DE2812443C2

DE2812443C2 - Polyglykoläthermischformale sowie deren Verwendung als Faserpräparationsmittel

Info

Publication number: DE2812443C2
Application number: DE2812443A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr. 8261 Burgkirchen Billenstein; Rolf Dr. 6078 Neu Isenburg Kleber
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1978-03-22
Filing date: 1978-03-22
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE2812443A1; SU1222200A3; FR2420594A1; IT1112962B; MX150393A; SU1209035A3; GB2017100B; JPS54134198A; JPS6151069B2; US4294990A; IT7921156A0; FR2420594B1; GB2017100A

Description

Der Einsatz von Mineralölen in der Präparation von Synthesefasern ist gut bekannt. In ähnlicher Weise werden als inerte Gleitmittel auch Esteröle, wie Butylstearat, sterisch gehinderte Ester, wie z. B. Trimethylolpropantridecylat u. a. eingesetzt (Chemiefasern/Textilindustrie 27/79 [1977], S. 322-328). Die US-PS 39 97 450 beschreibt als Präparationsmittel endverschlossene Oxä thy late, ζ. B. Methylverschlossene Oxäthylate. Endverschlossene Oxäthylate werden auch in der DE-OS 15 94 906 zum Präparieren und Ölen von vollsynthetischen und Zellulose-Esterfaden beansprucht. The International Dyer and Textile Printer (1965) S. 343-346 beschreibt ebenfalls den Einsatz endverschlossener Oxäthylate in der Faserpräparation. Diese endverschlossenen Oxäthylate haben gegenüber den nichtverschlossenen Oxäthylaten den Vorteil der besseren Thermostabilität und sie quellen die Garne oder die Einrichtungen der Faserherstellung nicht an (US-PS 39 97 450, Spalte 1, Zeile 62ff). Daher haben gerade in den modernen Texturierpräparationen die endverschlossenen Oxäthylate sich einen großen Marktanteil erobert. Ein gravierender Nachteil der endverschlossenen bekannten Oxäthylate, wie z. B. in der DE-OS 15 94 906 als Äther von Oxäthylaten beansprucht werden, ist ihre geringe chemische Reaktivität. So kann der Methyläther von z.B. Cokosfettalkohol 6EO chemisch nur schwer weiter umgesetzt werden, daß die Blockierung der endständigen Hydroxylgruppe zu einem inerten Derivat führt. Ein Abspalten der endständigen Methylgruppe ist bekanntermaßen nur schwer möglich.

Die für die Praxis wichtige Frage bestand nun darin, endverschlossene Oxäthylate zu erhalten, die durch den Endverschluß den Faden und z. B. Texturierröllchen nicht anquellen, dem Faden optimale Gleiteigenschaften verleihen und chemisch leicht spaltbar sind. Dabei sollten sich diese Derivate im Abwasser gleich günstig verhalten wie die freien Oxäthylate selbst.

Formale als Gleitmittel für Fasern sind bereits aus der japanischen Patentanmeldung 50-1 Ol 693 bekannt. Die dort beschriebenen Formale basieren jeweils auf einem einzigen oxalkylierten Alkohol, so daß diese Formale zwangsläufig symmetrisch sind und jeweils zwei gleiche oxalkylierte Alkoxygruppen tragen.

Es wurdr nun gefunden, daß solche Formale auf der Grundlage oxalkylierter Alkohole verbesserte Gleiteigenschaften aufweisen, die unsymmetrisch aufgebaut! sind.

Gegenstand der Erfindung sind somit Polyglykoläthermischformale der allgemeinen Formel

R₁-(OC₂HJ_n-OCH₂OCH₂CH₂OR₂ (I)

wobei R,eine geradkettige oder ungeradkettige Alkyl- oder Alkenylkette mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise den CocosalkylresL, R₂ einen geradkettigen Alkylrest mit 1-4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Methyl und η eine Zahl von 3 bis 30, vorzugsweise 5 bis 15 bedeutet.

Die Herstellung dieser Verbindung erfolgt nach den

is in der DE-OS 25 23 588 beschriebenen Verfahren, indem man ein Fettalkoholoxäthylat der Formel

R₁-(OC₂HJ_nOH

mit einem Di-alkylglykolformal der Formel CH₃(OC₂H₄ORj)₂

in Gegenwart einer starken Säure umsetzt unter gleichzeitiger Entfernung des dabei auch entstehenden GIykolmonoalkyläthers. Diese Mischformale sind im alkalischen Medium stabil, lassen sich im sauren Medium hingegen leicht spalten.
Infolge ihrer unerwarteten niedrigen Faden/Metallreibung, die sich als hohe Gleitwirkung bemerkbar macht, eignen sich die Verbindungen der obigen Formel (I) sehr gut als Gleitmittel. Die Applikation dieser Mischformale erfolgt nach den üblichen Methoden, beispielsweise durch Pflatschen, Tauchen oder Sprühen.

Man kann dabei diese Verbindungen in reiner Form auf die Faser aufbringen oder aber aus verdünnter wäßriger Lösung. Da die Mischformale in Wasser löslich sind bedarf es hierbei, im Gegensatz zu den Mineral- und Esterölen, keiner zusätzlichen Emulgatoren. Diesen Mischformalen kann man auch die bei der Faserpräparation üblichen Komponenten zumischen, wie etwa Antistatika und Fadenschlußmittel. Als Fasertypen, die mit diesen Mischformalen präpariert werden können, kommen sämtliche synthetischen und natürlichen Fasern in Frage, wie etwa Cellulose, Polyester, Polyacrylnitril oder Polyamid. Die Wirksubstanzauflage dieser Mischformale auf der Faser liegt bei Schär- und Webpräparationen bei ca. 0,5 bis 1,5 Gew.-% und bei Texturierpräparationen bei ca. 0,3 bis 0,8 Gew.-%. Sie können auch als wasserfreie Formulierungen für Spulöle oder für Nachavivagen nach dem Färben und nach anderen Verarbeitungsprozessen eingesetzt werden. Dabei beträft die Wirksubstanzauflage bei Spulölen ca. 1-5 Gew.-% und bei Nachavivagen ca. 0,3-0,8 Gew.-%. Durch ihre Instabilität im sauren pH-Bereich lassen sich diese Präparationen leicht zerstören, indem man nach dem Auswaschen des Präparationsmitteis das Abwasser leicht sauer stellt. Die entstehenden Spaltprodukte sind leicht biologisch abbaubar. TeM-weise genügt es auch schon, Luft durch das Abwasser zu leiten, um die Mischformale zu spalten.

Herstellung der Mischformale

In einem 2-l-Rührkolben, der mit Thermometer und j

(i5 Auskreisapparatur ausgestattet ist, werden 446 g i

(1 Mol) eines Umsetzungsproduktes von 1 Mol eines j

C_12/,4 Fettalkohols mit 5 Mol Äthylenoxid, 410 g !

(2,5 Mol) Di-(Methylglykol)-formal und 3 g konz. !

Schwefelsäure gemeinsam vorgelegt und bei einer Reaktionstemperatur von ca. 150° C etwa 5-6 Stunden gerührt. Gleichzeitig wird ein sehr schwacher Stickstoff-Strom übergeleitet. Es wird aaf 90-100°C abgekühlt und die im Reaktionsgemisch enthaltenen sauren Kata-Lysatoranteile mit NaOH-Pulver neutralisiert.

Anschließend wird das überschüssige Di-(methylglykol)-formal und das entstandene Methylglykol bis zu einer Innentemperatur von ca. 100⁰C bei 15-20 mbar abdestilliert. Das als Destillationssumpf verbleibende Endprodukt wird durch Filtration von den enthaltenen

Salzen bei it. Man erhält 510 g (96% der Theorie) der Verbindung a) der Formel

R-(OC₂H₄)S-OCH₃OC₂H₄OCH₃

wobei R das Gemisch der Alkylgruppen ist, daß in der Cocosfettsäare vorliegt. Die Rest-Hydroxylzahl betrug 15. Das Produkt ist bei 20°C eine helle Flüssigkeit, die sich leicht ir. kaltem Wasser löst.
In ähnlicher Weise werden hergestellt:

b) C₁₂₇₁₄X(EO)₄-O-CH₂-O-CH₂CH₂-O-C₄H,

c) C₁₆^₀X(EO)₃-O-CH₂-O-CH₂CH₂-O-C₃H₇

d) C_12/14x(EO)s—O —CH₂-O-CH₂CH₂-O-CH₃

e) Ci_2/14x(EO)s—O — CH₂—O—nC₄H,: Vergleichsprodukt nach DE-OS 25 23 588 O C_12/14x(EO)₅ — O—nC₄H₉: Vergleichsprodukt nach US-PS 39 97 450

g) C_12/15-Oxoalkohol x (EO)₄-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-O-CH₃ (erfindungsgemäß)

h) C_12/I5-Oxoalkoho! x (EO)₃-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-O-C₂H₅ (erfindungsgemäß)

Die oben beschriebenen Produkte wurden aus wäßriger Lösung (Konzentration 1% WS) mit einer Konzentration von 0,7% Wirksubstanz auf ein PA-6-Filament aufgebracht (dtex 22Of40) und auf ihre Gleitreibung (F/M-Reibung) nr.-h dem Trocknen untersucht nach der Methode, wie in der DE-OS 23 55 675 angegeben.

Es wurden bei 25 m und iOO m/lviin. Meßgeschwindigkeit folgende Werte gemessc ·

Produkt a: 0,205-0,270
Produkt b: 0,210-0,280
Produkte: 0,212-0,278
Produkt d: 0,225-0,290
Produkte: 0,240-0,310 (Vergleich)
Produkt f: 0,230-0,305 (Vergleich)

Produkt g: 0,215 -0,285
Produkt h: 0,220-0.280

Die Reibung der erfindungsgemäßen Alkylglykolmischformale ist immer niedriger als die Werte der Vergleiche.
Zur Überprüfung d r Stabilität der Produkte a) bis h) wurden wäßrige Flotten hergestellt mit jeweils einem Gehalt von 10 g/l der Produkte a) bis h). Die Flotten wurden mit Schwefelsäure auf pH 2 gestellt und bei 50°C die Bildung von freiem oxäthyliertem Alkohol in der Flotte verfolgt. Es zeigte sich, daß alle Alkylglykolmischformale innerhalb von ?A Stucden vollständig verseift werden, während das Produkt t) stabil bleibt. Produkt e) zerfällt quantitativ innerhalb 10 Stunden, zeigt jedoch die höchste gemessene Reibung aller Verbindungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Polyglykoläthermischformale der allgemeinen Formel

R₁-(COC₂H₄),-OCH₂OCH₂CH₂OR₂

worin R,ein gerad- oder ungeradkettiger Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen, R₂ el", geradkettiger Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen und η eine Zahl von 3 bis 30 ist.

2. Verwendung der Polyglykoläthermischformale nach Anspruch 1 als Faserpräparationsmittel.

3. Verwendung der Polyglykoläthermischformale nach Anspruch 1 als Faserpräparationsmittel, wobei R, Cocosalkyl, R₂ Methyl und η eine Zahl von 5 bis 15 ist.