DE2627458C3 - Fadenausrüstungsdispersion auf PolysUoxanbasis - Google Patents

Fadenausrüstungsdispersion auf PolysUoxanbasis

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Description

Flüssige trimethylsilylendblockierte Polydimethylsiloxane werden oft zusammen mit modernen Hochgeschwindigkeitsnähmaschinen verwendet, da sie für eine gin« Schmierung sorgen, hervorragend hitzebeständig sind und eine Hitzezersetzung von Synthesefäden unterbinden. Zum Schutz von Fäden gegenüber Knattern und statischer Aufladung werden normalerweise auch noch organische Materialien zugesetzt.
Fadenausrüstmittel aus organischen Materialien und Siliconen lassen sich wegen der Unverträglichkeit der beiden Materialien jedoch nur schwer herstellen. Dies ist auch der Grund dafür, daß die Anwendung des reinen Ausrüstmittels äußerst schwierig, wenn nicht überhaupt unmöglich ist. Es muß daher in der Regel mit entsprechenden Träger- oder Verdünnungsmitteln gearbeitet werden. Dies ist mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden und führt bei der Anwendung solcher Mittel zu ökologischen Problemen.
Aus Chemie und Technologie der Silicone, Walter Noil, 2. Auflage, Seite 507, 2. Absatz ist bereits die Verwendung linearer Polysiloxane im Gemisch mit nicht funktionellen Polysiloxanen zur Textilausrüstung bekannt. Eine derartige Anwendungsart hat jedoch mit einer Verwendung bestimmter Polymerzubereitungen als Fadenausrüstmittel nichts zu tun, welche eine davon grundlegend verschiedene Ausrüstung von Fäden gegen ein Knattern und eine statische Aufladung bei deren Verarbeitung in Hochgeschwindigkcitsnähniaschinen zum Gegenstand hat.
In JP-PS 49 027 695 (referiert in dem Tcxtilbcrieht 1975) werden TcAtilweichmachcr beschrieben, die bestehen aus (a) 95 bis 99% eines bestimmten Polysiloxans und (b) I bis 5% einer oberflächenaktiven Komponente (Natriumolcylsulfat). Diese Weichmacher werden beispielsweise in Form einer ).5 pro/entigen wässerigen Lösung auf Gewebe aus Polyester und Baumwolle angewandt. Zwischen einer Anwendung nls
Textilweichmacher und dem Einsatz bestimmter Polymerdispersionen als Fadenausrüstmittel bestehen jedoch keine Gemeinsamkeiten, so daß die obige PS für den vorliegenden Gegenstand nicht relevant ist. Selbst unter der Annahme, die gemäß obiger PS vorhandene Komponente (b) sei der Komponente (III) der vorliegenden Fadenausrüstungsdispersion gleichzusetzen, ließe sich kein derartiges Fadenausrüstungsmittel konzipieren, das dessen entstehende Komponente im ganz speziell zugeschnittenen copolymeren Reaktionsprodukt (I) aus einem Siloxancopolymerharz (A) und einem Siloxanharz (B) zu sehen ist. Gerade diese Komponente (I) sorgt jedoch erst dafür, daß sich aus den normalerweise untereinander unverträglichen Komponenten (II) und (III) eine stabile Fadenausrüstungsdispersion bilden läßt Der Einsatz eines solchen neuen copolymeren Reaktionsprodukts (I) als spezielles Dispergiermittel zur Herstellung stabiler Fadenausrüstungsdispersionen wird durch die obige ji^-PS daher weder nahegelegt noch vorweggenommen.
Aus JP-PS 49 086 631 (referiert in CPI-Basic Abstracts-Journal 1975) ist bekannt, Polyesterfasern vor ihrer Verstreckung zur Schmierung mit einer Zusammensetzung aus linearen Organopolysiloxanen bestimmter Viskosität, Polyethylen-Poiypropylen-Glycol-Addukten bestimmten Molekulargewichts, ethoxylierten Ölen und Phosphaten zu behandeln. Die bei der obigen Diskussion der JP-PS 49 027 695 im Zusammenhang mit der Bildung stabiler Dispersionen aus flüssigen trimethylsilylendblockierten Polydimethylsiloxanen (II) und organischen Fadenausrüstmaterialien (III) angesprochenen Probleme gelten in gleichem Maße jedoch auch für die aus obiger JP-PS bekannte Zusammensetzung, in der zudem keinerlei Hinweise oder Angaben gemacht werden, die den Einsatz des speziellen copolymeren Reaktionsprodukts (1) als Dispergiermittel zur Bildung stabiler Fadenausrüstungsdispersionen nahelegen oder vorwegnehmen wurden.
Es gibt somit keine Fadenausrüstungsmittel, die über die erforderliche Stabilität verfügen und gleichzeitig hoch wirksam sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile der bekannten Fadenausrüstmittel zu beseitigen, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nun durch die im Patentanspruch bezeichnete Fadenausrüstungsdispersion gelöst.
Die zur Bildung der Komponente (I) benötigten Harze (A) und (B) können nach bekannten Verfahren hergestellt werden oder sind im Handel erhältliche Produkte. Die Herstellung des copolymeren Reaktionsproduktes (I) aus den Komponenten (m) und (B) erfolgt durch Zugabe einer Xylollösung der Komponente (A) unti des Feststoffes (B) in einem entsprechenden Reaktionsgefäß, anschließenden Zusatz von alkoholischem KOH und nachfolgendes Erhitzen des Gemisches unter Rühren. Sodann wird das Reaktionsgemisch abgekühlt, das noch vorhandene Kaliumhydroxid mit Kohlendioxid oder einem sauren Ton, nämlich einem säiireaktivierten Ton (z.B. gemäß US-PS 36 07 899), neutralisiert und das erhaltene copolymere Reaktionsprodukt normalerweise filtriert, bevor man es verwendet.
Das in obiger Weise hergestellte Dispergiermittel (I) läßt sich direkt zur Bildung stabiler Fadcnatisrüstungsdispersionen aus dem flüssigen Siloxan (II) und dem organischen Fadenausrüslmatcrial (III) verwenden. Am günstigsten ist jedoch, wenn man zuerst ein Gemisch ims dem Dispergiermittel (I) und dem flüssigen Siloxan (II)
bildet, bevor man das organische Fadenausrüstmaterial (III) einmischt. Die Bildung des Gemisches aus Dispergiermittel (I) und flüssigem Siloxan (II) erfolgt am besten, indem man das Dispergiermittel (!) unter gutem Durchmischen langsam zum flüssigen Siloxan (II) gibt Das auf diese Weise erhaltene Gemisch aus Dispergiermittel (I) und flüssigem Siloxan (II) kann dann mit dem organischen Fadenausrüstmaterial (HI) vermischt werden.
Die Stabilität der fertigen Fadenausrüstungsdispersion aus dem Dispergiermittel, dem flüssigen Siloxan und dem organischen Fadenausrüstmaterial hängt in gewissem Ausmaß von der Teilchengröße der einzelnen Komponenten ab. Die Herstellung der Fadenausrüstungsdispersion aus Dispergiermittel (I), flüssigem r. Siloxan (II) und organischem Fadenausrüstmaterial (III) erfolgt im allgemeinen daher am besten unter Verwendung eines Hochleistungsmischers, wie eines Eppenbach-Mischers, wodurch man besonders stabile Dispersionen erhält Auch mit einfachen Flügelmischem lassen sich jedodi Dispersionen herstellen, die für eine Reihe von Anwendungen völlig geeignet sind.
Bei den flüssigen trimethylsilylendblockierten Polydimethylsiloxanen (II) handelt es sich ebenfalls um bekannte Materialien. Im allgemeinen sollen diese flüssigen Siloxane eine Viskosität von 20 bis lOOOcS, vorzugsweise 100 bis 350 cS, bei einer Temperatur von 25° C haben.
Beispiele für geeignete organische Fadenausrüstmaterialien (III)sind in
Stearinsäure,
Polyäthylenglyeol,
Polypropylengiycol,
hydriertes Glycerid (FetiglycerkiJ,
Alkylenglycolester, wie j-,
Dimethylenglycolstearat oder
Polyäthylenglycolmonostearat,
Polyoxyäthylenfettamin oder
chloriertes sowie bromiertes Phosphat, wie
Tris-(2r3-dibrompropyl)phosphat, 4η
Bis(dibrompheny!)phosphat oder
Di(2,3-dibrompropyl)tribromphenylphosphat.
Die vorliegende Fadenausrüstungsdispersion läßt sich nach jeder bekannten Technik auf den Faden aufbringen, beispielsweise durch Sprühen, Streichen, Klotzen 4-, oder Tauchen. Eine übliche Methode zum Auftrag der reinen Oberflächenausrüstung auf die einzelnen Fäden besteht in der Verwendung von Auftragwalzen, die in einem die Fadenausrüstungsdispersion enthaltenden Behälter rotieren. Stellt die Fadenausrüstungsdispersion -,» bei Raumtemperatur einen Feststoff dar, dann wird sie zu ihrer Anwendung aufgeschmolzen. Die Ausrüstungsdispersion sollte in solcher Menge angewandt werden, daß, bezogen auf das Gewicht des Fadens, nach erfolgter Behandlung auf dem Faden 0,1 bis 10 Gew.-%, -,-, vorzugsweise 0,25 bis 5 Gew.-%, hiervon zurückbleiben. Die irfindungsgemäßc Fadenausrüstungsdispersion kann auf jeden Synthesefaden aufgebracht werden. Beispiele geeigneter Fäden sind Fäden aus Glas. Viskoserayon. Kupferammoniumrayon, verseiftem CeI- mi luloseacetat, Alginat, Cellulosenitrat, Celluloseacetat, Polyamid, Acrylat, modifiziertem Acrylat, Polyvinylverbindungen, Polyvinylidcnverbindungen, Polyestern, Polycarbonaten, Polyolefinen, Polyurethanen oder PoIyNuorkohlcnwasscrstoffcn. h·,
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert. Alle darin enthaltenen Teil- und Prozcniiingaben sind auf das Gewicht bezogen und al'c Viskositätswerte bei einer Temperatur von 23'1C bestimmt, sofern nichts anderes gesagt ist.
Beispiel 1
Zur Herstellung von Vorgemischen aus jeweils 6% eines copolymeren Reaktionsprodukts (I) und jeweils 94% eines flüssigen trimethylsilylendblockierten Polydimethylsiloxans (II) gibt man letzteres in ein Becherglas und läßt unter Rühren mit einem Magnetrührer langsam das jeweilge copolymere Reaktionsprodukt eintropfen.
Unter Verwendung der angegebenen copolymeren Reaktionsprodukte werden hiernach folgende Vorgemische gebildet:
Vorgemisch (a):
Rt.iktionsprodukt aus
(A) 85% eines Harzes aus 53 Molprozent SiO2-Einheiten und 47 Molprozent (CH3J3SiO,/2-Einheiten sowie
(B) 15% eines Harzes aus 70 Molprozent C6H5SiO3Z2-Einheiten und 30 Molprozent C3H7S1O3«- Einheiten.
Vorgemisch (b):
Reaktionsprodukt aus
(A) 95% eines Harzes aus 53 Molprozent SiO2-Einheiten und 47 Molprozent (CH3)3Si0i/2-Einheiten sowie
(B) 5% eines Harzes aus 70 Molprozent C6H5SiO3Z2-Einheiten und 30 Molprozent C3H7SiO3Z2-Einheiten.
Vorgemisch (c):
Reaktionsprodukt aus
(A) 60% eines Harzes aus 53 Molprozent SiO2-Einheiten und 47 Molprozent (CH3)3SiOi,2-Einheiten sowie
(B) 40% eines Harzes aus 47 Molprozent CH3SiO3Z2-Einheiten, 23,5 Molprozent CHsSiOM-Einheiten und 29,5 Molprozent (C6Hs)1SiO-E-; ,lheiten.
Vorgemisch (d):
Reaktionsprodukt aus
(A) 85% eines Harzes aus 53 Molprozent SiOrEinheiten und 47 Molprozent (CH3)3SiOiz2-Einheiten sowie
(B) 15 Molprozent eines Harzes aus 47 Molprozent CH3SiO3Z2-Einheiten, 23,5 Molprozent C6H5SiO1Z2-Einheiten und 29,5 Molprozent (C&H5)2SiO-Einheiten.
Vorgemisch (e):
Reaktionsprodukt aus
(A) 90% eines Harzes aus 53 Molprozent SiO2-Einheiten und 47 Molprozent (CHj)jSiO|/2-Einheiten sowie
(B) 10% eines Harzes aus 88 Molprozent CHiSiO3Z2-Einheiten und 12 Molprozent (CH3)2Si0-Einheiten.
Zur Herstellung von Fadenausrüstdispersionen wiegt man in 115 ecm fassende Kolben jeweils 30 Teile der obigen Vorgemische, 7,5 Teile eines Polyoxyäthylentallamins und 12,5 Teile Glycerinmonostearat ein. Die auf diese Weise gebildeten Gemische werden in einem auf 700C gehaltenen Ofen bis zum Schmelzen erhitzt und anschließend bei hoher Geschwindigkeit mit einem Flügclrührer gerührt. Die dabei erhaltenen homogenen Gemische werden hierauf in neue 115 ecm fassende
erhitzte Kolben gegossen, worauf man sie bei Raumtemperatur erstarren läßt. Im Anschluß daran werden die Dispersionen über Nacht in einem auf 70°C geheizten Ofen gealtert und dann charakterisiert.
Die auf diese Weise hergestellten Dispersionen > bestehen im wesentlichen aus (I) 3,6% des copolymeren Reaktionsprodukts, (II) 56,4% des flüssigen trimethylsilylendblockierten Polydimethylsiloxans und (III) 40% der organischen Fadenausrüstmaterialien.
Die aus den Vorgemischen (a), (b) und (d) gebildeten ι ο Fadenausrüstdispersionen bleiben nach Hitzealterung über Nacht homogen. Die aus dem Vorgemisch (e) hergestellte Dispersion bleibt ebenfalls homogen, sie ist jedoch zäher und viskoser, während die aus dem Vorgemisch (c) hergestellte Dispersion eine geringe Abtrennung aufweist.
Beispiel 2
Es werden drei Fadenausrüstdispersionen hergestellt, indem man jeweils 30 Teile der in Beispiel 1 beschriebenen Vorgemische, 10 Teile eines mit Glycerin initiierten Polyoxypropylens mit einem MoleKulargewicht von etwa 4100 und 10 Teile Stearinsäure nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren miteinander vermischt. Die dabei erhaltenen Dispersionen werden dann über Nacht gealtert und wie in Beispiel 1 angegeben charakterisiert.
Die unter Verwendung der Vorgemische (a) und (b) hergestellten Fadenausrüstdispersionen bleiben nach Hitzealterung über Nacht homogen. Die unter Verwen- jo dung der Vorgemische (d) und (e) hergestellten Dispersionen bleiben ebenfalls homogen, sind jedoch dick. Bei der aus dem Vorgemisch (c) hergestellten Dispersion ist am Boden des Kolbens eine etwa 20prozentige klare Lösung zu sehen.
Beispiel 3
Zur Herstellung von Fadenausrüstdispersionen vermischt nan in einem Eppenbach-Mischer 60 Teile der in Beispiel 1 beschriebenen Vorgemische, 35 Teile Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat und 5 Teile eines Polyäthylenglycols mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 und einer Viskosität von 90 cS. Von den dabei erhaltenen Fadenausrüstdispersionen haben die aus den Vorgemischen (a), (b) und (d) hergestellten Dispersionen eine Teilchengröße von etwa I Mikron, während die aus dem Vorgemisch (e) hergestellte Dispersion über eine Teilchengröße von etwa 0,5 bis 1 Mikron verfügt und die aus dem Vorgemisch (c) hergestellte Dispersion eine Teilchengröße im Bereich von 2 bis 4 Mikron besitzt.
Beispiel 4
55
Zu Vergleichszwecken werden sieben Fadenausrüstdispersionen hergestellt. Zur Herstellung dieser Dispersionen bildet man zunächst jeweils Vorgemische aus den Bestandteilen (I) und (II). Aus den dabei erhaltenen Vorgemischen stellt man dann unter Verwendung eines bo Eppenbach-Mischers die fertigen Dispersionen her, indem man das Ganze erst bei Bedarf zu Schmelzen der Bestandteile auf 70°C erhitzt.
Die Dispersion (I) besteht <ius (I) 3,6% eines copolymeren Reaktionsprodukts aus hr>
(A) 90% eines Hhr'.ns aus 53 Molprozent SiO2-F.inheiten und 47 Molpro/.cnt (CH ))iSiOi/2-Einhcitcn und
(B) 10% eines Harzes aus 70 Molprozent CbHsSiOw-Einheiten und 30 Molprozent C3H7SiOjZ3-Einheiten,
(II) 56,4% eines flüssigen trimethylsilylendblockierien Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von 100 Cs und (III) 15% eines Polyoxyäthylentallamins sowie 25% Glycerinmonostearat.
Die Dispersion (2) entspricht der Dispersion (1), sie enthält abweichend davon als copolymeres Reaktionsprodukt (I) jedoch das im Vorgemisch (e) von Beispiel 1 enthaltene Produkt.
Die Dispersion (3) entspricht der Dispersion (1), sie enthält abweichend davon als copolymeres Reaktionsprodukt (I) jedoch ein Produkt aus
(A) 90% eines Harzes aus 53 Molprozent SiO2-Einheiten und 47 Molprozent (CH3)3SiO,z2-Einheiten sowie
(B) 10% eines Harzes aus 67 Molprozent CH3SiO3Z2-Einheiten und 33 Molpro.·.. <nt CiHsSiO3/2-Einheiten.
Die Dispersion (4) entspricht der Dispersion (1), sie enthält abweichend davon als copolymeres Reaktionsprodukt (I) jedoch ein Produkt, das besteht aus
(A) 90% eines Harzes aus 53 Molprozent SiO2-Einheiten und 47 Molprozent (CH3)3SiOiz2-Einheiten sowie
(B) 10% eines Harzes aus 35,8 Moiprozent CH3SiO3Z2-Einheiten, 31,4 Molprozent C6H5SiO3Z2-Einheiten, 26,2 Molprozent CeHs(CH3)SiO-Einheiten und 6,6 Molprozent (CeHs^SiO-Einheiten.
Die Dispersion (5) entspricht der Dispersion (1), sie enthält abweichend davon als copolymeres Reaktionsprodukt (I) jedoch das im Vorgemisch (b) von Beispiel 1 enthaltene Produkt.
Die Dispersion (6) entspricht der Dispersion (1), sie enthält abweichend davon als organisches Fadenausrüstmaterial (III) jedoch 40% eines Polyoxyäthylentallamins.
Die Dispersion (7) besteht aus (I) 3,27% des in der obigen Dispersion (1) enthaltenen copolymeren Reaktionsprodukts, (II) 51,21% eines trimethylsilylendblokkierten flüssigen Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von etwa 100 cS und (III) 4532% des folgenden organischen Fadenausrüstmaterials:
25,44% Tris(23-dibrompropyl)phosphat, 4,08% eines Polyäthylenglycols mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 und einer Viskosität von 90 cS, 6% eines Monostearatesters eines Polyäthylenglycols mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 400 und 10% Glycerinmonostearat.
Aus den obigen Fadenausrüstdispersionen werden Lösungen in l.ll-Trichloräthan hergestellt (indem man 2 g Fadenausrüstmittel mit 186 g Lösungsmittel vermischt), die man dann unter Verwendung einer Spritze mit einem Oberflächenausrüstappükator auf einen 30 :3 Polyesterspin-faden aufbringt. Die einzelnen Lösungen sind so ausgelegt, daß sich eine Oberflächenausrüstung von 2% (Feststoffaufnahme) auf den Fadenproben ergibt. Die auf diese Weise hergesttll'.en Fadenproben werden dann hinsichtlich ihres Nähverhaltens, ihres statischen Verhaltens sowie ihrer Reibeigenschaften untersucht. Die Untersuchungen zur Ermittlung des Nähverhaltens werden bei einer maximalen Nähgeschwindigkeit (6000 Stiche pro Minute) sowie einer Zugspannung von 60 g anhand von Lagen aus 50:50
7 8
Baumwolle zu Polyester-Gewebe durchgeführt. Die 150 MikroZentimeter) bei einem Kontaktwir
Ermittlung des statischen Verhaltens sowie der 180cC, einer Vorspannung von I Og, einer Tcr
Reibungscharakteristiken erfolgt unter Verwendung von 22°C und einer relativen Feuchtigkeit von f
eines Fasertestgeräts bei einer Laufgeschwindigkeit von dabei erhaltenen Ergebnisse gehen aus der fi
100 m pro Minute mit einer Nadel Nummer ? (Rauheit "> Tabelle hervor.
Tabelle
Fadenoberflächenausrüstung Vernähbare Reibungs Statische
Schichten koeffizient1) Abschwächung-')
Keine 0 0.33 20
Trimethylsilylendblockiertes Polydi- 4 0,26 200
methylsiloxan lOOcS
Dispersion (1) 4 0,28 200
Dispersion (2) 4 0,29 100
Dispersion (3) 4 0,28 200
Dispersion (4) 4 0,28
Dispersion (5) 3 0,28 5
Dispersion (6) 3 0,29 5
Dispersion (7) 3 0.26 5
1I Reibwert in μ.
0 zehnfach verstärkt.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Fadenausrüstungsdispersion auf Polysiloxanbasis, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus folgenden Bestandteilen besteht:
    (I) 2 bis 5 Gew.-% eines copolymeren Reaktionsproduktes aus
    (A) 60 bis 95 Gew.-% eines Siloxancopolymerharzes aus 45 bis 72 Mol-% SiO2-Einheiten und 28 bis 55 Mol-% (CH3)3SiO,/j-Einheiten und
    (B) 5 bis 40 Gew.-% eines Siloxanharzes aus 60 bis 100 Mol-% RSiCWEinheiten, 0 bis 35 Mol-% R2SiO-Einheiten und 0 bis 5 Mol-% R3SiO]/2-Einheiten, wobei jeder Rest R unabhängig Methyl, Propyl oder Phenyl bedeutet, und
    (II) 45 bis 68 Gew.-% eines flüssigen trimethylsilylendblockierten Polydimethylsiloxans und
    (III) 30 bis 50 Gew.-% eines organischen Fadenausrüstmaterials in Form von Stearinsäure, Polyäthylenglycol, Polypropylenglycol, hydriertem Glycerid (Fettglycerid), Alkylenglycolester, Polyoxyalkylenfettamin oder chloriertem oder bromiertem Phosphat.
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