DE68913088T2 - Faserbehandlungszusammensetzung. - Google Patents
Faserbehandlungszusammensetzung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Faserbehandlungsmittel. Faserbehandlungsmittel auf Basis von Organopolysiloxanen, die Gruppen der Formel -CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;NHCH&sub2;CH&sub2;NH&sub2; enthalten, wurden verwendet, um faserigen Materialien, die sich aus natürlichen Fasern, z.B. Baumwolle, Flachs, Seide, Wolle, Angora und Mohair; regenerierten Fasern, z.B. Kunstseide und Beinberg (Warenzeichen); halbsynthetischen Fasern, z . B. Acetat und synthetischen Fasern, z.B. Polyestern, Polyamiden, Polyacrylnitrilen, Polyvinylchloriden, Vinylon, Polyethylenen, Polypropylenen und Spandex (siehe japanische Patentveröffentlichung Nr. 57-43673 (43,673/82)) zusammensetzen, Gleitfähigkeit zu verleihen. Jedoch vergilben Fasern, die mit einem solchen Organopolysiloxan behandelt wurden aufgrund einer spontanen Oxidation, die init der Zeit auftrat. Weiterhin werden, wenn eine kontinuierliche Gleitmittelbehandlung unter Verwendung von Walzen durchgeführt wird, aus einem Bad, das ein solches Organopolysiloxangleitmittel enthält, Feuchtigkeit und Kohlendioxid aus der Atmosphäre absorbiert, eine weiße Trübung erscheint in dein Bad und die Ausfällung eines Gels tritt auf. Zusätzlich wird ein Organopolysiloxan, wenn es für ein Ölen oder Schmieren im Hochtemperaturbereich verwendet wird, z.B. bei der Behandlung von Kohlenstoff-Fasern, z.B. Kohlenstoff-Fasern auf Polyacrylnitrilbasis, zu einem Gummi abgebaut, der an den Walzen klebt etc. Dies bewirkt unglücklicherweise, daß die Faser schrumpft.
- Die vorliegende Erfindung, die als eine ihrer Aufgaben eine Lösung der vorher erwähnten Probleme hat, führt ein Faserbehandlungsmittel ein, das nicht nur eine exzellente Gleitfähigkeit vermittelt, sondern auch das faserige Material nicht vergilbt und weder ein Gel oder einen Gummi bildet noch eine weiße Trübung während der Lagerung, des Erhitzens oder der Behandlung entwickelt.
- Die vorherige Aufgabe wird gelöst mit einem Faserbehandlungsmittel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt (A) 100 bis 0,1 Gew.-% eines Organopolysiloxans der allgemeinen Formel:
- worin in der Formel R eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe ist, R¹ eine divalente Kohlenwasserstoffgruppe ist, -C&sub6;H&sub1;&sub1; eine Cyclohexylgruppe ist, x 200 bis 2000 ist, und 1 bis 100 ist; und (B) 0 bis 99,9 Gew.-% Polydiorganosiloxan, das keine mit Stickstoffatomen substituierten monovalenten Kohlenwasserstoffgruppen enthält.
- Um das Vorhergehende genauer zu erklären, ist Komponente (A) ein Organopolysiloxan der folgenden allgemeinen Formel:
- In dieser Formel ist R eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe wie z.B. eine Alkylgruppe, z.B. Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylgruppe; eine substituierte Alkylgruppe, z.B. eine 2-Phenylethyl-, 2-Phenylpropyl- und 3,3,3-Trifluorpropylgruppe; eine Alkenylgruppe, z.B. eine Vinyl-, Propenyl- und Butadienylgruppe; eine Cycloalkylgruppe, z.B. eine Cyclohexylgruppe, die hier auch als -C&sub6;H&sub1;&sub1; bezeichnet wird; und eine Aryl- und substituierte Arylgruppe, z.B. eine Phenyl-, Tolyl-, Xenyl- und Naphtylgruppe, mit dem Vorbehalt, daß mit Stickstoffatomen substituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppen als Bedeutung für R ausgeschlossen sind. Alkyl-, Alkenyl- und Arylgruppen sind bevorzugt. Weiterhin kann innerhalb eines einzigen Moleküls R nur eine einzige Molekülart sein oder kann verschiedene Molekülarten umfassen.
- R¹ ist eine divalente Kohlenwasserstoffgruppe und Beispiele hierfür sind Methylen-, n-Propylen-, n-Butylen-, Isopropylen- und Phenylengruppen. Der Zahlenwert von liegt im Bereich von 200 bis 2000 und von im Bereich von 1 bis 100.
- Wenn x nicht in den Bereich von 200 bis 2000 fällt, kann dem faserförmigen Material keine überragende Gleitfähigkeit vermittelt werden. Auch ist es ökonomisch unvorteilhaft, wenn höher als 100 ist. Es ist bevorzugt, daß /( + ) im Bereich von 0,5 bis 5,0 % liegt.
- Das in Betracht kommende Organopolysiloxan kann erhalten werden durch eine Dehydrochlorierungsreaktion zwischen Cyclohexylamin und Halogenalkylgruppen enthaltendem Organopolysiloxan, wie z.B. in der folgenden Formel dargestellt:
- Das Zumischen von Komponente (B), einem Organopolysiloxan, das keine stickstoffhaltige monovalente Kohlenwasserstoffgruppe enthält, hat die Wirkung, die Gleiteigenschaften des Faserbehandlungsmittels sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Geschwindigkeiten zu stabilisieren.
- Ein typisches Beispiel für ein solches Organopolysiloxan hat die folgende allgemeine Formel:
- worin R wie oben definiert ist. Die Gruppe A umfaßt die Gruppe R oder die Hydroxylgruppe, während z eine ganze Zahl mit einem Wert von mindestens 8 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist R eine Alkylgruppe und z ist eine sclche Zahl, daß die Viskosität bei 25 ºC einen Wert von 10 bis 100 000 Centistokes (mm²/s) hat.
- Das Faserbehandlungsmittel der vorliegenden Erfindung umfaßt die Mischung von 100 bis 0,1 Gew.-% Komponente (A) mit 0 bis 99,9 Gew.-% Komponente (B). Bevorzugte Anteile sind 99,9 bis 0,1 Gew.-% Komponente (A) und 0,1 bis 99,9 Gew.-% Komponente (B), wobei 20 bis 5 Gew.-% Komponente (A) und 80 bis 95 Gew.-% Komponente (B) besonders bevorzugt sind.
- Obwohl das Faserbehandlungsmittel der vorliegenden Erfindung direkt an faserförmigen Materialien anhaften kann, kann die Behandlung auch durchgeführt werden, in dem es in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst wird, z.B. Toluol, Xylol, Benzol, n-Hexan, Heptan, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Ethylacetat, Butylacetat, Mineralterpentin, Perchlorethylen, Trichlorethylen, etc. Die Behandlung kann auch durchgeführt werden, wenn es emulgiert ist unter Verwendung eines kationischen oder nichtionischen Tensids.
- Beispiele für kationische Tenside in dieser Hinsicht sind quaternäre Ammoniumhydroxide (und Salze davon), z.B. Octyltrimethylammoniumhydroxid, Dodecyltrimethylammoniumhydroxid, Hexadecyltrimethylammoniumhydroxid, Octyldimethylbenzylammoniumhydroxid, Decyldimethylbenzylammoniumhydroxid, Didodecyldimethylammoniumhydroxid, Dioctadecyldimethylammoniumhydroxid, Rindertalgtrimethylammoniumhydroxid und Kokostrimethylammoniumhydroxid.
- Beispiele für nichtionische Tenside in dieser Hinsicht sind Polyoxyalkylenalkylether, Polyoxyalkylenalkylphenolether, Polyoxyalkylenalkylester, Polyoxyalkylensorbitanalkylester, Polyethylenglycole, Polypropylenglycole und Diethylenglycol.
- Weiterhin kann das Faserbehandlungsmittel der vorliegenden Erfindung auch weitere Additive, die auf diesem Gebiet bekannt sind, enthalten, z.B. Antistatika, Weichmacher, Mittel zur knitterfesten Ausrüstung, Wärmestabilisatoren, Flammschutzmittel etc.
- Das faserförmige Material kann behandelt werden unter Verwendung von Methoden, wie z.B. Sprühadhäsion, Walzenauftrag, Bürsten, Eintauchen etc. Die Aufnahmemenge variiert mit dem faserförmigen Material und kann nicht genau angegeben werden; im allgemeinen liegt sie jedoch im Bereich von 0,01 bis 10,0 Gew.-% als Organopolysiloxananteil bezogen auf faserförmiges Material. Das faserförmige Material wird dann bei Umgebungstemperatur stehengelassen und/oder einem Heißluftstrom ausgesetzt und/oder hitzebehandelt.
- Das faserförmige Material kann z.B. aus natürlichen Fasern, z.B. Wolle, Seide, Flachs, Baumwolle, Angora, Mohair und Asbest; regenerierten Fasern, z.B. Kunstseide und Bemberg (Warenzeichen); halbsynthetischen Fasern, z.B. Acetat; synthetischen Fasern, z.B. Polyestern, Polyamiden, Polyacrylnitrilen, Polyvinylchloriden, Vinylon, Polyethylenen, Polypropylenen und Spandex; und anorganischen Fasern, z.B. Glasfasern, Kohlenstoff-Fasern und Siliciumcarbidfasern zusammengesetzt sein. Es kann z.B. in Form von Stapelfasern, Fäden, Kabeln, Spitzen oder Garn vorliegen und seine Struktur kann z.B. ein gewebtes, gewirktes oder ungewebtes Gewebe sein.
- Das Faserbehandlungsmittel der vorliegenden Erfindung findet Anwendung insbesondere als Kohlenstoff-Faserbehandlungsmittel für Kohlenstoff-Fasern auf Basis von Polyacrylnitril, Kunstseide und Pech.
- Die vorliegende Erfindung wird im folgenden genauer erklärt durch erläuternde Beispiele, aber nicht dadurch beschränkt. In den Beispielen ist % = Gew.-% und die Viskosität ist der bei 25 ºC gemessene Wert, wenn nicht anders angegeben.
- Organopolysiloxan, 40 g, (Viskosität = 1080 Centistokes, (mm²/s)) mit der Struktur:
- und 360 g Polydimethylsiloxan mit Trimethylsiloxy-Endgruppen (Viskosität = 200 Centistokes (mm²/s)) wurden bis zur Homogenität vermischt, um eine Behandlungsflüssigkeit A herzustellen. 200 g dieser Behandlungsf lüssigkeit A wurden in ein 500-cm³- Becherglas gebracht, ein Vierblattrührer wurde eingesetzt und 10 bis 20 Stunden mit 100 Upm (U/min) gerührt, um die Stabilität als Bad für die direkte Schmierung eines Nähmaschinenfadens zu untersuchen. Die Ergebnisse wurden mit der folgenden Skala ausgewertet:
- + = Transparent, ohne weiße Trübung im Bad; wenig Ausfallen eines Gels beim Stehenlassen; ausgezeichnet als Bad für die direkte Schmierung von Nähmaschinengarn
- 0 = Geringe weiße Trübung im Bad, geringe Gelausfällung wird auch beobachtet
- x = Wesentliches weißes Eintrüben des Bades, wesentliche Gelausfällung kann beim Stehen beobachtet werden.
- Unter Verwendung von weiteren 200 g Behandlungsflüssigkeit A wurden auf rohes Nähmaschinengarn (100 % gesponnenes Polyestergarn) 6 % Auftrag (bezogen auf das Garn) einheitlich aufgetragen. Das so behandelte Nähmaschinengarn wurde einer Messung des kinetischen Reibungskoeffizienten (uk) unter den folgenden Bedingungen unter Verwendung eines Instruments zur Messung des kinetischen Reibungskoeffizienten von Garn von Daiei Kagaku Seiki Seisaku-jo unterzogen:
- Probenlänge: 20 cm
- Trommel: rostfreier Stahl
- Garngeschwindigkeit (m/min): 1,0 und 6,0
- Bei den Vergleichsbeispielen wurden Behandlungsflüssigkeiten B und C wie unten zur Behandlung wie oben verwendet.
- Polydimethylsiloxan mit Trimethylsiloxyendgruppen (Viskosität = 200 Centistokes (mm²/s))
- Dies ist eine homogene gemischte Flüssigkeit aus 95 g Behandlungsflüssigkeit B und 10 g Qrganopolysiloxan (Viskosität = 1100 Centistokes (mm²/s)) mit der folgenden Formel:
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Die Behandlungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung war stabil, ohne weiße Trübung oder Gelausfällung sogar nach 20 Stunden und die Schmierfähigkeit war ausgezeichnet, sogar bei verschiedenen Garngeschwindigkeiten. Sie war daher höchst geeignet als Behandlungsmittel für Nähmaschinengarn. Tabelle 1 Stabilität des Nähmachinengarnbehandlungsbades Schmierfähigkeit (uk) Rühren 10 Stunden Garngeschwindigkeit vorliegende Erfindung Behandlungsflüssigkeit Vergleichsbeispiel Leerprobe kein Behandlungsmittel
- Die folgenden Behandlungsflüssigkeiten D bis H wurden hergestellt, um die Stabilität bei hohen Temperaturen zu untersuchen, die eine wesentliche Eigenschaft für Gleitmittel für Kohlenstoff-Fasern auf Polyacrylnitrilbasis ist. Es wurden jeweils Proben mit 2 g von jeder Behandlungsflüssigkeit in einen Aluminiumbecher gebracht (Durchmesser = 5 cm, Tiefe = 1,5 cm) und ein Geliertest wurde durchgeführt, wobei die Zeit, in der er auf 150ºC gehalten wurde, variiert wurde. Die Ergebnisse wurden ausgewertet wie folgt:
- + = bleibt ein Öl, fast keine Anderung der Viskosität
- 0 = wesentlicher Anstieg der Viskosität, teilweise Gelbildung.
- x = nicht mehr flüssig, umgewandelt in ein sehr klebriges Gel Behandlungsflüssigkeit D (vorliegende Erfindung)
- Viskosität = 1030 Centistokes (mm²/s) Behandlungsflüssigkeit E (Vergleichsbeispiel)
- Viskosität = 1050 Centistokes (mm²/s) Behandlungsflüssigkeit F (Vergleichsbeispiel)
- Viskosität = 930 Centistokes (mm²/s) Behandlungsflüssigkeit G (Vergleichsbeispiel)
- Viskosität = 1100 Centistokes (mm²/s) Behandlungsflüssigkeit H (Vergleichsbeispiel)
- Viskosität = 1040 Centistokes (mm²/s)
- Diese Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Die Behandlungsflüssigkeit der vorliegenden Erfindung hatte eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und sogar nach 8 Stunden bei 150ºC trat praktisch keine Gelierung auf, was bestätigt, daß sie sehr gut als Schmiermittel für Kohlenstoff-Fasern geeignet ist. Tabelle 2 Behandlungszeit in Stunden vorliegende Erfindung Behandlungsflüsigkeit Vergleichsbeispiel
- Proben mit jeweils 2 g jeder Behandlungsflüssigkeit D bis H, wie in Beispiel 2 verwendet, wurden in getrennte 500-cm³-Bechergläser gebracht und homogene Lösungen wurden hergestellt unter Verwendung von jeweils 98 g Toluol. Handstrickgarn (gesponnene Polyacrylnitrilfaser, behandelt mit optischem Aufheller, auf einen Dorn aufgewickelt) wurde jeweils in die Lösung 10 Sekunden eingetaucht und bis auf ein Ausdrückverhältnis von 50 % auf einer Abguetschwalze ausgewrungen, um eine Organopolysiloxanaufnahme von 1 % in jedeir Fall zu erhalten. Nach dem Trocknen, wozu es 60 Minuten bei Raumtemperatur aufgehängt wurde, wurde es gleichmäßig auf eine 7 cm x 4 cm Aluminiumplatte aufgewickelt. Es wurde anschließend 15 Minuten lang einer Wärmebehandlung in einem Ofen mit 150ºC unterzogen. Der Vergilbungsgrad wurde dann ausgewertet und bewertet unter Verwendung einer Grauskala für Verfärbung/Verblaßen.
- Diese Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Das Polyacrylnitril-Handstrickgarn, das das Behandlungsmittel der vorliegenden Erfindung trug, vergilbte nicht und hatte eine ausgezeichnete Gleitfähigkeit. Behandlungsflüssigkeit Vergilbung (Einstufung) vorliegende Erfindung Vergleichsbeispiel kein Vergilben im wesentlichen deutliche Vergilbung leichtes Vergilben
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Faserbehandlungsmittel zur Verfügung, das eine ausgezeichnete Gleitfähigkeit vermitteln kann, ohne eine Vergilbung des faserförmigen Materials zu verursachen, und das zu keiner Gelierung oder Gummibildung oder Entwicklung einer weißen Trübung während der Lagerung, des Erhitzens oder der Behandlung führt.
Claims (4)
1. Faserbehandlungsmittel-Zusammensetzung umfassend (A)
100 bis 0,1 Gew.-% eines Crganopolysiloxans der allgemeinen
Formel:
worin in der Formel R eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe
ist, R¹ eine divalente Kohlenwasserstoffgruppe ist, -C&sub6;H&sub1;&sub1; eine
Cyclohexylgruppe ist 200 bis 2000 ist und 1 bis 100 ist und
(B) 0 bis 99,9 Gew.-% eines Polydiorganosiloxans, das keine mit
Stickstoffatomen substituierten monovalenten
Kohlenwasserstoffgruppen enthält.
2. Faserbehandlungsmittel-Zusammensetzung umfassend (A)
99,9 bis 0,1 Gew.-% eines Organopolysiloxans der allgemeinen
Formel:
worin in der Formel R eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe
ist, R¹ eine divalente Kohlenwasserstoffgruppe ist, -C&sub6;H&sub1;&sub1; eine
Cyclohexylgruppe ist 200 bis 2000 ist und 1 bis 100 ist und
(B) 0,1 bis 99,9 Gew.-% eines Polydiorganosiloxans der Formel:
worin R wie oben definiert ist, A eine Gruppe R oder die
Hydroxylgruppe umfaßt und z einen Durchschnittswert von mindestens
8 hat.
3. Verfahren, um behandelte Fasern zur Verfügung zu
stellen, wobei das Verfahren uinfaßt, daß man die Fasern mit der
Faserbehandlungsmittel-Zusammensetzung von Anspruch 1 behandelt.
4. Verfahren, um behandelte Fasern bereitzustellen, wobei
das Verfahren umfaßt, daß man die Fasern mit der
Faserbehandlungsmittel-Zusammensetzung von Anspruch 2 behandelt.
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