DE1185572B - Verfahren zur Avivage und antistatischen Ausruestung von Textilien aus alpha-Olefinpoeren - Google Patents
Verfahren zur Avivage und antistatischen Ausruestung von Textilien aus alpha-OlefinpoerenInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: D 06 m
Deutsche Kl.: 8 k-1/08
Nummer: 1185 572
Aktenzeichen: H42017IVc/8k
Anmeldetag: 15. März 1961
Auslegetag: 21. Januar 1965
Die Erfindung betrifft die Behandlung fadenförmiger
Strukturen und Textilien synthetischen Ursprungs, die aus a-Olefinpolymeren bestehen.
Bei der Herstellung von Fasern, Fäden, Garnen, Gespinsten, Schnüren, Kabeln u. dgl., die im folgenden
als fadenförmige Gegenstände bezeichnet werden, z. B. durch Öffnen, Kardieren, Verstrecken, Vorspinnen,
Verspinnen, Verdrillen, Aufwickeln u. dgl., wird der fadenförmige Gegenstand über verschiedene
Führungen, Walzen, Stifte und weitere Vorrichtungen geführt. Bei der Handhabung der fadenförmigen Gegenstände
über diese verschiedenen Vorrichtungen wird das Gut einer starken Biege- und Abriebwirkung
unterworfen, die zu einem Brechen und Ausfransen vieler der einzelnen Fasern oder Fäden führt. Bei der
Verarbeitung von Fasern der angegebenen Art führt dieses Ziehen über derartige Vorrichtungen auch zu
der Anhäufung einer statischen elektrischen Ladung. Wenn der fadenförmige Gegenstand in ein Textilgut
ζ. B. durch ein Stricken, Weben u. dgl. verarbeitet wird, tritt eine weitere Beschädigung des fadenförmigen Gegenstandes
und Verwickeln desselben auf. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, werden als Schmiermittel
bezeichnete Behandlungsmittel, bekanntlich Appretieröle und Konditioniermittel (Anfeuchtmittel) auf den fadenförmigen Gegenstand baldmöglichst
nach dessen Herstellung aufgebracht.
Derartige Behandlungsmittel werden nach folgenden Funktionen ausgewählt: Verringerung der Oberflächenreibung
zwischen dem Garn und der Führung, Verhinderung des Ansammeins einer statischen Ladung,
Vermittlung eines zufriedenstellenden Griffes des Garnes und Beständigkeit gegen Alterung oder Oxydation.
Häufig erfordert die anschließende Verarbeitung des fadenförmigen Gegenstandes oder des Textilproduktes,
wie z. B. das Färben, die Entfernung des Behandlungsmittels. Somit ist ein Behandlungsmittel zweckmäßig,
das sich leicht durch Reinigung entfernen läßt. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Behandlungsmittel in
Form einer wäßrigen Lösung vorliegt und somit leicht und einfach aufgetragen werden kann.
Es ist eine große Anzahl an Stoffen aus der einschlägigen Industrie als Textil-Behandlungsmittel bekannt.
Derartige Mittel stellen z. B. Abkömmlinge langkettiger Fettverbindungen dar, die 12 bis 18 Kohlenstoffatome
aufweisen und die auf Grund ihrer bekannten Schmiereigenschaften ausgewählt worden sind.
Diese ölartigen Verbindungen sind jedoch nicht wasserlöslich; um diese Verbindungen wasserlöslich zu
machen, setzt man diese mit einem Alkylenoxyd, wie Äthylenoxyd, um. Gewöhnlich beträgt der Alkoxylierungsgrad
der Fettverbindung etwa von 15 Alkylen-Verfahren zur Avivage und antistatischen
Ausrüstung von Textilien aus a-OlefinpoIymeren
Ausrüstung von Textilien aus a-OlefinpoIymeren
Anmelder:
Hercules Powder Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. A. van der Werth, Patentanwalt,
Hamburg-Harburg 1, Wilstorfer Str. 32
Als Erfinder benannt:
Max Levine, Cleveland Heights, Ohio (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. März 1960 (15 071)
oxydeinheiten bis zu mehreren hundert Alkylenoxydeinheiten.
Es wurde gefunden, daß bei der Behandlung von oc-Olefinpolymeren mit mindestens 3 C-Atomen in
wiederkehrenden Einheiten mit derartigen Mitteln, die große Gruppen an Alkylenoxydeinheiten aufweisen,
eine wesentliche Beschleunigung des Abbaues des PoIymeren und ein Verlust der mechanischen Festigkeit,
eine Farbveränderung sowie eine Verschlechterung der Qualität bewirkt wird. Textilien aus Poly-«-olefin-Garnen
der angegebenen Art, die mit Mitteln dieser Art behandelt worden sind, zeigen eine erhöhte Neigung,
beim Alterungstest zu zerfallen.
Es wurde gefunden, daß alkoxylierte Abkömmlinge einer gesättigten aliphatischen Verbindung mit einem
aktiven Wasserstoffatom und einer Kohlenwasserstoffkette von 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, bei denen
durch Alkoxylierung bis 4 Alkylenoxydeinheiten ungelagert sind, auf eine Λ-Olefinpolymerfaser der angegebenen
Art aufgebracht werden können, ohne daß hierdurch eine Schädigung des Polymeren eintritt. Im
übrigen zeigen derartig behandelte Polymeren auch eine verringerte Oberflächenreibung, einen zufriedenstellenden
Griff, eine geringe elektrostatische Aufladung und eine Verbesserung der Reinigungsfähigkeit
für die nachfolgenden Behandlungsschritte.
Das Behandlungsmittel stellt einen alkoxylierten Abkömmling einer langkettigen gesättigten aliphatischen
Verbindung dar, die ein aktives Wasserstoffatom und eine Kohlenwasserstoffkette mit 12 bis 18 Kohlenstoff-
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atomen aufweist und im Durchschnitt nicht mehr als 4 Mol Alkylenoxyd pro Mol dieses Abkömmlings besitzt.
Das Behandlungsmittel wird in einer Menge von nicht mehr als 3 Gewichtsprozent auf dem fadenförmigen
Gegenstand angebracht.
Behandlungsmittel, deren Alkoxylierung auf den erfindungsgemäßen Bereich begrenzt ist, zeigen an den
Polymeren keine Abbauwirkungen im Vergleich zu den herkömmlich angewandten Behandlungsmitteln, deren
Alkoxylierung im Durchschnitt 25 oder 30 Mol Alkylenoxyd pro Mol der alkoxylierten Ausgangsverbindung
beträgt. Selbst bei diesem geringen Alkoxylierungsgrad sind die Behandlungsmittel ausreichend wasserlöslich
und durch wäßrige Lösungen wieder entfernbar. Dieselben können auch in organischen Lösungsmittellösungen
oder als unverdünnte Flüssigkeiten aufgebracht werden. Das Aufbringen der erfindungsgemäßen
Behandlungsmittel erfolgt in verschiedener Weise, und zwar z. B. durch Auftropfen oder Aufsprühen organischer
Lösungsmittellösungen oder wäßriger Lösungen oder Dispersionen oder durch Tauchen. Die benötigte
Konzentration des Behandlungsmittel schwankt in Abhängigkeit von der Art des fadenförmigen Gegenstandes,
dessen Behandlung u. dgl. Von besonderer Bedeutung sind die Schmiereigenschaften des Kohlen-Wasserstoffteiles
des ausgewählten Behandlungsmittels; Kohlenwasserstoffe mit 12 bis 18 Kohlenwasserstoffatomen
sind allgemein bekannte Schmiermittel, und somit werden alkoxylierte aliphatische Verbindungen
mit praktisch gesättigten Kohlenwasserstoff ketten dieser Molekülgröße bevorzugt.
Diese praktisch gesättigten Kohlenwasserstoffketten sind mit funktionellen Gruppen verknüpft, die ein
aktives Wasserstoffatom aufweisen, wie z. B. Säure-, Ester-, Alkohol- und Amidgruppen. Besondere Vorteile
ergeben sich bei der Anwendung eines alkoxylierten Esters einer langkettigen Fettsäure, wie Palmitin-,
Stearin- oder Laurinsäure. Diese Säuren werden vorzugsweise mit C1- bis C4-Alkanolen verestert. Ungesättigte
Kohlenwasserstoffketten als hydrophober Teil des Behandlungsmittels zeigen eine wesentliche Beschleunigung
in dem Abbau des Polymeren unter der Einwirkung von Wärme und Licht und sind ungeeignet.
Die Erfindung ist auf fadenförmige Gegenstände aus faserbildenden Poly-«-olefinen anzuwenden, die
wenigstens 3 Kohlenstoffatome pro Monomereneinheit aufweisen, besonders bei fadenförmigen Gegenständen
aus sterisch regelmäßigen, stark kristallinen und hochmolekularen Polymeren der «-Olefine der Formel
CH2 = CHR, in der R eine Alkylgruppe ist. «-Olefine führen bei der Polymerisierung derselben vermittels
bestimmter Katalysatoren zu einem Polymerengemisch aus kristallisierbaren, sterisch regelmäßigen und nicht
kristallisierbaren Polymeren, die vorzugsweise einen höheren Gehalt an sterisch regelmäßiger Struktur aufweisen.
Die sterisch regelmäßigen Polymeren stellen jedoch normalerweise feste, lineare, regelmäßig kristallisierbare
Kopf-Schwanz-Polymere dar, die praktisch keine Verzweigungen aufweisen, die länger als R
sind und die von den nicht kristallisierbaren Polymeren dadurch unterschieden werden können, daß praktisch
die gesamten asymmetrischen tertiären Kohlenstoffatome der Hauptkette der benachbarten Monomereneinheiten
die gleiche sterische Konfiguration besitzen, so daß die Hauptkette des Makromoleküls bei der Ausbreitung
in einer Ebene praktisch alle R-Gruppen auf einer Seite der Ebene und alle mit den tertiären Kohlenstoffatomen
verbundenen Wasserstoffatome an der entgegengesetzten Seite zeigt. Prototyp sind fadenförmige
Gegenstände aus sterisch regelmäßigem und faserbildendem Polypropylen.
Fäden aus sterisch regelmäßigem Polypropylen mit einer reduzierten spezifischen Viskosität von 2,3 werden
über eine Walze geführt, die teilweise in einer 8 %igen
wäßrigen Emulsion eines Gemisches aus Butylpalmitat und äthoxylierter Palmitinsäure eintaucht, das durchschnittlich
3 Mol Äthylenoxyd pro Mol Palmitinsäure enthält. Hierdurch werden 1,6% angegebenen Gemisches
auf das Garn aufgebracht. Die Fäden werden gereckt, um das Polymere zu orientieren. Anschließend
werden Fäden verdrillt und zu einem Kabel bzw. Garn zusammengefaßt. Während der Verarbeitung des Garnes,
dessen Führung über Führungen, Reckrollen und Stifte wird praktisch keine Fadenbildung oder Aufbau
einer statischen Ladung verursacht. Die Verarbeitung führt zu einem Garn hoher Qualität mit weichem und
vollem Griff.
Aus dem Garn B gewirkter Stoff wird einem beschleunigten Alterungstest unterworfen. Von einem
Teil des gewirkten Stoffes wird das Behandlungsmittel entfernt (Garn A) und derselbe in gleicher Weiseden
beschleunigten Alterungsprüfungen unterworfen. Ähnliche Garne sind mit der Ausnahme hergestellt, daß die
angewendeten Behandlungsmittel äthoxyliertes Butyll palmitat mit einem Durchschnitt von erstens 7 Mo-Äthylenoxyd
und zweitens 25MoI Äthylenoxyd pro Mol Butylpalmitat aufweisen. Die Ergebnisse der beschleunigten
Alterungsprüfungen der aus diesen Garnen mit den Behandlungsmitteln hergestellten gewirkten
Stoffe sind weiter unten angegeben und dieselben als Garn C bzw. als Garn D gekennzeichnet.
Der beschleunigte Alterungstest wird so ausgeführt, daß der gewirkte Stoff ohne Spannung in einem auf
150° C gehaltenen Ofen angeordnet wird, wobei durch den Ofen Luft mit einer Geschwindigkeit von 0,0285
m3/min geführt wird. Die Anzahl der Stunden unter
diesen Bedingungen, bis das Garn zerstört wird, wird als Abbauindex festgestellt.
Die Ergebnisse dieser Prüfung auf die beschriebenen Stoffe sind im folgenden angegeben:
Garn A | Garn B | Garn C | Garn D | |
Abbauindex .. | 100 | 60 | 14,4 | 2,4 |
Überraschend ist der Abbauindex des Garnes B, das erfindungsgemäß behandelt worden ist, erheblich besser
als derjenige der Garne, die stärker äthoxylierte Behandlungsmittel aufweisen. Der Äthoxylierungsgrad
des Mittels auf dem Garn C ist zwar nur geringfügig höher, führt jedoch bereits zu einer wesentlichen Verringerung
des Index, während der Äthoxylierungsgrad des Mittels auf dem Garn D innerhalb der in der
Textilindustrie für das Schmieren und die vorbereitende Behandlung synthetischer Garne bekannten
Mittel liegt, diese verursachen jedoch einen Abbau mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit.
Sterisch regelmäßige Polypropylen-Stapelfasern mit Fasern von 3 Denier pro Faden in Längen von etwa
4,3 cm werden während des Öffnens mit einer 14%igen
wäßrigen Emulsion von äthoxyliertem Stearinsäure-
amid mit einem Durchschnitt von 3 Mol Äthylenoxyd pro Mol Stearinsäureamid besprüht, wobei 1 % des
Stearinsäureamides aufgebracht wird. Die behandelten Stapelfasern werden kardiert, das Kardenband gereckt,
in ein Vorgespinst verformt und versponnen. Die Fasern gleiten während dieser Arbeitsgänge leicht und
einheitlich übereinander, ohne daß ein ausgefranstes und uneinheitliches Kardenband gebildet oder eine
übermäßige elektrostatische Aufladung gebildet wird.
Es ist bekannt, daß bei dem Kardierungsvorgang leicht elektrostatische Aufladungen erzeugt werden.
Unter Anwendung eines »Electrical Resistance Tester« des Typs, wie er von der Custom Scientific Instruments
Company hergestellt wird, wurde die elektrostatische Aufladung während der Kardierung dieser Faser
(Faser E) bestimmt und mit einer in ähnlicher Weise hergestellten Faser verglichen, die jedoch ein Behandlungsmittel
aus äthoxyliertem Stearinsäureamid mit durchschnittlich 7 Mol Äthylenoxyd pro Mol Stearinsäureamid
(Faser F) aufwies. Die hierbei erzielten Ergebnisse sind im folgenden aufgezeigt:
Faser E Faser F
Statischer Aufladungsindex .... ■ 2,96 100
Die Kardierung und Verarbeitung der Faser F führt
daher auch zu erheblichen Schwierigkeiten durch häufiges Verklemmen des Kardenbandes in dem Aufwickelkopf,
da dasselbe an die Teile des Kopfes durch die angesammelte elektrostatische Ladung angezogen
wird. Das gebildete Kardenband ist ausgefranst, uneinheitlich und läßt sich nur schwierig in ein handelsmäßiges
Garn guter Qualität verarbeiten.
Eine 11 %i§e wäßrige Emulsion eines äthoxylierten
Stearylalkohols mit durchschnittlich vier Äthylenoxydeinheiten pro Mol Stearylalkohol wird auf ein 1850 Denier,
70 Fadenkabel aus nicht gerecktem sterisch regelmäßigem Poly-(4-methyl-l-penten) aufgetropft, wobei
2,3 % des äthoxylierten Stearylalkohols auf dem Kabel aufgebracht werden. Das nicht gereckte Kabel wird
verdoppelt und auf das Fünffache seiner Ursprungliehen
Länge verstreckt. Dieses Verstrecken wird mit einer üblichen Ausrüstung durchgeführt, bei der ein
Satz von vier Zuführungs- und Verstreckwalzen angewandt wird.
Während des üblichen Verstreckens synthetischer Textilien wird immer ein gewisser geringer Prozentsatz
der Fäden eines Kabels aus verschiedenen Gründen über seine Reckgrenze hinaus gereckt und zerrissen.
Wenn das Kabel nicht eine ausreichende Menge Schmiermittel vor dem Verstrecken aufweist, steigt der
Prozentsatz der zerrissenen Fäden in unerwünschter Weise. Wenn weiterhin eine statische Ladung in übermäßiger
Menge ausgebildet wird, haben die Fäden und insbesondere die zerrissenen Fäden eine Neigung, an
den Rollen zu haften und sich dort aufzuwickeln, wodurch weitere Fäden zerrissen werden. Das gemäß
Beispiel hergestellte Fadenkabel zeigt während der Verarbeitung nur einen geringen Anteil zerrissener
Fäden bzw. Fäden, die von den Rollen aufgewickelt werden, und praktisch keine statische Aufladung.
Die erfindungsgemäßen Behandlungsmittel werden auf Grund ihrer hydrophilen Gruppen vorteilhafterweise
aus wäßrigen Emulsionen aufgebracht, zweckmäßig mit einer Konzentration von 5 bis 25%· Die
Emulsion kann auf die Fasern aufgesprüht, aufgetropft, durch eine Auftragwalze oder Druckrolle aufgebracht
werden. Vorteilhaft werden bis etwa 3 Gewichtsprozent des Behandlungsmittels auf das Gewicht der Faser aufgebracht.
Die Menge des aufzubringenden Behandlungsmittels schwankt in Abhängigkeit von der Art der
Weiterverarbeitung des Garnes, der Anwendung desselben u. dgl. und wird in Anpassung an diese Bedürfnisse
eingestellt. Konzentrationen des Behandlungsmittels von 0,25 bis 1,5 Gewichtsprozent bezüglich des
Gewichts der Faser sind besonders vorteilhaft.
Der Begriff »reduzierte spezifische Viskosität« eines Polymeren weist auf dessen Molekulargewicht hin, der
Begriff ist in der USA.-Patentschrift 2 913 442 definiert. Die kennzeichnenden Eigenschaften der Faser
schwanken in Abhängigkeit von dem Molekulargewicht und somit der reduzierten spezifischen Viskosität
des Polymeren. Im allgemeinen nimmt man für das optimale Gleichgewicht zwischen den kennzeichnenden
Merkmalen der Reißlänge, Dehnung, Biegeermüdung, Griff, Stabilität u. dgl. an, daß das Polymere
eine reduzierte spezifische Viskosität von etwa bis 2,5 haben sollte.
Claims (5)
1. Verfahren zur Avivage und antistatischen Ausrüstung von Polyolefintextilien, dadurch
gekennzeichnet, daß Textilien aus a-Olefinpolymeren
mit wenigstens 3 Kohlenstoffatomen pro Monomereneinheit mit einem alkoxylierten Abkömmling
einer gesättigten aliphatischen Verbindung mit einem aktiven Wasserstoffatom und einer
Kohlenwasserstoffkette von 12 bis 18 Kohlenstoffatomen behandelt worden ist, wobei der Alkoxylierungsgrad
nicht mehr als etwa 4 Mol Alkylenoxyd pro Mol aliphatische Verbindung beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Textilien mit bis zu 3 Gewichtsprozent
des Polymeren mit einem alkoxylierten Abkömmling einer Säure, eines Esters, eines Alkohols
oder eines Amids beladen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Textil aus einem sterisch
regelmäßigen, hochkristallinen, hochmolekularen Polymeren eines «-Olefins der Formel CH2 = CHR,
in der R eine Alkylgruppe ist, insbesondere aus Polypropylen besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als aliphatische Verbindung
ein alkoxylierter Abkömmling eines praktisch gesättigten organischen Esters einer langkettigen
Fettsäure, wie der Palmitin-, Stearin- oder Laurinsäure, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äthoxylierte Ester Butylpalmitat
ist.
In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1102391,1173346;
USA.-Patentschrift Nr. 2 809 159.
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