DE3543217A1 - Verfahren zur herstellung einer feuchtigkeitspermeablen waterproof-beschichtung auf geweben - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer feuchtigkeitspermeablen waterproof-beschichtung auf geweben

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DE3543217A1 DE19853543217 DE3543217A DE3543217A1 DE 3543217 A1 DE3543217 A1 DE 3543217A1 DE 19853543217 DE19853543217 DE 19853543217 DE 3543217 A DE3543217 A DE 3543217A DE 3543217 A1 DE3543217 A1 DE 3543217A1
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Description

PROF. DR. DR. J. REITS?ÖT¥kR ; DR WERNER KINZEBACH DR. ING. WOLFRAM BUNTE (,nU»«
RIIT8TÖTTEB. KINZCBACH » PARTNER PATENTANWÄLTE POSTFACH 78O. D-βΟΟΟ MÜNCHEN 43 ZUGELASSENE VERTRETER BEIM
EUROPÄISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
TELEFON: (O69) 2 71 BS 83 CABLES: PATMONDIAL MÜNCHEN
TELEX: OB21S2O0 ISAR D TELEKOP: (O88) 271 βθ 0 3 (OR. II -I- III) BAUERSTRASSE 22. D-βΟΟΟ MÜNCHEN
6. Dezember 1985
UNSERE AKTE: M/26 221 OUR REF:
BETREFF: RE
Verfahren zur Herstellung einer feuchtigkeitspermeablen Waterproof-Beschichtung
auf Geweben
POSTANSCHRIFT: D-8OOO MÜNCHEN 43. POSTFACH 78Ο
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer feuchtigkeitspermeablen Waterproof-Beschichtung auf Geweben.
Es sind viele verschiedene Verfahren bekannt, um Gewebe bzw. Textilien mit einer feuchtigkeitspermeablen Waterproof-Beschichtung auszustatten. Die meisten dieser bekannten Verfahren können als "Naßkoagulationsverfahren" bezeichnet werden. Dabei wird eine Lösung eines filmbildenden Polymers in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel auf das Gewebe aufgetragen. Anschließend wird das Gewebe in ein Wasserbad getaucht, um das Polymer zu einer mikroporösen überzugsbeschichtung zu koagulieren. Weiterhin sind Verfahren bekannt, die als "Trockenkoagulationsverfahren" bezeichnet werden. Dabei wird eine Beschichtungszusammensetzung eingesetzt, die ein Blähmittel, welches beim Erhitzen ein Gas, beispielsweise N2 oder (XU erzeugt, oder ein porenbildendes Mittel enthält, welches mit Wasser ausgelaugt werden kann. Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, daß man eine wäßrige Emulsion eines filmbildenden Elastomers bereitstellt, die Emulsion zu Schaum schlägt, den erhaltenen Schaum auf ein Gewebe aufträgt und dann trocknet.
Alle diese bekannten Verfahren weisen jedoch einen gemeinsamen Nachteil auf. So variiert die Porengröße der erhaltenen Waterproof-Beschichtung sehr stark. Es ist daher sehr schwierig, die Porengröße derart zu kontrollieren, daß sie sich innerhalb eines verhältnismäßig
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gleichmäßigen Verteilungsbereichs bewegt, so daß sowohl wasserabweisende als auch feuchtigkeitspermeable Eigenschäften gegeben sind. Bei dem Trockenkoagulationsverfahren, bei dem ein Lösungsmittel eingesetzt wird, ist es außerdem erforderlich, große Investitionen für Vorrichtungen zu tätigen, mit welchen das Lösungsmittel zurückgewonnen werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer feuchtigkeitspermeablen Waterproof-Beschichtung auf Geweben bereitzustellen, welches die zuvor genannten Nachteile nicht aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines feuchtigkeitspermeablen Waterproof-Gewebes,welches sich besser anfühlt und welches wasch- und reinigungsbeständiger ist. Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis eingesetzt, welche diese Waterproof- bzw. wasserabweisenden Eigenschaften verleiht.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung einer feuchtigkeitspermeablen Waterproof-Beschichtung auf einem Gewebe, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis, die ein filmbildendes Polymer und ein wasserlösliches Polymer in einem Anteil von 5-70 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Beschichtungszusammensetzung, auf ein Gewebe aufbringt, das Gewebe trocknet oder hitzebehandelt, damit sich auf dem Gewebe ein Film ausbildet, und das Gewebe in ein Wasserbad
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taucht, das ein Enzym enthält, welches das wasserlösliche Polymer selektiv abbaut, wobei ein mikroporöser Film auf dem Gewebe ausgebildet wird.
Wasserlösliche Polymere, beispielsweise Stärke, wurden bereits als porenbildende Mittel zur Herstellung eines mikroporösen Films auf einem Gewebe eingesetzt. Da diese jedoch als Feststoffpartikel der Beschichtungszusammensetzung einverleibt sind und mit Wasser ausgelaugt werden, wird die Porengröße des erhaltenen Films hauptsächlich durch die Größe der am Anfang im Film vorhandenen Polymerpartikel bestimmt.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß man eine feuchtigkeitspermeable Waterproof-Beschichtung erhalten kann, indem man ein Gewebe mit einer Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis beschichtet, welche ein wasserlösliches Polymer enthält. Anschließend behandelt man den erhaltenen Film mit einem Enzym, welches das wasserlösliche Polymer selektiv abbaut. Der erhaltene Film besitzt eine verhältnismäßig gleichmäßige Porengrößenverteilung, die von etwa 1 - 10 μπι reicht. In diesem Bereich ist sowohl eine hohe Feuchtigkeitspermeabilität als auch eine große Wasserabstoßung gegeben. Einige der Mikroporen besitzen eine dreidimensionale Ausgestaltung, welche dazu beiträgt, daß sich das beschichtete Gewebe flexibel anfühlt.
Als filmbildende Basiszusammensetzung kann man jede übliche elastomere Zusammensetzung auf Wasserbasis einsetzen. Als Beispiele kann man AcrylemuIsionen, Polyurethanemulsionen, Polyvinylacetatemulsionen, Silikonemulsionen, natürliches und synthetisches Latex, ther-
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misch reaktive, wasserlösliche Polyurethane und Mischungen dieser Zusammensetzungen nennen.
Das wasserlösliche Polymer, das dieser Besenichtungszusammensetzung (Basiszusammensetzung) einverleibt wird, kann jedes wasserlösliche Polymer sein, welches durch ein dafür spezifisches Enzym abgebaut wird. Dazu zählen beispielsweise: Stärke, Dextrin, CarboxymethyIstärke, Natriumalginat, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Johannisbrotgummi, Guargummi, Tamarindgummi, wasserlösliche Proteine und wasserlösliche Derivate dieser Polymere.
Der Anteil an wasserlöslichem Polymer in der Beschichtungszusammensetzung hängt vom beabsichtigten Einsatzzweck ab. Der Anteil macht im allgemeinen 5 - 70%, vorzugsweise 10-50 Gew.-%, aus, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Beschichtungszusammensetzung.
Die Beschichtungszusammensetzung kann andere übliche Additive, wie wasserabstoßende Mittel auf Silikon- oder Fluorkohlenwasserstoffbasis,sowie Verdickungsmittel enthalten.
Vorzugsweise werden diese Bestandteile so ausgewählt, daß die erhaltene Beschichtungszusammensetzung lagerstabil ist und zu einer Waterproof-Beschichtung führt, welche QQ sich flexibel anfühlt.
Die Menge der Beschichtungszusammensetzung, die man auf das Gewebe aufträgt, ist nicht kritisch. Im allgemeinen trägt man eine Menge von 5 - 400 g/m2 und vorzugsweise gc von 10 - 200 g/m2 auf, bezogen auf die Trockenbasis.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann man für jedes Gewebe einsetzen. Diese Gewebe können aus verschiedenen synthetischen oder natürlichen Fasern bestehen, wie Nylon-, Polyester-, Acrylsäure-, Acetat-, Baumwoll-, Leinen- oder Wollefasern und Mischungen dieser Fasern. Die Gewebe werden vorzugsweise mit einem üblichen wasserabweisenden Mittel auf Basis von Silikonen oder Fluorkohlenwasserstoffen vorbehandelt, um die Wasserabstoßungskraft der erhaltenen Gewebe zu verbessern.
Nach der Anwendung der Beschichtungszusammensetzung erhitzt man das Gewebe, um darauf einen Film auszubilden. Anschließend taucht man das Gewebe in ein Wasserbad, das ein Enzym enthält, welches das wasserlösliche Polymer selektiv abbaut. Mit Hilfe dieser Behandlung kann man das im Film vorhandene wasserlösliche Polymer zu Produkten mit einem niedrigen Molekulargewicht abbauen und mit Wasser extrahieren.
Es sind verschiedene Enzyme bekannt und im Handel erhältlich, welche selektiv auf geeignete wasserlösliche Polymere wirken. Dazu zählt beispielsweise Cellulase, die Cellulose und die Derivate davon abbaut, Amylase, die Stärke und die Derivate davon abbaut, Protease, die Proteine abbaut, Alginase, die Alginate abbaut und Carboxymethylcellulase, die CMC abbaut.
Die Enzymkonzentration im Wasserbad hängt vom Anteil des wasserlöslichen Polymers ab und liegt im allgemeinen zwischen 0,1 - 2,0 Gew.-%. Die Temperatur und der pH-Wert der Enzymlösung sollte natürlich so eingestellt sein, daß die Bedingungen für das eingesetzte Enzym optimal sind. Die Länge der Eintauchzeit unterliegt keinen besonderen
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Beschränkungen und beträgt im allgemeinen 5-30 min. Die Enzymlösung kann ein grenzflächenaktives Mittel, einen anorganischen Builder , Alkali, eine Säure oder ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel enthalten, um die Extraktion des wasserlöslichen Polymers zu unterstützen, wobei darauf zu achten ist, daß durch die Zugabe dieser solubilisierenden Agentien die Enzymaktivität nicht inhibiert wird.
Das Enzym kann auch der Beschichtungszusammensetzung gewünschtenfalls einverleibt sein. In diesem Fall kann man das Enzym durch Erhitzen deaktivieren. Die Enzymbehandlung muß somit wie üblich durchgeführt werden.
Nach der Behandlung mit der Enzymlösung wäscht man das Gewebe gründlich, trocknet und behandelt gewünschtenfalls mit einem wasserabweisenden Mittel, um die Wasserabstoßungskraft des erhaltenen Gewebes weiter zu verbessern,
Das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Gewebe kann man vielfältig verwenden. Es kann zu Sportbekleidung, Regenmänteln, Zelten, Beuteln, Schuhen, Windeldeckschichten und anderen Produkten verarbeitet werden, die nicht nur wasserdicht, sondern auch feuchtigkextspermeabel sein müssen.
QQ Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.
Beispiel 1
Ein Nylontaftgewebe wurde in eine 2%ige wäßrige Lösung von ELASGUARD 100 (Fluorkohlenwasserstoff, wasserabweisendes Mittel, vertrieben von DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO., LTD.) getaucht, mit einer Mangel ausgewrungen und 3 min bei 120°C hitzebehandelt.
Eine Beschichtungszusammensetzung, bestehend aus: 10
ELASTRON CT-7 (thermisch reaktives wasserlösliches Polyurethan, vertrieben von DAI-ICHI KOGYO SAIYAKU CO., LTD.) 30 Teile
M-2010 (modifizierte Polyurethanemulsion,
vetrieben von DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD.) 30 Teile POLON MF-5 (Silikonemulsion, vertrieben von
SHIN-ETSU CHEMICAL CO., LTD.) 5 Teile
ELASTRON CAT 32 (Organozinnkatalysator, vertrieben von DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO.,LTD.) 1 Teil
32%ige wäßrige Lösung von FINEGUM HEL (Natrium-CMC, vertrieben von DAI-ICHI KOGYO
SEIYAKU CO., LTD.) 30 Teile
wurde gleichmäßig mit einer Walzenauftragmaschine auf das Gewebe aufgetragen. Die Beschichtungsmenge betrug 30 g/m2, bezogen auf Trockenbasis. Anschließend wurde das Gewebe 4 min bei 130°C hitzebehandelt.
Das Gewebe wurde 1 min bei Raumtemperatur in Wasser getaucht, in ein Bad aus einer 0,3%igen wäßrigen Lösung von ENZYLON CA-40 (Enzymcellulase, vertrieben von RAKUTO KASEI KOGYO CO., LTD.) überführt und darin etwa 20 min bei 50°C eingeweicht, wobei gelegentlich gerührt wurde. Nach Behandlung mit der Enzymlösung wurde das Gewebe in ein Wasserbad mit einer Temperatur von 80°C eingetaucht, um das Enzym zu deaktivieren. Anschließend wurde mit Wasser gründlich gewaschen und getrocknet. Das erhaltene Gewebe wurde einer Nachbehandlung unterworfen,
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9 Λ\
um es wasserabstoßend zu machen. Dabei wurde eine Zusammensetzung eingesetzt, die 5% ELASGUARD 100, 5% D-1OO9-5 (Polyurethanvernetzer, vertrieben von DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO., LTD.) und 0,1% ELASTRON CAT 32 enthielt.
Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Gewebes sind in der Tabelle I zusammengefaßt.
Für Kontrollzwecke wurde die gleiche Behandlung wiederholt. Jedoch wurde das wasserlösliche Polymer unter Verwendung reinen Wassers extrahiert, das kein Enzym enthielt. Die Wassertemperatur betrug 40°C. In der Tabelle I sind auch die physikalischen Eigenschaften dieses zum Vergleich herangezogenen Gewebes aufgeführt.
TABELLE I
Gewebe
Mit Enzym behandelt
Feuchtigkeitspermeabilität (g H2O/m2-24 h)
Unmittelbar nach der Behandlung
Nach dem Waschen Nach dem Reinigen^'
Wasserdichtigkeit2) (mm H2OZm2)
Unmittelbar nach der Be-
5500
5300
5500
Mit reinem Wasser behandelt
3500 3600 3500
handlung 1000 550
Nach dem Waschen 950 480
Nach dem Reinigen 850 450
Griff
Unmittelbar nach der Be
handlung sehr weich weich
Nach dem Waschen sehr weich weich
Nach dem Reinigen sehr weich weich
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1) Die Feuchtigkeitspermeabilität wurde gemäß JIS Z 0208 bestimmt.
° 2) Die Wasserdichtigkeit wurde gemäß JIS Z 1092 bestimmt.
3) Gewaschen wurde in einer Haushaltswaschmaschine unter Verwendung einer Waschlösung, die 1 g/l eines syntheti schen Detergenz enthielt. Es wurde 10 min bei 400C bei einem Badverhältnis von 1:30 gewaschen. Danach wurde das Gewebe mit Wasser 10 min bei 4O0C gespült und anschließend getrocknet. Dieses Verfahren wurde 5mal wiederholt.
4) Zum Reinigen wurde Perchlorethylen verwendet, das !5 0,25% NEOCOL SW-C und 0,25% NOIGEN EA-120 enthielt (es handelt sich dabei in beiden Fällen um anionische Detergenzien, vertrieben von DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO., LTD.). Die Reinigung wurde 10 min bei Raumtempera tur durchgeführt. Danach wurde das Gewebe mit frischem Perchlorethylen gespült und getrocknet. Diese Arbeitsvorgänge wurden dreimal wiederholt.
Beispiel 2
Ein Polyestertaftgewebe wurde mit einer wasserabweisenden Lösung wie in Beispiel 1 vorbehandelt.
Eine Beschichtungszusammensetzung, bestehend aus:
VONCOAT R 3310 (Polyacrylatemulsion, vertrieben von DAINIPPON INK AND CHEMICALs7INC.) 50 Teile Silikonemulsion (TORAY SILICONE CO., LTD.) 10 Teile 20% wäßrige Stärkelösung 30 Teile
ELASGUARD 100 5 Teile
wurde gleichmäßig wie im Beispiel 1 auf das Gewebe aufge-
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tragen. Die Beschichtungsmenge betrug 5 g/m2, bezogen auf Trockenbasis. Das Gewebe wurde dann 3 min bei 1200C hitzebehandelt.
Das Gewebe wurde in ein Bad getaucht, das aus einer wäßrigen Lösung bestand, welche 0,5% TERMAMYL 6OL (Amyläse, vertrieben von NOVO) und 0,5% NEOCOL SW-C enthielt. Die Eintauchzeit betrug 20 min, die Temperatur 50°C. Nach Behandeln mit der Enzymlösung wurde das Gewebe in ein Wasserbad mit einer Temperatur von 800C getaucht, wobei gelegentlich gerührt wurde. Anschließend wurde gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Das erhaltene Gewebe wurde einer Nachbehandlung mit einem wasserabweisenden Mittel unterzogen, wie dies in Beispiel 1 ausgeführt ist. Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Gewebes sowie des "Kontrollgewebes", das mit reinem Wasser anstatt mit der Enzymlösung behandelt worden war, sind in der nachstehenden Tabelle II zusammengefaßt.
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TABELLE II
Gewebe
Mit Enzym behandelt
Feuchtigkeitspermeabilität (g H2O/m3-24 h)
Unmittelbar nach der Behandlung Nach dem Waschen Nach dem Reinigen
Wasserdichtigkeit (mm H2O/cm2)
Unmittelbar nach der Behandlung Nach dem Waschen Nach dem Reinigen
Griff
Mit reinem Wasser behandelt
4500 3000
4200 3500
4000 3100
600 500
500 250
490 230
Unmittelbar nach der Be sehr weich weich
handlung sehr weich weich
Nach dem Waschen sehr weich weich
Nach dem Reinigen
Beispiel 3
Ein feiner schwarzer Baumwollstoff wurde mit einer wasserabweisenden Lösung wie in Beispiel 1 behandelt.
Eine Beschichtungsflüssigkext folgender Zusammensetzung 35 wurde hergestellt:
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M-2010 60 Teile
POLON MF-6 10 Teile
20% wäßrige Lösung von FINEGUM SP-1 (Natrium CMC, vertrieben von
DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO., LTD.) 30 Teile
ENZYLON CA-40 (Cellulase, vertrieben von
RAKUTO KASI KOGYO CO., LTD.) 0,2 Teile
20 min nach der Herstellung wurde obige Beschichtungszusammensetzung auf das Gewebe wie in Beispiel 1 aufgetragen, 3 min bei 1200C getrocknet und mit derselben Enzymlösung wie in Beispiel 1 auf die gleiche Weise behandelt. Das erhaltene Gewebe wurde einer Nachbehandlung mit einem wasserabweisenden Mittel unter Verwendung einer 5%igen wäßrigen Lösung von POLON MF-16 (Silikonemulsion, vertrieben von SHIN-ETSU CHEMICAL CO., LTD.), die 5% CAT FZ-31 (Katalysator, vertrieben von SHIN-ETSU CHEMICAL CO., LTD.) enthielt, unterworfen.
Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Gewebes sowie des zum Vergleich herangezogenen Gewebes, das anstelle der Enzymlösung mitreinem Wasser behandelt wurde, sind in der nachfolgenden Tabelle III aufgeführt.
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TABELLE III
Gewebe Mit reinem
Wasser be
handelt
Mit Enzym be
behandelt
Feuchtigkeitspermeabilität
(g H2O/m2-24 h)		 3200
Unmittelbar nach der Be
handlung		 4000 3300
Nach dem Waschen 4800 3000
Nach dem Reinigen 4500
Wasserdichtigkeit
(mm H2 O/cm2)
Unmittelbar nach der Behandlung Nach dem Waschen Nach dem Reinigen
Griff
Unmittelbar nach der Behandlung Nach dem Waschen Nach dem Reinigen
500 400
450 210
400 220
sehr weich weich
sehr weich weich
sehr weich weich

Claims (11)

M/26 221 PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer feuchtigkeitspermeablen Waterproof-Beschichtung auf einem Gewebe, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschichtungszusammensetzung auf Wasserbasis, die ein fumbildendes Polymer und ein wasserlösliches Polymer in einem Anteil von 5-70 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Beschichtungszusammensetzung, auf ein Gewebe aufbringt, das Gewebe trocknet oder hitzebehandelt, damit sich auf dem Gewebe ein Film ausbildet, und das Gewebe in ein Wasserbad taucht, das ein Enzym enthält, welches das wasserlösliche Polymer selektiv abbaut, wobei ein mikroporöser Film auf dem Gewebe ausgebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem das Gewebe mit einem wasserabstoßenden Mittel behandelt, bevor man die Beschichtungszusammensetzung aufbringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man das Gewebe, nachdem man es in das Wasserbad getaucht hat, welches das Enzym enthält, außerdem mit einem wasserabstoßenden Mittel behandelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als wasserlösliches Polymer ein wasserlösliches Cellulosederivat und als Enzym Cellulase einsetzt.
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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als wasserlösliches Polymer Stärke oder ein wasserlösliches Derivat davon und als Enzym Amylase einsetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet / daß man als wasserlös-
IQ liches Polymer ein wasserlösliches Protein und als Enzym Protease einsetzt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als wasserlösliches Polymer Natriumalginat und als Enzym Alginase einsetzt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anteil an wasser-
2Q löslichem Polymer 10-50 Gew.-% beträgt, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Beschichtungszusammensetzung.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß man ein Polyurethan, Polyacrylat, Polyvinylacetat, natürliches oder synthetisches Latex, Silikon oder eine Mischung dieser Polymere als filmbildendes Polymer einsetzt.
OQ 10. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß man ein Silikon oder einen Fluorkohlenwasserstoff als wasserabstoßendes Mittel einsetzt.
11. Gewebe, erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10.
DE19853543217 1984-12-07 1985-12-06 Verfahren zur herstellung einer feuchtigkeitspermeablen waterproof-beschichtung auf geweben Granted DE3543217A1 (de)

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