DE1719363A1 - Verfahren zur Behandlung von Fasermaterial - Google Patents

Verfahren zur Behandlung von Fasermaterial

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DE1719363A1
DE1719363A1 DE19681719363 DE1719363A DE1719363A1 DE 1719363 A1 DE1719363 A1 DE 1719363A1 DE 19681719363 DE19681719363 DE 19681719363 DE 1719363 A DE1719363 A DE 1719363A DE 1719363 A1 DE1719363 A1 DE 1719363A1
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fiber material
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Yates Gerald Paul
Mohrlok Sharon Rosalie
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Description

Für die Suche nach Behandlungsmöglichkeiten von Fasermaterialien, wie Fäden, Fasern, Gewebe und Teppiche, die diesen verschiedene wünschenswerte Eigenschaften verleihen sollen, wurde bereits viel Zeit undMühe aufgewendet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren f zur Behandlung von Fasermaterial, insbesondere von Geweben oder Teppichen, wodurch antigleitfeste und mattierende Eigenschaften und/oder Widerstandsfähigkeit gegen Trockenvers chmutzung erzielt wird.
- 2 009849/1801
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Fasermaterial durch Auftragen von Organosiloxanen und anschlies sendem Trocknen des Fasermaterials ist dadurch gekennzeich net, daß als Organosiloxane kolloidale Suspensionen von fe sten Silsesquioxanen aus Einheiten der allgemeinen Formel
worin 5 bis 100 % der Reste R substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 7 C-Atomen, deren Substituenten Amino-, Mercapto-, Hydroxyl-, Epoxy-, Acrylat-, Cyano- oder Carboxylgruppen sind, und bis zu 95 % der Reste R einwertige, gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 7 C-Atomen bedeuten, mit Teilchengrößen im Bereich von 10 bis 1000 A, verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Behandlung von beliebigem Fasematerial natürlicher oder synthetischer Herkunft verwendet werden, wobei die verschiedenen erfindungsgemäß verwendbaren Silsesquioxane ähnlich wie bei den bekannten Behandlungsmethoden für einige der Fasermaterialien besser geeignet sind, als für andere. Nichtsdestoweniger
009849/1801
wird jedoch durch die Behandlung gemäß dem erfindungsgemäfien Verfahren eine Verbesserung der Gleitfestigkeit, Mattierung und/oder Widerstandsfähigkeit gegen Trockenverschmutzung bei allen Fase !materialien erzielt. Fasermaterialien, die erfindungsgemäß behandelt werden können sind z. B. solche aus Wolle, Jute, Flachs, Asbest, Baumwolle, Reyon, Nylon, Acrylaten, Polyacrylnitril, Polyvinylidenchlorid, Polyestern, Celluloseacetat, Glas und Gemische hiervon. ^
Wie bereits ausgeführt, erfolgt die erfindungsgemäße Behandlung des Fasermaterials mit einer kolloidalen Suspension aus festen Silsesquioxanen der angegebenen Art. Unter "festen" Silsesquioxanen ist zu verstehen» daß diese weder gasförmig, noch flüssig sind. Zur Erzielung der besten Ergebnisse sollte nach Verdampfen der kolloidalen Suspension das niedergeschlagene Silsesquioxan ein leicht verreibbarer oder spröder Feststoff sein, wobei das erstere bevorzugt 1st. Selbst-
verständlich können gegebenenfalls auch Genische und Misch*· polymerisate, der Silsesquloxane verwendet werden.'Die durchschnittliche Teilchengröße derselben muß in dem angegebenen Bereich liegen; Teilchengrößen von 10 bis 400 Ä sind jedoch bevorzugt♦
- V-009849/1801
Die Reste R der Silsesquioxane können beliebige Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylreste sein, die Substltuenten der genannten Art und je Rest nicht mehr als 7 C-Atome enthalten. Außerdem können bis zu 95 % der Reste R beliebige Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylreste. oder halogenlerte Derivate hiervon sein. Spezielle Beispiele hierfür sind Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Amyl-, Hexyl-, Heptyl-, Vinyl-, Allyl-, Hexenyl-, Propargyl-, Cyclohexyl-, Phenyl-, Tolyl-, Benzyl-, Chlormethyl-, 2,3,3-Trifluorpropyl-, DichlorphenyLj Aminopropyl-, HgNCHgCH« -NH(CH2J5-, Aminobutyl-, HgNCHgCHgNHCHgCH(CH^)CH2-, Mercap-
0 topropyl-, Mercaptoäthyl-, Hydroxypropyl-, CH2-CHCH2O(CH2),-,
CH2-CHCOO(CH2),-, CH2-C(CH,)C00(CH2),-, Cyanopropyl-, Cyano-
äthyl-, Carboxyäthyl-, und Carboxyphenylreste. Selbsterständlich sollten die Substituenten an den Kohlenwasserstoffresten weder mit Wasser, noch im Fall von Mischpolymerisaten miteinander reagieren. Wenn ein einziges Silsesquioxan verwendet wird, ist der Mercaptopropylrest als Rest R bevorzugt. Wenn andere Reste R ale der Mercaptopropylrest verwendet werden, sind solche Silsesquioxane bevorzugt, die mit
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Methylsilsesquioxanen im Gewichtsverhältnis von 5 bis j50 : 70 bis 95 misehpolymerisiert worden sind, d. h. 5 bis 30 Gew.-% der RSiO,/p-Einheiten sind solche, worin R einen substituierten, aber keinen halogenierten Kohlenwasserstoff rest bedeutet und 70 bis 95 Gew. -% sind CH^SiO,/2-Einheiten.
Die bei der erfindungsgemäßen Behandlung eingesetzten kolloidalen Suspensionen werden durch Zugabe von Silanen der Formel RSi(OR"),, worin R" Alkylreste mit 1 bis 4 C-Atomen (d. h. Methyl-, Äthyl-, Isopropyl- oder Butylreste) oder Reste
der Formeln -CHgCHgOH, -CHgCHgOCH,, -CCH, oder -CH2CH2OC2H5 bedeutet, unter Bewegung zu einem Gemisch aus Wasser und oberflächenaktiven Mitteln,unter sauren oder basischen Bedingungen, hergestellt. Das bei der Silsesquioxanherstellung verwendete oberflächenaktive Mittel muß entweder an- I ionLscher oder kationischer Natur sein. Die besten Ergebnisse im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Behandlung werden jedoch im allgemeinen mit kationischen Suspensionen erhalten. Gegebenenfalls kann die Suspension auch nach der Herstellung neutralisiert werden. Die eingesetzte Silanmenge
- 6 009849/1801
sollte weniger als etwa 10 %, bezogen auf das Gesamtgewicht von Silan + Wasser + oberflächenaktivem Mittel, betragen, obwohl auch bis zu etwa j55 Gew.-# Silan verwendet werden können, wenn dieses zu einem Gemisch aus Wasser und oberflächenaktivem Mittel mit einer Geschwindigkeit von weniger als 1 Mol Silan pro Stunde zugegeben wird. Einzelheiten über die Herstellung von kolloidalen Suspensionen von Silsesquioxanen werden in der deutschen Patentschrift
Nr (deutsche Patentanmeldung D k9 I87 IVd/39 c vom
21. Jan. 1966) beschrieben.
Die kolloidalen Suspensionen können auf das Fasermaterial in beliebiger Weise aufgetragen werden. Die Fasern können beispielsweise eingetaucht oder durch die Suspension gezogen werden oder die Suspension kann aufgestrichen, gebürstet oder gesprüht werden. Die bevorzugte Methode besteht gegenwärtig darin, die Suspension auf das Material aufzusprühen, beispielsweise mittels eines Aerosols.
Eine weitere Möglichkeit für die Aufbringung der kolloida-Len Suspensionen besteht darin, dieselben in ein Reinigungsmittel einzuarbeiten. Das ist besonders dann von Vorteil,
— 7 —
009849/1301
wenn die Suspension auf Vorleger oder Teppiche aufgetragen werden soll, die in Wohn- oder Büroräumen ihren festen Platz haben. Hierbei kann in einem Arbeitsgang die Reinigung und die Ausrüstung gegen Trockenverschmutzung erreicht werden. Die besten Ergebnisse werden jedoch üblicherweise dann erhalten, wenn der Teppich zuerst gereinigt und dann das Sllsesquioxan aufgetragen wird.
Wie oben erwähnt, kann die kolloidale Suspension auf das Material durch den Verbraucher aufgetragen werden. Die kolloidale Suspension kann jedoch beispielsweise auch am Herstellungsort der Gewebe oder Teppiche aufgebracht werden. Ferner ist es möglich, die kolloidale Suspension auf die Garne vor deren Verarbeitung zu dem ausgerüsteten Endprodukt aufzubringen.
Allgemein ausgedrückt ist es vorteilhaft, die Silsesquioxane auf das Fasermaterial in solchen Mengen aufzutragen, daß pro sq.ft. (0,09 m ) 0,1 bis 1,5 g Silsesquioxanfeststoffe vorhanden sind. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die aufgetragene Menge im Bereich von 0,3 bis 0,6 g/sq.ft. liegt. Größere Mengen können aufgebracht werden, jedoch rechtfertigen die erzielten Vorteile nicht die damit ver-
009849"/8ISOl
bundenen Kostensteigerungen. Auch wenn die Silsesquioxane zusammen mit einem Reinigungsmittel verwendet werden, beispielsweise einem Vorleger- oder Teppichreinigungsmittel, ist es vorteilhaft, daß pro sq.ft. mindestens 0,4 g aufgetragen werden. Die Konzentration der Silsesquioxane in der kolloidalen Suspension ist nicht entscheidend und für das Verfahren von untergeordneter Bedeutung.
Nach dem Aufbringen der kolloidalen Suspension wird das Fasermaterial durch beliebige geeignete Maßnahmen getrocknet. Die einfachste Art des Trocknens besteht beispielsweise darin, das behandelte Fasermaterial der Luft auszusetzen, wobei das Wasser verdunstet. Der Trockenvorgang kann selbstverständlich durch Darüberblasen von Luft oder einem anderen geeigneten Gas, Insbesondere einem erhitzten Gas beschleunigt werden. Das Trocknen kann auch dadurch bewerkstelligt werden, daß das behandelte Material durch einen Ofen gezogen wird. Weiterhin können auch andere bekannte Maßnahmen zum Trocknen des Materials angewendet werden.
Beispiel 1
Der in diesem Beispiel verwendete synthetische Schmutz wurde
wie folgt hergestellt: 7^8 ß Torfmoos mit einer Korngröße von etwa 0,5 mm (30 mesh), 109 S Calciumcarbonate 21 g Siliciumdioxid, 21 g Zement, 21 g Kaolin, 5 g Ofenruß und 1 g rotes Eisenoxid wurden in einem Eimer von Hand vermischt. Dann wurde dieses Gemisch in zwei Glasschalen gegeben und 2 Stunden in einem Ofen bei 100° C getrocknet. Anschließend wurde das Gemisch 2 Stunden in einer Kugel-
i mühle vermählen, wobei nach der ersten Stunde 11 g Mineral-
öl zugegeben wurden.
Die Behandlung wurde mit drei verschiedenen Teppichsorten vorgenommen. Der erste war ein blaßgrüner Plorteppich aus verzwirnter Wolle, mit einer Haardecke von 1,6 cm; der zweite war ein hellgelber Plorteppich aus Acryiatfasern mit einer Haardecke von 1,3 cm und der dritte war ein blaß-teefarbener Schlingenteppich aus Nylon mit einer Haardecke von 0,96 cm. I
Auf jeweils die Hälfte eines 15*24 χ 1(5,24 cm großen Stückes dieser Teppiche wurden (2,8l kg/cno verschiedene iJilsesquioxansuspens ionen gesprüht, mit einem ;j i lßeijquioxanf eat stoff gehalt von 0,3^ %> Die Festatoffaufnahme je sq. yd. (0,84 m2)
betrug J,6 g.
- H) 009840/1801
Nach der Behandlung wurden die Proben 60 Minuten bei 100° C getrocknet und dann ^O Minuten in einer Trommel von U^ 1 (30 gallon) Passungsvermögen bewegt, die 20 % des oben beschriebenen synthetischen Schmutzes und 25 Gummistopfen Nr. 7 enthielt. Nachdem die Proben in dieser Weise verschmutzt worden waren, wurden sie sorgfältig mit einem Stuabsauger gereinigt. Dann wurde die behandelte Seite gegen die unbehandelte Seite mittels eines photoelektrischen Reflektometers (Modell 610 der Photovolt Corporation) beurteilt. Die Wirksamkeit der Behandlung wurde unter Verwendung der folgenden Formel und der Reflexionsergebnisse ermittelt:
behandelt - unbehandelt (versehmutzt) (verschmutzt) χ 100 = BeurteiLung
unbehandelt - unbehandelt (nicht verschmutzt) (verschmutzt)
Je höher der Zahlenwert für die Beurteilung, umiK> besser war die Behandlung. In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse für die verschiedenen Teppichsorten mit verschiedenen Silsesquioxan-homo- und -misehpolymerisaten zusammengestellt. Bei Verwendung von Mischpolymerisaten wurde das Gewichtsverhältnis der substituierten KohlenwasserstoffeInheiten zu den Monomethyieinheiten angegeben. Ferner wurde der Typ der Suspension angegeben.
0 0 9849/1801
Gew.-Verhältnis Suspensions Probe SilsesQUioxan-Einheit(en) der Einheiten typ
ο ο te
HgNCHgCHgNH (CHg)
HgNCHgCHgNH(CH2). CH5SiO572
HgNCHgCHgNH(CHg)
E HgNCHgCHgNH(CHg)5SiO572 CH5SiO572
P HgNCHgCHgNH(CHg). CH5SiO572
HS(CH2)5Si05/2
HS(CHg)5SiO572 CH5SiO572
HS(CHg)5SiO572 CH5SiO572
HS(CH2J5SiO573 CH5SiO572
kationisch kationisch
kationisch
kationisch
neutralisiert kationisch
neutralisiert kationisch
kationisch kationisch kationisch kationisch
Teppichsorten u. Beurteilung Wolle Acryl Nylon
61
57
62
63
65
73
61
31 99
65
47 64
35
62
64
40 73
59
62 ->
cn 55
Beispiel 2
Eine Serie von 5 χ 5 cm großen weißen Baumwollgewebestükken (80 ) wurde mit verschiedenen Silsesquioxansuspensionen abgesättigt und dann in einem Ofen bei 54° C getrocknet. Die behandelten Baumwollgewebestücke und ein unbehandeltes Gewebestück wurden dann an der Innenseite einer Trommel von 7,57 1 (2 gallon) Fassungsvermögen befestigt, die einige Steinchen und etwas Schmutz enthielt, und 30 Minuten in der Trommel bewegt. Anschließend wurden die Proben herausgenommen, der lose haftende Schmutz abgebürstet und die Proben subjektiv nach einer Skala von 1 bis 4 beurteilt. Hierbei bedeutete 1 : gut, 4: schlecht und die Vergleichsprobe (unbehandelte Probe) wurde mit 3 beurteilt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt; die verwendeten Silsesquioxane, das Gewichtsverhältnis der substituierten Kohlenwasserstoffeinheiten zu den Monomethyleinheiten in den Mischpolymerisaten und der Typ der Suspension wurde gleichfalls angegeben. Alle Suspensionen wurden vor Gebrauch neutralisiert, mit Ausnahme von F und G.
009849/ 1 801
Gew.-Verhältnis Suspensions-Probe" Silsesquioxan-Einheit(en) der Einheiten typ
Beurteilung
3 CH3SiO372
kationisch
3 CH3SiO572
anionisch
3 CH3SlO372
anionisch
CD I
O
3 CH3SiO372
anionisch
3 CH3SiO372
anionisch
P H2NCH2CH2NH(CH2).
CH3SiO372
5/95
anionisch
CD Cx) CD CO
Gew.-Verhältnis Suspensions-Probe Silsesquloxan-Einhelt(en) der Einheiten typ
Beurteilung
G H2CH2CH2NH(CH2).
30/70
kationisch
H CH2-C(CH5)COO(CH2J5SlO572 5/95
anionisch
CH2-C (CH5) COO (CH2) -
CH5SiO572
J CH2-CHCH2O(CHg)5
CH5SiO572 30/70 5/95
anionisch
anionisch
CH5SiO572 30/70
anionisch
co cn co
In den folgenden Beispielen wurden Suspensionen aus verschiedenen Silsesquioxanen als Aerosol mit einem Peststoffgehalt von 0,375 % auf jeweils die hälfte eines 45,7 χ ^5,7 cm großen Teppichstückes versprüht, so daß die Oberfl iichenbeschichtung 0,17 g je sq.ft. (0,09 m ) des Teppichs be t rug.
Anschließend wurden die Teppichstücke auf 50,8 χ 50,8 cm großen HolzstUcken befestigt und in den Laboratoriumsgang gelegt. Nach mehreren Tagen bis mehreren Wochen wurden die Proben regelmäßig staubgesaugt und hinsichtlich ihres Widerstand^gegen Verschmutzung beurteilt. Die Proben wurden von der besten (1) bis zur schlechtesten (höchste Nummer der Proben) eingestuft. Bei allen Proben zeigte die behandelten Teile des Teppichs einen besseren Widerstand gegen Verschmutzung, als die unbehandelten Teile. Die Ergebnisse sind in Tabellenform an die folgenden Beispiele angefügt. f
Beispiel 3
In diesem Beispiel wurde ein Teppich aus Nylongewebe verwendet und alle Suspensionen rr.it Ausnahme von A und B wurden vor Gebrauch neutralisiert. Die verwendeten Silsesquioxane sind ii der folgenden Tabelle identifiziert.
0 0 9 8 k 9 / 1 8 0 1
Probe Sllsesquioxan-Elnheit(en)
H2NCHgCH2NH(CH2 CH,SiO,/2
Gew.-Verhältnis der Einheiten
30/70
Suspensionstyp
kationisch
Einstufung
CH3SiO372
5/95
anionisch
HS(CH2),SiO3/2
20/80
anionisch
3 CH5SiO3/2
10/90
anionisch
HS (CH
5 CH3Si0/2
5/95
anionisch
30/70
anionisch
CH2-CHCH2O(CH2)3S
3O/7O
anionisch
Beispiel 4
In diesem Beispiel wurde ein Teppich aus Wolle verwendet und alle Suspensionen wurden vor Gebrauch neutralisiert:
Gew.-Verhältnis d. Suspensions- Einstu-Probe Silsesquioxan-Einheiten Einheiten typ fung; m
A HS(CHQ),S10/p
*' 5/95 kationisch
B HS (CH9),S10
5/95 anionisch
Beispiel 5
In diesem Beispiel wurde ein Teppich aus Acrylatfasern verwendet und alle Suspensionen, mit Ausnahme von A, wurden vor ™ Gebrauch neutralisiert.
Gew.-Verhältnis d.
Probe Silsesquioxan-Einheiten Einheiten Suspensions- Einstu· typ fung
A HgNCHgCHgNH(CHg)3SiO3Zg 30/70 kationisch 1 • CH3SiO372
009849/1801
Gew.-Verhältnis d. Suspensions- Einstu-Probe Silsesquioxan-Elnheiten Einheiten typ fung
B H33/
CH SiO,/2 5/95 kationisch
C HS(CU3KSiO,^
.„ ^ ■"* 5/95 anionisch
Beispiel 6
In diesem Beispiel wurde ein Teppich aus Acrylfasern verwendet und keine der Suspensionen wurde vor Gebrauch neutralisiert. Alle Suspensionen waren kationisch und enthielten Mischpolymerisate aus H2NCH2CH2NH(CH2J3SiO3,^ und CH3SiO3 ,2-Einheiten, in folgendem Gewichtsverhältnis: A IO/9O, B 20/80, C 5/95 und D 30/70. A war die beste und die restlichen Proben wurden etwa gleich eingestuft.
Beispiel 7
Probe 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein Nylonteppich verwendet wurde. In diesem Fall wurde B als beste Probe eingestuft, D als zweite, A als dritte und C als vierte.
- 19 009849/1801
Beispiel 8
Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein WoIlteppich verwendet wurde. In diesem Fall wurde A als beste eingestuft, D als zweite, B als dritte und C als vierte.

Claims (7)

Patentansprüche ;
1. Verfahren zur Behandlung von Fasermaterial durch Auftragen von Organosiloxanen und anschließendem Trocknen des Fasermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß als Organosiloxane kolloidale Suspensionen von festen Silsesquioxanen aus Einheiten der allgemeinen Formel
worin 5 bis 100 % der Reste R substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 7 C-Atomen, deren Substituenten Amino-, Mercapto-, Hydroxyl-, Epoxy-, Acrylat-, Cyano- oder Carboxylgruppen sind, und bis zu 95 % der Reste R einwertige, gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 7 C-Atomen bedeuten, mit Teilchengrößen im Bereich von 10 bis 1000 A, verwendet werden.
- 21 -
008849/1801
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Silsesquioxane solche verwendet werden, worin R einen Mercaptopropylrest bedeutet.
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Silsesquioxane Mischpolymerisate aus CH3SiO3 /g- und HS(CH2),SiO,/2-Einheiten verwendet
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Silsesquioxane Mischpolymerisate aus CH5SiO3Z2- und H2NCH2CH2NH(CHg)3SiO3/g-Einheiten verwendet werden.
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sitesquioxane mit Teilchengrößen im Bereich von 10 bis 400 A verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Silsesquioxane Mischpolymerisate aus 70 bis 95 Gew.-Ji CH3SiO3y2-Einheiten und 5 bis 50 0ew.-# HS(CHg)3SiO3 /g-Einheiten verwendet werden.
- 22 -009849/ 1801
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Sllsesquloxane Mischpolymerisate aus 70 bis 95 Gew.-Ji CH^SiO, /p-Einheiten und 5 bis 30 Gew.-% HgNCHgCHgNH(CH2),SiO,/2-Einheiten verwendet werden.
009849/ 180 1
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