DE2118699A1

DE2118699A1 - Schmälzmittelmischung für Spinnfasern

Info

Publication number: DE2118699A1
Application number: DE19712118699
Authority: DE
Inventors: Hideo; Katabe Kenichi; Kameda Seizi; Wakayama Kawanaka (Japan)
Original assignee: Kao Soap Co Ltd
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1970-04-24
Filing date: 1971-04-17
Publication date: 1971-11-04
Also published as: US3788888A; FR2086310A1; JPS4841798B1; FR2086310B1

Description

Schmälzmittelmischung für Spinnfasern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmälzmittelmischung für Fasern oder ein sogenanntes Spinn-finish für Stapelfasern, das besonders beim Sehneilspinnen geeignet ist. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf einen Grundbestandteil, der einem Spinn-finish für Stapelfasern zugesetzt werden soll. Dabei ist es ein Ziel der Erfindung, eine Schmälzmittelmischung für Fasern zu schaffen, welche die Reibung zwischen den Fasern vermehrt und den Zusammenhang der Fasern untereinander verbessert, wobei ein Separieren von Fasern während des Verziehens verhütet wird.

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10984S/1Ö3Ö

Synthetische Fasern, wie Polyesterfasern, Acrylfasern und Polyamidfasern werden in großen Mengen "beim Verspinnen anstelle natürlicher Fasern, wie Wolle und Baumwolle, verwendet. Beim Spinnen dieser synthetischen Fasern ergeben sich verschiedene Probleme hinsichtlich der Gleitfähigkeit, der antistatischen Eigenschaften, der Kohäsiön,der Fasern untereinander und dergleichen. Insbesondere ist die Eignung für ein Spinnverfahren bei hoher Geschwindigkeit ein ernstes Problem.

Das Spinnen von synthetischen Stapelfasern, die hauptsächlich aus Polyester- oder Acrylfasern bestehen, läßt sich nicht so glatt durchführen, wie das Spinnen von Baumwolle, Wolle oder nassgesponnenen Acrylfasern, da im Schmälzspinnverfahren hergestellte Polyesterfasern und im Trockenspinnverfahren gewonnene Acrylfasern eine glatte Oberfläche besitzen. Dabei treten oft solche Übelstände auf wie das Aufwinden der Fasern auf den Kar di er zylindern oder ein Aufwickeln der Fasern auf den Walzen der Verzugs-, Vorspinn- und Spinnstrecke. Das Auftreten solcher Verfahrensstörungen wird weitgehend nicht nur durch den Oberflächenzustand der Fasern beeinflusst, sondern auch durch die Art des Oberflächenbehandlungsmittels, das für die Fasern verwendet wird. Derartige Oberflächenbehandlungsmittel oder sogenannte textile Schmälzmittel bestehen im allgemeinen aus einem Mittel zum schlüpfrig machen und einem antistatischen Mittel-r Zum schlüpfrig machen werden tierische Öle, pflanzliche Öle, Mineralöle, Fettsäureester, wie Methyloleat und Butylstearat, nichtionische oberflächenaktive Mittel, wie Äthylenoxidaddukte von Fettsäuren oder Fettsäureester von höheren oder mehrwertigen Alkoholen und anionische oberflächenaktive Mittel, wie Alkylsulfate, Alkylphosphate und Fettsäuresalze verwendet. Als antistatisches Mittel werden Alkylphosphate, Alkylsulfate, Alkylaminoäthylenoxidaddukte, kationische oberflachen-aktive Mittel, wie quaternäre Ammoniumsalze, und amphotere oberflächenaktive Mittel vom Alkylbetaintyp benutzt«

Beim Spinnverfahren, bei dem besondere Eigenschaften einer Reibung der Fasern untereinander, gewöhnlich als Zwischenfaserkohäsion bezeichnet, gefordert wird, hat man bisher häufig nichtionische oberflächenaktive Mittel verwendet. Wenn jedoch entsprechend dor neuerlichen Entwicklung der Hochverzugstechnik nichtionische oberflächenaktive Mittel bei derartigen ,öclmellverzugsverfahren benutzt werden, entstehen Mißhelligkeiten, da einzelne fasern ausfallen und sich auf die Verzugsrollen aufwickeln. Aus diesem Grunde hat man anstelle der nichtionischen oberflächenaktiven Mittel AlkyIphosphatsalze, Polyoxyäthylenalkylphosphate, Alkylsulfatsalze und dergleichen verwendet. Indessen gibt keine dieser Verbindungen eine höhere Zwischenfaseri'eibung, und die Verwendung dieser Verbindungen verleiht den keine gute Kohäsion.

Wenn die Reibung zwischen den fasern durch Verwendung der üblichen oberflächenaktiven Mittel, die bisher als Spinn-finish für Stapelfasern verwendet wurden und eine hydrophobe und eine hydrophile Gruppe aufweisen, erhöht wird, so wächst gleichzeitig die Reibung der Fasern an dem Metall und die Heibung zwischen der Faser und luäutsciiuk, was zu einem Aufwickeln der Fasern an den Rollen führt. Wenn also ein Aufwinden der Fasern auf den Walzen verhindert werden soll, niu£ die Zwischenfaserreibung und die Zwischenfaserkoliäsion vermindert werden. Des Herabsetzen der Zwischenf as ei'kohäsion stellt jedoch einen ernsten Nachteil dar, wenn eine Arbeitsersparnis durch Schnellkardieren, Hociiverzug, Vergrößerung der Einlage und dergleichen beabsichtigt ist.

Im Gegensatz zu der konventionellen Vorstellung, daß ein oberflächenaktives Mittel, das eine hydrophobe und eine hydrophile Gruppe enthält, als Spinn-finish für Stapelfasern oder ^jedenfall als Bestandteil hiervon verwendet werden soll, haben die Erfinder gefunden, daß eine ausgezeichnete Schmälzmittelzusammen-

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setzung für Fasern, die frei ist von den oben genannten Nachteilen der üblichen Mittel, durch Verwendung spezieller Polymere geschaffen werden kann, die im folgenden naher-erläutert werden sollen.

Dementsprechend ist das Ziel der Erfindung die ochaffurg eines Spinn-finish oder eines Grundbestandteiles hiervon, das den Grad der Zwischenfaserkohäsion zu erhöhen vermag, während es gleichzeitig die Reibung der Faser gegenüber Metall und Kautschuk vermindert, wodurch das Herausfallen von Fasern und das Aufwinden auf den Walzen beim Verziehen verhindert werden kann.

Das oben genannte Ziel der Erfindung kann durch Verwendung eines Spinn-finish für Stapelfasern oder eines Grundbestandteiles hierfür erzielt werden, das aus einer Polymerverbindung besteht, die durch die folgenden allgemeinen Formeln (I) und (II) wiedergegeben werden'kann:

R R¹ \

% 30,Me

(D

AfL "GH GH" l· (II)

f*< ί"*\ f~\^y. π s~* i~x ^\ Ti rr ^

COOMe COOMe η

In diesen Formeln bedeuten R und R¹ Wasserstoff, Hydroxyl,oder eine niedrige Alkylgruppe mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen, R¹' Wasserstoff oder eine niedrige Alkylgruppe mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen, X ein Polymerenbestandteil von Maleinsäureanhydrid oder einem mit Maleinsäure mischpolymerisierbaren Monomeren, η bezeichnet den durchschnittlichen Polymerisationsgrad, der zwischen J und 1o liegt, und Me bedeutet Wasserstoff, Alkali, Ammonium oder.ein wasserlösliches substituiertes Ammoniumkation.

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Verbindungen der allgemeinen Formel (i)· können durch sulfonieren von Naphthalin oder Naphthalinderivaten synthetisiert werden. Hierfür kommen in Betracht : alpha-Naphthol, beta-Naphthol, alpha-Methyl-Naphthalin, alpha-Α'thylnaphthalin, alpha-Pr opylnaphthalin, alpha-Butylnaphthalin, beta-Methylnaphthalin, beta-Ä'thylnaphthalin, beta-Propylnaphthalin und beta-Butylnaphthalin. Diese werden mit konzentrierter Schwefelsäure bei 12o bis 17o°C behandelt und das sulfonierte Produkt wird bei 9o bis 15o°0 unter sauren Bedingungen mit Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Isobutyi"aldehyd oder Butyraldehyd kondensiert.

Verbindungen dex" allgemeinen Formel (II) sind homo-Polymere von Maleinsäureanhydrid oder Mischpolymere von Mal eins äur eanhydridjmit einer polymerisierbaren ungesättigten Verbindung, wie Äthylen, Butylen, Isobutylen, Pi-Isobutylen, alpha-Octen, alpha-Decen, alpha-Octadecen, Styrol, Vinylbenzol und Vinylacetat.

Verbindungen der oben angegebenen Formeln (I) und (II) können am besten mit Alkali, wie Natrium oder Kalium, Ammoniak, einem durch organische Gruppen substituierten Amin, wie Ethanolamin, Diäthanolamin, Methylamin oder Dimethylamin oder einem Hydroxyd oder einem wasserlöslichen Salz hiervon neutralisiert werden.

Diese Schmälzmittelmischungen für Fasern gemäß der Erfindung erweisen ihre Eigenschaften, wenn sie auf die Fasern in Mengen von o,o5 bis 1,o Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von o,1 bis o,5 Gew.-% /aufgebracht werden.

Das Behandlungsmittel gemäß der Erfindung kann entweder für sich odoi' in Verbindung mit anderen Mitteln verwendet werden, die als Bestandteile eines cipinn-finish für Stapelfasern verwendet worden sind, beispielsweise einem antistatischen Mittel.

Als solche antistatischen. Mittel werden vorzugsweise folgende

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Verbindungen verwendet:

1. AlkyIphosphate und Polyoxyäthylenalkylphosphate, die vorzugsweise in Form ihrer Natriumsalze verwendet werden;

2. Polyoxyäthylenalkylsulfate, die hauptsächlich in !form ihres Natriumsalζes verwendet werden;

3· Fettsäureseifen, wie Kaliumoleat;

4. nichtionische oberflächenaktive Mittel, wie Polyoxyäthylenalkylamine, Polyoxyäthylenalkylamide, Polyoxyäthylenalkyl-

äther und Polyoxyäthylenalkylester; 5· amphotere oberflächenaktive Mittel vom Betaintyp, wie Alkylbetaine und Polyoxyalkylbetaine;

6. amphotere oberflächenaktive Mittel vom Alkylimidazolintyp; 7· amphotere oberflächenaktive Mittel vom N-Alkylaminopropionsäuretyp.

Die vorliegende Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele sowie die Vergleichsbeispiele näher erläutert werden.

Vergleichsbeispiel

Ein konventioneller Spinn-finish aus einer Schmälzmittelmischung für Fasern, wurde auf ein Polyestergarn in einer Menge von 0,5 Gew.-% aufgetragen. Die Werte für die Zwischenfaserreibung, die Reibung zwischen Faser und Metall und zwischen Faser und Kautschuk wurden mit Hilfe des sogenannten Atlab-Friktionstesters bestimmt. Mit der gleichen Spinn-finish-Zusammensetzung wurden Polyesterstapelfasern behandelt, und das Herausfallen von Fasern und das Aufwickeln der Fasern auf den Walzen während des Spinnverfahrens wurde festgestellt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt.

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Tabelle I

Gewöhnliche Schmälzmit telmischung	Zwischen- faserrei- bung (g)	Reibung zwischen Faser u. Metall (e)	Reibung zwischen Faser u. Kautschuk Cs)	Herausf der Fas gegenüb Metall ,	allen ern er / Kaut schuk	Aufwi der ] auf c Walze Metal	.ekeln ""as ern Len m bei .l/Kau- schuk
I	S5	7o	14o	mittel	viel	5o	6
II	9o	100	60	wenig	viel	0	5
III	80	110	60	wenig	viel	1o	5
IY	9o	100	150	nittel	viel	15o	1o
V		100	35	wenig	wenig	0	0

Aus den in Tabelle I zusammengestellten Ergebnissen ist ersichtlich, daß bei Verwendung einer Schmälzmittelmischung für Fasern, die eine hohe Reibung zwischen Faser und Metall ergibt, die Tendens vorliegt, daß die Fasern sich auf den Metallwalzen aufwickeln, und daß im Falle der Verwendung einer Mischung, die eine hohe Reibung zwischen Fasern und Kautschuk liefert, die Tendenz des Aufwickeins der Fasern auf den Kautschukwalzen besteht.

Beispiel 1

Auf ein Polyesterfasergarn wurden verschiedene oberflächenaktive Mittel in einer Menge von o,5 Gew.-% aufgebracht. Bei den Mitteln Nr. 1o bis 21 handelt es sich um Polymerverbindungen gemäß der Erfindung, während es sich bei den Mitteln Nr. 1 bis 9 um übliche oberflächenaktive Mittel handelt. Die Werte der Reibung zwischen Faser und Metall und zwischen Faser und Kautschuk wur-'

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den mit Hilfe des .atlab-^riktiorist esters gemessen. Die nisse sind in IVojlie II zusammengestellt.

Tabelle II

Mittel Hr.	^! Oberflächenaktives Mittel	Zwischen- faserreibun? Ce)	"M j 'J (_j j" f." j I	xieibun.j en
			LA ι ixo L/C* .L. J Ck)	'■ 1 !■ » τ ι f-

1	Kaliumoleat
2	Kaliummyri s tylpho S₁J na t	o2	52	■/4
	Polyoxyäthylennyristylphosphat	OO	loo	96
4	Kaliuml aurylpho spha"C	υΰ	VO
5	PolyoxyathylenoleylatJhex· mit 5 üxyä"Chylerigx'uppen	74-	9o	45
6	IoIyoxyäthylenstearylanin mit 15 Oxyäthylen^ruppen		I4o	loo
7 Ci	■ Polyoxyäthyl ennonylphenoläthöi"¹ mit 9 Oxyäthylengrupxjen Polyoxyäthylenstearylamid mit 2o Oxyäthylengruppen	9o	124	9b 12o .
9	Natriumlaurylsuecinat		146 - 9 -	174

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(xlOGll lu

4TV-

OH.

SO_xITa , 5 J

OH

CH.

.SO.Na

!32 32 24

/ti.·

24

-UrVoH,

η C

ϊ-5)

fs

SO₇K

.OH

SO₇Na ) η

CH-5C 126 32 26 112 82 25

126 . 45 23 132 38 26

1Q984S/1833

- 1ο -

i 'Tabelle IxJ

SO_Na ι 3 ' η

2113699

57 25

SO,Na _y ,-

3 / η Cn=S)

152 59

C-CE

C-O

CH,

-CH - CH

COONa CCONa

η (n-10)

114 5o 23

■CH« - C - CH - CH-

CH- COOH COOH I ² CH_e - C - CH^

CH. 14o

3o

CH.

CH. -C-CH - CH

CH, COOH COOH /

115 3o 21

118 2? 21

3H -GH-

^! S

iOOITa GOONd η

(ή =4)

- 11 -

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^en wurden durchgeführt unter einer ivnfangsbelastung von 1> Gramm und bei einer Garnlauf geschwindigkeit von 145 m/Hin.

Beispiel 2

hi schlingen von Polymörvorbindungen gemäß vorliegender Erfindung und einem antistatischen Mittel in den unten angegebenen Mengenverhältnissen vmrden auf Polyestersta^elfasarn als öpinn-finish aufgebracht und der Spinnversuch wie oben durchgeführt. Dabei wurden gute Ergebnisse erhalten, wie sich aus Tabelle III ergibt.

Mischungsverhältnis

in GewichtsProzenten

Mischung 1

Mischung 2

.____.__„ 3S aus Di-Iüobutylen-

.einsäureanhydrid (durchscinlttliciies Koteculargev;ieilt etwa 3000)

Ivaliumoctylpiiosphat -

DO

Tabelle III

Angewendete Menge in Gew.-/<? gerechnet auf das Fasergewicht

Elektx'ischer Überflächenwiderstand in ühm

Elektrifizierungsspannung auf der Karde

Mischung 1

o,2

D 3Ci O

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ORIGINAL

1,4 χ
1o^ö

Volt 0 Volt

Mischung 2

o,2

1,4 χ
1o^ö

o,3

4 χ 1o⁷

0 Volt OVoIt

- 12 -

Mischung Λ Mischung 2

Ausfallen der Fasern auf weniger weniger -weniger weniger der Kardi erwalz e als 2 % als 2 ^L/o als 2% als 2;-«

Gleichmäßigkeit der

Faserbahn gut gut gut gut

Zusammenhalt des Kammzuges gut gut gut gut

Spannung am ffriktionstester (Menge der aufgetragenen Spinnfinish-Mischung o,5 Gew.-% auf das IPasergewicht berechnet)

Eeibung zwischen Faser und

Metall 36 g 57 S

Reibung zwischen Faser und

Faser 156 g " 13^g

Heibung zwischen Faser und

Kautschuk 41 g 4o g

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Claims

Patentansprüche

Üclmälzmittelmischung für Fasern, bestehend aus einer Polymer eirverbindung, die den folgenden allgemeinen Formeln entspricht:

(D

-CH — CH

I I COOMe CpOMe' η

(II)

wobei R und R¹ Wasserstoff, Hydroxyl oder eine niedere Alkylgruppe mit "bis zu ¹Y Kohlenstoffatomen, S'.' Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe mit bis au 3 Kohlenstoff atomaii, X einen Polymerenbestandteil aus Maleinsäureanhydrid oder einem mit Maleinsäure mischpolymerisierbaren Monomeren, η den durchschnittlichen Polymerisationsgrad, der zwischen 3 und 1o liegt, und Me Wasserstoff, Alkali, Ammonium oder ein wasserlösliches substituiertes Ammoniumkation darstellen.

Jcimälzmittelmischuny für .Fasern nach Anspruch 1, gekennzeichnet; durch den Gehalt an einem antistatischen Mittel.

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Verfahren zum Behandeln synthetischer otapelfasern, dadurch gekennzeichnet, daß man eine ochmälzmittelmischung auf die Fasern aufbringt, die im wesentlichen aus einer Polymerenverbindung besteht, die den folgend Formeln (I) und (II) entgp rieht:

R¹

ö *'

t- GH — I

GH

(II)

GOOMe GOOHe η

30,Me J η

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination mit der öchmälzmittelmischung für die Fasern ein antistatisches Mittel auf diese aufgebracht wird.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmälzmittelmischung auf die Fasern in einer Menge von o,o5 tis 1,o Gew.-/o aufgebracht wird.

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