DE2360405A1

DE2360405A1 - Faserpraeparation

Info

Publication number: DE2360405A1
Application number: DE2360405A
Authority: DE
Inventors: Jun Thomas Jefferson Proffitt
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1972-12-04
Filing date: 1973-12-04
Publication date: 1974-06-06
Also published as: US3868270A

Description

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Patentanwälte

Dr. Ing. Walter Abitz n. Dezember 1973

Dr η'--·"-'^- ^ί:: i--^rf DP-930

LM. LJ i -*-> ϊ-.ο i ί ■ tu ν/ι Ι

Dr. Hans -A. Di&ims

8 München 8ϋ, Pierizenaufcrstr. 28.

E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY lOth and Market Streets, Wilmington', Delaware 19898, V.St.A. /

Faserpräparation

Die Erfindung betrifft eine neue Gleit- und antistatische Präparation für Textilkunstfasern und -fäden, insbesondere mit dieser beschichtete Polyester- und Polyamid-Kunst fäden sowie -Fadenkabel und -Stapelfasern.

Präparationen oder Schlichten zur Erleichterung der Verarbeitung von Textilkunstfasern sind in grosser Zahl bekannt, z. B. in US-PS 5 329 758, 5 549 "530 und 3 622 378 beschrieben. Schlichte wird bei der Fadenerzeugung, der Bearbeitung des Fadenkabels und der Überführung in Stapelfaser und beim Spinnen der Stapelfaser zum Garn verwendet. Aus den Bedingungen bei diesen Arbeiten ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an das Verhalten, die schwer mit einer einzigen Präparation erfüllbar sind. Gewöhnlich arbeitet man unter Inkaufnahme einer-gewissen,^Verminderung von Arbeitsbequemlichkeit und

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Wirtschaftlichkeit in verschiedenen Arbeitsstufen mit gesonderten Präparationen oder verschiedenen Präparationsmengen.

3XLe Präparation gemäss der Erfindung stellt eine verträgliche Kombination von anionischen und kationischen oberflächenaktiven Stoffen dar, die eine sehr gute Be- bzw. Verarbeitbarkeit in einem breiten Bereich von Faser-Be- bzw. Verarbeitungsbedingungen und Präparations-Konz ent ration en ergibt. Sie eignet sich besonders für die Stapelfasererzeugung und -verarbeitung bei Kunstfasern in Art von Polyester- und Polyamid-Faser.

Die Präparation gemäss der Erfindung besteht, bezogen auf das Gewicht der Komponenten ausschliesslich jeglichen anwesenden Verdünnungsmittels, im wesentlichen aus 60 bis 70 % Diäthanolaminsalzen einer Mischung von Monoalkyl- und Dialkylorthophosphates bei denen die Alkylgruppen 8 bis 171 vorzugsweise 8 bis 14 Kohl ens to ff atome aufweisen, und 40 bis 30 % einer Mischung von Alkyl trimethylammoniummethosul fat en, bei denen die Alkylgruppen (soweit sie nicht Methyl sind) mindestens 8 Kohl enstoffatome, z. B. 8 bis 20 Kohlenstoffatome, enthalten.

Gegenstand der Erfindung sind ferner Kunstfäden bzw. -fasem_s die sich dadurch kennzeichnen, dass sie etwa 0,055.bis 0,085 Gew.% der Präparation auf sich aufweisen.

Ein bevorzugtes Beispiel für die kationische Alkyltrimethylammoniummethosulfat-Komponente ist Kokostrimethylammoniummethosulfat, dessen Alkylgruppen sich von Kokosnussölfettsäuren mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, wobei die Laurinsäure vorherrscht, ableiten. Bevorzugte anionische Komponenten sind Diäthanolaminsalze einer Mischung etwa gleicher Teile von Monoalkyl- und Dialkylorthophosphaten, deren Alkylgruppen 8 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten.

Die anionischen, oberflächenaktiven Stoffe für die Zwecke der

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Erfindung sind Partialester, vorzugsweise etwa gleichteilige^ Mischungen von Mono/Dies tern, von Orthophosphorsäure und Langkett.-Fettalkoholen, die aus einem Fettalkohol oder Bischungen von Fettalkoholen hergestellt werden können, die etwa 8 "bis 14- Kohlenstoff atome in ihren Alkylketten aufweisen. Solche IPettalkohole sind Z. B. n-Octyl-, Decyl~_t Dodecyl- und $etradecylalkohole. Bei einer bevorzugten, im Handel verfügbaren Zusammensetzung werden die Alkohole zu 50 % von Octyl-, JO % von Deeyl- und 20 % vpn Dodeeyl-Tetradecylalkohol gebildet.

Für ein gutes Verhalten beim Schneiden des Kabels auf Stapel ist ein Überschuss an der anionischen Phosphat-Komponente erforderlich. Zum statischen Schutz und zur Erzielung von Gleitvermögen während der Stapelverarbeitung benötigt man feine genügende Menge an dem kationischen, oberflächenaktiven Mittel. Zur Erfüllung beider -Forderungen können Zusammensetzungen guter Eignung 60 bis 70 Gew.% (53 his 65 Mol%) an der anionischen und etwa 40 bis 30 Gew.% (4-7 bis 35 Bo 1%) an der kationischen Komponente enthalten» Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung enthält etwa 67 Gew.% der erstgenannten und 33 Gew.% der letztgenannten. Alle Bengenangaben verstehen sich ausschliesslich geglichen zur Anwendung eingesetzten Verdünnungsmittels, wie Wasser.

Die Präparation wird auf Fäden, oder Kabel vorzugsweise als verdünnte, wässrige Mischung aufgetragen, z. B. mit einem Gehalt an den obigen Komponenten von etwa 0,8 bis 5 Gew.%.

Die Präparation kann auf Fasern oder Fäden In der Jeweils benötigten Welse in jeglicher Stufe oder in mehreren Stufen der Be- bzw. Verarbeitung aufgetragen "werden* Vorzugsweise erfolgt die Auftragung vor dem Schneiden des Kabels auf Stapel. Jegliche Wärmebehandlungen, die zu schlechter Verarbeltbai-kelt führende Veränderungen der Präparation verursachen können, z. B. ein Entspannen nach Kräuselung, sollte man nach Möglichkeit vermeiden oder nach ihnen weitere Präparation auftragen.

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Die vorliegende Erfindung macht eine überraschend verträgliche Kombination von kationischen und anionischen oberflächenaktiven Mitteln verfügbar, die eine sehr gute Be- bzw. Verarbeitbarkeit in einem breiten Bereich von Faserver- bzw. -bearbeitungsbedingungen und Präparationskonzentrationen ergibt. Die Präparation eignet sich besonders für Stapelerzeugungs- und -Verarbeitungsgänge bei Kunstfasern in Art von Polyamiden und Polyestern.

Beispiel

Dieses Beispiel zeigt die verhaltensmässige Befähigung einer Präparation gemäss der Erfindung beim Schmelzspinnen, Streckkräuseln, Schneiden und Verarbeiten des Stapelgutes.

Zur Aufbringung auf Pölyäthylenterephthalat als Spinnschlichte während des Schmelzspinnens wurde eine 0,8%ige Präparationsdispersion wie folgt hergestellt:

1. In einen Wägetank aus rostfreiem Stahl wurden 90,7 kg heisses Wasser (70° C) eingegeben.

2. Das heisse Wasser im Tank wurde mit 20,0 kg 30%iger, wässriger Lösung von Kokostrimethylammoniummethosulfat versetzt.

5· Zu der heissen Lösung im Tank wurden 12,2 kg des Diäthanolaminsalzes einer l/l-Mischung von Mono/Di-mischalkylorthophosphat hinzugefügt, dessen Alkylgruppen ungefähr einer 50-%-Octyl-3>0-%-Decyl-20-%-Dodecyl-Tetradecyl-Mischung entsprachen.

4. Die Mischung wurde in einen anderen Tank aus rostfreiem Stahl gepumpt, in den etwa 907 kg heisses Wasser von 70° C eingegeben worden waren.

5. Der Wägetank wurde mit heissem Wasser gespült und das Spülwasser in den Tank von Stufe 4 gepumpt.

6. In den gleichen Tank wurde nun heisses Wasser auf ein Gesamtgewicht von 2268 kg eingegeben.

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7- Die Dispersion im Tank wurde, durch JO Bin. Pumpumwälzung durch eine Aussenleitung worn. Boden zum Kopf des Tanks gemischt. Die Präparation war hierauf einsatzbereit.

Die 0,8%ige Dispersion wurde auf Polyesterfäden während des Spinnens in herkömmlicher Weise mit einer umlaufenden Walze aufgetragen, die in eine Sehlichtewanne tauchte. Die ersponnenen und abgeschreckten Fäden erhielten beim Überlaufen über die Schlichteapplikatorwalze eine Sndaufnahme an Schlichtebestandteilen, ausschliesslien Wasser, von-etwa 0,05 %· Durch Vereinigen einer entsprechenden Zahl von Fadenbündeln und spiraliges Ablegen in eine grosse, zylindrische Ablegekanne^ wurde ein unverstrecktes Kabel von 4-35 200 den mit einem ELnzelfadentiter von etwa 3,4· den gebildet» Die Verarbeitung verlief glatt und genügte beim technischen Arbeitsmassstab akzeptablen Arbeitsstandards.

Für den Einsatz beim Streekkr&useln wurde eine 2%ige Dispersion der Präparation durch Zugabe weiterer Mengen der Be- ' standteile zu 590 kg der "beim Schmelzspinnprozess verbliebenen O,&%±gen,Schlichte zubereitets

1. In einen Wägetank aus rostfreiem Stahl wurden 90,7 kg Wasser von 70° C eingegeben«

2. Zu dem heissen Wasser wurden 3^-s? ^S einer 30%igen, wässrigen Lösung von Kokostrimethylammoniummethosulfat hinzugefügt. '

3ο Das heisse Wässer wurde mit 21,1 kg des gleichen Alkyl-

phosphatsalzes wie oben versetzt.
4·. Diese Mischung wurde in einen Tank gepumpt, der 590 kg der 0,8%igen Schlichtedispersion enthielt·

5. Der Wägetank wurde mit heissem Wasser gespült und das Spülwasser in den Tank mit dem Rest der Schliohtedispersion gepumpt. .'■-■·

6. -Zn dem Dispersions-Tank wurde Wasser auf eine Gesamtmenge

der Dispersion von 1588 kg hinzugefügt..

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7. Die Dispersion im Tank wurde durch Pumpumwälzung dureh eine Zirkulier-Aussenleitung vom Tankboden zum Tankkopf 30 Min. -durchmischt. Die Präparation war hierauf einsatzbereit.

Die 2%ige Dispersion wurde auf das obige Polyester-Fadenkabel in einem herkömmlichen Streck- und Stauchkammer-Kräusel-Arbeitsprozess aufgetragen. Zehn der obigen Kabel wurden zur Bildung eines Kabels von 4 352 000 den vereinigt, das einer herkömmlichen Stapelstreckmaschine zugeführt und in dieser mit Wasser von 98° C bespritzt wurde, um das Strecken zu unterstützen, was auch zur Abwaschung der beim Spinnen aufgebrachten 0,05 % Schlichte führte. Die Streekwalzen liefen mit einer Geschwindigkeit, die das 2,63fache derjenigen der Zuführwalzen betrug, so dass das verstreckte Kabel nach Entspannung einen Titer von etwa 1 900 000 bis 2 000 000 den hatte. Das Kabel trat dann in eine Stauehkaramer-Kräuselvorrichtung ein, um gekräuselt zu werden und auf ein Förderband zu fallen, welches das Stapelgut durch eine Entsp,-.nnungs-Wärmekammer führte (Zeit-Temperatur-Einwirkung 20 Min. bei 125° C). Die 2%ige Dispersion wurde auf beide Seiten des nassen, verstreckten Kabels beim Durchlauf durch eine Rinne zwischen Streckmaschine und Kräuselvorrichtung und femer auf beide Seiten des gekräuselten Kabels beim Herabfallen aus der Kräuselvorrichtung auf das Ent spannung S-I¹Or derb and aufgespritzt. Das gekräuselte Kabel trat aus der Entspanaungsvorrichtung mit 0,049 % Präparation aus. Die Arbeitskontinuität beim Strecken und Kräuseln war zufriedenstellend und entsprach beim technischen Arbeiten akzeptablen Standards« Obwohl das Kokostrimethylammoniummethosulfat zum Rosten von Metall führt, wenn es ohne das Phosphatsalz eingesetzt wira₉ war keine Metallkorrosion zu beobachten.

Das gekräuselte Kabel wurde in Behälter abgepackt und dem Schneiden zugeführt, bei dem das gekräuselte Kabel zu einem Kabel von 4 Millionen den gedoppelt und dieses mit 83,7 m/Min.

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einem Spiralschneider (Helical Saw Cutter) zugeführt und auf₍ Stapel von 3*8 chi Länge geschnitten wurde. Die Präparation ergab eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit, wobei keine Messerablagerungen zu "beobachten waren und Fadenverschmelzung an Schnittenden technischen Standards genügte.

Zur Erzielung von Stapelgut mit verschiedenen Schlichtekonzentrationen für die Prüfung während des Spinnens nach dem Baumwollsystem wurde auf die 3,8-cm-Polyäthylenterephthalat-Stapelfaser, die einen Einzelfaser-Titer von 1,5 den hatte, weitere Schlichte aufgespritzt, wozu getrennte 22,7-kg-Posten des Stapelmaterials mit verschiedenen Mengen 10%iger Präparationsdispersion (aus 3,3 °/^a ^okostrimethylammoniuinmethosulfat, 6,7 % des gleichen Alkylpho sphat sal ζ es wie oben und 90 % Wasser), die jeweils zur Erzielung einer gleichmässigeren Verteilung auf dem Stapelmaterial mit Wasser auf 800 cnr verdünnt waren, auf folgende Präparat!ons-Gesamtheladüngen bespritzt wurden:

Auf Stapelraaterial auf ge- Gesamtmenge an Präparation, %,

spritzte Menge der 10%igen auf dem Stapelmaterial+'

Dispersion, cm^

0 ' 0,04-9

25 0,060

93 - 0,090

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⁺ J 0,049 % vor der Entspannungskämmer aufgebracht und ursprünglich auf der geschnittenen Stapelfaser vorliegend

Zur Aufbringung wurde das Stapelmaterial in Partien, die jeweils der mit der Hand zu greifenden Menge entsprachen, in einen plastausgekleideten Fadenkabelbehälter geworfen und diese jeweils getrennt bespritzt. Hierauf wurde der 22,7 -kg-Posten Stapelmaterial von Hand durchmischt und Übernacht in

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einem verschlossenen Plastsack stehengelassen, um die Verteilung der Schlichte vor Ausbreitung zur Lufttrocknung
zu unterstützen.

Bei der Prüfung der Stapelfaser-Posten durch Stapelverarbeitung nach dem Baumwollsystem zeigte sich, dass die Probe mit 0,06 % Präparation das am besten ausgewogene Verhalten in Bezug auf Lenkung statischer Aufladung und noch akzeptable Bildung von Spinnwal ζ e-TJmschlingung en bei technischen Arbeitsbedingungen ergab. Ähnliche Stapelfaserproben mit
der gleichen Präparation zeigten ein akzeptables Verhalten in einem überraschend breiten Bereich von etwa 0,055 his
0,085 Gew.% Präparation auf der Faser. Eine Ersetzbarkeit in einem solch breiten Bereich von Präparations-Konzentrationen ist hocherwünscht und bei einer Mehrzweck-Präparation der vorliegenden Art schwer zu erreichen. Ein solcher Bereich der Anwendbarkeit von Schlichte-Konzentrationen ermöglicht einen grösseren Spielraum bei der Produkt! ons steuerung.

Beim Auftragen dieser Präparation vor dem Kräuseln auf PoIym-phenylenisophthalamid-Fadenkabel mit einem Einzelfadentiter von Λ ,5 den wurde ebenfalls ein ausgezeichnetes Verhalten beim Schneiden und Stapelfaserspinnen erhalten.

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Claims

4. Dezember 1973 Patentansprüche

1. Faserpräparation, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 60 bis 70 Gew.% Diäthanolaminsalzen einer Mischung von Monoalkyl- und Dialkylorthophosphaten, deren Alkylgruppen 8 bis 17, Vorzug sx^ei se 8 bis 14 Kohlenstoff atome enthalten, und 40 bis JO Gew.% einer Mischung von Alkyltrimethylammoniummethosulfaten, deren Alkylgruppen mindestens 8 Kohlenstoff atome enthalten, besteht.

2. Präparation nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus 60 bis 70 Gew.% Diäthanolaminsalzen einer Mischung etwa gleicher Teile von Monoalkyl- und Dialkylorthophosphaten, deren Alkylgruppen 8 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, und 40 bis 30 Gew.% Kokostrimethylamaoniummethosulfat.

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