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DE10300980A1 - ph-Wert unabhängiges Avivieren von Nähgarnen im Ausziehverfahren - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist der Einsatz von organischen Polymeren zur pH-unabhängigen Applikation von Avivagen für die Nähgarnausrüstung im Bad sowie entsprechende Verfahren.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist der Einsatz von organischen Polymeren zur pH-unabhängigen Applikation von Avivagen für die Nähgarnausrüstung im Bad, sowie entsprechende Verfahren.
  • Es ist bekannt, Nähgarne mit Mitteln zu behandeln die Polydimethylsiloxane als Hitzeschutzmittel enthalten und Paraffinwachse als Gleitmittel. Gleitmittel für Fasern allgemein sind erwähnt beispielsweise in DE 25 35 768 A , DE 27 086 50 A , EP 0 056 059 A , EP 0 312 677 A , DE 198 59 294 A und DE 199 62 874 A . Die Zwangsapplikation wasserfreier Avivageprodukte mittels Galette, Dosierpumpe oder Tauchens ist Inhalt der DE 21 61 813 , DE 21 62 417 , DE 27 53 200 , DE 38 152 31 A , DE 196 15 983 A sowie DE 199 01 458 A . Mit DE 31 156 79 A und EP 0 063 311 A wird das substantive Avivieren von Garne oder Zwirnen, insbesondere Nähgarnen, eingeführt. Dies wird später auch in DE 198 60 187 A behandelt. EP 0 187 136 A behandelt das substantive, einbadige Färben und Avivieren von Nähgarnen.
  • Im Laufe der Zeit hat sich das Ausziehverfahren gegenüber dem Galettenverfahren und dem Tauchverfahren immer stärker durchgesetzt. Als Vorteile des Ausziehverfahrens sind die hohe Geschwindigkeit der Avivierung einer gesamten Färbepartie, sowie die geringen Anschaffungskosten zu nennen. Ein entscheidender Nachteil dieses Verfahrens ist, dass ein optimaler Produktauftrag nur gegeben ist, wenn als Prozessparameter wie beispielsweise der Flotten-pH-Wert, der Elektrolytgehalt des Betriebswassers, das Flottenverhältnis, Apparate- und Pumpentypen, die Güte der Steuerung von Dosierung und Temperaturführung oder die Gleichmäßigkeit der Spulendichte genauestens kontrolliert und eingehalten werden. Bei geringfügigen Schwankungen insbesondere von pH-Wert und/oder Elektrolytgehalt kommt es zu unvollständigem Badauszug der Avivage oder gar zur Instabilität, die zu bekannten Ausfällungen der Gleitmittel führt.
  • Für die genaue Einstellung und Einhaltung des pH-Wertes werden nach dem Stand der Technik üblicherweise Puffersysteme oder Säuren und Laugen eingesetzt, wie beispielsweise Mischungen aus Ameisensäure, Essigsäure, Citronensäure, Sulfonsäure, Amidosulfonsäure. Phosphat-Puffer werden mehr und mehr vermieden, da sie durch Salzbildung auf der Faseroberfläche den Haft-Gleit-Reibungskoeffizienten verschlechtern können. Andere organische Puffer besitzen diesen Nachteil nicht, sind jedoch in ihrer Pufferkapazität meist schwächer einzustufen. Allen Puffersystemen ist gemein, dass sie an die Gegebenheiten vor Ort, das heißt pH-Wert des Betriebswassers, Elektrolytkonzentration, Flottenverhältnis, Einsatzmenge, Zusammensetzung/Rezeptur der Avivage angepasst werden müssen.
  • Trotz ausgefeilter Puffersysteme kommt es in der Praxis immer noch sehr häufig zu Schwierigkeiten die insbesondere in Veränderungen des pH-Wertes des Betriebswassers oder der Elektrolytkonzentration begründet sind. Eine pH-unabhängige Baderschöpfung war bisher nicht möglich.
  • Alle bekannten Verfahren zur Destabilisierung der Flotte bzw. Erhöhung der Substantivität, die neben der Einstellung des pH-Wertes bisher entweder einen Zusatz von anorganischen Salzen (meist Phosphat oder MgCl2) und/oder die Temperaturerhöhung des Bades empfehlen, führen nicht zu der gewünschten Verfahrenssicherheit.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine optimale, vollständige Baderschöpfung möglichst unabhängig vom Flotten-pH-Wert zu erreichen.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass, in Abstimmung mit den Inhaltsstoffen der Avivagezusammensetzung, durch polyanionische Copolymere eine pH-unabhängige Baderschöpfung erreicht werden kann. Diese polyanionischen Copolymere können im besonderen Monomere aus folgenden Gruppen enthalten: Acrylsäure, 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure, Acrylamidomethylbutansäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Vinylphosphonsäure, Allylsuphonsäure, Allylphosphonsäure, sulfomethyliertes Acrylamid, phosphonomethyliertes Acrylamid oder Methacrylsäure, Olefine, insbesondere lineare oder verzweigte Alkene C2-C10, Diene oder Triene kleiner C10, insbesondere Butadien, Acrylamide, Acrylnitril, Methacrylamide, N-Isopropylacrylamid, N-t-Butylacrylamid, N-Methylacrylamid, Vinylacetat, Vinylpyrrolidon, N-Vinylformamid, Hydroxymethylacrylamid, Hydroxyethylacrylat. Die polyanionischen Copolymere können auch nativen Ursprungs sein.
  • Die Wechselwirkungen zwischen stabilisierenden Komponenten des Avivagemittels und den erfindungsgemäß enthaltenen Polymer-Wirkstoffen führen über eine schonende, weitgehend pH-unabhängige Destabilisierung der Flotte bzw. Substantivität der Wirkstoffe zu einer vollständigen Baderschöpfung ohne störende Ausfällungen.
  • 1 zeigt die Abhängigkeit der Baderschöpfung vom Flotten-pH-Wert für eine erfindungsgemäße Zusammensetzung. Die Abhängigkeit des Badauszuges einer herkömmlichen Avivage, Stand der Technik, ist in 2 gezeigt. Ausschließlich in der Nähe des optimalen pH-Bereiches, in dem maximale, auf Anion-Kation-Wechselwirkung beruhende, destabilisierende Einflüsse bzw. maximale Substantivität vorhanden sind, wird ein niedriger Klarpunkt erreicht. Dieser Klarpunkt soll, um Zeit und Energie einzusparen bei modernen Avivagen 50°C bis maximal 70°C betragen. Während in 2 nur rund eine halbe pH-Einheit Schwankungsbreite toleriert werden kann, führt die erfindungsgemäße Zusammensetzung bei pH-Werten von 3.0 bis 7.0, vorzugsweise 4.0 bis 6.0, zu vollständiger Baderschöpfung.
    •
  • Eine herkömmliche Avivagezusammensetzung, ist im Folgenden beschrieben:
  • Rezeptur 1:
    • 31 Gew. % Dimethylpolysiloxan der Viskosität 2000 m Pa s (bei 25°C)
    • 9 Gew. % Paraffine mit Schmelzpunkt von 58 bis 60°C
    • 2,5 Gew. % Esterwachs (Hoechst Wachs KLE)
    • 2,0 Gew. % Fettsäure-Aminkondensationsprodukt, beispielsweise Talgfett-Triethanolamin-Kondensat
    • 1,5 Gew. % Polyglykol MW 6000
    • 1,7 Gew. % Oleylamin x 2 EO
    • 1,1 Gew. % Isotridecylalkohol x 10 EO
    • 0,7 Gew. % Essigsäure
    • 0,5 Gew. % Citronensäure
    • 50 Gew. % Wasser
  • Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung des Avivagemittels ist im Folgenden beschrieben:
  • Rezeptur 2:
    • 30 Gew. % Dimethylpolysiloxane der Viskosität 30000 m Pa s (bei 25°C)
    • 10 Gew. % Paraffine mit Schmelzpunkt von 54 bis 56°C
    • 2,5 Gew. % Oxydiertes Polyethylenwachs
    • 2,0 Gew. % eines 1:1-Kondensates aus Behensäure und Dimethylaminopropylamin,
    • 1,5 Gew. % Polyglykol MW 6000
    • 1,7 Gew. % Oleylamin x 2 EO
    • 1,1 Gew. % Rizinusöl x 20 EO
    • 0,7 Gew. % Essigsäure
    • 0,5 Gew. % Citronensäure
    • 50 Gew. % Wasser
    • wobei 1 bis 2% der folgenden erfindungsgemäßen Additiv-Wirkstoffzusammensetzung bei der Anwendung zugesetzt werden
  • Rezeptur 3:
    • 10 Gew. % Oxalsäure
    • 7 Gew. % Ameisensäure
    • ca. 4 Gew. % Maleinsäure/Olefin-Copolymerisat mit Molekulargewicht ca. 10.000 bis 20.000.
    • oder das sämtliche Bestandteile der Rezepturen 2 und 3 in einer Zubereitung enthalten sein können (Rezeptur 4):
  • Eine gängige, dem derzeitigen Stand der Technik entsprechende Avivierrezeptur für das Ausziehverfahren sieht wie folgt aus:
  • Einsatzmenge:
  • Je nach gewünschter Qualität werden 6.0% bis 15.0% Avivagemittel (ca. 50%iger Feststoffgehalt) auf Polyamid-, Polyester- oder Polyester/Baumwolle-Nähgarnen eingesetzt.
  • Der pH-Wert wird mit einem Puffersalz oder Puffersystem auf den Zielbereich eingestellt, beispielsweise 0,2 bis 0,5 g/l Ammoniumacetat oder mit 0,2 bis 0,3 g/l Dinatriumphosphat oder Salzen organischer Säuren und deren Mischungen. Die einzusetzende Menge muss auf die Qualität des Betriebswassers abgestimmt werden. Der Ziel-pH-Bereich sollte während der gesamten Behandlung möglichst genau eingehalten werden. pH-Schwankungen führen zu dramatischen Verschlechterungen der Baderschöpfung oder auch Ausfällungen.
  • Flottenansatz:
  • Wasser vorlegen. Das Flottenverhältnis liegt in der Regel zwischen 1:5 und 1:15 (Massenverhältnis Ware: Flotte), vorgelöstes Avivagemittel zusetzen; mit Puffersystem gewünschten pH-Wert einstellen, pH-Kontrolle; evtl. pH Korrektur und aufheizen mit 1°C/min mit Zirkulationswechseln (4 min a/i, 2 min i/a) bis 70°C bis 90°C.
  • Erfindungsgemäße Applikation der Zubereitung: Die Nähfadenavivage (ca. 50%iger Feststoffgehalt) wird auf Filamentgarn, Spinnfasergarn oder texturiertem Garn bestehend aus Polyamid, Polyester oder Polyester/Baumwolle, eingesetzt. Die Punkte Pufferzugabe zur pH-Einstellung, pH Kontrolle, pH-Korrektur und die damit verbundenen Prozedere entfallen. Nach dem Befüllen des Färbeapparates mit Wasser lässt man 5 min – 20°C spülen, gibt 1.0% bis 2.0% erfindungsgemäßes Additiv gemäß Rezeptur 3 zu und lässt 10 min vorlaufen. Nach der Zugabe der Avivage gemäß Rezeptur 2 wird mit 1°C/min unter praxisüblichen Zirkulationswechseln auf 50°C bis 70°C aufgeheizt.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des neuartigen Avivagemittels liegen in der damit verbundenen Verbesserung der Verfahrenssicherheit. Es müssen keine pH-Korrekturen vorgenommen werden und der pH-Wert braucht auch im Routinebetrieb nicht kontrolliert zu werden. Die Einsatzmenge des erfindungsgemäßen Additivs bleibt stets konstant, selbst wenn sich Betriebswasser-pH, Flottenverhältnisse oder die Einsatzmenge der Avivagewirkstoffzusammensetzung (beispielsweise bei anderer Garnstärke oder Einsatzbereich) ändern. Die anwendungstechnischen Eigenschaften der Avivagekomponenten wie Garngleitwerte, insbesondere Haft-Gleit-Reibungskoeffizient, Hitzeschutz etc. werden dabei nicht beeinflusst.
  • Ausführungsbeispiele:
  • Beispiel 1A: Anwendung des erfindungsgemäßen Avivagemittels bestehend aus
    10% Avivage gemäß Rezeptur 2 sowie
    2% Additiv gemäß Rezeptur 3
    keine zusätzliche Säure, kein Puffer
    Betriebswasser pH 6.0
  • Beispiel 1B: Anwendung des erfindungsgemäßen Avivagemittels bestehend aus
    10% Avivage gemäß Rezeptur 2 sowie
    2% Additiv gemäß Rezeptur 3
    keine zusätzliche Säure, kein Puffer
    Betriebswasser pH 9,0
  • Aus den Beispielen 1A und 1B resultieren nahezu dieselben Klarpunkte mit 62°C und 60°C.
  • Beispiel 2A: Anwendung des erfindungsgemäßen Avivagemittels bestehend aus
    10% Avivage gemäß Rezeptur 2 sowie
    1,5% Additiv gemäß Rezeptur 3
    keine zusätzliche Säure, kein Puffer
    Betriebswasser pH 8.0
  • Beispiel 2B: Anwendung des erfindungsgemäßen Avivagemittels bestehend aus
    6% Avivage gemäß Rezeptur 2 sowie
    1,5% Additiv gemäß Rezeptur 3
    keine zusätzliche Säure, kein Puffer
    Betriebswasser pH 8.0
  • Aus den Beispielen 2A und 2B resultieren vergleichbare Klarpunkte mit 67°C und 63°C.
  • Es ist entsprechend Rezeptur 4 darüber hinaus auch möglich, sämtliche Inhaltstoffe des erfindungsgemäßen Avivagemittels in einem Produkt zusammenzufassen.
  • Beispiel 3: Anwendung von
    10% des erfindungsgemäßen Avivagemittels gemäß Rezeptur 4 keine zusätzliche Säure, kein Puffer
  • Unabhängig davon, ob der pH-Wert der Flotte bei 4,5 oder 5,5 oder 6,5 liegt, wird nach einer Behandlungsdauer von 10 Minuten bei 70°C stets eine vollständige Baderschöpfung erzielt.
  • Das erfindungsgemäße Avivagemittel verhindert durch allgemeine betriebliche Schwankungen bedingte unvollständige Baderschöpfungen und damit die Gefahr von Avivageresten im Abwasser. Durch dieses reproduzierbarere Ausziehverhalten des erfindungsgemäßen Avivagemittels resultiert auch eine reproduzierbarere hochwertige Garnqualität, was letzten Endes die entscheidende Anforderung für den Nähfaden darstellt.
  • In der Tabelle 1 TOC (Total Organic Compound) sind die Restgehalte in Abhängigkeit vom Flotten pH-Wert bei konventioneller Avivage gezeigt.
  • Tabelle 1:
    Figure 00100001
  • Im Vergleich dazu die TOC Restgehalte bei Einsatz des erfindungsgemäßen Avivagemittels in Tabelle 2.
  • Tabelle 2:
    Figure 00110001
  • Während bei Einsatz der konventionellen Avivage bereits bei einem Flotten pH-Wert von 6.0 ein TOC von 1100 mg/l C nach einer Behandlungsdauer von 10 Minuten bei 70°C im Bad zurückbleibt und dieser sich bei niedrigerem pH-Wert weiter erhöht und sich mehr und mehr dem TOC-Gehalt der Ausgangsflotte nähert (2200 mg/l C), d.h. der Badauszug geht gegen 0%, werden bei der Applikation des erfindungsgemäßen Avivagemittel optimale TOC Werte in der Restflotte über weite pH-Bereiche zwischen pH 4.5 und 6.5 erzielt.

Claims (6)

  1. Mittel zum Avivieren von Nähgarnen enthaltend eine wässrige Emulsion eines Dialkylpolysiloxans und eines Paraffinwachses, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin polyanionische Copolymere enthält.
  2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polyanionischen Copolymere, Monomerbausteine der Acrylsäure, Maleinsäure, von Vinylderivaten, der Methacrylsäure, von Olefinen, Acrylamiden und/oder Methacrylamiden enthalten.
  3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion emulgiert (dispergiert) oder gelöst enthält: 1 bis 80 Gew.-% Dialkylpolysiloxane einer Viskosität von 300 bis 100.000 m Pa*s bei 25°C, insbesondere mit einer Viskosität von 10.000 bis 30.000 m Pa*s. 0 bis 10 Gew.-% aminofunkionalisierte Siloxane oder Silikonwachse, 1 bis 50 Gew.-% Paraffinwachs, tierisches Wachs, Montanwachs und oder Polyolefinwachs, sowie deren partiell oxidierte Vertreter mit Schmelzpunkten größer 35°C, 0 bis 20 Gew.-% einer quartären Amoniumverbindung der Formel NR4 + A– mit R1 = Alkyl C12-C30 R2 = Alkyl C1-C30 R3 = Alkyl C1-C30 R4 = Alkyl C1-C4, Siloxan (Me2SiO)n, mit n = 1 bis 100 A = salzbildendes Anion und/oder einer diquarternären Amoniumverbindung und/oder eines Alkylimidazoliniumsalzes mit Alkylresten von 1 bis 22 C-Atomen, 0 bis 10 Gew.-% einer Fettsäure C10-C30 oder eines Fettsäurekondensationsproduktes aufgebaut aus C10-C30 Fettsäuren und Alkoholen, Polyolen, Alkanolaminen und/oder Aminen oder Polyaminen, 1 bis 10 Gew.-% nichtionogene Emulgatoren auf Basis ethoxylierter und propoxylierter Mono-, Di-, oder Triglyceriden mit jeweils 0 bis 200 Mol angelagertem Ethylenoxyd, Propylenoxyd oder Mischungen aus beiden, und/oder nichtionogene Emulgatoren auf Basis C10 bis C22-, Isotridecylalkohol-, Isotridecylsäure-, oder -ester mit jeweils 0 bis 400 Mol angelagertem Ethylenoxyd, Propylenoxyd oder Mischungen aus beiden und/oder kationaktive Emulgatoren. auf Basis C10 bis C22-Fettaminen mit 2 bis 50 Mol angelagertem Ethylenoxyd, 0 bis 5% Polyglykole, bevorzugt Polyethylenglykole, insbesondere in einem Molekulargewichtsbereich von 1.000 bis 10.000, 0,1 bis 5 Gew.-% lösliche oder dispergierbare polyanionische Copolymere und 1 bis 35 Gew.-% organische Säuren, Mono-, Di-, und Tricarbonsäuren mit einer Kettenlänge von C1 bis C10 und/oder anorganische Säuren.
  4. Avivagemittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Bestandteile als separate Produkte hergestellt und gelagert werden und erst bei der Anwendung gemischt werden.
  5. Verfahren zum Avivieren von Nähgarn, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 nach dem Färben im frischen Bad einsetzt.
  6. Verfahren zum Avivieren von Nähgarn, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 im Färbebad einsetzt.
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