DE2710640C3

DE2710640C3 - Verfahren zur Verbesserung der spinnereitechnischen Laufeigenschaften von linearem Polyestermaterial

Info

Publication number: DE2710640C3
Application number: DE2710640A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Chem. Dr. 6238 Hofheim Cuntze; Rolf Dipl.-Chem. Dr. 6078 Neu Isenburg Kleber
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2710640A1; GB1596672A; IT7821042A0; DE2710640B2; NL7802674A; BE864827A; US4177231A; CA1118966A; FR2383260A1; IT1093768B; BR7801474A

Description

R₁-C-O-(C₂H₄O)_x-(CH₁₁O)^-(C₂H₄O).--H
O (1)

wobei R₁ einen Ci₀- bis C22-Alkyl- oder Alkenyl-Rest, vorzugsweise einen Cie-Rest, und y eine Zahl von 20 bis 40, vorzugsweise von 25 bis 35, bedeutet, und χ plus ζ mengenmäßig so gewählt sind, daß der Anteil an Äthylenoxid insgesamt weniger als 20 Gew.-% des Propylenoxidanteiles beträgt, und

b) 50—10 Gew.-°/o, vorzugsweise 40—20%, einer Verbindung der Formel

R₂-C-O-(CH₂CH₂O)₁-H

O
und bzw. oder

R₃O-(C₂H₄O)₁-H

(11)

(HI)

wobei R2 und R3, Ce bis Cie Alkyl- oder Alkenyl-Reste und χ bzw. y Zahlen von 5 bis 20 darstellen, und für den Fall, daß die Komponenten a) und b) zusammen weniger als 100 Gew.-% ergeben,
c) Wasser.

Anstelle der reinen Verbindungen der obigen Formeln kann man auch deren Mischungen mit jeweils unterschiedlicher Bedeutung der einzelnen Reste Ri, R₂ und R₃ einsetzen. Ebenso kann man als Komponente b) ein Gemisch der Verbindungen Il und III verwenden.

Die Verbindungen der Formeln I, II und III sind an sich bekannt und können nach bekannten Methoden durch Anlagerung von Äthylenoxid und bzw. oder Propylenoxid an Fettsäuren und Fettalkohole erhalten werden. Die oben beschriebenen Mischungen liegen entweder vor als Mischung der reinen Komponenten, d. h. in diesem Fall ergänzen sich die Gewichtsprozente zu 100% oder aber die einzelnen Komponenten ergeben zusammen weniger als 100 Gew.-%. In diesem Fall ist der an 100% fehlende Rest Wasser, und es liegen wäßrige Lösungen, Emulsionen oder Dispersionen der Komponenten a) und b) vor. Entscheidend für den Effekt, der mit den beschriebenen Mischungen erzielt wird, ist, daß eine Mischung der Fettsäureester von Polypropylen-Äthylenoxid-Copolymeren mit oxaethylierten Fettsäuren bzw. Alkoholen eingesetzt wird. Die erfindungsgemäßen Mischungen werden dabei in Verarbeitungsstufen der PES-Fasermaterialien aufgebracht, die dem Verstrecken folgen. Besonders günstig ist es, die Produkte beim Färbeprozeß oder nach dem Färbeprozeß einzusetzen, wobei sie sowohl die Oligomerenabscheidung auf die Färbespule oder ins Färbebad verhindern als auch die für die Weiterverarbeitung nötige Glätte vermitteln. Der Einsatz sonstiger Additive ist dabei weitgehend überflüssig, zumal wenn die Behandlung im letzten Spülbad vor dem Trocknen erfolgt

Die Konzentration in der die Mischung eingesetzt wird, liegt für die Behandlungsflotten bei ca. 0,5 bis 4 g der Komponenten a) plus b) pro Liter, vorzugsweise bei 1 —3 g. Die Auflage an Wirksubstanz auf der PES-Faser sollte nach dem Behandlungsprozeß bei ca. 0,05—0,5 vorzugsweise bei 0,1 —0,3 Gew.-% der Komponenten a) plus b) liegen.

Es ist überraschend, daß diese Mischung aus Fettsäureestern von PPG-PEG-Copolymeren und oxaethylierten Fettsäuren bzw. Fettalkoholen sowohl die gewünschte Dispergierung von Oligomeren bewirkt als auch die zur Weiterverarbeitung nötige Weichheit und Glätte dem behandelten PES-Material verleiht, da die Einzslkomponenten für sich allein diese Wirkung nicht vermitteln.

Beispiel 1

Eine Färbespule mit PES (167 dtex f 32)-Texturiertiter wird mit folgender Flotte (Verhältnis 1 :12) behandelt:

1 g/l Hilfsmittel (wie folgt charakterisiert)

W. S.
3 g/l Na₂S₂O₄
lOccm/1 NaOH 38 "Be

Minuten bei 90⁰C, dann mit 80⁰C heißem Wasser gespült und bei 110° C getrocknet

Eingesetzt wird als PES-Material ein bei 3300 m/min gesponnenes Filament das auf 167 dtex f 32 strecktexturiert wurde.

Hilfsmittel

(AeO = Äthylenoxid : PyO = Propylenoxid)

a) Cocosfettamin · 5 AeO als Vergleich

b) Cocospropylendiamin · 5 AeO als Vergleich

c) Kondensationsprodukt aus 1,4-Butandioldecaglykoläther und 2 Mol Laurinsäure (Beispiel 2; DE-AS 20 56 695 als Vergleich)

d) ölsäure · 10 (AeO · PyO), wobei das Verhältnis : PyO 9:1 beträgt als Vergleich (DE-OS 18 15 361)

e) 70% Stearinsäure · PyO · AeO (Molverhältnis 1,3:1); Molgewicht des Pyo-Anteils : 1750; Gewichtsanteil AeO 10%, d. h. 4,4 Mol AeO auf 3 Mol PyO.

30% Cocosfettsäure · 10 AeO

f) 80% Laurinsäure · PyO · AeO (Molverhältnis 1:1)

jo PyO · AeO wie bei e)

20% Oleylalkohol · 5 AeO

e) und f) sind erfindungsgemäß.

Nach der Reduktivreinigung wird der Oligomerenge-J5 halt nach Kaltextraktion mit Dioxan spektralphotometrisch bestimmt und folgende Gehalte auf der Faser gemessen:

a:
b:
c:
d:
e:
f:

Prozent
Oligoester

0,190
0,195
0,340
0,290
0,190
0,190

Blindwert: 0,300 (Reduktivreinigung ohne Hilfsmittel)

Griffbeurteilung Abrieb Umspul-Verhalten

Schwarz-

filter-

Test¹)

a: hart stark Fadenbrüche, Polymerabrieb

b: hart stark Fadenbrüche, Polymerabrieb

c: weich mittel mäßig, Abrieb (Oligomeren)

d: hart stark Fadenbrüche, Staub

e: weich keiner ohne Beanstandung

f: weich keiner ohne Beanstandung

Blind- hart stark Fadenbrüche, Staub
wert:

Schwarzfilter-test:

Der Faden wird mit einer Geschwindigkeit von 200 m/min changierend (ca. 2 cm breit) über eine Rolle mit Glaspapier (Schwarzfilter) tangential geführt und nach 30 Minuten Laufzeit der Abrieb visuell beurteilt.

Trotz geringem Oligoestergehalt auf der Faser zeigen a, b und d als Vergleich Abrieb und Fadenbrüche. Bei c wird trotz Gleitwirkung ein Oligomerenabrieb beim Umspulen beobachtet; nur die e.-findungsgemäße Mischung zeigt das für die Praxis wichtige günstige Laufverhalten beim Umspulen.

Beispiel 2

Ein im HT-Apparat bei 125—130°C im Flottenverhältnis 1 :12 mit Disperse Yellow 5, CI. Nr. 12 790 ίο gefärbter PES-Kammzug (3,6 dtex) wird nach Ablassen der Färbeflotte wie folgt ohne Zwischenspülung behandelt:

2 g/l Hilfsmittel

2 g/l Hydrosulfit konz. Pulver

8 ccm/1 NaOH 38° Be (32,5%)

Man behandelt bei 85-90°C 20 MirMten, läßt ab und spült langsam abkühlend bis zur Alkalifreiheit. Hilfsmittel

a: 60% Behensäure · PyO ■ AeO (Molverhältnis 1,1 :1)
MG PyO: 2030; Gewichtsanteil AeO: 15%, d. h. 7 Mol AeO auf 35 Mol PyO. 20% Larinsäure ■ 9 AeO
20% Talgfettalkohol ■ 15 AeO b: 90% Palmitinsäure · PyO · AeO (Molverhältnis 1,1 :1)
Mg PyO: 1160; Gewichtsanteil AeO: 8%, d. h. 2,1 Mol AeO auf 20 Mol PyO 10% Oleylaikohol · 7 AeO
c: ohne Hilfsmittel, nur reduktiv gereinigt

Bei der Weiterverarbeitung des Kammzuges treten für die erfindungsgemäß behandelten Partien keine .Probleme bezüglich Oligomerenabrieb und Fadenbrüche auf, während der ohne Hilfsmittel reduktiv gereinigte Kammzug c stark an den Strecken abreibt

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Verbesserung der spinnereitechnischen Laufeigenschaften von linearem Polyestermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Material nach dem Verstrecken mit einer Mischung behandelt wird, die aus folgenden Komponenten besteht:

a) 50—90 Gew.-% eines Kondensationsproduktes der allgemeinen Formel

R₁-C-O-(C₂H₄O)_x-(C₁H₁₁O)₁-(C₂H₄O)^-H
O (I)

wobei Ri einen Ci₀ bis C-22-Alkyl- oder Alkenyl-Rest und Y eine Zahl von 20 bis 40 bedeutet und χ plus ζ mengenmäßig so gewählt ist, daß der Anteil an Äthylenoxid insgesamt weniger als 20 Gewichtsprozent des Polypropylenoxidanteils beträgt und

b) 50—10 Gew.-% einer Verbindung der Formel

R₂-C-O-(C₂H₄O)_x-H

(II)

und b/vv. oder

R, —O—(C₂H₄O)₁-H (III)

wobei R2 und R3. Cs bis Qe-Alkyl- oder Alkenyl-Reste und χ bzw. y Zahlen von 5 bis 20 darstellen, und für den Fall, daß die Komponenten a) und b) zusammen weniger als 100 Gew.-% ergeben,
c) Wasser.

Bei der Herstellung von synthetischen hochmolekularen, linearen Polyestern aus Dicarbonsäuren und mehrwertigen Alkoholen, z. B. aus Terephthalsäuredimethylester und Äthylenglykol, bilden sich neben den erwünschten langkettigen Makromolekülen in geringer Menge auch kurzkettige Umsetzungsprodukte. Diese, Oligomeren genannten Verbindungen, die in Mengen bis zu 3% in den Makromolekülen von Polyesterfasern enthalten sein können, stören in erheblichem Maße bei der Weiterverarbeitung. Da die oligomeren Bestandteile bei den üblichen Dispersionsfärbungen nicht anfärbbar sind, zeigen sie sich nach dem Färben als weißer Schleier z. B. auf gefärbten Kreuzspulen. Bei Umspul- und Weiterverarbeitungsprozessen kommt es dann zu weißen Staubablagerungen an Fadenleitorganen und zum Verschmutzen von Streckwerken. Auch werden die im Färbebad sich befindenden Oligomeren wieder ausgeschieden und lagern sich in den Färbeanlagen und auf der Faser ab (P. Senner, Lenzinger Berichte, Dez. 1972, S. 44—51). Die Oligomerenablagerungen führen so zu Verarbeitungsschwierigkeiten wie zunehmende Fadenspannungsverhältnisse, Lauf- und Spulschwierigkeiten sowie zu Abrieben, der wohl am meisten verbreiteten Schwierigkeit.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wurden folgende Vorschläge gemacht (loc. cit S. 46): Einsatz eines guten Hilfsmittels von unbekannter Konstitution, das während des Färbens die Oligomeren dispergiert und Färbebad so heiß wie möglich ablassen.
Zur Entfernung und Dispergierung von Oligomeren während des Färbeprozesses und auch nach der.i Färbeprozeß in den folgenden Spülbädern werden bereits Hilfsmittel eingesetzt So beschreibt die DE-OS 18 15 361 die Behandlung von linearen Polyestern mit

ίο Derivaten von Mischpolymerisaten von Propylenoxid mit Äthylenoxid. Die Behandlung erfolgt u.a. im Färbeprozeß. Die DE-AS 20 56 695 beschreibt die Behandlung von linearen Polyestern vor dem Verstrekken, bei der Herstellung also, mit Diestern von Butandiolpolyglykoläthern.

Durch derartige Präparationsmittel die bereits beim Hersteller eingesetzt werden, kann nur die Menge an Oligomeren im Herstellprozeß beeinflußt werden. Da aber beim Färben diese Präparationen abgewaschen werden, muß im Färbeprozeß oder im Nachspülbad ein oligomerenreduzierendes Hilfsmittel zusätzlich eingesetzt werden.

Diese bereits bekannten Hilfsmittel zeigen aber eine unzureichende Wirksamkeit gegen Oligomere in schnellgesponnenen PES-Filamenten, d. h. bei der Herstellung vororientierter Garne mit bis zu 3500 m/min Aufspulgeschwindigkeit, die einen erhöhten Oligomerenanteil aufweisen. Darüber hinaus gelingt es nicht, mit diesen vorbekannten Produkten die Gleitei-

jo genschaften der PES-Fasermaterialien günstig zu beeinflussen. So konnte es geschehen, daß derartig behandelte PES-Fasern zwar nur wenig Oligomere in der Weiterverarbeitung aufwiesen, durch die ungünstige Griff- und Reibungsbeeinflussung der eingesetzten Hilfsmittel kam es jedoch beim Weiterverarbeiten zu Störungen an Umspulaggregaten und Streckv/erken durch Polymei abrieb selbst und darauf erfolgende Fadenbrüche.

Dieser Problematik der mangelnden Glätte der PES-Materialien versucht man dadurch zu begegnen, daß mit den oligomerenverhindernden Hilfsmitteln zusätzlich Additive eingesetzt werden, welche einen weichmachenden und glättenden Effekt auf die Faser ausüben (Beispiel 2 DE-OS 20 56 695).

4-, Es wurde nun gefunden, daß es gelingt, PES-Fasermaterialien bei der Weiterverarbeitung so zu behandeln, daß sowohl die störenden Oligomeren entfernt als auch eine für die Weiterverarbeitung nötige Glätte und Weichheit erreicht wird, so daß bei der Weiterverarbei-

)0 tung kein Abrieb von Oligomeren und auch keine dadurch bedingten Fadenbrüche auftreten. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem man die linearen PES-Fasermaterialien mit Mischungen behandelt, die folgende Zusammensetzung haben:

" a) 50—90 Gew.-%, vorzugsweise 60-80%, eines Kondensationsproduktes der allgemeinen Formel