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Verfahren zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von
Zellulosematerialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Zellulosematerialien in Form von Fasern, Gespinsten, gewebten oder gewirkten textilen Flächengebilden durch Behandlung derselben mit Stoffen, welche befähigt sind, bei Einstellung bestimmter PH-Werte mit sich selbst oder dem Zellulosematerial in Reaktion zu treten bzw. zu vernetzen, wodurch sowohl die Trockenals auch die Nass-Knittererholungseigenschaften verbessert werden. Bei den bisherigen Verfahren wird so gearbeitet, dass man diese zur Vernetzung befähigten Stoffe zusammen mit Katalysatoren aufbringt, die bei TemperatUren über 1000C Säure abspalten und somit die Einstellung des pH-Wertes für die Vernetzung bewirken.
Andere Arbeitsweisen beruhen darauf, dass man diese Stoffe zusammen mit starken Säuren oder gegebenenfalls auch mit Alkalien in wässeriger Lösung oder zumindest bei Anwesenheit von grösserenMen- gen Wasser (über 10% vom Warengewicht) durch eine längere Einwirkungszeit bei Temperaturen von 20 bis 600C zur Einwirkung bringt.
Im ersteren Fall wird wohl eine Verbesserung der Trocken- und Nass-Knittererholung erzielt, es tritt jedoch gleichzeitig einsehr bedeutender Festigkeitsabfall ein, der bis zu 6 Olo des Ausgangswertes betragen kann. Die Nass-Knittererholung bei dieser Arbeitsweise ist eine ungenügende. Bei der zweiten Arbeitsweise wird wohl eine gute Nass-Knittererholung erreicht, bei einer verhältnismässig geringenFaserschädigung, es ist jedoch bei dieser Arbeitsweise wieder keinerlei Trocken-Knittererholung zu erzielen.
Es wurde gefunden, dass man bei Fasermaterialien, die zur Gänze oder vorwiegend aus nativer oder regenerierter Zellulose bestehen, durch Behandlung mit Stoffen, welche befähigt sind, mit sich selbst oder der Zellulose bei Einstellung bestimmter pH-Werte zu vernetzen, sowohl sehr gute Trocken- als auch Nass-Knitterwinkel mit relativ geringen Festigkeitsverlusten erzielen kann, wenn man die Reaktion bei Anwesenheit einer genau kontrollierten Wassermenge von 3 bis 100/0, vorzugsweise 4-7% Wasser vom Warengewicht, durchführt. Der Festigkeitsverlust ist bei diesem Verfahren wesentlich geringer und beträgt im Maximum nur 30% von der Ausgangsfestigkeit der Ware.
Steigert man den Feuchtigkeitsgehalt und damit den Quellungszustand des Fasermaterials über 10%, so nimmt die Trocken-Knittererholung sehr stark ab, während die Nass-Knittererholung auch noch bei höheren Feuchtigkeitsgehalten erhalten bleibt.
Gemäss der Erfindung wird in der Weise gearbeitet, dass man das zu behandelnde Fasermaterial entweder vorerst durch Tränken oder Tauchen in Lösungen von Stoffen behandelt, welche bei Einstellung bestimmter pH-Werte mit sich selbst oder der Zellulose zu vernetzen vermögen, die Lösungen dieser Stoffe abquetscht und diese Stoffe durch Trocknen in das so behandelte Fasermaterial einlagert, oder man geht in der Weise vor, dass man die zur Vernetzung befähigten Stoffe zusammen mit der für die Einstellung des pH-Wertes erforderlichen Menge an Säure oder Alkali in Form von nicht wässerigen Lösungen oder Emulsionen in indifferenten nicht wässerigen Flüssigkeiten zugleich mit dem zur Erreichung einer Wassermenge von 3 bis 100/0 vom Warengewicht erforderlichen Wasser auf das trockene Gewebe aufbringt.
Dadurch ist es möglich, diese Stoffe ohne Verwendung von grösseren Wassermengen so gleichmässig in der zu behandelnden Ware zu verteilen, wie es für einen gleichmässigen Ablauf der Vernetzungsreaktion erforderlich ist.
Als Stoffe, welche befähigt sind, mit sich selbst oder der Zellulose zu vernetzen, sind nachstehende Stoffe bekannt :
Im p-Bereich unter 2 vernetzen :
Formaldehyd, Polyoxymethylen, Acetale oder davon abgeleitete Verbindungen, Aminoplast bildende
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Stoffe, wie die Methylolverbindungen von Harnstoff, Xthylen und Propylenharnstolf bzw. Oxyäthylen- harnstoff, Thioharnstoff, Dicyandiamid, Guanidin, Urethane. Säureamide von ein-und mehrbasischen Carbonsäuren und 1-5 C-Atomen. Weiters Methylolverbindungen der Aminotriazine und Triazone und deren Verätherungsprodukte.
Im PH-Bereich über 12 vernetzen Stoffe, wie Mono- oder Dichlortriazon, Vinylsulfonverbindungen und deren Derivate, Acrylamidverbindungen, Epoxyd- und Diepoxydverbjndungen, Diglycidäther.
Es kann sowohl im einstufigen als auch im zweistufigen Verfahren gearbeitet werden, indem man in einem Behandlungsgang eine Lösung oder Emulsion in einer nicht wässerigen Flüssigkeit zugleich die Vernetzungskomponente zusammen mit der erforderlichen Menge an Säure bzw. Alkali und der Wassermenge zum Auftrag bringt, oder in einem zweistufigen Verfahren erst durch Tauchen in wässerigen Lösungen, welche die zur Vernetzung geeigneten Stoffe enthalten, in das Behandlungsgut bringt, den Überschuss der Lösung abquetscht oder absaugt und das Behandlungsgut trocknet, in der zweiten Behandlungsstufe gelangt das so behandelte Behandlungsgut zur Vernetzung mit den eingelagerten Stoffen, indem man eine Lösung oder Emulsion einer starken Säure oder säureabspaltender Mittel, beispielsweise Chlorwasserstoffsäure, oder Alkali bzw.
Natriumhydroxyd und der erforderlichenWassermenge in einer indifferenten, nicht wässerigen Flüssigkeit auf das Behandlungsgut aufträgt. Die Wassermenge ist dabei erfindungsgemäss so zu bemessen, dass nach dieser Behandlung die Feuchtigkeitsmenge, welche sich aus der Summe der Wassermenge, welche als hygroskopisches Wasser im Fasermaterial enthalten war, plus der Wassermenge, welche mit dem Lösungsgemisch bzw. Emulsion aufgetragen wurde, 3-100/0, vorzugsweise 4-7%, vom Warengewicht beträgt. Werden diese Bedingungen eingehalten, so erhält man eine Ware, welche nicht nur eine sehr gute Nass-Knittererholung zeigt, sondern auch eine sehr gute Trocken-Knittererholung, was bei den bisherigen Verfahren, welche mit grösseren Wassermengen arbeiten, nicht möglich war.
Es ergeben sich Nass- und Trocken-Knitterwinkel von 1500 und darüber. Die Festigkeitsverluste, welche bei den bisherigen Verfahren, welche eine Vernetzung durch thermische Behandlung durchführen, bis zu 6eo von der Ausgangsfestigkeit betragen, betragen bei diesem Verfahren, welches die Vernetzung bei Temperaturen von 10 bis 60 C, vorzugsweise jedoch 20-30 C, vornimmt, nur bis zirka 3Wo der Ausgangsfestigkeit. Es genügt, dass man von diesen Lösungen bzw. Emulsionen nur 10-200/0 vom Warengewicht aufbringt, was durch Besprühen oder Aufpflatschen erfolgen kann. Das Aufpflatschen wird in bekannter Weise so vorgenommen, dass man die textilen Flächengebilde über eine Walze zieht, welche in ihrem unteren Teil in die Behandlungsflüssigkeit eintaucht.
Durch entsprechende Einstellung der Umlaufgeschwindigkeit dieser Walze in bezug auf dieWarengeschwindigkeit lässt sich das Quantum der aufgetragenen Flüssigkeit innerhalb der erforderlichen Mengen steuern. Der Auftrag durch diese Walze kann gegebenenfalls durch eine Gravierung der Walze mit feinen Punkten und Abstreichung der Walze durch Rakel in bekannter Weise unterstützt werden.
Als indifferente, nicht wässerige Flüssigkeiten sind solche geeignet, welche ein Lösungsmittel für starke Säuren, beispielsweise Chlorwasserstoffsäure oder auch Chlorwasserstoff abgebende Mittel, wie Säurechloride und Chlorakläther, darstellen, oder welche für die Vernetzung in hohen pH-Bereichen ein Lösungsmittel für starke Alkalien, beispielsweise Natriumhydroxyd, darstellen und gleichzeitig auch befähigt sind, geringe Wassermengen zu lösen oder aufzunehmen, weiters sind auch nicht wässerige Flüssigkeiten geeignet, in welchen sich wässerige Lösungen von Chlorwasserstoff oder Natriumhydroxyd emulgieren lassen.
Als indifferente, nicht wässerige Lösungsmittel für die Vernetzung bei niederen pH-Werten können verwendet werden : Carbonsäuren oder Oxycarbonsäuren mit 1-6 C-Atomen. Zur Vernetzung bei niederen und höheren pH-Werten können weiters verwendet werden : primäre und sekundäre Alkohole, Ketone, Ester, Acetale, Kohlenwasserstoffe und aromatische Verbindungen mit Flüssigkeitscharakter.
Nach dieser Behandlung, welche bei Temperaturen von 10 bis 60 C, vorzugsweise jedoch bei Raumtemperatur von 20 bis 25 C, vorgenommen wird, wird das Behandlungsgut, beispielsweise durch Aufrol-
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der Lagerung stattfindet, wird das Behandlungsgut neutral oder alkalisch ausgewaschen, gegebenenfalls noch einer besonderen Kochwäsche unterzogen.
Beispiel l : Ein Baumwollgewebe in Popelineeinstellung wird mit einer Lösung von 150 g/l eines Handelsproduktes, das 50% zig in bezug auf Dimethyloloxyäthylenharnstoff ist, durch Eintauchen beispielsweise auf einem Foulard behandelt, auf zirka 701o abgepresst und auf einem Spannrahmen auf eine Restfeuchtigkeit von 3 bis 4% getrocknet.
Das so behandelte Gewebe wird dann unter mässiger Spannung über eine Rolle geführt, welche in ihrem unteren Teil In einem Trog läuft, welche nachstehende Lösung enthält, während sie in ihrem
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Oberteil die darüber geführte Ware leicht berührt. Durch Änderung der Laufgeschwindigkeit dieser Rolle in bezug auf das'Gewebe kann die Aufnahme dieser Lösung so eingestellt werden, dass 10-20 Gew.-% be- zogen auf das Warengewicht von dieser Lösung auf das Gewebe aufgetragen werden. Die Ware wird im weiteren Verlauf auf Rollen aufgewickelt und durch Einpacken in Folien vor dem weiteren Austrocknen geschützt. Nach einer Lagerzeit von 3 bis 4 h wird die Ware auf einer Kontinuewaschanlage im breiten Zustand ausgewaschen und einer heissen alkalischen Waschbehandlung unterworfen und getrocknet.
Die Zusammensetzung der Behandlungslösung ist dabei wie folgt :
88 Teile Isopropylalkohol,
12 Teile Salzsäure 34% Gehalt an Chlorwasserstoff.
Beispiel 2 : Ein wie in Beispiel 1 vorbehandeltes Gewebe wird durch Auftragen von 20 bis 251o in der im vorigen Beispiel beschriebenen Weise mit nachstehender Emulsion von Salzsäure in einer Fraktion von Kohlenwasserstoffen von 150 bis 1800C und einem möglichst niedrigen Gehalt an aromatischem Kohlenwasserstoff behandelt und in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise fertiggestellt :
86 Teile Kohlenwasserstoff (Testbenzin),
2 Teile Emulgator, bestehend aus Polyglykoläther oder Ester von 4 bis 6 Mol Äthylenoxyd,
12 Teile Salzsäure 341o Gehalt an Chlorwasserstoff.
Das Gemisch wird durchSchnellrührer in Emulsion gebracht und weiters nach einer Reaktionszeit von 3 bis 4 h ausgewaschen.
Beispiel 3 : Eine Webware aus Baumwolle, welche, wie in Beispiel 1 ausgeführt, mit einer Lösung von Dimethyloloxyäthylenharnstoff behandelt wurde, wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 5 bis Wo getrocknet und anschliessend in der beschriebenen Weise durch Pflatschen mit einer Lösung behandelt, welche aus
66 Teilen Kohlenwasserstoff einer Fraktion von 150 bis 1800C,
34 Teilen Acetylchlorid besteht ; nach einer Lagerungszeit von 3 bis 4 h wird neutralisiert und ausgewaschen.
Beispiel 4 : Eine Baumwollwebware wird mit 150 g im Liter des Glykoldiglycidäthers in bekannter Weise durch Foulardieren behandelt und getrocknet. Das so behandelte Gewebe wird mit nachstehender Emulsion durch Pflatschen behandelt, wobei die Ware 20-30% dieser Lösung aufnimmt :
76 Teile Benzin Fraktion 150-180 C,
20 Teile Ätznatronlösung in Wasser 50go,
4 Teile Emulgator, bestehend aus einem Polyglykoläther mit 6-8 Mol Äthylenoxyd.
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30 Teile Isopropylalkohol,
10 Teile Polyoxymethylen,
5 Teile Salzsäure mit einem Gehalt von 34% Chlorwasserstoff, 3 Teile Glycerin.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Zellulosematerialien, insbesondere zur Erreichung einer verbesserten Nass-und Trockenknittererholung, durch Behandlung mit Stoffen, welche befähigt sind, mit der Zellulose bei extrem niederen oder extrem hohen PH-Werten in Reaktion zu treten, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellulosematerial, in dem die zur Vernetzung erforderlichen Stoffe eingelagert sind, bei einem Wassergehalt von 3 bis lOgo, vorzugsweise 4-7po, durch Aufbringen einer Säure oder Säure abspaltender Stoffe von PH-Werten unter 2 oder von Alkalien von pli-Werten über 12 in einem homogenen Gemisch mit einer gegen diese Säuren bzw.
Alkalien indifferenten, nicht wässerigen Flüssigkeit bei einer Temperatur von 10 bis 60oC, vorwiegend 15-20 C, zur Reaktion gebracht wird.