Beschichtungsmittel für Fasern

Abstract

 Die Erfindung betrifft Beschichtungsmittel für Fasern und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere Präparationsmittel für Elastane auf Basis einer Dispersion von fettsauren Metallsalzen und einem Agglomerationsinhibitor in Polyorganosiloxanen und Mineralölen. Die Präparationen werden durch einen Fällungsprozeß hergestellt, aus dem feinkörnige und sedimentationsstabile Dispersionen mit enger Korngrößenverteilung resultieren, die frei von Agglomeraten sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Beschichtungsmittel für Fasern und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere Präparationsmittel für Elastane auf Basis einer Dispersion von fettsauren Metallsalzen und Agglomerationsinhibitoren in Polyorganosiloxanen und Mineralölen. Die Präparationen werden durch einen Fällungsprozeß hergestellt, aus dem feinkömige und sedimentationsstabile Dispersionen mit enger Korngrößenverteilung resultieren und die frei von Agglomeraten sind. Die Beschichtungsmittel reduzieren den elektrischen Widerstand von Elastanen, wobei weder bei der Applikation noch bei der Verarbeitung der Elastane auch über einen langen Zeitraum Ablagerungen der Beschichtungsmittel an Maschinenteilen auftreten. Mit den Beschichtungsmitteln behandelte Elastane verkleben auch nach langer Lagerzeit nicht und bleiben verarbeitbar.

[0002] Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Ausdruck Faser umfaßt Stapelfasern und/oder kontinuierliche Filamente. Die Fasern z.B. Elastane können durch im Prinzip bekannte Spinnverfahren wie das Trockenspinnverfahren, das Naßspinnverfahren oder das Schmelzspinnverfahren hergestellt werden.

[0003] Solche Spinnverfahren sind beispielsweise beschrieben in Polyurethan-Elastomerfasern, H. Gall und M. Kausch in Kunststoff-Handbuch 7, Polyurethane, Herausgeber: G. Oertel, Carl Hanser Verlag München Wien, 1993. Seite 679 bis 694.

[0004] Elastane, d.h. elastische Polyurethan-Fasern aus langkettigen synthetischen Polymeren, die zu wenigstens 85 % aus segmentierten Polyurethanen auf Basis von z.B. Polyethern, Polyestern und/oder Polycarbonaten aufgebaut sind, sind gut bekannt. Garne aus solchen Fasern werden zur Herstellung von Flächenwaren bzw. Geweben oder Stoffen verwendet, die ihrerseits unter anderem für die Herstellung von Miederwaren, Wäsche, Strümpfe, Sportbekleidung und Bänder geeignet sind. Polyurethan-Fasern besitzen im Vergleich zu anderen, nichtelastisehen Textilfasern eine beträchtliche Klebrigkeit. Verklebungen der Elastane treten besonders dann auf, wenn Elastane auf eine Spule oder einen Teilkettbaum aufgewickelt werden. Ein Verkleben der Elastane bzw. die erhöhte Haftung der Fasern untereinander wird insbesondere dann beobachtet, wenn die Fasern vor der Weiterverarbeitung über lange Zeit gelagert wurden. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn die Lagerung des Materials bei erhöhter Temperatur erfolgt.

[0005] Die Klebrigkeit oder die Haftung von Elastanen auf Spulen oder Teilkettbäumen kann bei der Verarbeitung der Polyurethan-Fasern mit beispielsweise Polyamidfasern oder Baumwolle durch ein Kettwirk- oder Rundstrickverfahren oder Strumpfautomaten zu starken Spannungen der Faser beim Abwickeln führen, die bis zum Fadenbruch führen kann und im Extremfall Spulen oder Teilkettbäumen aus solchen Fasern nicht mehr verarbeitbar macht.

[0006] In der Praxis wird die Reduzierung der Klebrigkeit oder Haftung von Elastanen nach Lagerung, auch bei erhöhter Temperatur, durch eine Faserbehandlung direkt nach der Herstellung der Faser angestrebt, indem spezielle Präparationsöle auf die Faser appliziert werden.

[0007] Zur Reduzierung der Haftung oder der Klebrigkeit von Elastanen wird in der Patentschritt US-3 039 895 die Anwendung von Mineralölen und darin dispergierten Metallseifen, vorzugsweise von Magnesium-Stearat, empfohlen. In der Patentanmeldung EP-704 571 und der Patentschrift US-4 296 174 wird zur Reduzierung der Klebrigkeit von Elastanen die Anwendung von niedrigviskosen linearen und verzweigten Polysiloxanen mit darin dispergierten Metallseifen empfohlen, wobei ebenfalls Magnesium-Stearat bevorzugt wird. Nachteil der beschriebenen Präparationen ist jedoch, daß die im Öl dispergierten Metallseifen bei der Beschichtung von Polyurethan-Fasern durch beispielsweise Rollen-, Fadenführer- oder Sprühtechnik zu Ablagerungen im Präparationssystem, oder zu Verstopfungen führen können. Eine Folge hiervon ist beispielsweise die verkürzte Laufzeit der Spinnmaschinen und ein erhöhter Aufwand zur Reinigung der Spinnmaschinen und des Präparationsystems.

[0008] Ein sichere, gleichmäßige Präparierung der Polyurethan-Faser über einen langen Zeitraum ist somit unter Verwendung der genannten Präparationsmittel nicht möglich.

[0009] Die Herstellung von gegen Sedimentation stabilisierten Dispersionen, bestehend aus Magnesiumstearat in Polyorganosiloxanen oder Mineralölen, wird in der Patentschrift US-5 135 575 beschrieben. In dem dort beschriebenen Verfahren wird Magnesiumstearat mit organischen Lösungsmitteln wie z.B. Isopropanol, Chloroform, Aceton oder Heptan zu einer Paste verarbeitet, mit Polyorganosiloxan oder Mineralöl vermischt und in einer Mühle gemahlen. Nachteil dieses Herstellungsverfahren ist, daß Magnesiumstearat durch einen aufwendigen Mahlprozeß feinteilig in das Silikonöl eingearbeitet wird. Desweiteren macht die Verwendung von organischen Lösungsmitteln die aufwendige Wiedergewinnung der Lösungsmittel notwendig, dabei besteht noch je nach Art des Lösungsmittels die Gefahr der Entzündung oder Explosion des Lösungsmittels.

[0010] In der Patentschrift JP-188 875 wird zur Reduzierung der Haftung von Polyurethan-Fasern eine Präparation beschrieben. Diese besteht aus einem Polydimethylsiloxan, einem höheren Alkohol, dessen Ether oder einem Fettsäureester, bestehend aus einer Fettsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen, einem modifizierten Silikon und den, Metallsalz einer Fettsäure mit mindestens acht Kohlenstoffatomen. Der Nachteil der genannten Präparation ist jedoch ähnlich dem der anderen oben beschriebenen bekannten Präparation. Die dispergierten Metallseifen führen bei der Applikation auf Polyurethan-Fasern zu Ablagerungen im Präparationssystem, die beispielsweise bis hin zur Verstopfung von Präparationszuleitungen reichen können. Damit verbunden wird die Laufzeit der Spinnmaschinen verkürzt. Der Reinigungsaufwand zur Reinigung der Spinnmaschinen und des Präparationssystems wird erheblich erhöht. Eine sichere und gleichmäßige Präparierung der Polyurethan-Faser über einen langen Zeitraum wird mit solchen Präparationen nicht erreicht.

[0011] In der Patentschrift JP-60-67 442 wird zur Minderung der Haftung von Elastanen die Herstellung feinteiliger Partikel fettsaurer Metallsalze in Polydimethylsiloxan für die Präparation beschrieben. Dabei wird Magnesiumstearat oder Calciumoleat in einem druckstabilen Gefaß in Hexan oder Benzol bei 140 oder 130°C gelöst und durch schnelles Abkühlen mit 10⁰C/min ausgefällt. Eintragen dieser Dispersion in niedrigviskoses Polydimethylsiloxan und anschließendes Abdestillieren von Hexan oder Benzol führt schließlich zu der gebrauchsfertigen Präparation. Nachteil dieser Präparation ist das durch die Destillation von Hexan oder Benzol bedingte aufwendige und kostenträchtige Herstellungsverfahren der Präparation. Außerdem besteht durch die Verwendung von organischen Lösungsmitteln die Gefahr der Kontaminierung der Umgebung bzw. Entzündung oder Explosion des Lösungsmittels.

[0012] In der Patentschrift DD-251 578 wird zur Minderung der Haftung von Elastanen, die nach dem Naßspinnverfahren hergestellt werden, die Verwendung einer wäßrigen Suspension mit feinverteiltem Magnesium- und/oder Calciumstearat und gegebenenfalls Polydimethylsiloxan als Präparation beschrieben. Nachteil dieser Erfindung ist jedoch. daß zur Entfernung des Wassers aus der Dispersion nach der Applikation auf der Polyurethan-Faser eine besondere Trocknung der Faser nötig ist. Damit ist ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt verbunden, der zu einer Verteuerung des Produkts führt.

[0013] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Präparation für Fasern, insbesondere für Elastane, zur Verfügung zu stellen, die bei der Applikation durch beispielsweise Rollen-, Fadenführer- oder Sprühtechnik ohne Schwierigkeiten zu verarbeiten ist und die bei der Applikation und besonders bei der Verarbeitung von Elastanen mit beispielsweise Baumwolle oder Polyamidfasern zu Flächenwaren nicht zu Ablagerungen im Präparationssystem oder an Verarbeitungsmaschinen führt. Die Klebrigkeit von Elastanen soll durch die Präparation reduziert und die Verarbeitbarkeit von mit der Präparation beschichteten Elastanen auch nach langer Lagerzeit gewährleistet sein. Weitere Anforderung an Präparationen für Elastane, die, wenn sie Feststoffe enthalten, in Form von Dispersionen vorliegen, ist die Sicherstellung eines gleichmäßigen Präparationsauftrags und daran gekoppelt eines gleichmäßigen Feststoffauftrags durch eine Stabilisierung der Präparation gegen Sedimentation. Aus diesem Grund ist eine besondere Anforderung an eine geeignete feststoffhaltige Präparation. daß sich der Feststoff in der Präparation auch nach einer längeren Standzeit von z.B. 10 Tagen um nicht mehr als 20 % absetzt und sieh die Präparationsöl auch aus diesem Zustand durch einfache Maßnahmen wieder in eine homogene Dispersion überführen läßt.

[0014] Die Stabilität von Dispersionen hängt von vielen Faktoren wie z.B. der Partikelgröße und -form, Polarität, Ladung und Dichte ab. Unter all diesen Faktoren ist jedoch die Partikelgröße die wichtigste Einflußgröße für die Sedimentationsstabilität. Daher muß es bei der Herstellung von geeigneten Dispersionen ein vorrangiges Ziel sein, die Korngröße des Feststoffs in der Präparation so niedrig wie möglich einzustellen. wobei die Primärpartikel nicht zu Clustern agglomerieren dürfen.

[0015] Zur Herstellung der bekannten Präparationen werden in der Praxis aufwendige Naß- oder Trockenmahlungen durchgeführt. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Präparationen für Fasern zur Verfügung zu stellen, das die Mahlung überflüssig macht.

[0016] Überraschend wurde gefunden, daß Präparationsöle für Fasern. insbesondere für Polyurethan-Fasern, welche den oben genannten Anforderungen entsprechen sollen, durch eine bestimmte Auswahl der Zusammensetzung der Präparation, in Verbindung mit einem speziellen Fällverfahren hergestellt werden können.

[0017] Gegenstand der Erfindung ist ein Beschichtungsmittel für Fasern, insbesondere für Elastanfasern, auf Basis einer Dispersion von fettsaurem Metallsalz und Agglomerationsinhibitor in einer Mischung aus Polyorganosiloxan und Mineralöl enthaltend wenigstens

A) von 30 bis 98,97 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 96.9 Gew.-%, besonders bevorzugt von 70 bis 94,8 Gew.-% Polyalkylsiloxan mit einer Viskosität von 2 bis 150 mPas (25°C),

B) von 0,01 bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 2 Gew.-%, Metallsalz einer gesättigten oder ungesättigten, mono- oder bifunktionellen C-₆-C₃₀-Fettsäure, wobei das Metall eines aus der ersten, zweiten oder dritten Hauptgruppe des Periodensystems oder Zn ist,

C) von 1 bis 69 Gew.-%, bevorzugt von 3 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 bis 30 Gew.-%, eines Mineralöls mit einer Viskosität von 2 bis 500 mPas (25°C), einer Dichte von 800 bis 900 kg/m³ (15°C) und einer Viskositäts-Dichte-Konstante (VDK) von 0,770 bis 0,825,

D) von 0,02 bis 15 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% Agglomerationsinhibitor ausgewählt aus der Reihe der kationenaktiven, anionenaktiven oder nichtionogenen, insbesondere der anionenaktiven oder nichtionogenen antistatischen Verbindungen.

[0018] Bedingt durch die Unverträglichkeit der Metallsalze von Fettsäuren mit Polyorganosiloxanen liegen die erfindungsgemäßen Präparationsöle für Fasern, insbesondere Polyurethan-Fasern. in Form von Dispersionen vor.

[0019] Mineralöl wird hier als flüssiges Destillationsprodukt (z.B. aus Erdöl) verstanden, das im wesentlichen aus einem Gemisch gesättigter Kohlenwasserstoffe besteht.

[0020] Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel enthalten lineare und/oder verzweigte Polyorganosiloxane, vorzugsweise lineare Polyorganosiloxane und besonders bevorzugt lineare Polydimethylsiloxane mit einer Viskosität von 2 bis 150 mPas (25°C)` bevorzugt mit einer Viskosität von 2,5 bis 50 mPas (25°C) und besonders bevorzugt mit einer Viskosität von 2,5 bis 20 mPas (25°C). Der Gehalt an linearem, oder verzweigtem Polyorganosiloxan, bevorzugt linearen Polyorganosiloxan und besonders bevorzugt linearem Polydimethylsiloxan beträgt von 30 bis 98,97 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 96,9 Gew.-% und besonders bevorzugt 70 bis 94,8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der erfindungsgemäßen Präparation.

[0021] Bei den zur Herstellung der erfindungsgemäßen Präparationen eingesetzten Metallsalzen von Fettsäuren handelt es sich um solche, deren Metall ein Metall der ersten bis dritten Hauptgruppe des Periodensystems oder Zink ist. Die Fettsäuren sind gesättigt oder ungesättigt, aus mindestens sechs und höchstens 30 Kohlenstoffatomen aufgebaut und sind mono- oder bifunktionell. Bei den Metallsalzen von Fettsäuren handelt es sich besonders um Lithium-, Magnesium-, Calcium-, Aluminium- und Zinksalze der Öl-, Palmitin- oder Stearinsäure, besonders bevorzugt um Magnesiumstearat, Calciumstearat oder Aluminiumstearat. Der Gehalt an Metallsalzen von Fettsäuren in der erfindungsgemäßen Präparation beträgt von 0.01 bis 20 Gew.-% bevorzugt von 0,05 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0.1 bis 4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Präparation.

[0022] Die Mineralöle des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels haben eine Viskosität von 2 bis 500 mPas (25°C), bevorzugt von 3 bis 300 mPas (25°C) und besonders bevorzugt von 3 bis 200 mPas (25°C). Die Mineralöle sind weiterhin charakterisiert durch eine Dichte von 800 bis 900 kg/m³ (15°C) und eine Viskositäts-Dichte-Konstante (VDK, Bestimmung nach DIN 51378) von 0,770 bis 0.825. Der Gehalt an Mineralölen in der erfindungsgemäßen Präparation beträgt von 1 bis 69 Gew.-%, bevorzugt von 3 bis 50 Gew.-% und besonders bevorzugt von 5 bis 30 Gew.-%. bezogen auf das Gewicht der Präparation.

[0023] Als Agglomerationsinhibitor enthalten die erfindungsgemäßen Präparationen kationenaktive, anionenaktive oder nichtionogene antistatische Verbindungen gegebenenfalls auch in Mischung. Eine Übersicht über mögliche antistatische Verbindungen ist in dem Buch "Kunststoffadditive" von R. Gächter und H. Müller, Carl Hanser-Verlag München, Vol. 3, 1990, Seiten 779 bis 805 gegeben. Beispiele für kationenaktive Agglomerationsinhibitoren sind Ammoniumverbindungen, für anionenaktive Agglomerationsinhibitoren Salze von Sulfon- oder Phosphorsäuren und für nichtionogene Agglomerationsinhibitoren Fett- oder Phosphorsäureester, alkoxylierte Fettalkohole, Polyaminosiloxane oder alkoxylierte Polyorganosiloxane. Geeignete anionenaktive Agglomerationsinhibitoren sind: Fettalkohole wie Natriumlaurylsulfat oder Ammoniumlaurylsulfat, Fettalkoholethersulfate der Formel
R-(O-CH₂-CH₂)n-OSO₃Na, wobei R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenwasserstoffatomen und n für eine Zahl von 1 bis 20 steht,
Natriumalkylsulfoacetat der Formel R-O-CO-CH₂-SO₃Na, wobei R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenwasserstoffatomen steht,
Alkylolamidsulfate der Formel
R-CONH-(CH₂)_n-OSO₃Na, wobei R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenwasserstoffatomen und n für eine Zahl von 1 bis 6 steht oder
Fettalkoholetherphosphate der Formel R-O-(CH₂-CH₂-O)_n-PO(ONa)₂, wobei R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenwasserstoffatomen und n für eine Zahl von 1 bis 20 steht.

[0024] Geeignete kationenaktive Agglomerationsinhibitoren sind:
quartäre Ammoniumsalze der Formel R₁ R₂R₃R₄N⁺Cl^-, wobei R₁ R₂,R₃ und R₄ unabhängig voneinander gleich oder verschieden für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen stehen.

[0025] Geeignete nichtionogene Agglomerationsinhibitoren sind:
Polyoxyethylenfettalkoholether, Polyoxyethylenfettsäureester, Polyoxyethylenglykolfettsäureester, Diethylenglykolmonofettsäureester, Fettsäurealkanolamide der Formel R-CO-NH-(CH₂-CH₂)_n-OH, wobei R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenwasserstoffatomen und n für eine Zahl von 1 bis 20 steht, Saccharoseester, z.B. Saccharosepalmiat, Pentaerythrit-Partialester, z.B. Pentaerythritmonostearat, ethoxylierte Pentaerythrit-Partialester, z.B. Pentaerythritmonostearatpolyglykolether, Sorbitanfettsäureester oder ethoxylierte Sorbitanfettsäureester. Bevorzugt werden der erfindungsgemäßen Präparation anionenaktive und/oder nichtionogene Agglomerationsinhibitoren zugesetzt, besonders bevorzugt sind Agglomerationsinhibitoren aus den Gruppen der Sulfonsäuren und der Fett- und Phosphorsäureester. Ganz besonders bevorzugt sind Agglomerationsinhibitoren aus den Gruppen der Dialkylsulfosuccinate, der nichtionogenen Phosphorsäureester und der mit Fettsäuren veresterten Zucker.

[0026] Die Dialkylsulfosuccinate entsprechen der allgemeinen Formel (1)

wobei

R₁ und R₂

unabhängig voneinander gleich oder verschieden für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, und bevorzugt für eine Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen stehen und

M⁺

H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺ oder NH₄⁺ ist.

[0027] Die Herstellung der Dialkylsulfosuccinate kann beispielsweise wie in der Zeitschrift C.R. Carly, Ind. Eng. Chem., Vol. 31, Seite 45, 1939 beschrieben, erfolgen.

[0028] Bevorzugte Beispiele der Dialkylsulfosuccinate sind Natriumbistridecylsulfosuccinat, Natriumdioctylsulfosuccinat, Natriumdihexylsulfosuccinat. Natriumdiamylsulfosuccinat, Natriumdiisobutylsulfosuccinat und Natriumdicyclohexylsulfosuccinat.

[0029] Besonders bevorzugte Dialkylsulfosuccinate sind Natriumbistridecylsulfosuccinat, Natriumdioctylsulfosuccinat und Natriumdihexylsulfosuccinat.

[0030] Phosphorsäureester als geeignete nichtionogene Agglomerationsinhibitoren entsprechen vorzugsweise der allgemeinen Formel (2)

wobei

R₁ und R₂

unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen und bevorzugt für eine Alkylgruppe mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen steht,

x und y

unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 3 und in ihrer Summe 3 sind und

z

eine Zahl von 1 bis 25 ist.

[0031] Besonders bevorzugte Beispiele der Phosphorsäureester sind solche, in denen R₁ für eine Alkylgruppe mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen, R₂ für Wasserstoff oder eine Methylgruppe steht und x und y einer Zahl von 1 oder 2 und z einer Zahl von 3 bis 10 entsprechen.

[0032] Der Gehalt an Agglomerationsinhibitor D) in der erfindungsgemäßen Präparation beträgt von 0,02 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Präparation.

[0033] Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Beschichtungsmitteln für Fasern auf Basis einer Dispersion von fettsauren Metallsalzen und einem Agglomerationsinhibitor in einer Mischung aus Polyorganosiloxan und Mineralöl, das dadurch gekennzeichnet ist, daß von 0,01 bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 2 Gew.-%, Metallsalz B) einer gesättigten oder ungesättigten, mono- oder bifunktionellen C₆-C₃₀-Fettsäure in von 1 bis 69 Gew.-%, bevorzugt von 3 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 bis 30 Gew.-%, eines Mineralöls C) unter Erwärmung auf von 70 bis 170°C, bevorzugt von 100 bis 140°C gelöst wird, daß die warme Lösung in einer Mischvorrichtung intensiv und schnell mit von 30 bis 98,97 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 96,9 Gew.-%, besonders bevorzugt von 70 bis 94,8 Gew.-%, Polyalkylsiloxan A) vermischt wird, daß die entstandene Dispersion ggf. direkt anschließend homogenisiert wird, und daß dem Mineralöl C) oder dem Polyalkylsiloxan A) vor dem Vermischen oder der entstandenen Dispersion vor oder bevorzugt nach dem Homogenisieren von 0,02 bis 15 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% Agglomerationsinhibitor D) zugegeben werden.

[0034] Die Homogenisierung erfolgt bevorzugt durch Eintrag von Scherenergie einer auf das Volumen der Präparation bezogenen Energiedichte von mindestens 10⁶ J/m³. besonders bevorzugt mindestens 3x10⁶ J/m³, ganz besonders bevorzugt von mindestens 4x10⁶J/m³.
Hierdurch wird die Feinteiligkeit und Sedimentationsstabilität gefördert.

[0035] Die Herstellung der erfindungsgemäßen Präparationen, die in Form von Dispersionen vorliegen, erfolgt durch einen Fällprozeß durch das Lösen von fettsauren Metallsalzen in Kohlenwasserstoffen in der Hitze und das Vereinigen dieser Phase mit der polyorganosiloxanhaltigen Phase. Die Fällung kann in einer Fällvorrichtung, bestehend aus einer zwei- oder mehrstufigen Dispergiervorrichtung mit gegebenenfalls anschließender Honiogenisierungsstufe durchgeführt werden. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Präparationen kann ebenfalls durch das Eintragen der metallsalzhaltigen Phase in die polyorganosiloxanhaltige Phase in einem Kessel mit anschließender Monogenisierung durch eine Homogenisiervorrichtung erfolgen. Die Zugabe von Agglomerationsinhibitor kann in allen Fällen bei der Herstellung der Präparation an einer beliebigen Stelle erfolgen.

[0036] Eine geeignete mehrstufige Dispergiervorrichtung und eine Homogenisierdüse wird in der Patentschrift US-5 302 660 beschrieben. Die beschriebene Apparatur wird dazu eingesetzt, eine rasche Durchmischung von zwei Stoffströmen zu erreichen, die miteinander zu einer chemischen Reaktion gebracht werden sollen. Die Durchführung eines Fällprozesses in der genannten Apparatur mit gegebenenfalls anschließen-der Homogenisierung, die zu feinkörnigen und sedimentationsstabilen Dispersionen mit enger Korngrößenverteilung führt, die frei von Agglomeraten sind, ist jedoch nicht beschrieben.

[0037] In der Patentanmeldung EP-399 266 ist die Herstellung von Dispersionen durch Kristallisation von Emulsionen beschrieben. Das Verfahren beruht darauf, daß eine Schmelze mit einer kälteren flüssigen Phase bei einer Temperatur unterhalb des Kristallisationspunktes vermischt und darin emulgiert wird, wobei die Schmelze erst nach der Emulgierung in Form der dispergierten Partikel erstarrt. Zu diesem Zweck wird die Schmelze zur Bildung einer Voremulsion in die flüssige Phase eingedüst und die Voremulsion in einer nachgeschalteten Homogenisierdüse zu einer Emulsion feindispergiert, die anschließend zur fertigen Kristallsuspension erstarrt. Die Durchführung eines Fällprozesses, bei dem unmittelbar nach Vereinigung einer Phase, bestehend aus einen, Feststoff und einem Lösungsmittel, mit einer anderen Phase, im wesentlichen ein Nicht-Lösungsmittel, in Düsenmischern mit gegebenenfalls anschließender Homogenisierung, bei der feinkörnige und sedimentationsstabile Dispersionen mit enger Korngrößenverteilung gebildet werden, die frei von Agglomeraten sind ist jedoch nicht in EP-399 266 beschrieben.

[0038] Die bekannten Dispergierungs-Vorrichtungen ermöglichen, zwei Stoffströme sehr schnell miteinander zu vermischen. Es wurde gefunden, daß, bedingt durch den Eintrag hoher Scherenergie, bei der Verwendung solcher Vorrichtungen zur Herstellung von Präparationsölen für Fasern nach dem erfindungsgemäßen Fällverfahren die fettsauren Metallsalze unter Ausbildung einer guten und engen Korngrößenverteilung frei von Agglomeraten und sedimentationsstabil in Polyorganosiloxane eingearbeitet werden können.

[0039] Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Präparationen mittels einer zwei- oder mehrstufigen Dispergiervorrichtung mit gegebenenfalls anschließender Homogenisierung ist gegenüber einem Fällprozeß im Kessel mit anschließender Homogenisierung bevorzugt, da dieses Verfahren kontinuierlich betrieben werden kann.

[0040] Gegenstand der Erfindung sind ferner Fasern, insbesondere Polyurethan-Fasern, die mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel beschichtet sind.

[0041] Die mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel beschichteten Polyurethan-Fasern bestellen insbesondere aus segmentierten Polyurethanpolymeren, beispielsweise solchen, die auf Polyethern, Polyestern, Polyetherestern und/oder Polycarbonaten basieren. Derartige Fasern können nach grundsätzlich bekannten Verfahren hergestellt werden, wie beispielsweise nach denjenigen, die in den Schriften US-2 929 804, 3 097 192, 3 428 711, 3 553 290 und 3 555 115 und in der Schrift WO-9 309 174 beschrieben werden. Ferner können die Polyurethan-Fasern aus thermoplastischen Polyurethanen bestellen, deren Herstellung beispielsweise in der Schrift US 5 565 270 beschrieben ist. Das Polyurethan basiert insbesondere auf organischen Diisocyanaten und einem Kettenverlängerer mit mehreren aktiven Wasserstoffen, wie z.B. Di- und Polyolen, Di- und Polyaminen, Hydroxylaminen, Hydrazinen, Semicarbaziden, Wasser oder einer Mischung aus diesen Komponenten. Bevorzugte Diole sind Glycol, Butandiol und Hexandiol. Bevorzugte Diamine sind Ethylendiamin, 1 ,2-Propandiamin, 2-Methyl-1,5-diaminopentan, 1,3-Diaminocyclohexan und 1-Methy-2,4-Diaminocyclohexan.

[0042] Die Fasern können eine Vielzahl von verschiedenen anderen Zusatzstoffen für verschiedene Zwecke enthalten, wie beispielsweise Antioxidantien. Stabilisatoren gegen Wärme, Licht und UV-Strahlung, Pigmente und Mattierungsmittel. Farbstoffe, Schmier- und Gleitmittel. Beispiele für Antioxidantien, Stabilisatoren gegen Wärme, Licht und UV-Strahlung sind Stabilisatoren aus der Gruppe der sterisch gehinderten Phenole, der HALS-Stabilisatoren (hindered amine light stabilizer), der Triazine, der Benzophenone und der Benzotriazole. Beispiele für Pigmente und Mattierungsmittel sind Titandioxid, Zinkoxid und Bariumsulfat. Beispiele für Farbstoffe sind saure Dispersions- und Pigmentfarbstoffe und optische Aufheller. Beispiele für Schmier- und Gleitmittel sind Metallsalze von Fettsäuren und Silikon- und Mineralöle. Die genannten Zusätze werden so dosiert, daß sie keine dem von außen auf die Faser aufgetragenen und durch ein Fällverfahren hergestellten Präparationsöl entgegengesetzte Wirkungen zeigen.

[0043] Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel für Fasern, die in Form von Dispersionen vorliegen und durch einen im Vergleich zu einem konventionellen Mahlprozeß einfachen und wirtschaftlichen Fällprozeß in einer Mischdüse oder in einem Kessel mit anschließender Homogenisierung hergestellt werden können, haben, wie in Beispiel 1 gezeigt wird, den überraschenden Vorteil, daß sie mit einer mittleren Korngröße von D50 <3 µm sehr feinteilig sind, dabei eine sehr enge Korngrößenverteilung haben, mit einem D90 von <10 µm einen sehr geringen Anteil an grobkörnigen Partikeln aufweisen. Die Beschichtungsmittel sind frei von Agglomeraten und sind mit einer Sedimentationsrate von <20 % pro 10 Tage gut gegen Sedimentation stabil.

[0044] Auch bei einer Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels, die lediglich 2 Gew.-% und weniger fettsaures Metallsalz aufweist, bleiben die hervorragenden Eigenschaften des Besehichtungsmittels erhalten.

[0045] Im Falle bekannter Präparationsmittel, die fettsaures Metallsalz enthalten, ist die Sedimentationsrate des Salzes signifikant höher. Es lagert sich Metallsalz z.B. an der Präparationsstelle ab. Ein gleichmäßiger Auftrag des Metallsalzes auf die Faser wird verhindert. Ein weiterer Nachteil des bekannten Präparationsmittel ist, daß bei der Weiterverarbeitung der damit beschichteten Fasern zu Flächenware sich fettsaures Metallsalz an Maschinenteilen z.B. Stricknadeln absetzt und Verstopfungen der Nadelöre bzw. Fadenabrisse bewirkt.

[0046] Bei einem Gehalt von unter 4 Gew.-% fettsaures Metallsalz ist außerdem bei bekannten Präparationen ein Versagen der Beschichtung auf der Faser zu beobachten. Verklebungen der Fasern untereinander sind die Folge.

[0047] Weiterhin wird bei der Applikation der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel auf Polyurethan-Fasern, wie in Beispiel 2 gezeigt wird, bereits durch kleine Mengen von Agglomerationsinhibitor in der Präparation eine überraschende Reduzierung des elektrischen Widerstands der Faser gefunden. Hierdurch wird eine elektrostatische Ausrüstung der Faser erreicht, die beispielsweise elektrostatische Entladungen bei der Weiterverarbeitung der Faser reduziert oder verhindert.

[0048] Bei der Applikation der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel auf Polyurethan-Fasern wird darüber hinaus, wie in Beispiel 3 gezeigt wird, überraschend gefunden, daß bereits durch die geringe Menge eines fettsauren Salzes in dem Beschichtungsmittel die Verstärkung der Haftung über längere Lagerzeit der Fasern auch bei erhöhter Temperatur, und damit verbunden die Klebrigkeit der Polyurethan-Faser stark reduziert wird und die Verarbeitung der Fasern z.B. auf einer Rundstrickmaschine gut und ohne Ablagerungen an Stricknadeln verläuft.

[0049] Besonders überraschend wurde, wie ebenfalls in Beispiel 3 gezeigt wird, gefunden. daß die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel auch in Langzeittests bei der Applikation auf Polyurethan-Fasern über eine Präparationsrolle keine Ablagerungen oder Verstopfungen in Rohrleitungen des Beschichtungsmittels oder in Präparationswannen zeigten. Hierdurch wird eine Applikation des Beschichtungsmittels über einen langen Zeitraum ermöglicht. Weiterhin wird die Gleichmäßigkeit des Auftrags verbessert und eine Unterbrechung eines Produktionsprozesses aufgrund notwendiger Reinigungsarbeiten überflüssig.

[0050] Die nachfolgend beschriebenen Testverfahren werden zum Messen der oben diskutierten Parameter in den Beispielen verwendet.

[0051] Die Messungen zur Bestimmung der Korngrößenverteilungen erfolgen mit Mastersizer M20, Firma Malvern Instruments über Laserlichtbeugung und Laserlichtstreuung. Als Dispergiermittel wird Polydimethylsiloxan mit einer Viskosität von 10 mPas (25°C) eingesetzt. Angegeben wird die Komgröße der Partikel in Mikrometer (µm) in Abhängigkeit von der Volumenverteilung der Partikel bei 10, 50 und 90 % vor und nach einer Behandlung mit Ultraschall über 180 s. Die Differenz zwischen den Korngrößenverteilungen vor und nach der Ultraschallbehandlung ist ein Maß für die Anwesenheit von Agglomeraten. Ist die Differenz klein, sind keine Agglomerate vorhanden.

[0052] Zur Bestimmung des Sedimentationsverhaltens werden 100 ml Präparationsöl, welches in Form einer Dispersion vorliegt, in einen Meßzylinder gegeben und nach drei bzw. zehn Tagen der Anteil an entmischter Phase in Prozent bestimmt. Eine Stabilisierung gegen Sedimentation ist erreicht, wenn die klare Phase auch nach zehn Tagen <20 % ist.

[0053] Die Bestimmung der Viskosität der Präparationsöle erfolgt mit einem Viskosimeter der Fa. Haake, Modell CV 100 bei einer Temperatur von 20°C und einer Sehegeschwindigkeit von 300 s^-1.

[0054] Die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit von Polyurethan-Fasern, die mit verschiedenen Präparationen aviviert wurden, erfolgt durch die in der DIN 54 345 beschriebene Messung zur Bestimmung des Durchgangswiderstands.

[0055] Die Bestimmung der Haftung des Fadens auf einer Spule erfolgt, indem zunächst der Faden von einer Spule mit einem Gewicht von 500 g bis auf 3 mm oberhalb der Spulenhülse abgeschnitten wird. Anschließend wird ein Gewicht an den Faden gehängt und das Gewicht bestimmt, mit dem sich der laden von der Spule abrollt. Die so bestimmte Haftung ist ein Maß für die Verarbeitbarkeit der Spulen. Ist die Haftung zu hoch, kann aufgrund von Fadenrissen die Verarbeitbarkeit zu Flächenwaren erschwert werden. Die Bestimmung der Haftung nach einer Lagerzeit von 8 Wochen bei mit 40°C erhöhter Temperatur beschreibt einen Alterungsprozeß und ist ein Maß für die Entwicklung der Haftung nach einer längeren Lagerzeit bei RT. Die Lagerung der Spulen erfolgt bei 40°C in einem Wärmeschrank mit einer rel. Luftfeuchtigkeit von 60 %. Im Anschluß an die Lagerung wird die Haftung wie bereits oben beschrieben gemessen.

[0056] Die Überprüfung der Verarbeitbarkeit von Polyurethan-Fasern wurde auf einer Rundstrickmaschine der Fa. Terrot durchgeführt. Es wurden Flächenwaren mit 20 Gew.-% Polyurethan-Faser und 80 Gew.-% Baumwolle hergestellt. Die Prüfung wurde an einem vollen Rundstrickaufsatz über eine Dauer von 5 h durchgeführt.

[0057] Die Bestimmung von Ablagerungen im Präparationssystem erfolgt, indem das Präparationsöl in einem Langzeittest über 14 Tage ohne Unterbrechung durch Rollentechnik auf eine Polyurethan-Faser aufgetragen wird. Am Ende des Versuchs wird beurteilt, wieviel Feststoff sich aus der Dispersion im Präparationssystem abgelagert hat. Je mehr Ablagerungen vorhanden sind, desto schlechter ist die Präparation geeignet, da das Präparationssystem mit Vorratsbehälter, Rohrleitungen und Präparationswannen und -rollen bzw. Fadenführer oder Sprühdüsen häufiger gereinigt, und somit ein Produktionsprozeß häufiger unterbrochen werden muß.

[0058] Nachstehend wird der Fällprozeß zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel anhand von Abbildungen beispielhaft erläutert.

Fig. 1

zeigt ein Schema des Gesamtverfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels durch eine zweistufige Dispergiervorrichtung mit gegebenenfalls anschließeiider Homogenisierung.

Fig. 2

zeigt ein Schema eines weiteren Gesamtverfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels mit einer Homogenisierung nach zuvor erfolgter Fällung in einem Kessel.

[0059] Fig. 1 zeigt beispielhaft das Fließbild des Verfahrens zur Fällung von fettsaurem Metallsalz in Polyorganosiloxan. In der Kurzzeit-Misch-Vorrichtung 1 und einer nachgeschalteten Homogenisiervorrichtung 2 werden die beiden Stoffströme, z.B. in Mineralöl gelöste fettsaure Metallsalze und Polyorganosiloxane mittels der Dosierpumpen 8 und 9 aus den Ansatzbehältern 6 und 7 eindosiert und das fertige Präparationsöl in den Produktbehälter 12 abgelassen. Der Agglomerationsinhibitor kann in den Ansatzbehältern 6 oder 7, oder in dem Produktbehälter 12 in geeigneter Form zugesetzt werden. Der Vordruck vor der Mischvorrichtung wird über Druckmesser 10 und 11 kontrolliert.

[0060] Fig. 2 zeigt das Fließbild einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Phase aus fettsaurem Metallsalz und Mineralöl aus dem Ansatzbehälter 6 wird in das Polyorganosiloxan im Mischbehälter 7 eingetragen und vermischt. Die Mischung wird mittels der Dosierpumpe 9 durch den Homogenisator 15 gefördert und das fertige Präparationsöl in den Produktbehälter 12 abgelassen.

[0061] Der Agglomerationsinhibitor D kann in den Ansatzbehältern 6 oder 7 oder in dem Produktbehälter 12 in geeigneter Form zugesetzt werden.

[0062] Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher erklärt. Die Beispiele stellen dabei jedoch keine Einschränkung der erfindungsgemäßen Präparationen oder deren Herstellverfahren dar.

[0063] Die folgenden Beispiele belegen die vorteilhafte Zusammensetzung und die verbesserten Herstellungsverfahren der Beschichjtungsmittel für Fasern gemläß der Erfindung durch einen Fällprozeß.

Beispiele

[0064] Die Herstellung von Polyurethan-Fasern zur Überprüfung der Verarbeitungseigenschaften von Fasern mit den neuen Präparationen erfolgte durch Umsetzung von Polytetrahydrofuran (PTHF) mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 g/mol mit Methylen-bis(4-phenyldiisocyanat) (MDI) in einem molaren Verhältnis von 1 zu 1,8. Das so hergestellte Prepolymer wurde mit Dimethylacetamid verdünnt und anschließend mit einem Gemisch aus Ethylendiamin (EDA) und Diethylamin (DEA) (Verhältnis 97:3) in Dimethylacetamid kettenverlängert. Das Molverhältnis von Kettenverlängerer und Kettenabbrecher zu nicht reagiertem Isocyanat im Prepolymeren betrug 1,075. Der Feststoffgehalt des so hergestellten segmentierten Polyurethans betrug 30 Gew.-%. Die Polyurethan-Harnstoff-Lösung hat eine Viskosität von 120 Pas (50°C) und das Polymer eine intrinsische Viskosität von 0,98 g/dl (Messung bei 25°C in Dimethylacetamid mit einer Konzentration von 0,5 g Polymer in 100 ml Dimethylacetamid). Vor dem Trockenspinnprozeß wurden der Polyurethan-Harnstoff-Spinnlösung folgende Additive zugesetzt (%-Angaben in Bezug auf das Gewicht der fertigen Faser): (a) 1,0 % 1,`3,5-Tris(4-tert.-butyl-3-hydroxy-2,5-dimethylbenzyl)- 1,3,5-triazin-2,4,6-(1H,3H,5H)-trion (Cyanox 1790, Fa. Cytec), (b) 0,05 % Titandioxid (Typ RKB 2, Fa. Bayer AG), (c) 0,15% Magnesium-Stearat. (d) 0,001 % Makrolexviolett (Fa. Bayer AG) und 0,15 % Polyalkyloxy-modifiziertes Polydimethylsiloxan (Silwet L 7607, Fa. OSI Specialties). Die fertige Spinnlösung wurde durch Spinndüsen in einer für einen Trockenspinnprozeß typischen Spinnapparatur zu Filamenten mit einem Titer von 11 dtex versponnen, wobei jeweils vier Einzelfilamente zu koaleszierenden Filamentgarnen zusammengefaßt wurden. Die Präparationen in Form von Dispersionen wurden mit 4 Gew.-%. bezogen auf das Gewicht der Faser, über eine Präparationsrolle auf die Faser aufgetragen. Die Faser wurde anschließend mit einer Geschwindigkeit von 900 m/min aufgewickelt.

Beispiel 1

[0065] In diesem Beispiel werden die Korngrößenverteilung, die Viskosität und das Sedimentationsverhalten als Eigenschaften von Präparationen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und dem Verfahren zur Herstellung der Präparationen miteinander verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

[0066] Die Präparationen 1-1 bis 1-3 enthalten neben niedrigviskosem Silikonöl und Polyamylsiloxan Mg-Stearat, welches durch einen Mahlprozeß mit einer Perlmühle (Typ MS 12, Fa. Fryma) eingetragen wurde. Die Korngrößenverteilung zeigt, daß die Partikel zwar nicht in Form von Agglomeraten vorliegen, der Anteil an grobteiligen Partikeln jedoch selbst nach Durchführung von 5 Mahlgängen mit einem D90-Wert von >10 µm groß ist. Die Stabilisierung gegen Sedimentation verbessert sich mit abnehmeiider Korngröße (Versuche 1-1 und 1-2), verschlechtert sich hingegen, wie in dem Versuch 1-3 gezeigt, mit abnehmendem Gehalt an Mg-Stearat in der Präparation. Ursache hierfür kann eine zu schwache Wechselwirkung der einzelnen Partikel untereinander sein. In jeden Fall ist jedoch die Stabilisierung der durch einen Mahlprozeß hergestellten Präparationen mit einer Sedimentation von >20 %/10 d zu stark, um einen gleichmäßigen Präparationsauftrag auf Fasern gewährleisten zu können. Des weiteren ist der Mahlprozeß aufgrund zu schlechter Effektivität und damit verbundener schlechter Wirtschaftlichkeit nicht zur Einarbeitung von feinverteiltem Mg-Stearat in Silikonöle geeignet.

[0067] Die Herstellung der Präparationen 1-4 bis 1-8 erfolgte durch den in Fig. 1 schematisch beschriebenen Fällprozeß in einer Mischdüse 1. Dabei wurde ein 130°C heißer Strom aus Kohlenwasserstoff und Mg-Stearat (in den Experimenten 1-7 und 1-8 zusätzlich Phosphorsäureester als Agglomerationsinhibitor) mit einem Strom aus niedrigviskosem Silikonöl (im Experiment 1-6 zusätzlich Polyamylsiloxan) bei 20°C mit einem Druck von 50 bar in der Mischdüse 1 vereinigt und anschließend mit einer Energiedichte von 5x10⁶ J/m³ homogenisiert. Die Verhältnisse der Stoffströme entsprachen denen der Zusammensetzung der fertigen Präparation. In Experiment 1-4 wurde Hexan in einem zusätzlichen Schritt durch Destillation entfernt und in Experiment 1-8 Na-Dioctylsulfosuccinat als Agglomerationsinhibitor nach der Fällung in die Präparation eingetragen. In allen Fällen wurden Präparationen erhalten, die eine enge Korngrößenverteilung und mit einem D50-Wert von <3 µm sehr feinteilige Partikel hatten, die keine Agglomerate und mit D90-Werten von <10 µm einen gegenüber dem Mahlprozeß deutlich geringeren Anteil an grobkörnigen Partikeln in der Präparation enthielten. Die Korngrößenverteilungen sind demzufolge enger, die Partikelgröße also einheitlicher. Weiterhin waren sämtliche erhaltenen Präparationsöle, insbesondere auch solche mit geringen Mengen von 1 % Mg-Stearat, mit einer Sedimentationsrate von <20 %/10 d gegen Sedimentation stabilisiert.

[0068] Die Herstellung der Präparationen 1-9 und 1-10 erfolgte durch den in Fig. 2 schematisch beschriebenen Fällprozeß in einem Kessel mit anschließender Homogenisierung. Dabei wurde ein 120°C heißer Strom aus Mineralöl, Mg-Stearat und Fettalkohol-EO-Addukt bzw. Phosphorsäureester unter Rühren in einen Kessel mit Silikonöl bei 20°C gegeben und anschließend durch einen Homogenisator 15 (siehe Fig. 2) bei einer Energiedichte von 5x10⁶ J/m³ homogenisiert. Direkt nach dem Fällungsprozeß enthalten die Präparationen Agglomerate und zeigen einen erhöhten Grobanteil bei jedoch im Experiment 1-9 guter Stabilisierung gegen Sedimentation. Durch die Homogenisierung werden die Agglomerate in der Präparation gebrochen und die Stabilisierung gegen Sedimentation verbessert. Die durch Fällung im Kessel mit anschließender Honiogenisierung hergestellten Präparationen enthalten genauso wie die durch Fällung in einer Mischdüse hergestellten Präparationen keine Agglomerate, mit D90-Werten von <10 µm einen sehr kleinen Grobanteil, weisen eine enge Korngrößenverteilung und mit einer Sedimentationsrate von <20 %/ 10 d eine gute Stabilisierung gegen Sedimentation auf.

[0069] Experiment 1-11 zeigt das Ergebnis der Charakterisierung einer Präparation, welche gemäß der Patentschrift JP-60-67 442 durch einen Fällprozeß von Mg-Stearat in Hexan in einem Kessel mit anschließender Zugabe von Silikonöl und Polyamylsiloxan und Entfernung von Hexan durch Destillation hergestellt wurde. Die Präparation zeigt eine gute Stabilisierung gegen Sedimentation, ist jedoch aufgrund der starken Neigung zur Agglomeration und der erhöhten Viskosität, vermutlich aufgrund von starken Wechselwirkungen der Feststoffpartikel in der Präparation untereinander, nicht als Präparationsöl für die Herstellung von Fasern, insbesondere Polyurethan-Fasern, geeignet.

Beispiel 2

[0070] In diesem Beispiel wird gezeigt, daß die elektrische Leitfähigkeit von Polyurethan-Fasern in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Präparation verändert werden kann. Sämtliche Präparationen, die in Form einer Dispersion vorliegen, wurden durch eine Fällung in einer Mischdüse 1 und anschließende; Homogenisierung (entsprechend Bsp. 1-4) hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2

Elektrische Leitfähigkeit von Polyurethan-Fasern mit verschiedenen Präparationen
Experiment	Zusammensetzung der Präparation/Gew.-% (Herstellung der Dispersionen durch Fällung in der Mischdüse 1)	Durchgangswiderstand/1011 Ohm (Meßgleichspannung: 100 v)
2-1 (Vergleich)	100% Silikonöl a)	2
2-2	90 % Silikonöl b)	1,2
	10 % Polyamylsiloxan c)
2-3	88,5 % Silikonöl a)	1,4
	10%Mineralöl d)
	0,5 % Phosphorsäureester e)
	1 % Mg-Stearat
2-4	88 % Silikonöl a)	0,8
	10% Mineralöl d)
	1 % Phosphorsäureester e)
	1 % Mg-Stearat
2-5	87,5 % Silikonöl a)	0,07
	10 % Mineralöl d)
	1 % Phosphorsäureester e)
	0,5 % Na-Dioctylsulfosuccinat
	1 % Mg-Stearat
2-6	88,5 % Silikonöl a)	0,07
	10 % Mineralöl d)
	0,5 % Na-Dioctylsulfosuccinat
	1 % Mg-Stearat

a) Polydimethylsiloxan (3 mPas/20°C);

b) Polydimethylsiloxan (10 mPas/20°C);

c) vernetztes Polyamylsiloxan (15 Pas/20°C);

d) medizinisches Weißöl (15 mPas/20°C);

e) Phosphorsäure-distearyl-pentyethylenoxid-ester.

[0071] Experiment 2-2 belegt, daß Polyamylsiloxan als Bestandteil der Präparation den elektrischen Durchgangswiderstand von Polyurethan-Fasern reduziert, dieses verzweigte Siloxan also die elektrische Leitfähigkeit erhöht. Dieses Ergebnis entspricht der in der Patentschrift US-3 296 063 gemachten Beobachtung. Durch die Einarbeitung von Phosphorsäureester und/oder Na-Dioctylsulfosuccinat wurde der Durchgangswiderstand der Polyurethan-Fasernjedoch noch weiter erniedrigt, d.h. die elektrische Leitfähigkeit weiter erhöht. Na-Dioctylsulfosuccinat ist dabei vor dem Phosphorsäureester und dieses wiederum vor Polyamylsiloxan das am stärksten wirksame Mittel zur Reduzierung des Durchgangswiderstandes.

Beispiel 3

[0072] In diesem Beispiel wird in Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren und der Zusammensetzung von Präparationen gezeigt, welche Präparationen die Klebrigkeit von Polyurethan-Fasern verringern und damit deren Verarbeitbarkeit auch nach langer Standzeit bei erhöhter Temperatur gewährleisten. Zudem wird gezeigt, welche Präparationen, die in Form einer Dispersion vorliegen, ohne Bildung von Ablagerungen über einen langen Zeitraum appliziert werden können. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

[0073] In den Experimenten 3-1 und 3-2 wird gezeigt, daß bei der Applikation von Präparationen auf Basis von Silikonöl bzw. Silikonöl mit Polyamylsiloxan die Zunahme der Haftung von Polyurethan-Fasern bei einer Lagerzeit von 8 Wochen und einer Temperatur von 40°C, wie sie häufig beim Transport, in Lagerhallen oder subtropischen Ländern auftritt, sehr stark ist und die Verarbeitbarkeit der Spulen oft nicht möglich ist. Die in diesen Experimenten erhaltenen Werte für die Haftung liegen oberhalb von 1 cN, was ein Grenzwert für eine erfolgreiche Verarbeitbarkeit von Polyurethan-Fasern auf beispielsweise einer Rundstrickmaschine ist. So können Haftungen von mehr als 1 cN bei der Verarbeitung der Spulen zu Fadenrissen mit der Folge von Maschinenstillstand fuhren. Im Extremfall kann sogar kein Faden mehr von der Spule abgezogen werden. Die in den Experimenten 3-1 und 3-2 eingesetzten Präparationen auf Basis von Silikonöl bzw. Silikonöl mit Polyamylsiloxan sind daher nicht für die Präparierung von Polyurethan-Fasern geeignet.

[0074] Durch die Experimente 3-3 bis 3-12 wird gezeigt, daß der Haftungsaufbau von Polyurethan-Fasern auf Spulen reduziert wird, wenn die Präparation mit Mg-Stearat ein fettsaures Metallsalz enthält und somit in Form einer Dispersion vorliegt. In allen Fällen werden an den Polyurethan-Spulen, auch nach Lagerung über 8 Wochen bei einer Temperatur von 40°C, Haftungswerte von <1 cN gefunden. Hierdurch bedingt ist die Verarbeitung auch von gelagerten Spulen auf einer Rundstrickmaschine gut möglich. Die Wirksamkeit von Mg-Stearat in den Präparationen zur Reduzierung der Klebrigkeit von Polyurethan-Fasern ist jedoch bei denjenigen, die durch einen Mahlprozeß hergestellt wurden, geringer als bei solchen, die durch Fällung in der Mischdüse oder Fällung im Kessel mit anschließender Homogenisierung hergestellt wurden. So reicht bei Präparationen, die durch die beschriebenen Fallprozesse hergestellt wurden, 1 Gew.-% Mg-Stearat aus, um die Klebrigkeit von Polyurethan-Fasern auf das gewünschte Niveau zu reduzieren. Bei der durch einen Fällprozeß hergestellten Präparation ist zur Einstellung des gleichen Verhaltens hinsichtlich Haftungsverhalten ein Mg-Stearat-Gehalt von 4 Gew.-% notwendig. Ein damit verbundener Nachteil von Präparationen, die durch einen Mahlprozeß hergestellt werden, ist, daß sich bei der Verarbeitung der Polyurethan-Fasern an den Nadeln der Rundstrickmaschine starke Ablagerungen bilden, die bis hin zu Fadenbrüchen führen können. Zur Vermeidung von Fadenbrüchen ist daher ein vergrößerter Reinigungsaufwand der Rundstrickmaschine erforderlich, was in seiner Konsequenz zu verkürzten Laufzeiten der Maschine führt. Bei den durch die beschriebenen Fällprozesse hergestellten Präparationen bilden sich jedoch bei guter Verarbeitbarkeit an der Rundstrickmaschine aufgrund des geringeren Gehalts an Mg-Stearat keine Ablagerungen an Nadeln.

[0075] Langzeitversuche zur Beurteilung von Ablagerungen und Verstopfungen in Rohrleitungen und Präparationswannen durch die in Form von Dispersionen vorliegenden Präparationen der Experimente 3-3 bis 3-12 führten zu dem Ergebnis, daß unabhängig vom Herstellungsprozeß durch Mahlung. Fällung in der Mischdüse 1 oder Fällung im Kessel mit anschließende; Homogenisierung viele Ablagerungen und Verstopfungen auftraten. Diese Ablagerungen und Verstopfungen sind bei der Applikation der Präparation auf die Polyurethan-Faser unerwünscht, da hierdurch häufige Reinigungen notwendig werden. Keine Ablagerungen und Verstopfungen in Rohrleitungen und Präparationswannen traten, wie in den Experimenten 3-8 bis 3-12 gezeigt, bei der Applikation der durch Fällung in der Misehdüse oder Fällung im Kessel mit anschließende; Homogenisierung hergestellten Präparationen auf, in die zusätzlich Agglomerationsinhibitoren wie beispielsweise Salze von Sulfonsäuren, veresterte Zucker oder funktionalisierte Silikonöle eingearbeitet wurden.

Ansprüche

1. Beschichtungsmittel für Fasern, insbesondere für Elastanfasern, auf Basis einer Dispersion von fettsaurem Metallsalz und Agglomerationsinhibitor in einer Mischung aus Polyorganosiloxan und Mineralöl enthaltend wenigstens

A) von 30 bis 98,97 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 96.9 Gew.-%, besonders bevorzugt von 70 bis 94,8 Gew.-% Polyalkylsiloxan mit einer Viskosität von 2 bis 150 mPas (25°C),

B) von 0,01 bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 2 Gew.-%, Metallsalz einer gesättigten oder ungesättigten, monooder bifunktionellen C₆-C₃₀-Fettsäure, wobei das Metall eines aus der ersten, zweiten oder dritten Hauptgruppe des Periodensystems oder Zn ist,

C) von 1 bis 69 Gew.-%, bevorzugt von 3 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 bis 30 Gew.-%, eines Mineralöls mit einer Viskosität von 2 bis 500 mPas (25°C), einer Dichte von 800 bis 900 kg/m³ (15°C) und einer Viskositäts-Dichte-Konstante (VDK) von 0,770 bis 0,825,

D) von 0,02 bis 15 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% Agglomerationsinhibitor ausgewählt aus der Reihe der kationenaktiven, anionenaktiven oder nichtionogenen, insbesondere der anionenaktiven oder nichtionogenen antistatisehen Verbindungen.

2. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyalkylsiloxane A) lineare Polyalkylsiloxane, bevorzugt lineare Polydimethylsiloxane mit einer Viskosität von 2,5 bis 50 mPas (25°C), besonders bevorzugt mit einer Viskosität von 2,5 bis 20 mPas (25°C) sind.

3. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fettsäuremetallsalz B) ein Lithium-, Magnesium-, Calcium-, Aluminium-und Zinksalz der Öl-, Palmitin- und Stearinsäure, besonders bevorzugt Magnesiumstearat, Calciumstearat oder Aluminiumstearat ist und allein oder in beliebiger Mischung vorliegt.

4. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl C) eine Viskosität von 3 bis 300 mPas (25°C), bevorzugt von 3 bis 200 mPas (25°C) aufweist.

5. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als kationenaktiver Agglomerationsinhibitor D) eine Ammoniumverbindung, als anionenaktiver Agglomerationsinhibitor D) das Salz einer Sulfon- oder Phosphorsäure oder ein Dialkylsulfosuccinat, als nichtionogener Agglomerationsinhibitor D) ein Fettsäureester oder Phosphorsäureester, alkoxylierter Fettalkohol, aminofunktionalisiertes oder alkoxyliertes Polyorganosiloxan ausgewählt ist.

6. Beschichtungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Agglomerationsinhibitor D) aus der Gruppe der Dialkylsulfosuccinate, der Phosphorsäureester, polyaminofunktionalisierten Polyorganosiloxane und der mit Fettsäuren veresterten Zucker ausgewählt ist.

7. Beschichtungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Agglomerationsinhibitor D) ein Dialkylsulfosuccinat entsprechend der allgemeinen Formel (1)

ist, wobei

R₁ und R₂   unabhängig voneinander gleich oder verschieden für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, und bevorzugt für eine Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen stehen und

M⁺   ein Kation aus der Gruppe H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺ oder NH₄⁺ ist.

8. Beschichtungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Agglomerationsinhibitor D) ein Dialkylsulfosuccinat ausgewählt aus der Reihe Natriumbistridecylsulfosuccinat, Natriumdioctylsulfosuccinat, Natriumdihexylsulfosuccinat, Natriumdiamylsulfosuccinat, Natriumdiisobutylsulfosuccinat, und Natriumdicyclohexylsulfosuccinat, insbesondere ein Natriumbistridecylsulfosuccinat, Natriumdioctylsulfosuccinat und Natriumdihexylsulfosuccinat ist.

9. Besehichtungsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Agglomerationsinhibitor D) ein Phosphorsäureester entsprechend der allgemeinen Formel (2) ist,

wobei

R₁ und R₂   unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen und bevorzugt für eine Alkylgruppe mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen steht,

x und y   unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 3 und in ihrer Summe 3 sind und

z   eine Zahl von 1 bis 25 ist.

10. Beschichtungsmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Agglomerationsinhibitor D) ein Phosphorsäureester der Formel 2 ist, in der R₁ für eine Alkylgruppe mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen, R₂ für Wasserstoff oder eine Methylgruppe steht und x und y eine Zahl 1 oder 2 und z eine Zahl von 3 bis 10 ist.

11. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form von feinteiligen Dispersionen vorliegen, eine mittlere Korngröße der dispergierten Feststoffpartikel von D50 <3 µm haben, und eine sehr enge Korngrößenverteilung haben, mit einem Wert D90 von <10 µm.

12. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sedimentationsrate von <20 % in zehn Tagen aufweisen.

13. Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsmittel für Fasern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, auf Basis einer Dispersion von fettsauren Metallsalzen und einem Agglomerationsinhibitor in einer Mischung aus Polyorganosiloxan und Mineralöl, dadurch gekennzeichnet, daß von 0,01 bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 4 Gew.%, Metallsalz B) einer gesättigten oder ungesättigten, mono- oder bifunktionellen C₆-C₃₀-Fettsäure in von 1 bis 69 Gew.-%, bevorzugt von 3 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 bis 30 Gew.-%, eines Mineralöls C) unter Erwärmung auf von 70 bis 170°C gelöst wird, daß die warme Lösung in einer Mischvorrichtung intensiv und schnell mit von 30 bis 98,97 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 96,9 Gew.-%, besonders bevorzugt von 70 bis 94,8 Gew.-%, Polyalkylsiloxan A) vermischt wird, daß die entstandene Dispersion ggf. direkt anschließend homogenisiert wird, und daß dem Mineralöl C)oder dem Polyalkylsiloxan A) vor dem Vermischen oder der entstandenen Dispersion vor oder bevorzugt nach dem Homogenisieren von 0,02 bis 15 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-% Agglomerationsinhibitor D) zugegeben werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Agglomerationsinhibitor D) der Dispersion des Beschichtungsmittels direkt nach dem Homogenisieren zugegeben wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierung durch Eintrag von Scherenergie einer auf das Volumen der Präparation bezogenen Energiedichte von mindestens 10⁶ J/m³, besonderes bevorzugt mindestens 3 x 10⁶ J/m³, ganz besonders bevorzugt von mindestens 4 x 10⁶ J/m³ erfolgt.

16. Fasern, insbesondere Polyurethan-Fasern, beschichtet mit einem Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

Zeichnung