Brevet FR2088014A1 — publié le 19720107

La présente invention concerne des compositions destinées à être utilisées dans l'industrie textile, elle a trait, notamment, à des compositions d'huile minérale capables de former des émulsions stables du type huile dans l'eau pour conférer 5 un fini antistatique aux fibres• Il est bien connu dans la technique que l'application d'un lubrifiant à base d'huile minérale aux fibres facilite fortement les opérations de fabrication comme le cardage, le tissage, le filage, etc»»»de sorte que l'usure des machines 10 est réduite et que la rupture des fibres est diminuée» Les compositions appliquées aux fibres textiles doivent également posséder des propriétés antistatiques» le problème pour empêcher l'accumulation de charges d'électricité statique sur les textiles a gêné cette industrie pendant de nombreuses 15 années» Cette propriété de retenir les charges d'électricité statique est souvent rencontrée dans le traitement des fibres synthétiques comme dans la fabrication de polyesters et de polyamides, de chlorure de polyvinyle, d'acétate de polyvinyle et d'autres produits vinylique de polymérisation ainsi que dans 20 la fabrication de polymères de dérivés d'acide acrylique» Il est avantageux d'appliquer un lubrifiant textile sous la forme d'une émulsion du type huile dans l'eau et un problème particulier trouvé dans l'utilisation de compositions d'émulsions antérieures du type huile dans l'eau réside dans la mé-25. diocre stabilité de l'émulsion pendant des périodes de temps prolongées» On a proposé de nombreuses compositions qui combinent 1'antistaticité et le pouvoir lubrifiant connus des fibres dans une composition émulsifiable, cependant il existe encore une demande dans l'industrie textile pour des compositions éco-30 nomiques qui retiennent l'uniformité après 1'émulsification et qui, en même temps, transfèrent de façon efficace aux fibres textiles les qualités d'antistaticité et de pouvoir lubrifiant désirées• V invention crée un lubrifiant antistatique émulsifiable 35 pour des fibres qui comprend en combinaison une ou plusieurs des matières suivantes exprimées en parties en poids, à savoir : (a) Une huile minérale ayant une viscosité de l'ordre de 50 à '-5 secondes universel!es Saybolt à 37,8°G en quantité de 60 à 70 parties; 70 16769 2 2088014 (b) Un ester de méthyle d'un acide gras en à C-jg en une quantité d'environ 10 à 15 parties; (c) Un ester d'acide phosphorique d'un produit d'addition d'oxyde d'éthylène C) d'un alcool aliphatique linéaire 5 en Cg à Clg , ou (2) d'un alcool aliphatique à chaîne ramifiée en à C£q ou (3) d'un mono-et/ou d'un di-alcoyl-phénol dans lequel le radical alcoyle renferme de 5 à 12 atomes de carbone, ces produits d'addition contenant de 2 à 2 0 moles d'oxyde d'éthylène par mole 10 d'alcool ou d'alcoyl-phénol, et l'ester d'acide phosphori- que peut être présent sous la forme d'un sel de métal alca lin neutralisé suivant une quantité de 6 à 10 parties; (d) Un tristéarate de polyoxyéthylène-sorbitan suivant une quantité de 8 à 10 parties, et 15 (e) un alcanolamide d'un acide gras normalement liquide en C-jg à Q|g en une quantité d'environ 3 à 4 parties» Les esters d'acide phosphorique qui, lorsqu'ils sont prépa rés, sont généralement des mélanges de iiono- et de di-esters, sont, de préférence, obtenus en faisant réagir 1 mole de 2 0 *2^5 avee environ 2 à 4, 5 moles des produits d'addition d'oxyde d'éthylène de l'alcool aliphatique linéaire ou de l'ai coyl —phénol, et, dans ce cas, la température peut être compri se dans la gamme allant jusqu'à environ 100°C, la réaction ayant lieu en présence ou en l'absence d'un diluant liquide 25 organique inerte, en particulier dans la gamme de 50 à 65°C Ces procédés de phosphatation sont décrits, par exemple, dans les brevets américains Nos» 2 441 295, 2 676 975, 2 701 258 et 3 004 056, dans "Chemical Industries",Octobre 1942, pages 516 à 521 et 557, et dans "Organo Phosphorous Compounds", John 30 Wiley & Sons, York, 1950, pages 220 à 223» Des alcools et des alcoyl-phénols représentatifs à partir desqrels les produits d'addition d'oxyde d'éthylène précités sont constitués et qui sont amenés à réagir par exemple avec 1*2O5 pour produire les esters d'acide phosphorique, sont re-35 présentés par 1'alcool n-octylique, l'alcool n-nonylique, l'ai cool n-décylique, l'alcool n-dodécylique, l'alcool n-tridécyli que, l'alcool n-tétradécylique, 1.'alcool n-pentadécylique, l'alcool n-hexadécylique, l'alcool oléylique, l'alcool n-stéa-rylique, les oxo-alcools contenant de 10 à 2 0 atomes de car 70 16769 3 -2088014 bone comme l'alcool oxo-tridécylique, l'alcool oxo-hexadécy-lique, et l'alcool oxo-pentadécylique (d'autres de ces composés étant illustrés dans le brevet américain Ko. 2 965 678), le 2-éthyl-octanol, les dodécanols, les tétradécanols, les 5 hexadécanols, et les octadécanols à chaîne ramifiée, l'amyl-phénol, le diamyl-phénol, le nonyl-phénol, le dinonyl-phénol, le dodécyl-phénol et le didodécyl-phénol• Les esters d'acide phosphorique qui ont une utilité particulière sont constitués par les produits d'addition ayant de 2 à 8 moles d'oxyde 10 d'éthylène d'alcools aliphatiques linéaires en C-jq à (alcools décylique, undécylique, dodécylique, tridécylique, et tétradécylique) et les mélanges de deux ou plusieurs de ces alcools• L'ester d'acide phosphorique peut être neutralisé avec 15 un alcali (par exemple l'hydroxyle d'un métal alcalin tel que le sodium, le potassium, le lithium ou l'ammonium) in situ pendant la fabrication de la composition lubrifiante ou il peut être ajouté sous la forme neutralisée» -De préférence, on utilise l'hydroxyde de potassium comme agent de neutralisation 2 0 en raison de la meilleure solubilité et du fait qu'il est ajouté avantageusement sous la forme d'une solution à 45 La quantité exacte de la base ajoutée dépend naturellement des considérations stoechiométriques• En général, un léger excès de la quantité stoechiométrique est employé car la valeur de 25 pH désirée de l'émulsion finale est comprise dans la gamme de 7,5 à 8,5. Cette valeur de pH finale se révèle être particulièrement appropriée en raison de la demande de stabilité de l'émulsion et également pour empêcher ouônhiber la corrosion lorsque la composition est mise en contact avec les fibres 30 textiles et les machines- Les esters de méthyle des acides gras utiles dans les compositions de l'invention comprennent les esters de méthyle d'acide gras saturés et insâturés en C^ à C^g dont des exemples représentatifs sont l'acide laurique, l'acide myris-35 tique, l'acide palmitique, l'acide stéarique, l'acide oléique, l'acide palmitoléique, les acides gras d'huile de résine de pin et d'autres mélanges du commerce de ces acides comme les acides gras mélangés avec de l'huile de coprah et diverses fractions inférieures d'acides gras en mélange- Un mélange du 70 16769 2088014 commerce particulièrement désirable d'esters de méthyle d'acides gras est vendu sous la dénomination de "CB-18" par "The Procter & Gamble Company" et se compose d'environ 70% d'oléate, de lino-léate et de stéarate, de 25% de palmitate, le reste étant 5 constitué de quantités variables d'esters de méthyl à base de laurate et de myristate» Le tristéarate de polyoxyéthylène-sorbitan est généralement fabriqué en condensant du tristéarate de sorbitan avec de l'oxyde d'éthylène» Pour les fins de l'invention, ce compo-10 sé doit avoir une valeur HLB de l'ordre de 8 à 15, ou de 40 à 75 % en poids d'oxyde d'éthylène- Le tristéarate de polyoxyéthylène-sorbitan contenant environ 52 % en poids d'oxyde d'éthylène est particulièrement approprié» Les aleanol-amides d'acides gras normalement liquides en 15 C1g à C1g qui constituent l'un des ingrédients des compositions de l'invention comprennent, à titre d'exemple, le diétha-nolamide d'acide oléique, le diéthalolamide d'acide gras d'huile de résine de pin, le diéthanolamide d'acide linoléique et les amides d'acides gras correspondants de mono-et de di-glycérol-20 aminés, de dipropanol-amine, de diisopropanol-amine, d'aminoéthyl-éthanol-amine, de dibutanol-amine et de diisobutanol-amine• Le diéthanolamide d'acide oléique est particulièrement satisfaisant et il peut être produit, par exemple, en condensant le même nombre de moles de diéthanol-amine et d'acide oléique ou en conden-25 sant environ 1,5 à 2 moles de diéthanolamine avec 1 mole d'acide oléique, à des températures de 150 à 165°C pendant plusieurs heures ou en condensant l'acide oléique sous la forme d'un ester comme l'ester de triglycéride, avec la diéthanolamine, ou en condensant l'oléate de méthyle avec la diéthanol-30 aminé en présence de méthylate de sodium comme catalyseur ou par oxyéthylation de l'amitié de l'acide oléique» L'ordre de mélange des ingrédients lors de la préparation des compositions lubrifiantes émulsifiables de l'invention n'est pas critique, mais il est habituellement plus convenable d'ajouter 35 les divers ingrédients en les mélangeant à l'huile minérale» Dans la préparation des émulsions destinées à être utilisées dans l'invention, 1'émulsification apparaît facilement 70 16769 5 2088014 dans l'eau, y compris l'eau de ville, par exemple par simple malaxage de la composition lubrifiante avec l'eau, tant aux températures supérieures qu'aux températures inférieures à la température ambiante- à titre d'exemple, une émulsion contenant 10$ en poids de composition lubrifiante peut être préparée très facilement à 10°C sans que l'on observe de séparation pendant une durée de 24 heures. Les émulsions préférées du type huile dans l'eau se composent de 10 parties en poids de la composition lubrifiante et de 90 parties en poids d'eau» Toutefois, cette'gamme peut varier considérablement comme, par exemple, suivant des quantités de 5 à 20 parties de composition lubrifiante et de 95 à 80 parties d'eau. En général, il n'est pas souhaitable d'avoir une quantité supérieure à 30 en poids de la composition lubrifiante car l'émulsion tend à s'épaissir à ces valeurs supérieures et la stabilité tend à devenir marginale» Par conséquent, en général, ces émulsions doivent comporter de 70 à 99 parties d'eau et de 30 à 1 parties de la composition lubrifiante» Les compositions de l'invention confèrent des propriétés de frottement de fibre à fibre et de fibre à métal très satisfaisantes. Une accumulation des charges électrostatiques sur les fibres traitées est largement ou pratiquement supprimée" L'application aux fibres peut être réalisée par des procédés classiques comme par immersion, pulvérisation ou application au rouleau. L'invention est représentée par les exemples non limitatifs suivants ou toutes les parties sont exprimées en poids» Exemple 1 On prépare, en combinant les composés suivants, un lubrifiant liquide émulsifiable antistatique pour fibres : Parties en poids (a) Huile minérale blanche (viscosité 55 secondes universelles Saybolt à * 37,8°C) 64,5 (b) Esters de méthyle constitués de 70% d'oléate, de linoléate et de stéarate, de 2 5% de palmitate et de 5% de laurate et de myristate • 13,5 70 16769 6 2088014 (c) Egter d'acide phosphorique d'alcool aliphatique linéaire (radicaux alcoyle en à C-|4_), de poids moléculaire moyen 180, additionné de 4 moles d'oxyde d'éthylène 5 par mole d'alcool 6, 1 (d) Solution aqueuse à 45% d'hydroxyde de potassium 1,9 (e) Tristéarate de polyoxyéthylène-sorbitan (52,5$ en poids d'oxyde d'éthylène) 10,0 10 (f) Diéthanolamide d'acide oléique 4,0 Cette composition à un pH de 8,3 dans une émulsion aqueuse à 10 On prépare très facilement une émulsion à 10 % avec de l'eau de ville à 10°C, 25°C et 50°C, avec une légère agitation. Après 24 heures, on n'observe pas de formation de crème ou 15 d'autres instabilités» Exemple 2 à 5 On utilise les mêmes ingrédients que ceux de l'exemple 1, les proportions en parties en poids variant comme indiqué ci-dessous- Les lettres entre parenthèses se rapportent aux matiè-2 0 res de l'exemple 1« EXEMPLES Composés 2 3 4 5 ( parties en poids) (a) 62,5 60,5 66,5 70,0 25 (b) 13,5 13,5 13,5 13,5 (c) 10,0 10,0 6,1 8,0 (d) 3,0 3,0 1,9 2,5 (e) 8,0 10,0 8,0 6,0 (f) 3,0 3,0 4,0 1,9 30 On prépare une émulsion à 10 % en utilisant chacune des compositions des exemples 2 à 5 et on les conserve à la température ambiante pour effectuer des observations visuelles sur la stabilité de l'émulsion» Après 24 heures, on ne perçoit pas ou peu de formation de crème, d'huile ou de noyaux» 35 Les exemples suivants démontrent les effets bénéfiques en ce qui concerne le pouvoir lubrifiant et la résistance à l'accumulation des charges d'électricité statique lorsque les compositions de l'invention sont appliquées à des fibres particulières • 70 16769 7 2088014 Exemple 6 Demi-vie de la charge statique -Fibres traitées avec 25$ Fibres en poids de l'émulsion de 5 témoin l'exemple 1 - NYLON y 7 200 secondes 120 secondes - DACE0N* ^10 000 secondes 135 secondes - POLYPROPYLENE ** y 1 800 secondes 78 secondes * Dénomination commerciale pour les fibres polyesters de 10 téréphtalate de polyéthylène» ♦♦Fibres de polypropylène 210 deniers 35 filaments» Ces résultats démontrent les propriétés antistatiques avantageuses des compositions de l'invention» les essais sont effectués en utilisant le procédé de résistivité à l'aide de l'appa-15 reil Rothschild» La valeur enregistrée sous la forme d'une indication du taux de décharge représente la demi-vie d'une charge électrostatique de 100 volts appliquée à travers 2 0 brins de fibres» Les fibres témoin NYLON et DACRON sont traitées de façon à retirer le fini du fabricant tandis que les fibres 2 0 de polypropylène contiennent ce fini initial» Exemple 7 Les résultats suivants démontrent les caractéristiques de frottement des fibres qui sont traitées avec les émulsions préparées en utilisant les compositions de l'invention» Les essais 2 5 sont réalisés en utilisant un analyseur de tension Rothschild qui fournit un enregistrement continu de-la tension en grammes à mesure que les fibres sont éprouvées» A. NYLON Tension en grammes 3° Eil à métal Fil.à fil Fibres témoin 30 à 40 20 à 30 Fibres traitées avec 2 5% en poids de l'émulsion de l'exemple 1 40 à 50 12 35 Conditions : 30 m/mn; humidité relative 34 % à 21, 1°C. Le fini du fabricant a été retiré pour les fibres témoins» Là encore, les résultats indiquent un comportement supérieur N dans la réduction importante de la tension fil à fil.avec une élimination simultanée de la fluctuation dans la valeur de 7-0 16769 8 f 2088014 tension» B. Fibres de polypropylène (210 deniers, 35 filaments) Tension en grammes Fil à métal Fil à fil 5 Fibres témoin 31 à 45 27 à 39 Fibres traitées avec 25% en poids de l'émulsion de l'exemple 1 35 à 44 16 à 20 Conditions : 6 m/mn; humidité relative 34% à 21, 1°C. 'C Le fini du fabricant est laissé sur les fibres témoin» Tant pour le frottement fil à métal que pour le frottement fil à fil, la fluctuation est réduite et la tension fil à fil est essentiellement abaissée en même temps» C. JDAOROM* (70 deniers, 34 filaments) 1 5 Tension en grammes Fil à métal Fil à fil Fibres témoin 70 à 77 77 à 87 Fibres traitées avec 25% en poids de l'émulsion de 2 0 l'exemple 1 48 à 50 29 à 30 Conditions : 6 m/mn; humidité relative 38 à 41 % entre 22 °C et 22 ,2 °C * Dénomination commerciale pour les fibres polyesters de téré-phtalate de polyéthylène» 2 5 Le fini du fabricant a été retiré pour les fibres témoin» * Là encore, une réduction sensible de la tension avec une réduction simultanée de la fluctuation est constatée» Il y a lieu de remarquer qu'il est connu dans la technique de fabriquer des auxiliaires textiles antistatiques en utilisant 30 divers esters de phosphate tels que ceux décrits, par exemple, dans les brevets américains -^os» 2 7 30 498 , 2 842 4 62 , 3 1 7 0 877 et 3 056 744» Cependant, aucun de ces brevets, pour autant qu'on le sache, ne décrit ou ne suggère des compositions possédant les propriétés très avantageuses de l'invention, qui sont pro-35 duites avec un prix de revient très faible» 70 16769 9 2088014 KEVEMDICATIOUS 1 _ Composition lubrifiante émulaifiable pour fibres textiles, caractérisée en ce qu'elle comprend, exprimé en poids : 5 (a) environ de 60 à 70 parties d'une huile minérale ayant une viscosité de l'ordre de 50 à 125 secondes universelles Saybolt à 37,8°C; (b) environ de 10 à 15 parties d'un ester de méthyle d'un acide gras en C^ à C^g; 10 (c) environ de 6 à 10 parties d'un sel de métal alcalin d'un ester d'acide phosphorique d'un produit d'addition d'oxyde d'éthylène d'au moins un élément choisi parmi le groupe comprenant (1) un alcool aliphatique linéaire en Cg à C^g t (2) un alcool aliphatique à chaîne ramifiée 15 enC10 à °20 et (3) un mono-ou un di-alcoyl-phénol dans lequel le radical alcoyle contient de 5 à 12 atomes de carbone, ces produits d'addition renfermant de 2 à 20 moles d'oxyde d'éthylène par mole d'alcool ou d'alcoyl-phénol suivant les cas; 20 (d) environ de 8 à 10 parties de tristéarate de polyoxyéthylène-sorbitan contenant de 40 à 75 % en poids d'oxyde d'éthylène; (e) environ de 3 à ,4 parties d'un alcanol-amide d'un acide gras normalement liquide en à C^g. 25 2 - Composition suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'ingrédient (c) est un sel de métal alcalin d'un ester d'acide phosphorique d'un produit d'addition de 2 à 8 moles d'oxyde d'éthylène d'un alcool aliphatique linéaire en C1Q à C14_. 30 3 - Composition suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'ingrédient (e) est un diéthanol-amide d'un acide gras choisi parmi le groupe comprenant l'acide oléique et les acides gras d'huile de résine de pin. 4 - Composition suivant la revendication 1, caractérisée 35 en ce que l'ingrédient (a) est une huile minérale ayant une viscosité d'environ 55 secondes universelles Saybolt à 37,8°C, en ce que l'ingrédient (c) est un ester d'acide phosphorique d'un mélange d'alcools aliphatiques linéaires en C^ à ^14» d'un poids moléculaire moyen d'environ 180, additionné de 70 16769 10 208&014 4 moles d'oxyde d'éthylène par mole de l'alcool, cet ester de phosphate étant présent sous la forme d'un sel de potassium, et en ce que l'ingrédient (d) est le tristéarate de polyoxyéthylène-sorbitan contenant environ 50 % en poids d'oxyde 5 d'éthylène» 5 - Emulsion aqueuse caractérisée en ce qu'elle comprend, en poids, de 70 à 99 parties d'eau et de 30 à 1 parties de la composition de la revendication T. 6 - Emulsion aqueuse caractérisée en ce qu'elle comprend, 10 en poids, environ 90 parties d'eau et 10 parties de la composition de la revendication 1« 7 - Emulsion aqueuse caractérisée en ce qu'elle comprend, en poids, environ 80 à 95 parties d'eau et 20 à 5 parties de la composition de la revendication 2. 15 8 - Emulsion aqueuse caractérisée en ce qu'elle comprend, en poids, environ 80 à 95 parties d'eau et 20 à 5 pa r-ties de la composition de la revendication 3« 9 - Emulsion aqueuse caractérisée en ce qu'elle comprend, en poids, environ 80 à 95 parties d'eau et 20 à 5 par-20 ties de la composition de la revendication 4.