CN87106695A - 低抛油纤维润滑剂 - Google Patents

Abstract

在很低剪切条件下，使超高分子量(平均分子量至少为5,000,000左右)聚异丁烯添加剂与矿物油载体配料，以提供一些适于许多纺织工序的一贯低抛油纤维润滑剂，所说的润滑剂尤其适于很高速操作。

Description

纤维润滑剂类，特别是络筒油型润滑剂类用低抛油添加剂，在各种纺织工序中作为纤维的保护涂层已为该领域公众所知。许多这类添加剂，特别是具有相当低分子量的聚合物例如聚异丁烯，通常用于改善润滑剂与纤维的粘附性，并且用于减少纱线卷绕工序中润滑剂“抛出”（“sling-off”）。

尽管已经证明这些添加剂通常可以用于低-中速纤维卷绕工序用的润滑剂之中，例如纱线速度不高于约500米/分的卷绕工序用滑滑剂之中，但是在超高速卷绕工序中，常规的低分子量聚异丁烯和类似的低抛油聚合物添加剂尚不足以把润滑剂的抛出现象减小到令人满意的程度。此外，这些已知添加剂并不完全可靠，在工艺参数变化时，特别是当纤维类型，纱线速度，机器特性，处理温度变化以及再循环条件下，常常运行不稳定。对于商业上的可接受性来说，重要的问题是用于化学纤维的纤维润滑剂，应当减小纱线与一些接触表面（例如加工机器表面）之间或与其它纤维界面之间的摩擦，应当附着在纱线上以便减少加工期间的抛油，而且应当易于洗涤以便在例如染色和后处理等后续工序之前可以基本上完全将其除去，对于这种后续工序来说残留的润滑剂会产生显著的干扰作用。特别重要的是为了在各种操作条件下完成这些任务，润滑剂组合物应当一贯地、很好地起作用，以便避免那种根据特定的情况所必须重新计算和重新配制每种润滑剂组合物的步骤。

因此，本发明提供了一种高粘着性的纤维润滑剂，它具有广泛的适用范围，而且在各类纤维、润滑剂添加需要量和纱线加工条件等广泛范围内均显示出低抛油特性。本发明的润滑剂特别适合在超高速卷绕工序中使用，尤其是在纱线速度超过大约700米/分的工序中使用，其中润滑剂的抛出量被减至最小，同时保持足够的纤维润滑作用和纤维洗涤性能。

本发明的润滑剂组合物含有于矿物油载体中的超高分子量油溶性聚异丁烯、并含有足量的乳化剂以便确保该润滑剂为贮存稳定、均一的组合物，这种组合物容易从纤维中洗除。所说的组合物还选择性地加入一些常规的润滑剂添加剂，例如抗静电剂，以便减少加工期间在纤维上积累起来的静电荷，以及防腐剂以便保护易受损伤的机器零部件。为了保持一致的产品性能，必须严格遵守配料条件和处理条件。特别是已经发现，在产品处理期间，特别在制备所说的组合物期间，避免足以破坏聚合物完整性的剪切力是十分关键的。因此，要避免包括强烈搅拌、机械泵送等混合、循环-再循环操作或诱发类似的产品应力（例如过滤）的一些操作。

适合在本发明的高粘性润滑剂中作为低抛油添加剂使用的异丁烯聚合物，包括数均分子量从约4，500，000至约5，500，000的聚异丁烯类;含有平均分子量高于大约2，000，000至大约6，000，000的异丁烯聚合物混合物所组成的聚合物组合物是广泛适用的，其中的异丁烯聚合物提供了特定的聚合物平均分子量。对于在本发明组合物中使用的所说聚合物，通常使用其油溶液;一般情况下，以一种溶液形式把聚合物添加剂掺入润滑剂中，所说的添加剂溶液含有约90%至约95%的矿物油和平衡量聚异丁烯。为方便起见，把橡胶状异丁烯聚合物按照本领域已知的使这种类型固体聚合物溶解在油中的方法，预先溶解在一部分所说的油载体中，同时加热所需的一段时间，以便制成一种添加剂溶液。或者使用一种市售的含有高分子量聚异丁烯油的溶液产品。本文所称的聚异丁烯“添加剂溶液”是按重量计含5%左右高分子量聚异丁烯和95%左右油的添加剂溶液。使用大体上按比例含有聚异丁烯的添加剂溶液，通过调节润滑剂中使用的添加剂溶液数量，使聚异丁烯浓度达到等效值，来制备本发明的等效的纤维润滑剂。

具体参照纤维的类型，纱线速度，纱线运动条件（例如松驰卷取时纱线的急拉）、纱线接触点的影响（例如纱线撞击打纬）以及欲获得纤维保护所用润滑剂加入量的范围，把一定量聚合物添加剂掺入油载体之中，最好是其特性为100°F下粘度为40至200SUS（赛波特通用粘度计流出秒数;本文引用的粘度测量值，均以100°F下SUS表示）左右的矿物油，添加剂加入量足以获得具体使用时所需的润滑剂粘着性。如前所述在各种纤维的处理条件下为了获得抛油量的最佳化减少，润滑剂的添加剂含量一般来说在本发明的窄范围内可调，以避免迄今按现有技术方法为获得良好结果所必须的大量试验。

在本发明预期的超高速卷绕操作下，按重量计润滑剂产品中添加剂溶液浓度在约1%至约3%时，通常在高于约2%时，在广泛条件下能把润滑剂的抛油量降低到令人十分满意的程度。因此，在纱速超过800米/分左右，润滑剂加入量在约2%～6%范围内，对于涉及这种条件下运动的聚酯纱的中等高速纺织操作来说，这种添加剂溶液浓度（5%重量的，平均分子量均为5，000，000的聚异丁烯的矿物油溶液），按重量计为润滑剂产品的约1%～约3%（即为聚合物重量的约0.05%～约0.15%）时，对抛油量的减少最适宜。

把聚异丁烯添加剂与一种或多种足量乳化剂一起加入到矿物油载体中，以便使制剂稳定化和均化并且赋于润滑剂自基质材料中的洗涤性能。按重量计，所说乳化剂的加入量通常为总产品的约5%～约20%，最好为约10%～约18%。在上述类型的高速应用中，根据所用的具体乳化剂和操作参数，按照产品重量计使用约1%～约3%的添加剂溶液，按载体和添加剂含量的重量计乳化剂约为15%（±约5%）时，一般来说是有效的。可以使用的乳化剂包括本领域中对于纤维的润滑剂来说公知使用的那些物质，尤其是烷氧化的（通常乙氧化的）C₈-C₁₈脂肪酸类、C₈-C₁₈醇类和C₈-C₁₈烷基苯酚类。

本发明的低抛油润滑剂，最好（在许多应用中选优）含有少量辅助的选择成分，尤其是抗静电剂、防腐剂、香料和润湿剂，这些选择成份均是从完成这类功能的已知传统的纤维润滑剂的添加剂中选出的;促进润滑剂在纤维基质上分布的添加剂极为有用。在所说的制剂中可以存在少量（通常低于约1%）水。

本发明的典型润滑剂产品是具有下列浓度（各百分数均是用组合物总重量的百分数表示的）的物质：

成份    浓度（wt%）范围

矿物油（80-100SUS）    78-90

聚异丁烯    1.0-3.0

（平均分子量5×10⁶，

94%油基）

乳化剂    5.0-20

选择成份    0-7.0

（香料、润湿剂、

防腐剂、抗静电剂

或类似成份）

水    0-1.0

所说的润滑剂优先含有按重量计为至少80%的矿物油载体。

为了使润滑剂的特性在预期的具体应用中最佳化要选择润滑剂粘度;润滑剂粘着性过低时，雾化倾向和抛油倾向加重，粘着性过高时，容易增加摩擦和纤维卷绕张力，因而都应避免。确定了应用所需的适用润滑剂粘度（通常高于10SUS左右）之后，再相应选择油载体按通常做法，开始选择含一种油的载体或含几种油混含物的载体，使载体粘度比所需的产品粘度低约5～50SUS;然后掺入聚异丁烯添加剂，使此混合物的粘度显著增加到高于所需的产品粘度，而粘度的增加程度取决于添加剂数量和聚合物的数均分子量。一般情况下，混合物的粘度比最终产品粘度高约10～30SUS。然后，通过给此对剪切敏感的混合物加入受控的柔和剪切力，使此混合物粘度降低，直至得到所需的最终产品粘度为止。与常规方法（仅仅随机地把油载体和聚合物添加剂加以混合，以便获得预定的产品粘度）制得的产品相比，这种受控剪切法出人意料地提供出一种抛油特性更为优良的产品。因此，产品的粘着性和伴生的抛油特性主要取决于载体粘度、聚合物的数均分子量和浓度以及对于那些剪切敏感性润滑剂成份所加的剪切量。一般说来，最好从聚合物浓度规定范围的低端开始，按需要增加聚合物含量，以便改进粘性和补偿不利的处理条件，然后在必要时也可以调整载体粘度和施加的剪切力，从而改善粘性。一种适用的实验室粘性试验（虽然它是主观的）是观察润滑剂小滴自玻璃搅拌棒端滑落，并且按照条件规定通过增加或减小超高分子量聚异丁烯的浓度，增加或减小润滑剂的粘着性。采用所公开的参数时，即在适于广泛应用的聚合物类型和数量以及载体粘度条件下，一般说来当最终产品粘度在100°F下为约50～约200SUS，最好约为90～115SUS时，证明是令人满意的。

本发明的润滑剂严格地在低剪切条件下加以配制，以便基本上保持聚合物的完整性，因而借以保持产品特性。加入聚异丁烯之后，应当避免机械泵送产品，其中包括工序再循环系统中的泵送。在一个例示的操作方法中，在正常搅拌条件下向矿物油中加入乳化剂，然后加入选择成份和水，同时继续搅拌。混合完全后（根据主体量、搅拌速率和混合设备，通常需要数分钟），在加入聚异丁烯添加剂（预先溶解在油载体之中的）之前停止搅拌。然后重新开始搅拌，并且把各成份在温和搅拌下再混合数分钟，直至混匀和达到所需的粘度为止。定期检验此批料的粘度，以确保与技术条件一致。如上所述，最终粘度从约90～约115SUS，通常约100±10SUS时，对于绝大多数用途一般来说均可接受。配入添加剂后严格地在无明显剪切力（例如过滤或机械泵送）条件下输送产品。例示的混合时间（条件是数量为5500加仑，标准设备和温和搅拌）：对于加入聚异丁烯之前的初始搅拌来说约为10分钟，加入聚异丁烯之后约为30分钟。

低抛油润滑剂产品，在纱线速度超过约700米/分，特别是超过800米/分的纺织工序中，十分适于在化学纤维上使用，尤其是在尼龙和聚酯上使用。预计特别适于变形纱线。把润滑剂配制成在具体应用中润滑剂特性最佳化的粘着性，然后按通常方式（例如用气泵）将其涂布于纤维或其它基质上，同时避免对润滑剂施加剪切力。此产品在纺织工序中可以广泛地用于润滑而无需为每种工艺做冗长而大范围的试配调整，而且由于允许采用高纱线速度而最大地利用设备，无伴生的油飞溅和工作场所危害。

本发明举例说明如下：

实施例1

A.组合物

成份    浓度

（总重量的%）

矿物油（60SUS    59.11

矿物油（420SUS）    25.00

乳化剂（乙氧化的    6.50

C₈-C₁₈醇）

乳化剂（壬基苯酚    4.00

乙氧基化物）

乳化剂（乙氧化的    2.50

C₈-C₁₈脂肪酸）

润湿剂    0.10

香料    0.04

水    0.05

聚异丁烯低抛油润滑剂，

含有5wt%聚异

丁烯（平均分子量：

5×10⁶）的矿物油 2.25

总量    100.00

最终粘度    112SUS

混合机经清洁与干燥后，加入矿物油载体。搅拌开始后，除水和聚异丁烯添加剂之外，按上述顺序加入各种其余成份。接着把混合物加热到100-105°F，然后加入仔细称量过的水。此初始混合继续15分钟后，停止搅拌。然后加入聚异丁烯添加剂，重新开始温和搅拌并且在100-105°F下继续搅拌30分钟。把产品装入运输容器之中。

B.在经过用纱速高达约900米/分的设备所加工的变形聚酯纱上，涂以实施例IA的产品润滑剂，对于此种纱上润滑剂的典型加入量为4.0±0.5%。试验结果为良好一极好，而且只观察到轻微抛油。

实施例2

A.除了使用1.0%的聚异丁烯添加剂代替2.25%的聚异丁烯，以及最终产品粘度为95SUS而不是112SUS之外，按实施例IA所述配制实施例1的组合物。

B.按实施例IB所述试验实施例2A的产品，结果满意，观察到中等抛油现象。

实施例3

A.除了加入2.50%而不是2.25%的聚异丁烯之外，按实施例IA所述制备实施例I的组合物。

按实施例IB所述试验了本例的更高粘性产品，观察到非常轻微的抛油现象。

Claims (24)

1、一种低抛油高粘性的纤维润滑剂，其最终粘度从约50至约200SUS而且主要由下列成份组成：

a)一种矿物油载体，其粘度从约40至约200SUS，按所说润滑剂重量计的用量约为78-90%

b)一种含有数均分子量约为2，000，000至6，000，000的异丁烯聚合物的混合物的混合物的超高分子量聚异丁烯添加剂，所说的添加剂具有至少约4，500，000数均分子量，其按所说润滑剂重量计的使用量从约0.05%至约0.15%，和

c)一种乳化剂或几种乳化剂的混合物，其量足以使所说的润滑剂稳定化和均化而且使所说的润滑剂容易洗涤，

其中所说的润滑剂按基本上由(a)，(b)和(c)步骤组成的方法制备：

(a)选择一种矿物油载体，使之粘度比所说润滑剂的最终粘度低约5～50SUS，

(b)混合选出的载体、乳化剂和超高分子量聚异丁烯添加剂，以提供出一种粘度比所说润滑剂的最终粘度高约10～30SUS的混合物，和

(c)对含有聚异丁烯添加剂的所说混合物施加受控下的低剪切力，以便使所说混合物的粘度减小到所说润滑剂的最终粘度，同时基本上保持聚合物完整性，而且

其中全部粘度测量值均以100°F下SUS表示。

2、权利要求1的润滑剂，其中所说的乳化剂存在量，按所说润滑剂重量计为约5%～约20%。

3、权利要求1的润滑剂，其中（c）段落中的成份是几种乳化剂的混合物，其按所说润滑剂重量计时的总存在量约10%～约18%。

4、权利要求3的润滑剂，其中所说的矿物油载体至少占所说组合物重量的80%。

5、权利要求1的润滑剂，其中（b）段落的添加剂按重量计存在量约0.10%。

6、权利要求1的润滑剂，其中（b）段落的添加剂按重量计存在量约0.12%。

7、权利要求5的润滑剂，其中（a）段落的矿物油载体含有一种由两种矿物油组成的混合物，每种油的粘度约60～420SUS。

8、权利要求7的润潜剂，至少还含有从润湿剂、防腐剂和抗静电剂所组成的物质组中选出的一种成份。

9、权利要求1的润滑计，其中（b）段落的聚异丁烯具有数均分子量值约4，500，000～5，500，000。

10、一种纺织操作方法，其中纱线速度在加工期间至少达到约700米/分，其改进之点包括当纱线以所说的速度移动之前，把权利要求1的纤维润滑剂涂在所说纱线上，以便基本上减少润滑剂从所说纱线上抛出。

11、权利要求10的方法，其中所说的纱线在加工过程中至少达到约800米/分的速度。

12、权利要求11的方法，其中所说的纱线包含一种或多种合成纤维。

13、权利要求12的方法，其中至少有一种纤维是聚酯或尼龙。

14、权利要求13的方法，其中至少一种纤维是聚酯。

15、权利要求14的方法，其中所说的聚酯纤维是变形聚酯。

16、权利要求1的润滑剂，其中（b）段落的聚异丁烯添加剂是以聚异丁烯油基溶液形式加入的。

17、权利要求16的润滑剂，其中所说的溶液含有5重量%左右的聚异丁烯和95重量%左右的油基。

18、一种携带有权利要求1的润滑剂的纱线。

19、一种携带有权利要求9的润滑剂的纱线。

20、一种制备在纺织工序中用作纤维保护涂层的、最终粘度约50～200SUS的、低抛油高粘性纤维润滑剂的方法，所说的方法基本上由下列（a）和（b）步骤组成：

（a）混合：

1）粘度比所说润滑剂最终粘度约低5～50SUS，其值约40～200SUS的矿物油载体，

2）其量足以使所说润滑剂稳定化和均化、并且使之易洗涤的一种乳化剂或几种乳化剂的混合物，以及

3）其数均分子量至少约4，500，000、含有数均分子量为约2，000，00～6，000，000的异丁烯聚合物的混合物的一种超高分子量聚异丁烯添加剂，以便提供一种粘度高于所说润滑剂最终粘度10～30SUS左右的混合物，和

（b）对于含所说聚异丁烯添加剂的所说混合物施加受控下的低剪切力，以便使其粘度降低到所说润滑剂产品的最终粘度并且提供出一种含有约78～90重量%矿物油载体，约0.05～0.15重量%聚异丁烯添加剂的最终粘度约50～200SUS的润滑剂，

其中，各百分数均按所说润滑剂重量计，各粘度值均按100°F下SUS计。

21、权利要求20的方法，其中首先在正常剪切条件下混合矿物油载体和乳化剂，然后在所说的受控的低剪切条件下使所说的聚异丁烯添加剂和矿物油载体及乳化剂的混合物混合。

22、权利要求21的方法，其中所说的最终润滑剂粘度为90～115SUS。

23、权利要求1的润滑剂，其中首先在正常剪切条件下混合所说的矿物油载体和乳化剂，然后在所说的受控的低剪切条件下使所说的聚异丁烯添加剂和所说的矿物油载体及乳化剂的混合物混合。

24、权利要求1的润滑剂，其中所说的最终润滑剂粘度为90～115SUS。