"Spinnpräparationen für synthetische Filamentfasern"
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Spinnpräparationen für synthetische Filamentfasern, die als Gleitmittel Polyester mit einem hydrophilen und einem hydrophoben Molekülteil enthalten. Bei den Polyestern handelt es sich um Blockcopolymere von hydrophilen Polyethylenglykolen und hydrophoben Diolen, ausgewählt aus der Gruppe der Polypropylenglykole, Polytetrahydrofurane, Polycapro- lactondiole, Hydrierungsprodukte von Ricinussäureestern, Dimerdio- le, 1,2-Alkandiole und alpha.omega-Alkandiole, sowie um die Poly- ethylenglykole und hydrophoben Diole verknüpfende mehrwertige Car¬ bonsäuren und/oder deren Derivate.
Alle synthetischen Chemiefasern werden sofort nach dem Filament- bildungsprozeß mit Präparationsmitteln versehen, die für die Wei¬ terverarbeitung der Fasern unentbehrlich sind. Diese in der deutschsprachigen Literatur zumeist als "Spinnpräparationen" be¬ zeichneten Präparationsmittel (vergleiche Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie", Band 23, Seiten 7-9, Verlag Chemie, Wein- heim 1983) vermitteln den Fiiamenten die erforderlichen Gleitei¬ genschaften zwischen den Fiiamenten untereinander und zwischen den Fiiamenten und den Führungselementen der Spinnmaschinen. Neben der
Glätte und dem Fadenschluß werden von den Faserherstellern meist
noch folgende Bedingungen an Spinnpräparationen gestellt: antista¬ tische Wirkung, gute Benetzung des Filamentes, Temperaturbestän¬ digkeit, keine Metallkorrosion, keine Ablagerungen an den Streck- und Texturierorganen, leichte Entfernbarkeit von der Faser und physiologische Unbedenklichkeit. Da die Gleitmittel bei der Ent¬ fernung von der Faser, z. B. vor dem Färben, ins Abwasser gelangen können, sind biologisch abbaubare Gleitmittel wünschenswert.
Die Gleitmittel in den Spinnpräparationen sollen vor allem den Fiiamenten die erforderlichen Gleiteigenschaften verleihen. Gleichzeitig müssen die Gleitmittel aber temperaturbeständig, nicht korrosiv, von der Faser leicht entfernbar und physiologisch unbedenklich sein, damit die Anforderungen an die Spinnpräparatio¬ nen erfüllt werden können. Typische Gleitmittel für Spinnpräpara¬ tionen sind pflanzliche, tierische und mineralische Öle oder auch synthetische Ester, Silicone, Polyether, ethoxylierte Fettsäuren und dgl. (vergleiche Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, Band 23, Seiten 7-9, Verlag Chemie, Weinheim 1983).
Spinnpräparationen für synthetische Filamentfasern sollten zudem hohen thermischen Beanspruchungen standhalten, wie sie bei der Texturierung von Polyester- und Polyamidfasern auftreten. Dement¬ sprechend werden als Gleitmittel derartiger Spinnpräparationen häufig sogenannte Esteröle, das heißt Ester höherer Fettsäuren mit langkettigen Fettalkoholen, verwendet. Anstelle der temperaturbe¬ ständigen Esteröle können gemäß der japanischen Offenlegungs- schrift JP-A-02/068367 (vgl. Chemical Abstracts, Vol. 113:25510f) auch Blockcopolymere von Polyethylenoxid-Polypropylenoxid, die sogenannten Pluronics, eingesetzt werden. Pluronics vermögen bei höheren Temperaturen rückstandslos zu depolymerisieren. Bei der Texturierung ist dies von besonderem Vorteil, da Ablagerungen an
Fiiamenten und Texturierorganen vermieden werden. Jedoch entwei¬ chen beim Texturieren die Bruchstücke der Pluronics, wie Aldehyde, in die Atmosphäre, was schädlich für Mensch und Umwelt sein kann. Des weiteren haben die Pluronics den gravierenden Nachteil, daß sie so gut wie nicht biologisch abbaubar sind.
Aus der japanischen Offenlegungsschrift JP-A-63/235576 (vgl. Che¬ mical Abstracts, Vol. 110:156049y) sind Spinnpräparationen für Polyesterfasern bekannt auf Basis von Polyestern, hergestellt aus
Dicarbonsäuren, Monocarbonsäuren sowie Tetrahydrofuran-Alkylen- oxid-Random-Copolymeren. Jedoch sind auch diese biologisch nur schlecht abbaubar. Gemäß der japanischen Offenlegungsschrift JP- A-62/006982 (vgl. Chemical Abstracts, Vol. 107:79426c) verleihen aufgetragene Polyester aus Terephthalsäure, Ethylenoxid, Propy- lenoxid und/oder Butylenoxid sowie ggf. Monocarbonsäuren oder ein¬ wertigen Alkoholen synthetischen Fasern verbesserte "bindability" und "weavability". Einen Hinweis auf die Bedeutung eines hydropho¬ ben und hydrophilen Molekülteils in Polyester ist nicht zu entneh¬ men. Auch handelt es sich ausschließlich um Polyester auf Basis der aromatischen Terephthalsäure, die biologisch nur schlecht ab¬ baubar ist.
Polyester mit hydrophilen und hydrophoben Molekülteilen aus Mono- alkoholen, Dicarbonsäuren, sekundären Alkoholen, Polyethylenoxid und ggf. Polypropylenoxid sind als Emulgatoren in epoxidharzhalti- gen Schlichten für Kohlenstoff- und Glasfasern aus der europäi¬ schen Patentanmeldung EP-A-03 93 665 bekannt. Nach der derartigen
Lehre ist es erfindungswesentlich, daß die Polyester am Polymeren¬ ende die Polyethylenoxid-Einheiten aufweisen, da nur endständige Polyethylenoxid-Einheiten einen hydrophilen Charakter aufweisen würden. Nebenbei sind diese Schlichten aus einem Epoxidharz und
den Polyestern als Spinnpräparationen für synthetische Fasern gänzlich ungeeignet, da die klebrigen Epoxidharze die syntheti¬ schen Filamente zu sehr verkleben, wodurch es zu Fadenbrüchen kommt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Spinnpräparationen für synthetische Filamentfasern bereitzustellen, die Gleitmittel mit verbesserter biologischer Abbaubarkeit enthalten. Zudem sollen die Gleitmittel aufgrund eines hydrophoben Molekülteils gute Gleit¬ eigenschaften und mittels eines hydrophilen Molekülteils leicht in Wasser eingearbeitet werden können. Eine leichte Entfernbarkeit von der Faser und möglichst hohe Temperaturbeständigkeiten sollen ebenfalls von den Gleitmitteln erfüllt werden.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Spinnpräparationen mit Blockcopolyestern, die über Estergruppen miteinander verbundene hydrophobe Diole und die hydrophilen Polyethylenglykole enthalten, die gestellte Aufgabe erfüllen.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind demgegemäß Spinn¬ präparationen für synthetische Filamentfasern, enthaltend ein Gleitmittel mit verbesserter biologischer Abbaubarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel ein Blockcopolyester ist, her¬ gestellt aus den Blöcken
A) Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von 450 bis 20000 und
B) hydrophobe Diole ausgewählt aus der Gruppe der Polypropylen- glykole, Polytetrahydrofurane, Polycaprolactondiole, Hydrie¬ rungsprodukte von Ricinussäureestern, 1,2-Alkandiole, al- pha,omega-Alkandiole und/oder Dimerdiole und
die Blöcke A) und B) verbindenden aliphatischen Dicarbonsäuren mit 2 bis 36 C-Atomen, deren Anhydriden, deren Estern von nie¬ drigen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen und/oder Kohlensäuredi¬ estern von niedrigen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen.
Die Herstellung der erfindungsgemäß enthaltenden Blockcopolyester erfolgt durch Veresterung bzw. Umesterung der Kohlensäurediester, der Dicarbonsäuren, deren Ester und/oder deren Anhydriden mit den hydrophilen Polyethylenglykolen (Block A) und den hydrophoben Dio- len (Block B), vorzugsweise in Anwesenheit eines Veresterungskata¬ lysators und unter Entfernung des gegebenenfalls entstehenden Reaktionswassers bzw. des freigesetzten Alkohols der Ester. Allge¬ meine Hinweise zur Führung einer Veresterungsreaktion sind bei¬ spielsweise Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie, Band 91 (1980), Verlag Chemie Weinheim, Seiten 91-96 zu entnehmen.
Im Rahmen der Erfindung werden zum Aufbau der Blockcopolyester Polyethylenglykole mit einem mittleren Molekulargewicht von 450 bis 20000, vorzugsweise 600 bis 3 000, insbesondere von 800 bis 2000, als hydrophile Diole (Block A) eingesetzt. Polyethylengly¬ kole sind handelsübliche Produkte und werden technisch beispiels¬ weise durch basenkatalysierten Angriff von Alkoholat-Anionen an Ethylenoxid unter Ringöffnung und Polymerisation erhalten (ver¬ gleiche Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie, Band 19 (1980), Verlag Chemie, Weinheim, Seiten 31-38). Innerhalb des an¬ gegebenen Molekulargewichtbereichs können die Polyethylenglykole mit verschiedenen Molekulargewichten in beliebigen Mischungen als Block A genommen werden. Möglich ist auch die Mitverwendung von Polyethylenglykolen mit Molekulargewichten von 62 bis kleiner 450 in untergeordneten Mengen, vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 20 Gew.-% - bezogen auf Gesamtmenge an Polyethylenglykol. Für die
Emulgierbarkeit der Blockcopolyester ist ein Verzicht auf Poly- ethylenglykolanteile mit Molekulargewichten unter 450 von Vorteil. Werden jedoch bei Raumtemperatur flüssige, nicht-kristalline Blockcopolyester gewünscht, empfiehlt es sich, Polyethylenglykole mit den niedrigen Molekulargewichten in den angegebenen Mengen mitzuverwenden.
Zum Aufbau der erfindungsgemäß enthaltenden Blockcopolyester wer¬ den als Block B hydrophobe Diole, ausgewählt aus der Gruppe der Polypropylenglykole, Polytetrahydrofurane, Polycaprolactondiole, Hydrierungsprodukte von Ricinussäureester, 1,2-Alkandiole, al- pha,omega-Alkandiole und/oder Dimerdiole, eingesetzt. Polypropy¬ lenglykole sind handelsübliche Produkte und werden technisch ana¬ log den Polyethylenglykolen in Anwesenheit von Basen als Katalysa¬ toren unter Polymerisation mit beliebigen Molmassen hergestellt. Um gute Gleiteigenschaften der erfindungsgemäßen Spinnpräparation zu gewährleisten, ist es von Vorteil, Polypropylenglykole mit Mo¬ lekulargewichten von 400 bis 8000, vorzugsweise von 600 bis 4000 zu wählen, obgleich auch Propylenglykol, Dipropylenglykol oder Polypropylenglykole mit Molekulargewichten bis 400 in Mengen von 0,01 bis 20 Gew.-% - bezogen auf Gesamtmenge an hydrophoben Diolen - toleriert werden können.
Polytetrahydrofurane sind ebenfalls handelsübliche Produkte und können durch ringöffnende Polymerisation von Tetrahydrofuran er¬ halten werden (siehe Ullmann's Encyclopädie der technischen Che¬ mie, Band 19 (1980), Verlag Chemie, Weinheim, Seiten 297-299). Geeignete Polytetrahydrofurane haben ein Molekulargewicht zwischen 200 bis 8000, vorzugsweise 800 bis 6000.
Polycaprolactondiole sind ebenfalls handelsübliche Produkte und können durch ringöffnende Polymerisation von 6-Caprolacton mit aliphatischen und/oder aromatischen Diolen, beispielsweise nach dem sogenannten Interox-Verfahren in Gegenwart von Lewis-Säuren oder organischen Säuren, als Katalysatoren bei Temperaturen zwi¬ schen 20 °C bis etwa 150 °C hergestellt werden. Aufgrund der bio¬ logischen Abbaubarkeit werden bevorzugt Polycaprolactondiole, die durch ringöffnende Polymerisation mittels alpha,omega-aliphati- schen Diolen mit 2 bis 36 C-Atomen, vorzugsweise geradkettigen, gesättigten, aliphatischen Diolen mit 2 bis 22 C-Atomen herge¬ stellt worden sind. Prinzipiell sind jedoch alle Polycaprolacton¬ diole mit Molekulargewichten von 400 bis 4000 geeignet.
Hydrierungsprodukte von Ricinussäureester werden unter dem Namen LoxanolR von der Anmelderin vertrieben. Es handelt sich hierbei um Diole, die durch vollständige Hydrierung der Ricinusfettsäure- ester, vorzugsweise der Ricinusfettsäuremethylester, erhalten wer¬ den.
Die als hydrophobe Diole geeigneten 1,2-Alkandiole sind aus Grün¬ den der biologischen Abbaubarkeit vorzugsweise aliphatische, ge¬ sättigte 1,2-Alkandiole und insbesondere zudem unverzweigter Na¬ tur. Derartige 1,2-Alkandiole sind leicht zugänglich, beispiels¬ weise durch sauer katalysierte Ringöffnung von endständig epoxi- dierten Alkanen mit Wasser (siehe Ullmann's Encyclopädie der tech¬ nischen Chemie, Band 7 (1980), Verlag Chemie, Weinheim, Seiten 227-235). Bevorzugt werden aliphatische, gesättigte, unverzweigte 1,2-Alkandiole mit 2 bis 24 C-Atomen, wie 1,2-Octandiol, 1,2-De- candiol, 1,2-Dodecandiol, 1,2-Tetradecandiol, 1,2-Hexadecandiol, l,2-0ctadecandiol und/oder deren technischen Mischungen.
Alpha,omega-Alkandiole verfügen endständig über zwei Hydroxylgrup¬ pen und sind durch Hydrierung der entsprechenden Dicarbonsäuren, deren Herstellung im folgenden noch beschrieben wird, zugänglich. Ebenfalls aus Gründen der biologischen Abbaubarkeit werden alipha¬ tische, gesättigte, unverzweigte alpha,omega-Alkandiole bevorzugt. Gute Gleiteigenschaften werden in dieser hydrophoben Gruppe bei alpha,o ega-Alkandiolen mit 6 bis 22 C-Atomen beobachtet. Beson¬ ders bevorzugt sind 1,8-Octandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecan- diol, 1,14-Tetradecandiol, 1,16-Hexadecandiol, 1,18-Octadecandiol und/oder deren technische Mischungen.
Die ebenfalls als hydrophobe Diole möglichen Dimerdiole können durch Hydrierung von dimeren Fettsäuren und/oder deren Estern ge¬ mäß der deutschen Auslegeschrift DE-B-17 68 313 hergestellt wer¬ den. Als Edukte eignen sich Polymerisationsprodukte von einwerti¬ gen, ein- und/oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren und/oder de¬ ren Estern, die gewünschtenfalls in untergeordneten Mengen gesät¬ tigte Komponenten enthalten können. Geeignete Polymerisationspro¬ dukte leiten sich von Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Palmi- tolinsäure, Elaidinsäure und/oder Erucasäure und/oder Estern der vorgenannten Fettsäuren und niederen aliphatischen Alkoholen, und/oder aus Talg, Olivenöl, Sonnenblumenöl, Sojaöl oder Baumwoll- saatöl gewonnen FettSäuregemischen ab. Insbesondere geeignet sind Dimeralkohole mit 24 bis 36 C-Atomen, die durch Hydrierung der Dimerfettsäuren auf Basis von ungesättigten Fettsäuren mit 12 bis 18 C-Atomen zugänglich sind.
Selbstverständlich können beliebige Mischungen der aufgezählten hydrophoben Diole zum Aufbau der Blockcopolyester eingesetzt wer¬ den. Gute Eigenschaften werden erzielt, wenn die hydrophoben Diole ausgewählt sind aus der Gruppe der Polypropylenglykole mit einem
Molekulargewicht von 400 bis 8000, Polytetrahydrofurane mit einem Molekulargewicht von 200 bis 8000, Polycaprolactondiole mit einem Molekulargewicht von 400 bis 4000, Hydrierungsprodukte von Rici- nussäureestern, alpha,omega-aliphatisehen Alkandiolen mit 6 bis 22 C-Atomen und/oder Dimerdiolen mit 24 bis 36 C-Atomen. Bevorzugt werden die bereits näher beschriebenen Polypropylenglykole mit Molekulargewichten von 400 bis 8000 und/oder Polytetrahydrofurane mit Molekulargewichten von 200 bis 8 000 und insbesondere aus¬ schließlich Polypropylenglykole mit Molekulargewichten von 400 bis 8 000. Werden niedrigviskose Blockcopolyester gewünscht, ist es von Vorteil, die hydrophilen und hydrophoben Diole (Block A und B) mit onofunktionellen Alkoholen, vorzugsweise mit onofunktio- nellen aliphatischen, gesättigten Alkoholen mit 1 bis 22 C-Atomen in Mengen von 0,01 bis 20 mol% - bezogen auf Gesamtdiolmenge - abzumisehen.
Zum Aufbau der Blockcopolyester werden die hydrophilen Polyethy¬ lenglykole mit den hydrophoben Diolen (Block B) über Estergruppen mittels aliphatischer Dicarbonsäuren mit 2 bis 36 C-Atomen, deren Anhydriden, deren Estern der aliphatischen Dicarbonsäuren von niedrigen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen und/oder Kohlensäuredie¬ estern niedriger Alkohole mit 1 bis 8 C-Atomen verbunden.
Aliphatische Dicarbonsäuren können beispielsweise durch oxidativen Abbau höherer Monocarbonsäuren oder auch durch Carbonylierung er¬ halten werden. Eine Übersicht über Herstellungsarten mit Litera¬ turzitaten sind Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie, Band 10 (1980), Verlag Chemie, Weinheim, Seiten 135-143 zu ent¬ nehmen. Kohlensäurediester lassen sich nach den im Houben Weyl "Methoden der organischen Chemie", 4. Auflage, Band E4, Seite 66, folgende genannten Verfahren herstellen. Zur Umesterung sind Koh-
lensäurediester niedriger Alkohole mit 1 bis 8 C-Atomen wie Di- methyl-, Di-n-Propyl-, Diisopropyl- und/oder Di-2-Ethylhexylcar- bonat geeignet. Von den aliphatischen Dicarbonsäuren werden be¬ vorzugt gesättigte alpha,omega-D carbonsäuren mit 2 bis 36 C-Ato¬ men wie Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adi- pinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Brassylsäure, Thapissäure, Phellogensäure und/oder Tetratriacon- tandisäure. An Stelle der aufgezählten alpha,o ega-Dicarbonsäuren, bzw. in Abmischung mit diesen, können selbstverständlich auch de¬ ren Anhydride und/oder Ester, vorzugsweise Ester von niedrigen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen eingesetzt werden. Anstelle oder in Abmischung mit den bevorzugten alpha,omega-Dicarbonsäuren können auch Dimerfettsäuren zur Verbindung der Blöcke A und B eingesetzt werden. Dimerfettsäuren werden, wie bereits erwähnt, durch Poly¬ merisation von einfach- und/oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren und unter deren Estern, die gewünschtenfalls neben ungesättigten Komponenten auch gesättigte Komponente enthalten können, in Anwe¬ senheit von Basen als Katalysatoren hergestellt. Obgleich aufgrund ihrer verzweigten Struktur nicht bevorzugt, eignen sich Dimerfett¬ säuren auf Basis von Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Palmito¬ leinsäure, Eladinsäure und/oder Erucasäure. Besonders bevorzugt werden die Blöcke A) und B) mit vorzugsweise alpha.omega-aliphati- schen Dicarbonsäuren mit 2 bis 36 C-Atomen, Estern von alpha,ome- ga-al phatisehen Dicarbonsäuren mit 2 bis 36 C-Atomen und niedri¬ gen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen und/oder Anhydriden der al¬ pha,omega-aliphatisehen Dicarbonsäuren mit 2 bis 36 C-Atomen ver¬ bunden. Selbstverständlich ist es möglich, die aufgezählten Kohlensäurediester, aliphatischen Dicarbonsäuren, deren Anhydride und/oder Ester mit aromatischen Dicarbonsäuren wie Phthalsäure, Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure in Mengen von 0,01 bis 25
mol% - bezogen auf aliphatische Dicarbonsäuren - zu versehen, ob¬ gleich damit die biologische Abbaubarkeit verschlechtert wird.
Werden wiederum niedrigviskose Blockcopolyester gewünscht, so kann man - analog wie bei den Diolen - monofunktionelle aliphatische Carbonsäuren mit 1 bis 22 C-Atomen in Mengen von 0,01 bis 20 mol% - bezogen auf Dicarbonsäure - beigeben.
Ganz besonders bevorzugt werden Spinnpräparationen, dessen Gleit¬ mittel ein Blockcopolyester ist, hergestellt aus
A) Polyethylenglykolen mit einem Molekulargewicht von 600 bis
3000, vorzugsweise 800 bis 2000, und
B) hydrophoben Diolen ausgewählt aus der Gruppe der Polypropylen¬ glykole mit einem Molekulargewicht von 400 bis 8000, Polyte¬ trahydrofurane mit einem Molekulargewicht von 200 bis 8 000, Polycaprolactondiole mit einem Molekulargewicht von 400 bis
4000, Hydrierungsprodukte von Ricinussäureestern, alpha,ome- ga-aliphatische Alkandiole mit 2 bis 24 C-Atomen und die Blöcke A) und B) verbindenden aliphatischen aIpha,omega-Di- carbonsäuren mit 2 bis 36 C-Atomen, deren Anhydriden und/oder deren Estern von niedrigen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen.
Ganz besonders bevorzugt werden von diesen Spinnpräparationen, dessen Gleitmittel ein Blockcopolyester ist, wobei B) hydrophobe Diole ausgewählt aus der Gruppe der Polypropylengly¬ kole mit einem Molekulargewicht von 400 bis 8 000 und Polyte¬ trahydrofurane mit einem Molekulargewicht von 200 bis 8 000, insbesondere Polypropylenglykole mit einem Molekulargewicht von 400 bis 8000, darstellt.
Die erfindungsgemäßen Spinnpräparationen enthalten Blockcopoly¬ ester als Gleitmittel, wobei sowohl die Gleiteigenschaften der Gleitmittel als auch die E ulgierfähigkeit der Gleitmittel mitbe¬ stimmt werden durch das GewichtsVerhältnis des hydrophilen Blocks A und des hydrophoben Blocks B. Noch ausreichende Gleiteigenschaf¬ ten können beobachtet werden, wenn das Gewichtsverhältnis der Blöcke A:B 90:10, bis 1:99, beträgt. Steigende Mengen an hydrophi¬ len Polyethylenglykolen verbessern die Emulgierbarkeit; gut emul- gierbare Blockcopolyester werden bei Gewichtsverhältnissen der Blöcke A:B von 20:80 erhalten.
Das Molekulargewicht und der Polymerisationsgrad in den Blockco- polyestern wird vor allem durch die molaren Verhältnisse der Hy¬ droxylgruppen der Diole (OH) zu den Carboxylgruppen der Dicarbon¬ säuren, deren Anhydride, Ester und/oder Kohlensäurediester (C00H) bestimmt. Ausreichende Molekulargewichte erhält man, wenn man die molaren Verhältnisse an Hydroxylgruppen zu Carboxylgruppen 0H:C00H im Bereich von 3:1 bis 1:3, vorzugsweise 1,5:1 bis 1:1,5 wählt. Bevorzugt werden höhere Molekulargewichte der Blockcopolyester, so daß sich molare Verhältnisse von 0H:C00H im Bereich von 1,2:1 bis 0,8:1 empfehlen.
Die erfindungsgemäßen Spinnpräparationen können in Abmischung mit den beschriebenen Blockcopolyestern als Gleitmittel weitere aus dem Stand der Technik bekannte Gleitmittel enthalten, wie Mine¬ ralöle, Fettsäureester mit 8 bis 22 C-Atomen im Fettsäurerest und 1 bis 22 C-Atomen im Alkoholrest, beispielsweise Palmitinsäureme- thylester, Isobutylstearat und/oder Talgfettsäure-2-Ethylhexyl- ester, Polyolearbonsäureester, beispielsweise Kokosfettsäureester von Glycerin und/oder alkoxylierten Glycerinen, Silikone, bei¬ spielsweise Dimethylpolysiloxan und/oder Polyalkylenglykole, bei-
spielsweise Ethylenoxid-Propylenoxid-Mischpolymere (Chemiefasern, Textil-Industrie, 1977, Seite 335). Neben den Gleitmitteln können die erfindungsgemäßen Spinnpräparationen Emulgatoren, Netzmittel und/oder Antistatika sowie ggf. die üblichen Hilfsmittel wie pH- Wert-Regulantien, Fadenschlußmittel, Bakterizide und/oder Korro¬ sionsschutzmittel enthalten. Als Emulgatoren, Netzmittel und/oder Antistatika, kommen anionische, kationische und/oder nichtionische Tenside in Betracht, wie Mono- und/oder Diglyceride, beispiels¬ weise Glycerinmono- und/oder Glycerindioleat, alkoxylierte, vor¬ zugsweise ethoxylierte und/oder propoxylierte Fette, öle, Fettal¬ kohole mit 8 bis 24 C-Atomen und/oder Cg-Cig-Alkylphenole, bei¬ spielsweise Ricinusöl mit 25 mol Ethylenoxid (EO) und/oder Ciö-Ci8-Fettalkohol mit 8 mol Propylenoxid und 6 mol EO, ge- wünschtenfalls alkoxylierte Cg-C24-Fettsäuremono- und/oder di- ethanolamide, beispielsweise gegebenenfalls ethoxyliertes ölsäure- mono- und/oder diethanolamid, Talgfettsäuremono- und/oder dietha- nolamid und/oder Kokosfettsäuremono- und/oder diethanolamid, Al¬ kali- und/oder Ammoniumsalze alkoxylierter, vorzugsweise ethoxy- lierter und/oder propoxylierter, gegebenenfalls endgruppenver- schlossener C8-C22-Al yl- und/oder C8-C22-Alkylenalkoholsulfonate, Umsetzungsprodukte aus gegebenenfalls alkoxylierten Cs-C22-Alkyl- alkoholen mit Phosphorpentoxid oder Phosphoroxychlorid in Form ihrer Alkali-, Ammonium- und/oder Aminsalze, beispielsweise Phos¬ phorsäureester von ethoxylierten Ci2-Ci4-Fettalkoholen, neutrali¬ siert mit Alkanolamin, Alkali-und/oder Ammoniumsalze von C8-C22-Alkylsulfosuccinaten, beispielsweise Natriumdioctylsulfo- succinat und/oder Aminoxiden, beispielsweise Dimethyldodecylamin- oxid. Bei dieser beispielhaften Aufzählung ist zu berücksichtigen, daß eine Vielzahl der genannten Substanzen nicht nur eine Funktion sondern auch mehrere Funktionen, besitzen können, so kann ein An- tistatikum gleichzeitig als Emulgator wirken.
Fakultative Bestandteile können die üblichen Hilfsstoffe sein. Als Fadenschlußmittel sind die aus dem Stand der Technik bekannten Polyacrylate, Fettsäuresarcoside und/oder Mischpolymerisate mit Maleinsäureanhydrid (Melliand Textilberichte (1977), Seite 197) und/oder Polyurethane gemäß der deutschen Offenlegungsschrift DE-A-3830468, pH-Wert-Regulaπtien, beispielsweise Cι-C4-Carbon- säuren und/oder Cι-C4-Hydroxycarbonsäuren wie Essigsäure und/oder Glykolsäure, Alkalihydroxide wie Kaliumhydroxid und/oder A ine wie Triethanolamid, Bakterizide und/oder Korrosionsschutzmittel mög¬ lich.
Die erfindungsgemäßen Spinnpräparationen werden durch intensives Vermischen der Blockcopolyester als Gleitmittel sowie gegebenen¬ falls weiterer Gleitmittel, Emulgatoren, Netzmittel, Antistatika und/oder üblicher Hilfsstoffe bei 18 bis 25 °C hergestellt.
Wie in der Textilindustrie üblich, werden die Spinnpräparationen in Form ihrer wäßrigen Dispersionen auf die synthetischen Fila¬ mentfasern unmittelbar nach Austritt aus der Spinndüse appliziert. Die Spinnpräparationen, die eine Temperatur zwischen 18 und 60 °C haben, werden dabei mit Hilfe von Auftragswalzen oder Dosierpumpen über geeignete Applikatoren aufgebracht. Bevorzugt werden Spinn¬ präparationen in Form ihrer wäßrigen Dispersion, die einen Gesamt¬ aktivsubstanzgehalt zwischen 3 und 40 Gew.-%, vorzugsweise zwi¬ schen 5 und 30 Gew.-%, aufweisen. Bezogen auf den Gesamtaktivsub¬ stanzgehalt enthalten die erfindungsgemäßen Spinnpräparationen 35 bis 100 Gew.-% Gleitmittel,
0 bis 65 Gew.-% Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmittel 0 bis 10 Gew.-% pH-Wert-Regulantien, Bakterizide und/oder Kor¬ rosionsSchutzmittel,
wobei die Mengen so gewählt werden müssen, daß sie sich auf 100 Gew.-% addieren. Die in dieser Aufzählung genannten Gleitmittel umfassen die beschriebenen Blockcopolyester ebenso wie die aus dem Stand der Technik bekannten Gleitmittel mit der Maßgabe, daß min¬ destens 50 Gew.-%, vorzugsweise 75 bis 100 Gew.-% und insbesondere 100 Gew.-% der Gleitmittel, Blockcopolyester sind.
Die Auftragsmenge der Spinnpräparationen in Form ihrer wäßrigen Dispersion liegt in dem für die Textilindustrie üblichen Bereich zwischen 0,1 und 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Filament¬ fasern. Mit den erfindungsgemäßen Spinnpräparationen werden die synthetischen Filamentfasern Polypropylen, Polyester und/oder Po¬ lyamid alleine oder auch in Mischung versehen. Die erfindungsge¬ mäßen Spinnpräparationen vermitteln den synthetischen Filament¬ fasern die erforderlichen Gleiteigenschaften. Auch während der Texturierung der synthetischen Filamentfasern beweisen die erfin¬ dungsgemäßen Spinnpräparationen genügend hohe thermische Stabi¬ litäten, so daß keine bzw. nur geringe unerwünschte Ablagerungen auf den Filamentfasern und/oder den Texturierorganen festzustellen ist. Auch die Einkräuselung der in den erfindungsgemäßen Spinnprä¬ parationen behandelten synthetischen Filamentfasern ist leicht möglich und beständig. Besondere Vorteile zeigen die erfindungsge¬ mäßen Spinnpräparationen aber vor allem in ihrer verbesserten bio¬ logischen Abbaubarkeit.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwen¬ dung von Blockcopolyestern, hergestellt aus den Blöcken
A) Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht von 450 bis 20000 und
B) hydrophobe Diole ausgewählt aus der Gruppe der Polypropylen¬ glykole, Polytetrahydrofurane, Polycaprolactondiole, Hydrie-
rungsprodukte von Ricinusfettsäureestern, 1,2-Alkandiole, al¬ pha,omega-Alkandiole und/oder Dimerdiole und die Blöcke A) und B) verbindenden aliphatischen Dicarbonsäuren mit 2 bis 36 C-Atomen, deren Anhydriden, deren Estern von niedrigen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen und/oder Kohlensäurediestern von niedrigen Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen als Gleitmittel in Spinn¬ präparationen für synthetische Filamentfasern.
Einzelheiten zu den verwendeten Blockcopolyestern, ggf. in Abmi¬ schung mit weiteren Gleitmitteln, Emulgatoren, Netzmitteln, Anti¬ statika und/oder üblichen Hilfsmitteln sind aus dem Vorstehenden ebenso zu entnehmen, wie Einsatzmenge und Applikation der verwen¬ deten Blockcopolyester.
B e i s p i e l e
A. Herstellung der Blockcopolyester
Beispiel 1 a - 1 d (Stufenweise Kondensation mit Anhydriden)
In einem Dreihalskolben versehen mit Rührer, Rückflußkühler, Was¬ serabscheider und Stickstoffeinleitung wurden 902 g Polypropylen- glykol (mittleres Molekulargewicht 1000) und 1 a) 84,6 g Bernsteinsäureanhydrid 1 b) 91,7 g Bernsteinsäureanhydrid 1 c) 78,6 g Bernsteinsäureanhydrid 1 d) 104,8 g Bernsteinsäueranhydrid
1 Stunde bei 150 °C gerührt. Dazu wurden unter Stickstoff 0,25 g Zinn(II)octoat als Veresterungskatalysator, 220 g Polyethylengly- kol (mittleres Molekulargewicht 1000) und 100 ml Xylol zugefügt und langsam auf 200 °C bis 220 °C, erwärmt. Entstehendes Wasser wurde azeotrop abdestili ert, bis der Blockcopolyester eine Rest¬ säurezahl 1 a) SZ = 3 1 b) SZ = 4,2 1 c) SZ= 3,8 1 c) SZ= 6,0 aufwies. Zuletzt wurde Xylol im Vakuum entfernt. Man erhielt wachsartige, selbstemulgierbare Blockcopolyester.
Beispiel 2 a und 2 b (Ein-Topf Kondensation mit Dicarbonsäure)
In einem wie in Beispiel 1 versehenen Dreihalskolben wurden in einem N2~Strom unter Rühren 902 g Polypropylenglykol (MG 1000), 220 g Polyethylenglykol (MG 1000), 0,25 g Zinn(II)octoat, 100 ml
Xylol sowie 92,7 g Bernsteinsäure (Beispiel 2 A) oder 114,7 g Adi- pinsäure (Beispiel 2 B) langsam auf 200 °C aufgeheizt. Das Wasser wurde azeotrop abdestilliert, bis der Blockcopolyester eine Rest¬ säurezahl SZ = 2 (Beispiel 2 A) bzw. SZ = 2,9 (Beispiel 2 B) auf¬ wies. Nach Entfernung von Xylol erhielt man wachsartige selbst- emulgierbare Blockcopolyester.
Beispiel 3
Analog Beispiel 1 wurden 225 g Polypropylenglykol (MG 1000), 100 g Bernsteinsäureanhydrid, 0,25 g Zinn(II)octoat, 880 g Polyethylen- glykol (MG 1000) und 100 ml Xylol umgesetzt. Das Wasser wurde so lange azeotrop abdestiliiert, bis der Blockcopolyester eine Rest¬ säurezahl SZ = 6 aufwies. Man erhielt einen wachsartigen Blockco¬ polyester, der als 10 Gew.-%ige Lösung in Wasser opaleszierendes Aussehen zeigt.
Beispiel 4
Analog Beispiel 1 wurden 840 g Polytetrahydrofuran (mittleres Mo¬ lekulargewicht 1000), 100 g Bernsteinsäureanhydrid, 0,25 g Zinn(II)octoat, 210 g Polyethylenglykol (MG 1000) und 100 ml Xylol umgesetzt. Es wurde anschließend Wasser azeotrop abdestiliiert, bis der Blockcopolyester eine Restsäurezahl SZ = 7,5 aufwies. Nach Entfernung des Xylols erhielt man einen wachsartigen Blockcopoly¬ ester.
Für die Herstellung einer wäßrigen Dispersion wurden 10 g des Blockcopolyesters in 30 g Isopropanol gelöst und 60 g Wasser an¬ schließend eingerührt. Man erhielt eine feinteilige, stabile Dis¬ persion.
Beispiel 5
Analog Beispiel 1 wurden 525 g 1,10-Decandiol, 292 g Bernstein¬ säureanhydrid, 0,25 g Zinn(II)octoat, 225 g Polyethylenglykol (MG 1000) und 100 ml Xylol umgesetzt. Anschließend wurden 51 ml Wasser azeotrop abdestilliert, bis die Restsäurezahl des Blockcopoly¬ esters SZ = 3 war. Der Blockcopolyester ließ sich nach Aufschmel¬ zen und Erwärmen auf 50 °C in Wasser e ulgieren.
Beispiel 6
In einem Dreihalskolben mit Rührer, Rückflußkühler, Wasserab¬ scheider und Stickstoffeinleitung wurden 902 g Polypropylenglykol (MG 1000), 118 g Diethylcarbonat, 220 g Polyethylenglykol (MG 1000) und 1,2 g U esterungskatalysator Swedcat 5, Firma Swedstab, unter Rühren im Stickstoffstrom langsam innerhalb von 6 Stunden auf 200 °C aufgeheizt und Ethanol abdestilliert, bis sich kein Kondensat mehr bildete. Auf diese Weise wurden 77 ml Ethanol (67 % der theoretischen Menge) als Destillat aufgefangen. Man erhielt einen wachsartigen Blockcopolyester, der in Wasser eine feintei- 1ige Dispersion ergibt. Dazu werden 10 Gew.-% Blockcopoylester mit 90 Gew.-% Wasser dispergiert.
B. Anwendungsbeispiele
Auf Polyesterfilamente (Garnart: pre-orientated yarn-PES; Fein¬ heit: dtex 167, Filamentzahl: f 34; Spinngeschwindigkeit 3300 m/Min) wurde eine 7,5 gew.-%ige Spinnpräparation an Blockcopoly¬ ester der verschiedenen Beispiele in Wasser aufgetragen (Ölauflage 0,35 Gew.-%).
Folgende Parameter wurden bestimmt:
- dynamische Reibungskoeffizienten gegen Keramik bei einer Ge¬ schwindigkeit von 2 und 200 m/min, gemessen am Rothschild F-Me- ter (Klima 20 °C, 65 % relative Feuchte)
- elektrostatische Aufladung an Keramik bei einer Geschwindigkeit von 2 und 200 m/min, gemessen an Eltex ϊnduktivvoltmeter (Klima: 20 °C, 65 % relative Feuchte)
- stick/slip gemessen am Rothschild F-Meter (Umschlingung: 3, mm/min: 20) des gestreckten und ungestreckten Filamentes
- Einkräuselung gemessen nach Tex-Techno an Texto-Mat M
- die Heizer- und Scheibenbeurteilung der Texturierorgane (Tex¬ turiermasc ine der Fa. Barmag,* Heizer: M-Typ; Keramikscheiben Anordnung 1-7-1 bei 220 °C) erfolgte durch subjektive Notenver¬ gabe (1 = sehr gut, 6 = schlecht)
- thermische Beständigkeit gemessen als Masseverlust nach der Thermogravic Analyses-Methode (TGA) Thermal Analyst mit Therma- waage TGA 951, DuPont, in % und als oxidative Zersetzung nach der Methode der Differential Scanning Colourimetrie (DSC) mit thermal Analyst 2100 mit DuPont Modul DSC 910, in °C.
- biologische Abbaubarkeit nach dem "geschlossenen Flaschentest" gemäß Dr. Fischer, Fette-Seifen-Anstrichmittel Nr. 1 (1963), Seiten 37-42.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, zeigen die Spinnpräparationen mit den erfindungsgemäßen Blockcopolyester im Vergleich zu den han¬ delsüblichen vergleichbare Gleiteigenschaften, Stick/Slip-Werte, Einkräuselungen sowie Heizer- und Scheibenbeurteilungen. Die elek¬ trischen Aufladungen sind zwar etwas schlechter, aber durchaus in akzeptablen Bereichen, die durch Zusätze von Antistatika auf ge¬ wünschtes Niveau angehoben werden können. Auch die thermische Be¬ ständigkeit (siehe Tabelle 2 ) entspricht den hohen Anforderungen der Faserhersteller. Den handelsüblichen Produkten eindeutig über¬ legen sind die Blockcopolyester in ihrer biologischen Abbaubarkeit (siehe Tabelle 3).
Tabelle 1: Eigenschaften des texturierten Garns
ergleich = 7,5 Gew.-%ige Spinnpräparation, Gleitmittel: Random-Copolymer aus Trimethylolpropan mit 18 mol E0 und 28 mol PO;
Tabelle 2: Thermische Stabilität der reinen Blockcopolyester
Trimethylolpropan • 18 EO • 28 PO
Tabelle 3: Biologische Abbaubarkeit der reinen Blockcopolyester