JP2669561B2 - 高速用紡績油剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は合成繊維用紡績油剤に関する。更に詳しく
は、例えばリング紡績機のバルーンコントロールリング
における高速下での糸擦過による糸切れを低減し得る合
成繊維の高速用紡績油剤に関するものである。

〔従来の技術及びその課題〕

紡績工程は開繊、カーディング、練条、粗紡、精紡等
の工程からなり、繊維が通過する工程が多い。各工程に
より紡績油剤に要求される特性が異なり、紡績油剤はこ
れらの要求特性を満たす必要がある。そのため、従来の
紡績油剤はこれらの紡績特性を満足させる事に重点が置
かれてきた。即ち開繊性、ドラフト性帯電防止性等の向
上である。

しかるに競争の激しくなってきている現今、紡績工程
の合理化、高速化の必要性が高まって来ている。特に可
撚速度即ちスピンドル回転数が問題となるリング紡績工
程は生産性の律速になっており、このリング精紡工程の
高速化の要望が強い。

リング精紡は糸質が非常によいが、メカニズム上高速
下でのバルーンコントロールリングと糸の擦過が避けら
れず、染め斑、羽毛立ち、糸切れなどのトラブルから高
速化対応には限界が見られる。

そこでオープンエンド精紡、空気ジェット精紡等の新
規な方式の採用が試みられている。しかし、これらの新
方式では精紡速度は早いものの充分高度の糸品質は得ら
れていないのが現状である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らはリング精紡における糸切れを低減すべく
鋭意検討を重ねた結果、熱安定性が良好で、且つ極圧性
を有する良好な帯電防止剤である有機リン酸エステルの
第四級アンモニウム塩と高分子化合物であるオキシアル
キレンポリマーを組み合わせる事によりリング精紡にお
ける高速擦過を著しく低減し得、且つ紡績性の良い紡績
油剤が得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

すなわち本発明は下記成分Ａ及びＢを含む高速用紡績
油剤を提供するものである。

A:一般式（１）で表わされる第四級アンモニウム塩 ［式（１）中、R₁は炭素数８〜22のアルキル基もしくは
アルケニル基、 （R₅は炭素数７〜21のアルキル基またはアルケニル基を
表し、ａは１〜３の整数を表す）または炭素数10〜24の
β−ヒドロキシアルキル基もしくはアルケニル基であ
り、R₂,R₃はそれぞれ独立に炭素数１〜22のアルキル基
もしくはアルケニル基、ベンジル基または−（AO）_ｂ−
Ｈ（Ａは炭素数２〜４のアルキレン基であり、ｂは１〜
20の整数を表す）であるか、またはR₂及びR₃が を形成し、R₄は−［CH（R₆）CH₂］_ｃ−OH（R₆はＨまた
はは炭素数１〜18のアルキル基、ｃは１〜５の整数）で
ある。

X^-は一般式（２）で示される有機燐酸エステルのアニ
オンである。

（式（２）中、R₇は炭素数８〜22のアルキル基またはア
ルケニル基であり、Ａは上記と同じで、ｄは０〜20の整
数であり、ｅは１または２である。）］ B:一般式（３）で示されるオキシアルキレンポリマー R₁₁−Ｏ−（AO）_nH （３） （式（３）中、R₁₁はＨ、炭素数１〜20のアルキル基も
しくはアルケニル基、炭素数２〜22のアシル基、アリー
ル基、多価アルコール基またはシリル基を表し、Ａは炭
素数２〜４のアルキレン基を表し、かつオキシアルキレ
ンポリマーの分子量が2000〜40000である。） リング精紡工程での糸切れ低減のメカニズムの詳細は
明らかではないが、糸切れの発生を低減するためには高
速下（2000rpm）での潤滑性油膜を保ち油膜が薄くなっ
ても油膜が切れないこと及び、擦過局部へ油剤成分が入
り込んで潤滑成分を補給することが必要であると推定さ
れる。前者のためには高分子化合物が良く、後者のため
には線状の分子が良い。

具体例としてポリオキシアルキレンポリマーを用いた
特開昭62−22381号では、アクリル繊維の未だ確たる繊
維を形成していない湿式紡糸行程のゲル部分の存在する
時点に於て、該化合物を付与しポリマー形成時の膠着を
防止することを特徴としている。また、該化合物は紡績
性を低下させるのではないかと懸念し、従来の紡績油剤
との併用を検討し使用量を抑制すれば問題がないとして
いる。

しかし、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、あには
からんや該化合物の特性としてリング精紡のバルーンコ
ントロールリングに於ける高速下での対金属擦過による
糸切れ防止性能を見出し、積極的に紡績油剤成分として
の有用性を見出し、本発明をなすに至ったのである。

本発明に係わるＡ成分の一般式（１）で表される第四
級アンモニウム塩は下記に示す方法により容易に製造可
能である。即ち一般式（４） （式中、R₁,R₂及びR₃はそれぞれ一般式（１）における
ものと同じ。） で表される三級アミン（ａ）と、一般式（２） （式（２）中、R₇は炭素数８〜22のアルキル基またはア
ルケニル基であり、Ａは炭素数２〜４のアルキレン基で
あり、ｄは炭素数０〜20の整数であり、ｅは１または２
である。） で表される有機リン酸エステル（ｂ）との混合物に、一
般式（５） （式中R₆は前記の通り。） で表されるエポキシ化合物（ｃ）を反応させることによ
って得られる。この反応は（ａ）：（ｂ）：（ｃ）のモ
ル比を1:0.9〜1.2:1.0〜2.5の範囲で行うのが好まし
い。或いは油剤の配合時、または油剤エマルション調製
時に、酸性有機リン酸エステルまたはその塩と四級アミ
ンまたはその塩とを系中で中和または塩交換することに
より一般式（１）で表される第四級アンモニウム塩を生
成せしめても良い。

式（１）中のR₁としてはオクチル、デシル、ラウリ
ル、ミリスチル、パルミチル、ステアリル、オレイル、
エイコシル、ベヘニル、２−エチルヘキシル、２−オク
チルドデシル等が挙げられる。

一般式（４）で表される３級アミン（ａ）の具体例と
しては、N,N−ジメチルオクチルアミン、N,N−ジメチル
デシルアミン、N,N−ジメチルラウリルアミン、N,N−ジ
メチルミリスチルアミン、N,N−ジメチルパルミチルア
ミン、N,N−ジメチルステアリルアミン、N,N−ジメチル
オレイルアミン、N,N−ジメチルエイコサニルアミン、
N,N−ジメチル−２−エチルヘキシルアミン、N,N−ジメ
チル−２−オクチルドデシルアミン、下式 （式中n₁＋n₂＝２〜10、R₁は上記の通り。） で表されるアミン等が挙げられる。

一般式（２）で表される有機リン酸エステル（ｂ）
は、高級アルコールまたはそのアルキレンオキサイド付
加物を五酸化リン、オルトリン酸、ポリリン酸、オキシ
塩化リン等のリン酸化剤でリン酸エステル化して得られ
る化合物であって、具体的にはセスキオクチルリン酸エ
ステル、セスキデシルリン酸エステル、セスキラウリル
リン酸エステル、セスキミリスチルリン酸エステル、セ
スキパルミチルリン酸エステル、セスキステアリルリン
酸エステル、セスキベヘニルリン酸エステル、セスキオ
レイルリン酸エステル、セスキ−２−エチルヘキシルリ
ン酸エステル、セスキ−２−オクチルドデシルリン酸エ
ステル、ビスポリオキシエチレン（８モル）ドデシルリ
ン酸、ポリオキシプロピレン（３モル）（以下POP
（３）と略記する）ステアリルリン酸、ビスPOP（３）
ラウリルリン酸等が挙げられる。また、それぞれに対応
するモノ体、ジ体、モノとジの任意の混合物も挙げられ
る。

第４級アンモニウム塩の製造に用いられる、一般式
（５）で表されるエポキシ化合物（ｃ）の具体例として
はエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレ
ンオキサイド、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシ
ドデカン、1,2−エポキシオクタデカン等が挙げられ
る。

本発明に用いられるＢ成分の一般式（３）で表される
オキシアルキレンポリマー中のR₁₁の具体例としてはア
ルキル基としてはメチル、エチル、プロピル、ブチル、
アミル、オクチル、デシル、ラウリル、ミリスチル、パ
ルミチル、ステアリル、ベヘニル、２−エチルヘキシ
ル、２−オクチルドデシル等が挙げられ、アシル基とし
てはアセチル基、カプロン酸基、カプリル酸基、カプリ
ン酸基、ラウリル酸基、ミリスチン酸基、パルミチン酸
基、ステアリン酸基、オレイン酸基等が挙げられ、アリ
ール基としてはノニルフェニル基、オクチルフェニル
基、多価アルコール基としてはグリセリン基、トリメチ
ロールプロパン基、ネオペンチルグリコール基等が挙げ
られる。オキシアルキレン化する為に使用するエポキシ
化合物の具体例としてはエチレンオキサイド、プロピレ
ンオキサイド、ブチレンオキサイド等が挙げられる。一
般式（３）中のＡの具体例としてはジメチレン基、メチ
ルジメチレン基、エチルジメチレン基等が挙げられる。

一般式（３）で表されるオキシアルキレンポリマーは
ランダム重合したものでもブロック重合したものでも良
い。かかるオキシアルキレンポリマーの分子量は2000〜
40000の範囲が好ましく、更に好ましくは6000〜40000の
範囲である。分子量はゲルクロマトグラフィーで測定
し、分子量既知のポリスチレンを標準（重量平均で1000
0）として校正計算した値である。分子量が2000以下で
あると油膜強度が低く擦過傷防止効果が低下する。また
分子量が大きい場合は溶解性など油剤成分としての取扱
性が困難となる為、分子量の上限は40000である。

本発明の実施に当たり、本発明のA,B成分の他に、本
発明の効果を損なわない範囲で任意の紡績油剤成分を配
合することが出来る。この様な任意成分には、動物性油
脂、鉱物油、各種脂肪酸エステルまたは、脂肪酸、高級
アルコール、あるいは多価アルコール、脂肪酸エステル
の酸化エチレン付加物の様な非イオン活性剤等が用いら
れる。特に、紡績性を損なわぬ程度に油剤のエマルショ
ン安定性及び油剤の取扱性向上の目的で非イオン界面活
性剤を添加するのが好ましい。非イオン界面活性剤とし
ては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキ
シエチレンノニルフェニルエーテル、酸化エチレンまた
は酸化プロピレン変性シリコン活性剤等が挙げられる。
非イオン界面活性剤の添加量は通常60％以下、好ましく
は５〜30％である。

本発明の紡績油剤は、ポリエステル系繊維、ポリアク
リロニトリル系繊維、ポリアミド系繊維等のあらゆる合
成繊維に適用出来る。とりわけポリアクリロニトリル系
繊維は高速のリング精紡での問題には敏感であるので本
発明の紡績油剤はこの繊維には有用性は高いと思われ
る。

本発明の紡績油剤は浸漬法によって処理する場合に
は、水性エマルションとして通常用いられるごとき、0.
5〜５重量％濃度のエマルションとして用いることが適
当であるが、この他にもローラー接触法又はスプレー法
による処理に用いることもできる。

本発明の紡績油剤の繊維に対する付着量は一般に0.01
〜１％owf、好ましくは0.1〜0.8％owfである。

本発明の油剤について、第四級アンモニウム塩（Ａ）
の含有量は油剤固形分に対して５〜80重量％、好ましく
は10〜40重量％である。Ａの含有量が５重量％より低い
と制電性と極圧性が不足し、80重量％以上では集束性が
強すぎる等の問題を生じる。また、オキシアルキレンポ
リマー（Ｂ）の含有量は油剤固形分に対して５〜70重量
％、好ましくは10〜40重量％である。Ｂの含有量が５重
量％以下では糸の擦過防止効果が不足し、70重量％を越
えると集束性が不足して、スライバー割れや集束性不足
による糸切れが多発するなどの問題が生じる。

〔実 施 例〕

以下実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。

尚、実施例に於て％は重量基準である。

実施例１ 溶剤で脱脂したアクリル繊維ステープル（1.7d,38m
m）に表２の化合物を溶剤（エタノール：塩化メチレ
ン）溶液（0.5％）の形で浸漬給油し、60℃で２時間乾
燥した。この給油綿を一昼夜調質後、Platt社製紡績試
験機にて試紡し、紡績試験を行った。

精紡におけるバルーンコントロールリングでの擦過の
評価は以下のように行った。

Platt社製の精紡機の回転数を無段階変速モーターを
利用し簡単にスピンドルの回転数を変速できるようにし
た。

この精紡機を用いて表２に示す各種油剤化合物を付与
したステープルからスパン糸を試紡した。この時発生す
る毛羽を顕微鏡観察し、紡績糸100m当たり毛羽が約2000
個発生した時の回転数を限界回転数として評価した。限
界回転数は、モーターの回転数で便宜的に示した。この
限界回転数とスピンドル回転数との対応は下表１の様に
想定した。

これらの評価結果を表２に示す。

四級アミン塩S:N,N,N−トリメチルラウリルアンモニウ
ムメトサルフェート コンプレックスX:N,N−ジメチル−Ｎ−２−ヒドロキシ
エチルステアリルアンモニウムセスキエチルホスフェー
ト コンプレックスA:N,N−ジメチル−Ｎ−２−ヒドロキシ
エチルラウリルアンモニウムセスキデシルホスフェート コンプレックスB:N,N−ジメチル−Ｎ−２−ヒドロキシ
エチルラウリルアンモニウムセスキラウリルホスフェー
ト コンプレックスC:N,N−ジメチル−Ｎ−２−ヒドロキシ
エチルラウリルアンモモニウムセスキステアリルホスフ
ェート コンプレックスD:N,N−ジメチル−Ｎ−２−ヒドロキシ
エチルステアリルアンモニウムセスキラウリルホスフェ
ート コンプレックスE:N,N−ジメチル−Ｎ−２−ヒドロキシ
エチルステアリルアンモニウムセスキステアリルホスフ
ェート コンプレックスF:N,N−ジメチル−Ｎ−２−ヒドロキシ
エチルラウリルアンモニウムセスキPOE（３）ラウリル
ホスフェート コンプレックスG:N,N−ジメチル−Ｎ−２−ヒドロキシ
エチルラウリルアンモニウムセスキPOE（３）ステアリ
ルホスフェート EOPO:エチレンオキサイド・プロピレンオキサイド また、表２中の各ポリマー（No.9〜18）のR₁₁はいず
れもＨである。

結 果 表２からオキシアルキレンポリマーの分子量変化によ
り、分子量が高くなる程限界回転数が高い（高速精紡に
良い）こと、分子量が2000未満では高速精紡性が期待で
きないこと、分子量が10000以上では効果の向上があま
り見られないことが判る。また、エチレンオキサイド、
プロピレンオキサイドのブロックポリマーとランダムポ
リマー間の差は殆どないことが判る。

更に、四級アミンとホスフェートのコンプレックスに
関しては、ホスフェートの炭素鎖長が長くなると限界回
転数が多少高くなる傾向が見られる。

実施例２ 次にオキシアルキレンポリマーとホスフェートの相互
作用を見た。

表３に示すオキシアルキレンポリマーとホスフェート
を実施例１同様にアクリル繊維に給油し、実施例１同様
に紡績試験を行なった。

なお、オキシアルキレンポリマーとホスフェートの混
合比はいずれも50/50（重量比）である。

その結果を表３に示す。

結 果 表３より、実施例１においてそれぞれの化合物を単独
で用いたレベルよりも、全体として約500回転位向上し
ており、本発明の目的である高速紡績性を発揮している
ことが判る。なお、実験No.19でも高速精紡性が優れて
いるが、これは該コンプレックスを合成してから使用し
なくても、油剤配合時に該コンプレックスが塩交換によ
って生成し、同様の効果を得ることが出来ることが判
る。

またオキシアルキレンポリマーの末端が、ラウリルエ
ーテル、ノニルフェニルエーテルになっている場合でも
効果は良いこと（No.38,39）、及びアルキレン基がEOPO
BO（BO:ブチレンオキサイド）であってもよい効果が得
られることが判る（No.40）。

実施例３ 次に、紡績工程全体を考慮した以下の配合油剤での効
果を試験した。

（油剤配合） ソルビタンステアレート 40％ ステアリルアミド 10 硬化ヒマシ油エチレンオキサイド付加物 20 N,N−ジメチル−Ｎ−２−ヒドロキシエチル ラウリルアンモニウムセスキラウリルホスフェート15 EOPOランダムポリマー（R₁₁＝Ｈ） 15 上記の油剤を用いて実施例１同様にアクリル繊維に給
油し、紡績特性を測定した。

その結果、カード帯電圧とその通過性、ローラー巻き
付き等、紡績工程全般に問題なく、且つ限界回転数が45
00rpmであり、高速精紡性の優れていることが判った。

〔発明の効果〕

本発明の油剤は高速下での対金属の擦過防止性が優れ
ている。そのため、高速精紡における糸切れ、糸の品質
低下を防ぎ、高速精紡に対応出来る。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記成分Ａ及びＢを含む高速用紡績油剤。 A:一般式（１）で表わされる第四級アンモニウム塩 ［式（１）中、R₁は炭素数８〜22のアルキル基もしくは
   アルケニル基、 （R₅は炭素数７〜21のアルキル基またはアルケニル基を
   表し、ａは１〜３の整数を表す）または炭素数10〜24の
   β−ヒドロキシアルキル基もしくはアルケニル基であ
   り、R₂,R₃はそれぞれ独立に炭素数１〜22のアルキル基
   もしくはアルケニル基、ベンジル基または−（AO）_ｂ−
   Ｈ（Ａは炭素数２〜４のアルキレン基であり、ｂは１〜
   20の整数を表す）であるか、またはR₂及びR₃が を形成し、R₄は−［CH（R₆）CH₂］_ｃ−OH（R₆はＨ又は
   炭素数１〜18のアルキル基、ｃは１〜５の整数）であ
   る。 X^-は一般式（２）で示される有機燐酸エステルのアニオ
   ンである。 （式（２）中、R₇は炭素数８〜22のアルキル基またはア
   ルケニル基であり、Ａは上記と同じで、ｄは０〜20の整
   数であり、ｅは１または２である。）］ B:一般式（３）で示されるオキシアルキレンポリマー R₁₁−Ｏ−（AO）_nH （３） （式（３）中、R₁₁はＨ、炭素数１〜20のアルキル基も
   しくはアルケニル基、炭素数２〜22のアシル基、アリー
   ル基、多価アルコール基またはシリル基を表し、Ａは炭
   素数２〜４のアルキレン基を表し、かつオキシアルキレ
   ンポリマーの分子量が2000〜4000である。）
2. 【請求項２】油剤固形分中に第四級アンモニウム塩
   （Ａ）を５〜80重量％、オキシアルキレンポリマー
   （Ｂ）を５〜70重量％含有する請求項１記載の高速用紡
   績油剤。
3. 【請求項３】対象繊維がポリエステル繊維又はアクリル
   繊維である請求項１又は２記載の高速用紡績油剤。