專利名稱：具有高潤滑劑含量的純油性整理劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是一種用于合成纖維的整理劑組合物，更具體地說所涉及的是一種純油性整理劑組合物以及涂有這種組合物的合成纖維。
典型的用于聚酰胺和聚酯紗線的已知純油整理劑含有很高百分含量的非離子型表面活性劑，例如，30%重量。它能夠給紗線提供良好的消除靜電荷，紗線束抱合和理想的濕潤特性。然而，在整理劑中這樣高的百分含量的非離子型表面活性劑也帶來了缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈円话銇碚f會增加整理劑的粘度，從而使均勻地施加整理劑變得困難了。另外，非離子型表面活性劑增加了整理劑的所經(jīng)受的氧化降解的程度，而且在受熱的情況下會產(chǎn)生煙霧。在采用高拉伸比和高溫來生產(chǎn)高強(qiáng)度聚酰胺和聚酯工業(yè)用紗線的過程中，若用這樣的整理劑作為“紡絲整理劑”時，則上述缺點(diǎn)就會顯得更加顯著。
當(dāng)在織造纖維中使用紗線時，在純油整理劑中會有非離子型表面活性劑時也會帶來麻煩。非離子型表面活性劑有時和漿液，尤其是和聚丙烯酸漿液是不相容的，因而會給纖維制造者帶來上漿、織造和洗滌方面的問題。
為了改進(jìn)含有非離子型表面活性劑的高粘度的純油整理劑的施用均勻性，有時加入低分子量的稀釋劑，如礦油精，以便降低整理劑的粘度。然而，這些稀釋劑增加了整理劑的發(fā)煙性，因而會帶來失火和爆炸的危險性，而且還會造成健康和環(huán)境污染等方面的問題。對于含有較高百分含量的非離子型表面活性劑的整理劑來說，采用較高的整理溫度來降低粘度也不是一種理想的方法，因?yàn)檫@樣做會增加熱降解作用。如果試圖減少非離子型表面活性劑的含量，以降低其百分含量，例如減少5%重量的這種表面活化劑，代之以另外的潤滑劑，其結(jié)果又會在紗線制造和隨后的成品使用過程中降低整理劑抗靜電的性能。
本發(fā)明提供了一種潤滑整理劑組合物和涂有這種組合物的合成纖維。本發(fā)明的組合物包括大約80-90%重量的潤滑劑;以及大約1-20%重量的含有至少8個碳原子的支鏈或非支鏈脂肪族一元羧酸的堿金屬鹽。在低于大約150℃的溫度下，這種整理劑組合物是一種液體。
優(yōu)選的潤滑劑是選自由天然和合成酯類以及具有數(shù)均分子量至少為大約550原子質(zhì)量單位(amu)，其碘值低于15的天然和合成烴類所組成的這一類物質(zhì)。在本發(fā)明的一種優(yōu)選方案中，整理劑組合物中基本上不含有非離子型表面活性劑，優(yōu)選的是具有至少大約14個碳原子的支鏈或非支鏈脂肪族-元羧酸的鹽。
按照本發(fā)明，潤滑整理劑適合用于作為包括聚酰胺和聚酯多纖維絲紗線在內(nèi)的合成纖維的純油性整理劑，特別是適合用作工業(yè)用紗線的“紡線整理劑”。本發(fā)明的整理劑能夠提供靜電防護(hù)性能，同時又避免了由于采用高百分含量的非離子表面活性劑而帶來的高粘度問題。此外，熱涂敷試驗(yàn)中所進(jìn)行的測試表明，含有任意穩(wěn)定劑的優(yōu)選的整理劑組合物具有大為改善的熱氧化穩(wěn)定性。該優(yōu)選的整理劑組合物也顯示了低的發(fā)煙性能。當(dāng)紗線用于織造纖維時，該整理劑組合物能夠很容易地和聚丙烯酸漿液相容。
本發(fā)明的整理劑組合物包含80-99%重量潤滑劑，優(yōu)選的為大約85-98%重量。該潤滑劑應(yīng)是適合用于純油性整理劑的一種潤滑劑或多種潤滑劑的混合物，并且，從而在紗線的紡絲或在隨后的成品使用過程中不至于在發(fā)熱的機(jī)器部件上過多地產(chǎn)生煙霧。優(yōu)選的是，該潤滑劑選自由天然和合成酯類以及具有數(shù)均分子量至少為大約550amu的天然和合成烴類所組成的一類物質(zhì)。
該潤滑劑在室溫或者低于室溫的溫度下可以呈液態(tài)，以便既使在低的溫度下也能夠方便地進(jìn)行操作，并具有一致的成品使用性能。然而對于某些成品應(yīng)用場合來說，在室溫或高于室溫的溫度下熔化的固態(tài)的潤滑劑可能更為理想。無論如何，潤滑劑的熔點(diǎn)不應(yīng)過高，因?yàn)闉榱耸菇M合物成為一種有效的純油性整理劑，有必要讓整理劑組合物在低于大約150℃的溫度下為一種液體。為了防止氧化降解，尤其是在高溫處理過程中進(jìn)行涂敷時，該潤滑劑其不飽合程度應(yīng)該低，以碘值來測量的不飽合程度最好低于大約15。某些適用的天然和合成酯類潤滑劑的例子包括單酯、雙酯或聚酯，例如季戊四醇四壬酸酯，椰子油，新戊基乙二醇二異硬脂酸酯，十八烷酰硬脂酸酯。適用的天然和合成烴類的例子是礦物油和聚α-烯烴，例如氫化癸烯四聚物。
該整理劑組合物還包括大約1-20%重量的含有至少8個碳原子的優(yōu)選的為至少14個碳原子的支鏈或非支鏈的脂肪族一元羧酸的堿金屬的鹽。為了方便起見，具有至少8個碳原子的支鏈或非支鏈的脂肪族單羧酸的堿金屬鹽將在下文中稱之為“皂”，優(yōu)選的是，該組合物包括大約2%至15%重量的皂。
該皂可以是單獨(dú)一種皂;也可以是由例如天然一元羧酸或者部分由天然一元羧酸制成的皂的混合物。該皂也可以是用于某種特定成品用途的特制混合物。此外，為了提高防止氧化降解的性能，上述支鏈或非支鏈一元羧酸的皂類應(yīng)包含的碳-碳雙鍵最好不超過一個。
有必要在組合物中采用使該組份在低于150℃的溫度下呈液態(tài)的皂類，從而使組合物在使用到纖維上的溫度下為一種液體。使用純油性整理劑的溫度范圍為25℃-150℃，優(yōu)選的為50℃-100℃，因此，優(yōu)選的是，該整理劑組合物在低于大約100℃的溫度下是液體。根據(jù)本發(fā)明，可以在一個較寬的范圍內(nèi)選擇皂類，例如硬脂酸鉀，異硬脂酸鉀，硬脂酸鈉，異硬脂酸鈉等等。然而，某些皂類在使用中是困難的，尤其是要取決于用于制備它們的堿金屬氫氧化物，因?yàn)檫@樣的皂類可能導(dǎo)致組合物的凝膠化。采用由鉀鹽或者鉀鹽與其他堿金屬氫氧化物的混合物制成的皂類是優(yōu)選的。
在整理劑中的皂起到了作為表面活性劑和抗靜電的作用，因此在制作和成品使用處理過程中能夠消除在紗線上積聚的靜電荷。
可以將皂加入到整理劑中或者與其他整理劑組合相混合來獲得整理劑組合物，或者優(yōu)選的是，在使用現(xiàn)場將堿金屬氫氧化物加入到經(jīng)過攪拌的混合了一種或多種其他整理劑成份，(例如潤滑劑，非離子型表面活性劑(如果有的話)和穩(wěn)定劑(如果有的話))的一元羧酸之中來制備。然而，在現(xiàn)場制備的過程中，通常不應(yīng)使加入的潤滑劑含量明顯地超過所加入的一元羧酸含量，因?yàn)檫^多的潤滑劑會妨礙正常的混合作用，并且在加入堿金屬鹽時會形成固體。應(yīng)該在皂制備完之后，再將全部的或所剩的潤滑劑加入并進(jìn)行混合，以形成整理劑組合物。
對于現(xiàn)場制備來說，應(yīng)將堿金屬鹽溶解在水中，以利于中和反應(yīng)的進(jìn)行。然而，堿金屬氫氧化物在水中的濃度應(yīng)足夠高，從而保證所得到整理劑中所含有的水量不是太多，而造成在所獲得的整理劑中發(fā)生的相分離作用。另一方面，如果采用低的堿金屬氫氧化物濃度，可以在中和反應(yīng)之后去掉多余的水份，從而改善整理劑的均勻性。適當(dāng)?shù)哪軌虮苊怆S后除去水份的堿金屬氫氧化物的濃度范圍為45-55%重量。當(dāng)采用兩種堿金屬氫氧化物來形成皂時，可以將它們一起加入或者按照需要依次加入。
本發(fā)明的整理劑可以與完全被中和后的皂類或者與包含多余的一元羧酸或多余的堿金屬氫氧化物的皂類相混合。對于絕大多數(shù)使用場合來說，據(jù)信最好是采用具有多余一元羧酸的皂類，以便獲得整理劑的均勻性，并避免整理劑的凝膠化，或者降低刺激性以滿足與職業(yè)健康有關(guān)的要求。另一方面，在不產(chǎn)生相分離作用或高粘度問題的前提下，要想獲得盡可能高的氧化穩(wěn)定性，堿金屬氫氧化物稍有過剩也是理想的。在現(xiàn)場制備皂的情況下，通過調(diào)整一元羧酸和堿金屬氫氧化物的比例能夠方便地獲得所需要的皂。
優(yōu)選的是，按照本發(fā)明的整理劑基本上不含有非離子型表面活性劑。然而，為了改善成品使用性能，最好使整理劑組合物含有不超過5%重量的非離子型表面活性劑。通常，為了獲得任何顯著的效果，非離子型表面活性劑的含量應(yīng)大于0.1%?？梢圆捎玫姆请x子型表面活性劑有乙氧基羧酸和乙氧基醇。當(dāng)足量的非離子型表面活性劑存在時，它們可能成為現(xiàn)場制備皂的適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)介質(zhì)，并且只需要加入很少的潤滑劑或者不需要加入潤滑劑，直至生成皂。
優(yōu)選的是，為了獲得進(jìn)一步的熱氧化穩(wěn)定性，該整理劑組合物包括大約0.05-5%重量的穩(wěn)定劑。該穩(wěn)定劑可以是一種單一的化合物，例如一種抗氧化劑，也可以是穩(wěn)定劑的組合，它包含某種抗氧化劑與附加的用于增強(qiáng)氧化穩(wěn)定性的材料在一起的組分。只要能夠改善整理劑的性能，任何已知的用于整理的廣泛的多種穩(wěn)定劑均可以用于本發(fā)明的整理劑。按照本發(fā)明，所使用的適宜的穩(wěn)定劑例如是由三月桂亞磷酸鹽和聚二甲基硅氧烷所組成的穩(wěn)定劑組份。
根據(jù)本發(fā)明，該整理劑組合物是用來作為一種純油性劑，以涂敷在合成纖維上，即當(dāng)涂敷時，該整理劑所含的水份少于大約5%重量。優(yōu)選的是將這種整理劑用于由聚酰胺均聚物和共聚物以及聚酯均聚物和共聚物所組成的一類物質(zhì)中所選出的一種聚合物。在整理劑具有若干種能夠產(chǎn)生有益的用途的同時，當(dāng)該整理劑用于一種隨后被拉伸(特別是在高拉伸比和采用高溫的情況下)的初紡纖維的多股紗線時，它非常適合于用作“紡絲整理劑”。可以采用多種用于施加純油性整理劑的已知方法中的任何一種方法來使用本發(fā)明的整理劑，例如采用一個旋轉(zhuǎn)滾筒或計量的尖端給液器。優(yōu)選的是，該整理劑組合物是在大約25℃至150℃的溫度下使用，較優(yōu)選的是50℃至100℃。優(yōu)選的整理劑施加量為大約0.2-2.0%重量。
測試方法碘值(AOCS方法Cd1-25)是由Wijs方法來確定，并表示為每克潤滑劑所吸收的碘的百分度數(shù)值。
粘度是采用美國馬塞諸塞州Stoughton的Brookfield工程實(shí)驗(yàn)室公司的粘度計來測量的，該粘度計的商標(biāo)為BROOKFIELD SYNCHKO-LECTRIC。
pH值是采用pH計，作為在軟化水中分散5%重量來計量。
%涂敷-薄膜烘箱試驗(yàn)準(zhǔn)確地秤出0.30-0.35克整理劑，將其放入預(yù)先秤過重量，57mm的鋁盤中，為若干次測試整理劑和標(biāo)準(zhǔn)整理劑的重復(fù)實(shí)驗(yàn)作好準(zhǔn)備。將這些鋁盤任意地放在41cm×23cm×5cm(16″×19″×2″)涂有搪瓷的鋼盤中，并將它放入一個電熱式壓力通風(fēng)烘箱之中。在225℃的溫度下經(jīng)過16小時之后，將鉛盤取出，讓其在室溫下冷卻，然后再重新測量帶有整理劑殘留物的鋁盤的重量。然后在鋁盤中加入10-20克丙酮，以便去掉可以溶解的殘留物。放置10分鐘后，將丙酮從稱重的鋁盤中倒出，用塑料擠瓶擠出的丙酮液流進(jìn)行沖洗，將丙酮可以溶化的殘留物清除干凈。讓鋁盤在75℃的烘箱中干燥大約10分鐘，然后在室溫下冷卻，最后測量鋁盤重量以計算出不能溶解于丙酮的涂層占原來樣品重量的百分比。
漿液排出測試在燒杯中裝入由5克聚丙烯酸活性漿液和95克水組成的溶液，并進(jìn)行攪拌，然后將3克光滑劑加入其中。經(jīng)過5分鐘之后，停止攪拌。放置一天之后，如果在膠溶液的表面上形成了漿液的粘性膜，或者在漿液的底部形成了一層粘性沉淀物，則該整理劑就算沒有通過漿液排出測試。
實(shí)施例1整理劑樣品A-D及比較整理劑樣品A和B的組分與組合物如表1所示，其制備方法是將除了季戊四醇四壬酸酯潤滑劑和氫氧化鉀(KOH)之外的所有組份放入到一個容器中，用機(jī)械攪拌，在現(xiàn)場加入氫氧化鉀的45%水溶液，以形成異硬脂酸鉀的皂，在加入后，繼續(xù)攪拌另外的10分鐘，以確保完全反應(yīng)，然后在進(jìn)行攪拌的同時緩慢地加入季戊四醇四壬酸酯潤滑劑，以完成純油性整理劑的制備。
整理劑C和D的組分與組合物如表1所示，其制備方法與上述方法相似。然而，由于這些整理劑不包含非離子型表面活性劑，因而在形成皂的中和步驟之前應(yīng)在現(xiàn)場加入一部分季戊四醇四壬酸酯潤滑劑(與異硬脂酸的重量相等)。
對上述整理劑進(jìn)行若干測試，以便預(yù)計其使用的性能，測試結(jié)果列在表2中。用于作參照的整理劑是已經(jīng)在商業(yè)中使用的純油性整理劑，其組份如下69%重量的椰子油;
30%重量的山梨醇乙氧化酯(非離子表面活性劑);
1%重量的受阻苯酚抗氧化劑實(shí)施例2用整理劑D作為紡絲整理劑來制作一種1260旦尼爾(纖度單位)，其韌性為9.8gpd(每克旦數(shù))的尼龍66工業(yè)用紗線，其工藝方法如美國專利3，311，691號所述。該整理劑的施加溫度大約為80℃，其使用量為大約1.0%重量。所觀察到的紡絲性能良好，即對于紡絲拉斷或斷絲來說沒有不好的作用。
表1整理劑樣品ABCD季戊四醇四壬酸酯89.1688.1690.8691.96山梨醇/30EO/1月桂酸的/4油酸的5.05.0--POE(14)異硬脂酸酯--1.0-異硬脂酸5.05.07.07.0氫氧化鉀0.30.30.50.5
(45%重量濃度)(0.67)(0.67)(1.11)(1.11)二(2-乙基己基)硫代琥珀酸鈉-1.00.1-(75%重量濃度)-(1.33)(0.13)-三月桂亞磷酸鹽0.50.50.50.5聚二甲基硅氧烷(粘度為50cst)0.040.040.040.04表2整理劑樣品ABCD比較整理劑粘度@30℃48.054.953.550.071.0pH@濃度5%9.309.159.589.666.07%涂敷10.792.420.630.0720.1420.632.110.56-0.0318.6431.021.860.330.0620.2140.621.350.130.0317.8350.793.210.560.0016.9660.362.490.360.0318.81平均值0.702.420.430.0318.76漿液排出試驗(yàn)未通過通過通過通過未通過
權(quán)利要求
1.一種用一種潤滑整理劑組合物涂敷的合成纖維，該組合物包含大約80-99%重量的潤滑劑；以及大約1-20%重量的具有至少8個碳原子的支鏈或非支鏈的脂肪族一元羧酸的堿金屬鹽，該整理劑組合物在低于大約150℃的溫度下為一種液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成纖維，其中所述整理劑組合物包含大約85-98%重量的該潤滑劑;以及大約2-15%重量的具有至少8個碳原子的支鏈或非支鏈的脂肪族一元羧酸的堿金屬鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成纖維，其中具有至少14個碳原子的支鏈或非支鏈的脂肪族一元羧酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成纖維，其中，該潤劑是選自由天然和合成酯類以及具有數(shù)均分子量至少為大約550amu，其碘值低于15的天然和合成烴類所組成的一類物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成纖維，其中，該整理劑組合物含有0.05-5%重量的穩(wěn)定劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成纖維，其中，該整理劑組合物基本上不含非離子型表面活性劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成纖維，其中，該纖維是一種由聚酰胺均聚物和共聚物以及聚酯均聚物和共聚物組成的一類物質(zhì)中選出的聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成纖維，其中，該整理劑是以大約0.2-2.0%重量的用量使用在該纖維上。
9.一種作為純油劑使用于合成纖維的潤滑整理劑組合物，包含大約80-99%重量的潤滑劑;以及大約1-20%重量的具有至少8個碳原子的支鏈或非支鏈的脂肪族一元羧酸的堿金屬鹽。該整理劑組合物在低于大約150℃的溫度下為一種液體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的整理劑組合物，包含大約85-98%重量的該潤滑劑;以及大約2-15%重量的具有至少8個碳原子的支鏈或非支鏈的脂肪族一元羧酸的堿金屬鹽。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的整理劑組合物，其中具有至少14個碳原子的支鏈或非支鏈的脂肪族一元羧酸鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的整理劑組合物，其中，該潤劑是選自一類由天然和合成酯類以及具有數(shù)均分子量至少為大約550amu，其碘值低于15的天然和合成烴類所組成的一類物質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的整理劑組合物，它另外包含大約0.05-5%重量的穩(wěn)定劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的整理劑組合物，其中，該組合物基本上不含非離子型表面活性劑。
15.一種將整理劑使用于合成纖維的方法，包括以純油劑方式將如權(quán)利要求9所述的整理劑組合物涂在該合成纖維上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，當(dāng)將該整理劑組合物涂到纖維上時，是在大約25℃至150℃的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，當(dāng)將該整理劑組合物涂到纖維上時，是在大約50℃至大約100℃的溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，該整理劑是以大約0.2-2.0%重量的用量使用于該纖維之上。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，該纖維包括由聚酰胺均聚物和共聚物以及聚酯均聚物和共聚物組成的一類物質(zhì)中選出的一種聚合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，該纖維是一種初紡纖維多股紗線，該紗線在涂上該整理劑組合物后被拉伸。
全文摘要
一種潤滑整理劑組合物以及涂有該整理劑組合物的合成纖維。本發(fā)明的組合物包括大約80-99％重量的潤滑劑；以及大約1-20％的具有至少8個碳原子的支鏈或非支鏈脂肪族一元羧酸的堿金屬鹽。該整理劑組合物在低于大約150℃的溫度下為一種液體。
文檔編號D06M101/16GK1079266SQ9310344
公開日1993年12月8日 申請日期1993年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月19日
發(fā)明者F·H·戴 申請人:納幕爾杜邦公司