專利名稱：：纖維處理組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)合成長絲的纖維處理組合物，具體地說，涉及一種用于合成長絲的高速紡絲方法的纖維處理組合物?，F(xiàn)有技術(shù)描述為有助于合成長絲的生產(chǎn)過程，用一種纖維處理組合物來賦予合成長絲潤滑性、粘結(jié)力和抗靜電性。近來，一直努力通過增加加工速度而提高纖維生產(chǎn)效率，已實現(xiàn)了5,000～8,000米/分鐘的高速纖維生產(chǎn)。這種纖維生產(chǎn)過程的加速將來可能還會加快。為提高纖維的生產(chǎn)速度，首先需要對纖維生產(chǎn)機(jī)器進(jìn)行導(dǎo)電改進(jìn)，另外還需要改進(jìn)纖維處理組合物。纖維生產(chǎn)速度的增加相應(yīng)地要求纖維處理組合物具有高性能，如優(yōu)良的潤滑性、長絲粘結(jié)力和抗靜電性。另外，纖維表面均勻和充分的纖維處理組合物涂層對于高速纖維生產(chǎn)也很重要，這一點本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道。纖維處理組合物一般是用計量泵或給油輥施加在紡絲過程中的纖維上，計量泵一直供給纖維處理組合物的水乳濁液。然后，將施予了纖維處理組合物的長絲用紡絲拉伸系統(tǒng)加工，其中，長絲在第一和第二導(dǎo)絲輥之間以最佳拉伸比(3～5倍)被拉伸，并被卷繞成捆；或在高速紡絲系統(tǒng)中加工，其中不經(jīng)拉伸，將長絲卷繞成捆。隨著纖維生產(chǎn)速度的提高，纖維處理組合物的甩落或用量不足，易導(dǎo)致纖維處理組合物在長絲上不均勻使用現(xiàn)象的增加。由于高速生產(chǎn)劇烈的加工條件，纖維處理組合物的不均勻使用或用量不足可引起斷紗、起毛、紗線粗細(xì)不勻和染色缺陷。這些毛病會產(chǎn)生嚴(yán)重的問題，如增加生產(chǎn)成本和使紗線質(zhì)量下降。在這種情況下，需要一種充分地吸附到長絲表面上，而極少被甩落的纖維處理組合物。為滿足這種需要，日本專利公開KOKAI(臨時公開)H2-68370提出了一種包含高分子量聚環(huán)氧乙烷的纖維處理組合物。但是，在長絲紡絲和加工過程中，上述高分子量組分在導(dǎo)絲器和導(dǎo)絲輥上所產(chǎn)生的浮渣積累，會導(dǎo)致絲與導(dǎo)絲器或與導(dǎo)絲輥界面上摩擦力的增加或變化。該增加或變化的摩擦力頻繁地引起斷紗和起毛，因而降低了紗線的生產(chǎn)效率和紗線質(zhì)量。日本專利公開KOKAI(臨時公開)H4-19128提出的另一種纖維處理組合物包含一種衍生于聚氧化烯化合物和一種有機(jī)聚異氰酸酯化合物的聚合物，目的在于防止纖維處理組合物乳狀液的甩落和使浮渣產(chǎn)生量最少。但由于聚合物與其它組分的相容性差，上述組合物并不實用。聚合物只能借助于水作為介質(zhì)懸浮在組合物中，當(dāng)用組合物處理過的長絲干燥時，組合物易與其它組分分離。分離后的聚合物在長絲表面上變成粘稠的物質(zhì)，并導(dǎo)致導(dǎo)絲器上粘性浮渣的積累，這種浮渣積累隨著組合物所要求的比較高集束量(pickuplevel)-纖維重量的0.2～1.5％而加速。所以，還沒有開發(fā)出一種用于合成長絲高速生產(chǎn)方法的理想纖維處理組合物。發(fā)明詳述本發(fā)明的目的是提供一種能均勻吸附在長絲表面上的纖維處理組合物，而在紡絲中麻煩最小，如產(chǎn)生浮渣最少，以及即使在合成纖維的高速紡絲中，其幾乎也不從長絲上甩落。本發(fā)明涉及一種纖維處理組合物和所述組合物的乳狀液，其包含聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物，其由以化學(xué)式(I)表示的基本單元組成，其中，R1為氫原子或一具有1～3個碳原子的烷基基團(tuán)，R2為具有1～5個碳原子的烷基基團(tuán)；和具有2個或更多個羥基基團(tuán)的水溶性多元醇和/或其衍生物。本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)合成纖維的方法，其中，在1,000米/分鐘或更高的紡絲速率下，將上述纖維處理組合物施予由噴絲板擠出的長絲。用纖維處理組合物實現(xiàn)了本發(fā)明的目的，該纖維處理組合物是已知的纖維處理組合物、上述聚-N-乙烯基烷基酰胺，其實例為聚-N-乙烯基乙酰胺和/或其共聚物，和具有2個或多個羥基基團(tuán)的水溶性多元醇和/或其衍生物的混合物?；旌显谝阎w維處理組合物中的這些組分有助于防止高速纖維生產(chǎn)中纖維處理組合物的甩落，而常規(guī)的纖維處理組合物卻做不到這一點。另外，纖維處理組合物在防止浮渣方面也表現(xiàn)出極好的性能，高分子量的聚環(huán)氧乙烷則做不到這一點。上述聚-N-乙烯基烷基酰胺及其共聚物的主鏈包含由上述化學(xué)式(I)所表示的結(jié)構(gòu)單元。所述聚合物和共聚物的平均分子量優(yōu)選為10,000～10,000,000。平均分子量小于10,000的聚合物和共聚物表現(xiàn)出不能防止纖維處理組合物的甩落，平均分子量大于10,000,000的聚合物和共聚物在纖維生產(chǎn)中，由于其與纖維處理組合物中其它組分的差相容性，因此會增加導(dǎo)絲器和壓輥上浮渣的積累。用于防止纖維處理組合物甩落和使操作簡易的所述聚合物和共聚物，其最優(yōu)選平均分子量范圍為10,000～5,000,000。聚-N-乙烯基烷基酰胺共聚物包含由化學(xué)式(II)所表示的N-乙烯基烷基酰胺，其中，R1為氫原子或一具有1～3個碳原子的烷基基團(tuán)，R2為具有1～5個碳原子的烷基基團(tuán)；和50摩爾％或少于50摩爾％的一種或多種能共聚合到其上的單體。能與所述N-乙烯基乙酰胺共聚合的單體選自丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯、丙烯酰胺和乙酸乙烯酯。聚-N-乙烯基烷基酰胺及其共聚物可通過自由基聚合作用合成。用于本發(fā)明的聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物可通過將其與具有2個或多個羥基基團(tuán)的水溶性多元醇和/或其衍生物結(jié)合，而溶解在纖維處理組合物中。所以，當(dāng)將處理組合物用到纖維上，甚至在其干燥后，聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物仍能溶解在該處理組合物中，并保持纖維處理組合物在纖維上的流動性。另外，這種纖維處理組合物可防止導(dǎo)絲器和輥上的浮渣積累，因為它不沉積固體或粘性物質(zhì)。聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物與具有2個或多個羥基基團(tuán)的水溶性多元醇和/或其衍生物的優(yōu)選混合比為1/5～1/300。聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物在本發(fā)明纖維處理組合物中的優(yōu)選比例為0.0001～0.5％(重量)，更優(yōu)選0.001～0.3％(重量)。小于0.0001％(重量)的比例會增加纖維處理組合物的甩落，而大于0.5％(重量)的比例則會增加長絲表面上纖維處理組合物的粘性。聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物；水溶性多元醇和/或其衍生物可以以一預(yù)定比例進(jìn)行溶解，以制成溶液，然后將其加到一種纖維處理組合物中或一種纖維處理組合物的乳狀液中。在本發(fā)明中，使用所述水溶性多元醇和/或其衍生物，以溶解纖維處理組合物其它組分中的聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物，并防止纖維干燥過程中組合物中的水份蒸發(fā)后，組合物沉積在纖維表面上。本發(fā)明所述水溶性多元醇選自亞烷基二醇、聚亞烷基二醇、具有3個或更多個羥基基團(tuán)的多元醇以及多元醇的烯化氧加合物。優(yōu)選的亞烷基二醇包括具有2～10個碳原子的二醇，如乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丁二醇、二丁二醇、新戊二醇和二新戊二醇。優(yōu)選的聚亞烷基二醇包括上述亞烷基二醇的均聚物，和2個或更多個亞烷基二醇的嵌段共聚物或無規(guī)共聚物。優(yōu)選包含在所述聚亞烷基二醇中的碳原子數(shù)為100或小于100。不優(yōu)選具有多于100個碳原子的聚亞烷基二醇，因為其與纖維處理組合物中其它組分的差相容性。具有3個或更多個羥基基團(tuán)的所述多元醇包括甘油、聚甘油，如雙甘油、季戊四醇、二季戊四醇、三羥甲基丙烷和山梨醇。具有3個或更多個羥基基團(tuán)的所述多元醇的所述烯化氧加合物包括多元醇的環(huán)氧乙烷加合物或環(huán)氧丙烷加合物，和其與2個或更多個烯化氧變體的加合物。加合物的優(yōu)選分子量為1,000或小于1,000。其它適用于本發(fā)明的多元醇包括雙酚A和鄰苯二酚烯化氧加合物。水溶性多元醇的所述衍生物包括至少具有2個羥基基團(tuán)的化合物，如單甘油酯，例如，單月桂酸甘油酯、單油酸二甘油酯、單月桂酸聚甘油酯；具有3個或更多個羥基基團(tuán)的多元醇的酯類和羧酸，例如脫水山梨糖醇單烷基化物、烷基二甘油酯和五單酯(pentamonoesters)；聚羧酸聚酰胺的烯化氧加合物；和鏈烷醇胺，例如，三乙醇胺。優(yōu)選的水溶性多元醇衍生物分子量為1,000或小于1,000，和HLB值為8或大于8的水溶性衍生物，這是由于其與纖維處理組合物的其它組分的相容性，以及足夠的潤滑性。更優(yōu)選室溫下為液體，大氣壓下沸點為150℃或高于150℃的那些化合物。最優(yōu)選的水溶性多元醇及其衍生物包括二甘油、二甘醇、單月桂酸二甘油酯和二月桂酸聚甘油酯。在本發(fā)明纖維處理組合物中，具有2個或更多個羥基基團(tuán)的水溶性多元醇及其衍生物的優(yōu)選比例為0.0005～5％(重量)，更優(yōu)選0.005～2％(重量)。不優(yōu)選超出上述范圍的比例，因為比例小于0.0005％(重量)易于導(dǎo)致生成浮渣，大于5％(重量)的比例則太大，以致于不能把組分均勻地分散入其它組分的混合物中。通常混合在常規(guī)纖維處理組合物中的主要組分，如潤滑劑、乳化劑或抗靜電劑，也可混于本發(fā)明的纖維處理組合物中。所述潤滑劑包括礦物油，例如，液體石蠟；脂族單酯，例如硬脂酸異辛酯、油酸月桂酯、硬脂酸異十三烷酯和油酸異十八烷酯；二元酸二酯，例如，己二酸二月桂酯和己二酸二油烯酯；多元醇酯，例如，三月桂酸三羥甲基丙酯和椰子油；和EO/PO聚醚。所述乳化劑包括聚氧乙烯油烯醚、聚氧乙烯壬基苯基醚和聚氧乙烯蓖麻油醚，所述抗靜電劑包括聚氧乙烯油烯基磷酸鹽，及其部分或全部中和的鈉鹽、鉀鹽或胺鹽，二辛基磺基琥珀酸鈉，和烷基磺酸鹽。如果需要，也可將添加劑，如滲透劑、轉(zhuǎn)相粘度降低劑、表面張力降低劑和耐磨劑，混合入本發(fā)明的纖維處理組合物中。本發(fā)明的纖維處理組合物適用于生產(chǎn)和加工包含聚酰胺或聚酯的合成復(fù)絲。用給油輥或計量泵，以5～30％(重量)濃度的含水乳濁液，優(yōu)選以10～25％(重量)濃度將本發(fā)明的纖維處理組合物施予紡絲中的纖維。組合物的優(yōu)選集束量為纖維重量的0.3～3％，更優(yōu)選為纖維重量的0.4～1.5％。本發(fā)明的纖維處理組合物明顯提高了高速纖維生產(chǎn)(1,000米/分鐘或更高)效率，也改善了紗線質(zhì)量。所述組合物特別適于高速生產(chǎn)方法，如高速紡絲系統(tǒng)或紡絲拉伸系統(tǒng)，其中，長絲被以3,000米/分鐘或更高的速度卷繞成捆，或有時以5,000米/分鐘或更高的速度卷繞成捆，并且可明顯減少起毛、斷紗、紗線粗細(xì)不勻和染色缺陷。發(fā)明實施方案完成本發(fā)明的最佳方式如下(i)一種如權(quán)利要求1所定義的組合物，其中，所包含的聚-N-乙烯基烷基酰胺的平均分子量為10,000～10,000,000。(ii)一種如權(quán)利要求1所定義的組合物，其中，組合物中聚-N-乙烯基烷基酰胺的比例為0.001～0.3％(重量)。(iii)一種如權(quán)利要求1所定義的組合物，其中，組合物中具有2個或更多個羥基基團(tuán)和/或其衍生物的水溶性多元醇的比例為0.005～2％(重量)。(iv)一種如權(quán)利要求1所定義的組合物，其中，所述聚-N-乙烯基烷基酰胺與所述水溶性多元醇和/或其衍生物的比率為1∶5～1∶300。(v)一種如權(quán)利要求2所定義的組合物，其中，所述聚-N-乙烯基烷基酰胺的平均分子量為10,000～10,000,000?，F(xiàn)在，將用下述具體實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，其為說明性示例，并不限制本發(fā)明的范圍。實施例1～5和比較實施例1～7用于聚酯紡織長絲高速生產(chǎn)方法中的水乳濁液的混合物，是通過把溶解在如表1所述的多元醇或其衍生物中的聚-N-乙烯基乙酰胺與10％基油的含水乳濁液混合來制備的，基油的主要組分為礦物油和脂肪酸酯(商品名TERONE-2075，由MATSUMOTOYUSHI-SEIYAKUCO.，LTD.生產(chǎn))。多元醇中的聚-N-乙烯基乙酰胺的量和其溶液的混合比描述于表1中。所制備的用作纖維處理組合物的混合物的性能如下所述進(jìn)行檢驗。表1</tables>*[TERONE-2075，由MATSUMOTOYUSHI-SEIYAKUCO.，LTD.生產(chǎn)]實施例6除用聚-N-乙烯基丁酰胺(分子量為100,000～750,000)替代聚-N-乙烯基乙酰胺外，一種水乳濁液混合物的制備和檢測，按與實施例1相同的方法進(jìn)行。實施例7除用N-乙烯基乙酰胺(80％(重量))和乙酸乙烯酯(20％(重量))的共聚物(分子量為100,000～750,000)替代聚-N-乙烯基乙酰胺外，一種水乳濁液混合物的制備和檢測，按與實施例1相同的方法進(jìn)行。實施例1～7和比較實施例1～7的檢測結(jié)果如表2所示。表2</tables>如表2所示，與常規(guī)組合物相比，本發(fā)明(實施例1～7)的纖維處理組合物表現(xiàn)出乳狀液甩落量明顯減少，并具有優(yōu)良的吸附性。此外，由于本發(fā)明組合物干燥后的極好相容性，其極少引起浮渣積累，因此表現(xiàn)出使紗線張力波動最小。檢測方法(1)組合物干燥后的相容性將每種乳狀液混合物均制成10％含水乳濁液，并將1克含水乳濁液放在實驗室的表面皿(直徑100毫米)上，在105℃干燥2小時。目視觀察干燥后的組合物，確定其是否出現(xiàn)固體或凝膠。無固體和無凝膠○出現(xiàn)微量固體或凝膠△出現(xiàn)固體或凝膠×(2)由纖維甩落的乳狀液量將每種乳狀液混合物均制成10％含水乳濁液，用計量泵將其施加在以1500米/分鐘驅(qū)動的去油商品聚酯長絲紗線上。用表面玻璃收集計量泵開始工作后滴落下的乳狀液，測定每分鐘的滴落量(毫克)。(3)乳狀液吸附性取上述檢測中施予了試驗含水乳濁液之一的約2克長絲為樣品。使用快速萃取儀(TOKAIKEIKI)，用正己烷萃取樣品長絲上的纖維處理組合物，以測定纖維處理組合物的量。將組合物量換算成長絲重量(OPU)的百分率，再通過下式換算成組合物吸附性。計算OPU(％)吸附性(％)＝————————×100理論OPU(％)由計量泵所供給的仿含水乳濁液的量根據(jù)下式計算理論OPU(％)。理論OPU(％)＝乳濁液的供給速率(克/分鐘)×乳濁液濃度(％)×9,000——————————————————————————紗線速度(米/分鐘)×紗線纖度(4)浮渣將施予每種含水乳濁液的給定長度(6000米)的紗線在暗色鉻管(直徑40毫米)上以200米/分鐘的速度驅(qū)動，初始張力為25克，接觸角為180°。目視觀察管上浮渣的積累。幾乎無浮渣○少量浮渣△大量浮渣×(5)紗線張力的波動在上述浮渣檢測中，當(dāng)紗線通過暗色鉻管(直徑40毫米)后，測定紗線的張力，并用下式計算紗線張力的波動(ΔT)＝T2-T1其中，T1為初始張力，T2為在管上被驅(qū)動的6000米紗線的平均紗線張力。從上面的結(jié)果顯然可知，本發(fā)明的纖維處理組合物幾乎不會被從高速運行的紗線上甩落，并對紗線有極好的吸附性，具有極好的防浮渣性能。所以，本發(fā)明的纖維處理組合物提高了高速長絲生產(chǎn)的效率，改善了長絲的質(zhì)量。權(quán)利要求1.一種纖維處理組合物，其包含具有化學(xué)式(I)所表示基本單元的聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物，其中，R1為氫原子或一具有1～3個碳原子的烷基基團(tuán)，R2為具有1～5個碳原子的烷基基團(tuán)；和具有2個或更多個羥基基團(tuán)的水溶性多元醇和/或其衍生物。2.一種如權(quán)利要求1所定義的纖維處理組合物，其中，基底纖維處理組合物為一種水乳濁液。3.一種纖維處理組合物的水乳濁液，其包含如權(quán)利要求1所定義的聚-N-乙烯基烷基酰胺以及甘油和/或聚甘油。4.一種如權(quán)利要求1、2和3中任何一項所定義的纖維處理組合物，其中，聚-N-乙烯基烷基酰胺為聚-N-乙烯基乙酰胺。5.一種用熔體紡絲方法生產(chǎn)合成纖維的方法，其在1,000米/分鐘或更高的條件下操作，其中，使用如權(quán)利要求2、3和4中任何一項所定義的纖維處理組合物。全文摘要一種纖維處理組合物,其特征在于包含聚(N－乙烯基烷基酰胺)和/或一種其共聚物和一種多元醇和/或其衍生物;一種含上述組合物的乳狀液型處理劑;和一種生產(chǎn)合成纖維的方法,該方法的特征在于,在以1,000米/分鐘或更高的紡絲速度下進(jìn)行熔體紡絲步驟中,使用乳狀液型處理劑。文檔編號D06M13/00GK1179801SQ96192850公開日1998年4月22日申請日期1996年11月28日優(yōu)先權(quán)日1996年11月28日發(fā)明者宗清武史,松永保,石田浩史申請人:松本油脂制藥株式會社