DE4000304A1 - Polymerhaltige spinnpraeparationen in form waessriger emulsionen oder waessriger loesungen - Google Patents

Polymerhaltige spinnpraeparationen in form waessriger emulsionen oder waessriger loesungen

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Description

Die Erfindung betrifft Spinnpräparationen in Form wäßriger Emul­ sion oder wäßriger Lösungen, die wasserlösliche Polymerverbindun­ gen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 enthal­ ten, ein Verfahren zur Verminderung des Abschleuderns von Spinn­ präparationen von Faseroberflächen sowie die Verwendung bestimmter wasserlöslicher Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Mole­ kulargewichte von größer 106 in wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen Lösungen von Spinnpräparationen zur Verminderung des Abschleuderns der Spinnpräparationen von Faseroberflächen.
Bei der Herstellung von Chemiefasern, die aus der Schmelze er­ sponnen werden, ist der erste Verarbeitungsprozeß unmittelbar nach Austritt der Kapillaren aus der Spinndüse, das heißt unmit­ telbar nach der Bildung der Filamente, die Behandlung der Faser­ oberfläche mit Spinnpräparationen, die als Hauptwirksubstanzen Glättemittel und Antistatika enthalten ("Chemiefa­ sern/Textil-Industrie" 1977, 328-335). Es ist allgemein bekannt, daß ohne eine solche Präparierung Chemiefasern weder hergestellt noch in der textilen Weiterverarbeitung verwendet werden können. Das Aufbringen eines Glättemittels ist notwendig, weil die ur­ sprüngliche Oberfläche der meisten polymeren Fasermaterialien hohe Reibungskräfte verursacht, so daß durch die ständigen Kontakte mit beispielsweise Leitorganen während der Herstellungs- und Verar­ beitungsprozesse ein Abscheuern der Fasern erfolgt, was letztlich zu Filament- oder Garnbrüchen führen kann. Des weiteren nehmen po­ lymere Filamentmaterialien im allgemeinen nur wenig Wasser auf. Sie neigen daher dazu, sich elektrostatisch aufzuladen.
Bei der Faserherstellung sowie bei der Weiterverarbeitung der Fa­ sern sind heute schnellaufende Maschinen mit Fadengeschwindig­ keiten von bis zu 6000 m/Minute üblich. Bei diesen hohen Ge­ schwindigkeiten kommt es häufig zum Abspritzen eines nicht uner­ heblichen Teils der aufgetragenen textilen Gleitmittel, wie Spinnpräparationen oder Spulöle. Das Abschleudern der Gleitmittel stellt nicht nur eine Verschwendung dar; durch das Abschleudern ist es auch nahezu unmöglich, die für die einzelnen Arbeitspro­ zesse benötigten Auftragsmengen exakt einzuhalten. Darüber hinaus bringt das Abspritzen auch eine Beeinträchtigung der Sicherheit mit sich, beispielsweise schlüpfrige Fußböden in der unmittelbaren Umgebung der Maschinen sowie Atmungsbehinderungen und Hautrei­ zungen, hervorgerufen durch abgeschleuderte Tröpfchen, die sich in Form feiner Nebel verteilen. Zur Verminderung des Abspritzens von textilen Gleitmitteln während der Faserherstellung und -verarbeitung wurde bereits vielfach vorgeschlagen, den textilen Gleitmitteln Polymerverbindungen zuzusetzen. So ist beispielsweise aus US 44 00 281 bekannt, daß textile Gleitmittel auf Basis von Kohlenwasserstoffen, wie Mineralölen, und/oder Fettsäureestern und/oder Fetten und/oder Ölen, die hochmolekulare Polymere von α-Mono-Olefinen mit 4 bis 20 C-Atomen enthalten, ein verbessertes Haftvermögen auf der Faseroberfläche besitzen. Ferner ist aus den europäischen Schutzrechten EP 2 61 415 und EP 1 27 293 bekannt, daß die Verwendung von hochmolekularen Polyisobutenen sowie die Verwendung von Copolymeren, die als Monomerenbestandteile Butene in Kombination mit C5-20-α-Olefinen enthalten, eine Verminderung des Abspritzens von Spulölen während der Garnverarbeitung bewir­ ken. Die in US 40 98 702 beschriebenen Spulöle enthalten polymere Viskositätsindexverbesserer, beispielsweise Polyisobutene mit Mo­ lekulargewichten zwischen 20 000 und 2 000 000, Polyalkylstyrole mit Molekulargewichten zwischen 20 000 und 2 000 000 oder Polymethacrylate mit Molekulargewichten zwischen 300 000 und 800 000, zur Verbesserung der Haftung der Spulöle an der Faserober­ fläche.
Die mit den bekannten Polymerverbindungen erzielte Verminderung des Abschleuderns von textilen Gleitmitteln, insbesondere von Spinnpräparationen von Faseroberflächen, ist jedoch in vielen Fäl­ len noch nicht zufriedenstellend. Die der Erfindung zugrunde lie­ gende Aufgabe bestand daher in der Entwicklung von Spinnpräpara­ tionen, die, im Vergleich zu bekannten Spinnpräparationen, deut­ lich verbesserte Hafteigenschaften auf den Faseroberflächen be­ sitzen und die somit bei den heute üblichen hohen Fadengeschwin­ digkeiten nicht mehr oder nur noch in sehr geringen Mengen abge­ schleudert werden.
Es wurde nun gefunden, daß die an die zu entwickelnden Spinnprä­ parationen gestellten hohen Anforderungen erfüllt werden, wenn Spinnpräparationen, die in Form wäßriger Emulsionen oder wäßriger Lösungen vorliegen, wasserlösliche Polymerverbindungen mit Ge­ wichtsmitteln der Molekulargewichte von größer 106 enthalten.
Gegenstand der Erfindung sind dementsprechend Spinnpräparationen auf Basis von Glättemittel, Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmitteln mit einem Gehalt an Polymerverbindungen, in Form wäß­ riger Emulsionen oder wäßriger Lösungen, die dadurch gekennzeich­ net sind, daß sie eine oder mehrere der folgenden wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 enthalten:
Polyalkylenoxide und/oder
Polyacryl- und/oder Polymethacrylamide und/oder
Copolymere aus Acryl- und/oder Methacrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen.
Weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Verminderung des Abschleuderns von Spinnpräparationen von Faseroberflächen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß unmittelbar nach Austritt der Kapillaren aus der Spinndüse Spinnpräparationen, die eine oder mehrere der folgenden wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Ge­ wichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106:
Polyalkylenoxide und/oder
Polyacryl- und/oder Polymethacrylamide und/oder
Copolymere aus Acryl- und/oder Methacrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen
enthalten, in Form wäßriger Emulsionen oder wäßriger Lösungen auf die Fadenbündel aufgebracht werden.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von wasserlös­ lichen Polyalkylenoxiden mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106, wasserlöslichen Polyacryl- und/oder Polymethacrylami­ den mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 und/oder wasserlöslichen Copolymeren aus Acryl- und/oder Methacrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen mit Gewichtsmit­ teln der Molekulargewichte größer 106 in wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen Lösungen von Spinnpräparationen zur Verminderung des Ab­ schleuderns der Spinnpräparationen von Faseroberflächen.
Der Gehalt an wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmit­ teln der Molekulargewichte größer 106 liegt in den wäßrigen Emul­ sionen oder in den wäßrigen Lösungen der erfindungsgemäßen Spinn­ präparationen bevorzugt zwischen 0,0001 und 0,3 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,005 und 0,05 Gew.-%. Als wasserlösliche Poly­ merverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 werden vorzugsweise Polyethylenoxide, Polyacrylamide und/oder Copolymere aus Acrylamid und Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen eingesetzt. Polyethylenoxide mit Gewichtsmitteln der Molekularge­ wichte größer 106 werden beispielsweise von Union Carbide als Pul­ ver unter den Namen Polyox® WSR301 und Polyox® WSR Coagulant und Polyacrylamide mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 beispielsweise von Henkel KGaA unter der Bezeichnung Ferro­ cryl® oder von Stockhausen unter der Bezeichnung Praestol® ange­ boten. Copolymere aus Acrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen, beispielsweise Copolymere aus Acrylamid und Acrylsäure mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 sind beispielsweise unter dem Namen Superfloc® (Hersteller: Cyan­ amid) erhältlich.
Als wasserlösliche Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 werden Polyethylenoxide in Spinnprä­ parationen besonders bevorzugt eingesetzt.
Wäßrige Emulsionen oder wäßrige Lösungen von Spinnpräparationen, die Glättemittel, Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmittel und gegebenenfalls weitere Additive enthalten, werden bei Temperaturen zwischen 18 und 25°C entweder mit wasserlöslichen Polymerverbin­ dungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 ver­ setzt oder zu wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmit­ teln der Molekulargewichte größer 106 gegeben. Bei der Herstellung erfindungsgemäßer Spinnpräparationen werden die wasserlöslichen Polymerverbindungen vorzugsweise in Form wäßriger Lösungen einge­ setzt. Die erhaltenen wäßrigen polymerhaltigen Spinnpräparation­ emulsionen oder -lösungen enthalten bevorzugt 0,0001 bis 0,3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,005 bis 0,05 Gew.-% wasserlös­ liche Polymere mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 und haben einen Gesamtaktivsubstanzgehalt zwischen 3 und 40 Gew.-%. Bezogen auf den Gesamtaktivsubstanzgehalt enthalten poly­ merfreie, wäßrige Emulsionen oder Lösungen von Spinnpräparationen vorzugsweise
35 bis 95 Gew.-% Glättemittel
0 bis 55 Gew.-% Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmittel
0 bis 10 Gew.-% Additive, z. B. pH-Wert-Regulanzien, Fadenschlußmittel, Bakterizide und/oder Korrosionsschutzmittel.
Als Glättemittel in erfindungsgemäßen Spinnpräparationen eignen sich beispielsweise Mineralöle, Carbonsäureester, hergestellt aus aliphatischen Carbonsäuren mit 8 bis 22 C-Atomen und gerad- und/oder verzweigtkettigen, gegebenenfalls alkoxylierten Alkylal­ koholen mit 1 bis 22 C-Atomen, beispielsweise Isobutylstearat, n-Hexyllaurat, Talgfettsäure-2-ethylhexylester, Kokosfettsäuretri­ glyceride und/oder Trimethylolpropan-tripelargonat, Silicone, bei­ spielsweise Dimethylpolysiloxan und/oder Polyalkylenglycole, bei­ spielsweise Ethylenoxid/Propylenoxid-Mischpolymere mit mittleren Molekulargewichten zwischen 600 und 6000. Als Emulgatoren, Netz­ mittel und/oder Antistatika kommen anionische, kationische und/oder nichtionische Tenside in Betracht, wie Mono- und/oder Diglyceride, beispielsweise Glycerinmono- und/oder Glycerindiole­ at, alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte und/oder propoxylierte Fette, Öle, Fettalkohole mit 8 bis 22 C-Atomen und/oder C8-18-Al­ kylphenole, beispielsweise Rizinusöl, ethoxyliert mit 10 bis 40 Mol Ethylenoxid (EO), und/oder C16-18-Fettalkohole, alkoxyliert mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, gewünschtenfalls alkoxylier­ te C8-22-Fettsäuremono- und/oder -diethanolamide, beispielsweise gegebenenfalls ethoxyliertes Ölsäuremono- und/oder -diethanolamid, Talgfettsäuremono- und/oder -diethanolamid und/oder Kokosfettsäure­ mono- und/oder -diethanolamid, Alkali- und/oder Ammoniumsulfonate von gegebenenfalls alkoxylierten C8-22-Alkylalkoholen, C8-22-Alke­ nylalkoholen und/oder aromatischen Alkoholen, Umsetzungsprodukte von gegebenenfalls alkoxylierten C4-22-Alkylalkoholen mit Phos­ phorpentoxid oder Phosphoroxychlorid in Form ihrer Alkali-, Ammoni­ um- und/oder Aminsalze, beispielsweise Phosphorsäureester von ge­ gebenenfalls ethoxylierten C12/14-Fettalkoholen, Alkali- und/oder Ammoniumsalze von C8-22-Alkylsulfosuccinaten, beispielsweise Natri­ umdioctylsulfosuccinat und/oder Aminoxide, beispielsweise Dimethyl­ dodecylaminoxid. Bei dieser beispielhaften Aufzählung von Glätte­ mitteln, Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmitteln muß berück­ sichtigt werden, daß eine Vielzahl der genannten Substanzen nicht nur eine Funktion, sondern mehrere Funktionen in Spinnpräparatio­ nen erfüllen: beispielsweise kann ein Glättemittel gleichzeitig auch als Antistatikum und/oder als Emulgator wirken.
Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmittel können in jedem Mi­ schungsverhältnis zueinander in den erfindungsgemäßen Spinnpräpa­ rationen eingesetzt werden.
Als Additive können die erfindungsgemäßen Spinnpräparationen pH-Wert-Regulanzien, beispielsweise aliphatische C1-22-Carbon­ säuren und/oder C1-4-Hydroxycarbonsäuren, wie Essigsäure, Glycol­ säure und/oder Ölsäure, Alkalihydroxide, wie Kaliumhydroxid und/oder Amine, wie Triethanolamin, Fadenschlußmittel, beispiels­ weise Fettsäuresarcoside und/oder Mischpolymerisate mit Maleinsäu­ reanhydrid und/oder Polyurethane gemäß DE 38 30 468, Bakterizide und/oder Korrosionsschutzmittel enthalten.
Die Applikation polymerhaltiger, wäßriger Spinnpräparation-Emul­ sionen oder -Lösungen erfolgt in bekannter Weise unmittelbar nach Austritt der Kapillaren aus der Spinndüse. Die Präparationen, die eine Temperatur zwischen 18 und 30°C haben, werden mit Hilfe von Auftragswalzen oder mittels Dosierpumpen über geeignete Applika­ toren aufgebracht. Die Aktivsubstanzauftragsmenge (Ölauflage) der erfindungsgemäßen Spinnpräparation-Emulsionen oder Spinnpräpara­ tion-Lösungen liegt zwischen 0,3 und 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Fadenbündel. Nach der Behandlung mit den Präparationen werden die Fadenbündel auf Spinnspulen aufgewickelt. Die Fadenbün­ del können beispielsweise aus Polyestern, Polyamiden, Polyolefinen und/oder Polyacryl bestehen.
Die erfindungsgemäßen Spinnpräparationen haften sehr gut auf Faser­ oberflächen und werden bei den heute üblichen hohen Fadengeschwin­ digkeiten nur in sehr geringen Mengen abgeschleudert.
Beispiele
Die Angaben in % bedeuten Gew.-%.
Zusammensetzung der Spinnpräparation
78,5% Isobutylstearat
5% Oleyl/Cetylalkohol×5 Mol EO
2,2% Kokosfettsäuremonoethanolamid×4 Mol EO
0,8% Ölsäure
6% Tergitol® 15S3 (Hersteller: Union Carbide; sekundärer Fettalkohol×3 Mol EO)
6% Tergitol® 15S7 (Hersteller: Union Carbide; sekundärer Fettalkohol×7 Mol EO)
1,5% Wasser
Aus 150 g der obengenannten Spinnpräparation und 840 g Wasser wur­ de eine wäßrige Emulsion hergestellt und in diese bei 20°C 10 g einer wäßrigen 1 gew.-%igen Polyox® WSR301-Lösung eingerührt. Polyester (167 dtex/34 Filamente) wurde mit einer Spinngeschwindig­ keit von 3200 Meter pro Minute gesponnen. Der Auftrag der polymer­ haltigen Spinnpräparation-Emulsion, die eine Temperatur von 20°C hatte, erfolgte unmittelbar nach Austritt der Kapillaren über eine Dosierpumpe (Ölauflage: 1,5 Gew.-%). An der ersten Stelle nach der Applikation der Spinnpräparation, an der das Faserbündel seine Laufrichtung änderte, wurde die abgespritzte Menge gesammelt und gewogen. Im Vergleich zu der Spinnpräparation ohne Polymerzusatz wurde mit der polymerhaltigen Spinnpräparation eine Reduzierung der abgespritzten Menge von 82% erzielt.

Claims (11)

1. Spinnpräparationen auf Basis von Glättemitteln, Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmitteln mit einem Gehalt an Polymer­ verbindungen in Form wäßriger Emulsionen oder wäßriger Lö­ sungen, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine oder mehrere der folgenden wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 enthalten:
Polyalkylenoxide und/oder
Polyacryl- und/oder Polymethacrylamide und/oder
Copolymere aus Acryl- und/oder Methacrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen.
2. Spinnpräparationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen Lösungen der Spinn­ präparationen 0,0001 bis 0,3 Gew.-%, vorzugsweise 0,005 bis 0,05 Gew.-% wasserlösliche Polymerverbindungen enthalten.
3. Spinnpräparationen nach einem oder beiden der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen Lösungen der Spinnpräparationen wasserlösliche Poly­ ethylenoxide, wasserlösliche Polyacrylamide und/oder wasserlös­ liche Copolymere aus Acrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3-5 C-Atomen enthalten.
4. Spinnpräparationen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen Lösungen der Spinnpräparationen wasserlösliche Polyethylenoxide enthalten.
5. Verfahren zur Verminderung des Abschleuderns von Spinnpräpa­ rationen von Faseroberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach Austritt der Kapillaren aus der Spinndüse Spinnpräparationen, die eine oder mehrere der folgenden was­ serlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Mole­ kulargewichte größer 106 enthalten:
Polyalkylenoxide und/oder
Polyacryl- und/oder Polymethacrylamide und/oder
Copolymere aus Acryl- und/oder Methacrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen
in Form wäßriger Emulsionen oder wäßriger Lösungen auf die Fadenbündel aufgebracht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wäßrige Spinnpräparation-Emulsionen oder -Lösungen, die 0,0001 bis 0,3 Gew.-%, vorzugsweise 0,005 bis 0,05 Gew.-% wasserlösliche Poly­ merverbindungen enthalten, auf die Fadenbündel aufgebracht werden.
7. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 5 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß wäßrige Spinnpräparation-Emulsionen oder -Lösungen, die wasserlösliche Polyethylenoxide, wasser­ lösliche Polyacrylamide und/oder wasserlösliche Copolymere aus Acrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3-5 C-Atomen enthalten, auf die Fadenbündel aufgebracht werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß wäßrige Spinnpräparation-Emulsionen oder -Lösungen, die wasserlösliche Polyethylenoxide enthalten, auf die Fadenbündel aufgebracht werden.
9. Verwendung von wasserlöslichen Polyalkylenoxiden mit Gewichts­ mitteln der Molekulargewichte größer 106 und/oder wasserlös­ lichen Polyacryl- und/oder Polymethacrylamiden mit Gewichts­ mitteln der Molekulargewichte größer 106 und/oder wasserlös­ lichen Copolymeren aus Acryl- und/oder Methacrylamid und unge­ sättigten Carbonsäuren mit 3-5 C-Atomen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 in wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen Lösungen von Spinnpräparationen zur Verminderung des Abschleuderns der Spinnpräparationen von Faseroberflächen.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß was­ serlösliche Polyethylenoxide, wasserlösliche Polyacrylamide und/oder wasserlösliche Copolymere aus Acrylamid und ungesät­ tigten Carbonsäuren mit 3-5 C-Atomen verwendet werden.
11. Verwendung nach einem oder beiden der Ansprüche 9 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß wasserlösliche Polyethylenoxide ver­ wendet werden.
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