DE1444031C

DE1444031C - Verfahren zum antistatischen Präparieren von Gebilden aus synthetischen makromolekularen Stoffen

Info

Publication number: DE1444031C
Authority: DE
Inventors: Josef Dr.; Matschat Karl Dr.; 6700 Ludwigshafen; Meyer Ferdinand Dr. 6904 Ziegelhausen Thewis (verstorben)
Original assignee: Badische Anilin and Sodafabrik AG
Current assignee: BASF SE
Publication date: 1971-12-09

Description

Es ist bekannt, daß Gebilde, wie Fasern, Fäden, Folien, Bänder, Vliese, Gewebe, Gewirke und Geflechte, aus synthetischen makromolekularen Stoffen mit einer Präparation versehen werden müssen, damit bei nachfolgenden Verarbeitungsprozessen, beispielsweise beim Aufspulen, Umspulen, Trocknen, Fixieren, Wirken oder Weben von Filament oder beim öffnen, Krempeln, Kardieren, Kämmen, Verstrecken und Spinnen von Fasern, ein störungsfreier Ablauf gewährleistet wird. Bei Gebilden aus vollsynthetischen Rohstoffen, wie Polyamiden, Polyestern, Acrylnitrilpolymerisaten, Polyvinylchlorid, Polyolefinen u. dgl., soll die" Präparation im Unterschied zu den Hilfsmitteln, die bei Viskoseregenerat Verwendung finden, außerdem noch die Aufgabe erfüllen, die Neigung zur elektrostatischen Aufladung so weit herabzusetzen, daß die störenden Erscheinungen statischer Ladungen, wie Wickeln, Kleben, Faserflug u. dgl., nicht auftreten.

Besonders an antistatisch wirksame Präparationsmittel für vollsynthetische Fasern werden sehr vielseitige Anforderungen gestellt. Sie müssen der Faserflocke eine genügende Bauschigkeit verleihen, die Oberflächenbeschaffenheit der Faser so beeinflussen, daß beim Krempeln oder Kardinieren ein einwandfreies Vlies erhalten wird und die Garnituren nicht mit Fasern zugesetzt werden. Die erhaltenen Lunten oder Bänder müssen sich gleichmäßig verstrecken lassen, und beim eigentlichen Spinnen sollen Garne erhalten werden, die ein Höchstmaß an Gleichmäßigkeit, hohe Festigkeit und keine Flüsigkeit aufweisen.

Das Präparationsmittel darf sich bei Einwirkung höherer Temperaturen, wie sie beim Fixieren zur Anwendung gelangen, weder verflüchtigen noch eine Veränderung des Weißgrades bewirken. Es müssen seine Eigenschaften auch nach längerer Einwirkung von Naß- oder Trockenhitze in vollem Umfang erhalten bleiben. Darüber hinaus müssen alle diese Fakten bereits bei Anwendung sehr geringer Präparationsmittelmengen realisiert werden; ein Faserauftrag von 0,2% sollte dabei nicht überschritten werden, da höhere Mengen an Präparationsmittel auf der Faser besonders bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit zum Verkleben der Faser unter sich und zum Haften oder Wickeln auf Grund von Adhäsionskräften führen können.

Darüber hinaus muß es möglich sein, durch eine einfache Wasserbehandlung das Präparationsmittel von der Faser zu entfernen, damit ein nachteiliger Einfluß auf nachfolgende Veredlungsprozesse, wie Färben, Hydrophobieren, Knitterfestausrüsten u.a.m., ausgeschlossen ist. Eventuell auf der Faser verbliebene Reste dürfen keine nachteiligen Wirkungen auf die beschriebenen Arbeitsprozesse ausüben.

Es sind bereits eine Reihe von Derivaten natürlicher oder synthetischer Fettsäuren, Fettalkohole und Fettamine für diesen Zweck vorgeschlagen worden, ohne daß es jedoch mit diesen möglich ist, die vorerwähnten Bedingungen in technisch ausreichendem Maße zu erfüllen. Dies gilt auch für Mischungen von Fettaminderivaten mit nichtionogenen oberflächenaktiven Kornponenten, welche wegen ihres starken Schäumens mit erheblichem Nachteil belastet sind. Am günstigsten verhalten sich im allgemeinen kationaktive Verbindungen, die jedoch nur in Ausnahmefällen eingesetzt werden können, da sie, sofern sie auf rohweißen Fasern angewendet werden, vor dem Naßveredeln, wie Färben, Hydrophobieren usw., nur schwer und unvollständig den Präparationsmittelreste vor allem eine egalt Färbung nahezu ausschließen. Eine Ausnahme hierir bilden solche Copolymere von Acrylnitril, die üblicher weise mit kationischen Farbstoffen gefärbt werden.

Bekannt sind weiterhin Verfahren, die die Herstellung einer waschbeständigen antistatischen Ausrüstung zum Ziele haben. Diese Verfahren arbeiten zweistufig, wobei im ersten Schritt Kondensate komplizierter Zusammensetzung auf die Faser aufgebracht werden und dann durch weitere Reaktion aui der Faser umgesetzt werden.

Es wurde nun gefunden, daß man die obengenannten Forderungen in ungewöhnlich weitem Umfang erfüllen und Gebilde der eingangs bezeichneten Art, besonders textile Gebilde aus synthetischen makromolekularen Stoffen, in hervorragender Weise präparieren und antistatisch ausrüsten kann, wenn man auf das Behandlungsgut Stoffe der allgemeinen Formel

χ _ N-A₂- 0-(-A₁- O -)- A₂

N-X
0)

aufbringt, in der R₁ Wasserstoffatome oder niedere Alkyl- oder Hydroxyalkylreste, vorzugsweise Alkylreste mit 1 bis 4 oder Hydroxyalkylreste mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, X Reste der Formel — CO — R₂ oder — A₃ — O — CO — R₂, R₂ Alkylreste mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen, A₁ Äthylen- und/oder Propylenreste, A₂ Alkylenreste mit 2 bis 5, vorzugsweise 2 bis 3 Kohlenstoffatomen, A₃ Alkylenreste mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und « eine der ganzen Zahlen von 5 bis 35 bedeutet.

Die Stoffe der Formel I können auf verschiedene, hier nicht beanspruchte Weise erhalten werden. Man kann z. B. ein Polyalkylenglykol der Formel

HO-(-A₁-O-)-H

(H)

in an sich bekannter Weise cyanäthylieren, das entstandene Dinitril

NC-CH₂-CH₂-O-(-Aj-O-)_rCH₂-CH₂-CN

(III)

hydrieren und das resultierende Diamin mit einer langkettigen Fettsäure oder einem amidbildenden Derivat einer solchen Säure umsetzen. Ein anderer Weg zur Herstellung von erfindungsgemäß zu verwendenden Stoffen besteht z. B. darin, in einem Polyalkylenglykol die Hydroxylgruppen gegen Chloratome auszutauschen, das entstandene Dichlorid mit einem primären- Alkyl- oder einem primären oder sekundären Hydroxyalkylamin zum Diamin umzusetzen und dieses mit einer langkettigen Fettsäure oder einem ester- oder amidbildenden Derivat einer solchen Säure zu acylieren.

Zur weiteren Erläuterung der beiden genannten Herstellungswege mögen die folgenden Arbeitsvorschriften beitragen, in denen Teile Gewichtsteile bedeuten.

A. Zu 4260 Teilen eines Polyäthylenglykols mit dem

triummethylat gibt man allmählich bei 40 bis 50⁰C unter Rühren 740 Teile Acrylnitril. Anschließend wird die Mischung 5 Stunden bei 50 bis 60⁰C nachgerührt, mit Essigsäure neutralisiert und durch Anlegen von Vakuum vom überschüssigen Acrylnitril befreit. Das Reaktionsprodukt wird filtriert und anschließend unter Druck und in Gegenwart von Ammoniak bei etwa 12O⁰C in bekannter Weise hydriert.

1 Mol des so erhaltenen Diamins wird mit 1,8 bis 2 Mol technischer Stearinsäure unter Abdestillieren des entstandenen Wassers auf 160° C erhitzt, bis ungefähr 85% der Stearinsäure umgesetzt sind (entsprechend dem Titer in Alkohol von ungefähr 2,0 ecm n/10-NaOH pro Gramm gegen den Indikator Phenolphthalein).

B. 1 Mol eines Polyäthylenglykols mit dem mittleren Molekulargewicht 810 wird mit 2,2 Mol Thionylchlorid 2 Stunden unter Rückfluß auf 75⁰C und dann 1 Stunde am absteigenden Kühler auf 90 bis 100°C erhitzt. Nach Zugabe von 0,5 Mol wasserfreier Soda und etwas Aktivkohle wird eine weitere halbe Stunde bei 70 bis 8O⁰C gerührt und heiß abgesaugt.

1 Mol des erhaltenen Dichlorids wird bei 13O⁰C in 30 Minuten zu einer Mischung aus 2 Mol Monoäthanolamin und 2 Mol wasserfreier Soda zugetropft. Nach eineinhalbstündigem Rühren bei 130⁰C wird zur Entfernung der Salze das noch warme Diamin abgesaugt.

1 N-Äquivalent des Diamins wird mit 1,05 Mol technischer Stearinsäure unter Abdestillieren des 3» entstehenden Wassers auf 16O⁰C erhitzt, bis der Titer in Alkohol bei 3 ecm n/10-NaOH pro Gramm gegen Phenolphthalein als Indikator liegt.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Stoffe entstehen in der Regel nicht Einzel-Individuen, sondern zumeist Stoffmischungen, denn einerseits sind die als Ausgangsstoffe zur Verfügung stehenden Polyalkylenglykole im allgemeinen Mischungen von Stoffen gleichen Aufbauprinzips, aber verschiedener Kettenlänge, die eine statistische Mengenverteilung der Einzelkomponenten aufweisen, andererseits können die Endprodukte Mischungen aus Amiden und Estern der Formel I sein, die auch noch untergeordnete Mengen der zugrunde liegenden, nicht acylierten Diamine und/oder der nur einseitig N- oder O-acylierten Diamine enthalten können. Die Stoffe der Formel I ebenso wie die Stoffmischungen, die diese als wesentliche Komponenten enthalten, sind wasserlöslich oder in Wasser verteilbar. Sie werden vorzugsweise in Form ihrer wäßrigen Lösungen oder Dispersionen auf das Behandlungsgut aufgebracht. Sie können aber auch als Lösungen in organischen Flüssigkeiten, beispielsweise in gegebenenfalls chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen, angewandt werden. Für die Anwendung als Faden- oder Faserpräparation sollte die Menge des aufgebrachten Mittels so gewählt werden, daß sie 0,2 %, bezogen auf das Behandlungsgut, nicht überschreitet. Vorzugsweise bringt man die Mittel in Mengen zwischen 0,05 und 0,2%, bezogen auf das Behandlungsgut, auf. Beabsichtigt man jedoch, nicht Fäden oder Fasern, sondern daraus hergestellte textile Halb- oder Fertigwaren zu präparieren, so kann es vorteilhaft sein, mehr als 0,2 %> bezogen auf das Behandlungsgut, aufzubringen, um dadurch zusätzlich den Griff des Gutes zu verbessern.

Eine bevorzugte Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens besteht darin, wäßrige Lösungen oder Dispersionen der Behandlungsmittel zu verwenden, die außerdem Dispergier-, Emulgier- oder Stabilisiermittel enthalten. Als solche kommen besonders nichtionogene Produkte in Betracht, beispielsweise Anlagerungsprodukte von Äthylenoxyd an langkettige Alkohole, Merkaptane, Amine, Carbonsäuren, Carbonsäureester oder Carbonsäureamide. Doch können auch anionaktive Mittel dieser Art mitverwendet werden, z. B. Fettalkoholsulfonate, Alkylarylsulfonate und partielle Ester aus mehrwertigen organischen oder anorganischen Säuren und langkettigen Alkoholen und Ätheralkoholen. Zusatzstoffe dieser Art wirken , sich vorteilhaft auf die Beständigkeit der Behandlungsbäder aus.

Die antistatische Präparation nach der Erfindung kann durch Behandlung des präparierten Gutes mit Wasser von ungefähr 70⁰C mühelos wieder entfernt werden.

Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente sind Gewichtseinheiten.

Beispiel 1

Polyesterfasern des Woll-Typs 60/3,0 werden mit einer wäßrigen Lösung von 2 g/l eines Umsetzungsproduktes aus 2 Mol Stearinsäure mit 1 Mol ω,ω'-Di-(aminopropyl)-octadecaäthylenglykoläther 10 Minuten bei 45°C behandelt, abgeschleudert und bei 100°C getrocknet. Die auf diese Weise behandelte Faser, deren Gehalt an Präparationsmittel 0,1% beträgt, zeigt bei der Verarbeitung keine störende elektrostatische Aufladung und läßt sich ohne Schwierigkeiten verspinnen.

Beispiel 2

Polyesterfasern des Baumwoll-Typs 40/1,5 werden mit einer 0,2%igen wäßrigen Lösung einer Verbindung behandelt, die man durch Umsetzung von 1 Mol des aus einer Polyäthylenglykol-Mischung hergestellten Dichlorids vom mittleren Molekulargewicht 800 mit 2 Mol Diäthanolamin und anschließende Kondensation mit 2 Mol Stearinsäure erhält. Die Behandlung erfolgt gemäß Beispiel 1, und es resultiert dabei ein Fasermaterial, das sich, ohne Neigung zu nennenswerter elektrostatischer Aufladung zu zeigen, einwandfrei verspinnen läßt. Die Garne zeichnen sich durch hohe Reißfestigkeit und Gleichmäßigkeit aus.

B e i s ρ i e 1 3

Polyesterkammzug wird nach dem Färben auf der Bobine mit einer 0,2%igeh Lösung des im Beispiel 2 beschriebenen Umsetzungsproduktes während 10 Minuten, bei 40⁰C behandelt. Nach dem Abschleudern auf ungefähr 50 % Restfeuchtigkeit und dem Trocknen unter den in der Praxis üblichen Bedingungen kann der Kammzug als solcher oder in Mischung mit anderen Fasern versponnen werden, ohne daß sich Störungen, wie Wickeln, Spreizen oder Haften, an den Maschinenteilen bemerkbar machen. Auf Grund der hervorragenden Lauf- und Verzugseigenschaften eines derartig behandelten Kammzuges kann man gleichmäßige Garne von hoher metrischer Nummer ausspannen; an der Ringspinnmaschine treten nur sehr wenig Fadenbrüche auf.

Beispiel 4

Mischgewebe, bestehend aus 45% Wolle und 55% Polyesterfaser, wird im Anschluß an die letzte Naßbehandlung mit 2 g/l einer Mischung aus 10 Teilen eines Anlagerungsproduktes von 100 Mol Äthylenoxyd an 1 Mol Spermölfettalkohol und 90 Teilen eines Umsetzungsproduktes aus 2 Mol technischer Stearinsäure und 1 MoI cj,a)'-Di-(Aminopropyl)-tridecääthylenglykoläther bei pH 7 während 10 Minuten bei 45°C behandelt, auf ungefähr 70% Restfeuchtigkeit abgeschleudert und in der üblichen Weise getrocknet. Das Fettalkoholäthylenoxydaddukt dient der Stabilisierung der Anwendungsflotte. Das auf diese Weise ausgerüstete Gewebe zeichnet sich durch einen weichen angenehmen Griff aus und zeigt beim Gebrauch keine Neigung zur elektrostatischen Aufladung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum antistatischen Präparieren von Gebilden aus synthetischen makromolekularen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man auf das Behandlungsgut Stoffe der allgemeinen Formel

X-N-A₂-O -(- A₁

R₁

O-)-A₂-N-X
(I)

aufbringt, in der R₁ Wasserstoffatome oder niedere Alkyl- oder Hydroxyalkylreste, X Reste der Formel — CO — R₂ oder — A₃ — O — CO — R₂, R₂ Alkylreste mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen, A₁ Äthylen- und/oder Propylenreste, A₂ Alkylenreste mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, A₃ Alkylenreste mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und η eine der ganzen Zahlen von 5 bis 35 bedeutet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlungsmittel aus wäßriger Lösung oder Dispersion auf das Behandlungsgut aufbringt.