DE2753646C2 - Schmälzmittelgemische für Textilfasern - Google Patents

Schmälzmittelgemische für Textilfasern

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Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung von Gemischen auf der Basis von Polyalkylenoxidverbindungen zur Behandlung von Textilfasern.
  • Schmälzöle werden seit vielen Jahren in der Verarbeitung von Textilfasern verwendet. Im allgemeinen bestehen diese Schmälzöle aus Mineralölen, in zunehmendem Maße werden sie jedoch durch synthetische Öle ersetzt.
  • Ein Textilverfahren, in dem Schmälzöle verwendet werden, ist das Aufspulen von Garnen, z. B. das Aufspulen von Garnen aus Endlosfäden auf konische Spulen. Diese Spulen werden dann in Strickverfahren verwendet. Die Garne werden mit hoher Geschwindigkeit aufgespult, z. B. mit 300 bis 1000 m/Minute.
  • Vor dem Aufspulen läuft das Garn über eine Walze, im allgemeinen als Vorwalze beschrieben, die teilweise in ein Bad eines Schmälzmittels eintaucht, wodurch das Garn geschmiert oder geölt wird. Die in diesem Verfahren verwendeten Öle mit Schmiermittelfunktion werden auch als Schmälzöle oder Stricköle beschrieben, das Verfahren als Konen. (Für weitere Informationen über Schmälzmittel vgl. "Book of Papers for the 13th Canadian Textile Seminar" 1972, Seiten 68 bis 73.)
  • Schmälzöle sollten vorzugsweise folgende Eigenschaften haben: Sie sollten gute Schmiermittel sein, d. h. die Reibung zwischen Garn und Garn bzw. Garn und Garnführer (aus Metall oder Keramik) niedrig halten, sie sollten in Wasser löslich oder emulgierbar sein, damit sie aus dem textilen Endprodukt ausgewaschen werden können, und sie sollten nicht korrodierend, nicht toxisch, biologisch abbaubar und physikalisch und chemisch stabil sein. Eine weitere wünschenswerte Eigenschaft, der zunehmend Aufmerksamkeit geschenkt wird, ist die Tatsache, daß die Schmälzöle nicht spritzen sollten. Dieses Spritzen wird bei dem Aufspulen der Garne mit hoher Geschwindigkeit beobachtet und besteht darin, daß die Öltröpfchen von den Garnen abspritzen, sobald die Garne nicht mehr mit der Schmierwalze in Berührung sind. Diese Öltröpfchen fallen auf die Spulmaschine und auf den Boden, wo sie, abgesehen vom Ölverlust, eine Gefahr für die Arbeiter bedeuten und außerdem die Kosten als Folge der notwendigen Reinigungsmaßnahmen erhöhen.
  • Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Schmälzmittelgemisch zur Verfügung zu stellen, das die für ein Schmälzöl gewünschten Eigenschaften hat, insbesondere ein Mittel, das nicht spritzt und in Wasser löslich ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung eines Gemisches, bestehend aus einem Hauptanteil an einem Äther der Formel &udf53;vu10&udf54;R ^ O ^ (C°T°Km°k°tHÊ°T°Km°k°t ^ O)°T°Kx°k°t ^ H@,(I)°z&udf53;zl10&udf54;in der R ein Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, m eine ganze Zahl von 2 bis 4 und x eine ganze Zahl von 2 bis 20 bedeutet, und einem geringeren Anteil an einem Homo- oder Copolymeren einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure sowie gegebenenfalls weiteren üblichen Zusatzstoffen, als Schmälzmittel für Textilfasern
  • Aus der CA-PS 9 00 108 sind Mittel für die schmutzabweisende Ausrüstung von textilen Substraten bekannt, welche als Hauptkomponente eine Polyoxyalkylenverbindung enthalten, die sich von Äthylenoxid und/oder Propylenoxid und einer damit umsetzbaren Verbindung mit aktivem Wasserstoffatom, wie Alkanolen, ableitet. Bevorzugt handelt es sich dabei um nicht-ionische oberflächenaktive Stoffe, in denen der hydrophile Molekülteil von den Äthylenoxid- und/oder Propylenoxideinheiten gebildet wird, während sich der hydrophobe Molekülteil von Fettalkoholen, wie Oleylalkohol, ableitet. Als weitere Komponente enthalten diese bekannten Mittel ein wasserlösliches Copolymer von Maleinsäure, deren Anhydrid, Salz, Ester oder Amid.
  • Diese bekannten Ausrüstungsmittel werden aber nicht als Schmälzmittel eingesetzt bzw. als dafür geeignet offenbart.
  • Obwohl das erfindungsgemäß zu verwendende Schmälzmittelgemisch in verschiedenen Textilverfahren verwendet werden kann, z. B. für das Kardieren oder das Spinnverfahren, ist es vor allem für das Konen besonders geeignet. Deshalb werden die Textilfasern vorzugsweise während des Aufspulens auf die konischen Spulen mit dem Schmälzmittelgemisch behandelt. So können die Fasern oder Garne beim Aufspulen über eine Walze laufen, die teilweise in das Schmälzmittelgemisch eintaucht. Man kann das Schmälzmittelgemisch auch mittels Düsensprühvorrichtungen auf die Garne oder Fasern während des Aufwindens auf die konischen Spulen aufbringen.
  • Bevor das Garn mit dem Schmälzöl behandelt wird, wird es herkömmlicherweise einer Oberflächenbehandlung unterworfen, um das Volumen zu verbessern. Das Garn liegt zweckmäßigerweise in Form von Endlosfäden vor. Das erfindungsgemäß anzuwendende Schmälzmittelgemisch eignet sich vor allem für die Behandlung von texturierten Garnen aus Endlosfäden aus synthetischem Material, wie einem Polyester oder Polyamid. Im allgemeinen nimmt das Garn 2 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Garn, des Schmälzmittelgemisches auf.
  • Das erfindungsgemäß zu verwendende Schmälzmittelgemisch wird zweckmäßigerweise dadurch hergestellt, daß man einen oder mehrere Alkohole mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder dessen C&sub2;-&sub4;-Alkoxylat mit einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, z. B. Äthylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid oder deren Gemischen, umsetzt. Bevorzugt werden Verbindungen, die sich von Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ableiten, z. B. Verbindungen der Formel I, in der R ein Rest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, insbesondere Verbindungen, die sich von Methanol, Äthanol oder deren Gemischen ableiten. Bevorzugte Alkylenoxide leiten sich von Äthylenoxid ab, d. h. Verbindungen der Formel I, in der m 2 bedeutet.
  • Vorzugsweise wird soviel Alkylenoxid mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen verwendet, daß x einen mittleren Wert von 2,5 bis 10, insbesondere 3 bis 8, hat. Im allgemeinen erhält man ein Produkt, das aus einem Gemisch von Alkoxylaten mit verschiedenen Kettenlängen besteht, die gegebenenfalls in verschiedene Fraktionen getrennt werden können.
  • Auch ein Antispritzmittel ist in dem erfindungsgemäß anzuwendenden Gemisch vorhanden. Dieses Antispritzmittel soll das Schmälzöl nicht eindicken, sondern ihm eine gewisse Zähigkeit verleihen. Diese Eigenschaft verhindert, daß die Öltröpfchen von dem Garn während des Schmälzens oder Konens abspritzen. Im erfindungsgemäß zu verwendenden Schmälzmittelgemisch ist das Antispritzmittel ein Polymeres einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, insbesondere ein Polymeres, das sich von einer oder mehreren ungesättigten Monocarbonsäuren ableitet, wie Acrylsäure oder Methacrylsäure, d. h. von Säuren der allgemeinen Formel &udf53;vu10&udf54;C°T°Kn°k°tHÊ°T°Kn°k^°tÉCOOH°z&udf53;zl10&udf54;und/oder von einer oder mehreren äthylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren, wie Fumarsäure oder Maleinsäure, d. h. von Säuren der allgemeinen Formel &udf53;vu10&udf54;C°T°Kn°k°tHÊ°T°Kn°k^°tÊ(COOH)Ê°z&udf53;zl10&udf54;in denen n eine ganze Zahl von 2 bis 10, vorzugsweise von 2 bis 6 ist.
  • Diese Polymere können Homopolymere oder Copolymere sein, d. h. Polymere von einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure und einem oder mehreren davon verschiedenen Monomeren. Beispiele für solche verschiedene Monomere sind ungesättigte Monomere, wie Äther, z. B. Vinyläther mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Ester, z. B. Acrylsäure- oder Methacrylsäure-ester mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Esterrest, Amide, z. B. Acrylsäureamide, Salze, z. B. Acrylsäuresalze, und Olefine, z. B. Äthylen. Die einzige Bedingung ist, daß das Polymerisat in dem Schmälzmittelgemisch genügend löslich sein sollte. Als Comonomere bevorzugt sind Ester, insbesondere Acrylsäure- oder Methacrylsäure-ester mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Esterrest und/oder C&sub1;-&sub4;-Vinyläther.
  • Die Polymerisate können direkt hergestellt werden, z. B. durch Polymerisation einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, gegebenenfalls in Gegenwart von anderen Monomeren, oder indirekt, d. h. durch Polymerisation einer Vorstufe einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, z B. Maleinsäureanhydrid, gegebenenfalls in Gegenwart von anderen Monomeren, und anschließender Umwandlung der Vorstufengruppen, z. B. durch Hydrolyse, in Carbonsäuregruppen. Diese Umwandlung kann entweder vor oder nach der Zugabe des Polymerisats zum Schmälzmittelgemisch erfolgen.
  • Für das Schmälzmittelgemisch geeignete Polymere haben ein durchschnittliches Molekulargewicht von 4 × 10&sup4; bis 2 × 10&sup7;.
  • Geeignete Polymere sind Copolymere von Maleinsäure und C&sub1;-&sub4;- Vinyläther der Formel °=c:90&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz8&udf54; &udf53;vu10&udf54;in der R ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, vorzugsweise ein Methylrest, und p eine ganze Zahl.
  • Diese Polymere können dem Schmälzmittelgemisch in Form ihrer Anhydride zugesetzt werden. Durch Zugabe z B. eines Alkylimetallhydroxids werden diese Anhydride zumindest teilweise hydrolysiert, d. h. die meisten Anhydridgruppen werden in Säuregruppen umgewandelt, einige dieser Säuregruppen bilden Salze. Polymere dieser Art sind im Handel erhältlich.
  • Weitere geeignete Polymere bestehen hauptsächlich aus Einheiten der Formeln °=c:90&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz8&udf54; &udf53;vu10&udf54;in denen R¹ ein Wasserstoffatom oder der Methylrest, R² ein Carboxylamid- oder Esterrest ist und p und q ganze Zahlen bedeuten.
  • Zumindest einige der Säuregruppen können als Salzgruppen vorliegen, z. B. als Natriumsalze. Bevorzugte Polymere dieser Art sind Polyacrylsäure oder Polymethacrylsäure und Copolymere von Acryl- oder Methacrylsäuren mit Acrylsäure- oder Methacrylsäure- C&sub1;-&sub4;-estern. Auch Polymere dieser Art sind im Handel erhältlich.
  • Das beschriebene Antispritzmittel kann dem Schmälzöl in Form eines Pulvers, einer wäßrigen Emulsion, einer Lösung oder eines Gels in Mengen von 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,05 bis 2,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Schmälzöl, einverleibt werden. Das erfindungsgemäß zu verwendende Gemisch kann auch noch andere Hilfsmittel enthalten, z. B. Wasser, das notwendig ist, wenn klare Lösungen erwünscht sind, in Mengen von 1,0 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Schmälzmittelgemisch, Korrosionsinhibitoren, z. B. Natriumbenzoat, Natriumsalicylat, ein Salz einer n-C&sub1;&sub2;/C&sub1;&sub4;-ß-Propionsäure, Lauroylsarcosin, ein Mono- oder Polyalkylphosphat, Phosphit oder Phosphonat, in Mengen von 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Schmälzmittelgemisch, und/oder Antioxidantien, z. B. phenolische Verbindungen, wie Di-tert.-butylcresol, Diphenylolpropan und alkylierte Diphenylolpropane in Mengen von 100 bis 10 000 ppm. Man kann dem Schmälzmittelgemisch auch eine alkalische Verbindung, z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxid, einverleiben, um den pH-Wert des Gemisches zu erhöhen. In diesem Fall können einige der Säuregruppen des Polymeren in Form von Salzgruppen vorliegen.
  • Die Beispiele erläutern die Erfindung.
    • Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele a bis c
  • Als Schmälzöl wird ein Methanoläthoxylat mit einem durchschnittlichen Äthylenoxidgehalt von 3,5 Mol je Mol Methanol verwendet.
  • Als Antispritzmittel werden verwendet:
    • 1. Polymethacrylsäure, die als 3gewichtsprozentige Lösung in Wasser nach Zugabe von Natriumhydroxid einen pH-Wert von 9 bis 10 und eine Viskosität von 7700 bis 11 000 mPa · s hat (Brookfield- Viscosimeter, Spindel III, 6 UpM bei 20°C).
    • 2. Ein Copolymeres von Acrylsäure und Acrylsäure-methylester in einem Molverhältnis von etwa 1 : 1, das als 1gewichtsprozentige Lösung in Wasser nach Zugabe von Natriumhydroxid einen pH-Wert von 7 und eine Viskosität von 3,5 · 10-&sup4; bis 5,5 · 10-&sup4; m²/s hat (Viscosimeter mit hängendem Niveau).
    • 3. Ein Polymeres von Methylvinyläther und Maleinsäureanhydrid, das eine spezifische Viskosität von 2,6 bis 3,5 hat (bestimmt als Lösung von 1 g in 100 ml Methyläthylketon bei 25°C).
    • 4. Ein Polymeres von Methylvinyläther und Maleinsäure, das als 1gewichtsprozentige Lösung in Wasser nach Zugabe von Natriumhydroxid einen pH-Wert von 7 und eine Viskosität von 1,75 · 10-&sup4; m²/s bei 20°C hat (Viscosimeter mit hängendem Niveau).
  • Durch Zugabe von Antispritzmittel und geringen Mengen Wasser zum Schmälzöl und Erhitzen des Gemisches, bis eine klare Lösung entstanden ist, werden verschiedene Schmälzmittelgemische hergestellt. In Beispiel 3 und 4 werden 0,16 Gewichtsprozent bzw. 0,28 Gewichtsprozent Natriumhydroxid zugesetzt.
  • Die Schmälzmittelgemische werden als Schmälzöle beim Aufspulen von texturierten Garnen aus endlosen Polyesterfäden auf Spulen mit einer Spulgeschwindigkeit von 350 m/Minute erprobt.
  • Verwendet wird eine herkömmliche Ausrüstung, bestehend aus einer Stahlvorwalze, die teilweise in ein Bad von Schmälzmittelgemisch eintaucht und über die die Garne vor dem Aufspulen auf die konischen Spulen laufen. Löschpapierblätter werden um die Ausrüstung gelegt, nach 10minütigem Aufspulen wird die Anzahl der Ölspritzer auf dem Löschpapier gezählt. Außerdem wird die durch das Garn aufgenommene Menge an Schmälzmittelgemisch bestimmt.
  • Die Koeffizienten der Garn/Stahl-Reibung werden bei einer Spulgeschwindigkeit von100 m/Minute gemäß ASTM D 3108 bestimmt (unter Verwendung eines Stahlreibungsstifts von 8 mm Durchmesser, einem Wicklungswinkel von 180° und einer Meßdauer von 10 Minuten).
  • Zum Vergleich wird in Beispiel a und b das Schmälzöl ohne Zusatz von Antispritzmitteln und in Beispiel c ein im Handel erhältliches Mineralschmieröl untersucht.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengefaßt. Tabelle I &udf53;vz21&udf54; &udf53;vu10&udf54;
    • Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel d
  • Gestrickte Polyesterware wird unter Druck bei einer Temperatur von 130°C in einem wäßrigen Bad, das 2,4 Gewichtsprozent eines blauen Farbstoffs und 3,6 Gewichtsprozent eines rosa Farbstoffs, bezogen auf die gestrickte Ware, enthält, gefärbt. Die gestrickte Ware wird aus Garnen, die gemäß Beispiel 2 und c behandelt worden sind, hergestellt. Die Menge an Öl auf den verstrickten Fasern wird vor und nach dem Färben bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt. Tabelle II &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz7&udf54;
    • Beispiele 6 bis 9
  • Die Arbeitsweise der Beispiele 1 bis 4 wird wiederholt mit einem Äthanoläthoxylat, das einen durchschnittlichen Äthylenoxidgehalt von 3,5 Mol je Mol Äthanol hat und 15 Gewichtsprozent Wasser enthält. Eine 5prozentige wäßrige Lösung dieser Schmälzmittelgemische hat einen pH-Wert von 5 bis 6. Man erhält praktisch die gleichen Ergebnisse wie in den Beispielen 1 bis 4.
    • Beispiele 10 bis 13
  • Die Arbeitsweise der Beispiele 1 bis 4 wird wiederholt mit einem Methanoläthoxylat, das einen durchschnittlichen Äthylenoxidgehalt von 5 Mol je Mol Methanol hat und 15 Gewichtsprozent Wasser enthält. Eine 5gewichtsprozentige wäßrige Lösung dieses Schmälzmittelgemisches hat einen pH-Wert von 5 bis 6. Man erhält praktisch die gleichen Ergebnisse wie in den Beispielen 1 bis 4.

Claims (15)

1. Verwendung eines Gemisches, bestehend aus einem Hauptanteil an einem Äther der Formel &udf53;vu10&udf54;R ^ O ^ (C°T°Km°t°kHÊ°T°Km°t°k ^ O)°T°Kx°t°k ^ H@,(I)°z&udf53;zl10&udf54;in der R ein Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, m eine ganze Zahl von 2 bis 4 und x eine ganze Zahl von 2 bis 20 bedeutet, und einem geringeren Anteil an einem Homo- oder Copolymeren einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure sowie gegebenenfalls weiteren üblichen Zusatzstoffen als Schmälzmittel für Textilfasern.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch mit einem Äther der Formel I, in der R ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, eingesetzt wird.
3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch mit einem Äther der Formel I, in der R der Methyl- oder Äthylrest oder ein Gemisch der beiden ist, eingesetzt wird.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch mit einem Äther der Formel I, in der m 2 bedeutet eingesetzt wird.
5. Verwendung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch mit einem Äther der Formel I, in der x 2,5 bis 10 bedeutet, eingesetzt wird.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch eingesetzt wird, dessen Polymeranteil sich zumindest teilweise von einer oder mehreren äthylenisch ungesättigten Monocarbonsäuren der Formel &udf53;vu10&udf54;C°T°Kn°tHÊ°T°Kn°k^°tÉCOOH°z&udf53;zl10&udf54;und/oder von einer oder mehreren äthylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren oder deren Anhydrid der Formel &udf53;vu10&udf54;C°T°Kn°tHÊ°T°Kn°k^°tÊ(COOH)Ê°z&udf53;zl10&udf54;ableitet, wobei n eine ganze Zahl von 2 bis 10 ist.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch eingesetzt wird, welches als Polymeres Polyacrylsäure oder Polymethacrylsäure enthält.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch eingesetzt wird, welches als Polymer- Anteil ein Polymeres enthält, das sich von einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure und einem C&sub1;-&sub4;-Ester einer ungesättigten Carbonsäure und/oder einem C&sub1;-&sub4;-Vinyläther ableitet.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch eingesetzt wird, welches als Polymeranteil ein Copolymeres von Acrylsäure oder Methacrylsäure und einem C&sub1;-&sub4;-Ester der Acryl- oder Methacrylsäure enthält.
10. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch eingesetzt wird, welches als Polymer-Anteil ein Copolymeres von Maleinsäure und einem C&sub1;-&sub4;-Vinyläther enthält.
11. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch eingesetzt wird, welches als Polymeres ein solches mit einem mittleren Molekulargewicht von 4 × 10&sup4; bis 2 × 10&sup7; enthält.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch mit einem Gehalt an Polymerem von 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Äther, eingesetzt wird.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch eingesetzt wird, das als Zusatzstoff Wasser in einer Menge von 1,0 bis 25 Gewichtsprozent enthält.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch eingesetzt wird, das als Zusatzstoff einen Korrosionsinhibitor und/oder ein Antioxidationsmittel enthält.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmälzmittelgemisch während des Aufspulens der Textilfasern auf konische Spulen angewendet wird.
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