DE2152666A1 - Verfahren zur Ausruestung von Polyaethylenterephthalatgarn - Google Patents

Verfahren zur Ausruestung von Polyaethylenterephthalatgarn

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DE2152666A1 DE19712152666 DE2152666A DE2152666A1 DE 2152666 A1 DE2152666 A1 DE 2152666A1 DE 19712152666 DE19712152666 DE 19712152666 DE 2152666 A DE2152666 A DE 2152666A DE 2152666 A1 DE2152666 A1 DE 2152666A1
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Description

Priorität; v. 26.Okt.1970 in USA Serial Uo.: 84 168
Die Erfindung betrifft verbesserte mehrfädige Garne und speziell mehrfädige Polyäthylen-terephthalatgarne für gewerbliche Zv/ecke. Spezieller befaßt sich die Erfindung mit einem neuen Nachbehandlungsverfahren für Polyestergarne, in denen neue Nachbehandlungszusammensetzungen auf die Garne aufgebracht v/erden.
Synthetische kontinuierliche Garne produziert man unter Aufbringung von Schmiermittelzusammensetzungen, die antistatische Eigenschaften besitzen, um den modernen Arbeitsanforderungen zu genügen und speziell bei hohen Geschwindigkeiten arbeiten zu können. Wenn höhere Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften solcher Garne im Hinblick neuer und besserer Sicherheitsbestimmungen bezüglich des
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Endverbrauches gestellt werden, müssen die Zusammensetzungen besondere Materialien enthalten, wie beispielsweise für die Umwandlung von Garnen in Schnüre, für ein Anhaften von Schnüren an Gummi, zur Verbesserung der Lrmüdungseigenschaften, zur Verbesserung der thermischen Stabilität usw. Bei der bekannten Praxis bei der Benützung einer einstufigen Nachbehandlung, d.h. einer Spinn-Nachbehandlung, die eine wirksame FadenverSirensleistung stützt, während gleichzeitig die erwünschten Reifenschnureigenschaften erzeugt werden, muß immer ein Rmpromiß zwischen der Wirksamkeit des Fadenverfahrens und den Erfordernissen an die Reifengarnoberfläche in Kauf genommen v/erden.
Demnach ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes kontinuierliches Polyestergarn und ein verbessertes Verfahren zu dessen Herstellung zu bekommen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Polyestergarn t und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung dieses Garns zur Verstärkung von Gummireifen zu erhalten, indem zunächst eine verbesserte Zusammensetzung als Rfachbehandlungsmittel und weiterhin eine verbesserte Zusammensetzung für die Verwendung als Garn benützt wird, um die erwünschten Garnstrangeigen s (te. f ten zu bekommen.
Polyestergarne werden bekanntermaßen bei erhöhten Temperaturen gereckt, und die thermische Variierbarkeit hängt von den thermodynamischen Eigenschaften der Ausrüstung ab, die
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die Leistung des Verfahrens und die physikalischen Garneigenschaften bewirkt. Daher sind Parameter, wie niedrige spezifische Wärme der Ausrüstung und niedrige Verdampfungsxvlirme der flüchtigen Komponenten sowie der niedrigste, für den Fadenschutz erforderliche Ausrüstungsgehalt wesentlich, um die Wärmeverluste für eine gute Leistung der Fadenverarbeitungsverfahren auf ein ninimum herabzusetzen. Dies erläutert die schlechte Leistung aller wässrigen Ausrüstungen im Vergleich mit den nichtwässrigen Ausrüstungen, die in wesentlich niedrigeöVMenge bei gleichem oder äquivalentem prozentualem Feststoffgehalt auf Garn aufgebracht werden können und im Vergleich mit wässrigem MaterialJ/foder Material auf Wassergrundlage eine viel geringere spezifische Wärme und Verdampfungswärme besitzen.
Die verbesserte Zusammensetzung für die Verwendung als Verfahrensausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem nichtwässrigen homogenen Gemisch von Schmiermitteln, Emulgatoren, antistatischem Netzmittel und Antioxidans. Das Gemisch ist eine klare Flüssigkeit, frei von suspendierten Feststoffen, und besitzt eine Viskosität von 27 Centipoisen bei Raumtemperatur, eine Oberflächenspannung von etwa 32 Dyn/cm und einen Kontaktwinkel auf Polyester von etwa 9°, was eine fr eine gleichmäßige Verteilung der Zusammensetzung ausreichende Benetzung gewährleistet. Die schmierende und kontinuierliche Phase der Zusarmensetzune besteht aus etwa 39 Gew.-% Mineralöl
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niedriger Viskosität von etwa 4O SSU bei 38 C, mit einem Flammpunkt von 127°C (26O°F) und einem Siedebaeich von etwa 266 bis 327°C (510 bis 62O°F), etwa 14,5 Gew.-% Kokusnußöl und 14,5 Gew.-% Hexadecylstearat, die niedrige Flüchtigkeit und ausgezeichnete Hitzebeständigkeit haben. Der Rest besteht aus etwa 10 Gew.-% natürlichem Erdölsulfonat (Natriumsalz von Alkylarylsulfonat), das ein ausgezeichnetes Emulgiermittel und antistatisches Mittel wegen seiner fc hohen Ionisierung ist, aus etwa 5 Gew.-% äthoxyliertem Talgamin (20 ETO), das ein ausgezeichneter Emulgator und ausgezeichnetes antistatisches Mittel ist, aus etwa 13 Gew.-% äthoxyliertem Laurylalkohol (4 ETO) als Emulgator und Kupplungsmittel, etwa 2 Gew.-% Natriumsalz von Nonylsulfosuccinat, das ein ausgezeichnetes Benetzungsmittel ist, und aus 2 Gew.-% eines Antioxydationsmittels, nämlich 4,4'-Thio-bis-(6-tert-butyl-m-cresol).
Die Ausrüstungszusammensetzung wird auf das Garn derart auf-™ gebracht, daß etwa 0,3 bis etwa 0,6 Gew.-% der Zusammensetzung anfangs^ufgebracht v/erden und daß etwa 0,15 bis 0,30 Gew.-% aif dem Garn gehalten werden, um die Garnoberfläche zu schützen und die erforderliche Schmierwirkung und antistatischen Eigenschaften zu erzielen. Während der auf di<e Aufbringung der Ausrüstungszusammensetzung folgenden Wärmebehandlung des Garnes werden etwa 40 bis etwa 50 Gew.-% der Zusammensetzung verflüchtigt. Die flüchtigen Bestandteile bestehen in der Hauptsache aus dem niedrig-viskosen Mineralöl, das einen sehr niedrigen Gehalt der anderen not-
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wendigen Komponenten besitzt. Die flüchtigen Bestandteile werden kondensiert und können durch ein Abzugssystem wiedergewonnen werden. Die restliche Ausrustungszusammensetzung liefert eine gute Oberflächenschmierung, antistatische Eigenschaften und antioxydative Eigenschaften, um die Garnoberfläche während des nachfolgenden Reckens zu schützen. Ein ausgezeichneter Vorteil dieser Ausrustungszusammensetzung ist der, daß sie, selbst dann, wenn sie extrem hohen Temperaturen ausgesetzt wird, wie sie bei einem PoIyesterspinnstreckverfahren öäer einem herkömmlichen Spinn- und Streckverfahren erforderlich sind, im wesentlichen keiner Zersetzung unterliegt, so daß Ablagerungen auf den Behandlungswalzen und anderen Bestandteilen des Fadenwegs, dLe düe Wirksamkeit des Verfahrens beeinträchtigen würden, verhindert werden können.
Die Ausrustungszusammensetzung ist einzigartig, nicht nur wegen ihrer Zusammensetzung, die allen Erfordernissen an Schmiermittelwirkung, antistatische Eigenschaffen und Schutz gegen Hitzezersetzung genügt, sondern auch wegen der von ihr hervorgebrachten physikalischen Eigenschaften, die wesentlich oder kritisch für die Gleichmäßigkeit der Aufbringung und eine wirksame thermische Fadenbehandlung sind. Zunächst ist eine niedrige Viskosität von weniger als 40 Centipoisen bei 25°C mit dem Brookfield-Viskosimeter für eine Aufbringung bei Raumtemperatur wichtig. Zweitens ist eine gute Benetzbarkeit, gemessen durch die Kontaktwinkelmethode auf Polyesterfilm erforderlich. Ein Kontakt-
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winkel von weniger als IO ergibt im wesentlichen reale Bedingungen für die Ausrüstungsverteilbarkeit. Drittens ist die Spinnausrüstung mit 8 Komponenten ein gleichmäßiges Gemisch, wasserklar und frei von suspendierten Feststoffen» Um dies zu erreichen, wird ein beinahe perfektes Gleichgewicht zwischen hydrophilen und lipophilen Eigenschaften ohne nachteilige Wirkungen auf eine der anderen wesentlichen Eigenschaften der Ausrüstung erreicht. Selbst eine kleinere Variation oder Modifikation des Verhältnisses der Bestandteile führt zu einen instabilen Gemisch wolkigen Aussehens mit suspendierten Feststoffen oder einer vollständigen Schichtentrennung. Viertens ergibt die Zusammensetzung eine niedrige spezifische Wärme und die niedrigstmögliche Verdampfungswärme der flüchtigeren Komponenten, was gute Bedingungen ergibt, um Wärmeverluste während der thermischen Behandlung der Fäden auf ein Minimum herabzusetzen. Diese Beschränkung ist eine der kritischeren Grenzen, die wässrige-Zusammensetzungen und Emulsionen nicht überwinden können, wie in den Beispielen gezeigt ist, worin keine mit der Erfindung vergleichbaren Verfahrensbedingungen und physikalischen Eigenschaften des Garnes erhalten werden können. Schließlich ist die Zusammensetzung wärmestabil, wenn sie den hohen Verfahrenstemperaturen ausgesetzt wird, und weiterhin unterliegt sie im wesentlichen keiner chemischen Zersetzung, selbst nach teilweiser Verflüchtigung oder Wasserdampfdestillation.
Die Garnausrüstunq oder Aufbringungszusammensetzung wird
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auf das Garn derart aufgebracht, daß etwa 0,7 bis etwa 1,2 Gew.-% auf dem Garn bleiben, um dessen überführungswirksamkeit zu einem gereckten Strang, dessen Haftung, Hitzebeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Reifenbeständigkeitseigenschaften zu verbessern. Die Ausrüstung kann in irgendeiner Stufe des Verfahrens nach der kritischen Reckstufe aufgebracht werden und ergibt so die unerwarteten Möglichkeiten eines Zuschneideis der Oberflächeneigenschaften des Fadens durch Zusatzstoffe zur Verbesserung der Haftung, der thermischen Stabilität, der Ermüdungseigenschaften usw. Weitere zwei Garnausrüstungen erwiesen sich als geeignet nach der Erfindung.
Die verbesserten Garnausrüstungsaisammensetzungen nach der Erfindung bestehen entweder
a)zu etwa 95 bis 98 Gew.-% der Zusammensetzung aus Triäthylenglykol-dipelargonat und etwa 2 bis 5 Gew.-% der Zusammensetzung aus 2,2-Methylen-bis-(4-methyl-6-tertiär-nonylphenol) oder
b)zu etwa 13 bis 25 Gew.-% der Zusammensetzung aus Glycerinmonooleat und/oder Decaglycerintetraoleat idt äthoxylierten Tallölfettsäuren, zu etwa 12 bis 20 Gew.-% der Zusammensetzung aus sulfatiertera Glycerintrioleat und/oder äthoxy- *liertem Alkylamin und zu etwa 55 bis 75 Gew.-% der Zusammensetzung aus Hexadecyl-(isocetyl)-stearat.
Die Garne nach dac Erfindung können nach irgendeinem Spinn-
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streckverfahren oder nach einem Verfahren mit getrenntem Spinnen und Strecken bearbeitet v/erden, die in der Technik und in der Literatur für irgendwelche geeigneten Polyester bekannt sind, um ein Garn mit hoher ZahigleHyvon etwa 9 g/Denier und mit minimaler Dehnung von etwa 13 % zu bekommen.
Die folgenden Beispiele erläutern in den Tabellen I, II und III die vorliegende Erfindung und die dabei erzielten Vorteile, indem Ausrüstungszusammensetzungen hinsichtlich der Leistung des Fadenverfahrens und hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften des Garnendproduktes und des Stranges miteinander verglichen werden.
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Tabelle I
CO CO
OO
09
Ausrustungszusanmensetzungen in A B C D S F G Gew.-Teilen I J K Funktion
Ausrüstungsbestandteile 15,0 30,0 14,7 14,5 13,0 20,3 H Schmiermittel
Raffiniertes Kokosnuß-
glycerid		 15,0 14,7 14,5 19,0 22,3 10,5 Il
Hexadecyl-(isocetyl)-
stearat		 13,0 13,0 12,7 12,7 10,5 Emulgator
Äthoxylierter Lauryl-
alkohol (4 EO)		 10,0 10,0 9,3 9,7 antistatishes
Mittel
Emulgator
Natriumerdölsulfonat
60-62 % aktives
Mineralöl		 5,0 5,0 4,9 4,9 10,0 1,4 1,4 antistatisches
Äthoxyliertes Talaamin
(20 EO)		 2,0 2,0 2,0 1,9 Netzmittel
Natriumsalz von sulfo
nierten! Succinsäure-
ester		 15,0 5,7 4,1 antxstatiscnes
Mittel
■pVrrmi rrafnr
Sulfatiertes Glycerin-
trioleat		 2,8 2,7 4,9 Emulgator
Äthoxylierte Talgsäure
(15 EO)		 2,1 1,7 11
Decaglycerxntetraoleat 2,1 2,1 0,7 Il
Glyceriniaonooleat U
Äthoxyliertes Sorbit
ol eat-1. aura t		 6,7
(Fortsetzg.)
VO I
cn cn
CJ)
Tabelle I (Fortsetzg.)
O CO CO
OO
OO
Ausrustuncszusammensetzungen in Gew A B C D 3,0 F D 65,0 G .-Teilen I J K Funktion 0 kontinuierl
Phase
Ausrüstungsbestandteilt *3 H Emulgator Il
Äthoxyliertes TaIg-
glycerid		 1,0 97,C Schmier
mittel
Triäthylenglycol-
dipelargonat		 3,0 3,C 3,0 3,0 Antioxy-
dantions-
mittel
2,2-Methylen-bis-
(4-methyl-6-tert-
nonylphenol)		 2,0 35,· 0,6 0,7
4,4-Thio-bis-(6-
tert-butyl-m-kresol)		 0,7 97,0 Schmier
mittel
Triäthylenglvcol, kurz-
ketticre Dicarbonsäuren
(C5 -C9)		 *2 97,
Neopentylglycol-
dipelargonat		 40,0 40,0 39,2 38,8
Mineralöl,
Viskosität. 50 SSU		 65,0
Wasser ±1 ±2 *1 ±1 *3 65,0 *1 *1 *1
Physikalischer Zustand
bei Raumtemperatur		 *3
0 I
*l=klares ölgemisch *2=nebeliges ölgeiuisch *3=stabile Emulsion
cn NJ CJ) CD
ro ο cc oo
00
OO
Tabelle II Leistung des Fadenverfahrens
.^adenausrüstung A Physikalische Eigen *1 sität in Centipoisen 7,0 B C C D gez. E iassig- E F G E I 0,25
schaften der Aus 22,5 Kontaktwinkel in 0,01 bar
rüstung Graden auf Poly mitiel-ver- stark
Erookfield-Visko ester 31,7 ±2 *1 *1 ±1 mäßig nach- *2 *2 *3 *3 *3 ±1
Oberflächenspannung 25,0 29,0 29,0 26,0 lässig- 26,0 26,0 7,8 11,0 9,2 15,6
in Dyn/cm bar
Leistung des Her 0,45
stellungsverfahrens 7,0 4,9 4,9 7,5 6,2 6,2 31,0 30,0 44,0 3,5
Ausrüstungsauf
nahme der Faser
in Gew.-% 0,2 31,2 31,8 31,8 31,5 31,8 31,8 36,0 35,5 36,5 35,0
Ausrüstungsöl auf
der Faser bei der aus-
Analyse in Gew.-% gez. 0,45 0,45 2,20 0,45 0,45 1,50 1,65 3,10 2,90 1,55
Streckeigenschaften 0
Brüche und Auf
läufer je Pfd. keine
Ablagerungen auf 0,2 0,2 1,2 0,2 0,2 0,8 0,5 0,7 0,8 0,7
dem Streckerhitzer
aus- aus- zieml.aus gut zieml. zieml.schlecht sehr
gez. gez. gut gut gut schlecht schlecht
0,01 0 0,09 0,04 0,09 0,07 0,13 0,18
ver- ge mittel - mittel·-
keine nach- ring stark mä ßig mäßig stark
H I
(Fortsetzg.)
cn
CT) CD cd
Tabelle II (Fortsetzg.)
Leistung des Fadenverfahrens
ο co oo
Fadenausrüstung
Garneigenschaften
Dehnfestigkeit in g/d
Ä B
8,5 8r5 8,6 8,5 8,4 8,6 8,5 8,6 8,5 8,5 8,3
Dehnung beim Bruch 14,7 14,4 14,6 14,2 14,2 14,5 15,3 14,2 14,7 14,1 15,2
Garnqualitätsbeurteilung 221112 22445 (gebrochene Fäden
Garngleichmäßigkeitsbeurteilung Probe No
1 1
1 2
3
4
1
5
1 6
3 7
4 8
5
10
4
11
Beurteilung: 1 am besten
5 am schlechtesten
*1 = klares öl
*2 = nebeliges öl * 3 = wässrige Emulsion
CTJ K) CD
Tabelle III Eigenschaften des garnreifen Stranges
ro ο co α>
ο»
IO 09
Fadenausrüstung C 2 G A ,2 C A A ,9
Garnüberausrüstung keine keine G J K L
Garnprobe 12 9 13 14 ,5 15 16 17 ,0
Gesamtmenge an Ausrüstungs-
Öl auf dem Garn, Gew.-%		 0, 0 0,7 1 ,3 1,3 1,3 0 ,1
Garn:
Bruchfestigkeit in Pfd. 24, 7 24,4 24 ,2 24,5 24,6 25 ,9
% Dehnung beim Bruch 13, 1 13,9 13 ,2 12,8 12,9 13 ,3
Gedehnter Strang: 6 ,3 ,2
Bruchfestigkeit in Pfd. 61, 7 62,4 64 ,3 65,2 66,3 63 ,8
% Dehnung beim Bruch 13, 14,7 15 15,3 16,1 15
überführungswirksamkeit,% 82, 84,7 87 88,7 89,8 85
Thermische Stabilität-%
behaltener Festigkeit		 81, 8 75,5 79 ,4 79 80,3 77 ,6
Haftung 10 mm, heiß 32 33 32 36 33 30
Haftung 10 mm, kalt 40 46 41 43 42 44
Scheibe-Ermüdung, % 65, 68,0 83 76,5 80,2 77
Rat Lebensdauer (Std.) 79 60 104 98 84
ho —^
cn NJ cn CD CD

Claims (2)

- 14 Patentansprüche
1.) Verfahren zum Ausrüsten von Polyäthylenterephthalatgarnen,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Garne zunächst mit
mit etwa 0,3 bis 0,6 Gew.-%, bezogen auf das Garngewicht, einer
Flüssigkeit ι behandelt, die im wesentlichen aus
a) jeweils etwa 10 bis 20 Gew.-% Hexadecylstearat und raffiniertem Kokusnußö1,
b) etwa 3,0 bis etwa 6,0 Gew.,-% äthoxyliertem Talgamin,
c) etwa 10 bis 20 Gew.-% äthoxyliertem Laurylalkohol,
d) etwa 8,0 bis 12,0 Gew.-% Natriumsalz von Alkylarylsulfonat,
e) etwa 1,0 bis 3,0 Gew.-% Dinonylnatriumsulfosuccinat,
f) etwa 1,0 bis 3,0 Gew.-% 4,4 '-Thio-bis-(3-methyl-6-tertbutylphenol),
g) etwa 35 bis 50 Gew.-% weißem Mineralöl mit einem Siedepunkt zwischen 266 und 327°C und einer Viskosität zwischen 38 und 40 SSU bei 38°C besteht, von dieser Flüssigkeit I wenigstens etwa 0,15 bis 0,30 Gew-% auf dem Garn zurückhält und sodann das Garn mit einer Flüssigkeit II behandelt, die entweder
A) zu etwa 95 bis 98 Gew.-% aus Triäthylenglycol-dipelargonat. und zu etwa 2 bis 5 Gew.-% aus 2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert-nonylphenol) oder
- 15 -
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B) zu etwa 13 bis 25 Gew.-% aus Glycerinmonooleat und/oder Decaglycerintetraoleat mit äthoxylierten Tallölfettsäuren, zu.etwa 12Hs 20 Gew.-% aus sulfatiertem Glycerintrioleat und/oder äthoxyliertem Alkylamin und zu etwa 55 bis 75 Gew.-% aus Hexadecyl-(isocetyl)-stearat besteht.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung der Flüssigkeit II A) diese als nichtwässrige Emulsion/bei Verwendung der Flüssigkeit II B) diese als wässrige Emulsion aufbringt.
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