Die Erfindung betrifft Spinnpräparationen in Form wäßriger Emulsion oder wäßriger Lösungen, die wasserlösliche Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 enthalten, ein Verfahren zur Verminderung des Abschleuderns von Spinnpräparationen von Faseroberflächen sowie die Verwendung bestimmter wasserlöslicher Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte von größer 106 in wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen Lösungen von Spinnpräparationen zur Verminderung des Abschleuderns der Spinnpräparationen von Faseroberflächen.
Bei der Herstellung von Chemiefasern, die aus der Schmelze ersponnen werden, ist der erste Verarbeitungsprozeß unmittelbar nach Austritt der Kapillaren aus der Spinndüse, das heißt unmittelbar nach der Bildung der Filamente die Behandlung der Faseroberfläche mit Spinnpräparationen, die als Hauptwirksubstanzen Glättemittel und Antistatika enthalten ("Chemiefasern/Textil-Industrie" 1977, 328 - 335). Es ist allgemein bekannt, daß ohne eine solche Präparierung Chemiefasern weder hergestellt noch in der textilen Weiterverarbeitung verwendet werden können. Das Aufbringen eines Glättemittels ist notwendig, weil die ursprüngliche Oberfläche der meisten polymeren Fasermaterialien hohe Reibungskräfte verursacht, so daß durch die ständigen Kontakte mit beispielsweise Leitorganen während der Herstellungs- und Verarbeitungssprozesse ein Abscheuern der Fasern erfolgt, was letztlich zu Filament- oder Garnbrüchen führen kann. Des weiteren nehmen polymere Filamentmaterialien im allgemeinen nur wenig Wasser auf. Sie neigen daher dazu, sich elektrostatisch aufzuladen.
Bei der Faserherstellung sowie bei der Weiterverarbeitung der Fasern sind heute schnellaufende Maschinen mit Fadengeschwindigkeiten von bis zu 6 000 m/Minute üblich. Bei diesen hohen Geschwindigkeiten kommt es häufig zum Abspritzen eines nicht unerheblichen Teils der aufgetragenen textilen Gleitmittel, wie Spinnpräparationen oder Spulöle. Das Abschleudern der Gleitmittel stellt nicht nur eine Verschwendung dar; durch das Abschleudern ist es auch nahezu unmöglich, die für die einzelnen Arbeitsprozesse benötigten Auftragsmengen exakt einzuhalten. Darüberhinaus bringt das Abspritzen auch eine Beeinträchtigung der Sicherheit mit sich, beispielsweise schlüpfrige Fußböden in der unmittelbaren Umgebung der Maschinen sowie Atmungsbehinderungen und Hautreizungen, hervorgerufen durch abgeschleuderte Tröpfchen, die sich in Form feiner Nebel verteilen. Zur Verminderung des Abspritzens von textilen Gleitmitteln während der Faserherstellung und - verarbeitung wurde bereits vielfach vorgeschlagen, den textilen Gleitmitteln Polymerverbindungen zuzusetzen. So ist beispielsweise aus US 44 00 281 bekannt, daß textile Gleitmittel auf Basis von Kohlenwasserstoffen, wie Mineralölen, und/oder Fettsäureestern und/oder Fetten und/oder Ölen, die hochmolekulare Polymere von a-Mono-olefinen mit 4 bis 20 C-Atomen enthalten, ein verbessertes Haftvermögen auf der Faseroberfläche besitzen. Ferner ist aus den europäischen Schutzrechten EP 261 415 und EP 127 293 bekannt, daß die Verwendung von hochmolekularen Polyisobutenen sowie die Verwendung von Copolymeren, die als Monomerenbestandteile Butene in Kombination mit C5-20- a-Olefinen enthalten, eine Verminderung des Abspritzens von Spulölen während der Garnverarbeitung bewirken. Die in US 4 098 702 beschriebenen Spulöle enthalten polymere Viskositätsindexverbesserer, beispielsweise Polyisobutene mit Molekulargewichten zwischen 20 000 und 2 000 000, Polyalkylstyrole mit Molekulargewichten zwischen 20 000 und 2 000 000 oder Polymethacrylate mit Molekulargewichten zwischen 300 000 und 800 000, zur Verbesserung der Haftung der Spulöle an der Faseroberfläche.
Die mit den bekannten Polymerverbindungen erzielte Verminderung des Abschleuderns von textilen Gleitmitteln, insbesondere von Spinnpräparationen von Faseroberflächen ist jedoch in vielen Fällen noch nicht zufriedenstellend. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand daher in der Entwicklung von Spinnpräparationen, die, im Vergleich zu bekannten Spinnpräparationen, deutlich verbesserte Hafteigenschaften auf den Faseroberflächen besitzen und die somit bei den heute üblichen hohen Fadengeschwindigkeiten nicht mehr oder nur noch in sehr geringen Mengen abgeschleudert werden.
Es wurde nun gefunden, daß die an die zu entwickelnden Spinnpräparationen gestellten hohen Anforderungen erfüllt werden, wenn Spinnpräparationen, die in Form wäßriger Emulsionen oder wäßriger Lösungen vorliegen, wasserlösliche Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte von größer 106 enthalten.
Gegenstand der Erfindung sind dementsprechend Spinnpräparationen auf Basis von Glättemittel, Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmitteln mit einem Gehalt an Polymerverbindungen, in Form wäßriger Emulsionen oder wäßriger Lösungen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie eine oder mehrere der folgenden wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 enthalten:
Weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Verminderung des Abschleuderns von Spinnpräparationen von Faseroberflächen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß unmittelbar nach Austritt der Kapillaren aus der Spinndüse Spinnpräparationen, die eine oder mehrere der folgenden wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106:
Ferner ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von wasserlöslichen Polyalkylenoxiden mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106, wasserlöslichen Polyacryl- und/oder Polymethacrylamiden mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 und/oder wasserlöslichen Copolymeren aus Acryl- und/oder Methacrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 in wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen Lösungen von Spinnpräparationen zur Verminderung des Abschleuderns der Spinnpräparationen von Faseroberflächen.
Der Gehalt an wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 liegt in den wäßrigen Emulsionen oder in den wäßrigen Lösungen der erfindungsgemäßen Spinnpräparationen bevorzugt zwischen 0,0001 und 0,3 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,005 und 0,05 Gew.-%. Als wasserlösliche Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 werden vorzugsweise Polyethylenoxide, Polyacrylamide und/oder Copolymere aus Acrylamid und Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen eingesetzt. Polyethylenoxide mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 werden beispielsweise von Union Carbide als Pulver unter den Namen PolyoxR WSR301 und PolyoxR WSR Coagulant und Polyacrylamide mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 beispielsweise von Henkel KGaA unter der Bezeichnung Ferro- crylR oder von Stockhausen unter der Bezeichnung PraestolR angeboten. Copolymere aus Acrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen, beispielsweise Copolymere aus Acrylamid und Acrylsäure mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 sind beispielsweise unter dem Namen SuperflocR (Hersteller: Cyanamid) erhältlich.
Als wasserlösliche Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 werden Polyethylenoxide in Spinnpräparationen besonders bevorzugt eingesetzt.
Wäßrige Emulsionen oder wäßrige Lösungen von Spinnpräparationen, die Glättemittel, Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmittel und gegebenenfalls weitere Additive enthalten, werden bei Temperaturen zwischen 18 und 25 °C entweder mit wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 versetzt oder zu wasserlöslichen Polymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 gegeben. Bei der Herstellung erfindungsgemäßer Spinnpräparationen werden die wasserlöslichen Polymerverbindungen vorzugsweise in Form wäßriger Lösungen eingesetzt. Die erhaltenen wäßrigen polymerhaltigen Spinnpräparationemulsionen oder -lösungen enthalten bevorzugt 0,0001 bis 0,3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,005 bis 0,05 Gew.-% wasserlösliche Polymere mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte größer 106 und haben einen Gesamtaktivsubstanzgehalt zwischen 3 und 40 Gew.-%. Bezogen auf den Gesamtaktivsubstanzgehalt enthalten polymerfreie, wäßrige Emulsionen oder Lösungen von Spinnpräparationen vorzugsweise
Als Glättemittel in erfindungsgemäßen Spinnpräparationen eignen sich beispielsweise Mineralöle, Carbonsäureester, hergestellt aus aliphatischen Carbonsäuren mit 8 bis 22 C-Atomen und gerad- und/oder verzweigtkettigen, gegebenenfalls alkoxylierten Alkylalkoholen mit 1 bis 22 C-Atomen, beispielsweise Isobutylstearat, n-Hexyllaurat, Talgfettsäure-2-ethylhexylester, Kokosfettsäuretriglyceride und/oder Trimethylolpropan-tripelargonat, Silicone, beispielsweise Dimethylpolysiloxan und/oder Polyalkylenglycole, beispielsweise Ethylenoxid/Propylenoxid-Mischpolymere mit mittleren Molekulargewichten zwischen 600 und 6 000. Als Emulgatoren, Netzmittel und/oder Antistatika kommen anionische, kationische und/oder nichtionische Tenside in betracht, wie Mono- und/oder Diglyceride, beispielsweise Glycerinmono- und/oder Glycerindioleat, alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte und/oder propoxylierte Fette, Öle, Fettalkohole mit 8 bis 22 C-Atomen und/oder C8-18-Alkylphenole, beispielsweise Rizinusöl, ethoxyliert mit 10 bis 40 Mol Ethylenoxid (EO), und/oder C,6-18-Fettalkohole, alkoxyliert mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, gewünschtenfalls alkoxylierte C8-22-Fettsäu- remono- und/oder -diethanolamide, beispielsweise gegebenenfalls ethoxyliertes Ölsäuremono-und/oder -diethanolamid, Talgfettsäuremono-und/oder -diethanolamid und/oder Kokosfettsäuremono- und/oder -diethanolamid, Alkali- und/oder Ammoniumsulfonate von gegebenenfalls alkoxylierten C8-22-Alkylalkoholen, C8-22-Alkenylalkoholen und/oder aromatischen Alkoholen, Umsetzungsprodukte von gegebenenfalls alkoxylierten C4-22-Alkylalkoholen mit Phosphorpentoxid oder Phosphoroxychlorid in Form ihrer Alkali-, Ammonium- und/oder Aminsalze, beispielsweise Phosphorsäureester von gegebenenfalls ethoxylierten C12/14-Fettalkoholen, Alkali- und/oder Ammoniumsalze von C8-22-Alkyl- sulfosuccinaten, beispielsweise Natriumdioctylsulfosuccinat und/oder Aminoxide, beispielsweise Dimethyldodecylaminoxid. Bei dieser beispielhaften Aufzählung von Glättemitteln, Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmitteln muß berücksichtigt werden, daß eine Vielzahl der genannten Substanzen nicht nur eine Funktion, sondern mehrere Funktionen in Spinnpräparationen erfüllen: beispielsweise kann ein Glättemittel gleichzeitig auch als Antistatikum und/oder als Emulgator wirken.
Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmittel können in jedem Mischungsverhältnis zueinander in den erfindungsgemäßen Spinnpräparationen eingesetzt werden.
Als Additive können die erfindungsgemäßen Spinnpräparationen pH-Wert-Regulanzien, beispielsweise aliphatische Ci-22-Carbonsäuren und/oder C1-4-Hydroxycarbonsäuren, wie Essigsäure, Glycolsäure und/oder Ölsäure, Alkalihydroxide, wie Kaliumhydroxid und/oder Amine, wie Triethanolamin, Fadenschlußmittel, beispielsweise Fettsäuresarcoside und/oder Mischpolymerisate mit Maleinsäureanhydrid und/oder Polyurethane gemäß DE 38 30 468, Bakterizide und/oder Korrosionsschutzmittel enthalten.
Die Applikation polymerhaltiger, wäßriger Spinnpräparation-Emulsionen oder -Lösungen erfolgt in bekannter Weise unmittelbar nach Austritt der Kapillaren aus der Spinndüse. Die Präparationen, die eine Temperatur zwischen 18 und 30 ° C haben, werden mit Hilfe von Auftragswalzen oder mittels Dosierpumpen über geeignete Applikatoren aufgebracht. Die Aktivsubstanzauftragsmenge (Ölauflage) der erfindungsgemäßen Spinnpräparation-Emulsionen oder Spinnpräparation-Lösungenliegt zwischen 0,3 und 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Fadenbündel. Nach der Behandlung mit den Präparationen werden die Fadenbündel auf Spinnspulen aufgewickelt. Die Fadenbündel können beispielsweise aus Polyestern, Polyamiden, Polyolefinen und/oder Polyacryl bestehen.
Die erfindungsgemäßen Spinnpräparationen haften sehr gut auf Faseroberflächen und werden bei den heute üblichen hohen Fadengeschwindigkeiten nur in sehr geringen Mengen abgeschleudert.
Die Angaben in % bedeuten Gew.-%.
Aus 150 g der obengenannten Spinnpräparation und 840 g Wasser wurde eine wäßrige Emulsion hergestellt und in diese bei 20 ° C 10 g einer wäßrigen 1 gew.-%igen PolyoxR WSR301-Lösung eingerührt. Polyester (167 dtex/34 Filamente) wurde mit einer Spinngeschwindigkeit von 3 200 Meter pro Minute gesponnen. Der Auftrag der polymerhaltigen Spinnpräparation-Emulsion, die eine Temperatur von 20 ° C hatte, erfolgte unmittelbar nach Austritt der Kapillaren über eine Dosierpumpe (Ölauflage: 1,5 Gew.-%). An der ersten Stelle nach der Applikation der Spinnpräparation, an der das Faserbündel seine Laufrichtung änderte, wurde die abgespritzte Menge gesammelt und gewogen. Im Vergleich zu der Spinnpräparation ohne Polymerzusatz wurde mit der polymerhaltigen Spinnpräparation eine Reduzierung der abgespritzten Menge von 82 % erzielt.