合成纤维用处理剂、合成纤维用处理剂水性液、合成纤维的处理方法及合成纤维

摘要

本发明提供在合成纤维的制造或加工中，在成本方面、防灾方面和安全方面不会产生问题，维持良好的制丝性，可以得到具有优异的丝品质和染色性的产品的合成纤维用处理剂、该合成纤维用处理剂的水性液、使用该水性液的合成纤维的处理方法以及通过该处理方法得到的合成纤维。使用以特定比例含有以酯类和醚类为必须成分的特定的五种成分而成的合成纤维用处理剂。

说明书

技术领域

本发明涉及合成纤维用处理剂、该合成纤维用处理剂的水性液、使用该水性液的合成纤维的处理方法以及通过该处理方法得到的合成纤维。

背景技术

在聚酯、聚酰胺等合成纤维的制造或加工中，进行将合成纤维用处理剂例如纺丝油剂以非水系进行上油或以水系进行上油。但是，若将合成纤维用处理剂以非水系、例如以稀释于有机溶剂中的状态进行上油(例如参照专利文献1和2)，则大多在成本方面、防灾方面和安全方面产生问题。

另一方面，若将合成纤维用处理剂以低浓度的水系、例如以10%左右的乳液的状态进行上油(例如参照专利文献3)，则可以消除成本方面、防灾方面和安全方面的问题，但大多在丝品质、染色性方面产生问题。

也提出了将合成纤维用处理剂制成高浓度例如30%左右、进而50%左右的乳液来上油(例如参照专利文献4)，但若如此则合成纤维用处理剂的乳液凝胶化，而不能使合成纤维用处理剂均匀地附着于丝，结果存在不能同时满足所要求的高度的制丝性、丝品质和染色性的问题。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献１] 日本特开昭57-199868号公报

[专利文献２] 日本特开平6-57541号公报

[专利文献３] 日本特开平7-216733号公报

[专利文献４] 日本特开平6-280160号公报。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明要解决的问题在于，提供在合成纤维的制造或加工中，在成本方面、防灾方面和安全方面不会产生问题，维持良好的制丝性，可以得到具有优异的丝品质和染色性的产品的合成纤维用处理剂、该合成纤维用处理剂的水性液、使用该水性液的合成纤维的处理方法以及通过该处理方法得到的合成纤维。

发明人为了解决前述问题而进行研究，结果发现，以特定比例含有特定的五种成分而成的合成纤维用处理剂是刚好合适的，另外，优选的是，将所述合成纤维用处理剂制成特定浓度的水性液、并附着于合成纤维。

即，本发明的合成纤维用处理剂，其特征在于，以20～70质量%的比例含有下述A成分、以5～45质量%的比例含有下述B成分、以1～20质量%的比例含有下述C成分、以5～35质量%的比例含有下述D成分、以1～20质量%的比例含有下述E成分(总计100质量%)而成。

A成分：总碳原子数为10～100的酯油和/或30℃下的运动粘度为1～500mm²/s的矿物油。

B成分：选自下述化学式1所示的化合物、下述化学式2所示的化合物、分子中具有由1～100个氧乙烯单元构成的(聚)氧乙烯基的(聚)氧乙烯蓖麻油醚与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸进行酯化而得到的蓖麻油衍生物、和分子中具有由1～100个氧乙烯单元构成的(聚)氧乙烯基的(聚)氧乙烯氢化蓖麻油醚与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸进行酯化而得到的氢化蓖麻油衍生物中的一种或两种以上。

[化学式1]

R¹-X¹-R²

R¹：由碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸的羧基除去氢原子而得到的残基

X¹：由分子中具有由1～20个氧乙烯单元构成的(聚)氧乙烯基的(聚)乙二醇除去全部羟基而得到的残基

R²：由碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸的羧基除去氢原子而得到的残基、由碳原子数为6～22的脂肪族一元醇的羟基除去氢原子而得到的残基或羟基。

[化学式2]

R³-X²-Y¹-X³-R⁴

R³、R⁴：由碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸的羧基除去氢原子而得到的残基

X²、X³：由分子中具有由1～20个氧乙烯单元构成的(聚)氧乙烯基的(聚)乙二醇除去全部羟基而得到的残基

Y¹：由碳原子数为3～12的脂肪族二羧酸的羧基除去氢原子而得到的残基

C成分：脱水山梨糖醇与碳原子数为10～22的脂肪族单羧酸的酯

D成分：重均分子量为100～1500的、碳原子数为2～22的脂肪族醇的环氧乙烷及环氧丙烷无规加成物

E成分：选自脂肪酸盐、脂肪族磷酸盐和脂肪族磺酸盐中的一种或两种以上。

另外，本发明涉及合成纤维用处理剂水性液，其为由上述合成纤维用处理剂40～90质量%和水10～60质量%(总计100质量%)的比例组成的合成纤维用处理剂水性液，其中，用特定的稳定性评价方法评价时水性液稳定，并且用特定的粘度测定方法测定的水性液的运动粘度为50～300mm²/s。进而，本发明涉及合成纤维的处理方法，其中，使上述水性液相对于合成纤维以合成纤维用处理剂达到0.1～5质量%的方式附着。进一步地，另外本发明涉及通过上述处理方法得到的合成纤维。

具体实施方式

首先对本发明的合成纤维用处理剂(以下称为本发明的处理剂)进行说明。本发明的处理剂，以20～70质量%的比例含有前述A成分、以5～45质量%的比例含有前述B成分、以1～20质量%的比例含有前述C成分、以5～35质量%的比例含有前述D成分、以1～20质量%的比例含有前述E成分(总计100质量%)而成。

作为A成分中的总碳原子数为10～100的酯油，可列举出硬脂酸丁酯、硬脂酸辛酯、月桂酸油酯、油酸油酯等脂肪族一元醇与脂肪族单羧酸酯化而成的酯油，三羟甲基丙烷单油酸酯单月桂酸酯、1,6-己二醇二癸酸酯等脂肪族多元醇与脂肪族单羧酸酯化而成的酯油，十四烷酸二异硬脂酯、己二酸二月桂酯、壬二酸二油酯等脂肪族一元醇与脂肪族多元羧酸酯化而成的酯油等，其中，优选为硬脂酸辛酯、月桂酸油酯、油酸油酯、十四烷酸二异硬脂酯等碳原子数为6～22的脂肪族一元醇与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸酯化而成的酯油。

作为A成分中的30℃下的运动粘度为1～500mm²/s的矿物油，可列举出液体石蜡油等，其中，优选为30℃的运动粘度为1～200mm²/s的液体石蜡油。

作为B成分中的化学式1所示的化合物，可列举出α-己基-ω-羟基-聚氧乙烯辛酸酯?α-辛基-ω-羟基-聚氧乙烯辛酸酯?α-癸基-ω-羟基-聚氧乙烯辛酸酯?α-十二烷基-ω-羟基-聚氧乙烯辛酸酯?α-十四烷基-ω-羟基-聚氧乙烯辛酸酯?α-十六烷基-ω-羟基-聚氧乙烯辛酸酯?α-十八烷基-ω-羟基-聚氧乙烯辛酸酯?α-十八烯基-ω-羟基-聚氧乙烯辛酸酯?α-二十烷基-ω-羟基-聚氧乙烯辛酸酯?α-己基-ω-羟基-聚氧乙烯癸酸酯?α-辛基-ω-羟基-聚氧乙烯癸酸酯?α-癸基-ω-羟基-聚氧乙烯癸酸酯?α-十二烷基-ω-羟基-聚氧乙烯癸酸酯?α-十四烷基-ω-羟基-聚氧乙烯癸酸酯?α-十六烷基-ω-羟基-聚氧乙烯癸酸酯?α-十八烷基-ω-羟基-聚氧乙烯癸酸酯?α-十八烯基-ω-羟基-聚氧乙烯癸酸酯?α-二十烷基-ω-羟基-聚氧乙烯癸酸酯?α-己基-ω-羟基-聚氧乙烯月桂酸酯?α-辛基-ω-羟基-聚氧乙烯月桂酸酯?α-癸基-ω-羟基-聚氧乙烯月桂酸酯?α-十二烷基-ω-羟基-聚氧乙烯月桂酸酯?α-十四烷基-ω-羟基-聚氧乙烯月桂酸酯?α-十六烷基-ω-羟基-聚氧乙烯月桂酸酯?α-十八烷基-ω-羟基-聚氧乙烯月桂酸酯?α-十八烯基-ω-羟基-聚氧乙烯月桂酸酯?α-二十烷基-ω-羟基-聚氧乙烯月桂酸酯?α-己基-ω-羟基-聚氧乙烯油酸酯?α-辛基-ω-羟基-聚氧乙烯油酸酯?α-癸基-ω-羟基-聚氧乙烯油酸酯?α-十二烷基-ω-羟基-聚氧乙烯油酸酯?α-十四烷基-ω-羟基-聚氧乙烯油酸酯?α-十六烷基-ω-羟基-聚氧乙烯油酸酯?α-十八烷基-ω-羟基-聚氧乙烯油酸酯?α-十八烯基-ω-羟基-聚氧乙烯油酸酯?α-二十烷基-ω-羟基-聚氧乙烯油酸酯?聚氧乙烯辛酸酯?聚氧乙烯癸酸酯?聚氧乙烯月桂酸酯?聚氧乙烯油酸酯?聚氧乙烯硬脂酸酯?聚氧乙烯二辛酸酯?聚氧乙烯二癸酸酯?聚氧乙烯二月桂酸酯?聚氧乙烯二油酸酯?聚氧乙烯二硬脂酸酯等。

作为B成分中的化学式2所示的化合物，可列举出双(α-辛基-ω-羟基-聚氧乙烯)琥珀酸酯?双(α-辛基-ω-羟基-聚氧乙烯)己二酸酯?双(α-辛基-ω-羟基-聚氧乙烯)癸二酸酯?双(α-癸基-ω-羟基-聚氧乙烯)琥珀酸酯?双(α-癸基-ω-羟基-聚氧乙烯)己二酸酯?双(α-癸基-ω-羟基-聚氧乙烯)癸二酸酯?双(α-十二烷基-ω-羟基-聚氧乙烯)琥珀酸酯?双(α-十二烷基-ω-羟基-聚氧乙烯)己二酸酯?双(α-十二烷基-ω-羟基-聚氧乙烯)癸二酸酯等?

作为B成分中的分子中具有由1～100个氧乙烯单元构成的(聚)氧乙烯基的(聚)氧乙烯蓖麻油醚与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸进行酯化而得到的蓖麻油衍生物，可列举出(聚)氧乙烯蓖麻油醚1摩尔与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸1摩尔的偏酯化物、(聚)氧乙烯蓖麻油醚1摩尔与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸2摩尔的偏酯化物、(聚)氧乙烯蓖麻油醚1摩尔与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸3摩尔的酯化物等。

作为B成分中的分子中具有由1～100个氧乙烯单元构成的(聚)氧乙烯基的(聚)氧乙烯氢化蓖麻油醚与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸进行酯化而得到的氢化蓖麻油衍生物，可列举出(聚)氧乙烯氢化蓖麻油醚1摩尔与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸1摩尔的偏酯化物、(聚)氧乙烯氢化蓖麻油醚1摩尔与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸2摩尔的偏酯化物、(聚)氧乙烯氢化蓖麻油醚1摩尔与碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸3摩尔的酯化物等。

化学式1或化学式2中的R¹、R³、R⁴为由己酸、辛酸、2-乙基己酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸等碳原子数为6～22的脂肪族单羧酸的羧基除去氢原子而得到的残基。

化学式1中的R²，为由对于R¹、R³、R⁴前述的脂肪族单羧酸的羧基除去氢原子而得到的残基、由碳原子数为6～22的脂肪族一元醇的羟基除去氢原子而得到的残基或羟基。

化学式1或化学式2中的X¹、X²、X³，为由分子中具有由1～20个氧乙烯单元构成的(聚)氧乙烯基的(聚)乙二醇除去全部羟基而得到的残基。

化学式2中的Y¹为由丙二酸、琥珀酸、己二酸、富马酸、癸二酸、壬二酸等碳原子数为3～12的脂肪族二羧酸的羧基除去氢原子而得到的残基。

作为C成分，可列举出脱水山梨糖醇单癸酸酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇倍半月桂酸酯、脱水山梨糖醇倍半油酸酯、脱水山梨糖醇三月桂酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯等脱水山梨糖醇与碳原子数为10～22的脂肪族单羧酸的酯。

作为D成分，可列举出重均分子量为100～1500的、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、辛醇、壬醇、癸醇、十二烷醇、十三烷醇等直链脂肪族醇，异辛醇、2-甲基-戊醇、2-乙基己醇、2-甲基辛醇、2-丙基庚醇、2-丁基-辛醇等支链脂肪族醇等碳原子数为2～22的脂肪族醇的环氧乙烷及环氧丙烷无规加成物，优选包含下述D¹成分和下述D²成分、D¹/(D¹+D²)=0.20～0.60(质量比)。

D¹成分：重均分子量为600～1200的、碳原子数为2～8的脂肪族一元醇的环氧乙烷及环氧丙烷无规加成物。

D²成分：重均分子量为300～900的、碳原子数为10～18的脂肪族一元醇的环氧乙烷及环氧丙烷无规加成物。

作为D¹成分，可列举出重均分子量为600～1200的、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、辛醇等碳原子数为2～8的脂肪族一元醇的环氧乙烷及环氧丙烷无规加成物。

作为D²成分，可列举出重均分子量为300～900的、十一烷醇、十二烷醇、十三烷醇、十四烷醇、十五烷醇、十六烷醇、2-丁基-辛醇、2-戊基-壬醇、2-己基-癸醇等碳原子数为10～18的脂肪族一元醇的环氧乙烷及环氧丙烷无规加成物。

作为E成分，可列举出丙酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸等脂肪酸盐，聚氧基月桂基磷酸钾、聚氧基油基磷酸钾等脂肪族磷酸盐，以及癸烷磺酸钠、十二烷磺酸钠、十四烷磺酸锂、十六烷磺酸钾、丁基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钾、十八烷基苯磺酸钾等脂肪族磺酸盐。

本发明的处理剂，以20～70质量%的比例含有以上说明的A成分、以5～45质量%的比例含有以上说明的B成分、以1～20质量%的比例含有以上说明的C成分、以5～35质量%的比例含有以上说明的D成分、以1～20质量%的比例含有以上说明的E成分(总计100质量%)而成，优选以30～60质量%的比例含有A成分、以15～35质量%的比例含有B成分、以5～15质量%的比例含有C成分、以5～20质量%的比例含有D成分、以5～15质量%的比例含有E成分(总计100质量%)而成。

本发明的处理剂中，可以合乎目的地并用其它成分，例如消泡剂、抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等，但其并用量优选在不损害本发明的效果的范围内尽可能为少量。

接着对本发明的合成纤维用处理剂水性液(以下称为本发明的水性液)进行说明。本发明的水性液为由本发明的处理剂40～90质量%和水10～60质量%(总计100质量%)的比例组成的合成纤维用处理剂水性液，通过下述稳定性评价方法，水性液评价为稳定，并且用下述粘度测定方法测定的水性液的运动粘度在50～300mm²/s的范围内。

稳定性评价方法：分别制备合成纤维用处理剂的40质量%、50质量%、60质量%、70质量%及90质量%的各水性液100ml，加入到200ml的烧杯中，在烧杯上部打开的状态下，在40℃下静置2周，将没有分离的评价为稳定的方法。

粘度测定方法：分别制备合成纤维用处理剂的40质量%、50质量%、60质量%、70质量%及90质量%的各水性液100ml，对于各水性液，通过坎农-芬斯克(Cannon-Fenske)法测定30℃的运动粘度(单位：mm²/s)的方法。

本发明的水性液由本发明的处理剂40～90质量%和水10～60质量%(总计100质量%)的比例组成，优选由本发明的处理剂40～70质量%和水30～60质量%(总计100质量%)组成。

接着对本发明的合成纤维的处理方法(以下称为本发明的处理方法)进行说明。本发明的处理方法，为使以上说明的本发明的水性液相对于合成纤维以本发明的处理剂达到0.1～5质量%、优选0.5～2质量%的方式进行附着的方法。作为附着本发明的水性液的工序，可列举出纺丝工序、拉伸工序、同时进行纺丝和拉伸的工序等。另外，作为附着本发明的水性液的方法，可列举出辊上油法、使用计量泵的导向上油法（guide oiling method）、浸渍上油法、喷雾上油法等。进而，作为合成纤维，可列举出聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、丙烯酸系纤维等，其中，聚酯系纤维的情况下，效果的表现高，所以优选。

最后对本发明的合成纤维进行说明。本发明的合成纤维是通过以上说明的本发明的处理方法得到的合成纤维。

发明效果

根据以上说明的本发明，具有下述效果：在合成纤维的制造或加工中，可以将合成纤维用处理剂以高浓度的水系进行上油，并且可以以良好的制丝性进行操作，同时可以得到具有优异的丝品质和染色性的合成纤维。

[实施例]

以下为了对本发明的构成和效果进行更具体的说明而列举出实施例等，但是本发明不被这些实施例所限定。需要说明的是，以下的实施例等中，份表示质量份，另外%表示质量%。

试验分类1(合成纤维用处理剂的制备)

实施例1

以作为A成分的下述表1中记载的A-1 22%、A-2 22%，作为B成分的下述表2中记载的B-1 6%、B-3 3%、B-8 3% 、B-9 2%、B-11 3%、B-12 6%，作为C成分的下述表3中记载的C-1 2%、C-2 5%，作为D成分的下述表4中记载的D¹-1 5%、表5中记载的D²-1 8%，作为E成分的下述表6中记载的E-1 3%、E-2 5%、E-3 5%(总计100质量%)的比例均匀混合，制备合成纤维处理剂(P-1)。

实施例2～16及比较例1～7

与实施例1同样地操作，制备实施例2～16的合成纤维用处理剂(P-2)～(P-16)及比较例1～7的合成纤维用处理剂(R-1)～(R-7)。以上各例的合成纤维用处理剂的制备中使用的成分的内容汇总示于表1～表6，另外以上各例中制备的合成纤维用处理剂的内容汇总示于表7～表9。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

[表9]

试验分类2(合成纤维用处理剂水性液的制备、该水性液的稳定性评价及运动粘度测定)

实施例17

将试验分类1中制备的合成纤维处理剂(P-1)的所需量与离子交换水的所需量均匀混合，制备浓度40%、50%、60%、70%及90%的合成纤维用处理剂水性液。由所制备的各合成纤维用处理剂水性液分别取100ml，加入到200ml的烧杯中，在烧杯上部打开的状态下，在40℃下静置2周，将没有分离的作为○、将有分离的作为×来评价稳定性。结果汇总示于表10。另外，由所制备的各合成纤维用处理剂水性液分别取100ml，对于各水性液，通过坎农-芬斯克法测定30℃的运动粘度(单位：mm²/s)，测定结果汇总示于表10。

实施例18～32及比较例8～14

与实施例17同样地操作，制备实施例18～32的合成纤维用处理剂水性液及比较例8～14的合成纤维用处理剂水性液，并进行稳定性的评价和运动粘度的测定，结果汇总示于表10。

[表10]

表10中

＊1：由于合成纤维用处理剂水性液凝胶化而不能测定。  

＊2：合成纤维用处理剂水性液未乳液化，为不均匀状态或分离，因此不能测定。

试验分类3(利用合成纤维用处理剂水性液上油了的合成纤维的制造和评价)

实施例33

将试验分类1中制备的合成纤维处理剂(P-1)55份与离子交换水45份均匀混合，制备浓度55%的合成纤维用处理剂水性液。通过常规方法将特性粘度0.64、氧化钛含量0.2%的聚对苯二甲酸乙二醇酯的碎片干燥后，使用挤出机在295℃下纺丝，由管头排出并冷却固化后，通过使用计量泵的导向上油法，使前述合成纤维用处理剂水性液相对于运动丝条（走行糸条），以相对于运动丝条合成纤维用处理剂达到1.0%的方式进行附着后，用导纱器（ガイド）集束，通过加热到90℃的牵引辊（引き取りローラー）以1400m/分钟的速度牵引，接着在牵引辊与以4800m/分钟的速度旋转的拉伸辊之间拉伸至3.2倍，制造83.3特克斯(75登尼尔)36长丝的聚酯纤维。如此制造聚酯纤维时的附着量、纺丝性、丝品质和染色性通过以下的方法进行测定或评价，结果汇总示于表11。

附着量的测定

精确称量所制造的聚酯纤维2g，利用正己烷/乙醇=7/3(体积比)的混合溶液10ml进行萃取处理，将萃取液在精确称量了的铝盘上以100℃干燥5分钟后，测定质量，通过下述数学式1求出油剂附着量。

[数学式1]

数学式1中

A：铝盘的重量

B：包括所萃取的油剂在内的铝盘的重量

S：萃取中使用的纤维的重量。

纺丝性的评价

测定聚酯纤维的制造时每1吨丝的断丝次数10次，按照以下的基准评价其平均值。  

◎：断丝次数小于0.5次

○：断丝次数为0.5次～小于1.0次

△：断丝次数为1.0次～小于2.0次

×：断丝次数为2.0次以上。

丝品质的评价

对于所制造的聚酯纤维的乌斯特不匀率（ウースター斑）U%，使用USTER公司制的乌斯特试验仪(USTER TESTER)UT-5，以丝速度200m/分钟进行评价。进行同样的评价5次，由各次的结果按照以下的基准进行评价。  

◎：全部5次中乌斯特不匀率U%为1.0%以下

○：5次中有1次乌斯特不匀率U%为1.0%以上

△：5次中有2次乌斯特不匀率U%为1.0%以上

×：5次中有3次乌斯特不匀率U%为1.0%以上。

染色性的评价

由所制造的聚酯纤维，利用圆编机（筒編み機）制作直径70mm、长度1.2mm的针织物（編地）。对于该针织物使用分散染料(日本化药社制的商品名カヤロンポリエステルブルーEBL-E)，通过高压染色法进行染色。按照常规方法对染色了的针织物进行水洗、还原洗涤、干燥后，安装于直径70mm、长度1.0mm的铁制的筒，通过肉眼观察针织物表面的深色染色部分，对其点数进行计数并进行评价。进行同样的评价5次，按照以下的基准对各次中计数的深色染色部分的点数的平均值进行评价。  

◎：没有深色染色部分 

○：深色染色部分存在1～2点

△：深色染色部分存在3～6点

×：深色染色部分存在7点以上。

实施例34～51及比较例15～22

与实施例33同样地操作，制备实施例34～51及比较例15～22的各种浓度的合成纤维用处理剂水性液，并制造聚酯纤维，对纺丝性、丝品质和染色性进行评价，结果汇总示于表11。

[表11]

表11中

附着量：相对于聚酯纤维的作为合成纤维用处理剂的附着量

＊3：合成纤维用处理剂水性液的粘性过高而无法上油。

由表1的结果可知，根据本发明，在合成纤维的制造或加工中，可以将合成纤维用处理剂以高浓度的水系进行上油，并且可以以良好的制丝性进行操作，同时可以得到具有优异的丝品质和染色性的合成纤维。