EP0582602A1 - Neue wasserlösliche biologisch abbaubare kohlensäurepolyester und ihre verwendung als präparations- und gleitmittel für synthesegarne - Google Patents

Neue wasserlösliche biologisch abbaubare kohlensäurepolyester und ihre verwendung als präparations- und gleitmittel für synthesegarne

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EP0582602A1
EP0582602A1 EP92909074A EP92909074A EP0582602A1 EP 0582602 A1 EP0582602 A1 EP 0582602A1 EP 92909074 A EP92909074 A EP 92909074A EP 92909074 A EP92909074 A EP 92909074A EP 0582602 A1 EP0582602 A1 EP 0582602A1
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EP
European Patent Office
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carbonic acid
acid polyester
water
integer
polyester according
Prior art date
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Pending
Application number
EP92909074A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Goossens
Reinmar PEPPMÖLLER
Karl Winck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stockhausen GmbH and Co KG
Original Assignee
Chemische Fabrik Stockhausen GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to new water-soluble and biodegradable carbonic acid polyesters (polycarbonates) and their use as preparation and lubricants for synthetic yarns.
  • the object of the invention was therefore to provide low-viscosity, water-soluble and biodegradable products with high wetting action and high thermal stability, which can be used as spin finishes, i.e. are suitable as preparation and lubricants for synthetic yarns.
  • R 1 linear or branched, saturated or monounsaturated alkyl radical with 6 to 22 C atoms
  • R 2 hydrogen or methyl group
  • R 3 hydrogen or
  • n integer from 0 to 10
  • n integer from 5 to 16
  • z integer from 1 to 3.
  • the new, oligomeric, low-viscosity carbonic acid esters of polyalkylene glycols have a lower content than the products produced by conventional processes Freezing point, a more favorable consistency at room temperature, better hydrophilicity, show wetting effects and are biodegradable.
  • the invention is based on the surprising finding that the introduction of ester groups in the form of carbonic acid ester groups leads to the condensation of water-insoluble primary alcohols and to a limited extent water-soluble ones
  • Alkyl-poly-ethylene glycol ethers of such alcohols can be operated with polyalkylene glycol in such a way that there is no enhancement of the hydrophobic properties, as is customary for ester formations, and instead water-soluble compounds are formed.
  • the monofunctional, primary alcohol limits the molecular weight of the entire molecule. This results in the following structures for the new fiber preparation: a) complete condensation:
  • R 1 linear or branched, saturated or simple
  • R 2 hydrogen or methyl group n: integer from 0 to 10,
  • n integer from 5 to 16
  • z integer from 1 to 3.
  • the substituent R 2 contained in the polyalkylene glycol ether block can, if present several times, in each case be the same or different. In the latter case, there are adducts of ethylene and propylene oxide with block or random sequences.
  • the molecule obtained by the complete condensation can be divided into a central, hydrophilic block and two terminal, hydrophobic residues. This explains the preferred use of polyethylene glycol as a condensation component. Adducts with propylene oxide contain at least 80 mol% of ethylene oxide, since otherwise the hydrophilicity and thus the wetting effect of the polycarbonate are weakened too much.
  • the carbonic acid polyesters according to the invention can be obtained in a simple manner by transesterification of carbonic acid esters of low-boiling alcohols such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, with polyalkylene glycols and higher molecular weight alcohols or the corresponding alkyl (poly) ethylene glycol ethers with alkali analysis.
  • the low molecular weight alcohol is distilled off via a fractionation column.
  • the reaction can be carried out either with submission of portions or directly with the desired mixture of the hydroxy compounds. It is thus possible first to produce higher molecular weight dialkyl carbonate and then to further implement it with polyalkylene glycol and low molecular weight dialkyl carbonate until equilibrium.
  • the alkaline catalyst must be filtered off since it is not soluble in the product and creates a cloudiness. This is also possible without problems if an alkaline earth metal oxide, such as CaO, is used as the transesterification catalyst.
  • the high molecular weight dialkyl carbonates or the polycarbonates can be prepared on an industrial scale with a safety device in place by phosgenation of the alcohols and polyalkylene glycols.
  • a diol is generally used as the starting substance, in the simplest case water or ethylene glycol.
  • any other dihydric alcohol such as e.g.
  • 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-hexylene glycol, diethylene glycol ether or triethylene glycol ether can be used.
  • Bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or mixtures thereof, and special metal complexes such as cobalt-hexacyano-cobaltate act as catalysts.
  • the average molar mass of the polyether to be linked is limited to the maximum value of 300 according to the OH number, since higher molecular weight adducts cause the viscosity of the texturing oil to increase undesirably in the case of multiple linking.
  • polyalkylene glycols made of ethylene and propylene oxide are used as the central block, there are no restrictions with regard to the molecular structure. Both blockais and random adducts can be used, whereby each divalent plank can form the central unit.
  • synthetic, linear and branched primary alcohols with more than six carbon atoms such as hexanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, Dodecanol, tridecanol, tetradecanol, pentadecanol, hexadecanol, heptadecanol, octadecanol, nonadecanol, eicosanol, heneicosanol and docosanol as well as the linear alcohols obtained from natural fats capron alcohol, oenanthal alcohol, capryl alcohol, pelargon alcohol, lauryl alcohol, cap alcohol, alcohol alcohol, cap alcohol alcohol alcohol Behenyl alcohol as well as the monounsaturated such as oleyl alcohol are suitable. These can be used both in unchanged form and as hydroxyethyl ether
  • the water-soluble polycarbonates according to the invention can be used without addition or in admixture with other components as a lubricant and preparation for synthetic fibers, especially for the process step of friction texturing.
  • Common additional components are antistatic agents, anti-corrosion agents, anti-foaming agents, preservatives and possibly solubilizers.
  • the polycarbonates are applied directly when the fibers are spun after leaving the spinning shaft by means of metering pumps or preparation rollers.
  • the compounds can be applied in bulk or as an aqueous solution.
  • emulsifiers no longer need to be added due to their good water solubility and wetting properties. Since the condensation products are fully biodegradable, there is also no environmental hazard if the preparation according to the invention is rinsed off partially from the fiber material in subsequent washing processes. Wastewater treatment can therefore follow the same standards as happen with the commercial washing and cleaning agents.
  • Example 1 In a glass apparatus according to Example 1, 365 g of ethoxylated decanol (2 moles of ethylene oxide attached to Alfol 10 from Condea AG) with 150 g of dimethyl carbonate and 8 g of calcium oxide were slowly heated, first under reflux and then to 100 ° C., liberating methanol together distilled off with dimethyl carbonate. Then 600 g of polyethylene glycol (molecular weight 400) and 100 g of dimethyl carbonate were added and the mixture was treated as in Example 1. After filtering off the catalyst, a clear, thin and colorless oil resulted.
  • Example 3 PEG 400 4 EO-ALFOL 10
  • Example 4 PEG 600 n-dodecyl alcohol
  • Example 5 PEG / PPG 600 2 EO-ALFOL 10
  • Standard * Puropol FT 509 (Stockhausen GmbH). Since the product itself is not surface or surface active, 2% of a nonionic wetting agent (oxyethylated fatty alcohol, Intrasol FA 1218/10) was added.
  • a nonionic wetting agent oxyethylated fatty alcohol, Intrasol FA 1218/10
  • PES filaments (terephthalate, 167 dtex 32 f) were prepared with polycarbonate according to Examples 1 to 5 from an aqueous solution in such a way that an oil coating of 0.5% resulted.
  • the coefficient of sliding friction was determined using an F-meter (from Rothschild), the friction body consisting of chromed and polished steel.
  • Friction coefficient with a preload of 17cN Friction coefficient with a preload of 17cN:
  • polyester POY (titer: 290 dtex 32 f):
  • the preparation was applied immediately after the molten polymer emerged from the spinneret in the spinning shaft by metering a 10% strength aqueous solution using metering pumps.
  • Cooling plate 1.5 m
  • Friction unit 8 ceramic discs
  • Viscosity (Brookf., MPa * s) 180 150 solid 210 solid surface tension (mN / m, 10%) 29 28 29 30 30 solubility in water, 10% - - - - - - - - clear - - - - - - - - - - - - - - Cracking residue (220oC, 24 h,%) 1 1 1 1 1 1 1 1

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Description

Neue wasserlösliche biologisch abbaubare Kohlensäurepolyester und ihre Verwendung als Präparations- und Gleitmittel für Synthesegarne
Die Erfindung betrifft neue wasserlösliche und biologisch abbaubare Kohlensäurepolyester (Polycarbonate) und ihre Verwendung als Präparations- und Gleitmittel für Synthesegarne.
Um synthetische Fasern und Garne aus Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyacrylnitril und auch Cellulcseregenerat maschinell ohne Verschleiß und Bruch mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten zu können, werden antistatisch wirkende, reibungsmindernde Öle mit geringer Flüchtigkeit und hohem Flammpunkt eingesetzt. Für diese "Spinnpräparaτionen" werden im allgemeinen als Grundkomponenten dünnflüssige, wasserunlösliche Mineralöle, Esteröle oder Polyether verwendet (z.B. US-PS 3,338,830), die mit Hilfe von Emulgatoren entsprechend den Einsatzanforderungen auf Wassermischbarkeit eingestellt werden.
Mit zunehmender Geschwindigkeit der maschinellen Verarbeitung synthetischer Fasern, insbesondere bei Einsatz unter den harten Bedingungen der Friktionstexturierurg wurde der mechanischen und thermischen Stabilität von Faserpräparationen höhere Beachtung geschenkt. Unerwünschte Crackrückstände oder teerartige Ablagerungen auf den Heizschienenflächen bedeuten bei mineralölhaltigen Produkten häufig kostenintensive Störungen des Produktionsablaufs. Als Ausweg wurde ein bestimmter Typ eines Polyalkylenglykolethercarbonats vorgeschlagen (JP-PS 195437/83 bzw. EP-PS
0146234). Nach Struktur und Sythese konnten jedoch nur wasserunlösliche bzw. in Wasser emulgierbare Produkte erhal ten werden. Als vorteilhaft erwies sich der Einsatz von in Wasser selbstemulgierenden Ethylen-(Propylen)-oxidaddukten der Fettalkohole, die als Block- oder Randomaddukte (mit Zufallssequenzen) vorliegen konnten. Ihnen fehlte jedoch aufgrund ihres Aufbaus sowohl die Netzwirkung als auch die biologische Abbaubarkeit.
Aufgabe der Erfindung war es daher, dünnflüssige, wasserlösliche und biologisch abbaubare Produkte mit hoher Netzwirkung und hoher termischer Stabilität bereitzustellen, die als Spinnpräparationen, d.h. als Präparations- und Gleitmittel für Synthesegarne geeignet sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch neue Kohlensäurepolyester der allgemeinen Formel
mit folgenden Bedeutungen:
R1: linearer oder verzweigter, gesättigter oder einfach ungesättigter Alkylrest mit 6 bis 22 C-Atomen,
R2: Wasserstoff oder Methylgruppe
R3: Wasserstoff oder
n: ganze Zahl von 0 bis 10,
m: ganze Zahl von 5 bis 16,
z: ganze Zahl von 1 bis 3.
Die neuen, oligomeren, niedrigviskosen Kohlensäureester von Polyalkylenglykolen besitzen gegenüber den nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Produkten einen niedrigeren Erstarrungspunkt , eine bei Raumtemperatur günstigere Konsistenz , eine bessere Hydrophilie , zeigen Netzwirkung und sind biologisch abbaubar .
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde , daß durch die Einführung von Estergruppen in Form von Kohlensäureestergruppen die Kondensation von wasserunlöslichen primären Alkoholen und begrenzt wasserlöslichen
Alkyl-poly-ethylenglykolethern solcher Alkohole mit Polyalkylenglykol so betrieben werden kann, daß eine Verstärkung der hydrophoben Eigenschaften, wie bei Esterbildungen allgemein üblich, ausbleibt und statt dessen wasserlösliche Verbindungen entstehen . Wie bei Polykondensaten üblich, wirkt der monofunktionelle, primäre Alkohol molmassenbegrenzend auf das Gesamtmolekül . Somit ergeben sich folgende Strukturen für die neue Faserpräparation : a ) vollständige Kondensation :
b) unvollständige Kondensation:
mit folgenden Bedeutungen:
R1: linearer oder verzweigter, gesättigter oder einfach
ungesättigter Alkylrest mit 5 bis 22 C-Atomen,
R2: Wasserstoff oder Methylgruppe n: ganze Zahl von 0 bis 10,
m: ganze Zahl von 5 bis 16,
z: ganze Zahl von 1 bis 3.
Der im Polyalkylenglykoletherblock enthaltene Substituent R2 kann, wenn mehrmals vorhanden, jeweils gleich oder verschieden sein. Im letzteren Fall handelt es sich um Addukte von Ethylen- und Propylenoxid mit Block- oder Zufallssequenzen.
Das durch die vollständige Kondensation erhaltene Molekül läßt sich aufteilen in einen zentralen, hydrophilen Block und zwei endständige, hydrophobe Reste. Hieraus erklärt sich die bevorzugte Verwendung von Polyethylenglykol als Kondensationskomponente. Addukte mit Propylenoxid enthalten mindestens zu 80 Mol-% Ethylenoxid, da sonst die Hydrophilie und damit die Netzwirkung des Polycarbonates zu stark geschwächt wird.
Die erfindungsgemäßen Kohlensäurepolyester lassen sich in einfacher Weise durch Umesterung von Kohlensäureestern niedrigsiedender Alkohole wie z.B. Dimethylcarbonat und Diethylcarbonat, mit Polyalkylenglykolen und höhermolekularen Alkoholen bzw. den entsprechenden Alkyl-(poly-)ethylen-glykolethern unter Alkalikatalyse gewinnen. Hierbei wird der niedrigmolekulare Alkohol über eine Fraktionierkolonne abdestilliert. Die Reaktion kann sowohl unter Vorlage von Teilmengen als auch direkt mit der gewünschten Mischung der Hydroxyverbindungen durchgeführt werden. So ist es möglich, zuerst höhermolekulares Dialkylcarbonat zu erzeugen und dieses alsdann weiter mit Polyalkylenglykol und niedrigmolekularem Dialkylcarbonat bis zum Gleichgewicht umzusetzen. Nach der Reaktion muß der alkalische Katalysator abfiltriert werden, da er im Produkt nicht löslich ist und eine Trübung erzeugt. Dies ist ebenfalls ohne Probleme möglich, wenn ein Erdalkalioxid, wie z.B. CaO, als Umesterungskatalysator benutzt wird.
Andererseits kann die Darstellung der höhermolekularen Dialkylcarbonate bzw. der Polycarbonate großtechnisch bei vorhandener Sicherheitseinrichtung durch Phosgenierung der Alkohole und Polyalkylenglykole geschehen.
Zur Herstellung von Polyalkylenglykolen mit Alkylenoxid wird in allgemeinen ein Diol als Startsubstanz, im einfachsten Fall Wasser oder Ethylenglykol benutzt. Es kann jedoch such jeder andere zweiwertige Alkohol, wie z.B.
1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Hexylenglykol, Diethylenglykolether oder Triethylenglykolether eingesetzt werden.
Als Katalysator fungieren dabei Basen wie Natriumhydroxid, Kaliumhydrcxid oder auch Mischungen hiervon sowie besondere Metallkomplexe wie Kobalt-hexacyano-kobaltat. Die durchschnittliche Molmasse des zu verkettenden Polyethers wird auf den Maximalwert von 300 nach der OH-Zahl begrenzt, da höhermolekulare Addukte bei Mehrfachverkettung die Viskosität des Texturieröles unerwünscht ansteigen lassen. Werden Polyalkylenglykole aus Ethylen- und Propylenoxid als Zentralblock eingesetzt, bestehen bezüglich der molekularen Struktur keinerlei Einschränkungen. Es können sowohl Blockais auch Randomaddukte benutzt werden, wobei jedes zweiwertige Diel die Zentraleinheit bilden kann.
Zur Molnassenterminierung der Polyester sind synthetische, lineare und verzweigte primäre Alkohole mit mehr als sechs C-Atomen wie Hexanol, Octanol, Nonanol, Decanol, Undecanol, Dodecanol, Tridecanol, Tetradecanol, Pentadecanol, Hexadecanol, Heptadecanol, Octadecanol, Nonadecanol, Eicosanol, Heneicosanol und Docosanol sowie die aus natürlichen Fetten gewonnenen, linearen Alkohole Capronalkohol, Önanthalkohol, Caprylalkohol, Pelargonalkohol, Caprinalkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Stearylalkohol, Arachidylalkohol und Behenylalkohol als auch die einfach ungesättigten wie Oleylalkohol geeignet. Diese können sowohl in unveränderter Form als auch als Hydroxiethylether, dem
Anlagerungsprodukt von Ethylenoxid, eingesetzt erden. Maximal können 10 Mole Ethylenoxid pro Mol Alkohol vorhanden sein. Darüber hinausgehende Mengen ergeben eine zu hohe Viskosität des Endproduktes.
Die erfindungsgemäßen, wasserlöslichen Polycarbonate können ohne Zusatz oder in Abmischung mit weiteren Komponenten als Gleitmittel und Präparation für Synthesefasern, besonders für den Verfahrensschritt der Friktionstexturierung eingesetzt werden. Gebräuchliche Zusatzkomponenten sind Antistatika, Korrosionsschutzmittel, Schaumdämpfungsmittel, Konservierungsmittel und eventuell Lösungsvermittler.
Die Applikation der Polycarbonate erfolgt direkt beim Spinnen der Fasern nach Verlassen des Spinnschachts durch Dosierpumpen oder Präparationswalzen. Man kann die Verbindungen in Substanz oder auch als wäßrige Lösung auftragen. Im Gegensatz zu den bisher gebräuchlichen Ölen sind aufgrund der guten Wasserlöslichkeit und der netzenden Eigenschaften Zusätze von Emulgatoren nicht mehr notwendig. Da es sich um biologisch voll abbaubare Kondensationsprodukte handelt, besteht auch keine Umweltgefährdung, wenn die erfindungsgemäße Präparation bei nachfolgenden Waschprozessen wieder teilweise von dem Fasergut abgespült wird. Die Behandlung des Abwassers kann folglich nach den gleichen Normen wie bei den handelsüblichen Wasch- und Reinigungsmitteln geschehen.
Mit der Erfindung werden die folgenden Vorteile erzielt: Aufgrund der gleichmäßigeren Faserbenetzung und Oberflächenbelegung ist gegenüber den bisher bekannten in Wasser emulgierbaren Ölen eine Verbesserung der Gleitwirkung vorhanden. Außerdem bedeutet die Verwendung eines wasserlöslichen und emulgatorfreien Öles gleichzeitig einen Rückgang der Bildung von teerartigen, klebrigen Ablagerungen an allen kritischen Maschinenteilen. Daraus ergibt sich, daß die Verarbeitungen von Fein- und Feinstgarnen erleichtert und die elektrostatischen Probleme bei hohen Geschwindigkeiten weiter verringert werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:
A) Herstellung der erfindungsgemäßen Kohlensäurepolyester
Beispiel 1:
In einem Glaskolben, ausgerüstet mit Rührer, Rückflußkühler und Thermometer, wurden 240 g Decylalkohol (Alfol 10 der Fa. Condea AG) mit 150 g Dimethylcarbonat und 8 g Calciumoxid 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Dann wurde der Kühler durch eine Rektifikationskolonne ausgetauscht und die Mischung langsam unter Rühren bis auf 100º C erhitzt. Das aus der Umesterungsreaktion freiwerdende Methanol wurde zusammen mit begleitendem Dimethylcarbonat am Kopf der
Kolonne aufgefangen. Anschließend wurden 600 g Polyethylenglykol der Molmasse 400 und nochmals 100 g Dimethylcarbonat zugesetzt. Die Mischung wurde wiederum 2 Stunden unter
Rückfluß erhitzt und dann die Temperatur bis auf 120°C erhöht, wobei weitere Mengen eines Methanol/Dimethylcarbonat-Gemisches überdestillierten . Zum Schluß wurde kurzzeitig Vakuum angelegt . Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde das Reaktionsprodukt filtriert . Es stellte sich als klares, farbloses und dünnflüssiges Öl dar.
Beispiel 2:
In einer Glasapparatur entsprechend Beispiel 1 wurden 365 g oxethyliertes Decanol (2 Mole Ethylenoxid an Alfol 10 der Fa. Condea AG angelagert) mit 150 g Dimethylcarbonat und 8 g Calciumoxid unter Rühren langsam zuerst unter Rückfluß und dann bis auf 100ºC erhitzt, wobei freiwerdendes Methanol zusammen mit dimethylcarbonat abdestillierte. Danach wurden 600 g Polyethylenglykol (Molmasse 400) und 100 g Dimethylcarbonat zugesetzt und die Mischung wie in Beispiel 1 behandelt. Nach Abfiltrieren des Katalysators resultierte ein klares, dünnflüssiges und farbloses Öl.
Beispiel 3 und folgende:
Die Reaktionsbedingungen und die molaren Verhältnisse der Reaktanten zueinander entsprachen den obigen Angaben. Die mit Dimethylcarbonat kondensierten Komponenten sind der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen.
Tabelle 1;
Reaktant 1 Reaktant 2
Beispiel 3 PEG 400 4 EO - ALFOL 10 Beispiel 4 PEG 600 n-Dodecylalkohol Beispiel 5 PEG/PPG 600 2 EO-ALFOL 10
(80/20, Random)
Vergleich einiger Produktdaten mit Standard:
Tabelle 2:
Faserpräparation Standard* 1 2 3 4 5
Viskosität
(Brookfield, mPa*s) 180 150 150 160 170 170
Oberflächenspannung
(mN/m,10%) 29 30 29 29 29 30
Löslichkeit in Wasser
( 10 %ig ) - - - - - - - - - - - - -klar- - - - - - - - - - - - - - - - -
Crackrückstand
(220ºC, 24h, %) 1 1 1 1 1 1
Standard* = Puropol FT 509 (Fa. Stockhausen GmbH). Da das Produkt selbst nicht Oberflächen- bzw. grenzflächenaktiv, wurden 2 % eines nichtionischen Netzmittels (oxethyliεrter Fettalkohol, Intrasol FA 1218/10) zugesetzt.
3) Anwendung als Spinnpräparation: a) Messung des Reibungskoeffizienten: PES-Filamente (Terepthalat, 167 dtex 32 f ) wurden mit Polycarbonat nach Beispielen 1 bis 5 aus wäßriger Lösung so präpariert, daß eine Ölauflage von 0,5 % resultierte.
Nach 24 stündiger Klimatisierung bei 20ºC und 65 % relativer Feuchte wurde mittels eines F-Meters (Fa.Rothschild) der Koeffizient der Gleitreibung ermittelt, wobei der Reibkörper aus verchromten und poliertem Stahl bestand.
Reibungskoeffizient bei einer Vorspannung von 17cN:
Reihe 1: Faser/Metall (50 m/min); Umschlingungswinkel
180°.
Reihe 2: Faser/Faser (20 m/min); Umschlingungswinkel
6 × 180°. Standard 1 2 3 4 5
1) 0,41 0,40 0,40 0,41 0,41 0,41
2) 0,31 0,31 0,30 0,30 0,31 0,31 b) Herstellung von Polyester-POY (Titer: 290 dtex 32 f):
Die Aufbringung der Präparation erfolgte unmittelbar nach dem Austritt des geschmolzenen Polymers aus der Spinndüse im Spinnschacht durch Dosierung einer 10 %igen, wäßrigen Lösung mittels Dosierpumpen.
Die Aufwickelgeschwindigkeit betrug 3200 m/min. Die Präparationsauflage auf dem POY-Material betrug 0,4 %. c) Friktionstexturierung (Endtiter 167 dtex 32 f):
Die Texturierung wurde unter folgenden Bedingungen ausge führt;
Heizerlänge: 2,0 m
Heizertemperatur: 210 ºC
Kühlplatte: 1,5 m
Friktionsaggregat: 8 Keramikscheiben
Abzugsgeschwindigkeit: 700 m/min
D/Y -Verhältnis: 2,2
Streckverhältnis: 1,608
Anschließend wurden folgende Meßwerte erhalten:
Standard Beispiele 1 bis 5
1 2 3 4 5
Festigkeit
(cN/dtex) : 3,63 3,65 3,66 3,64 3,66 3,64
Dehnung (%) : 25,0 25,0 25,1 25,1 25,2 25,1
Kochschrumpf
(%): 8,5 8,7 8,7 8,6 8,7 8,6
Crimp E (%) 41,2 41,1 41,2 41,2 41,2 41,1
K (%) 24,7 24,9 24,9 24,8 24,7 24,8
Nach 10 Tagen Dauerbetrieb unter den Testbedingungen waren keine Ablagerungen im Heizer vorhanden. d) Biologische Abbaufähigkeit:
Zur Prüfung der biologischen Abbaufähigkeit wurden das Standardprodukt und die Polycarbonate nach den Beispielen 1 bis 5 dem Simulationstest ("Confirmatory Test" nach OECD) unterworfen. Nach 23 Tagen wurden folgende Resultate erhalten: Standard Beispiele 1 bis 5 biolog. Abbau (%) 20 80
Beispiele 6 bis 10
6) In einer Glasapparatur entsprechend Beispiel 1 wurden 366 g n-Hexanol (6 Mole Ethylenoxid angelagert) mit 150 g Dimethylcarbonat und 8 g Calciumoxid erhitzt. Nach 2 Stdn. wurden 600 g Polyethylenglykol (M = 400) und nochmals 220 g Dimethylcarbonat zugesetzt. Die Mischung wurde wiederum 2 Stdn. unter Rückfluß erhitzt und dann das Azeotrop von Methanol und Dimethylcarbonat abdestilliert. Zum Schluß wurde noch kurzzeitig Vakuum angelegt. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsprodukt filtriert. Es stellte sich als klares, helles, wasserlösliches Öl dar.
7) Wie in Beispiel 6 wurden 482 g 2-Ethylhexanol (8 Mole Ethylenoxid angelagert) mit 300 g Polyethylenglykol (M = 600) und insgesamt 210 g (150/60) Dimethylcarbonat umgesetzt, nach Destillation des Azeotrops und Abtrennung des Katalysators wurde ein helles Öl erhalten, das bei Lagerung geringe Mengen eines festen Bodensatzes bildete.
8) Wie in Beispiel 6 wurden 620 g Oleylalkohol (Ocenol 60/65 der Fa. Henkel KGaA), umgesetzt mit 8 Molen Ethylenoxid, mit 150 g Dimethylcarbonat und 8 g Calciumoxid erhitzt. Dann wurden 1200 g Polyethylenglykol (M = 600) und nochmals 220 g Dimethylcarbonat zugesetzt und das freiwerdende Methanol als Azeotrop abdestilliert. Nach Filtration des Produktes bei 60 °C wurde ein bei Raumtemperatur weiches, wasserlösliches Wachs erhalten. 9) Wie in Beispiel 6 wurden 422 g n-Decanol (Alfol 10 der Fa. Condea AG), umgesetzt mit 6 Molen Ethylenoxid, mit 600 g Polyethylenglykol (M = 200) und 450 g Dimethylcarbonat (150/300) erhitzt. Nach Destillation des Azeotrops und Abtrennung des Katalysators wurde ein helles, dünnflüssiges, wasserlösliches Öl erhalten.
10) Wie in Beispiel 6 wurden 756 g n-Behenylalkohol (10 Mole Ethylenoxid angelagert) mit 1200 g Polyethlenglykol (M = 600) und insgesamt 370 g Dimethylcarbonat umgesetzt. Nach der Aufarbeitung bei 60 ºC wurde ein helles wasserlösliches Wachs erhalten.
Prüfergebnisse zu den Beispielen 6 bis 10:
Faserpräparation 6 7 8 9 10
Viskosität (Brookf.,mPa*s) 180 150 fest 210 fest Oberflächenspannung (mN/m,10%) 29 28 29 30 30 Löslichkeit in Wasser, 10 %ig - - - - - - - - - - klar - - - - - - - - - - - - Crackrückstand (220ºC,24 h,%) 1 1 1 1 1
Reibungskoeffizient bei einer Vorspannung von 17 cN: 6 7 8 9 10
1) 0,41 0,41 0,39 0,40 0,39 2) 0,31 0,30 0,30 0,31 0,31
Festigkeit: 3,65 3,62 3,66 3,65 3,63 (cN/dtex)
Dehnung (%): 25,1 25,3 25,0 25,1 25,2
Kochschrumpf (%): 8,6 8,7 8,5 8,6 8,7
Crimp E (%): 41,2 41,1 41,1 41,2 41,1
K (%): 24,8 24,9 24,8 24,7 24,8
Biol. Abbau (%): - - - - - - - - - - - - - >80 - - - - - - - - - - - -
Größe der Koeffizienten n, m und z in den Beispielen 1 bis 10:
Beispiel 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n 0 2 4 0 2 6 8 8 6 10 m 9 9 9 14 13,5 9 14 14 5 14 z 2 2 2 2 2 3 1 4 6 4

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Wasserlösliche biologisch abbaubare Kohlensäurepolyester der allgemeinen Formel :
mit folgenden Bedeutungen:
R1: linearer oder verzweigter, gesättigter oder einfach ungesättigter Alkylrest mit 6 bis 22 C-Atomen,
R2: Wasserstoff oder Methylgruppe
R3: Wasserstoff oder - n: ganze Zahl von 0 bis 10,
m: ganze Zahl von 5 bis 16,
z: ganze Zahl von 1 bis 3.
2. Kohlensäurepolyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyalkylenglykolsequenz der Formel
des Kohlensäurepolyesters aus einem mit Wasser oder einem Diol gestarteten Polyethylenglykol besteht.
3. Kohlensäurepolyester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyalkylenglykolsequenz der Formel des Kohlensäurepolyesters zu mindestens 80 Mol-% aus Ethylenoxid- und zu höchstens 20 Mol-% aus Propylenoxideinheiten besteht.
4. Kohlensäurepolyester nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre 10 Gew-%ige wässrige Lösung die Oberflächenspannung des Wassers auf mindestens 35 mN/m herabsetzen.
5. Kohlensäurepolyester nach einem der Ansprüche 1- 4, erhältlich durch Kondensation von primären Alkoholen oder Alkyl-(poly-)ethylenglykolethern und Polyalkylenglykolen mit niedrigmolekularem Dialkylcarbonat, vorzugsweise Dimethyl- oder Diethylcarbonat oder mit Phosgen.
6. Verwendung der Kohlensäurepolyester nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Präparations- und Gleitmittel für Synthesefasern.
7. Verwendung der Kohlensäurepolyester nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnpräparation zusätzlich zu den Kohlensäurepolyestern als weitere Komponenten Antistatika, Korrosionsschutzmittel, Schaumdämpfungsmittel, Konservierungsmittel und/oder Lösungsvermittler enthält.
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