KR20240017087A - 단섬유용 처리제, 단섬유용 처리제의 수성액, 단섬유의 처리 방법, 단섬유의 제조 방법, 및 단섬유 - Google Patents
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Abstract
단섬유용 처리제가 부착된 단섬유의 습윤 시의 마찰 특성을 향상시킴과 함께, 단섬유용 처리제의 내열성을 향상시키는 것을 과제로 한다. 단섬유용 처리제는, 유기 인산 에스테르 화합물을 실질적으로 포함하지 않고, 하기의 지방산류(A), 및 비이온 계면 활성제(B)를 함유한다. 지방산류(A)는 탄소수 1 내지 6의 지방산, 탄소수 1 내지 6의 히드록시 지방산, 및 이들의 염으로부터 선택되는 적어도 하나이다.
Description
본 발명은 단섬유용 처리제, 단섬유용 처리제의 수성액, 단섬유의 처리 방법, 단섬유의 제조 방법, 및 단섬유에 관한 것이다.
예를 들어 합성 섬유의 방사 연신 공정이나 마무리 공정에서 섬유의 마찰을 저감시키는 관점에서, 섬유의 표면에 섬유용 처리제를 부착시키는 처리가 이루어지는 경우가 있다.
종래, 특허문헌 1 내지 4에 개시된 섬유용 유제가 알려져 있다.
특허문헌 1은, 알킬인산 에스테르의 칼륨염과, 탄소수 8 내지 18의 알킬기를 갖는 알킬아민류 혹은 치환 알킬아민류에 에틸렌옥시드를 부가한 화합물의 인산 중화물을 배합하여 이루어지는 섬유용 유제에 대하여 개시한다.
특허문헌 2는, 유기 인산 에스테르염과, 옥시알킬렌 폴리머를 함유하는 섬유용 유제에 대하여 개시한다.
특허문헌 3은, 알킬인산 에스테르칼륨염과, 파라핀 왁스와, 양이온형 계면 활성제를 함유하는 섬유용 유제에 대하여 개시한다.
특허문헌 4는, 알킬인산 에스테르칼륨염과, 폴리옥시알킬렌알킬에테르를 함유하는 섬유용 유제에 대하여 개시한다.
그러나, 단섬유용 처리제가 부착된 단섬유의 습윤 시 마찰 특성의 더한층의 향상과, 단섬유용 처리제의 내열성의 더한층의 향상이 요구되고 있었다.
상기 과제를 해결하기 위한 단섬유용 처리제는, 유기 인산 에스테르 화합물을 실질적으로 포함하지 않는 단섬유용 처리제이며, 하기의 지방산류(A), 및 비이온 계면 활성제(B)를 함유하는 것을 요지로 한다. 지방산류(A)는 탄소수 1 내지 6의 지방산, 탄소수 1 내지 6의 히드록시 지방산, 및 이들의 염으로부터 선택되는 적어도 하나이다.
상기 단섬유용 처리제는, ICP 발광 분석법에 의해 검출되는 인량이 2000ppm 이하인 것이 바람직하다.
상기 단섬유용 처리제는, 상기 지방산류(A)가 탄소수 1 내지 4의 지방산, 분자 중에 하나의 히드록시기를 갖는 탄소수 1 내지 4의 히드록시 지방산, 및 이들의 알칼리 금속염으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다.
상기 단섬유용 처리제는, 상기 비이온 계면 활성제(B)의 전체 질량에 대하여 하기의 비이온 계면 활성제(B1)를 적어도 50질량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 비이온 계면 활성제(B1)는 1가 또는 2가의 알코올 1몰에 대하여 탄소수 2 내지 4의 알킬렌옥시드를 3 내지 30몰의 비율로 부가시킨 화합물이다.
상기 단섬유용 처리제는, 상기 지방산류(A) 및 상기 비이온 계면 활성제(B)의 함유 비율의 합계를 100질량부라고 하면, 상기 지방산류(A)를 0.001질량부 이상 10질량부 이하, 및 상기 비이온 계면 활성제(B)를 90질량부 이상 99.999질량부 이하의 비율로 함유하는 것이 바람직하다.
상기 단섬유용 처리제는, 상기 단섬유가, 폴리에스테르 단섬유인 것이 바람직하다.
상기 단섬유용 처리제는, 상기 단섬유가, 방적사 제조용인 것이 바람직하다.
상기 단섬유용 처리제는, 방사 연신 공정에서 사용되는 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위한 단섬유용 처리제의 수성액은, 상기 단섬유용 처리제, 및 물을 함유하는 것을 요지로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 단섬유 처리 방법은, 상기 단섬유용 처리제와 물을 혼합한 단섬유용 처리제의 수성액을, 단섬유에 부여하는 것을 요지로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 단섬유 제조 방법은, 상기 단섬유용 처리제와 물을 혼합한 단섬유용 처리제의 수성액을, 방사 연신 공정에 있어서, 단섬유에 부여하는 것을 요지로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 단섬유는, 상기 단섬유용 처리제가 부착되어 있는 것을 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 단섬유용 처리제가 부착된 단섬유의 습윤 시의 마찰 특성을 향상시킬 수 있음과 함께 단섬유용 처리제의 내열성이 향상된다.
<제1 실시 형태>
본 발명에 따른 단섬유용 처리제(이하, 단순히 처리제라고도 한다.)를 구체화한 제1 실시 형태에 대해서 설명한다.
본 실시 형태의 처리제는, 하기의 지방산류(A), 및 비이온 계면 활성제(B)를 함유한다.
(지방산류(A))
지방산류(A)는 탄소수 1 내지 6의 지방산, 탄소수 1 내지 6의 히드록시 지방산, 및 이들의 염으로부터 선택되는 적어도 하나이다.
지방산류(A)가 상기 화합물임으로써, 처리제가 부착된 단섬유에 있어서의 습윤 시의 마찰을 저감할 수 있다. 바꿔 말하면, 습윤 시의 마찰 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 처리제의 내열성을 향상시킬 수 있다.
지방산류(A)를 구성하는 탄소수 1 내지 6의 지방산은, 공지된 것을 적절히 들 수 있으며, 포화 지방산이어도, 불포화 지방산이어도 된다. 또한, 직쇄상의 것이어도, 분지쇄 구조를 갖는 것이어도 된다. 또한, 1가 지방산이어도, 2가 지방산이어도 된다.
탄소수 1 내지 6의 지방산 구체예로서는, 예를 들어 메탄산, 에탄산(아세트산), 부탄산, 프로판산(프로피온산), 펜탄산, 헥산산, 부탄2산(숙신산) 등을 들 수 있다.
지방산류(A)를 구성하는 탄소수 1 내지 6의 히드록시 지방산은, 공지된 것을 적절히 들 수 있으며, 포화 히드록시 지방산이어도, 불포화 히드록시 지방산이어도 된다. 또한, 직쇄상인 것이어도, 분지쇄 구조를 갖는 것이어도 된다. 또한, 1가 히드록시 지방산이어도, 2가 히드록시 지방산이어도 된다.
탄소수 1 내지 6의 히드록시 지방산의 구체예로서는, 예를 들어 히드록시에탄산, 히드록시프로판산(락트산), 히드록시부탄산, 히드록시펜탄산, 히드록시헥산산, 시트르산, 2,3-디히드록시부탄2산(타르타르산) 등을 들 수 있다.
상기 지방산류(A)를 구성하는 염은, 공지된 것을 적절히 들 수 있지만, 금속염인 것이 바람직하다. 금속염으로서는, 예를 들어 알칼리 금속염, 알칼리 토류 금속염을 들 수 있다. 이것들 중에서도, 알칼리 금속염인 것이 보다 바람직하다.
알칼리 금속염을 구성하는 알칼리 금속으로서는, 예를 들어 나트륨, 칼륨, 리튬 등을 들 수 있다.
알칼리 토류 금속을 구성하는 알칼리 토류 금속으로서는, 예를 들어 칼슘, 마그네슘, 베릴륨, 스트론튬, 바륨 등을 들 수 있다.
상기 지방산류(A)가 탄소수 1 내지 4의 지방산, 분자 중에 하나의 히드록시기를 갖는 탄소수 1 내지 4의 히드록시 지방산, 및 이들의 알칼리 금속염으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 지방산류(A)가 상기 화합물임으로써, 처리제의 내열성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 지방산류(A)가 탄소수 1 내지 4의 지방산 알칼리 금속염, 또는 분자 중에 하나의 히드록시기를 갖는 탄소수 1 내지 4의 히드록시 지방산의 알칼리 금속염임으로써, 습윤 시의 마찰 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
이러한 지방산류(A)는 1종류의 지방산류(A)를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상의 지방산류(A)를 적절히 조합하여 사용해도 된다.
(비이온 계면 활성제(B))
비이온 계면 활성제(B)로서는, 예를 들어 알코올류 또는 카르복실산류에 알킬렌옥사이드를 부가시킨 화합물, 카르복실산류와 다가 알코올의 에스테르 화합물에 알킬렌옥사이드를 부가시킨 에테르·에스테르 화합물 등을 들 수 있다. 이하, 이러한 화합물을 (폴리)옥시알킬렌 유도체라고도 한다.
상기 알코올류 또는 카르복실산류로서는, 직쇄상 또는 분지쇄를 갖는 지방족계의 알코올류 또는 카르복실산류이어도 되고, 방향족계의 알코올류 또는 카르복실산류이어도 된다. 또한, 포화의 알코올류 또는 카르복실산류이어도, 불포화의 알코올류 또는 카르복실산류이어도 된다. 또한, 1가 또는 2가 이상의 알코올류 또는 카르복실산류이어도 된다.
비이온 계면 활성제(B)는 비이온 계면 활성제(B)의 전체 질량에 대하여 하기의 비이온 계면 활성제(B1)를 적어도 50질량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 비이온 계면 활성제(B1)는 1가 또는 2가의 알코올 1몰에 대하여 탄소수 2 내지 4의 알킬렌옥시드를 3 내지 30몰의 비율로 부가시킨 화합물이다.
비이온 계면 활성제(B)가 상기 비이온 계면 활성제(B1)를 50질량% 이상 함유함으로써, 처리제의 습윤성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 탄소수 2 내지 4의 알킬렌옥사이드 구체예로서는, 예를 들어 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 부틸렌옥사이드 등을 들 수 있다.
알킬렌옥사이드의 부가 몰수는, 투입 원료 중에 있어서의 알코올 화합물 또는 카르복실산 화합물 1몰에 대한 알킬렌옥사이드의 몰수를 나타낸다.
알킬렌옥사이드는, 1종류의 알킬렌옥사이드를 단독으로 사용해도 되고, 또는 2종류 이상의 알킬렌옥사이드를 적절히 조합하여 사용해도 된다. 알킬렌옥사이드가 2종류 이상 적용되는 경우, 그것들의 부가 형태는, 블록 부가, 랜덤 부가, 및 블록 부가와 랜덤 부가의 조합 중 어느 것이어도 되고, 특별히 제한은 없다.
비이온 계면 활성제(B)인 (폴리)옥시알킬렌 유도체의 구체예로서는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알케닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌알케닐에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시알킬렌알킬아미노에테르, 폴리옥시알킬렌알케닐아미노에테르, 폴리옥시알킬렌알킬아미노에테르와 무기산의 염, 및 폴리옥시알킬렌알케닐미노에테르와 무기산의 염 등을 들 수 있다.
이러한 (폴리)옥시알킬렌 유도체는, 1종류의 (폴리)옥시알킬렌 유도체를 단독으로 사용해도 되고, 또는 2종류 이상의 (폴리)옥시알킬렌 유도체를 적절히 조합하여 사용해도 된다.
처리제는, 유기 인산 에스테르 화합물을 실질적으로 포함하지 않는다. 여기에서, 실질적으로 포함하지 않는다란, 유기 인산 에스테르 화합물을 불순물 레벨로 포함하는 양태를 허용하는 것을 의미하는 것으로 한다. 불순물 레벨의 함유량은, 예를 들어 처리제를 ICP 발광 분석법에 의해 측정했을 때에 검출되는 인량, 바꿔 말하면, P 원소의 농도가 2000ppm 이하인 것이 바람직하고, 1000ppm 이하인 것이 보다 바람직하다.
유기 인산 에스테르 화합물을 실질적으로 포함하지 않음으로써, 처리제를 사용하여 단섬유를 제조했을 때의 폐액 처리를 보다 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
유기 인산 에스테르 화합물로서는, 예를 들어 알킬인산 에스테르, 알케닐인산 에스테르, 폴리옥시알킬렌기를 갖는 알킬인산 에스테르 또는 알케닐인산 에스테르, 그것들의 염 등을 들 수 있다. 알킬인산 에스테르를 구성하는 알킬기, 또는 알케닐인산 에스테르를 구성하는 알케닐기는 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 직쇄상이어도, 분지쇄 구조를 갖는 것이어도 된다. 또한, 분지쇄 구조에 있어서의 분지 위치는, 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 α 위치가 분지된 것이어도 되고, β 위치가 분지된 것이어도 된다.
알킬기 또는 알케닐기의 탄소수는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 탄소수 1 내지 30의 것을 들 수 있다.
알킬기의 구체예로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 이코실기, 이소부틸기, 이소펜틸기, 이소헥실기, 이소헵틸기, 이소옥틸기, 이소데실기, 이소운데실기, 이소도데실기, 이소트리데실기, 이소테트라데실기, 이소펜타데실기, 이소헥사데실기, 이소헵타데실기, 이소옥타데실기, 이소이코실기 등을 들 수 있다.
알케닐기의 구체예로서는, 예를 들어 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기, 헵테닐기, 옥테닐기, 노네닐기, 데세닐기, 운데세닐기, 도데세닐기, 트리데세닐기, 테트라데세닐기, 펜타데세닐기, 헥사데세닐기, 헵타데세닐기, 옥타데세닐기, 이코세닐기, 이소부테닐기, 이소펜테닐기, 이소헥세닐기, 이소헵테닐기, 이소옥테닐기, 이소노네닐기, 이소데세닐기, 이소운데세닐기, 이소도데세닐기, 이소트리데세닐기, 이소테트라데세닐기, 이소펜타데세닐기, 이소헥사데세닐기, 이소헵타데세닐기, 이소옥타데세닐기, 이소이코세닐기 등을 들 수 있다.
유기 인산 에스테르 화합물을 구성하는 인산은, 특별히 제한은 없으며, 오르토인산이어도 되고, 2인산 등의 폴리인산이어도 된다.
유기 인산 에스테르 화합물로서 유기 인산 에스테르염이 함유되어 있을 경우, 염으로서는, 예를 들어 인산 에스테르 아민염, 인산 에스테르 금속염 등을 들 수 있다.
금속염으로서는, 예를 들어 알칼리 금속염, 알칼리 토류 금속염을 들 수 있다. 알칼리 금속염을 구성하는 알칼리 금속의 구체예로서는, 예를 들어 나트륨, 칼륨, 리튬 등을 들 수 있다. 알칼리 토류 금속염을 구성하는 알칼리 토류 금속으로서는, 제2족 원소에 해당하는 금속, 예를 들어 칼슘, 마그네슘, 베릴륨, 스트론튬, 바륨 등을 들 수 있다.
아민염을 구성하는 아민은, 1급 아민, 2급 아민, 및 3급 아민 중 어느 것이어도 된다. 아민염을 구성하는 아민의 구체예로서는, 예를 들어 (1)메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, N-N-디이소프로필에틸아민, 부틸아민, 디부틸아민, 2-메틸부틸아민, 트리부틸아민, 옥틸아민, 디메틸라우릴아민 등의 지방족 아민, (2)아닐린, N-메틸벤질아민, 피리딘, 모르폴린, 피페라진, 이것들의 유도체 등의 방향족 아민류 또는 복소환 아민, (3)모노에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 디부틸에탄올아민, 부틸디에탄올아민, 옥틸디에탄올아민, 라우릴디에탄올아민 등의 알칸올아민, (4)폴리옥시에틸렌라우릴 아미노에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴아미노에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬아미노에테르, (5)암모니아 등을 들 수 있다.
알킬렌옥사이드쇄를 부가한 유기 인산 에스테르 화합물이 함유되어 있을 경우, 탄소수 2 내지 4의 알킬렌옥사이드를 들 수 있다. 알킬렌옥사이드의 구체예로서는, 예를 들어 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 부틸렌옥사이드 등을 들 수 있다. 알킬렌옥사이드의 부가 몰수의 하한은, 적절히 설정되지만, 예를 들어 0.1몰 이상이다. 이러한 부가 몰수의 상한은, 적절히 설정되지만, 예를 들어 50몰 이하이다. 또한, 알킬렌옥사이드의 부가 몰수는, 투입 원료 중에 있어서의 지방족 알코올 화합물 1몰에 대한 알킬렌옥사이드의 몰수를 나타낸다.
알킬렌옥사이드는, 1종류의 알킬렌옥사이드를 단독으로 사용한 것이어도 되고, 또는 2종류 이상의 알킬렌옥사이드를 적절히 조합하여 사용한 것이어도 된다. 알킬렌옥사이드가 2종류 이상 적용된 것인 경우, 그것들의 부가 형태는, 블록 부가, 랜덤 부가, 및 블록 부가와 랜덤 부가의 조합 중 어느 것이어도 되고, 특별히 제한은 없다.
(함유량)
처리제 중에 있어서, 지방산류(A), 및 비이온 계면 활성제(B)의 함유 비율의 합계를 100질량%라고 하면, 지방산류(A)를 0.001질량부 이상 10질량부 이하, 및 비이온 계면 활성제(B)를 90질량부 이상 99.999질량부 이하의 비율로 함유하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 일 양태에 있어서, 처리제 중의 지방산류(A)의 함유량은, 예를 들어 처리제 100질량부에 대하여 0.01질량부 이상, 0.05질량부 이상, 0.1질량부 이상, 0.2질량부 이상, 0.5질량부 이상, 1질량부 이상, 2질량부 이상, 또는 5질량부 이상이다. 마찬가지로 처리제 중의 지방산류(A)의 함유량은 또한, 예를 들어 처리제 100질량부에 대하여 11질량부 이하, 5질량부 이하, 2질량부 이하, 1질량부 이하, 0.5질량부 이하, 0.2질량부 이하, 0.1질량부 이하, 또는 0.05질량부 이하이다.
본 실시 형태의 일 양태에 있어서, 처리제 중의 비이온 계면 활성제(B)의 함유량은, 예를 들어 처리제 100질량부에 대하여 89질량부 이상, 95질량부 이상, 98질량부 이상, 99질량부 이상, 99.5질량부 이상, 99.8질량부 이상, 99.9질량부 이상, 또는 99.95질량부 이상이다. 마찬가지로 처리제 중의 비이온 계면 활성제(B)의 함유량은 또한, 예를 들어 처리제 100질량부에 대하여 99.99질량부 이하, 99.95질량부 이하, 99.9질량부 이하, 99.8질량부 이하, 99.5질량부 이하, 99질량부 이하, 98질량부 이하, 또는 95질량부 이하이다.
또한, 각 성분의 함유량 측정 방법은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 이온 성분의 함유량 측정 방법은, 이하의 방법을 채용할 수 있다. 처리제를 105℃에서 2시간 가열하여 불휘발분을 얻는다. 이 불휘발분 중의 이온 성분의 함유량이 500ppm 이하가 되도록 순수로 충분히 희석한다. 희석액을 사용하여 이온 크로마토그래프 분석을 한다.
제1 실시 형태의 단섬유용 처리제의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.
(1-1) 제1 실시 형태의 단섬유용 처리제는, 소정의 지방산류(A), 및 비이온 계면 활성제(B)를 함유하고, 유기 인산 에스테르 화합물을 실질적으로 포함하지 않는다. 따라서, 처리제가 부착된 단섬유에 있어서의 습윤 시의 마찰 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 단섬유 등의 제조에 있어서 토우 시트의 연신 공정에서 사용되는 연신 공정용 처리제로서 적용될 경우, 섬유와 금속 사이의 마찰을 저감시켜, 토우를 균일한 두께로 얇게 펼 수 있다. 그것에 따라, 생산성, 품질성을 향상시킬 수 있다. 또한, 처리제의 내열성이 향상된다.
(1-2) 지방산류(A)가 탄소수 1 내지 4의 지방산, 분자 중에 하나의 히드록시기를 갖는 탄소수 1 내지 4의 히드록시 지방산, 및 이들의 알칼리 금속염으로부터 선택되는 적어도 하나이다. 지방산류(A)가 상기 화합물임으로써, 처리제의 내열성을 보다 향상시킬 수 있다.
(1-3) 비이온 계면 활성제(b)는 비이온 계면 활성제(B)의 전체 질량에 대하여 하기의 비이온 계면 활성제(B1)를 적어도 50질량% 이상 함유한다. 비이온 계면 활성제(B1)는 1가 또는 2가의 알코올 1몰에 대하여 탄소수 2 내지 4의 알킬렌옥시드를 3 내지 30몰의 비율로 부가시킨 화합물이다.
비이온 계면 활성제(B)가 상기 비이온 계면 활성제(B1)를 50질량% 이상 함유함으로써, 처리제의 습윤성을 보다 향상시킬 수 있다.
<제2 실시 형태>
이어서, 본 발명의 단섬유 처리 방법, 및 본 발명의 단섬유 제조 방법을 구체화한 제2 실시 형태를 설명한다.
본 실시 형태의 단섬유 처리 방법에서는, 제1 실시 형태의 단섬유용 처리제 및 물을 함유하는 단섬유용 처리제의 수성액(이하, 수성액이라고도 한다)을 단섬유에 부여하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 실시 형태의 단섬유 제조 방법은, 상기 수성액을, 방사 연신 공정에 있어서, 단섬유에 부여하는 것을 특징으로 한다.
수성액은, 물에 제1 실시 형태의 처리제를 첨가하여 조제하는 것이 바람직하다. 수성액의 조제 방법은, 예를 들어 물에, 처리제를 첨가하여, 불휘발분 농도를 0.01질량% 이상 10질량% 이하로 하는 방법이 사용된다. 또한, 불휘발분은, 대상물을 105℃에서 2시간 열처리하여 휘발성 물질을 충분히 제거한 절건물의 질량으로부터 구할 수 있다.
물에, 처리제를 첨가하는 방법은, 공지된 방법을 적절히 채용할 수 있지만, 하기의 공정 1 및 하기의 공정 2를 거치는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 의해, 처리제가 에멀젼 형태인 경우, 에멀젼의 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.
공정 1은, 제1 물에, 처리제를 첨가하여 불휘발분 농도가 2질량 % 초과 10질량% 이하의 단섬유용 처리제 수성액의 모액을 조제하는 공정이다. 또한, 희석하는 물의 온도는, 특별히 한정되지 않는다.
또한, 공정 1은, 제1 물을 60 내지 95℃로 가온하고, 처리제를 첨가하여 교반하는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 의해, 처리제가 에멀젼 형태인 경우, 에멀젼의 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.
공정 2는, 공정 1에서 조제한 단섬유용 처리제 수성액의 모액에 제2 물을 첨가하여 불휘발분 농도가 0.01질량% 이상 2질량% 이하의 수성액을 조제하는 공정이다.
단섬유의 처리 방법은, 상기한 바와 같이 얻어진 수성액을, 단섬유에 부여하는 방법이다. 또한, 단섬유의 제조 방법은, 상기한 바와 같이 얻어진 수성액을, 예를 들어 방사 또는 연신 공정, 마무리 공정 등에 있어서 단섬유에 부여하는 방법이다.
수성액이 부여되는 단섬유의 종류는, 특별히 한정되지 않는다. 단섬유에 부여된 수성액에 의해, 최종적으로 단섬유용 처리제가 단섬유 표면을 덮어, 마찰 특성을 향상시키기 때문이다. 수성액이 부여되는 단섬유로서는, 합성 섬유, 천연 섬유, 재생 섬유 등을 들 수 있다.
합성 섬유의 구체예로서는, 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 (1)폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리락트산, 이러한 폴리에스테르계 수지를 함유하여 이루어지는 복합 섬유 등의 폴리에스테르계 섬유, (2)나일론 6, 나일론 66 등의 폴리아미드계 섬유, (3)폴리아크릴, 모다아크릴 등의 폴리아크릴계 섬유, (4)폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 섬유 등을 들 수 있다. 천연 섬유 또는 재생 섬유의 구체예로서는, 예를 들어 목면 섬유, 표백 처리된 목면 섬유, 비스코스 레이온 섬유, 강력 레이온 섬유, 고강력 레이온 섬유, 고습윤 탄성 레이온 섬유, 용제 방사 레이온 섬유, 폴리노직 섬유, 큐프라 섬유, 아세테이트 섬유 등을 들 수 있다. 이것들 중에서 제조 공정에 있어서, 특히 섬유간의 마찰 특성의 부여가 필요한 폴리에스테르계 섬유 또는 폴리올레핀계 섬유에 적용되는 것이 바람직하다.
단섬유는, 일반적으로 스테이플이라고 불리우는 것이 해당되고, 일반적으로 필라멘트라고 불리우는 장섬유를 포함하지 않는 것으로 한다. 또한, 단섬유의 길이는, 본 기술 분야에 있어서 단섬유에 해당하는 것이라면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 100mm 이하인 것이 바람직하다. 이것들 중에서, 폴리에스테르 단섬유에 적용되는 것이 바람직하다. 또한, 단섬유는, 방적사 제조용의 것이 바람직하다.
수성액을 단섬유에 부착시키는 비율에 특별히 제한은 없지만, 수성액을 단섬유에 대하여 최종적으로 고형분이 0.1질량% 이상 3질량% 이하의 비율이 되도록 부착시키는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 각 성분에 의한 효능을 유효하게 발휘할 수 있다. 또한, 수성액을 부착시키는 방법은, 특별히 제한은 없고, 단섬유의 종류, 형태, 용도 등에 따라 공지된 방법, 예를 들어 롤러 급유법, 계량 펌프를 사용한 가이드 급유법, 침지 급유법, 스프레이 급유법 등을 채용할 수 있다.
수성액이 부여된 단섬유는, 공지된 방법을 사용하여 건조 처리해도 된다. 건조 처리에 의해 물 등의 용매가 휘발되고, 처리제 중에 함유되는 성분이 부착되어 있는 단섬유가 얻어진다.
제2 실시 형태의 단섬유 처리 방법의 작용 및 효과에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태의 효과에 더하여 이하의 효과를 갖는다.
(2-1) 본 실시 형태의 단섬유 처리 방법에 있어서의 수성액의 조제 방법은, 예를 들어 물에, 처리제를 첨가하여, 불휘발분 농도를 0.01질량% 이상 10질량% 이하로 하는 방법이 사용된다. 따라서, 처리제가 에멀젼 형태인 경우, 에멀젼의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 미리 조제된 처리제를 물에 혼합함으로써, 부여 형태인 수성액을 조제할 수 있기 때문에, 사용 시에 시약으로 조합하는 방법에 비하여 수성액을 간단하게 조제할 수 있다.
(2-2) 또한, 물에, 처리제를 첨가하여, 불휘발분 농도가 2질량 % 초과 10질량% 이하의 단섬유용 처리제 수성액의 모액을 조제하는 공정을 거칠 경우, 에멀젼의 안정성을 보다 향상시킬 수 있다. 그것에 따라, 성분의 단섬유로의 균일한 부착성을 저하시키지 않고, 각 성분에 의한 효능을 유효하게 발휘할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태는 이하와 같이 변경해도 된다. 상기 실시 형태 및 이하의 변경예는, 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 서로 조합하여 실시할 수 있다.
·상기 실시 형태의 각 처리제 또는 수성액에는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에 있어서, 처리제 또는 수성액의 품질 유지를 위하여, 그 밖의 용매, 안정화제, 제전제, 연결제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 등의 통상 처리제 등에 사용되는 성분을 추가로 배합해도 된다.
·(폴리)옥시알킬렌 유도체에 있어서, 폴리옥시알킬렌알킬페닐에테르 중, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르는, 환경 특성의 관점에서 단섬유용 처리제 중에 있어서 소량인 것이 바람직하다. 구체적으로는 단섬유용 처리제 중에 있어서, 1질량% 이하인 것이 바람직하고, 실질적으로 포함하지 않는 것이 보다 바람직하다. 실질적으로 포함하지 않는다란, 별도로, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르를 배합시키지 않는다는 의미이며, 각 원료 중에 불순물 등으로서 포함되는 소량의 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르까지 제외하는 것은 아니다. 상기 실시 형태의 단섬유용 처리제의 구성에 의해, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르가 소량인 단섬유용 처리제이어도, 지방산류(A)에 의해 마찰 특성을 향상시킬 수 있다.
·상기 실시 형태의 단섬유의 처리 방법에 있어서의 수성액의 조제 방법에 대하여, 수성액을 조정하는 상기 공정 1 및 공정 2로부터 선택되는 임의의 공정에 있어서, 추가로 실리콘 조성물을 첨가하는 것이, 단섬유 제조 시의 소포성, 섬유의 방적 성능 향상 등의 관점에서 바람직하다. 실리콘 조성물의 구체예로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폴리디메틸실록산, 폴리옥시에틸렌 변성 실리콘 등이 바람직하다. 실리콘 조성물을 첨가하는 공정으로서는, 수성액의 안정성의 관점에서, 공정 2가 보다 바람직하다.
·본 실시 형태의 처리제는, 단독으로 처리제로서 사용되는 것인데, 이 양태로 한정되지 않는다. 예를 들어 사용 시에 다른 처리제와 혼합하여 사용되는 것이어도 된다. 다른 처리제를 제1 처리제라고 하고, 본 실시 형태의 처리제를 제2 처리제라고 해도 된다. 제1 처리제로서는, 예를 들어 상기 유기 인산 에스테르 화합물을 함유하는 것이어도 된다. 제1 처리제와 제2 처리제 중 어느 한쪽 또는 양쪽에, 상기 지방산류(A)를 함유해도 된다.
실시예
이하, 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명하기 위하여, 실시예 등을 들지만, 본 발명이 이러한 실시예로 한정된다는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예의 설명에 있어서, 특별히 한정이 없는 한, 부는 질량부를, %는 질량%를 의미한다.
시험 구분 1(처리제의 조제)
처리제는, 표 1, 2에 나타내는 각 성분을 사용하여, 하기 조제 방법에 의해 조제하였다.
지방산류(A)는 표 1에 나타내는 A-1 내지 A-8, a-1, a-2를 사용하였다.
지방산류(A)의 종류, 탄소수, 히드록시기의 수를, 표 1의 "지방산류(A)"란, "탄소수"란, "히드록시기의 수"란에 각각 나타낸다.
(실시예 1)
표 2에 나타내는 바와 같이, 아세트산 칼륨(A-1) 0.1부, 폴리옥시에틸렌(10몰)라우릴에테르(B-1) 99.9부가 되도록 각 성분을 칭량하였다. 이것들을 교반하고, 혼합하여 실시예 1의 처리제를 조제하였다.
(실시예 2 내지 50, 비교예 1 내지 3)
실시예 2 내지 50, 비교예 1 내지 3의 처리제는, 실시예 1의 처리제와 동일하게 하여 각 성분을 표 2에 나타낸 비율로 포함하도록 조제하였다.
지방산류(A)의 종류와 함유량, 비이온 계면 활성제(B)의 종류와 함유량을, 표 2의 "지방산류(A)"란, "비이온 계면 활성제(B)"란에 각각 나타낸다.
표 2에 기재하는 비이온 계면 활성제(B)의 상세는 이하와 같다.
(비이온 계면 활성제(B))
B-1: 폴리옥시에틸렌(10몰)라우릴에테르
B-2: 폴리옥시에틸렌(8몰)올레일에테르
B-3: 폴리옥시에틸렌(10몰)C12-13알코올/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(10몰)=70/30
B-4: 폴리옥시에틸렌(15몰)C12-13알코올/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(10몰)=50/50
B-5: 폴리옥시에틸렌(5몰)올레일에테르/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(10몰)=70/30
B-6: 폴리옥시에틸렌(15몰)C12-13알코올/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=8, n은 옥시에틸렌 단위의 수, m은 옥시프로필렌 단위의 수, 이하 같음)C12-13알코올=70/30
B-7: 폴리옥시에틸렌(10몰)C12-13알코올/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=8)C12-13알코올=50/50
B-8: 폴리옥시에틸렌(15몰)C12-13알코올/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=10)스테아릴에테르=50/50
B-9: (폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=10)C12-13알코올/α-도데실-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(15몰)/스테아릴아민(폴리옥시에틸렌)(7몰)=50/30/20
B-10: α-트리데실-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=8)/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(15몰)=65/35
B-11: 폴리옥시에틸렌(10몰) 스테아릴에테르/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=12)C11-14알코올/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(15몰)=20/40/40
B-12: α-트리데실-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=14)/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(4몰)/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(10몰)=60/20/20
B-13: α-도데실-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=10)/폴리옥시에틸렌(3몰)C12-14알코올/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(10몰)/스테아릴아민(폴리옥시에틸렌)(5몰)=50/10/30/10
B-14: 폴리옥시에틸렌(10몰) C12-13알코올/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=8)C12-13알코올/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(10몰)=30/30/40
B-15: 폴리옥시에틸렌(6몰)데실에테르/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=8)트리데실에테르/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(15몰)=40/20/40
B-16: 폴리옥시에틸렌(9몰)라우릴에테르/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=7)데실에테르/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(10몰)=20/30/50
B-17: 폴리옥시에틸렌(9몰)라우릴에테르/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=7)데실에테르/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=8)C12-13알코올/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(10몰)=20/30/5/45
B-18: 폴리옥시에틸렌(10몰)C11-14알코올/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=7)C12-13알코올/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(15몰)/야자 지방산-폴리옥시에틸렌(7몰)=30/30/30/10
B-19: 폴리옥시에틸렌(9몰)라우릴에테르/폴리옥시에틸렌(10몰)도데실아민에테르와 인산의 염=90/10
B-20: 폴리옥시에틸렌(10몰)C12-13알코올/(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=8)C12-13알코올/폴리옥시에틸렌(10몰)도데실아민에테르와 인산의 염=45/45/10
B-21: 폴리옥시에틸렌(10몰)C12-13알코올/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(10몰)=40/60
B-22: α-트리데실-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=8)/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(15몰)=35/65
B-23: 폴리옥시에틸렌(3몰)C12-14알코올/폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌(n+m=20)경화 피마자유=30/70
B-24: α-도데실-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(7몰)/폴리옥시에틸렌(10몰)올레일에스테르=20/80
B-25: (폴리옥시에틸렌)(폴리옥시프로필렌)(n+m=35)C12-13알코올/α-도데실아미노-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(18몰)=30/70
B-26: 폴리옥시에틸렌(7몰)라우릴에테르/폴리옥시에틸렌(10몰)올레일에스테르=10/90
B-27: 폴리옥시에틸렌(10몰)라우릴에테르/야자 지방산-폴리옥시에틸렌(10몰)/도데실술폰산 나트륨=10/80/10
B-28: α-데실-ω-히드록시(폴리옥시에틸렌)(6몰)/야자 지방산-폴리옥시에틸렌(10몰)/폴리옥시에틸렌(15몰)도데실아민에테르와 인산의 염=30/60/10
B-29: 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌(n+m=20)경화 피마자유/도데실술폰산 나트륨=90/10
B-30: 폴리옥시에틸렌(10몰)도데실아민에테르와 인산의 염
시험 구분 2(처리제의 수성액의 조제)
시험 구분 1에서 조제한 처리제를, 약 70℃로 가온한 이온 교환수에 교반 하에서 첨가하였다. 완전히 용해시켜 처리제의 5% 수성액을 조제하였다.
시험 구분 3(평가)
실시예 1 내지 50 및 비교예 1 내지 3의 처리제에 대하여, 처리제의 인 함유량, 처리제를 부착시킨 섬유의 습윤 시 마찰 특성, 처리제의 습윤성, 및 처리제의 내열성을 각각 이하에 설명하는 순서로 평가하였다.
(처리제의 인 함유량)
시험 구분 1에서 조제한 처리제를 0.1g 계량하여 덜고, 증류수로 희석하여 전체량을 100g으로 만들었다. 이 희석액을, ICP 발광 분석법에 의해 측정하였다. 농도가 공지된 시판 중인 표준 샘플과의 강도값을 비교함으로써, 처리제 중에 포함되는 인 함유량으로서의 P 원소 농도를 구하였다. 하기의 3단계의 기준으로 인 함유량을 평가한 결과를 표 2의 "인 함유량(3단계 평가)"란에 나타낸다.
·인 함유량의 평가 기준
○○○: 인 함유량≤1000ppm
○○: 1000ppm<인 함유량≤2000ppm
○: 2000ppm<인 함유량
(습윤 시 마찰 특성)
시험 구분 2에서 조제한 처리제의 5% 수성액을, 약 25℃의 이온 교환수로 희석하여 0.35% 수성액을 조제하였다. 조제한 0.35% 수성액 80mL를, 세로 60mm×가로 230mm×높이 20mm의 금속제의 배트에 넣었다.
세로 30mm×가로 90mm×높이 45mm에서, 무게 1kg의 직사각형 판상의 추를 준비하였다. 이 추의 저면에, 양면 테이프를 사용하여 저면과 같은 사이즈의 폴리에스테르 스펀본드 부직포를 첩부하였다. 상기의 0.35% 수성액이 들어간 배트에, 부직포를 첩부한 저면측이 하측이 되도록 추를 두었다.
최대 하중 용량이 50N인 로드셀을 구비한 인장 시험기(시마즈 세이사쿠쇼(주)제, 오토그래프 형식 AGS-X)를 사용하고, 20℃×60% RH의 분위기 하, 수평 속도 100mm/min의 조건에서 추를 끌어당기는 인장 시험을 행하였다. 하기의 기준으로 습윤 시 마찰 특성을 평가한 결과를 표 2의 "습윤 시 마찰 특성"란에 나타낸다.
또한, 상기의 방법에 의해, 습윤 시의 섬유와 금속의 마찰 특성을 평가하였다. 구체적으로는, 상기의 방법에 의해, 방사 공정이나 연신 공정에 있어서의, 섬유와 금속제 롤러의 마찰 특성을 평가하였다. 상기 마찰 특성의 평가는, 0.35% 수성액을 조제하고 나서 12시간 이내에 행하였다.
·습윤 시 마찰 특성의 평가 기준
◎(양호): 지방산류(A)를 포함하지 않는 비교예 1의 0.35% 수성액을 사용하여 측정한 마찰 N과, 각 예의 0.35% 수성액을 사용하여 측정한 마찰 M의 비인 M/N비가, 0.98 이하인 경우
○(가능): 상기 M/N비가, 0.98보다 크고, 0.99 이하인 경우
×(불가): 상기 M/N비가, 0.99보다 큰 경우
(처리제의 습윤성)
처리제의 부여되어 있지 않은 폴리에틸렌테레프탈레이트제의 단섬유로 제작된 부직포를 준비하였다. 상기 습윤 시 마찰 특성의 평가에서 조제한 0.35% 수성액 5μL을 부직포에 적하하여 완전히 침투할 때까지의 시간을 계측하였다. 하기의 기으로서 처리제의 습윤성을 평가한 결과를 표 2의 "습윤성"란에 나타낸다.
·처리제의 습윤성의 평가 기준
◎(양호): 150초 미만으로 침투했을 경우
○(가능): 150초 이상 180초 미만으로 침투했을 경우
×(불가): 180초 이상으로 침투했을 경우
(처리제의 내열성)
각 실시예 및 비교예에 기재된 단섬유용 처리제를, 건조 후 질량이 약 2g이 되도록 계량하여 덜고, 105℃에서 수분을 건조시켰다. 건조 후의 질량을 측정하ㅇ여 초기 질량으로 삼았다. 또한, 200℃에서 15시간 가열하여, 이 때의 잔사율(%)(가열 후의 질량/초기 질량)을 측정하였다. 하기의 기준으로 처리제의 내열성을 평가한 결과를 표 2의 "내열성"란에 나타낸다.
·처리제의 내열성의 평가 기준
◎(양호): 잔사율이 35% 미만인 경우
○(가능): 잔사율이 35% 이상 50% 미만인 경우
×(불가): 잔사율이 50% 이상인 경우
본 발명의 단섬유용 처리제는, 유기 인산 에스테르 화합물을 실질적으로 포함하고 있지 않았다. 또한, 본 발명의 단섬유용 처리제는, 단섬유용 처리제가 부착된 단섬유에 있어서의 습윤 시의 마찰 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 단섬유용 처리제의 습윤성과 내열성을 향상시킬 수 있다.
Claims (12)
- 유기 인산 에스테르 화합물을 실질적으로 포함하지 않는 단섬유용 처리제로서, 하기의 지방산류(A), 및 비이온 계면 활성제(B)를 함유하는 것을 특징으로 하고, 지방산류(A)가 탄소수 1 내지 6의 지방산, 탄소수 1 내지 6의 히드록시 지방산, 및 이들의 염으로부터 선택되는 적어도 하나인, 단섬유용 처리제.
- 제1항에 있어서, ICP 발광 분석법에 의해 검출되는 인량이 2000ppm 이하인 단섬유용 처리제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지방산류(A)가 탄소수 1 내지 4의 지방산, 분자 중에 하나의 히드록시기를 갖는 탄소수 1 내지 4의 히드록시 지방산, 및 이들의 알칼리 금속염으로부터 선택되는 적어도 하나인 단섬유 처리제.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비이온 계면 활성제(B)의 전체 질량에 대하여 하기의 비이온 계면 활성제(B1)를 적어도 50질량% 이상 함유하고, 비이온 계면 활성제(B1)가 1가 또는 2가의 알코올 1몰에 대하여 탄소수 2 내지 4의 알킬렌옥시드를 3 내지 30몰의 비율로 부가시킨 화합물인, 단섬유용 처리제.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방산류(A) 및 상기 비이온 계면 활성제(B)의 함유 비율의 합계를 100질량부라고 하면, 상기 지방산류(A)를 0.001질량부 이상 10질량부 이하, 및 상기 비이온 계면 활성제(B)를 90질량부 이상 99.999질량부 이하의 비율로 함유하는 단섬유용 처리제.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단섬유가, 폴리에스테르 단섬유인 단섬유용 처리제.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단섬유가, 방적사 제조용인 것인 단섬유용 처리제.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단섬유용 처리제가, 방사 연신 공정에서 사용되는 것인 단섬유용 처리제.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 단섬유용 처리제, 및 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 단섬유용 처리제의 수성액.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 단섬유용 처리제와 물을 혼합한 단섬유용 처리제의 수성액을, 단섬유에 부여하는 것을 특징으로 하는 단섬유의 처리 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 단섬유용 처리제와 물을 혼합한 단섬유용 처리제의 수성액을, 방사 연신 공정에 있어서, 단섬유에 부여하는 것을 특징으로 하는 단섬유의 제조 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 단섬유용 처리제가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 단섬유.
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