DE19615983C1

DE19615983C1 - Zubereitungen aus Paraffin und Siliconölen

Info

Publication number: DE19615983C1
Application number: DE1996115983
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr Klein; Manfred Krakenberg; Stefan Dr Stadtmueller
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2016-04-23

Description

Die Erfindung betrifft wasserfreie, homogene Zubereitungen aus Paraffin und Siliconölen.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, zum Präparieren von Nähgarnen und Nähzwirnen Zubereitungen zu verwenden, welche als gleitverbessernde Substanzen Organopolysiloxane enthalten. Im allgemeinen werden dabei die Organopolysiloxane in Mischung mit anderen Substanzen verwendet, da die üblichen linearen Dime thylpolysiloxane alleine nur unzureichende nähtechnische Eigen schaften aufweisen. Insbesondere ist das Lasttragevermögen der Organopolysiloxane zu gering. Auch die antielektrostatischen Eigenschaften können nicht befriedigen. Man mischt deshalb den Organopolysiloxanen weitere Wirkstoffe zu, um die Eigenschaften derartiger Präparationen zu verbessern.

Mischungen mit anderen Gleitmittelkomponenten, wie z. B. mit Wachsen, Antistatika, Korrosionsschutzmitteln, sind wegen der begrenzten Mischbarkeit dieser Verbindungen mit Organopoly siloxanen nur kurzfristig stabil oder müssen in Form wäßriger Zubereitungen, z. B. als Emulsionen, eingesetzt werden.

Bei der Präparation in den offenen Galetten verlieren derartige wäßrige Zubereitungen jedoch schnell Wasser durch Verdunstung. Dabei bauen sich die Wirkstoffe an den Apparateteilen auf und führen zu einer starken Verschmutzung sowie ungleichmäßigen Präparationsauflagen. Derartige wäßrige Zubereitungen haben zu dem den Nachteil erhöhter Korrosivität. Zu diesem Stand der Technik ist z. B. die EP-B-0 056 095 zu nennen. Sie betrifft ein Mittel zum Erhöhen der Gleitfähigkeit von organischen Fa sern, wobei diese Mittel aus mindestens einer Organosilicium verbindung, welche mindestens eine OSiR₂-Einheit, wobei R glei che oder verschiedene, gegebenenfalls substituierte Kohlenwas serstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet, minde stens einer antielektrostatisch machenden Phosphorverbindung und gegebenenfalls weiteren Stoffen, einschließlich Paraffin wachs, bestehen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie minde stens eine Verbindung der Formel

O = P[(OCHR¹CHR¹)_nOR²]₃

enthalten, wobei R¹ jeweils Wasserstoff oder die Methylgruppe bedeutet, mit der Maßgabe, daß in jeder -OCHR¹CHR¹-Einheit ein R¹ Wasserstoff ist, R² jeweils Wasserstoff oder einen einwerti gen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 15 bedeutet, mit der Maßgabe, daß n mindestens 1 ist, wenn R² Wasserstoff ist und in jeder der Phosphorverbindungen mindestens eine -OCHR¹CHR¹-Einheit vorhanden ist.

Diese Mittel vermitteln den Garnen und Zwirnen jedoch noch eine zu geringe Gleitfähigkeit, so daß die Fadenspannung zu hohe Werte aufweist. Dies zeigt sich auch bei dem sogenannten Stick- Slip-Test. Bei diesem Test wird ein Faden über die Fadenleit- und Bremsorgane einer Nähmaschine bei vorgegebener Fadenspan nung und Abzugsgeschwindigkeit abgezogen und die Amplitude der Fadenspannung gemessen, die bei guter Präparation möglichst ge ring sein soll.

Stellvertretend für wasserhaltige Zubereitungen wird die EP-B-0 063 311 genannt. In dieser Patentschrift wird ein Mittel mit einem Gehalt an Siliconöl und Wachs zum substantiven Präparie ren von Garnen oder Zwirnen in Form einer Öl/Wasser-Dispersion beschrieben, welche

a) 5 bis 80 Gew.-% Siliconöl einer Viskosität von 500 bis 50 000 mm²s^-1 bei 25°C,
b) 10 bis 80 Gew.-% Wachs mit einem Schmelzpunkt 40°C,
c) 1 bis 10 Gew.-% Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffato men, die gesättigt, verzweigt oder sub stituiert sein können oder Doppelbindun gen aufweisen,
d) 0,4 bis 12 Gew.-% kationaktive Imidazoliniumsalze,
e) 0 bis 10 Gew.-% ethoxylierte Fettamine,

wobei die Summe der Bestandteile a) bis e) 100 Gew.-% ergeben muß, in Wasser dispergiert oder gelöst enthält.

Eine weitere wäßrige Formulierung, die als Gleitmittel Paraf finwachs enthält, ist in der DE-A-28 16 196 beschrieben; diese besteht aus

a) 18 bis 40% Paraffin, Schmelzbereich 45 bis 60°C;
b) 2 bis 8% eines oder mehrerer Alkylimidazoline;
c) 1 bis 7% eines oder mehrerer Aminoxide;
d) 2 bis 9% Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockpolymerisaten;
e) 0 bis 5% Polyglykolether sowie
f) 0 bis 5% Copolymeren aus Vinylpyrrolidon und Vinylace tat.

Als wasserfreie Zubereitung, die leicht herstellbar und unbe grenzt lagerstabil ist, wird gemäß DE-C-38 15 231 eine Präpara tion vorgeschlagen, die aus
65 bis 99 Gew.-% eines Dimethylpolysiloxans mit einer Viskosi tät von 50 bis 10 000 mm²s^-1 bei 25°C und ei nem Hydroxylgehalt von 0,3 bis 1,5 Gew.-% und
1 bis 30 Gew.-% einer Fettsäure oder eines Fettamins mit im Mittel 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und gegebe nenfalls
0 bis 5 Gew.-% üblicher Zusatzstoffe
besteht.

Auch auf anderen technischen Gebieten ist man bestrebt, in Kom bination mit Polysiloxanen die Eigenschaften weiterer Wirk stoffe, insbesondere Gleitmittel, wie Paraffin, zu nutzen.

Gemäß US-A-5 225 511 werden spezielle organofunktionelle Poly siloxane hergestellt, die mit Ölen und Wachsen kompatibel sind und als Additive zur Verbesserung des Gleitvermögens, insbeson dere im Textilbereich, Verwendung finden. Sie können weiterhin in organische Polymere eingearbeitet werden, um deren Be- und Verarbeitungseigenschaften zu verbessern.

Aus dem beschriebenen Stand der Technik geht hervor, daß zur Herstellung der Formulierungen aus Polysiloxanen und anderen Gleitmittelkomponenten, insbesondere Paraffin, entweder wäßrige Emulsionen mit den entsprechenden Emulgatoren und Hilfsstoffen unter Inkaufnahme der Nachteile hergestellt werden mußten oder die eingesetzten Polysiloxane modifiziert werden mußten, um sie mit den Paraffinen homogenisieren zu können. Die Herstellung wasserfreier, homogener Zubereitungen und handelsüblicher Poly dimethylsiloxane war bisher nicht möglich.

Eine derartige Zubereitung wird durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt. Sie besteht aus

a) 65 bis 95 Gew.-Teilen Polydimethylsiloxan mit einer Visko sität von 350 bis 5000 mPa·s bei 25°C und
b) 35 bis 5 Gew.-Teilen Paraffin, welches bei Raumtemperatur fest oder flüssig ist,

und enthält als Compatibilizer ein Organopolysiloxan der allge meinen Formel

worin
R¹ und R² gleich oder verschieden sein können und einen Alkyl rest mit 12 bis 30 C-Atomen oder den Rest -OR³ be deuten, wobei R³ H oder ein Alkylrest mit 1 bis 30 C-Atomen ist,
n = 4 bis 200, vorzugsweise 15 bis 140, besonders be vorzugt 20 bis 40.

Der Compatibilizer wird dabei in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Zubereitung, zu gesetzt.

Die Herstellung der erfindungsgemäß als Compatibilizer einge setzten Verbindungen ist bekannt und beispielsweise in W. Noll, Chemie und Technologie der Silicone, Verlag Chemie, Weinheim (1968) und J.L. Speier, Adv. Organomet. Chem., 17, 407 (1979) beschrieben.

Die alkylfunktionellen Siloxane werden üblicherweise herge stellt aus Wasserstoffsiloxanen und α-Olefinen in Gegenwart ei nes Platinkomplexes.

Die alkoxyterminierten Siloxane werden üblicherweise herge stellt durch Umsetzung von Chlorsiloxanen mit Alkoholen und nachfolgender Neutralisation mit tertiären Aminen.

Die erfindungsgemäßen Paraffin/Siliconöl-Zubereitungen können hergestellt werden, indem man bei flüssigen Komponenten die Be standteile mischt und unter Rühren den Compatibilizer zufügt.

Bei Raumtemperatur nichtflüssige Paraffinkomponenten werden zu nächst aufgeschmolzen und anschließend unter Rühren mit der Siliconölkomponente und dem Compatibilizer versetzt. Ist der Compatibilizer selbst bei Raumtemperatur von fester Konsistenz, wird dieser vor dem Zusatz ebenfalls aufgeschmolzen.

Es ist jedoch auch möglich, den Compatibilizer beispielsweise der Siliconkomponente von vornherein zuzumischen, was das Ver fahren vereinfacht. Sind alle Komponenten flüssig, können diese auch gleichzeitig vermischt und eine homogene Lösung herge stellt werden. Compatibilizer mit langen Siliconketten (z. B. n = 133) sind in der Siliconkomponente unbegrenzt lös lich. Compatibilizer mit kurzen Siliconketten (z. B. n = 15) und einem hohen organisch modifizierten Anteil (R¹ = R² = 2-Octyl dodecanoxy) sind in der Paraffinkomponente nahezu unbe grenzt löslich.

Abmischungen aus Siliconöl und Paraffinwachsen/ölen in den an gegebenen Verhältnissen sind bei Raumtemperatur nicht verträg lich, d. h. die Mischungen neigen zu Phasenseparationen und sind nicht homogen.

Der Zusatz des Compatibilizers bewirkt überraschenderweise, daß solche inhomogenen Abmischungen homogen werden und die Phasen separationen aufgehoben werden. Teilweise genügen dabei schon geringste Einsatzkonzentrationen (0,1 Gew.-%) der Wirkkompo nente. Paraffin/Siliconöl-Zubereitungen in den angegebenen Ver hältnissen sind dabei nach Zusatz des Compatibilizers in den meisten Fällen klare Lösungen. Selbst Lösungen, die bei be stimmten Abmischungen nicht vollständig klar werden, sind den noch homogen bzw. werden bei Erhöhung der Konzentration an Com patibilizer klar. Darüber hinaus zeigen solche Abmischungen eine erstaunliche Lagerstabilität. Erfreulicherweise ergaben Lagertests bei Raumtemperatur selbst nach mehreren Monaten keine Entmischung der Zubereitungen.

Die Kettenlänge, ausgedrückt durch den Index n, des Polysil oxans erlaubt es, die erwünschten Eigenschaften des Compatibi lizers in Richtung auf verstärkte Verträglichkeit entweder mit dem Siliconöl oder der Paraffinkomponente zu modifizieren. Durch Variation der Kettenlänge und/oder durch Wahl von geeig neten organischen Seitenketten R läßt sich im allgemeinen für ein vorgegebenes System aus Siliconöl und Paraffinwachsen/ölen ein optimaler Compatibilizer herstellen.

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, erhält man bei Zusatz von Compatibilizern unterschiedlicher Struktur, unter Variation der Länge der Siloxankette und der organischen Reste, bereits in so geringen Konzentrationen von 0,1 oder 0,2 Gew.-% zu einer Ab mischung aus Silicon-/Paraffinöl im Verhältnis 4 : 1 homogene, einphasige Lösungen, die in der Regel klar sind und keine Pha senseparationen eingehen.

Die in der Tabelle 2 angegebenen Compatibilizer zeigen bei einer Einsatzkonzentration von 0,1 Gew.-% ihre optimale Wirkung bei Abmischungsverhältnissen Silicon-/Paraffinölen von 95 : 5 bis 80 : 20. In diesen Fällen erhält man klare, homogene Abmi schungen bei Zusatz solcher geringen Mengen an Compatibilizern. Verändert man das Abmischungsverhältnis zugunsten der Paraffinkomponente, tritt eine Trübung der Abmischung auf, die allerdings durch Erhöhung der Compatibilizerkonzentration wie der beseitigt werden kann.

In Tabelle 3 ist der Zusatz verschiedener Mengen Compatibilizer zu einer Abmischung bestimmter Zusammensetzung dargestellt. Be merkenswert ist es, daß bei Zusatz von nur 0,05 Gew.-% bereits klare Zubereitungen erhalten werden. Zu einer Abmischung aus Siliconöl und Paraffinöl im Verhältnis von 80 : 20, die bereits bei einer Zugabemenge von 0,05 Gew.-% an Compatibilizer klare Lösungen ergaben, bewirkt eine Zudosierung von weiterem Compa tibilizer keine Verschlechterung der Lösungseigenschaften.

Tabelle 4 zeigt, daß sich das Verfahren der Homogenisierung ei ner Abmischung aus Siliconöl mit einer Paraffinkomponente prin zipiell auch auf Paraffinwachse, die einen Schmelzpunkt < 25°C aufweisen, erweitern läßt. In solchen Fällen ist allerdings, im Gegensatz zu Paraffinölen, die Einsatzkonzentration des Compa tibilizers zu erhöhen. So erhält man erst bei Zugabe von 10% Compatibilizer homogene Abmischungen, die jedoch noch nicht klar sind. Erst bei weiterer Erhöhung des Compatibilizeranteils in der Abmischung erhält man eine vollkommen klare Lösung.

Tabelle 1

Zusatz von Compatibilizern zu Siliconöl/Paraffinmischungen aus 80 g Siliconöl mit einer Viskosität von 350 mPa·s und 20 g Paraffinöl mit einer Viskosität von 30 mPa·s

Tabelle 2

Abmischungen einer bestimmten Menge Compatibilizer mit Siliconöl/ Paraffinölabmischungen verschiedener Zusammensetzung

Zusatz von 0,1 Gew.-% Compatibilizer zu Gemischen aus Siliconöl (350 mPa·s)/Paraffinöl (30 mPa·s)

Tabelle 3

Zusatz verschiedener Mengen Compatibilizer zu einer Abmischung Siliconöl/Paraffinölabmischungen bestimmter Zusammensetzung

Zusatz von Compatibilizer zu Gemisch aus Siliconöl (350 mPa·s)/Paraffinöl (30 mPa·s) 80 : 20

Tabelle 4

Zusatz von Compatibilizern zu Siliconöl/Paraffinwachsmischungen aus 20 g Siliconöl mit einer Viskosität von 350 mPa·s und 5 g Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt von 52-54°C

Claims

1. Wasserfreie, stabile Zubereitung aus Paraffin und Silicon ölen, bestehend aus

a) 65 bis 95 Gew.-Teilen Polydimethylsiloxan mit einer Vis kosität von 350 bis 5000 mPa·s bei 25°C und
b) 35 bis 5 Gew.-Teilen Paraffin, welches bei Raumtempera tur fest oder flüssig ist,

dadurch gekennzeichnet, daß sie als Compatibilizer ein Orga nopolysiloxan der allgemeinen Formel enthält, worin
R¹ und R² gleich oder verschieden sein können und einen Al kylrest mit 12 bis 30 C-Atomen oder den Rest -OR³ bedeuten, wobei R³ H oder ein Alkylrest mit 1 bis 30 C-Atomen ist,
n = 4 bis 200 ist.

2. Zubereitung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n = 20 bis 40 ist.

3. Zubereitung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Compatibilizer in Mengen von 0,1 bis 1 Gew.-%, bezo gen auf die Zubereitung, zugesetzt ist.