DE1469335C - Verwendung von Organopolysiloxanen als Gleitmittel fur organische Fasern - Google Patents
Verwendung von Organopolysiloxanen als Gleitmittel fur organische FasernInfo
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Description
Es ist bekannt, Dimethylpolysiloxane zur Ausrüstung von organischen Fasern, wie Fäden, Garnen
und Geweben, zu verwenden. Hierdurch wird den Fasern eine bessere und langer anhaltende Gleitfähigkeit
verliehen,, selbst wenn auf der Faseroberfläche durch Reibung hohe Temperaturen und Drucke
erzeugt werden, die organische Ausrüstungen zerstören würden.
Aus diesem Grunde werden mit Dimethylpolysiloxanen
ausgerüstete Fäden und. Garne oft bei schnellaufenden Näh- und Webmaschinen eingesetzt,
bei welchen durch die auftretende hohe Reibung häufig ein Brechen der Fasern verursacht wird, wenn
nicht mit Organopolysiloxanen ausgerüstete Fasern verwendet werden.
Ein Nachteil dieser Siloxanfaserausrüstungen besteht jedoch darin, daß diese nicht mit organischen
ölen und Wachsen verwendet werden können, um gegenüber rein organischen Ausrüstungen eine verbesserte Gleitfähigkeit bei geringeren Kosten zu er-
halten, da Dimethylsiloxan mit den meisten organisehen ölen und Wachsen unverträglich ist, was beim
Vermischen mit organischen Stoffen zu Schwierigkeiten führt.
Außerdem sind Dimethylpolysiioxane üblicherweise flüssig. Die Entwicklung wachsartiger Faserausrüstungen
auf Organopolysiloxangrundlage wäre aber für den Zusammenhalt der einzelnen Fasern in einem
gesponnenen Faden oder Garn sehr vorteilhaft.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung von neuen Organopolysiloxanzu- sammensetzungen
für die Faserausrüstung, die sowohl die ausgezeichneten Eigenschaften hinsichtlich der
Gleitfähigkeit von Dimethylpolysiloxanen besitzen als auch mit organischen Ölen und Wachsen verträglich
sind. Selbst bei Zusatz kleiner Mengen der erfindungsgemäß verwendbaren Organopolysiloxane
zu organischen ölen und Wachsen werden verbesserte organische Faserausrüstungen bei geringen Kosten
erhalten, die den nicht siloxanhaltigen Faserausrüstungen überlegen sind.
Die erfindungsgemäß verwendeten Örganosiloxanpolymerisate
umfassen sowohl wachsartige als auch flüssige Produkte, die sowohl allein als auch in Kombination
mit anderen Produkten organischen Faserausrüstungen überlegen sind.
Erfindungsgemäß werden flüssige und/oder wachsartige Organopolysiloxane, die aus durchschnittlich
4 bis 100 Einheiten der allgemeinen Formel
50
CH3
-SiO-CH3
-SiO-CH3
(a)
55
je Molekül und mindestens einer Einheit der allgemeinen Formel
(CH3JnSiO3 _,
2"
(b)
je Molekül aufgebaut sind, worin R Alkylreste mit mindestens 14 Kohlenstoffatomen bedeutet und η I
oder 2 ist, wobei auf jeweils 20 Einheiten (a) durchschnittlich 1 bis 12 Einheiten (b) vorhanden sind,
als Gleitmittel für organische Fasern verwendet.
Die erfindungsgemäß verwendeten Organopolysiloxane enthalten keine Oxyalkylen- oder Äthylenreste;
sie sind aber mit üblichen Fasergleitmitteln, beispielsweise solchen auf Polyalkylenoxydbasis, verträglich,
im Gegensatz zu den bekannten Dimethylpolysiloxanen, so daß sie mit diesen gemeinsam verwendet
werden können, worauf der besondere Vorteil der erfindungsgemäß verwendbaren Produkte beruht.
Beispiele für beliebige Alkylreste R sind Tetradecyl-, Octadecyl-, Eicosyl- und Myricylreste. Die Organopolysiloxane
können auch Gemische von R-Gruppen enthalten:
Die erfindungsgemäß verwendeten Organopolysiloxane können gegebenenfalls mit einem organischen
-Verdünnungsmittel in beliebiger Menge verdünnt werden. Vorzugsweise ist hierin jedoch mindestens
1 Gewichtsprozent Organosiloxans, bezogen auf das Gewicht der verdünnten Zusammensetzung, vorhanden.
.
Als organische Verdünnungsmittel können Produkte, die als Fasergleitmittel geeignet sind, verwendet
werden, z. B. beliebige, nicht trocknende organische öle auf Grundlage von Naphthenen, Paraffinkohlenwasserstoffen
oder gemischten Erdölfraktionen, ferner andere Kohlenwasserstoffschmiermittel, wie Schmieröle,
die sich aus Kohleprodukten ableiten und synthetische öle, z. B. Alkylenpolymerisate (wie polymere
-Propylene und Butylene, sowie Gemische hiervon). Auch Polymerisate des Alkylenoxyds, Dicarbonsäureester,
flüssige Phosphorsäureester, alkylierte, aromatische Kohlenwasserstoffe und synthetische öle
von Polymerisaten des Alkylenoxyds können verwendet werden, z. B. Propylenoxydpolymerisate, die
durch Polymerisation von Propylenoxyd in Gegenwart von Wasser oder Alkoholen, wie Äthylalkohol,
hergestellt wurden; Ester von Äthylenoxydpolymerisaten, wie acetylierte Propylenoxydpolymerisate durch
Acetylieren von hydroxylgruppenhaltigen Propylenoxydpolymerisaten hergestellt, aus Alkylenglykolen,
wie Äthylenglykol, hergestellte Polyäther, Fettsäureester und andere organische öle.
Die aus . den verschiedenen Alkylenoxyden und Alkylenglykolen hergestellten Produkte können PoIyoxyalkylendiole
oder Polyalkylenglykolderivate sein; d. h., die endständige Hydroxygruppe kann als solche
vorhanden sein, oder eine oder beide der endständigen Hydroxygruppen können während der Polymerisationsreaktion
durch Veresterung oder Veretherung entfernt werden.
Synthetische öle vom Dicarbonsäureestertyp umfassen solche, die durch Veresterung von Dicarbonsäuren,
wie Adipin-, Azelain-, Suberin-, Sebacin-, Alkenylbernstein-, Fumar- oder Maleinsäure mit
Alkoholen, wie Butyl-, Hexyl-, 2-Äthylhexyl- oder
Dodecylalkohol, hergestellt werden. Beispiele für synthetische öle von zweibasischen (Dicarboxy) Säureestern
sind Dibutyladipat, Dihexyladipat, Di-2-äthylhexylsebacat und Di-n-hexylfumarsäurepolymerisate.
Synthetische öle von alkylierten aromatischen Kohlenwasserstoffen umfassen solche, die durch Alkylieren
von Benzol hergestellt werden (z. B. Dodecyl-, Tetradecyl- und Didodecylbenzol).
Ester von mehrwertigen Alkoholen, wie Ester von Trimethylolpropan und Pentaerythrit sind ebenfalls
brauchbar.
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Organische Wachse, wie Paraffin, Bienenwachs oder Carnaubawachs, können ebenfalls als Verdünnungsmittel
verwendet. werden. :
Gegebenenfalls können flüchtige Lösungsmittel für einen Teil oder alle organischen Verdünnungsmittel
mitverwendet werden, um das Auftragen der Appretur auf die Fasern zu erleichtern und den Dispersionsgrad
der Zusammensetzung zu vergrößern. Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind Isopropanol, Benzol,
Heptan, Cyclohexan, Aceton, Diäthyläther, Erdölfraktionen mit einem Siedebereich von 175 bis 210°C
(Naphtha), Trifluortrichloräthan, Dichlorbenzol und Tetrachlorkohlenstoff. Gemische der organischen Verdünnungsmittel
können ebenfalls verwendet werden. So können z. B. 5 Gewichtsprozent des erfindungsgemäß.verwendeten
Siloxanpolymerisates mit 45 Gewichtsprozent Paraffin gelöst in 50 Gewichtsprozent
Heptan vermischt werden. Hierbei entsteht eine einheitliche flüssige Dispersion, die leicht auf die Fasern
aufgetragen werden kann, um diesen eine verbesserte Gleitfähigkeit zu verleihen.
Vorzugsweise soll das gegebenenfalls mitzuverwendende
organische Verdünnungsmittel in Mengen von 50 bis 99 Gewichtsprozent vorhanden sein in
bezug auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, während der übrige Anteil der Zusammensetzung
im wesentlichen aus dem erfindungsgemäß verwendeten Siloxanpolymerisat besteht.
Wenn der Rest R durchschnittlich mindestens 20 Kohlenstoffatome aufweist, so werden die erfindungsgemäß
verwendeten Siloxanpolymerisate wachsartig, was bevorzugt ist. Wenn R einen Durchschnitt
von weniger als 20 Kohlenstoffatomen hat, so werden die erfindungsgemäß verwendeten Siloxanpolymerisate
flüssig, was in vielen Fällen wünschenswert sein kann.
Die erfindungsgemäß verwendeten Siloxanpolymerisate können, durch Äquilibrieren von Octamethylcyclotetrasiloxan
und dem Siloxan der Formel aufweisen, und der Polymerisationsgrad sollte 100
(CHa)3SiO
H-,
SiO
SiO
CH1
Si(CH3J3
worin η einen Wert von etwa 5 bis 40 hat, in bekannter
Weise mittels eines Säurekatalysators, wie Schwefelsäure, hergestellt werden. Beide Siloxane sind
handelsübliche Produkte.
Das Umsetzungsprodukt ist ein Mischpolymerisat aus Dimethylsiloxaneinheiten und Methylhydrogensiloxaneinheiten.
Das Verhältnis der beiden Einheiten zueinander wird durch das Verhältnis der Ausgangsbestandteile
bestimmt; das Produkt soll 1 bis Γ2
auf je 20 vorhandene
SiO
CH3
CH3
SiO
CH3
SiO
CH3
-Einheiten
-Einheiten
CH3
SiO
CH3
SiO
CH3
-Einheiten
je Molekül nicht übersteigen, vorzugsweise sind nicht mehr als 40 solcher Einheiten je Molekül vorhanden.
Der Polymerisationsgrad kann durch die Menge an vorhandenen endblockierenden Einheiten, z. B.
der Formel
[(CH3)3Si01/2]
' - ■''. ■·■■■■·■■.■■■
gesteuert werden. Anschließend wird das Siloxanmischpolymerisat
mit einem oder mehreren a-Olefinen mit durchschnittlich mindestens 14 Kohlenstoffatomen
je Molekül in Gegenwart eines Pjatinkatalysators unter Erhitzen auf etwa 100 bis 1500C umgesetzt.
Das entstehende Produkt ist das erfindungsgemäß verwendbare Siloxanmischpolymerisat aus
SiO
CH,
CH,
und
SiO
CH3
CH3
-Einheiten,
worin R die angegebene Bedeutung hat.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäß
verwendbaren Siloxanpolymerisaten besteht darin, Octamethylcyclotetrasiloxan mit Disiloxanen
der Formel
CH3 CH3
RSiO-SiR
RSiO-SiR
I . I ■ ■■
CH3 CH3
in Gegenwart eines Katalysators, wie NaOH, zu äquilibrieren.
Die Disiloxane können durch Umsetzung von Tetramethyldisiloxan mit dem entsprechenden a-Olefin
in Gegenwart von Platin hergestellt werden.
Die nach diesem speziellen Verfahren hergestellten Polymerisate besitzen nur an den endständigen SiIiciumatomen
jedes Moleküls höhere Alkylgruppen.
Die erfindungsgemäß verwendeten flüssigen Zu-
Die erfindungsgemäß verwendeten flüssigen Zu-
sammensetzungen können auf die Fasern mittels Sprühen, Laufenlassen der Fasern über eine mit der
Zusammensetzung getränkte Unterlage oder anderen zum Aufbringen von Flüssigkeiten auf Fasern bekannten
Verfahren aufgetragen werden. Die wachsartigen Produkte können durch Schmelzen der Zusammensetzung
in flüssiger Form aufgetragen werden oder, indem die Fasern durch die wachsartige Substanz
geleitet werden.
Mit der erfindungsgemäß verwendeten Ausrüstung können organische Fasern beliebiger Art behandelt
werden, z. B. Garne oder gesponnene Fäden aus Wolle, Baumwolle, Reyon, Hanf, Seide, Polypropylen,
Polyestern, Polyamiden, Polyäthylen oder Celluloseacetat.
Die größten Verbesserungen bei der Gleitfähigkeit werden erzielt, wenn Cellulosefasern, wie Baumwolle
oder Acryl-(Polyacrylnitril-)fasern, verwendet werden.
Bei spiel 1
Verschiedene Garne werden mit 10%igen Toluollösüngen
von verschiedenen polymeren Organopolyr siloxan-Appreturmitteln behandelt, wobei die Feststoffaufnahme
jeweils 1,0%, bezogen auf das Gewicht des Garnes, beträgt und dann getrocknet.
Diese Garne werden - dann auf ihre Reibungseigenschaften gegen eine Ton- oder Stahlspindel
geprüft. Das Garn wird mit einer Ausgangsspannung von etwa 80 g über die Spindel gewickelt. Während
der Prüfung bewegt sich das Garn mit einer Geschwindigkeit von 91,4 m/Min. (100 Yards pro Minute)
über die Spindel. Zwei Spannungsmesser zeichnen die Dehnungsdifferenz des Garns vor und nach
dem Passieren der Spindel auf, um ein relatives Maß der Reibungskraft zwischen dem Garn und der
Spindel zu erhalten. Diese relative Reibung wird in einer Zahl ausgedrückt, wobei geringere Reibungen
durch niedrigere Zahlen angegeben werden.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Ausrüstungsmittel für Garn
Baumwollgarn
Relative Reibung
Stahlspindel
Tonspindel
Acrylgarn
Stahlspindel
Tonspindel (
Keines
/ CH3 \
RSiO
/ CH3 \
RSiO
CH3
SiO
CH3
CH3
= C
22
/2 \ ■■ /4-6
[(CH3J3SiO]2
CH3
li
24
[(CH3J3SiO]2
RSiO
CH3
CH3
/3
CH3\
SiO
CH3
CH3N
SiO
SiO
CH3
ι /24
R = C
22
= C
18
[(CH3J3SiO]2
[(CH3J3SiO]2
RSiO
CH3
CH3
RSiO
CH3
CH3
CH3
\ /24
R = Q
12
12
10
12
R — G^18
ίο
11
Dimcthylpolysiloxan*
·) Diese /usiiniinciiscl/tinf! licul iiiiBcrhiilb des Anspriiclishcrciclis und dicm /um Vergleich.
20
4,5 ■
4,5
5,5
5,5
40
8,5
Beispiel 2
Eine Dispersion von 10 g des Siloxans der Formel
CH,
AV
SiO
CH,
CH,
40
CH3
of».
CH,
C22H45
SiO
CH3
SiO
CH3
/12 \ /20
40 g Paraffin und 40 g Dibütyläther wird auf
Nylongarn aufgetragen. Nach dem Trocknen haften
die Fäden des Garns aneinander, und die Nylon-Nylon-Reibung zwischen verschiedenen Stücken des
Garns ist beträchtlich herabgesetzt.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung von flüssigen und/oder wachsartigen Organopolysiloxanen, die aus durchschnittlich 4 bis 100 Einheiten der allgemeinen FormelIO20 g Paraffin und 40 g Hexan wird auf Baumwollfäden aufgebracht und getrocknet. Die Gleitfähigkeit des Fadens wird sehr erhöht, und die Hitzestabilität der gleitfahiggemachten Oberfläche ist größer als die einer Baumwollfaser, die nur mit Paraffin überzogen ist.B ei s pie 13 Eine Dispersion von 10 g des Siloxans der Formel CH3
—SiO-CH3je Molekül und mindestens einer Einheit der allgemeinen Formel(CH3JnSiO3-,je Molekül aufgebaut sind, worin R Alkylreste mit mindestens 14 Kohlenstoffatomen bedeutet und η 1 oder 2 ist, wobei auf jeweils 20 Einheiten (a) durchschnittlich 1 bis 12 Einheiten (b) vorhanden sind, als Gleitmittel für organische Fasern.
Family
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