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WO2018095560A1 - Verwendung einer präparationsflüssigkeit mit niedriger viskosität und geringem wassergehalt zur behandlung von fäden - Google Patents

Verwendung einer präparationsflüssigkeit mit niedriger viskosität und geringem wassergehalt zur behandlung von fäden Download PDF

Info

Publication number
WO2018095560A1
WO2018095560A1 PCT/EP2017/001281 EP2017001281W WO2018095560A1 WO 2018095560 A1 WO2018095560 A1 WO 2018095560A1 EP 2017001281 W EP2017001281 W EP 2017001281W WO 2018095560 A1 WO2018095560 A1 WO 2018095560A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
preparation
threads
viscosity
preparation liquid
weight
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/001281
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gunter Eitel
Bastian Theis
Matthias Winkler
Original Assignee
Dako Aktiengesellschaft, Chemische
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dako Aktiengesellschaft, Chemische filed Critical Dako Aktiengesellschaft, Chemische
Priority to CN201780072979.5A priority Critical patent/CN110114521A/zh
Priority to MX2019006094A priority patent/MX2019006094A/es
Priority to US16/462,944 priority patent/US20190276951A1/en
Publication of WO2018095560A1 publication Critical patent/WO2018095560A1/de

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/096—Humidity control, or oiling, of filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B1/00—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating

Definitions

  • the present invention relates to the use of a low viscosity, low water content preparation fluid for the treatment of sutures.
  • the treatment of the threads with preparation fluids as emulsions is an important part of the entire manufacturing and especially further processing process, since this is responsible for optimal conditions in all manufacturing and processing stages of the yarns.
  • EP 2 712 956 A1 further discloses a synthetic fiber treating agent, aqueous liquids thereof, and synthetic fiber and synthetic fiber processing methods.
  • the treatment agent contains water in a concentration of 10 to 60 wt .-%.
  • a process for melt-spinning, drawing and winding a multifilament yarn and an apparatus for carrying out the process are described in WO 2011/009498 A1 described.
  • the method involves the use of a preparation liquid having a water content of less than 8% by weight and a viscosity of 90 to 100 mm 2 / s for application to the thread.
  • This method has the disadvantage that preparation fluids having such a viscosity poorly wet the polymer surfaces and therefore have to be heated before application, which is technically complicated and nevertheless leads to irregular oil wetting.
  • DE 10 2013 219 584 A1 describes a method and a device for producing fully drawn threads, in which a treatment liquid having a kinematic viscosity of 100 to 200 mm 2 / s is applied to the threads at 30 ° C. as an aqueous emulsion.
  • the water content in the treatment liquid is 40 to 60 wt .-%.
  • WO 2012/013367 A1 discloses an apparatus for melt-spinning, drawing and winding a multifilament yarn with a spinning device, a drawing device, a winding device and a preparation device, which is formed by two separate preparation stations for wetting the yarn.
  • the wetting liquid here is an oil-water emulsion or a low-viscosity pure oil.
  • the preparation fluids described above which are used as oil-water emulsions, require considerable effort to prepare the emulsions.
  • the use of preservatives to protect against microbial infestation of the emulsions during storage and use is required.
  • a thermal treatment of the threads typically takes place. Consequently, when using make-up fluids as oil-water emulsions, it is necessary to evaporate the water contained to achieve the required temperatures for the thermal treatment of the filaments. This requires a considerable additional expenditure of energy on the heated godets.
  • the use of low-viscosity pure oils as preparation fluids leads to migration of the preparation fluid into the polymer interior, which considerably limits the further processing of the threads after a short storage time.
  • Object of the present invention is to provide a low-water preparation fluid with a low viscosity and excellent wetting properties, as a replacement for the above-described oil-water emulsions, for the treatment of threads available, which ensures a high storage stability of the threads.
  • the object is achieved by a method for the treatment of threads, wherein after spinning a preparation liquid having a viscosity of 15 to 70 mm 2 / s at 25 ° C and a water content of 0 to 6 wt .-% is applied to the threads.
  • the preparation fluid has a viscosity of 20 to 50 mm 2 / s at 25 ° C.
  • the preparation fluid has a viscosity of 30 to 45 mm 2 / s at 25 ° C.
  • the viscosity is determined according to ASTM D7042.
  • the preparation fluid has a water content of 0.5 to 4% by weight.
  • the preparation fluid has a water content of 0.8 to 3% by weight.
  • the preparation fluid contains no organic solvent.
  • the preparation fluid is applied to the sutures prior to stretching.
  • the preparation liquid is applied to the threads after stretching.
  • the preparation liquid is applied in subsets before and after stretching on the threads.
  • the present invention relates to the use of a preparation liquid having a viscosity of 15 to 70 mm 2 / s at 25 ° C and a water content of 0 to 6 wt .-% for the treatment of threads.
  • Figure 1 shows a coil construction using the method according to Example 3 according to the invention.
  • FIG. 2 shows a coil construction using a method not according to the invention in which a preparation liquid was applied as an emulsion and otherwise processed in analogy to Example 3.
  • FIG. 3 shows a coil construction using a noninventive method according to Comparative Example 2.
  • FIG. 4 shows a coil construction using the method according to the invention according to Example 4.
  • the coil construction using the method according to the invention as shown in FIGS. 1 and 4 is considerably more uniform than the coil construction in FIGS. 2 and 3, in which "slipped" yarn layers can be seen which cause unevenness due to voltage fluctuations during unwinding of the coil, for example for weaving can.
  • the filaments are formed from extruded filament bundles consisting of synthetic, melt-spun filaments.
  • the filaments are formed from a polymer selected from the group consisting of polyesters, polyamides, polyolefins, and mixtures thereof.
  • the polymer is particularly preferably selected from Group consisting of polyethylene terephthalate, polyamide 6, polyamide 6.6, polypropylene and mixtures thereof, in particular polyethylene terephthalate.
  • the mixtures of polymers are in particular bicomponent fibers.
  • the preparation fluid is composed of components selected from the groups of lubricants, emulsifiers and additives.
  • the preparation fluid is composed of components selected from each of the groups of lubricants, emulsifiers and additives.
  • the preparation fluid contains at least one lubricant selected from Group IV base oils (see Section E.1.3 of Annex E of March 2015 to Engine OH Licensing and Certification System API 1509, Seventeenth Edition, September 2012), more preferably selected from Group III (mineral oils) and Group V (other oils).
  • the lubricant of group V is especially selected from ester oils and polyalkylene glycols (PAG).
  • the preparation fluid contains at least one emulsifier selected from the group consisting of fatty alcohol alkoxylates, fatty acid alkoxylates, ester alkoxylates, castor oil alkoxylates, especially castor oil ethoxylates, polyethylene glycol esters, ethoxylated and non-ethoxylated partial glycerides, more preferably selected from fatty alcohol alkoxylates and ester alkoxylates.
  • emulsifier selected from the group consisting of fatty alcohol alkoxylates, fatty acid alkoxylates, ester alkoxylates, castor oil alkoxylates, especially castor oil ethoxylates, polyethylene glycol esters, ethoxylated and non-ethoxylated partial glycerides, more preferably selected from fatty alcohol alkoxylates and ester alkoxylates.
  • the preparation fluid contains at least one additive selected from the group consisting of phosphorus-containing additives, sulfur-containing additives, and nitrogen-containing additives.
  • the phosphorus-containing additive is in particular selected from phosphoric acid esters and phosphoric acid partial esters.
  • the sulfur-containing additive is in particular selected from sulfates and sulfonates.
  • the nitrogen-containing additive is especially selected from amines and amides.
  • the additive is present as an alkali or alkaline earth salt or the additive is neutralized with a nitrogenous base.
  • the preparation fluid contains at least one further component selected from the group consisting of defoamers, antioxidants, preservatives and corrosion inhibitors.
  • preparation fluids having a viscosity of 15 to 70 mm 2 / s at 25 ° C are advantageous because the application of very low viscosity preparation fluids (below 15 mm 2 / s at 25 ° C) has the disadvantage that these preparation fluids after a short time Time migrate into the polymer or be absorbed by the polymer, resulting in a lack of storage stability and leads to serious processing problems.
  • the use of preparation fluids having a viscosity of more than 70 mm 2 / s at 25 ° C leads to an irregular oil wetting and may require the heating of the preparation oil before application, as described in WO 2011/009498 A1.
  • the water content of the preparation fluid is in the range of 0 to 6 wt .-%, since a water content of about 6 wt .-% requires a lot of energy in the evaporation of the water.
  • the production of the threads and the application of the preparation liquid can be carried out in a manner known per se, e.g. as described in DE 10 2013 219 584 A1 or WO 2009/141424.
  • the preparation liquid is diluted neither by water nor by an organic solvent.
  • the drawing of the threads can take place in the process with or without heat through godets running at different speeds, the preparation liquid being applied to the filament bundle when the individual filaments are combined, and the stretching and holding forces required for drawing are achieved by multiple wraps. Furthermore, the application of the preparation liquid before stretching can take place with partial convolutions, as described in DE 10 2013 219 584 A1.
  • the stretching without prior preparation order by simple Operaumschlingungen the godets done and the preparation liquid are applied after drawing. It is also possible to apply the preparation liquid in partial quantities before and after drawing with partial and multiple wrapping, for example as described in WO 2012/013367 A1. After stretching, the threads are often passed through so-called Verwirbelungsdüsen in which the threads are subjected to compressed air.
  • Verwirbelungsdüsen in which the threads are subjected to compressed air.
  • an electrostatic charge in the further processing of the threads and ensure good storage stability of the threads, which is preferably at least 6 months. Since the production of the threads and their further processing are usually separated in time and space, the storage stability of the threads produced is an important aspect.
  • a thread of 24 individual filaments of polyethylene terephthalate (PET) was spun and stretched over heated rolls with partial wrapping according to the method described in WO 2009/141424.
  • the thread had a fineness of 60 dtex after drawing.
  • a preparation liquid having a water content of 1.25% by weight and a viscosity of 18.10 mm 2 / s at 25 ° C. was applied after the stretching.
  • composition of the preparation fluid is composition of the preparation fluid:
  • Lubricant (Group V, ester oil) 72.5% by weight
  • the mechanical yarn data were in the usual range. Furthermore, measurements showed that when the yarns were stored for more than 6 months, the amount of preparation applied did not change, i. no absorption of the preparation fluid by the polymer takes place.
  • the spinning and drawing of the thread from PET was carried out as in Example 1, but from 36 individual filaments and with a resulting fineness of 83 dtex.
  • a preparation liquid having a water content of 0.28% by weight and a viscosity of 12.50 mm 2 / s at 25 ° C. was applied after drawing.
  • composition of the preparation fluid is composition of the preparation fluid:
  • Lubricant (Group V, ester oil) 66.5% by weight
  • the mechanical yarn data were in the usual range, but it showed a streaky staining.
  • the decrease in the preparation application within a comparatively short storage time is due to an absorption of the preparation fluid by the polymer and leads to great problems in the further processing of the coils or can make further processing impossible.
  • Example 2 The spinning and drawing of the yarn from PET was carried out as in Example 1, but from 36 individual filaments and with a resulting fineness of 138 dtex.
  • a preparation liquid having a water content of 1.85% by weight and a viscosity of 34.8 mm 2 / s at 25 ° C. was applied after drawing.
  • composition of the preparation fluid is composition of the preparation fluid:
  • Lubricant (group V, ester oil) 55% by weight
  • Lubricant (Group V, PAG) 5% by weight
  • Lubricant (Group III) 20% by weight
  • the running behavior of the yarns was inconspicuous and only a slight spray-off was observed in the swirling of the yarns. Furthermore, the staining uniformity of the yarns was good. A use of the yarns as Weft Yarn is possible without any problems.
  • a thread was spun from 48 individual filaments of PET.
  • a preparation liquid was applied as an emulsion before drawing, which was DAKOLUB L 2505 HY.
  • the stretching was accomplished by multiple wrapping of the yarn.
  • the fineness after drawing was 209 dtex.
  • a thread was spun from 24 individual filaments made of PET.
  • a preparation liquid having a water content of 2.7% by weight and a viscosity of 36.5 mm 2 / s at 25 ° C. was applied before drawing.
  • the stretching was through Multiple looping of the yarn as done in Comparative Example 2.
  • the fineness after drawing was 73 dtex.
  • composition of the preparation fluid is composition of the preparation fluid:
  • Lubricant (Group V, PAG) 5% by weight
  • the staining was uniform and comparable to a standard yarn in which a preparation liquid was applied as an emulsion.
  • the low water content saves 12% of energy compared to a standard yarn, where the preparation fluid was applied as an emulsion.
  • the energy savings were determined by the power consumption of the heated godets.
  • the coil construction is shown in Figure 1. It is more uniform than the coil construction of a standard yarn, in which a preparation liquid was applied as an emulsion, as can be seen from a comparison of Figures 1 and 2.
  • a thread was spun from 48 individual filaments of PET.
  • a preparation liquid having a water content of 2.5% by weight and a viscosity of 39 mm 2 / s at 25 ° C. was applied before drawing.
  • the stretching was accomplished by multiple wrapping of the yarn as in Comparative Example 2.
  • the fineness after drawing was 209 dtex.
  • composition of the preparation fluid is composition of the preparation fluid:
  • Lubricant (Group V, PAG) 5% by weight

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Fäden, wobei nach der Erspinnung eine Präparationsflüssigkeit mit einer Viskosität von 15 bis 70 mm2/s bei 25°C und einem Wassergehalt von 0 bis 6 Gew.-% auf die Fäden aufgebracht wird.

Description

Verwendung einer Präparationsflüssigkeit mit niedriger Viskosität und geringem
Wassergehalt zur Behandlung von Fäden
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Präparationsflüssigkeit mit niedriger Viskosität und geringem Wassergehalt zur Behandlung von Fäden.
Es ist bekannt, synthetische, schmelzgesponnene Fäden nach der Extrusion mit einer Emulsion einer Präparationsflüssigkeit zu behandeln, um den weiteren Verarbeitungsprozess, also Verstrecken, Wickeln und textiles Verarbeiten zu ermöglichen. Die sogenannte„Verstreckung" der extrudierten Fäden zwischen beheizten Rollen unterschiedlicher Geschwindigkeit ist notwendig, um durch eine Parallelorientierung der Polymermoleküle die erforderliche Festigkeit und Dehnung sowie textile Eigenschaften zu erhalten. Es ist bekannt, durch extrem hohe Drücke in der Schmelze und hohe Extrusionsgeschwindigkeiten eine Orientierung zu erhalten, die jedoch nicht vergleichbar ist mit der Orientierung der Makromoleküle bei der beschriebenen „Verstreckung".
Die Behandlung der Fäden mit Präparationsflüssigkeiten als Emulsionen ist ein wichtiger Teil des gesamten Herstellungs- und vor allem Weiterverarbeitungsprozesses, da diese für optimale Verhältnisse in allen Herstellungs- und Verarbeitungsstufen der Garne mitverantwortlich ist.
Die Herstellung solcher Emulsionen ist aufwendig, da hierzu Wasser von hoher Reinheit erforderlich ist und dieses Wasser während des Herstellungsprozesses wieder verdampft wird.
Um den hiermit verbundenen Energie- und Ressourcenverbrauch zu vermeiden, hat es Versuche gegeben, die reinen, für die Herstellung und Verarbeitung benötigten Präparationsflüssigkeiten unter Umgehung der Herstellung einer Emulsion auf die Garne zu applizieren. Ein Grund für das Scheitern dieser Versuche war die hohe Viskosität der Präparationsflüssigkeiten. Um diese Viskosität zu reduzieren, wurden die Präparationsflüssigkeiten mit Verdünnungsmitteln versetzt, im Allgemeinen mit niedrigviskosen Mineralölen. Diese leicht flüchtigen öle verursachten jedoch Komplikationen im gesamten technischen Verlauf der Fadenherstellung (siehe Einleitung der EP 2 712 956 A1).
Die EP 2 712 956 A1 offenbart weiterhin ein Behandlungsmittel für synthetische Fasern, wässrige Flüssigkeiten davon und Verarbeitungsverfahren für synthetische Fasern und Synthesefasern. Das Behandlungsmittel enthält Wasser in einer Konzentration von 10 bis 60 Gew.-%.
Ein Verfahren zum Schmelzspinnen, Verstrecken und Aufwickeln eines Multifilamentfadens sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden in der WO 2011/009498 A1 beschrieben. Das Verfahren beinhaltet die Verwendung einer Präparationsflüssigkeit mit einem Wassergehalt von weniger als 8 Gew.-% und einer Viskosität von 90 bis 100 mm2/s zur Aufbringung auf den Faden. Mit diesem Verfahren ist der Nachteil verbunden, dass Präparationsflüssigkeiten mit einer solchen Viskosität die Polymeroberfächen schlecht benetzen und daher vor der Applikation aufgeheizt werden müssen, was technisch aufwendig ist und trotzdem zu unregelmäßiger Ölbenetzung führt.
Es ist weiter aus der WO 2009/141424 bekannt, aus der Schmelze gesponnene Fäden ohne Auftragung einer Präparationsflüssigkeit zu verstrecken und die für die Verarbeitung der Fäden nötigen Behandlungsflüssigkeiten erst nach der Verstreckung als Öl-Wasser-Emulsionen zu applizieren.
Die DE 10 2013 219 584 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung vollverstreckter Fäden, bei dem eine Behandlungsflüssigkeit mit einer kinematischen Viskosität von 100 bis 200 mm2/s bei 30°C als wässrige Emulsion auf die Fäden aufgebracht wird. Der Wassergehalt in der Behandlungsflüssigkeit beträgt 40 bis 60 Gew.-%.
Ein Verfahren zum Herstellen von Polyethylenterephthalat-Fäden, bei dem eine Präparation als Gleitmittel für die Fäden zum Einsatz kommt, die nicht mehr als 10 Gew.-% Wasser enthält, ist in der DE 2118 316 A1 beschrieben.
Die WO 2012/013367 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen, Verstrecken und Aufwickeln eines multifilen Fadens mit einer Spinneinrichtung, einer Verstreckeinrichtung, einer Aufspuleinrichtung und einer Präparationseinrichtung, die durch zwei separate Präparationsstationen zur Benetzung des Fadens gebildet ist. Die Benetzungsflüssigkeit ist hierbei eine Öl-Wasser-Emulsion oder ein niedrig-viskoses reines Öl.
Die oben beschriebenen Präparationsflüssigkeiten, die als Öl-Wasser-Emulsionen eingesetzt werden, erfordern einen erheblichen Aufwand zur Herstellung der Emulsionen. Neben der Bereitstellung von Wasser in geeigneter Qualität ist der Einsatz von Konservierungsmitteln zum Schutz vor mikrobiellem Befall der Emulsionen während der Lagerung und Anwendung erforderlich. Bei der Erspinnung der Fäden findet typischerweise eine thermische Behandlung der Fäden statt. Folglich ist es bei der Verwendung von Präparationsflüssigkeiten als Öl- Wasser-Emulsionen erforderlich, das enthaltene Wasser zu verdampfen, um die erforderlichen Temperaturen für die thermische Behandlung der Fäden zu erreichen. Hierdurch ist ein erheblicher Mehraufwand an Energie an den beheizten Galetten erforderlich. Die Verwendung von niedrig-viskosen reinen ölen als Präparationsflüssigkeiten führt zu Migration der Präparationsflüssigkeit in das Polymerinnere, was die Weiterverarbeitung der Fäden nach kurzer Lagerdauer erheblich einschränkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wasserarme Präparationsflüssigkeit mit einer niedrigen Viskosität und hervorragenden Benetzungseigenschaften, als Ersatz für die oben beschriebenen Öl-Wasser-Emulsionen, zur Behandlung von Fäden zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Lagerstabilität der Fäden gewährleistet.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Behandlung von Fäden, wobei nach der Erspinnung eine Präparationsflüssigkeit mit einer Viskosität von 15 bis 70 mm2/s bei 25°C und einem Wassergehalt von 0 bis 6 Gew.-% auf die Fäden aufgebracht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen weist die Präparationsflüssigkeit eine Viskosität von 20 bis 50 mm2/s bei 25°C auf.
In einer stärker bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen weist die Präparationsflüssigkeit eine Viskosität von 30 bis 45 mm2/s bei 25°C auf.
Die Viskosität wird hierbei nach ASTM D7042 bestimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen weist die Präparationsflüssigkeit einen Wassergehalt von 0,5 bis 4 Gew.-% auf.
In einer stärker bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen weist die Präparationsflüssigkeit einen Wassergehalt von 0,8 bis 3 Gew.-% auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen enthält die Präparationsflüssigkeit kein organisches Lösungsmittel.
In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen wird die Präparationsflüssigkeit vor dem Verstrecken auf die Fäden aufgebracht. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen wird die Präparationsflüssigkeit nach dem Verstrecken auf die Fäden aufgebracht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen wird die Präparationsflüssigkeit in Teilmengen vor und nach dem Verstrecken auf die Fäden aufgebracht.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Präparationsflüssigkeit mit einer Viskosität von 15 bis 70 mm2/s bei 25°C und einem Wassergehalt von 0 bis 6 Gew.-% zur Behandlung von Fäden.
Alle bevorzugten Ausführungsformen beziehen sich sowohl auf das erfindungsgemäße Verfahren als auch auf die erfindungsgemäße Verwendung der Präparationsflüssigkeit.
Abbildung 1 zeigt einen Spulenaufbau unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Beispiel 3.
Abbildung 2 zeigt einen Spulenaufbau unter Verwendung eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine Präparationsflüssigkeit als Emulsion aufgetragen und ansonsten in Analogie zu Beispiel 3 verfahren wurde.
Abbildung 3 zeigt einen Spulenaufbau unter Verwendung eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Vergleichsbeispiel 2.
Abbildung 4 zeigt einen Spulenaufbau unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Beispiel 4.
Der Spulenaufbau unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den Abbildungen 1 und 4 ist deutlich gleichmäßiger als der Spulenaufbau in den Abbildungen 2 und 3, bei dem „verrutschte" Garnlagen zu erkennen sind, die beim Abwickeln der Spule, beispielsweise zum Verweben, Unregelmäßigkeiten durch Spannungsschwankungen verursachen können.
Im erfindungsgemäßen Verfahren oder der erfindungsgemäßen Verwendung werden die Fäden aus extrudierten Filamentbündeln gebildet, die aus synthetischen, schmelzgesponnenen Filamenten bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen sind die Filamente gebildet aus einem Polymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyestern, Polyamiden, Polyolefinen und Mischungen derselben. Besonders bevorzugt ist das Polymer hierbei ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylenterephthalat, Polyamid 6, Polyamid 6.6, Polypropylen und Mischungen derselben, insbesondere Polyethylenterephthalat. Bei den Mischungen von Polymeren handelt es sich insbesondere um Bikomponentenfasern.
In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen ist die Präparationsflüssigkeit zusammengesetzt aus Komponenten, ausgewählt aus den Gruppen der Gleitmittel, Emulgatoren und Additive. Besonders bevorzugt ist die Präparationsflüssigkeit zusammengesetzt aus Komponenten, ausgewählt aus jeder der Gruppen der Gleitmittel, Emulgatoren und Additive.
In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen enthält die Präparationsflüssigkeit mindestens ein Gleitmittel, ausgewählt aus Basisölen der Gruppen l-V (siehe Punkt E.1.3 des Annex E vom März 2015 zu Engine OH Licensing and Certification System API 1509, Seventeenth Edition, September 2012), stärker bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe III (Mineralöle) und der Gruppe V (andere öle). Das Gleitmittel der Gruppe V ist insbesondere ausgewählt aus Esterölen und Polyalkylenglykolen (PAG).
In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen enthält die Präparationsflüssigkeit mindestens einen Emulgator, ausgewählt aus den Gruppe, bestehend aus Fettalkoholalkoxylaten, Fettsäurealkoxylaten, Esteralkoxylaten, Rhizinusölalkoxylaten, insbesondere Rhizinusölethoxylaten, Polyethylenglykolestern, ethoxylierten und nicht-ethoxylierten Partialglyceriden, stärker bevorzugt ausgewählt aus Fettalkoholalkoxylaten und Esteralkoxylaten.
In einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen enthält die Präparationsflüssigkeit mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus phosphorhaltigen Additiven, schwefelhaltigen Additiven und stickstoffhaltigen Additiven.
Das phosphorhaltige Additiv ist insbesondere ausgewählt aus Phosphorsäureestern und Phosphorsäurepartialestern. Das schwefelhaltige Additiv ist insbesondere ausgewählt aus Sulfaten und Sulfonaten. Das stickstoffhaltige Additiv ist insbesondere ausgewählt aus Aminen und Amiden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen liegt das Additiv als Alkali- bzw. Erdalkalisalz vor oder das Additiv ist mit einer stickstoffhaltigen Base neutralisiert. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit irgendeiner der oben oder unten beschriebenen Ausführungsformen enthält die Präparationsflüssigkeit mindestens eine weitere Komponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Entschäumern, Antioxidantien, Konservierungsmitteln und Korrosionsschutzmitteln.
Die Verwendung von Präparationsflüssigkeiten mit einer Viskosität von 15 bis 70 mm2/s bei 25°C ist vorteilhaft, da die Auftragung sehr niedrig viskoser Präparationsflüssigkeiten (unter 15 mm2/s bei 25°C) den Nachteil aufweist, dass diese Präparationsflüssigkeiten nach kurzer Zeit in das Polymer migrieren bzw. vom Polymer absorbiert werden, was eine fehlende Lagerstabilität zur Folge hat und zu ernsthaften Verarbeitungsproblemen führt. Die Verwendung von Präparationsflüssigkeiten mit einer Viskosität von über 70 mm2/s bei 25°C führt zu einer unregelmäßigen ölbenetzung und kann die Erwärmung des Präparationsöls vor der Applikation erfordern, wie in der WO 2011/009498 A1 beschrieben.
Der Wassergehalt der Präparationsflüssigkeit liegt im Bereich von 0 bis 6 Gew.-%, da ein Wassergehalt von über 6 Gew.-% einen hohen Energieaufwand bei der Verdampfung des Wassers erforderlich macht.
Die Herstellung der Fäden und die Applikation der Präparationsflüssigkeit können in an sich bekannter Weise erfolgen, z.B. wie in der DE 10 2013 219 584 A1 oder der WO 2009/141424 beschrieben.
Aufgrund der niedrigen Viskosität der erfindungsgemäß verwendeten Präparationsflüssigkeit ist eine Erwärmung der Präparationsflüssigkeit vor dem Auftrag nicht erforderlich. Die Präparationsflüssigkeit wird dabei weder durch Wasser noch durch ein organisches Lösungsmittel verdünnt.
Die Verstreckung der Fäden kann in dem Verfahren mit oder ohne Wärmezufuhr über unterschiedlich schnell laufende Galetten erfolgen, wobei die Präparationsflüssigkeit bei der Zusammenfassung der Einzelfilamente zum Filamentbündel aufgetragen wird und die zur Verstreckung erforderlichen Streck- und Haltekräfte durch mehrfache Umschlingungen erreicht werden. Weiterhin kann die Auftragung der Präparationsflüssigkeit vor dem Verstrecken mit Teilumschlingungen erfolgen, wie in der DE 10 2013 219 584 A1 beschrieben.
Alternativ kann die Verstreckung ohne vorherigen Präparationsauftrag durch einfache Teilumschlingungen der Galetten erfolgen und die Präparationsflüssigkeit nach der Verstreckung aufgetragen werden. Eine Auftragung der Präparationsflüssigkeit in Teilmengen vor und nach der Verstreckung mit Teil- und Mehrfachumschlingung ist ebenfalls möglich, z.B. wie in der WO 2012/013367 A1 beschrieben. Nach der Verstreckung werden die Fäden häufig durch sogenannte Verwirbelungsdüsen geführt, in denen die Fäden mit Druckluft beaufschlagt werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Verwendung besteht darin, dass hierbei kein nennenswertes Abschleudern der Präparationsflüssigkeit (Spray-off) von den Fäden stattfindet.
Ferner lässt sich durch die vorliegende Erfindung eine elektrostatische Aufladung bei der Weiterverarbeitung der Fäden vermeiden und eine gute Lagerstabilität der Fäden gewährleisten, die vorzugsweise bei mindestens 6 Monaten liegt. Da die Herstellung der Fäden und deren Weiterverarbeitung in der Regel zeitlich und räumlich getrennt sind, ist die Lagerstabilität der hergestellten Fäden ein wichtiger Aspekt.
Überraschend und unerwartet haben Versuche an geeigneten Maschinen gezeigt, dass die Verwendung wasserarmer Präparationsflüssigkeiten im erfindungsgemäßen Verfahren beste Garnqualitäten (hohe Anfärbungsgleichmäßigkeit, besserer Spulenaufbau) im Vergleich zu solchen Garnen hervorbringt, die mit einer Öl-Wasser-Emulsion beaufschlagt wurden. Der bessere Spulenaufbau ist ersichtlich aus einem Vergleich der Spulen in den Abbildungen 1 und 4, bei denen die Fäden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden, und den Spulen in den Abbildungen 2 und 3, die nicht erfindungsgemäß behandelt wurden.
Diese Versuche zeigen weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich die hervorragenden Benetzungseigenschaften der Präparationsflüssigkeit mit niedriger Viskosität, eine geringe Verdampfung an heißen Oberflächen, wie beheizten Applikatoren, und die Vermeidung von leicht entzündlichen Verdünnungsmitteln oder sonstigen Hilfsmitteln.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert.
Beispiel 1
Es wurde ein Faden aus 24 Einzelfilamenten aus Polyethlyenterephtalat (PET) ersponnen und über beheizte Rollen mit Teilumschlingung gemäß dem in WO 2009/141424 beschriebenen Verfahren verstreckt. Der Faden hatte nach der Verstreckung eine Feinheit von 60 dtex.
Eine Präparationsflüssigkeit mit einem Wassergehalt von 1 ,25 Gew.-% und einer Viskosität von 18,10 mm2/s bei 25°C wurde nach der Verstreckung aufgetragen.
Zusammensetzung der Präparationsflüssigkeit:
Gleitmittel (Gruppe V, Esteröl) 72,5 Gew.-%
Gleitmittel (Gruppe III) 10 Gew.-%
Esteralkoxylat 2 Gew.-% Fettalkoholalkoxylat 5 Gew.-%
Korrosionsschutz 5 Gew.-%
Additiv (gesamt) 5,5 Gew.-%
Die mechanischen Garndaten lagen im üblichen Bereich. Weiterhin ergaben Messungen, dass sich bei Lagerung der Garne über 6 Monate die aufgetragene Präparationsmenge nicht verändert, d.h. keine Absorption der Präparationsflüssigkeit durch das Polymer stattfindet.
Verqleichsbeispiel 1
Die Erspinnung und Verstreckung des Fadens aus PET erfolgte wie in Beispiel 1 , allerdings aus 36 Einzelfilamenten und mit einer resultierenden Feinheit von 83 dtex.
Eine Präparationsflüssigkeit mit einem Wassergehalt von 0,28 Gew.-% und einer Viskosität von 12,50 mm2/s bei 25°C wurde nach der Verstreckung aufgetragen.
Zusammensetzung der Präparationsflüssigkeit:
Gleitmittel (Gruppe V, Esteröl) 66,5 Gew.-%
Gleitmittel (Gruppe III) 25 Gew.-%
Esteralkoxylat 5 Gew.-%
Fettalkoholalkoxylat 2 Gew.-%
Korrosionsschutz 0,5 Gew.-%
Additiv (gesamt) 1 Gew.-%
Die mechanischen Garndaten lagen im üblichen Bereich, es zeigte sich jedoch eine streifige Anfärbung.
Es wurden weiterhin Untersuchungen zur Stabilität des Präparationsauftrags durchgeführt. Hierzu wurde unmittelbar nach der Herstellung ein Präparationsauftrag von 0,91 Gew.-% bestimmt, der jedoch nach einer Lagerzeit der Spulen von 30 Tagen auf 0,78 Gew.-% und nach weiteren 30 Tagen auf 0,65 Gew.-% absank. Die Bestimmung des Präparationsauftrags erfolgte über die Extraktion einer Garnprobe mit einem geeigneten Lösungsmittel und einer gravimetrischen Auswertung der extrahierbaren Präparationsflüssigkeit.
Der Rückgang des Präparationsauftrags innerhalb einer vergleichsweise kurzen Lagerzeit ist bedingt durch eine Absorption der Präparationsflüssigkeit durch das Polymer und führt zu großen Problemen bei der Weiterverarbeitung der Spulen bzw. kann eine Weiterverarbeitung unmöglich machen.
Beispiel 2 Die Erspinnung und Verstreckung des Fadens aus PET erfolgte wie in Beispiel 1 , allerdings aus 36 Einzelfilamenten und mit einer resultierenden Feinheit von 138 dtex.
Eine Präparationsflüssigkeit mit einem Wassergehalt von 1 ,85 Gew.-% und einer Viskosität von 34,8 mm2/s bei 25°C wurde nach der Verstreckung aufgetragen.
Zusammensetzung der Präparationsflüssigkeit:
Gleitmittel (Gruppe V, Esteröl) 55 Gew.-%
Gleitmittel (Gruppe V, PAG) 5 Gew.-%
Gleitmittel (Gruppe III) 20 Gew.-%
Esteralkoxylat 5 Gew.-%
Fettalkoholalkoxylat 7 Gew.-%
Additiv (gesamt) 8 Gew.-%
Das Laufverhalten der Garne war unauffällig und bei der Verwirbelung der Garne wurde nur ein geringer Spray-off beobachtet. Weiterhin war die Anfärbegleichmäßigkeit der Garne gut. Ein Einsatz der Garne als Weft-Yarn ist ohne Probleme möglich.
Nach einer Lagerung von 60 Tagen konnte keine Reduzierung des Präparationsauftrags festgestellt werden.
Verqleichsbeispiel 2
Ein Faden wurde aus 48 Einzelfilamenten aus PET ersponnen.
Es wurde eine Präparationsflüssigkeit als Emulsion vor der Verstreckung aufgetragen, bei der es sich um DAKOLUB L 2505 HY handelte. Die Verstreckung wurde durch Mehrfachumschlingung des Garns bewerkstelligt. Die Feinheit nach der Verstreckung betrug 209 dtex.
Die Anfärbung war gleichmäßig. Der Spulenaufbau ist in Abbildung 3 dargestellt. Er zeigt deutlich „verrutschte" Garnlagen, die beim Abwickeln der Spule, z.B. zum Verweben, Unregelmäßigkeiten durch Spannungsschwankungen verursachen können.
Beispiel 3
Ein Faden wurde aus 24 Einzelfilamenten aus PET ersponnen.
Eine Präparationsflüssigkeit mit einem Wassergehalt von 2,7 Gew.-% und einer Viskosität von 36,5 mm2/s bei 25°C wurde vor der Verstreckung aufgetragen. Die Verstreckung wurde durch Mehrfachumschlingung des Garns wie in Vergleichsbeispiel 2 bewerkstelligt. Die Feinheit nach der Verstreckung betrug 73 dtex.
Zusammensetzung der Präparationsflüssigkeit:
Gleitmittel (Gruppe V, Esteröl) 75 Gew.-%
Gleitmittel (Gruppe V, PAG) 5 Gew.-%
Esteralkoxylat 5 Gew.-%
Fettalkoholalkoxylat 4 Gew.-%
Additiv (gesamt) 11 Gew.-%
Die Anfärbung war gleichmäßig und vergleichbar mit einem Standard-Garn, bei dem eine Präparationsflüssigkeit als Emulsion aufgetragen wurde.
Durch den niedrigen Wasseranteil ließen sich 12% Energie im Vergleich zu einem Standard- Garn einsparen, bei dem die Präparationsflüssigkeit als Emulsion aufgetragen wurde. Die Energieeinsparung wurde über die Leistungsaufnahme der beheizten Galetten ermittelt.
Der Spulenaufbau ist in Abbildung 1 dargestellt. Er ist gleichmäßiger als der Spulenaufbau eines Standard-Garns, bei dem eine Präparationsflüssigkeit als Emulsion aufgetragen wurde, wie dies einem Vergleich der Abbildungen 1 und 2 zu entnehmen ist.
Es traten ferner keine Kapillarbrüche bei der Weiterverarbeitung auf.
Beispiel 4
Ein Faden wurde aus 48 Einzelfilamenten aus PET ersponnen.
Eine Präparationsflüssigkeit mit einem Wassergehalt von 2,5 Gew.-% und einer Viskosität von 39 mm2/s bei 25°C wurde vor der Verstreckung aufgetragen. Die Verstreckung wurde durch Mehrfachumschlingung des Garns wie in Vergleichsbeispiel 2 bewerkstelligt. Die Feinheit nach der Verstreckung betrug 209 dtex.
Zusammensetzung der Präparationsflüssigkeit:
Gleitmittel (Gruppe V, Esteröl) 75 Gew.-%
Gleitmittel (Gruppe V, PAG) 5 Gew.-%
Esteralkoxylat 5 Gew.-%
Fettalkoholalkoxylat 4 Gew.-%
Additiv 11 Gew.-% Durch den niedrigen Wasseranteil ließen sich 28% Energie im Vergleich zu einem Standard- Garn gemäß Vergleichsbeispiel 2 einsparen. Die Energieeinsparung wurde über die Leistungsaufnahme der beheizten Galetten ermittelt.
Der Spulenaufbau ist in Abbildung 4 dargestellt. Er ist gleichmäßiger als der Spulenaufbau in Abbildung 3, der unter Verwendung eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Vergleichsbeispiel 2 erfolgte und deutlich„verrutschte" Garnlagen zeigt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Behandlung von Fäden, wobei nach der Erspinnung eine Präparationsflüssigkeit mit einer Viskosität von 15 bis 70 mm2/s bei 25°C und einem Wassergehalt von 0 bis 6 Gew.-% auf die Fäden aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Präparationsflüssigkeit eine Viskosität von 20 bis 50 mm2/s bei 25°C aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Präparationsflüssigkeit eine Viskosität von 30 bis 45 mm2/s bei 25°C aufweist.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Präparationsflüssigkeit einen Wassergehalt von 0,5 bis 4 Gew.-% aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Präparationsflüssigkeit einen Wassergehalt von 0,8 bis 3 Gew.-% aufweist.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Präparationsflüssigkeit vor dem Verstrecken der Fäden aufgebracht wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Präparationsflüssigkeit nach dem Verstrecken der Fäden aufgebracht wird.
8. Verwendung einer Präparationsflüssigkeit mit einer Viskosität von 15 bis 70 mm2/s bei 25°C und einem Wassergehalt von 0 bis 6 Gew.-% zur Behandlung von Fäden.
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