專利名稱：作為疏水性纖維整理劑的酯類潤(rùn)滑劑的制作方法
背景技術(shù)：
1、發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及利用潤(rùn)滑劑進(jìn)行纖維整理，使處理后的纖維或相應(yīng)的無(wú)紡織纖維網(wǎng)及產(chǎn)品不明顯損失其所需的疏水性。本發(fā)明涉及制造纖維的方法以及所制得的纖維和由該纖維制成的產(chǎn)品，包括無(wú)紡織材料和含無(wú)紡織材料的物品。
2、知識(shí)背景疏水性紡織和無(wú)紡織纖維和織物廣泛應(yīng)用于工業(yè)和個(gè)人用品中。在某些應(yīng)用中，如在尿布腿部翻邊、腰帶和底部片材或其它個(gè)人衛(wèi)生用品中，需要疏水性以控制液體的流動(dòng)。疏水性織物也可被制成可消毒的手術(shù)服裝，如大褂或帽子，以保護(hù)病人、醫(yī)護(hù)人員及其它人員。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員即可確定紡織或無(wú)紡織疏水性纖維和織物的其它用途。
盡管纖維、纖維網(wǎng)和相應(yīng)的無(wú)紡織材料的制造在本領(lǐng)域中已為人所熟知，當(dāng)這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)個(gè)人衛(wèi)生用品時(shí)，如月經(jīng)用品、一次性尿布、失禁墊等，由于所需纖維的紡絲和工作特性與終產(chǎn)品中所要求的特性之間存在明顯差別而遇到嚴(yán)重的技術(shù)問(wèn)題。
一般來(lái)說(shuō)這些產(chǎn)品必須具有一個(gè)吸收液體的核心結(jié)構(gòu)，通常包含一層或多層吸收性材料，如木漿、人造絲、紗布、棉紙等。在某些情況中，可采用超強(qiáng)吸收性粉末，如聚丙烯酸鹽。為防止穿著者的衣物及其周圍區(qū)域不被吸收至該核心中的液體污染或浸濕，通常需要一層不滲液的隔離層。通常將該吸收用品置于使用者身體之上，其中親水性材料面向并接觸身體，而不滲液的隔離層置于外側(cè)或相反的一側(cè)。采用疏水性腰帶和腿部翻邊控制液體的流動(dòng)。
當(dāng)要求基本上由常規(guī)疏水性纖維粘合的網(wǎng)狀織物構(gòu)成的無(wú)紡織成分具有高度疏水性時(shí)，所述網(wǎng)狀織物例如是由人造短纖維或通過(guò)紡紗粘合制成的含聚烯烴網(wǎng)狀織物，則會(huì)出現(xiàn)特別棘手的技術(shù)難題。
通常，由于在常規(guī)紡紗、卷曲、剪切和/或梳理過(guò)程中的磨擦以及所積累的靜電，未處理的纖維很快變得難以被處理。因此，在本領(lǐng)域中很早就認(rèn)識(shí)到并已采用多種典型的抗靜電劑和潤(rùn)滑劑，它們?cè)谝欢ǔ潭壬显黾邮杷?，確保常規(guī)纖維處理過(guò)程的順利進(jìn)行。但在商業(yè)應(yīng)用中，經(jīng)過(guò)這些處理制得的最終纖維、纖維網(wǎng)或無(wú)紡織產(chǎn)品的疏水性差不多均比所需的更高。此外，由于商品化操作的高速處理的特點(diǎn)，以及已知潤(rùn)滑劑和抗靜電劑與各批疏水型纖維之間的親和力在某種程度上的不可預(yù)見(jiàn)性，常常很難正確控制最終無(wú)紡織產(chǎn)品的潤(rùn)濕性能。
已知有多種賦予和/或維持纖維疏水性的纖維整理助劑。Schmalz的第4,938,832號(hào)美國(guó)專利和第486,158號(hào)歐洲專利申請(qǐng)描述了纖維整理組合物，其中包含至少一種作為抗靜電劑的、含低級(jí)烷基如1-8碳烷基的中和磷酸酯，以及聚硅氧烷潤(rùn)滑劑，此處全文引用這些文獻(xiàn)作為參考。這些纖維具有優(yōu)良的性能，特別適用于制造衛(wèi)生用品中的疏水性無(wú)紡織織物，如尿布、成人大小便失禁及月經(jīng)保護(hù)產(chǎn)品。
Johnson等人的第5,403,426號(hào)美國(guó)專利中描述了一種制造疏水性纖維的方法，該纖維適用于卷曲、剪切、梳理、匯集和粘合操作，此處全文引用該文獻(xiàn)作為參考。該表面調(diào)理劑包含某一類水溶性化合物的一種或多種，這些水溶性化合物基本上沒(méi)有親脂性端基并具有低的或有限的表面活性。經(jīng)整理的人造短纖維或無(wú)紡織產(chǎn)品具有良好的疏水性。
Harrington的第5,540,953號(hào)美國(guó)專利描述了適用于制造疏水性纖維和無(wú)紡織織物的抗靜電組合物，此處全文引用該文獻(xiàn)作為參考。其中所描述的一種纖維整理劑包含(1)至少一種經(jīng)中和的、C3-C12烷基或烯基的磷酸酯堿金屬或堿土金屬鹽，和(2)增溶劑。其中所描述的第二種纖維整理劑包含至少一種經(jīng)中和的磷酸酯鹽。
因此，有必要生產(chǎn)一種可熱粘合的纖維，利用該纖維可獲得優(yōu)良的橫向強(qiáng)度、拉伸性能和韌性以及織物的均勻性、彈性和柔性。具體而言，有必要制造一種用于生產(chǎn)無(wú)紡織材料、特別是經(jīng)梳理并經(jīng)軋光之織物的纖維，該織物的橫向強(qiáng)度至少約200至400克/英寸，優(yōu)選為大于約400克/英寸，并高達(dá)約650克/英寸或更高，生產(chǎn)速度高達(dá)約500英尺/分鐘，優(yōu)選高達(dá)700至800英尺/分鐘，更優(yōu)選高達(dá)約980英尺/分鐘(300米/分鐘)。此外，對(duì)于單位重量為10克/平方碼至50克/平方碼的無(wú)紡織織物來(lái)說(shuō)，該織物的拉伸率約為50-200％，韌性約200至700克/英寸，優(yōu)選為480-700克/英寸。因此，該強(qiáng)度性能優(yōu)選在單位重量約為20克/平方碼時(shí)獲得，更優(yōu)選在單位重量約為12至20克/平方碼時(shí)獲得。
發(fā)明公開(kāi)及詳述本發(fā)明涉及并提供(a)一種用于提高生產(chǎn)率并改善聚合物纖維或長(zhǎng)絲之卷曲、剪切、梳理和/或粘合性能的纖維整理劑；(b)一種用于制造具有增加強(qiáng)度之纖維網(wǎng)和商品的纖維整理劑；(c)用于常規(guī)包括卷曲、剪切、梳理和/或粘合步驟的纖維加工中的疏水性聚合物纖維或長(zhǎng)絲，經(jīng)纖維加工后不損失所制得商品的疏水性能；(d)一種改良的纖維整理劑，它可單獨(dú)使用或與其它纖維整理劑組合物聯(lián)合使用；(e)一種纖維整理劑，它與經(jīng)中和的磷酸酯或其它極性抗靜電劑具有相容性；和/或(f)一種可降低或消除纖維加工裝置上的粉末殘余物的纖維整理劑。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供和涉及一種基本上疏水的纖維整理劑，其中包含至少一種季戊四醇同系物的酯以及至少一種抗靜電劑和/或至少一種其它潤(rùn)滑劑，所述季戊四醇同系物的酯包含至少一種二聚季戊四醇同系物的疏水性酯。二聚季戊四醇同系物的疏水性酯優(yōu)選可包括至少一種二聚季戊四醇酯。更優(yōu)選地，季戊四醇同系物的酯可包含單季戊四醇酯和二聚季戊四醇酯的混合物。更優(yōu)選地，單季戊四醇酯和二聚季戊四醇酯包含分別選自氫和C1-C21烴基的取代基。更優(yōu)選地，單季戊四醇酯和二聚季戊四醇酯包含分別選自氫和C1-C21烷基的取代基，更優(yōu)選地，取代基分別選自氫和C1-C14烷基，更優(yōu)選選自C5-C10烷基，更優(yōu)選選自飽和C5-C10烷基，更優(yōu)選選自直鏈飽和C5-C10烷基。
要指出的是，包括組合物、纖維、處理方法和無(wú)紡織織物、纖維整理劑組合物和涂層在內(nèi)的本發(fā)明各方面都可包含組分的任意組合，其中包括酯，其它潤(rùn)滑劑以及抗靜電劑的任意組合。
本發(fā)明涉及多種形式的纖維，包括長(zhǎng)絲和短纖維。這些術(shù)語(yǔ)與其常規(guī)商業(yè)含義一致。典型地，此處采用“長(zhǎng)絲”指在紡紗機(jī)械上連續(xù)不斷的纖維；為方便起見(jiàn)，本發(fā)明術(shù)語(yǔ)纖維和長(zhǎng)絲可互換。采用術(shù)語(yǔ)“短纖維”指被截?cái)嗟睦w維或長(zhǎng)絲。優(yōu)選地，短纖維的長(zhǎng)度約1至6英寸。更優(yōu)選地，將纖維截為長(zhǎng)度約為1至3英寸的短纖維。優(yōu)選地，如適用于尿布中無(wú)紡織織物的短纖維長(zhǎng)度約1至3英寸，更優(yōu)選為1.25至2英寸。纖維的纖度在約0.25至100dpf(旦尼爾/纖維)之間。纖維纖度優(yōu)選為0.25至18dpf，更優(yōu)選為0.25至3dpf。
為說(shuō)明本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)“聚合物纖維”泛指可依照本發(fā)明進(jìn)行使用的纖維。這些聚合物纖維可包含多種聚合物材料，如聚烯烴、聚酯、聚酰胺、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、以及共聚物及其聚合物合金和混合物。例如，聚烯烴可包含聚乙烯，如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、和線性低密度聚乙烯，包括由乙烯和至少一種C3-C12α-烯烴共聚制備的聚乙烯；聚丙烯，聚丁烯，如聚-1-丁烯、聚-2-丁烯、和聚異丁烯；以及聚-4-甲基-1-戊烯。聚酯可包含聚乙二醇苯二甲酸酯；而聚酰胺可包含聚(亞胺-1-氧己撐)(尼龍-6)、亞己基二胺癸二酸(尼龍6-10)、和聚亞胺己撐亞胺己二酰(尼龍66)。
優(yōu)選地，聚合物材料包含聚烯烴，特別是聚丙烯。聚丙烯可包含任意可紡紗的聚丙烯。聚丙烯可為無(wú)規(guī)的、雜規(guī)的、間規(guī)的、等規(guī)的、和定向嵌段的聚丙烯-包括部分和全部等規(guī)的，或至少基本上等規(guī)的聚丙烯。這些聚丙烯可采用任意方法制備。如，可采用Zeigler-Natta催化劑系統(tǒng)，或采用均相或異相金屬茂催化劑系統(tǒng)制備。
此外，此處使用的術(shù)語(yǔ)聚合物、聚烯烴、聚丙烯、聚乙烯等包括均聚物、各種聚合物，如共聚物和三元共聚物，以及混合物(包括通過(guò)混合各批聚合物或原位形成混合物制備的混合物和摻混物)。例如，聚合物可包含烯烴如丙烯的共聚物，而且這些共聚物可含幾種成分。優(yōu)選地，對(duì)于聚丙烯，這種共聚物可包含高達(dá)約20wt％、更優(yōu)選為約0至10wt％之乙烯和丁烯中的至少一種。當(dāng)然，依賴于所需的纖維，在共聚物中包含的這些成分的含量可以變化。
對(duì)于聚烯烴，術(shù)語(yǔ)“含聚烯烴的纖維或長(zhǎng)絲”被定義為包括但不限于連續(xù)不斷或被截短的熔紡纖維，這些纖維由聚烯烴，優(yōu)選為聚丙烯，如常規(guī)混合的等規(guī)聚丙烯制成。該術(shù)語(yǔ)也包含其與乙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯等形成的疏水性共聚物。所得的紡紗熔體優(yōu)選平均分子量在約3×105至5×105之間，分子量分布約為5.0-8.0，紡紗熔體的流速約13.0至40.0克/10分鐘，方便紡紗的溫度約在220-315℃之間。
本發(fā)明所處理的纖維可為Kozulla的第5,281,378、5,318,735和5,431,994號(hào)美國(guó)專利，Kozulla的第0 719 879號(hào)歐洲專利申請(qǐng)，以及Takeuchi等人的第0 630 996號(hào)歐洲專利申請(qǐng)中所公開(kāi)的皮芯型纖維，此處全文引用這些文獻(xiàn)作為參考。其它可用本發(fā)明纖維整理劑處理的纖維包括Harrington等人于1996年3月29日申請(qǐng)的第081/625,073號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)和Harrington等人于1996年10月9日申請(qǐng)的第08/728,491號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)的皮芯型纖維，該纖維包含聚丙烯的混合物以及聚合物粘合曲線平滑劑如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，此處全文引用這些專利作為參考?？捎瞄L(zhǎng)程紡絲法或短程紡絲法以及其它任意方法如紡粘法制備纖維。本發(fā)明的整理劑特別適用于短纖維和制造無(wú)紡織織物。
本發(fā)明的整理劑包含疏水性酯，其一般可通過(guò)羧酸與分子式為C((CH2)nOH)4(其中n為1至3的整數(shù))的多無(wú)醇反應(yīng)進(jìn)行制備，所述醇包含這些多元醇的混合物、以及這些多元醇的低聚物和這些多元醇混合物的低聚物。此處稱這些多元醇為季戊四醇同系物。
二聚季戊四醇同系物，即兩分子季戊四醇同系物構(gòu)成的低聚物，可表示為(HO(CH2)j)3C-(CH2)j-O-(CH2)k-C((CH2)kOH)3其中j和k分別為選自1至3的整數(shù)。盡管可用任意方法制備這種二聚物，實(shí)用的方法是設(shè)想該二聚物是兩分子多元醇通過(guò)羥基間失水構(gòu)成醚鍵連接而得的產(chǎn)物。更高級(jí)的低聚物如三聚物和四聚物也可類似地定義。
本發(fā)明的整理劑包含至少一種由至少一種二聚季戊四醇同系物所生成的酯。這些酯可表示為
其中j和k分別為選自1至3的整數(shù)，而R在以下作定義。
術(shù)語(yǔ)“季戊四醇(或PEOH)同系物的酯”指任意上述的酯及其混合物，包括例如單體或二聚體的酯的混合物。PEOH同系物的酯也可包含其它低聚PEOH同系物的酯，如三聚物或四聚物的酯。
當(dāng)n＝1時(shí)，多元醇為季戊四醇(PEOH)，即C(CH2OH)4。本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案采用PEOH及低聚PEOH的酯。本發(fā)明所采用術(shù)語(yǔ)單季戊四醇(單-PEOH)酯由下式表示
其中各R取代基分別選自下述的取代基。由于單-PEOH酯有4個(gè)R基，可更具體地稱之為單-PEOH四酯，或簡(jiǎn)稱為PEOH四酯。
二聚和三聚PEOH酯各為PEOH二聚體或三聚體的酯。
二聚季戊四醇(二聚PEOH)酯，其中j和k均為1，表示為
其中各R取代基分別選自下述的取代基。由于二聚PEOH酯有6個(gè)R基，更具體的可稱之為二聚PEOH六酯。
三聚季戊四醇(三聚PEOH)酯表示為
其中各R取代基分別選自下述的取代基。術(shù)語(yǔ)PEOH酯指上述任意季戊四醇酯及其混合物。PEOH酯也可包含其它低聚PEOH酯，如四聚PEOH酯。
可用任意方法制備這些酯，如采用McNeil的第2,961,406號(hào)美國(guó)專利中的方法，其中描述了將一種或多種烷基酸與單和二聚PEOH的混合物反應(yīng)，由此制備單PEOH四酯和二聚PEOH六酯。其中所描述的適用的酸包括乙酸、丙酸、丁酸、2-甲基丙酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己基和壬酸。
除McNeil的方法外，烷基酸或酸的混合物也可與例如各批單和二聚PEOH反應(yīng)，隨后將所得四酯和六酯混合。此外，與McNeil采用烷基酸的方法相比，更為普遍的是酸及酸的混合物可選自羧酸；這些酸可為直鏈或分枝的，飽和或不飽和的，脂肪族或芳族的，或其任意組合。
上述單和二聚PEOH酯中的R取代基一般可選自氫和烴基。應(yīng)認(rèn)識(shí)到烴基包括直鏈和分枝烴基，飽和和不飽和烴基，及其組合。此外，應(yīng)認(rèn)識(shí)到烴基包括脂肪族，環(huán)脂肪族和芳族取代基，如烷基、烯基、炔基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、和烷芳基。此外，應(yīng)理解烴基包括未取代烴基和取代烴基，后者的烴基部分具有除碳和氫以外其它的取代基；因此，脂肪族、環(huán)脂肪族、及芳族取代基也應(yīng)被認(rèn)為包括未取代的脂肪族、環(huán)脂肪族、及芳族取代基和經(jīng)取代的脂肪族、環(huán)脂肪族、及芳族取代基，后者的烴基部分具有除碳和氫以外其它的取代基。
此方面特別要提到的是，烴基可包含至少一個(gè)水解穩(wěn)定的雜原子基團(tuán)；此處“水解穩(wěn)定”被理解為在含水介質(zhì)中該基團(tuán)不發(fā)生水解。適用的水解穩(wěn)定雜原子基團(tuán)包括醚、酯、酰胺、硫醚、砜、亞砜及三級(jí)胺基。還包含鹵代烴基如氯代或氟代烷烴。
本發(fā)明的纖維和織物為疏水性的。測(cè)量纖維疏水性的一個(gè)方法是測(cè)量水靜壓頭高(HHH)；該實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)將在以下進(jìn)行描述。優(yōu)選地，水靜壓頭高至少為30mm；更優(yōu)選為至少約62mm；再優(yōu)選為至少約102mm；再優(yōu)選為至少約125mm；再優(yōu)選為至少約150mm；再優(yōu)選為至少約181mm；再優(yōu)選為至少約195mm；最優(yōu)選為至少約210mm。
為賦予纖維或織物以疏水性，要求二聚PEOH同系物的酯本身為疏水性的。當(dāng)通過(guò)PEOH同系物與羧酸反應(yīng)制備酯時(shí)，有可能在多元醇上存在未反應(yīng)的親水性羥基。降低或最小化未反應(yīng)羥基的數(shù)目可增加酯的疏水性。如可通過(guò)PEOH同系物與過(guò)量羧酸反應(yīng)并優(yōu)選除去所生成的水，從而驅(qū)使反應(yīng)將羥基基本上完全酯化而達(dá)到該目的。
PEOH酯的R基可包含任意組合的取代基，只要所得PEOH酯的混合物為疏水性即可。換言之，所選的酯的取代基提供一種疏水性PEOH酯的組合物。優(yōu)選地，R基分別包含氫和C1-C22烴基，更優(yōu)選為氫或C1-C14烴基，再優(yōu)選為C4-C9烴基。更為優(yōu)選地，R基分別包含氫或C1-C22烷基，更優(yōu)選為氫或C1-C14烷基，再優(yōu)選為C4-C9烷基。更優(yōu)選為飽和C4-C9烷基，即C5-C10飽和單羧酸、優(yōu)選為C5-C10直鏈飽和脂肪單羧酸混合物的單和二聚PEOH酯。
可與多元醇反應(yīng)的酸的實(shí)施例包括但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、丁酸、異丁酸、丙二酸、戊酸、谷氨酸、己酸、己二酸、辛酸、癸酸、癸二酸、十六烷酸、十二雙酸、棕櫚油酸、硬脂酸、油酸、亞麻酸、二十二酸和芥酸。
仍需指出的是，盡管如上所述可制備本發(fā)明的PEOH酯，任何可產(chǎn)生PEOH酯的單和二聚PEOH酯的制備方法均可采用。
本發(fā)明所描述的PEOH酯可為PEOH與某一特殊酸或酸混合物形成的酯。應(yīng)理解的是這種描述僅簡(jiǎn)述了上述R基的分布，以及與酸反應(yīng)的單、二聚和更高級(jí)PEOH的不同比例。將PEOH酯描述為PEOH與一種特殊的酸或酸混合物構(gòu)成的酯絲毫不限制制造酯的方法。
作為纖維整理劑，在保持纖維疏水性的前提下，通?？墒褂脻?rùn)滑劑與任意抗靜電劑和/或其它潤(rùn)滑劑和/或其它添加劑一起增加纖維的可加工性。由于酯傾向于親水，這些酯賦予聚合物纖維以高度疏水性的情況未被預(yù)料到。此外，當(dāng)采用由這些酯處理過(guò)的纖維或長(zhǎng)絲制造含聚烯烴的無(wú)紡織織物時(shí)，令人吃驚地發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)紡織織物相比，所制得的無(wú)紡織織物具有增加的強(qiáng)度，如橫向強(qiáng)度。
當(dāng)用于纖維整理劑如紡紗整理劑中時(shí)，優(yōu)選使二聚-PEOH酯的濃度足以使整理劑組合物達(dá)一定粘度，以使整理劑保持在纖維上。如果組合物中沒(méi)有足夠量的二聚-PEOH酯，整理劑將不能與纖維很好地粘合，或與加工機(jī)械接觸時(shí)有可能被除去。為獲得所需粘度，以PEOH酯總重量為計(jì)，優(yōu)選PEOH酯組合物中包含約1-90wt％的二聚-PEOH酯，更優(yōu)選為含5-85wt％的二聚-PEOH酯。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中含12wt％的二聚-PEOH酯。組合物中還可包含單-PEOH酯，除此之外組合物中還可包含高至10wt％的三聚或更高級(jí)PEOH酯。該組合物中也可含有雜質(zhì)。
在本發(fā)明范圍內(nèi)的季戊四醇酯可從Hercules Incorporated(Wilmington，Delaware)以Hercolube和Hercoflex合成酯形式購(gòu)得。這些合成PEOH酯基本上是單一和二聚季戊四醇的C5-C10脂肪酸酯的混合物。也可能存在三聚PEOH酯或更高級(jí)PEOH低聚物的酯。優(yōu)選地，雜質(zhì)的量小于PEOH酯量的1wt％。本發(fā)明范圍內(nèi)的具體產(chǎn)品包括HercolubeF、HercolubeJ、Hercolube 202和Hercoflex707A。
除可作為優(yōu)良的纖維潤(rùn)滑劑，由于新戊基結(jié)構(gòu)使得分子中羥基缺乏易受進(jìn)攻的β-氫，PEOH酯是熱穩(wěn)定的。此外，季戊四醇酯的酯官能團(tuán)使得它們與磷酸酯或其它極性抗靜電劑之間有相容性，如Harrington的第5,540,953號(hào)美國(guó)專利和第577,024號(hào)歐洲專利申請(qǐng)中所討論的那樣，這些磷酸酯或其它極性抗靜電劑有助于消除沉積問(wèn)題，在此全文引用這些文獻(xiàn)作為參考。
本發(fā)明所描述的整理劑可以本領(lǐng)域普遍技術(shù)人員所知道的任意方法施用于纖維之上，如作為紡紗整理劑或強(qiáng)化整理劑(overfinish)。例如，作為紡紗整理劑時(shí)，可將組合物配制成乳液，如水包油(o/w)乳液，然后噴至擠出的纖維上。或者可將無(wú)紡織織物浸沒(méi)到包含整理劑的乳液中，或?qū)⒄韯┩吭谳伾?。整理劑可用于處理過(guò)程的任意步驟中，但優(yōu)選為至少作為紡紗整理劑而施用于纖維擠出操作中。
在本發(fā)明公開(kāi)中，對(duì)于o/w乳液，術(shù)語(yǔ)“活性成分”指除水之外乳液中的所有成分。該術(shù)語(yǔ)包含所有溶于，或事實(shí)上溶于水相的組分。當(dāng)使用不為乳液形式的整理劑時(shí)，“活性成分”指整個(gè)組合物。
當(dāng)本發(fā)明整理劑以水包油(o/w)乳液形式使用時(shí)，它可由含高濃度PEOH酯的原料乳液制成。該原料乳液優(yōu)選包含一種或多種表面活性劑，用以改善乳液的可乳化性和/或穩(wěn)定性。該原料乳液可采用任意本領(lǐng)域普遍技術(shù)人員即很清楚的方法制備。合適的表面活性劑的部分例子包括聚山梨醇酯85(以Tween 85從ICI Surfactants，Wilmington，DE處獲得)、和PEG400單月桂酸酯。例如可在實(shí)驗(yàn)室或商品乳化器或均質(zhì)器中制備原料乳液。當(dāng)使用表面活性劑時(shí)，以包含PEOH酯潤(rùn)滑劑以及如果存在的其它潤(rùn)滑劑的重量為計(jì)，其用量為10wt％或更少，優(yōu)選為約4wt％或更少。活性成分可占原料乳液的約10-90wt％，優(yōu)選為約20-80wt％，更優(yōu)選為約35-65wt％，特別優(yōu)選為約50wt％。
當(dāng)如上所述采用原料乳液制備包含水包油(o/w)乳液的本發(fā)明整理劑組合物時(shí)，優(yōu)選為用水稀釋。乳液中活性成分的含量依加工裝置、合成纖維或織物、終產(chǎn)品所需性能等因素而改變。雖然活性成分的含量依環(huán)境而改變，但乳液形式的整理劑組合物優(yōu)選包含約30-99.9wt％的水，更優(yōu)選為80-99％，再優(yōu)選為90-98％。
施用于纖維上的整理劑用量可以改變，并可依賴于如終產(chǎn)品的加工注意事項(xiàng)和/或所需性能而改變，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在確定適用施用比時(shí)需作一定的靈活考慮。因此，本發(fā)明纖維整理劑可以任意用量施用于纖維或織物上。以干纖維或織物的總量為計(jì)，本發(fā)明纖維整理劑的用量?jī)?yōu)選為約含0.1-1.5wt％的活性成分。更優(yōu)選為約0.15-0.8％，最優(yōu)選為約0.2-0.6％。
可利用本領(lǐng)域已知方法，如紡紗粘合長(zhǎng)纖維或熱粘合短纖維，將采用本發(fā)明所描述組合物整理的纖維制成無(wú)紡織織物。
優(yōu)選可通過(guò)例如利用熱粘合區(qū)約15-40％的軋光輥梳理和熱粘合將纖維制成無(wú)紡織織物，無(wú)紡織織物的單位重量約為10-50克/平方碼，更優(yōu)選為約10-30克/平方碼，更優(yōu)選為約12-25克/平方碼，更優(yōu)選為約12-20克/平方碼，其橫向強(qiáng)度為至少約200克/英寸，優(yōu)選為約200-400克/英寸，并高達(dá)650克/英寸或更高，織物制造速度高達(dá)約500英尺/分鐘，優(yōu)選為700-800英尺/分鐘，更優(yōu)選為約980英尺/分鐘(300米/分鐘)。
在實(shí)施本發(fā)明時(shí)所用的適當(dāng)紡紗熔體中可包含多種纖維添加劑，包括pH穩(wěn)定劑如硬脂酸鈣、抗氧劑、顏料如增白劑、著色劑如TiO2等。通常以紡紗熔體重量為計(jì)，這些添加劑的總量在約0.01至3wt％之間。
本發(fā)明的潤(rùn)滑劑可任意地與其它纖維潤(rùn)滑劑聯(lián)合使用。這些附加潤(rùn)滑劑可選自例如礦物油、石蠟、聚硅氧烷、聚二醇、及其衍生物、或本發(fā)明所公開(kāi)的其它潤(rùn)滑劑。這些附加潤(rùn)滑劑的部分例子包括聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇和混合聚乙二醇-丙二醇。此外還包含混合聚乙二醇-丙二醇的疏水性單烷基酯、聚氧乙烯衍生物和Johnson等人的第5,403,426號(hào)美國(guó)專利中所公開(kāi)的其它潤(rùn)滑劑。還包含潤(rùn)滑劑如WO94/20664和WO 95/19465中所描述的石蠟，此處全文引用這些專利作為參考。
有用的硅氧烷潤(rùn)滑劑為具有以下通式的聚硅氧烷
其中X和Y分別定義為疏水性化學(xué)端基，如低級(jí)烷基；R分別定義為低級(jí)烷基，如甲基；m為至少約為10的正數(shù)。在這類附加潤(rùn)滑劑中，優(yōu)選為聚二甲基硅氧烷。這種類型的潤(rùn)滑劑在Harrington的第5,540,953號(hào)美國(guó)專利和Schmalz的第4,938,832號(hào)美國(guó)專利中被公開(kāi)，此處全文引用這些文獻(xiàn)作為參考。更具體而言，如X為C1-C4烷基；R分別選自C1-C10的烷基；m為約為10或更大的整數(shù)；Y為-SiR2，其中R2為C1-C4烷基。
本發(fā)明的潤(rùn)滑劑也可任意地與抗靜電劑聯(lián)合使用。任何陰離子、中性、或陽(yáng)離子抗靜電劑均可使用，如Schmalz的第4,938,832號(hào)美國(guó)專利和Johnson等人的第5,403,426號(hào)美國(guó)專利中所公開(kāi)的，此處全文引用這些文獻(xiàn)作為參考。它們包含例如以下式所表示的經(jīng)中和的磷酸酯
其中Alk分別定義為低級(jí)烷基，包括1-8碳烷基，如甲基或辛基；R分別定義為胺鹽或堿金屬鹽；而s和t分別定義為不小于1的正數(shù)，其和約為3。
其它可滿足要求的為Harrington的第5,540,953號(hào)美國(guó)專利中所描述的抗靜電劑組合物，此處全文引用該文獻(xiàn)作為參考。其中所描述的抗靜電劑組合物包含至少一種中和的C3-C12烷基或烯基磷酸酯堿金屬或堿土金屬鹽，以及增溶劑，或一種通式為(MO)x-(PO)-(O(R1)nR)y的中和磷酸酯鹽，其中M為堿或堿土金屬，R1為短鏈氧乙烯基，R為長(zhǎng)鏈烷基或鏈烯基，n為1至10，而x和y為自然數(shù)，其和等于3。增溶劑可選自乙二醇、聚乙二醇、乙二醇醚、和中和的磷酸酯鹽。
還包含WO 94/20664和WO 95/19465中的抗靜電劑，此處全文引用這些文獻(xiàn)作為參考。
其它磷酸酯類抗靜電劑包括但不限于Wishman等人的第4,291,093號(hào)美國(guó)專利中所公開(kāi)的抗靜電劑，此處全文引用該專利作為參考。這些抗靜電劑包括烴基磷酸酯、乙氧基化烴基磷酸酯、部分水解的烴基磷酸酯、及其鹽。Wishman等人定義烴基選自C1-C20烷基、C3-C20環(huán)烷基、C6-C20芳基、或其組合，如烷芳基。
也可使用反應(yīng)性抗靜電劑，如Boardman的第3,382,096號(hào)美國(guó)專利中所公開(kāi)的，此處全文引用該專利作為參考。除可為疏水性材料提供抗靜電性能的官能團(tuán)(或抗靜電官能團(tuán))外，其中所描述的抗靜電劑包含其它含活潑氫的基團(tuán)。含活潑氫的基團(tuán)的例子包括羥基、亞胺基、巰基和羧酸基，還包括含磷或硫的基團(tuán)以及其中討論的其它基團(tuán)。有效的抗靜電官能團(tuán)的例子包括-CON(CH3)2、-CON(CH2CH3)2、-CONHCH3、-COONa、以及其中所討論的其它基團(tuán)。
當(dāng)使用附加材料時(shí)，本發(fā)明的酯優(yōu)選與作為抗靜電劑或附加潤(rùn)滑劑的任選材料同時(shí)使用。如果需要其它被使用的材料，如抗靜電劑或其它潤(rùn)滑劑，可在本發(fā)明酯施用前或施用后進(jìn)行使用。
已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明特別適用于高速生產(chǎn)多種無(wú)紡織材料，這些無(wú)紡織材料采用例如紡紗粘合長(zhǎng)纖維和/或梳理短纖維所得的纖維網(wǎng)制成，并且也可包含其它纖維網(wǎng)組分，如相同或不同聚合物的原纖維膜。在每種情況下，通過(guò)使用本發(fā)明纖維整理劑均可控制由于摩擦和/或積累靜電荷而造成的纖維或長(zhǎng)纖維加工困難，但不損失最終無(wú)紡織產(chǎn)品的強(qiáng)度和疏水性。
為此，本發(fā)明中用于構(gòu)成無(wú)紡織織物的纖維網(wǎng)可通過(guò)本領(lǐng)域已知的采用短纖維的紡紗粘合或常規(guī)梳理并利用粘合劑(第4,535,013號(hào)美國(guó)專利)、軋光輥、熱空氣、超聲、激光、壓力粘合、針刺等方法粘合在一起而制成。
用于制造無(wú)紡織材料的纖維網(wǎng)也可單獨(dú)包含常規(guī)鞘/芯或并列型二元聚合物纖維或長(zhǎng)絲，或與經(jīng)處理的或未經(jīng)處理的均質(zhì)型纖維或長(zhǎng)絲和/或原纖維膜復(fù)合。
無(wú)紡織織物的應(yīng)用也在本發(fā)明范圍內(nèi)，該無(wú)紡織織物包含一個(gè)或多個(gè)由經(jīng)過(guò)調(diào)理劑處理的聚合物纖維和/或纖維狀(原纖維膜)成分構(gòu)成的粘合纖維網(wǎng)，其中聚合物和/或纖維狀成分中均質(zhì)和/或二元型混合纖維的纖度不超過(guò)40dpf。這些纖維網(wǎng)優(yōu)選采用纖度在約0.25至18dpf之間的纖維或長(zhǎng)絲。Freeman等人的第08/238,324號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中所公開(kāi)的混合纖維的疏水性無(wú)紡織織物也在本發(fā)明范圍內(nèi)，該無(wú)紡織織物每種纖維具有低纖度和/或低平均孔徑，此處全文引用該專利作為參考。
此外，如果需要可將所得無(wú)紡織材料軋紋和/或利用常規(guī)軋光輥印上多種形狀及顏色以增加柔軟性、增強(qiáng)濕強(qiáng)度并提供方便的市場(chǎng)識(shí)別標(biāo)志。
本發(fā)明范圍內(nèi)的用于制造無(wú)紡織織物的纖維網(wǎng)可用一種或多種類型的常規(guī)紡紗纖維或長(zhǎng)絲制成，這些纖維的截面例如為圓形、三角形、三葉形或菱形、或任意的其它形狀。
以下實(shí)施例被認(rèn)為是描述性質(zhì)的，而不對(duì)本發(fā)明作任何界定。根據(jù)本專利說(shuō)明書，本發(fā)明的其它應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
實(shí)施例以下采用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，這些實(shí)施例僅具有示例作用而不起定界作用。除非特別聲明，分量均以重量計(jì)。
表1顯示用在實(shí)施例中多個(gè)級(jí)別PEOH酯的組成。如果單、二聚和三聚PEOH的總重不為100％，則其余為痕量雜質(zhì)。
表1
表1的PEOH酯也可以商品名Lurol從George A.Goulston Co.Inc.，Monroe，NC以o/w乳劑形式購(gòu)得，其中包含38％PEOH酯和2.4％表面活性劑，其余為水，故乳劑中包含40.4wt％的活性成分。在以下實(shí)施例中，所給出的LurolPEOH乳劑重量是以乳劑的活性成分計(jì)的。類似地，LurolPP5228之聚二甲基硅氧烷乳劑以含50％活性成分為計(jì)。測(cè)試方法在以下實(shí)施例中，制造纖維并隨后將其制成無(wú)紡織織物。采用水靜壓頭實(shí)驗(yàn)(HHH)測(cè)量纖維的疏水性。測(cè)量織物的橫向強(qiáng)度，破裂時(shí)的百分拉伸率、所吸收的拉伸能量(TEA)?，F(xiàn)詳細(xì)描述這些實(shí)驗(yàn)規(guī)程。水靜壓頭實(shí)驗(yàn)本發(fā)明所采用的改良“Suter”裝置是相對(duì)于A.A.T.C.C.1952-18British Standard 2823中裝置的替代方法。將水靜壓力加至5克手工梳理(即利用線刷)的短纖維上，并以恒定速率290cc/min加水控制水柱升高。暴露樣品區(qū)域直徑為3.7cm。安裝一面鏡子，以便可觀察樣品的底面。調(diào)整鏡子使得有可能看見(jiàn)多孔帽的底部。樣品夾持器內(nèi)徑3.7cm，長(zhǎng)3.0cm，頂部有一篩網(wǎng)并具有一個(gè)允許水流過(guò)的多孔帽。樣品篩網(wǎng)上的柱高為60cm。通過(guò)樣品篩網(wǎng)之上2.0cm處的0.5m垂直孔洞向柱中添加水。在篩網(wǎng)之上0.5cm處安裝-0.5cm排水孔用于在每次實(shí)驗(yàn)后將水從柱中排出。
塞住排水孔開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。制得5克(±0.10)干的、經(jīng)手工梳理的短纖維，并置于柱中樣品夾持器上，并將所述帽置于柱上。樣品被緊密壓縮在樣品夾持器中。以290cc/cm的流速向柱中注水，直至觀察到第一滴水落下，立即停止注水并測(cè)量水柱高(mm)。打開(kāi)柱并排干水。將濕樣品取出并將樣品室和鏡子充分干燥。每個(gè)樣品重復(fù)5次測(cè)量，取平均毫米水靜壓頭高(HHH)作為測(cè)試結(jié)果。橫向強(qiáng)度、拉伸率和韌性采用ASTM D-1682中的“切條試驗(yàn)”測(cè)量橫向破裂強(qiáng)度(負(fù)載)和拉伸率，并用張力試驗(yàn)儀Model 1122(Instron，Corp.，Canton Mass.)(橫向張力試驗(yàn)儀的CRT-恒定速度)進(jìn)行計(jì)算，張力儀所采用的速度為
紙速2英寸/分鐘十字頭速度 5英寸/分鐘量具長(zhǎng)度5英寸拉伸速率100％/分鐘測(cè)試樣品為1英寸(25mm)寬和7英寸(180mm)長(zhǎng)。對(duì)每種無(wú)紡織織物制備6個(gè)樣品，其長(zhǎng)度方向與儀器橫向方向平行。結(jié)果被報(bào)告為平均斷裂負(fù)載，單位克/英寸(橫向強(qiáng)度)以及以百分率為單位的表觀拉伸率。同時(shí)測(cè)量和報(bào)告作為織物韌性的所吸收拉伸能量(TEA)。TEA被定義為以應(yīng)力應(yīng)變曲線下面積為基礎(chǔ)的、破壞織物的能量。實(shí)施例1在一沖壓混合器中將片狀聚丙烯(結(jié)晶度60％；Mw3.5×105；分子量分布5.7；熔體流速9.5克/10分鐘)與相對(duì)聚合物重量為0.05％的Irgafos168(Ciba-Geigy Corp.)混合。充分混合后，將混合物送至1.5英寸(3.81cm)擠壓機(jī)中，在300℃下通過(guò)含1068個(gè)孔的噴絲頭紡紗并且用空氣冷卻，從而形成一種多絲型纖維，平均熔體流速為35克/10分鐘。該多絲型纖維從輸送或單面給液輥上通過(guò)，其中所述輥一部分浸沒(méi)于含紡紗整理劑組合物的容器中。在Dispersmat CV(VMA-Getzmann GMBH)中乳化1.67％PEOH酯#1、0.83％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和0.017％Tween85(ICI Surfactants，Wilmington，DE)以及補(bǔ)充至100％的水，由此制備紡紗整理劑組合物。纖維和單面給液輥之間的接觸應(yīng)足夠長(zhǎng)和足夠快，以干纖維為計(jì)應(yīng)涂上0.25wt％的整理劑。
將經(jīng)稱重的磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)加到攪拌器的進(jìn)料斗中并加入適量水，制備上述紡紗整理劑。將裝有LurolPP6766的桶攪拌5分鐘。然后將適量的LurolPP6766加到加料斗中。將占整理劑總重1％的殺菌劑(Nuosept95，50％半縮醛的水溶液，來(lái)自Nuodex Inc.division of HULS America Inc.(Piscataway，NJ))也加到加料斗中，將該攪拌器開(kāi)動(dòng)30分鐘。
在80℃下將該多絲型纖維以1.75的拉伸比拉伸，制得1.8dpf的圓形長(zhǎng)絲。所得長(zhǎng)絲在100℃下用蒸汽卷曲。卷曲后施用強(qiáng)化整理劑，其組成中包含50wt％的磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和50wt％的水。用槽內(nèi)導(dǎo)條施加0.10wt％的強(qiáng)化整理劑?？諝飧稍锖?，將該1.8dpf纖維截為1.5英寸長(zhǎng)的短纖維。用上述水靜壓頭實(shí)驗(yàn)測(cè)量該短纖維的疏水性。
將兩層短纖維網(wǎng)按相同取向疊放在一起(基本與機(jī)器方向一致)，并用有菱形花紋的軋花輥和一個(gè)光滑的下部輥在輥壓力為每單位英寸(linear inch)240磅(每單位厘米(linear centimeter)420牛頓)條件下將其粘合。菱形軋花輥有15％的接觸面積，397點(diǎn)/平方英寸，深度為0.030英寸。此外，菱形花紋寬度為0.040英寸，高0.20，并垂直安置，各花紋中心的間隔為0.088英寸。在線性速度250英尺/分鐘及166℃下進(jìn)行粘合，產(chǎn)生19-20克/平方碼的無(wú)紡織織物。將測(cè)試無(wú)紡織織物切成條，進(jìn)行上述橫向強(qiáng)度和拉伸率實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例2對(duì)實(shí)施例1作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種乳液，其中包含1.67％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、0.83％PEOH酯#2、0.017％Tween85(ICI Surfactants，Wilmington，DE)和補(bǔ)充至100％的水。對(duì)比例1對(duì)實(shí)施例1作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種水溶液，其中包含1.67％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、0.83％聚二甲基硅氧烷(NuDry90S，來(lái)自Witco，Charlotte，NC)和97.5％的水。
將經(jīng)稱重的磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)加到攪拌器的進(jìn)料斗中，然后加入適量水，由此制備上述紡紗整理劑。將裝有NuDry90S的桶攪拌5分鐘。并將適量的NuDry90S加到加料斗中。將占整理劑總重1％的殺菌劑(Nuosept95，50％半縮醛的水溶液，來(lái)自Nuodex Inc.division of HULS America Inc.(Piscataway，NJ))也加到加料斗中，并將該攪拌器開(kāi)動(dòng)30分鐘。實(shí)施例3在一沖壓混合器中將片狀聚丙烯(結(jié)晶度60％；Mw 3.5×105；分子量分布5.7；熔體流速9.5克/10分鐘)與相對(duì)聚合物重量為0.05％的Irgafos168(Ciba-Geigy Corp.)混合。充分混合后，將混合物送至1.5英寸(3.81cm)擠壓機(jī)中，在305℃下通過(guò)含675個(gè)孔的噴絲頭紡紗并且用空氣冷卻，從而形成一種多絲型纖維，其平均熔體流速為35克/10分鐘。該多絲型纖維從輸送或單面給液輥上通過(guò)，其中所述輥一部分浸沒(méi)于含紡紗整理劑組合物的容器中。該紡紗整理劑為水包油乳液，并包含1.3％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)，0.7％LurolPP6766(一種PEOH酯#1乳劑，來(lái)自GeorgeA.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)以及補(bǔ)充至100％的水。纖維和單面給液輥之間的接觸應(yīng)足夠長(zhǎng)和足夠快，以干纖維為計(jì)應(yīng)涂上0.25wt％的整理劑。
將經(jīng)稱重的磷酸丁酯鉀鹽加到攪拌器的進(jìn)料斗中，然后加入適量水，由此制備上述紡紗整理劑。將裝有LurolPP6766的桶攪拌5分鐘。并將適量的LurolPP6766加到加料斗中。將占整理劑總重1％的殺菌劑(Nuosept95，50％半縮醛的水溶液，來(lái)自Nuodex Inc.division ofHULS America Inc.(Piscataway，NJ))也加到加料斗中，并將該攪拌器開(kāi)動(dòng)30分鐘。
在80℃下將該多絲型纖維以1.15的拉伸比拉伸，制得2.0dpf的圓形長(zhǎng)絲。所得長(zhǎng)絲在100℃下用蒸汽卷曲。卷曲后施用強(qiáng)化整理劑，其組成中包含50wt％的磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.GoulstonCo.，Inc.，Monroe，NC)和50wt％的水。用槽內(nèi)導(dǎo)條施加0.10wt％的強(qiáng)化整理劑。空氣干燥后，將該2.0dpf纖維截為1.88英寸長(zhǎng)的短纖維。用上述水靜壓頭實(shí)驗(yàn)測(cè)量該短纖維的疏水性。
將兩層短纖維網(wǎng)按相同取向疊放在一起(基本與機(jī)器方向一致)，并用有菱形花紋的軋花輥和一個(gè)光滑的下部輥在輥壓力為每單位英寸240磅(每單位厘米420牛頓)條件下將其粘合。菱形軋花輥有15％的接觸面積，397點(diǎn)/平方英寸，深度為0.030英寸。此外，菱形花紋寬度為0.040英寸，高0.20，并垂直安置，各花紋中心的間隔為0.088英寸。在線性速度250英尺/分鐘及166℃下進(jìn)行粘合，產(chǎn)生19-20克/平方碼的無(wú)紡織織物。將測(cè)試無(wú)紡織織物切成條進(jìn)行上述橫向強(qiáng)度和拉伸率實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例4對(duì)實(shí)施例3作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種水包油乳液，其中包含1.3％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、0.7％LurolPP6767(一種PEOH酯#2乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和補(bǔ)充至100％的水。實(shí)施例5對(duì)實(shí)施例3作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種水溶液，其中包含1.3％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、0.7％LurolPP6768(一種PEOH酯#3乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和補(bǔ)充至100％的水。實(shí)施例6對(duì)實(shí)施例3作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種水溶液，其中包含1.3％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、0.7％LurolPP6769(一種PEOH酯#4乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和補(bǔ)充至100％的水。對(duì)比例2對(duì)實(shí)施例3作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種水溶液，其中包含1.3％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、0.7％聚二甲基硅氧烷(NuDry90S，來(lái)自Witco，Charlotte，NC)和97.5％的水。實(shí)施例7采用低速(200米/分鐘)高孔密度緊密型紡紗生產(chǎn)線制備聚丙烯短纖維。將片狀聚丙烯(結(jié)晶度60％；Mw 3.5×105；分子量分布5.7；熔體流速9.5克/10分鐘)送至8英寸(20.3cm)擠壓機(jī)中，在265℃下通過(guò)含64030個(gè)孔的噴絲頭紡紗并且用空氣冷卻形成一種多絲型纖維，其平均熔體流速為35克/10分鐘。該多絲型纖維從輸送或單面給液輥上通過(guò)，其中所述輥一部分浸沒(méi)于含紡紗整理劑組合物的容器中。在Dispersmat CV(VMA-Getzmann GMBH)中乳化2.0％PEOH酯#1和0.04％Tween85(ICI Surfactants，Wilmington，DE)以及補(bǔ)充至100％的水，由此制備該紡紗整理劑組合物。纖維和單面給液輥間的接觸應(yīng)足夠長(zhǎng)和足夠快，以干纖維為計(jì)應(yīng)涂上0.25wt％的整理劑。
在110℃下將該多絲型纖維以1.15的拉伸比拉伸，制得2.0dpf的圓形長(zhǎng)絲。所得長(zhǎng)絲在100℃下用蒸汽卷曲。卷曲后施用強(qiáng)化整理劑，其組成中包含50wt％的磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和50wt％的水。用槽內(nèi)導(dǎo)條施加0.10wt％的強(qiáng)化整理劑。空氣干燥后，將該2.0dpf纖維截為1.5英寸長(zhǎng)的短纖維。用上述水靜壓頭實(shí)驗(yàn)測(cè)量該短纖維的疏水性。
將兩層短纖維網(wǎng)按相同取向疊放在一起(基本與機(jī)器方向一致)，并用有菱形花紋的軋花輥和一個(gè)光滑的下部輥在輥壓力為每單位英寸240磅(每單位厘米420牛頓)條件下將其粘合。菱形軋花輥有15％的接觸面積，397點(diǎn)/平方英寸，深度為0.030英寸。此外，菱形花紋寬度為0.040英寸，高0.20，并垂直安置，各花紋中心的間隔為0.088英寸。在線性速度250英尺/分鐘及170℃下進(jìn)行粘合，產(chǎn)生19-20克/平方碼的無(wú)紡織織物。將測(cè)試無(wú)紡織織物切成條進(jìn)行上述橫向強(qiáng)度和拉伸率實(shí)驗(yàn)。對(duì)比例3對(duì)實(shí)施例7作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種水溶液，其中包含2.0％聚二甲基硅氧烷(NuDry90S，來(lái)自Witco，Charlotte，NC)和98.0％的水。實(shí)施例8在一沖壓混合器中將片狀聚丙烯(結(jié)晶度60％；Mw3.5×105；分子量分布5.7；熔體流速9.5克/10分鐘)與相對(duì)聚合物重量為0.05％的Irgafos168(Ciba-Geigy Corp)混合。充分混合后，將混合物送至1.5英寸(3.81cm)擠壓機(jī)中，在300℃下通過(guò)含1068個(gè)孔的噴絲頭紡紗并且用空氣冷卻，從而形成一種多絲型纖維，其平均熔體流速為35克/10分鐘。該多絲型纖維從輸送或單面給液輥上通過(guò)，其中所述輥一部分浸沒(méi)于含紡紗整理劑組合物的容器中。該紡紗整理劑包含0.9％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、3.6％LurolPP6766(一種PEOH酯#1乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、0.5％LurolPP5228(一種50％聚二甲基硅氧烷乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)以及補(bǔ)充至100％的水。纖維和單面給液輥間的接觸應(yīng)足夠長(zhǎng)和足夠快，以干纖維為計(jì)應(yīng)涂上0.35wt％的整理劑。
將經(jīng)稱重的磷酸丁酯鉀鹽加到攪拌器的進(jìn)料斗中并加入適量水，由此制備上述紡紗整理劑。將裝有LurolPP6766的桶攪拌5分鐘。然后將適量的LurolPP6766加到加料斗中。將占整理劑總重1％的殺菌劑(Nuosept95，50％半縮醛的水溶液，來(lái)自Nuodex Inc.division ofHULS America Inc.(Piscataway，NJ))也加到加料斗中，將該攪拌器開(kāi)動(dòng)30分鐘。
在80℃下將該多絲型纖維以1.75的拉伸比拉伸，制得1.8dpf的圓形長(zhǎng)絲。所得長(zhǎng)絲在100℃下用蒸汽卷曲。卷曲后施用強(qiáng)化整理劑，其組成中包含50wt％的磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和50wt％的水。用槽內(nèi)導(dǎo)條施加0.10wt％的強(qiáng)化整理劑?？諝飧稍锖?，將該1.8dpf纖維截為1.5英寸長(zhǎng)的短纖維。用上述水靜壓頭實(shí)驗(yàn)測(cè)量該短纖維的疏水性。
將兩層短纖維網(wǎng)按相同取向疊放在一起(基本與機(jī)器方向一致)，并用有菱形花紋的軋花輥和一個(gè)光滑的下部輥在輥壓力為每單位英寸240磅(每單位厘米420牛頓)條件下將其粘合。菱形軋花輥有15％的接觸面積，397點(diǎn)/平方英寸，深度為0.030英寸。此外，菱形花紋寬度為0.040英寸，高0.20，并垂直安置，各花紋中心的間隔為0.088英寸。在線性速度250英尺/分鐘及166℃下進(jìn)行粘合，產(chǎn)生19-20克/平方碼的無(wú)紡織織物。將測(cè)試無(wú)紡織織物切成條進(jìn)行上述橫向強(qiáng)度和拉伸率實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例9對(duì)實(shí)施例8作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種水溶液，其中包含0.9％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、3.8％LurolPP6766(一種PEOH酯#1乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、0.3％LurolPP5228(一種50％聚二甲基硅氧烷乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和補(bǔ)充至100％的水。實(shí)施例10對(duì)實(shí)施例8作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種水溶液，其中包含1.0％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、3.8％LurolPP6766(一種PEOH酯#1乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、0.2％LurolPP5228(一種50％聚二甲基硅氧烷乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和95％的水。對(duì)比例4對(duì)實(shí)施例8作以下變動(dòng)制備聚丙烯短纖維和無(wú)紡織織物。紡紗整理劑組合物為一種水溶液，其中包含3.3％磷酸丁酯鉀鹽(LurolAS-Y，George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)、1.7％LurolPP5228(一種50％聚二甲基硅氧烷乳劑，來(lái)自George A.Goulston Co.，Inc.，Monroe，NC)和95％的水。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果下列表2中顯示上述纖維和無(wú)紡織織物的橫向強(qiáng)度、拉伸率和水靜壓頭實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
表2
也可設(shè)計(jì)本發(fā)明的其它應(yīng)用。例如，用Hercolube合成酯代替第4,938,832號(hào)美國(guó)專利或第486,158號(hào)歐洲專利申請(qǐng)中的硅氧烷潤(rùn)滑整理劑可改善產(chǎn)率和可梳理性。具體而言，它使得加工機(jī)械以大于500英尺/分鐘的速度梳理纖維，并以大于1300米/分鐘的速度紡纖維。
雖然以具體方法、材料和實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了描述，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明并不僅局限于這些公開(kāi)的具體事項(xiàng)，而是包括所有在本發(fā)明范圍內(nèi)的等同物。
權(quán)利要求
1.一種基本疏水性的聚合物纖維，其包括一個(gè)涂層，所述涂層包含至少一種季戊四醇同系物的酯，所述季戊四醇同系物的酯包含至少一種疏水性二聚季戊四醇同系物的酯。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維，其中，所述至少一種疏水性二聚季戊四醇同系物的酯包括至少一種二聚季戊四醇酯。
3.如權(quán)利要求1所述的纖維，其中，所述至少一種季戊四醇同系物的酯包含至少一種單季戊四醇酯和至少一種二聚季戊四醇酯的混合物。
4.如權(quán)利要求3所述的纖維，其中，所述至少一種單季戊四醇酯以及所述至少一種二聚季戊四醇酯包含分別選自氫和C1-C21烴基的取代基。
5.如權(quán)利要求4所述的纖維，其中，所述至少一種單季戊四醇酯以及所述至少一種二聚季戊四醇酯包含分別選自氫和C1-C21烷基的取代基。
6.如權(quán)利要求5所述的纖維，其中，所述至少一種單季戊四醇酯以及所述至少一種二聚季戊四醇酯包含分別選自氫和C1-C14烷基的取代基。
7.如權(quán)利要求6所述的纖維，其中，所述至少一種單季戊四醇酯以及所述至少一種二聚季戊四醇酯包含分別選自C5-C10烷基的取代基。
8.如權(quán)利要求7所述的纖維，其中，所述至少一種單季戊四醇酯以及所述至少一種二聚季戊四醇酯包含分別選自飽和C5-C10烷基的取代基。
9.如權(quán)利要求3所述的纖維，其還包含至少一種附加潤(rùn)滑劑。
10.如權(quán)利要求9所述的纖維，其中，所述至少一種附加潤(rùn)滑劑選自d)礦物油，e)石蠟，f)具有以下通式的聚硅氧烷
其中X為C1-C4烷基；R分別選自C1-C10烷基；m為至少約為10的整數(shù)；Y為-SiR2，其中R2為C1-C4烷基。
11.如權(quán)利要求10所述的纖維，其中，所述至少一種附加潤(rùn)滑劑選自具有以下通式的聚硅氧烷
其中X為C1-C4烷基；R分別選自C1-C10烷基；m為至少約為10的整數(shù)；Y為-SiR2，其中R2為C1-C4烷基。
12.如權(quán)利要求3所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約1-90wt％。
13.如權(quán)利要求12所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約5-85wt％。
14.如權(quán)利要求13所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約12wt％。
15.如權(quán)利要求3所述的纖維，其中，在所述涂層中包含至少一種抗靜電劑。
16.如權(quán)利要求15所述的纖維，其中，所述至少一種抗靜電劑選自a)已中和的磷酸酯，b)烴基磷酸酯，c)乙氧基化烴基磷酸酯，d)部分水解的烴基磷酸酯，以及e)除含上述抗靜電官能團(tuán)外還含有活性氫的抗靜電劑，及其鹽，其中烴基分別選自C1-C20烷基、C3-C20環(huán)烷基、C6-C20芳基、及其組合。
17.如權(quán)利要求16所述的纖維，其中，所述至少一種抗靜電劑選自己中和的磷酸酯及其鹽。
18.如權(quán)利要求10所述的纖維，其中，所述涂層中包含至少一種抗靜電劑。
19.如權(quán)利要求18所述的纖維，其中，所述至少一種抗靜電劑選自a)已中和的磷酸酯，b)烴基磷酸酯，c)乙氧基化烴基磷酸酯，d)部分水解的烴基磷酸酯，以及e)除含上述抗靜電官能團(tuán)外還含有活性氫的抗靜電劑，及其鹽，其中烴基分別選自C1-C20烷基、C3-C20環(huán)烷基、C6-C20芳基、及其組合。
20.如權(quán)利要求2所述的纖維，其中，所述至少一種二聚季戊四醇酯包含分別選自氫和C1-C21烴基的取代基。
21.如權(quán)利要求20所述的纖維，其中，所述至少一種二聚季戊四醇酯包含分別選自氫和C1-C21烷基的取代基。
22.如權(quán)利要求21所述的纖維，其中，所述至少一種二聚季戊四醇酯包含分別選自氫和C1-C14烷基的取代基。
23.如權(quán)利要求22所述的纖維，其中，所述至少一種二聚季戊四醇酯包含分別選自C5-C10烷基的取代基。
24.如權(quán)利要求9所述的纖維，其中，所述涂層中包含至少一種抗靜電劑。
25.如權(quán)利要求24所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約1-90wt％。
26.如權(quán)利要求25所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約5-85wt％。
27.如權(quán)利要求26所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約12wt％。
28.如權(quán)利要求15所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約1-90wt％。
29.如權(quán)利要求28所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約5-85wt％。
30.如權(quán)利要求29所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約12wt％。
31.一種基本疏水的聚合物纖維，其包括一個(gè)涂層，所述涂層包括(c)至少一種單季物四醇酯和至少一種二聚季物四醇酯，所述酯包含分別選自C5-C10烷基的取代基，以季戊四醇酯總重為計(jì)，所述二聚季戊四醇酯的含量約為1-90wt％；以及(d)至少一種抗靜電劑。
32.如權(quán)利要求31所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約5-85wt％。
33.如權(quán)利要求32所述的纖維，其中，以季戊四醇酯總重為計(jì)，二聚季戊四醇酯的含量約12wt％。
34.如權(quán)利要求1所述的纖維，其中，所述纖維是短纖維。
35.如權(quán)利要求3所述的纖維，其中，所述纖維是短纖維。
36.如權(quán)利要求3所述的纖維，其中，所述聚合物纖維包括聚烯烴。
37.如權(quán)利要求36所述的纖維，其中，所述聚烯烴包括聚丙烯。
38.一種由如權(quán)利要求1所述的纖維制成的無(wú)紡織織物。
39.一種由如權(quán)利要求3所述的纖維制成的無(wú)紡織織物。
40.一種由如權(quán)利要求9所述的纖維制成的無(wú)紡織織物。
41.一種由如權(quán)利要求24所述的纖維制成的無(wú)紡織織物。
42.一種制造基本疏水的聚合物纖維的方法，其包括向所述聚合物纖維施用基本疏水的纖維整理劑組合物，所述纖維整理劑組合物包含至少一種季戊四醇同系物的酯，所述季戊四醇同系物的酯包含至少一種疏水性二聚季戊四醇同系物的酯。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，以干纖維的重量為計(jì)，施用在所述纖維上的組合物的用量約為0.1-1.5％。
44.一種制造基本疏水的聚合物無(wú)紡織織物的方法，包含c)利用如權(quán)利要求42所述的方法制造基本上疏水的纖維，和d)將纖維制成無(wú)紡織織物。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述制造過(guò)程包括加工纖維構(gòu)成至少一個(gè)纖維網(wǎng)，并將所述至少一個(gè)纖維網(wǎng)粘合成無(wú)紡織織物。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中，在被加工成所述至少一個(gè)纖維網(wǎng)之前將所述纖維卷曲。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，在被加工成所述至少一個(gè)纖維網(wǎng)之前和卷曲之后將所述纖維截短成短纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造合成纖維和/或織物的整理劑組合物及方法,其中采用疏水性季戊四醇同系物的酯如疏水性季戊四醇酯作為潤(rùn)滑劑。這些酯可單獨(dú)使用或與抗靜電劑和/或其它潤(rùn)滑劑聯(lián)合使用,在提高生產(chǎn)廠的生產(chǎn)線速度和產(chǎn)率的同時(shí)可獲得高強(qiáng)度的無(wú)紡織材料。該整理劑可用于多種纖維和織物。
文檔編號(hào)D06M13/292GK1268987SQ97198677
公開(kāi)日2000年10月4日 申請(qǐng)日期1997年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月9日
發(fā)明者阿沙拉塔·S·赫威, 威廉·羅伯特·拉尼根 申請(qǐng)人:赫爾克里士公司