Композиция для нитей, нити с улучшенными свойствами и применение этих нитей

Композиция для нитей, нити с улучшенными свойствами и применение этих нитей

Реферат

Изобретение относится к композиции для нитей, волокон, филаментов, которая может быть нанесена на эти нити, волокна, филаменты, чтобы улучшить свойства этих нитей, волокон, филаментов, в частности сопротивление истиранию. Изобретение относится также к способу получения этих нитей, волокон, филаментов, а также к канату, содержащему эти нити, волокна, филаменты, и к их применению.

Эти канаты, тросы, швартовы применяются во многих областях, таких как область морского флота, область альпинизма и т.д. Они могут применяться, например, для швартовки лодок и кораблей, например, прогулочных катеров.

Эти канаты, тросы, швартовы подвергаются значительным механическим нагрузкам при их применении, например, из-за волнения на море, из-за операций с канатом пользователями и т.д. Например, швартовый канат испытывает разные напряжения в зависимости от волнения на море и движения судна. Это вызывает, в частности, трение между волокнами каната, что влечет истирание волокон. Это приводит к быстрому износу этих канатов, тросов и швартовов, к снижению прочности и, в конце концов, к разрыву.

Вот почему стараются повысить срок службы этих канатов, тросов, швартовов, в частности, улучшая характеристики сопротивления истиранию волокон этих канатов, тросов, швартовов.

Композиция для нанесения на волокна, предназначенные для получения каната или троса, чтобы уменьшить истирание волокон, известна. Она продается компанией Goulston Technologies под названием Lurol NR-6025®.

Изобретение предлагает композицию, которая может быть нанесена на нити, волокна, филаменты, предназначенные, например, для применения в канате или тросе, причем нити, волокна, филаменты по изобретению имеют очень хорошее сопротивление истиранию.

Согласно первому объекту изобретение относится к композиции, которая может быть нанесена на нити, волокна, филаменты, содержащей следующие компоненты:

a) полиолефин, выбранный из группы, содержащей полиэтилен и полипропилен,

b) полиорганосилоксан,

c) сложный эфир сополимера, полученный из α-олефина, содержащего от 10 до 24 атомов углерода, и из ненасыщенной дикарбоновой кислоты.

Согласно второму объекту изобретение относится к нитям, волокнам или филаментам, обработанным композицией по изобретению.

В третьем объекте изобретение относится к способу получения этих нитей, волокон, филаментов, включающему следующие этапы:

1) прядение материала, составляющего нить,

2) при необходимости вытягивание нити,

3) при необходимости текстурирование нити,

причем нить обрабатывают вышеуказанной композицией при осуществлении способа.

В четвертом объекте изобретение относится к канату, тросу, швартову, полученному из нитей, волокон, филаментов по изобретению, и к их применению в устройствах швартовки или постановки на якорь или в области альпинизма.

Композиция по изобретению содержит в качестве составляющего a) полиолефин, выбранный из группы, содержащей полиэтилен и полипропилен. Благоприятно компонент a) является полиэтиленовым воском. В частности, полиэтиленовый воск может быть оксидирован.

Согласно частному варианту осуществления изобретения этот компонент a) является полиэтиленовым воском, имеющим температуру плавления, составляющую от 110 до 150°C, предпочтительно составляющую от 120 до 150°C.

Благоприятно компонент a) является полиэтиленовым воском, вязкость которого при 150°C составляет от 1000 до 5000 мПа·с.

В качестве компонента b) композиция содержит полиорганосилоксан. Предпочтительно компонент b) является силиконовым маслом, вязкость которого при 20°C составляет от 100 до 1000 мПа·с. Полиорганосилоксан может быть, например, полиметилсилоксаном или полиметилфенилсилоксаном.

Композиция по изобретению содержит в качестве компонента c) сложный эфир сополимера, полученный из α-олефина, содержащего от 10 до 24 атомов углерода, и из ненасыщенной дикарбоновой кислоты.

Сложный эфир может быть получен этерификацией сополимера, полученного из α-олефина, содержащего от 10 до 24 атомов углерода, и из ненасыщенной дикарбоновой кислоты, с помощью гидроксилированного соединения. Сложный эфир может также быть получен путем добавления мономера во время получения вышеуказанного сополимера.

α-олефин, используемый для получения компонента c), содержит предпочтительно от 12 до 18 атомов углерода. В качестве дикарбоновой кислоты, которая может применяться для получения компонента c), можно назвать малеиновую кислоту, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту и цитраконовую кислоту. Предпочтительная дикарбоновая кислота выбрана из малеиновой кислоты и фумаровой кислоты.

Вязкость сополимера, измеренная при 40°C, благоприятно составляет от 100 до 1000 мПа·с, предпочтительно от 250 до 400 мПа·с.

Согласно частному варианту осуществления изобретения композиция содержит:

- x% = 10-50 вес.% компонента a) от полного веса компонентов a), b) и c) композиции,

- y% = 10-50 вес.% компонента c) от полного веса компонентов a), b) и c) композиции,

- z% = 100-(x+y) вес.% компонента b) от полного веса компонентов a), b) и c) композиции.

Благоприятно x составляет от 20 до 40%, и y составляет от 20 до 40%.

Композиция по изобретению может быть получена по любому способу, известному для приготовления композиции.

До приготовления композиции компонент a) может находиться в виде эмульсии. При получении эмульсии может применяться эмульгатор. В качестве примера эмульгатора можно назвать эмульгатор, состоящий из жирного спирта, содержащего от 10 до 20 атомов углерода, причем жирный спирт является этоксилированным и содержит от 2 до 10 этоксилатных единиц (EO).

До приготовления композиции компонент b) может находиться в виде эмульсии. Эмульсия может быть эмульсией типа "масло в воде". Компонент b) благоприятно составляет от 10 до 60 вес.% от веса эмульсии. При получении эмульсии может применяться эмульгатор. В качестве примера подходящего эмульгатора можно назвать жирный спирт, содержащий от 10 до 20 атомов углерода, причем жирный спирт является этоксилированным и содержит от 2 до 10 этоксилатных единиц (EO).

Композиция по изобретению может находиться в виде раствора, эмульсии, дисперсии в жидкости.

Композиция может быть, например, в виде раствора в органическом растворителе.

Композиция может также находиться в виде эмульсии в жидкости, причем жидкость благоприятно является водой. Когда композиция находится в виде эмульсии, для получения композиции могут применяться эмульгаторы.

Когда композиция находится в виде эмульсии в воде, она обычно содержит компоненты a), b) и c), эмульгаторы и воду. Часть композиции, не являющаяся водой, обычно содержит от 10 до 70 вес.% компонентов a), b) и c) и от 30 до 90 вес.% эмульгаторов. Соответствующие доли компонентов a), b) и c) такие же, как описано выше.

Согласно частному варианту осуществления изобретения, кроме компонентов a), b) и c), композиция может содержать также замасливающую композицию.

Замасливающими композициями, подходящими для изобретения, являются все классические замасливатели, используемые в сфере прядения полимеров, в частности прядения полиамида или сложных полиэфиров. Замасливающие композиции обычно являются маслами или водными эмульсиями.

Композиция по изобретению может также содержать, помимо компонентов a), b) и/или c) и при необходимости замасливающей композиции, другие компоненты, такие как ПАВы, антистатики, которые обычно применяются в замасливающих композициях.

Во втором объекте изобретение относится к нитям, волокнам, филаментам, обработанным такой композицией, как описанная выше.

Нити, волокна, филаменты по изобретению могут иметь натуральное, искусственное и/или синтетическое происхождение. Они могут также иметь несколько источников, к примеру, можно назвать филаменты из полиамидных и хлопковых волокон.

Нити, волокна, филаменты по изобретению благоприятно основаны на термопластичном полимере. Для примера можно в качестве термопластичного (со)полимера, подходящего в контексте изобретения, назвать полиолефины, сложные полиэфиры, полиалкиленоксиды, полиоксиалкилены, полигалогеналкилены, полиалкиленфталаты или -терефталаты, полифенил или полифенилен, полифениленоксиды или -сульфиды, поливинилацетаты, поливиниловые спирты, поливинилгалогениды, поливинилиденгалогениды, поливинилнитрилы, полиамиды, полиимиды, поликарбонаты, полисилоксаны, полимеры акриловой или метакриловой кислоты, полиакрилаты или полиметакрилаты, натуральные полимеры, какими являются целлюлоза и ее производные, синтетические полимеры, такие как синтетические эластомеры, или термопластичные сополимеры, содержащие по меньшей мере один мономер, идентичный какому-либо из мономеров, входящих в вышеназванные полимеры, а также смеси и/или сплавы всех этих (со)полимеров.

В качестве других предпочтительных термопластичных полимеров по изобретению можно назвать полукристаллические или аморфные полиамиды, такие как алифатические полиамиды, полуароматические полиамиды и, более обще, линейные полиамиды, полученные поликонденсацией двухосновной насыщенной алифатической или ароматической кислоты и насыщенного ароматического или алифатического первичного диамина, полиамиды, полученные конденсацией лактама и аминокислоты, или линейные полиамиды, полученные конденсацией смеси этих различных мономеров.

Более точно этими сополиамидами могут быть, например, полигексаметиленадипамин, полифталамиды, полученные из терефталевой и/или изофталевой кислоты, такие как полиамид, выпускаемый под торговой маркой AMODEL, сополиамиды, полученные из адипиновой кислоты, гексаметилендиамина и капролактама.

Благоприятно термопластичный полимер является сложным полиэфиром, таким как полиэтилентерефталат (ПЭТ), полипропилентерефталат (ППТ), полибутилентерефталат (ПБТ), их сополимерами и смесями.

Еще более предпочтительно термопластичный полимер выбран из группы (со)полиамидов, содержащей: полиамид 6, полиамид 6.6, полиамид 4, полиамид 11, полиамид 12, полиамиды 4-6, 6-10, 6-12, 6-36, 12-12, их сополимеры и смеси.

Нити, волокна, филаменты по изобретению могут быть основаны на смеси термопластичных полимеров или термопластичных сополимеров.

Нити, волокна, филаменты по изобретению могут содержать также добавки, такие как упрочняющие наполнители, огнезащитные средства, УФ-стабилизаторы, термостабилизаторы, матирующие составы, такие как диоксид титана, биоактивные агенты и т.д.

Композиция по изобретению, находящаяся на поверхности нитей, благоприятно составляет от 1 до 5 вес.% от веса нитей.

Глобальный титр нитей по изобретению может быть выбран во всем обычном диапазоне титров для нитей, например от 200 децитекс до 3000 децитекс. Согласно частному варианту осуществления изобретения нити, волокна, филаменты по изобретению являются нитями, имеющими полный титр, составляющий от 700 до 2500 децитекс.

Титр одиночного волокна для нитей по изобретению может быть выбран во всем обычном диапазоне титров. Обычно титр одиночного волокна больше или равен 0,3 децитекс. Обычно он меньше эквивалента в децитекс диаметра в 800 микрон в случае одноволоконных нитей большого диаметра. Согласно частному варианту осуществления изобретения нити, волокна, филаменты по изобретению являются нитями, которые имеют титр одиночного волокна, составляющий от 3 до 9 децитекс.

Изобретение относится также к способу получения нитей, волокон, филаментов, включающему следующие этапы:

1) прядение материала, составляющего нити,

2) при необходимости вытягивание нити,

3) при необходимости текстурирование нити,

причем нить обрабатывают такой композицией, как описанная выше, в ходе осуществления способа.

Этап 1) прядения проводится любым способом, известным специалисту.

Когда материал нити является термопластичным полимером, этап 1) благоприятно является этапом прядения из расплава полимера.

Нити, волокна, филаменты по изобретению могут подвергаться вытягиванию. Так, нити могут вытягиваться до желаемой степени вдоль пути прядения по любому известному способу согласно ориентации и механическим характеристикам, которые желают им придать. Они также могут быть просто предварительно ориентированы или ориентированы при прядении в соответствии с конечной скоростью намотки. Они могут быть получены непосредственно или намотаны на валики, чтобы отрегулировать натяжение намотки, если это окажется полезным или необходимым. Этап 2) может быть осуществлен совместно с прядением или отдельно.

Скорость прядения обычно составляет от 400 до 8000 м/мин, благоприятно составляет от 600 до 5000 м/мин, предпочтительно составляет от 600 до 2000 м/мин.

Этап 3) текстурирования может быть проведен любым способом, известным специалисту.

Этап обработки может быть проведен до или после возможного этапа вытягивания. Этап обработки может также быть проведен до или после возможного этапа 3) текстурирования.

Обработка может быть проведена по обычным методам, таким как нанесение валиками или с помощью устройств чистовой обработки филаментов. Из обычных методов можно указать в качестве примера и без ограничений методы обработки неотделанного волокна валиками, напылением или опрыскиванием, смачиванием, методом плюсовки, а также любые способы, применяемые в текстильной промышленности для обработки синтетических волокон. Эта обработка может быть проведена на разных этапах производства нитей. Речь идет, помимо прочего, о любых этапах, на которых традиционно добавляют смазку. Так, добавку можно нанести снизу прядильной машины перед прядением. Можно также в случае способов, называемых "волокнообразованием", наносить добавку до, во время или после этапов вытягивания, текстурирования или сушки и т.д.

В определенных случаях может, кроме того, быть выгодным подвергать нити первой предварительной обработке (предобработка) по известным способам, известным специалисту, чтобы облегчить прилипание привитого сополимера к нити. Кроме того, можно также предусмотреть до или после обработки по изобретению другие химические или физические обработки нитей, такие, например, как облучение и другие.

Нити, волокна, филаменты, обработанные композицией по изобретению, имеют очень хорошее сопротивление истиранию.

В четвертом объекте изобретение относится к канату, тросу или швартову, содержащему, по меньшей мере в части, нити, волокна, филаменты по изобретению.

Канат, трос или швартов по изобретению могут применяться в устройствах швартовки или постановки на якорь для лодок, кораблей, плавучих пристаней, легких понтонов, буев для якорной стоянки, навигационных или локационных буев.

Действительно, нити, волокна, филаменты по изобретению имеют повышенное сопротивление истиранию, а канаты, полученные из этих нитей, имеют малый износ и большой срок службы, в частности, когда эти канаты претерпевают неоднократное погружение в воду.

Канат, трос или швартов по изобретению могут применяться также в области альпинизма, где канаты испытывают значительные механические напряжения. В подъемных канатах нити, волокна, филаменты по изобретению благоприятно присутствуют в середине каната, в противоположность оболочке, которая обычно находится в виде провода с оплеткой.

Нити, волокна, филаменты по изобретению могут также применяться для сетей, таких как рыболовные сети или предохранительные сетки. Они могут применяться также для поясов, таких как ремни безопасности.

Другие детали или преимущества изобретения более четко выявляются при рассмотрении примеров, приведенных ниже исключительно для сведения.

Испытание на сопротивление истиранию нитей, волокон, филаментов

Стандарт, применяемый для измерения сопротивления истиранию нитей, является стандартом ASTM D 6611-00. Условия стандарта, используемые в испытании, являются следующими:

- наматывание ("interwrapping") нитей на тестер: 3 оборота (угол намотки: 1080°),

- амплитуда перемещения ("stroke" - длина хода) нити по тестеру: 6 см,

- скорость двигателя: 70 оборотов/мин,

- напряжение, оказываемое на нить под действием веса: 445 сН.

Испытание проводилось в соответствии с указанным выше стандартом в сухих и влажных условиях, таких, как описанные в стандарте. Испытание проводилось также в сухих условиях по стандарту после обработки нити, имитирующей канат, погруженный в воду, а затем высушенный на воздухе. Эта обработка описана ниже.

Обработка нити, имитирующей канат, погруженный в воду, а затем высушенный на воздухе

Нить погружают в дистиллированную воду при температуре окружающей среды на 10 минут, в том числе на 1 минуту при встряхивании нити. Затем нить помещают на хлопковую ткань и сушат на воздухе в течение 24 ч при температуре окружающей среды.

Способ измерения количества композиции, нанесенной на нить

Композицию, находящуюся на нити, экстрагировали петролейным эфиром, имеющим температуру кипения от 30 до 50°C, в устройстве типа Soxhlet. Экстракция является циклической, причем длительность цикла составляет от 6 до 10 минут. Продолжительность экстракции составляет 1 час. Соотношение между весом образца и весом растворителя составляет от 1/10 до 1/20. Вес образца составляет от 2 до 10 г.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Нить из полиамида 6, выпускаемая компанией Rhodia Industrial Yarns AG под артикулом T371 (1400f210: 210 нитей с полным титром 1400 децитекс), разматывают и обрабатывают путем прохождения нити по вращающемуся валику (причем нить расположена перпендикулярно продольной оси валика), причем валик частично погружен в ванну, содержащую такую композицию, как описанная ниже в таблице 1. Прохождение нити по валику проводится по классическому способу. Полная скорость прохождения нити составляет 450 м/мин, причем нить проводится против валика, и направляющая совершает возвратно-поступательное движение в направлении продольной оси валика, чтобы оптимизировать отложение композиции на нити.

Таблица 1
Пример	Композиция	Количество композиции, находящейся на нити, вес.%	Сухие условия: время до разрыва (мин)	Влажные условия: время до разрыва (мин)	Сухие условия после обработки: время до разрыва (мин)
Сравнительный A	нет	-	2	32	2
Сравнительный B	Композиция 1	2,9	235	92	394
1	Композиция 2	3,1	413	125	631

Композиция 1: эмульсия в воде, содержащая 25 вес.% Lurol NR-6025®, выпускаемого компанией Goulston Technologies.

Композиция 2 (процентное содержание выражено в весе от полного веса композиции): эмульсия, содержащая:

9% оксидированного полиэтиленового воска (компонент a) с температурой плавления 140°C,

2,6% эмульгатора типа жирного спирта, содержащего 13 атомов углерода, этоксилированного, содержащего 6 этоксилатных единиц (EO), причем этот эмульгатор возникает из эмульсии вышеуказанного полиэтиленового воска до получения композиции,

6,5% силиконового масла (компонент b), имеющего вязкость при 20°C 350 мПа·с, возникающего из эмульсии "масло в воде" этого силиконового масла до получения композиции, причем эмульсия содержит 10 вес.% эмульгатора типа этоксилированного жирного спирта, содержащего 13 атомов углерода, содержащего 6 этоксилатных единиц (EO),

9% сложного эфира сополимера, полученного из α-олефина и смеси малеиновой и фумаровой кислот, причем сополимер имеет вязкость при 40°C 340 мПа·с, измеренную по стандарту ASTM D-445,

9% эмульгатора типа гидратированного касторового масла, содержащего от 5 до 30 этоксилатных единиц (EO),

9% эмульгатора типа этоксилированного жирного амина, содержащего от 6 до 20 атомов углерода, содержащего 10 этоксилатных единиц (EO),

54,9% деионизированной воды.

Эту эмульсию перед нанесением на нить разбавляют дистиллированной водой в отношении 1/1.

Нить, обработанная согласно изобретению, имеет очень хорошее сопротивление истиранию по сравнению с необработанной нитью или с нитью, обработанной согласно предшествующему уровню, независимо от того, находится ли она в сухих условиях, влажных условиях или в сухих условиях после обработки, имитирующей погружение каната в воду.

Примеры 2 и 3

Нить, сделанную из полиамида 6, выпускаемую компанией Rhodia Industrial Yarns AG под артикулом T771 для примера 2 (1400f210: 210 волокон с полным титром 1400 децитекс) и T 371 для примера 3 (1880f280: 280 волокон с полным титром 1880 децитекс), соответственно, обрабатывают путем нанесения на нить композиции 3, как описано ниже, с помощью двух устройств чистовой обработки волокон, расположенных напротив друг друга. Полная скорость прохождения нити равна 425 м/мин. Затем нить наматывают на бобину.

Таблица 2
Пример	Композиция	Количество композиции, находящейся на нити, вес.%	Сухие условия: время до разрыва (мин)	Сухие условия после обработки: время до разрыва (мин)
2	Композиция 3	2,4	519*)	894*)
3	Композиция 3	2,3	431**)	501**)
*) Среднее по 8 нитям и 6 измерениям на нить
**) Среднее по 5 нитям и 6 измерениям на нить

Композиция 3 (процентное содержание выражено в весе от полного веса композиции):

Эмульсия, содержащая:

- 5% оксидированного полиэтиленового воска (компонент a)) с температурой плавления 140°C,

- 1,3% эмульгатора типа этоксилированного жирного спирта, содержащего 13 атомов углерода и 6 этоксилатных единиц (EO), причем этот эмульгатор взят из эмульсии вышеуказанного полиэтиленового воска перед получением композиции,

- 3,4% силиконового масла (компонент b)), имеющего при 20°C вязкость 350 мПа·с, взятого из эмульсии "масло в воде" этого силиконового масла до приготовления композиции, причем эмульсия содержит 10 вес.% эмульгатора типа этоксилированного жирного спирта, содержащего 13 атомов углерода и 6 этоксилатных единиц (EO),

- 5% сложного эфира сополимера, полученного из α-олефина и смеси малеиновой и фумаровой кислот, причем сополимер имеет вязкость при 40°C 340 мПа·с, измеренную согласно стандарту ASTM D-445,

- 5,3% эмульгатора типа гидратированного касторового масла, содержащего от 5 до 30 этоксилатных единиц (EO),

- 5% эмульгатора типа этоксилированного жирного амина, содержащего от 6 до 20 атомов углерода, содержащего 10 этоксилатных единиц (EO),

- 75% деионизованной воды.

Нить, обработанная согласно изобретению, имеет очень хорошее сопротивление истиранию по сравнению с необработанной нитью или с нитью, обработанной по предшествующему уровню, независимо от того, находится ли она в сухих условиях или в сухих условиях после обработки, имитирующей погружение каната в воду.

1. Композиция, улучшающая сопротивление истиранию нитей, волокон или филаментов, содержащая следующие компоненты:

а) - х%=10-50 вес.% от полного веса компонентов а), b) и с) композиции полиэтиленового воска с температурой плавления, составляющей от 110 до 150°С,

в) - у%=10-50 вес.% от полного веса компонентов а), b) и с) композиции сложного эфира сополимера, полученного из α-олефина, содержащего от 10 до 24 атомов углерода, и ненасыщенной дикарбоновой кислоты, выбранной из малеиновой кислоты, фумаровой кислоты, итаконовой кислоты и цитраконовой кислоты,

с) - z%=100-(х+у) вес.% от полного веса компонентов а), b) и с) композиции силиконового масла с вязкостью при 20°С, составляющей от 100 до 1000 мПа·с.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что полиэтиленовый воск имеет температуру плавления от 120 до 150°С.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что х составляет от 20 до 40%, а у составляет от 20 до 40%.

4. Композиция по п.1 или 3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит замасливающий состав.

5. Композиция по п.1 или 3, отличающаяся тем, что она находится в виде эмульсии в жидкости.

6. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что жидкость является водой.

7. Нити, волокна или филаменты на основе полиамида, отличающиеся тем, что они обработаны композицией по одному из пп.1-6.

8. Нити, волокна или филаменты по п.7, отличающиеся тем, что композиция, находящаяся на поверхности нити, составляет от 1 до 5% от веса нити.

9. Нити, волокна или филаменты по п.7, отличающиеся тем, что они являются нитями с полным титром, составляющим от 700 до 2500 децитекс.

10. Нити, волокна или филаменты по п.7, отличающиеся тем, что они являются нитями с титром одиночной нити, составляющим от 3 до 9 децитекс.

11. Способ получения нитей, волокон или филаментов по одному из пп.7-10, включающий следующие этапы: 1) прядение материала, образующего нить, 2) при необходимости вытягивание нити, 3) при необходимости текстурирование нити,

отличающийся тем, что нить обрабатывают композицией по любому из пп.1-6 во время осуществления способа.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что этап 1) является прядением полимера из расплава.

13. Способ по п.11 или 12, отличающийся тем, что этап обработки осуществляют после этапов 2) и 3).

14. Способ по п.11 или 12, отличающийся тем, что этап обработки проводят перед этапами 2) и 3).

15. Канат, трос или швартов, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, нити, волокна или филаменты по одному из пп.7-10 или нити, волокна или филаменты, полученные способом по одному из пп.11-14.

16. Применение каната по п.15 в устройствах швартовки или постановки на якорь для лодок, кораблей, плавучих пристаней, легких понтонов, буев для якорной стоянки, навигационных или локационных буев.

17. Применение каната по п.15 в области альпинизма.