繊維仕上げ剤
【目的】 繊維の粘着性を低減し、表面には摩擦特性を付与し、糸−被覆及び織物−形成操作に繊維をより有効に使用し得るスパンテックス繊維の表面仕上剤の提供。
【構成】 水性乳液仕上剤で、50−95重量％の水、50−５％の固体から成り、その固体は本質的に80−99.5％のポリジメチルシロキサン、及び数平均分子量が800以上で、化学式Ｍ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈ［ｎ≧３０，ｐ≧１０］のエトキシ化アルキルアルコール20−0.5％である仕上剤。
【構成】 水性乳液仕上剤で、50−95重量％の水、50−５％の固体から成り、その固体は本質的に80−99.5％のポリジメチルシロキサン、及び数平均分子量が800以上で、化学式Ｍ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈ［ｎ≧３０，ｐ≧１０］のエトキシ化アルキルアルコール20−0.5％である仕上剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【０００２】
【発明の分野】本発明は特にスパンデックス繊維に適した潤滑仕上げ剤に関する。さらに特別に本発明はポリジメチルシロキサン及びエトキシル化脂肪族アルコ−ルから成る仕上げ剤、仕上げ剤の製造法、及びその仕上げ剤で潤滑したスパンデックス繊維に関する。仕上げ剤はスパンデックス繊維の粘着性を減少させる。
【０００３】
【先行技術の説明】ナイロン、又はポリエステル ポリマ−から熔融紡糸したような従来の紡織フィラメントと比較して、スパンデックス フィラメントは非常に粘着性である。スパンデックス フィラメントは、特によこ管、ボビン、ケ−ク、又は他のそのようなヤ−ンパッケ−ジに巻いたとき、互いに粘着する傾向がある。粘着性は融着フィラメントセグメント、及び高い糸間摩擦として現れる。又、ヤ−ンパッケ−ジからほどくとき、スパンデックス フィラメントに過剰の張力がかかり、また張力が一時的に大きく急速に増加し、被覆、編成、製織などの操作中に多くの切断フィラメントを形成する。さらにスパンデックス フィラメントには、巻かれたヤ−ンパッケ−ジの外層にあるときに比べ内層にあるとき高い圧縮力がかかるので、フィラメントをヤ−ンパッケ−ジからほどくときの平均張力及び張力の一時的変化の回数が非常に異なる。このような張力の変化のため、これらの包装から得たスパンデックス繊維で製造した織物は不均一となる。
【０００４】表面を潤滑し、スパンデックス フィラメントの粘着性を減少させるために種々の仕上げ剤が提示されてきた。商業的操作において使用されかなりの成功を修めたスパンデックス フィラメントのための仕上げ剤は、約９２重量部のポリジメチルシロキサン、４重量部のポリアミルシロキサン、及び４重量部のステアリン酸マグネシウムから成る。同様の仕上げ剤が、Ｃｈａｎｄｌｅｒ，合衆国特許3,296,063 により開示されている。仕上げ剤は、浸漬、パジング、噴霧、仕上げロ−ルにより、又はスパンデックス ポリマ−紡糸液に加え、繊維形成スパンデックス ポリマ−と同時に押し出しをすることによりスパンデックス フィラメントに適用することができる。仕上げ剤は通常、適用するフィラメントの約２−８重量％の量である。
【０００５】Ｂｕｓｔｅｒ等，合衆国特許 3,634,236 はスパンデックス繊維に使用するための仕上げ剤を開示している。仕上げ剤は鉱油、及びシリコン油（例えば部分的に中でもポリジメチルシロキサンから形成された）、及び界面活性剤（例えば炭素数が８−２０のエトキシル化アルキル アルコ−ル）から成る。しかし鉱油仕上げ剤はスパンデックス繊維の膨潤の原因となることが多く、一般に前節で述べた通常使用される市販の仕上げ剤より質が劣る。
【０００６】本発明の目的は、繊維の粘着性を減少させ繊維表面に満足な摩擦特性を与え、それにより糸−被覆及び織物−形成操作において繊維をより有効に使用することができるようにする、スパンデックス繊維のための表面仕上げ剤を提供することである。
【０００７】
【発明の要約】本発明はスパンデックス繊維のための仕上げ剤として適した水性乳液を提供する。乳液は主に５０−９５重量％の水及び５０−５％の固体から成る。固体は本質的に８０−９９．５％のポリジメチルシロキサン及び２０−０．５％のエトキシル化アルキル アルコ−ルから成る。アルコ−ルの数平均分子量は少なくとも８００、好ましくは１，２００−３，０００であり、化学式は
【０００８】
【化２】
Ｈ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈ （式Ｉ）
であり、ここで添字ｎは少なくとも３０、好ましくは４０−６０の範囲であり添字ｐは少なくとも１０、好ましくは１５−５０の範囲である。本発明は又、仕上げ剤の製造法において、５−２０部の熔融状態のエトキシル化アルキル アルコ−ルを９５−８０部の熱水と混合して水性エトシキル化アルキル アルコ−ル乳液とし、その後１０−２５部のエトキシル化アルコ−ル乳液を本質的に２０−５０％のポリジメチルシロキサン及び８０−５０％の水から成る第２の水性乳液９０−７５部と混合することを特徴とする方法を提供する。さらに本発明は乾燥重量にして繊維重量の０．５−１０％、好ましくは２−５％の仕上げ剤をその表面に持つスパンデックス繊維、特にポリ エ−テルをベ−スとするスパンデックス繊維を提供する。部及び％はすべて重量による。
【０００９】
【好ましい具体化の詳細な説明】本文中で使用する”スパンデックス”という言葉は通常の定義であり；すなわち少なくとも８５重量％のセグメント ポリウレタンを含む長鎖合成ポリマ−である。”分子量”は数平均分子量を意味する。”繊維”にはステ−プル ファイバ−、連続フィラメント、及びマルチフィラメントの凝集ストランドが含まれる。他に指示がなければここに記録したすべての部及びパ−セントは重量による。以下の記載、及び下記の実施例は本発明の好ましい具体化を説明する目的のためであり、添付特許請求の範囲で定義された範囲を制限するためのものではない。
【００１０】本発明に従い新規仕上げ剤は５０−９５％の水、及び５０−５％の固体から成る。乳液の固体部分は主に８０−９９．５％のポリジメチルシロキサン及び２０−０．５％のエトキシル化アルキル アルコ−ルから成る。
【００１１】本発明の仕上げ剤で使用するポリジメチルシロキサンは商業的に入手できる。ポリジメチルシロキサンは水性乳液の形態で、粘度が１−１，０００センチスト−クス（０．０１−１０ｍ2／ｓｅｃ）、好ましくは５−１００センチスト−クス（０．０５−１ｍ2／ｓｅｃ）であることが好ましい。そのような乳液は、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｗａｃｋｅｒ Ｓｉｌｉｃｏｎｓ，Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃなどにより販売されている。本発明の仕上げ剤はその最終配合物中に比較的大きな割合のポリジメチルシロキサンを含む。スパンデックス表面に適用するとポリジメチルシロキサンは、良い流体力学的摩擦特性（すなわち糸−対−表面摩擦）を繊維に与える。
【００１２】本発明の仕上げ剤に使用するのに適したエトキシル化アルキル アルコ−ルも、例えばＴｕｌｓａ，ＯｋｌａｈｏｍａのＰｅｔｒｏｌｉｔｅ Ｓｐｒｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｇｒｏｕｐから商業的に入手可能である。それらのエトキシル化アルキル エ−テルの構造式は、
【００１３】
【化３】Ｈ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈであり、ｎは少なくとも３０、好ましくは４０−６０であり、添字ｐは少なくとも１０、好ましくは１５−５０である。エトキシル化アルキル アルコ−ルは種々の第１アルキル アルコ−ルから誘導する非イオン性界面活性剤である。添字ｎは平均炭素鎖長を表す。一般に本発明のエトキシル化アルキル アルコ−ルの数平均分子量は、少なくとも８００、好ましくは１，２００−３，０００である。高分子量はエトキシル化アルキル アルコ−ルがスパンデックス ポリマ−中に吸収されるのを妨げると思われ、ポリマ−中に吸収された場合はもう繊維の表面に望みの粘着防止特性を与えないであろう。例えばアルコ−ル１モル当たり１０モルのエチレン オキシドでエトキシル化したステアリル アルコ−ル（すなわち上記式において、ｎ＝１８，ｐ＝１０及びＭＷ＝約７１０）はスパンデックス繊維中にかなりの量が吸収される。対照的に、アルコ−ル鎖の残基中の炭素数が少なくとも３０の、本発明のエトキシル化アルキル アルコ−ル（すなわち、ｎ＝少なくとも３０）はそう容易に吸収されない。添字ｐ（すなわちアルコ−ル１モル当たりのエチレン オキシドのモル数）で表されるエトキシル化の再少量は１０である。ｐが１０以下の場合は、水性乳液の安定性を保つのが困難なことがしばしばある。本発明の水性乳液は非常に安定と考えられる；これは何カ月も乳化状態を保つことができ、又数回の凍結融解サイクルに耐えることができる。仕上げ剤中のポリジメチルシロキサン（”ＰＤＭＳ”）及びエトキシル化アルキル アルコ−ル（”ＥＯＡＡ”）の重量比は通常９９．５／０．５−９０／１０（すなわちＰＤＭＳ／ＥＯＡＡ）の範囲であるが、９９．５／０．５−９０／１０の範囲が好ましい。
【００１４】本発明の特に好ましい水性乳液仕上げ剤は９７％のポリジメチルシロキサン、及び３％のｎ＝５０、及びｐ＝１６のエトキシル化アルキル アルコ−ルから成る固体を１５％含む。
【００１５】本発明の仕上げ剤は従来の技術及び装置により繊維に適用することができる。噴霧、仕上げロ−ル、パジング、浸漬などが適している。又、ポリマ−溶液から紡糸するポリマ−の場合は（例えばジメチルアセトアミドに溶解したスパンデックス）仕上げ剤をポリマ−溶液に加え、直接ポリマ−と共に紡糸することができる。
【００１６】本発明の仕上げ剤の製造法は、５−２０部の熔融状態のエトキシル化アルキルアルコ−ルを９５−８０部の熱水と混合して水性エトシキル化アルキル アルコ−ル乳液とし、その後１０−２５部のエトキシル化アルコ−ル乳液を本質的に２０−５０％のポリジメチルシロキサン及び８０−５０％の水から成る第２の水性乳液９０−７５部と混合するというものである。通常エトキシル化アルキルアルコ−ルはその融点より約５−１５℃高い温度に加熱する。それから熔融エトキシル化アルキル アルコ−ルを、便宜的に約７５−９５℃、好ましくは８０−９０℃の熱水中に激しく撹拌しながらゆっくり注ぐ。微細な乳液が得られるまで撹拌を続ける。通常約１０分間以下の激しい撹拌で十分である。撹拌の合計時間はバッチの大きさにいくらか依存する。その後エトキシル化アルキル アルコ−ルの水性乳液を室温まで冷却するか、又は所望量のポリジメチルシロキサン水性乳液と混合するとき熱いままに保つこともできる。二乳液を混合するときは、乳液中に過剰の空気が導入されるのを防ぐため低剪断撹拌が好ましい。
【００１７】下記の実施例において、種々の潤滑スパンデックス糸に関する糸間摩擦係数（Ｆs）を報告する。摩擦係数は７０ｄｅｎ（７７ｄｔｅｘ）のスパンデックスフィラメントのためのＪ．Ｓ．Ｏｌｓｅｎ，Ｔｅｘｔｉｌｅ ＲｅｓｅａｒｃｈＪｏｕｒｎａｌ，Ｖｏｌ．３９，３１（１９６９）に従い、投入張力(input tension)が０．８４グラム、巻き角度(wrap angle)が１８０度、及びフィラメント速度が０．００１６ｃｍ／ｓｅｃで、フィラメント上の乾燥仕上げ剤がフィラメントの重量の３．５％である条件において測定する。平均張力及び張力変化の測定が必要な場合、その適した方法はＨａｎｚｅｌ等、合衆国特許 4,296,174 、欄４、２０−４６行に記載されている。
【００１８】前記において、まずスパンデックス繊維に関して本発明を説明した。本発明の仕上げ剤は特にポリエ−テル ベ−スのスパンデックス繊維に有用である。そのようなスパンデックス繊維は、ポリエステル ベ−スのスパンデックス繊維などの他のスパンデックス繊維と比較して粘着性が大きいため、本発明の仕上げ剤をより必要としている。しかし本発明の仕上げ剤はナイロン、ポリエステルなどの従来の合成有機紡織繊維に関しても有用性を見いだすことができる。
【００１９】
【実施例】以下の実施例で本発明の仕上げ剤の製造及びスパンデックス フィラメント上への利用につき説明する。実施例は本発明の仕上げ剤をスパンデックスフィラメント上に使用した時の利点を明確に示している。これらの本発明のスパンデックス フィラメントを商業的に最も利用されているスパンデックス仕上げ剤のひとつを含むフィラメントと比較すると、本発明のフィラメントが単一被覆（ナイロンを用いて）スパンデックス糸の商業的生産において２５−４５％低い破壊度数を有することが示された。以下に報告する結果は代表的と思われるものであり、示した仕上げ剤を含むすべての実行を構成してはいない。
【００２０】実施例１３０炭素鎖アルコ−ル（式Ｉのｎ＝３０）から製造し、アルコ−ル１モル当たり４０モルのエチレン オキシドを含み（式Ｉのｐ＝４０）融点が約８５℃で数平均分子量が２，１２５のエトキシル化アルキル アルコ−ル、ＵｎｉｔｈｏｘTM ４８０をＴｕｌｓａ，ＯｋｌａｈｏｍａのＰｅｔｒｏｌｉｔｅ Ｓｐｒｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｇｒｏｕｐから入手した。１００グラムのエトキシル化アルキル アルコ−ルの試料をその融点より約１０℃高温まで加熱した。そのようにして熔融した試料を、加熱して約８８℃に保った１．７７３ｋｇの水にゆっくり加えた。添加時には高剪断における激しい撹拌を行った。添加し終わってから加熱をやめ、撹拌をさらに約数分（すなわち約２−５分）続けた。その後乳液が折り重なるまで剪断混合を低速に落とした。低速の撹拌を続け、混合物を温度が６０℃になるまで１分当たり約２℃の速度で冷却し、その後大体室温までもっと急速に冷却した。得られた水性乳液は５．３４重量％のエトキシル化アルキル アルコ−ルを含んでいた。
【００２１】前節の５．３５％エトキシル化アルキル アルコ−ルの水性乳液の試料１６８．６グラムを２５℃、及び低剪断混合にて１０−センチスト−クのポリジメチルシロキサン水性乳液８３１．５ｇ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから入手）に加えた。得られた水性乳液は３０％の固体を含み、その９７％は１０−センチスト−ク粘度のポリジメチルシロキサンであり３％がエトキシル化アルキル アルコ−ルである本発明の仕上げ剤である。
【００２２】仕上げ剤を、スロットニ−ドルを持つシリンジを用いて、ゆっくり動く７０−ｄｅｎ，Ｔｙｐｅ−１４６Ｃ ＬｙｃｒａR スパンデックス糸（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙにより販売）に一定速度で適用し、糸に３．５％（乾燥）重量を加えた。下記の表１に報告する糸間摩擦の測定には７０−デニ−ル糸を使用した。
【００２３】第２のＴｙｐｅ−１４６Ｃ ＬｙｃｒａR 糸に高速で仕上げ剤を適用した。４０−ｄｅｎのフィラメントに、それが約９００メ−タ−／分の速度で乾式紡糸槽から出る時に従来の仕上げロ−ルを用いて仕上げ剤を適用した。乾燥仕上げ剤はフィラメント重量の３．５％の量となった。これらの低−デニ−ルフィラメントを下記に報告する被覆試験に使用した。
【００２４】実施例２量及び使用するエトキシル化アルキル アルコ−ルに関する以下の少しの修正を除いて実施例１の仕上げ剤の製造法を繰り返した。
【００２５】５０炭素鎖アルコ−ル（ｎ＝５０）から製造し、アルコ−ル１モル当たり１６モルのエチレン オキシドを含み（ｐ＝１６）融点が約１０７℃で数平均分子量が１，４００のエトキシル化アルキル アルコ−ル、ＵｎｉｔｈｏｘTM ７５０を使用した。熔融ＵｎｉｔｈｏｘTMの試料５００グラムを実施例１と同様に２ｋｇの熱水と合わせ２０％の固体を含む乳液を形成した。乳液の試料２２．５グラムを実施例１と同様に４１５．７ｇのＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ １０−センチスト−ク ポリジメチルシロキサンの水性乳液と合わせ、その後さらに６１．８ｇの水を加え、３０％の固体を含む本発明の仕上げ剤を得た。
【００２６】仕上げ剤を実施例１と同様に７０−ｄｅｎ、及び４０−ｄｅｎのＬｙｃｒａRスパンデックス フィラメントに適用した。
【００２７】表１において、７０−ｄｅｎ糸の摩擦測定の結果を本発明の仕上げ剤を含まない同一の糸と比較する。比較試料Ａは、実施例１及び２と同様の方法で製造したが、本発明の９７／３ ポリジメチルシロキサン／エトキシル化アルキル アルコ−ルの代わりに９７／３ ポリジメチルシロキサン／エトキシル化ステアリルアルコ−ル（すなわちｎ＝１８，ｐ＝１０）を含む仕上げ剤を３．５％含浸させたものである。
【００２８】
【表１】
表１ 糸間摩擦 試料 Ｆs，摩擦係数 実施例１ ０．４７ 実施例２ ０．６５ 比較例Ａ ０．６９本発明の仕上げ剤を含む糸は、本発明外のエトキシル化アルコ−ルを用いて製造した糸より糸間摩擦が低いことに注意してほしい。又、本発明の糸の摩擦は糸の包装中で最初に巻いた所望の位置と異なる位置に動いたりすべったりするほど低くはないことに注意してほしい。
【００２９】実施例１及び２による本発明の糸の被覆操作における性能を、スパンデックスフィラメント用の最良の市販仕上げ剤のひとつを表面に含む糸と比較した。市販の仕上げ剤、比較例Ｂ、を４０−デニ−ル Ｔｙｐｅ−１４６Ｃ ＬｙｃｒａRに３．５％乾燥重量となるように適用した。仕上げ剤は９２部のポリジメチルシロキサン、４部のポリアミルシロキサン、及び４部のステアリン酸マグネシウムを含んでいた。被覆操作は１６０−スピンドル，ＯＭＭ ６３ Ｍａｃｈｉｎｅ（Ｍｅｎｏｇａｔｔｏ，Ｉｔａｌｙ）上での２週間にわたる試験を含み、１インチ当たり１５−４０巻き（様式に依存）の２０−デニ−ルナイロンで、１６０の異なる供給容器のそれぞれからの４０−デニ−ル スパンデックス糸を、平均速度１分当たり約２３メ−トルで単一被覆して被覆スパンデックス糸を形成するものである。試験の第１及び第２週に製造した被覆糸の１００万メ−トル当たりの切断スパンデックス糸の数を表２にまとめる。
【００３０】
【表２】
表２ 被覆試験 製造１００万メ−トル当たりの スパンデックス糸切断の数 試料 第１週 第２週 実施例１ ２．７ １．６ 実施例２ １．９ １．４ 比較例Ｂ ３．５ ２．４表２のデ−タにより本発明の仕上げ剤を含む糸の重大な利点が示されている。切断度数の２５−４５％の減少は明確に商業的重要性を持つ。
【００３１】本発明の主たる特徴及び態様は以下のとうりである。
【００３２】１．特にスパンデックス繊維への使用に適した水性乳液仕上げ剤において、５０−９５重量％の水、及び５０−５％の固体から成り、その固体は本質的に８０−９９．５％のポリジメチルシロキサン、及び数平均分子量が少なくとも８００で、化学式
【００３３】
【化４】Ｈ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈここで添字ｎは少なくとも３０であり添字ｐは少なくとも１０である、のエトキシル化アルキル アルコ−ル２０−０．５％から成ることを特徴とする仕上げ剤。
【００３４】２．第１項に記載の水性仕上げ剤において、分子量が１，２００−３，０００の範囲であり、ｎが４０−６０の範囲であり、ｐが１５−５０の範囲であることを特徴とする仕上げ剤。
【００３５】３．第１項に記載の仕上げ剤の製造法において、５−２０部の熔融状態のエトキシル化アルキル アルコ−ルを９５−８０部の熱水と混合して水性エトシキル化アルキル アルコ−ル乳液とし、その後１０−２５部のエトキシル化アルコ−ル乳液を本質的に２０−５０％のポリジメチルシロキサン及び８０−５０％の水から成る第２の水性乳液９０−７５部と混合することを特徴とする方法。
【００３６】４．乾燥重量にして繊維重量の０．５−１０％の第１項に記載の仕上げ剤をその表面に持つスパンデックス繊維。
【００３７】５．乾燥仕上げ剤の量が繊維重量の２−５％である第４項に記載のスパンデックス繊維。
【００３８】６．スパンデックスがポリエ−テル ベ−スのスパンデックスである第４及び５項に記載のスパンデックス繊維。
【０００１】
【発明の背景】
【０００２】
【発明の分野】本発明は特にスパンデックス繊維に適した潤滑仕上げ剤に関する。さらに特別に本発明はポリジメチルシロキサン及びエトキシル化脂肪族アルコ−ルから成る仕上げ剤、仕上げ剤の製造法、及びその仕上げ剤で潤滑したスパンデックス繊維に関する。仕上げ剤はスパンデックス繊維の粘着性を減少させる。
【０００３】
【先行技術の説明】ナイロン、又はポリエステル ポリマ−から熔融紡糸したような従来の紡織フィラメントと比較して、スパンデックス フィラメントは非常に粘着性である。スパンデックス フィラメントは、特によこ管、ボビン、ケ−ク、又は他のそのようなヤ−ンパッケ−ジに巻いたとき、互いに粘着する傾向がある。粘着性は融着フィラメントセグメント、及び高い糸間摩擦として現れる。又、ヤ−ンパッケ−ジからほどくとき、スパンデックス フィラメントに過剰の張力がかかり、また張力が一時的に大きく急速に増加し、被覆、編成、製織などの操作中に多くの切断フィラメントを形成する。さらにスパンデックス フィラメントには、巻かれたヤ−ンパッケ−ジの外層にあるときに比べ内層にあるとき高い圧縮力がかかるので、フィラメントをヤ−ンパッケ−ジからほどくときの平均張力及び張力の一時的変化の回数が非常に異なる。このような張力の変化のため、これらの包装から得たスパンデックス繊維で製造した織物は不均一となる。
【０００４】表面を潤滑し、スパンデックス フィラメントの粘着性を減少させるために種々の仕上げ剤が提示されてきた。商業的操作において使用されかなりの成功を修めたスパンデックス フィラメントのための仕上げ剤は、約９２重量部のポリジメチルシロキサン、４重量部のポリアミルシロキサン、及び４重量部のステアリン酸マグネシウムから成る。同様の仕上げ剤が、Ｃｈａｎｄｌｅｒ，合衆国特許3,296,063 により開示されている。仕上げ剤は、浸漬、パジング、噴霧、仕上げロ−ルにより、又はスパンデックス ポリマ−紡糸液に加え、繊維形成スパンデックス ポリマ−と同時に押し出しをすることによりスパンデックス フィラメントに適用することができる。仕上げ剤は通常、適用するフィラメントの約２−８重量％の量である。
【０００５】Ｂｕｓｔｅｒ等，合衆国特許 3,634,236 はスパンデックス繊維に使用するための仕上げ剤を開示している。仕上げ剤は鉱油、及びシリコン油（例えば部分的に中でもポリジメチルシロキサンから形成された）、及び界面活性剤（例えば炭素数が８−２０のエトキシル化アルキル アルコ−ル）から成る。しかし鉱油仕上げ剤はスパンデックス繊維の膨潤の原因となることが多く、一般に前節で述べた通常使用される市販の仕上げ剤より質が劣る。
【０００６】本発明の目的は、繊維の粘着性を減少させ繊維表面に満足な摩擦特性を与え、それにより糸−被覆及び織物−形成操作において繊維をより有効に使用することができるようにする、スパンデックス繊維のための表面仕上げ剤を提供することである。
【０００７】
【発明の要約】本発明はスパンデックス繊維のための仕上げ剤として適した水性乳液を提供する。乳液は主に５０−９５重量％の水及び５０−５％の固体から成る。固体は本質的に８０−９９．５％のポリジメチルシロキサン及び２０−０．５％のエトキシル化アルキル アルコ−ルから成る。アルコ−ルの数平均分子量は少なくとも８００、好ましくは１，２００−３，０００であり、化学式は
【０００８】
【化２】
Ｈ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈ （式Ｉ）
であり、ここで添字ｎは少なくとも３０、好ましくは４０−６０の範囲であり添字ｐは少なくとも１０、好ましくは１５−５０の範囲である。本発明は又、仕上げ剤の製造法において、５−２０部の熔融状態のエトキシル化アルキル アルコ−ルを９５−８０部の熱水と混合して水性エトシキル化アルキル アルコ−ル乳液とし、その後１０−２５部のエトキシル化アルコ−ル乳液を本質的に２０−５０％のポリジメチルシロキサン及び８０−５０％の水から成る第２の水性乳液９０−７５部と混合することを特徴とする方法を提供する。さらに本発明は乾燥重量にして繊維重量の０．５−１０％、好ましくは２−５％の仕上げ剤をその表面に持つスパンデックス繊維、特にポリ エ−テルをベ−スとするスパンデックス繊維を提供する。部及び％はすべて重量による。
【０００９】
【好ましい具体化の詳細な説明】本文中で使用する”スパンデックス”という言葉は通常の定義であり；すなわち少なくとも８５重量％のセグメント ポリウレタンを含む長鎖合成ポリマ−である。”分子量”は数平均分子量を意味する。”繊維”にはステ−プル ファイバ−、連続フィラメント、及びマルチフィラメントの凝集ストランドが含まれる。他に指示がなければここに記録したすべての部及びパ−セントは重量による。以下の記載、及び下記の実施例は本発明の好ましい具体化を説明する目的のためであり、添付特許請求の範囲で定義された範囲を制限するためのものではない。
【００１０】本発明に従い新規仕上げ剤は５０−９５％の水、及び５０−５％の固体から成る。乳液の固体部分は主に８０−９９．５％のポリジメチルシロキサン及び２０−０．５％のエトキシル化アルキル アルコ−ルから成る。
【００１１】本発明の仕上げ剤で使用するポリジメチルシロキサンは商業的に入手できる。ポリジメチルシロキサンは水性乳液の形態で、粘度が１−１，０００センチスト−クス（０．０１−１０ｍ2／ｓｅｃ）、好ましくは５−１００センチスト−クス（０．０５−１ｍ2／ｓｅｃ）であることが好ましい。そのような乳液は、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｗａｃｋｅｒ Ｓｉｌｉｃｏｎｓ，Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃなどにより販売されている。本発明の仕上げ剤はその最終配合物中に比較的大きな割合のポリジメチルシロキサンを含む。スパンデックス表面に適用するとポリジメチルシロキサンは、良い流体力学的摩擦特性（すなわち糸−対−表面摩擦）を繊維に与える。
【００１２】本発明の仕上げ剤に使用するのに適したエトキシル化アルキル アルコ−ルも、例えばＴｕｌｓａ，ＯｋｌａｈｏｍａのＰｅｔｒｏｌｉｔｅ Ｓｐｒｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｇｒｏｕｐから商業的に入手可能である。それらのエトキシル化アルキル エ−テルの構造式は、
【００１３】
【化３】Ｈ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈであり、ｎは少なくとも３０、好ましくは４０−６０であり、添字ｐは少なくとも１０、好ましくは１５−５０である。エトキシル化アルキル アルコ−ルは種々の第１アルキル アルコ−ルから誘導する非イオン性界面活性剤である。添字ｎは平均炭素鎖長を表す。一般に本発明のエトキシル化アルキル アルコ−ルの数平均分子量は、少なくとも８００、好ましくは１，２００−３，０００である。高分子量はエトキシル化アルキル アルコ−ルがスパンデックス ポリマ−中に吸収されるのを妨げると思われ、ポリマ−中に吸収された場合はもう繊維の表面に望みの粘着防止特性を与えないであろう。例えばアルコ−ル１モル当たり１０モルのエチレン オキシドでエトキシル化したステアリル アルコ−ル（すなわち上記式において、ｎ＝１８，ｐ＝１０及びＭＷ＝約７１０）はスパンデックス繊維中にかなりの量が吸収される。対照的に、アルコ−ル鎖の残基中の炭素数が少なくとも３０の、本発明のエトキシル化アルキル アルコ−ル（すなわち、ｎ＝少なくとも３０）はそう容易に吸収されない。添字ｐ（すなわちアルコ−ル１モル当たりのエチレン オキシドのモル数）で表されるエトキシル化の再少量は１０である。ｐが１０以下の場合は、水性乳液の安定性を保つのが困難なことがしばしばある。本発明の水性乳液は非常に安定と考えられる；これは何カ月も乳化状態を保つことができ、又数回の凍結融解サイクルに耐えることができる。仕上げ剤中のポリジメチルシロキサン（”ＰＤＭＳ”）及びエトキシル化アルキル アルコ−ル（”ＥＯＡＡ”）の重量比は通常９９．５／０．５−９０／１０（すなわちＰＤＭＳ／ＥＯＡＡ）の範囲であるが、９９．５／０．５−９０／１０の範囲が好ましい。
【００１４】本発明の特に好ましい水性乳液仕上げ剤は９７％のポリジメチルシロキサン、及び３％のｎ＝５０、及びｐ＝１６のエトキシル化アルキル アルコ−ルから成る固体を１５％含む。
【００１５】本発明の仕上げ剤は従来の技術及び装置により繊維に適用することができる。噴霧、仕上げロ−ル、パジング、浸漬などが適している。又、ポリマ−溶液から紡糸するポリマ−の場合は（例えばジメチルアセトアミドに溶解したスパンデックス）仕上げ剤をポリマ−溶液に加え、直接ポリマ−と共に紡糸することができる。
【００１６】本発明の仕上げ剤の製造法は、５−２０部の熔融状態のエトキシル化アルキルアルコ−ルを９５−８０部の熱水と混合して水性エトシキル化アルキル アルコ−ル乳液とし、その後１０−２５部のエトキシル化アルコ−ル乳液を本質的に２０−５０％のポリジメチルシロキサン及び８０−５０％の水から成る第２の水性乳液９０−７５部と混合するというものである。通常エトキシル化アルキルアルコ−ルはその融点より約５−１５℃高い温度に加熱する。それから熔融エトキシル化アルキル アルコ−ルを、便宜的に約７５−９５℃、好ましくは８０−９０℃の熱水中に激しく撹拌しながらゆっくり注ぐ。微細な乳液が得られるまで撹拌を続ける。通常約１０分間以下の激しい撹拌で十分である。撹拌の合計時間はバッチの大きさにいくらか依存する。その後エトキシル化アルキル アルコ−ルの水性乳液を室温まで冷却するか、又は所望量のポリジメチルシロキサン水性乳液と混合するとき熱いままに保つこともできる。二乳液を混合するときは、乳液中に過剰の空気が導入されるのを防ぐため低剪断撹拌が好ましい。
【００１７】下記の実施例において、種々の潤滑スパンデックス糸に関する糸間摩擦係数（Ｆs）を報告する。摩擦係数は７０ｄｅｎ（７７ｄｔｅｘ）のスパンデックスフィラメントのためのＪ．Ｓ．Ｏｌｓｅｎ，Ｔｅｘｔｉｌｅ ＲｅｓｅａｒｃｈＪｏｕｒｎａｌ，Ｖｏｌ．３９，３１（１９６９）に従い、投入張力(input tension)が０．８４グラム、巻き角度(wrap angle)が１８０度、及びフィラメント速度が０．００１６ｃｍ／ｓｅｃで、フィラメント上の乾燥仕上げ剤がフィラメントの重量の３．５％である条件において測定する。平均張力及び張力変化の測定が必要な場合、その適した方法はＨａｎｚｅｌ等、合衆国特許 4,296,174 、欄４、２０−４６行に記載されている。
【００１８】前記において、まずスパンデックス繊維に関して本発明を説明した。本発明の仕上げ剤は特にポリエ−テル ベ−スのスパンデックス繊維に有用である。そのようなスパンデックス繊維は、ポリエステル ベ−スのスパンデックス繊維などの他のスパンデックス繊維と比較して粘着性が大きいため、本発明の仕上げ剤をより必要としている。しかし本発明の仕上げ剤はナイロン、ポリエステルなどの従来の合成有機紡織繊維に関しても有用性を見いだすことができる。
【００１９】
【実施例】以下の実施例で本発明の仕上げ剤の製造及びスパンデックス フィラメント上への利用につき説明する。実施例は本発明の仕上げ剤をスパンデックスフィラメント上に使用した時の利点を明確に示している。これらの本発明のスパンデックス フィラメントを商業的に最も利用されているスパンデックス仕上げ剤のひとつを含むフィラメントと比較すると、本発明のフィラメントが単一被覆（ナイロンを用いて）スパンデックス糸の商業的生産において２５−４５％低い破壊度数を有することが示された。以下に報告する結果は代表的と思われるものであり、示した仕上げ剤を含むすべての実行を構成してはいない。
【００２０】実施例１３０炭素鎖アルコ−ル（式Ｉのｎ＝３０）から製造し、アルコ−ル１モル当たり４０モルのエチレン オキシドを含み（式Ｉのｐ＝４０）融点が約８５℃で数平均分子量が２，１２５のエトキシル化アルキル アルコ−ル、ＵｎｉｔｈｏｘTM ４８０をＴｕｌｓａ，ＯｋｌａｈｏｍａのＰｅｔｒｏｌｉｔｅ Ｓｐｒｃｉａｌｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｇｒｏｕｐから入手した。１００グラムのエトキシル化アルキル アルコ−ルの試料をその融点より約１０℃高温まで加熱した。そのようにして熔融した試料を、加熱して約８８℃に保った１．７７３ｋｇの水にゆっくり加えた。添加時には高剪断における激しい撹拌を行った。添加し終わってから加熱をやめ、撹拌をさらに約数分（すなわち約２−５分）続けた。その後乳液が折り重なるまで剪断混合を低速に落とした。低速の撹拌を続け、混合物を温度が６０℃になるまで１分当たり約２℃の速度で冷却し、その後大体室温までもっと急速に冷却した。得られた水性乳液は５．３４重量％のエトキシル化アルキル アルコ−ルを含んでいた。
【００２１】前節の５．３５％エトキシル化アルキル アルコ−ルの水性乳液の試料１６８．６グラムを２５℃、及び低剪断混合にて１０−センチスト−クのポリジメチルシロキサン水性乳液８３１．５ｇ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇから入手）に加えた。得られた水性乳液は３０％の固体を含み、その９７％は１０−センチスト−ク粘度のポリジメチルシロキサンであり３％がエトキシル化アルキル アルコ−ルである本発明の仕上げ剤である。
【００２２】仕上げ剤を、スロットニ−ドルを持つシリンジを用いて、ゆっくり動く７０−ｄｅｎ，Ｔｙｐｅ−１４６Ｃ ＬｙｃｒａR スパンデックス糸（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙにより販売）に一定速度で適用し、糸に３．５％（乾燥）重量を加えた。下記の表１に報告する糸間摩擦の測定には７０−デニ−ル糸を使用した。
【００２３】第２のＴｙｐｅ−１４６Ｃ ＬｙｃｒａR 糸に高速で仕上げ剤を適用した。４０−ｄｅｎのフィラメントに、それが約９００メ−タ−／分の速度で乾式紡糸槽から出る時に従来の仕上げロ−ルを用いて仕上げ剤を適用した。乾燥仕上げ剤はフィラメント重量の３．５％の量となった。これらの低−デニ−ルフィラメントを下記に報告する被覆試験に使用した。
【００２４】実施例２量及び使用するエトキシル化アルキル アルコ−ルに関する以下の少しの修正を除いて実施例１の仕上げ剤の製造法を繰り返した。
【００２５】５０炭素鎖アルコ−ル（ｎ＝５０）から製造し、アルコ−ル１モル当たり１６モルのエチレン オキシドを含み（ｐ＝１６）融点が約１０７℃で数平均分子量が１，４００のエトキシル化アルキル アルコ−ル、ＵｎｉｔｈｏｘTM ７５０を使用した。熔融ＵｎｉｔｈｏｘTMの試料５００グラムを実施例１と同様に２ｋｇの熱水と合わせ２０％の固体を含む乳液を形成した。乳液の試料２２．５グラムを実施例１と同様に４１５．７ｇのＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ １０−センチスト−ク ポリジメチルシロキサンの水性乳液と合わせ、その後さらに６１．８ｇの水を加え、３０％の固体を含む本発明の仕上げ剤を得た。
【００２６】仕上げ剤を実施例１と同様に７０−ｄｅｎ、及び４０−ｄｅｎのＬｙｃｒａRスパンデックス フィラメントに適用した。
【００２７】表１において、７０−ｄｅｎ糸の摩擦測定の結果を本発明の仕上げ剤を含まない同一の糸と比較する。比較試料Ａは、実施例１及び２と同様の方法で製造したが、本発明の９７／３ ポリジメチルシロキサン／エトキシル化アルキル アルコ−ルの代わりに９７／３ ポリジメチルシロキサン／エトキシル化ステアリルアルコ−ル（すなわちｎ＝１８，ｐ＝１０）を含む仕上げ剤を３．５％含浸させたものである。
【００２８】
【表１】
表１ 糸間摩擦 試料 Ｆs，摩擦係数 実施例１ ０．４７ 実施例２ ０．６５ 比較例Ａ ０．６９本発明の仕上げ剤を含む糸は、本発明外のエトキシル化アルコ−ルを用いて製造した糸より糸間摩擦が低いことに注意してほしい。又、本発明の糸の摩擦は糸の包装中で最初に巻いた所望の位置と異なる位置に動いたりすべったりするほど低くはないことに注意してほしい。
【００２９】実施例１及び２による本発明の糸の被覆操作における性能を、スパンデックスフィラメント用の最良の市販仕上げ剤のひとつを表面に含む糸と比較した。市販の仕上げ剤、比較例Ｂ、を４０−デニ−ル Ｔｙｐｅ−１４６Ｃ ＬｙｃｒａRに３．５％乾燥重量となるように適用した。仕上げ剤は９２部のポリジメチルシロキサン、４部のポリアミルシロキサン、及び４部のステアリン酸マグネシウムを含んでいた。被覆操作は１６０−スピンドル，ＯＭＭ ６３ Ｍａｃｈｉｎｅ（Ｍｅｎｏｇａｔｔｏ，Ｉｔａｌｙ）上での２週間にわたる試験を含み、１インチ当たり１５−４０巻き（様式に依存）の２０−デニ−ルナイロンで、１６０の異なる供給容器のそれぞれからの４０−デニ−ル スパンデックス糸を、平均速度１分当たり約２３メ−トルで単一被覆して被覆スパンデックス糸を形成するものである。試験の第１及び第２週に製造した被覆糸の１００万メ−トル当たりの切断スパンデックス糸の数を表２にまとめる。
【００３０】
【表２】
表２ 被覆試験 製造１００万メ−トル当たりの スパンデックス糸切断の数 試料 第１週 第２週 実施例１ ２．７ １．６ 実施例２ １．９ １．４ 比較例Ｂ ３．５ ２．４表２のデ−タにより本発明の仕上げ剤を含む糸の重大な利点が示されている。切断度数の２５−４５％の減少は明確に商業的重要性を持つ。
【００３１】本発明の主たる特徴及び態様は以下のとうりである。
【００３２】１．特にスパンデックス繊維への使用に適した水性乳液仕上げ剤において、５０−９５重量％の水、及び５０−５％の固体から成り、その固体は本質的に８０−９９．５％のポリジメチルシロキサン、及び数平均分子量が少なくとも８００で、化学式
【００３３】
【化４】Ｈ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈここで添字ｎは少なくとも３０であり添字ｐは少なくとも１０である、のエトキシル化アルキル アルコ−ル２０−０．５％から成ることを特徴とする仕上げ剤。
【００３４】２．第１項に記載の水性仕上げ剤において、分子量が１，２００−３，０００の範囲であり、ｎが４０−６０の範囲であり、ｐが１５−５０の範囲であることを特徴とする仕上げ剤。
【００３５】３．第１項に記載の仕上げ剤の製造法において、５−２０部の熔融状態のエトキシル化アルキル アルコ−ルを９５−８０部の熱水と混合して水性エトシキル化アルキル アルコ−ル乳液とし、その後１０−２５部のエトキシル化アルコ−ル乳液を本質的に２０−５０％のポリジメチルシロキサン及び８０−５０％の水から成る第２の水性乳液９０−７５部と混合することを特徴とする方法。
【００３６】４．乾燥重量にして繊維重量の０．５−１０％の第１項に記載の仕上げ剤をその表面に持つスパンデックス繊維。
【００３７】５．乾燥仕上げ剤の量が繊維重量の２−５％である第４項に記載のスパンデックス繊維。
【００３８】６．スパンデックスがポリエ−テル ベ−スのスパンデックスである第４及び５項に記載のスパンデックス繊維。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 特にスパンデックス繊維への使用に適した水性乳液仕上げ剤において、５０−９５重量％の水、及び５０−５％の固体から成り、その固体は本質的に８０−９９．５％のポリジメチルシロキサン、及び数平均分子量が少なくとも８００で、化学式
【化１】Ｈ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈここで添字ｎは少なくとも３０であり添字ｐは少なくとも１０である、のエトキシル化アルキル アルコ−ル２０−０．５％から成ることを特徴とする仕上げ剤。
【請求項２】 請求項１に記載の仕上げ剤の製造法において、５−２０部の熔融状態のエトキシル化アルキル アルコ−ルを９５−８０部の熱水と混合して水性エトシキル化アルキル アルコ−ル乳液とし、その後１０−２５部のエトキシル化アルコ−ル乳液を本質的に２０−５０％のポリジメチルシロキサン及び８０−５０％の水から成る第２の水性乳液９０−７５部と混合することを特徴とする方法。
【請求項３】 乾燥重量にして繊維重量の０．５−１０％の請求項１に記載の仕上げ剤をその表面に持つスパンデックス繊維。
【請求項１】 特にスパンデックス繊維への使用に適した水性乳液仕上げ剤において、５０−９５重量％の水、及び５０−５％の固体から成り、その固体は本質的に８０−９９．５％のポリジメチルシロキサン、及び数平均分子量が少なくとも８００で、化学式
【化１】Ｈ（ＣＨ2）n−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）p−Ｈここで添字ｎは少なくとも３０であり添字ｐは少なくとも１０である、のエトキシル化アルキル アルコ−ル２０−０．５％から成ることを特徴とする仕上げ剤。
【請求項２】 請求項１に記載の仕上げ剤の製造法において、５−２０部の熔融状態のエトキシル化アルキル アルコ−ルを９５−８０部の熱水と混合して水性エトシキル化アルキル アルコ−ル乳液とし、その後１０−２５部のエトキシル化アルコ−ル乳液を本質的に２０−５０％のポリジメチルシロキサン及び８０−５０％の水から成る第２の水性乳液９０−７５部と混合することを特徴とする方法。
【請求項３】 乾燥重量にして繊維重量の０．５−１０％の請求項１に記載の仕上げ剤をその表面に持つスパンデックス繊維。
【公開番号】特開平５−８６５７８
【公開日】平成５年（１９９３）４月６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−４０６４３
【出願日】平成３年（１９９１）２月１３日
【出願人】（５９０００５３５７）イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (1)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【公開日】平成５年（１９９３）４月６日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）２月１３日
【出願人】（５９０００５３５７）イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (1)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
[ Back to top ]