技術 合成繊維用油剤

0001

本発明は、合成繊維用油剤に関するものであり、更に詳しくは、熱工程を伴う繊維の製造および加工工程に使用され、耐熱性が良好で糸切れがなく安定な操業性を保持し、かつ、毛羽の少ない良好な性能の糸を得ることのできる合成繊維用油剤に関するものである。

0002

従来、合成繊維の紡糸、延伸工程に、種々の油剤が目的に応じて使用されてきた。しかし今日生産性の向上、品質の向上のために、紡糸、延伸速度が速くなり、高温で処理されることに伴い、繊維用油剤の潤滑性、耐熱性の性能向上が強く望まれている。

0003

従来から、合成繊維用油剤の潤滑成分としては、鉱物油などのパラフィン系炭化水素や、ナタネ油、やし油などの天然油脂類、および、ラウリルオレエート、ネオペンチルジラウレート、オレイルオレエート、ジオレイルアジペートなどの高級脂肪酸エステルが知られている。しかし、これらは最近の厳しい紡糸条件のもとでは、耐熱性が十分でない。

0004

この問題を解決するために、潤滑剤成分として分解、タールの少ないものとして特公昭４７−２９４７４号公報に記載のビスフェノールアルキレンオキサイド付加物のエステルが提案されている。しかし、これらの油剤の耐熱性はかなり良好な部類に属する反面、平滑性に劣り、延伸中の単糸巻きつき、糸切れ、あるいは高速撚糸中の毛羽発生などが、起こりやすい傾向を有しており、より高度な品質の高強力糸を得る上において、十分なものといえない。

0005

また、分解、タールが少なく、かつ、潤滑性の良好なものとして、特公昭５５−９１１４号公報および特公昭５５−９１１５号公報に記載の含硫黄エステルが提案されている。しかし、これらの処理剤の耐熱性も良好な部類に属する反面、その耐熱性の良さゆえに揮発せず熱延伸ローラー上に残存するため、長期間の製糸による熱履歴を受けると徐々に固い残渣物、いわゆるタール化物となって、延伸中の単糸巻きつき、糸切れ、あるいは毛羽発生などを引き起こしやすい傾向を有しており、近年のより高度な品質の高強力糸を長期間安定に得るといった、操業性と品質の両立を達成するには十分でない。

0006

本発明者らは、合成繊維糸条に高度の平滑性を付与し、かつ最近の繊維製造および加工工程で必要な過酷な熱処理を受けても、優れた耐熱性を有し、かつ製糸を阻害することなく、長期間にわたる円滑な連続熱処理操作を可能ならしめる繊維用油剤を得ることを目的に検討を重ねた結果本発明に到達した。

0007

すなわち本発明は、下記一般式（１）で示されるエーテル結合を有するジカルボン酸のエステル化合物を含有することを特徴とする合成繊維用油剤である。

0008

0009

｛式中、ＯＲ1 はモノヒドロキシ化合物残基、ＯＡおよびＯＱはそれぞれ独立にＣ2 〜Ｃ4 のオキシアルキレン基、ＯＲ2 はＯＨまたはモノヒドロキシ化合物残基、ｐ、ｑはそれぞれ独立に０〜３０の整数、ｍ、ｎはそれぞれ独立に１ないし６の整数｝

0010

本発明において、一般式（１）中のＯＲ1 はモノヒドロキシ化合物残基（ヒドロキシル基中のＨをのぞいた基）であり、例えば脂肪族飽和アルコール、脂肪族不飽和アルコール、脂環式アルコール、芳香族アルコールなどのような一価アルコール類およびフェノール類の残基をあげることができる。これらの残基の炭素数は特に限定されないが、通常１〜３０、望ましくは４〜２４である。

0011

上記の残基を形成するモノヒドロキシ化合物の具体例としては、一価アルコール類としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、イソアミルアルコール、オクチルアルコール、２−エチルヘキシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、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、合成アルコール類（例えばチーグラーアルコール、オキソアルコールなど）などの直鎖または側鎖を有する脂肪族飽和アルコール類；アリルアルコール、クロチルアルコール、プロパギルアルコール、オレイルアルコール、リノレイルアルコールなどの脂肪族不飽和アルコール類；抹香アルコール、牛脂還元アルコール、やし油還元アルコールなどの脂肪族飽和および不飽和アルコール類；シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノールなどの脂環式アルコール類；ベンジルアルコール、シンナミルアルコールなどの芳香族アルコール類などがあげられる。またフェノール類としては、例えばフェノール、クレゾール、イソプロピルフェノール、ｔ−ブチルフェノール、アミノフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、テトラデシルフェノール、オクタデシルフェノール、オレイルフェノール、ジノニルフェノールなどがあげられる。これらのうち、好ましいのは一価アルコール類であり、さらに好ましいのは脂肪族一価アルコール類である。

0012

一般式（１）中のＯＲ2 は、ＯＨまたはモノヒドロキシ化合物残基であり、モノヒドロキシ化合物残基の例としては、上記で例示したのと同様な例をあげることができ、これらのうち好ましいものも同様である。一般式（１）において、ＯＡおよびＯＱはそれぞれ独立にＣ2 〜Ｃ4 のオキシアルキレン基（側鎖があってもよい）であり、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基があげられる。これらのうち好ましいのはオキシエチレン基である。オキシアルキレン基の繰り返しは同一でも異なってもよい。また、２種以上の異なるオキシアルキレン基が含まれる場合、付加様式はランダム付加、ブロック付加のいずれでもよい。

0013

一般式（１）においてｐ、ｑは、それぞれ独立に０〜３０の整数であり、好ましくは１〜２５であり、さらに好ましくは３〜２０である。ｐ、ｑが３０を越える場合には、常温で固状となり外観の安定性が保てなくなったり、油剤全体の粘度が著しく上昇し細デニールの糸を紡糸する際に、糸切れ等の問題を起こすことがある。一般式（１）においてｍ、ｎはそれぞれ独立に１ないし６の整数であり、好ましくは１〜２である。ｍ、ｎが６を越えると、かえって耐熱性が低下することがある。

0014

一般式（１）で示される化合物は、公知の種々の反応で得ることができる。例えば、該当するジカルボン酸とモノヒドロキシ化合物をエステル化することによって得られる。ジカルボン酸としては、例えばｍ、ｎが１の場合に相当するジカルボン酸（ジグリコール酸）、ｍ、ｎが２の場合に相当するジカルボン酸（ジ−β−ヒドロプロピオン酸）、ｍ、ｎが３の場合に相当するジカルボン酸（ジ−γ−ヒドロブタン酸）などがあげられ、これらのうち好ましいのは、ジグリコール酸、および、ジ−β−ヒドロプロピオン酸である。

0015

上記のエステル化反応において、ジカルボン酸とモノヒドロキシ化合物との比率はアルコール性水酸基当量／カルボキシル基当量が、通常１．３〜０．７、好ましくは１．１〜０．９である。反応は通常触媒の存在下、通常１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１７０℃で行われ、常圧下、減圧下、もしくは加圧下で行うことができる。反応時間は通常２〜１０時間である。触媒としては、通常エステル化反応に用いられる触媒、例えばパラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸などのスルホン酸塩類；硫酸などの無機酸類；ジブチルスズオキサイド、酢酸亜鉛などの金属含有化合物などがあげられる。反応後、通常珪藻土、モレキュラーシーブなどの吸着剤を用いて精製することにより本発明の化合物は得られる。

0016

一般式（１）で示される化合物を構成するジカルボン酸、および、モノヒドロキシ化合物は、それぞれ２種以上のジカルボン酸、および、モノヒドロキシ化合物を混合して用いてもよい。

0017

本発明の油剤は、一般式（１）で示される化合物を単独で使用しても２種以上混合して使用してもかまわない。また、これとさらに、他の平滑剤、界面活性剤および制電剤のうち少なくとも１種を含有してなるものでもよい。

0018

他の平滑剤としては、鉱物油（精製スピンドル油、流動パラフィンなど）、動植物油（やし油、ヒマシ油など）、炭素数８〜６０の脂肪酸エステル（２−エチルヘキシルパルミテート、ラウリルオレート、イソステアリルラウレート、オレイルオレエート、ジオレイルアジペート、ジオレイルチオジプロピオネート、ジイソステアリルチオジプロピオネートなど）、数平均分子量４００〜２０００のアルキルエーテルエステル（ラウリルアルコールのエチレンオキサイド３モル付加物のラウレート、オレイルアルコールのエチレンオキサイド３モル付加物のアジペート、イソステアリルアルコールのエチレンオキサイド５モル付加物のチオジプロピオネートなどの高級脂肪族アルコールのアルキレンオキサイド付加物のエステルなど）、およびワックスなどが挙げられる。これらのうち好ましいものは、脂肪酸エステルおよびアルキルエーテルエステルである。

0019

界面活性剤としては非イオン活性剤が好ましく、非イオン活性剤としては、数平均分子量４００〜３０００の高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物（オクチルアルコールのエチレンオキサイドおよび／またはプロピレンオキサイド、ステアリルアルコールのエチレンオキサイドおよび／またはプロピレンオキサイド付加物など）、多価アルコールエステルのアルキレンオキサイド付加物（付加モル数５〜５０、例えば、硬化ヒマシ油のエチレンオキサイド２５モル付加物、ソルビタントリオレエートのエチレンオキサイド２０モル付加物など）などがあげられる。

0020

制電剤としては、ホスフェート（ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩、オレイルアルコールのリン酸エステルカリウム塩など）、ホスファイト（トリフェニルホスファイト、トリデシルホスファイトなど）、脂肪酸石鹸（オレイン酸石鹸、ひまし油石鹸など）などがあげられる。

0021

さらに油剤は、その他の添加剤およびｐＨ調整剤を含有してもよい。添加剤としては、酸化防止剤（トリエチレングリコール−ビス［３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］などのヒンダードフェノール系酸化防止剤、テトラキス［メチレン−３−（ドデシルチオ）プロピオネート］メタンなどのチオエーテル系酸化防止剤、トリス（モノノニルフェニル）ホスファイトなどのホスファイト系酸化防止剤など）、紫外線吸収剤（２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートなどのヒンダードアミン系紫外線吸収剤など）、シリコン化合物（ジメチルポリシロキサンなどの変性されていないジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリシロキサンなどの変性シリコーンオイルなど）、フッ素化合物（パーフルオロオクチルスルホン酸ナトリウム塩、２，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロパノールなど）などがあげられる。ｐＨ調整剤としては、アルカリ金属（水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど）、アルキルアミンのアルキレンオキサイド付加物（ラウリルアミンのエチレンオキサイド３モル付加物、ステアリルアミンのエチレンオキサイド１０モル付加物など）などがあげられる。

0022

一般式（１）で示される化合物の全処理剤中における含有量は特に制限されないが、目標とする製糸の安定化という観点から、通常１０〜１００質量％、好ましくは、１０〜９０質量％であり、特に好ましくは４０〜８０質量％である。

0023

他の平滑剤の含有量は、通常９０質量％以下、好ましくは８０質量％以下であり、特に好ましくは１０〜５０質量％である。界面活性剤の含有量は、通常７０質量％以下、好ましくは６０質量％以下であり、特に好ましくは５〜４５質量％である。制電剤の含有量は、通常２０質量％以下、好ましくは１５質量％以下であり、特に好ましくは１〜１０質量％である。その他の添加剤の含有量は、通常１０質量％以下、好ましくは８質量％以下であり、特に好ましくは０．３〜６質量％である。ｐＨ調整剤の添加量は、通常１０質量％以下、好ましくは８質量％以下であり、特に好ましくは０．０３％〜６質量％である。

0024

本発明の油剤は、耐熱性が優れており、繊維の製造および加工工程などで使用されるが、特にナイロン、ポリエステルなどの熱可塑性合成繊維を材料とする強度の大きい産業資材用フィラメント糸や仮撚加工糸など過酷な熱工程を必要とする繊維の製造工程に適する。

0025

本発明の油剤は、合成繊維の溶融紡糸工程において、非含水の状態での処理、あるいは水で乳化したエマルションの状態で処理して紡出糸に給油される。非含水処理剤の場合は、原油のまま、もしくは希釈剤（低粘度鉱物油など）で希釈して使用する。希釈比率は通常２０〜８０質量％、好ましくは３０〜７０質量％である。エマルションの濃度は、通常５〜３０質量％、好ましくは、１０〜２５質量％である。

0026

給油方法については特に限定はなく、ノズル給油およびローラー給油などが適用可能である。油剤の付着量は繊維に対して通常純分０．３〜２．０質量％、好ましくは０．５〜１．５質量％である。

0027

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

0028

実施例１
下記表１に記載の本発明における化合物（Ｎｏ．１〜６）および従来の油剤成分（Ｎｏ．７〜９）について、２４０℃の循風乾燥機中で４時間および８時間放置後のタール化、並びに市販の１２６０デニールナイロンフィラメント糸を湯先乾燥して得た試料糸に１％付着させ走行糸法で対金属摩擦係数を測定した結果を、表２に示す。

0029

0030

0031

実施例２
下記の本発明の油剤（Ｎｏ．Ａ〜Ｆ）および比較油剤（Ｎｏ．Ｇ〜Ｉ）について、２４０℃の循風乾燥機中で４時間および８時間放置後のタール化、並びに市販の１２６０デニールナイロンフィラメント糸を湯洗乾燥して得た試料糸に１％付着させ走行糸法で対金属摩擦係数を測定した結果を、表３に示す。

0032

（本発明の油剤Ａ）
化合物Ｎｏ．１ ６０質量％
硬化ヒマシ油（ＥＯ）25 ２５質量％
オクチルアルコール（ＰＯ）10（ＥＯ）20ブロック付加物 １３質量％
ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩 ２質量％
（本発明の油剤Ｂ）
化合物Ｎｏ．２ ６０質量％
硬化ヒマシ油（ＥＯ）25 ２５質量％
オクチルアルコール（ＰＯ）10（ＥＯ）20ブロック付加物 １３質量％
ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩 ２質量％
（本発明の油剤Ｃ）
化合物Ｎｏ．３ ４０質量％
オレイルオレエート２０質量％
硬化ヒマシ油（ＥＯ）25 ２５質量％
オクチルアルコール（ＰＯ）10（ＥＯ）20ブロック付加物 １３質量％
ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩 ２質量％
（本発明の油剤Ｄ）
化合物Ｎｏ．４ ６０質量％
硬化ヒマシ油（ＥＯ）25 ２５質量％
オクチルアルコール（ＰＯ）10（ＥＯ）20ブロック付加物 １３質量％
ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩 ２質量％
（本発明の油剤Ｅ）
化合物Ｎｏ．５ ４０質量％
ジオレイルアジペート２０質量％
硬化ヒマシ油（ＥＯ）25 ２５質量％
オクチルアルコール（ＰＯ）10（ＥＯ）20ブロック付加物 １３質量％
ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩 ２質量％
（本発明の油剤Ｆ）
化合物Ｎｏ．６ ４０質量％
オレイルオレエート ２０質量％
硬化ヒマシ油（ＥＯ）25 ２５質量％
オクチルアルコール（ＰＯ）10（ＥＯ）20ブロック付加物 １３質量％
ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩 ２質量％

0033

（比較油剤Ｇ）
ジオレイルアジペート６０質量％
硬化ヒマシ油（ＥＯ）25 ２５質量％
オクチルアルコール（ＰＯ）10（ＥＯ）20ブロック付加物 １３質量％
ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩 ２質量％
（比較油剤Ｈ）
ビスフェノール（ＥＯ）2 ジラウレート６０質量％
硬化ヒマシ油（ＥＯ）25 ２５質量％
オクチルアルコール（ＰＯ）10（ＥＯ）20ブロック付加物 １３質量％
ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩 ２質量％
（比較油剤Ｉ）
ジオレイルチオジプロピオネート６０質量％
硬化ヒマシ油（ＥＯ）25 ２５質量％
オクチルアルコール（ＰＯ）10（ＥＯ）20ブロック付加物 １３質量％
ラウリルアルコールのリン酸エステルナトリウム塩 ２質量％
上記表記において、成分中のＥはエチレン基、Ｐはプロピレン基を示す。

0034

0035

評価
タール化評価
◎：タール化なし
○：僅かにタール化
△：半分程度タール化
×：タール化

0036

本発明に関わる合成繊維用油剤は、製造時の耐熱性、平滑性に優れ、ポリエステルやナイロンの溶融紡糸、延伸に際して優れた製糸性を示す。特に本発明の油剤を付与することで、長期の耐熱性を向上することができ、かつ、平滑性も良好であるため安定な操業性を保持することができる。