专利名称：自清洁聚丙烯织物纺织润滑剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在生产过程中抑制所用润滑剂粘度增加的组合物.本发明也涉及在聚烯烃产品制造中所用的润滑剂和清洁剂。本发明特别涉及吡咯烷酮作为烯烃加工疏水润滑剂添加剂的用途。
在加工过程中，要将润滑剂或整理剂加到聚烯烃中以降低聚烯烃和金属加工设备之间的摩擦力。降低摩擦力为防止在加工过程中增加热。例如，当将聚乙烯或聚丙烯模压成固体零部件或挤压成厚膜或薄膜时，加入脱模剂或“滑模剂”以防止聚烯烃与设备接触时温度升高。润滑剂的该特点为防止聚烯烃制成的物质熔化或撕裂是很有用的。
整理剂或润滑剂用于将聚烯烃单纱织、纺或拉伸制成织物的各步骤中。例如在将织物变成成品构成物的加工过程中将润滑剂加入织物中，在将织物进行粘合或涂敷的加工过程中，润滑剂也是有用的，它有助于涂层或粘合剂粘附于聚丙烯上，因为润滑剂防止生成摩擦热，避免了织物熔化或撕裂。
使用润滑剂保护织物的具体实例是在地毯的加工中。将聚丙烯纤维织成地毯背底织物，地毯表面上的纤维通过栽绒方式栽植于聚丙烯织物上，并将粘结剂涂敷于聚丙烯/栽绒纤维基体的背面以使纤维固定在该处。高速金属针将地毯纤维扎入聚丙烯织物背底材料，使得高速针与聚丙烯纤丝接触。必须将润滑剂涂于纤维上，否则，针将弄断纤丝，而使得地毯栽绒碎片不断掉下，或者，如果织物很密的话，纤丝又将弄断栽绒针。通常在纺织加工之前向聚烯烃施用润滑剂。
在上述加工工艺中使用的润滑剂的一个缺点是，过量的润滑剂产生膜沉积在加工设备的各表面上。例如，在地毯加工期间，膜包裹在织机的表面上。另一个缺点是织机金属表面刮削聚烯烃纤丝，产生很细小的聚烯烃灰尘。这些灰尘通常聚积在润滑剂膜积累的织机的同一区域。在润滑剂中积累这些灰尘使得润滑剂的粘度增加且效力降低。
连续使用这些润滑剂后，它被所述灰尘饱和并形成糊状或胶状物。所述灰尘，膜和糊状物积累在织机的关键区域并弄脏成品织物。因此，工人必须定期对织机进行保洁。为保洁织机，工人通常要拆卸织机设备并用高压热水喷雾干燥，以清除不需要的物质。所用的水可以含有表面活性剂。另一种保洁方法是用有机溶剂(例如，140溶剂或石脑油140)喷雾干燥设备。
这些保洁方法对每台织机需占用长至8小时，并且每台织机每年至少需保洁数次。因而，现行的保洁方法会造成本来可有效生产的织机“停机”。另外，使用溶剂可能引起火灾和其它的环境危害。通常保洁溶剂也要蒸发到周围大气中，结果造成极大浪费。
因而，本发明目的是减少工业织机“停机”。本发明的另一目的是减少或消除工人暴露在有害有机溶剂中。本发明还有另一个目的是减少与溶剂浪费有关的消耗。通过下面的讨论本发明的这些和其它目的将变得显而易见。
在此提供一种包括水溶性溶剂和疏水润滑剂的溶液。该疏水润滑剂更进一步包括一种疏水聚烯烃加工润滑剂。本文也提供一种自清洁润滑剂系统，包括(a)疏水聚烯烃加工润滑剂；(b)能抑制润滑剂粘度增加的水溶性溶剂；和(c)装有聚烯烃的聚烯烃加工机器；在此机器中润滑剂和溶剂与聚烯烃混合。还提供一种抑制含聚烯烃和加工润滑剂的混合物粘度增加的方法，包括(a)将水溶性溶剂加入装在聚烯烃加工机器中的聚烯烃中，在此所述溶剂能阻止疏水润滑剂的粘度增加；(b)将所述润滑剂加入装在所述加工机器中的所述烯烃中。
这样，本发明提供了一种抑制不需要的浆状物构成，和其它聚烯烃颗粒物聚积在标准润滑剂中的溶液、系统和方法。
图1是描述在聚丙烯存在下本发明一个具体实施方案的粘度曲线图。
图2是描述在聚丙烯存在下本发明另一个具体实施方案的粘度曲线图。
图3是描述于39℃时，本发明一个具体实施方案的粘度曲线图。
图4是描述所用聚烯烃是聚丁烯的本发明一个具体实施方案的粘度曲线图。
润滑剂溶液和系统包括疏水润滑剂和水溶性成分。水也可以用作溶液或系统的组成成分。其它成分也可用于完成本发明，例如有机硅氧烷或聚硅氧烷化合物，例如增加系统中的润滑剂性能的化合物。可用于本发明实践的其它添加成分包括降低表面张力剂，例如表面活性剂或润湿剂，它们通常或者溶于水溶性溶剂(或水)中，或者溶于疏水成分中。
疏水润滑剂优选聚烯烃加工润滑剂或聚烯烃纤维纺织润滑剂。润滑剂可以是天然存在的植物或种子油，例如(但不限于)，豆油、花生油、葵花籽油、Canola油、玉米油、或橄榄油。疏水润滑剂也包括环氧化花生油或豆油，或丙氧基化油。优选的疏水润滑剂包括环氧乙烷或环氧丙烷聚合物。实施本发明最优选的润滑剂是STANTEX 0332(由Henkel公司生产的以乙氧基化植物油为基础的聚丙烯织物纺织润滑油)，CF-0802油(Henkel公司生产的环氧乙烷/环氧丙烷聚合物合成油)和PM-003-10(Henkel公司)。
本发明的水溶性溶剂包括选自烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮化合物。优选的烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮，选自包括2-吡咯烷酮的化合物，例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N-环己基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-丙基-2-吡咯烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、N-烃丙基-2-吡咯烷酮或N-丁基-2-吡咯烷酮。
水溶性溶剂也可以包括乙醇、乙二醇、丙二醇。可用于本发明的其它水溶性溶剂包括甲基、乙基或丙基醚。代表性的化合物是丁氧基乙醇、乙二醇-单甲基醚、乙二醇-单乙基醚、乙二醇-单丙基醚、一缩二丙二醇-单甲基醚、丙二醇-单甲基醚、丙二醇-单乙基醚、丙二醇-单丁基醚、一缩二丙二醇-单乙基醚、一缩二丙二醇-单丙基醚、一缩二丙二醇-单甲基醚、二缩三丙二醇-单甲基醚、单丙基和单丁基醚。
水溶性溶剂任意可包括两种或多种水溶性溶剂的混合物。同样，疏水溶剂也可以包括两种或多种疏水溶剂。
各组分的量根据不同应用可以变化，并容易由常规试验决定，例如下面列出的试验所示。然而，所述水溶性溶剂必须含能抑制疏水润滑剂粘度增加之量。该溶剂也可以用于溶解所述疏水润滑剂。
在本发明的一个具体实施方案中，疏水润滑剂的量在约10％至约99％(重量)范围，而水溶性组分在约99％至约1％范围。优选范围包括约25％至约76％的疏水润滑剂，和约75％至24％的水溶性溶剂。最优选的范围包括约55％至约65％疏水组分和约35％至约45％水溶性组分。
本发明的优选实施方案含水。在这些实施方案中，以重量计的各组分含量范围为约25％至约76％疏水润滑剂，约40％至约5％水；和约40％至约5％水溶性溶剂。优选的范围包括约55％至约65％(重量)疏水润滑剂；约10％至约25％(重量)水，和约10％至约25％(重量)水溶性组分。优选水溶性溶剂的量(重量)大约与本发明中存在的水的重量相同。
本发明的优选配方含有约17％NMP、约17％水；和约66％疏水润滑剂PM-003-10 STANTEX，在此各组分的总重量是100％。
用于完成本发明的溶液，通过在合适的容器中将疏水润滑剂、水溶性溶剂和水进行混合而形成。简单的搅拌(例如，以混合叶片螺旋桨于约60至120rpm下操作)就足够。并于室温下进行各组分的混合。当存在烷基或烷氧基吡咯烷酮时，发现溶液的温度急剧上升。
尽管不与任何理论相关，显然在吡咯烷酮化合物和水之间出现了氢键而大量放热。这种放热结果，可以预料溶液温度会增高。根据存在的水和吡咯烷酮的量，升温范围在5℃至20℃。虽然在乙二醇或乙二醇醚组分和水之间出现某些氢键，但将它们混合在一起时未观察到明显的放热。疏水润滑剂与水溶性溶剂配合会影响聚烯烃灰尘落到疏水润滑剂中去的亲合力，即抑制所述灰尘落到疏水润滑剂去的亲合力，可使得润滑剂保持流动液体状态。
本发明还提供了聚烯烃产品制造工艺中抑制润滑剂粘度增加的方法。优选的制备工艺实例包括聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯)的模压、挤压和纺织。本发明提供了自清洁润滑剂、系统和方法，它们供连续保洁生产设备，例如织机使用。例如， 将NMP加到疏水润滑剂中，用于清洁模压、挤压或纺织工艺中生成的聚烯烃“胶”或“糊”，提供了自清洁溶液，该溶液抑制“胶”或“糊”的形成。
本方法可用于以聚丙烯制造薄膜的工艺中，这种薄膜用于制备包装材料，例如装食品的袋子或垃圾袋。在一种方法中，将聚乙烯模压成消耗液体产品容器，例如塑料奶瓶和液体洗涤剂瓶。本发明也可在使聚乙烯和聚丙烯挤压成厚膜(1/8至1英吋厚)以制造结构材料，例如装配式贮罐这样一些应用领域采用。这些方法使润滑剂在聚烯烃颗粒高浓度下仍保持流动液体状态，防止胶或糊生成。
本发明的一个具体实施方案，包括将聚烯烃纱一数根通过装有润滑剂的浴槽的方法。用旋转“接触轮”装置将润滑剂和溶剂涂在每根聚烯烃纱线上，所述装置中润滑剂和水溶性溶剂装在一个槽中，这样纱线借助旋转装置以100英尺/分速度移动，通过所述液槽。
虽然润滑剂和水溶性溶剂能作为混合物直接加入聚烯烃，或者可以一次加一种物质，但优选的方法包括首先将疏水润滑剂与水溶性溶剂混合，然后在纺或织工艺开始之前，直接将混合物加入聚烯烃纱中。
因而，本发明是对现存的纱线加工润滑剂的一种改进，并且可作为任何聚烯烃纱线或织物加工的润滑剂系统使用。
下面的实施例仅仅是说明，并不意味以任何方式限制本发明。实施例1将二百(200)克STANTEX 0332(以乙氧基化植物油为基础的聚丙烯织物纺织润滑剂；HENKEL公司生产)和200克N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)加入600nil烧杯中。将烧杯放到磁搅拌装置上，并将速度调至中间位置。将两种组分混合5分钟直至生成清澈的淡黄色溶液。于24℃下进行混合。实施例2将一百(100)克NMP和约2克从聚丙烯织物纺织机金属表面上取得的硬聚集残留物加到250nil烧瓶中。所述聚集物是STANTEX 0332润滑油和纺织织物上存在的聚丙烯灰尘增稠的结果。聚集块立即开始分散。实施例3将一百二十(120)克STANTEX 0332油和40.0克N-甲基-2-吡咯烷酮加到250nil烧瓶中以生成溶液，在此于中等速度将该溶液搅拌(磁搅拌装置)约5分钟。将四十(40)克水加入该溶液中。溶液的温度由24℃升至41℃。将溶液再搅拌5分钟。使其冷至24℃。
从聚丙烯织物纺织机上得到的聚丙烯灰尘大块样品(聚集在聚丙烯织物上的灰尘的典型代表)。将该聚丙烯灰尘，以2％的增量，加到100％STANTEX 0332油样品中以及上述混合物中。试验进行约24小时。用DV-II型Brookfield粘度计测量样品的粘度(测量轴SC4-34；测量室13R；速度6)。所得结果列于表1并在图1中用曲线表示。
将二百(200)克STANTEX 0332(以乙氧基化植物油为基础的聚丙烯织物纺织润滑油；HENKEL公司生产)和200克N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)加入600nil烧瓶中。将烧瓶置于磁搅拌装置上，并将速度调至中间位置。将两种组分混合5分钟直至出现清澈的浅黄色溶液。混合于24℃进行。
表I
结果表明34％聚丙烯灰尘加到100％STANTEX 0332油后，该混合物变成固体胶，而对于NMP/水/STANTEX 0332的混合物来说，直至40％聚丙烯灰尘加入该混合物后，仍然是流动的液体并不形成固体胶。实施例4除用CF-0802替代STANTEX 0332外，如实施例3一样完成相同试验。CF-0802油是Henkel公司生产的环氧乙烷/环氧丙烷高分子合成油。所得结果列于表2并在图2中用曲线表示。
表2
实施例5将一百(100)克STANTEX 0332润滑油和40克NMP加入250nil烧瓶中并搅拌(磁搅拌器，于中等速度)。如上述实施例2和3一样，加入40克水并混至STANTEX 0332/NMP混合物中。然而，将样品保持于39℃。未混水的STANTEX混合物也加热至39℃。获取每个样品的粘度数据。
将磨细的高分子量聚乙烯灰尘以2％增量加到该溶液中。所得结果如图3所示表明未混水的STANTEX 0332油胶化点上，所述混合物却仍然是流动的液体。实施例6除了使用聚丁烯灰尘外，如实施例4中所述完成试验过程。同样如图4中所述，在未混合的油胶化点上该混合物仍然是流动的液体。
现已参照各具体实施方案、描述了本发明。然而，可以做出许多变化和改进，这些同时保留在本发明范围内。
权利要求
1.一种含有疏水聚烯烃加工润滑剂和水溶性溶剂的溶液。
2.如权利要求1中所述的溶液，其中疏水润滑剂的量为约10％至约99％(重量)，而水溶性溶剂的量为约90％至1％(重量)。
3.如权利要求1中所述的溶液，其中疏水润滑剂的量为约25％至约76％(重量)，而水溶性溶剂的量为约75％至约24％(重量)。
4.如权利要求1中所述的溶液，其中疏水润滑剂的量为约55％至约65％(重量)，而水溶性溶剂的量为约35％至约45％(重量)。
5.如权利要求1中所述的溶液，进一步还含有水。
6.如权利要求2中所述的溶液，进一步还含有水。
7.如权利要求3中所述的溶液，进一步还含有水。
8.如权利要求4中所述的溶液，进一步还含有水。
9.如权利要求5中所述的溶液，其中疏水润滑剂的量为约25％至约76％(重量)；水的量为40％至约5％(重量)；而水溶性溶剂的量为约40％至约5％(重量)。
10.如权利要求5中所述的溶液，其中疏水润滑剂的量为约55％至约65％(重量)；水的量为10％至约25％(重量)；和水溶性溶剂的量为约10％至约25％(重量)。
11.如权利要求5中所述的溶液，其中以重量计水溶性溶剂的量与水的量大约相同。
12.如权利要求1中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
13.如权利要求2中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
14.如权利要求3中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
15.如权利要求4中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
16.如权利要求5中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
17.如权利要求6中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
18.如权利要求7中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
19.如权利要求8中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
20.如权利要求9中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
21.如权利要求10中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
22.如权利要求11中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基取代的吡咯烷酮。
23.如权利要求1中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
24.如权利要求2中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
25.如权利要求3中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
26.如权利要求4中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
27.如权利要求5中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
28.如权利要求6中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
29.如权利要求7中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
30.如权利要求8中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
31.如权利要求9中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
32.如权利要求10中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
33.如权利要求11中所述的溶液，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
34.如权利要求33中所述的溶液，其中N-甲基-2-吡咯烷酮的量是约17％(重量)，疏水润滑剂的量是约66％(重量)，而水的量是约17％(重量)，其中三种成分的总量，以重量计是100％。
35.自清洁润滑系统，包括(a)疏水聚烯烃加工润滑剂；(b)能抑制润滑剂粘度增加的水溶性溶剂；和(c)装有聚烯烃的聚烯烃加工机器；其中在该机器中润滑剂和溶剂与聚烯烃进行混合。
36.权利要求35的系统，其中机器是织机。
37.权利要求36的系统，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基吡咯烷酮。
38.权利要求36的系统，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
39.权利要求38的系统，其中聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。
40.权利要求38的系统，其中聚烯烃包括聚丙烯。
41.权利要求39的系统，其中聚烯烃是聚丙烯。
42.权利要求41的系统，其中N-甲基-2-吡咯烷酮的量是约17％(重量)；水的量是约17％(重量)；而润滑剂的量是约66％(重量)，其中N-甲基-2-吡咯烷酮的结合重量是约100％。
43.抑制聚烯烃和加工润滑剂混合物粘度增加的方法，包括(a)将水溶性溶剂加到装在聚烯烃加工机器中的聚烯烃中，其中所述的溶剂能抑制所述聚烯烃的粘度增加；和(b)将所述润滑剂加入所述加工机器中装的所述聚烯烃中。
44.权利要求43的方法，其中所述机器是织机。
45.权利要求44的方法，其中水溶性溶剂包括烷基或烷氧基吡咯烷酮。
46.权利要求45的方法，其中水溶性溶剂包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
47.权利要求46的方法，其中聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。
48.权利要求46的系统，其中聚烯烃包括聚丙烯。
49.权利要求47的系统，其中聚烯烃是聚丙烯。
全文摘要
本文提供含有疏水润滑剂和水溶性溶剂的组合物、系统和方法。本发明也可以含有水。具体溶剂包括烷基或烷氧基吡咯烷酮,例如N－甲基－2－吡咯烷酮,将其加入或与织机润滑剂混合。也提供了抑制烯烃加工方法中所用的润滑剂的粘度增加的方法。聚烯烃化合物,例如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯是本发明中所用的一些化合物。提供了使用聚烯烃的加工方法中所用的溶液、方法和系统。加工方法包括纺织、挤压和模压。
文档编号C10M109/00GK1202211SQ96198282
公开日1998年12月16日 申请日期1996年11月14日 优先权日1995年11月14日
发明者W·C·瓦尔斯 申请人:美国Basf公司, Basf公司