Die Erfindung betrifft polyurethanhaltige Spinnpräparationen, ein Verfahren zur Verbesserung des Fadenschlusses beim Schmelzspinnen synthetischer Fasermaterialien sowie die Verwendung von Polyurethanen als Fadenschlußmittel in Spinnpräparationen.

Beim Schmelzspiππen von synthetischen Fasermaterialien und deren Weiterverarbeitung zu extilen oder technischen Garnen werden die multifilen Fäden ohne Drehung auf die Spinnspule aufgewickelt:. Die Eiπzelkapillaren liegen als parallele Fadenbündel vor, wobei der ^" Zusammenhalt der Ε ^' inzelkapiIlaren lediglich durch die mehr oder weniger stark ausgeprägte Adhäsionswirkung der Spinnpräparationen bewirkt wird. Bei dem anschließenden Streckprozeß erhalten diese Garne normalerweise einen Schutzdrall von einigen Drehungen pro Meter. Dieser Schutzdrall ist aber für Yiele nachfolgende Verar- beitungsprozεsse nicht ausreichend. In vielen Fällen werden daher die Fäden in einem getrennten Verfahrensschritt gezwirnt. Das Zwirnen ist jedoch eine teure, zusätzliche Prozeßstufe. Um die Kosten des Zwirnens zu reduzieren, wurde bereits vorgeschlagen, die Fadenbündel mit Hilfe eines Luftstromes zu verwirbeln und gegebe¬ nenfalls anschließend zu zwirnen. Der Prozeß der Verwirbelung ist jedoch ebenfalls teuer und nur schwierig zu kontrollieren. Des weiteren wird der Verwirbelungsgrad ^' reduziert, wenn das Garn unter Spannung über Fadenführer geleitet wird. Die Folge ist, daß es zu

Knotenbildungen kommt, die das Aussehen der Gewebe negativ beein¬ flussen (US 4 632874).

Eine andere Methode, das Kostenproblem zu lösen, ist die Verwendung von Fadenschlußmitteln in Spinnpräparationen. So werden beispiels¬ weise in DE-OS 34 02 155 Epoxyalkylverbinduπgen als Fadenschlu߬ mittel beschrieben. Nach dem Aufbringen solcher Spinnpräparationen auf die Fadenbündel ist jedoch eine Hitzebehandlung erforderlich. Des weiteren bewirken Epoxyalkylverbindungen einen permanenten Fa¬ denschluß, der die Eigenschaften des fertigen Textils beeinflußt. In den meisten Fällen sollen jedoch Spinnpräparationen keinen Ef¬ fekt auf der Faser hinterlassen und durch Auswaschen wieder leicht entfernt werden können ^" (Chemiefasern/Text..-Industrie 1977. 328).

Aus US 3 505220 sind Präparationsmittel bekannt, die Mineralöle, Polybutene mit mittleren Molekulargewichten zwischen 150 und 750, Alkyl- oder Alkenylsäurephosphate mit 13 bis 19 C-Atomen in den Alkyl- oder Alkenylresten und oxidierte pflanzliche Öle enthalten. Die hohe Viskosität d ^' ieser Mittel führt jedoch zu Schwierigkeiten bei der Anwendung.

Die Aufgabe der Erfindung bestand in der Entwicklung von Spinnprä¬ parationen, die eine sehr gute Adhäsion der Einzelfäden eines Fa¬ denbündels bewirken und die Verwirbeluπg und/oder das Zwirnen von Fadenbündeln überflüssig machen. Des weiteren sollen die Spinnprä¬ parationen in einfacher Weise anwendbar sein und keine Thermobehandlung erfordern.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese hohen Anforderungen von polyurethanhaltigen Spinnpräparationen erfüllt werden.

Erfindungsgegenstaπd sind dementsprechend Spinnpräparationen auf Basis von Glättemitteln, Emulgatoren, Netzmitteln, Fadenschlußmit¬ teln und/oder Antistatika, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie, bezogen auf Gesamtaktivsubstanzgehalt, 1 bis 40 Gew.-% Polyurethane enthalten.

Weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Verfah ^' reπ zur Verbesserung des Fadenschlusses beim Schmelzspinnen synthetischer Fasermateria¬ lien, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß im Anschluß an das Schmelzspinnen, bezogen auf das Gewicht der Fadenbündel, 0,3 bis 2,0 Gew.-% polyurethanhaltiger Spinnpräparation-Aktivsubstanz auf die Fadenbündel aufgebracht werden.

Ferner ist die Verwendung YOΠ Polyurethanen als Fadenschlußmittel in Mengen von. 1 bis 40 Gew.-%, .bezogen auf Gesamtaktivsubstanzge¬ halt, in Spinnpräparationen Erfindungsgegenstarrd.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyurethane werden in an sich bekannter Weise hergestellt (siehe beispielsweise in Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, Band 19, Seiten 302 ff., Ver¬ lag Chemie (1980)), indem Polyisocyanate mit Polyolen und Hydroxycarbonsäuren in Gegenwart von Lösungsmitteln und gegebenen¬ falls Katalysatoren in 1 bis 6 Stunden bei Temperaturen zwischen 60 und 120 °C zu Präpolymeren umgesetzt werden. Bezogen auf die Polyolkomponente liegt das OH/NCO-Äquivalentverhältnis zwischen 0,4 und 1,1, vorzugsweise zwischen 0,5 und 0,7. Nachdem die Mischung 1 bis 3 Stunden gegebenenfalls unter Rückfluß erhitzt wurde, wird auf 18 bis 30 °C abgekühlt und mit in organischen Lösungsmitteln ge¬ lösten tertiären Alkylaminen neutralisiert. Die Polyurethanmasse wird dann in Wasser dispergiert und anschließend, bezogen auf ein ursprüngliches NCO-Äquivalent, mit 0 bis 0,7 Äquivalenten Mono- und/oder Diaminen, gelöst in Wasser, umgesetzt. Nach Entfernen des

Lösungsmittels mittels Destillation werden aπionische Polyurethandispersioπen erhalten, die keine freien NCO-Fuπktionen mehr besitzen. Der Polyurethangehalt liegt in den Dispersionen zwischen 10 und 60 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 25 und 40 Gew.-%.

Als Polyisocyaπate eignen sich die aus der Polyurethanchemie be¬ kannten aliphatischen und/oder aromatischen cyclischen und/oder nichtcyclischen Polyisocyanate, beispielsweise 4' ,4' ' ,4' ' '-Triiso- cyanato-triphenylmethan, 2,4,4'-Triisocyaπato-diphenylether, Tris-(4-isocyanatophenyl)-thiophosphat, Toluol-2,4- und/oder Tolu- ol-2,6-diisocyanat, Diphenylmethand isocyanate, l,5Naphthalindi- socyant, 1,4-Pheny1endiisocyaπat, Dicyclohex lmethan-4,4'-diiso- cyanat, 1,6-Hexandiisocyanat und/oder 3- Isocyaπatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylisocyanat (Isophorond socyanat). Vorzugsweise werden aliphatische Diisocyaπate, besonders bevorzugt Dicyclohexyl- methan-4,4'-diisocyaπat und/oder Isophorondiisocyanat eingesetzt.

Als ^" Polyolkomponente mit mindestens 2 alkoholischen Hydroxylgruppen zur Herstellung der Präpolymeren werden beispielsweise Glycerin, Trimethylolpropan, Polyether und Polyesterpolyole verwendet. Polyetherpolyole, die durch Addition von Alkylenoxiden, vorzugs¬ weise Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an polyfunktionelle Star¬ termoleküle hergestellt werden, haben als Polyether die größte Be¬ deutung. Als Startermoleküle werden beispielsweise Ethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Glycerin, Pentaerytrit, Sorbit, Zucker oder Ethylendiamin eingesetzt. Polyesterpolyole werden durch Polykondensatioπ di- und trifunktioneller Polyoie mit Dicarbonsäuren oder deren Anhydriden oder durch ringöffnende Polymerisation von Caprolacton oder Pivalonlacton an niedermolekulare Starter-Diole hergestellt. Als di- und trifunktionelle Polyoie eigenen sich Ethylenglykol, 1,2-

Propaπdiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Neopeπtylglykol, Diethylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan und/oder Hexaπtriol. Beispiele geeigneter Dicarbonsäuren bzw. Säureanhydride sind Bern¬ steinsäure, Adipinsäure, Phathalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäure, Maleinsäure oder Isophthalsäure. Als Polyolkomponente werden vorzugsweise Polyesterpolyole mit mittleren Molekulargewichten zwischen 500 und 5 000, ^' besonders bevorzugt Polycaprolactone mit mittleren Molekulargewichten zwischen 500 und 3 000, hergestellt durch ringöffnende Polymerisation von Caprolacton an niedermolekulare Diole als Startermoleküle, bei¬ spielsweise Ethylenglykol oder 1,4-Butandiol, eingesetzt. Polycaprolactane sind handelsübliche Produkte, die beispielsweise von Interox Chemicals Ltd. unter der Bezeichnung "CAPA" angeboten werden.

Geeignete Polyhydroxycarbonsäuren sind • beispielsweise Dihydroxy- propionsäure, Di ethyloipropionsäure, Dihyάroxybernsteinsαurε und/oder Dihydroxybenzosäure. Vorzugsweise kommt 2,2-Dimεthylo - "propions"äure ^" zum ^" Einsatz.

Als Lösungsmittel eignen sich insbesondere Methylethylketon, Ethylglykolacetat, N-Methylpyrollidon, Triacetin und/oder Diethylenglykoldiacetat.

Die Umsetzungen von Polyisocyanaten mit Polyolen und Polyhydroxy¬ carbonsäuren werden gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren, beispielsweise l,4-Diaza-(2.2.2)-bicyclooctan und/oder Dibutyl-di- laurylstannat durchgeführt, wobei die Katalysatormenge zwischen 0,001 und 0,1 Gew.-%, bezogen auf Gesamtaktivsubstanzgehalt der erhaltenen Polyurethane, liegt.

Die Neutral sation der Prepolymereπ wird mit tertiären Alkylaminen, gelöst in obengenannten Lösungsmitteln, beispielsweise mit Tri- ethylamin, Dimethylethanolamin, Triethanolamin, Dimethylisopro- panolamin, Dimethylamino-3-propanol, Diethylethanolamin, Triiso- propanolaπrin und/oder Methyldiisopropanolamin durchgeführt. Als Kettenverlängerer eignen sich Diamine, insbesondere in Form wä߬ riger Lösungen, beispielsweise Ethylendiamin ^" , Hexamethylendiamin und/oder Piperaziπ, als Kettenabbrecher Monoamine, insbesondere in Form wäßriger Lösungen, beispielsweise Moπoethanolamin und/oder Morpholin.

Die Polyurethandispersionen werden in wäßrig e ulgierte Spiππprä- parationen, die Glättemittel, Emulgatoren, Netzmittel, Antistatika und/oder gegebenenfalls weitere Additive enthalten, bei Tempera¬ turen zwischen 18 und 25 °C durch Mischen eingearbeitet. Die er¬ haltenen polyurethanhaltigen Spinnpräparation-Emulsionen haben ei¬ nen Gesamtaktivsubstanzgehalt zwischen 3 und 40 Gewichtsprozent. Der Polyurethangehalt liegt in den Emulsionen, bezogen auf Gesamt¬ aktivsubstanzgehalt zwischen 1 und 40 Gewichtsprozent (Gew.-%). Bezogen auf Gesamtaktivsubstaπzgehalt enthalten die Emulsionen

35 bis 95 Gew.-% Glättemittel

0 bis 50 Gew.-% Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmittel

1 bis 40 Gew.-% Polyurethane

0 bis 10 Gew.-% Additive, zum Beispiel pH-Wert-Regulantien, Bakterizide und/oder Korrosionsschutzmittel

vorzugsweise

35 bis 95 Gew.-% Glättemittel

0 bis 50 Gew.-% Emulgatoren, Antistatika und/oder Netzmittel

5 bis 20 Gew.- Polyurethane

0 bis 10 Gew.-% Additive.

Die erfindungsgemäßen Spinnpräparation-Emulsionen enthalten als Glättemittel beispielsweise Mineralöle, Fettsäureester mit 8 bis 22 C-Atomen im Fettrest und 1 bis 22 C-Atomen im Alkoholrest, bei¬ spielsweise Pal itinsäuremethylester, Isobutylstearat und/oder Talgfettsäure-2-ethylhexylester, Silicone ^' , beispielsweise Dimethylpolysiloxan und/oder Polyalkylenglykole, beispielsweise Ethylenoxid/Propylenoxid-Mischpolymere mit mittleren Molekularge¬ wichten zwischen 600 und 6 000. Als Emulgatoren, Netzmittel und/oder Antistatika kommen anionische, kationische und/oder nichtionische Tenside in Betracht (siehe beispielsweise in Chemie- fasern/Textil-Industrie, 1977, 335), wie Mono- und/oder Diglγceride _. , beispielsweise Glycerinmono- und/oder Glγcerindioleat, al oxylierte,. vorzugsweise ethoxylierte und/oder propoxylierte Fette, Öle, Fettalkohole mit 8 bis 24 C-Atomen und/oder Cg ig-Alkylphenole, beispielsweise Ricinusöl mit 25 Mol Ξthylerioxid und/oder Ci6_i8-Fettalkohol mit 8 Mol Propylenoxid + 6 Mol Ethylenoxid, gewüπschtenfalls alkoxylierte Cs-24-F ^' ettsäuremono- und/oder -diethanolaminde, beispielsweise Ölsäuremono- und/oder -diethanolamid, Talgfettsäuremono- und/oder -diethanola id und/oder Kokosfettsäure onoethanolamid mit 4 Mol Ethylenoxid, Alkali- und/oder Ammoniumsalze alkoxylierter, vorzugsweise ethoxylierter und/oder propoxylierter, gegebenenfalls endgruppεnvεrschlcssenεr beispielsweise Oleylalkohol ^• 20 Mol Ethylenoxid-butanol-natriumsulfonat, Umsetzungsprodukte, aus gege¬ benenfalls alkoxylierten Cg^-A^ylalkoholen ^mι ' ^t Phosphorpentoxid oder Phosphoroxychlorid, beispielsweise Ethylhexanol ^• 2 Mol Ethylenoxid-P2θ5-ester, Kaiiumsaiz, Alkali- und/oder Ammoniumsalze von Cs_22-Alkylsulfosuccinaten, beispielsweise Natriumdioctyl- sulfosuccinat, und/oder Aminoxid, beispielsweise Dimethyl- dodecylaminoxid. Als fakultative Bestandteile enthalten die

- 8 - Spinnpräparationen pH-Wert-Regulantien, beispielsweise C]__4-Carbonsäuren und/oder Cι_4-Hydroxycarbonsäuren, wie Essigsäure und/oder Glykolsäure, Alkalihydroxide, wie Kaliumhydroxid und/oder Amine, wie Triethanolamin, Bakterizide und/oder Korrosionsschutz¬ mittel.

Die Applikation polyurethanhaltiger Spinπpräparation-Emulsionen erfolgt in bekannter Weise nach Austritt der Kapillaren aus der Spinndüse. Die Präparatioπeπ, die eine Temperatur zwischen 18 und 30 °C haben, werden mit Hilfe von Auftragswalzen oder mittels Do¬ sierpumpen über geeignete Applikatoren aufgebracht. Die Aktivsub- stanzauftragsmenge der Spinπpräparation-Emulsionen, die gegebenen¬ falls mit Wasser auf einen Aktivsubstanzgehalt zwischen 3 und 20 Gew.-% verdünnt werden, beträgt etwa 0,3 bis 2,0 Gew.- , bezogen auf das Gewicht der Fadenbündel. Nach der Behandlung mit den Prä- p-aratioπen werden die FadeπbündeT auf Spinnspuleπ aufgewickelt. Es ist überraschend, daß die mit den erfiπdungsgemäßen Spinnpräpara- tioπen behandelten Fadenbündel neben einem verbesserten Fadenschluß reduzierte dynamische Faden/Festkörper-Reibungskoeffi∑ieπten be¬ sitzen. Die Fadenbündel können aus Polyamiden, Polyestern oder Polyolefinen bestehen.

Beispiele

Herstellung der Polvurethandispersion I

0,015 Mol CAPA 210 (Interox Chemicals Ltd., mittleres Molekularge¬ wicht = 1 000, OH-Zahl = 112) und 0,01 Mol Dimethylolpropionsäure wurden in einem Rührreaktor in 10,06 g Methylethylketon gelöst und unter Rühren auf 60 °C erwärmt. Nach der Homogenisierung wurden 0,0321 Mol Isophorondiisocyanat zugesetzt und die Mischung 2 Stun¬ den auf 85 bis 90 °C erwärmt. Nachdem sich ein konstanter NCO-Wert eingestellt hat, wurde noch weitere 30 Minuten erwärmt. Nachdem die Mischung auf 25 bis 30 °C abgekühlt worden ist, wurden 0,019 Mol Trimethylamin in 6,567 g Methylethylketon zur Neutralisation zuge¬ setzt. Nach etwa einer 1/4 Stunde wurde die Polyurethaπmasse in 50 g Wasser dispergiert und anschließend 0,07 Mol Ethylendiamin in 8,3 g Wasser zugesetzt. Methylethylketon wurde unter reduziertem Druck bei 35 bis 40 °C abdestilliert, und es wurde eine wäßrige Polyurethandispersion mit einem Aktivsubstanzgehalt von 30 Gew.-% erhalten.

Anwendunαsbeispiele

Es wurden Spinnpräparationen folgender Zusammensetzungen verwendet:

Spiππpräparation A

51 Gew.-% Talgfettsäure-2-ethylhεxylester

6 Gew.-% Rüböl/Triolein-sulfat

6 Gεw.-% Natriumdioctylsulfosuccinat

10 Gew.- Olεylalkohol ^• 20 Mol Ethylenoxid-butanol-natriumsulfonat Gew.-% Ölsäurεdiethanolamid Gew.~% ölsäure-mono/diglycerid Gew.- Olein Gew.-% K0H, 45 Gεw- ig

Spinπpräparation B

70 Gew. -% Talgfettsäure-2-ethylhexylester

3 Gew.- Natriu -dioctylsulfosuccinat

2 Gew.-% Ethylhexaπol ^■ 2 Mol Ethylenoxid-P2θ5-ester, Kaliumsalz 18 Gew.-% Dimethyl-dodecylaminoxid

4 Gew.-% i6«iB-Fetta1koho1 x 8 Mol Propylenoxid x 6 Mol

Ethylenoxid

2 Gew.-% Olein

1 Gew.-% Triethanolamin

Spinnpräparation C

20 Gew.-% Minεralöl, Viskosität (25 °C) = 6 m ² /sec

30 Gew.-% Poly-α-olefin, Viskosität (40 °C) = 5,1 m ² /sec

20 Gew.-% Poly-o-olεfin, Viskosität (40 °C) = 16,9 m ² /sec

3 Gew,-% Natrium-dioctylsulfosuccinat

2 Gew.-% Ethylhexanol ^• 2 Mol Ethylεnoxid-P2θ5-ester, Kaliumsalz 18 Gew.-% Dimethyl-dodecylaminoxid

4 Gεw.-% x 8 Mol Propylεnoxid x 6 Mol thylεnoxi ^' d

2 Gεw.-% Olein

1 Gew.-% Triethanolamin

9 Gewichtsteile (Gew-Teile) in Wasser emulgierte Spinnpräparation A wurde mit 3,3 Gew-Teilεn (Präparation AI) oder mit 6,6 Gew-Teilεn (Präparation A2) der Polyurethandispersion I, 9 Gew-Teilε in Wassεr emulgierte Spinnpräparation B mit 3,3 Gew-Tεilεn (Präparation Bl) und 6,6 Gew-Teilεn (Präparation B2) Polyurεthandispersion I und 9 Gew-Teile in Wasser emulgierte Spiπnpräparation C mit 6,6 Gew- Tεilεn (Präparation Cl) Polyurethandispersion I bei 20 °C ver¬ mischt. Der Gesamtaktivsubstanzgehalt der Spinnpräparation- Emulsionen betrug 7,5 Gew.-%.

Nylon 6 115 f 34 POY ( £artially £riented Xarn) wurde mit einer Spinngeschwindigkeit von 4 500 m/min gesponnen. Der Auftrag der polyurethanhaltigen Spinπpräparation-Emulsionεn, diε εine Tempεra- tur von 20 °C hattεn, erfolgte über eine Dosierpumpe (Ölauflage: 0,8 Gεw.-%, Emuslsionskonzεntration: 7,5 Gew.-% Aktivsubstanz).

Bei der Auswertung des Spinnversuches wurden folgende Parameter bestimmt:

Reibungskoeffizienten gegen Stahl bei einεr Geschwindigkeit von

300 Meter pro Minute gemεssen am F-Meter der Fa. Rothschild (Klima:

20 °C, 65 % relative Luftfeuchte)

elektrostatische Aufladung an Stahl bei einer Geschwiπdigkεitεn von 300 Meter pro Minute, gemessen an F-Meter der Fa. Rothschild (Kli¬ ma: 20 °C, 65 % relative Luftfeuchte)

Halbwertszeit (Static-Voltmεter dεr Fa. Rothschild; Klima: 20 °C, 65 % rεlativε Luftfεuchtε)

Fadεnschluß (Meßgerät des Textil- und Faserinstitutes, Denkendorf; Klima: 20 °C, 65 % relative Luftfeuchtε)

Die Ergebnisse sind in Tabellε 1 zusammεngefaßt.

-) Der Fadenschluß ist um so besser, je kleiner der Wert ist.

2) Schwankungsbereich von / bis