JP7013055B1 - 合成繊維用処理剤及び合成繊維 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、得られた合成繊維は産業資材としても多く利用されており、中でも、タイヤ類、ベルト類、ホース類等のゴム製品の補強材として汎用されている。これらのゴム製品は、合成繊維製の撚糸を接着剤で処理した補強用コードで補強されており、この補強用コードは、ゴム製品の耐久性を向上するため、ゴムに対する充分な接着性を有することが要求される。この要求を満たすために合成繊維用処理剤が使用され、多価アルコール及び/又は多価カルボン酸にポリオキシアルキレン基を付加した化合物を含有するもの(例えば、特許文献4)等が提案されている。しかし、これら従来の合成繊維用処理剤を付着した合成繊維を、接着剤で処理した補強用コードは、ゴム接着性が十分ではないという問題があった。
1.下記の部分エステル化合物(A1)、下記の完全エステル化合物(A2)、及びチオエーテル化合物(A3)を含む平滑剤(A)を含有し、前記部分エステル化合物(A1)と前記完全エステル化合物(A2)の質量比がA1/A2=1/99~30/70であることを特徴とする合成繊維用処理剤。
部分エステル化合物(A1):分岐構造を有する炭素数4~10の多価アルコール(X1)と炭素数6~22の1価脂肪酸(Y1)との部分エステル化合物(ただし、前記脂肪酸(Y1)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸とを含み、
ガスクロマトグラフィー分析において、
オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸とリノレン酸由来のピーク面積の合計値の割合が35%以下である。)。
完全エステル化合物(A2):分岐構造を有する炭素数4~10の多価アルコール(X2)と炭素数6~22の1価脂肪酸(Y2)との完全エステル化合物(ただし、前記脂肪酸(Y2)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸とを含み、
ガスクロマトグラフィー分析において、
オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が35%以下である。)。
2.前記合成繊維用処理剤の不揮発分に対して、前記部分エステル化合物(A1)及び前記完全エステル化合物(A2)を合計で10~60質量%含有する1.に記載の合成繊維用処理剤。
3.前記脂肪酸(Y1)が、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が20%以下のものである1.又は2.に記載の合成繊維用処理剤。
4.前記脂肪酸(Y2)が、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が20%以下のものである1.~3.のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
5.前記平滑剤(A)が、更に下記の完全エステル化合物(A4)を含むものである1.~4.のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
完全エステル化合物(A4):直鎖構造を有する炭素数3~4の3~4価の多価アルコール(X3)と炭素数8~20の1価脂肪酸(Y3)との完全エステル化合物(ただし、前記脂肪酸(Y3)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数8~20の直鎖脂肪酸とを含み、
ガスクロマトグラフィー分析において、
オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数8~20の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が30%以下である。)。
6.更に、ノニオン界面活性剤(B)、及びイオン界面活性剤(C)を含有する1.~5.のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
7.前記ノニオン界面活性剤(B)が、炭素数8~20の炭化水素基を有する有機アミン1モルに対し炭素数2~3のアルキレンオキサイドを合計で1~20モルの割合で付加させた含窒素ノニオン界面活性剤(B1)を含むものである6.に記載の合成繊維用処理剤。
8.更に、オキシカルボン酸誘導体(D)を含有する1.~7.のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
9.1.~8.のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤が付着していることを特徴とする合成繊維。
加えて、本発明の合成繊維用処理剤が付着した合成繊維は、後加工工程において良好な染色性とゴム接着性を発揮することができる。かかる効能は、特にシートベルト用途やタイヤコード用途等における後加工工程において有効である。詳しくは、シートベルト等で染色を必要とする場合に染色性を向上させ、タイヤ等のゴム製品に使用する補強用コードとした場合にゴム接着性が向上させるという効果を発揮し、例えば、産業用ベルトの1つである動力を伝達する伝動ベルトであるVベルトなどに適した、補強用コードを得ることができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の合成繊維用処理剤は、平滑剤(A)を必須成分として含有するものであり、この平滑剤(A)は、部分エステル化合物(A1)、完全エステル化合物(A2)、及びチオエーテル化合物(A3)を含むものであり、部分エステル化合物(A1)と完全エステル化合物(A2)の質量比はA1/A2=1/99~30/70の範囲である。中でも、合成繊維用処理剤の不揮発分に対して、部分エステル化合物(A1)と完全エステル化合物(A2)を合計で、10~60質量%含有することが好ましい。また、本発明の合成繊維用処理剤は、本発明の効果を妨げない範囲において、上記「部分エステル化合物(A1)、完全エステル化合物(A2)、及びチオエーテル化合物(A3)」以外にも、合成繊維用処理剤に採用されている公知の平滑剤を併用することができる。
公知の平滑剤としては、具体的に、芳香族系炭化水素、パラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素等の鉱物油、ポリ-α-オレフィン等のポリオレフィン、オクチルステアラート、ラウリルパルミタート、オレイルオレアート、オレイルエルシナート、ジオレイルアジパート、ジラウリルセバテート、ジオレイルフマラート等の(A1)~(A4)を除く完全エステル化合物等が挙げられる。
本発明における合成繊維用処理剤の不揮発分は、合成繊維用処理剤1gをシャーレ(外径5cm、高さ15mm、厚み0.6mm)に秤量したものを105℃で2時間熱処理した残分を意味する。
「部分エステル化合物(A1)」は、分岐構造を有する炭素数4~10の多価アルコール(X1)と炭素数6~22の1価脂肪酸(Y1)との、部分エステル化合物である。ただし、前記脂肪酸(Y1)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸とを含み、ガスクロマトグラフィー分析において、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸とリノレン酸由来のピーク面積の合計値の割合が35%以下のものである。中でも、前記脂肪酸(Y1)は、リノール酸とリノレン酸由来のピーク面積の合計値の割合が20%以下のものが、好適である。
本発明の脂肪酸(Y1)は、オレイン酸と炭素数12~18の直鎖脂肪酸を特定の割合で含むものであり、ガスクロマトグラフィー分析において、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸とリノレン酸由来のピーク面積の合計値の割合が35%以下、好ましくは20%以下のものである。
なお、本発明におけるガスクロマトグラフィー分析は、下記実施例において説明する、測定機器と測定条件による分析を意味する。
通常、後加工工程において、合成繊維用処理剤が付着した繊維に染色剤や接着剤のような水性の処理剤を付着させることが多いが、油性成分を含む合成繊維用処理剤と、染色剤や接着剤のような水性の処理剤は本来であればなじみが悪く、水性の処理剤は繊維に均一に付着し辛いという問題があった。一方、部分エステル化合物(A1)を含有する本発明の合成繊維用処理剤は、染色剤や接着剤のような水性の処理剤を合成繊維表面にムラなく均一に付着させることが出来るという優れた効果を発揮する。そのため、合成繊維のどの部位においても、後加工の処理剤の効果を均一に発揮し、後加工の工程通過性を向上させることが可能となる。
「完全エステル化合物(A2)」は、分岐構造を有する炭素数4~10の多価アルコール(X2)と炭素数6~22の1価脂肪酸(Y2)との、完全エステル化合物である。ただし、前記脂肪酸(Y2)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸とを含み、ガスクロマトグラフィー分析において、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸とリノレン酸由来のピーク面積の合計値の割合が35%以下のものである。中でも、前記脂肪酸(Y2)は、リノール酸とリノレン酸由来のピーク面積の合計値の割合が20%以下のものが、好適である。
本発明の脂肪酸(Y2)は、オレイン酸と炭素数12~18の直鎖脂肪酸を特定の割合で含むものであり、ガスクロマトグラフィー分析において、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸とリノレン酸由来のピーク面積の合計値の割合が35%以下、好ましくは20%以下のものである。
また、本発明の合成繊維用処理剤は、部分エステル化合物(A1)及び完全エステル化合物(A2)を合計で、合成繊維用処理剤の不揮発分に対して5~65質量%範囲で含有することが好ましく、10~60質量%範囲で含有することがより好ましい。
なお、本発明における部分エステル化合物(A1)を構成する多価アルコール(X1)と完全エステル化合物(A2)を構成する多価アルコール(X2)や、部分エステル化合物(A1)を構成する脂肪酸(Y1)と完全エステル化合物(A2)を構成する脂肪酸(Y2)は、それぞれ相違したものでも同じのものでも何れでもよい。
「チオエーテル化合物(A3)」は、分子中に硫黄原子を有すものであれば良く、ジスルフィドのように分子中に複数の硫黄原子を有すものであってもよい。
チオエーテル化合物(A3)としては、アルキルチオプロピオン酸エステルや、下記式(1)で示されるチオジプロピオン酸エステルが好ましく、例えば、ジイソステアリルチオジプロピオナート、ジイソセチルチオジプロピオナート、ジオレイルチオジプロピオナート、ジドデシルチオジプロピオナート等が挙げられる。
(式中、R1及びR2は、各々独立して炭素数12~24の炭化水素を示し、m及びnは、各々独立して1~4の整数を示す。)
上記式(1)中、R1、R2は、それぞれラウリル基、トリデシル基、イソトリデシル基、ミリスチル基、イソミリスチル基、セチル基、イソセチル基、ステアリル基、イソステアリル基、アラキジル基、イソアラキジル基、ベヘニル基、イソベヘニル基、リグノセリル基、イソリグノセリル基、パルミトレイル基、オレイル基、エイコセニル基、ドコセニル基、テトラコセニル基等の炭素数12~24の炭化水素基であり、中でも、分岐鎖状の炭化水素基が好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤は、チオエーテル化合物(A3)を、合成繊維用処理剤の不揮発分に対して0.5~20質量%範囲で含有することが好ましく、1~15質量%範囲で含有することがより好ましい。
<完全エステル化合物(A4)>
「完全エステル化合物(A4)」は、直鎖構造を有する炭素数3~4の3~4価の多価アルコール(X3)と炭素数8~20の1価脂肪酸(Y3)との完全エステル化合物である。ただし、前記脂肪酸(Y3)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数8~20の直鎖脂肪酸とを含み、ガスクロマトグラフィー分析において、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数8~20の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が30%以下のものである。中でも、前記脂肪酸(Y1)は、リノール酸とリノレン酸由来のピーク面積の合計値の割合が20%以下のものが、好適である。
炭素数8~20の1価脂肪酸(Y3)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数8~20の直鎖脂肪酸から、実質的に構成されているものである。炭素数8~20の直鎖脂肪酸としては、例えば、カプリル酸(炭素数:8)、カプリン酸(炭素数:10)、ラウリン酸(炭素数:12)、ミリスチン酸(炭素数:14)、ミリストレイン酸(炭素数:14)、パルミチン酸(炭素数:16)、パルミトレイン酸(炭素数:16)、ステアリン酸(炭素数:18)、オレイン酸(炭素数:18)、リノール酸(炭素数:18)、リノレン酸(炭素数:18)、アラキジン酸(炭素数:20)等が挙げられる。
本発明の脂肪酸(Y3)は、オレイン酸と炭素数12~18の直鎖脂肪酸を特定の割合で含むものであり、ガスクロマトグラフィー分析において、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数8~20の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が30%以下、好ましくは20%以下のものである。
本発明の合成繊維用処理剤は、完全エステル化合物(A4)以外にも、合成繊維用処理剤に採用されている公知の平滑剤を併用することが可能である。
本発明の合成繊維用処理剤は、平滑剤(A)全体として、合成繊維用処理剤の不揮発分に対して25~75質量%範囲で含有することが好ましく、30~70質量%範囲で含有することがより好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤は、更に、ノニオン界面活性剤(B)、及びイオン界面活性剤(C)を含有することが好ましい。
ノニオン界面活性剤(B)として、炭素数8~20の炭化水素基を有する有機アミン1モルに対し炭素数2~3のアルキレンオキサイドを合計で1~20モルの割合で付加させた含窒素ノニオン界面活性剤(B1)が好適である。
含窒素ノニオン界面活性剤(B1)としては、例えば、アルキレンオキサイド付加アルキルアミン型ノニオン界面活性剤、アルキレンオキサイド付加脂肪酸アミド型ノニオン界面活性剤等が挙げられ、アルキレンオキサイド付加アルキルアミン型ノニオン界面活性剤が好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤において、含窒素ノニオン界面活性剤(B1)は、後加工工程におけるゴム接着性の向上に寄与する成分である他、合成繊維用処理剤がタール化することを抑制し、合成繊維糸条の毛羽低減に寄与する成分でもある。
本発明の合成繊維用処理剤は、含窒素ノニオン界面活性剤(B1)を、合成繊維用処理剤の不揮発分に対して0.1~10質量%範囲で含有することが好ましく、0.5~8質量%範囲で含有することがより好ましく、1~5質量%範囲で含有することがさらに好ましい。
また、本発明の合成繊維用処理剤は、本発明の効果を妨げない範囲において、上記含窒素ノニオン界面活性剤(B1)以外にも、合成繊維用処理剤に採用されている公知のノニオン界面活性剤を、1種又は2種以上併用することができる。
ノニオン界面活性剤(B)の原料として用いられるアルコール類の具体例としては、例えば、(1)メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ヘンエイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ペンタコサノール、ヘキサコサノール、ヘプタコサノール、オクタコサノール、ノナコサノール、トリアコンタノール等の直鎖アルキルアルコール、(2)イソプロパノール、イソブタノール、イソヘキサノール、2-エチルヘキサノール、イソノナノール、イソデカノール、イソドデカノール、イソトリデカノール、イソテトラデカノール、イソトリアコンタノール、イソヘキサデカノール、イソヘプタデカノール、イソオクタデカノール、イソノナデカノール、イソエイコサノール、イソヘンエイコサノール、イソドコサノール、イソトリコサノール、イソテトラコサノール、イソペンタコサノール、イソヘキサコサノール、イソヘプタコサノール、イソオクタコサノール、イソノナコサノール、イソペンタデカノール等の分岐アルキルアルコール、(3)テトラデセノール、ヘキサデセノール、ヘプタデセノール、オクタデセノール、ノナデセノール等の直鎖アルケニルアルコール、(4)イソヘキサデセノール、イソオクタデセノール等の分岐アルケニルアルコール、(5)シクロペンタノール、シクロヘキサノール等の環状アルキルアルコール、(6)フェノール、ノニルフェノール、ベンジルアルコール、モノスチレン化フェノール、ジスチレン化フェノール、トリスチレン化フェノール等の芳香族系アルコール等が挙げられる。
ノニオン界面活性剤(B)の原料として用いられるアルキレンオキサイドの具体例としては、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。アルキレンオキサイドの付加モル数は、適宜設定されるが、好ましくは0.1モル以上60モル以下、より好ましくは1モル以上40モル以下、さらに好ましくは2モル以上30モル以下である。上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。なお、アルキレンオキサイドの付加モル数は、仕込み原料中におけるアルコール類又はカルボン酸類1モルに対するアルキレンオキサイドのモル数を示す。複数種類のアルキレンオキサイドが用いられる場合、ブロック付加物であってもランダム付加物であってもよい。
ノニオン界面活性剤(B)の原料として用いられる多価アルコールの具体例としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,3-ジメチル-2,3-ブタンジオール、グリセリン、2-メチル-2-ヒドロキシメチル-1,3-プロパンジオール、トリメチロールプロパン、ソルビタン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。
本発明では、化合物名の末端にEOおよびPOと記載したものは、それぞれエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの付加物を意味し、後に続く数字はその付加モル数を示す。EOおよびPOの後に記載された数値はそれぞれの平均付加モル数を意味する。本発明における平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーで標準物質をポリエチレングリコールとした時の重量平均分子量を示す。
イオン界面活性剤(C)としては、合成繊維用処理剤に採用されている公知のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤から選ぶことができる。
アニオン界面活性剤の具体例としては、例えば(1)ラウリルスルホン酸塩、ミリスチルスルホン酸塩、セチルスルホン酸塩、オレイルスルホン酸塩、ステアリルスルホン酸塩、テトラデカンスルホン酸塩、α-オレフィンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、2級アルキルスルホン酸塩等の脂肪族スルホン酸塩又は芳香族スルホン酸塩、(2)ラウリル硫酸エステル塩、オレイル硫酸エステル塩、ステアリル硫酸エステル塩等の脂肪族アルコールの硫酸エステル塩、(3)ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレン(ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン)ラウリルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸エステル塩等の脂肪族アルコールにEO及びPOから選ばれる少なくとも一種のアルキレンオキサイドを付加したものの硫酸エステル塩、(4)ひまし油脂肪酸硫酸エステル塩、ごま油脂肪酸硫酸エステル塩、トール油脂肪酸硫酸エステル塩、大豆油脂肪酸硫酸エステル塩、なたね油脂肪酸硫酸エステル塩、パーム油脂肪酸硫酸エステル塩、豚脂脂肪酸硫酸エステル塩、牛脂脂肪酸硫酸エステル塩、鯨油脂肪酸硫酸エステル塩等の脂肪酸の硫酸エステル塩、(5)ひまし油の硫酸エステル塩、ごま油の硫酸エステル塩、トール油の硫酸エステル塩、大豆油の硫酸エステル塩、菜種油の硫酸エステル塩、パーム油の硫酸エステル塩、豚脂の硫酸エステル塩、牛脂の硫酸エステル塩、鯨油の硫酸エステル塩等の油脂の硫酸エステル塩、(6)ラウリン酸塩、オレイン酸塩、ステアリン酸塩、ドデセニルコハク酸塩等の脂肪酸塩、(7)ジオクチルスルホコハク酸塩等の脂肪族アルコールのスルホコハク酸エステル塩、(8)ラウリルリン酸エステル塩、イソセチルリン酸エステル塩、オレイルリン酸エステル塩、オレイルアルコール-エチレンオキサイド付加物のリン酸エステル等のアルキルリン酸エステル塩又はポリオキシアルキレンアルキルエーテルのリン酸エステル塩、(9)ラウロイルメチルアラニン塩、ラウロイルザルコシン塩、オレオイルザルコシン塩等のアミノ酸型界面活性剤等が挙げられる。アニオン界面活性剤は未中和のものであっても良く、中和した塩でもよい。アニオン界面活性剤の対イオンとしては、例えばカリウム塩、ナトリウム塩等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン塩等が挙げられる。
カチオン界面活性剤の具体例としては、例えばラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
両性界面活性剤の具体例としては、例えばベタイン型両性界面活性剤等が挙げられる。
中でも、帯電防止性、乳化性及び相溶性等の見地から、アルキルリン酸エステル、脂肪族スルホン酸、スルホコハク酸エステル、脂肪酸又はそれらの塩が好ましく、2級アルカン(C11~14)スルホン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸、オレイン酸、α-オレフィンスルホン酸、オレイルリン酸エステル、イソセチルリン酸エステル又はそれらの塩が特に好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤は、イオン界面活性剤(C)を合成繊維用処理剤の不揮発分に対して0.1~10質量%範囲で含有することが好ましく、0.5~8質量%範囲で含有することがより好ましく、1~5質量%範囲で含有することがさらに好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤は、更に、オキシカルボン酸誘導体(D)を含有することが好ましい。
オキシカルボン酸誘導体(D)は、ヒドロキシ基と有するカルボン酸又はその塩を意味し、例えば、グリコール酸(塩)、乳酸(塩)、リンゴ酸(塩)、酒石酸(塩)、クエン酸(塩)等が挙げられる。
オキシカルボン酸誘導体(D)の配合は、後加工工程における染色液や接着剤等を合成繊維表面にムラなく均一に付着させることが出来るため、後工程性を向上させることに寄与するものである。
本発明の合成繊維用処理剤は、オキシカルボン酸(D)を合成繊維用処理剤の不揮発分に対して0.01~0.5質量%範囲で含有することが好ましく、0.05~0.4質量%範囲で含有することがより好ましく、0.1~0.3質量%範囲で含有することがさらに好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤は、他の成分、例えば、消泡剤、酸化防止剤、防腐剤、防錆剤等を併用することができる。他の成分の併用量は、本発明の効果を損なわない範囲内において規定することができる。
本発明の合成繊維は、本発明の合成繊維用処理剤が付着している合成繊維である。本発明の合成繊維用処理剤を付着させる合成繊維としては、特に制限はないが、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレンテレフタラート、ポリ乳酸エステル等のポリエステル系繊維、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系繊維等が挙げられる。これらの中でポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維に適用されることが好ましい。製造する合成繊維の繊度としては、特に制限はないが、好ましくは150デシテックス以上であり、さらに好ましくは500デシテックス以上であり、特に好ましいのは1000デシテックス以上である。また、製造する合成繊維の強度としては、特に制限はないが、好ましくは5.0cN/dtex以上であり、さらに好ましくは6.0cN/dtex以上、特に好ましくは7.0cN/dtex以上である。合成繊維は、産業資材用途に用いられることが好ましく、特にタイヤやベルト等のゴム補強用用途で使用されることが好ましい。
本発明の合成繊維用処理剤(溶媒を含まない)を合成繊維に付着させる割合は、特に制限はないが、本発明の合成繊維用処理剤を合成繊維に対し0.1~3質量%の割合となるよう付着させることが好ましい。
また、本発明の合成繊維用処理剤を付着させる工程は、紡糸工程、延伸工程、紡糸と延伸とを同時に行う工程が挙げられる。また、本発明の合成繊維用処理剤を付着させる方法は、公知の方法を適宜採用することができるが、例えば、ローラー給油法、計量ポンプを用いたガイド給油法、浸漬給油法、スプレー給油法等が挙げられる。本発明の合成繊維用処理剤を合成繊維に付着させる際の処理剤の形態としては、例えば、有機溶媒溶液、水性液、ニート等として付与してもよい。付着させる工程も紡糸工程であれば特に制限はない。延伸もしくは熱処理工程において、150℃以上のローラーを通過させる工程を有する製造設備、工程での使用により、発明の効果がより期待できる。
・A1-1とA2-1の混合物の調製
温度計、真空ポンプ、窒素導入管、撹拌機及び冷却トラップを取り付けた2Lの4つ口フラスコに、ペンタエリスリトール(X1、X2)を136.2gと、下記表1に示す脂肪酸(Y1、Y2)混合物を953.5g入れ、次いで、触媒としてp-トルエンスルホン酸一水和物を3.3gと50質量%のホスフィン酸水溶液1.1gを仕込んだ。この4つ口フラスコをオイルバスで加熱し、窒素気流下、130℃で2時間反応させた後、150℃、2kPaで12時間反応させた。反応で生成した水は系外へと留去させた。反応終了後の酸価は4.7mgKOH/gであった。反応液を60℃まで冷却した後、残留脂肪酸と酸触媒を完全に中和できる量の5%水酸化ナトリウム水溶液を反応液に加えて30分間撹拌した。撹拌下の反応液に、反応液量に対して100質量%のイオン交換水を加えて、さらに30分間撹拌した。撹拌を止めた後、1時間静置して下層に分離した水層を除去した。次に、反応液量に対しての100質量%のイオン交換水を加えて60℃で10分間撹拌して、2時間静置した後、分離した水層を除去する操作を2回繰り返した。その後、100℃、2kPaで脱水した。得られた粗生成物に2質量%の吸着剤として活性白土を加え、80℃、5kPaの条件で1時間撹拌した後、吸着剤を除去することで化合物A1-1とA2-1の混合物を得た。この混合物の質量比は、A1-1/A2-1=6.8/93.2であった。
なお、得られた混合物の質量比は、移動相としてノルマルヘキサンを使用したシリカゲルクロマトグラフィーにより、化合物A1-1とA2-1を分画後、溶媒留去して、その残分の質量を測定することにより決定した。
<ガスクロマトグラフィーの分析条件>
装置:(株)島津製作所製 GC-2010Plus
カラム:DB-1 30m×0.25mm×0.25μm(Agilent J&W社製)
キャリアガス:窒素 1mL/min
インジェクター:Split(1:50)、T=300℃
ディテクター:FID、T=300℃
オーブン温度:50℃、10min保持 → 5℃/min昇温 → 280℃、10min保持
・実施例1
平滑剤として部分エステル化合物(A1-7)と完全エステル化合物(A2-7)の混合物55質量%、ラウリルチオプロピオン酸とオレイルアルコールのエステル化物(A3-3)5質量%、パーム油(A4-1)10質量%、牛脂アミン1モルのEO5モル付加物(B1-1)3質量%、オレイルアルコール1モルのEO10モル付加物(B-1)5質量%、イソトリデカノール1モルのEO10モルPO10モルランダム付加物(B-3)5質量%、硬化ひまし油1モルのEO20モル付加物にオレイン酸3モルでのエステル化物(B-5)5質量%、ソルビタン モノオレアート(B-7)5質量%、ポリエチレングリコール(平均分子量600)とオレイン酸のジエステル(B-10)5質量%、2級アルカン(C11~14)スルホン酸ナトリウム塩(C-1)0.5質量%、オレイルリン酸エステル(C-5)1質量%、乳酸(D-1)0.2質量%、ポリエーテル変性シリコーン(E-2)0.3質量%の割合で均一混合して、実施例1の処理剤を調製した。
実施例2~12及び比較例1~6の合成繊維用処理剤は、下記表2、3に示した配合で、上記実施例1の調製方法と同様にして調製した。
実施例1~12及び比較例1~6の合成繊維用処理剤の各配合を、下記表2、3にまとめて示す。
表2、3中の各記号は、下記成分を表す。なお、表2、3中のA1-1~A1-10とA2-1~A2-10の混合物及びrA1-1~rA1-4とrA2-1~rA2-4の混合物は、表1に示す成分を表す。
<平滑剤>
・チオエーテル化合物(A3)
A3-1:ジイソラウリルチオジプロピオナート
A3-2:ジイソステアリルチオジプロピオナート
A3-3:ラウリルチオプロピオン酸とオレイルアルコールのエステル化物
・完全エステル化合物(A4)
A4-1:パーム油(脂肪酸分布:ガスクロマトグラフィー面積%:ミリスチン酸1%、パルミチン酸44%、ステアリン酸5%、オレイン酸39%、リノール酸10%、リノレン酸1%)
A4-2:ナタネ油(脂肪酸分布:ガスクロマトグラフィー面積%:カプリン酸1%、ラウリン酸50%、ミリスチン酸2%、パルミチン酸2%、ステアリン酸1%、パルミトレイン酸1%、オレイン酸37%、リノール酸5%、リノレン酸1%)
A4-3:ジオレイルアジパート
A4-4:イソステアリルオレアート
<ノニオン界面活性剤(B)>
・含窒素ノニオン界面活性剤(B1)
B1-1:牛脂アミン1モルのEO5モル付加物
B1-2:牛脂アミン1モルのEO10モル付加物
・その他のノニオン界面活性剤
B-1:オレイルアルコール1モルのEO10モル付加物
B-2:イソトリデカノール1モルのEO10モル付加物
B-3:イソトリデカノール1モルのEO10モルPO10モルランダム付加物
B-4:硬化ひまし油1モルのEO10モル付加物
B-5:硬化ひまし油1モルのEO20モル付加物にオレイン酸3モルでのエステル化物
B-6:硬化ひまし油1モルのEO25モル付加物にアジピン酸で架橋し、ステアリン酸で末端エステル化した化合物(平均分子量:5000)
B-7:ソルビタン モノオレアート
B-8:ソルビタン トリオレアート
B-9:グリセリン ジオレアート
B-10:ポリエチレングリコール(平均分子量:600)とオレイン酸のジエステル
B2-1:オレイン酸ジエタノールアミド(含窒素ノニオン界面活性剤(B1)には含まれないノニオン界面活性剤に相当)
<イオン界面活性剤(C)>
C-1:2級アルカン(C11~14)スルホン酸ナトリウム塩
C-2:ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム塩
C-3:オレイン酸カリウム塩
C-4:α-オレフィンスルホン酸ナトリウム塩
C-5:オレイルリン酸エステル
C-6:イソセチルリン酸エステル-ジブチルエタノールアミン塩
<オキシカルボン酸(D)>
D-1:乳酸
D-2:乳酸カリウム塩
D-3:クエン酸
D-4:クエン酸トリエタノールアミン塩
D-5:12-ヒドロキシステアリン酸ジブチルエタノールアミン塩
<その他の成分>
E-1:イソシアヌル酸トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)
E-2:ポリエーテル変性シリコーン
E-3:エチレングリコール
E-4:ポリエチレングリコール(平均分子量:200)
ポリエチレンテレフタラートのチップを常法により乾燥した後、エクストルーダーを用いて溶融紡糸し、口金から吐出して冷却固化した後の走行糸条に、上記「合成繊維用処理剤の調製」で調製した合成繊維用処理剤(実施例1~12及び比較例1~6)を低粘度鉱物油にて均一に希釈した20%の希釈溶液を、計量ポンプを用いたガイド給油法にて付着させた。合成繊維低粘度鉱物油処理剤の付着量が0.6質量%(希釈剤、水を含まない)となるように給油した。その後、ガイドで集束させて、245℃の延伸ロール、弛緩ロールを介して全延伸倍率5.5倍となるように延伸し、1670デシテックス144フィラメントの延伸糸を得た。
前記の紡糸工程において得られた繊維360本を経糸とし、緯糸として560デシテックス-96フィラメントのポリエステル糸を用いて緯糸密度21本/インチで51mm幅のシートベルト用の生機を作製した。それを精錬することなしに以下の染液(水1Lに対してDianix Red S-4G 3.4g、Dianix Yellow S-6G 3.3g、Dianix S-2G 3.3gを添加した溶液)に浸漬させ、連続して220℃の発色槽で2分間の処理を行うことにより染色を行った。この時のシートベルト2000m当たりの染色欠点数から以下の基準により染色性を評価した。結果を下記表4、5にまとめて示す。
[染色性の評価基準]
○○○:染色欠点数0~3。
○○:染色欠点数4~7。
○:染色欠点数8~10。
×:染色欠点数11以上。
実施例1~12及び比較例1~6の合成繊維用処理剤を希釈剤(低粘度鉱物油)で20質量%に希釈し、この溶液をオイリングローラー給油法で不揮発分として付着量が3.0質量%となるように1670デシテックス、288フィラメント、固有粘度0.93の無給油のポリエチレンテレフタラート繊維に付着させた後、低粘度鉱物油を乾燥させて合成繊維を製造した。この試験糸2本を、下撚40回/10cm、上撚40回/10cmの撚数で撚り、撚糸コードとした。この撚糸コードを、第1接着剤(レゾルシン(キシダ化学社製の商品名レソルシノール)/ホルマリン(キシダ化学社製の商品名ホルムルデヒド液(37%))/ ラテックス(日本ゼオン社製の商品名Nipol2518FS)=1.5/0.5/8(固形分比)のRFL溶液/クロルフェノール等縮合物溶液(ナガセケムテックス社製の商品名デナボンド)=4.1/1(固形分比))に浸漬した後、熱処理し、更に第2接着剤(レゾルシン(キシダ化学社製の商品名レソルシノール)/ホルマリン(キシダ化学社製の商品名ホルムルデヒド液(37%))/ラテックス(日本ゼオン社製の商品名Nipol2518FS)=1.5/0.5/8(固形分比)のRFL溶液)に浸漬した後、熱処理して、接着剤で処理した補強用コードを得た。JIS-L1017(化学繊維タイヤコード試験方法)に記載のTテスト(A法)に準拠して、補強用コードの接着力を測定し、次の基準で評価した。結果を下記表4、5にまとめて示す。
[ゴム接着性の評価基準]
○○○:接着力が16kg以上。
○○:接着力が15.5kg以上且つ16kg未満。
○:接着力が15kg以上且つ15.5kg未満。
×:接着力が15kg未満。
上記「接着評価試験」において合成繊維用処理剤を付着させた試験糸を、初期張力1kg、糸速2m/分で、表面温度240℃の梨地クロムピンに接触させて走行させ、梨地クロムピン接触後の糸の張力値を測定した。走行20分後の張力値から20%上昇した時点での走行時間を記録し、次の基準で評価した。結果を下記表4、5にまとめて示す。
[毛羽の評価基準]
○○○:8時間以上
○○:6時間以上8時間未満
○:3時間以上6時間未満
×:3時間未満
これに対して、本発明の組成とは相違する合成繊維用処理剤(比較例1~6)は、後加工工程における染色性、ゴム接着性、および製糸工程における工程通過性を良好に両立させる効果を発現しなかった。さらには、合成繊維用処理剤の低発煙性を考慮した近年の合成繊維用処理剤は、比較例6のような部分エステルを含まないかもしくは極めて少ない組成であるが、表5に示すとおり、比較例6の合成繊維用処理剤の染色性は、本発明の合成繊維用処理剤(実施例1~12、特に実施例7)と比べて大きく劣るものであった。
Claims (9)
- 下記の部分エステル化合物(A1)、下記の完全エステル化合物(A2)、及びチオエーテル化合物(A3)を含む平滑剤(A)を含有し、前記部分エステル化合物(A1)と前記完全エステル化合物(A2)の質量比がA1/A2=1/99~30/70であることを特徴とする合成繊維用処理剤。
部分エステル化合物(A1):分岐構造を有する炭素数4~10の多価アルコール(X1)と炭素数6~22の1価脂肪酸(Y1)との部分エステル化合物(ただし、前記脂肪酸(Y1)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸とを含み、
ガスクロマトグラフィー分析において、
オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸とリノレン酸由来のピーク面積の合計値の割合が35%以下である。)。
完全エステル化合物(A2):分岐構造を有する炭素数4~10の多価アルコール(X2)と炭素数6~22の1価脂肪酸(Y2)との完全エステル化合物(ただし、前記脂肪酸(Y2)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸とを含み、
ガスクロマトグラフィー分析において、
オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数6~22の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が35%以下である。)。 - 前記合成繊維用処理剤の不揮発分に対して、前記部分エステル化合物(A1)及び前記完全エステル化合物(A2)を合計で10~60質量%含有する請求項1に記載の合成繊維用処理剤。
- 前記脂肪酸(Y1)が、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が20%以下のものである請求項1又は2に記載の合成繊維用処理剤。
- 前記脂肪酸(Y2)が、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が20%以下のものである請求項1~3のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
- 前記平滑剤(A)が、更に下記の完全エステル化合物(A4)を含むものである請求項1~4のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
完全エステル化合物(A4):直鎖構造を有する炭素数3~4の3~4価の多価アルコール(X3)と炭素数8~20の1価脂肪酸(Y3)との完全エステル化合物(ただし、前記脂肪酸(Y3)は、オレイン酸と、オレイン酸を除く炭素数8~20の直鎖脂肪酸とを含み、
ガスクロマトグラフィー分析において、
オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数8~20の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との総和に占める、オレイン酸由来のピーク面積と、オレイン酸を除く炭素数12~18の直鎖脂肪酸由来のピーク面積との合計の割合が80%以上であり、リノール酸由来のピーク面積とリノレン酸由来のピーク面積との合計の割合が30%以下である。)。 - 更に、ノニオン界面活性剤(B)、及びイオン界面活性剤(C)を含有する請求項1~5のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
- 前記ノニオン界面活性剤(B)が、炭素数8~20の炭化水素基を有する有機アミン1モルに対し炭素数2~3のアルキレンオキサイドを合計で1~20モルの割合で付加させた含窒素ノニオン界面活性剤(B1)を含むものである請求項6に記載の合成繊維用処理剤。
- 更に、オキシカルボン酸誘導体(D)を含有する請求項1~7のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の合成繊維用処理剤が付着していることを特徴とする合成繊維。
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