DE2734704A1

DE2734704A1 - Verwendung von metallsalzen auf filamenten zur verhinderung der krustenbildung auf heissen flaechen

Info

Publication number: DE2734704A1
Application number: DE19772734704
Authority: DE
Inventors: Remy Humbrecht
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1976-08-05
Filing date: 1977-08-02
Publication date: 1978-02-09
Also published as: JPS5319500A; FR2360708A1; FR2360708B1

Description

Verwendung von Metallsalzen auf Filamenten zur Verhinderung der Krustenbildung auf heissen Flächen

Filamente werden bei ihrer Herstellung, Weiterverarbeitung . und Veredlung meistens mit sogenannten Präparationen versehen. Diese kommen in Form von Lösungen oder Emulsionen oder rein zur Anwendung. Mit dem Auftrag von Präparationen beeinflusst man den Zusammenhalt, das Reibungsverhalten, das elektrostatische Verhalten, die Anschmutzbarkeit, die Alterung etc. des Filamentes.

Kontinuierliche thermische Behandlungen derart behandelter Filamente führen oft deshalb zu Schwierigkeiten, weil die Präparationen auf solchen Materialien die Ursache von Ablagerungen auf den Keizaggregaten sind. Durch die im Laufe der Behandlung gebildeten Krusten muss die Arbeit von Zeit zu Zeit unterbrochen und die Heizfläche gereinigt werden. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Inhibierung solcher Krustenbildungen.

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4CC7

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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Metallsalzen auf Filamente zur Verhinderung der Krustenbildung auf heissen Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass man auf Filamente mindestens 0,001 % ihres Gewichtes eines Metallsalzes der Formel I

O R₁-J-O

η+

(D,

in welcher R, ein Alkylenrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, R2 ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, R~ ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, R, ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, η gleich 1 bis 4 und M ein Metallatom Na, K, Ba, Cd, Zn, Al, Co, Sn, Ni, Cu bedeutet, aufträgt.

Insbesondere ist R, Methylen. Insbesondere ist R, C,-C₅ Alkyl. Und bevorzugt sind R- und R, in 3,5-Stellung gebunden. Insbesondere ist M Na, Co, Al und ganz besonders Ni.

Mindestens verwendet man 0,001 Gewichts.-% des obigen Metallsalzes, höchstens etwa 3 %, insbesondere etwa 0,001-2 7o und ganz besonders etwa 0,01-1 %.

Die Erfindung betrifft ausserdem Filamente mit dem aufgetragenen Inhibitor.

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Es wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, um die Bildung der Krusten an heissen Flächen in unmittelbarer Nähe der Spur des Filamentes zu verhindern. So kann man im Falle von Fäden die Bildung der Krusten verhindern, wenn man, wie es in der DOS 2 156 090 beschrieben ist, ein auf 100 C erwärmtes Medium wie gesättigten Wasserdampf auf die Spur des Fadens auf dem Heizaggregat strömen lässt. Gemäss der US Patentschrift 3 575 856 können im Falle von synthetischen Fasern Kalilauge enthaltende Spinnpräparationen, die die Bildung der Krusten an den Heizfächen vermindern, aufgetragen v/erden. Solche Spinnpräparationen sind, wenn sie einen hohen pH aufweisen, nicht immer erwünscht. Obwohl gewisse Spinnpräparationen anionaktive und thermostabile Verbindungen wie Phosphatester, Phosphonate, Sulfate, Sulfonate (siehe Zusammenstellung in "American Dyestuff Reporter", 57, 1968, 23, S. 34) als Emulgatoren und Antistatika selbst in grossen Konzentrationen enthalten, neigen sie zur Verschmutzung der heissen Flächen. Die Gegenwart thermostabiler und für Spinnpräparationen geeigneter Antioxydantien, wie z.B. sterisch gehinderte Phenole bzw. Thiophenole gemäss US Patentschrift 3 387 996, oder Phosphate, Phosphonate mit und ohne sterisch gehinderten Gruppen gemäss US Patentschrift 3 658 kann zwar das Oelgemisch gegen seine Thermooxydation leicht stabilisieren, jedoch Bildung und Haftung der Ablagerungen auf den heissen Flächen kaum verhindern. Ιη Motorölen werden

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gemäss US Patentschrift 3 909 425 Metallsalze wie die Zinkdialkyldithiophosphate und Barium-sulfonate als Alterungsschutzmittel verwendet. Diese Verbindungen sind jedoch bei Temperaturen über 200 C unbeständig und können deswegen in Präparationen, z.B. für synthetische thermoplastische Fäden, die thermisch behandelt werden, nicht eingesetzt werden.

Unter den Metallsalzen der Formel I eignet sich besonders das Nickelsalz des Bis{3,5-Ditertiärbutyl-4-hydroxybenzylphosphonsäure-monoäthy!esters) der Formel II

CH₃,	3	hCH₂	0 t -P-O-
CH ζ HO-	J)		°-°2^Η5
CH₃V,	_/
CH₃'	3
CH \s
k

CH

Ni

(H)

Diese Verbindung ist besonders gut in Komponenten von Präparationen für Filamente, d.h. in Gleitmitteln wie z.B. in Mineralölen und in synthetischen Esterölen und in Emulgatoren und Antistatika wie z.B. in äthoxylierten Alkylphenolen oder äthoxylierten Fettalkoholen, löslich.

Die Inhibitoren gemäss des vorliegenden Verfahrens können aus einer Lösung oder aus einer Dispersion oder Emulsion aufgetragen werden. Sie werden vorteilhaft gemeinsam mit

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andern und aus andern Gründen aufzutragenden Substanzen, d.h. Gleitmitteln, Emulgatoren, Antistatika etc. auf das Filament aufgetragen. Die Inhibitoren können aber auch gleichzeitig mit Farbstoffen, Veredlungsmitteln, Schlichtemitteln, Haftvermittlern etc. aufgetragen werden. Der Auftrag der erwähnten Inhibitoren erfolgt auf das kontinuierlich durchlaufende Substrat oder nach jeder anderen Methode.

Im Falle von künstlichen, synthetischen oder natürlichen Fäden können die Inhibitoren möglichst frühzeitig, d.h. während des Herstellungsprozesses, z.B. des Spinnprozesses, aufgetragen werden. Sie können aber ebensogut erst unmittelbar vor einer thermischen Beanspruchung der Fäden, welche zur Verkrustung der heissen Maschinenteile führt, auf die Fäden deponiert werden. Die technologischen Gegebenheiten sind massgebend für Zeitpunkt und Methode des Auftrags der Inhibitoren.

Heissverstreckungen, Relaxier-, Fixier- und Texturier-Operationen sind Beispiele für thermische Behandlungen von Fäden, die zur Verkrustung der heissen Maschinenteile führen können. Selbstverständlich bietet das gegen Verkrustung heisser Flächen erfindungsgemäss behandelte Filament die gleichen Vorteile, wenn das Material nicht als solches, sondern in einer weiterverarbeiteten Form thermisch behandelt wird.

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SS -

Beim thermischen Behandeln von Textilfaden können die aufgetragenen Präparationen oder einzelne Komponenten davon auf die heissen Flächen deponiert werden. Hier können sie allmählich abbauen und am Rande oder auf der Laufspur des Fadens Krusten bilden. Bei diesem Abbauprozess bilden sich Säuren, Aldehyde, Ketone, ungesättigte Verbindungen, die zum Teil kondensieren und zu vernetzten Produkten führen. Von andern Präparationen können Ablagerungen durch die thermische Behandlung reaktionsfähig werden und deshalb die Krustenbildungen beschleunigen. Gleichzeitig können auch Monomere, Oligomere sowie Abbauprodukte des Fasermaterials selbst oder aus dem Fasermaterial sublimierende Additifs auf die heissen Flächen deponiert werden. Diese Krusten verändern die Oberflächen der heissen Flächen. Man beobachtet z.B. beim Strecken von synthetischen Fasern infolge Krustenbildung auf geheizten Rollen oder Platten eine zunehmende Fadenbruchzahl und verschlechterte Fadeneigenschaften. Nach einer relativ kurzen Zeit müssen die Heizaggregate gereinigt und ein Produktionsunterbruch in Kauf genommen werden.

Die Filamente können Monofile, Multifile oder Stape'lfasergarne sein. Es sind synthetische Garne, z.B. aus Polyamiden und Polyestern oder Garne aus Cellulose. Auch Naturfasern und anorganische Fasern aus z.B. Glas und Metall fallen unter den Begriff.

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Die erfindungsgemässe Verwendung fuhrt zu keiner merklichen Veränderung der Gebrauchseigenschaften und ist keine Veredlung des Filamentes, sondern ergibt ein besseres Verhalten desselben in der Weiterverarbeitung.

Zur schnellen Prüfung von Filament-Präparationen auf Neigung zur Krustenbildung kann folgender Test angewendet werden: Die flüssige Präparation wird mit 10 ml/Std. Durchsatz in einen beheizten Kanal mit 25 cm Länge, 2 cm Breite, 3 mm Tiefe und versehen mit einer rauhen hartverchromten Oberfläche getropft. Der Untersuchungskanal, der auf einem 1/2 Grad geneigten Heizblock liegt, wird auf wählbare Oberflächentemperaturen von 120 bis 200°C am Einlauf und 200 bis 260 C am Auslauf eingestellt. Während der Untersuchung verdampft oder sublimiert der grösste Teil des Prüflings und man fängt den Rest, der aus dem Kanal ausläuft, ab und untersucht ihn. Während des mehrstündigen Versuchs wird die Bildung der Krusten auf der heissen Fläche verfolgt. Für diesen Test können auch andere Kanäle, z.B. mit anderer Oberfläche oder mit Keramik beschichtet, verwendet werden.

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AQ

BeisDiel 1

Zu einer wasserfreien Spinnpräparation Λ für synthetische Fasern, bestehend aus 63 Teilen Isooctylstearat, 10 Teilen eines Tetraesters mit 8 Kohlenstoffatomen des Pentaerythrits, 25,5 Teilen eines äthoxylierten Alkylphenol mit einem Aethoxylierungsgrad von 5 und einem Alkylrest mit 9 Kohlenstoffatomen, werden 1,5 Teile der Verbindung der Formel II zugegeben und darin bei 150°C gelöst. Diese Präparation wird im Testkanal mit 10 ml/Std. Durchsatz bei 200⁰C am Einlauf und 260 C am Auslauf während 8 Stunden getestet. Der auslaufende, nicht flüchtige Anteil von ca. 5 % ist gelbbraun verfärbt und weist eine relativ tiefe Viskosität auf. Auf dem Testkanal kam es praktisch zu keinen Krustenbildungen. Eine Vergleichspräparation B, bestehend aus den Komponenten der Präparation A, jedoch ohne die erfindungsgemässe Verbindung der Formel II, wird ebenfalls getestet. Es konnte beobachtet werden, dass ca. die gleiche Menge OeI sich verflüchtigt. Das zurückgebliebene OeI hat jedoch eine braunschwarze Farbe und ist sehr dickflüssig. Auf dem Testkanal bilden sich schon nach einer Stunde Krusten am Rande des fliessenden OeIs. Nach ca. 4 Stunden verstopfte sich all-

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mählich der Auslauf, und es bildeten sich Krusten auch auf der Spur des fliessenden OeIs. Eine Spinnpräparation C, be stehend aus den Komponenten der Präparation Λ, die jedoch statt des Nickelsalzes der Formel II das ebenfalls erfindungsgemässe Natriumsalz des 3,5-Ditertiärbutyl-4-hydroxybenzylphosphonsäure-ir.onoäthylesters enthält, zeigt,, dass der nichtflüchtige Anteil zwar braun und dickflüssig, die Bildung der Krusten jedoch stark erschwert ist.

Beispiel 2

Ein Polyamidfaden von 1880 dtex mit 280 Einzelfasern wird nach bekannter Weise schmelzgesponnen. Nach der Abkühlung werden mittels einer Präparationsrolle 2,2 % der Spinnpräparation A gemäss Beispiel 1 auf den Faden aufgetragen. Anschliessend wird der Faden in 10 Umschlingungen zwischen 2 Rollensystemen bei Rollentemperaturen von 235 C verstreckt und mit 3000 m/min aufgespult. Während dieser thermischen Behandlung verdampfen die flüchtigen Bestandteile der Präparation. Der Gehalt des verstreckten Fadens an Spinnpräparation beträgt 0,80 Gew.-% des Fadengewichtes. Man kann während 144 Stunden so arbeiten, ohne dass sich auf den geheizten Rollen bedeutende Krusten bilden und ohne dass sich eine Reinigung aufdrängt. Der geringe Rückstand auf den Rollen kann ohne Mühe mit Detergents entfernt werden. Verwendet man das Oelgemisch B gemäss Beispiel 1, kann die Anlage nur während 48 Stunden durchlaufen. Nach dieser Zeit

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-Vf- ΛΧ

sind die Krusten bedeutend, und es treten deshalb schon vermehrt Fadenbrüche auf. Die Entfernung der Rückstände auf den Rollen muss mit stark alkalischen Reinigungsmitteln erfolgen,

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Claims

-W-

Patentansprliche

Verwendung von Metallsalzen auf Filamenten zur Verhinderung der Krustenbildung auf heissen Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass man auf Filamente mindestens 0,001 % ihres Gewichtes eines Metällsalzes der Formel I

(D.

in welcher R- ein Alkylenrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, R„ ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, R₃ ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, R₄ ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, η gleich 1 bis 4 und M ein Metallatom wie Na, K, Ba, Cd, Zn, Al, Co, Sn, Ni, Cu bedeutet, aufträgt.

Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Metallsalz der Formel II

CH

Ni

CH₃' CH₃

aufträgt.

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ORIGINAL IN8PECTH)

Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man auf Filamente aus Polyethylenterephthalat Metallsalz aufträgt.

Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man auf Filamente aus Polyamid
Metallsalz aufträgt.

Filamente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf sie ein Metallsalz nach Anspruch 1 aufgetragen ist.

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