Текстурированное, прочесываемое, штапельное волокно из полиолефина или его сополимера, способ его получения, гидрофобный нетканый материал

Текстурированное, прочесываемое, штапельное волокно из полиолефина или его сополимера, способ его получения, гидрофобный нетканый материал

Реферат

 

Изобретение относится к технология получения прочесываемых, гидрофобных штапельных волокон на основе полиолефина и нетканых материалов, изготовленных из этих волокон. На сформованные нити наносят первый отделочный слой, содержащий, по крайней мере, один катионный агент, в частности соль четвертичного аммония, вытягивают нити. Наносят второе отделочное покрытие в форме дисперсии, содержащей, по крайней мере, один гидрофобный замасливатель - продукт конденсации амидов жирных кислот или углеводородный воск. Второе отделочное покрытие может содержать полидиорганосилоксан до 15 вес.%. Нитям придают извитость, нарезают на штапельные волокна. Такие волокна можно прочесывать с очень большими скоростями. Они пригодны для изготовления термосвязываемых гидрофобных нетканых материалов с сухой водоотталкивающей поверхностью, которая действует как барьер для жидкостей. Стекание 100%, репелентность - до 6,5 см вод.ст. 3 с. и 19 з.п.ф-лы, 2 табл.

Настоящее изобретение относится к прочесываемым и термосвязываемым синтетическим волокнам на основе полиолефинов, обработанным в процессе формования гидрофобными отделочными покрытиями, содержащими катионный антистатический агент и гидрофобный замасливатель, к способу получения таких волокон и полученным из них нетканым изделиям.

Волокна, отличающиеся преимуществом способности к прочесыванию с очень высокими скоростями, особенно подходят для использования при изготовлении термосвязываемых гидрофобных нетканых материалов, в которых необходима сухая, отталкивающая воду поверхность, которая может служить барьером для жидкостей, например для изготовления одноразовых пеленок и предметов гигиены для женщин. Такие волокна пригодны также для изготовления термосвязанных нетканых материалов для медицинских целей, когда сухая водоотталкивающая поверхность необходима для предотвращения проникновения бактерий, например, при изготовлении медицинских халатов и драпировок.

Предпосылки изобретения Известен ряд гидрофобных синтетических волокон на основе полиолефинов, например гидрофобные текстильные волокна со свойствами, предотвращающими загрязнение и выцветание. Однако такие волокна обычно содержат такие катионные антистатические агенты, которые нежелательны, или не могут быть использованы в качестве предметов личной гигиены и при изготовлении медицинских изделий из соображений токсикологии, так как они часто отличаются раздражающими кожу свойствами из-за низких значений pH. Кроме того, некоторые компоненты могут в процессе использования выделять ди- или триэтаноламин, который, как считают, вызывает аллергические реакции. Ранее считалось затруднительным получать волокна для гигиенического или медицинского использования, которые обладали бы хорошей способностью к прочесыванию, наряду с удовлетворительными гидрофобными свойствами. Это особенно важно для многочисленных применений, в которых желательно, чтобы гидрофобные волокна можно было прочесывать, используя высокие скорости кардочесальных машин.

Такие гигиенические изделия, как одноразовые салфетки, пеленки и прокладки для пациентов с недержанием, обычно имеют барьерный слой, через который жидкости абсорбируются абсорбентным внутренним слоем и не способны проникать в другие структурные элементы, или проникать на изнаночную сторону материала против кожи. Такие барьеры могут содержать нетканый материал, полученный из гидрофобных штапельных волокон или соединенных в процессе формования материалов, полученных непосредственно из гидрофобных полимеров. Однако соединенные в процессе формования материалы являются очень плоскими и похожи на пленку и не отличаются мягкостью, однородностью и комфортом, которые обеспечивают нетканые материалы. Поэтому соединенные в процессе формования ткани не являются предметом оптимального выбора для барьеров для жидкостей, создаваемых для контакта с кожей пользователя. Кроме того, соединенные в процессе формования нетканые материалы имеют неоднородную структуру волокон, что приводит к образованию слабых участков (отверстий), которые ограничивают барьерные для жидкостей характеристики тканей, так что однородность прочесов становится лимитирующим фактором для характеристик гидрофобности. Что касается нетканых материалов, полученных из штапельных волокон, они имеют тенденцию быть недостаточно гидрофобными для таких барьеров для жидкостей, из-за того, что в процессе прядения волокна обрабатывают специальной отделкой, которая облегчает процесс формования, замасливая волокна и придавая им антистатические свойства. Однако в результате такой обработки в процессе формования, особенно из-за использования антистатического агента, который по своей природе более или менее гидрофилен, волокна становятся в некоторой степени гидрофильными, что в настоящем контексте нежелательно. С другой стороны, волокна, которые отличаются нужной степенью гидрофобности, обычно имеют недостаточные антистатические характеристики.

В EP 0557024 A1 раскрыты полиолефиновые волокна, обработанные антистатическим агентом, который представляет собой нейтрализованную фосфатную соль, и необязательно гидрофобным замасливателем, выбранным из минеральных масел, парафиновых восков, полигликолей и силиконов, причем гидростатический коэффициент составляет по крайней мере 102 мм.

В патенте WO 94/20664 раскрыт способ получения прочесываемых, гидрофобных штапельных волокон на основе полиолефинов с использованием двух отделочных покрытий в процессе прядения, причем второе покрытие представляет собой дисперсию, содержащую антистатический агент, предпочтительно анионный или неионный антистатический агент, и в качестве гидрофобного агента - природный или синтетический углеводородный воск или смесь восков, и необязательно силиконовое соединение.

Настоящее изобретение представляет другой и высокоэффективный подход к проблеме получения полиолефиновых штапельных волокон с оптимальным сочетанием гидрофобных и антистатических свойств, которые сделали бы их пригодными для получения, особенно за счет высокоскоростного прочесывания, нетканых материалов с оптимальными характеристиками прочности и гидрофобности. Кроме того, настоящее изобретение основано на использовании веществ, которые не раздражают кожу.

Поэтому целью настоящего изобретения является получение гидрофобных термосвязываемых синтетических волокон, особенно для гигиенических применений, с оптимальными гидрофобными и антистатическими свойствами, что позволяет улучшить характеристики прочесывания, необходимые для получения нетканых материалов, отличающихся повышенной прочностью. Другой целью изобретения является улучшение нанесения и распределения отделки в процессе формования волокон, что, в свою очередь, повышает однородность волокон, обеспечивая повышение скорости прочесывания, и повышает однородность прочесов в процессе прочесывания, что, в свою очередь, позволяет получать нетканые материалы с улучшенными гидрофобными свойствами.

Краткое содержание изобретения В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу получения прочесываемых, гидрофобных штапельных волокон на основе полиолефинов, который включает следующие стадии: а) нанесение на формованные волокна первого отделочного покрытия, содержащего по крайней мере один катионный антистатический агент, b) вытягивание волокон, с) нанесение на вытянутые волокна второго отделочного покрытия в форме дисперсии, содержащей по крайней мере один гидрофобный замасливатель, выбранный из продуктов конденсации амидов жирных кислот и углеводородных восков, d) придание нитям извитости, e) сушку нитей, и f) нарезание нитей для получения штапельного волокна.

Дальнейшие аспекты изобретения относятся к текстурированным, прочесываемым волокнам на основе полиолефинов, получаемым описанным выше способом, а также к гидрофобным нетканым материалам, содержащим такие волокна. Было обнаружено, что волокна настоящего изобретения обладают превосходными гидрофобными характеристиками, а также прекрасными антистатическими свойствами, и поэтому их можно прочесывать с высокими скоростями чесальных аппаратов, сравнимыми со скоростями прочесывания, используемыми для гидрофильных штапельных волокон. Пригодность волокон к высокоскоростному прочесыванию также связана с их свойствами трения на границе волокно/волокно или волокно/металл, которые достигают, варьируя составы отделочных покрытий в процессе формования, особенно нанесения второго отделочного покрытия. Кроме того, было обнаружено, что прочесы, полученные из этих волокон, отличаются равномерным распределением волокон как в направлении движения в машине, так и в поперечном направлении, и что если эти прочесы термосвязывают каландрованием, получают нетканый материал с повышенной прочностью и прекрасной гидрофобностью.

В анионных системах необходимо использовать большие количества гидрофобных замасливателей, часто силиконовых соединений, для достижения разумно высокой степени гидрофобности. Однако для катионных систем настоящего изобретения собственная гидрофобность антистатического агента и гидрофобного замасливателя достаточна для достижения нужной гидрофобности, которую можно получить, используя только небольшие количества силикона или вовсе без него. Это является важным преимуществом, так как уменьшение количества силикона обеспечивает более сильное и однородное трение между волокнами, что, в свою очередь, облегчает высокоскоростное прочесывание.

Антистатические агенты типа четвертичных солей аммония обычно используют для полиолефиновых волокон, не предназначенных для гигиенических целей, в частности для объемных непрерывных нитей штапельных волокон, предназначенных, например, для изготовления ковров или технических целей, а не для предметов гигиены или одежды. В соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что конденсаты амидов жирных кислот и природные или синтетические воски можно с успехом использовать в сочетании с катионными антистатическими агентами, причем конденсаты амидов жирных кислот и воски служат гидрофобными замасливателями, т. е. придают гидрофобные свойства наряду с необходимыми фрикционными свойствами.

Некоторые типы известных ранее полипропиленовых волокон получают, используя катионные антистатическими агенты, компоненты этерифицированных восков и большие количества алкоксилированных эмульгаторов. Однако отделки в процессе формования таких волокон обычно содержат относительно большие количества уксусной кислоты и других кислот, которые необходимо выпаривать во время связывания, чтобы избежать вызываемых кислотой раздражений кожи. Напротив, волокна настоящего изобретения получают, используя неалкоксилированные эмульгаторы без этерифицированных восковых компонентов, и также без применения больших количеств кислоты.

Подробное описание изобретения Термин "на основе полиолефинов" означает, что волокна настоящего изобретения получают из полиолефинов или их сополимеров, включая гомополимеры изотактического полипропилена, а также его статистические сополимеры с этиленом, 1-бутеном, 4-метил-1-пентеном и т.д., и линейные полиэтилены различной плотности, такие как полиэтилен низкого давления, полиэтилен высокого давления и линейный полиэтилен высокого давления. Расплавы, которые используют для получения волокон на основе полиолефинов, могут содержать различные обычно используемые добавки, такие как стеарат кальция, антиоксиданты, стабилизаторы процесса и пигменты, включая отбеливатели и красители, такие как TiO₂ и т.д.

Гидрофобные волокна могут быть как однокомпонентными, так и двухкомпонентными волокнами, причем последние могут быть двухкомпонентными волокнами типа оболочка-сердцевина, причем в последних сердцевина может быть расположена либо эксцентрично (вне центра), либо концентрично (практически в центре). Двухкомпонентные волокна обычно имеют сердечник и оболочку, которые состоят соответственно из полипропилена/полиэтилена, полиэтилена низкого давления/линейного полиэтилена низкого давления, статистического сополимера полипропилена/ полиэтилена или полипропилена/статистического сополимера полипропилена.

Волокна, полученные по способу настоящего изобретения, могут быть белыми (без пигмента) или цветными (пигментированными).

Формование волокон предпочтительно осуществляют с помощью обычного формования из расплава (известного так же как "формование с высокой вытяжкой"), в частности обычного формования со средней скоростью. Обычное формование включает двухстадийный процесс, первую стадию которого составляет экструзия расплавов и реальное формование волокон, а вторую стадию составляет вытягивание отформованных волокон, в противоположность "короткому формованию", которое представляет собой одностадийный процесс, в котором волокна и формуют и вытягивают в одной операции.

Для формования расплавленные компоненты волокна подают из соответствующих экструдеров через распределительную систему и пропускают через отверстия фильеры. Затем экструдированные расплавы пропускают через зону охлаждения, где их охлаждают и отверждают за счет потока воздуха, и в то же самое время вытягивают в волокна, которые собирают в пучки, содержащие обычно несколько сотен нитей. Скорость формования после зоны охлаждения составляет по крайней мере около 200 м/мин, чаще около 400-2500 м/мин. После отверждения волокна обрабатывают первым отделочным покрытием в процессе формования. Обычно это осуществляют с помощью скользящих валиков, но это можно осуществить и в альтернативных системах, например, опрыскивая пучки волокон или погружая их в отделочный состав.

Вытягивание в процессе формования осуществляют, используя так называемое вытягивание вне линии, или растяжение вне линии, что, как указывалось ранее, происходит отдельно от процесса формования. Процесс вытягивания обычно включает ряд горячих валиков и печь с горячим воздухом, в которых несколько пучков волокон вытягивают одновременно. Пучки волокон вначале пропускают через один набор валиков, после чего следует проход через печь с горячим воздухом, а затем пропускают через второй набор валиков. Температура как горячих валиков, так и в печи с горячим воздухом составляет около 50-140^oC, например около 70-130^oC, причем температуру выбирают в соответствии с типом волокна, например, обычно 115-135^oC для полипропиленовых волокон, 95-105^oC для полиэтиленовых волокон и 110-120^oC для двухкомпонентных полипропиленовых/полиэтиленовых волокон. Скорость второго набора валиков выше скорости первого набора и поэтому нагретые пучки волокон растягиваются в соответствии с соотношением между этими двумя скоростями (называемыми" степенью вытяжки"). Можно также использовать вторую печь и третий набор валиков (двухстадийная вытяжка), причем скорость третьего набора валиков должна быть выше скорости второго набора валиков. В этом случае степенью вытяжки будет отношение между скоростями последнего и первого набора валиков. Аналогично можно использовать дополнительные наборы валиков и печей. Волокна настоящего изобретения обычно вытягивают, используя степень вытяжки от около 1,05:1 до около 6:1, т.е. от 1,05:1 до 2:1 для полипропиленовых волокон, и от около 2: 1 до 4,5:1 для полиэтиленовых волокон и двухкомпонентных волокон полипропилена/полиэтилена, в результате чего получают волокна соответствующей тонины, например около 1-7 денье, обычно около 1,5-5 денье, и чаще всего около 1,6-3,4 денье.

После вытяжки пучки нитей обрабатывают вторым составом отделки, например, используя скользящие валики или за счет опрыскивания или погружения. Нити можно необязательно нагреть перед приданием им извитости, например с помощью пара, либо перегретого, либо насыщенного, либо с помощью инфракрасных нагревателей, и т.д., чтобы повысить температуру и расплавить гидрофобные компоненты отделочного состава. В идеале было бы предпочтительно нанести дисперсии состава отделки, не расплавляя гидрофобный замасливатель. Однако компоненты отделки в процессе формования должны быть в форме дисперсии во время нанесения, чтобы предотвратить коалесценцию (слипание) частиц или капель гидрофобного замасливателя, а после этого обычно оказывается необходимым расплавить эти компоненты для того, чтобы обеспечить равномерное распределение на волокнах. Плавление гидрофобного замасливателя предпочтительно происходит перед установкой для придания извитости, но может также происходить и в самой установке или во время последующей стадии сушки. Энергия, которую используют для нагрева и плавления гидрофобного замасливателя, может поступать за счет самого пучка нитей, который нагревают во время процесса вытяжки, или в другом варианте она может обеспечиваться, например, за счет пара или инфракрасного излучения, как указано ранее.

Трение в устройстве для придания извитости (которое, в свою очередь, влияет на когезию прочесов) можно до некоторой степени регулировать, изменяя параметры процессов, в частности давление в камере для придания волокну извитости. Однако это возможно только для определенных границ, которые определяются составом отделочного покрытия. Более подробная информация о влиянии компонентов отделки на трение между волокнами и между волокном и металлом будет представлена далее.

Растянутые волокна обычно текстурируют (придают им извитость) с целью получения волокон, пригодных для прочесывания за счет придания им "волнистой" формы. Эффективная текстуризация, т. е. относительно большое число изгибов волокон позволяет обеспечить высокие скорости обработки в чесальных машинах, например по крайней мере 80 м/мин, обычно по крайней мере 100 м/мин, и во многих случаях по крайней мере 150 м/мин или даже 200 м/мин или более, обеспечивая тем самым высокую производительность.

Придание извитости обычно осуществляют, используя так называемую камеру для придания извитости. Жгуты нитей подают за счет пары валиков под давлением в камеру, где они принимают извитую форму за счет давления, которое создается за счет того, что их не вытягивают из внутренности камеры. Степень извитости можно регулировать за счет давления валиков, расположенных перед камерой, давления и температуры в камере и толщины пучка нитей. В другом варианте нити можно текстурировать за счет воздуха, пропуская их через сопло с помощью воздушного потока. В некоторых случаях, например, для асимметричных двухкомпонентных волокон, устройство для придания извитости можно исключить, так как термообработка таких волокон, которая снимает напряжение в волокнах, приводит к образованию трехмерного самокримпирования.

Волокна настоящего изобретения обычно текстурируют до уровня около 5-15 извитостей/см, обычно около 7-12 извитостей/см (причем число извитостей является числом сгибов волокна).

После кримпирования волокон, например в камере для придания извитости, их обычно фиксируют за счет термообработки для снятия напряжения, которое может присутствовать после вытяжки и кримпирования, что делает текстуризацию более однородной. Фиксация и сушка волокон являются важными факторами для гидрофобности конечного продукта. В частности, важно, чтобы сушильный агрегат, например сушильный барабан, печь или труба для сушки и термофиксации и т. д., имели равномерное распределение горячего воздуха, так как это приводит к низкому и равномерному распределению влаги в волокнах, что, в свою очередь, влияет на гидрофобность конечного продукта. Остаточное содержание влаги, предпочтительно, менее 2,0%, более предпочтительно менее чем 1,5% по весу в расчете на вес волокна. Фиксация и сушка волокна могут происходить одновременно, обычно за счет подачи пучков нитей из камеры для придания извитости, например, с помощью транспортера, через печь с горячим воздухом. Температура печи будет зависеть от состава волокон, но должна быть, очевидно, ниже температуры плавления полимера волокна или (в случае двухкомпонентных волокон) ниже температуры компоненты с более низкой температурой плавления. Во время фиксации волокна подвергают процессу кристаллизации, который фиксирует волокна в их кримпированной форме, обеспечивая тем самым более постоянную текстуризацию. В процессе термообработки также удаляется некоторое количество воды из отделочного состава формования. Процесс сушки позволяет расплавиться и равномерно распределиться по поверхности нитей любым восковым компонентам или другим гидрофобным замасливателям. Для гидрофобных замасливателей, которые уже являются жидкостями, например, для силиконовых соединений, термообработка обеспечивает уменьшение вязкости, что позволяет более равномерно распределять такие соединения. Нити обычно сушат при температуре в интервале 90 -130^oC, например 95 -125^oC, в зависимости от таких факторов, как тип волокна.

Фиксированные и высушенные жгуты нитей подают затем в режущее устройство, где нити нарезают на штапельные волокна нужной длины. Нарезка обычно сопровождается пропусканием волокон через колесо, с радиально расположенными ножами. Волокна прижимают к ножам за счет давления валиков, и таким образом нарезают на отрезки нужной длины, которые соответствуют расстояниям между ножами. Волокна настоящего изобретения обычно нарезают на штапельные волокна длиной примерно 18-50 мм, чаще около 25-100 мм, особенно около 30-65 мм, в зависимости от чесального оборудования и тонины нитей. Длина около 38-40 мм очень часто оказывается подходящей для волокон с тониной около 2,2 денье, тогда как длина 45-50 мм часто подходит для волокон 3,3 денье.

Принято, что основные требования для отделочных покрытий для формованных и вытянутых полимерных волокон включают следующее: 1. Оно должно содержать такое количество антистатического агента, которое обеспечит, чтобы волокна не приобрели электростатического заряда в процессе формования и вытяжки или в процессе прочесывания; анионный, катионный или неионный антистатический агенты - все можно использовать в отделочных покрытиях в процессе формования, хотя, как было указано ранее, катионные антистатические агенты обычно не пригодны для использования в волокнах, предназначенных для изготовления абсорбентных гигиенических изделий из-за того, что такие агенты обладают свойством раздражать кожу.

2. В случае необходимости оно должно содержать такое количество придающего когезивные свойства агента, которого достаточно для обеспечения того, чтобы нити удерживались вместе в пучках, позволяя обрабатывать их без создания переплетений; и для этой цели часто используют нейтральные растительные масла, длинноцепочечные спирты, простые и сложные эфиры, саркозины и неионные поверхностно-активные агенты.

3. Оно должно содержать компоненты, обычно гидрофобных замасливателей, которые регулируют трение как между волокнами, так и между волокнами и металлом во время процесса изготовления таким образом, чтобы нити не истирались и не обтрепывались во время обработки. В частности, следует регулировать трение между волокном и металлом на стадии формовки, между волокном и металлом валиков растяжки и между волокнами и волокном/металлом в камере для придания извитости.

4. Обычно необходима вода плюс эмульгаторы или поверхностно-активные агенты для поддержания более или менее липофильных компонентов в водном растворе. Следует избегать растворителей помимо воды, если это только возможно, чтобы исключить возможные загрязнения для окружающей среды.

Составы отделочных покрытий в процессе формования служат для регулирования трения волокно/волокно и волокно/металл во время прочесывания и поэтому такие отделки, которые используют для формования и растяжки, обычно подобраны таким образом, чтобы волокнам не потребовалось никакой другой обработки перед прочесыванием.

Антистатические компоненты являются необходимыми компонентами для всех используемых в процессе формования отделочных составов при производстве полиолефиновых волокон. Такие антистатические агенты по своей природе полярны и поэтому более или менее гидрофильны, что в принципе является недостатком, с которым приходится мириться в случае формовочных отделок, которые в других случаях являются гидрофобными. В таких случаях количество антистатического агента необходимо снизить до минимума, чтобы сохранить гидрофобный характер формовочной отделки. Этого можно достичь, используя высокоэффективный антистатический агент, лишь небольшое количество которого необходимо для достижения нужного антистатического эффекта. Однако обычно используемые анионные антистатические агенты, такие как сложные эфиры фосфорной кислоты, не особенно эффективны, так как они для гидрофобных волокон часто содержат длинные алкильные цепи, в результате чего концентрация фосфорных групп относительно низка. Так как относительное число этих фосфорных групп определяет антистатические свойства, получается, что такие агенты относительно малоэффективны. Приведенные далее типичные значения для нормальных антистатических компонентов служат указанием для относительной эффективности их антистатических характеристик: неорганические соли 100, катионные 80-100, анионные 75-90, неионные 50-70, фиксирующие агенты 30, минеральные масла и силиконы 0-10, замасливатели 30-50.

Известно, что катионные антистатические агенты являются более эффективными, нежели анионные агенты, и поэтому их можно использовать в гораздо меньших концентрациях, сохраняя тем самым, или сводя к минимуму, гидрофильные свойства гидрофобных составов формовочной отделки, но, как уже было указано ранее, такие катионные антистатические агенты не годятся для изготовления предметов личной гигиены и медицинских изделий по соображениям их токсичности.

Настоящее изобретение основано на формовочных отделках, используемых как на стадии формовки, так и на стадии растяжки, которые удовлетворяют перечисленным ранее требованиям в отношении содержания антистатического агента, гидрофобного замасливателя (замасливателей), воды и необязательно агента, придающего свойства когезии, а также в отношении регулирования трения волокно/волокно и волокно/металл. Эти формовочные отделки отличаются тем дополнительным преимуществом, что они действуют как вспомогательные агенты в процессе прочесывания и тем самым обеспечивают необходимое трение волокно/волокно и волокно/металл для достижения достаточного прочесывания волокон. В результате получают прочесы с равномерным распределением волокон, даже при использовании относительно высоких скоростей прочесывания.

В способе настоящего изобретения основную часть или даже весь антистатический агент наносят на стадии формования. Использование катионных антистатических агентов обычно не является необходимым на стадии вытяжки и его предпочтительно избегают. Причиной является то, что катионные антистатические агенты обычно образуют стабильную пену после перемешивания, и, кроме того, они отличаются относительно высокой вязкостью. Поэтому количество катионного антистатического агента предпочтительно поддерживать минимальным на второй стадии формовочной отделки для снижения вязкости и исключить образование или уменьшить образование воздушных пузырьков, так как обе эти причины приводят к неоднородному нанесению отделочного состава. Если второй отделочный состав содержит катионный антистатический агент, то он присутствует предпочтительно в количестве от самое большее 20%, более предпочтительно самое большее 10%, в расчете на полный вес активного соединения в составе второй отделки.

Полная концентрация активных компонентов (т.е. антистатического агента, гидрофобного замасливателя (замасливателей), эмульгатора, агента, придающего когезивные свойства) обычно ниже в составе первой отделки (обычно около 0,7-2,5% активных веществ), нежели в составе второй отделки (обычно около 4-12% активных веществ), и вязкость состава первой отделки поэтому обычно бывает ниже. Поэтому выгодно использовать любые компоненты с высокой вязкостью в дисперсии с самой низкой вязкостью, т.е. в составе первой формовочной отделки.

Если гидрофобным замасливающим агентом является воск или силиконовое соединение, его наносят только на стадии вытяжки. Однако, если гидрофобным замасливателем является продукт конденсации амидов жирных кислот, его можно также наносить на стадии формования. Существует несколько причин для выбора такого подхода. Прежде всего, использование воска в качестве гидрофобного замасливателя на стадии формования приводит к проблемам, связанных как со стадией формования, так и со стадией вытяжки.

1. Во время формования трение волокно/металл возрастает, и часть восковых компонентов будет отлагаться на различных поверхностях машины, которые будут контактировать с пучками нитей. Отложения воска во время формования приведут также к липкости пучков нитей, в результате чего нити могут слипнуться. Если такое случится, пучки волокон будет трудно извлечь из контейнеров/емкостей, в которых эти пучки хранятся, пока нужное количество не будет готово для одновременной растяжки, когда их нужно будет растягивать в двухстадийном процессе.

2. Во время растяжки восковые отложения также будет образовываться на нагретых валиках и других частях машины, которые будут контактировать с пучками. Это связано с тем фактом, что пучки нитей нагревают в процессе вытяжки. При повышенных температурах часть воды будет испаряться из наносимой отделки, и пленка расплавленного воска будет легко отлагаться на валиках и т. д. Если это произойдет, трение между пучками нитей и поверхностью валиков снизится до уровня, ниже того, который необходим для поддержания параметров процесса вытяжки, необходимых для вытяжки волокон. И если в результате волокна будут проскальзывать вдоль поверхности валиков, очевидно, что они не будут растягиваться.

Использование силиконовых соединений в качестве гидрофобных замасливателей в процессе формовки также приведет к проблемам как для формования, так и для вытяжки: 1. Во время формования силикон будет снижать трение между волокнами и металлом, так что пучки нитей будут скорее проскальзывать вдоль различных подающих валиков, а не продвигаться вперед за счет этих валиков. В результате окажется невозможным вытягивать волокна из фильеры с заданной и постоянной скоростью. Это происходит особенно при высоких скоростях, которые обычно используют при формовании.

2. Во время растяжки силикон, нанесенный на стадии формования, приведет к тому же самому негативному эффекту, что и воск. Трение между пучком нитей и растягивающими валиками уменьшится, что приведет к хорошо известной проблеме проскальзывания, связанной с силиконом.

Вышеуказанных проблем в технологических процессах можно избежать, если наносить небольшое количество относительно гидрофобного катионного антистатического агента и очень небольшое количество (если вообще его использовать) агента, придающего когезионные свойства, на стадии формования (т.е. без гидрофобного замасливателя в каком-либо значимом количестве). Катионный антистатический агент должен обладать достаточными антистатическими свойствами и должен сообщать когезионные свойства нитям, а также не должен иметь такой молекулярный вес, который мог бы привести к проблемам с отложениями на механизмах.

Катионные антистатические агенты, которые используют в соответствии с настоящим изобретением, отличаются конкретным преимуществом, которое связано с тем фактом, что полиолефины, и особенно полипропилен, в процессе обработки по способу "длинной" формовки, частично окисляются на поверхности. Так, хотя известно, что полиолефины являются гидрофобными материалами, в некоторых случаях они отличаются поверхностными свойствами, которые не являются, строго говоря, гидрофобными. В результате такого частичного окисления некоторые гидроксильные и карбоксильные группы, также как группы альдегидов и кетонов, оказываются на поверхности. Помимо того, что они полярны и, следовательно, гидрофильны, такие связанные с полимером группы являются также анионными. Это означает, что они в принципе будут отталкивать любые водные растворы анионных антистатических агентов, которые попытаются нанести на волокна. Это приведет к неравномерному, менее эффективному покрытию антистатического агента на поверхности волокон, и, таким образом, ухудшит антистатические свойства, а также появится риск того, что агломераты антистатического агента будут отлагаться на оборудовании в процессе прочесывания. Кроме того, возможно появление участков на поверхности, которые будут относительно гидрофильны, и других участков, которые будут гидрофобны. Наличие таких гидрофильных участков приведет к тенденции жидкостей проникать сквозь нетканое полотно, тем самым сводя на нет гидрофобные свойства. В случае катионных (положительно заряженных) антистатических агентов, однако, противоположно заряженные (т.е. отрицательно) группы на поверхности полимера обеспечат равномерное распределение антистатического агента на поверхности волокон.

Это, в свою очередь, вносит вклад в эффективность катионных агентов, обеспечивая получение улучшенных антистатических характеристик, необходимых для обеспечения прочесывания получаемых волокон с высокими скоростями, например 200 м/мин.

Так как относительно небольших количеств катионного антистатического агента достаточно для достижения нужного антистатического эффекта, волокна будут более гидрофобными по сравнению с волокнами, полученными с использованием известного ранее анионного антистатического агента. В результате оказывается возможным уменьшить количество гидрофобного замасливателя (например, силикона), который в противном случае добавляют для придания волокнам большей гидрофобности. Как указывалось ранее, применение силиконовых соединений, что имеет тенденцию придавать поверхности волокон некоторую скользкость, имеет ряд недостатков с точки зрения уменьшения трения волокно/волокно и волокно/металл. В результате обработанные силиконом волокна имеют тенденцию становиться трудно текстурируемыми и поэтому их также трудно прочесывать с высокими скоростями.

Катионные антистатические агенты имеют дополнительное преимущество в том, что они менее чувствительны к влажности, нежели обычно используемые анионные соли алкилфосфатов, во время последующей обработки волокон. В результате такой чувствительности антистатических агентов на основе солей алкилфосфатов, прочесывание волокон, обработанных этими агентами, обычно следует осуществлять в условиях регулируемой влажности (например, 65%).

Катионные антистатические агенты, используемые в соответствии с настоящим изобретением, являются типичными солями четвертичного аммония. Такие катионные антистатическое агенты могут быть включены в полиолефины, например алкилалканоламины, алкоксилированные аллилендиамины или гидроксиэтилдодецилоксипропиламиновая соль гидроксипропионовой кислоты, или такие соли четвертичного аммония, как аммонийная соль стеарилполиэфирацеталя (Ahmed, Polypropylene Fibers - Science and Fechnology, Elsevier Scientific Publiching Co. , 1982, p.375). Продукты конденсации аминов жирных кислот обеспечивают удовлетворительные антистатические характеристики, а также сильное трение во влажных условиях, что способствует достижению хорошей текстуризации в камере для придания извитости.

Значение pH известных ранее отделок в процессе формования, содержащих катионный антистатический агент или конденсат амидов жирных кислот, обычно несколько кислотное, обычно ниже 4. В этих условиях амидный азот часто протонируется и в этом случае может функционировать как катионный антистатик. Вероятно, такое протонирование также вносит вклад в увеличение стабильности дисперсии. Однако при более высоких значениях pH, например 5-6, амидная группа не протонируется, амид не приобретает катионный характер. Для применений, в которых не важно, чтобы продукт не раздражал кожу, например для технических применений, таких как волокна для ковров, эти амиды часто используются при низких значени