专利名称：纤维用油剂组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及合成纤维的纺丝工序中，即使高速行车下也可以优质地纺丝，而且对于以后纺织工序中的上浆性也不会产生坏影响的纤维用油剂组合物。
一般对于合成纤维用油剂组合物所要求的特性应该满足即使用在喷丝头速度以1000mpm以上的高速纺丝工序中，也具有能充分显示润滑性的油膜强度、耐热性以及对于纺织工序中的上浆性不会产生坏的影响。因此，合成纤维用的油剂组合物虽然使用在纺丝工序中，但还必须满足对于纺织工序的上浆性的要求。
在构成纤维用油剂组合物的成分中，为了确保润滑性，作为润滑剂成分可以举出油膜强度优良的酯类。可是使用酯系的润滑剂时，虽然能适应于纺丝工序的高速化，但是存在着对于下一道纺织工序的上浆性有坏的影响，不能充分确保上浆性的问题。即含有以酯类作为润滑剂的油剂组合物，存在着在纺织工序中与上浆剂相溶以及酯类对上浆剂起着增塑剂的作用，而使上浆剂的强度下降的问题。
作为其他的润滑剂成分已知的有矿物油。比较高粘度的矿物油(30℃下测定的粘度用雷德伍德秒表示为100-150秒，不发挥的)对于用在纺织工序中的上浆剂的强度不会产生劣化现象。可是这样的矿物油的油膜强度比酯类低，所以用在高速纺丝工序中时，不能充分确保润滑性。也就是说，由于矿物油的纺丝性差[具体的是发生起毛(FLUFF)及断丝(THREAD BREAKAGE)]，所以以往的技术中，不能作为高速纺丝用油剂组合物的润滑剂的主成分使用。
另外，为了确保油剂组合物均一地粘着在纺丝上，作为油剂组合物的构成成分之一，使用了乳化剂，试验了以水性乳液的形态使用该油剂组合物(参照特愿昭61-296175号公报、特愿平3-97961号公报)。可是在这样的油剂组合物中，对于乳化剂的种类和性能(纺丝性等)的关系并没有充分地研究。
因此，目前迫切地希望能开发出同时能满足纺丝工序中要求的特性和纺织工序中要求特性的高速纺丝用油剂组合物。
因而，本发明的目的在于提供即使在高速纺丝工序中使用也能显示良好的纺丝性，并对纺织工序的上浆性不产生坏影响的纤维用油剂组合物。
本发明者们着眼于纺丝性与油剂组合物向纺丝纤维上均匀粘着的密切关系，为了达到上述目的进行了锐意的研究。其结果发现了含有在分子量比较低的醇类或羟基芳香族类上加成了环氧乙烷和氧化丙烯的至少一种的化合物的油剂组合物，并以水溶性乳液的形式使用该油剂组合物时，可以得到极其优良的粘着性，从而完成了本发明。
也就是说本发明是关于纤维用油剂组合物，它是由用下式(1)表示的至少一种化合物和，占组合物全重量的20%以上量的，30℃时测定的粘度用雷德伍德秒表示为60秒以上的矿物油而组成。
RO(PO)m(EO)nH (Ⅰ)[式中，R是碳数1-8的烃基、PO是丙烯氧基、EO是乙烯氧基，m、n分别独立地是0-11的数，而且m+n是1-11的数。m和n均是正数时，氧化丙烯和环氧乙烷的加成方法及加成顺序没有限定。]换而言之，本发明是关于纤维用油剂组合物，它含有用下式(Ⅰ′)表示的至少一种化合物和，作为润滑剂，25%(重量)以上，30℃时的测定粘度用雷德伍德秒表示为60秒以上的矿物油并以水性乳液或水溶液形式使用。
RO(PO)m(EO)nH (Ⅰ′)[式中，R是碳数1-8的烃基、m、n分别是0-11的数，而且m+n是在1-11的范围内。PO是丙烯氧基、EO是乙烯氧基。混合EO和PO后使用时，可以用无规加成、嵌段加成的任一方法，与两者加成顺序没有关系。]本发明的纤维用油剂组合物的具体实施方案，举出如下a)上述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的m+n是2-5的数。
b)上述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的m是11以下的正数。
c)上述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的m、n分别独立地是11以下的正数。
d)上述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的m是0，而n是大于7小于11的正数。
e)上述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的R是碳数1-8的烃基(但是要除去有支链的碳数为8的烃基)。
f)上述的纤维用油剂组合物，其中含有至少一种占组合物全重量的1-60%量的用式(1)表示的化合物。
g)上述的纤维用油剂组合物，其中的矿物油是30℃时测定的粘度，用雷德伍德秒表示为60-400秒的矿物油。
h)上述的纤维用油剂组合物，其中含有占组合物全重量的20-70%量的矿物油。
i)上述的纤维用油剂组合物，其中进而含有矿物油以外的润滑剂。
j)上述的纤维用油剂组合物，其中进而含有作为润滑剂的酯化合物。
k)上述的纤维用油剂组合物，其中进而含有占组合物全重量大于0小于45%(重量)的润滑剂的酯化合物。
l)上述的纤维用油剂组合物，其中进而含有除用式(1)表示化合物以外的表面活性剂。
m)上述的纤维用油剂组合物，其中进而含有占组合物全重量的20-70%(重量)的除用式(1)表示的化合物以外的表面活性剂。
n)上述的纤维用油剂组合物，其中是以水性乳液或水溶液形式使用。
o)上述的纤维用油剂组合物，其中是使用在喷丝头速度1000mpm以上的高速纺丝中。
以下详细说明本发明。
本发明的油剂组合物含有至少一种用上述式(1)中表示的化合物。
使用式(1)中表示的化合物时，其中油剂组合物均匀地粘着在纤维上的理由未必很清楚，但是可以推测在高速行车的丝条上平滑地移动油剂组合物时，高速运动下的油剂组合物的表面张力对其均匀附着性有很大的影响。
进而详细说明上述式(Ⅰ)上述式(Ⅰ)中的R是碳数1-8的烃基，例如可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、环己基、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，优选的是碳数1-8的烷基。
上述式(Ⅰ)中，丙烯氧基的数m，换言之，氧化丙烯加成摩尔数和乙烯氧基的数n，换言之，环氧乙烷加成摩尔数，分别独立地是0-11的数，合适的是0-8的数，也可以是0-11的整数。特别优选的是m是1-6，而且n是0-5。若使用m、n中的至少一个超过11的化合物时，在纺丝高速行车下，则难以发挥均匀的涂油性。式(1)中只是对烯化氧(这里是氧化丙烯和环氧乙烷)的加成摩尔数，表示了互相不同化合物的混合物或集合物，所以m、n分别表示了它们的平均值。另外，式(1)中表示的该混合物或集合物中，对于烯化氧的加成摩尔数具有一定的分布。
m+n，即氧化丙烯平均加成摩尔数和环氧乙烷平均加成摩尔数的合计为1-11的数，优选的是2-10的数，更优选的是2-5的数，在此范围内也可以是整数。使用m+n数在此范围以外的化合物时，则在纺丝高速行车时，难以充分发挥均匀涂油效果。
上述式(1)所示化合物一般可以通过在甲醇、乙醇、正丁醇等的低级醇、苄醇等的芳香醇或苯酚化合物上加成环氧乙烷和/或氧化丙烯来制造。
制造上述(1)所示化合物时，若使用环氧乙烷和氧化丙烯两者，其加成方法可采用无规加成、嵌段加成中任一种方法，另外与两者加成的顺序无关。即在嵌段加成时，在低级醇等的原料上可以先加成环氧乙烷和氧化丙烯中的任意一个。此外，在式(1)中，为了方便记作(PO)m(EO)n，但这是氧化丙烯、环氧乙烷的顺序，当然，这些并不表示嵌段加成的顺序。
上述式(1)所示的化合物中，最好R是5-8的烃基、m是1-6的数且n是0-5的数的化合物。这样的化合物中至少要加成了氧化丙烯(即m是11以下的正数)的化合物，最好是加成了氧化丙烯和环氧乙烷两者(即m是11以下的正数、n是11以下的正数)的化合物。其理由是要兼顾两方面(i)为了避免由于纺丝条件、特别是辊子温度条件而产生的发烟问题，有必要适当地选择式(1)化合物的分子量;(ii)为了达到纺丝的均匀涂油和确保润湿性。油剂组合物在纺丝上的均匀附着性是与配合在该油剂组合物中的上述式(1)所示化合物的亲油性和亲水性的平衡(HLB)有关系，上述式(1)所示的化合物中的烃基的碳数是5-7时，加成了氧化丙烯和环氧乙烷两者的化合物可以显示出优良的HLB。
此外，在本发明中，作为式(1)所示的化合物可以使用m是0而且n超过7，小于11的正数的化合物，或者R使用除去具有支链的碳数为8的烃基以外的碳数1-8的烃基化合物。除了具有支链的碳数为8的烃基以外，在碳数1-8的烃基中，包括了碳数1-7的烃基、碳数8的直链脂肪族烃基、总碳数为8的其末端用芳香族烃基或脂环族烃基取代了的直链脂肪族烃基(例如苯乙基)、总碳数为8的，可有直链烃基作为取代基的芳香族烃基(例如4-乙基苯基)、及总碳数为8的可有直链烃基作为取代基的脂环烃基(例如4-乙基环己基)等。
上述式(1)表示的化合物一般以该油剂组合物全重量的1-60%(重量)，优选的是1-50%(重量)，更优选的是3-50%(重量)，最优选的是3-20%(重量)配合在本发明的油剂组合物中。上述式(1)所示的化合物的量不足1%(重量)时，即使使用该油剂组合物也不能得到优良到成丝性，另一方面，其量若超过60%(重量)时，则油剂组合物的润滑性变弱，将其用于纺丝时，由于润滑性不足而降低了成丝性。
本发明的纤维用油剂组合物，除了上述式(1)表示的化合物外，还含有作为润滑剂的，在30℃时测定的粘度用雷德伍德秒表示为60秒以上的矿物油，例如液体石蜡，其含量相当于组合物全重量的20%(重量)以上。
本发明中优选的是使用在30℃时测定的粘度用雷德伍德秒表示为60-400秒的矿物油，更优选的是使用100-250秒的矿物油。其粘度过高的矿物油会降低润滑性能。
在本发明的油剂组合物中，上述矿物油的配合量，一般相当于该油剂组合物全重量的20-70%(重量)，优选的是22-70%(重量)，更优选的是25-70%(重量)，最优选的是30-70%(重量)。
本发明的油剂组合物也可以含有矿物油以外的润滑剂。作为这些润滑剂的代表例可以举出酯类。
作为用于润滑剂的酯类虽然没有特殊的限定，但一般是使用如2-乙基己基硬酯酸酯、十四烷酸异丙酯、十六烷酸异丙酯、硬脂酸正丁酯、油酸异月桂酯、油酸油醇酯、己二酸二油醇酯、新戊基乙二醇(NPG)二油酸酯、三羟甲基丙烷三2-乙基己酸酯、四壬酸季戊四醇酯等的脂肪族酯类及椰油、牛脂、棕榈油、蓖麻油、菜籽油等的天然油脂类。
该酯类优选的是以该油剂组合物全重量的0-45%(重量)、更优选的是0-35%(重量)、最优选的是0-21%(重量)的比例配合到本发明的油剂组合物中。
换言之，配合在本发明的油剂组合物中润滑剂的量，一般是该油剂组合物全重量的20-70%(重量)，而该润滑剂的组成中的酯类为润滑剂的0-50%(重量)，优选的是10-30%(重量)，上述矿物油占润滑剂的50-100%(重量)，优选的是70-90%(重量)。这样大量地使用矿物油是因为可以降低矿物油对纺织时所用浆剂的互溶性，不使浆剂软化，从而也就不会降低浆剂的粘着强度的缘故。从来就已知道当把大量的矿物油添加到纤维用油剂组合物中时，油剂组合物的润滑性变坏，进而成丝性也变差。可是当使用含有上式(1)所示化合物的本发明油剂组合物时，尽管含有大量的矿物油，在高速纺丝时也能保证油剂组合物均匀地附着，其结果提高了制丝性。
另外，本发明的油剂组合物也可以含有除了上式(1)所示化合物以外的表面活性剂。这些表面活性剂的例子可以举出油醇环氧乙烷加成物、月桂醇环氧乙烷加成物等高级醇的环氧乙烷加成物以及蓖麻油的环氧乙烷加成物。
上述用式(1)表示的化合物以外的表面活性剂优选的是以该油剂组合物全重量的20-70%(重量)配合在本发明的油剂组合物中。
本发明的油剂组合物中进而也可配合防静电剂。作为防静电例子可以举出烷基硫酸酯、脂肪酸皂、烷基磺酸酯、烷基磷酸酯等的阴离子性表面活性剂。使用防静电剂时，对于其配合量没有特别的限制，但一般是油剂组合物全重量的3-15%(重量)。另外，本发明的油剂组合物中，必要时也可以加入抗氧剂、防腐剂、润湿增强剂等。
本发明的油剂组合物一般是使用含有5-50%(重量)、优选的是10-20%(重量)该油剂组合物的水性乳液或水溶液，特别优选的是使用水性乳液形式。由于是以水性乳液形式使用本发明的油剂组合物，所以成本下降，另外，废物的处理也变得容易。而且在高速行车下，可以完成油剂组合物向丝条上进行均匀的附着，其结果得到了优良的制丝性。
本发明的组合物可以用于聚酯系纤维、聚丙烯腈系纤维、聚酰胺系纤维等的一切合成纤维的处理，对于用该油剂组合物处理的丝条材料没有限定。另外也可以使用在单丝、短纤维纱上。
本发明的油剂组合物的附着量可依纤维的粗细、品种、形态等而适当地加以确定，但一般附着在纤维上的量用净量(油剂组分中水以外成分的量)表示约为纤维的1%(重量)。
本发明的油剂组合物主要是用在纺丝工序中，但也可以应用在捻纱加工工序、返绕工序等。作为油剂组合物(或其水性乳液或水溶液)的供给方法的例子，可以采用辊子给油、喷嘴给油、计量泵给油、喷射法等中的任何一种方法。
本发明的油剂组合物最好是供给在高速行车下(喷丝头速度1000mpm以上)，需要涂油的纺丝工序。在纺丝抽伸法纺丝时，使用本发明油剂组合物的供给方法可以采用上述的辊子给油等的方法，或者也可用计量泵供给。另外，在抽伸纺丝工序中，本发明油剂组合物的供给量相对于纤维，其净量(除去油剂组合物中水以外成分的量)约为纤维的1%(重量)。
使用本发明的纤维用油剂组合物，对于在高速下行车的纺丝工序可以使得丝条上的涂油均匀化，并可显著地抑制毛刺数，而且可改善纺织工序的上浆性。其结果提高了丝的质量，减少了纺丝工序中的断丝，提高了生产效率。
以下参照实施例说明本发明，但本发明不受这些实施例的限制。
实施例1对本发明及比较的纤维用油剂组合物评价其成丝性。
按照表1所示的基本油剂配方，但是对于润滑剂是按表2及表3的配方，配制成基本油剂组合物(油剂号1-13)。向这些基本油剂组合物中以相当于基本油剂组合物重量的10%的量添加以下的化合物A，配制成油剂组合物(油剂号14-26)。对于得到的各种油剂组合物(油剂号1-26)用下式的方法评价其成丝性。其结果表示在表2及表3中。
·化合物A iBu-O(PO)2(EO)4[iBu表示异丁基。烯化氧是按照氧化丙烯、环氧乙烷的顺序进行嵌段加成。]表1基本油剂组合物的配方润滑剂*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%脂肪酸二乙醇酰胺 2重量%POE(3)月桂基磷酸酯胺 4重量烷基磺酸钠 4重量%(注)＊1油酸月桂酯和矿物油[使用锐孔型的雷德伍德粘度计，30℃时测得的粘度(以下称雷德伍德秒)为100秒]按表2或表3的比例配合。
＊2表1中的POE是聚氧化乙烯的缩写，()内的数字表示加成的平均摩尔数。
成丝性的评价方法(1)制造出的丝条聚酯丝、75登尼尔、36单丝(2)纺丝条件纺丝速度1500mpm，卷取速度4500mpm(3)给油配制成油剂组合物的浓度为15%(重量)的水性乳液，将其加在辊子上给油。涂油辊的旋转速度是15rpm。
(4)评价使用上述的水性乳液，用纺丝抽伸式纺丝机纺丝，并数出断线的外侧的毛刺数。
实施例2对本发明及比较用的纤维用油剂组合物评价其上浆性。
使用油剂号14-26油剂组合物和下述的糊浆剂制作薄膜并用下述的方法评价上浆性(薄膜断裂强度)。其结果表示在表3中。
薄膜断裂强度的评价方法(1)薄膜的制作方法①将糊浆(Plus size J-95、互应化学(株)制)和油剂组合物以糊浆/油剂组合物＝2/1(有效成分)的比例混合。
②用吸液管将①的样品0.5ml注入到4.5cm×1.5cm×1mm的模中。
③将其在25℃、65%RH的恒温恒湿室中放置2日，制作薄膜。
(2)薄膜断裂强度的测定方法薄膜断裂强度是用坦锡伦UCT-100(ORIENTIC社制)进行测定。
具体的是将取出的薄膜的两端夹持在坦锡伦上，使薄膜的中央部位(坦锡伦夹持的部位)长度为3cm，以10cm/min拉伸速度拉伸薄膜以测定薄膜断裂强度。
使用g重(gf)单位，测定10次。
表3中的值是10次的平均值。
从表2及表3中的结果可以明显在地看出，由于使用化合物A可以显著地抑制产生的毛刺数。
另外从表3可以看出油剂组合物的矿物油含量升高，上浆性(薄膜断裂强度)好，即矿物油的含量在18.2%之前(油剂号20，润滑剂成分中矿物油的比例为40%(重量))上浆性慢慢上升，在18.2-27.3%(重量)时急剧上升，31.8%(重量)以上时慢慢上升。
实施例3向实施例1表1的基本油剂组合物中以基本油剂组合物重量的10%量添加表4化合物A-H中的一种，配制油剂组合物(油剂号21、22及27-35)。但是对于润滑剂的构成可按表5-1及表5-2的配方进行。对于得到的各种油剂组合物(油剂号21、22及27-35)，可用与实施例1相同方法评价成丝性或用与实施例2相同方法测定评价薄膜断裂强度，其结果表示在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。
嵌段加成时，其加成顺序如上述表4所示。
表5-1 注)＊1 30℃时测定的雷德伍德秒＊2 化合物A-G使用基本油剂组合物重量的10%的量。
表5-2 注)＊1 30℃时测定的雷德伍德秒＊2 化合物A、E、F、H使用基本油剂组合物重量的10%的量从表5-1记载的结果可以明显地看出，使用化合物B-G代替化合物A时，所发生的毛刺数、薄膜切断强度与使用化合物A的情况为同一水平。
从表5-2记载的结果可以明显地看出，使用粘度雷德伍德秒为150秒的矿物油时，所发生的毛刺数、薄膜切断强度与使用粘度雷德伍德秒为100秒的矿物油的情况为同一水平。
权利要求
1.纤维用油剂组合物，它是由用下式(1)表示的至少一种化合物和，占组合物全重量的20%以上量的，30℃时测定的粘度用雷德伍德秒表示为60%秒以上的矿物油而组成，RO(PO)m(EO)nH (Ⅰ)[式中，R是碳数1-8的烃基、PO是丙烯氧基、EO是乙烯氧基，m、n分别独立地是0-11的数，而且m+n是1-11的数，m和n均是正数时，氧化丙烯和环氧乙烷的加成方法及加成顺序没有限定。]
2.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的m+n是2-5的数。
3.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的m是11以下的正数。
4.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的m、n分别独立地是11以下的正数。
5.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的m是0，而n是大于7小于11的正数。
6.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中式(1)中的R是碳数1-8的烃基(但是要除去有支链的碳数为8的烃基)。
7.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中含有至少一种占组合物全重量的1-60%量的用式(1)表示的化合物。
8.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中的矿物油是30℃时测定的粘度，用雷德伍德秒表示为60-400秒的矿物油。
9.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中含有占组合物全重量的20-70%量的矿物油。
10.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中进而含有矿物油以外的润滑剂。
11.按权利要求10所述的纤维用油剂组合物，其中含有作为润滑剂的酯化合物。
12.按权利要求11所述的纤维用油剂组合物，其中进而含有占组合物全重量的大于0小于45%(重量)的润滑剂的酯化合物。
13.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中进而含有除用式(1)表示化合物以外的表面活性剂。
14.按权利要求13所述的纤维用油剂组合物，其中含有占组合物全重量的20-70%(重量)的除用式(1)表示的化合物以外的表面活性剂。
15.按权利要求11所述的纤维用油剂组合物，其中进而含有除用式(1)表示化合物以外的表面活性剂。
16.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中是以水性乳液或水溶液形式使用。
17.按权利要求1所述的纤维用油剂组合物，其中是使用在喷丝头速度1000mpm以上的高速纺丝中。
全文摘要
本发明是关于纤维用油剂组合物，它是含有由用下式(1)表示的至少一种化合物和，占组合物全重量的20％以上量的，30℃时测定的粘度用雷德伍德秒表示为60秒以上的矿物油，以及进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剂组成。[式中，R是碳数1—8的烃基、PO是丙烯氧基、EO是乙烯氧基，m，n分别独立地是0—11的数，而且m+n是1—11的数。m和n均是正数时，氧化丙烯和环氧乙烷的加成方法及加成顺序没有限定]。使用本发明纤维用油剂组合物，在高速下纺丝工序中可以使丝条涂油均匀化，抑制发生的毛刺数，而且纺织工序中的上浆性好。其结果可以提高丝的质量和生产效率。
文档编号D06M13/17GK1109930SQ9510160
公开日1995年10月11日 申请日期1995年1月25日 优先权日1994年1月26日
发明者冈村真美, 山根浩一, 富冈育子, 丸山明夫 申请人:花王株式会社