DE1047374B

DE1047374B - Verfahren zur antistatischen Ausruestung von Fasern aus hydrophoben Kunststoffen

Info

Publication number: DE1047374B
Application number: DEK12832A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Paul Schlack
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1952-01-14
Filing date: 1952-01-14
Publication date: 1958-12-24
Also published as: FR1072075A; GB786953A; NL83548C; NL175295B

Description

DEUTSCHES

Bei der Verarbeitung von Stapelfasern aus hydrophoben Kunststoffen, wie z. B. linearen Polyamiden, Polyurethanen, linearen Polyestern, Acrylnitrilpolymeren, Polyvinylidenchloridverbindungen, Zellulosetriacetat oder Polyvinylformal, erfolgt in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit eine mehr oder weniger störende elektrostatische Aufladung, andererseits zeigen solche Fasern wegen der Glätte und Dichte der Oberfläche nur eine geringe Affinität zu üblichen Präpärations- oder Schmälzmitteln. Bei Fasern aus Polyamiden kommt hinzu, daß diese bei niederem Einzeltiter wegen ihrer weichen Beschaffenheit beim Krempeln und Kardieren meistens größere Schwierigkeiten verursachen als andere Fasern. Diese Anstände durch Behandeln der Polyamidfasern mit Gerbstoffen, wie Tannin, sulfierten Polyoxysulfonen und ähnlichen synthetischen Produkten, zu beheben ist bekannt, jedoch ergibt sich hier als Nachteil, daß die Farbafrinität herabgesetzt wird und die behandelten Fasern namentlich im Licht zur Verfärbung neigen.

Es ist ferner bekannt, Polyamidfasern durch Aufbringen von hochmolekularen, zähe Filme bildenden Polymerisaten, wie Polyvinylalkohol, zu versteifen. Endlich hat man auch schon versucht, Zellwolle dadurch zu verbessern, daß man die Faser vor dem Verspinnen mit wäßrigen Lösungen von Sulfogruppen enthaltenden Kondensationsharzen aus aromatischen Oxyverbindungen und aliphatischen Aldehyden behandelt und härtet. Die so mit gehärteten Harzen behandelte Zellwolle ergibt jedoch beim nachträglichen Verspinnen häufig unbefriedigende Ergebnisse, außerdem läßt sich das Präparationsmittel kaum mehr von dem fertigen Garn entfernen.

Es wurde nun gefunden, daß man die elektrostatische Aufladung wirksam verhindern und die Schwierigkeiten bei der Verarbeitung selbst feiner weicher Polyamidfasern, z. B. aus polymeren ε-Caprolactam, auf Krempeln oder Karden überwinden kann, wenn man auf die Faser wasserlösliche Salze von niedrigmolekularen Vinylpolynieren mit einem Gehalt an neutralisierten Sulfosäuregruppen aufbringt, zweckmäßig in Verbindung mit üblichen Schmälzmitteln, wie Seifen und seifenartigeii Verbindungen, z. B. Oleylsarkosin, Salzen der Oleyl- oder Stearoyloxäthansulfonsäure, Oleylmethyltaurin, Kondensaten aus Fettsäuren oder Paraffinsulfonsäuren und niedrigmolekularen Eiweißspaltprodukten, Salzen von Alkylsulfonaten, ferner mit durch Öxäthylierung wasserlöslich gemachten höheren Fettalkoholen, Fettsäureamiden oder Fettsäuren, Salzen partiell sulfonierter Öle oder Fette oder deren Mischungen. Es ist dabei vorteilhaft, den wäßrigen Behandlungsflotten noch geringe Mengen in Wasser am sich nicht löslicher,

Verfahren zur antistatischen Ausrüstung von Fasern aus hydrophoben Kunststoffen

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45

Dr. rer. nat. Paul Schlack, Frankfurt/M.-Höchst, ist als Erfinder genannt worden

aber verteilbarer Verbindungen mit hydrophilen Gruppen zuzusetzen, wie Fettalkohole, höhere Fettsäureamide und Alkylsulfonamide, Fettsäureäthanolamide, niedrig oxaithylierte Fettalkohole oder Monoester von Glykölen mit höheren Fettsäuren.

Die für das Verfahren der Erfindung in Frage kommenden Vinylpolymeren mit neutralisierten SO₃H-Gruppen können die SO₃H-Gruppe an Kohlenstoff, Sauerstoff oder Schwefel gebunden enthalten.

Die Molekülgröße der Polymeren kann in weiten Grenzen schwanken, soll jedoch nicht ausreichen, um dem Film, der sich beim Eintrocknen ergibt, eine zäh elastische Beschaffenheit und entsprechende mechanische Widerstandsfähigkeit zu verleihen, weil eine zu starke Versteifung den Kardierungsprozeß stören kann. Die jeweils optimale Molekülgröße ist unter anderem abhängig vom Molekulargewicht der Monomeren und von der Konstitution des monomeren Moleküls.

Die anionische Komponente wird so ausgewählt, daß die Hygroskopizität den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt ist, um einerseits zu spröde, andererseits zu weiche und bei der textlien Abarbeitung schmierende Überzüge zu vermeiden. Als Basen kommen Alkalien, Erdalkalien, Ammoniak oder Amine, wie z. B. Triäthanolamin oder Cyclohexylamki, in Frage. Erforderlichenfalls kann man zur Einstellung der Hygroskopizität noch hydrophile Stoffe, wie Glycerin, PoIyglycerin, Sorbit oder milchsaure Salze hinzufügen.

Es ist nicht notwendig, daß die Salze der PoIyvinylsulfonate in reinem Zustand verwendet werden.

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In der Regel können rohe, salzhaltige Produkte benutzt werden, wie man sie erhält, wenn man Polymeren, z. B. Polystyrol, in einem cyclischen Äther gelöst, mit Chlorsulfonsäure oder Schwefeltrioxyd sulfoniert und die Reaktionsprodukte in ersterem Fall bei Kohlenwasserstoffsulfierung vorwiegend Sulfochlorid, auf die Natriumsalze verarbeitet, wobei dann mehr oder weniger erhebliche Mengen an Salz im Produkt verbleiben. Dieser Salzgehalt ist nicht nur nicht schädlich, sondern verbessert häufig die Löslichkeit der Produkte und setzt die Viskosität der wäßrigen Lösung herab. Man kann auch durch Dialyse gereinigte Polymeren verwenden.

Für Polyamidfasern besonders geeignet ist das Salz einer Polystyrolsulfonsäure, die als Natriumsalz in 5%iger wäßriger Lösung eine relative Viskosität von 1,2 bis 1,5 aufweist. Dieses Produkt gibt beim Eindampfen einen mechanisch nicht widerstandsfähigen Film, der gut an der Faser haftet. Durch die Überzüge nach der Erfindung wird nicht nur die elektrostatische Aufladung während der Verarbeitung bei den üblichen relativen Luftfeuchtigkeiten (zwischen 55 und 70%, in manchen Fällen selbst noch zwischen 35 und 55%) verhindert, sondern auch der Charakter der Faser so beeinflußt, daß selbst feine Spinnfasern von nur 1,2 bis 2 den Stärke ohne Schwierigkeit über die normale Baumwolldeckelkarde gebracht werden können.

Im allgemeinen werden die erfindungsgemäß verwendeten Präparationsmittel in neutralem oder schwach alkalischem Medium auf die Faser gebracht. Sie lassen sich leicht restlos und ohne Veränderung des färberischen Verhaltens der Faser wieder auswaschen. Wünscht man eine besonders ausgeprägte Versteifung, so kann erfindungsgemäß auch in saurem Medium gearbeitet werden, wobei zu berücksichtigen, ist, daß dann ein gewisser Rückgang der Farbaffinität eintritt. Diese Affinitätsmmderung kann man verhindern, wenn man die besonders kurzkettigen Anteile der SO₃H-Gruppen tragende Polymeren vorher abtrennt und ferner nur solche Hilfsmittel zusetzt, die auch in saurem Medium keine Blockierung basischer Gruppen bewirken, z. B. Verbindungen, die durch Carboxylgruppen oder, besser, durch Polyglykoläthergruppen wasserlöslich bzw. dispergierbar gemacht sind.

Beim Arbeiten in saurem Medium, z. B. in Gegenwart von Ameisensäure, besteht die Gefahr einer Anfärbung der Fasern, wenn die Produkte selbst nicht in farblosem Zustand vorliegen. Färbende Verunreinigungen können mitunter durch Bleichen oder Behandeln oder durch Einwirkung von Adsorptionsmitteln aus den Lösungen der Polymeren entfernt werden. Bei synthetischen Fasern mit basischen Gruppen, insbesondere bei Polyamiden, verwendet man zweckmäßig sowohl beim Arbeiten in neutralem wie in saurem Medium einen Zusatz von faseraffinen Stoffen.

Beispiel 1

Stapelfaser aus polymerem ε-Caprolactam von 2 den, Schnittlänge 40 mm mit schlichter Kräuselung, die vom Spinnen her ungefähr 0,05% Präparation enthält, wird 2 Minuten in eine wäßrige Lösung von 50° C eingetaucht, die im Liter 8 g niedrigviskoses polystyrolsulfonsaures Natrium (relative Viskosität der 5%igen, etwa 1,2% NaCl enthaltenden wäßrigen Lösung 1,3) enthält. Die Faser wird auf 30% Feuchtigkeit abgepreßt und bei 60° C getrocknet. Nach Auslegen in einen Raum von 65% relativer Luftfeuchtigkeit bis zur Aufnahme von 4% Wasser läßt sich die präparierte Faser mit üblicher Produktionsgeschwindigkeit auf der normalen Deckelkarde der Baumwollspinnerei unter guter Vliesbildung verarbeiten. Störungen durch elektrostatische Aufladung treten nicht auf.

Versucht man dieselbe Faser, nur mit gewöhnlichen Schmälzmitteln auf Fettbasis versehen, in gleicher Weise zu verarbeiten, so ergeben sich rasch Störungen

ίο durch Füllung des Tambours und schlechte Vliesbildung.

Wird mit der vorstehend genannten Lösung eine mechanisch gekräuselte Stapelfaser aus polymerem Acrylnitril vom Einzeltiter 1,2 den, Stapellänge 40mm, behandelt, dann abgeschleudert und getrocknet, so läßt sich die gut gefärbte Faser auf der Baumwollkarde allein und in Mischungen mit Baumwolle ohne Schwierigkeiten verarbeiten.

Beispiel 2

Dieselbe Faser wie im Beispiel 1 wird 2 Minuten in eine Flotte von 50° C getaucht, die im Liter 8 g des obenerwähnten rohen Salzes von kochsalzhaltigen Polystyrolsulfonat und 5 g Natriumsalz des Kondensationsproduktes aus 4-Chlor-2-sülfobenzaldehyd und 2 Mol 2,4-Dichlorphenol enthält. Die Laufeigenschaften der behandelten Faser auf der im Beispiel 1 erwähnten Karde sind durch den Zusatz des faseraffinen Hilfsstoffs verbessert. Die Tambourfüllung ist geringer, und es fällt weniger Deckelputz an. Die Auflösung der Faser ist vorzüglich und das Vlies sehr gleichmäßig und noppenfrei.

Beispiel 3

Ein Fadenkabel aus polymerem ε-Caprolactam vom Gesarnttiter 40 000 den, Einzeltiter 2,0 den, das vom Spinnen her noch etwa 0,05% Präparationsmittel enthält, wird 40 Sekunden durch ein auf 98° C gehaltenes wäßriges Bad gezogen, das 0,3% des im Beispiel 2 erwähnten Kondensationsproduktes aus 4-Chlor-2-sulfobenzaldehyd und 2,4-Dichlorphenol enthält und praktisch neutral reagiert. Nach dem Abpressen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 25% wird das kontinuierlich weiterlaufende Kabel mit einer Verweilzeit von 1 Sekunde durch eine auf 60° C erwärmte Flotte geführt, die 2% des in den vorangehenden Beispielen erwähnten rohen Salzes des kochsalzhaltigen Polystyrolsulfonats enthält. Dann wird auf 30% abgequetscht und bei 90° C getrocknet.

Anschließend wird das Band mechanisch gekräuselt und auf Stapel (40 mm) geschnitten. In die pneumatisch aufgelöste Faserflocke wird als Schmälze eine 2%>ige wäßrige Emulsion von ansulfoniertem Talg eingesprüht. Die Menge ist derart geregelt, daß etwa 0,05% Fettstoff auf die Faser gelangen. Die behandelten Fasern enthalten neben dem faseraffinen Fettstoff etwa 0,1% teilweise sulfierten Fettstoffs und etwa 0,8% Salz des polymeren Sulfonats. Die Flocke läßt sich bei verhältnismäßig niederer relativer Luftfeuchtigkeit, z. B. noch bei 40%, einwandfrei auf der üblichen Baumwollkarde vorarbeiten, so daß sich bei der anschließenden Ausspinnung Garne von hoher Gleichmäßigkeit und Reinheit ergeben.

Beispiel 4

Mechanisch gekräuselte Stapelfaser aus Polyhexamethylenadipinamid vom Einzeltiter 1,5 den, Stapellänge 40 mm, wird 5 Minuten lang bei 40° C behandelt in einer Flotte, die im Liter 8 g polyallylsulfonsaures Natrium und 0,5 g N-Oleyl-N-methyltaurin-

Claims

1 047 3/4 natrium enthält. Die auf 3O°/o Gewichtszunahme abgeschleuderte Faser wird bei 65° C getrocknet, dann geöffnet. Die mechanisch wieder geöffnete Flocke wird zum Schluß noch mit einer wäßrigen Lösung von schwach sauer eingestelltem Ricinusölsulfon besprüht, derart, daß zusätzlich 0,05% Fettstoff auf die Faser kommen. Die so vorbereitete Faser zeigt unter den üblichen Bedingungen keine Neigung zu störender elektrostatischer Aufladung und läßt sich auf der Baumwolldeckelkarde sehr gut verarbeiten. Zur Herstellung des Polyallylsulfonats wird Polyallylchlorid vom Durchschnittsmolekulargewicht etwa 800 im Rührautoklav mit 40%igem wäßrigem Methanol bei 105° C mit Natriumsulfit bis zur Wasserlöslichkeit umgesetzt. Beispiel 5 Mechanisch gekräuselte Stapelfaser aus polymerem f-Caprolactam vom Einzelfasertiter 2,75 den, Stapellänge 85 mm, wird 2 Minuten bei 40° C in einer Lösung von 10 g des Natrramsalzes des sulfierten Mischpolymerisates aus Styrol und Maleinsäureanhydrid und 0,8 g oleyloxyäthansulfonsaurem Natrium geschwemmt. Die auf 30% Gewichtszunahme abgeschleuderte, getrocknete und geöffnete Faser läßt sich auf der Kammgarnwalzenkrempel ausgezeichnet verarbeiten und zeigt keinerlei Neigung zu elektrostatischer Aufladung. Zur Gewinnung des Sulfterungsproduktes wird das Mischpolymerisat aus Styrol und Maleinsäureanhydrid in Dioxan bei niederer Tempereratur mit Chlorsulfonsäure sulfiert, das Sulfierungsprodukt nach Abscheiden mit Eis und Wasser verseift und mit Soda neutralisiert. Der Gehalt an Kochsalz stört die Verwendung des Produktes in keiner Weise. c Patentansprüche:

1. Verfahren zur antistatischen Atisrüstung von Fasern aus hydrophohen Kunststoffen, insbesondere Polyamiden, dadurch gekennzeichnet, daß man als Präparationsmittel wasserlösliche Salze

ίο von niedrigmolekularen Vinylpolymeren mit einer Vielzahl von Sulfogruppen, z. B. Polystyrolsulfonsäure, verwendet, vorzugsweise in Verbindung mit wasserlöslichen Schmälzmitteln, die höhere paraffmistihe Reste enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Präparationsmittel zusammen mit faserverwandten Verbindungen mit anionaktivem Charakter auf die Faser gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung im sauren Medium in Gegenwart von Wasser erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit zusätzlich noch wasserunlösliche Stoffe mit hydrophilen Gruppen, insbesondere höhere Alkohole oder Amide, dispergiert enthalten.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer wäßrigen Lösung von sulfongruppenhaltigen Polymeren behandelten Faserstoffe nachträglich noch mit Schmälzmitteln behandelt werden, zweckmäßig durch Einsprühen der Schmälze in die geöffnete Flocke.