DE69303609T2

DE69303609T2 - Veredlungsmittel für Textilfasern, enthaltend Silakohlenwasserstoffe als Gleitmittel und nicht-ionische Emulgatoren

Info

Publication number: DE69303609T2
Application number: DE1993603609
Authority: DE
Inventors: Randy Dell Petrea; Robert Louis Schuette
Original assignee: Milliken Research Corp
Current assignee: Milliken Research Corp
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2013-12-04
Also published as: DE69303609D1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein ein Schmälzmittel zum Ausrüsten von synthetischen Textilfasern und insbesondere eine Zusammensetzung, die ein Siliciumkohlenwasserstofföl und ein verbessertes Emulgiermittel mit einer Polyoxyalkylenkette und einem hydrophoben Bestandteil mit einer Mehrzahl aliphatischer C&sub4;-C&sub3;&sub2;-Gruppen enthält.
Synthetische Polymere werden zu Fasern in Form kontinuierlicher Filamente gewöhnlich durch ein Schmelzspinnverfahren verarbeitet. Die Filamente werden abgekühlt und in Filamentgarn, -stapel oder Reißspinnkabel umgewandelt. Typischerweise wird ein Schmälzmittel oder eine Ausrüstung auf die Fasern aufgebracht, um Verarbeitungsverfahrensschritte durch Verringern der Reibung, Ableiten statischer Ladungen und Modifizierung der Biegsamkeit und der Garnbündelbildungseigenschaften der Fasern zu unterstützen. Die Ausrüstung sollte nur in möglichst geringem Ausmaß absorbiert werden, da dies die Festigkeit und Elastizität der Fasern nachteilig beeinflussen kann. Auch neigen die Fasern dazu, wenn die Ausrüstung absorbiert wird, zu quellen, die Schmälzung wird verloren und die Reibung steigt an. Ein weiteres Erfordernis der Ausrüstung ist, daß sie von der Faser durch herkömmliche Verfahren entfembar sein sollte.
Mineralöl war eine der ersten Zusammensetzungen, die als Faserausrüstung für synthetische Fasern verwendet wurde. Jedoch sind Mineralöle aufgrund des hohen Ausmaßes an Absorption von Mineralöl in einige Fasern, insbesondere elastomere Polyurethane, durch Polysiloxanöle ersetzt worden.
Die Polysiloxanöle liefern eine bessere Schmälzung und werden im allgemeinen weniger durch die Fasern absorbiert. Insbesondere sind Polysiloxanöle in Verbindung mit Polymeren, die besonders empfindlich gegen die abträglichen Wirkungen einer Absorption von Schmälzmitteln sind, wie elastomere Polyurethan (Spandex)-Fasern, nützlich gewesen. Obwohl Polysiloxanöle auf elastomeren Polyurethanen für mehr als zwanzig Jahre verwendet worden sind, sind einige Nachteile mit der Verarbeitung von mit diesen Ölen behandelten Fasern verbunden. Die Polysiloxanöle liefern nicht die Kohäsion, die erforderlich ist, um Garnbündel oder -wickel zusammenzuhalten und es wird eine Garnkörperdegradation mit der Zeit beobachtet. Der Mangel an Grenzreibung, der mit den Polysiloxanölen verbunden ist, führt auch zu Unregelmäßigkeiten bei der Gamwickelbildung, wie Sattelbildung und Ausbeulneigung, und begrenzt die Garnwickelgröße.
Sicherheit und Bedenken hinsichtlich der Umwelt sprechen gleichfalls gegen die Verwendung von Polysiloxanölen als Faserausrüstung. Ein Strahl oder Tropfen des Polysiloxans auf den Böden von Verarbeitungsanlagen erzeugt eine Umwelt, die für Unfälle aufgrund Ausgleitens geeignet ist. Diese Gefahr wird durch die Schwierigkeit, Polysiloxanöle vom Boden zu entfernen, verstärkt. Aus Umweltsgesichtspunkten sind die Polysiloxanöle unter Beschuß gekommen, da die Öle nicht leicht biologisch abgebaut werden. Darüberhinaus kann Öl, das auf dem Garn nach der Gewebebildung verbleibt, die Brennbarkeit eines Gewebes signifikant erhöhen, da die Polysiloxanöle dazu neigen, eine Flamme zu unterstützen. Dementsprechend wird die Verwendung von Polysiloxanölen durch die Textilindustrie zunehmend beschränkt.
Ein Siliciumkohlenwasserstoffschmälzmittel für Textilfasern wurde von Plonsker, U.S.-Patent Nr. 4,932,976 offenbart. Plonsker schlägt vor, daß das Schmälzmittel als Emulsion bereitgestellt werden könnte. Jedoch werden geeignete Emulgiermittel nicht offenbart.
Eine Faserausrüstung auf Polyalphaolefinbasis und nützliche Emulgiermittel werden in Ross et al., U.S.-Patent Nr. 4,995,884 offenbart. Die Patentschrift offenbart eine Ausrüstungszusammensetzung, die 30 bis 70 Gew.-% eines Polyalphaolef ins, 25 bis 50 Gew.-% eines Emulgiermittels und 5 bis 20 Gew.-% eines Antistatikmittels enthält. Spezifische Beispiele von Ausrüstungsformulierungen mit 37,6 bis 56,6 Gew.-% Polyalphaolefin werden in der Patentschrift aufgeführt. Die Ausrüstungszusammensetzung wird auf die Faser als wäßrige Emulsion aufgetragen. Jedes beliebige geeignete Emulgiermittel kann verwendet werden und einige kommerziell erhältliche Emulgiermittel werden empfohlen.
Seemuth, U.S.-Patent Nr. 4,999,120 offenbart eine Ausrüstung für Spandex-Fasern, die eine wäßrige Emulsion eines Polydimethylsiloxan-Schmälzmittels und eines ethoxylierten, langkettigen Alkanol-Emulgiermittels ist. Der Feststoffanteil der Emulsion enthält 80% bis 99,5% Polydimethylsiloxan.
Obwohl es oftmals wünschenswert ist, eine Ausrüstung als Emulsion bereitzustellen aus dem Gesichtspunkt der Einfachheit des Aufbringens und der Entfernung von der Textilfaser, haben Emulgiermittel im allgemeinen einen negativen Einfluß auf die Gebrauchseigenschaften des Schmälzmittels. Zusätzlich können die Emulgiermittel in der Textilfaser absorbiert werden, was zu einem Quellen und zu einer Schwächung der Faser führt. Dementsprechend ist eine Auswahl eines Emulgiermittels für die Gebrauchseigenschaften einer Ausrüstungszusammensetzung kritisch.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist dementsprechend eine der Aufgaben der Erfindung, eine Faserausrüstung bereitzustellen, die die Faser während den Verarbeitungsschritten schmälzt, keinerlei Verschlechterung oder Quellen der Faser hervorruft, die Gamwickelbildung nicht nachteilig beeinflußt und von der Faser durch herkömmliche Wasch- und Reinigungsverfahren entfernt werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Faserausrüstung bereitzustellen, die an eine Verwendung an synthetischen Fasern, insbesondere elastomeren Polyurethanfasern, angepaßt ist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Ausrüstungszusammensetzung mit einem hohen Prozentsatz an Siliciumkohlenwasserstofföl bereitzustellen, die auf die Faser als wäßrige Emulsion aufgebracht werden kann, wobei das Emulgiermittel durch die Faser nicht absorbiert wird oder nicht in anderer Weise die Gebrauchseigenschaften der Ausrüstung beeinträchtigt.
Dementsprechend wird eine Faserausrüstungszusammensetzung mit 10 bis 95 Gewichtsteilen eines Siliciumkohlenwasserstofföls und 5 bis 90 Gewichtsteilen eines Emulgiermittels, das eine Polyoxyalkylenkette und einen hydrophoben Bestandteil, der durch mindestens zwei aliphatische C&sub4;-C&sub3;&sub2;-Ketten oder -Seitenketten charakterisiert ist, aufweist, bereitgestellt. Vorzugsweise hat der hydrophobe Bestandteil des Emulgiermittels mindestens zwei aliphatische C&sub6;-C&sub2;&sub4;-Ketten und einen HLB-Wert von 6 bis 13. Zusätzlich zu dem Siliciumkohlenwasserstofföl können andere Schmälzmittel in der Zusammensetzung enthalten sein, insbesondere solche mit einer Mehrzahl Kohlenwasserstoffketten, wie Polyalphaolefine, die in Ross et al., U.S.-Patent Nr. 4,995,884, das durch Bezugnahme aufgenommen wird, offenbart sind.
Die Ausrüstungszusammensetzung vermittelt Faser und Garn überlegene hydrodynamische und Grenzreibungseigenschaften, hat einen vernachlässigbaren negativen Einfluß auf die physikalischen Eigenschaften der Faser, zeigt eine minimale Absorption in synthetische Fasern, insbesondere Spandex, und ist relativ leicht von der Faser zu entfernen. Die Ausrüstungszusammensetzung weist eine relativ hohe Konzentration an einem verzweigtkettigen Kohlenwasserstoffschmälzmittel und einem Emulgiermittel mit mehreren Kohlenwasserstoffketten oder -seitenketten auf. Die Ausrüstung kann auf die Faser als Emulsion aufgebracht werden und wird leicht durch Reinigen von der Faser entfernt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFOPM DER ERFINDUNG

Ohne den Umfang der Erfindung zu beschränken, werden die bevorzugten Eigenschaften der Erfindung aufgeführt.
Die Faserausrüstungszusammensetzung der Erfindung enthält ein Siliciumkohlenwasserstoffschmälzmittel und ein Emulgiermittel. Die Zusammensetzung kann unverdünnt oder als Öl-in- Wasser-Emulsion auf eine Textilfaser aufgebracht werden. Emulsionen können durch jedes herkömmliche Verfahren hergestellt werden, beispielsweise Hochgeschwindigkeitsmischen unter Verwendung von ungefähr 3 bis 25 Gew.-% Ausrüstung in der wäßrigen Emulsion, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-% der Ausrüstung in der wäßrigen Emulsion.
Geeignete Siliciumkohlenwasserstoffschmälzmittel umfassen Verbindungen mit der Formel
wobei R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Alkyl, Aryl, Arylalkyl, Alkylaryl und Cycloalkyl, und n 2 bis 8 ist. Die Gesamtzahl an Kohlenwasserstoffatomen in der Verbindung sollte mindestens 24 betragen und ferner sollte das Schmälzmittel bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit sein.
Bevorzugte Siliciumkohlenwasserstoffe sind solche, in denen R&sub1; Methyl, Ethyl oder Propyl, am meisten bevorzugt Methyl, ist und R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; C&sub8;-C&sub1;&sub2;-Alkyl, am meisten bevorzugt geradkettiges Alkyl, sind. Beispiele bevorzugter Schmälzmittel umfassen Methyltri(decyl)silan, Methyltri(octyl)silan und Methyltri(dodecyl)silan.
Zusätzliche nützliche Siliciumkohlenwasserstoffschmälzmittel sind in Plonsker, U.S.-Patent Nr. 4,932,976 offenbart. Verfahren zum Synthetisieren von Siliciumkohlenwasserstoffen, die hierin als nützlich bezeichnet werden, sind dem Fachmann wohlbekannt.
Das Siliciumkohlenwasserstoffschmälzmittel umfaßt 10 bis 95 Gewichtsteile der Ausrüstungszusammensetzung. Es ist wünschenswert, die Konzentration an Schmälzmittel in der Ausrüstungszusammensetzung zu maximieren, vorausgesetzt, daß eine ausreichende Konzentration eines Emulgiermittels anwesend ist, um eine Entfernung des Schmälzmittels von der Textilfaser, sofern so erwünscht, zu erleichtern und, sofern die Ausrüstung als Emulsion aufgebracht wird, eine ausreichende Konzentration an Emulgiermittel anwesend ist, um eine stabile Emulsion aufrecht zu erhalten. Dementsprechend sind Bereiche an Siliciumkohlenwasserstoff von 50 bis 95 Gewichtsteilen in der Ausrüstungszusammensetzung bevorzugt, wobei Bereiche von 70 bis 90 Gewichtsteilen am meisten bevorzugt sind.
Ein Emulgiermittel ist in der Ausrüstungszusammensetzung in Bereichen von 5 bis 90 Gewichtsteilen, vorzugsweise 5 bis 50 Gewichtsteilen und noch bevorzugter 10 bis 25 Gewichtsteilen enthalten. Es ist gefunden worden, daß diese relativ geringen Konzentrationen an Emulgiermitteln in der Ausrüstungszusammensetzung verwendet werden können, ohne die Gebrauchseigenschaften der Ausrüstung zu opfern, indem nichtionische Emulgiermittel mit relativ hohem Molekulargewicht, die eine Mehrzahl von Kohlenwasserstoffketten oder -seitenketten haben, ausgewählt werden. Ohne an eine spezielle Theorie gebunden zu sein, wird die Hypothese aufgestellt, daß die Mehrzahl von Kohlenwasserstoffketten oder -seitenketten des hydrophoben Bestandteils des Emulgiermittels (1) eine Stelle für eine verstärkte Wechselwirkung mit der verzweigtkettigen Kohlenwasserstoffunktionalität des Siliciumkohlenwasserstoffs bereitstellt, wodurch eine stabile Emulsion in einer wäßrigen Lösung gebildet und eine Entfernung des Schmälzmittels aus der Textilfaser während einer Reinigung erleichtert wird, und (2) eine Absorption des Emulgiermittels in die Textilfaser minimiert.
Es hat sich erwiesen, daß die folgenden Emulgiermittel die Gebrauchseigenschaftskriterien der vorliegenden Faserausrüstungs zusammensetzung erfüllen:
(A) verzweigtkettige Alkohole mit mindestens zwei aliphatischen C&sub4;-C&sub3;&sub2;-Ketten und mit insgesamt 12 bis 36 Kohlenstoffatomen, die mit 3 bis 20 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid, Propylenoxid und Glycidol, alkoxyliert sind; bevorzugte Ausführungsformen umfassen 3 bis 12 Mole an Alkylenoxiden, wobei mindestens 50 % der Mole an Alkylenoxid Ethylenoxid sind. Noch bevorzugter sind mindestens 75 mol-% der Alkylenoxide Ethylenoxid. Insbesondere nützlich sind verzweigtkettige Alkohole mit C&sub6;-C&sub2;&sub4;-Alkylketten und mit insgesamt 12 bis 28 Kohlenstoffatomen, insbesondere C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub8;-Guerbet-Alkohole, wie 2-Octyldodecanol und Isoeicosylalkohol;
(B) C&sub3;-C&sub9;&sub0;-Polyalkohole, einschließlich langkettiger Alkohole und Oligomerer von diesen, mit mindestens drei Hydroxylgruppen, die mit 5 bis 200 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid und Glycidol, alkoxyliert sind, gefolgt von einer Veresterung in einem sauren Milieu mit 1 bis 6 Molen einer C&sub1;&sub2;-C&sub3;&sub6;-Fettsäure; vorzugsweise sind die Fettsäuren verzweigtkettig und haben insgesamt 12 bis 28 Kohlenstoffatome, beispielsweise Isostearinsäure Eine verringerte Absorption des Emulgiermittels kann erzielt werden, wenn zuerst ein eine sekundäre Hydroxylgruppe bildendes Alkylenoxid, wie Propylenoxid oder Butylenoxid, mit beliebigen primären Hydroxylgruppen des Polyalkohols umgesetzt wird, gefolgt von einer Alkoxylierung, wie vorstehend beschrieben. Bevorzugte Ausführungsformen umfassen C&sub3;-C&sub6;-Polyalkohole, eine Alkoxyherung mit 5 bis 40 Molen Alkylenoxiden, wobei mindestens 50 % der Mole an Alkylenoxid Ethylenoxid sind, noch bevorzugter mindestens 75 mol-% Ethylenoxid sind; und
(C) Glycerylester von C&sub1;&sub2;-C&sub3;&sub6;-Fettsäuren, wobei die Fettsäuren mindestens eine Hydroxylfunktionalität haben und die Hydroxylfunktionalitäten mit insgesamt 50 bis 250 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid, Propylenoxid und Glycidol, alkoxyliert worden sind, wobei bevorzugte Ausführungsformen eine Alkoxylierung mit 150 bis 250 Molen an Alkylenoxiden umfassen, wobei mindestens 50 % der Mole an Alkylenoxid Ethylenoxid sind. Bevorzugter sind mindestens 75 mol-% der Alkylenoxide Ethylenoxid. Glycerylester von C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub4;-Fettsäuren sind bevorzugt, beispielsweise kann Rizinusöl, wie vorstehend beschrieben, alkoxyliert werden, um ein Emulgiermittel zu liefern.
Die nichtionischen Emulgiermittel können allein oder in Kombination eingesetzt werden.
Die vorstehend genannten Emulgiermittel können durch basenkatalysierte Alkoxylierung mit beispielsweise einem Kaliumhydroxidkatalysator synthetisiert werden. Vergleichbare Ergebnisse können durch andere dem Fachmann bekannte Verfahren erzielt werden. Ethylenoxid und Propylenoxid sind allgemein bevorzugte Alkylenoxide.
Emulgiermittel mit einem HLB-Wert zwischen 6 und 13 werden empfohlen, wobei solche mit einem HLB-Wert zwischen 7 und 12 bevorzugt sind. HLB-Werte zwischen 8,5 und 10,5 sind am meisten bevorzugt.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen nichtionischen Emulgiermitteln können bis zu 10 Gewichtsteile der Ausrüstungszusammensetzung ein kationisches oder anionisches Emulgiermittel, vorzugsweise 3 bis 7 Gewichtsteile eines ionischen Emulgiermittels, sein. Beispielsweise können die ionischen Emulgiermittel aus phosphatierten Alkoxylaten einwertiger C&sub1;&sub0;-C&sub1;&sub5;-Alkohole mit 4 bis 10 Molen Ethylenoxidresten und ethoxylierten quartären Aminverbindungen, wie Cordex AT-172, hergestellt von Finetex, Inc., Spencer, North Carolina, ausgewählt werden.
Kleinere Mengen an Hilfsstoffen können bis zu 15 Gewichtsteile der Ausrüstungszusammensetzung ausmachen. Beispielsweise können Viskositätsmodifizierer, Additive für geringe Schlingenbildung, wie Polyisobutylen (bis zu 5 Gewichtsteile), Antistatikmittel (bis zu 5 Gewichtsteile) und Wasser zu der Ausrüstungszusammensetzung zugesetzt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Die Ausrüstungszusammensetzung wird auf eine Textilfaser aufgebracht durch eine beliebige Anzahl bekannter Verfahren, wie von einer Schöpfwalze, einem Bausch, aus einem Bad oder einer Sprühdüse, um eine geschmälzte Faser zu liefern, die ungefähr 0,4 bis 7 Gew.-% der Ausrüstungszusammensetzung umfaßt. Typischerweise macht die Ausrüstungszusammensetzung 0,7 bis 3 Gew.-% der geschmälzten Faser aus.
Die Ausrüstungszusammensetzung kann unverdünnt, unter Zusatz geringerer Mengen Wasser oder als Emulsion, die 3 bis 25 Gew.-% der Zusammensetzung in Wasser enthält, verwendet werden. Für die meisten Anwendungen werden Emulsionen, die 8 Stunden sstabil sind, ausreichend sein. Wenn es wünschenswert ist, mit der maximalen Konzentration an Siliciumkohlenwasserstoffschmälzmittel zu arbeiten, können Emulsionen, die weniger als 8 Stunden stabil sind, eingesetzt werden, vorausgesetzt, daß die Emulsion relativ rasch verwendet oder gerührt wird.
Die hier beschriebene Ausrüstungszusammensetzung ist nützlich für eine große Vielzahl von Textilfasern, insbesondere synthetische Textilfasern, wie Polyurethane, insbesondere elastomere Polyurethane (Spandex), Polyester, Polyamide, insbesondere Nylon 6 und Nylon 66, Polyolefine, insbesondere Polypropylen, Polyethylen und Blockcopolymere und statistische Copolymere davon, und Acrylfasern. Die Ausrüstungszusammensetzung ist insbesondere nützlich, wann immer eine Neigung der Faser besteht, die Ausrüstung zu absorbieren, wie es der Fall bei mehreren der synthetischen Fasern ist. In der Vergangenheit haben sich Spandex-Fasern als schwierig während Ausrüstungsschritten zu schmälzen, ohne daß die Ausrüstung von der Faser absorbiert oder auf andere Weise eine Verschlechterung der Faser hervorgerufen wird, erwiesen. Wie durchgehend verwendet, sollen die Begriffe "Spandex" oder "elastomere Polyurethane" sich auf Blockcopolymere beziehen, die durch Umsetzung von Diisocyanaten mit Polymeren mit Hydroxylendgruppen und niedrigem Molekulargewicht (Makroglykole) und Diaminen oder Glykolen (Kettenverlängerern) hergestellt werden, was relativ weiche und harte Abschnitte im Copolymer erzeugt. Siehe Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Band 6, S. 718-19, 733-55 (1986).
Vorzugsweise hat die Ausrüstungszusammensetzung die folgenden Eigenschaften:
1. Eine Viskosität in unverdünntem Zustand von weniger als 200 Centipoise bei 25ºC;
2. Eine Polyurethanabsorption von weniger als 3% bezogen auf das Gewicht von elastomerem Polyurethan
3. Eine Emulgierwirksamkeit, wie gemessen anhand des Vorliegens einer stabilen Emulsion bei 25ºC, die mindestens 8 Stunden anhält;
4. Hydrodynamische Faser-zu-Metall-Reibung auf Polyester und Nylon von weniger als 1,06 bzw. 0,99;
5. Faser-zu-Faser-Grenzreibung auf Polyester und Nylon von weniger als 0,27 bzw. 0,37.
Die Erfindung kann desweiteren unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele verstanden werden, jedoch soll die Erfindung dadurch nicht unbillig eingeschränkt werden. Sofern nicht anders angegeben, sind sämtliche Teil- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen. Die Abkürzungen EO und PO stehen für Ethylenoxid- bzw. Propylenoxidreste.
Beispiele 1 und 2 zeigen bevorzugte Formulierungen der Ausrüstungszusammensetzung fur ein Aufbringen auf eine Textilfaser als Emulsion.

BEISPIEL 1

In einem typischen Experiment wurden 80 g Methyltri(decyl)silan, bezogen von der Ethyl Corporation, in einem 250 ml Becherglas, ausgestattet mit einem magnetischen Rührstab, vor-gelegt. 20 g 2-Octyldodecanol 7EO wurden dann in das Becherglas zugegeben. Die Mischung wurde dann gerührt, um eine gleichförmige Mischung herzustellen. Zu dieser Mischung wurden 5,3 g C12-C15-5EO-Phosphat und 4,5 g Rizinusöl 200EO jeweils zugesetzt. Maß ließ die resultierende Mischung 5 min rühren. 2 und 9/10 (2,9) g Wasser wurden dann zugesetzt, um eine klare stabile Mischung bereitzustellen.

BEISPIEL 2

In einem typischen Experiment wurden 80 g Methyltri(decyl)silan, bezogen von der Ethyl Corporation, in einem 250 ml Becherglas, ausgestattet mit einem magnetischen Rührstab, vorgelegt. 10 g 2-Octyldodecanol 7EO und 10 g Sorbitol-2PO-28EO- pentaisostearat wurden dann in das Becherglas zugegeben. Die Mischung wurde dann gerührt, um eine gleichförmige Mischung herzustellen. Zu dieser Mischung wurden 5,3 g C12-C15-5EO-Phosphat und 4,5 g Rizinusöl 200EO jeweils zugesetzt. Maß ließ die resultierende Mischung 5 min rühren. 2 und 9/10 (2,9) g Wasser wurden dann zugesetzt, um eine klare stabile Mischung bereitzustellen.
Beispiel 3 zeigt eine bevorzugte Formulierung der Ausrüstungszusammensetzung für ein Aufbringen auf eine Textilfaser in unverdünntem Zustand.

BEISPIEL 3

In einem typischen Experiment wurden 90 g Methyltri(decyl)silan, bezogen von der Ethyl Corporation, in einem 250 ml Becherglas, ausgestattet mit einem magnetischen Rührstab, vorgelegt. 10 g Sorbitol-2PO-28EO-pentaisostearat wurden dann in das Becherglas zugegeben. Die Mischung wurde dann gerührt, um eine gleichförmige Mischung herzustellen. Maß ließ die resultierende Mischung 5 min rühren.
Beispiel 4 zeigt eine bevorzugte Formulierung der Ausrüstungszusammensetzung für ein Aufbringen auf eine Textilfaser unverdünnt mit einem Additiv für eine geringe Schlingenbildung, Tebeflex 200, einer Polyisobutylenmischung.

BEISPIEL 4

In einem typischen Experiment wurden 90 g Methyltri(decyl)silan, bezogen von der Ethyl Corporation, in einem 250 ml Becherglas, ausgestattet mit einem magnetischen Rührstab, vorgelegt. 10 g Sorbitol-2PO-28EO-pentaisostearat und 2 g Tebeflex 200, bezogen von Boehme Filatex, wurden dann in das Becherglas zugegeben. Die Mischung wurde dann gerührt, um eine gleichförmige Mischung herzustellen. Maß ließ die resultierende Mischung 5 min rühren.

BEWERTUNG DES PRODUKTS

Die folgenden Untersuchungen wurde mit der Spinnausrüstung vorgenommen, um die Reibungseigenschaften gegenüber Polysiloxanen und gleichfalls die Verträglichkeit gegenüber Polyurethanfasern zu bewerten.
Hydrodynamische Reibung wurde unter Verwendung eines Rothschild-Reibungsmessers gemessen. Die Ausrüstung wurde auf 70/34-Polyester und 70/34-Nylon 6 zu 0,75 % bezogen auf das Fasergewicht ("on weight of fiber", OWF) aufgebracht und man ließ sie mindestens 24 h bei 72ºF und 63 % relativer Feuchtigkeit konditionieren. Nach dem Konditionieren wurde die hydrodynamische Faser-zu-Metall-Reibung am Rothschild-Reibungsmesser mit Fasergeschwindigkeiten von 100 m/min und Vorspannungen von 20 g erhalten. Grenzreibungsmessungen wurden auf gleiche Weise ausgeführt mit der Ausnahme, daß die Garngeschwindigkeit 0,0071 m/min betrug und die Vorspannung auf 50 g festgelegt wurde.
Die Zusammensetzungen der Beispiele 1-4 wurden auf die untersuchte Faser mit einer Vorrichtung zum Aufbringen von Ausrüstung der Fa. Atlab ("Atlab Finish Applicator") zu einer Konzentration von 0,75 OWF aufgebracht.
Polyurethanabsorption wurde entsprechend dem folgenden Verfahren gemessen.
Eine Folie aus elastomerem Polyurethan (2-3 g) wurde auf einer Analysenwaage gewogen, in 100 ml einer Emulsion mit 20 Gew.-% der Ausrüstungszusammensetzung in Wasser gelegt und die Mischung 6 min gerührt. Die Polyurethanfolie wurde dann entfernt, mit Wasser gespült und man ließ sie trocknen. Der resultierende Gewichtszuwachs der Polyurethanfolie wurde dann berechnet und als Prozent Absorption ausgedrückt.
Viskositätsmessungen wurden unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters ausgeführt, indem dieses entweder mit 30 oder 60 Upm betrieben und eine Nr. 1 Spindel verwendet wurde. Sämtliche Messungen erfolgten bei 25ºC.
Rauchdunkte wurden unter Verwendung des develand-Verfahrens zur Bestimmung des Flammpunkts im offenen Tiegel ("Cleveland Open Cup"-Verfahren) bestimmt. 100 g des Produkts wurden in den Tiegel gegeben und erwärmt. Unter Verwendung eines in das Produkt eingetauchten Thermometers wurde der Rauchpunkt bei der Temperatur aufgezeichnet, bei der der erste Rauch wahrnehmbar war.
Tabelle 1 zeigt verschiedene Polyurethanabsorptionsdaten, die durch das beschriebene Verfahren für die vorangegangenen Beispiele gemessen worden sind. TABELLE 1 POLYURETHANABSORPTIONEN PRODUKT PROZENT ABSORPTION BEISPIEL
Tabelle 2 führt die Viskositäten auf, die durch die beschriebenen Verfahren für die Beispiele dieser Erfindung gemessen wurden. TABELLE 2 VISKOSITÄTSDATEN AUSRÜSTUNG VISKOSITÄT, cps BEISPIEL
Die Tabellen 3 und 4 führen die hydrodynamischen Reibungen und Grenzreibungen auf Nylon bzw. Polyester auf, die durch das beschriebene Verfahren für die Beispiele der Erfindung gemessen wurden. Die untersuchte Silikonausrüstung war ein Polydimethylsiloxan von 20 Centistoke. TABELLE 3 GRENZREIBUNG UND HYDRODYNAMISCHE REIBUNG AUF NYLON HYDRODYNAMISCHE REIBUNG GRENZREIBUNG CHEMIKALE KINETISCH STATISCH SILIKON BEISPIEL TABELLE 4 GRENZREIBUNG UND HYDRODYNAMISCHE REIBUNG AUF POLYESTER HYDRODYNAMISCHE REIBUNG GRENZREIBUNG PRODUKT KINETISCH STATISCH SILIKON BEISPIEL

Claims

1. Faserausrüstungszusammensetzung, welche 10 bis 95 Gewichtsteile eines Siliciumkohlenwasserstoffs und 5 bis 90 Gewichtsteile eines Emulgiermittels, das eine Polyoxyalkylenkette und einen hydrophoben Bestandteil mit mindestens zwei aliphatischen C&sub4;-C&sub3;&sub2;-Ketten oder -Seitenketten aufweist, umfaßt.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, die in unverdünntem Zustand umfaßt:

(a) 10 bis 95 Gewichtsteile eines Siliciumkohlenwasserstoffs, ausgewählt aus Verbindungen mit der Formel:

Si R&sub1; R&sub2; R&sub3; R&sub4;

und R&sub1; R&sub2; R&sub3; Si - (CH&sub2;)n-Si-R&sub1; R&sub2; R&sub3;

wobei R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Alkyl, Aryl oder Arylalkyl, Alkylaryl und Cycloalkyl, und n eine ganze Zahl von 2 bis 8 ist, vorausgesetzt, daß der Siliciumkohlenwasserstoff mindestens 24 Kohlenstoffatome aufweist und bei Raumtemperatur flüssig ist;

(b) 5 bis 90 Gewichtsteile eines Emulgiermittels, ausgewählt aus:

(i) verzweigtkettigen Alkoholen mit mindestens zwei aliphatischen C&sub4;-C&sub3;&sub2;-Ketten und mit insgesamt 12 bis 36 Kohlenstoffatomen, die mit 3 bis 30 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid, Propylenoxid und Glycidol, alkoxyliert worden sind; und

(ii) C&sub3;-C&sub9;&sub0;-Polyalkoholen mit mindestens drei Hydroxylgruppen, die mit 5 bis 200 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid und Glycidol, alkoxyliert worden sind, vorausgesetzt, daß, wenn irgendwelche dieser Hydroxylgruppen primäre Alkoholgruppen sind, dann diese primären Alkoholgruppen mit einem eine sekundäre Hydroxylgruppe bildenden Alkylenoxid vor der Alkoxylierung umgesetzt werden, gefolgt von einer Veresterung in einem sauren Milieu mit 1 bis 6 Molen einer C&sub1;&sub2;-C&sub3;&sub6;-Fettsäure

3. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, die in unverdünntem Zustand enthält:

(a) 50 bis 95 Gewichtsteile eines Siliciumkohlenwasserstoffs mit der Formel:

Si R&sub1; R&sub2; R&sub3; R&sub4;

wobei R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Alkyl, Aryl, Arylalkyl, Alkylaryl und Cycloalkyl, vorausgesetzt, daß der Siliciumkohlenwasserstoff mindestens 24 Kohlenstoffatome aufweist und bei Raumtemperatur flüssig ist;

(b) 5 bis 50 Gewichtsteile eines Emulgiermittels, ausgewählt aus:

(i) verzweigtkettigen Alkoholen mit mindestens zwei C&sub6;-C&sub2;&sub4;-Alkylketten und mit insgesamt 12 bis 28 Kohlenstoffatomen, die mit 3 bis 12 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid und Propylenoxid, alkoxyliert worden sind; und

(ii) C&sub3;-C&sub6;-Polyalkoholen mit mindestens drei Hydroxylgruppen, die mit 5 bis 40 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid und Propylenoxid, alkoxyliert worden sind, gefolgt von einer Veresterung in einem sauren Milieu mit 3 bis 6 Molen einer verzweigtkettigen C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub8;-Fettsäure.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der der Siliciumkohlenwasserstoff hauptsächlich Verbindungen der Formel Si R&sub1; R&sub2; R&sub3; R&sub4; umfaßt, in der R Methyl ist und R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander ausgewählt sind aus C&sub8;-C&sub1;&sub2;- Alkyl.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der mindestens 50 % der Alkylenoxide, die die Emulgiermittel enthalten, Ethylenoxid sind.

6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in der die Emulgiermittel ein Hydrophile-lipophile-Gleichgewicht (HLB) zwischen 6 und 13 haben.

7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in der die Emulgiermittel ein Hydrophile-lipophile-Gleichgewicht (HLB) zwischen 7 und 12 haben.

8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer Viskosität von weniger als 200 Centipoise bei 25ºC, einer Polyurethanabsorption von weniger als 3 % bezogen auf das Gewicht von elastomerem Polyurethan, einer hydrodynamischen Faser-zu-Metall-Reibung auf Polyester und Nylon von weniger als 1,06 bzw. 0,99 und einer Faser-zu-Faser Grenzreibung auf Polyester und Nylon von weniger als 0,27 bzw. 0,37.

9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in der das Emulgiermittel ein verzweigtkettiger Alkohol mit mindestens zwei aliphatischen C&sub4;-C&sub3;&sub2;-Ketten und insgesamt 12 bis 36 Kohlenstoffatomen ist, der mit 3 bis 30 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid und Glycidol, alkoxyliert worden ist.

10. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in der das Emulgiermittel ein verzweigtkettiger Alkohol mit mindestens zwei C&sub6;-C&sub2;&sub4;-Alkylketten und insgesamt 12 bis 28 Kohlenstoffatomen ist, der mit 3 bis 12 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid und Propylenoxid, alkoxyliert worden ist.

11. zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, in der das Emulgiermittel ein Guerbet-Alkohol mit mindestens zwei C&sub6;-C&sub2;&sub4;-Alkylketten und 12 bis 28 Kohlenstoffatomen ist, der mit 3 bis 20 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid und Propylenoxid, alkoxyliert worden ist.

12. Wäßrige Emulsion, die 3 bis 25 Gew.-% einer wie in einem der Ansprüche 1 bis 11 beanspruchten Ausrüstungszusammensetzung enthält.

13. Wäßrige Emulsion, die 3 bis 25 Gew.-% einer wie in Anspruch 12 beanspruchten Ausrüstungszusammensetzung mit:

(a) 50 bis 95 Gewichtsteilen eines Siliciumkohlenwasserstoffs mit der Formel:

Si R&sub1; R&sub2; R&sub3; R&sub4;

in der R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; Alkyl sind, vorausgesetzt, daß der Siliciumkohlenwasserstoff mindestens 24 Kohlenstoffatome aufweist und bei Raumtemperatur flüssig ist;

(b) 5 bis 50 Gewichtsteilen eines Emulgiermittels, ausgewählt aus:

(ii) C&sub3;-C&sub6;-Polyalkoholen mit mindestens drei Hydroxylgruppen, die mit 5 bis 40 Molen Alkylenoxiden, ausgewählt aus Ethylenoxid und Propylenoxid, alkoxyliert worden sind, gefolgt von einer Veresterung in einem sauren Milieu mit 3 bis 6 Molen einer C&sub1;&sub2;-C&sub2;&sub8;-Fettsäure,

enthält.

14. Emulsion nach einem der Ansprüche 12 oder 13, in der die Ausrüstungszusammensetzung 70 bis 90 Gewichtsteile des Siliciumkohlenwasserstoffs und 10 bis 25 Gewichtsteile des Emulgiermittels enthält.

15. Faser, die mit einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder mit einer Emulsion nach einem der Ansprüche 12 bis 14 behandelt worden ist.