DE2056695A1

DE2056695A1 - Verfahren zur Verbesserung der verarbeitungstechnischen Eigenschaften von Polyesterfäden und -fasern

Info

Publication number: DE2056695A1
Application number: DE19702056695
Authority: DE
Inventors: Ottokar Dr. 6233 Kelkheim; Scharf Alfred Dr. 6230 Frankfurt-Unterliederbach; Linke Werner 6231 Sulzbach; Hess Peter 6233 Kelkheim. P Smerz
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG, vorm. Meister Lucius & Brüning, 6000 Frankfurt
Priority date: 1970-11-18
Filing date: 1970-11-18
Publication date: 1972-05-31
Also published as: CH527282A; CH1662771A4; NL166508C; FR2114807A5; BE775508A; AT331760B; DE2056695C3; BR7107657D0; NL166508B; CA964425A; SU436501A3; ATA988871A; US3776766A; DE2056695B2; GB1357036A; IT940629B; NL7115575A

Description

FARBWERKE HOECHST AG vormals Meister Lucius & Brüning

Aktenzeichen: ' HOE 70/F 233

Datum: I⁷. Nov. 1970 Dr.Gr/dor

Verfahren zur Verbesserung der verarbeitungstechnischen Eigen schaften von Polyesterfäden und -fasern

Bei der Herstellung von synthetischen und hochmolekularen linearen Polyestern aus Dicarbonsäuren und mehrfunktionellen Alkoholen, z. B. aus Terephthalsäuredimethylester und Xthylenglykol, entstehen nicht nur die erwarteten und erwünschten langkettigen, fadenbildenden Makromoleküle. Es bilden sich vielmehr in geringer Menge auch kurzkettige, bzw. cyklische Umsetzungsprodukte.

Derartige oligomere Verbindungen, die in Mengen bis zu etwa 5 % in den Polyesterfasermaterialien enthalten sein können, bilden den Anlaß für eine Reihe von Störungen bei der Verarbeitung der Polyesterfäden oder -stapelfasern. Die Oligomeren, die in Form von Ablagerungen auf den Fäden oder Fasern auftreten, können z.B. beim Verspinnen von Polyester-Kammzug zu schlechten Laufeigenschaften, Ablagerungen auf den Maschinenteilen und lästiger Staubentwicklung führen. Besondere Schwierigkeiten verursachen die oligoneren Bestandteile bei Verarbeitungsprozessen, die eine Thermobehandlung einschließen, wie z. B. die Texturierung von Polyesterfäden. Auch bei der weiteren Verarbeitung von texturierten Fäden wirkt sich das Auftreten von oligomeren Verbindungen nachteilig aus, da hier jede oberflächliche Rauhigkeit des gekräuselten Materials zu betrieblichen Störungen führt und darüber hinaus am fertigen Textilmaterial ein mangelhaftes Warenbild verursacht.

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Es ist ferner bekannt, daß die oligomeren Bestandteile auch bei den üblichen Färbeverfahren von Polyesterfaserraaterialien zu Schwierigkeiten führen. Da die Oligomeren im allgemeinen z. B. mit Dispersionsfarbstoffen nicht anfärbbar sind, zeigen sie sich auf dem gefärbten Material als weißer Staub, der vornehmlich in der Spinnerei und der nachfolgenden Weberei und Wirkerei in Erscheinung tritt.

Die Bildung von oligomeren Verbindungen bei der Fabrikation der Polyester hat man bisher trotz aller Anstrengungen, z. B. durch Variation der Kondensationskatalysatoren, nicht zufriedenstellend verhindern können. Es wird deshalb versucht, durch Anwendung von Präparationsmitteln den nachteiligen Einfluß der Oligomeren bei der Verarbeitung der Polyesterfasern und -fäden auszuschalten. Die bekannten Präparationsmittel besitzen vornehmlich eine glättende, die Rauhigkeit der Fäden und Fasern zudeckende Wirkung. Eine befriedigende Lösung der durch die an der Oberfläche der Polyesterfasern und -fäden befindlichen Oligomeren verursachten Probleme und Schwierigkeiten wird durch diese Behandlung mit den bekannten Präparationsmitteln jedoch nicht erreicht.

Es wurde nun gefunden, daß man die in Fasermaterialien aus synthetischen linearen Polyestern enthaltenden oligomeren Verbindungen ausschalten und für die weitere Verarbeitung der Polyesterfäden oder -fasern unschädlich machen kann, wenn man die Polyesterfäden im Rahmen ihres Herstellungsprozesses, vor dem Verstrecken mit wäßrigen Lösungen oder Emulsionen behandelt, welche Verbindungen der allgemeinen Formel

R₁-CO(OC₂H₄)_n-O-C₄H₈-O-(C₂H₄O)_m-OC-R₂

in der R₁-CO- und R₂-CO- Reste von geradkettigen oder verzweigten Alkan- oder AlkenmonocarbonsJiuren mit 12 - 22 C-Atomen und η und m Zahlen von 4-12 bedeuten, enthalten.

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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen der Formel (I) können beispielsweise hergestellt werden durch Veresterung von 1 Hol eines Anlagerungsproduktes von 8-24 Mol Ä'thylenoxid an 1 Mol Butandiol-(1,4) mit 2 Mol einer geradkettigen oder verzweigten Alkan- oder Alkenmonocarbonsäure mit 12 bis 22 C-Atomen. Für die Veresterung können auch Mischungen der genannten Carbonsäuren eingesetzt werden.

Durch die Behandlung von Polyesterfasern gemäß der vorliegenden Erfindung wird überraschend die weitere Bildung der Oligomeren ^ bzw. ihr nachteiliges Austreten aus dem Fasermaterial weitgehend verhindert. Darüberhinaus werden die durch diese Oligomeren verursachten Störungen vermieden. Es wird nicht nur in erheblichem Umfange eine Entfernung der,auf der Fadenoberfläche abgelagerten oligomeren Verbindungen in Form von sehr feinen,leicht abspülbaren Dispersionen erreicht, sondern darüberhinaus bewirkt, daß die erfindungsgemäß verwendeten Behandlungsmittel auf den von den anhaftenden Oligomeren befreiten Fäden einen feinen Film bilden, der eine hohe Gleitfähigkeit gewährleistet. Hierdurch wird der dynamische Reibungskoeffizient zwischen den Polyesterfäden und -fasern soweit herabgesetzt, daß die aus der Faseroberfläche in Form von Spitzen und Erhebungen noch heraustretenden oligomeren ^ Anteile keine weiteren Störungen bei der Verarbeitung bewirken.

Die Konzentration in der die Behandlungsmittel der allgemeinen Formel (I) zur Anwendung kommen, kann in weiten Grenzen variieren. Im allgemeinen kommen pro Liter der wäßrigen Behandlungsflotte etwa 2 bis 18 g, vorzugsweise 3 bis 12g der Produkte zum Einsatz.

Diese Anwendungskonzentrationen können je nach Praxisbedingungen ggf. noch unter- oder überschritten werden. Wesentlich für die mit den Produkten zu erzielenden Effekte ist, daß sich eine gewisse Menge des erfindungsgemäß verwendeten Produktes auf den

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Polyesterfäden oder -fasern befindet. Im allgemeinen wird die Anwendungskonzentration der Produkte und die Auftragsweise so gewählt, daß sich eine Auftragsmenge von etwa 0,1 bis 0,3 % bezogen auf das Gewicht der Polyesterfäden ergibt.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Produkte können einmal oder mehrfach, ggf. auch in verschiedenen Verarbeitungsstadien der Polyesterfäden aufgetragen werden. Unter Umständen kann ein nochmaliger Auftrag der Produkte der Formel I auch nach dem Verstrecken, jedoch vor dem Trocknen und vor einem eventuellen Dämpfen der Polyesterfäden vorgenommen werden.

Erforderlichenfalls können zusammen mit den Produkten der Formel I auch andere Hilfsmittel z. B. antistatisch wirkende Verbindungen mitverwendet werden. Als solche Antistatika kommen vor allem kationische, stickstoffhaltige Produkte, wie z. B. quarternierte Fettsäureamide oder deren Derivate in Betracht.

Beispiel 1

Ein Polykondensationsprodukt aus Terephthalsäure und Ä'thylenglykol wird im Schmelzspinnverfahren zu 200 Einzelkapillaren von je 14,8 den gesponnen. Im Fallschacht, unmittelbar nach Austritt aus der Spinndüse werden die Kapillaren über eine Tauchwalze geleitet und hierbei mit einer wäßrigen Lösung präpariert, die 0,38 Gew.% eines Kondensationsproduktes aus 1 Mol 1,4-Butandioldecaglykoläther und 2 Molen Stearinsäure enthält. Diese Lösung des Präparationsmittels zeigt einen pH-Wert von etwa 7,5. Der erzielte Auftrag an dem Kondensationsprodukt beträgt etwa 0,15 Gew.%.

Die noch feuchten Spinnfäden von 10 solchen Präparationswalzen werden parallel geführt zu einem geschlossenen Band gefacht und in einer Kanne zur Ablage gebracht. Infolge der niedrigen dynamischen Reibung und des ausgeprägten Fadenschlusses, die das Präparationsmittel den Fäden verleiht, ist eine einwandfreie Ablage in den Kannen möglich, ohne daß es zu einer Verletzung der Einzelkapillaren kommt.

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Diese Spinnbänder aus 28 Kannen werden zu einem Fadenkabel vereint und auf einer Bandstraße weiter verarbeitet. Am Eingang durchläuft das Kabel mit einer Tauchzeit von etwa 12 Sekunden eine Wanne, die mit einer wäßrigen Präparationsmittel-Lösung enthaltend 0,25 Gew.% des Kondensationsproduktes aus 1 Mol 1,4-Butandiol-decaglykoläther und 2 Molen Stearinsäure und 0,15 Gew.% Oleylsarkosid-Natrium, gefüllt ist. Die Temperatur der Präparationsmittel-Lösung in der Tauchwanne beträgt 50 C. Das Polyesterkabel läuft anschließend über eine Abstreifvorrichtung. Die auf dem Kabel verbleichende Präparationsmittel- ™ auflage beträgt etwa 0,15 Gew,%.

Danach wird das Fadenkabel wie üblich bei 17O°C im Verhältnis 1 : 3,7 verstreckt. Anschließend wird gekräuselt und das Kabel zur Flocke geschnitten.

Die so erhaltene präparierte Stapelfaser hat vorzügliche Griffeigenschaften und zeichnet sich besonders durch einen sehr niedrigen dynamischen Reibungskoeffizienten aus, d. h. eine niedrige Reibung zwischen Faser und Metall.

Bei einem Vergleich wurde' festgestellt, daß durch den Einsatz des genannten Kondensationsproduktes aus 1 Mol 1,4-Butandiol-deca- ä glykoläther und 2 Mol Stearinsäure während des Streckprozesses die Oligomeren in deutlich geringerem Umfang aus den Fäden heraustreten, als beim Einsatz eines üblichen Präparationsmittelöles auf Basis einer Anlagerungsverbindung von 10 Mol Äthylenoxiden an 1 Mol Stearinsäure. Darüber hinaus wird durch den niedrigen dynamischen Reibungskoeffizienten der erfindungsgemäß behandelten Fäden ein Abrieb von vereinzelt partiell ausgetretenen Oligomeren bei der nachfolgenden Weiterverarbeitung verhindert, was sich vornehmlich durch eine stärkere Verminderung des praxisbekannten Ausstaubens in dor Spinnerei bei der Verarbeitung der genannten Stapelfaser zeigt.

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Beispiel 2:

Eine Polyäthylenterephthalatfadenschar mit 300 Einzelkapillaren vom Einzeltiter 4 den wird unmittelbar nach dem Austritt aus der Spinndüse mit Hilfe von Galetten bei 25°C mit einer wäßrigen Lösung präpariert, die im Liter 0,3 Gew.% eines Kondensationsproduktes aus 2 Molen Laurinsäure und 1 Mol der Anlagerungsverbindung von 15 Mol Äthylenoxid an 1 Mol 1,4-Butandiol sowie 0,15 Gew.% eines mit Dimethylsulfat methylierten Kondensationsproduktes aus 1 Mol Stearinsäure und 1 Mol Triäthylentetramin enthält. Die Auflage bezogen auf die wasserfreien Produkte beträgt 0,2 Gew.%.

Etwa 40 bis 50 dieser noch feuchten Fadenscharen werden zu einem Fadenband mit einem Gesamttiter von 48.000 bis 60.0OO den zusammengefaßt und in einer Kanne abgelegt«

Die Fadenbänder aus 40 dieser Kannen werden zusammen auf einer Bandstraße weiterverarbeitet. Die Bänder laufen rait in eine Heizstrecke ein und werden durch den erfolgenden Abzug von 70 m/Min, bei 190⁰C verstreckt. Nach der Verstreckung erfolgt nochmals eine Behandlung mit der vorstehend angegebenen Präparationsmittellösung, wobei ein Auftrag von 0,1 Gew.%, bezogen auf das wasserfreie Behandlungsmittel, vorgenommen wird.

Die Fäden werden daraufhin gekräuselt, getrocknet und zur Flocke geschnitten. Die so erhaltene präparierte Stapelfaser weist ausgezeichnete Griffeigenschaften auf und läßt sich in der Baumwollspinnerei einwandfrei verarbeiten.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verbesserung der verarbeitungstechnischen Eigenschaften von Fäden und Fasern aus linearen Polyestern, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polyesterfäden im Rahmen ihres Herstellungsprozesses vor dem Verstrecken mit wäßrigen Lösungen oder Emulsionen behandelt, welche Verbindungen der allgemeinen Formel

R₁-C0(0C₂H₄)_n-&-C₄H₈-0-(C₂H₄O)_n-OC-R₂ (I)

in der R^-CO- und R₂-CO- Reste von geradkettigen oder verzweigten Alkan- oder Alkenmonocarbonsäuren mit 12 - 22 C-A!omen und η sowie m Zahlen von 4-12 bedeuten, enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zusammen mit den Verbindungen der Formel I antistatisch wirkende Produkte mit aufträgt.

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