乙氧基化脂肪酸作为合成纤维和天然纤维的光滑剂的用途的制作方法

专利名称：乙氧基化脂肪酸作为合成纤维和天然纤维的光滑剂的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及某种乙氧基化脂肪酸用作合成纤维和天然纤维的光滑剂的用途，和含有这种乙氧基化脂肪酸的光滑剂以及用于平滑合成纤维或天然纤维的方法。
通常被用于加工制备梳条、纱线或平面织物的天然纤维或合成的人造纤维都需要所谓的光滑剂。这些光滑剂能尽可能地在如在清洗、拆解、混合、梳理、拉伸、精梳、后精梳、纺纱、纺织、捻线、绣花纹和缝纫的各个生产阶段提供对纤维材料的易于加工。在那些纱线或织物生产过程前的加工阶段中，如在梳理或梳整时，纤维纺织材料都会经受很高的机械应力，而这会导致纤维的缩短并因此降低产量。
纤维的缩减会对成形产品(例如梳理条或梳整条、拉伸条、梳条、纺粗纱、纱线、捻线、织物、编织品、无纺布)的质量特性产生显著的消极影响。与未受损的纤维比较，缩短纤维会导致收益变差并且使有关纺织制造的机器的效果变差，还会导致更大的浪费如在进行梳理和精梳/后精梳时，导致所制得的纱线、捻线、织物或编织品出现不理想且更为严重的起毛现象，增加纤维织物、预捻纱线和捻线的断裂，并导致所制得的纱线、捻线、织物、编织品或无纺布强度的降低，所制得的纱线、捻线、织物、编织品或无纺布均匀性的劣化，以及导致所制得的纱线、捻线、织物、编织品或无纺布延展性变差。
在对角蛋白纤维，特别是羊毛进行加工的过程中这些问题就显得特别重要。将要加工成毛条的羊毛，在进行真正的纺纱过程前必须要通过密集的洗涤过程以去除纤维夹带的无机的杂质如沙子、尘埃，和羊毛粗脂以及有机纤维杂质如麦杆、残余饲料、毛和脂肪。但是通过去除纤维杂质，特别是通过去除羊毛蜡和羊毛脂，羊毛的静态和动态摩擦性能会显著改变，从而使得特别是在纤维/纤维摩擦和纤维/金属摩擦集中的地方，羊毛的后续加工成为问题。首先是在通过平置和精细打开时产生纤维结构的梳理过程中，羊毛纤维材料要经受很强的应力。而这种应力常常会导致静电负荷、导致羊毛的平均纤维长度减小和在后续过程中增加梳理的废料。为了抗静电负荷、纤维长度的缩短和梳理废料的增加，就需要在洗涤过程后和在梳理过程前对羊毛用所谓的梳理剂或光滑剂进行处理。这些制剂能起到润滑剂作用从而解决上述那些在加工中出现的问题。
所用的光滑剂(不只是对羊毛)，有例如橄榄油、花生油、油精、脂肪、脂肪酸酯和矿物油或结合乳化剂的各种物质。尽管现有技术中已知的梳棉油已经能够对纤维长度的缩短、梳理废料和静电负荷产生有利的影响，但是对于梳棉油还进一步要求其具有改善作用。因此可以，例如，通过降低静电负荷而提高梳理速度，或是由于减少纤维长度缩短现象而提高产品质量，或是通过减少废料而提高经济效益。
由现有技术中已公知大量的光滑剂。在这里，参阅例如DE2621881A1，其中公开了将选自具有14至18个C原子的脂肪酸酯和脂肪酸与具有1至8个C原子的一元醇、石蜡和脂肪酸酰氨基聚胺的混合物作为光滑剂。DE3706362A1中公开的则是具有相同或不同的、含有6至24个C原子的饱和和/或不饱和烃的二烷基醚化合物。这些二烷基醚化合物也可以以平滑分散体的形式施加到各种纤维织物材料上。DE4114240A1中则公开了，除了二烷基醚外，以具有2至22个C原子的一和/或二羧酸与具有1至22个C原子的脂族的单元醇反应得到的某种羧酸酯，以及具有2至22个C原子二元、三元和/或四元的醇与具有2至22个C原子的脂族单羧酸形成的酯，在用于羊毛梳条制备的梳棉油中用作光滑剂。
本发明的任务在于制备用于梳棉油中的化合物，该化合物能赋予天然和合成的纤维以高的光滑度，并能同时降低纤维长度的缩短，梳理废料以及静电负荷。此外，这些化合物还易于洗掉而且不含有树脂性、粘结性或损害纤维的成分。另外，本发明提供的光滑剂自然也满足所有其他希望满足的光滑剂的要求。这些要求是指抗氧化性应力、可生物解降性、毒性相容性，也包括良好的可润湿性，从而能保证该制剂在纤维上的均匀分布。由于这种光滑制剂只是用于某些处理步骤中，所以在使用后它们必须是易于完全洗去。
现已发现，该任务可以通过使用具有式(I)的化合物作为合成和天然纤维的光滑剂而得以解决，R-COO(CH2CH2O)nH(I)其中，R表示具有5至21个C原子的直链或支链、饱和或不饱和的烷基或亚烷基，而n表示0.5至1.5之间的一个数。
本发明所使用的化学式(I)的化合物涉及到本身公知的乙氧基化的脂肪酸。但是根据本发明它们的特征在于乙氧基化度较低，并同时呈有窄的均匀分布。这些产品的制备方法记载于如WO98/25878中，根据该文献的教导，在有链烷醇胺存在的情况下并于较高的温度、优选是在120至180℃的温度下，必要时在升高压力的情况下使脂肪酸与环氧乙烷进行反应。
本文的脂肪酸，在这里应理解为具有式(II)的脂族羧酸，R′-COOH (II)其中，R′表示含有5至21个、优选11至17个碳原子与0和/或1，2或3个双键的脂族的直链或支链的烷基或亚烷基。典型的实例是己酸、辛酸、2-乙基己酸、癸酸、月桂酸、异十三烷基酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、异硬脂酸、油酸、反油酸、岩芹酸、亚油酸、亚麻酸、桐酸、花生酸、顺-9-二十碳烯酸、山嵛酸和芥酸及其工业混合物，而这些混合物是例如在天然脂肪和油的压力分解过程中，在由Roelensch羰基合成中的醛的还原过程中或在不饱和脂肪酸的二聚作用中形成的。优选的是具有总数12至18个碳原子的工业脂肪酸，如椰子脂酸、棕榈酸、棕榈仁酸或动物脂肪酸或其混合物。
根据WO98/25878的教导，这些脂肪酸与选自链烷醇胺类的催化剂反应。这些适于作为碱性催化剂的链烷醇胺的典型实例有单乙醇胺、二乙醇胺和优选的三乙醇胺。这些链烷醇胺的通常用量以脂肪酸计为0.1至3、优选0.5至1.5重量％。乙氧基化作用本身可以以公知的方法进行。根据本发明，所使用的式(I)的乙氧基化的脂肪酸优选要使式(I)中的R为一个至少单不饱和的亚烷基。在特别优选的实施方案中式(I)中R是具有17个C原子的单不饱和亚烷基。因此涉及一种乙氧基化的油酸，且其中每Mol脂肪酸含有0.5至1.5Mol的EO。在这种情况下，特别优选的是每Mol脂肪酸具有正好1Mol的EO的化合物。
根据本发明，将式(I)化合物优选作为角蛋白纤维的光滑剂，特别是羊毛。羊毛通常理解为绵羊的毛(缩写为WO)，也就是各种(例如美利奴羊)品种的家养绵羊的5-30cm长的毛。但是根据DIN600011990-10，也包括那些数量上极为重要的动物的纺织纤维，即南美驼羊属(羊驼、骆马、驼羊、原驼毛)、骆驼、家兔(安哥拉兔毛)、山羊(马海毛，开士米山羊毛)和牛(牦牛毛)的皮下细毛，同时这些动物较粗的顶毛(胸下毛、鬃毛或尾毛)也作为毛纤维。基于相似性提到的还有人造短纤维、钢丝绒、冶金丝(Huttenwolle)、矿渣棉、石棉、玄武岩棉、玻璃棉、更早的还有石棉绒，尽管它们具有完全不同的成分。作为蛋白纤维的羊毛(绵羊毛)主要是由属于硬蛋白的角蛋白构成，羊毛的密度为1.32。21℃下的水含量为15-17％，溶胀值为40-45％。如果在沸水中搅动，羊毛纤维会纠结在一起，即它们会毡合并能加工成毡。在干燥气氛下，羊毛在直至约150℃的温度下还保持稳定，而在250℃下则发生分解，在590-600℃下发生自燃。在多肽长链结构上有24个氨基酸(其中有稀有的羊毛硫氨酸)，它们通过肽键，二硫化物桥键连接和(少量的)异肽链而相互连接成为聚酰胺。羊毛含有10种不同的角蛋白，人们将它们划分为酸性(I型)和中性直至碱性(II型)。一个I型角蛋白和一个II型角蛋白构成一个二聚体，4个二聚体又组成原丝，8个原丝构成中间丝(IF)。在大原纤中，IF被埋入富含硫的基体，也就是纤丝间质中。大原纤、细胞核残余物和细胞膜——它们赋予羊毛以一定含量的脂质(约1％)——以构成皮质细胞。围绕着皮质或纤维基干重叠聚集角质层或鳞皮层的圆盘形细胞。羊毛(绵羊毛)的组成相应于所谓毛发，基本上与人发和动物毛发是一样的。工业上人们根据其制得的方法而将羊毛进行分类质量最为上乘的初剪羊毛是从活着的绵羊上剪下的羊毛，死羊毛(来自于死去的绵羊)，屠宰羊毛或皮毛(来自屠宰的动物，同时根据毛皮处理的不同划分为汗毛、石灰毛(Schwodewolle)和酶毛(Enzym-Wolle))和鞣革毛(在鞣革时形成的毛)，参见DIN600041974-11。相反，再生毛是从废旧材料中回收得到的毛料。根据纤维的长度和卷曲度不同而对清洁的毛加工成精纺毛纱(少卷曲，170-550mm长)或粗纺毛纱(高度卷曲，36-250mm长)。此外，还可以根据毛纤维的直径(细度)划分毛纤维，其中从AAAA毛(＜17μm)到F毛(＞60μm)划分为10个等级。所谓“纯羊毛”产品必须有约95％是由纯绵羊毛构成，而那些所谓“羊毛”产品则只有约62％纯羊毛。在“羊毛混纺物”中后者的量必须为约51-70％。为适于进一步的加工，羊毛还可以经受某些纺织精加工处理，如毡合、碳化、氯化或漂白(Harris法)。
另外，优选的是将式(I)化合物用作合成纤维，优选聚酯纤维的光滑剂。其也包括聚酯或其他合成纤维与天然纤维，优选为角蛋白纤维和特别为羊毛的混合物。特别优选的将化学式(I)的化合物用作聚酯/羊毛混合物的光滑剂，该混合物中主要含有羊毛，优选含70到80％，而构成100％的其余量的则是聚酯纤维或其他合适的纤维。
特别的，本发明还涉及式(I)化合物的用途，它用作毛条生产中的润滑剂(schmalzmittel)。
根据本发明，式(I)化合物可以以各种方式和方法使用。一方面，它们可以以喷涂或其他施加方式以平滑纤维，另一方面，也是优选的，它们可以以现成的(konfektioniert)光滑剂形式使用。除了式(I)的化合物外作为润滑剂这现成的光滑剂还含有至少一种其他的共成分，即乳化剂，其中式(I)的化合物优选与乳化剂以99∶1至30∶70的重量比混合使用。这里既可以使用单成分也可以优选使用不同乳化剂的混合物。优选的用量比为80∶20至60∶40(式(I)化合物乳化剂)。
除了式(I)化合物外，在现成的光滑剂中可以含有其他化合物作为润滑剂。这里优选的除了式(I)化合物外，还使用具体公开于所引的DE4114240A1中的脂肪酸甲酯。
本发明光滑剂中的乳化剂可以使用非离子、阴离子和阳离子乳化剂。例如二和/或三甘油的偏酯如三甘油一油酸酯，烷氧基化、优选是乙氧基化和/或丙氧基化的脂肪，油，C8-22-脂肪酸，C8-22-脂肪醇和/或C8-22-脂肪酸一和/或二乙醇酰胺如必要时乙氧基化的油酸单和/或二乙醇酰胺，烷氧基化、优选是乙氧基化的C8-22-脂肪酸且其OH基团被C1-4-烷氧基团所取代，C8-22-烷基磺酸酯的碱金属盐和/或铵盐，C8-22-烷基磺基丁二酸酯的碱金属盐和/或铵盐如二辛磺基丁二酸钠。优选的阴离子表面活性剂是烷基苯磺酸酯，而优选的非离子乳化剂则特别是具有式(III)的脂肪醇乙氧基化物R-O-(CH2-CH2-O)m-H (III)其中，R表示具有8至22个C原子的烷基，m表示1至10的值。此外，优选使用不同乳化剂的混合物。因此优选使用非离子的乳化剂与阴离子的乳化剂，必要时还组合其他助剂，特别是pH调节剂共同组合使用。
用作现成光滑剂的另外润滑剂优选是使用脂肪酸甲酯以及特别是植物来源的脂肪酸甲酯。这些都记载在例如申请人的DE19847497A1中。如果将脂肪酸甲酯或其他合适的润滑剂和式(I)化合物结合使用，则优选在2∶1至1∶5的用量范围内使用较为有利。其他光滑剂对式(I)化合物的优选用量比为1∶1至1∶3。典型的混合物含有，例如，20至80重量％的本发明式(I)的光滑剂以及作为100％中的其余量如DE19847497中所公开的甲酯。当式(I)化合物以相对于其他光滑剂以过量的量存在则也是有利的。
本发明的现成光滑剂含有总量为1至70重量％的乳化剂，以及式(I)化合物和必要时可能的其他润滑剂的量为30至99重量％，以及必要时的其他成分。另外，现成光滑剂中如果含有水也是有利的。因此自然地，特别优选的光滑剂是以水乳液的形式配制的。所谓其他成分在这里特别并优选是指抗静电剂、防护剂、pH调节剂或消泡剂。不过，也可以在进行羊毛处理时将它们分别添加。
用于提高乳脂粘度的增粘剂，一般可以使用甘油三酸酯如较高粘度的菜油或聚合物。在德国专利文献DE3936975中公开一种含有用于降低卷绕油(Spull)的喷溅倾向的脂肪醇聚甲基丙烯酸酯的卷绕油。德国专利文献DE3924160中公开了一种含有无羧基的均聚物和/或丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的共聚物的添加剂，其在20℃下在四氢呋喃中测得的极限粘度[η]为至少300、优选800ml g-1。所述的极限粘度[η]是专业领域常用的且记载在例如，Vollmert，“Grundriβ der Makromolekularen Chemie”，Band III，第55至61页，E.Vollmert出版社，Karlsruhe 1982中。所述的添加剂由于其高的极限粘度，因此能改善油和/或脂肪的纤维拉伸和/或粘结能力。
本发明的乳脂可以以公知的方法来制备，其中将规定量的规定组分在18至25℃的温度间相互以任意次序进行混合。
本发明的另一项内容涉及一种对合成或天然纤维进行平滑的方法，该法中是以纤维重量计将式(I)的化合物以0.01至15重量％、优选0.1至12重量％、特别优选0.1至5.0重量％的用量涂覆于纤维上。施加方法可以技术人员所熟悉的方式和方法，优选在梳整过程前通过喷洒法而进行。
本发明方法特别有利的是对羊毛进行平滑。在这种情况下也证实，有利于使用羊毛和其它纤维，优选聚酯纤维的混合物。
本发明的方法或是本发明的乙氧基化的脂肪酸的使用，一方面能改善被处理的材料的光滑度。这可用于使涉及后续加工的机器，如梳理机能以最大速度进行工作而没有对基质的损伤。此外也就可以在保持相同的加工速度的情况下提高产率。另外，乙氧基化的脂肪酸的使用优选与动物或植物的甲酯结合可在诸如梳理/梳整以及拉伸、精梳、纺纱、埝线或缝制的处理过程中大大改善保护处理的纤维免遭静电。这可用于如，使得羊毛在洗涤后能更好地干燥，结果就能在梳理过程中更好地除去植物的绒毛杂质，而不会出现带上静电的干扰现象。
在确定成分培养基上培养12小时后，含有瑞士乳杆菌LDH基因的转化体产生了0.1-0.7g/L乳酸。这些细胞在丰富培养基上产生了0.9-2.7g/L乳酸。
在确定成分培养基上培养12小时后，含有巨大芽孢杆菌LDH基因的转化体产生了0.1-0.5g/L乳酸。这些细胞在丰富培养基上产生了1.9-3.2g/L乳酸。
在确定成分培养基上培养12小时后，含有米根霉LDH基因的转化体产生了0.2-0.6g/L乳酸。这些细胞在丰富培养基上产生了0.9-2.7g/L乳酸。
在确定成分培养基上培养12小时后，含有整合入pdc1基因座的米根霉LDH基因并含有巨大芽孢杆菌LDH基因的转化体产生了0.1-0.9g/L乳酸。这些细胞在丰富培养基上产生了1.0-3.3g/L乳酸。
权利要求
1.式(I)化合物作为合成和天然纤维的光滑剂的用途，R-COO(CH2CH2O)nH(I)其中，R表示具有5至21个C原子的直链或支链、饱和或不饱和的烷基或亚烷基，而n表示0.5至1.5之间的一个数。
2.根据权利要求1的用途，其特征在于式(I)中的R表示至少为单不饱和的亚烷基。
3.根据权利要求1至2的用途，其特征在于式(I)中的R表示有17个C原子的单不饱和亚烷基。
4.根据权利要求1至3的用途，其特征在于将式(I)化合物用作角蛋白纤维，优选是羊毛的光滑剂。
5.根据权利要求1至3的用途，其特征在于，式(I)化合物用作合成纤维，优选是聚酯纤维的光滑剂。
6.根据权利要求1的式(I)化合物的用途，它用作毛条生产的润滑剂的用途。
7.用于合成和天然纤维的光滑剂，其含有与乳化剂以99∶1至70∶30的重量比进行混合的式(I)化合物。
8.根据权利要求7的光滑剂，其特征在于，其还含有其他选自脂肪酸甲酯类的光滑剂。
9.根据权利要求7和8的光滑剂，其特征在于，乳化剂选自阴离子和/或非离子的乳化剂。
10.根据权利要求7至9的光滑剂，其特征在于其含有作为阴离子乳化剂的烷基苯磺酸盐。
11.根据权利要求7至10的光滑剂，其特征在于其含有作为非离子乳化剂的脂肪醇乙氧基化物，其具有化学式R-O-(CH2-CH2-O)m-H，其中，R表示有8至22个C原子的烷基，m表示1至10的数。
12.根据权利要求7至11的光滑剂，其特征在于其还含有植物源的脂肪酸甲酯。
13.根据权利要求7至12的光滑剂，其特征在于其含有以1∶1至3∶1的量比的式(I)化合物与脂肪酸甲酯的混合物。
14.根据权利要求7至13的光滑剂，其特征在于其含有水。
15.根据权利要求14的光滑剂，其特征在于其以含水乳液的形式存在。
16.根据权利要求7至15的光滑剂，其特征在于其含有作为其他成分的抗静电剂、pH调节剂、保护剂或消泡剂。
17.对合成和天然纤维进行光滑的方法，其特征在于在纤维上施涂式(I)的化合物，其用量以纤维重量计为0.01至15重量％。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于对羊毛纤维进行光滑处理。
19.根据权利要求17和18的方法，其特征在于，对羊毛和优选为聚酯纤维的合成纤维的混合物进行光滑处理。
20.根据权利要求19至21的方法，其特征在于式(I)化合物是以权利要求7至18所述的光滑剂的形式涂覆于纤维上。
全文摘要
本发明涉及式(I)R－COO(CH
文档编号D06M15/53GK1628194SQ03803433
公开日2005年6月15日 申请日期2003年1月28日 优先权日2002年2月6日
发明者沃尔夫冈·贝克尔, 雷蒙德·马西斯, 霍尔格·本德 申请人:考格尼斯德国两合公司