(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式
0003729864.tif 000010
〔式中、Ｒ1はＨまたは炭素数が１〜３のアルキル基を示し、Ｒ2は炭素数が１〜５のアルキル基を表す〕で示されるＮ−ビニルアルキルアミド重合体および／または上記（Ｉ）で表わされるＮ−ビニルアルキルアミド成分を５０モル％より多く含んでなる共重合体と、２価以上の水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体とを含有し、該Ｎ−ビニルアルキルアミド重合体および／または該共重合体と２価以上の水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体との配合比率１／５〜１／３００であることを特徴とする繊維用処理剤組成物。
【請求項２】
繊維用処理剤がエマルション形処理剤である特許請求の範囲第１項記載の繊維用処理剤組成物。
【請求項３】
２価以上の水溶性多価アルコールが、グリセリンおよび／またはポリグリセリンである、請求項２に記載の繊維用処理剤組成物。
【請求項４】
Ｎ−ビニルアルキルアミド重合体がＮ−ビニルアセトアミド重合体である特許請求の範囲第１、２または３項のいずれかに記載の繊維用処理剤組成物。
【請求項５】
紡糸速度１，０００ｍ／分以上で溶融紡糸する工程において、特許請求の範囲第２、３または４項のいずれかに記載の繊維用処理剤組成物を付与することを特徴とする合成繊維の製造法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は合成繊維フィラメント製造用処理剤組成物に関する。詳しくは合成繊維の高速紡糸工程において付与される処理剤組成物に関する。
背景技術
繊維製造においては、工程を円滑に進行させるため、繊維に潤滑性、集束性、制電性等を付与するための繊維用処理剤が用いられている。
一方、繊維の生産性を向上するため、近年繊維製造工程の高速化、省力化への耐えざる努力の結果、現在では５，０００〜８，０００ｍ／分での高速処理が可能となり、この傾向は更に激しくなるものと予測される。
繊維処理の高速化に対応して考慮すべき問題は第１は処理装置上の問題であり、第２は繊維処理剤である。繊維処理が高速化するとそれに対応して処理剤にも高度な性能、例えばより高い潤滑性、集束性、制電性が要求される。
最近特に注目されている技術は繊維処理剤の繊維への付着性向上である。
通常繊維処理剤は、水系エマルションの形態で定量ポンプによって給油されるガイドオイリング法、もしくはオイリングロールタッチ法にて紡糸工程で繊維に付与され、続いて第１ゴデットロールと第２ゴデットロール間で適正延伸倍率（３〜５倍）で延伸されて巻き取られるスピンドロー方式、あるいは延伸されることなくそのまま巻き取られる高速紡糸方式によって合成繊維の高速生産が達成されている。
繊維処理が高速化するにともなって、繊維糸条に付着する処理剤の飛散増大や付着不足のため、給油効率が低下し、不均一付着になりやすいが、高速で処理される繊維糸条は苛酷な条件にさらされているため、処理剤のわずかな不均一性により断糸、毛羽、太さ斑、染色斑等のトラブルが多く、経済性や糸品質の面からも大きな問題になっている。
このような背景から、高速処理下で繊維糸条に所望の付着量が得られ、且つ損失の少ない処理剤の開発が要望されている。
かかる処理剤として、高分子量ポリエチレンオキシドを添加した油剤が提案されている（特開平２−６８３７０号公報）。
しかし、上記の処理剤は紡糸および加工工程において、各種ガイドやゴデットロール上に、この高分子に起因する脱落スカムが蓄積することにより、摩擦の上昇や変動が起こり、糸切れ、毛羽が多発するため生産性や糸品質を著しく低下させるという問題がある。
またエマルション飛散防止性を有し、且つスカムの発生のない処理剤としてポリオキシアルキレン化合物と有機ポリイソシアネート化合物から誘導される高分子化合物を添加した処理剤が提案されている（特開平４−１１９１２８号公報）が、この高分子化合物はやはり処理剤の他の成分との相容性が十分ではなく水を媒介としてのみ処理剤中に溶解しているため、乾燥状態では繊維上で粘着物が分離しやすく、また添加量も０．２〜１．５重量％と比較的多量であることから、各工程におけるガイド類への粘着物の脱落および経時的蓄積を防止できず、実用化に至っていないのが現状である。
発明の開示
本発明の目的は合成繊維の高速紡糸においても繊維に均一に付着でき、スカムの発生等による紡糸トラブルが少なく、且つ飛散による損失の少ない繊維用処理剤を提供することにある。
本発明の第１は、繰り返し単位が、化学式
0003729864.tif 000002
〔式中、Ｒ1はＨまたは炭素数が１〜３のアルキル基を表し、Ｒ2は炭素数が１〜５のアルキル基を表す〕で示されるポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）および／またはその共重合体と、２価以上の水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体とを含有してなることを特徴とする繊維用処理剤組成物、およびそのエマルション型処理剤に関する。
本発明の第２は、紡糸速度１，０００ｍ／分以上で溶融紡糸する工程において、前記繊維用処理剤組成物を付与することを特徴とする合成繊維の製造法に関する。
本発明の繊維用処理剤組成物は、公知の処理剤に、ポリ（Ｎ−ビニルアセトアミド）に代表される上記ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）および／またはその共重合体と、２価以上の水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体とを添加することにより本発明の目的を達成したものである。即ちこれらの添加により、従来の処理剤では得られない高速処理での飛散防止効果を発揮することができ、しかも高分子量ポリエチレンオキシドでは実現できなかったスカム防止にも優れるという効果を奏することが可能となった。
本発明に用いられる上記ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）およびその共重合体は主鎖が主として、上記化学式で示される構造単位を繰り返して構成されており、その重量平均分子量は１０，０００〜１０，０００，０００が好ましい。重量平均分子量が１０，０００未満では飛散防止効果は不十分であり、一方、重量平均分子量が１０，０００，０００を越えると処理剤中での相溶性が低下するため、繊維製造工程におけるガイドやローラー等へのスカムの蓄積が増加するので好ましくない。エマルションの飛散防止効果と取り扱い性の面から特に好ましい重量平均分子量は１０，０００〜５，０００，０００である。
ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）の共重合体は、化学式
0003729864.tif 000003
〔式中、Ｒ1はＨまたは炭素数が１〜３のアルキル基を表し、Ｒ2は炭素数が１〜５のアルキル基を表す〕で示されるＮ−ビニルアルキルアミドを主成分とし、これと共重合可能な１種以上の単量体を５０モル％以下含んでなるポリマーを意味する。Ｎ−ビニルアセトアミドと共重合可能な単量体としては、アクリル酸およびそのエステル、メタクリル酸およびそのエステル、アクリルアマイド、酢酸ビニル等を用いることができる。
ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）およびその共重合体はラジカル重合法により重合することができる。
本発明に用いられるポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）および／またはその共重合体は、２価以上の水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体と併用することにより、処理剤中に可溶化させることができる。したがって処理剤を付着した繊維を乾燥後もポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）および／またはその共重合体を処理剤中に溶解させたままの状態にできるので、流動性を保つことが可能であり、固形物や粘着物を析出させることがないので、ガイドやローラー上におけるスカムの蓄積を防止することができる。ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）および／またはその共重合体と２価以上の水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体との配合比率は１／５〜１／３００が効果的で好ましい。また、本発明のポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）および／またはその共重合体の含有量は処理剤組成物中、有効成分として通常０．０００１〜０．５重量％、好ましくは０．００１〜０．３重量％である。０．０００１重量％以下は飛散防止効果が低下し、一方０．５重量％以上では粘着性が増大する傾向にある。
ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）および／またはその共重合体と水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体は予め所定の比率で溶解して溶液とした後、処理剤へ添加あるいは処理剤のエマルション中に添加してもよい。
本発明には、ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）および／またはその共重合体を処理剤中の他の成分中に可溶化し、且つ水の乾燥後も繊維上に析出物を生じないために、２価以上の水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体が用いられる。
水溶性多価アルコールとしては、アルキレングリコール類、ポリアルキレングリコール類、３価以上の多価アルコール類、３価以上の多価アルコール類のアルキレンオキシド付加物が挙げられる。好ましいアルキレングリコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ブチレングリコール、ジブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジネオペンチルグリコール等の炭素数が２〜１０のグリコール類を例示することができる。ポリアルキレングリコールとしては上記のアルキレングリコール類の単独重合体であるポリアルキレングリコール類、または２種以上のアルキレングリコールのブロックまたはランダム共重合体が含まれるが、好ましくは炭素数が１００以下のものである。炭素数が１００より大きいと処理剤との相溶性が低下するので好ましくない。３価以上の多価アルコールとしてはグリセリン、ジグリセリンなどのポリグリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールを例示することができる。また３価以上の多価アルコールのアルキレンオキシド特にエチレンオキシドまたはプロピレンオキシド付加物、更に２種以上のアルキレンオキシドの付加物も含まれ、そのうち分子量が１０００以下のものが好ましい。その他多価アルコールとしてはビスフェノールＡ、カテコールのアルキレンオキシド付加物も挙げることができる。
水溶性多価アルコールの誘導体としては、グリセリンモノラウレート、ジグリセリンモノオレエート、ポリグリセリンモノラウレートのようなモノグリセリド、ソルビタンモノアルキレート、アルキルジグリセリド、ペンタモノエステル等の３価以上の多価アルコールとカルボン酸のエステル類、ポリカルボン酸ポリアミドのアルキレンオキシド付加物類、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン等、少なくとも２ケ以上の水酸基を残基として有している化合物を挙げることができる。これらのうち、処理剤相溶性および潤滑性等の点から分子量が１０００以下でＨＬＢ価が８以上の水溶性の化合物が好ましい。特に好ましいのは常温で液体であり、常圧における沸点が１５０℃以上のものである。
水溶性多価アルコールおよびその誘導体として特に好ましいものはジクリセリン、ジエチレングリコール、ジグリセリンモノラウレート、ポリグリセリンジラウレートである。
本発明に用いられる２価以上の水溶性多価アルコールおよびその誘導体の含有量は処理剤組成物中、有効成分として０．０００５〜５重量％が好ましく、特に好ましい含有量は０．００５〜２重量％である。含有量が０．０００５重量％未満ではスカムが発生し易く、５重量％を越えると他の成分との相溶性が低下するので好ましくない。
本発明の繊維用処理剤は公知の潤滑成分、乳化剤、帯電防止剤等の処理剤成分を配合することができる。本発明の繊維用処理剤組成物に配合する公知の処理剤成分としては、流動パラフィン等の鉱物油類、イソオクチルステアレート、ラウリルオレエート、イソトリデシルステアレート、イソステアリルオレエート等の脂肪族モノエステル、ジラウリルアジペート、ジオレイルアジペート等の二塩基酸ジエステル、トリメチロールプロパントリラウレート、ヤシ油等の多価アルコールエステルおよびＰＯ／ＥＯポリエーテル等の潤滑成分、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油エーテル等の乳化剤、ポリオキシエチレンオレイルホスフェート、およびその部分また完全中和物（Ｎａ、Ｋ、アミン等）、ジオクチルスルホサクシネートＮａ塩、アルカンスルホネート塩等の帯電防止剤が挙げられる。
本発明の繊維用処理剤には必要ならば、浸透剤、転相粘度低下剤、表面張力低下剤、摩耗防止剤等を併用してもよい。
本発明の繊維用処理剤は、ポリアミド、エチレンテレフタレートを主要な繰り返し単位とするポリエステルなどの合成繊維マルチフィラメントの製造および加工用の処理剤として有用である。
本発明の繊維用処理剤は通常固形分濃度が５〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％の水系エマルションとしてローラオイリング、ガイドオイリング等により紡糸工程で給油すればよい。付着量は繊維重量に対して固形分として０．３〜３重量％、好適には０．４〜１．５重量％程度である。
本発明の繊維用処理剤は繊維製造の高速化（１，０００ｍ／分以上）における操業性と糸品質を著しく向上させる。特に、高速紡糸方式、スピンドロー方式のごとき高速（３，０００ｍ／分以上、特に５，０００ｍ／分以上の巻取速度）で製造される繊維用油剤として好適であり、毛羽、糸切れ等を著しく低減でき、太さ斑、染色斑を減少させることができる。
発明の態様
本発明の好適な実施態様を整理して以下に列記する。
（イ）ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）の重量平均分子量が１０，０００〜１０，０００，０００である請求項１記載の組成物。
（ロ）ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）を処理剤組成物中に、有効成分として０．００１〜０．３重量％含有する請求項１記載の組成物。
（ハ）２価以上の水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体を処理剤組成物中、有効成分として０．００５〜２重量％含有する請求項１記載の組成物。
（ニ）ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）と２価以上の水溶性多価アルコールおよび／またはその誘導体との配合比率が１／５〜１／３００である請求項１記載の組成物。
（ホ）ポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）の重量平均分子量が１０，０００〜１０，０００，０００である請求項２記載の組成物。
次に、実施例および比較例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１〜５、比較例１〜７
表１の多価アルコールまたはその誘導体中に所定濃度（表１中に記載）で溶解したポリ（Ｎ−ビニルアセトアミド）溶液を、鉱物油と脂肪酸エステルを主体とするポリエステル高速紡糸編織用油剤（ベース油剤）（松本油脂製薬社製；商品名ＴＥＲＯＮ Ｅ−２０７５）の１０％水性エマルションに添加して混合エマルションを調製した（添加量も表１に記載）。
これらの混合エマルションを以下の試験に供して、繊維用処理剤としての適正を評価した。
0003729864.tif 000004
実施例６
ポリ（Ｎ−ビニルアセトアミド）をポリ（Ｎ−ビニルブチルアミド）〔ＭＷ＝１００，０００〜７５０，０００〕に変更する以外は実施例１と同様にして混合エマルジョンを調製し、評価した。
実施例７
ポリ（Ｎ−ビニルアセトアミド）をＮ−ビニルアセトアミド８０重量％と酢酸ビニル２０重量％との共重合体〔ＭＷ＝１００，０００〜７５０，０００〕に変更する以外は実施例１と同様にして混合エマルジョンを調製し、評価した。
実施例１〜７および比較例１〜７の評価結果を表２に示した。
0003729864.tif 000005
表２に示すように、従来のもに比べて本発明の処理剤（実施例１〜７）は明らかにエマルションの飛散脱落が少なく付着効率が良好であり、且つ乾燥後相溶性に優れているのでスカム蓄積がほとんどなく、張力変動が極めて小さい。
評価方法
１）乾燥後相溶性：各処理剤の１０％エマルション１ｇを１００ｍｍφのシャーレに採り、１０５℃×２時間熱風乾燥後、固形物あるいはゲル状物質の発生の有無を観察した。
0003729864.tif 000006
２）エマルションの飛散脱落量：各処理剤の１０％エマルションを市販のポリエステルフィラメント（１５０ｄ／４８ｆ）の脱脂糸に定量ポンプを用いて糸速１，５００ｍ／分でガイド給油した。ガイド給油直後のエマルション脱落物を時計皿に補集し、１分間当たりの脱落量（ｍｇ）を測定した。
３）付着効率：上記２）により巻き取ったフィラメントを約２ｇ採取し、迅速残脂抽出装置（東海計器社製）を用いて、ｎ−ヘキサンにより油剤を抽出して油剤付着量（ＯＰＵ）を測定し、次式により算出した。
0003729864.tif 000007
理論ＯＰＵ（％）は、ガイドでのエマルション吐出量より次式で算出した。
0003729864.tif 000008
４）スカム：各処理剤付着糸を４０ｍｍφ梨地クロムピン上を速度２００ｍ／分、入張力２５ｇ、接触角１８０度で一定長（６０００ｍ）走行させたときのピン上に蓄積するスカムの有無を肉眼判定した。
0003729864.tif 000009
５）張力変動：上記スカム試験において、４０ｍｍφ梨地クロムピン通過後の張力変動を測定した。
張力変動（△Ｔ）＝Ｔ2−Ｔ1
（ただし、Ｔ1は初期張力、Ｔ2は６，０００ｍ走行後の張力）
以上より明瞭なごとく、本発明の繊維用処理剤は、高速走行下での繊維からの飛散脱落が少なく、且つ優れた付着効率およびスカム防止性を具備しており、高速製糸での操業性、糸質の向上を図ることが可能である。