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CN101675189B - 防止在导辊上形成沉积物的方法 - Google Patents

防止在导辊上形成沉积物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在将高吸水性油包水乳状液施用到纱线上的过程中防止或减少在导辊上形成高吸水材料和/或油的沉积物的方法，其中所述油是包含饱和烃的混合物，其特征在于，至少70重量％的所述烃具有20至32个碳原子。

Description

防止在导辊上形成沉积物的方法
本发明涉及在将高吸水性油包水乳状液施用到纱线上的过程中防止或减少在导辊上形成高吸水材料和/或油的沉积物的方法，其中所述油是包含饱和脂族烃的混合物。
高吸水材料在EP 779389中据公开用于芳族聚酰胺纱线，在EP0784116据公开用于其它复丝纱。其中所述的方法包括在纱线表面上施用在其水相中含有高吸水材料的油包水乳状液的层。这种方法经证实是所选用于高吸水纱线的商业生产的方法。但是，由于该油包水乳状液含有大量水(通常为25至40重量％)以致在施用该高吸水材料后需要干燥步骤，这种方法具有高成本价格的缺点。尝试使用含有少得多的水的其它乳状液，但没有成功，因为看起来不可能以受控方式将这些乳状液施用到纱线上，和/或用于引导纱线通过该工艺的导辊迅速堆满沉积物，这迫使停止该工艺并清洁导辊。
根据WO 9910591中的另一施用高吸水材料的方法，将水溶性高吸水材料前体的水溶液施用到纱线上，然后干燥和加热该纱线以使该水溶性高吸水材料前体交联或聚合，以获得带有高吸水材料的纱线。这种方法也具有缺点，即在施用高吸水材料后使用干燥步骤，还必须使用加热步骤以实现该材料的交联。
在WO 00/31752中，描述了涂有阻水材料的纤维，该阻水材料包括包含高吸水性聚合物和分散介质的基本无水的分散体。该方法不使用油包水乳状液，但使用分散在油中的高吸水材料。所用油不是饱和烃，而是由醇和一般具有少于20个碳原子的羧酸构成的酯油润滑剂。开发这种方法以便比使用油包水基阻水材料更简单地施用到纱线上。但是，考虑到这些分散体的差的稳定性和在形成到导辊上的沉积物的微细可吸入高吸水粒子环境中工作的健康危险，该方法看起来不利。
因此，本发明的目的是提供一种将高吸水材料施用到纱线上的方法，其不需要在将该高吸水材料施用到纱线上后进行附加工艺步骤，且在导辊或该生产线的其它部件上不形成沉积物，或至少大大减少了沉积物的形成。
本说明书通篇所用的术语“导辊”包括导辊、排水辊(bail rollers)、压辊、导杆、销子、卷筒等。
为此，本发明涉及在将高吸水性油包水乳状液施用到纱线上的过程中防止或减少高吸水材料和/或油的沉积物形成到导辊上的方法，其中所述油是包含饱和烃的混合物，其特征在于至少70重量％的烃具有20至32个碳原子。优选使用其中至少75重量％的烃具有20至32个碳原子、最优选至少79重量％为所述烃的油。
通过本发明的方法，可以在纱线上直接在线使用所述油包水乳状液。这样，可以直接用这种油包水乳状液处理由纺丝法获得的纱线，而不需要先将纱线卷绕到线轴上。在施用该含高吸水剂的乳状液后不需要干燥或加热步骤，并可以在该方法的最后将纱线卷绕到线轴上。在施用该油包水乳状液之前，可以将纱线完全或部分干燥。术语“在线”是指纱线以纺成态使用而不卷绕到线轴、卷轴、卷筒等上。通过该方法，可以进一步使用高工艺速度。纱线速度可以为至少220米/分钟，但高得多的速度(例如600米/分钟)也是可行的。
该方法可用于任何复丝纱，并特别适用于芳族聚酰胺和玻璃丝。
在EP 779389中已经描述了高吸水材料。这些材料具有亲水性质并且能够吸收和留持(任选在压力下)相对大量的水。因此，除P.K.Chatterjee，ed′s Absorbency，Elsevier，Amsterdam(1985)的第198页和欧洲专利申请0351100中提到的不可溶高吸水剂外，要根据本发明施用的材料还包括完全或部分水溶性的高吸水材料。尽管可以为根据本发明的芳族聚酰胺纱线提供具有高吸水性的任何材料，但优选的是可被加工成稳定的油包水乳状液的那些高吸水剂。特别适合使用的是聚丙烯酸的高吸水性衍生物。它们包括衍生自丙烯酰胺、衍生自丙烯酰胺和丙烯酸钠、和衍生自丙烯酰胺和甲基丙烯酸二烷基氨基乙酯的均聚物和共聚物。这些化合物分别选自非离子型、阴离子型和阳离子型(共)聚合物。它们通常通过连接单体单元以形成水溶性聚合物来制备。然后可以借助离子交联和/或共价交联使其不溶。可用在本发明的纱线制造中的高吸水剂的实例包括：被部分中和成钠盐的交联聚丙烯酸、聚丙烯酸钾、丙烯酸钠与丙烯酰胺的共聚物、丙烯酰胺与含羧基和磺基的单体(钠盐)的三元共聚物、和聚丙烯酰胺共聚物。优选使用丙烯酰胺与含羧基和磺基的单体(钠盐)的三元共聚物、或丙烯酰胺与丙烯酸或其(钠或钾)盐的共聚物。本发明的纱线使用如下方法制造：在芳族聚酰胺纱线表面上提供在其水相中含有具有高吸水性的材料的油包水乳状液的层，且不需要进一步干燥处理。该含高吸水剂的油包水乳状液在纱线上保持不变。当该乳状液与水接触时，其反转成水包油乳状液，由此形成高粘凝胶。这种凝胶阻止水渗入破损纱线或缆线。
这种乳状液的制备如下：使用乳化剂，将与一定量的水混合的水溶性单体分散在与水和该单体不混溶的非极性溶剂中，然后使其聚合以形成油包水乳状液。所形成的聚合物在该乳状液的水相中。通过制成的乳状液的真空处理，可以降低该乳状液的水含量。由此获得含有高浓的高吸水剂的液体产品，同时液体粘度保持较低，并可以降低该乳状液中挥发性组分的量。作为该乳状液的连续油相，可以使用与水不混溶或弱混溶的直链和支链烃。优选使用饱和直链或支链脂族烃。该烃主要由具有20至32个碳原子的分子构成。可存在较小的烃，最多30重量％，优选少于20重量％。据发现，使用含有尽可能少的具有少于20个碳原子的烃、更优选尽可能少的具有少于23个碳原子的烃的混合物，获得了最佳结果。占大多数的含20至32个碳原子的烃可以是纯的直链或支链烃，但通常是各种长度的支链和直链烃的混合物。合适的烃可以以各种商品名从例如ShellLubricants、Ineos、Dow、Exxon Mobile、Chevron Phillips、Total、BritishPetrol和LubLine的制造商处购得。这些烃也可用作稀释剂，以降低油包水乳状液的粘度。合适的支链和饱和烃的实例是Ineos的异二十烷。该现成乳状液可获自各种制造商，例如Ashland、Cytec、Defotec、Bozzetto、Nalco和Drew Chemical。
选择所用乳化剂以使所述混合物可转化成油包水乳状液。这意味着该乳化剂应具有3至12的HLB(亲水-亲脂平衡)值。基于该乳状液的总重量计算，高吸水材料在根据本发明使用的乳状液中的浓度为1至90％，优选25至65％。
可以向该乳状液中加入其它添加剂，例如润滑剂、稳定剂、乳化剂和/或稀释剂。
选择含高吸水剂的油包水乳状液在纱线上的量，以便在该纱线用在缆线中时获得有利的阻水性质。如果该纱线含有0.3至10重量％、优选0.5至8％重量％、更特别1.0至5.0重量％的乳状液，通常获得有利的结果。
在本发明的获得纱线的方法中，可以使用本身已知的方法，例如使用单面上胶辊、施液器或后处理浴施用该油包水乳状液。
通过下列非限制性实施例例证本发明。
实施例
通过将浓(99.8重量％)硫酸冰与粉状聚对苯二甲酰对苯二胺混合，制备芳族聚酰胺纺丝料。将该纺丝料脱气，在捏合混合熔化器中加热至85至90℃，并经由过滤器和纺丝泵加入喷丝头。该喷丝头具有1000个直径59微米的孔。用泵使该纺丝料穿过纺丝孔，此后依序通过6毫米长的空气区和温度10℃的稀硫酸水溶液(大约18重量％)的凝结浴。使由此形成的丝束依序通过含稀氢氧化钠溶液的中和浴和洗涤浴，在洗涤浴中用大约70℃的水充分洗涤该长丝。借助一对挤压辊除去过量的附着水。然后，借助施液器和计量泵向该未干燥的丝束提供0.8％非离子纺丝油剂(15重量％水溶液)。然后使该纱线经过一连串的3个干燥滚筒(6圈160℃，6圈200℃，4圈230℃)。纱线与鼓表面的接触时间总共为6至7秒。然后使纱线经过传输滚筒(4圈，大约25℃)。紧接着传输滚筒之后，借助施液器和计量泵将含高吸水剂的油包水乳状液(见表)施用到纱线上。最后，将处理过的纱线以340米/分钟的速度卷绕成包。所得Twaron
Figure G2008800102493D00051
纱线具有1610dtex的线密度。
Figure G2008800102493D00052
该表表明，主要为C20至C32烃(异二十烷，来自Ineos)的烃在导辊上不产生(或几乎不产生)沉积物，从而实现多于19小时的生产运行时间。含有小分子量烃的常规烃乳状液(实施例A和B；分别为Drewfloc 2585，来自Ashland Specialty Chemical Company，Barendrecht，Netherlands，和Estesol AFW，来自Bozzetto GmbH，Krefeld，Germany)在导辊上表现出严重沉积，以致生产运行时间不可能长于几小时。必须频繁清洁以使该工艺继续。本发明的高分子烃(实施例1和2)可以用极低水含量(小于10重量％、优选小于8重量％、最优选小于5重量％的含量是可行的)制造。因此施用后的干燥不再必要。

Claims (7)

1.在将高吸水性油包水乳状液施用到纱线上的过程中防止或减少在导辊上形成高吸水材料和/或油的沉积物的方法，其中所述油是包含饱和烃的混合物，其特征在于，至少70重量％的所述烃具有20至32个碳原子。
2.根据权利要求1的方法，其中至少75重量％的所述烃具有20至32个碳原子。
3.根据权利要求1的方法，其中至少79重量％的所述烃具有20至32个碳原子。
4.根据权利要求1至3任一项的方法，其中所述方法进一步在线施用于直接获自纺丝法的纱线。
5.根据权利要求4的方法，其中纱线速度为至少220米/分钟。
6.根据权利要求1至3和5任一项的方法，其中所述纱线是芳族聚酰胺或玻璃丝。
7.根据权利要求4的方法，其中所述纱线是芳族聚酰胺或玻璃丝。
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