CN1738939A - 纺织纤维的润滑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了醚羧酸盐用于润滑纺织纤维，优选纺丝纤维的用途。这些醚羧酸盐具有通式(I)，R－(OCH2CH2) n－O－CH2COOX，其中：R表示饱和或不饱和、直链或支链的C6－C22脂族烃链，n是介于0.3至50的数，X是氢、碱金属、铵阳离子、烷醇铵阳离子或C6－C22烷基铵阳离子。另外，本发明提供润滑纺织纤维的方法，该方法包括使这些纺织纤维与通式(I)的醚羧酸盐接触。

Description

纺织纤维的润滑
技术领域
本发明涉及纺织纤维处理领域，具体地涉及辅助纺丝组合物或整理组合物的用途，和尤其涉及用于润滑纺织纤维如纺丝纤维的醚羧酸盐的用途。
现有技术
纺织纤维处理领域使用改进其操作和处理的组合物。
被称为辅助纺丝组合物或整理组合物的这些组合物，一方面使得可制造纺织纤维，和另一方面，使得可加速随后的获得最终纺织产品所使用的纺丝和织造过程。
辅助纺丝组合物通常提供润滑，因此降低纤维之间和长丝与纺丝机的导向元件之间的摩擦。另外，这些辅助纺丝组合物防止形成静电和在相邻的纤维之间赋予微小的粘合。
另外，对于这些组合物来说，希望许多其它特征，如其与着色剂的相容性或良好的可生物降解性。除了前述要求以外，纤维整理组合物应当热稳定和不腐蚀，必须容易施加和从纤维上除去，和必须生理相容，以及提供纤维润湿性能和在水中可溶或可乳化。
可容易地看出，单一物质几乎不可能提供这么多的要求，纤维的现代制剂于是一般包括其组分提供纤维制造中所需效果的各种产品的混合物。
纤维整理组合物一般包括润滑剂以及乳化剂、抗静电剂、润湿剂、抗氧剂、杀虫剂、腐蚀抑制剂和/或pH调节剂。
通常通过使纤维或纱线与纤维整理组合物接触，从而施加辅助纺丝组合物，所述纤维整理组合物包括含至少一种润滑剂的溶液或乳液。这些组合物可喷洒或者直接施加到纤维或纱线上。
这些辅助纺丝组合物中各组分的典型实例是合成甾醇、脱水山梨醇酯、硅氧烷、聚醚、磷酸的酯、季化脂肪胺、脂肪酸烷醇胺、乙氧化脂肪酸、醚羧酸酯，和环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚物等。
在现有技术中描述了用于纺织纤维的各种润滑剂。因此，例如美国专利A-2079108公开了纤维润滑剂，它由基于长链脂肪酸的部分酯和多元醇的纤维素衍生而来。
英国专利A-1098315公开了基于C6-C18醇的乙氧化酯和五氧化磷的纺织纤维润滑剂。
英国专利A-1113607公开了基于烷属烃矿物油和不饱和醇的磷酸酯的纺织纤维用润滑剂组合物。
美国专利A-3907689和A-3951825公开了基于有机酯的混合物的处理纺织纤维的组合物，它可含有乙氧化脂肪酸类的蜡。
美国专利A-3926816公开了纺织纤维的润滑剂组合物，它包括a)磷酸烷酯钠或钾，b)脂肪酸烷酯，c)聚氧乙烯化月桂醚，和d)聚氧乙烯化十三烷醚。
美国专利A-4615816公开了聚氧亚烷基醚聚碳酸酯作为纺织纤维的润滑剂。
美国专利A-4624793公开了聚丙烯纤维的润滑剂组合物，其基于乙氧化的直链仲醇和直链或支链乙氧化醇的磷酸酯。
国际专利申请WO A-9414756公开了为降低纤维之间的摩擦和所生成的静电荷而使用的季化脂肪酸的三乙醇胺酯盐，它通过用三乙醇胺或用三乙醇胺乙氧化物酯化脂肪酸，随后在长链磷酸酯存在下，用环氧乙烷季化而获得。
最后，至少在美国专利A-5654038、A-5576470、A-5314718、A-5263308和A-5240743中公开了醚羧酸烷酯作为纺织纤维润滑剂的用途。
另外，熟练本领域的技术人员已知处理纺织纤维的醚羧酸盐的用途。因此，例如CH专利A-324665公开了洗净纤维素纤维的方法，该方法包括在介于75至140℃的温度下用水，用介于0.5至10°Be的碱性水溶液洗涤这些纤维素纤维，所述碱性水溶液含有下式的化合物作为基本成分：
R-(OC2H4)n-O-CH2COOM
其中R表示C8-C20饱和或不饱和脂族基团、C8-C25烷基苯基或氢化烷基苯基，n是2-20的数和M表示选自氢、碱金属或铵中的阳离子。
美国专利A-3043648公开了快速染色纤维的方法，该方法包括在尤其含有下式的聚乙二醇醚羧酸的水溶液中使这些纤维染色：
R3-O(C2H4O)x-CH2COOH
其中R3表示C18H35、烷基苯基C8-C12和二烷基苯基C8-C12中的基团，x是大于19的数。
最后，国际专利申请WO A-9851852公开了预处理纺织纱线的润湿剂，它含有：
i)通式的醚羧酸盐：
R-(CnH2nO)x-CH2COOM    (I)
其中R表示具有8-22个碳原子的直链烷基，M是氢或阳离子，n为2或3，和x是介于4至18的数，
ii)通式的烷氧化脂肪醇：
R-O-(CnH2nO)x-H
其中R、n和x具有与以上相同的含义。
然而，现有技术没有公开或暗示为润滑纺织纤维而使用醚羧酸盐。
本文作者已发现，醚羧酸盐令人惊奇地显示出用于纺织纤维的润滑性能，其类似于或好于常用润滑剂所显示的那些润滑性能。另外，这些醚羧酸盐比本领域已知的一些纺织纤维润滑剂对环境更友好。
发明目的
本发明的目的是醚羧酸盐润滑纺织纤维，优选纺丝纤维的用途。
本发明的额外目的是润滑纺织纤维的方法。
发明描述
本发明公开了用于润滑纺织纤维的醚羧酸盐的用途。
在本发明的一个具体实施方案中，这些醚羧酸盐由通式(I)定义：
R-(OCH2CH2)n-O-CH2COOX    (I)
其中：
-R表示饱和或不饱和、直链或支链的C6-C22脂族烃链，
-n是介于0.3至50的数，
-X是氢、碱金属、铵阳离子、烷醇铵阳离子或C6-C22烷基铵阳离子。
优选地，在通式(I)的醚羧酸盐中，R表示饱和或不饱和、直链或支链的C12-C18脂族烃链。
还优选其中n是介于0.3至20，更优选介于0.5至15的通式(I)的醚羧酸盐。
最后，还优选其中X是氢或碱金属的通式(I)的醚羧酸盐。
含有6-22个碳原子，优选12-18个碳原子的脂族烃链，优选衍生于天然来源的脂肪和油，以及合成甘油三酯。优选的脂肪和油包括棕榈油、椰子油、向日葵油、菜籽油、蓖麻油、橄榄油、豆油和动物油如牛油、骨油、鱼油、这些的硬化和半硬化油。特别优选衍生于椰子油、棕榈油和橄榄油的酰基。
可例如如德国专利申请DE-A-4224362或欧洲专利申请EP-A-0580263中所述，获得通式(I)的醚羧酸盐。生产方法包括两步，第一步在熟练本领域的技术人员已知的正常反应条件下，使具有所需烃链长度的醇与环氧乙烷反应。另外，事先乙氧化的醇也可用作起始试剂。然后，在还原剂，如硼氢化钠存在下，使该乙氧化醇与强碱，如氢氧化钠或钾反应，形成相应的醇钠或醇钾。使该产物与单氯乙酸钠反应，形成相应盐形式的醚羧酸盐。可通过用硫酸或盐酸洗涤，将该盐转化成相应的酸。
根据本发明，水溶液形式的醚羧酸盐用作纺织纤维的润滑剂。润滑纺织纤维所使用的醚羧酸盐水溶液也可尤其含有添加剂如抗静电剂、润湿剂、粘合剂、软化剂和乳化剂。
在Revitextil S.L.出版的“Una aportacióna  la tecnologíadel ensimaje”(对整理技术的贡献)(ISBN：84-605-6437-1)中公开了这些添加剂。
基于醚羧酸盐的含水润滑剂组合物的pH优选介于6.0至8.5，更优选介于6.5至8.0。
在本发明的另一实施方案中，提供润滑纺织纤维的方法，该方法包括使纺织纤维与醚羧酸盐接触。在优选的实施方案中，这些醚羧酸盐具有通式(I)：
R-(OCH2CH2)n-O-CH2COOX    (I)
其中：
-R表示饱和或不饱和、直链或支链的C6-C22脂族烃链，
-n是介于0.3至50的数，优选介于0.3至20，更优选介于0.5至15，
-X是氢、碱金属、铵阳离子或烷醇铵阳离子或C6-C22烷基铵阳离子。
在纺织品工业中常见的是，为了纺丝纤维，在纺织纤维离开纺丝头之后，在纺织纤维上施加含水润滑剂组合物。例如通过滚筒或通过具有合适施加装置的剂量泵施加温度介于15至90℃的润滑剂组合物。
通常以非常稀的形式施加含水润滑剂组合物，以便对于每100g纺织纤维来说，含水润滑剂组合物的施加量为0.05g至5g 100％的含水润滑剂组合物的活性物质。
可直接或者通过稀释浓的含水润滑剂组合物，从而获得非常稀形式的这些含水润滑剂组合物，所述稀释可采用硬水、半硬水或软水。
在本发明的润滑纺织纤维的方法中，使纺织纤维与足量含水润滑剂组合物接触，所述含水润滑剂组合物通过在水中稀释醚羧酸盐2-10000，优选10-2000倍而形成。
另外，这些含水润滑剂组合物施加在其上的纺织纤维优选是纺丝纤维，所述纺丝纤维可以是化学或天然来源。更具体地说，这些含水润滑剂组合物施加在化学来源的纤维上。
根据本发明，化学来源的纤维定义为就生产方式来说，是通过物理或化学方法获得的纤维，所述纤维包括纤维素和合成纤维，正如Wiley-Interscience(ISBN 0-471-02093-X)出版的“Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology”，第3版，第10卷中所述。化学来源的纤维的实例是：
-丙烯酸类、聚酰胺、聚酯和聚氨酯；而合成来源的纤维是，
-乙酸纤维素和人造丝，其属于纤维素来源。
天然来源的纤维的实例是：
-来自植物来源的棉；和
-属于动物来源的驼毛、开士米、蚕丝和羊毛。
优选地，含有醚羧酸盐的润滑剂组合物施加在其上的纺织纤维是合成类型的化学来源的纤维。
下述实施例拟提供本领域的技术人员足够清楚和完整的本发明的解释。它们决不能解释为限制本发明的范围。
实施例
实施例1纺织纤维的润滑
对于表1所述的润滑剂来说，获得纤维/陶瓷(F/K)和纤维/纤维(F/F)的动态摩擦系数和“粘-滑(stick-slip)”(S/S)。表2示出了这些参数值。
表1示出了本发明的润滑剂(LF.1-LF.10)和对比例。
使用Rothschild F-Meter型号R-1188测定系数。输入张力设定为0.15N。
测定纤维/陶瓷的动态摩擦系数所使用的摩擦材料是环形陶瓷部件。另外，采用50、100和200mm/min的速度和180°的接触角。
当测定纤维/纤维(F/F)的动态摩擦系数时，速度设定为1mm/min和接触角为360°。
“粘-滑现象”(S/S)，一种低速摩擦的特征现象，计算为纤维/纤维动态摩擦系数的平均最大值和平均最小值之差。
表1所述的润滑剂以0.5wt％的浓度(相对于纤维重量的活性产物)施加在连续的复丝聚酯纤维(150/30)上。
在施加之前，洗净(scoure)聚酯纤维，以除去它可能含有的任何痕量杂质。
在测定动态摩擦系数之前，洗净的聚酯长丝样品在20℃和60％的相对湿度下调节24小时。
           表1.-纺丝整理润滑剂(LF)
 润滑剂                     说明
 R(链长)  n(Ethoxilation)  X(阳离子)
 LF.1   油酸   1   钾
 LF.2   油酸   1.5   钾
 LF.3   油酸   2   钾
 LF.4   油酸   5   钾
 LF.5   油酸   9   钾
 LF.6   月桂酸1   2.5   钾
 LF.7   月桂酸1   7   钾
 LF.8   月桂酸1   10   钾
 LF.9   月桂酸1   7   钠
 LF.10   月桂酸1   10   钠
 对比例1  2FOSFODET20M
 对比例2  3FOSFODET20D
 对比例3  4SURFAGENE FJZ 903
 对比例4   油酸   5   甲酯
 对比例4   月桂酸1   7   甲酯
1C12-C14重量比为70∶30的月桂酸类烃链。
2FOSFODET20M是钾盐形式的月桂醇的磷酸酯(单酯对二酯的重量比＝80∶20)，由KAO Corporation S.A.销售。
3FOSFODET20D是钾盐形式的月桂醇的磷酸酯(单酯对二酯的重量比＝50∶50)，由KAO Corporation S.A.销售。
4SURFAGENE FJZ 903是乙氧化的C16-C18醇的磷酸酯(单酯对二酯的重量比＝80∶20)，由KAO Chemicals GmbH销售。
                           表2.-动态摩擦系数(μ)
 LF   F/K(50)1   F/K(100)2   F/K(200)3   F/F(1)4最小   F/F(1)4最大   F/F(1)4平均   S-S5
 LF.1   0.36   0.39   0.45   0.033   0.055   0.045   0.022
 LF.2   0.31   0.38   0.46   0.051   0.068   0.061   0.017
 LF.3   0.36   0.37   0.41   0.053   0.069   0.063   0.016
 LF.4   0.36   0.42   0.45   0.048   0.063   0.058   0.015
 LF.5   0.36   0.42   0.45   0.051   0.065   0.060   0.015
 LF.6   0.30   0.35   0.41   0.049   0.064   0.058   0.014
 LF.7   0.36   0.40   0.45   0.054   0.070   0.066   0.016
 LF.8   0.37   0.40   0.42   0.045   0.059   0.054   0.014
 LF.9   0.38   0.42   0.45   0.059   0.078   0.072   0.019
 LF.10   0.38   0.43   0.45   0.048   0.062   0.056   0.014
 对比例1   0.48   0.53   0.57   0.048   0.053   0.052   0.005
 对比例2   0.42   0.47   0.53   0.057   0.070   0.064   0.013
 对比例3   0.44   0.51   0.57   0.042   0.053   0.051   0.011
 对比例4   0.33   0.37   0.43   0.031   0.080   0.068   0.050
 对比例5   0.28   0.33   0.40   0.004   0.062   0.053   0.058
1在50mm/min下测定的动态摩擦系数F/K
2在100mm/min下测定的动态摩擦系数F/K
3在200mm/min下测定的动态摩擦系数F/K
4在1mm/min下测定的动态摩擦系数F/K
5在1mm/min下测定的动态摩擦系数F/F的“粘-滑”
实验结果表明，使用本发明的润滑剂(LF.1-LF.10)提供纤维/陶瓷(F/K)的动态摩擦系数低于通过对比例获得的那些。
因此，可得出结论，与在对比例中使用的润滑剂相比，本发明的润滑剂允许改进的纤维滑动并降低纤维和机器部件之间的摩擦。
另外，采用本发明的润滑剂获得的纤维/纤维(F/F)的动态摩擦系数和“粘-滑”(S-S)值表明，当它们与相应于对比例1-3的润滑剂相比时，一般使用这些润滑剂赋予改进的纤维之间的粘合(较高的“粘-滑”)。然而，另一方面，太高的“粘-滑”值对纤维的柔软度具有负面影响，这是因为赋予纤维“cracant”感。因此，与相应于对比例4和5的那些相比，可预期本发明的润滑剂具有较好的手感性能。

Claims (16)

1.醚羧酸盐润滑纺织纤维的用途。
2.权利要求1的用途，其特征在于醚羧酸盐具有通式(I)：
R-(OCH2CH2)n-O-CH2COOX         (I)
其中：
-R表示饱和或不饱和、直链或支链的C6-C22脂族烃链，
-n是介于0.3至50的数，
-X是氢、碱金属、铵阳离子、烷醇铵阳离子或C6-C22烷基铵阳离子。
3.权利要求2的用途，其特征在于，在通式(I)的醚羧酸盐中，R是饱和或不饱和、直链或支链的C12-C18脂族烃链。
4.权利要求2和3的用途，其特征在于，在通式(I)的醚羧酸盐中，n是介于0.3至20，优选介于0.5至15的数。
5.权利要求2-4任何一项的用途，其特征在于，在通式(I)的醚羧酸盐中，X是氢或碱金属。
6.前述任何一项权利要求的用途，其特征在于，纺织纤维是纺丝纤维。
7.前述任何一项权利要求的用途，其特征在于，纺织纤维具有化学或天然来源。
8.前述任何一项权利要求的用途，其特征在于，纺织纤维具有化学来源，优选合成来源。
9.润滑纺织纤维的方法，其特征在于，它包括使所述纺织纤维与醚羧酸盐接触。
10.权利要求9的方法，其特征在于醚羧酸盐具有通式(I)：
R-(OCH2CH2)n-O-CH2COOX    (I)
其中：
-R表示饱和或不饱和、直链或支链的C6-C22脂族烃链，
-n是介于0.3至50的数，
-X是氢、碱金属、铵阳离子、烷醇铵阳离子或C6-C22烷基铵阳离子。
11.权利要求9和10的方法，其中与纤维接触的醚羧酸盐是含水润滑剂组合物形式，所述含水润滑剂组合物通过在水中稀释醚羧酸盐2-10000体积倍，优选10-2000体积倍而形成。
12.权利要求9-11的方法，其特征在于，除了别的添加剂之外，含水润滑剂组合物另外含有抗静电剂、润湿剂、粘合剂、软化剂和乳化剂。
13.权利要求9-12的方法，其特征在于，对于每100g纺织纤维来说，与纺织纤维接触的含水润滑剂组合物的用量范围为0.05g至5g具有100％活性物质的含水润滑剂组合物。
14.权利要求9-13的方法，其特征在于，纺织纤维是纺丝纤维。
15.权利要求9-14的方法，其特征在于，纺织纤维具有化学或天然来源。
16.权利要求9-15的方法，其特征在于，纺织纤维是具有化学来源，优选合成类型的纤维。
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