DE1813671A1

DE1813671A1 - Praeparations- und Avivagemittel

Info

Publication number: DE1813671A1
Application number: DE19681813671
Authority: DE
Inventors: W Linke; Heiss Dr Lorenz; Smerz Dr Otto
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1968-12-10
Filing date: 1968-12-10
Publication date: 1970-07-16
Also published as: NL6918240A; FR2025801A1; BE742925A

Description

FARBWERKE HOECHST AG. vormals Meister Lucius fc Brüning Aktenzeichen: - Fw 5933

Datum: 6. Dezember 1968
Dr.Gr/zdl

Präparations- und Avivagemittel

Präparations- und Avivagemittel für Fasermaterialien aus synthetischen Hochpolymeren werden einerseits bei der Herstellung dieser Fasermaterialien benötigt, sie werden andererseits auch auf die Fasermaterialien aufgebracht, um ihre textile Weiterverarbeitung zu ermöglichen.

Die üblichen Präparations- und Avivagemittel lassen sich in die beiden Gruppen der

a) öl- oder Fett- bzw. Wachsemulsionen, die aus einem wasserunlöslichen Anteil und einem Emulgator bestehen, und

b) öl-, fett- und wachsfreien Hilfsmittel, die aus wasserlöslichen bzw. sich in Wasser dispergierenden Bestandteilen bestehen,

aufteilen.

Bei der Faserherstellung ist es üblich und bei Verwendung der bekannten Mittel auch erforderlich, verschiedene Präparations- und Avivagemittel unterschiedlicher Zusammensetzung in zwei oder drei verschiedenen Verarbeitungsstufen auf die Faeermaterialien aufzubringen. Aufgabe der ersten Präparation, der sogenannten Spinn präparat ion, ist es, die Vereinigung der friech gesponnenen Einzelfäden zu einem Spinnkabel zu ermöglichen. Die zweite Präparation soll ein gleichmäßiges Verstrecken der Kabel gewährleisten und gegebenenfalls auch ihre Weiterverarbeitung in der textlien Spinnerei ermöglichen. Oft wird man, um eine bessere Wirkung zu erzielen, die zweite Präparation noohmals aufteilen und. die letzte Präparation, den sogenannten "Spinnfinleh^f',eret unmittelbar vor dem Kräuseln der fasern aufbringen.

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An die Präparations- und Avivagemittel werden je nach dem Einsatzort spezielle Anforderungen gestellt. So sollen sie vor allem eine antistatische Wirkung besitzen und einen guten Fadenschluß und Spulenaufbau gewährleisten.

Als Präparations- und Avivagemittel für Fasern werden meist Umsetzungsprodukte von Fettsäuren, Fettalkoholen oder Fettaminen mit Äthylenoxid oder Umsetzungsprodukte aus Fettsäuren, Fettalko-

Verbindungen verwendet.

holen oder deren Derivaten mit anderen wasserlöslich machenden

Endlose Fäden werden meist nur mit einer Spinnpräparation behandelt und im Anschluß an den Streckprozeß mit einem sogenannten Spulöl, das analog zu der Faseravivage die textile Weiterverarbeitung der Fäden erleichtern soll, versehen. Als Präparations- und Avivagemittel für endlose Fäden werden im allgemeinen wäßrige Öl-, Fett- oder Wachsemulsionen eingesetzt.

Diese Notwendigkeit, entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen bei der Herstellung sowie bei der textlien Weiterverarbeitung der Fasermaterialien verschiedene Präparations- und Avivagemittel unterschiedlicher Zusammensetzung anzuwenden, stellt für die Praxis eine erhebliche Belastung dar.

Es wurde nun gefunden, daß man als Präparations- und Avivagemittel für synthetische Fasern und endlose Fäden, die nach dem Schmelzspinnverfahren hergestellt wurden, mit besonderem Vorteil wäßrige Zubereitungen verwenden kann, die Verbindungen der allgemeinen Formeln

(D

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R₁ ^R₂ V

_^C — CMOH

R-CO- N^ (II)

CH₂ COOH

CHOH

R-CO- N (III)

— COOM

CH₂

in denen R einen Alkylrest mit 12 bis 22, vorzugsweise 16 bie 20 Kohlenstoffatomen, R₁* R₂ und R₃ jeweils Wasserstoff oder einen Methylrest und M ein Äquivalent eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, des Aluminiums oder einer organischen Base bedeutet.

In der Präparations- und Avlvagemittellösung liegen die drei Verbindungen der Formeln I, II und III nebeneinander vor. Hierbei stehen die N-Acyl-morpholone-(2) der Formel I und die offene Fora dieser.Verbindung, das N-Acyl-N-ß-oxalkyl-N-carboxymethyl der Formel II in einem Gleichgewicht. Entsprechend den anwendungstechnischen Erfordernissen an die Präparations- und Avivagemittel ist man in der Lage, dieses Gleichgewicht nach der einen oder anderen Seite zu verschieben. So kann man die öffnung des Ringes der Morpholone unter Bildung der Verbindungen der Formel II in Gegenwart von Wasser durch dosierte Zugabe von anorganischen oder organischen Basen, besonders von Alkali- oder Erdalkalihydroxiden, Aluminiumhydroxid, Mono-, Di- oder Triäthaaolamin, unter gleichseitiger Bildung der entsprechenden Salze de· K-Acyl-M-ft-oxalkyl-K-carboxymethyl fördern· Die hierbei angewandte Menge der Base ■" soll unter der Menge liegen, die sich zur vollständigen Verseifung tier Morpholone unter Bildung der Salze 4er Formel III errechnet· -Sine Verschiebung des Gleichgewichts nach der anderen Seite in Richtung auf eine Rückbildung der Morpholone wird durch entwässern, 2. B. beim Trocknen der mit den erfindungsgemäöen Präparations-

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mitteln behandelten Fasermaterialien bewirkt.

Für die Anwendung bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die N-Acy!-morpholone-(2) enthaltenden Behandlungsbäder zur Einstellung des Gleichgewichts mit dem N-Acyl-M-ß-oxalkyl-N-carboxymethyl der Formel II zweckmäßig auf pH-Werte von etwa 6 bis 8, insbesondere 6,8 bis 7,6 eingestellt. Vorzugsweise wird die Menge der zuzugebenden Basen so bemessen, daß sie zur Verseifung und Salzbildung von etwa 1/3 des als Ausgangsmaterial zur Herstellung der Lösungen verwendeten N-Acyl-morpholon-(2) ausreicht» In einer solchen Präparationsmittellösung stellt sich dann unter normalen Anwendungsbedingungen ein Gleichgewicht ein, in den die drei Verbindungen der Formeln I, Il und III etwa in gleichen Mengen vorliegen» Je nach den anwendungstechnischen Anforderungen ist es jedoch auch MOgIiCIi₁, die zuzugebende Menge an Base geringer oder auch höher zu halten und damit das Gleichgewicht au- Gunsten- oder zu Ungunsten der N-Acyl-morpholone-CB) der Formel Σ au verschieben»

Die N-Acyl-morpholone-(2) der Formel I₉ vie sie als Äusgangsmaterial zur Herstellung der erfindungsgeiiälea Präparat ion Avivagemittellösungen dienen, können hergestellt werden_s indem Monoäthanolamin oder Monoalkanolamine salt S Ms S Kohlenstoffatomen Im Molekül^ wobei sich die Aminogruppe wad di@ Hy drossy! gruppe aa bemaeitl ι c ι TLohlpns Lo ti atomen befinde®,, türen ν ι ti¹"¹ 50 blr 12O°C in Gegenwart eia©s mt&rk. alkali Mittob, ν-." ". P, Alkalilaug©, alt eiiaeia g©s?iag@sa schliß an ifitim^nMslfi''tire umsetzt ηηύ claaaela s« ©Ines? i/äilffigesi Lösung titⁱ*-i ert rt Ί te neu Uinsetzimgsproäiikt©@ bsi gl-iitertes 'sivi etwa 9 und 12 ein Alkancarbonsäurehalogeraid alt ©ttr/a 12 fels 22. Kohlenstoffatomen zugibt, danach die Mischung auf ei»©is ; von etwa 1 bis 3 ansäuert, das erhaltene HcalitlossspiwiMst aät Waeeer oder wäßriger Kochsalzlösung neuiyal wi'seiat ttad &m äaasi duich Erhitzen, gegebenenfalls unter verminüQitoiä Braekj lsi iae enteprecliende H»Acyl-morpliolott-(2) überführt, Geeignet© amine zur Herstellung der N-Acyl-morpholono-CS)

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äthanolamin beispielsweise 2-Amino-2-dimethyläthanol-l, 2-Amino-1,2-dimethyläthanol-l, 2-Amino-l-methyläthanol und 2-Amino-2-methyläthanol. Als Fettsäurehalogenide kommen besonders solche in Frage, die sich von Alkancarbonsäuren mit 12 bis 22, vorzugsweise 16 bis 20 Kohlenstoffatomen ableiten. Be können die Halogenide natürlicher oder synthetischer Fettsäuren oder auch von natürlich vorkommenden Fettsäuregemischen, deren Hauptanteil in diesem Kohlenstoffbereich liegt, eingesetzt werden. Aus Gründen der leichteren Zugänglichkeit kommen bevorzugt die Chloride der genannten Alkancarbonsäuren zur Anwendung.

Die Herstellung der N-Acyl-morpholone-(2) wird beispielsweise beschrieben in den britischen Patentschriften 1 063 364 und 1 128 339.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zubereitungen als Spinnpräparation wird diese zweckmäßig unmittelbar nach den Schmelzspinnen am Ende des Fallschachtes auf die Fäden aufgebracht. Das Aufbringen kann auf beliebige Weise erfolgen. Meist wird es mit Hilfe von Präparationswalzen vorgenommen, welche in die Präparationsmittellösung tauchen. Dabei wird die Präparationsmittellösung aus einem Vorratsgefäß laufend ergänzt sowie gegebenenfalls sur ^;:} besseren Durchmischung zusammen mit der Vorratslösung umgepumpt. Die mit der Spinnpräparation behafteten, noch feuchten fäden werden dann zunächst wie üblich abgelegt bzw. aufgewickelt oder direkt weiter verarbeitet.

Die abgelegten Fäden werden vor der Weiterverarbeitung zum Ausgleich der durch die Lagerung gegebenenfalls aufgetretenen Feuohtigkeitsuntersehiede nochmals durch eine Priparationspittelläsung gemäß der vorliegenden Erfindung geführt, danach abgequetscht und der üblichen Weiterverarbeitung, z. B. dem Verstrecken, Kräuseln, Trocknen und gegebenenfalls Schneiden zugeführt. Dies· zweite Präparationslösung kann die gleiche Zusammensetzung wie die Spinnpräparation aufweisen. Diese zweite Präparation, die sogenannte Avivage oder der Spinnfinish, wird zweckmäßig durch Tauchen der

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'Fasermaterialien in das Präparat!onsbad vorgenommen, weil hierbei eine möglichst lange Berührungszeit anzustreben ist. Im allgemeinen wird eine Tauchzeit von mindestens 3 Sekunden, vorzugsweise etwa 5 bis 20 Sekunden, eingehalten. Im Interesse einer schnelleren Durchnetzung der Fasermaterialien wird dieses zweite Präparationsbad zweckmäßig auf einer etwas erhöhten Temperatur gehalten. Bevorzugt werden Badtemperaturen von etwa 20 bis 60°C.angewandt,

Die Konzentration der Präparationslösungen gemäß der vorliegenden Erfindung kann in weiten Bereichen variieren. Im allgemeinen werden die drei Komponenten der erfindungsgemäßen Zubereitungen in Konzentrationen von insgesamt etwa 0,2 bis 2,0 Gewichtsprozent angewandt. Die Auflagen der erfindungsgemäßen Präparationsmittel auf den Fasermaterialien sollen/etwa 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent, berechnet auf die trockenen Substanzen, betragen.

/""insgesamt '

Ein wesentlicher Vorteil der erfinduagsgemäßen PräparatIons- und Avivagemittel ist, daß sie in gleicher Zusammensetzung sowohl für die erste Spinnpräparation bei der Herstellung der Fasern sowie auch für spätere Präparationen bei der Weiterverarbeitung der Fasermaterialien, z. B, für den sogenannten Spinnfinish oder als Avivage, zu verwenden sind. Dieser Einsatz der erfindungsgemäßen Zubereitungen gleicher Zusammensetzung in den verschiedenen Verarbeitungsstufen der Fasermaterialien ist möglich durch das in den Zubereitungen vorliegende Gleichgewicht der Komponenten I und II und dl® Möglichkeit, dieses Gleichgewicht durch geeignet® Malnahmen, wie Einstellung des pH-Wertes oder Temperaturerhöhung oder Entwässern, mich der einen oder anderen Seite zu ?eriBclii«i2@n. Die mit den ®rflndungtgemttßen Präparations- und Avivagemltteln behandelten Fasermaterialien erfüllen alle Voraussetzungen für eine optimale Weiterverarbeitung. Si® besitzen hervorragend© Laufeigenschaften bei einer geringen Neigung zur Abriebbildung, tine» ausgezeichnet«! . Griff und ein besonders günstiges antielektroetatlsches

Für die Behandlung mit den tFfind«ngeife.»ä§fi» Präparations-Avivagmaittaln· körnen nach de» SohmalMpiiutvorfaliron bergeetellte , ' v- - 0011-29/1117.

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endlose Fäden und Fasern aus synthetischen Hochpolymeren in Betracht . Bevorzugt finden die Präparations- und Avivagemittel auf Fäden und Fasern aus linearen Polyestern oder Polyamiden Anwendung,

Beispiel 1

Ein faserbildendes Polykondensationsprodukt aus Terephthalsäure und Xthylenglykol wird im Schmelzspinnverfahren zu 200 Einzelkapillaren von je 14,8 den gesponnen. Unterhalb von Spinndüse und Fallschacht werden die Kapillaren mit einer Geschwindigkeit von 1300 m/Minute über eine Präparationswalze geleitet, so daß sich eine Präparationsauflage von 0,15 Gewichtsprozent einstellt. Die Präparationswalze taucht hierbei in eine wäßrige Präparation»- mittellösung ein, welche sich im Zwangsumlauf mit eisern Vorratbgefäß befindet und fortlaufend ergänzt-wird. Die Lösung enthält 4 Gewichtsprozent Präparationsmittel, bestehend aus 1 Gewichtsteil N-Stearoyl-N-ß-oxäthyl-N-carboxymethyl-natrium und jeweils etwa 1 Gewichtsteil N-Stearoyl-N-ß-oxäthyl-N-carboxyatethyl und N-Stearyl-morpholon-(2). Die Präparatlonsmit^eliösung besitzt einen pH-Wert von 7,4 + 0,2 bei 20°C, durch den das Gleichgewicht zwischen den beiden zuletzt genannten Komponenten sichergestellt ist. Der pH-Wert der Lösung wird bei der Durchführung der Spinnpräparation laufend kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert.

Eine parallel geführte Schar noch feuchter Spinnfäden von zehn solcher Präparationswalzen wird zu einen geschlossenen Band gefacht und in einer Kanne abgelegt. Aufgrund der günstigen fadenschließenden und antistatischen Eigenschaften der Präparation ergeben sich hierbei keine Schwierigkeiten, *

Die Spinnbänder aus 32 Kannen werden danach vereint und an einer' Bandstraße weiter verarbeitet* Am Eingang zu dieser Bandstraße -durchläuft das Kabel, welches nunmehr einen Gesamttiter von 067 -besitzt, mit einer Tauchzeit von 10 Sekunden eine Wanne, die ebenfalls mit der vorstehend genannten 0,4 %igen Präparationeraittel-

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lösung gefüllt ist. Die Temperatur dieser Präparationsmitte!lösung beträgt 5O°C.

Unmittelbar danach wird das Polyester-Fadenkabel abgequetscht und in üblicher Weise verstreckt. Die Verstreckung erfolgt bei 17O°C im Verhältnis 1 : 3,7. Danach wird gekräuselt und zu Flocke geschnitten* Die Faserflocke besitzt eine Präparationsauflage von 0,15 Gewichtsprozent. Die so präparierte und durch Luftverblasung geöffnete Stapelfaser hat vorzügliche Griffeigenschaften.. Die Stapel mit der durchschnittlichen Schnittlänge von 75 mm sind infolge-ihres günstigen antielektrostatischen Verhaltens,, ihrer Öffnungswilligkeit und ihrer geringen leigung zur Abriebbildung 'sehr gut nach dem Kammgarnspinnverfaiiren verarbeitbar.

Beispiel 2

Eine Polyäthylenterephthalat-Fadenschar mit 289 Einzelkapillaren vom Einzeltiter 3,7 den wird unterhalb von Spinndüse und Fallschacht über eine Präparationsgalette geleitet, weiche in ein wäßriges Präparationsbad von 20°C tauciät«. Das Präparationsbad enthält insgesamt 0,6 Gewichtsprozent eiae'r Mischung aus etwa gleichen Teilen von N-Stearoyi-»H~ß-o3S
Natriumealzes dieser Verbindung
Die erzielte Auflage an Präpai-atlonssaittel beträgt Q_S2 %_s b@r®ch° net auf die trockene» Präpäfstionsmitt©l ηηά tea©g©a- auf das Fadengewicht·

30_dieser parallel

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entspricht. Das Band, welches einen Gesamttiter von 302 400 den besitzt, wird anschließend durch Walzen abgequetscht. Es hat eine Trockenauflage an Präparationsraitteln von 0,2 Gewichtsprozent« Es läuft mit einer Geschwindigkeit von 18 m/Minute in eine zwischen Walzenstühlen befindliche Verstreckzone ein und wird dort bei 190°C verstreckt. Die Auslaufgeschwindigkeit beträgt 65,7 m/Minute. Durch die nun trockene Präparationsmittelauflage besitzt das Kabel ein günstiges antielektrostatisches Verhalten. Die anschließende Öffnung des Kabels erfolgt störungsfrei. Es wird danach in einer Stauchkammer gekräuselt, anschließend geschnitten und zu einer öffnungswilligen Faserflocke verblasen.

Die erhaltene Stapelfaser mit einer Schnittlänge von 40 mm ist in der Baumwollspinnerei gut verarbeitbar. Sie besitzt infolge ihrer Präparatlonsauflage niedere Faden/Faden-Reibung und niedere Faden/ Metall-Reibung.

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Claims

- ίο- ·

Patentansprüche

' 1, Wäßrige Präparations» und Avivagemittel in Form von wäßrigen Zubereitungen, enthaltend Verbindungen der allgemeinen Formeln

η η Ro

R₁ K₂ _vd R-CO-N J^Q (I)

R R ⁸S

^XC^ CHOH

R-CO- N (II)

H₂ — COOl

C CHÖH

R-CO-N' (III)

^CH₃ COOM

in denen R einen Alkylrest alt 12 bis 22, vorzugsweise 16 bis 20 Kohlenstoffatomen, R₁, R^ und R₃ jeweils Wasserstoff oder einen Methylrest und M ein Äquivalent eines Alkali- oder metalls, des Aluminiums pder einer organischen Base bedeutet»

'2*. Wäßrige Präparations« und Avivagemittel gemäß Anspruch 1® dadurch gekennzeichnet« daß di® &ib©r®itiingen atsf einen pH-Wert von etwa β t»i« 8 eingentellt m.nd*

f_f ewite'eiif ßAkos^s&coielinoto daß UIp ■ : . 009829./1S67 '

BAD ORIGINAL·

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I, II und III in etwa gleichen Mengen nebeneinander vorliegen. Jj

4. Verwendung von wäßrigen Zubereitungen, enthaltend Verbindungen der allgemeinen Formeln

11 B ^Rq

N; CH j

R-CO- N. "^*"⁰ ^ j

CH₂ C i

** it ι

— CHOH I

R-CO-N^ (II) .[;■.

CH₂ COOH

^Rl\ J-% ^f3 ^C CHOH

R-CO- W (III)

^CH₂ COOM

in denen R einen Alkylrest mit 12 bis 22, vorzugsweise 16 bis 20 Kohlenstoffatomen, R₁, R, und R₃ jeweils Wasserstoff oder einen Methylrast und M ein Äquivalent eines Alkali- oder Erdalkalimetalle, des Aluminiums oder einer organischen Base bedeutet, als Präparations- und Avivagemittel für synthetische Fasern und Fäden, die nach den Schmelzepinnverfahren hergestellt wurden.

5. Verwendung von wäßrigen Zubereitungen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einen pH-Wert von etwa β bis 8 eingestellt sind.

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6. Verwendung von wäßrigen Zubereitungen gemäß Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der Formeln I, II und III in etwa gleichen Mengen nebeneinander vorliegen.

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