DE2529939C3 - Antistatik-Zubereitung für Beschichtungsmassen von textlien Flächengebilden - Google Patents

Antistatik-Zubereitung für Beschichtungsmassen von textlien Flächengebilden

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DE2529939C3 DE2529939A DE2529939A DE2529939C3 DE 2529939 C3 DE2529939 C3 DE 2529939C3 DE 2529939 A DE2529939 A DE 2529939A DE 2529939 A DE2529939 A DE 2529939A DE 2529939 C3 DE2529939 C3 DE 2529939C3
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Description

in der bedeuten
R,
A = Η.—OR,.—N
Ri = niedriger Alkylrest, Hydroxyalkyl-, Aminoalkyl-. Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykolätherrest:
R: = niedriger Alkylrest. Hydioalkyl-, Aminoalkyl-, Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykolätherrest;
R3 = niedriger Alkylrest. Hydroxyalkyl-, Aminoalkyl-, Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykolätherrest;
R4 = niedriger Alkylrest. Hydroxyalkyl-, Aminoalkyl-, Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykolätherrest:
X = bivalenter Alkylenrest mit 1 bis 6 C-Atomen:
B = niedriger Alkylrest. Hydroxyalkyl-. Aminoalkyl-. Polyalkylcnglykoläther- oder PoIvalkyleniminrest:
π = kleine ganze Zahlen von 1 bis 6, wobei für π = \ die Gruppierung
• X N
für einen zweiwertigen 5- oder bgliedrigen heterocyclischen Rest mit einem oder mehreren Hctcroatomen stehen kann,
Mit der Maßgabe, daß wenigstens einer der Rest R,. Ii2, Ri. Rj und H ein Polyalkylenimin- oder Poly »Ikylenglykoläthcrrest ist.
2. Antistatik-Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyalkylenimin- ©der Polyalkylcnglykolätherrest in den Resten Ri. Rj, R) und R* ein Molekulargewicht von nicht mehr als 500, vorMgsweise vnn nrh! mehr :ik 200 aufweist.
.3. Antistatik-Zubereitung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sie ais polymere Sauren Polyacrylsäure. Polymethacrylsäurc. Polyita consäure. Polyvinylsulfonsäure sowie ilcrni C'opi. Ivmerisate untereinander oder mit anderen nolvmc-
risationsfähigen Monomeren ohne Säurefunklion enthalten.
4. Antistatik-Zubereitung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als polymere Säuren Mischpolymerisate von Monomeren, deren Polymerisierbarkeit nur in Verbindung mit anderen Monomeren gegeben ist, enthalten.
5. Antistatik-Zubereitung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie polymere Säuren bzw. deren Copolymerisate eines Molekulargewichts von mindestens 5000 enthalten.
6. Antistatik-Zubereitung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mischungen enthalten, deren Komponenten sich im Molekulargewicht der benutzten polymeren Säuren und/oder der zur Neutralisation verwendeten Amine unterscheiden.
7. Antistatik-Zubereitung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen verschiedener polymerer Säuren verwendet wer»' -.-n.
8. Antistatik-Zubereitung nach Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch Wirkstoffkonzentrationen von 0,01 bis 20%, vorzugsweise von 1 bis 5%, bezogen auf das Naßgewicht der Beschichtungsmasse.
9. Verwendung der Zubereitungen nach Ansprüchen 1 bis 8 als antistatisch machendes Zusatzmittel in Textilbeschichtungsmassen.
Die Erfindung bezieht sich auf wäßrige oder
organische Lösungsmittel enthaltende Antistatik-Zubereitungen für Beschichtungsmassen von textlien Flächengebilden, wie Teppiche, Möbel- oder Dekorationsstoffe, die auf diese zur Verbesserung der Gebrauchstüchtigkeit aufgebracht werden.
Es ist bekannt, daß textile Flächengebilde insbesondere aus synthetischem Fasermaterial bei geringer Luftfeuchtigkeit zur elektrostatischen Aufladung neigen, wodurch ihre Verwendbarkeit erheblich beeinträchtigt wird. Vor allem die elektrostatische Aufladung
von Teppichen führt zu empfindlichen Funktionsstörungen bei feinelektronischen Apparaturen (z. B. Datenverarbeitungsanlagen) sowie zu unangenehmen Entladungserscheinungen an Lebewesen.
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, Fasermaterialien
5<j zu entwickeln, die entweder aufgrund der chemischen Zusammensetzung der Fasermasse oder durch die Verwendung bestimmter Additive antistatische Eigenschaften aufweisen sollten. Oft wurden auch Metallfaden in die Fascigarne eingesponnen, was demselben Zweck dient.
Es ist festzustellen, daß auch bei günstiger fertigungsbedingter Oberflächenstruktur der textlien Flächengebilde im Regelfall der antistatische Effekt für sich allein nicht ausreicht, auch wenn sich z. B. Schlingenteppich-
*o ware wegen der durchgehenden Längsrichtung des antistatischen Garnes hinsichtlich der elektrostatischen Eigenschaften einstiger verhält als Velourwarc, bei der durch das Schneiden und Scheren des Pols der Garnverlant bei jeder Schlaufe unterbrochen ist. Ls is:
''< daher noch stets, vor allem bei geschnittener und geschorener Polware aus antistatischen lasern crfor dcrlich, auch die Rückenbeschichtung leitfähig zu machen.
Dadurch kommt es insgesamt zu einer starken Beeinträchtigung des Aussehens des Gegenstandes und damit zur Unbrauchbarkeit.
Es ist aus DE-PS 12 17 916 und 12 86 669 bekannt, Ruß als Antistatikum, vor allem in Natur- und Kunststofflatices für Textilbeschichtungen, einzusetzen. Der Verwendbarkeit sind jedoch wegen der verbundenen Farbgebung enge Grenzen gesetzt. Darüber hinaus gibt es eine große Zahl weiterer bekannter Antistatika, wie quartäre Stickstoffverbindungen (US-PS 28 91 878), Phosphorsäureester-Salze, Polyäthylenglykol-alkylester oder -äther und oxalkylierte Amine, deren Einsatz in Latices für Textilbeschichtungen bereits versucht wurde, doch ist sowohl dem Ruß als auch den anderen genannten Zusatzmitteln der erhebliche Nachteil eigen, daß sie in Gegenwart von Wasser und/oder organischen Lösungsmitteln in den textlien Gegenstand migrieren und dort Flecken bilden.
In der US-PS 36 58 744 werden als Antistatika Salze von Carbonsäuren mit 1 bis 20 C-Atomen beschrieben. Diese Salze von niedermolekularen Carbonsäuren sind jedoch hinsichtlich ihrer antistatischen Wirkung noch immer verbesserungsbedürftig.
In der DE-AS 10 47 374 wird die Verwendung von wasserlöslichen Salzen von niedrigmolekularen Vinylpolymeren, die eine Vielzahl von Sulfogruppen enthalten, als Präparationsmittel zum Behandeln von Faseroberflächen zwecks Verbesserung tier Eigenschaften beim Krempeln und Kardieren sowie zum Antistatischmachen der Fasern beschrieben. Als Basiskomponente dieser Salze sind neben Alkalien, Erdalkalien und Ammoniak auch Triäthanolamin und Cyclohexylamin genannt Solche Salze, die auf die Faser- bzw. Gewebeoberfläche aufgebracht werden uno dort einen mehr oder weniger dauerhaften FiIn bilden, sind aber als antistatisch wirkende Komponenten i Textilbeschichlungsmassen, insbesondere Teppichrückenbeschichlungsmassen unter anderem deswegen nicht geeignet, da sie in unerwünschter Weise die Viskosität der Beschichtungsmasse beeinflussen, wodurch das maschinelle Aufstreichen gestört wird.
Es hat sich nunmehr gezeigt, daß die Nachteile der herkömmlichen Antistatika vermieden werden können, wenn zur antistatischen Ausrüstung der Beschichtungsmassen von textlien Flächengebilden Salze polymerer Säuren mit den Reaktionsprodukten von Mono- oder Polyaminen mit Alkylenoxiden oder Alkylenimin verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung sind daher die wäßrige oder organische Lösungsmittel enthaltenden Antistatik-Zubereitungen, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 8 angegeben sind. Ein weiterer Gegenstand ist die Verwendung dieser Zubereitungen als antistatisch machendes Zusatzmittel in Textilbeschichtungsmassen.
Als polymere Säuren kommen in Betracht: Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Polyitaconsäure, Polyvmyllulfonsäure sowie deren Copolymerisate untereinander ©der mit anderen polymerisationsfähigen Monomeren ohne Säurefunktion, wie z. B. Acrylnitril oder Acrylamid. Weiterhin kommen als polymere Säuren Mischpolymerisate von Monomeren in Frage, deren Polymerilierbarkeit im allgmeinen nur in Verbindung anderer Monomerer gegeben ist, r. B. Maleinsäure-Styrolmischpolymerisatc.
Die zur Neutralisation der polymeren Säuren verwendeten, Polyalkylenpolyglykoläther- oder Polyalkylenimin-Reste aufweisenden Aminen sind solche der alleemeinen Formel
Α
X-N
V-R,
A = H. -OR1. —Ν
Ri = niedriger Alkylrest, Hydroxyalkyl-, Aminoalkyl-, Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykolätherres!;
Rj = niedriger Alkylrest, Hydroalkyl-, Aminoalkyl-, Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykolätherrest;
Ri = niedriger Alkylrest, Hydroxyalkyl-, Aminoalkyl-, Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykolätherrest;
P. a = niedriger Alkylrest. Hydroxyalkyl-, Aminoalkyl-, Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykolätherrest;
X = bivalenter Alkylenrest mit 1 bis 6 C-Atomen;
B = niedriger Alkylrest, Hydroxyalkyl-, Aminoalkyl-, Polyalkylenglykoläther- oder PoIyalkyleniminrest;
η — kleine ganze Zahlen von I bis 6, wobei für η = 1 die Gruppierung
—f-X — N4-
für einen zweiwertigen 5- oder ögliedrigen heterocyclischen Rest mit einem oder meh
reren Heteroatomen'stehen kann,
mit der Mai3gabe, daß wenigstens einer der Rest Ri, R.>, Ri, R4 und B ein Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykolätherrest ist.
Geeignet sind danach die Oxalkylierungs- und Iminoalkylierungsprodukte von primären, sekundären oder tertiären offenkettigen oder cyclischen, und zwar sowohl iso- als auch heterocyclischen Aminen.
Wenn die Reste R„ R2, R3. Rt und B für einen niedrigen Alkylrest, einen Hydroxyalkylrest oder einen Aminoalkylrest stehen, so können diese Reste gleich oder verschieden sein. Die Alkylreste und die Alkylanteile in Hydroxyalkyl- und Aminoalkylresten weisen dabei bevorzugt nicht mehr als 4 Kohlenstoffatome auf. Von diesen niederen Alkylresten werden die geradkettigen Reste bevorzugt.
Sofern die Reste Ri, R2, R3 und R4 für einen Polyalkylenimin- oder einen Polyalkylenglykoläthcrrest
'w stehen, so beträgt die Größe dieser Reste, ausgedrückt durch das Molekulargewicht, in der Regel nicht mehr als 500, vorzugsweise nicht mehr als etwa 200.
Bevorzugt für den zweiwertigen Alkylenrest X sinci diejenigen Alkylenreste, die sich von den technisch
f"i leicht zugänglichen Alkylenoxyden, wie Äthylenoxyd (2 C-Atome), Propylenoxyd (3 C-Atome) und Butylenoxyd (4 C-Atome) ableiten.
Auch in den Polyalkylenimin- oder Polyalkylenglykol-
ätherresten liegen bevorzugt solche von leicht zugänglichen Alkylenoxyden abgeleiteten Alkylenreste mit 1 bis 6, insbesondere 2 bis 4 C-Atomen vor.
Solern die Gruppierung
X N
im Falle von η = I für einen heterocyclischen Rest sieht, so ist hierunter ein alicyelischer Rest mil mindestens einem Stickstoffaton zu verstehen. Als weitere Heteroatome können Stickstoff und/oder Sauerstoff im Ringsystem auftreten.
Ganz allgemein werden die Reaktionsprodukte solcher Amine mit Alkyltnoxid und Alkylenimin bevorzugt, die technisch auf einfache Weise zugänglich und damit billig sind. Geeignete Amine sind z. B. die aliphalischen Amine, wie Äihyiendiamin. Propylendiamin. Butylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tet'aäthylenpentamin, Dipropyientriamin. Dime'.hv!· »minopropylamin, hydroxylgruppentrag ~nde Amine. »Iso Aminoalkohole, wie Dimethylaminoäthanol. Dimethylaminoisopropanol. Triäthanolamin. ferner veriweigtkeltige Amine, wie 2-Dimethylpropylendiamin.
Ferner sind geeignet die verschiedenen durch Polymerisation von Polyalkyleniminen erhaltenen Polyimine mit Molekulargewichten bis hinauf zu etwa 200. \n heterocyclischen Aminen ist neben Piperidin und Piperazin insbesondere das Morpholin geeignet. Weiterhin können für die Oxalkylierung bzw. Iminoalkylierung N-(2-Aminoäthy!)-morpholin. N-(2-Aminoäthyl)-piper-Azin und N-(2-Aminoäthyl)-pyrrolidin eingesetzt wercen.
Entsprechend den in der allgemeinen Formel benutzten Resten sind die beanspruchten Salze der polymeren Säuren auch in nichtwäßrigen Medien löslich und können aus solchen zum Einsatz gelangen.
Die wäßrigen Lösungen der polymeren Salze werden mit ein.τ Wirkstoffkonzentration von 0,01 bis 20%, vorzugsweise von 1 bis 5% (bezogen auf Naßgewicht der Beschichtungsmasse) angewandt. Die zur Salzbildung verwendeten polymeren Säuren haben vorteilhaft ein Molekulargewicht von mindestens 5000. Bevorzugt ■werden Polymerisate mit Molgewichten zwischen 50 000 und 1 000 000 verwendet. Es kann sich auch als zweckmäßig erweisen, zur Erreichung eines antistatischen Effektes und zur gleichzeitigen Verhinderung der Fleckenbildung auf dem textlien Gegenstand — wie oben ausgeführt wuiJe — Mischungen der polymeren Salze einzusetzen.
Beispiel 1
Es wurden 30,2 Teile einer 31 %igen wäßrigen Lösung von Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von ca. 150 000 und einer Säurezahl von 4,22 mval/g unter Wasserkühlung mit 67,9 Teilen eines Triäthanolaminpolyglykoläthers (17 Mole Äthylep.oxyd enthaltend; titrierbare Basen 1,12 mval/g) vermischt. Der pH-Wert des Neutralisats stellte sich auf 6,9 ein. Durch Zugabe von 1,9 Teilen einer ca. 23%igen wäßrigen Ammoniaklösung wurde dieser auf 7,1 erhöht.
Das so erhaltene Produkt war honiggelb und klar. F.s wies eine Viskosität von ca. 500OcP (Brookfield RV Sp.2/5) auf. Der Feststoffgehalt betrug ca 78%.
Dieses Antistatikum wurde wie folgt in ciren typischen TeppichrJ„•ken-Vorstrichcompound eingearbeitet:
360 Teile eines synthetischen Poiymerlatexes mit 5O11Zu Feststoffanieilen auf der Basis von GO Teilen Butadien und 40 Teilen Styrol wurden vorgelegt. Dann wurden 540 Teile Kreidepulver (mil ca. 20 mval gebundenem tiirierbarem Alkali) eingerührt. Nach der Homogenisierung wurden 33 Teile des Anüstatikums, die vorher mit 67 Teilen Wasser verdünnt worden waren der Masse zugesetzt und mit dieser gut verrührt.
Von dem auf diese Weise hergestellten Coi.ipound
Ό wurden mil Hilfe einer Lammfella;'1"; 10 1OgZm-(Naßgewicht) auf DIN A 4 große Tufting-1 elou,s-Teppichstücke aus antistatischen Fasern verschiedener Hersteller (Polgewichte um 500g/m:; Grundgewebe aus Polypropylen) gleichmäßig aufgebracht. Die be-
is schichteten Teppichabschnitte wurden in einem Heißlufttrockenschrank 3C Minuten bei 80~C getrocknet und nach dem Abkühlen 24 Stund ;n bei 30% relativer Luftfeuchte und 20ς C klimatisiert. Unmittelbar im Anschluß an die Klimatisierung wurden an d'.-n Prüflingen nach DIN 54345 die C jrflächenwiderstände A oc p"J/"»rc ιιρΗ Hi^c Kfi^r-hiohti^tvi·- f? i"i<->L«&nc cnu'io /Her Durchgangswidersland (Florseite oben) gemessen. Die Meßergebnisse sind aus der angeschlossenen Tabelle zu ersehen.
Beispiel 2
51,2 Teile der 33%igen wäßrigen Lösung eines Copolymerisates aus 90 Teilen Acrylsäure und 10 Teilen Itaconsäure mit einem Molekulargewicht von ca. 150 000 und einer Säurezahl von 4,43 mval/g wurden vorgelegt. Die Neutralisation auf pH 7,5 erfolgte analog zu Beispiel 1 mit 43,6 Teilen eines Triäthylentetraminpolyglykoläthers (10 Mole Äthylenoxyd; titrierbare Basen 5,2 mval/g) sowie mit 5,1 Teilen einer 23%igen wäßrigen Ammoniaklösung. Das erhaltene Produkt mit 62% Feststoffgehalt war dunkelrotbraun und klar. Die Viskosität (Brookfield RV Sp. 3/5) betrvg ca.! 0 500 cP.
Der Compound setzte sich aus folgenden Komponenten zusammen:
360 Teilen Latex wie in Beispiel 1
540 Teilen Kreide wie in Beispiel!
42 Teilen Antistatikum
58 Teilen Wasser.
Die Applikation und Prüfung wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Meßergebnisse befinden sich in der angeschlossenen Tabelle.
Beispiel 3
42,6 Teile einer 34%igen wäßrigen Lösung von
<;s Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von ca.
70 000 und einer Säurezahl von ca. 4,73 inval/g wurden mit 28,7 Teilen eines Triäthylentetraminpolyglykoläthers (10 Mole Äthylenoxyd enthaltend, titrierbare
Basen 5,2 mvr Vg) und 28,7 Teilen eines Triäthanolamin-
f<o polyglykoläthers (7 Mole Äthylenoxyd enthaltend.
titrierbare Basen 2,0 mval/g) vermischt. Der pH-Wert des Ncutralisates stellte sich auf 6,9 pin und wurde mit 1.0 Teilen 23°/oiger Ammoniaklösung auf 7.6 erhöht.
Das erhaltene Produkt war braungelb und wies eine f-5 Viskosität von 24 ooo cP auf (Brookfield RV 4/5). Der Feststoffgehalt betrug c:i. 72%.
Der Compound setzte sich aus folgenden Produkten zusammen:
SbO (eile I ..ι!>·\ u ie in lieispii
540 Ί eile Kreide iuo in Beisp I I
i4 Teile Aiilisl.iliknni
hh lei le Wasser.
Applikation und Prüfung '-τΐοίμιι-π wie in Beispiel I Die Meüergebnisse sind in der angesiedelten Libelle aufneführt.
He
S ρ I
■ I -I
21. J Teile einer Wangen waUngeii l.nsnng vmi Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht von ei. 70 000 und einer Säurc/ahl von 4,7!mval/g und 25.6 Teile einer 33%igcn wäßrigen Lösung eines ('(!polymerisates aus 90 Teilen Acrylsäure und 10 Teilen Itaconsäiirc mit einem Molekulargewicht von ca. 150 000 und einer Säurezahl von 4,4 5 mval/g wurden mit 36.1 Teilen eines Triäthylentetraminpolyglykolälhers /m n.jole Äth"!criGX"d !:!rierb;:re B;:\e:; 5 2 rriv;!!/·"' sowie mit 14,3 Teilen eines Triäthanolaminpolyglvkoläthcrs (7 Mole Äthylenoxyil, titrierbare Hasen 2.0 mval/g) vermischt. Der pH-Wert wurde mit 2,4 Teilen einer 23%igen wäßrigen Ammoniaklösung auf 7.6 eingestellt.
Das erhaltene Produkt war braungelb und halte, bei einem Feststoffgehalt von 67% eine Viskosität von ca. 17 000 cP (Brookfield RV 4/5).
Der Compound wurde zusammengesetzt aus:
360 Teilen Latex wie in Beispiel I
540 Teilen Kreide wie in Beispiel I
39 Teilen Antistatikum
61 Teilen Wasser.
Applikation und Prüfung erfolgten gemäß Beispiel I. Die Meßergebnisse sind der angeschlossenen Tabelle zu entnehmen.
I ,,ι,eile
(DIN 5)345 nach 24
feuchte und 20 ( )
( ' ■ III pi MIM,
i ι lii-is|iielen Stunden he
(lh, ,11.,, ι,
in",,
■Λ HkT
Ku,. k,-
ι,ιη,I Dm. I'
i5() Latex lohne Anti 2 χ H)'' * - H)' 2.4 · In 54(1 Kreide I sl.ilikiiin
,ins Beispiel I 2 ■ 10' ' I -Kr I . |(>' ■
aus Beispiel 2 2 χ H)'' 6 ■ 10" 2,1 . Io
aus llcispi,-! i > .. Hl1-' "> ■■ Hv 2.5 ■ H)
aus Beispiel ■' 2 < 10'-' t ■ 10" 2.7 · 10
36Og eines synthetischen Polymerlatexes mit 501Vi
Testsloffanteil auf der Basis von 60 Teilen Butadien uric 40 Teilen Styrol wurden mit "340 Teilen Kreidepulver
-^ (mit ca. 20 mval gebundenem titrierbarcr Alkali' vermischt.
Nach dem Homogenisieren wurden H)Og Lithium acryiatlösung (20%ig) als Antisiatikum der Masse. zugesct/t und -..lit dieser gut verrührt. Applikation und Prüfung wie bei Beispiel 1.
Meßergebnisse nach DIN 54345 nach 24 Stunden be 10% rcl. I.F/20°C.
OherfliielicnwiikTstaml
l-'lnr Rucken [Ll)
2 < 10'-'
4 y 10"
DiirehgaiiL'swidersiand Π. uii
2.» χ 10' '

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Wäßrige oder organische Lösungsmittel enthaltende Antistatik-Zubereitung für Beschichtungsmassen für textile Flächengebilde, enthaltend als antistatisch wirkende Komponente Salze polymerer Säuren mit Polyalkylenpolyglykoläther- oder PoIyalkylenimin-Reste aufweisenden Aminen der allgemeinen Formel
X-N -
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