DE69604598T2

DE69604598T2 - Verfahren zum schlichten von fäden

Info

Publication number: DE69604598T2
Application number: DE69604598T
Authority: DE
Inventors: Michael Mcabee; Warren Perkins; Donald Shomake
Original assignee: Callaway Corp
Current assignee: Callaway Corp
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: AU1417397A; WO1997022746A1; DE69604598D1; US5626952A; GR3032199T3; ATE185382T1; EP0877837A1; EP0877837B1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf das Schlichten von Spinnfasergarnen, insbesondere Baumwoll-Spinnfasergarnen durch Behandlung der Garne vor dem Weben mit einer Kombination aus einem durch Lösungspolymerisation hergestellten Polyacrylamid-Polymer mit niedrigem Molekulargewicht und Harnstoff.

Hintergrund der Erfindung

Die Verwendung verschiedener Verbindungen als Schlichtmittel für Kettgarne zur Verhinderung des Brechens der Garne während des Webens ist allgemein bekannt. Die Schlichtmittel werden vor dem Weben auf die Kettgarne aufgebracht, um den Garnen Festigkeit zu verleihen und sie gegen Abrieb bzw. Abnutzung zu schützen. Traditionelle Schlichtmittel für Spinnfasergarne enthalten im allgemeinen Filmbildner, wie Stärke, Stärke-Derivate, Polyvinylalkohol, Polyesterharze, Wachse, Acryl-Polymere und -Copolymere (und ihre Salze), Benetzungsmittel, Antistatikmittel und dgl. Die derzeit im Handel erhältlichen Schlichtmittel basieren überwiegend auf Stärke in Kombination mit einem oder mehreren Vertretern aus der Gruppe Polyvinylalkohol, Polyesterharze, Acrylcopolymerharze und Wachse.
Ein gutes Schlichtmittel ist ein solches, das einen Film mit einer ausreichenden Festigkeit bildet, um das geschlichtete Garn zu schützen, der jedoch nicht so fest ist, daß das Garn vor dem Schlichtefilm bricht. Dies ist besonders wichtig, weil Garne im allgemeinen in einem Schlichtkasten geschlichtet werden, dann das Wasser auf Wasserdampf-Kanistern entfernt wird und die Garne eine Bahn bilden. Dann wird diese Garnbahn über Auflockerungsstäbe laufen gelassen, um die Bahn vor dem Weben wieder in einzelne Garne zu zerlegen.
Die meisten früheren Versuche, Polyacrylamid-Homopolymere als Schlichtmittel zu verwenden, waren erfolglos. So ist beispielsweise in US-A-4 515 855 die Verwendung von Acrylamid-Copolymeren und -Multipolymeren mit mindestens einer monomeren Verbindung beschrieben, die eine hydrophobe polymerisierbare reaktionsfähige Vinyl- oder Vinylidengruppe enthält, es wird jedoch darauf hingewiesen, daß Acrylamid-Homopolymere den Fasern während des Webens nur einen geringen Schutz verleihen. Nach Beispiel 11 wird eine Polyacrylamid-Polymer-Lösung auf zu 100% unbehandelte Einfaden-Garne aufgeklotzt. Darin sind keinerlei Angaben bezüglich des Typs des Polyacrylamid- Polymers oder seines Molekulargewichtes enthalten. Die Bewertung der mit Polyacrylamid beklotzten Garne zeigt, daß nur ein geringer Unterschied besteht in bezug auf Leistungsfähigkeit gegenüber Stärke allein und daß eine wesentlich schlechtere Leistungsfähigkeit erzielt wird als mit den beanspruchten Copolymeren und Multipolymeren. In US-A-4 410 588 ist eine ähnliche Angabe in bezug auf Acrylamid-Homopolymere enthalten, aber auch hier sind keine Details zu finden.
In US-A-5 397 633 der Anmelderin ist ein Verfahren zum Schlichten eines Baumwoll-Spinnfasergarns mit einer Polyacrylamid-Polymer-Lösung beschrieben. Die vorliegende Erfindung stellt demgegenüber eine Verbesserung dar.
Da die bereits bekannten Schlichtmittel für die Verwendung bei der Verarbeitung von Spinnfasergarnen nicht vollständig zufriedenstellend sind, besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, bestimmte Mängel der Schlichten des Standes der Technik, insbesondere bei der Verarbeitung von Spinnfasergarnen, beispielsweise Gemischen von Baumwolle mit Polyester, Acrylgarnen und Gemischen von Wolle mit anderen Fasern, zu beseitigen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, bestimmte Mängel zu beseitigen, die auftreten, wenn diese Garne überfärbt werden sollen.
Außerdem besteht mit der zunehmenden Bedeutung sowohl des allgemeinen Umweltschutzgedankens als auch der Bearbeitung von Bekleidung in der Denim-Industrie, beispielsweise durch Stone-Washing, durch Vorwaschen und dgl., ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Schlichtmittel zu entwickeln, das für die Umwelt weniger schädlich ist als die konventionellen Schlichtmaterialien, d. h. das einen geringeren biologischen Sauerstoffbedarf (BOD) und einen geringeren chemischen Sauerstoffbedarf (COD) aufweist.
Ziel der Erfindung ist außerdem die Entwicklung einer Schlicht-Zusammensetzung, die ausreichend wasserlöslich ist, so daß sie leicht und vollständig aus einem Stoff nach dem Weben wieder herausgewaschen werden kann, wodurch (i) Farbstoffdefekte verhindert werden (ii) das Mikrobenwachstum als Folge einer unvollständigen Entfernung der Schlichte (das häufig bei konventionellen Schlichten auftritt) verhindert wird und (iii) Energie eingespart wird.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein wirksames nichtionisches Schlichtmittel zu entwickeln, das die Verwendung von kationischen Fixiermitteln wie Polyamin und Polyamid-Polymeren erlaubt.
Ein noch weiteres Ziel besteht darin, eine Schlichte zu entwickeln, bei der keine "Rißbildung" oder "Faltenbildung" auf Stoffen bzw. Geweben, die aus Spinnfasergarnen hergestellt sind, insbesondere auf einem Garn-gefärbten Stoff bei der Bekleidungs-Bearbeitung entstehen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Schlichtmittel zu entwickeln, das in Gegenwart sehr hoher Feuchtigkeitsgehalte, wie sie in Webräumen üblich sind, nicht anhaftend oder klebrig wird.
Diese und noch weitere Ziele gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei einem Verfahren zum Schlichten von Spinnfasergarnen, bei dem man (1) eine wäßrige Lösung, die ein Lösungs-polymerisiertes Polyacrylamid-Polymer mit einer Viskosität von etwa 400 bis 900 mPas (400-900 cP) bei einem Feststoff-Gehalt von 20% enthält, auf ein Garnsubstrat aufbringt und (2) das behandelte Substrat trocknet. Nach der vorliegenden Erfindung wird dieses Verfahren verbessert durch Zugabe von Harnstoff zu der Polymerlösung unter Bildung einer gemischten Lösung, bevor diese aufgebracht wird, wobei der Harnstoff in einer Menge von etwa 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers, zugegeben wird und das Polymer und der Harnstoff in einer Menge aufgebracht werden, die ausreicht, um dem Garn eine höhere Abriebs- bzw. Abnutzungsbeständigkeit zu verleihen, während sie gleichzeitig durch Waschen mit Wasser aus dem Garn entfernt werden können. Das Polymer und der Harnstoff werden vorzugsweise in einer Menge aufgebracht, die ausreicht, um den Webnutzeffekt des Garnsubstrats um mindestens etwa 3% zu erhöhen, verglichen mit einer konventionellen Stärke-Schlichtmittel- Zusammensetzung.
Wenn das Spinnfasergarn-Substrat ein angefärbtes Baumwoll-Spinnfasergarn ist, beträgt eine geeignete Menge des Polyacrylamid-Lösungspolymers im allgemeinen etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Garns. Wenn die Spinnfasergarn-Substrate Baumwoll-Frottee-Florgarne sind, beträgt eine geeignete Menge des Polyacrylamid-Lösungspolymers etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% und eine geeignete Menge des Harnstoffs beträgt etwa 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers. Sowohl unzureichende als auch übermäßig hohe Mengen der Schlichte setzen, wie gefunden wurde, den Webnutzeffekt herab auf einen Wert unterhalb desjenigen, wie er nach der vorliegenden Erfindung erzielt wird.
Erfindungsgemäß kann der Webnutzeffekt beträchtlich erhöht werden unter gleichzeitiger Herabsetzung der Gesamtmenge an erforderlichem Schlichtmittel. Bei dieser wirtschaftlichen Behandlung entsteht ein geschlichtetes Garn, das umweltfreundlicher ist als die geschlichteten Garne des Standes der Technik und das zu Geweben (Stoffen) mit einem sehr niedrigen BOD-Wert und einem verminderten COD-Wert, verglichen mit einer konventionellen Schlichte, führt.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung des Verfahrens zum Schlichten von Spinnfasergarnen, bei dem man
(1) eine wäßrige Lösung, die ein Lösung-polymerisiertes Polyacrylamid- Homopolymer enthält, das bei einem Feststoff-Gehalt von 20% eine Viskosität von etwa 400 bis 900 mPas (400-900 cPs) aufweist, auf ein Garnsubstrat aufbringt und
(2) das behandelte Substrat trocknet.
Dieses Verfahren wird erfindungsgemäß verbessert durch Zugabe von Harnstoff zu der Polymerlösung unter Bildung einer gemischten Lösung vor dem Aufbringen derselben, wobei der Harnstoff in einer Menge von etwa 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers, zugegeben wird und das Polymer und der Harnstoff in einer Menge aufgebracht werden, die ausreicht, um dem Garn eine hohe Abriebs- bzw. Abnutzungsbeständigkeit zu verleihen, während sie gleichzeitig durch Waschen mit Wasser aus dem Garn entfernt werden können.
Das Polymer und der Harnstoff werden vorzugsweise in einer Menge aufgebracht, die ausreicht, um den Webnutzeffekt des Garnsubstrats um mindestens etwa 3% zu erhöhen, verglichen mit einer konventionellen Stärke- Schlichtmittel-Zusammensetzung.
Wenn das Spinnfasergarn-Substrat ein gefärbtes Baumwoll-Spinnfasergarn ist, beträgt eine geeignete Menge des Polyacrylamid-Lösungspolymers im allgemeinen etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Garns. Wenn die Spinnfasergarn-Substrate Baumwoll-Frottee-Florgarne sind, beträgt eine geeignete Menge des Polyacrylamid-Lösungspolymers vorzugsweise etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% und eine geeignete Menge des Harnstoffs beträgt etwa 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers. Wie gefunden wurde, führen sowohl unzureichende als auch übermäßig hohe Mengen der Schlichte zu einer Verringerung des Webnutzeffekts auf einen Wert unterhalb desjenigen, wie er nach der vorliegenden Erfindung erzielt wird.
Mit der vorliegenden Erfindung kann der Webnutzeffekt beträchtlich erhöht werden bei gleichzeitiger Verminderung der Gesamtmenge an erforderlichem Schlichtmittel. Bei dieser wirtschaftlichen Behandlung entsteht ein geschlichtetes Garn, das umweltfreundlicher ist als die geschlichteten Garne des Standes der Technik und man erhält Stoffe (Gewebe), die einen sehr niedrigen BOD- Wert und einen verminderten COD-Wert aufweisen, verglichen mit einer konventionellen Schlichte.
Geeignete Polyacrylamid-Polymere sind Homopolymere, die nach einem Lösungspolymerisations-Verfahren - im Gegensatz zu einem Substanz- oder Suspensions- oder Emulsions- oder Umkehremulsions-Polymerisationsverfahren - hergestellt worden sind. Die in Lösung polymerisierten Polyacrylamid-Homopolymeren haben im allgemeinen ein niedriges Molekulargewicht, was sich äußert in einer Viskosität einer 20 gew.-%igen wäßrigen Lösung derselben, die nur etwa 400 bis 900 mPas (400-900 cP), vorzugsweise etwa 500 bis etwa 800 mPas (500-800 cP), beträgt, bestimmt unter Verwendung eines Brookfield RVT-Viscometers bei 25ºC unter Verwendung einer Spindel #3 bei 50 UpM. Es wird angenommen, daß diese Viskosität einem Molekulargewicht in dem Bereich von etwa 30 000 bis etwa 180 000 Dalton entspricht. Es sollte sorgfältig darauf geachtet werden, daß eine Hydrolyse des Polyacrylamid- Polymers verhindert wird, da die Anwesenheit von Säuregruppen, wie gefunden wurde, nachteilig für die Eigenschaften des Schlichtmittels sind, insbesondere bei hohen Feuchtigkeits-Gehalten, wie sie üblicherweise in Webräumen zu finden sind, um das Webverfahren zu erleichtern.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Polyacrylamid-Lösungspolymeren kann irgendein konventionelles Acrylamid-Lösungspolymerisations- Verfahren angewendet werden. Im allgemeinen werden Acrylamid-Monomere in einem wäßrigen Medium in einer inerten Atmosphäre und in Gegenwart einer katalytischen Menge einer Freiradikal-Quelle wie Ammoniumpersulfat, Natriumbisulfit und dgl. polymerisiert. Die Reaktionsmischung wird in der inerten Atmosphäre gerührt, bis die Polymerisation beendet ist. Das resultierende Produkt ist eine leicht viskose Lösung, die je nach ihrem Feststoffgehalt erfindungsgemäß direkt verwendet werden kann oder auf einen niedrigeren Feststoffgehalt verdünnt werden kann. Ein besonders geeignetes Polyacrylamid- Polymer ist von der Firma Callaway Chemical Company, Columbus, Georgia, unter dem Handelsnamen "Callaway 4600" erhältlich.
Die wäßrige Polymer-Harnstoff-Lösung kann hergestellt werden durch einfaches Auflösen des Harnstoffs in dem Polyacrylamid-Lösungspolymer und Vermischen, bis eine homogene Lösung gebildet worden ist. Die Polyacrylamid-Polymer/Harnstoff-Mischung enthält im allgemeinen etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% einer Kombination aus dem Polyacrylamid-Polymer und dem Harnstoff, wobei der Harnstoff in einer Menge von etwa 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers, vorliegt. Vorzugsweise beträgt die Harnstoffmenge etwa 20 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers. Eine geeignete Zusammensetzung aus einem Lösungspolyacrylamid und Harnstoff ist erhältlich von der Firma Callaway Chemical Company unter der Handesbezeichnung "Callaway 1640", ein Gemisch von Callaway 4600 mit Harnstoff in einem Callaway 4600/Harnstoff-Verhältnis von 4/l, bezogen auf Feststoffbasis.
Vorzugsweise werden die Spinnfasergarne mit einer solchen einfachen wäßrigen Mischung aus einem Polyacrylamid-Lösungspolymer und Harnstoff geschlichtet. Obgleich dies derzeit nicht bevorzugt ist, können Additive der Polyacrylamid-Lösungsolymer/Harnstoff-Mischung zugesetzt werden. So kann beispielsweise Stärke in einer Menge von etwa 5 bis etwa 95 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers zugesetzt werden, um dem Gewebe (Stoff) Steifheit zu verleihen, obgleich dadurch die Wirksamkeit der Schlicht-Zusammensetzung vermindert wird. Entsprechend ist auch Wachs unerwünscht, weil es in der wäßrigen Lösung nicht leicht löslich ist und es erforderlich macht, daß die Schlichte-Lösung bei höheren Temperaturen verwendet wird, um das Wachs in Lösung zu halten. Dennoch kann es in einer Menge von etwa 1 bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers, zugegeben werden.
Viskositäts-Builder, beispielsweise Natriumalginat oder Hydroxyethylcellulose, können zugegeben werden je nach der jeweils verwendeten spezifischen Vorrichtung. Obgleich dies nicht bevorzugt ist, kann ein Modifizierungsmittel wie Polyvinylalkohol der Schlicht-Zusammensetzung zugesetzt werden, um die Viskosität zu erhöhen und die Filmbildungs-Eigenschaften zu modifizieren. Die Polyvinylalkohol-Menge kann etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% betragen. Entsprechend können auch andere konventionelle Schlicht-Additive, beispielsweise Bindemittel, Gleitmittel, Weichmacher, Stabilisatoren und dgl., einzeln oder in Kombination verwendet werden. Bindemittel können in Mengen von etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% zugesetzt werden, während Gleitmittel und Weichmacher in Mengen von etwa 1 bis etwa 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers, zugegeben werden können. Es können auch Trennmittel in einer Menge von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% verwendet werden, um das Haften der Zusammensetzung an einer nicht mit Teflon® beschichteten Zusammensetzung zu verhindern. Ein derzeit bevorzugtes Trennmittel ist Lecithin.
Das Polyacrylamid-Lösungspolymer und der Harnstoff werden auf die Spinnfasergarne in Mengen aufgebracht, die ausreichen, um dem Garn einen hohen Grad von Abriebs- bzw. Abnutzungsbeständigkeit zu verleihen, die jedoch nach dem Weben durch Waschen mit Wasser aus dem Garn wieder entfernbar sind. Vorzugsweise wird die Polymer/Harnstoff-Lösung in einer Menge verwendet, die ausreicht, um den Webnutzeffekt des Garnsubstrats um mindestens etwa 3%, verglichen mit einem konventionellen Stärke-Schlichtmittel, und um mindestens etwa 1%, verglichen mit Polymer-Lösungen, die mit einem Polyacrylamid-Lösungspolymer allein hergestellt worden sind, d. h. in Abwesenheit von Harnstoff, zu erhöhen. Diese Webnutzeffekte werden bestimmt durch Bildung des Durchschnittswertes des Webnutzeffektes bei einer Reihe von Webstühlen, die den gleichen Produkt-Typ herstellen zum Zeitpunkt der Durchführung eines Webeversuchs mit den Schlichtmitteln. Im allgemeinen enthalten die konventionellen Stärke-Schlichtmittel Stärke in Kombination mit einem oder mehreren Vertretern aus der Gruppe Polyvinylalkohol, Acryl- Bindemittel, Wachse, Acryl-Copolymere und dgl.
Die Menge des Polyacrylamid-Lösungspolymers in der Polyacrylamid-Lösungspolymer/Harnstoff-Mischung variiert und kann durch Faktoren, beispielsweise den Typ des behandelten Spinnfasergarns, beeinflußt werden. Wenn das Spinnfasergarn-Substrat ein gefärbtes Spinnfasergarn ist, liegt eine geeignete Auftragsmenge des Polyacrylamid-Lösungspolymers in dem Bereich von etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Garns. Wenn das Garn vor dem Schlichten angefärbt worden ist, beträgt die Menge des Lösungs-polymerisierten Polyacrylamid-Polymers etwa 3 bis etwa 12 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Garns. Wenn das Spinnfasergarn-Substrat aus nicht-gefärbten Frottee-Florgarnen besteht, ist eine geeignete derartige Menge im allgemeinen niedriger, d. h. sie liegt in dem Bereich von etwa 1 bis 5 Gew.- %, wiederum bezogen auf das Gewicht des Garns. Wenn das Garn ein nichtgefärbtes Baumwoll-Frottee-Florgarn ist, beträgt die Menge des Polyacrylamid-Polymers vorzugsweise etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% und die Menge des Harnstoffs beträgt etwa 0,2 bis etwa etwa 0,6 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Garns. Unzureichende Mengen an Schlichte-Zusammensetzung führen zu einer Verringerung des Webnutzeffekts. Übermäßige Mengen an Schlichte können ebenfalls zu einer Verringerung des Webnutzeffekts führen.
Das Aufbringen des Polyacrylamid-Lösungspolymers und des Harnstoffs auf die Spinnfasergarne kann erzielt werden durch konventionelles Aufklotzen, Aufsprühen, Klingenbeschichten und dgl. Vorzugsweise werden der Harnstoff und das Polymer in Form einer gemischten Lösung bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa Raumtemperatur bis etwa 100ºC (212ºF), vorzugsweise von etwa 38 bis 57ºC (100-135ºF), aufgebracht. Obgleich dies wegen einer Hautbildung auf der Oberfläche der Schlichte-Lösung in dem Schlichte-Kasten nicht bevorzugt ist, kann die Polyacrylamid/Harnstoff-Schlicht-Zusammensetzung bei Temperaturen von bis zu etwa 100ºC (212ºF) aufgebracht werden. Vorzugsweise wird das Garn auf einer Haspel gebäumt und durch einen Schlichtekasten geführt und die Quetschwalzen werden so eingestellt, daß die gewünschte Menge an Schlichtmittel-Feststoffen abgeschieden wird. Danach werden die behandelten Garne getrocknet, üblicherweise durch Erhitzen für eine vorgegebene Zeitspanne über Wasserdampf-Kanistern. Die resultierenden Garne liegen in Form einer Bahn vor, die über Auflockerungsstäbe laufen gelassen wird, um die Garnbahn für das Weben wieder zu einzelnen Garnen zu zerlegen.
Geeignete Garne für die erfindungsgemäße Verwendung sind Spinnfasergarne, die Baumwoll-, Polyester-, Acryl-, Woll- und/oder Rayon-Fasern enthalten. Zu diesen Garnen gehören Ring-, Offenend- und Luftstrom-Spinnfasergarne. Die Spinnfasergarne können solche eines Einzelfaden-Typs oder einer Mi schung von zwei oder mehr Fäden sein. Zweidrähtige Acrylgarne (Doppelfaden-Acrylgarne) sind bevorzugte Acrylgarne.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht ein Schlichte-Überzug auf Spinnfasergarnen, der beim nachfolgenden Waschen leicht entfernt werden kann. Der bei diesem Waschen erhaltene Abstrom ist insbesondere weit weniger schädlich für die Umwelt als die handelsüblichen Schlichte-Produkte auf Stärkebasis. Der ungefähre biologische Sauerstoffbedarf und der ungefähre chemische Sauerstoffbedarf für die erfindungsgemäß verwendeten Polyacrylamid-Lösungs-Homopolymeren, im Vergleich zu Stärke, ist wie folgt: Tabelle I
Die behandelten Textil-Substrate sind ferner dadurch charakterisiert, daß sie im allgemeinen weniger Gesamt-Schlichtmittel erfordern als es derzeit üblicherweise verwendet wird. So sind beispielsweise bei traditionellen Schlichte- Formulierungen, die in Verbindung mit einem gefärbten Garn verwendet werden, etwa 9 bis etwa 16 Gew.-% Schlichte-Auftrag üblicherweise erforderlich, um einen ausreichenden Schutzgrad während des Webens zu erzielen. Bessere Ergebnisse bei praktischen Feldversuchen mit der erfindungsgemäßen Schlicht-Zusammensetzung wurden bei nur 3 bis 4 Gew.-% Polyacrylamid- Lösungspolymer und 0,5 bis 1 Gew.-% Harnstoff erzielt. In entsprechender Weise werden bei traditionellen Schlichte-Formulierungen, die in Verbindung mit nicht-gefärbtem Frottee-Florgarn verwendet werden, etwa 3 bis etwa 5 Gew.-% Schlichte üblicherweise verwendet, während erfindungsgemäß die Menge der Schlicht-Zusammensetzung auf etwa 1,25 bis 2,5 Gew.-% herabgesetzt werden kann. Bei Polyester-Mischgeweben und Rayon-Mischgeweben kann die konventionelle Schlichtebeladung von 10 bis 15% herabgesetzt wer den auf etwa 9 bis 12% mit der erfindungsgemäßen Schlicht-Lösung. Wenn es sich bei dem Garn um ein zweidrähtiges Acrylgarn handelt, wird durch einen etwa 1 bis 3%igen Schlichte-Auftrag der Polyacrylamid/Harnstoff- Schlicht-Zusammensetzung der Webnutzeffekt des Garns signifikant verbessert. Bei der konventionellen Herstellung werden zweidrähtige Acrylgarne derzeit normalerweise nicht vor dem Weben geschlichtet.
Wenn das Spinnfasergarn-Substrat vorher angefärbt worden ist, wie dies bei der Denim-Behandlung üblich ist, können sowohl das nach dem Weben hergestellte Gewebe (Stoff) als auch die daraus hergestellte Bekleidung direkt überfärbt werden, ohne daß es erforderlich ist, das Schlichtmittel vorher zu entfernen. Natürlich kann die Schlichte gewünschtenfalls auch vor dem Überfärben entfernt werden.
Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren, ohne es jedoch darauf zu beschränken. Alle darin angegebenen Teile und Prozentsätze beziehen sich, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Beispiel 1

Es wurde eine geeignete Polymer/Harnstoff-Schlicht-Lösung hergestellt. Zur Herstellung des Polymers wurden 190,5 g wäßriges Acrylamid (52,5% echte Feststoffe) zu 300,0 g Wasser in einem geeigneten Reaktionsbehälter unter ausreichendem Rühren zugegeben, um eine ausgeprägte Verwirbelung zu erzielen. Es wurde mit dem Einleiten von Stickstoff begonnen und es wurde eine Lösung von 0,36 g Natriumhypophosphit in 5,1 g Wasser in den Reaktionsbehälter eingeführt. Die Reaktionsmischung wurde geringfügig erwärmt auf eine Temperatur von 23 bis 26ºC und dann wurde der Stickstoff von einer Einleitung in eine Schutzgasatmosphäre umgewandelt. Es wurden 0,96 g Ammoniumpersulfat zugegeben und innerhalb von 20 s wurde außerdem eine vorgemischte Lösung von 0,14 g Natriummetabisulfit in 1,2 g Wasser zugegeben. Danach wurde der Reaktionsbehälter versiegelt und die Polymerisations reaktion wurde ablaufen gelassen. Es wurde eine ausreichende Kühlung angewendet, um die Reaktionstemperatur zwischen 80 und 90ºC zu halten.
Nachdem die Exothermie aufgehört hatte, wurde eine Lösung von 0,02 g Natriummetabisulfit in 0,25 g Wasser zugegeben, die Kühlung wurde entfernt und die Reaktionsmischung wurde 45 min lang stehen gelassen. Nach dem Abkühlen auf 50 bis 55ºC wurde der pH-Wert mit Natronlauge auf 5 bis 7 eingestellt und die Lösung wurde bis auf 20 Gew.-% Feststoffe verdünnt. Die resultierende verdünnte Polymerlösung wies eine Viskosität von 650 mPas (650 cps) auf, bestimmt mittels eines Brookfield RVT-Viscometer, Spindel Nr. 3, 50 UpM bei 25ºC.
25 g Harnstoff wurden in der Polymer-Lösung gelöst und damit vermischt zur Herstellung einer praktisch homogenen Mischung von Polyacrylamid und Harnstoff. Das Zumischen des Harnstoffs wurde in dem Reaktionsbehälter bei 50 bis 55ºC durchgeführt.

Beispiel 2

Nach den Verfahren des Beispiels 1 wurden Schlicht-Formulierungen hergestellt aus Polyacrylamid-Polymer, das 0, 5, 10, 25 und 50 Gew.-% Harnstoff enthielt, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamids. Aus diesen Formulierungen wurden Filme gegossen und einer Reihenuntersuchung unterworfen zur Bestimmung der Flexibilität, Zähigkeit und Haftung an Polyester und Cellulose. Auf der Basis dieser Studien wurde die Schlicht-Formulierung, die 25 Gew.-% Harnstoff enthielt, für den Auftrag auf ein Garn ausgewählt.
Es wurde eine Kette, bestehend aus 50 Garnen, mit einer Breite von 4,44 cm (1,75 inches) und einer Länge von 22,8 m (25 yards), verwendet. Der Quetschdruck betrug 201 kPa (15 psig) und die Geschwindigkeit der Kettschlichtmaschine betrug im allgemeinen 10 bis 15 ypm, wie für die Feuchtigkeits-Kontrolle erforderlich. Es wurden vier Trocknungszylinder mit einer Temperatur von etwa 250ºC verwendet. Die ersten beiden Zylinder waren mit Te flon® beschichtete Zylinder. Ein nichtgefärbtes Offenend-Garn (6's), ein aus 100% Baumwolle bestehendes Garn, wurde durch den Schlichtekasten geführt und dann mit den Walzen zusammengepreßt. Es wurden die folgenden Tests mit den Garnen durchgeführt, die mit verschiedenen Aufträgen des Schlicht-Materials behandelt worden waren, zur Bestimmung (i) der Abriebs- bzw. Abnutzungsbeständigkeit, (ii) der Festigkeit und (iii) der Dehnung. Die Garntests wurden durchgeführt mit Proben, die mindestens 4 h lang bei Standard-Textil-Bedingungen (relative Feuchtigkeit von 65% bei 21ºC (70ºF)) konditioniert worden waren.

Abriebs- bzw. Abnutzungsbeständigkeit

Die Abriebs- bzw. Abnutzungsbeständigkeit der behandelten Garne wurde mittels einer Sulzer-Ruti-Bahn-Testvorrichtung bestimmt, welche die Web- Bedingungen simuliert durch Spannen von 15 Garn-Proben in einer vorgegebenen Weise und cyclisches Reiben des Garns an Metallstiften. Die Anzahl der Abriebs-Cyclen, die erforderlich war, um jedes Garn zum Brechen zu bringen oder die Bildung einer Fusselkugel auf dem Garn hervorzurufen, wurde bestimmt. Die Abriebs-Eigenschaften des Garns wurden visuell bewertet nach 500 und 1200 Abriebs-Cyclen. Es wurden der Garnbruch, die Bildung von Fusselkugeln und das haarige Aussehen der behandelten Garne bewertet. Im allgemeinen wurden Proben, die zwei oder mehr Fusselkugeln während 1200 Abriebs-Cyclen bildeten, als Versager gewertet. Alle dem Abrieb unterzogenen Proben wurden eingespannt und waren für Inspektionen zugänglich:
Die Abriebsbeständigkeit von feineren Garnen (mit einer höheren Feinheitsnummer) wurde auf einer Zweigle-Abriebsvorrichtung bestimmt, bei der das Garn (das bei einer konstanten Spannung gehalten wurde) an Standard- Schleifpapier so lange gerieben wurde, bis das Garn brach. Die Anzahl der Abriebs-Cyclen, die erforderlich waren bis zum Bruch des Garns, wurde bestimmt.

Festigkeit und Dehnung

Zur Bewertung des Effekts der Schlichtmittel auf die Festigkeit und Dehnung der Garne wurde eine Instron-Zerreißfestigkeits-Testvorrichtung verwendet, in der der Test darin bestand, 25 einzelne Garnproben, die aus der Kettbahn willkürlich ausgewählt worden waren, zum Brechen zu bringen.

Filmuntersuchungen

Es wurde Filme gegossen, um den Effekt verschiedener Additive auf die Eigenschaften des Polyacrylamid-Polymers zu beurteilen und das Callaway 4600 mit anderen Schlicht-Materialien zu vergleichen. Die Filme wurden hergestellt durch Gießen von 100 g der Formulierung auf eine mit Teflon® beschichtete Pfanne und Eindampfen der Lösung bis zur Trockne in einem Ofen bei 93ºC (200ºF).

Haftungsuntersuchungen

Die Haftung an Polyester (Mylar) und Cellulose (Cellophan) wurde getestet durch Aufbringen von Tröpfchen der verschiedenen Schlichte-Lösungen auf Folien aus diesen beiden Materialien und Trocknenlassen derselben in der umgebenden Luft.
Die Ergebnisse der Tests zeigten, daß die Zugabe von Harnstoff zu dem Polyacrylamid-Polymer das Leistungsvermögen des Polymers als Kettschlichte dramatisch verbesserte. Durch die Zugabe von Harnstoff wurden die Abriebs- bzw. Abnutzungsbeständigkeit, die Dehnung und die Festigkeit der geschlichteten Garne verbessert, verglichen mit Formulierungen ohne Harnstoff. Die Filmuntersuchungen zeigten, daß die Polymer/Harnstoff-Schlicht-Formulierungen Filme mit ausreichender Festigkeit bildeten, um das geschlichtete Garn zu schützen, die jedoch nicht so fest waren, daß das Garn vor dem Schlichtefilm brechen würde. Die Zusammensetzungen ergeben somit gute Schlichtmittel. Die Zähigkeit und Flexibilität der Filme ist, wie angenommen wird, verantwortlich für die ausgezeichnete Festigkeit, Dehnbarkeit und Abriebs- bzw. Abnutzungständigkeit von Garnen, die mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geschlichtet worden sind. Die Haftungsuntersuchungen zeigten, daß die Polyacrylamid/Harnstoff-Schlicht-Formulierungen sowohl an Polyester (Mylar) als auch an Cellulose (Cellophan) besser hafteten als das Polyacrylamid-Polymer allein.

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 2 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Polyacrylamid-Polymer/Harnstoff-Lösung (80/20, auf Feststoffbasis) mit Stärke in den folgenden Verhältnissen gemischt wurde: 50/50, 25/75, 10/90.
Das Leistungsvermögen der Polyacrylamid-Polymer/Harnstoff/Stärke-Mischung in bezug auf die Abriebs- bzw. Abnutzungsbeständigkeit wurde geringfügig besser bei höheren Verhältnissen von Polyacrylamid-Lösungspolymer/Harnstoff zu Stärke. Die Polyacrylamid/Harnstoff-Lösung war in allen Fällen für eine gegebene Schlichte-Auftragsmenge besser als die Gemische von Polymer/Harnstoff-Lösung und Stärke. Dies läßt vermuten, daß die Stärke für das Leistungsvermögen der Polyacrylamid-Polymer/Harnstoff-Schlicht-Lösung schädlich war.

Beispiel 4

Es wurde ein Feldversuch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt durch Mischen von 204 kg (450 lbs) einer Polyacrylamid-Lösungspolymer-Harnstoff-Mischung (80/20 auf Feststoffbasis), die wie in Beispiel 1 hergestellt worden war mit 594 l (157 gallons) Wasser und Einfügung derselben in einen Schlichtekasten. Die Schlicht-Mischung wurde während des Auftrags in dem Schlichte-Kasten nicht gekocht, sondern auf 54ºC (130ºF) erhitzt. Es wurde ein indigoblau eingefärbtes Offenend-Garn (6's), ein 100% Baumwoll- Gewebe von 14 3/4 oz, durch den Schlichtekasten hindurchgeführt und dann mit Walzen zusammengequetscht, um 5,1 Gew.-% des Schlicht-Materials aufzubringen. Nach dem Trocknen auf Wasserdampf-Kanistern wurde die resultierende Bahn aus den Garnen über Auflockerungsstäbe (Schlichtmaschine) laufen gelassen, um die Bahn zum Weben wieder zu einzelnen Garnen zu zerlegen.
Auf der Schlichtmaschine traten keine Probleme auf und es wurde ein Webversuch durchgeführt. Gleichzeitig mit dem Versuch wurden in der Weberei etwa 100 andere Webstühle mit dem gleichen Spinnfasergarn laufen gelassen, das geschlichtet worden war unter Verwendung einer konventionellen Weberei-Schlicht-Zusammensetzung auf Stärkebasis für dieses Garn. Die konventionelle Zusammensetzung war eine Mischung von 136 kg (300 lbs) Stärke, 22,6 kg (50 lbs) Wachs und 757 l (220 gallons) Wasser. Der Webnutzeffekt des Webstuhls, betrug bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schlichtmittels 95% und der durchschnittliche Webnutzeffekt der auf konventionelle Weise geschlichteten Webstühle betrug etwa 91%. Der Webnutzeffekt wurde bestimmt durch Dividieren der Anzahl der theoretischen Einschüsse durch die tatsächliche Anzahl der Schußfäden (ein Einschuß trat jedesmal auf, wenn ein Füllgarn in das Gewebe eingesetzt wurde). Wenn ein Garn bricht, stoppt der Webstuhl, die Anzahl der Schußgarne pro Zeiteinheit nimmt ab. Die Typen der Garnbrüche wurden charakterisiert und ausgezählt zur Bestimmung des Webstuhl-Wirkungsgrades und auch um die Menge von Defekten (Brüchen) zu bestimmen, die mit der Kette in Zusammenhang standen und die im Zusammenhang mit dem Füllgarn standen (das Füllgarn enthielt keine Schlichte). Versuche mit mit Indigo angefärbten und mit Schwefel angefärbten 6's-Ring-Spinnfasergarnen ergaben ähnliche Ergebnisse wie in dem obigen Beispiel.

Beispiel 5

Das Verfahren des Beispiels 2 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß (1) das Spinnfasergarn ein 15's, 65/35 Polyester/Rayon-100% Baumwoll- Ring-Spinnfasergarn war, (ii) 256 kg (565 lbs) der 24%igen Polyacrylamid- Lösungspolymer-Harnstoff-Mischung am Anfang mit 511 l (135 gallons) Wasser gemischt wurden; (iii) der Schlichte-Auftrag 5,8% betrug und (iv) die Schlichte-Mischung auf 57ºC (135ºF) erhitzt wurde.
Die Ergebnisse eines Webversuchs im Vergleich mit etwa 20 Webstühlen eines mit konventioneller Stärke geschlichteten Garns, bestehend aus 113 kg (250 lbs) Stärke, 9 kg (20 lbs) Polyvinylalkohol, 9 kg (20 lbs) Wachsfflocken und 1324 l (350 gallons) Wasser. Die Standard-Auftragsmenge betrug 6%. Das erfindungsgemäß geschlichtete Garn war gegen mehr als 1500 Abriebs- bzw. Abnutzungscyclen beständig, während das konventionelle Garn nur gegenüber 733 Cyclen beständig war.

Beispiel 6

Das Verfahren des Beispiels 5 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß (i) das geschlichtete Garn ein 18's 60/40 Rayon/Wolle-Garn war, (ii) 512 kg (1130 lbs) der 24% Polyacrylamid-Polymer/Harnstoff-Lösung am Anfang mit 276 l (73 gallons) Wasser gemischt wurden und (iii) die Auftragsmenge des Polyacrylamid-Lösungspolymers 9% betrug und die Auftragsmenge des Harnstoffs 2% betrug.
Die Ergebnisse eines Webversuchs im Vergleich mit 100 Webstühlen mit einem konventionell geschlichteten Garn, bestehend aus 226 kg (500 lbs) Polyvinylalkohol, 36,2 kg (80 lbs) eines Acrylemulsions-Polymers, 36,2 kg (80 lbs) Wachs und 1211 l (320 gallons) Wasser, zeigten, daß der Webnutzeffekt des erfindungsgemäß behandelten Garns gleich oder besser war als derjenige der in konventioneller Weise geschlichteten Garne. Das erfindungsgemäß geschlichtete Garn war auch gegen 201 Abriebs- bzw. Abnutzungscyclen be ständig, verglichen mit nur 193 Abriebs- bzw Abnutzungscyclen für Garne, die mit konventionellen Formulierungen geschlichtet worden waren.

Claims

1. Verfahren zum Schlichten von Spinnfasergarnen, das die Stufen umfaßt:

(1) Aufbringen einer wäßrigen Lösung, die ein Lösungs-polymerisiertes Polyacrylamid-Homopolymer enthält und eine Viskosität von etwa 400 bis 900 mPas (400-900 cps) bei einem Feststoffgehalt von 20% aufweist, auf ein Garnsubstrat und

(2) Trocknen des behandelten Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerlösung Harnstoff zugesetzt wird unter Bildung einer gemischten Lösung und daß die gemischte Lösung aufgebracht wird, wobei der Harnstoff in einer Menge von etwa 10 bis 50 Gew. -%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamid-Polymers, zugegeben wird und das Polymer und der Harnstoff in einer Menge aufgebracht werden, die ausreicht, um dem Garn einen höheren Grad von Abriebsbeständigkeit zu verleihen, während sie gleichzeitig durch Waschen mit Wasser von dem Garn entfernt werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemischte Lösung etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% Polyacrylamid-Polymer und Harnstoff enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Garnsubstrat-Polymer ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Baumwolle, Polyester, Acryl, Wolle, Rayon und Mischungen davon.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn vor dem Schlichten gefärbt worden ist und daß die Menge des Lösungspolymerisierten Polyacrylamid-Polymers etwa 3 bis 12%, bezogen auf das Gewicht des Garns, beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schlichten des gefärbten Garns dieses weiterverarbeitet wird durch Verweben zu einem Textilmaterial (Gewebe) und anschließend überfärbt wird, ohne das Lösungs-Polyacrylamid-Polymer und den Harnstoff zu entfernen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Polyacrylamid-Polymers etwa 500 bis 800 mPas (500-800 cps) beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerlösung außerdem ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Versteifungsmitteln, Viskositätsmodifizierungsmitteln, Bindemitteln, Gleitmitteln, Weichmachern, Trennmitteln und Stabilisatoren, zugesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyacrylamid-Polymer-Harnstofflösung vor ihrer Verwendung Stärke in einer Menge von etwa 5 bis etwa 95 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamids, Polyvinylalkohol in einer Menge von etwa 1 bis etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacryalmids, ein Wachs in einer Menge von etwa 1 bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamids, oder Lecithin in einer Menge von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyacrylamids, zugesetzt wird.

9. Behandeltes Garn, das nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8 hergestellt worden ist.

10. Überfärbtes Textilmaterial, das nach dem Verfahren nach Anspruch 5 hergestellt worden ist.