ES2211326B1

ES2211326B1 - Lubricacion de fibras textiles.

Info

Publication number: ES2211326B1
Application number: ES200202913A
Authority: ES
Inventors: Blanca Nogues Lopez; Hiroshi Abe; Hamke Meijer
Original assignee: Kao Corp SA
Current assignee: Kao Corp SA
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2005-10-16
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: ES2211326A1; JP2006510811A; AU2003298190A1; WO2004055259A1; CN1738939A; EP1576227A1; US20050262643A1

Abstract

La presente invención proporciona el uso de étercarboxilatos para lubricar fibras textiles, preferiblemente fibras de hilatura. Dichos étercarboxilatos presentan la fórmula general (I) R(OCH2CH2)n-O-CH2COOX (I) donde: - R representa una cadena hidrocarbonada alifática C6-C22, saturada o insaturada, lineal o ramificada, - n es un número comprendido entre 0,3 y 50, - X es hidrógeno, un metal alcalino, un catión amonio o un catión alcanolamonio. Asimismo, la presente invención proporciona un procedimiento para lubricar fibras textiles consistente en poner en contacto dichas fibras textiles con los étercarboxilatos de fórmula general (I).

Description

Lubricación de fibras textiles.

Campo de la técnica

La presente invención se refiere al campo del tratamiento de fibras textiles, concretamente al uso de composiciones auxiliares de hilatura o composiciones de ensimaje y, en particular, al uso de etercarboxilatos para lubricar fibras textiles como, por ejemplo, fibras de hilatura.

Estado de la técnica anterior

En el campo del tratamiento de fibras textiles, se utilizan composiciones para mejorar la posterior manipulación y procesado de las mismas.

Dichas composiciones denominadas composiciones auxiliares de hilatura o composiciones de ensimaje, por una parte, permiten la manufactura de las fibras textiles y, por otra, facilitan los procesos posteriores de hilatura y tejeduría con los que se obtienen los productos textiles finales.

Las composiciones auxiliares de hilatura generalmente proporcionan lubricación y, por tanto, reducen el rozamiento o fricción tanto entre las fibras entre sí como entre los filamentos y los elementos de guía de las máquinas de hilar. Además, dichas composiciones auxiliares de hilatura previenen la formación cargas electrostáticas, y confieren una ligera cohesión entre fibras adyacentes.

Asimismo, también son deseables muchas otras características para dichas composiciones, como son su compatibilidad con los colorantes o su buena biodegradabilidad. Además de los requisitos citados, las composiciones de acabado para fibras deben ser térmicamente estables y no corrosivas, deben poderse aplicar y eliminar fácilmente de las fibras y deben ser fisiológicamente compatibles, amén de proporcionar propiedades humectantes a las fibras y ser solubles o emulsionables en agua.

Como puede verse fácilmente, una sola substancia apenas puede cubrir esta pluralidad de requisitos. Las preparaciones modernas para fibras representan por lo tanto, por regla general, mezclas de diversos productos cuya composición proporciona entonces el efecto buscado en la fabricación de las fibras.

Comúnmente, las composiciones de acabado para fibras incluyen agentes lubricantes y, además, emulsionantes, agentes antiestáticos, agentes humectantes, antioxidantes, biocidas, agentes inhibidores de la corrosión, y/o agentes reguladores del pH.

La aplicación de las composiciones auxiliares de hilatura suele llevarse a cabo por contacto entre las fibras o las hilaturas y las composiciones de acabado para fibras consistentes en una solución o emulsión que comprenda al menos un agente lubricante. Dichas composiciones se pueden rociar o aplicar directamente sobre las fibras o las hilaturas.

Ejemplos típicos de componentes de dichas composiciones auxiliares de hilatura son los esteroles sintéticos, ésteres de sorbitán, siliconas, poliéteres, ésteres del ácido fosfórico, aminas grasas cuaternizadas, alcanolaminas de ácidos grasos, ácidos grasos etoxilados, ésteres de etercarboxilatos, así como polímeros bloque del óxido de etileno y del óxido de propileno y similares.

Existe una gran variedad de agentes lubricantes para fibras textiles descritos en el estado de la técnica. Así, por ejemplo, la patente US-A-2079108 describe lubricantes para fibras derivadas de celulosa basados en ésteres parciales de ácidos grasos de cadena larga y alcoholes polihídricos.

La patente GB-A-1098315 describe lubricantes para fibras textiles basados en ésteres etoxilados de alcoholes

\hbox{C _{6} -C _{18} }

y pentóxido de fósforo.

En la patente GB-A-1113607 se describen composiciones lubricantes para fibras textiles basados en aceite mineral de tipo parafínico y en ésteres fosfóricos de alcoholes insaturados.

En las patentes US-A-3907689 y US-A-3951825 se describen composiciones para el tratamiento de fibras textiles basadas en mezclas de ésteres orgánicos que pueden contener ceras del tipo de los ácidos grasos etoxilados.

La patente US-A-3926816 describe composiciones lubricantes para fibras textiles que comprenden a) alquilésteres fosfóricos de sodio o potasio, b) alquilésteres de ácidos grasos, c) éteres láuricos polioxoetilenados y d) éteres tridecílicos polioxoetilenados.

La patente US-A-4615816 describe polialquilen eterpolicarbonatos como agentes lubricantes para fibras textiles.

En la patente US-A-4624793 se describen composiciones lubricantes para fibras de polipropileno basadas en alcoholes secundarios lineales etoxilados y ésteres fosfóricos de alcoholes lineales o ramificados etoxilados.

La solicitud de patente internacional WO-A-9414756 describe sales de ésteres de trietanolamina de ácidos grasos cuaternizadas, obtenidas por esterificación de ácidos grasos con trietanolamina o con etoxilados de trietanolamina y posterior cuaternización en presencia de ésteres del ácido fosfórico de cadena larga con óxido de etileno, y usadas para reducir tanto la fricción entre fibras como la carga electrostática generada.

Finalmente, el uso de ésteres alquílicos de ácidos etercarboxílicos como agentes lubricantes para fibras textiles se describe, al menos, en las patentes US-A-5654038, US-A-5576470, US-A-5314718, US-A-5263308, US-A-5240743.

Por otro lado, el uso de etercarboxilatos para el tratamiento de fibras textiles es conocido por el experto en la materia. Así por ejemplo, la patente CH-A-324665 describe un proceso para descrudar fibras de celulosa que comprende lavar dichas fibras de celulosa con agua a una temperatura comprendida entre 75 y 140ºC con una solución acuosa alcalina entre 0,5 y 10ºBé, conteniendo como ingrediente esencial un compuesto de fórmula

R-(OC_{2}H_{4})_{n}-O-CH_{2}COOM

donde R representa un radical alifático C_{8}-C_{20} saturado o insaturado, un grupo C_{8}-C_{25} alquilfenilo o alquilfenilo hidrogenado, n es un número comprendido entre 2 y 20 y M representa un catión seleccionado entre hidrógeno, un metal alcalino o amonio.

La patente US-A-3043648 describe un proceso para teñir fibras de forma rápida que consiste en teñir dichas fibras en una disolución acuosa que contiene, entre otros ingredientes, un ácido poliglicol etercarboxílico de fórmula

R_{3}-O(C_{2}H_{4}O)_{x}-CH_{2}COOH

donde R_{3} representa un grupo seleccionado entre C_{18}H_{35}, C_{8}-C_{12} alquilfenilo y C_{8}-C_{12} dialquilfenilo, x es un número comprendido superior a 19.

Finalmente, la solicitud de patente internacional WO-A-9851852 describe un agente humectante para el pretratamiento de fibras textiles que contiene

i): etercarboxilatos de fórmula general R-O-(C_{n}H_{2}nO)_{x}-CH_{2}COOM\eqnum{(I)}

: donde R representa un grupo alquilo lineal conteniendo de 8 a 22 átomos de carbono, M es hidrógeno o un catión, n es 2 ó 3 y x es un número comprendido entre 4 y 18

ii): alcoholes grasos acoxilados de fórmula general R-O-(C_{n}H_{2}nO)_{x}-H

: donde R, n y x tienen el mismo significado que anteriormente.

Sin embargo, en el estado de la técnica anterior no se ha descrito ni tampoco se ha sugerido el uso de etercarboxilatos en la lubricación de fibras textiles.

Los presentes autores han descubierto que los etercarboxilatos exhiben sorprendentemente unas propiedades lubricantes frente a las fibras textiles que son similares o superiores a las mostradas por los lubricantes comúnmente utilizados. Por otro lado, dichos etercarboxilatos son más respetuosos con el medio ambiente que algunos de los lubricantes para fibras textiles conocidos en el estado de la técnica.

Objeto de la invención

Un objeto de la presente invención es el uso de etercarboxilatos para lubricar fibras textiles, preferiblemente fibras de hilatura.

Otro objeto adicional de la presente invención es un procedimiento para lubricar fibras textiles.

Descripción de la invención

La presente invención proporciona el uso de etercarboxilatos para lubricar fibras textiles.

En una realización particular de la invención, dichos etercarboxilatos se definen según la fórmula general (I):

R-(OCH_{2}CH_{2})_{n}-O-CH_{2}COOX\eqnum{(I)}

donde:

-: R representa una cadena hidrocarbonada alifática C_{6}-C_{22}, saturada o insaturada, lineal o ramificada,

-: n es un número comprendido entre 0,3 y 50,

-: X es hidrógeno, un metal alcalino, un catión amonio o un catión alcanolamonio

Preferentemente, en los etercarboxilatos de fórmula general (I), R representa una cadena hidrocarbonada alifática C_{12}-C_{18}, saturada o insaturada, lineal o ramificada.

También se prefieren los etercarboxilatos de fórmula general (I) en los que n es un número comprendido entre 0,3 y 20, más preferiblemente entre 0,5 y 15.

Por último, de igual modo se prefieren los etercarboxilatos de fórmula general (I) en los que X es hidrógeno o un metal alcalino.

La cadena hidrocarbonada alifática conteniendo de 6 a 22 átomos de carbono, preferiblemente de 12 a 18 átomos de carbono, se deriva preferiblemente de grasas y aceites de origen natural así como de triglicéridos sintéticos. Las grasas y los aceites preferidos incluyen aceite de palma, aceite de coco, aceite de girasol, aceite de colza, aceite de ricino, aceite de oliva, aceite de soja y grasas y aceites animales tales como sebo de vaca, aceite de huesos, grasas y aceites de animales acuáticos, aceites endurecidos y semiendurecidos de los mismos, y mezclas de los mismos. Particularmente preferidos son los grupos acilo derivados del aceite de coco, del aceite de palma y del aceite de oliva.

Los etercarboxilatos de fórmula general (I) pueden obtenerse, por ejemplo, tal y como se describe en la solicitud de patente europea EP-A-0580263. El proceso de obtención consta de dos etapas, siendo la primera la reacción de un alcohol de cadena hidrocarbonada de la longitud deseada con óxido de etileno en condiciones normales de reacción, conocidas por el experto en la materia. Por otro lado, también se puede partir de un alcohol previamente etoxilado. A continuación, el alcohol etoxilado se hace reaccionar con una base fuerte, por ejemplo hidróxido sódico o potásico en presencia de un agente reductor, como podría ser el borohidruro sódico, para formar el correspondiente alcoxilato sódico o potásico. Este producto se hace reaccionar con monocloroacetato sódico para formar el correspondiente etercarboxilato en forma de sal. Dicha sal es convertida en el correspondiente ácido mediante un lavado con ácido sulfúrico.

Los etercarboxilatos de acuerdo con la presente invención se usan como lubricantes para fibras textiles en forma de disolución acuosa. Las soluciones acuosas de etercarboxilatos empleadas para lubricar fibras textiles pueden contener, además, aditivos como pueden ser agentes antiestáticos, agentes humectantes, agentes cohesionantes, agentes suavizantes y agentes emulsionantes, entre otros aditivos.

Dichos aditivos están descritos en "Una aportación a la tecnología del ensimaje", editado por Revitextil S.L. (ISBN: 84-605-6437-1).

El pH de las composiciones lubricantes acuosas basadas en etercarboxilatos, se encuentra preferiblemente comprendido entre 6,0 y 8,5, más preferiblemente entre 6,5 y 8,0.

En otra realización de la invención, se proporciona un procedimiento para lubricar fibras textiles que consiste en poner en contacto dichas fibras textiles con etercarboxilatos. En una realización preferida, dichos etercarboxilatos presentan la fórmula general (I):

R-(OCH_{2}CH_{2})_{n}-O-CH_{2}COOX\eqnum{(I)}

donde:

-: n es un número comprendido entre 0,3 y 50, preferiblemente entre 0,3 y 20, más preferiblemente entre 0,5 y 15,

-: X es hidrógeno, un metal alcalino, un catión amonio o un catión alcanolamonio.

Tal y como es usual en la industria del textil, en el caso de las fibras de hilatura, las composiciones lubricantes acuosas se aplican sobre las fibras textiles inmediatamente después de su salida de la tobera de hilatura. Las composiciones lubricantes, que tienen una temperatura comprendida entre 15 y 90ºC, son aplicadas por ejemplo por cilindros aplicadores o por bombas dosificadoras mediante dispositivos de aplicación adecuados.

Las composiciones lubricantes acuosas se suelen aplicar en forma muy diluida, de manera que la cantidad aplicada de las preparaciones lubricantes acuosas se encuentra comprendida entre 0,05 g y 5 g de composición lubricante acuosa de materia activa al 100% por cada 100 g de fibra textil.

Dichas composiciones lubricantes acuosas en forma muy diluida pueden obtenerse bien directamente, o bien por dilución de composiciones lubricantes acuosas concentradas pudiéndose realizar la mencionada dilución con agua dura, con agua semidura o con agua blanda.

En el procedimiento para lubricar fibras textiles de la invención, se ponen en contacto dichas fibras textiles con una cantidad suficiente para impartir lubricidad de la composición lubricante acuosa formada por dilución en agua de etercarboxilatos por un factor entre 2 y 10000, preferiblemente entre 10 y 2000.

Por otro lado, las fibras textiles sobre las que se aplican dichas composiciones lubricantes acuosas son preferentemente fibras de hilatura y, más en particular, fibras de origen químico.

De acuerdo con la presente invención, se define fibra de origen químico como aquella fibra que ha sido obtenida por medios físicos o químicos en medios de producción y que comprende fibras celulósicas y fibras sintéticas, tal y como se describe en la "Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology", tercera edición, volumen 10, publicada por Wiley-Interscience (ISBN 0-471-02093- X). Ejemplos de fibras de origen químico son:

-: el acrilato, la poliamida, el poliéster y el poliuretano, y se tratan de fibras de origen sintético,

-: el acetato y el rayón, y se tratan de fibras de origen celulósico.

Preferiblemente, la fibra textil sobre la que se aplican las composiciones lubricantes que contienen etercarboxilatos es de tipo sintético.

Los ejemplos que siguen a continuación se exponen a efectos de proporcionar al experto en la materia una explicación suficientemente clara y completa de la presente invención. En ningún caso deben ser considerados limitativos del alcance de la misma.

Ejemplos Ejemplo 1 Lubrificación de fibras textiles

Se determinaron los coeficientes dinámicos de fricción fibra/cerámica (F/K) y fibra/fibra (F/F), así como el "stick-slip" (S-S) o agarre-deslizamiento, para los lubricantes descritos en la Tabla 1. Los valores de dichos parámetros se muestran en la Tabla 2.

En la Tabla 1 se describen tanto lubricantes de acuerdo con la presente invención (LF.1 - LF.10), como ejemplos comparativos (lubricantes comerciales).

Para determinar dichos coeficientes se utilizó un dispositivo Rothschild F-Meter modelo R-1188. La tensión de entrada se fijó en 0,15 N.

En el caso de la determinación del coeficiente dinámico de fricción fibra/cerámica, el material de fricción fue una pieza de cerámica de forma circular. Por otro lado, se trabajó con una velocidad de tracción de 50, 100 y 200 mm/min, y un ángulo de contacto de 180º.

En el caso de la determinación del coeficiente dinámico de fricción fibra/fibra (F/F), la velocidad se fijó en

\hbox{1 mm/min}

y el ángulo de contacto en 360º.

El "stick-slip" (S-S) o agarre-deslizamiento, fenómeno característico de la fricción a baja velocidad, se calculó como la diferencia entre el valor promedio máximo y el valor promedio mínimo de los coeficientes dinámicos de fricción fibra/fibra.

Los lubricantes descritos en la Tabla 1 se aplicaron sobre una fibra multifilamento continuo de poliéster (150/30), a una concentración de 0,5% en peso (producto activo sobre peso de fibra).

Previamente a esta aplicación, la fibra de poliéster se descrudó, para eliminar cualquier posible resto de impureza que pudiera contener.

Antes de proceder a determinar los coeficientes dinámicos de fricción, las muestras de filamento de poliéster descrudadas, se acondicionaron durante 24 horas a 20ºC y 60% de humedad relativa.

\global\parskip0.850000\baselineskip

TABLA 1 Lubricantes para fibras de hilatura (LF)

Lubricante	Descripción
	R	n	X
	(Cadena)	(Etoxilación)	(Catión)
LF.1	Oleica	1	Potasio
LF.2	Oleica	1,5	Potasio
LF.3	Oleica	2	Potasio
LF.4	Oleica	5	Potasio
LF.5	Oleica	9	Potasio
LF.6	Láurica^{1}	2,5	Potasio
LF.7	Láurica^{1}	7	Potasio
LF.8	Láurica^{1}	10	Potasio
LF.9	Láurica^{1}	7	Sodio
LF.10	Láurica^{1}	10	Sodio
Ej. Comp. 1	^{2}FOSFODET® 20 M
Ej. Comp. 2	^{3}FOSFODET® 20 D
Ej. Comp. 3	^{4}SURFAGENE FJZ 903
^{1}Cadena hidrocarbonada de tipo láurica que presenta una proporción en peso C_{12}-C_{14} de 70:30.
^{2}FOSFODET® 20 M es el éster fosfórico del alcohol láurico (proporción en peso de monoéster a
\hskip0,1cm diéster = 80:20) en forma de sal potásica, comercializado por KAO Corporation S.A.
^{3}FOSFODET® 20 D es el éster fosfórico del alcohol láurico (proporción en peso de monoéster a
\hskip0,1cm diéster = 20:80) en forma de sal potásica, comercializado por KAO Corporation S.A.
^{4}SURFAGENE FJZ 903 es el éster fosfórico de un alcohol C_{16}-C_{18} etoxilado (proporción en peso de
\hskip0,1cm monoéster a diéster = 80:20), comercializado por KAO Chemicals GmbH.

TABLA 2 Coeficientes dinámicos de fricción (\mu)

LF	F/K	F/K	F/K	F/F	F/F	F/F	S-S^{5}
	(50)^{1}	(100)^{2}	(200)^{3}	(1)^{4} min	(1)^{4} max	(1)^{4} media
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

TABLA 2 (continuación)

LF	F/K	F/K	F/K	F/F	F/F	F/F	S-S^{5}
	(50)^{1}	(100)^{2}	(200)^{3}	(1)^{4} min	(1)^{4} max	(1)^{4} media
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
Ej. Comp. 1	0,48	0,53	0,57	0,048	0,053	0,052	0,005
Ej. Comp. 2	0,42	0,47	0,53	0,057	0,070	0,064	0,013
Ej. Comp. 3	0,44	0,51	0,57	0,042	0,053	0,051	0,011
^{1}Coeficiente dinámico de fricción F/K determinado a 50 mm/min
^{2}Coeficiente dinámico de fricción F/K determinado a 100 mm/min
^{3}Coeficiente dinámico de fricción F/K determinado a 200 mm/min
^{4}Coeficiente dinámico de fricción F/F determinado a 1 mm/min
^{5}"Stlck-Sllp" de los coeficientes dinámicos de fricción F/F determinados a 1 mm/min

De los resultados experimentales se puede comprobar que el uso de los lubricantes de acuerdo con la presente invención (LF.1 - LF.10) proporciona coeficientes dinámicos de fricción fibra-cerámica (F/K) inferiores a los obtenidos por los ejemplos comparativos.

Por tanto, se puede concluir que los lubricantes de acuerdo con la presente invención facilitan un mejor deslizamiento de las fibras y reducen la fricción con las partes de la maquinaria con tales fibras, en comparación con los lubricantes utilizados en los ejemplos comparativos.

Por otro lado, los coeficientes dinámicos de fricción fibra-fibra (F/F) y los valores de "stick-slip" (S-S) obtenidos con los lubricantes de acuerdo con la presente invención indican que, en general, el uso de dichos lubricantes permite obtener una mayor cohesión entre las fibras, en comparación con los lubricantes utilizados en los ejemplos comparativos.

Claims

1. Uso de etercarboxilatos para lubricar fibras textiles.

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque los etercarboxilatos presentan la fórmula general (I)

R-(OCH_{2}CH_{2})_{n}-O-CH_{2}COOX\eqnum{(I)}

donde:

- R representa una cadena hidrocarbonada alifática C_{6}-C_{22}, saturada o insaturada, lineal o ramificada,

- n es un número comprendido entre 0,3 y 50,

- X es hidrógeno, un metal alcalino, un catión amonio o un catión alcanolamonio

3. Uso según la reivindicación 2, caracterizado porque en los etercarboxilatos de fórmula general (I), R es una cadena hidrocarbonada alifática C_{12}-C_{18}, saturada o insaturada, lineal o ramificada.

4. Uso según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque en los etercarboxilatos de fórmula general (I), n es un número comprendido entre 0,3 y 20, preferiblemente entre 0,5 y 15.

5. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque en los etercarboxilatos de fórmula general (I), X es hidrógeno o un metal alcalino.

6. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras textiles son fibras de hilatura.

7. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las fibras textiles son de origen químico, preferiblemente de origen sintético.

8. Procedimiento para lubricar fibras textiles caracterizado porque consiste en poner en contacto dichas fibras textiles con etercarboxilatos.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque los etercarboxilatos presentan la fórmula general (I)

R-(OCH_{2}CH_{2})_{n}-O-CH_{2}COOX\eqnum{(I)}

donde:

-: n es un número comprendido entre 0,3 y 50, preferiblemente entre 0,3 y 20, más preferiblemente entre 0,5 y 15

10. Procedimiento según las reivindicaciones 8 y 9 en el que los etercarboxilatos que se ponen en contacto con las fibras están en forma de una composición lubricante acuosa formada por dilución en agua de etercarboxilatos por un factor entre 2 y 10000 en volumen, preferiblemente entre 10 y 2000.

11. Procedimiento según las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la composición lubricante acuosa contiene, además, agentes antiestáticos, agentes humectantes, agentes cohesionantes, agentes suavizantes y agentes emulsionantes, entre otros aditivos.

12. Procedimiento según las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque la cantidad de composición lubricante acuosa que se pone en contacto con la fibra textil está dentro de un rango comprendido entre 0,05 g y 5 g de composición lubricante acuosa de materia activa al 100% por cada 100 g de fibra textil.

13. Procedimiento según las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque las fibras textiles son fibras de hilatura.

14. Procedimiento según las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque las fibra textiles son de origen químico, preferiblemente de tipo sintético.