合成繊維のサイジングに関する研究
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(2) 4 “. 合成繊維のサイジングに関する研究. フ ィラメ ン ト糸 のサ イジ ングは ,単 繊維 を相互 に接着 ,集 束 し,糸 一糸. ,. 糸―金属 の耐摩耗性 を向上 させ ,毛 羽伏 せや ,抱 合 力を大 き くし,強 度 を増 加 させ るが ,適 度 の柔軟性 が あ り伸度 はあま り低下 せ ず ,平 滑性 と ヨ リ止効 果 があ り,そ の上 帯電 防止性 と糊付 きが容易 で ある ことが要求 され る。. 3。. サ イジ ング斉J. サ イ ジ ング剤 は毛羽伏 せや ,単 繊維 の接着 な どの働 きをす る粘着材料 と し ての 糊材 と,柔 軟性 ,平 滑性 ,浸 透性 ,帯 電 防止性 な どを もつ 油剤類 とに分 け られ ,特 に必 要 な性質 を(1)製 織上 り,(2)の り付 段階 ,(3)後 加 工 と工程別 に 考 えてみ ると次 のよ うに な る。. (1)製. 織上必要な性質. 接着性 が優 れて い る。粘着性 が少 ない。皮質形成性 が大 きい。適 当な柔軟 性 を も って い る。落 ち糊が少 い。 吸湿性 が少 な い。耐摩耗性 がよい。帯電 性 が少 ない。平滑性 がある。そ して極端 な熱可塑性 がない等 で ある。. (2)の. り付段階 で必 要な性 質. 付着量 を適度 に調整す るために適 当な粘度 を も ってい ること。適 当な浸透 性 を もつ こと。原糸油斉」との相溶性 がよい こと,お よび発泡 性 が少 ない こ と 等 で ある。. (3)後. 加. 工. 精練 で容易 に脱落す る ことおよび ヒー トセ ッ ト等 で変質 しな い こと。. 4。. サ イジ ング斉Jの 分類. サ イ ジ ング剤 は一般 に天然糊剤 と半合成 糊剤 と合成糊剤 に分 け られ るが 合成繊維 の 糊剤 と して は. PVAと. ァ ク リル酸 エス テ ル系 に限定 され る。. ,.
(3) 渡. 辺. 正. 元. (1)PVA PVAの 性質 は重合度 とけん化度 の程度 によ つて変 わ って くるので 織 物 の 種類 に応 じて これに適合す る ものを選 択す る。酢酸 基 を 一 部残存 させ た部分 けん 化物 は,溶 解性 を高 め る こ とによ つて疎水性繊維 に対 して親 和性 を高 め 接着性 を向上 させ る。又 フ ィルム は透 明 で あ り,そ の 引張 り強 さ,摩 擦強 さ. ,. ,. 屈 曲強 さは優 れ て い る。. PVAの 種類 と して は完全 けん化 物 ∼ CH2. CH CH2 CH CH2 CH CH2∼. OH. OH. OH. と部分 けん化 物 ∼CH2. CH CH2 CH CH2 CH CH2∼. OH. OCOCH3. dH. とがあ るが ,酢 酸基 を一 部残存 させ た部分 けん化 物 は ,溶 解性 を高 め る こと によ って ,疎 水性繊維 に対 して親和性 を高 め ,接 着性 を向上 させ る。. PVAは OH基 と水 との間 の水素結合 によ る水和 ,お よび抱水 によ つて 溶 解 す る。 この性質 は精練 には好 都合 で あるが ,W.J.L.用 ノ リ斉」と混合 し. ,. W.J.L.で 使用 された場合 は落 ち ノ リの増加 の問題 があ る。. (2)ア. ク リル 系. 一 般 に接着 力が強 いので ,ポ リエス テ ル フ ィ ラメ ン トのよ うな強力な接着 力を必要 とす る繊維 のサ イジ ング剤 と して用 い られ る。 ア ル キ ル 基 の 種 類 を変 え る こ とによ って ,種 々の性質 を も ったサ イジ ング剤 が得 られ る。また 一COONa基 によ つて水 に溶解 す る性質 が 現 わ れ ―COONa基 が少 な い と親 水性 が低下 し,多 い と親水性 が増 大す る。 フ ィラメ ン ト糸用 サ イ ジ ング斉Jと のケ ン化度 は10∼ 15%程 度 で あ して使用 され るア ク リル酸 エス テ ル系 ノ リ斉」 るので ,積 極的 な溶解性 がな い。 この性質 によ リ ウォー タ ー ジェ ッ トルーム (W.J.L。 )用 サ イジ ング剤 と混合 された場合 で も,PVAょ りは 問題 が少 な. い。 しか しノ リ落 ちが増加す る傾 向 がある。.
(4) δ δ δ. 合成繊維のサイジングに関する研究. 現在 フ ィ ラメ ン ト糸用 に使用 されて い る WoJ.L.用 ノ リ剤 の 大 部 分 は. ,. ア ク リル酸 エス テ ル系 のア ンモ ニ ウム塩 で あ る。 ∼ CH2. CH CH2 CH CH2 CH CH2∼. COOR C00NH4 COOR ア ンモ ニ ウム塩 はチ ャ ンバ ー や シ リンダ ーで 乾燥 され る ことによ って 簡単 に ア ンモ ニ アが離 脱 して ,水 に溶解 しな い ノ リ剤 の皮膜 を形成 す る。 ア ク リ ル酸 エス テ ル系 ノ リ剤 の溶解機構 と して は 一COONa.― COONH4が (一 )の. (十 ),. イオ ンに解離 し,(+),(一 )の イオ ンは反 撥 して 分子 は拡大 し,粘 度. は上昇す る。また水 との水和 および抱 水 によ り溶解 して粘度 は上昇 し,稀 釈 に よ り粘度 は低下 す る。 ア ク リル酸 エス テ ル系 ノ リ剤 の長所 と して は ,① 接着性 が優 れていて ,ノ リ付 け糸 の抱合 力が大 きい ,② 落 ちノ リが少 な い ,① 柔軟性 は広 範囲 に 改質 す る ことがで きる等を 挙げ る こ とがで きるが ,一 方短所 と して は ,① 熱可塑 性 樹脂 の特徴 が大 で 温度 によ って柔軟性 お よび粘着性 が大 き く変 る,② 吸湿 に よ り柔軟性 お よび粘着性 が変 る,① 帯電性 が比 較的大 きい等を あげ ること 表 1 アク リル酸 エステル系 ノ リ剤 の性質 ノ. り剤. G社 フィラメント用. 特性項 目. G社. ス パ ン糸 用. G社. WoJ.L.用. (%). 25. 25. 粘度 (10%,20C)(cpS) 〃 (10%,50℃ )(cpS). 3.6. 3.8. 7.9. 2.01. 1.8. 3.6. 有. 効. 成. 湿. 吸. 分. 率. (%). (20C,85%RH) 粘. 着 (30℃. 接. 度. 2,138. 108. 95. ,65%RH). ヤ ン グ 率 (20℃. 1,836. 力 (g/Cm). 着 (20℃. (mg/cm2). ,85%RH). 14.4. (kg/mm2). ,65%RH). 158.
(5) 渡. 辺. 正. 元. がで きる。 しか しこれ らの欠点 は共重合 ,中 和剤 ,重 合度 あ るいは ノ リの配合 ,油 剤 によ り減少 させ る ことが可能 で あ る。 ア ク リル酸 エス テ ル系 ノ リ剤 の性質 を表 1に 示 す。. 5。. 油. (1)油. 斉J 剤 の性能 と効果. サ イ ジ ング油斉」とは平滑 斉」と乳化剤 で あ って ,ノ リ液 に安定 に混 合 し,原 糸 に対す る浸 透 を助長 し,ノ リ付 け糸 に平滑性 ,柔 軟性 ,帯 電防止性 等 を付 与す る。 乳化斉Jと して使用 され るア ニ オ ン系 ,非 イオ ン系 ,両 性 系 の各種 の界面 活 性斉Jが 使用 され るが ,直 接 その界面 活性 に関係 あ る基本 的性質 を利用す る も の と,間 接的 に関係す る副次的性質 を利用 す る もの とがある。 基本 的性質 の利用 と して は① 湿潤性 ,浸 透性 ,再 湿潤性 ,② 消泡性 ,③ 乳 次的性質 の利用 と して は ,① 化性 ,分 散性 ,可 溶化性 ,④ 洗浄性 で あ り,冨 」 平滑性 ,耐 磨耗性 ,② 帯電 防止性 等 で ある。 油剤 の作用 と効果 は ,ノ リ剤 の特性 を助長す るとともに ,そ れ 自身 の平滑 性 お よび柔軟性 によ つて ,繊 維 の製織性 を向上 す るほか ,静 電気 の部分的 な 蓄積 を防止す る ことによ つて製織作業 を助 け る ことにあ る。即 ち原糸 に付 着 を ノ リ液 中 に離 脱 させ ると同時に ,ノ リ斉Jを 繊維 の間隙 まで 湿 して い る油斉」 潤 浸 透 させ て ,次 に ノ リ剤 で 接着抱合 させ た糸 と糸 との分離を容易に し,更 に ノ リ付 け糸 に平滑性 および適 当な柔軟性 を付与 して製織 工 程 での毛 羽立 ち や静電気障害 を防止す るもので あ る。. (2)油. 剤 の作 用機構. 油剤 は繊維上 に形成 された ノ リ剤 フイルムの表面 と内部 との両方 に存在 し てお り,表 面 に存在す る油斉」が ノ リ剤 フ イルムを スポ ンジ状 に して ,柔 軟性 を付与 してい ると考 え られ る。.
(6) δ 合成繊維のサイジングに関する研究 “ 油斉」中 の界面活性剤 は単糸 とノ リフイルムの界面 に存在 す る場合 が多 いの で ,界 面活性剤単独や界面活性剤 の 多 い油剤 (例 えば. PEG,浸 透剤 ,. 柔軟. 性 油斉1)は ,フ イルム内に大部分 が留 ま るので ,表 面 に油 1史 を形成 す る量 は 少 な くな り,平 滑剤 と しての効果 は薄 くな るばか りでな く,繊 維 とノ リ剤 の 界面 に存在 して ,ノ リ剤 の抱合 力を低下 させ る。 逆 に平滑剤 と しての ワ ックス が多 い油剤 は ,ノ リ剤 との親和性 があま り大 き くな いので ,ノ リフイル ム内部 に存在す る量 も少 な く,従 って ノ リ剤 の抱 合 力 も阻害 されず ,表 面 に存在 して平滑効果を十分 に発揮す るので あ る。. 6.実 験 ,結 果 および考 察 (1)ノ. リ付方法. ノ リ付 の方法 は繊維 の種類や ,ロ ッ トの大小 な どによ って 選択 され る。 次 に現在使用 されてい るノ リ付 の方法 を示 す A。. 一本 ノリ付. (ツ. ボノリ付,ロ ー ラノリ付). ソボ ノ リ付 と ロー ラノ リ付 の 2種 類 があ り,い ずれ も整経 前 に行 な う。 ッ ボ ノ リ付 は糸を ノ リ液 の 中 に通 して ノ リを付 け ,次 に余分 の ノ リを スポ ンジ な どで絞 り落 と し,枠 に巻 きと りなが ら乾燥 させ る方法 で ある。紡績糸 に適 す る。 ロー ラー ノ リ付 は ,ノ リ液 のつ いた 回転 ロー ラの表面 に糸を走 らせ て ,糸 に ノ リを付着 させ る もので ,ノ リ付部以外 の機構 は,ッ ボノ リ付 とほぼ 同様 で あ る。 一 本 ノ リ付 は一般 に生産性 が低 いので ,利 用度 は低 いが ,小 ロ ッ トの織物 用 お よび研究室 の試験用 と して使 われ る。われわれが試作 した一本 ノ リ付試 験 機 を図 1と 写真 1に 示 す。 巻取部. ポットエア乾燥部. ノリ付部. 付. 試. ボ ビンクリール部. 験. 機.
(7) 渡. 写真 1. B.紹. 辺. 正. 元. 669. ノ リ付 実 験 装 置. ノ リ付. 整経 前 の ノ リ付 法 の一 つ で あ り,ノ リ液 の 中 に紀 状 の 糸 を浸 漬 させ ,ノ リ 液 を糸 に しみ込 ま せ て か ら,余 分 の ノ リを絞 り取 り,糸 さば きを して 乾燥 さ せ る。 これ は主 に 先 染 織 物 用 糸 の ノ リ付 に用 い られ て い る。. C.ス ラッシャノリ付 荒 捲 整経 を した ビ ー ム を ,所 要 の 本 数 だ け引 き揃 え て 糸 を 引 き出 し,ノ リ 付 を す る方 法 で あ る。 これ は乾 燥 方 式 に よ って ,シ リンダ方 式 ,ホ ッ トエ ア 方 式 ,ホ ッ トジ ェ ッ ト方 式 お よび夫 々の 長 所 を取 り入 れ た 複 合 方 式 に分 け ら れ る。 い ず れ も量 産 に適 して い る。. D.整 経 ノリ付 ボ ビ ン ク リー ル と整経 機 との 間 に ノ リ付 機 械 を設 置 し,整 経 を や りな が ら ノ リ付 をす る方 法 で あ る。 これ は部 分 整経 糊付 と ,荒 捲 整経 ノ リ付 とが あ り 前 者 は先 染織 物 用 の 糸 に ,後 者 は フ ィ ラメ ン ト糸 に 多 く用 い られ て い る。. E.チ ーズ ノリ付 チ ー ズ の状 態 の ま ま で ノ リ液 を浸 透 させ て ノ リ付 をす る方 法 で あ る。 これ. ,.
(8) 合成繊維 のサイジングに関す る研究. は紀 ノ リ付 に代 るもの と して開発 された もので ,生 産性 もか な り高 く,そ の 利用 もふえつつ あ る。. (2)ノ. リ付糸 の試験評価 法. たて糸 ノ リ付 は織 物 の製造 工 程 中 ,準 備工程 に入 るために ,工 程全体 か ら み ると初 期 の工 程 で ある。そ のため ノ リ付 工 程 での ノ リ付 糸 の良否 と製 織性 とを何 らか の方法 で 予測す る必 要 がある。 ノ リ付 糸 の良否 を正 しく判 断す るために は ,実 際 に相 当量 の ノ リ付 を行 な い ,織 機 にお け る製織 試験 ,仕 上加工試験 まで 行 な って結論 を 出す のが理想 的 で ある。 しか し容易 に実 用試験 に入 る こ とは危険を伴 うケ ース もあるので. ,. 予備試験 を行な って 大体 の ノ リ付効果を判定す ることが必 要 で ある。 この 目的 のために実験室 内 でで きる効果判定法 はいろいろあ るが ,試 験方 法 と して は ,ノ リ付糸 の試験. (ノ. リ付糸物性 )お よび製 織性試験 (ア メ リカ. ン ビス コース社法 )な どがあ るが ,前 者 の ノ リ付糸物性 が製織性 を推定す る 最 も一般 的 な方法 とされて い る。 われわれは走行張 力 ,柔 軟度 ,抱 合 力 ,粘 着度 ,静 電気発生量 ,糸 ― 糸 お. 写真 2. 抱 含 力 試 験 機.
(9) 渡. 辺. 正. δ7ゴ. 元. よび糸 一金 属 の静 お よび動摩擦係数 および耐 磨耗性 を測定 した。われわれが 使用 した抱含力試験機 の図を写真 2に 示 す。. (3)油. 剤 の組成 と特性. ワ ックス系 の油剤 は ,平 滑性 の よい こと,抱 合 力を低下 させ ない こと,粘 着性 の少 ない ことお よび耐候性 のよい ことが分 った。 併 用 油 剤. A。. (a)油 剤の添加量による柔軟度と走行張力の変化 原 糸 と して は 50D,36Fの ポ リエ ス テ ル の フ ィ ラメ ン ト い柔 軟 度 は. 20°. C,80%RHの 0%で あ る。 そ の結 果 を 図 -2に 示 す 。. C,65%RHで. た 。 ノ リ付 着 量 は5。. (ブ ライ ト)を 用. 走行張 力 は. 20°. 条件 で 測 定 し. 走 行 張 力 Ｔ ︶. 度 ︵％ ︶. 0. 0.5. 1.0. 1.5. 20. 2.5. 3.0. 油剤のみかけ添加量 (%)/ア ク リル 10%. 図 2 油剤の添加量による柔軟度 と走行張力の変化. B.帯. 電防止剤. 帯電 防止斉1ノ イボ ール E-181を ア ク リル系 ノ リ液 に 0。 1∼ 0。. 7%ま での各. 種 の量添加 した場合 の静電気 の発生量 を図 3に 粘着度 を図 4に 示 す。実験 条 件 と して はポ リエス テ ル フ ィメ ン トの 50D-36F(ブ ライ ト)を 用 い ,荷 重 1。. 8kg摩 擦時間 4分 間 ,20° C75%RHで. 静電気発生量 を測定 した。.
(10) 合成繊維 のサイジングに関する研究. δ72. -4 静 電 _3 気 発. -2. 生 量 Ⅳ. -1. 0. 一十 一 x――. ｀■ 0.3. 0.2. 添. 04. 0.5. 0.6. 0.7. 量 (%). 加. 帯電防止剤 の添加量と静電気発生量 との関係. 粘 着 度 ︵略／ 翻 ︶. 0.2. 0.3 添. 0.4 加. 0.5 量. 0.. (%). 図 4 帯電防止剤 の添加量 と粘着度 との関係.
(11) δ73. 渡 辺 正 元 ノ リ剤 は ア ク リル エ ス テ ル 系 で ノ リ付 着 量 は6。. (4)ソ. 5%で あ る。. フ トワキ シング剤 の作 用. ウオタ ー ジェ ッ トルー ムや エ ァ ジェ ッ トルー ム等 の革新織機 の高速化 によ り,高 速 に耐 え るタテ糸 の供給 が最近非常 に望 まれ てい る。 この一 方法 と し て ス トレー トオ イ リング剤或 い はア フタ ー ワキ シングに使用 して い る ワ ック スを ス トレー トに付着 す る方法 が検 討 されたが ,オ イルの場合 は平渦″ 性が不 足 し,ワ ックスの場合 は溶融 して ロー ラーで付着 した場合 ,均 一 付着 がむ つ か し く,ワ ックス本来 の平滑性 が発揮 されな い。 で あるが ,そ れを これ らの対策 と して開 発 されたのが ソフ トワキ シ ング斉」 均 一 に付 着 させ た場合 の 糸一糸 ,糸 ―金属 の静摩擦係数 および動 摩擦係数. ,. 500,700,1,000回 の耐磨耗性 を測定 した結果 を 表 -2に 示 す。 表 2 試. 原. 実験項 目 糸 ︱糸. 付. 着 量. オイ ワ ック ス ソフ トヮキ シングヽ リンク斉J. 料. (%). 静摩 擦係数. μS. 金属 糸︱. 動摩 擦係数 μd. 糸. 76. 0。. 82. 0.83. 295. 0。. 301. 0.300. 0。. 236. 0.244. 0。. 279. 0。. 0。. 275. 0.24. 0。. 0.351. 0.336. 0。. 301. 0.321. 0。. 322. 静摩擦係数 μS 動摩擦係数 μd. 700[ヨ 1,000[ヨ. 0。. 0。. 320 ” ” ”. 500[ヨ. 耐 摩 耗 性. ツ テックス ジ テックス ジ テックス NO.1500 PH‐ 400 GLO-140( S‐ 571 0.74. 0。. 0。. 243. 285. 0.283. 281. 0.280. 1. 1. 1. 1∼ 2. 2. 2. 2. 2∼ 3. 2∼ 3. ソフ トワキ シング剤 の使 用法 の一 例を示す と,ワ キ シング温 度 は 70∼ 80° C, ロー ラの径 は 60 mm,糸 速度 は 200m/mm, ロー ラ ー回転 は l RoPo M。 で あ る。. (5)サ. イジング の付着機構. サ イジ ングでの付 着量 に与 え る要 因 と して は糸速度 ,絞 り圧 ,サ イ ジ ング 剤 の濃度 ,粘 度 ,ノ リ付 け糸 のス トレッチ ,お よび ノ リ液 の温度 が関係 があ.
(12) 合成繊維のサイジングに関する研究. る もの と考 え られ る。 また ノ リ液濃度 と付 着量 との 関係 につ いて は ,付 着量 は ノ リ液濃度 に正比 例 し,糸 の種類 で は親 水性 の大 きい繊維 ほど,ま た ノ リ液 の浸透 がよい程付 着量 は大 きい。 ノ リ液濃度 と粘度 と付着量 との関係 は ,ノ リ液 の温度 が上昇す ると,粘 度 が下 が るので付 着量 は減少す る。 しか しノ リ液 の温度 が上 昇す ると浸 透 力 が 増 す ので付着 量 は増加す る場合 が あ る。 ノ リ付 け糸 のス トレッチ と付着量 の 関係 につ いて は ,糸 のス トレッチが大 きい と付 着量 は少 な くな る。. 7。. お. わ. り. に. わが国 の繊維 工 業 においてサ イ ジ ングおよび製織技術 はかな り高 い技術水 の品質 も,最 近 の高速 の ウオタ 準 に あ る。それ らに使用 され るサ イジ ング斉」 ー ジエ ッ トルーム等 の普及 とと もに高度 の特性 が要求 されて い る。 しか も石 油情勢 ,国 際競争 力 な どか ら くる現状脱皮 の要請 は強 ま ってお り,さ らに高 い技術水準を指 向 した開発競争 が行 なわれて い る。 サ イジ ング斉Jの 面 か ら見た市場 の大勢 は一見 あま り変化 がないよ うに見受 け られ るが ,そ の 中 にあ って 新 しい技術 の芽 が徐 々に結実 しつつ あ る。 スパ ン糸 のサ イジ ングで は澱粉 と PVAが 主流 をな してお り,フ ィラメ トン糸 の 場合 はア ク リル系 と. PVAが 主 流を な してい る ことは ここ数年 かわ りがない. が ,ス パ ン糸 の場合 もフ ィラメ ン ト糸 の場合 も,技 術革新を指 向す る動 きは 年 々進 んで い る。 特 にわが国の織布工業 は厳 しい環 境 のなかで ,新 しい対応 をせ ま られ てお り,高 生産性 の シ ャ ッ トレスの ウォー タ ー ジェ ッ トルームや エ アー ジェ ッ ト ルー ム等 の革新織機 の導入 とと もに ,高 付加価値 の高 級織物指 向 に焦点 が し ぼ られ て きて い る。 それ と同時 に省 エ ネルギーな どによ るサ イ ジ ング コス トの低減 ,な らびに 社会環境 は公害規制 に伴 う廃水処理 へ の対応 ,お よび織布作業環境 の 改善 な.
(13) 渡 辺 正 元. δ75. どが 要 求 され て い る。 この よ うな状 況 の 中 で ,た て 糸 サ イ ジ ングの あ るべ き姿 に つ い て どの よ う に 対応 して い くか が 今 後 の 課 題 で あ る。 一 方 原 糸 段階 で空 気 処 理 に よ リ フ ィ ラメ ン トを か らま せ て ,サ イ ジ ングな しで織 布 工 程 に も って ゆ くと い う ノー サ イ ジ ングの 機 運 が高 ま りつ つ あ る。. 本研究 の実験 に協力 した藤川佳子実験助手 に感謝す る。 文 献. 1)深 田 要,織 機誌,37,p.161(1984)。 2)深 田 要,織 機誌,37,p。 199(1984)。.
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