纖維用油劑組合物的製作方法

2023-08-11 18:15:41

專利名稱：纖維用油劑組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及合成纖維的紡絲工序中，即使高速行車下也可以優質地紡絲，而且對於以後紡織工序中的上漿性也不會產生壞影響的纖維用油劑組合物。
一般對於合成纖維用油劑組合物所要求的特性應該滿足即使用在噴絲頭速度以1000mpm以上的高速紡絲工序中，也具有能充分顯示潤滑性的油膜強度、耐熱性以及對於紡織工序中的上漿性不會產生壞的影響。因此，合成纖維用的油劑組合物雖然使用在紡絲工序中，但還必須滿足對於紡織工序的上漿性的要求。
在構成纖維用油劑組合物的成分中，為了確保潤滑性，作為潤滑劑成分可以舉出油膜強度優良的酯類。可是使用酯系的潤滑劑時，雖然能適應於紡絲工序的高速化，但是存在著對於下一道紡織工序的上漿性有壞的影響，不能充分確保上漿性的問題。即含有以酯類作為潤滑劑的油劑組合物，存在著在紡織工序中與上漿劑相溶以及酯類對上漿劑起著增塑劑的作用，而使上漿劑的強度下降的問題。
作為其他的潤滑劑成分已知的有礦物油。比較高粘度的礦物油(30℃下測定的粘度用雷德伍德秒表示為100-150秒，不發揮的)對於用在紡織工序中的上漿劑的強度不會產生劣化現象。可是這樣的礦物油的油膜強度比酯類低，所以用在高速紡絲工序中時，不能充分確保潤滑性。也就是說，由於礦物油的紡絲性差[具體的是發生起毛(FLUFF)及斷絲(THREAD BREAKAGE)]，所以以往的技術中，不能作為高速紡絲用油劑組合物的潤滑劑的主成分使用。
另外，為了確保油劑組合物均一地粘著在紡絲上，作為油劑組合物的構成成分之一，使用了乳化劑，試驗了以水性乳液的形態使用該油劑組合物(參照特願昭61-296175號公報、特願平3-97961號公報)。可是在這樣的油劑組合物中，對於乳化劑的種類和性能(紡絲性等)的關係並沒有充分地研究。
因此，目前迫切地希望能開發出同時能滿足紡絲工序中要求的特性和紡織工序中要求特性的高速紡絲用油劑組合物。
因而，本發明的目的在於提供即使在高速紡絲工序中使用也能顯示良好的紡絲性，並對紡織工序的上漿性不產生壞影響的纖維用油劑組合物。
本發明者們著眼於紡絲性與油劑組合物向紡絲纖維上均勻粘著的密切關係，為了達到上述目的進行了銳意的研究。其結果發現了含有在分子量比較低的醇類或羥基芳香族類上加成了環氧乙烷和氧化丙烯的至少一種的化合物的油劑組合物，並以水溶性乳液的形式使用該油劑組合物時，可以得到極其優良的粘著性，從而完成了本發明。
也就是說本發明是關於纖維用油劑組合物，它是由用下式(1)表示的至少一種化合物和，佔組合物全重量的20%以上量的，30℃時測定的粘度用雷德伍德秒表示為60秒以上的礦物油而組成。
RO(PO)m(EO)nH (Ⅰ)[式中，R是碳數1-8的烴基、PO是丙烯氧基、EO是乙烯氧基，m、n分別獨立地是0-11的數，而且m+n是1-11的數。m和n均是正數時，氧化丙烯和環氧乙烷的加成方法及加成順序沒有限定。]換而言之，本發明是關於纖維用油劑組合物，它含有用下式(Ⅰ′)表示的至少一種化合物和，作為潤滑劑，25%(重量)以上，30℃時的測定粘度用雷德伍德秒表示為60秒以上的礦物油並以水性乳液或水溶液形式使用。
RO(PO)m(EO)nH (Ⅰ′)[式中，R是碳數1-8的烴基、m、n分別是0-11的數，而且m+n是在1-11的範圍內。PO是丙烯氧基、EO是乙烯氧基。混合EO和PO後使用時，可以用無規加成、嵌段加成的任一方法，與兩者加成順序沒有關係。]本發明的纖維用油劑組合物的具體實施方案，舉出如下a)上述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的m+n是2-5的數。
b)上述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的m是11以下的正數。
c)上述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的m、n分別獨立地是11以下的正數。
d)上述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的m是0，而n是大於7小於11的正數。
e)上述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的R是碳數1-8的烴基(但是要除去有支鏈的碳數為8的烴基)。
f)上述的纖維用油劑組合物，其中含有至少一種佔組合物全重量的1-60%量的用式(1)表示的化合物。
g)上述的纖維用油劑組合物，其中的礦物油是30℃時測定的粘度，用雷德伍德秒表示為60-400秒的礦物油。
h)上述的纖維用油劑組合物，其中含有佔組合物全重量的20-70%量的礦物油。
i)上述的纖維用油劑組合物，其中進而含有礦物油以外的潤滑劑。
j)上述的纖維用油劑組合物，其中進而含有作為潤滑劑的酯化合物。
k)上述的纖維用油劑組合物，其中進而含有佔組合物全重量大於0小於45%(重量)的潤滑劑的酯化合物。
l)上述的纖維用油劑組合物，其中進而含有除用式(1)表示化合物以外的表面活性劑。
m)上述的纖維用油劑組合物，其中進而含有佔組合物全重量的20-70%(重量)的除用式(1)表示的化合物以外的表面活性劑。
n)上述的纖維用油劑組合物，其中是以水性乳液或水溶液形式使用。
o)上述的纖維用油劑組合物，其中是使用在噴絲頭速度1000mpm以上的高速紡絲中。
以下詳細說明本發明。
本發明的油劑組合物含有至少一種用上述式(1)中表示的化合物。
使用式(1)中表示的化合物時，其中油劑組合物均勻地粘著在纖維上的理由未必很清楚，但是可以推測在高速行車的絲條上平滑地移動油劑組合物時，高速運動下的油劑組合物的表面張力對其均勻附著性有很大的影響。
進而詳細說明上述式(Ⅰ)上述式(Ⅰ)中的R是碳數1-8的烴基，例如可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、環己基、正庚基、正辛基、2-乙基-己基、苯基、甲苯基、苄基，上述式(Ⅰ)中的R，優選的是碳數1-8的烷基。
上述式(Ⅰ)中，丙烯氧基的數m，換言之，氧化丙烯加成摩爾數和乙烯氧基的數n，換言之，環氧乙烷加成摩爾數，分別獨立地是0-11的數，合適的是0-8的數，也可以是0-11的整數。特別優選的是m是1-6，而且n是0-5。若使用m、n中的至少一個超過11的化合物時，在紡絲高速行車下，則難以發揮均勻的塗油性。式(1)中只是對烯化氧(這裡是氧化丙烯和環氧乙烷)的加成摩爾數，表示了互相不同化合物的混合物或集合物，所以m、n分別表示了它們的平均值。另外，式(1)中表示的該混合物或集合物中，對於烯化氧的加成摩爾數具有一定的分布。
m+n，即氧化丙烯平均加成摩爾數和環氧乙烷平均加成摩爾數的合計為1-11的數，優選的是2-10的數，更優選的是2-5的數，在此範圍內也可以是整數。使用m+n數在此範圍以外的化合物時，則在紡絲高速行車時，難以充分發揮均勻塗油效果。
上述式(1)所示化合物一般可以通過在甲醇、乙醇、正丁醇等的低級醇、苄醇等的芳香醇或苯酚化合物上加成環氧乙烷和/或氧化丙烯來製造。
製造上述(1)所示化合物時，若使用環氧乙烷和氧化丙烯兩者，其加成方法可採用無規加成、嵌段加成中任一種方法，另外與兩者加成的順序無關。即在嵌段加成時，在低級醇等的原料上可以先加成環氧乙烷和氧化丙烯中的任意一個。此外，在式(1)中，為了方便記作(PO)m(EO)n，但這是氧化丙烯、環氧乙烷的順序，當然，這些並不表示嵌段加成的順序。
上述式(1)所示的化合物中，最好R是5-8的烴基、m是1-6的數且n是0-5的數的化合物。這樣的化合物中至少要加成了氧化丙烯(即m是11以下的正數)的化合物，最好是加成了氧化丙烯和環氧乙烷兩者(即m是11以下的正數、n是11以下的正數)的化合物。其理由是要兼顧兩方面(i)為了避免由於紡絲條件、特別是輥子溫度條件而產生的發煙問題，有必要適當地選擇式(1)化合物的分子量;(ii)為了達到紡絲的均勻塗油和確保潤溼性。油劑組合物在紡絲上的均勻附著性是與配合在該油劑組合物中的上述式(1)所示化合物的親油性和親水性的平衡(HLB)有關係，上述式(1)所示的化合物中的烴基的碳數是5-7時，加成了氧化丙烯和環氧乙烷兩者的化合物可以顯示出優良的HLB。
此外，在本發明中，作為式(1)所示的化合物可以使用m是0而且n超過7，小於11的正數的化合物，或者R使用除去具有支鏈的碳數為8的烴基以外的碳數1-8的烴基化合物。除了具有支鏈的碳數為8的烴基以外，在碳數1-8的烴基中，包括了碳數1-7的烴基、碳數8的直鏈脂肪族烴基、總碳數為8的其末端用芳香族烴基或脂環族烴基取代了的直鏈脂肪族烴基(例如苯乙基)、總碳數為8的，可有直鏈烴基作為取代基的芳香族烴基(例如4-乙基苯基)、及總碳數為8的可有直鏈烴基作為取代基的脂環烴基(例如4-乙基環己基)等。
上述式(1)表示的化合物一般以該油劑組合物全重量的1-60%(重量)，優選的是1-50%(重量)，更優選的是3-50%(重量)，最優選的是3-20%(重量)配合在本發明的油劑組合物中。上述式(1)所示的化合物的量不足1%(重量)時，即使使用該油劑組合物也不能得到優良到成絲性，另一方面，其量若超過60%(重量)時，則油劑組合物的潤滑性變弱，將其用於紡絲時，由於潤滑性不足而降低了成絲性。
本發明的纖維用油劑組合物，除了上述式(1)表示的化合物外，還含有作為潤滑劑的，在30℃時測定的粘度用雷德伍德秒表示為60秒以上的礦物油，例如液體石蠟，其含量相當於組合物全重量的20%(重量)以上。
本發明中優選的是使用在30℃時測定的粘度用雷德伍德秒表示為60-400秒的礦物油，更優選的是使用100-250秒的礦物油。其粘度過高的礦物油會降低潤滑性能。
在本發明的油劑組合物中，上述礦物油的配合量，一般相當於該油劑組合物全重量的20-70%(重量)，優選的是22-70%(重量)，更優選的是25-70%(重量)，最優選的是30-70%(重量)。
本發明的油劑組合物也可以含有礦物油以外的潤滑劑。作為這些潤滑劑的代表例可以舉出酯類。
作為用於潤滑劑的酯類雖然沒有特殊的限定，但一般是使用如2-乙基己基硬酯酸酯、十四烷酸異丙酯、十六烷酸異丙酯、硬脂酸正丁酯、油酸異月桂酯、油酸油醇酯、己二酸二油醇酯、新戊基乙二醇(NPG)二油酸酯、三羥甲基丙烷三2-乙基己酸酯、四壬酸季戊四醇酯等的脂肪族酯類及椰油、牛脂、棕櫚油、蓖麻油、菜籽油等的天然油脂類。
該酯類優選的是以該油劑組合物全重量的0-45%(重量)、更優選的是0-35%(重量)、最優選的是0-21%(重量)的比例配合到本發明的油劑組合物中。
換言之，配合在本發明的油劑組合物中潤滑劑的量，一般是該油劑組合物全重量的20-70%(重量)，而該潤滑劑的組成中的酯類為潤滑劑的0-50%(重量)，優選的是10-30%(重量)，上述礦物油佔潤滑劑的50-100%(重量)，優選的是70-90%(重量)。這樣大量地使用礦物油是因為可以降低礦物油對紡織時所用漿劑的互溶性，不使漿劑軟化，從而也就不會降低漿劑的粘著強度的緣故。從來就已知道當把大量的礦物油添加到纖維用油劑組合物中時，油劑組合物的潤滑性變壞，進而成絲性也變差。可是當使用含有上式(1)所示化合物的本發明油劑組合物時，儘管含有大量的礦物油，在高速紡絲時也能保證油劑組合物均勻地附著，其結果提高了制絲性。
另外，本發明的油劑組合物也可以含有除了上式(1)所示化合物以外的表面活性劑。這些表面活性劑的例子可以舉出油醇環氧乙烷加成物、月桂醇環氧乙烷加成物等高級醇的環氧乙烷加成物以及蓖麻油的環氧乙烷加成物。
上述用式(1)表示的化合物以外的表面活性劑優選的是以該油劑組合物全重量的20-70%(重量)配合在本發明的油劑組合物中。
本發明的油劑組合物中進而也可配合防靜電劑。作為防靜電例子可以舉出烷基硫酸酯、脂肪酸皂、烷基磺酸酯、烷基磷酸酯等的陰離子性表面活性劑。使用防靜電劑時，對於其配合量沒有特別的限制，但一般是油劑組合物全重量的3-15%(重量)。另外，本發明的油劑組合物中，必要時也可以加入抗氧劑、防腐劑、潤溼增強劑等。
本發明的油劑組合物一般是使用含有5-50%(重量)、優選的是10-20%(重量)該油劑組合物的水性乳液或水溶液，特別優選的是使用水性乳液形式。由於是以水性乳液形式使用本發明的油劑組合物，所以成本下降，另外，廢物的處理也變得容易。而且在高速行車下，可以完成油劑組合物向絲條上進行均勻的附著，其結果得到了優良的制絲性。
本發明的組合物可以用於聚酯系纖維、聚丙烯腈系纖維、聚醯胺系纖維等的一切合成纖維的處理，對於用該油劑組合物處理的絲條材料沒有限定。另外也可以使用在單絲、短纖維紗上。
本發明的油劑組合物的附著量可依纖維的粗細、品種、形態等而適當地加以確定，但一般附著在纖維上的量用淨量(油劑組分中水以外成分的量)表示約為纖維的1%(重量)。
本發明的油劑組合物主要是用在紡絲工序中，但也可以應用在捻紗加工工序、返繞工序等。作為油劑組合物(或其水性乳液或水溶液)的供給方法的例子，可以採用輥子給油、噴嘴給油、計量泵給油、噴射法等中的任何一種方法。
本發明的油劑組合物最好是供給在高速行車下(噴絲頭速度1000mpm以上)，需要塗油的紡絲工序。在紡絲抽伸法紡絲時，使用本發明油劑組合物的供給方法可以採用上述的輥子給油等的方法，或者也可用計量泵供給。另外，在抽伸紡絲工序中，本發明油劑組合物的供給量相對於纖維，其淨量(除去油劑組合物中水以外成分的量)約為纖維的1%(重量)。
使用本發明的纖維用油劑組合物，對於在高速下行車的紡絲工序可以使得絲條上的塗油均勻化，並可顯著地抑制毛刺數，而且可改善紡織工序的上漿性。其結果提高了絲的質量，減少了紡絲工序中的斷絲，提高了生產效率。
以下參照實施例說明本發明，但本發明不受這些實施例的限制。
實施例1對本發明及比較的纖維用油劑組合物評價其成絲性。
按照表1所示的基本油劑配方，但是對於潤滑劑是按表2及表3的配方，配製成基本油劑組合物(油劑號1-13)。向這些基本油劑組合物中以相當於基本油劑組合物重量的10%的量添加以下的化合物A，配製成油劑組合物(油劑號14-26)。對於得到的各種油劑組合物(油劑號1-26)用下式的方法評價其成絲性。其結果表示在表2及表3中。
·化合物A iBu-O(PO)2(EO)4[iBu表示異丁基。烯化氧是按照氧化丙烯、環氧乙烷的順序進行嵌段加成。]表1基本油劑組合物的配方潤滑劑*150重量%POE(10)硬化蓖麻油*210重量%
POE(5)月桂基醚*215重量%POE(6)油醚*215重量%脂肪酸二乙醇醯胺 2重量%POE(3)月桂基磷酸酯胺 4重量烷基磺酸鈉 4重量%(注)＊1油酸月桂酯和礦物油[使用銳孔型的雷德伍德粘度計，30℃時測得的粘度(以下稱雷德伍德秒)為100秒]按表2或表3的比例配合。
＊2表1中的POE是聚氧化乙烯的縮寫，內的數字表示加成的平均摩爾數。
成絲性的評價方法(1)製造出的絲條聚酯絲、75登尼爾、36單絲(2)紡絲條件紡絲速度1500mpm，卷取速度4500mpm(3)給油配製成油劑組合物的濃度為15%(重量)的水性乳液，將其加在輥子上給油。塗油輥的旋轉速度是15rpm。
(4)評價使用上述的水性乳液，用紡絲抽伸式紡絲機紡絲，並數出斷線的外側的毛刺數。
實施例2對本發明及比較用的纖維用油劑組合物評價其上漿性。
使用油劑號14-26油劑組合物和下述的糊漿劑製作薄膜並用下述的方法評價上漿性(薄膜斷裂強度)。其結果表示在表3中。
薄膜斷裂強度的評價方法(1)薄膜的製作方法①將糊漿(Plus size J-95、互應化學(株)制)和油劑組合物以糊漿/油劑組合物＝2/1(有效成分)的比例混合。
②用吸液管將①的樣品0.5ml注入到4.5cm×1.5cm×1mm的模中。
③將其在25℃、65%RH的恆溫恆溼室中放置2日，製作薄膜。
(2)薄膜斷裂強度的測定方法薄膜斷裂強度是用坦錫倫UCT-100(ORIENTIC社制)進行測定。
具體的是將取出的薄膜的兩端夾持在坦錫倫上，使薄膜的中央部位(坦錫倫夾持的部位)長度為3cm，以10cm/min拉伸速度拉伸薄膜以測定薄膜斷裂強度。
使用g重(gf)單位，測定10次。
表3中的值是10次的平均值。


從表2及表3中的結果可以明顯在地看出，由於使用化合物A可以顯著地抑制產生的毛刺數。
另外從表3可以看出油劑組合物的礦物油含量升高，上漿性(薄膜斷裂強度)好，即礦物油的含量在18.2%之前(油劑號20，潤滑劑成分中礦物油的比例為40%(重量))上漿性慢慢上升，在18.2-27.3%(重量)時急劇上升，31.8%(重量)以上時慢慢上升。
實施例3向實施例1表1的基本油劑組合物中以基本油劑組合物重量的10%量添加表4化合物A-H中的一種，配製油劑組合物(油劑號21、22及27-35)。但是對於潤滑劑的構成可按表5-1及表5-2的配方進行。對於得到的各種油劑組合物(油劑號21、22及27-35)，可用與實施例1相同方法評價成絲性或用與實施例2相同方法測定評價薄膜斷裂強度，其結果表示在5-1及表5-2中。
表4 (注)表中，Me表示甲基、Et表示乙基、2EH表示2-乙基己基。
嵌段加成時，其加成順序如上述表4所示。
表5-1 注)＊1 30℃時測定的雷德伍德秒＊2 化合物A-G使用基本油劑組合物重量的10%的量。
表5-2 注)＊1 30℃時測定的雷德伍德秒＊2 化合物A、E、F、H使用基本油劑組合物重量的10%的量從表5-1記載的結果可以明顯地看出，使用化合物B-G代替化合物A時，所發生的毛刺數、薄膜切斷強度與使用化合物A的情況為同一水平。
從表5-2記載的結果可以明顯地看出，使用粘度雷德伍德秒為150秒的礦物油時，所發生的毛刺數、薄膜切斷強度與使用粘度雷德伍德秒為100秒的礦物油的情況為同一水平。
權利要求
1.纖維用油劑組合物，它是由用下式(1)表示的至少一種化合物和，佔組合物全重量的20%以上量的，30℃時測定的粘度用雷德伍德秒表示為60%秒以上的礦物油而組成，RO(PO)m(EO)nH (Ⅰ)[式中，R是碳數1-8的烴基、PO是丙烯氧基、EO是乙烯氧基，m、n分別獨立地是0-11的數，而且m+n是1-11的數，m和n均是正數時，氧化丙烯和環氧乙烷的加成方法及加成順序沒有限定。]
2.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的m+n是2-5的數。
3.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的m是11以下的正數。
4.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的m、n分別獨立地是11以下的正數。
5.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的m是0，而n是大於7小於11的正數。
6.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中式(1)中的R是碳數1-8的烴基(但是要除去有支鏈的碳數為8的烴基)。
7.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中含有至少一種佔組合物全重量的1-60%量的用式(1)表示的化合物。
8.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中的礦物油是30℃時測定的粘度，用雷德伍德秒表示為60-400秒的礦物油。
9.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中含有佔組合物全重量的20-70%量的礦物油。
10.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中進而含有礦物油以外的潤滑劑。
11.按權利要求10所述的纖維用油劑組合物，其中含有作為潤滑劑的酯化合物。
12.按權利要求11所述的纖維用油劑組合物，其中進而含有佔組合物全重量的大於0小於45%(重量)的潤滑劑的酯化合物。
13.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中進而含有除用式(1)表示化合物以外的表面活性劑。
14.按權利要求13所述的纖維用油劑組合物，其中含有佔組合物全重量的20-70%(重量)的除用式(1)表示的化合物以外的表面活性劑。
15.按權利要求11所述的纖維用油劑組合物，其中進而含有除用式(1)表示化合物以外的表面活性劑。
16.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中是以水性乳液或水溶液形式使用。
17.按權利要求1所述的纖維用油劑組合物，其中是使用在噴絲頭速度1000mpm以上的高速紡絲中。
全文摘要
本發明是關於纖維用油劑組合物，它是含有由用下式(1)表示的至少一種化合物和，佔組合物全重量的20％以上量的，30℃時測定的粘度用雷德伍德秒表示為60秒以上的礦物油，以及進而含有酯化物和除用式(RO(PO)m(EO)nH)表示化合物以外的表面活性劑組成。[式中，R是碳數1—8的烴基、PO是丙烯氧基、EO是乙烯氧基，m，n分別獨立地是0—11的數，而且m+n是1—11的數。m和n均是正數時，氧化丙烯和環氧乙烷的加成方法及加成順序沒有限定]。使用本發明纖維用油劑組合物，在高速下紡絲工序中可以使絲條塗油均勻化，抑制發生的毛刺數，而且紡織工序中的上漿性好。其結果可以提高絲的質量和生產效率。
文檔編號D06M13/17GK1109930SQ9510160
公開日1995年10月11日 申請日期1995年1月25日 優先權日1994年1月26日
發明者岡村真美, 山根浩一, 富岡育子, 丸山明夫 申請人:花王株式會社