸でエステル化されたラウレートを意味する。
Claims (7)
- エステル成分と、ノニオン性界面活性剤と、有機リン酸エステル塩を必須とするアニオン性界面活性剤と、下記一般式(1)で示され、融点40℃以下のポリエステルエーテル化合物とを含有し、
前記エステル成分、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤およびポリエステルエーテル化合物からなる有効成分に占めるそれぞれの成分の重量割合が、エステル成分25〜75重量%、ノニオン性界面活性剤20〜70重量%、アニオン性界面活性剤0.1〜6重量%、ポリエステルエーテル化合物1〜20重量%である、
合成繊維用処理剤。
- 前記有機リン酸エステル塩の重量割合が、前記有効成分に対して0.1〜3重量%である、請求項1に記載の合成繊維用処理剤。
- 凝固開始温度が15℃以下である、請求項1または2に記載の合成繊維用処理剤。
- 溶媒をさらに含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の合成繊維用処理剤。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の合成繊維用処理剤を、原料合成繊維に付着させる工程を含み、前記有効成分の付着割合が原料合成繊維の0.2〜3重量%である、合成繊維の製造方法。
- 前記合成繊維の強度が7.0cN/dt以上である、請求項5に記載の合成繊維の製造方法。
- 前記合成繊維が産業資材用合成繊維である、請求項5または6に記載の合成繊維の製造方法。
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