JP6083917B1 - 弾性繊維用処理剤、弾性繊維及びポリウレタン系弾性繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性繊維の製造において使用されるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの弾性繊維中からの放出を促進することによって、弾性繊維の製糸工程や加工工程でのスカムの発生を防止すると共に、解舒性を向上する弾性繊維用処理剤、かかる処理剤を用いた弾性繊維及びポリウレタン系弾性繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】弾性繊維用処理剤として、平滑剤と炭素数１２〜２４のゲルベアルコールとを含有して成るものを用いた。
【選択図】なし

Description

本発明は、弾性繊維の製造において使用されるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの弾性繊維中からの放出を促進することによって、弾性繊維の製糸工程や加工工程でのスカムの発生を防止すると共に解舒性を向上する弾性繊維用処理剤、かかる処理剤を用いた弾性繊維及びポリウレタン系弾性繊維の製造方法に関する。

従来、弾性繊維用処理剤として、イソステアリルアルコールと変性シリコーンとを含有して成るもの（例えば、特許文献１参照）が提案されている。しかし、かかる従来の弾性繊維用処理剤では、弾性繊維の製造において使用されるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの弾性繊維中への残留によってスカムが発生し、解舒性が悪化するという問題がある。

特開平３−１４６７７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、弾性繊維の製造において使用されるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの弾性繊維中からの放出を促進することによって、弾性繊維の製糸工程や加工工程でのスカムの発生を防止すると共に、解舒性を向上する弾性繊維用処理剤、かかる処理剤を用いた弾性繊維及びポリウレタン系弾性繊維の製造方法を提供する処にある。

しかして本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、平滑剤と特定のゲルベアルコールとを含有して成る弾性繊維用処理剤が正しく好適であることを見出した。

すなわち本発明は、平滑剤と炭素数１６〜２４のゲルベアルコールとを含有して成ることを特徴とする弾性繊維用処理剤に係る。また本発明はかかる弾性繊維用処理剤を用いた弾性繊維及びかかる弾性繊維用処理剤を用いた乾式紡糸によるポリウレタン系弾性繊維の製造方法に係る。

先ず、本発明に係る弾性繊維用処理剤（以下、本発明の処理剤という）について説明する。本発明の処理剤は、平滑剤と炭素数１６〜２４のゲルベアルコールとを含有して成るものである。

本発明の処理剤に用いる平滑剤は特に制限されないが、なかでもシリコーン、鉱物油、エステルが好ましい。

シリコーンとしては特に制限されず、いずれも信越化学工業社製の商品名でＫＦ−９６−１０ｃｓ、ＫＦ−９６−２０ｃｓ、ＫＦ−９６−５０ｃｓ、ＫＦ−５０−１００ｃｓ、ＫＦ−４００３、ＫＦ−４９１７、共にモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製の商品名でＴＳＦ４５１−１０、ＴＳＦ４５１−２０、共に東レ・ダウコーニング株式会社製の商品名でＳＨ２００−１０ＣＳ、ＳＨ５１０−１００ＣＳ等、いずれも２５℃における動粘度が２〜１００ｍｍ^２／ｓのポリジメチルシロキサン、ポリアルキルシロキサン、ポリアルキルフェニルシロキサン等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を用いることができる。

鉱物油としてはこれも特に制限されず、共にＷｉｔｏｃｏ社製の商品名でＳｅｍｔｏｌ４０、Ｃａｒｎａｔｉｏｎ、いずれもコスモ石油ルブリカンツ社製の商品名でコスモピュアスピンＤ、コスモピュアスピンＲＣ、コスモピュアスピンＲＢ、共に富士興産社製の商品名でフッコールＮＴ−６０、フッコールＮＴ−１００、共にＳ−ＯＩＬ社製の商品名でＵｌｔｒａ−Ｓ２、Ｕｌｔｒａ−Ｓ３、共にＳＫ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製の商品名でＹＵＢＡＳＥ３、ＹＵＢＡＳＥ４、いずれも出光興産社製の商品名でダイアナフレシア Ｗ８、ダイアナフレシア Ｗ３２、ダイアナフレシア Ｇ９、ダイアナフレシア Ｋ８、エクソンモービル社製の商品名でクリストール Ｎ７２等、いずれも２５℃における動粘度が２〜１００ｍｍ^２／ｓのスピンドル油、流動パラフィン等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を用いることができる。

エステルとしてはこれも特に制限されず、脂肪酸とアルコールとから得られる各種のエステルを挙げることができる。例えば、奇数又は偶数の炭素数の炭化水素基を有する脂肪酸とアルコールとから得られるエステルが挙げられるが、かかる脂肪酸やアルコールを原料としないエステルであってもよい。エステルは、１種又は２種以上を用いることができる。なかでもエステルとしては、２５℃における動粘度が２〜１００ｍｍ^２／ｓのエステル油が好ましい。

前記エステルの原料となる脂肪酸は、その炭素数、分岐の有無、価数等について特に制限はなく、高級脂肪酸であっても、環状の脂肪酸であっても又は芳香族環を有する脂肪酸であってもよい。かかる脂肪酸としては、カプリル酸、２−エチルヘキシル酸、カプリン酸、ラウリン酸、イソトリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、アラキン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、アジピン酸、セバシン酸、安息香酸等が挙げられる。

また前記エステルの原料となるアルコールも、その炭素数、分岐の有無、価数等について特に制限はなく、高級アルコールであっても、環状のアルコールであっても又は芳香族環を有するアルコールであってもよい。かかるアルコールとしては、たとえば、オクチルアルコール、２−エチルヘキシルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、イソトリデシルアルコール、ミリスチリルアルコール、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、オレイルアルコール、エチレングリコール、ヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール、ソルビトール、ソルビタン等が挙げられる。

本発明の処理剤に供する炭素数１６〜２４のゲルベアルコールとしては、２−ヘキシル−１−デカノール、２−オクチル−１−デカノール、２−ヘキシル−１−ドデカノール、２−（１，３，３−トリメチルブチル）−５，７，７−トリメチル−１−オクタノール、２−（４−メチルヘキシル）−８−メチル−１−デカノール、２−オクチル−１−ドデカノール、２−（１，５−ジメチルヘキシル）−５，９−ジメチル−１−デカノール、２−デシル−１−テトラデカノール等が挙げられるが、なかでも２−ヘキシル−１−デカノール、２−オクチル−１−デカノール、２−ヘキシル−１−ドデカノール、２−（１，３，３−トリメチルブチル）−５，７，７−トリメチル−１−オクタノール、２−（４−メチルヘキシル）−８−メチル−１−デカノール、２−オクチル−１−ドデカノール、２−（１，５−ジメチルヘキシル）−５，９−ジメチル−１−デカノール等の炭素数１６〜２０のものが好ましく、２−（１，３，３−トリメチルブチル）−５，７，７−トリメチル−１−オクタノール、２−（４−メチルヘキシル）−８−メチル−１−デカノール、２−（１，５−ジメチルヘキシル）−５，９−ジメチル−１−デカノール等の分子中のβ位の側鎖がメチル基を側鎖にもつアルキル基である場合のものがより好ましく、２−（１，３，３−トリメチルブチル）−５，７，７−トリメチル−１−オクタノール、２−（４−メチルヘキシル）−８−メチル−１−デカノール、２−（１，５−ジメチルヘキシル）−５，９−ジメチル−１−デカノール等の分子中のβ位以外にも側鎖を有するものが更に好ましく、２−（１，３，３−トリメチルブチル）−５，７，７−トリメチル−１−オクタノール、２−（４−メチルヘキシル）−８−メチル−１−デカノール、２−（１，５−ジメチルヘキシル）−５，９−ジメチル−１−デカノール等の分子中のβ位以外の側鎖がメチル基である場合のものが特に好ましい。炭素数が１６未満のゲルベアルコールは弾性繊維の脆化を促進するため好ましくなく、逆に炭素数が２４より多いゲルベアルコールは平滑剤との相溶性の点から好ましくない。

本発明の処理剤は、平滑剤とゲルベアルコールとの割合に特に制限はないが、平滑剤を９０〜９９．９質量％及び前記ゲルベアルコールを０．１〜１０質量％（合計１００質量％）の割合で含有して成るものが好ましい。

次に、本発明に係る弾性繊維（以下、本発明の弾性繊維という）について説明する。本発明の弾性繊維は、弾性繊維に対して本発明の処理剤を０．１〜１０質量％の割合で付着しており、且つ弾性繊維中の残存Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが１００００ｐｐｍ以下である弾性繊維であるが、弾性繊維中の残存Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドは１０００ｐｐｍ以下である弾性繊維が好ましい。

本発明の弾性繊維は、その種類や繊度に特に限定はなく、これには例えばポリエステル系弾性繊維、ポリアミド系弾性繊維、ポリオレフィン系弾性繊維、ポリウレタン系弾性繊維等が挙げられるが、なかでもポリウレタン系弾性繊維が好ましい。

ポリウレタン系弾性繊維の製造では、紡糸原液の重合工程においてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを使用するが、一般に製造直後のポリウレタン系弾性繊維中には１００００ｐｐｍ超のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが残存する。

弾性繊維中の残存Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの測定は、デュラテック（Ｄｕｒａｔｅｃｈ）社製のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド分析計を用いることにより求めることができる。

最後に、本発明に係るポリウレタン系弾性繊維の製造方法（以下、本発明の製造方法という）について説明する。本発明の製造方法は、ポリウレタンの紡糸原液を紡糸後に、本発明の処理剤を付着させる方法である。適用できる紡糸方法としては、乾式紡糸法、溶融紡糸法、湿式紡糸法等が挙げられるが、本発明の製造方法では乾式紡糸法を採用する。本発明の製造方法は、乾式紡糸したポリウレタン系弾性繊維に対し、本発明の処理剤を０．１〜１０質量％の割合になるように付着させる製造方法である。給油方法としては、希釈することなくニート給油法により、ポリウレタン系弾性繊維に付着させる方法が好ましい。付着方法としては、ローラー給油法、ガイド給油法、スプレー給油法等の公知の方法が適用できる。給油ローラーは、通常口金から巻き取りトラバースまでの間に位置することが一般的であり、これは本発明の製造方法にも適用できるが、なかでも延伸ローラーと延伸ローラーとの間に位置する給油ローラーにて本発明の処理剤をポリウレタン系弾性繊維に付着させることが効果の発現が顕著で好ましい。乾式紡糸したポリウレタン系弾性繊維に対し本発明の処理剤を付着させるに際しては、合目的的に、他の成分を併用することもできるが、これらは可及的に少量とするのが好ましい。

以上説明した本発明によると、弾性繊維の製造において使用されるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの弾性繊維中からの放出を促進させることによって、弾性繊維の製糸工程や加工工程でのスカムの発生を防止すると共に解舒性を向上するという効果がある。

以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明がこれらの実施例に限定されるというものではない。尚、以下の実施例及び比較例において、部は質量部を、また％は質量％を意味する。

試験区分１（弾性繊維用処理剤の調製）
実施例１
表１に記載したポリジメチルシロキサン（Ｌ−１）３６部と、鉱物油（Ｌ−２）６０部と、表２に記載したゲルベアルコール（Ｇ−１）４部を均一になるまで混合して実施例１の弾性繊維用処理剤を調製した。

実施例２〜６、比較例１及び２
実施例１の場合と同様にして、但し用いる平滑剤の組成及びゲルベアルコール等の種類を変え、これらを均一になるまで混合して、実施例２〜６、比較例１及び２の弾性繊維用処理剤を調製した。各例で調製した弾性繊維用処理剤の内容を表１にまとめて示した。

表１において、
Ｌ−１：信越化学工業社製の商品名ＫＦ−９６−１０ｃｓ
Ｌ−２：出光興産社製の商品名ダイアナフレシアＷ８
Ｌ−３：ＳＫ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製の商品名ＹＵＢＡＳＥ３
動粘度：２５℃の動粘度

表２において、
Ｇ−１：日産化学工業社製の商品名ファインオキソコール１８０
Ｇ−２：日産化学工業社製の商品名ファインオキソコール１８０Ｎ
Ｇ−３：日産化学工業社製の商品名ファインオキソコール１６００
Ｇ−４：日産化学工業社製の商品名ファインオキソコール１８０Ｔ
Ｇ−５：ＳＡＳＯＬ社製の商品名ＩＳＯＦＯＬ２０

試験区分２（乾式紡糸ポリウレタン系弾性繊維の製造）
分子量２９００のテトラメチレンエーテルグリコール、ビス−（ｐ−イソシアネートフェニル）−メタン及びエチレンジアミンからなるポリウレタン原液のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液（３５質量％溶液）を重合し、これをポリマー溶液（Ａ）とした。

別にｔ−ブチルジエタノールアミン及びメチレン−ビス−（４−シクロヘキシルイソシアネート）の反応によって生成させたポリウレタン（デュポン社製の商品名メタクロール２４６２）と、ｐ−クレゾール及びジビニルベンゼンの縮合重合体（デュポン社製の商品名メタクロール２３９０）との２対１（質量比）の混合物のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液（３５質量％溶液）を調製し、これを添加剤溶液（Ｂ）とした。

前記のポリマー溶液（Ａ）／添加剤溶液（Ｂ）＝９６／４（質量比）の割合で均一に混合し、紡糸原液とした。

前記の紡糸原液を用いて、公知のスパンデックスで行なわれる乾式紡糸方法により、４４デシテックス／３フィラメントのマルチフィラメントのポリウレタン系弾性繊維を紡糸して、巻き取り前の延伸ローラーと延伸ローラーとの間に位置する給油ローラーから、試験区分１で調製した実施例１〜６及び比較例１〜２の弾性繊維用処理剤をそのままニートの状態でローラー給油した。但し、実施例５では弾性繊維用処理剤１００質量部に対しポリエーテル変性シリコーン（信越化学工業社製の商品名ＫＦ−３５１）を１質量部の割合で併用したものを給油し、また実施例６では弾性繊維用処理剤１００質量部に対しアミノ変性シリコーン（信越化学工業社製の商品名ＫＦ−８６１）を１質量部の割合で併用したものを給油した。かくしてローラー給油したものを、巻き取り速度が６００ｍ／分で、長さ５８ｍｍの円筒状紙管に、巻き幅３８ｍｍを与えるトラバースガイドを介して、サーフェイスドライブの巻取機を用いて巻き取り、乾式紡糸ポリウレタン系弾性繊維のパッケージ５００ｇを得た。ポリウレタン系弾性繊維用処理剤の付着量の調節は、給油ローラーの回転数を調整することで、いずれもポリウレタン系弾性繊維に対し５％となるように行なった。

試験区分３（残存Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの測定）
試験区分２で得られた乾式紡糸ポリウレタン系弾性繊維中の残存Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを次の方法により測定し、結果を表３にまとめて示した。

測定方法：測定にはデュラテック（Ｄｕｒａｔｅｃｈ）社製のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド分析計を用いた。乾式紡糸ポリウレタン系弾性繊維中の残存Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドをテトラクロロエチレンを用いて抽出し、このテトラクロロエチレン中のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの量を、ＵＶ吸収により測定して、標準化曲線と比較することにより測定した。

試験区分４（評価）
・スカムの評価
試験区分２で得た乾式紡糸ポリウレタン系弾性繊維のパッケージを、整経機を模したミニチュア整経機に１０本仕立て、２５℃×６５％ＲＨの雰囲気下で糸速度１００ｍ／分で５００ｋｍ巻き取った。このとき、ミニチュア整経機のクシガイドでのスカムの脱落及び蓄積状態を肉眼観察し、次の基準で評価した。

◎：スカムの付着がほとんどなく、糸の安定走行に問題は無かった。
○：スカムの付着がわずかに見られたが、糸の安定走行に問題は無かった。
×：スカムの付着および蓄積が多く、糸の安定走行に問題があった。

・解舒性の評価
片側に第１駆動ローラーとこれに常時接する第１従動ローラーとで送り出し部を構成し、また反対側に第２駆動ローラーとこれに常時接する第２従動ローラーとで巻き取り部を構成して、該送り出し部に対し該巻き取り部を水平方向で２０ｃｍ離して設置した。第１駆動ローラーに試験区分２で得られた紡糸直後の乾式紡糸ポリウレタン系弾性繊維のパッケージを装着し、糸巻の厚さが２ｍｍになるまで解舒して、第２駆動ローラーに巻き取った。第１駆動ローラーからのポリウレタン系弾性繊維の送り出し速度を５０ｍ／分で固定する一方、第２駆動ローラーへのポリウレタン系弾性繊維の巻き取り速度を５０ｍ／分より徐々に上げて、ポリウレタン系弾性繊維をパッケージから強制解舒した。この強制解舒時において、送り出し部と巻き取り部との間でポリウレタン系弾性繊維の踊りがなくなる時点での巻き取り速度Ｖ（ｍ／分）を測定し、下記の数１から解舒性（％）を求め、次の基準で評価した。

○：解舒性が１８０％未満（糸の引き出しにやや抵抗があるものの、糸切れの発生は無く、安定に解舒でき、操業に問題はない）
×：解舒性が１８０％以上（糸の引き出しに抵抗があり、糸切れもあって、操業に問題がある）

表１及び２に対応する表３の結果からも明らかなように、本発明によれば、弾性繊維の製造において使用されるＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの弾性繊維中からの放出を促進することによって、弾性繊維の製糸工程や加工工程でのスカムの発生を防止すると共に、解舒性を向上するという効果がある。

Claims (11)

1. 平滑剤と炭素数１６〜２４のゲルベアルコールとを含有して成ることを特徴とする弾性繊維用処理剤。
2. ゲルベアルコールが、炭素数１６〜２０のものである請求項１記載の弾性繊維用処理剤。
3. 平滑剤を９０〜９９．９質量％及びゲルベアルコールを０．１〜１０質量％（合計１００質量％）の割合で含有して成る請求項１又は２記載の弾性繊維用処理剤。
4. ゲルベアルコールが、分子中のβ位の側鎖がメチル基を側鎖にもつアルキル基である場合のものである請求項１〜３のいずれか一つの項記載の弾性繊維用処理剤。
5. ゲルベアルコールが、分子中のβ位以外にも側鎖を有するものである請求項１〜４のいずれか一つの項記載の弾性繊維用処理剤。
6. ゲルベアルコールが、分子中のβ位以外の側鎖がメチル基である場合のものである請求項５記載の弾性繊維用処理剤。
7. 弾性繊維に対して請求項１〜６のいずれか一つの項記載の弾性繊維用処理剤が０．１〜１０質量％の割合で付着しており、且つ弾性繊維中の残存Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが１００００ｐｐｍ以下であることを特徴とする弾性繊維。
8. 弾性繊維が、ポリウレタン系弾性繊維である請求項７記載の弾性繊維。
9. 残存Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが、１０００ｐｐｍ以下である請求項７又は８記載の弾性繊維。
10. 紡糸原液の重合工程においてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを使用した乾式紡糸によるポリウレタン系弾性繊維の製造方法であって、ポリウレタン系弾性繊維に対し、請求項１〜６のいずれか一つの項記載の弾性繊維用処理剤を０．１〜１０質量％の割合になるよう付着させることを特徴とするポリウレタン系弾性繊維の製造方法。
11. 延伸ローラーと延伸ローラーとの間に位置する給油ローラーにて弾性繊維用処理剤をポリウレタン系弾性繊維に付着させる請求項１０記載のポリウレタン系弾性繊維の製造方法。