DE1185572B

DE1185572B - Verfahren zur Avivage und antistatischen Ausruestung von Textilien aus alpha-Olefinpoeren

Info

Publication number: DE1185572B
Application number: DEH42017A
Authority: DE
Inventors: Max Levine
Original assignee: Hercules Powder Co
Current assignee: Hercules Powder Co
Priority date: 1960-03-15
Filing date: 1961-03-15
Publication date: 1965-01-21
Also published as: US3009830A; NL262325A; BE601280A; GB928992A

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

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.

Beispiel 1

Fäden aus sterisch regelmäßigem Polypropylen mit einer reduzierten spezifischen Viskosität von 2,3 werden über eine Walze geführt, die teilweise in einer 8 %ig^en 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.

Beispiel 2

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%ig^en 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.

Beispiel 3

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

Patentansprüche:

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.