DE2530334C3 - Präparationsmittel zum Gleitendmachen von synthetischem Fasermaterial - Google Patents

Description

0,5—40 Gew.-% eines Polymerisats von Alkyl-oxyalkyl-siloxan-carbonsäureestern aus Einheiten der allgemeinen Formel

R₁-Si-(C_nH₂J-O-C-O O

worin

Ri Alkylreste mit 1 —3 C-Atomen, R2 einen Alkyl- oder Arylrest als Bestandteil

einbasischer oder zweibasischer Säuren, wobei
π einen Wert von mindestens 3 und
m 1 oder 2 bedeuten, und

45—90 Gew.-% Carbonsäureester

sowie gegebenenfalls weiteren Komponenten aus der Gruppe der Emulgatoren, Tenside, glättenden, faidenschüeßenden, antistatisch wirkenden und korrosionsschützenden Substanzen sowie gegebenenfalls sonstigen üblichen Bestandteilen von Präparationsmitteln besteht

2. Präparationsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Alkyl-acyloxyalkyl-polysiloxane Methyl-acyloxypropyl-polysiloxane enthält

3. Praparationsinittei nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Carbonsäureester-Komponente Ester von ein- oder mehrbasischen gesättigten aliphatischen oder aromatischen Carbonsäuren mit ein- oder mehrwertigen aliphatischen oder aromatischen Alkoholen enthält

Die vorliegende Erfindung betrifft Präparationsmittel für synthetisches Fasermaterial, die ein Gemisch aus Alkyl-acyloxyalkyl-polysiloxan und Carbonsäureester enthalten.

Bei der Herstellung und Verarbeitung von synthetischen Fasern treten heute Probleme auf, die von den bisher bekannten Präparationsmitteln nicht gelöst werden können. Die Schwierigkeiten entstehen vor allem einerseits durch die Steigerung der Fadengeschwindigkeiten bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von synthetischem Fasermaterial und andererseits durch die Erhöhung der Temperaturen beim Verstrecken und Kräuseln dieser Fasermaterialien.

Um höhere Fadengeschwindigkeiten zu beherrschen, hat man zwar versucht, niedrigviskose Mineralöle oder Esteröle von niederem Molekulargewicht auf das Fasermaterial aufzubringen, um die Reibung entsprechend zu verringern; jedoch haben diese Mittel den Nachteil, in die Oberfläche der Fasern einzudringen, so daß sie sich nicht mehr restlos entfernen lassen und die Fasern in unerwünschter Weise in ihren Eigenschaften verändert werden. Man hat weiterhin versucht, mit hochmolekularen Polysiloxaripolyäthern die Gleitfähigkeit der Fasern zu verbessern, jedoch haben diese Substanzen eine zu geringe Temperaturbeständigkeit, um den beim Verstrecken und Kräuseln vorkommenden hohen Temperaturen standhalten zu können.

So beschreibt die belgische PS 6 76 981 eine gleitendmachende, antistatisch wirksame Silikon-App-

to retur für natürliche und synthetische Faserstoffe, die aus einem Dimethylpolysiloxan von mindestens 10 Siliciumatomen mit einer oder zwei aliphatischen Seitenketten, die aus niederem Alkohol, der alkoxyliert und verestert bzw. veräthert ist, besteht Das innermolekulare Verhältnis zwischen Polysiloxan- und Polyglykol-Teil ist kritisch für die Einhaltung der günstigsten Eigenschaften zwischen der Schmierwirkung des Polyglykolteils einerseits und der elektrostatischen ^vt'irkung des hydrophoben Polysiloxanteils andererseits. Diese PoIysiloxanpolyglykoläther sind entsprechend ihrem chemischen Aufbau wasserlöslich; eine wasserfreie Kombination mit hydrophoben Esterölen wäre nicht stabil bzw. nicht realisierbar. Sie werden aus Wasser oder wassermischbaren Lösemitteln aJs Avivagen, die zum Verbleib auf dem Fasermaterial bestimmt sind, angewendet

Ein wesentlicher technischer Nachteil dieser Polysiloxan-polyäther besteht jedoch darin, daß sie den hohen Temperaturen, die bei der Hersteilung und Weiterverarbettung von synthetischem Fasermaterial auftreten, nicht gewachsen sind. Sie werden pyrolytisch zersetzt, wobei die entstehenden Zersetzungsprodukte, die bis zu ausgesprochenen Verkohlungsprodukten führen können, sie für das Gleitendmachen der Fasermaterialien

v, ungeeignet und diese unbrauchbar machen. Die Grundvoraussetzung der Temperaturbeständigkeit bei den vorkommenden hohen Temperaturen, wie sie der Aufgabenstellung der erfindungsgemäßen Präparation entspricht, ist bei ihnen also gar nicht gegeben. Die Ursache für dieses Temperaturverhalten dürfte darin liegen, daß Ätherketten temperaturempfindlich und spaltungsanfällig sind, so daß durch eine desintegrierende Temperatureinwirkung das innermolekulare Verhältnis zwischen Siloxan- und Glykol-Anteil in unübersehbarer Weise gestört und zunichte gemacht wird.

Die britische PS 9 36 880 beschreibt das Präparieren von gedrehten und geflochtenen Seilen und Kordeln aus synthetischen Fasermaterialien, wobei das Präparationsmittel aus der Emulsion eines chemisch nicht näher definierten Silikonöls eines optimalen Viskositätsbereiches in Wasser oder einem nichtqueliend wirkenden Lösemittel besteht und bestimmungsgemäß auf dem Seil- und Fkchtmaterial verbleiben soll, um während des Gebrauches die starke Beanspruchung durch innere Reibung und Abnutzung zwischen den einzelnen Faserund Seilelementen zu verringern. Bei dem Silikonöl, welches lediglich durch seine Viskosität definiert wird, handelt es sich um ein Polysiloxan, das keinerlei Seitenketten mit veresterten Oxyalkyl-Gruppierungen aufweist Der Anwendungsbereich beschränkt sich ausschließlich auf die Linderung von Belastungsbeanspruchung und Belastungsschäden beim Gebrauch von fertigen Seilen oder Kordeln. Eine Verwendung während der Verarbeitung von mit hoher Geschwindig-

b5 keit bewegtem Fadenmaterial während eines Verarbeitungsstadiums, wie etwa beim Spulen, Texturieren, Verstrecken ist dieser Schrift nicht zu entnehmen.
In der DL-PS 21 769 wird die Verwendung von

niedermolekularen Polysiloxanen, insbesondere Dimethylpolysiloxangemischen, gegebenenfalls in Kombination mit emulgierend wirkenden Oxäthylierungsprodukten sowie mit niederen Diolen und Triolen, zum Schmälzen von Textilfaserstoffen vor dem Krempeln beschrieben. Es handelt sich dabei um eine Schmalze zur Verringerung der Reibung von unversponnenen Einzelfasern untereinander und mit der Spinnmaschine bzw. Krempel. Verhältnisse, unter denen die Reibung von Fäden bei hohen Zuggeschwindigkeiten herabgesetzt werden soll, liegen hier aber nicht vor, und das auf diese Verhältnisse abgestellte, erfindungsgemäße Gemisch eines Oxyalkylsiloxan-Carbonsäureesters mit einem Carbobsäureester ist dieser Schrift nicht zu entnehmen. Es wurde nun überraschend gefunden, daß die beschriebenen Nachteile mit einem Präparationsmittel zum Gleitendmachen von synthetischem Fasermaterial vermieden werden, das gekennzeichnet ist durch seine Zusammensetzung als Gemisch aus

0,5—40 Gew.-^Vt» eines Polymerisates von Alkyl-oxyalkyl-siloxan-carbonsäureestern aus Einheiten der allgemeinen Formel

R₁-Si -(QH₂.) -O — C-O O

Ri Alkylreste mit 1 —3 c-Atomen,
R2 einen Alkyl- oder Arylrist als Bestandteil einbasischer oder zweibasischer Säuren wobei
π einen Wert von mindestens 3
m 1 oder 2 bedeuten, und

45—90 Gew.-% Carbonsäureester

sowie gegebenenfalls Komponenten aus der Gruppe der Emulgatoren, Tenside, glättenden, fadenschließenden, antistatisch wirkenden und korrosionsschützender, Substanzen sowie gegebenenfalls sonstigen üblichen Bestandteilen von Präparationsmitteln.

Die mit diesem Präparationsmittel behandelten Synthesefasern lassen sich auch bei hohen Geschwindigkeiten einwandfrei verarbeiten, ohne daß hohe Reibungskräfte entstehen. Die Präparation verträgt die hohen Verarbeitungstemperaturen und dringt nicht in die Fasern ein, so daß sie vor dem Färben oder vor anderen Verarbeitungsstufen restlos wieder entfernt werden kann.

Bewirkt werden diese Eigenschaften durch eine erfindungsgemäße Kombination einer Alkyl-acyloxyalkyl-polysiloxan-Komponente mit einer Carbonsäureester-Komponente. Der Alkyl-acyloxyalkyl-polysiloxan-Komponente fällt dabei neben einer gleitendmachenden Wirkung insbesondere die Aufgabe zu, die Oberfläche der damit behandelten Fasern so zu beeinflussen, daß die mitverwendete Carbonsäureester-Komponente und eventuell weitere übliche Komponenten, wie z. B. Kohlenwasserstoffe, Emulgatoren, antistatische Mittel, nicht in die Faseroberfläche einzudringen vermögen, so daß die Präparation später restlos entfernt werden kann. Dieser Wirkung des Polysiloxans ist der besondere Vorteil zu verdanken, daß für die Carbonsäureester-Komponente der erfindungsgemäßen Präparationsmittelzusammensetzung solche Ester ausgewählt werden können, die optimale glattmachende Eigenschaften mit einer optimalen Temperaturbeständigkeit verbinden, ohne daß sich die diesen Estern eigene Neigung zum Einwandern in die Faseroberfläche auswirken könnte und eine damit verbundene Quellung der Fasersubstanz zu befürchten wäre.

Die in den Präparationsmitteln verwendeten Polymerisate der Carbonsäureester von Alkyl-oxyalkyi-siloxanen werden in an sich bekannter Weise durch Reaktion von l-Alkyl-l-oxyalkyl-l,2-siloxacycloalkanen oder l-Alkyl-l-halogen-li-siloxacycloalkanen mit ein- oder zweibasichen Carbonsäuren erhalten, wie es zum Beispiel die amerikanische Patentschrift 33 71 104 beschreibt Hierbei tritt unter öffnung des Siloxacycloalkan-Ringes Polymerisation zu Alkyl-oxyalkyl-polysiloxan ein, das zugleich an der Alkoxygruppe mit

Carbonsäure verestert wird. Vorzugsweise stellt die zu veresternde Öxyalkyl-

2π Gruppierung des Polysiloxans eine Oxypropyl-Gruppe dar. Die Veresterung kann mit einbasischen Säuren erfolgen, wie z.B. Laurinsäure, Isostearinsäure oder Benzoesäure. Beispiele für solche in den erfindungsgemäßen Präparationsmitteln einzusetzende Alkyl-acyloxyalkyl-polysiloxane sind:

Methyl-Iauroyloxy-propyl-polysiloxan, Methyl-isostearoyloxypropyl-polysiloxan, Methyl-benzoyloxypropyl-polysiloxan.

Sie werden erhalten, wenn man z. B. von Siloxacyclopentanen wie l-Methyl-l-alkoxy-l^-siloxacyclopentan oder l-Methyl-l-halogen-l^-siloxacycIopentan ausgeht und diese mit einer einbasichen Säure zur Reaktion

r, bringt Neben Estern einbasicher Säuren können auch solche zweibasischer Säuren, wie z. B. Maleinsäure, Phthalsäure, oder ihrer Anhydride, verwendet werden, wobei die entsprechenden dimeren Polysiloxane entstehen.

Beispiele für die Carbonsäirreestei Komponente sind Ester von ein- oder mehrbasischen Carbonsäuren, zum Beispiel 2-Äthylhexansäure, Laurinsäure, Isostearinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Zitronensäure, Benzoesäure, Phthalsäure, mit einwertigen Alkoholen, wie

4> Isobutanol, 2-Äthylhexanol, mit höheren geradkettigen oder verzweigten einwertigen Alkoholen, wie z. B. den aus der Oxosynthese entstehenden Alkoholen mit bis zu 22 Kohlenstoffatomen, wie Isomerengemischen verschiedener Stearylalkohole, oder mit mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. Propandiol-1,3, Hexandiol-1,6, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit

Als weitere Bestandteile kann das erfindungsgemäße Präparationsmittel Emulgatoren bzw. Gemische von Emulgatoren sowie in Präparationsmitteln übliche weitere Substanzen enthalten. Beispiele für Emulgatorengemische sind Mischugnen verschiedener Umsetzungsprodukte von Alkylenoxiden, vorzugsweise Äthylenoxid, und Fettsäuren, Fettalkoholen, Fettaminen, Fettsäurealkylamiden und anderen zur Oxalkylierung

bo befähigten Verbindungen. Weiterhin können neben solchen primär zur Emulgierung dienenden Substanzen auch andere, ggf. ebenfalls oberflächenaktive Substanzen enthalten sein, die neben emulgierenden auch glattmachende oder korrosionsschützende oder antistatischmachende Eigenschaften vermitteln, wie z. B. Salze von sauren Estern der Phosphorsäure mit Fettalkoholen oder mit den Umsetzungsprodukten von Fettalkoholen und Alkylenoxiden, Salze von organischen Sulfonsäuren

oder Salze von Aminocarbonsäuren, die in solchen Präparationsmitteln üblicherweise zugegen sind,

Angesichts der Unzulänglichkeiten der bekannten Mittel, die beim Verarbeiten von synthetischem Fasermaterial bei höheren Temperaturen auftreten, war es überraschend, daß durch Kombination eines Esteröls mit einem speziellen, ähnlich aufgebauten Polysiloxan mit Estergruppierungen eine Präparation erhalten wird, weiche die Eigenschaften der Temperaturbeständigkeit und des Nichteindringens in den Faden auf neue, technisch vorteilhafte Art flexibel vereinigt

Im Gegensatz zu den Polysiloxan-polyglykoläthern der belgischen PS 6 76 981 handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Präparationsmittel um ein Gemisch aus einem Polysiloxan, das an jedem Siloxanglied alkoholische und veresterte, nicht aber alkoxylierte Seitengruppen trägt, und einem nichtsiloxanischen Carbonsäureester. Infolge ihrer Wasserunlöslichkeit sind diese beiden Komponenten miteinander mischbar. Diese Präparation ist nicht für den Verbleib auf dem Textilmaterial bestimmt, sondern .speziell für die Verarbeitung bei höheren Fadenabzugsgeschwindigkeiten temperaturbeständig komponiert Die Kombination eines temperaturbeständigen Polysiloxancarbunsäureesters, der das Eindringen der anderen Komponenten in die Faser verhindert, mit dem optimalen glattmachenden Eigenschaften der an sich bekannten Carbonsäureester stellt einen erheblichen technischen Fortschritt für die Verarbeitung und Behandlung von Synthesefasern bei höheren Temperaturen dar. Die Temperaturbeständigkeit der Polysiioxan-Komponente liegt darin begründet daß sie sauerstofffreie langkettige, veresterte Alkylseitenketten enthält, die in ihrem Aufbau den temperaturbeständigen Esterölen der Carbonsäureester-Komponente ähnlich sind.

Synthesefasermaterialien, die mit den beschriebenen Präparationsmitteln behandelt werden können, sind Fasern und Fäden aus Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril und Polypropylen.

Die erfindungsgemäßen Präparationsmittel können je nach den entsprechenden betrieblichen Verhältnissen in purer Form aufgetragen werden, aber auch vor dem Auftragen in organischen Lösungsmitteln gelöst oder in Wasser emulgiert werden, wobei die Ansatzkonzentration entsprechend der gewünschten Auflagemenge ausgewählt wird.

Beispiel 1

Ein Polyamidfaden von 80dtex wird nach dem Schmelzspinnen mit einer 15%igen wäßrigen Emulsion behandelt, die hergestellt wird durch Emulgieren folgender Mischung in Wasser:

3 Gew.-Teile Methyl-lauroyloxypropyl-polysiloxan, 55 Gew.-Teile Didecyladjpat,
12Gew,-Teile des Natriumsalzes eines sulfonierten. Olivenöls mit einem SOrGehalt von 5,8%,

30 Gew.-Teile eines Anlagerungsproduktes von 5 Mol Äthylenoxid an Nonylphenol.

Der Auftrag erfolgt auf den laufenden Faden mittels

ίο Walzen, die in die Emulsion eintauchen, wobei eine

Auflage von ca. 0,6% der wasserfreien Präparation

angestrebt wird. Der so behandelte Faden läßt sich auch bei hohen Geschwindigkeiten aufspulen, bei der

Falschdrahttexturierung treten keine unerwünschten Zersetzungserscheinungen der Präparation auf und vor

dem Färben kann die Präparation restlos ausgewaschen werden.

Beispiel 2

Ein Poly-isterfaden von 167 dtex wird mit einer 20%igen wäßrigen Emulsion behängt, die hergestellt wird durch Emulgieren folgender Mischung in Wasser:

7 Gew.-Teile Methyl-isostearyloxypropyl-polysiloxan, 65 Gew.-Teile Isostearylstearat,

"^D 4 Gew.-Teile des Kaliumsalzes eines Phosphorsäurediesters mit einem Anlagerungsprodukt von 2 Mol ÄO an Laurylalkohol,
lOGew.-Teil eines Anlagerungsproduktes von 4 Mol

ÄO an Decylalkohol,

14 Gew.-Teile eines Anlagerungsproduktes von 6 Mol ÄO an NonylphenoL

Die so behandelten Fasern zeigen auch nach dem Heißverstrecken keine Quellung der Oberfläche und die 3 Präparation läßt sich einwandfrei und restlos wieder entfernen.

Beispiel 3

Ein Polyamidfaden von 1380 den wird nach dem Abziehen aus der Spinndüse mit einer Mischung aus

12 Teilen Methyl-lauroyloxypropyl-polysiloxanund
88 Teilen Diäthyl-sebacat

präpariert Das Präparationsmittel wird im Direktauftragsverfahren von einer Dosierpumpe gefördert und unverdünnt über eine Düse aufgetragen, wobei eine Auflage von 0,25% eingestellt wird. Der so präparierte Faden läßt sich einwandfrei aufspulen und heißverstrekken; dabei entstehen keine Ablagerungen durch so verkohlende Präparationsrückstände. Die Präparation dringt während der Hitzebehandlung und während längerer Lagerzeit nicht in die Faseroberfläche ein und verursacht keine Quellerscheinungen im Fasermaterial.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Präparationsmittel zum Gleitendmachen von synthetischem Fasermaterial aus Polysiloxanen und weiteren üblichen Komponenten solcher Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem G emisch aus