DE1619001B - Gleitmittel mit antielektrostati sehen Eigenschaften fur synthetische Fasern - Google Patents
Gleitmittel mit antielektrostati sehen Eigenschaften fur synthetische FasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine neuartige Appretur für synthetische Fasern, die die elektrostatische Aufladung
während der Verarbeitung auf ein Mindestmaß verringert und gleichzeitig ausgezeichnete Gleiteigenschaften
vermittelt. -
Synthetische Fasern, Garne u. dgl. neigen dazu, elektrostatische Ladung zu erzeugen. Diese Eigenschaft
ist besonders unangenehm bei der Verarbeitung der Fasern, da die elektrostatische Ladung beim
Spinnen, Weben, Aufspulen u. dgl. stört. Außerdem to neigen solche Fasern dazu, Staub und Fusseln aufzunehmen.
Dimethylpolysiloxan ist zwar ein ausgezeichnetes Gleitmittel für synthetische Fasern, jedoch verringert
es nicht die Ansammlung statischer Elektrizität auf der Faser. Flüssiges Dimethylpolysiloxan steigert
sogar in zahlreichen Fällen das Problem der elektrostatischen Ladung. Es zeigte sich, daß beim Vorliegen
von Gemischen der bekannten organischen antielektrostatischen Mittel mit flüssigem Dimethylpolysiloxan
im allgemeinen Appreturen entstehen, die die schlechtesten Eigenschaften beider Bestandteile aufweisen,
wie schlechte Gleitfähigkeit und geringer, wenn überhaupt elektrostatischer Schutz.
Es wurde nun ein elektrostatische Aufladung verhinderndes Gleitmittel für synthetische Fasern in
Form wäßriger Emulsionen, die Dimethylpolysiloxanc, mehrwertige Alkohole und nichtionogenc
Emulgatoren enthalten, gefunden, die gekennzeichnet sind durch einen Gehalt an:
(A) 100 Gewichtsteile eines flüssigen Dimethylpolysiloxans,
(B) 2,0 bis 20,0 Gewichtsteile Calciumchlorid oder Lithiumchlorid und
(C) 20 bis 40 Gewichtsteile eines mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Lösungsvermittlers für das
Sulz.
Das flüssige Dimethylpolysiloxan (A) kann durch bekannte Herstellungsverfahren erhalten werden.
Zweckmäßig kann die Struktur des flüssigen Polysiloxans linear, verzweigt oder cyclisch sein. Außerdem
ist es gegebenenfalls mit endständigen Triorganosilylgruppcn blockiert. Das flüssige Dimethylpolysiloxan
kann folgende allgemeine Formeln haben:
(Me2SiO)x
R3SiO(Me2SiO)x(MeSiO)31SiR3
OSiR3
Me2
H(OSi)xOH
OSiR3
Me2
H(OSi)xOH
Me2
R3Si(OSi)xOSiR3
R3Si(OSi)xOSiR3
35
Me2
RSiC(OSi)xOSiR3I
RSiC(OSi)xOSiR3I
wobei Me einen Methylrest und R einen Kohlenwasserstoffrest bedeuten; χ und y sind ganze Zahlen,
vorzugsweise von einer Größe, daß die Viskosität der Flüssigkeit mindestens 20 cSt/25°C ist. Einige spezielle
Beispiele für solche Flüssigkeiten haben folgende Formeln:
Me2
(Q5H5)Me2Si(OSi)xOSiMe2(C6H5)
(Me2SiO)3^
(Me2SiO)3^
Me2
C2H5SiC(OSi)xOSiMe2(C2H3)L
C2H5SiC(OSi)xOSiMe2(C2H3)L
CH3C(CH3)2SiO]xSi(CH3)3
55
60 Zweckmäßig wird als Salz (B) entweder Calciumchlorid oder Lithiumchlorid verwendet. Andere hygroskopische
Salze, wie etwa Calciumsulfat oder Magnesiumperchlorat, wurden untersucht, jedoch zeigte es
sich, daß sie sowohl die Ansammlung von statischer Elektrizität nicht verringern oder verhindern und die
gewünschten Gleitfähigkeiteigenschaften nicht erzeugen.
Die Menge des verwendeten Calciumchlorids oder Lithiumchlorids muß innerhalb gewisser Grenzen
gehalten werden. Ein Überschuß an Calciumchlorid oder Lithiumchlorid ergibt nachteilige Wirkungen auf
die Eigenschaften des flüssigen Dimethylpolysiloxans. Es ist deshalb erforderlich, daß höchstens 20 Teile
Calciumchlorid oder Lithiumchlorid, berechnet auf 100 Teile von (A), verwendet werden. Es muß aber in
ausreichender Menge vorhanden sein, damit die. gewünschten antielektrostatischen und gleitfahigmachenden
Eigenschaften eintreten.
Dazu sind mindestens 2 Teile von (B) auf 100 Teile von (A) erforderlich. Jedoch werden die besten
Ergebnisse erzielt, wenn 4 bis 8 Teile von (B) auf 100 Teile (A) verwendet werden.
Da durch die Zugabe von Calciumchlorid oder Lithiumchlorid zu der Polysiloxanappretur die Faser-Faser-Reibung
des Garns vergrößert wird, muß diese Eigenschaft gesteuert werden. Dies wird dadurch
erreicht, daß ein mehrere Hydroxylgruppen enthaltender Lösungsvermittler zugegeben wird, so daß das
Salz in Lösung bleibt, wenn die Emulsion auf die Oberfläche der Faser gebracht wird. Der Ausdruck
»mehrere Hydroxylgruppen enthaltender Lösungsvermittler« bedeutet lediglich irgendeine Substanz, in
der Calciumchlorid oder Lithiumchlorid löslich ist, ohne daß nachteilige Wirkungen entstehen. Als
Lösungsvermittler eignet sich beispielsweise irgendein mehrwertiger Alkohol, in dem sich Calciumchlorid
oder Lithiumchlorid löst, wie etwa Glyzerin, Äthylenglykol, Hexamethylglykol oder ein Alkohol der Formel
HO(CH2CH2O)2H
wobei ζ eine ganze Zahl ist; vorzugsweise wird Glyzerin wegen seines billigen Preises verwendet.
Überschüssige Mengen an Lösungsvermittler haben eine nachteilige Wirkung auf die Viskosität der
Emulsion. Im allgemeinen soll der Anteil des Lösungsvermittlers 40 Teile auf 100 Teile (A) nicht überschreiten.
Mindestens muß er in einem Maße vor-
handen sein, daß Calciumchlorid oder Lithiumchlorid in flüssiger Form auf die Oberfläche der Faser angewendet
werden können. Dafür sind im allgemeinen 10 Teile Lösungsvermittler auf 100 Teile von (A)
ausreichend, obwohl die besten Ergebnisse mit 20 bis 35 Teilen von (C) auf 100 Teile von (A) erzielt werden.
Die erfindungsgemäßen Emulsionen können schnell und einfach hergestellt werden. Zweckmäßig wird
zuerst eine Öl-Wasser-Emulsion dadurch bereitet, daß man flüssiges Dimethylpolysiloxan und den
mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Lösungsvermittler mit irgendeinem der üblichen nichtionischen,
organischen Emulgatoren mischt. Dafür kommen beispielsweise in Frage: Saponine, Kondensationsprodukte
von Fettsäuren mit Äthylenoxyd (z. B. Dodccyläther des Tetraäthylenoxyds), Kondensationsprodukte
von Äthylenoxyd und Sorbitmonolaurat, Kondensationsprodukte von Äthylenoxyd mit Sorbittrioleat,
Kondensationsprodukte von phenolischen Verbindungen, die Seitenketten haben mit Äthylenoxyd (z.B.
das Kondensationsprodukt von Äthylenoxyd mit Isododecylphenyl), Iminderivate (wie etwa polymerisiertes
Äthylenimin oder N-Octadecyl-NLN'-äthylenimid).
Anschließend wird das Calcium- oder Lithiumchlorid zu dieser Emulsion zugegeben. Um das Emulgieren
zu vereinfachen, wird vorzugsweise das Salz (B) als wäßrige Lösung verwendet.
Zur Herstellung der Öl-Wasser-Emulsion müssen die erforderlichen Bestandteile nicht in einer bestimmten
Reihenfolge zugegeben werden. Das flüssige Dimethylpolysiloxan, der Lösungsvermittler und der
nichtionische Emulgator können einzeln oder in irgendeiner Reihenfolge zugemischt werden. Vorzugsweise
wird zuerst die Emulsion hergestellt und dann die wäßrige Lösung von Calciumchlorid oder Lithiumchlorid
zugegeben.
Wasser kann zu der Emulsion zu beliebiger Zeit vor der Verwendung auf der synthetischen Faser hinzugefügt
werden. So ist es z. B. möglich, alles Wasser vor der Zugabe von Calcium- oder Lithiumchlorid zuzusetzen
und das Calcium- oder Lithiumchlorid sodann ungelöst zuzumischen. Wahlweise kann anfänglich
jeder Anteil der gewünschten Wassermenge zugegeben werden und der Rest als wäßrige Lösung von Calcium-
oder Lithiumchlorid.
Der Anteil der emulgierten Komponenten in der Emulsion beträgt 20% oder mehr. Vorzugsweise
kommt jedoch ein Bereich zwischen 50 und 80% zur Anwendung.
Die Emulsionen können mit geeigneten Arbeitsweisen auf die Faser aufgebracht werden. Diese
hängen stark von der Art und dem Zeitpunkt der Anwendung und von dem beabsichtigten Verwendungszweck
ab. Im allgemeinen können die Emulsionen durch ein übliches Verfahren aufgebracht
werden, wie etwa durch Tauchen, Aufstreichen oder Sprühen oder mit einem handelsüblichen Gerät. Die
Art der Anwendung der Emulsionen ist nicht entscheidend. Sie ist lediglich von der Art der synthetischen
Faser abhängig.
Die Anwendung der Emulsion kann sowohl bei der Herstellung der Faser und/oder während der Weiterverarbeitung
erfolgen; beispielsweise beim Spinnen, Weben oder Aufspulen.
Zur Erzielung des gewünschten Effektes muß die
Zur Erzielung des gewünschten Effektes muß die
■ο Faser mit solchen Mengen der Emulsion behandelt
werden, daß die gesamte Oberfläche der Faser bedeckt ist. Um optimale Ergebnisse zu erreichen, wird die
Emulsion in einer Menge zugesetzt, bei der der Anteil des Siloxanpolymeren vorzugsweise mindestens 0,1%,
berechnet auf das Gewicht der Faser, beträgt. Im allgemeinen können auch größere Prozentanteile an
Siloxanpolymeren benutzt werden, wobei ein Überschuß höher als 3% Siloxanpolymeres, berechnet auf
das Gewicht der Faser, nicht zweckmäßig ist.
Die Emulsion wird bevorzugt für synthetische Faser aus Polyolefinen und/oder Acrylpolymerisaten eingesetzt.
Dafür kommen beispielsweise langkettige Polyolefine in Frage, die zumindestens 85% aus
Äthylen, Propylen oder anderen Olefineinheiten be-
stehen. Außerdem kann jede Polyacrylfaser oder eine Faser, in der der Hauptbestandteil irgendeine lange
Kette ist, die zu 85 Gewichtsprozent aus Acrylnitrilgruppen besteht, oder aus modifizierten Acrylpolymerisaten,
welche weniger als 85%, aber mindestens
35% Acrylnitrilgruppen enthält, mit der Emulsion behandelt werden.
Die Emulsionen der folgenden Beispiele wurden
durch die unten beschriebenen Methoden getestet.
Das Garn wurde auf Reibungseigenschaften ent-
weder gegenüber einer Stahl- oder gegenüber einer Keramikspindel getestet. Es wurde zu diesem Zwecke
über die Spindeln mit einer Zugspannung von etwa 80 g in der Ruhe gezogen. Während der Versuche
rollte das Garn mit 91,4 m pro Minute über die
Spindel. Die Spannungsmesser zeigten die Differenz zwischen der Spannung vor der Spindel und nach der
Spindel an, um ein relatives Maß für die Reibungskraft zwischen dem Garn und der Spindel zu erhalten. Die
relative Reibung wurde durch ganze Zahlen dargestellt.
Geringere Reibung wurde durch niedrigere ganze Zahlen ausgedrückt.
Die elektrostatische Ladung, die am Garn entstand, wurde als relative Feldstärke gemessen.
Polypropylen wurde mit erfindungsgemäßen Emulsionen überzogen. Die angeführten Bestandteile wurden
in Gewichtsanteilen angegeben und in.den angeführten Konzentrationen verwendet. Die folgende
Tabelle zeigt die erhaltenen Resultate:
| Gewichtsverhältnis |
Konzen
trationen |
Stahl | Reibung | Elcktrostatis |
| auf der Faser | Keramik | Stahl | ||
| 32 | 40 | 6 | ||
| — | 0,4% | 15 | 14 | 5 |
| 35/2 | 0,4% | 16 | 13 | fr 3 |
| 23,5/3/23/5 | 0,4 | >40 | >40 | 4 |
Keramik
Keine Appretur
Nur DMP 35OcSt ...
DMP/CaCl2
DMP/CaClz/Glyzerin
5
5
3
3
Fortsetzung
| Appretur fur die Faser | Gewichtsvcrhiiltnis | Konzen | Stahl | Reibung | Elektrostatische Ladung | Keramik | |
| Nr. | trationen | 4 | |||||
| DMP/CaClz/Glyzerin .... | 30/3/17 | auf der Faser | >40 | Keramik | Stahl | 4 | |
| 5 | DMP/CaClz/Glyzerin .... | 17/3/30 | 0,4 | >40 | >40 | 4 | 3 |
| 6 | DMP/CaC^/Glyzcrin .... | 36/2/12 | 0,4 | 17 | >40 | 4 | 2,5 |
| 7 | DMP/CaClz/Glyzerin .... | 36/3/11 | 0,4 | 20 | 12 | 2,5 | 2 |
| S | DMP/CaClz/Glyzerin .... | 48/4/12 | 0,4 | 24 | 13 | 2,5 | 4 |
| 9 | DMP/CaCyGlyzcrin .... | 34/2/14 | 0,4 | 20 | 13 | 2 | 15 |
| 10 | DMP/Glyzcrin | 36/12 | 0,4 | — | 14 | 3 | |
| 11 | 0,4 | — | 7 | ||||
In der Tabelle bedeutet DMP Dimethylpolysiloxan.
Die Emulsion enthält 50% emulgierte Bestandteile, und die Viskosität beträgt, wenn nicht anders angegebcn,
1000cSt/25°C.
Mit keiner Appretur (Test 1) sind sowohl die Gleitfähigkeit
wie die antielektrostatischen Eigenschaften schlecht. Nur mit dem flüssigen Dimethylpolysiloxan
(Test 2) ist die Gleitfähigkeit gut, aber es ergibt sich eine wesentliche Ansammlung von elektrostatischer
Ladung. Wird flüssiges Dimethylpolysiloxan und ein Salz der Gruppe (B) verwendet (Test 3), aber kein
mehrere Hydroxylgruppen enthaltender Lösungsvermittlcr, so sind die Ergebnisse bereits beachtlich. Die
Teste 4 bis 6 zeigen die ungünstigen Ergebnisse, die durch die Verwendung eines Übermaßes an dem
mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Lösungsvermiltlers entstehen. Die Teste 7 bis 10 zeigen die ausgezeichneten
Eigenschaften, die erhalten werden, wenn man die drei notwendigen Bestandteile innerhalb der
bevorzugt verwendeten Konzentrationsgrenzen hält.
Aus Test 11 ergibt sich, daß bei Verwendung von
DMP und Glyzerin allein eine starke elektrostatische
Aufladung eintritt.
Verwendet man folgende Mengenverhältnisse von flüssigem Dimethylpolysiloxan, Calciumchlorid und
Glyzerin statt jenen bei den Testen 7 bis 10 im Beispiel 1, so werden gleichwertige Ergebnisse erhalten.
| DMP | CaCl2 | Gljzerm |
| 100 | 20,0 | 20 |
| 100 | 15,0 | 22,5 |
| 100 | 10,0 | 25 |
| 100 | 7,5 | 30 |
| 100 | 5,0 | 35 |
| 100 | 2,5 | 37,5 |
| 100 | 1,0 | 40,0 |
55
60
Ersetzt man die Polypropylenfaser im Beispiel 1 durch Polyäthylen- oder Acrylpolymerisatfasern, so
werden gleichwertige Ergebnisse erzielt.
Bei Ersatz von Calciumchlorid im Beispiel 1 durch Lithiumchlorid ergeben sich dieselben Resultate.
Ersetzt man Glyzerin im Beispiel 1 entweder durch Glykol oder durch Hexamethylenglykol, so erreicht
man gleichwertige Ergebnisse.
Verwendet man statt 0,4% Appretur auf der Faser im Beispiel 1 0,1, 0,25, 0,5, 1,0, 2,5 oder 5% Appretur,
so erhält man die gleichen Ergebnisse.
Claims (2)
1. Elektrostatische Aufladung verhindernde Gleitmittel für synthetische Fasern in Form wäßriger
Emulsionen, die Dimethylpolysiloxane, mehrwertige Alkohole und nichtionogene Emulgatoren
enthalten, gekennzeichnet durch einen Gehalt an
(A) 100 Gewichtsteilen flüssigem Dimethylpolysiloxan,
(B) 2 bis 20 Gewichtsteilen Calciumchlorid oder Lithiumchlorid,
(C) 20 bis 40 Gewichtsteilen eines mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Lösungsvermittlers
für das Salz.
2. Elektrostatische Aufladung verhindernde Gleitmittel nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bestandteil (C) Glyzerin ist.
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