Stand der Technik Sowohl bei der Herstellung als auch der Verarbeitung von Synthesefasern ist die genaue Kontrolle der auf die Fasern einwirkenden Kräfte von außerordentlicher Bedeutung. Im Grunde lassen sich die Einflussfaktoren in zwei Gruppen aufteilen : Beschleunigungskräfte, die beispielsweise von rotierenden Rollen auf die Fasern übertragen werden sowie Friktions- kräfte, die durch Reibung der Fasern an harten Oberflächen entstehen. Um der Friktion, also dem Fadenbruch entgegenzuwirken, gehört es zu den probaten Mitteln, das Garn mit einer sogenannten Spinnfaserpräparation zu behandeln, bei der es sich vereinfacht um eine wäßri- ge Zubereitung handelt, die einerseits eine Schmierwirkung besitzt und andererseits die sta- tische Aufladung sowohl zwischen den Fasern als auch zwischen Faden und Rolle herabsetzt.

Obschon aus dem Stand der Technik eine Vielzahl solcher Präparationen bekannt sind und über das Thema der Vermeidung von Friktionen im Zusammenhang mit der Garnherstellung zahlreiche Aufsätze und Bücher erschienen sind, konnten verschiedene Probleme bis heute noch nicht zufriedenstellend gelost werden. Ein Nachteil der bekannten Spinnfaserpräpara- tionen besteht beispielsweise darin, dass sie zwar im mittleren Geschwindigkeitsbereich eine ausreichende Schmierwirkung entfalten, jedoch für moderne Hochgeschwindigkeitsverfahren im Bereich von 100.000 bis 110. 000 Upm kaum geeignet sind. Besonders nachteilig ist zu- dem, dass herkömmliche Präparationen nur für die Verarbeitung ungefärbter Fasern einge- setzt werden können, da sie die Tendenz besitzen, unter den üblichen Texturierbedingungen Farbstoffe zu lösen und damit die Faser auszubluten. Damit einher geht zudem ein Anstieg der Ablagerungen auf den Rollen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hat somit darin bestanden, neue Spinnfaserpräpa- rationen zur Verfügung zu stellen, die die Verarbeitung auch gefärbter Fasern bzw. Garne ermöglichen und dabei gleichzeitig für Hochgeschwindigkeitsverfahren tauglich sind.

Beschreibung der Erfindung Gegenstand der Erfindung sind Hochgeschwindigkeits-Spinnfaserpräparationen, enthaltend (a) Esterquats, (b) Fettsäureamidoamine und (c) ethoxylierte nichtionische Tenside.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Zubereitungen nicht nur die statische Aufladung entscheidend herabsetzen, eine ausgezeichnete Schmierwirkung be- sitzen und auf diese Weise auch die Hochgeschwindigkeitsverarbeitung von Garnen erlau- ben, ohne dass es zu Fadenbrüchen oder Ablagerungen auf den Rollen kommt, sondern auch das unerwünschte Ausbluten von gefärbten Synthesefasern bzw. Garnen, insbesondere auf Basis von Polyacrylat-oder Polyesterfasern zuverlässig verhindert wird.

Esterquats Unter der Bezeichnung"Esterquats"werden im allgemeinen quaternierte Fettsäuretrietha- nolaminestersalze verstanden. Es handelt sich dabei um bekannte Stoffe, die man nach den einschlägigen Methoden der präparativen organischen Chemie erhalten kann. In diesem Zu- sammenhang sei auf die Internationale Patentanmeldung WO 91/01295 (Henkel) verwie- sen, nach der man Triethanolamin in Gegenwart von unterphosphoriger Säure mit Fettsäu- ren partiell verestert, Luft durchleitet und anschließend mit Dimethylsulfat oder Ethylenoxid quaterniert. Aus der Deutschen Patentschrift DE 4308794 C1 (Henkel) ist überdies ein Verfahren zur Herstellung fester Esterquats bekannt, bei dem man die Quaternierung von Triethanolaminestern in Gegenwart von geeigneten Dispergatoren, vorzugsweise Fettal- koholen, durchführt. Übersichten zu diesem Thema sind beispielsweise von R. Puchta et al. in Tens. Surf. Det., 30, 186 (1993), M. Brock in Tens. Surf. Det. 30, 394 (1993), R. Lagerman et al. in J. Am. Oil. Chem. Soc., ZX, 97 (1994) sowie I. Shapiro in Cosm. Toil.

109, 77 (1994) erschienen.

Die quaternierten Fettsäuretriethanolaminestersalze folgen der Formel (I),

in der R'CO für einen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R2 und R3 unabhängig von- einander für Wasserstoff oder R'CO, R4 für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine (CH2CH20) qH-Gruppe, m, n und p in Summe für 0 oder Zahlen von 1 bis 12, q für Zahlen von 1 bis 12 und X für Halogenid, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht. Typische Bei- spiele für Esterquats, die im Sinne der Erfindung Verwendung finden können, sind Produkte auf Basis von Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitin- säure, Isostearinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Arachinsäure, Behensäure und Erucasäure sowie deren technische Mischungen, wie sie beispielsweise bei der Druckspaltung natürlicher Fette und Öle anfallen. Vorzugsweise werden Fettsäuren mit 16 bis 22 Kohlen- stoffatomen, insbesondere Stearinsäure, Behensäure sowie teilgehärtete C16/18-Talgfettsure eingesetzt. Zur Herstellung der quaternierten Ester können die Fettsäuren und das Trietha- nolamin im molaren Verhältnis von 1,1 : 1 bis 3 : 1 eingesetzt werden. Im Hinblick auf die anwendungstechnischen Eigenschaften der Esterquats hat sich ein Einsatzverhältnis von 1,2 : 1 bis 2,2 : 1, vorzugsweise 1, 5 : 1 bis 1,9 : 1 als besonders vorteilhaft erwiesen. Die bevor- zugten Esterquats stellen technische Mischungen von Mono-, Di-und Triestern mit einem durchschnittlichen Veresterungsgrad von 1, 5 bis 1,9 dar und leiten sich von technischer C16/18-Talg-bzw. Palmfettsäure (Iodzahl 0 bis 40) ab. Aus anwendungstechnischer Sicht haben sich quaternierte Fettsäuretriethanolaminestersalze der Formel (I) als besonders vorteilhaft erwiesen, in der R1CO für einen Acylrest mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen, R2 für R'CO, R3 für Wasserstoff, R4 für eine Methylgruppe, m, n und p für 0 und X für Methylsulfat steht. Entsprechende Produkte sind unter der Marke Dehyquart0 AU (Cognis Deutschland GmbH) im Handel.

Neben den quaternierten Fettsäuretriethanolaminestersalzen kommen als Esterquats ferner auch quaternierte Estersalze von Fettsäuren mit Diethanolalkylaminen der Formel (II) in Be- tracht,

in der R1CO für einen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R2 für Wasserstoff oder R1CO, R4 und R5 unabhängig voneinander für Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, m und n in Summe für 0 oder Zahlen von 1 bis 12 und X für Halogenid, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht.

Als weitere Gruppe geeigneter Esterquats sind schließlich die quaternierten Estersalze von Fettsäuren mit 1, 2-Dihydroxypropyidialkylaminen der Formel (III) zu nennen, in der R1CO für einen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R2 für Wasserstoff oder R1CO, R4, R6 und R7 unabhängig voneinander für Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, m und n in Summe für 0 oder Zahlen von 1 bis 12 und X für Halogenid, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht.

Des weiteren kommen als Esterquats noch Stoffe in Frage, bei denen die Ester-durch eine Amidbindung ersetzt ist und die vorzugsweise basierend auf Diethylentriamin der Formel (IV) folgen, in der R1CO für einen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, Ruz fur Wasserstoff oder R1CO, R6 und R'unabhängig voneinander für Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und X für Halogenid, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht. Derartige Amidesterquats sind beispielswei- se unter der Marke Incroquat@ (Croda) im Markt erhältlich.

Schließlich kommen als Esterquats auch Stoffe in Frage, die auf Basis von ethoxyliertem Ricinusöl oder dessen Härtungsprodukten erhältlich sind und vorzugsweise der Formel (V) folgen, in der R8CO für einen gesättigten und/oder ungesättigten ethoxylierten Hydroxyacylrest mit 16 bis 22, vorzugsweise 18 Kohlenstoffatomen sowie 1 bis 50 Oxyethyleneinheiten, A für einen linearen oder verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, R9, Rt° und R" unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffato- men, R12 für einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder einen Benzylrest und X für Halogen, Alkylsulfat oder Alkylphosphat steht.

Hinsichtlich der Auswahl der bevorzugten Fettsäuren und des optimalen Veresterungsgrades gelten die für (I) genannten Beispiele auch für die Esterquats der Formeln (II) bis (V).

Zur Herstellung der Esterquats der Formeln (I) bis (V) kann sowohl von Fettsäuren als auch den entsprechenden Triglyceriden ausgegangen werden. Ein solches Verfahren, das steliver- tretend für den entsprechenden Stand der Technik genannt werden soll, wird in der europäi- schen Patentschrift EP 0750606 B1 (Cognis) vorgeschlagen. Ebenfalls ist es möglich, die Kondensation der Alkanolamine mit den Fettsäuren in Gegenwart definierter Mengen an Di- carbonsäuren, wie z. B. Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sorbinsäure, Pimelinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und/oder Dodecandisäure durchzuführen. Auf diese Weise kommt es zur einer partiell oligomeren Struktur der Esterquats, was sich insbesondere bei Mitverwendung von Adipinsäure auf die Klarlöslichkeit der Produkte vorteilhaft auswirken kann. Entsprechende Produkte unter der Marke Dehyquart0 D 6003 (Cognis Deutschland GmbH) sind im Handel erhältlich und wer- den beispielsweise in der Europäischen Patentschrift EP 0770594 B1 (Cognis) beschrieben.

Üblicherweise gelangen die Esterquats in Form 50 bis 90 Gew.-% iger alkoholischer Lösungen in den Handel, die bei Bedarf problemlos mit Wasser verdünnt werden können.

Fettsäureamidoamine Bei den Fettsäureamidoaminen, die als Komponente (b) in Frage kommen, handelt es sich um bekannte pseudo-kationische Verbindungen, die Kondensationsprodukte von C12-C22- Fettsäuren mit Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Propylendiamin, Dipro- pylentriamin und/oder Tripropylentetramin darstellen. Typische Beispiele sind die Umset- zungsprodukte der genannten Di-bzw. Oligoamine mit Laurinsäure, Isotridecansäure, Myri- stinsäure, Palmitinsäure, Palmoleinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäu- re, Petroselinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaeostearinsäure, Arachinsäure, Gadoleinsäu- re, Behensäure und Erucasäure sowie deren technische Mischungen. Aus anwendungstechni- scher Sicht besonders bevorzugt ist der Einsatz des Kondensationsproduktes von Behensäure mit Diethylentriamin (DETA).

Ethoxylierte nichtionische Tenside Als ethoxylierte nichtionische Tenside, die die Komponente (c) bilden, kommen Anlagerungs- produkte von durchschnittlich 20 bis 150, vorzugsweise 30 bis 100 und insbesondere 40 bis 75 Mol Ethylenoxid an primäre C8-C22-Alkohole oder C8-C22-Triglyceride in Frage. Die Ethoxy- late können auf bekanntem Wege, also durch basenkatalysierte Anlagerung von Ethylenoxid an die Hydroxylgruppe der Alkohole oder durch hydrotalcit-katalysierte Insertion von Ethy- lenoxid in die Carbonylestergruppe hergestellt werden und sowohl eine konventionell breite wie auch eine eingeengte Homologenverteilung aufweisen.

Typische Beispiele sind die Addukte von durchschnittlich 20 bis 150, vorzugsweise 30 bis 100 und insbesondere 40 bis 75 Mol Ethylenoxid an Fettalkohole bzw. Oxoalkohole mit 8 bis 22, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie etwa Capronalkohol, Caprylalkohol, 2- Ethylhexylalkohol, Caprinalkohol, Laurylalkohol, Isotridecylalkohol, Myristylalkohol, Cetylal- kohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohhol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petro- selinylalkohol, Linolylalkohol, Linolenylalkohol, Elaeostearylalkohol, Arachylalkohol, Gado- leylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol und Brassidylalkohol sowie deren technische Mi- schungen. Besonders bevorzugt sind die Anlagerungsprodukte von durchschnittlich 40 bis 75 Mol Ethylenoxid an Stearylalkohol, Talgfettalkohol und Behenylalkohol.

Weitere typische Beispiele stellen die Addukte von durchschnittlich 20 bis 150, vorzugsweise 30 bis 100 und insbesondere 40 bis 75 Mol Ethylenoxid an synthetische oder natürliche Triglyceride dar, welche sich von Fettsäuren mit 8 bis 22 und insbesondere 12 bis 18 Koh- lenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele für geeignete pflanzliche Öle bzw. tierische Fette

sind Palmöl, Palmkernöl, Kokosöl, Olivenöl oder Rindertalg. Besonders bevorzugt ist jedoch der Einsatz von Addukten von durchschnittlich 20 bis 300, vorzugsweise 50 bis 250 und ins- besondere 100 bis 200 Mol an Rizinusöl sowie gehärtetem Ricinusöl ; hier erfolgt die Anlage- rung im wesentlichen an die sekundäre Hydroxylgruppe in der Fettkette.

Spinnfaserpräparationen Im Hinblick auf die Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Spinnfaserpräparationen, die sich durch besonders wenig Ablagerungen auf den Rollen abzeichnen, haben sich solche Zube- reitungen bewährt, welche (a) 40 bis 65, vorzugsweise 45 bis 55 Gew.-% Esterquats (b) 10 bis 20, vorzugsweise 12 bis 18 Gew.-% Fettsäureamidoamine und (c) 15 bis 50, vorzugsweise 30 bis 40 Gew.-% ethoxylierte nichtionische Tenside mit der Maßgabe enthalten, dass sich die Mengenangaben, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Hilfs-und Zusatzstoffen zu 100 Gew.-% ergänzen. Als Hilfsmittel können beispiels- weise Antistatika, Fadenschlußmittel, pH-Regulantien, Bakterizide und/oder Korrosionsinhi- bitoren enthalten sein. In der Regel beträgt die Menge an Additiven-bezogen auf die Prä- parationen-insgesamt bis zu 15 Gew.-%, vorzugsweise liegt der Anteil aber bei 1 bis 10 Gew.-%.

Die Präparationen werden im Sinne der Erfindung vorzugsweise in Form wäßriger Emulsio- nen eingesetzt, die 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 25 Gew.-% der Präparation enthal- ten können. Diese Emulsionen können in üblicher Weise, also beispielsweise mittels Galetten (sogenannte lick-rolls) oder Dosierpumpen und Auftragsstiften auf die Fasern bzw. Garne aufgebracht werden. Eine weitere Applikationsform kann darin bestehen, die Fasern bzw.

Garne durch Tauchbäder zu führen. Die Präparationen können an verschiedenen Stellen der Garnherstellung bzw. Garnausrüstung eingesetzt werden, d. h. sowohl unmittelbar nach der Extrusion, bei der Texturierung oder beim Spulen. In diesem Zusammenhang ist der Begriff Spinnfaserpräparation synonym zu Texturierhilfsmittel oder Spuföt anzusehen.

Gewerbliche Anwendbarkeit Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft schließlich die Verwendung von Mischungen, enthaltend (a) Esterquats, (b) Fettsäureamidoamine und (c) ethoxylierte nichtionische Tenside zur Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Spinnfaserpräparationen.

Beispiele Rot eingefärbte Polyacrylfasern wurden bei 68 °C durch Tauchbäder geführt welche 1 Gew.- % ige wäßrige Lösungen verschiedener Spinnfaserpräaprationen enthielten. Anschließend wurden die Fasern über einen Zeitraum von 6 h einer Hochgeschwindigkeitstexturierung bei einer Rollengeschwindigkeit von 100.000 Upm unterworfen. Untersucht wurde der Faden- bruch (+ = weniger als 1, o = 1 bis 5,-= größer 5), die Bildung von Rückständen auf den Rollen (+ = rückstandsfrei, o = geringe Rückstände,-= starke Rückstände) sowie die Aus- blutung der Fasern (+ = kein Ausbluten, o = geringes Ausbluten,-= starkes Ausbluten). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Beispiele 1 und 2 sind erfindungsgemäß, die Beispiele Vl und V2 dienen zum Vergleich.

Tabelle 1 Zusammensetzung und anwendungstechnische Ergebnisse der Spinnpräparationen Zusammensetzung/Performance 1 2 VI V2 Cetylphosphat-Kaliumsalz--80- Esterquat I 1) 80 Esterquat II 2) 50 70 Kondensationsprodukt von Behensäure mit 15 10 20 Diethylentriamin Ricinusöl+200EO 35 20 Anwendunqstechnische Ervebnisse -Fadenbruch + + o o -Rückstandsbildung+ o o -Ausbluten + + 1) Dehyquart0 AU 57 : Basis CllB-Palmfettsäure ; 2) Dehyquart0 AU18 : Basis Stearinsäure