Composition lubrifiante améliorée.
La présente invention se rapporte à une composition lubrifiante améliorée pour des filaments de polymères synthétiques, en particulier des filaments de polymères d'hydrocarbures stéréoréguliers, de polyamides et de polyesters.
Les émulsions d'huile minérale sont couramment appliquées aux filaments de polymères synthétiques pour réduire le frottement entre les différents filaments, permettre un déplacement libre d'un filament sur un autre, chose essentielle dans des procédés tels que l'étirage, et entre les différents filaments et les appareils de traitement. Ces lubrifiants sont également utiles pour éliminer l'électricité statique et sont souvent appelés "apprêts de filature" car ils sont généralement appliqués immédiatement après l'extrusion des filaments de polymères par la filière. Lorsque des filaments de polymères synthétiques sont transformés en structures doublées ou tressées, telles que des câbles, des ficelles et des rubans, le lubrifiant ou apprêt de filature doit remplir une fonction différente, bien que voisine.
Cette dernière fonction est d'empêcher l'abrasion entre les brins (on entend ici par brins les brins individuels ou torons, non les filaments, de la structure doublée ou tressée) lorsque cette structure est fléchie et redressée au cours de l'emploi. Cette abrasion entre brins, si l'on n'y met obstacle, peut provoquer finalement la rupture de la structure toute entière.
Les lubrifiants huileux n'ont qu'une valeur limitée pour les filaments de polymères d'hydrocarbures parce qu'ils exercent souvent une action plastifiante et provoquent un accroissement indésirable de la longueur des filaments. Ces lubrifiants ne sont pas non plus efficaces pour empêcher l'abrasion entre brins dans les structures doublées ou tressées, faits de filaments de polyamide ou de polyester lorsque ceux-ci sont mouillés, et de polyhydrocarbures, qu'ils soient mouillés ou secs.
On a découvert que les émulsions de silicones ayant une viscosité dans une gamme particulière peuvent être utilisées avec succès comme apprêts de filature pour des filaments de polymères synthétiques. On a découvert également que les filaments de polymères synthétiques traités par ces apprêts de filature, lorsqu'ils sont transformés en structures doublées ou tressées, ne présentent que peu ou pas d'abrasion entre brins à l'usage, qu'ils soient à l'état sec ou mouillé.
Suivant l'invention, dans un procédé amélioré pour lubrifier les filaments de polymères et copolymères d'hydrocarbures stéréoréguliers, de polyamides et de polyesters et copolyesters à l'aide d'une émulsion d'une huile, on utilise une huile qui est
un silicone fluide ayant une viscosité comprise entre 1000 et
200.000 centistokes.
La mesure de la viscosité du silicone fluide est exécutée à 25[deg.]C en utilisant un viscosimètre approprié, le viscosimètre d'Ostwald, par exemple.
L'apprêt de filature est de préférence composé d'une émulsion dans l'eau ou un autre milieu dans lequel le silicone est insoluble, contenant 5 à 20% en poids du silicone fluide. La concentration de silicone fluide dans l'émulsion peut être comprise entre
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d'application et la quantité d'huile de silicone qu'on désire retenir sur les filaments après séchage. On a trouvé qu'une quantité appropriée d'huile de silicone sur les filaments est comprise entre
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d'huile ayant des viscosité plus élevées donnent satisfaction.
Des agents d'émulsion peuvent être utilisés pour faciliter la préparation de l'émulsion lubrifiante, par exemple, des
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introduits dans la composition.
Une solution de l'huile de silicone dans un solvant approprié, c'est-à-dire un solvant qui ne gonfle ni ne dissolve les filaments du polymère synthétique, peut être également utilisée
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des filaments traités.
La matière lubrifiante peut être appliquée en amenant les filaments en contact avec une roue qui tourne dans une cuvette contenant l'émulsion ou la solution d'huile de silicone. En faisant varier la vitesse de rotation de la roue, l'entraînement d'apprêt de filature peut être avantageusement réglé. La composition peut être également appliquée par l'un ou l'autre procédé connu tel que la pulvérisation ou l'immersion dans un bain et l'application peut être effectuée à un stade quelconque de la filature ou de la transformation des monofilaments ou des fils multifilamentaires.
Pour évaluer et comparer les propriétés de cordages faits de différents matières, on utilise souvent dans la partie un essai appelé essai de flexion répété ou de flexion inversé. Une forme de cet essai a été décrite dans une brochure (pages 29-30) intitulée
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On a utilisé une forme de cet essai pour comparer l'efficacité de différents apprêts de filature afin d'éviter l'abrasion entre brins dans les câbles et les cordages à sec et à l'état mouillé. Le procédé d'application de l'essai est représenté schématiquement à la Fig. 1.
Le câble ou le cordage est fixé en 1 puis passe consécutivement sur les poulies 2 - 4 qui sont attachées à un chariot mobile 5 et disposées de façon que le câble forme des angles de
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contact est défini comme l'angle obtus inclus entre les axes du câble arrivant sur la poulie et quittant la poulie. Une charge b égale à 20% de la charge de rupture du câble ou du cordage'est attachée à l'extrémité libre du câble ou de la corde. Les flexions de l'échantillon d'essai sont obtenues en animant le chariot 5
d'un mouvement de va-et-vient avec une course.de 18 pouces (450 mm) et une fréquence de 18 courses par minute pendant le nombre de cycles total requis. Les trois poulies sont en Nylon et ont b pouces
(150 mm) de diamètre pour l'appareil d'essai des câbles et 0,7 pouce
(18 mm) de diamètre pour l'appareil d'essai des cordages.
Les câbles utilisés dans les essais sont formés de fil
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4 brins et 3 torons pour constituer le fil de cordage puis 17 fils
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(45 mm) de circonférence. Les cordages utilisés sont constitués de fil filamentaire de 1140 deniers 3/4 tour de torsion Z doublé pour former les brins élémentaires avec une torsion de 9,4 tours par pouce torsion z et trois brins sont utilisés dans le toron avec
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nus ont environ 5 millimètres de circonférence.
Le procédé de l'invention permet d'obtenir des structures doublées ou tressées telles que câbles, cordages et rubans avec
très peu ou pas d'abrasion entre brins en cours d'emploi.
Les exemples qui suivent qui comprennent quelques cas comparatifs, illustrent l'invention sans la limiter. Les proportions sont en poids.
EXEMPLE I.-
un élimine par extraction à l'aide d'un solvant l'apprêt
de filature de fil de polyamide du commerce puis on traite le
fil par une émulsion d'huile de silicone ayant une viscosité à
25[deg.]C de 30.000 centistokes de façon que le fil séché contienne encore 1,5% d'huile de silicone. Le cordage standard est fabriqué à partir de ce fil et soumis à un essai de 300 cycles dans l'appareil de la Fig. 1.
On ne constate aucune abrasion entre brins dans le cordage mouillé ou sec.
Un cordage standard est préparé à partir du fil de polyamide obtenu sans éliminer le type d'apprêt habituel et soumis au même essai que le cordage traité par l'huile de silicone. Dans ce cas une abrasion entre brins marquée se produit dans le cordage mouillé mais non dans le cordage sec.
EXEMPLE II.-
On soumet à l'essai dans l'appareil de la Fig. 1 pendant
1500 cycles, des cordages standard préparés à partir de polypropylène isotactique revêtu de différents apprêts. Les résultats de
ces essais où le produit de condensation polyoxyéthylène glycol/ acide gras est un apprêt de filature typique du type habituel,sont indiqués au tableau 1.
TABLEAU 1.
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EXEMPLE III.-
On élimine par extraction à l'aide d'un solvant l'apprêt de filature d'un fil de polyester du commerce puis on traite le fil par une émulsion d'huile de silicone ayant une viscosité de 30.000 centistokes à 25[deg.]C, de façon que le fil séché contienne encore
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fabriqué à partir de ce fil et soumis à un essai de 5000 cycles dans l'appareil de la Fig. 1.
On ne constate aucune abrasion entre brins ni à l'état mouillé ni à l'état sec.
A titre de comparaison, un cordage standard est préparé à partir du fil de polyester obtenu sans enlever l'apprêt habituel du type huile minérale, et soumis au même essai que le cordage traité par l'huile de silicone. Dans ce cas, une abrasion marquée entre brins se produit dans le cordage mouillé mais non dans le cordage sec.
EXEMPLE IV.-
On utilise un fil de polypropylène isotactique traité par une émulsion d'huile de silicone ayant une viscosité de
30.000 centistokes pour former un câble standard de 1 3/4 pouce
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préparé est soumis à un essai de 1000 cycles dans l'appareil de
la Fig. 1. Un examen soigneux du câble après essai ne révèle qu'une abrasion entre brins très légère à l'état mouillé et à l'état sec.
REVENDICATIONS.
1. Procédé amélioré pour lubrifier des filaments de polymères et copolymères d'hydrocarbures stéréoréguliers, de polyamides et de polyesters et copolyesters par une émulsion d'huile, caractérisé en ce que l'huile est un silicone fluide ayant une viscosité entre 1000 et 200.000 centistokes.
Improved lubricating composition.
The present invention relates to an improved lubricating composition for filaments of synthetic polymers, in particular filaments of stereoregular hydrocarbon polymers, polyamides and polyesters.
Mineral oil emulsions are commonly applied to synthetic polymer filaments to reduce friction between different filaments, allow free movement of one filament over another, essential in processes such as stretching, and between different filaments and processing devices. These lubricants are also useful in removing static electricity and are often referred to as "spinning sizes" because they are generally applied immediately after the extrusion of the polymer filaments through the die. When synthetic polymer filaments are made into doubled or braided structures, such as cables, twine and ribbons, the spinning lubricant or size must perform a different, albeit related, function.
This latter function is to prevent abrasion between the strands (here by strands is meant the individual strands or strands, not the filaments, of the doubled or braided structure) when this structure is flexed and straightened during use. This abrasion between strands, if one does not obstruct it, can finally cause the rupture of the whole structure.
Oily lubricants are of limited value for the hydrocarbon polymer filaments because they often exert a plasticizing action and cause an undesirable increase in the length of the filaments. These lubricants are also not effective in preventing inter-strand abrasion in lined or braided structures made of polyamide or polyester filaments when wet, and polyhydrocarbons, whether wet or dry.
It has been found that silicone emulsions having a viscosity in a particular range can be used successfully as spinning sizes for synthetic polymer filaments. It has also been found that the synthetic polymer filaments treated with these spinning finishes, when transformed into doubled or braided structures, exhibit little or no inter-strand abrasion in use, regardless of whether they are in use. wet or dry condition.
According to the invention, in an improved process for lubricating the filaments of polymers and copolymers of stereoregular hydrocarbons, of polyamides and of polyesters and copolyesters with the aid of an emulsion of an oil, an oil is used which is
a fluid silicone having a viscosity between 1000 and
200,000 centistokes.
The measurement of the viscosity of the fluid silicone is carried out at 25 [deg.] C using a suitable viscometer, the Ostwald viscometer, for example.
The spinning finish is preferably composed of an emulsion in water or other medium in which the silicone is insoluble, containing 5 to 20% by weight of the flowable silicone. The concentration of fluid silicone in the emulsion can be between
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application and the amount of silicone oil that is desired to retain on the filaments after drying. It has been found that a suitable amount of silicone oil on the filaments is between
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oils with higher viscosity are satisfactory.
Emulsifying agents can be used to facilitate the preparation of the lubricating emulsion, for example,
<EMI ID = 3.1>
introduced into the composition.
A solution of the silicone oil in a suitable solvent, i.e. a solvent which neither swells nor dissolves the filaments of the synthetic polymer, can also be used.
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treated filaments.
The lubricating material can be applied by bringing the filaments into contact with a spinning wheel in a bowl containing the emulsion or silicone oil solution. By varying the rotational speed of the wheel, the spinning finish drive can be advantageously adjusted. The composition can also be applied by any known method such as spraying or dipping in a bath and the application can be done at any stage of the spinning or processing of the monofilaments or yarns. multifilament.
To evaluate and compare the properties of ropes made of different materials, a test called the repeated bending or reverse bending test is often used in this part. One form of this essay has been described in a brochure (pages 29-30) titled
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One form of this test was used to compare the effectiveness of different spinning sizes in preventing inter-strand abrasion in dry and wet cables and ropes. The method of applying the test is shown schematically in FIG. 1.
The cable or the rope is fixed in 1 then passes consecutively over the pulleys 2 - 4 which are attached to a mobile carriage 5 and arranged so that the cable forms angles of
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contact is defined as the obtuse angle included between the axes of the cable arriving on the pulley and leaving the pulley. A load b equal to 20% of the breaking load of the rope or rope is attached to the free end of the rope or rope. The deflections of the test sample are obtained by animating the carriage 5
back and forth with a stroke of 18 inches (450 mm) and a frequency of 18 strokes per minute for the total number of cycles required. The three pulleys are nylon and have b inches
(150mm) diameter for cable tester and 0.7 inch
(18mm) diameter for the rope tester.
The cables used in the tests are formed of wire
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4 strands and 3 strands to constitute the rope thread then 17 threads
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(45 mm) in circumference. The ropes used are made of 1140 denier 3/4 turn Z twist filament yarn doubled to form the elementary strands with 9.4 turns per inch z twist twist and three strands are used in the strand with
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nudes are about 5 millimeters in circumference.
The method of the invention makes it possible to obtain doubled or braided structures such as cables, ropes and tapes with
very little or no abrasion between strands during use.
The examples which follow, which include a few comparative cases, illustrate the invention without limiting it. The proportions are by weight.
EXAMPLE I.-
one removes by extraction with a solvent the primer
of commercial polyamide yarn spinning then the
wire with a silicone oil emulsion having a viscosity of
25 [deg.] C of 30,000 centistokes so that the dried yarn still contains 1.5% silicone oil. Standard rope is made from this yarn and subjected to a 300 cycle test in the apparatus of Fig. 1.
There is no strand abrasion in wet or dry rope.
A standard rope is prepared from the polyamide yarn obtained without removing the usual type of finish and subjected to the same test as the rope treated with silicone oil. In this case a marked inter-strand abrasion occurs in the wet rope but not in the dry rope.
EXAMPLE II.-
It is tested in the apparatus of FIG. 1 during
1500 cycles, standard ropes prepared from isotactic polypropylene coated with different finishes. The results of
those tests where the polyoxyethylene glycol / fatty acid condensation product is a typical spinning size of the usual type, are shown in Table 1.
TABLE 1.
<EMI ID = 10.1>
EXAMPLE III.-
The spinning primer from a commercial polyester yarn is removed by extraction using a solvent and the yarn is then treated with a silicone oil emulsion having a viscosity of 30,000 centistokes at 25 [deg.] C, so that the dried yarn still contains
<EMI ID = 11.1>
made from this wire and tested for 5000 cycles in the apparatus of FIG. 1.
There is no abrasion between the strands either in the wet state or in the dry state.
By way of comparison, a standard rope is prepared from the polyester yarn obtained without removing the usual mineral oil type primer, and subjected to the same test as the rope treated with silicone oil. In this case, marked inter-strand abrasion occurs in the wet rope but not in the dry rope.
EXAMPLE IV.-
An isotactic polypropylene yarn treated with a silicone oil emulsion having a viscosity of
30,000 centistokes to form a standard 1 3/4 inch cable
<EMI ID = 12.1>
prepared is subjected to a test of 1000 cycles in the apparatus of
Fig. 1. A careful examination of the cable after testing reveals only very slight abrasion between the strands in wet and dry conditions.
CLAIMS.
1. Improved process for lubricating filaments of polymers and copolymers of stereoregular hydrocarbons, polyamides and polyesters and copolyesters with an oil emulsion, characterized in that the oil is a fluid silicone having a viscosity between 1000 and 200,000 centistokes .