DE69110216T2 - Wachs/Silicon-Dispersion zur Fadenbehandlung. - Google Patents

Wachs/Silicon-Dispersion zur Fadenbehandlung.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein flüssiges Stoffgemisch, das auf Fäden und mehrfädige Garne nach dem Kontaktwalzen (kiss roll)-Verfahren aufgebracht werden kann. Das Gemisch erfordert keine Hitze, um es während seiner Anwendung zu verflüssigen, und zeigt überlegene Eigenschaften im Vergleich mit üblichen "Heißschmelz"-Gemischen.
  • Üblicherweise wird eine Wachs/Silicon-Beschichtung auf Fäden aufgebracht, um bestimmte Charakteristiken des Fadens zu verbessern, wie die Bruchfestigkeit, den Reibungskoeffizienten und die Abnutzungsbeständigkeit (amount of wear), und um ihm antistatische Eigenschaften zu verleihen. Die Wachs/Silicon-Beschichtung wird auf den Faden nach zwei in der Technik bekannten Verfahren aufgebracht: Kontaktwalzen(Heißschmelz)-Verfahren und Auszieh- Finish-Verfahren.
  • Bei den Kontaktwalzenverfahren verwendet man ein Gemisch, das ein Wachs, ein lineares Polydimethylsiloxan und ein Stabilisierungsmittel oder einen oberflächenaktiven Stoff enthält. Das Gemisch, das üblicherweise bei Raumtemperatur fest ist, wird zur Verflüssigung erhitzt. Das Gemisch wird dann von einer Walze aufgenommen, über die der Faden gezogen wird, bevor er auf eine Spule aufgewickelt wird. Einer der Nachteile dieser "Heißschmelz"-Gemische besteht darin, daß sie vor ihrer Anwendung erhitzt werden müssen. Ein anderer Nachteil der Verwendung von Heißschmelz-Gemischen ist der, daß die Wickeleinheiten für den Faden bei erheblich niedrigen Geschwindigkeiten betrieben werden müssen, um ein Abschleudern des Gemisches zu verhindern. Wenn das Gemisch abgeschleudert wird (splatters), verfestigt es sich und schafft ein Säuberungsproblem, das kostspielige Säuberungszeit erfordert.
  • Bei den Auszieh-Finish-Verfahren wird eine Emulsion verwendet, die ein Wachs, ein lineares Polydimethylsiloxan, Wasser und einen kationischen oberflächenaktiven Stoff enthält. Das Wachs kann der Emulsion als Feststoff oder voremulgiert in Wasser zugesetzt werden. Diese Emulsionen sind bei Raumtemperatur flüssig und enthalten üblicherweise große Mengen an Wasser in der kontinuierlichen Phase. Die Auszieh-Finish-Emulsionen werden verwendet, indem man die Emulsion in ein Bad bringt und dann eine Garnspule oder -haspel in das Bad taucht und so lange in dem Bad beläßt, bis der Wirkstoff völlig auf die Fäden aufgezogen ist und eine klare Flüssigkeit zurückbleibt. Üblicherweise wird das aus der Emulsion bestehende Bad während des Anwendungszeitraumes erhitzt. Der Faden wird dann getrocknet und auf die Endspulen aufgewickelt. Kennzeichnend für die Verwendung von Ausziehemulsionen sind die im Vergleich zu Kontaktwalzen-Gemischen überlegenen Eigenschaften der Fäden beim Nähen. Die Auszieh-Finish-Emulsionen haben jedoch einen höheren Preis, sind kationisch und führen daher zu Abwasserproblemen, sind für die fadenhersteller schwierig zu handhaben und sind dadurch gekennzeichnet, daß sie nicht zu einer gleichmäßigen Beschichtung des Fadens führen.
  • Wegen der hohen Wassermenge in der kontinuierlichen Phase der Ausziehemulsionen und wegen deren kationischer Natur ist es nicht möglich, die Auszieh-Finish-Emulsionen bei Kontaktwalzen-Verfahren zu verwenden. Die Verwendung von Auszieh-Finish-Emulsionen bei Kontaktwalzen-Verfahren führt typischerweise zu Rostbildung und anderen Komplikationen bei den Apparaten für das Kontaktwalzen-Verfahren.
  • US-A-4,434,008, erteilt an Dumm et al, beschreibt eine Ausziehemulsion, die auf wasserfreier Basis enthält: (a) etwa 5 bis 80 Gew.% eines Siliconöls mit einer Viskosität von etwa 500 bis 50.000 mm²/Sek. bei 25ºC; (b) etwa 10 bis 80 Gew.% eines Wachses mit einem Schmelzpunkt von nicht weniger als etwa 40ºC; (c) etwa 1 bis 10 Gew.% Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen; (d) etwa 0,4 bis 12 Gew.% kationischer Imidazoliniumsalze; und (e) etwa 0 bis 10 Gew.% ethoxylierter Fettamine. Das Gemisch wird hergestellt, indem man das Siliconöl mit einem Teil der Fettsäure und des Imidazoliniumsalzes in Wasser emulgiert, das Wachs mit dem Rest der Fettsäure und des Imidazoliniumsalzes in Wasser emulgiert und dann die beiden Emulsionen miteinander vereinigt. Es ist kennzeichnend für die Gemische, daß sie 30% oder mehr Wasser in der kontinuierlichen Phase enthalten.
  • Es hat seit langem in der Technik ein Bedürfnis nach einem Gemisch mit hervorragenden Eigenschaften bestanden, das bei Raumtemperatur flüssig ist und durch Kontaktwalzen-Verfahren ohne weiteres aufgebracht werden kann, ohne die Apparate zu korrodieren oder anderweitig zu zerstören. Es ist weiterhin erwünscht, ein Stoffgemisch zu haben, das hohe Spulengeschwindigkeiten der Wickeleinrichtung gestattet.
  • Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, flüssige Gemische mit hervorragenden Eigenschaften bereitzustellen, die auf Fäden und mehrfädiges Garn bei Raumtemperatur nach dem Kontaktwalzen-Verfahren aufgebracht werden können.
  • Diese Erfindung stellt ein bei Raumtemperatur flüssiges Gemisch zur Behandlung von Fäden zur Verfügung, enthaltend
  • (A) mindestens 60 Gew.% eines Siliconöls mit einer Viskosität von 5 x 10&supmin;&sup6; bis 5 x 10&supmin;³ m²/Sek. (5 bis 5.000 Centistokes) bei 25ºC;
  • (B) mindestens 5 Gew.% einer Wachsemulsion, wobei das Wachs ausgewählt ist aus Paraffinwachsen, mikrokristallinen Wachsen, halbkristallinen Wachsen, Polyethylenwachsen, Esterwachsen und natürlichen Wachsen, die einen Schmelzpunkt von mehr als 40ºC haben; und
  • (C) 0,5 bis 5 Gew.% eines Silicons als oberflächenaktiven Stoff,
  • wobei die Summe der Bestandteile sich zu 100 Gew.% addiert.
  • Dieses flüssige Gemisch kann auf Fäden und mehrfädige Garne (in der Folge ebenfalls als Fäden bezeichnet) mittels Kontaktwalzen-Verfahren aufgebracht werden.
  • Die Komponente (A) dieses Gemisches ist ein Siliconöl mit einer Viskosität von 5 x 10&supmin;&sup6; bis 5 x 10&supmin;³ m²/Sek. (5 bis 5.000 Centistokes) bei 25ºC, vorteilhaft von 2 x 10&supmin;&sup5; bis 1 x 10&supmin;&sup4; m²/Sek. (20 bis 100 Centistokes) bei 25ºC. Das Siliconöl ist vorzugsweise ein lineares Dimethylpolysiloxan-Öl. Ein Teil der Methylreste kann durch längerkettige Alkylreste und/oder Phenylreste ersetzt sein. In typischen Siliconölen sind die Kettenenden mit Trimethylsilyl-Gruppen besetzt. Es können jedoch auch Hydroxylgruppen an den Kettenenden vorhanden sein.
  • Das Siliconöl liegt in dem Gemisch in einer Menge von mindestens 60 Gew.% vor. Beispiele für Siliconöle sind, wenn auch nicht ausschließlich, Polydimethylsiloxane, DOW CORNING 200 FLUIDS, Polydimethylsiloxane mit Hydroxylendgruppen und Gemische dieser Stoffe.
  • Die Komponente (B) ist eine Wachsemulsion, die Wasser sowie ein Wachs enthält, für das ein Schmelzpunkt von mehr als 40ºC kennzeichnend ist. Brauchbare Wachse sind Petroleumwachse, wie Paraffinwachse, mikrokristalline Wachse und halbkristalline Wachse; synthetische Wachse, wie Polyethylenwachse, Fischer-Tropsch-Wachse (Polyethylen), und chemisch modifizierte Kohlenwasserstoffwachse, (Esterwachse); natürliche Wachse, wie Bienenwachs und Carnaubawachs; und Gemische solcher Wachse. Die Wachse werden als Emulsionen in Wasser eingesetzt, für die ein Gehalt von 10 bis 80 Gew.% Wachs, vorzugsweise 50 bis 80 Gew.% Wachs, kennzeichnend ist. Bevorzugte Wachsemulsionen sind diejenigen, die Parafine in Mengen von 50 bis 70 Gew.% enthalten. Die Wachsemulsionen können nach Verfahren hergestellt werden, die in der Technik bekannt sind, oder sie sind im Handel erhältlich.
  • Es ist kennzeichnend, daß die Wachsemulsion in Mengen von 5 bis 40 Gew.%, bezogen auf das gesamte Gemisch, vorhanden ist. Beispiele für Wachsemulsionen sind Rayolan CPN, hergestellt von Boehme Filatex, Inc. (50% Paraffin, kationisch), Uscosoft HTW, hergestellt von Ivax Inc. (Emulsion mit 28% Polyethylen hoher Dichte), Uscosoft LPD, hegestellt von Ivax Inc. (Emulsion mit 40% Polyethylen niederer Dichte), Michem Emulsion 47960, hergestellt von Michelman Industries (60% Paraffin, nicht ionisch), Emulsion 150-50, hergestellt von Chemical Corporation of America (50% Paraffin, Schmelzpunkt 66ºC (150ºF), nicht ionisch) und Emulsion 135-50, hergestellt von Chemical Corporation of America (50% Paraffin, Schmelzpunkt 57ºC (135ºF), nicht ionisch).
  • Die Komponente (C) ist ein Silicon als oberflächenaktiver Stoff. Oberflächenaktive Stoffe auf Siliconbasis sind in der Technik gut bekannt. Sie können z.B. Polydiorganosiloxan-Polyoxyalkylen-Copolymere sein, wie diejenigen, die von Keil in US-A-4,265,878 beschrieben sind; Organopolysiloxan-Polyoxyalkylen-Blockcopolymere, wie die von Keil in US-A-4,532,132 beschriebenen; und Siloxancopolymere, wie die von Keil in US-A-4,087,478 beschriebenen.
  • Das oberflächenaktive Silicon wird üblicherweise in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf das gesamte Gemisch, verwendet.
  • Das flüssige Gemisch nach dieser Erfindung wird hergestellt, indem man das mit organischen Stoffen verträgliche oberflächenaktive Silicon (C) mit dem Siliconöl (A) durch Rühren oder ähnliche Mittel mischt. Dann wird die Wachsemulsion dem Gemisch aus Siliconöl und oberflächenaktivem Stoff zugesetzt. Das Endgemisch wird dann mit einem Homogenisierer, Ultraschallmischer (Sonolator) oder anderen Dispergiervorrichtungen dispergiert oder emulgiert.
  • Die flüssigen Gemische nach dieser Erfindung eignen sich als Schmiermittel für Fäden, die durch Kontaktwalzen-Verfahren aufgebracht werden. Das flüssige Gemisch wird üblicherweise in Mengen von 2 bis 15 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Fadens, auf den Faden aufgebracht, je nach der Art der behandelten Fäden. Der Fachmann wird die Menge bestimmen können, die erforderlich ist, um die besten Eigenschaften in dem Faden zu schaffen. Da das Gemisch flüssig ist, braucht es für die Anwendung nicht erhitzt zu werden, man kann es jedoch leicht erwärmen, vorteilhaft auf weniger als 50ºC, wenn dies erwünscht ist.
  • Die folgenden Beispiele werden gegeben, damit der Fachmann die hierin offenbarte Erfindung verstehen und würdigen kann.
  • Die hierin verwendete Bezeichnung "Teile" bezieht sich auf das Gewicht.
    • Beispiel 1
  • Vier flüssige Gemisch gemäß Tabelle 1 wurden hergestellt, indem ein oberflächenaktives Silicon, DOW CORNING Q2-3201 SURFACTANT, mit einem Polydimethylsiloxan (3,5 x 10&supmin;&sup4; m²/Sek. (350 cs) bei 25ºC) bis zur Homogenität gemischt wurden. Die Wachsemulsion wurde zugesetzt, und das Gemisch wurde weitere 15 Min. stark gerührt. Die Gemische wurden in einer Menge von 5% auf einen gesponnenen Polyesterfaden aufgebracht, wobei ein ATLAB Finish-Gerät (das ein Kontaktwalzen-Anwendungsverfahren nachahmt) verwendet wurde. Der behandelte Faden wurde auf seinen Ziehwert (Drag Value) geprüft (den Wert, der sich auf die Endspannung des Fadens bezieht, nachdem dieser über die Führungselemente (guides) einer Industrienähmaschine geführt worden war). Der angegebene Wert ist ein Durchschnittswert von drei Messungen. Der Ziehwert wurde auch an einem unbehandelten Fasen sowie an einem Faden gemessen, der mit einer im Handel erhältlichen Auszieh-Finish- Emulsion behandelt worden war, die mit einem Auszieh- Finishverfahren aufgebracht wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1 Siliconöl Wachsemulsion oberflächenaktives Silicon % Finish auf dem Garn Ziehwert unbehandelt handelsübliches Auszieh-Finish (A) Rayolan CPN , hergestellt von Boehme Filatex, Inc. (B) Uscosoft LPD , hergestellt von Ivax Inc. (C) Uscosoft HTW , hergestellt von Ivax Inc.
    • Beispiel 2
  • Acht flüssige Gemische gemäß Tabelle 2 wurden hergestellt, indem das oberflächenaktive Silicon mit dem Polydimethylsiloxan bis zur Homogenität gemischt wurde. Dann wurde die Wachsemulsion zugesetzt, und das Gemisch wurde weitere 15 Min. stark gerührt. Die Gemische wurden auf einen gesponnenen Polyesterfaden in einer Menge von 5% aufgebracht, und zwar mit einem Kontaktwalzen-Verfahren. Der behandelte Faden wurde auf seinen Ziehwert (Drag Value) untersucht, den Wert, der sich auf die endgültige Zugspannung des Fadens bezieht, nachdem dieser über die Führungselemente einer Industriemaschine geführt worden war. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2 Siliconöl Wachsemulsion oberflächenaktives Silicon Ziehwert
  • (A) Rayolan CPN, hergestellt von Boehme Filatex, Inc.
  • (D) Emulsion 150-50, hergestellt von Chemical Corporation of America
  • (E) Emulsion 130-50, hergestellt von Chemical Corporation of America
  • (i) Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 5 x 10&supmin;&sup4; m²/Sek. (500 Centistokes) bei 25ºC
  • (ii) Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 3,5 x 10&supmin;&sup4; m²/Sek. (350 Centistokes) bei 25ºC
  • (iii) Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 5 x 10&supmin;&sup5; m²/Sek. (50 Centistokes) bei 25ºC
  • (a) DOW CORNING Q2-3201 INTERMEDIATE
  • (b) DOW CORNING 3815C INTERMEDIATE
    • Beispiel 3
  • Ein flüssiges Gemisch wurde hergestellt, indem 81 Teile eines Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von 5 x 10&supmin;&sup5; m²/Sek. (50 Centistokes) mit 25ºC mit 2 Teilen eines oberflächenaktiven Silicons, DOW CORNING Q2-3201 INTERMEDIATE, gemischt wurden, bis das oberflächenaktive Silicon gut verteilt war. Eine im Handel erhältliche Paraffinwachs-Emulsion, Michem -Emulsion 47960, hergestellt von Michelman Industries, wurde langsam zugesetzt, und das Gemisch wurde 30 Min. gerührt. Das entstandene Gemisch wurde durch ein Ultraschall-Emulgiergerät (Sonolator) mit einer 0,001 Öffnung bei 5,5 MPa (800 PSI) geführt (Probe XV).
  • Das flüssige Gemisch, Probe XV, wurde in einer Menge von 5,6% Finish auf rosa, schwarzes und weißes gesponnenes Polyesternähgarn aufgebracht, und zwar mit einem Kontaktwalzen-Apparat. Der Count des Fadens betrug 41/2. Es wurde auch ein Vergleichstest durchgeführt, indem eine nichtionische Silicon/Wachsemulsion mit 50% Feststoffgehalt auf dieselbe Art von Fäden mit einem Feststoffgehalt von 5% mittels eines Kontaktwalzen-Apparats aufgebracht wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben. Korrosion und Schimmel sind Probleme, die bei Verwendung der Vergleichsflüssigkeit auftraten. Tabelle 3 Finish Reibungsindex weiß rosa schwarz Silicon/Wachs-Emulsion
    • Beispiel 4
  • Dasselbe flüssige Gemisch, das in Beispiel 3 hergestellt wurde (Probe XV) wurde auf einen gesponnenen Polyesterfaden (spun poly) und auf einen mit Polyester umhüllten Polyesterfaden (poly/poly) mittels eines Kontaktwalzen-Apparats in einer Menge von 8% Finish aufgebracht. Zum Vergleich wurde ein handelsübliches heißschmelzendes Silicon/Wachs-Produkt, 100% Feststoffgehalt, in einer Menge von 8% Finish mittels eines Kontaktwalzen-Apparats aufgebracht. Tego 1894, eine Auszieh-Finish-Emulsion (50% Feststoffgehalt), hergestellt von Goldschmidt Corporation, wurde in einer Menge von 8% Finish mittels eines Färbebades nach dem Auszieh-Finish-Verfahren aufgebracht. Vergleichende Ergebnisse sind in Tabelle 4 wiedergegeben. Tabelle 4 Finish Reibungskoeffizient Poly/Poly Spun Poly Heißschmelz Tego-1894
    • Beispiel 5
  • Dasselbe flüssige Gemisch, das im Beispiel 3 hergestellt wurde (Probe XV), wurde auf einen mit Polyester umhüllten Polyesterfaden (Poly/Poly) in einer Menge von 6% Finish mittels eines Kontaktwalzen-Apparats aufgebracht. Zum Vergleich wurde eine Auszieh-Finish-Emulsion, hergestellt von Boehme Filatex, Inc., Rayolan T-24, in einer Menge von 6% Finish mittels eines Ausziehverfahrens (Färbebadverfahrens) aufgebracht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 wiedergegeben. Tabelle 5 Finish Ziehwert Rayolan T-24

Claims (3)

1. Mittel zur Behandlung von Fäden, das bei Raumtemperatur flüssig ist, enthaltend
(A) mindestens 60 Gewichtsprozent eines Siliconöls mit einer Viskosität von 5 x 10&supmin;&sup6; bis 5 x 10&supmin;³ m²/Sek. (5 bis 5.000 Centistoke) bei 25ºC;
(B) mindestens 5 Gewichtsprozent einer Wachsemulsion, wobei das Wachs ausgewählt ist aus Paraffinwachsen, mikrokristallinen Wachsen, halbkristallinen Wachsen, Polyethylenwachsen, Esterwachsen und natürlichen Wachsen, die einen Schmelzpunkt von mehr als 40ºC haben; und
(C) 0,5 bis 5 Gewichtsprozent eines Silicons als oberflächenaktiven Stoff,
wobei die Summe der Bestandteile sich zu 100 Gewichtsprozent addiert.
2. Mittel nach Anspruch 1, wobei das Siliconöl eine Viskosität von 5 x 10&supmin;&sup6; bis 5 x 10&supmin;&sup4; m²/Sek. (5 bis 500 Centistoke) hat und die Wachsemulsion eine Emulsion eines Paraffinwachses ist.
3. Verfahren zur Behandlung eines Fadens, bei dem man das im Anspruch 1 beschriebene Mittel unter Verwendung einer Kontaktwalze auf den Faden aufbringt.
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