专利名称：：纤维处理组合物的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种生产合成长丝的纤维处理组合物，具体地说，涉及一种用于合成长丝的高速纺丝方法的纤维处理组合物。现有技术描述为有助于合成长丝的生产过程，用一种纤维处理组合物来赋予合成长丝润滑性、粘结力和抗静电性。近来，一直努力通过增加加工速度而提高纤维生产效率，已实现了5,000～8,000米/分钟的高速纤维生产。这种纤维生产过程的加速将来可能还会加快。为提高纤维的生产速度，首先需要对纤维生产机器进行导电改进，另外还需要改进纤维处理组合物。纤维生产速度的增加相应地要求纤维处理组合物具有高性能，如优良的润滑性、长丝粘结力和抗静电性。另外，纤维表面均匀和充分的纤维处理组合物涂层对于高速纤维生产也很重要，这一点本领域的技术人员都知道。纤维处理组合物一般是用计量泵或给油辊施加在纺丝过程中的纤维上，计量泵一直供给纤维处理组合物的水乳浊液。然后，将施予了纤维处理组合物的长丝用纺丝拉伸系统加工，其中，长丝在第一和第二导丝辊之间以最佳拉伸比(3～5倍)被拉伸，并被卷绕成捆；或在高速纺丝系统中加工，其中不经拉伸，将长丝卷绕成捆。随着纤维生产速度的提高，纤维处理组合物的甩落或用量不足，易导致纤维处理组合物在长丝上不均匀使用现象的增加。由于高速生产剧烈的加工条件，纤维处理组合物的不均匀使用或用量不足可引起断纱、起毛、纱线粗细不匀和染色缺陷。这些毛病会产生严重的问题，如增加生产成本和使纱线质量下降。在这种情况下，需要一种充分地吸附到长丝表面上，而极少被甩落的纤维处理组合物。为满足这种需要，日本专利公开KOKAI(临时公开)H2-68370提出了一种包含高分子量聚环氧乙烷的纤维处理组合物。但是，在长丝纺丝和加工过程中，上述高分子量组分在导丝器和导丝辊上所产生的浮渣积累，会导致丝与导丝器或与导丝辊界面上摩擦力的增加或变化。该增加或变化的摩擦力频繁地引起断纱和起毛，因而降低了纱线的生产效率和纱线质量。日本专利公开KOKAI(临时公开)H4-19128提出的另一种纤维处理组合物包含一种衍生于聚氧化烯化合物和一种有机聚异氰酸酯化合物的聚合物，目的在于防止纤维处理组合物乳状液的甩落和使浮渣产生量最少。但由于聚合物与其它组分的相容性差，上述组合物并不实用。聚合物只能借助于水作为介质悬浮在组合物中，当用组合物处理过的长丝干燥时，组合物易与其它组分分离。分离后的聚合物在长丝表面上变成粘稠的物质，并导致导丝器上粘性浮渣的积累，这种浮渣积累随着组合物所要求的比较高集束量(pickuplevel)-纤维重量的0.2～1.5％而加速。所以，还没有开发出一种用于合成长丝高速生产方法的理想纤维处理组合物。发明详述本发明的目的是提供一种能均匀吸附在长丝表面上的纤维处理组合物，而在纺丝中麻烦最小，如产生浮渣最少，以及即使在合成纤维的高速纺丝中，其几乎也不从长丝上甩落。本发明涉及一种纤维处理组合物和所述组合物的乳状液，其包含聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物，其由以化学式(I)表示的基本单元组成，其中，R1为氢原子或一具有1～3个碳原子的烷基基团，R2为具有1～5个碳原子的烷基基团；和具有2个或更多个羟基基团的水溶性多元醇和/或其衍生物。本发明还涉及一种生产合成纤维的方法，其中，在1,000米/分钟或更高的纺丝速率下，将上述纤维处理组合物施予由喷丝板挤出的长丝。用纤维处理组合物实现了本发明的目的，该纤维处理组合物是已知的纤维处理组合物、上述聚-N-乙烯基烷基酰胺，其实例为聚-N-乙烯基乙酰胺和/或其共聚物，和具有2个或多个羟基基团的水溶性多元醇和/或其衍生物的混合物。混合在已知纤维处理组合物中的这些组分有助于防止高速纤维生产中纤维处理组合物的甩落，而常规的纤维处理组合物却做不到这一点。另外，纤维处理组合物在防止浮渣方面也表现出极好的性能，高分子量的聚环氧乙烷则做不到这一点。上述聚-N-乙烯基烷基酰胺及其共聚物的主链包含由上述化学式(I)所表示的结构单元。所述聚合物和共聚物的平均分子量优选为10,000～10,000,000。平均分子量小于10,000的聚合物和共聚物表现出不能防止纤维处理组合物的甩落，平均分子量大于10,000,000的聚合物和共聚物在纤维生产中，由于其与纤维处理组合物中其它组分的差相容性，因此会增加导丝器和压辊上浮渣的积累。用于防止纤维处理组合物甩落和使操作简易的所述聚合物和共聚物，其最优选平均分子量范围为10,000～5,000,000。聚-N-乙烯基烷基酰胺共聚物包含由化学式(II)所表示的N-乙烯基烷基酰胺，其中，R1为氢原子或一具有1～3个碳原子的烷基基团，R2为具有1～5个碳原子的烷基基团；和50摩尔％或少于50摩尔％的一种或多种能共聚合到其上的单体。能与所述N-乙烯基乙酰胺共聚合的单体选自丙烯酸及其酯、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过自由基聚合作用合成。用于本发明的聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物可通过将其与具有2个或多个羟基基团的水溶性多元醇和/或其衍生物结合，而溶解在纤维处理组合物中。所以，当将处理组合物用到纤维上，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该处理组合物中，并保持纤维处理组合物在纤维上的流动性。另外，这种纤维处理组合物可防止导丝器和辊上的浮渣积累，因为它不沉积固体或粘性物质。聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物与具有2个或多个羟基基团的水溶性多元醇和/或其衍生物的优选混合比为1/5～1/300。聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物在本发明纤维处理组合物中的优选比例为0.0001～0.5％(重量)，更优选0.001～0.3％(重量)。小于0.0001％(重量)的比例会增加纤维处理组合物的甩落，而大于0.5％(重量)的比例则会增加长丝表面上纤维处理组合物的粘性。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预定比例进行溶解，以制成溶液，然后将其加到一种纤维处理组合物中或一种纤维处理组合物的乳状液中。在本发明中，使用所述水溶性多元醇和/或其衍生物，以溶解纤维处理组合物其它组分中的聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物，并防止纤维干燥过程中组合物中的水份蒸发后，组合物沉积在纤维表面上。本发明所述水溶性多元醇选自亚烷基二醇、聚亚烷基二醇、具有3个或更多个羟基基团的多元醇以及多元醇的烯化氧加合物。优选的亚烷基二醇包括具有2～10个碳原子的二醇，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。优选的聚亚烷基二醇包括上述亚烷基二醇的均聚物，和2个或更多个亚烷基二醇的嵌段共聚物或无规共聚物。优选包含在所述聚亚烷基二醇中的碳原子数为100或小于100。不优选具有多于100个碳原子的聚亚烷基二醇，因为其与纤维处理组合物中其它组分的差相容性。具有3个或更多个羟基基团的所述多元醇包括甘油、聚甘油，如双甘油、季戊四醇、二季戊四醇、三羟甲基丙烷和山梨醇。具有3个或更多个羟基基团的所述多元醇的所述烯化氧加合物包括多元醇的环氧乙烷加合物或环氧丙烷加合物，和其与2个或更多个烯化氧变体的加合物。加合物的优选分子量为1,000或小于1,000。其它适用于本发明的多元醇包括双酚A和邻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个羟基基团的化合物，如单甘油酯，例如，单月桂酸甘油酯、单油酸二甘油酯、单月桂酸聚甘油酯；具有3个或更多个羟基基团的多元醇的酯类和羧酸，例如脱水山梨糖醇单烷基化物、烷基二甘油酯和五单酯(pentamonoesters)；聚羧酸聚酰胺的烯化氧加合物；和链烷醇胺，例如，三乙醇胺。优选的水溶性多元醇衍生物分子量为1,000或小于1,000，和HLB值为8或大于8的水溶性衍生物，这是由于其与纤维处理组合物的其它组分的相容性，以及足够的润滑性。更优选室温下为液体，大气压下沸点为150℃或高于150℃的那些化合物。最优选的水溶性多元醇及其衍生物包括二甘油、二甘醇、单月桂酸二甘油酯和二月桂酸聚甘油酯。在本发明纤维处理组合物中，具有2个或更多个羟基基团的水溶性多元醇及其衍生物的优选比例为0.0005～5％(重量)，更优选0.005～2％(重量)。不优选超出上述范围的比例，因为比例小于0.0005％(重量)易于导致生成浮渣，大于5％(重量)的比例则太大，以致于不能把组分均匀地分散入其它组分的混合物中。通常混合在常规纤维处理组合物中的主要组分，如润滑剂、乳化剂或抗静电剂，也可混于本发明的纤维处理组合物中。所述润滑剂包括矿物油，例如，液体石蜡；脂族单酯，例如硬脂酸异辛酯、油酸月桂酯、硬脂酸异十三烷酯和油酸异十八烷酯；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，三月桂酸三羟甲基丙酯和椰子油；和EO/PO聚醚。所述乳化剂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，所述抗静电剂包括聚氧乙烯油烯基磷酸盐，及其部分或全部中和的钠盐、钾盐或胺盐，二辛基磺基琥珀酸钠，和烷基磺酸盐。如果需要，也可将添加剂，如渗透剂、转相粘度降低剂、表面张力降低剂和耐磨剂，混合入本发明的纤维处理组合物中。本发明的纤维处理组合物适用于生产和加工包含聚酰胺或聚酯的合成复丝。用给油辊或计量泵，以5～30％(重量)浓度的含水乳浊液，优选以10～25％(重量)浓度将本发明的纤维处理组合物施予纺丝中的纤维。组合物的优选集束量为纤维重量的0.3～3％，更优选为纤维重量的0.4～1.5％。本发明的纤维处理组合物明显提高了高速纤维生产(1,000米/分钟或更高)效率，也改善了纱线质量。所述组合物特别适于高速生产方法，如高速纺丝系统或纺丝拉伸系统，其中，长丝被以3,000米/分钟或更高的速度卷绕成捆，或有时以5,000米/分钟或更高的速度卷绕成捆，并且可明显减少起毛、断纱、纱线粗细不匀和染色缺陷。发明实施方案完成本发明的最佳方式如下(i)一种如权利要求1所定义的组合物，其中，所包含的聚-N-乙烯基烷基酰胺的平均分子量为10,000～10,000,000。(ii)一种如权利要求1所定义的组合物，其中，组合物中聚-N-乙烯基烷基酰胺的比例为0.001～0.3％(重量)。(iii)一种如权利要求1所定义的组合物，其中，组合物中具有2个或更多个羟基基团和/或其衍生物的水溶性多元醇的比例为0.005～2％(重量)。(iv)一种如权利要求1所定义的组合物，其中，所述聚-N-乙烯基烷基酰胺与所述水溶性多元醇和/或其衍生物的比率为1∶5～1∶300。(v)一种如权利要求2所定义的组合物，其中，所述聚-N-乙烯基烷基酰胺的平均分子量为10,000～10,000,000。现在，将用下述具体实施例进一步描述本发明，其为说明性示例，并不限制本发明的范围。实施例1～5和比较实施例1～7用于聚酯纺织长丝高速生产方法中的水乳浊液的混合物，是通过把溶解在如表1所述的多元醇或其衍生物中的聚-N-乙烯基乙酰胺与10％基油的含水乳浊液混合来制备的，基油的主要组分为矿物油和脂肪酸酯(商品名TERONE-2075，由MATSUMOTOYUSHI-SEIYAKUCO.，LTD.生产)。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。所制备的用作纤维处理组合物的混合物的性能如下所述进行检验。表1</tables>*[TERONE-2075，由MATSUMOTOYUSHI-SEIYAKUCO.，LTD.生产]实施例6除用聚-N-乙烯基丁酰胺(分子量为100,000～750,000)替代聚-N-乙烯基乙酰胺外，一种水乳浊液混合物的制备和检测，按与实施例1相同的方法进行。实施例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(分子量为100,000～750,000)替代聚-N-乙烯基乙酰胺外，一种水乳浊液混合物的制备和检测，按与实施例1相同的方法进行。实施例1～7和比较实施例1～7的检测结果如表2所示。表2</tables>如表2所示，与常规组合物相比，本发明(实施例1～7)的纤维处理组合物表现出乳状液甩落量明显减少，并具有优良的吸附性。此外，由于本发明组合物干燥后的极好相容性，其极少引起浮渣积累，因此表现出使纱线张力波动最小。检测方法(1)组合物干燥后的相容性将每种乳状液混合物均制成10％含水乳浊液，并将1克含水乳浊液放在实验室的表面皿(直径100毫米)上，在105℃干燥2小时。目视观察干燥后的组合物，确定其是否出现固体或凝胶。无固体和无凝胶○出现微量固体或凝胶△出现固体或凝胶×(2)由纤维甩落的乳状液量将每种乳状液混合物均制成10％含水乳浊液，用计量泵将其施加在以1500米/分钟驱动的去油商品聚酯长丝纱线上。用表面玻璃收集计量泵开始工作后滴落下的乳状液，测定每分钟的滴落量(毫克)。(3)乳状液吸附性取上述检测中施予了试验含水乳浊液之一的约2克长丝为样品。使用快速萃取仪(TOKAIKEIKI)，用正己烷萃取样品长丝上的纤维处理组合物，以测定纤维处理组合物的量。将组合物量换算成长丝重量(OPU)的百分率，再通过下式换算成组合物吸附性。计算OPU(％)吸附性(％)＝————————×100理论OPU(％)由计量泵所供给的仿含水乳浊液的量根据下式计算理论OPU(％)。理论OPU(％)＝乳浊液的供给速率(克/分钟)×乳浊液浓度(％)×9,000——————————————————————————纱线速度(米/分钟)×纱线纤度(4)浮渣将施予每种含水乳浊液的给定长度(6000米)的纱线在暗色铬管(直径40毫米)上以200米/分钟的速度驱动，初始张力为25克，接触角为180°。目视观察管上浮渣的积累。几乎无浮渣○少量浮渣△大量浮渣×(5)纱线张力的波动在上述浮渣检测中，当纱线通过暗色铬管(直径40毫米)后，测定纱线的张力，并用下式计算纱线张力的波动(ΔT)＝T2-T1其中，T1为初始张力，T2为在管上被驱动的6000米纱线的平均纱线张力。从上面的结果显然可知，本发明的纤维处理组合物几乎不会被从高速运行的纱线上甩落，并对纱线有极好的吸附性，具有极好的防浮渣性能。所以，本发明的纤维处理组合物提高了高速长丝生产的效率，改善了长丝的质量。权利要求1.一种纤维处理组合物，其包含具有化学式(I)所表示基本单元的聚-N-乙烯基烷基酰胺和/或其共聚物，其中，R1为氢原子或一具有1～3个碳原子的烷基基团，R2为具有1～5个碳原子的烷基基团；和具有2个或更多个羟基基团的水溶性多元醇和/或其衍生物。2.一种如权利要求1所定义的纤维处理组合物，其中，基底纤维处理组合物为一种水乳浊液。3.一种纤维处理组合物的水乳浊液，其包含如权利要求1所定义的聚-N-乙烯基烷基酰胺以及甘油和/或聚甘油。4.一种如权利要求1、2和3中任何一项所定义的纤维处理组合物，其中，聚-N-乙烯基烷基酰胺为聚-N-乙烯基乙酰胺。5.一种用熔体纺丝方法生产合成纤维的方法，其在1,000米/分钟或更高的条件下操作，其中，使用如权利要求2、3和4中任何一项所定义的纤维处理组合物。全文摘要一种纤维处理组合物,其特征在于包含聚(N－乙烯基烷基酰胺)和/或一种其共聚物和一种多元醇和/或其衍生物;一种含上述组合物的乳状液型处理剂;和一种生产合成纤维的方法,该方法的特征在于,在以1,000米/分钟或更高的纺丝速度下进行熔体纺丝步骤中,使用乳状液型处理剂。文档编号D06M13/00GK1179801SQ96192850公开日1998年4月22日申请日期1996年11月28日优先权日1996年11月28日发明者宗清武史,松永保,石田浩史申请人:松本油脂制药株式会社