CN110114521A - 低粘度且低水含量的配制液用于处理线的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理线的方法，其中在纺丝后，将在25℃下的粘度为15至70mm2/s且水含量为0至6重量％的配制液施加至线。

Description

低粘度且低水含量的配制液用于处理线的用途
技术领域
本发明涉及低粘度且低水含量的配制液用于处理线的用途。
背景技术
众所周知，合成的熔纺线(synthetic melt-spun threads)在挤出后用配制液的乳液处理，以便能够进一步加工，即牵拉、卷绕和纺织加工。为了通过聚合物分子的平行取向来获得所需的强度和伸长率以及纺织性能，必须在不同速度的加热辊之间对挤出的线进行所谓的“牵拉”。众所周知，熔体中的极高压力和高挤出速度提供了取向，但是，这不能与描述的“牵拉”过程中的大分子取向相比较。
用配制液作为乳液对线进行处理是整个生产并且尤其是进一步的加工过程的重要部分，因为这共同负责纱线的所有生产和加工阶段的最佳条件。
这种乳液的生产是复杂的，因为需要高纯度的水，并且在生产过程中该水再次蒸发。
为了避免相关的能源和资源消耗，已尝试将生产和加工所需的纯配制液施加至纱线，而不生产乳液。这些实验失败的原因之一是配制液的高粘度。为了降低这种粘度，将配制液与稀释剂、通常为低粘度矿物油混合。然而，这些高挥发性油在线生产的整个技术过程中造成了复杂化(complication)(参见EP 2712956 A1的引言)。
EP 2712956 A1还公开了一种合成纤维的处理剂、其水性液体以及合成纤维的加工方法和合成纤维。该处理剂含有浓度为10至60重量％的水。
WO 2011/009498 A1描述了一种用于熔融纺丝、牵拉和卷绕复丝线(multi-filament thread)的方法和一种用于实施该方法的装置。该方法包括使用水含量小于8重量％和粘度为90至100mm2/s的配制液施加至所述线上。这种方法的缺点是具有此粘度的配制液不良地润湿聚合物表面，因此在施加前必须加热，这在技术上是复杂的，并且仍然导致不规则的油润湿。
从WO 2009/141424还可知，从熔体中纺出的线在未施加配制液的情况下被牵拉，并且加工线所需的处理液仅在牵拉后作为油-水乳液施加。
DE 10 2013 219 584 A1描述了一种生产完全牵拉的线的方法和装置，其中在30℃下将运动粘度为100至200mm2/s的处理液作为含水乳液施加至线。处理液中的水含量为40至60重量％。
在DE 2118316 A1中描述了一种使用含有不超过10重量％的水的制剂作为线的润滑剂生产聚对苯二甲酸乙二醇酯的线的方法。
WO 2012/013367 A1公开了一种用于熔融纺丝、牵拉和卷绕复丝线的装置，该装置具有纺丝装置、牵拉装置、卷绕装置和制备装置，该制备装置由两个单独的用于润湿该线的制备站形成。润湿液为油-水乳液或低粘度纯油。
上述用作油-水乳液的配制液需要大量的努力才能生产出乳液。除提供适当品质的水外，还必须使用防腐剂，以保护乳液在贮存和施加过程中免受微生物的攻击。纺线(spinning of the threads)通常涉及对线进行热处理。因此，当使用配制流体作为油-水乳液时，必须蒸发所含的水，以达到对线的热处理所需的温度。这就需要对经加热的导丝辊增加大量的能源消耗。
使用低粘度纯油作为配制流体会导致配制流体向聚合物内部迁移，这大大限制了在短的贮存时间后对线的进一步加工。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是提供一种具有低粘度和优异的润湿性能的低水配制液，作为上述油-水乳液的替代品，用于处理线，其保证线的高贮存稳定性。
用于解决问题的方案
通过用于处理线的方法来实现该目的，在所述方法中在纺丝后，将在25℃下的粘度为15至70mm2/s且水含量为0至6重量％的配制液施加至线。
在结合上述或下述任一实施方案的优选实施方案中，配制液在25℃下的粘度为20至50mm2/s。
在结合上述或下述任一实施方案的更优选的实施方案中，配制液在25℃下的粘度为30至45mm2/s。
粘度是根据ASTM D 7042测定的。
在结合上述或下述任一实施方案的优选实施方案中，配制液的水含量为0.5至4重量％。
在结合上述或下述任一实施方案的更优选实施方案中，配制液的水含量为0.8至3重量％。
在结合上述或下述任一实施方案的另一优选实施方案中，配制液不含任何有机溶剂。
在结合上述或下述任一实施方案的优选实施方案中，在牵拉前将配制流体施加至线。
在结合上述或下述任一实施方案的另一个优选实施方案中，在牵拉后将配制流体施加至线。
在结合上述或下述任一实施方案的另一优选实施方案中，在牵拉前后将配制液以部分量施加至线。
此外，本发明涉及在25℃下的粘度为15至70mm2/s且水含量为0至6重量％的配制液用于处理线的用途。
所有优选实施方案均涉及根据本发明的方法和根据本发明的配制液的用途。
附图说明
图1示出了使用根据本发明的方法的根据实施例3的绕线筒(bobbin)结构。
图2示出了使用不符合本发明的方法的绕线筒结构，其中配制液作为乳液施加，并且其它以与实施例3类似的方式进行。
图3示出了使用不符合本发明的方法的根据比较例2的绕线筒结构。
图4示出了使用根据本发明的方法的实施例4的绕线筒结构。
具体实施方式
使用图1和图4所示的根据本发明的方法的绕线筒结构比图2和图3所示的绕线筒结构明显更加均匀，图2和图3所示的绕线筒结构显示了“滑移(slipped)”的纱线层，当绕线筒解卷时，例如用于织造时，由于张力波动而导致不规则。
在根据本发明的方法或用途中，线由挤出的长丝束形成，所述挤出的长丝束由合成的熔纺长丝构成。在结合上述或以下任一实施方案的优选实施方案中，长丝由选自由聚酯、聚酰胺、聚烯烃及其混合物组成的组的聚合物形成。聚合物特别优选选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺6、聚酰胺6.6、聚丙烯及其混合物组成的组，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯。聚合物的共混物尤其是双组分纤维。
在结合上述或下述任一实施方案的优选实施方案中，配制液由选自由润滑剂、乳化剂和添加剂组成的组的组分构成。特别优选的是由选自润滑剂、乳化剂和添加剂的组的各个组分构成的配制液。
在结合上述或下述任一实施方案的优选实施方案中，配制流体含有至少一种选自第I-V组基础油的润滑剂(参见发动机油许可和认证系统(Engine Oil Licensing andCertification System)API 1509，第十七版，2012年9月的2015年3月附件E的项目E.1.3)，更优选选自第三组(矿物油)和第五组(其他油)。第五组润滑剂特别选自酯油和聚亚烷基二醇(PAG)。
在结合上述或下述任一实施方案的优选实施方案中，配制液包含至少一种乳化剂，所述乳化剂选自由脂肪醇烷氧基化物、脂肪酸烷氧基化物、酯烷氧基化物、蓖麻油烷氧基化物组成的组，特别是蓖麻油乙氧基化物、聚乙二醇酯、乙氧基化的和非乙氧基化的部分甘油酯，更优选选自脂肪醇烷氧基化物和酯烷氧基化物。
在结合上述或下述任一实施方案的优选实施方案中，配制液包含至少一种选自由含磷添加剂、含硫添加剂和含氮添加剂组成的组的添加剂。
含磷添加剂特别选自磷酸酯类和磷酸部分酯类。含硫添加剂特别选自硫酸盐和磺酸盐。含氮添加剂特别选自胺类和酰胺类。
在结合上述或下述任一实施方案的另一优选实施方案中，添加剂以碱金属盐或碱土金属盐的形式存在，或者该添加剂用含氮的碱中和。
在结合上述或下述任一实施方案的另一优选实施方案中，配制液包含至少一种选自由消泡剂、抗氧化剂、防腐剂和腐蚀抑制剂组成的组的另一组分。
使用在25℃下的粘度为15至70mm2/s的配制液是有利的，因为施加非常低粘度的配制液(25℃下的粘度低于15mm2/s)的缺点是这些配制液在短时间后迁移到聚合物中或被聚合物吸收，导致贮存稳定性不足，并导致严重的加工问题。如WO 2011/009498 A1所述，使用在25℃下的粘度超过70mm2/秒的配制液导致不规则的油润湿，并且会需要在施加之前加热配制油。
配制液的水含量在0至6重量％的范围内，因为水含量大于6重量％需要高能量输入以蒸发水。
线的制备和配制液的施加可以以本身已知的方式进行，例如，如DE 10 2013219584 A1或WO 2009/141424中所述。
由于根据本发明使用的配制液的粘度低，不需要在施加前加热配制液。配制液既不用水稀释，也不用有机溶剂稀释。
在这一过程中，可以在不同速度下运行的导丝辊上热输入的情况下或没有热输入的情况下来牵拉线，由此当单独的长丝(individual filaments)结合在一起形成长丝束时，施加配制液，并且牵拉所需的牵拉力和保持力是通过多次缠绕实现的。此外，如DE102013-219584 A1中所述，在部分缠绕的情况下在牵拉之前可以施加配制液。
可选地，可不经预涂制剂，通过简单的部分缠绕导丝辊进行牵拉，且配制液可在牵拉后施加。也可在部分和多次缠绕的情况下在牵拉前后以部分量施加配制液，如WO 2012/013367 A1中所述。
在牵拉后，线经常被引导通过所谓的交缠喷嘴(interlacing jets)，其中压缩空气被施加至线。根据本发明的方法或根据本发明的用途的另一个优点是不会显著地从线喷出配制液。
此外，本发明可以防止在进一步加工线时静电带电，并保证线的良好贮存稳定性，优选至少6个月。由于线的产生和它们进一步的加工通常是在时间和空间上分开的，因此生产的线的贮存稳定性是一个重要的方面。
令人惊讶和出乎意料的是，在合适的机器上进行的试验表明，在根据本发明的方法中使用低水的配制液，与经油水乳液处理的纱线相比，生产的纱线质量最好(染色均匀度高，绕线筒结构更好)。通过比较图1和图4中的绕线筒与图2和图3中的绕线筒，可以看出较好的绕线筒结构，其中图1和图4中的线根据本发明的方法处理，图2和图3中的线没有根据本发明的方法处理。
这些试验表明了根据本发明方法的进一步优点，即具有低粘度的配制液的优异润湿性能、在如加热的涂布器等的热的表面上蒸发低，以及避免了使用高易燃的稀释剂或其它附属品。
在下文中，使用实施例来解释本发明。
实施例1
根据WO 2009/141424中描述的方法，纺制了24根聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)单独的长丝的线，并在部分缠绕的情况下经加热辊进行牵拉。牵拉后线的细度为60dtex。
牵拉后施加水含量为1.25重量％和在25℃下的粘度为18.10mm2/s的配制液。
配制液的组成：
纱线的机械数据在通常范围内。测量还表明，当纱线贮存6个月时，施加的配制量不变，即没有发生聚合物吸收配制液。
比较例1
除了从36根单独的长丝纺丝和牵拉以及得到的细度为83dtex之外，来源于PET的线的纺丝和牵拉与实施例1相同。
在牵拉后，施加水含量为0.28重量％且在25℃下的粘度为12.50mm2/s的配制液。
配制液的组成：
纱线的机械数据在通常范围内，但发现有条纹状的染色。
对配制液的稳定性进行了进一步研究。为此目的，在生产后立即测定制剂施加量为0.91重量％，然而，在绕线筒30天的贮存期后，制剂施加量降至0.78重量％，再过30天后降至0.65重量％。通过用合适的溶剂萃取纱线样品，并用重量评价可萃取的配制液，测定配制剂施加量。
在相对较短的贮存时间内，配制剂施加量的减少是由于聚合物吸收配制液而引起的，在进一步加工绕线筒时导致较大问题，或可能导致不可能进行进一步加工。
实施例2
除了从36根单独的长丝进行纺丝和牵拉以及得到的细度为138dtex之外，来源于PET的线的纺丝和牵拉与实施例1相同。
在牵拉后，施加水含量为1.85重量％和在25℃下的粘度为34.8mm2/s的配制液。
配制液的组成：
纱线的运行行为不明显，在纱线的交织过程中只观察到小的喷出。另外，纱线染色均匀度良好。纱线可作为纬纱使用，而不会出现任何问题。
贮存60天后，不能观察到配制剂施加量的减少。
比较例2
由48根PET的单独的长丝纺制线。
在牵拉前，施加配制液的乳液，为DAKOLUB L 2505HY。牵拉是通过纱线的多次缠绕来实现的。牵拉后的细度为209dtex。
染色均匀。绕线筒结构如图3所示。它清楚地显示了“滑移”的纱线层，这会导致在解卷绕线筒例如用于织造时，由于张力波动引起的不规则性。
实施例3
由24根PET的单独的长丝纺制线。
在牵拉前施加水含量为2.7重量％、在25℃下的粘度为36.5mm2/s的配制液。牵拉是通过如对比例2一样对纱线进行多次缠绕来实现的。牵拉后的细度为73dtex。
配制液的组成：
染色均匀，且与标准纱线相当，其中配制液作为乳液施加。
由于水含量低，因此与其中配制液作为乳液施加的标准的线相比，可以节约12％的能量。节能是由经加热的导丝辊的能耗确定的。
绕线筒结构如图1所示。如图1和图2的比较所示，它比其中配制液作为乳液施加的标准纱线的绕线筒结构更加均匀。
此外，在进一步加工过程中未发生毛细管断裂。
实施例4
由48根PET单独的长丝纺制线。
在牵拉之前，施加水含量为2.5重量％和在25℃下的粘度为39mm2/s的配制液。牵拉通过如对比例2一样对纱线进行多次缠绕来实现。牵拉后的细度为209dtex。
配制液的组成：
由于水含量低，与根据比较例2的标准纱线相比，可节省28％的能量。节能是由经加热的导丝辊的能耗确定的。
绕线筒结构如图4所示。它比图3中的绕线筒结构更加均匀，图3中的绕线筒结构是使用不符合本发明的根据比较例2的方法进行的，并且清楚地示出了“滑移”的纱线层。

Claims (8)

1.一种用于处理线的方法，其中在纺丝后，将在25℃下的粘度为15至70mm2/s且水含量为0至6重量％的配制液施加至线。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述配制液在25℃下的粘度为20至50mm2/s。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述配制液在25℃下的粘度为30至45mm2/s。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的方法，其中所述配制液的水含量为0.5至4重量％。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述配制液的水含量为0.8至3重量％。
6.根据权利要求1至5中至少一项所述的方法，其中在牵拉所述线之前施加所述配制液。
7.根据权利要求1至5中至少一项所述的方法，其中在牵拉所述线之后施加所述配制液。
8.一种在25℃下的粘度为15至70mm2/s且水含量为0至6重量％的配制液用于处理线的用途。
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