DE1174739B - Verfahren zur antistatischen Ausruestung von geformten Gebilden - Google Patents

Description

• Verfahren zur antistatischen Ausrüstung von geformten Gebilden Bei der Herstellung und Verarbeitung sowie beim Gebrauch von geformten Gebilden aus natürlichen oder synthetischen hydrophoben organischen Materialien machen sich elektrostatische Aufladungen häufig störend bemerkbar. Besonders stark zeigen sich diese Nachteile beim Verarbeiten von geformten Gebilden aus synthetischen Hochpolymeren, wie Polyamiden, Polyestern, Polyacryl- oder -methacrylsäurederivaten u. dgl., wobei es zum Aneinanderhaften oder Abstoßen der Gebilde sowie zum Festhaften an Maschinenteile kommt. Kunststoffflächen aus den genannten Materialien neigen überdies infolge der elektrostatischen Aufladung zur Anziehung von Staub oder Schmutzteilchen. Diese durch elektrostatische Aufladungen hervorgerufenen Störungen beschränken sich jedoch keineswegs auf synthetische Materialien, sie machen sich vielmehr, vor allem bei niedriger Luftfeuchtigkeit, auch bei natürlichen Materialien wie Wolle und Seide sowie auch bei Gebilden aus Cellulosederivaten, insbesondere Acetylcellulose bemerkbar.
• Man hat bereits verschiedenartige antistatische Mittel empfohlen, die in Form von wäßrigen Lösungen oder ölhaltigen Präparationen angewendet werden, jedoch hinsichtlich der antistatischen Wirkung und sonstigen Eigenschaften in den meisten Fällen nicht befriedigten, wobei insbesondere auf mangelnde Verträglichkeit mit anderen Hilfsmitteln, mangelhafte Auswaschbarkeit und geringe Wärme- oder Lichtbeständigkeit hinzuweisen ist.
• Es wurde nun gefunden, daß man eine ausgezeichnete antistatische Wirkung erzielt, ohne die oben geschilderten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, wenn man die geformten Gebilde, wie Fasern, Fäden, Garne, Gewebe, Gewirke, Folien, Filme oder auch Kunststoffoberflächen mit wäßrigen oder organischen Lösungen von x-Sulfocarbonsäureestern bzw. deren Salzen, insbesondere den Alkali- oder Ammoniumsalzen, behandelt.
• Die Verbindungen leiten sich ab von aliphatischen oder aliphatisch-cycloaliphatischen Carbonsäuren mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, die in a-Stellung zur Carboxylgruppe eine Sulfogruppe besitzen. Als Veresterungskomponenten kommen aliphatische Alkohole mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen im Molekül in Betracht, die auch beispielsweise durch sauerstoffhaltige Gruppen substituiert und bzw. oder unterbrochen sein können. Je nach Kettenlänge und Verzweigung der verwendeten Alkohole erhält man Produkte, die einen stärker oder schwächer ausgeprägten hydrophilen oder hydrophoben Charakter besitzen, wodurch eine Verwendung der Produkte sowohl in wäßriger Lösung als auch in öligen Präparationen ermöglicht wird. Es wurde festgestellt, daß Sulfocarbonsäureester bzw. deren Salze mit mittlerer Fettkettenlänge und kurzkettiger Alkoholkomponente besonders günstige antistatische Wirkung besitzen. Doch kann es in bestimmten Fällen zweckmäßig sein, eine gewisse Verringerung der antistatischen Wirksamkeit in Kauf zu nehmen zugunsten einer verbesserten Öllöslichkeit oder eines besseren Emulgiervermögens.
• Antistatisch wirksame Verbindungen der beschriebenen Art sind beispielsweise Salze des cx-Sulfocaprylsäureisopropylesters, des x-Sulfolaurinsäurelaurylesters, des x-Sulfolaurinsäuretetrahydrofurfurylalkoholesters, des x-Sulfostearinsäurebutylesters, des aus Kokosfettsäuren der Kettenlängen C12 bis Cl, hergestellten cx-Sulfofettsäureäthylestergemisches, eines aus hydrierten Palmkernfettsäuren hergestellten x-Sulföfettsäuremethyl- oder -äthylestergemisches, eines x-Sulfostearinsäurepolyglykolesters, beispielsweise mit einer Polyglykolkette von vier bis acht Glykolresten u. dgl.
• Durch die Behandlung mit den x-Sulfocarbonsäureestern erhalten Textilfasern aus den vorerwähnten Materialien neben anderen hervorragenden antistatischen Eigenschaften gute Glätte und Verzugseigenschaften, wobei gleichzeitig noch eine weichmachende Avivage erzielt wird. Die oa-Sulfocarbonsäureester ziehen nicht Substantiv auf die behandelten Materialien auf und lassen sich ohne Schwierigkeiten durch Waschen wieder vollständig entfernen, was besonders für nachfolgende Weiterverarbeitungsprozesse von erheblicher Bedeutung sein kann. Darüber hinaus sind die Produkte ausgezeichnet hautverträglich und werden relativ leicht biologisch abgebaut.
• Die x-Sulfocarbonsäureester bzw. deren Salze kommen in Form wäßriger oder organischer Lösungen zum Einsatz, wobei Konzentrationen von etwa 0,5 bis 20 g/1 angewendet werden. Die Anwendung kann insbesondere auch in Form von Olpräparationen erfolgen, wobei die x-Sulfocarbonsäureester in vegetabilischen oder mineralischen Ölen in Konzentrationen von 10 bis 200 g/1 gelöst sind. Derartige Ölpräparationen werden vorzugsweise zum Spulen und Zwirnen oder als Spinnpräparation verwendet, wobei gegebenenfalls bekannte netzende oder emulgierend wirkende oberflächenaktive Mittel, wie z. B. Fettalkohol-Äthylenoxyd-AddukteoderAlkylamid-Äthylenoxyd-Addukte, sowie lösungsvermittelnde Stoffe, wie Hexalin, Methylphenylcarbinol, Glycerin u. dgl., mitverwendet werden können. Bei der Ermittlung der Meßwerte gemäß der folgenden Tabelle 1 wurde von der Tatsache ausgegangen, daß die beanspruchten Verbindungen die elektrische Leitfähigkeit des behandelten Materials erhöhen. Die Messung erfolgte an Stapelfaserflocken (1 g), die in ein beiderseits durch Messingstempel (Abstand 1 cm) verschlossenes Plexiglasröhrchen (Durchmesser 1,9cm) eingebracht waren. Mittels eines Widerstandsmeßgerätes hoher Empfindlichkeit wurde der (im folgenden als »relativer Widerstand« bezeichnete) elektrische Widerstand des Flockenmaterials bestimmt. Empirisch wurde dabei gefunden, daß es bei relativen Widerständen unter 109 Ohm zu keinen oder höchstens geringfügigen elektrostatischen Aufladungen kommt, die praktisch keine ins Gewicht fallenden Nachteile hervorrufen, während relative Widerstände von 5 - 109 Ohm und darüber zu Störungen bei einzelnen Verarbeitungsstufen oder auch beim Gebrauch der Fertigware führen können. Die Imprägnierung der Stapelfasern mit dem Antistatikum erfolgte durch Eintauchen der Faserflocken in die entsprechenden wäßrigen Lösungen der x-Sulfocarbonsäureestersalze, Abschleudern bis auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt von 1000/, und Trocknen bei 110°C. Die Messungen wurden nach 2tägigem Konditionieren bei 650/, relativer Luftfeuchtigkeit vorgenommen. Ein weiteres Kriterium für die Beurteilung von antistatisch wirksamen Produkten ist die Geschwindigkeit, mit der eine auf eine Gewebeprobe aufgebrachte Ladung zur Erde abgeleitet wird. Angegeben wird hier üblicherweise die »Halbwertszeit«, d. h. die Zeit, in der eine vorgegebene Ladung auf die Hälfte absinkt. Die in der nachfolgenden Tabelle 2 angeführten Halbwertszeiten wurden an 2,5 cm breiten und 40 cm langen Gewebestreifen gemessen. Zur Imprägnierung mit dem Antistatikum wurden die Gewebestreifen 15 Minuten in die wäßrige Lösung des betreffenden Sulfoestersalzes getaucht und dann auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt von 1000/0 abgeschleudert. Anschließend wurden die Bänder 24 Stunden bei Zimmertemperatur verhängt und dann noch 24 Stunden bei 21 ° C und 65 % relativer Luftfeuchtigkeit konditioniert. Wie empirisch ermittelt wurde, ist bei Halbwertszeiten unter 3 Sekunden bei nachfolgenden Verarbeitungsprozessen mit keinen Störungen zu rechnen.
• Aus der USA.-Patentschrift 2 738 324 war es bereits bekannt, verzweigtkettige Dioctyl-, Dinonyl- und Didecylsulfosuccinate zusammen mit Natrium-dodecyltoluylsulfonat, in niedrig viskosem Mineralöl gelöst, als Antistatikum und Gleitmittel für Textilgarne und Fäden zu verwenden. Weiterhin wird in der deutschen Auslegeschrift 1039 474 empfohlen, Monosulfosalze aliphatischer Sulfocarbonsäuren, die durch Anlagerung von sauren Salzen der schwefligen Säure an Halbester und Halbamide ungesättigter organischer Dicarbonsäuren entstehen, als Präparier- und Aviviermittel für Textilmaterial zu verwenden. Gegenüber diesen Produkten zeichnen sich die beanspruchten Verbindungen nicht nur durch ihre andersartige chemische Konstitution, sondern vor allem durch ihre außerordentlich gute antistatische Wirksamkeit aus.
• Die erfindungsgemäßen Produkte wurden mit denjenigen der deutschen Auslegeschrift 1039 474 bzw. der USA.-Patentschrift 2 738 324 unter gleichartigen Bedingungen verglichen A. Verwendete Antistatika I. Verzweigtkettiges Natrium-didecylsulfosuccinat mit Natrium-dodecyltoluylsulfonat im Verhältnis 1:1 (gemäß Beispiel l der USA.-Patentschrift 2738324).
• 1I. Natriumsalz des Sulfobernsteinsäureoctadecylesters (gemäß Beispiel 1 der deutschen Auslegeschrift 1039 474).
• 111. a-Sulfohydropalmkernfettsäuremethylester (gemäß Erfindung).
• IV. a-Sulfokaprylsäureoctylester (gemäß Erfindung). B. Textilmaterial Die Versuche wurden a) mit Perlon-Stapelfaser (6 den/120 mm) und b) Acetat-Stapelfaser (1,4 den/30 mm) durchgeführt.
• C. Versuchsdurchführung Die Antistatika I bis IV wurden als wäßrige Lösungen auf die Textilproben aufgebracht. Dabei wurde so gearbeitet, daß die aufgebrachte Menge an Antistatikum 0,1 bzw. 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Textilmaterial, betrug. Nach Trocknen bei 110°C und 2tägigem Konditionieren im Klimaschrank bei 60 °/o relativer Feuchtigkeit wurden die elektrischen Widerstände der behandelten Stapelfaserproben gemessen (vgl. obenstehend angegebenes Meßverfahren).

  Die Meßwerte zeigen die eindeutige Überlegenheit

  der erfindungsgemäßen Verbindungen III und IV.

  Beispiel l Man löst unter Erwärmen 5 Teile des Natriumsalzes des hydrierten a-Sulfopalmkernfettsäureäthylesters in einem Gemisch aus 70 Teilen eines für textile Zwecke brauchbaren Weißöls, 15 Teilen des Anlagerungsproduktes von 5 Mol Äthylenoxyd an Oleylalkohol, 3 Teilen Ölsäure und 7 Teilen Hexalin. Man erhält eine niedrig viskose klare Flüssigkeit, die sich zum Ölen von Fäden aus Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril oder Celluloseacetat auf der Umspulmaschine eignet. Dabei wird in Abhängigkeit von der Spulgeschwindigkeit ein Ölauftrag von 0,5 bis 3 °/o angestrebt. Die auf diese Weise behandelten Fäden sind mit einem lückenlosen Ölfilm versehen und unterliegen keiner elektrostatischen Aufladung. Die Präparation läßt sich mit Wasser mühelos wieder entfernen.
• Beispiel 2 Polyamidstapelfaser (3,75 den/100 mm) wird mit einer wäßrigen Lösung von 3g/1 des Natriumsalzes des x-Sulfocaprinsäureisopropylesters imprägniert. Nach dem Abschleudern auf eine Restfeuchtigkeit von 100'/" und anschließendem Trocknen bei 105'C erhält man eine rein weiße Faser, die sich auf der Karde völlig störungsfrei verarbeiten läßt. Der relative Widerstand einer derartigen Faserprobe beträgt 36 - 10' Ohm.
• Beispiel3 Von einer Mineralölpräparation, die aus 700/" Weißöl, 501, des Natriumsalzes des a-Sulfolaurinsäurebutylesters, 1501, des Anlagerungsproduktes von 5 Mol Äthylenoxyd an Oleylalkohol, 5 °/o des Anlagerungsproduktes von 4 Mol Äthylenoxyd an Kokosfettsäuremonoäthanolamid und 5 °/oMethylphenylcarbinol besteht, wird eine 10°/oige wäßrige Emulsion hergestellt. In diese Emulsion taucht man ein Band aus Acetattaft 15 Minuten lang ein. Nach Abschleudern, Trocknen und Konditionieren wird eine Halbwertszeit von 0,9 Sekunden gemessen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur antistatischen Ausrüstung von geformten Gebilden aus natürlichen oder synthetischen hochpolymeren Stoffen, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß man die Gebilde mit wäßrigen oder organischen Lösungen von a-Sulfocarbonsäureestern oder deren Salzen behandelt, die sich von aliphatischen oder aliphatisch-cycloaliphatischen Carbonsäuren mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen und aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ableiten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die a-Sulfocarbonsäureester oder deren Salze in Mineralöl gelöst, gegebenenfalls unter Mitverwendung bekannter Netz- und Emulgiermittel sowie lösungsvermittelnder Stoffe zur Anwendung kommen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1039 474; USA.-Patentschrift Nr. 2 738 324.