DE19953326A1

DE19953326A1 - Biologisch abbaubares Spulöl

Info

Publication number: DE19953326A1
Application number: DE1999153326
Authority: DE
Inventors: Erh-Ning Chen; Jing-Wen Tang; Wen-Tain Lin; Li-Chuan Huang; Shu-Hua Chien
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2019-11-06
Also published as: DE19953326B4; TW436520B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine biologisch abbaubare Spulöl-Zusammensetzung, die (a) 80 bis 90 Gew.-% eines geradkettigen (unverzweigten) oder verzweigten monofunktionellen Esters; (b) 5 bis 15 Gew.-% eines nicht-ionischen Emulgators; (c) 2 bis 10 Gew.-% eines Antistatik-Mittels und (d) 1 bis 5 Gew.-% eines die Viskositiät erhöhenden Mittels enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Spulöl-Zusammensetzung, sie betrifft insbesondere eine biologisch abbaubare Spulöl-Zusammensetzung für das Garn-Falschdrahtzwirnen zur Verminderung des Abschleuderns des Öls wäh rend der Garnverarbeitung.

Stand der Technik

Spulöle sind Schmiermittel, die nach dem Garn-Texturieren aufgebracht wer den, um dem Garn die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. Die Haupt funktionen eines Spulöls bestehen darin, dem Garn eine ausreichende Schmierfähigkeit zu verleihen, und einen guten Garn-Konus zu erzeugen. Der Konus ist der ideale Wickelkörper für die sich daran anschließende Textilver arbeitung auf einem Wirkgatter, einem Schärgatter oder einem Paspelgatter bei den meisten Webarten.

Um die vorstehend beschriebenen Funktionen zu erfüllen, müssen Spulöle bestimmte Eigenschaften aufweisen, beispielsweise eine einheitliche Viskosi tät, eine geeignete Farbe, einen angenehmen Geruch, eine Faser-Metall- Schmierwirkung, eine Faser-Faser-Schmierwirkung und eine ausgezeichnete Stabilität, einen guten antistatischen Effekt, eine gute Auswaschbarkeit und ein gutes Verhalten gegen Verspritzen.

Neuerdings besteht wegen Verschlechterung der Umweltbedingungen als Fol ge von industriellen Prozessen ein Bedarf für recyclisierbare oder biologisch abbaubare Produkte oder Chemikalien, die mit dem Herstellungsverfahren in Zusammenhang stehen. Die in der Strickindustrie verwendeten Öle werden nach der Verarbeitung in das Abwasser ausgetragen; die biologische Abbau barkeit der Öle hat daher eine steigende Aufmerksamkeit gefunden.

Außerdem machen es die staatlichen Vorschriften in Europa bezüglich der Be seitigung von Textilchemikalien heute erforderlich, daß die biologische Abbau barkeit der Pasten oder Öle mehr als 80% (7 Tage, ZWT) betragen sollte. Deshalb ist die Entwicklung einer neuen Spulöl-Zusammensetzung, die eine ausgezeichnete biologische Abbaubarkeit sowie die gewünschten Appretur- Eigenschaften aufweist, ein entscheidender Entwicklungsgesichtspunkt auf diesem Gebiet der Textilindustrie.

Zusammenfassung der Erfindung

Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spulöl-Zusammenset zung bereitzustellen, die gut biologisch abbaubar ist.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit einer biologisch abbaubaren Spulöl-Zusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie enthält:

a) 80 bis 90 Gew.-% eines geradkettigen (unverzweigten) oder verzweig ten monofunktionellen Esters;
b) 5 bis 15 Gew.-% eines nicht-ionischen Emulgators;
c) 2 bis 10 Gew.-% eines Antistatik-Mittels und
d) 1 bis 5 Gew.-% eines die Viskosität erhöhenden Mittels.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung hervor.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Hauptkomponenten des konventionellen Spulöls sind ein Schmiermittel, ein Emulgator und ein Antistatikmittel. Im allgemeinen sind der Emulgator und das Antistatikmittel biologisch abbaubar, die konventionellen Schmieröle, z. B. Weißöl und Polyolether, sind jedoch nicht leicht biologisch abbaubar. Deshalb wird in der erfindungsgemäßen Spulöl-Zusammensetzung eine monofunktio nelle Ester-Verbindung als Schmiermittel gewählt. Die monofunktionelle Ester- Verbindung hat die folgende Formel:

worin bedeuten:
R C₁₁-C₁₇-Alkyl oder -Alkenyl und
R' C₁-C₁₂-Alkyl oder -Alkenyl.

Das obengenannte Alkyl oder Alkenyl kann eine geradkettige (unverzweigte) oder verzweigte funktionelle Gruppe sein, wobei das Alkenyl, das nur eine Doppelbindung enthält, bevorzugt ist. Beispiele für die funktionelle Gruppe R sind Pentadecyl, Heptadecyl, Undecyl, Heptadecenyl und dgl. Beispiele für die funktionelle Gruppe R' sind Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Octyl und dgl. Zu Bei spielen für den monofunktionellen Ester gehören 2-Ethylhexylpalmitat, 2- Ethylhexylstearat, Octyloleat, Butylstearat, Butylpalmitat und dgl., vorzugswei se 2-Ethylhexylpalmitat.

Erfindungsgemäß kann das Spulöl eine oder mehrere der obengenannten monofunktionellen Ester-Verbindungen umfassen, wobei die geeignete Menge der monofunktionellen Ester-Verbindung zwischen 80 und 90 Gew.-%, vor zugsweise zwischen 80 und 85 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Spulöls, liegt.

In der erfindungsgemäßen Spulöl-Zusammensetzung kann diese zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen monofunktionellen Ester-Schmiermittel als Hauptkomponente einen Emulgator, ein Antistatikmittel, ein die Viskosität er höhendes Mittel und weitere Zusätze, beispielsweise ein Antioxidationsmittel, ein Netzmittel, ein Rostschutzmittel, einen pH-Wert-Regulator und dgl., enthal ten.

Der für die vorliegende Erfindung geeignete Emulgator ist ein nicht-ionisches Tensid. Dabei handelt es sich in der Regel um das Reaktionsprodukt, das er halten wird bei der Addition von Ethylenoxid an einen Alkohol, ein Alkylphenol, eine gesättigte oder ungesättigte Fettsäure, wie Polyethylenglycol-(C₈-C₂₂)- kohlenwasserstoffether, Polyethylenglycol-kohlenwasserstoffphenol (z. B. -nonylphenol oder -octylphenol)-ether, Polyethylenglycol-(C₈-C₂₂)-kohlenwas serstoffester, Polyethylenglycolester (d. h. Span- und Tween-Tenside) und dgl. Die geeignete Menge des Emulgators liegt zwischen 5 bis 15 Gew.-%, vor zugsweise zwischen 8 und 12 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Spulöls.

Erfindungsgemäß umfaßt ein geeignetes Antistatikmittel ein anionisches Ten sid, ein kationisches Tensid und ein zwitterionisches Tensid, z. B. das ionische Tensid Alkylsulfonat, ein Polyethylenglycol-kohlenwasserstoffsulfonat, ein Phosphat, ein quaternäres Ammoniumsalz und dgl. Die geeignete Menge des Antistatikmittels liegt zwischen 2 und 10 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 4 und 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Spulöls.

Erfindungsgemäß ist ein geeignetes, die Viskosität erhöhendes Mittel ein sol ches vom Polyalkylen-Typ, z. B. ein Ethylen/Propylen-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 100 000 bis 400 000, Polyisobutylen mit einem Moleku largewicht von 20 000 bis 2 000 000 und Polyalkylstyrol mit einem Molekular gewicht von 100 000 bis 4 000 000. Die geeignete Menge des die Viskosität erhöhenden Mittels liegt zwischen 1 und 5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2 und 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Spulöls.

Die Bewertung eines Spulöls basiert in erster Linie auf der Ölaufnahme (in die Faser), dem Grad des Verspritzens und der biologischen Abbaubarkeit. Da das Spulöl ursprünglich von einer Walze aufgenommen wird, wenn die Affinität des Öls gegenüber der Faser nicht gut ist, oder die Permeabilität für das Öl nicht ausreichend ist, reicht die Aufnahme des Spulöls unter den gleichen Verarbeitungs-Bedingungen (beispielsweise der gleichen Rotationsgeschwin digkeit der Walze, dem gleichen Ölstand und der gleichen Geschwindigkeit des Falschdrahtzwirnens) nicht aus, so daß ein ungünstiger Effekt auftritt beim Aufwickeln und der anschließenden Verarbeitung. Die Ölaufnahme des Spulöls beträgt 1 bis 1,5%. Wegen der reichlichen Verwendung des Spulöls und der hohen Geschwindigkeiten der Garnherstellung wird das aufgenomme ne Öl verspritzt, wenn die Abschleuderbarkeit des Spulöls nicht ausreichend ist. Die steigenden Mengen an abgeschleudertem Öl führen dazu, daß die Ölaufnahme unzureichend ist und die Umwelt kontaminiert wird.

In den folgenden Beispielen wurden die Ölaufnahme, der Grad des Versprit zens und die biologische Abbaubarkeit des erfindungsgemäßen Spulöls be stimmt und verglichen mit den entsprechenden Eigenschaften konventioneller Spulöle, wobei die biologische Abbaubarkeit nach dem OECD 301D-Test mit einer geschlossenen Flasche (CBT) bewertet wurde; die Ölaufnahme und der Grad des Verspritzens unter Verwendung der von den Anmeldern der vorlie genden Erfindung in der Taiwan-Patentanmeldung Nr. 87 110 203, auf deren Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird, vorgeschlagenen Testvorrich tung beurteilt wurden. Das Testverfahren läßt sich wie folgt zusammenfassen:
Es werden die Betriebsbedingungen einer Garn-Appretur-Auftragsvorrichtung eingestellt und das Spulöl, das getestet werden soll, wird in die Vorrichtung gegossen. Es wird ein 15 cm × 20 cm großes Kraftpapier als Medium zum Ab sorbieren des Öls verwendet. Das Papier wird neben das Garn auf die Ober seite des Konus gelegt und die vor dem Aufwickeln des Garns abgeschleuder ten Öltröpfchen werden gesammelt. Die Testbedingungen sind folgende: Ge schwindigkeit des Falschdrahtzwirnens: 1000 m/min; Streck-Verhältnis (D. R.) 1,72; Scheibenradius/Garnradius (D/Y) 1,7; Voreilung (%) 0,995; und Sammel zeit: 2 min.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wurden den in Tabelle 1 aufgezählten Spulöl-Zusammen setzungen verschiedene die Viskosität erhöhende Mittel mit unterschiedlichen chemischen Strukturen zugesetzt. Das Ergebnis der Bewertungen in bezug auf die Ölaufnahme und den Grad des Verspritzens ist in der Tabelle 2 angege ben. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, daß der Polyalkylen-Typ das optimale Mittel zur Erhöhung der Viskosität war.

Tabelle 1

Tabelle 2

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurden drei verschiedene Spulöle getestet, um die Ölauf nahme, den Grad des Spritzens und die biologische Abbaubarkeit zu beurtei len, bei denen es sich handelte um

1. ein traditionelles (nicht biologisch abbaubares) Spulöl APZ-200 (der Firma Fina Co., das auf dem Markt die beste Bewertung erhalten hat);
2. das umweltfreundliche Spulöl Stantex CFA (der Firma Henkel Co.); und
3. das erfindungsgemäße Spulöl (das Polyisobutylen als die Viskosität erhö hendes Mittel enthaltende Öl gemäß Beispiel 1).

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

Die Tabelle 3 zeigt, daß das handelsübliche traditionelle Spulöl eine bessere Ölaufnahme und nur wenige abgeschleuderte Öltröpfchen aufweist; seine biologische Abbaubarkeit beträgt jedoch nur 50%. Das umweltfreundliche Spulöl weist eine bessere biologische Abbaubarkeit auf; seine Ölaufnahme ist jedoch unzureichend und das Öl wird leicht abgeschleudert. Im Vergleich mit den vorstehend beschriebenen Ölen weist das erfindungsgemäße Spulöl nicht nur eine höhere biologische Abbaubarkeit (80%) auf, sondern auch eine bes sere Ölaufnahme und es werden nur wenige Öltröpfchen abgeschleudert.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend anhand einer bevorzugten Ausführungs form dargestellt und beschrieben, es ist jedoch für den Fachmann auf diesem Gebiet selbstverständlich, daß zahlreiche Abänderungen in bezug auf die Form und in bezug auf Einzelheiten durchgeführt werden können, ohne da durch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Claims

1. Biologisch abbaubare Spulöl-Zusammensetzung, dadurch gekenn zeichnet, daß sie enthält:

a) 80 bis 90 Gew.-% eines monofunktionellen Esters der Formel
worin bedeuten:
R C₁₁-C₁₇-Alkyl oder -Alkenyl und
R' C₁-C₁₂-Alkyl oder -Alkenyl;
b) 5 bis 15 Gew.-% eines nicht-ionischen Emulgators;
c) 2 bis 10 Gew.-% eines Antistatik-Mittels und
d) 1 bis 5 Gew.-% eines die Viskosität erhöhenden Mittels.

2. Spulöl-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte monofunktionelle Ester ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus 2-Ethylhexylpalmitat, 2-Ethylhexylstearat, Octyloleat, Butylstearat und Butylpalmitat.

3. Spulöl-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem genannten monofunktionellen Ester um 2-Ethylhexyl palmitat handelt.

4. Spulöl-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem genannten nicht-ionischen Emulgator um das Reaktions produkt handelt, das entsteht bei der Addition von Ethylenoxid an einen Alko hol, ein Alkylphenol, eine gesättigte oder ungesättigte Fettsäure.

5. Spulöl-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem genannten Antistatikmittel um ein anionisches Tensid, ein kationisches Tensid oder ein zwitterionisches Tensid handelt.

6. Spulöl-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem genannten, die Viskosität erhöhenden Mittel um ein Mittel zur Erhöhung der Viskosität vom Polyalkylen-Typ handelt.

7. Spulöl-Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem genannten, die Viskosität erhöhenden Mittel um ein Ethylen/Propylen-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 100 000 bis 400 000 handelt.

8. Spulöl-Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem genannten, die Viskosität erhöhenden Mittel um Polyiso butylen mit einem Molekulargewicht von 20 000 bis 2 000 000 handelt.

9. Spulöl-Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem genannten, die Viskosität erhöhenden Mittel um Polyal kylstyrol mit einem Molekulargewicht von 100 000 bis 4 000 000 handelt.