JPS6141957B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

織物繊維平滑剤、すなわちアルカリ触媒の存在
下において鎖中に約８箇ないし約22箇の炭素を有
する脂肪族脂肪酸またはその混合物をエチレンオ
キシドとプロピレンオキシドとの混合物と縮合反
応させて製造してポリオキシエチレンポリオキシ
プロピレングリコールモノエステルのランダム共
重合体。これらの脂肪族エステルは水溶性で、微
生物により分解し、そして合成繊維に適用したと
き優れた平滑性を示す。 このエステルは次の実験式を有し、 式中Ｒは約７ないし約21箇の炭素原子を有する
脂肪族鎖であり、そしてＭはオキシエチレン基 〔−CH₂・CH₂・Ｏ−〕とオキシプロピレン基 〔−CH₂・CH（CH₃）・Ｏ−〕との不規則な混合
物である。 本発明の背景 本発明の分野 本発明は合成繊維と、繊維製品の平滑剤、より
特定的にはポリオキシエチレンポリオキシプロピ
レングリコールモノエステルのランダム共重合体
からなる、平滑にされた織物繊維に関する。 従来技術の説明 発明者は最も適切な参考文献と考えられる米国
特許第3770701号米国特許第2620304号および米国
特許第2457137号を知つている。本願発明者は米
国特許第3770701号に記載された表面活性剤の共
同発明者である。 製造されたばかりの実質的にすべての合成織物
繊維は平滑性の欠如および／または静電気に由来
する繊維の乱れ、粘着性および破損のために繊物
工場においてヤーンおよび繊物に処理できないこ
とは周知である。しかしながら、これらの処理上
の困難は通常繊維に“織物平滑剤”または“繊維
仕上剤（fiber finishes）”を適用することによつ
て克服される。 合成織物繊維に使用される伝統的な繊維仕上剤
は３種の成分からつくられている。第一の成分は
基体となる平滑剤である。鉱油または脂肪族エス
テル（例えばステアリン酸ブチル）のいずれも平
滑剤に最も広く使用されている。第二の成分は殆
どすべての合成繊維および特に湿気復元性
（moisture regain property）の低い合成繊維に
共通している静電気を減少させるための帯電防止
剤である。帯電防止剤は一般に陽イオン型（第四
級アミンまたはイミダゾリニウム塩）または陰イ
オン型（燐酸の部分エステルの塩）である。第三
の成分は乳化剤である。仕上成分でさえも希薄な
水性エマルジヨンから最も都合よく適用されるの
で、乳化剤を使用することは必要である。一般に
使用される乳化剤は非イオン性（ポリオキシエチ
レンエーテルおよびポリオキシエチレンエステ
ル）または陰イオン性（アルキルアリールスルホ
ン酸の塩）である。Fortess等の特許第2730498
号は典型的な仕上剤を開示している。 従来使用されてきた平滑剤は多くの欠点を持つ
ているが、そのうちの主なものはそれらの揮発性
である。換言すれば、平滑剤はヤーンまたは繊維
の乾燥装置の周囲に発生する好ましくない蒸気を
含んでいる。 鉱油および脂肪族エステルの平滑剤が水に溶解
しないことも更に別の問題である。平滑剤が水に
溶解しないときには普通繊維に適用することは困
難である。これを克服するため、平滑剤を水で乳
化する。これらのエマルジヨンが均一でなく、し
かも不安定であるために屡々平滑剤は繊維に均一
に適用されない結果を招く。処理上の問題は普通
この均一でない適用から生ずる。優れたエマルジ
ヨンが製造されたときでさえも、エマルジヨンに
必要な乳化剤のかなり多くの部分が繊維の平滑に
対して負の効果を及ぼす。 油性平滑剤における別の問題は繊維を織物ヤー
ンまたは織物に処理した後これらの繊維からその
平滑剤を除去することが困難なことである。織物
のまだらな不均一の染色と貧弱な風合特性を生ず
るので、これらの油を含んだ織物の洗浄は徹底し
てかつ完全でなければならない。 更に別の問題は、平滑剤を洗い流した後、それ
を処分しなければならないことである。織物工場
の下水処理による処分は河および池の附近に油の
皮膜またはスリツク（alick）を生じる。この油
は仮に細菌で分離されることがあるにしても、そ
れは極めて緩慢であるにすぎない。 過去において、ポリオキシエチレングリコール
の脂肪族エステルを平滑剤または乳化剤として使
用することによつて上記の問題を克服しようとす
るこころみがなされた。これらのこころみは或特
定の情況において限られた成功をもたらすだけで
あつた。この困難を完全に除くためのこれらの製
品の失敗は、含まれている物質の性質に起因して
いる。製品の脂肪酸部分から良好な平滑性を達成
するためには少くとも８箇の炭素原子の長さ、そ
して好ましくは12箇よりも長い、できるだけ長い
脂肪族炭化水素鎖であることが必要である。水溶
性のこのような酸のエステルを製造するために
は、それに比例して長いポリオキシエチレングリ
コール鎖を使用することが必要である。これは織
物繊維の高速度処理において使用するには濃厚す
ぎるペースト状の固体生成物または高粘度の液体
を生成する。 例えばFife等の米国特許第2457139号のような
脂肪族アルコールまたはカルボン酸および直列の
オキシエチレン基を有する表面活性剤および平滑
剤は公知である。しかしながら、このような化合
物は水に溶解しないかまたは粘度が高すぎるかま
たは炭化水素鎖を十分に含まないので一般は高速
度の織物製造用には満足できない。上記の問題は
本発明の平滑剤によつて克服されるものと確信す
る。 本発明の要約 簡単に言えば、本発明の方法は８箇ないし22箇
の炭素を含む脂肪族鎖を有する脂肪族エステルを
製造するために縮合反応条件下で脂肪酸またはそ
の混合物をエチレンオキシドをプロピレンオキシ
ドとの混合物と一緒にすることを包含している。
得られた平滑剤は優れた平滑性状を有し、しかも
たやすく且つ簡単に合成繊維に適用され、そして
それは水に溶解し、室温で液体であり、その上微
生物で分解される。 したがつて、合成繊維のための織物平滑剤とし
て作用する適当な粘度と炭化水素鎖長とを有する
液体の、水溶性で、微生物で分解できる織物繊維
平滑剤とその製造方法を提供することが本発明の
第一の目的である。 安価に製造でき、取扱いが簡単で、容易に繊維
に適用され、かつ操作効率のよい、合成繊維のた
めの平滑剤を提供することが本発明の別の目的で
ある。 繊維に均一に適用することができ、しかもピツ
クアツプ（pick―up）または“風合”に認め得
るほどの変化を生じないで繊維を処理できる。合
成繊維のための平滑剤を提供することが本発明の
別の目的である。 通常の条件下では使用、貯蔵または輸送に際し
て外部からの加熱を必要としないうえに長期間に
亘る積荷貯蔵中容易に分離しない、合成繊維のた
めの平滑剤を提供することが本発明の別の目的で
ある。 繊維の乾燥温度において安定であり、また繊維
を昇温下に加熱したとき水蒸気によつて繊維から
容易に揮発しない合成繊維平滑剤を提供すること
が本発明の別の目的である。 乾燥中繊維から追い出されないでしかも織物ミ
ルの排気系における火災の危険を減少させる、織
物繊維のための平滑剤を提供することが本発明の
別の目的である。 繊維に適用したとき繊維を扱う機械を清浄にす
る作用があり、それによつてそれを清浄な状態に
維持するとともに予め沈着して種々の型の平滑剤
を除去する平滑剤を提供することが本発明の別の
目的である。 通常のPHまたはステープルフアイバーが処理さ
れる仕上水のPH変化によつて認め得るほどの影響
を受けない、合成ステープルフアイバーのための
平滑剤を提供することが本発明の別の目的であ
る。 合成繊維のための平滑剤に使用したとき繊維を
乾燥するのに必要な熱量を減少させる、合成繊維
のための平滑剤を提供することが本発明の別の目
的である。 繊維に適用したとき、その繊維にしつかりとく
つ付いて離れないことにより、処理される繊維の
直線フイート当りに要求される平滑剤の量を減少
させるとともに繊維を扱う機械を清浄化するため
の時間も短縮する平滑剤を提供することが本発明
の別の目的である。 レーヨンに適用したときレーヨンを梳く速さを
増大させ、同時に錬条時および始紡機または練紡
形成時においてそれが飛び散るのを減少させる織
物平滑剤を提供することが本発明の別の目的であ
る。 水に溶解しない平滑剤と比較したとき改良され
た湿潤速度を有する、合成繊維のための水溶性平
滑剤を提供することが本発明の別の目的である。 カードウエツブ、練紡パツケージの外観と清浄
度および平滑剤を含んだ繊維から製造されたヤー
ンと織物の品質上の外観と風合を改善する、合成
繊維のための平滑剤を提供することが本発明の別
の目的である。 カードラツプの粘着性を減少させ、そして多分
これを排除する、合成ステーブルレーシヨンフア
イバーのための平滑剤を提供することが本発明の
別の目的である。 本発明のその他の目的、特徴および利点は以下
の本発明の詳細な説明から明らかになるであろ
う。 詳細な記載 更に詳細には、本発明の目的は織物繊維のため
に優れた平滑性を有する以下に記載した水溶性
で、液体の、微生物で分解される平滑剤によつて
達成され、そしてこれらの平滑剤は脂肪族脂肪
酸、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシド
から製造される。これらの平滑剤は脂肪族鎖に８
箇ないし22箇の炭素、好ましくは12箇ないし18箇
の炭素を有する脂肪酸またはその混合物を、エチ
レンオキシドのプロピレンオキシドに対する重量
比を約1.0：１ないし約2.5：１にしたエチレンオ
キシドとプロピレンオキシドの混合物と反応させ
て製造される。本発明の平滑剤は、重量を基にし
てエチレンオキシド40％ないし75％、プロピレン
オキシド10％ないし40％および脂肪酸18％ないし
35％を反応させて得られた組成物を含む。得られ
たポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリ
コールモノエステルのランダム共重合体は次の一
般式によつて表わされる。 試中Ｒは７箇ないし21箇の炭素原子を有する脂
肪族鎖であり、そしてＭはオキシエチレン基 〔−CH₂CH₂O−〕とオキシプロピレン基 〔−CH₂CH（CH₃）Ｏ−〕との不規則な混合物で
あり、この混合物は平滑剤全体の重量の約65％な
いし約82％であり、そしてこの混合物のオキシエ
チレン基のオキシプロピレン基に対する重量比は
1.0：１ないし2.5：１の範囲である。 得られたランダムポリオキシエチレンポリオキ
シプロピレングリコールモノエステルは約412な
いし約1900の分子量、25℃において約50センチポ
アズないし約300センチポアズの粘度を持ち、水
溶性で、25℃において水中で約20重量％までの水
溶液を生じ、約400〓以上の引火点および68〓
（20℃）以下の凝固点または凝固範囲を持つてい
る。 縮合反応に脂肪族の酸または脂肪酸の混合物を
使用したとき、得られた生成物は前記の式を有す
る化合物の混合物であるが、アルキル基の炭素原
子数において互いに相違していることを理解すべ
きである。臨界的な量の酸、エチレンオキシドお
よびプロピレンオキシドを使用するだけで水溶性
の、液体で、微生物で分解され、かつ織物繊維の
ために優れた平滑性を有する製品を製造できるこ
とが見出された。 本発明の平滑剤の製造において使用される脂肪
族酸または脂肪酸は脂肪族鎖に８箇ないし22箇の
炭素原子を含む脂肪族酸である。これらの酸の混
合物もまた使用してよく、そしてそれらを使用す
ると性状の良好な均衡が提供され、しかもこれら
の混合物は天然の供給源、動植物源からたやすく
入手できるので、好ましい。８箇よりも少い炭素
原子を有する脂肪族酸は貧弱な平滑性を有する製
品を生ずる（恐らく鉱油および植物油の平滑剤に
共通しているCH₂基の反復が十分存在していない
理由により）。22箇よりも多い炭素原子を有する
脂肪族酸は粘度が高く、したがつて織物処理にお
いて遭遇しない非常に高い温度条件下だけで平滑
剤としての価値を持つにすぎないような高分子量
の製品を生ずる。本方法において効果を表わす酸
の例はカプリン酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、
ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステ
アリン酸、オレイン酸、リノレイン酸、水素添加
されたマリーン油脂肪酸、イソステアリン酸、お
よびこれらの混合物を包含している。 本発明の生成物は上記のように脂肪酸またはそ
の混合物をエチレンオキシドとプロピレンオキシ
ドとの混合物で縮合させることにより製造され
る。オキシドの混合物は好ましくは一回の連続段
階または一連の各段階によつて酸に添加される。
一連の各段階によつて添加する場合、各段階にお
けるオキシドの比は上記の範囲内にある必要はな
いけどれども、すべての段階が終了した後の全体
の重量は定義したような特定したような特定の割
合で存在ししかも生成物の総計の部分中に存在し
なければならない。 オキシドの比は得られた反応生成物の性状に対
して臨界的である。エチレンオキシド：プロピレ
ンオキシドの比が約1.0：１よりも小さい場合に
は仕上製品は水に溶解しない。この比やが約
2.5：１よりも大きい場合、（特に高分子量の脂肪
酸から得られた）仕上製品は粘度の高い流体また
はペーストである。 更に、仕上製品におけるオキシド混合物の重量
パーセントも臨界的である。オキシド混合物が生
成物の約65％よりも少ない場合、生成物は認め得
るほど水に溶解することはない。オキシド混合物
が生成物の約82％よりも多い場合、織物繊維を高
速度で処理しようとする生成物のこのような繊維
の平滑のためには生成物の粘度は室温では高すぎ
る。 本発明の生成物は、一般にアルカリ性触媒の存
在下、約110℃ないし180℃の温度および常圧ない
し約100psiの圧力において脂肪酸またはその混合
物をエチレンオキシドとプロピレンオキシドその
混合物と縮合させることによつて製造される。 以下の実施例を参照することによつて本発明が
更によく理解される。実施例に記載した部はすべ
て重量部である。 実施例 ― 第１表に書き並べた薬剤の各群に対して以下に
述べた処理を繰返した。 清浄な、乾燥した反応容器を窒素でパージし、
これに脂肪族酸と水酸化カリウム触媒（酸の1.0
―1.5重量％）を装入した。この混合物を135℃―
150℃において撹拌するとともに20―100psiの圧
力においてエチレンオキシドとプロピレンオキシ
ドとの混合物を４ないし８時間に亘つて酸と触媒
の混合物中に添加した。更に約１時間の後、圧力
が安定してオキシドの反応が完了したことを示し
た。生成物を100℃以下に冷却し、反応容器を脱
気し、触媒を氷酢酸で中和してから反応生成物を
取出した。

【表】 第１表において、例，，，XI，お
よびは不適当な生成物を生ずることが注目さ
れる。例においては酸の割合が高すぎるために
水に不溶性の液体を生成した。例およびXIに
おいてはプロピレンオキシドの量が少なすぎるた
めにペーストを生成した。例およびにおい
てはプロピレンオキシドの量が多すぎるので不溶
性の液体を生成した。例においてはエチレン
オキシドの量が多すぎるのでペーストを生成し
た。 ７部の平滑剤と１部の帯電防止剤を使用して、
上記の例から選ばれた生成物と普通に使用される
帯電防止剤との相溶性について更に試験した。以
下の第表はその試験結果を示す。

【表】 実施例の平滑剤の熱安定性を他の同様な繊維
仕上剤と比較するために、その各々の等量を含む
ビーカーを熱い板の上に並べて置き、温度を急速
に上昇させた。分解が明瞭に現われるのを注意深
く見守つた。これらの実験の結果を第表に記載
する。

【表】 実施例の水蒸気揮発性を試験してそれを同様
な製品と比較するために、それらを水道水150ml
中に溶解または分散させて約0.3％の濃度にし
た。次いで湿つたステープルフアイバーのための
乾燥室の状態に似せるため、オーブンにおいて水
を85℃―95℃で蒸発させた。温度を100℃以下に
維持することによつて、沸騰または飛沫同伴効果
はないので、製品の損失は水蒸気との揮発の作用
であると仮定した。これらの試験結果は第表に
示されている。

【表】 アクリル系の紡いだカーペツト・ヤーンにそれ
ぞれ適用された実施例およびの平滑剤を使用
して更に別の試験を実施し、鋼製のピンを越して
おもりで引張つた。このような情況下で満足な平
滑剤は220ｇ以下の張力を生じ、一方従来技術に
よる満足な鉱油型の平滑剤195ｇの張力を生じ
た。実施例で処理したヤーンは145ｇの張力を
示し、実施例で処理したヤーンは140ｇの張力
を示した。 本発明の平滑剤を使用した場合、繊維の重量を
基にして約0.2％ないし約３％の平滑剤が必要と
される、衣装用の紡いだヤーンでは本発明の平滑
剤はヤーンの全重量の約0.25％を含むべきであ
る。更に重質のカーペツトヤーンでは平滑剤はヤ
ーンの全重量の約0.6％を構成すべきである。編
むためのフイラメント状ヤーンにおいては、平滑
剤はヤーン全重量の約１％を構成すべきであり、
そしてダイヤコード、コンベアベルト用コード等
のような工業的なヤーンではコードまたはヤーン
全重量の約２ないし約３％を構成すべきである。 本平滑剤の一つの利点はそれが適当な平滑剤を
製造するための乳化剤を必要としないという事実
である。換言すれば、本発明のポリオキシエチレ
ン、ポリオキシプロピレン、グリコールモノエス
テルのランダム共重合体はそのまま単独でもまた
は水溶液でも使用するのに適しており、そして従
来技術の仕上と同じ方法で一条の繊維および紡い
だ合成繊維またはステープル合成繊維の両方に適
用することができる。例えば本発明の平滑剤は繊
維マツトの上に滴下することができる。繊維を平
滑剤に浸漬した後絞るかまたは平滑剤を繊維の上
に噴霧してもよい。 更に本発明の平滑剤は所望ならば種々の帯電防
止剤と混合することができる。このようにナイロ
ンまたはポリエステルの繊維のための平滑剤とし
て使用したとき、本発明の平滑剤をそれと相溶性
の帯電防止剤のいずれかと組合せて使用すること
が推薦される。 本発明の平滑剤はナイロンおよびポリエステル
で構成されたフイラメントを平滑にするために、
およびレーヨンステーブルフアイバーのために特
に役立つ。また、本発明の平滑剤の微少量をステ
ープルフアイバーに適用しようとするときには平
滑剤を水で約20重量％までの濃度に希釈すると本
発明の平滑剤の水溶液が提供される。次いでこれ
をステープルフアイバーのマツトの上に噴霧す
る。約10％の水溶液が推薦される。噴霧後、普通
水は熱風を使用して追い出される。概して本発明
の平滑剤はヤーンを切断した後直ちにそしてヤー
ンを俵に入れるとき以前に合成ステープルヤーン
に適用される。一条のヤーンによつて、本平滑剤
に例えば“キスコーテイング（kiss coating）”
または練条した繊維を本平滑剤の浴中に通すこと
によつて、繊維を練条した後直ちに適用すべきで
ある。 本平滑剤は実質的にすべての合成繊維に適用す
るに特に適していると同時に、本平滑剤に木綿、
羊毛および絹のような天然繊維に適用するために
も利用される。 前に記載したことから、化学的に製造された本
平滑剤が従来の天然の平滑剤の均一性を凌駕する
均一性を有することがここに明らかになる。この
うに品質管理の問題は軽減する。本発明の平滑剤
で処理した繊維のピツクアツプと風合の変化は最
小であり、そして本平滑剤を含む合成繊維を処理
したとき、梳く速さを増大させることも可能であ
る。 更に、本発明の平滑剤は室温状態で液体である
から、平滑剤そのものはそれを貯蔵するために外
部加熱、水蒸気トレーサーラインまたは特別の貯
蔵におけを必要とする特別な取扱いを要求しな
い。本発明の平滑剤またはそれを積荷にして貯蔵
する間も分離しない。その他の従来の仕上剤は長
期間貯蔵したとき分離する傾向が強い。 本発明の平滑剤は乾燥工程中繊維に適用される
温度よりも遥かに高い温度において安定であると
考えられる。更に本発明の平滑剤は水蒸気によつ
て容易に揮発しないことが明らかである。これは
例えば製品のオーブン乾燥中レーヨンから容易に
揮発し、それによつて排出系に集つて著しく火災
の危険を生ずる従来の平滑剤で処理したレーヨン
よりも本平滑剤で処理したレーヨンが大きな利点
をもつと考えられる。 事実、本発明の平滑剤は水蒸気乾燥後において
も繊維の上に留まり、それによつて火災の危険を
減少させるとともに清浄化時間も短縮することが
明らかである。 以前はステープルの処理中平滑剤の損失のため
にステープルフアイバーの製造に使用した機械は
極度に汚染されたのに対して、本平滑剤は正に逆
の効果を持つことが明らかである。例えば、本発
明の平滑剤をレーヨン繊維に使用したとき、機械
に“ガム”の蓄積を生ずる代りに、繊維が通過す
る機械を掃除する。 本発明の平滑剤は仕上水の並のPH変化によつて
影響を受けない。事実、従来の或種の平滑剤を使
用したとき、風合は洗浄のPH変化によつて完全に
変化し得る。 本発明の平滑剤をレーヨンステープルフアイバ
ーとともに使用したとき、従来の平滑剤で処理し
たレーヨンよりも本発明の平滑剤を含む繊維を乾
燥するのに必要な熱量の方が小さいという事実は
主として経済的に重要である。かくして工場は乾
燥のためにその現存する装置を使用することがで
きるとともに単に付加的な紡糸口金を追加するこ
とによつて更に多くの繊維をこの乾燥装置に装入
することができ、それによつて10％―25％容量を
増大させることができる。 本発明の平滑剤は、エステルであるために穏か
な快よい匂いを持つので使用中この匂いを工場に
添える。更に、本平滑剤で処理した繊維の俵は清
潔な匂いを持つと考えられる。 本平滑剤を繊維に適用するときの均等性と均一
性は従来の平滑剤よりも改善されていることは明
らかである。本発明の平滑剤で処理した繊維を使
用したとき、工場の仕上溶液は清浄のままであ
り、撹拌しないでも安定な状態を保つ。 本平滑剤を使用するステープルフアイバーを織
物梳解機（カード）で処理したとき、この梳解機
は毎時当り更に高いポンド速度で運転できる。 本平滑剤で処理した合成繊維の練条機および特
に練紡機における飛散が少ないことは明らかであ
る。 本平滑剤で処理した繊維の湿潤速度は水に不溶
性の従来の平滑剤で処理した繊維よりも遥かに速
いものと考えられる。これは自由に処分できるダ
イパー（diaper）のために内張り材のような不織
布に特に役立つ。 本平滑剤を使用するステープルフアイバーのレ
ジリエイシイ、開放度（オープンネス）および風
合は優れているものと考えられる。本発明の平滑
剤によつて与えられた良好な風合を加えることに
よつて、工場は本発明の平滑剤で仕上げた繊維に
おいて高い信頼度を持つできである。カードウエ
ツブ、紡糸パツケージおよびヤーンは更に細長く
て清潔な外観を呈している。 脂肪酸で処理した繊維から得たカードラツプに
共通している粘着性は本発明の平滑剤で処理した
繊維を処理するときには排除される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 合成繊維、および (b) その合成繊維上の、式 〔式中、Ｒは７箇ないし21箇の炭素原子を有
   する脂肪族鎖であり、そしてＭはオキシエチレ
   ン基とオキシプロピレン基との不規則な混合物
   であり、該混合物は全重量の約65％ないし約82
   ％であり、そして該混合物中のオキシエレンと
   オキシプロピレンの重量比は1.0：１ないし
   2.5：１の範囲である〕 の、25℃で50ないし300センチポアズの粘度を
   有する水溶性の液体であるランダムポリオキシ
   エチレンポリオキシプロピレングリコールモノ
   エステル からなる、平滑にされた繊物繊維。