DE10344396B4

DE10344396B4 - Beschichtete Textilien und Verfahren zur Herstellung derselben

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Publication number: DE10344396B4
Application number: DE2003144396
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Hermanutz; Frank Dr. Gähr
Original assignee: Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Current assignee: Deutsche Institute fur Textil- und Faserforsc De
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: WO2005031061A1; DE10344396A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung beschichteter Textilien mit Beschichtungsmassen auf der Basis von Cellulosederivaten, dadurch gekennzeichnet, dass homogen niedrig-substituierte Celluloseester eines Substitutionsgrades von 0,1 bis 0,9, erhalten durch Direktveresterung, sowie einer Homogenität, ausgedrückt als Kristallisationsgrad von etwa 0 bis 20% in dekristallisierter Form in ein Lösungsmittel, das die Textilien allenfalls anlöst, eingebracht werden und das Lösungsmittel der erhaltenen Lösung der Beschichtungsmasse bei einer Temperatur von etwa 20 bis 160°C unter Ausbildung einer Beschichtung auf den Textilien verdampft wird.

Description

Die Erfindung betrifft beschichtete Textilien und ein Verfahren zur Herstellung solcher Textilien mit Beschichtungsmassen auf der Basis von Cellulosederivat.
Bekanntermaßen kann Zellstoff bzw. Cellulose aufgrund der Schwerlöslichkeit in gängigen Lösungsmitteln nicht zu Beschichtungsmassen verarbeitet werden. Zum Beschichten verwendet man deshalb üblicherweise synthetische Polymere, die bei Raumtemperatur zu einer fließfähigen Masse bzw. Lösung aufbereitet werden können. Hierbei haben Beschichtungsmassen aus Polyvinylchlorid, Polyurethan und Polyacrylat die größte Bedeutung erlangt. Um diese Beschichtungsmassen problemlos auf ein Trägermaterial auftragen zu können, werden große Anforderungen an das rheologische Verhalten und die Homogenität gestellt. Diese Beschichtungen zeigen einen hohen Entwicklungsstand, dennoch gibt es mit diesen Systemen Probleme: Zum Teil schlechte Haftung auf dem zu beschichtenden Material, Einsatz von Bindemitteln, was zur Verschlechterung der Komforteigenschaften führt und den Einsatz von Weichmachern nötig macht, die Alterung durch Licht und sonstige abiotische Einflüsse, die Entsorgung von PVC-beschichteten Textilien und der Restpasten. Die Basis für alle bisher im Handel etablierten Beschichtungen sind petrochemische Erzeugnisse. Das heißt, es handelt sich bei den nach dem Stand der Technik bekannten Beschichtungsmassen um Produkte auf synthetischer bzw. auf nicht nachwachsender Rohstoffbasis.
Aus diesen Gründen wären Beschichtungen auf Basis des nachwachsenden Rohstoffs Cellulose äußerst interessant. Nach dem beschriebenen Stand der Technik gibt es jedoch keine Beschichtungen auf Cellulosebasis. Dies hat seinen Grund in der Schwerlöslichkeit der Cellulose in gängigen Lösungsmitteln. Es ist bis heute nicht gelungen, aus Cellulose bzw. Zellstoff oder Baumwolllinters technisch verarbeitbare Beschichtungsmassen herzustellen.
Die Schwer- bzw. Unlöslichkeit der Cellulose in Lösemittelsystemen, die sich für die Beschichtung von Textilien eignen würden, ist in der Struktur der Cellulose begründet. Bei Cellulose oder allgemeiner bei Zellstoff handelt es sich um ein teilkristallines Material mit durchschnittlichen kristallinen Anteilen von bis zu 80%. In den Kristalliten bestehen zwischen den Celluloseketten starke intermolekulare Wasserstoffbrücken. Deshalb findet in Gegenwart von Lösemitteln lediglich eine Quellung in den amorphen, zwischenkristallinen Bereichen statt. Ein Ablösen der Ketten aus dem Kristallitverbund erfolgt nicht. Dennoch gibt es in der Technik etablierte Verfahren zur großtechnischen Verarbeitung von Celluloselösungen. Die Verfahrensschritte, mit denen die Auflösung der Cellulose erreicht wird und die Gründe, warum diese Lösungen nicht zur Beschichtung von Textilien geeignet sind, werden im folgenden erörtert.
Beim Viskoseverfahren, dem technisch wichtigsten Prozess zur Verarbeitung von Celluloselösungen (Herstellung von Celluloseregeneratfasern), werden die Kristallite des Zellstoffs durch Quellung in hochkonzentrierter Natronlauge aufgeschlossen. In diesem intrakristallin gequollenen Zustand wird die Cellulose mit Schwefelkohlenstoff derivatisiert. Diese Derivate, die sogenannten Xanthogenate, sind in 6%iger Natronlauge bis zu einem Gehalt von 8 Gew.-% löslich. Bei der Faserherstellung werden die Derivate im Koagulationsbad durch Schwefelsäure unter Abspaltung von Schwefelkohlenstoff und Schwefelwasserstoff (als Nebenreaktion) verseift. Die Anwendung der alkalischen Xanthogenatlösung kann in der Beschichtungstechnik aufgrund der hohen Toxizität des Schwefelkohlenstoffes nicht erfolgen. Die Regenerierung der Cellulose als Beschichtung ist nach dem heutigen Stand der Technik nicht realisierbar.
Beim Aminoxidverfahren zur Herstellung von Cellulosefasern des Lyocelltyps wird der Zellstoff zunächst in einem Gemisch aus N-Methylmorpholin-N-oxid und Wasser bei hoher Temperatur und unter Druck gequollen. Durch Abdestillieren von Wasser aus dem ternären System wird eine Auflösung der Cellulose erreicht. Aufgrund der hohen Verarbeitungstemperatur, der Aggressivität des Lösemittels und der schwierigen Entfernung des Lösemittels kann eine konventionelle Textilbeschichtung auf Basis dieser Celluloselösungen nicht durchgeführt werden.
In der US-A-4 302 252 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Cellulose in N,N-Dimethylacetamid (DMA) oder 1-Methyl-2-pyrrolidon unter Zusatz von 10 Gew.-% LiCl gelöst wird. Zur Erreichung von Cellulosekonzentrationen > 4 Gew.-% muss die Cellulose partiell hydrolysiert und aufwendig mit Lösungsmitteln voraktiviert werden. Eine kommerzielle Nutzung kann aufgrund der komplizierten Verfahrensgestaltung ausgeschlossen werden.
Der vorstehend geschilderte Stand der Technik wird bezüglich der angesprochenen Mängel auch nicht hinlänglich durch die Lehren der nachfolgend beschriebenen Druckschriften verbessert: Die EP 0 002 950 B1 betrifft ein Verfahren, mit dem einem Textilmaterial, das Polyester- oder Nylonfasern enthält, verbesserte dauerhafte Schmutzenfernungseigenschaften verliehen werden. Dies erfolgt durch Aufbringen einer wirksamen Menge eines wässrigen Gemisches, bestehend im wesentlichen aus Wasser und 0,001 bis 10 Gew.-% eines Wasserlöslichen polymeren Celluloseacetat-Bestandteils unter Bildung eines nassen textilen Materials, das mindestens 0,001 Gew.-% dieses wasserlöslichen polymeren Celluloseacetat-Bestandteils enthält. Der polymere Celluloseacetat-Bestandteil weist einen Substitutionsgrad an Acetylgruppen von 0,6 bis 0,9 auf. Das entstandene nasse textile Material wird so lange getrocknet, bis das gesamte Wasser im wesentlichen entfernt ist und ein trockenes Textilmaterial entsteht, das den polymeren Celluloseacetat-Bestandteil enthält. Nach dem bekannten Vorschlag ging es im wesentlichen darum, dem behandelten Textil solche Eigenschaften zu vermitteln, dass sie dauerhafte Verschmutzungen freigeben. Demgegenüber geht es bei der nachfolgend geschilderten Erfindung insbesondere darum, aufgebrachten Beschichtungen unter anderem eine gute Haftung auf textilen Grundmaterialien zu vermitteln. Die DE 1 174 291 B1 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten von Garnen, Geweben und Gewirken aus Polyamiden mit Cellulose, wobei die Polyamidformgebilde mit einer verdünnten Lösung eines Celluloseesters, insbesondere Celluloseacetat, besprüht oder in eine solche Lösung getaucht werden. Das Lösungsmittel wird anschließend entfernt. Die Esterschicht wird nach üblichem Verfahren alkalisch zu Cellulose verseift. Nach den Beispielen wird stets ein Cellulose-2,5-acetat eingesetzt. Insbesondere wird nach diesem bekannten Vorschlag eine Hydrolyse abschließend durchgeführt. Entsprechendes gilt für den Stand der Technik nach der DE 1 174 292 B . Auch hier wird ein Cellulose-2,5-acetat herangezogen. Dieses wird in Lösung auf die Formgebilde aufgebracht. Das Lösungsmittel wird verdampft. Anschließend wird auch hier das Cellulose-2,5-acetats zu Cellulose hydrolysiert. Die DE 1 206 846 B betrifft ein Verfahren zum luftdurchlässigen Beschichten von Geweben oder Gewirken aus synthetischen Fasern, Glasfasern und Wolle mit Cellulose. Diese Formgebilde werden mit einer verdünnten Lösung eines Celluloseesters besprüht oder in eine solche Lösung getaucht, die neben dem Cellulosederivat eine schwache organische Säure enthält. Nach Entfernen des Lösungsmittels wird die Celluloseesterschicht nach üblichem Verfahren alkalisch zu Cellulose verseift. Der Stand der Technik nach der EP 0 002 951 B1 entspricht weitgehend dem der erörterten EP 0 029 950 B1 und hebt sich von der nachfolgend beschriebenen Erfindung weitergehend dadurch ab, indem das eingesetzte Celluloseacetat einen Substitutionsgrad (bezogen auf die Acetylgruppe) von mehr als 0,9, jedoch nicht mehr als 2,3 aufweisen soll. Nach der WO 00/22224 ist der Zusatz von Hilfsstoffen in Form von Basen und Salzen im vorliegenden technischen Bereich üblich. Diese WO-Schrift bezieht sich ausschließlich auf sogenannte Cellulose A als Beschichtungsmaterial. Die Lösung hiervon wird durch Verseifen von Cellulosetriacetat (DS = 3) hergestellt. Bei einem Substitutionsgrad von 0,55 wird die „Cellulose A" wasserlöslich. Gemäß der nachfolgend geschilderten Erfindung wird ausschließlich direkt substituierte Cellulose eingesetzt, jedoch kein wasserlösliches Celluloseacetat, das auf die Hydrolyse höher substituierter Celluloseacetate zurückgeht. Die WO 96/37653 A1 offenbart im wesentlichen, dass das Einverleiben von Wirkstoffen in Beschichtungsmassen üblich ist. Das Beschichten, Imprägnieren oder Umhüllen erfolgt mit einer Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid, ggf. unter Zugabe von Wasser oder anderen Zusätzen. Als Aminoxid wird insbesondere N-Methyl-Morpholin-N-Oxid herangezogen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren so weiterzubilden, dass auch modifizierte nachwachsende Rohstoffe zur Beschichtung herangezogen werden können, um die angesprochenen Nachteile des Standes der Technik zu umgehen, insbesondere um bei aufgebrachten Beschichtungen eine gute Haftung an häufig verwendeten textilen Grundmaterialien zu erreichen. Hiermit kann insbesondere der Einsatz von Bindemittelsystemen und Weichmachern reduziert bzw. gänzlich umgangen werden. Die herangezogenen Beschichtungsmassen sollen preiswert sein und die beschichteten Textilien einem breiten Anwendungsspektrum zugänglich werden. Insbesondere sollen die Beschichtungen eine hohe Beständigkeit gegen Wassereinwirkung aufweisen, d. h. sie sollen bei Beregnung nicht merkbar quellen oder sich auflösen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass homogen niedrig-substituierte Cellulosederivate eines Substitutionsgrades von etwa 0,1 bis 0,9, erhalten durch Direktveresterung, sowie einer Homogenität, ausgedrückt als Kristallisationsgrund von etwa 0 bis 20, in dekristallisierter Form in ein Lösungsmittel, das die Textilien allenfalls anlöst, eingebracht werden und das Lösungsmittel der erhaltenen Lösung der Beschichtungsmasse bei einer Temperatur von etwa 20 bis 160°C unter Ausbildung der Beschichtung verdampft wird.
Im Rahmen der Erfindung werden also homogen niedrig-substituierte Celluloseester eines Substitutionsgrades von etwa 0,1 bis 0,9 in der aufgezeigten Weise herangezogen.
Es hat sich also in überraschender Weise gezeigt, dass aus Cellulosederivaten, die nach speziellen Derivatisierungsverfahren hergestellt werden ( DE-C-19638319 , DE-C-19635707 und DE 19856394 ), Beschichtungsmassen hergestellt werden können, die ohne aufwendige Aktivierungs- und Löseverfahren trotzdem eine unproblematische technische Applizierbarkeit ermöglichen. Als Derivate der Cellulose können durch Veresterung, Carbamoylierung, Amidierung, Veretherung und Acetalisierung Celluloseprodukte mit herausragenden Löseeigenschaften hergestellt werden. Die Celluloseprodukte mit herausragenden Löseeigenschaften, die erfindungsgemäß für Beschichtungen und zur Folienhestellung verwendet werden können, weisen insbesondere folgende Strukturen auf:.
worin bedeuten:
X = H, CH₃, C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉, C₅H₁₁ oder Phenyl (substituiert oder unsubstituiert);
NHR, wobei R H, Phenyl oder CONH₂ ist;
-[CONH]_n-CONH₂, wobei n eine ganze Zahl zwischen 1 bis 50 insbesondere zwischen 1 und 10 ist;
-OCOOR', wobei R' = H, CH₃, C₂H₅ oder Phenyl (substituiert oder unsubstituiert) ist;
Besonders bevorzugt sind als Celluloseester, Celluloseacetat, Celluloseformiat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat, Cellulosecarbamat und/oder Cellulosemaleat.
Bei den erfindungsgemäß herangezogenen homogen niedrig-substituierten Celluisederivaten hat es sich überraschender Weise gezeigt, dass sie, in homogener Lösung oder in heterogener Phase im intrakristallin gequollenen Zustand derivatisiert, in gelöster Form als Beschichtungsmassen verarbeitet werden können. Dies ist darauf zu rückzuführen, dass in der speziellen Syntheseführung, wie sie in den vorgenannten Patenten beschrieben wird, Produkte erhalten werden, die trotz geringen Substitutionsgrades von DS < 1 vollständig dekristallisiert sind und im Vergleich zu Zellstoff wesentlich verbesserte Löseeigenschaften zeigen. Aufgrund der verfahrensbedingt sehr homogenen Substituentenverteilung wird bereits bei sehr geringer Substitution eine hervorragende Löslichkeit in umweltfreundlichen Lösemitteln erreicht, wobei die charakteristischen Eigenschaften der Cellulose erhalten bleiben.
Im Rahmen der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung ist es nicht allein wichtig, dass es sich um niedrig-substituierte Cellulosederivate handelt, sondern diese homogen niedrig-substituierte Cellulosederivate darstellen. Die Homogenität der Substitution lässt sich in Form des Kristallisationsgrades zeigen, der zwischen etwa 0 und 20% liegt. Ein Überschreiten des Kristallisationsgrades von 20% führt dazu, dass ein Lösen in den später bezeichneten vorteilhaften Lösemitteln, insbesondere in den im Anspruch 6 angegebenen, nicht mehr möglich ist. Besonders bevorzugt ist der Bereich von etwa 0 bis 8%. Der Kristallisationsgrad lässt sich nach üblichen bekannten Methoden messen, beispielsweise nach Segal, L. et al. Textile Research J. 29 (1959) 786–794.
Bei der Ausbildung der Beschichtungslösung unterliegt die Erfindung keinen wesentlichen Beschränkungen. Es sollte sich hier vorzugsweise um ein umweltfreundliches Lösungsmittel handeln, insbesondere in Form von polaren Lösungsmitteln, wie beispielsweise Wasser und eine wäßrige Alkalilösung, oder von dipolar-aprotischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise DMA, NMP oder DMSO, wobei insbesondere Dimethylacetamid bevorzugt ist. Auch die Konzentration des homogen niedrig-substituierten Cellulosederivats in der Beschichtungslösung ist nicht kritisch. Sie kann im Allgemeinen zwischen etwa 4 und 20%, insbesondere zwischen etwa 8 und 14% liegen. Im Allgemeinen wird die Beschichtungslösung bei einer Temperatur von 0 bis 60°C, insbesondere von etwa 10 bis 30°C, auf die Textilien aufgebracht. Ein Überschreiten des Wertes von 60°C könnte dazu führen, dass die rheologischen Eigenschaften die Verarbeitung zu Beschichtungen erschweren.
Von Vorteil ist es, wenn die Beschichtungslösung auf eine Nullviskosität von etwa 0,1 bis 50 Pa·s, insbesondere auf eine Nullviskosität von etwa 2 bis 20 Pa·s, eingestellt wird. Dies ist eine vorteilhafte Steuerungsmöglichkeit, weil die Einstellung einer geeigneten Nullviskosität ein vorteilhafter Steuerungsmechanismus ist, insbesondere für Rakelbeschichtungen.
Nach dem Aufbringen der Beschichtungslösung folgt ein Verdampfen des darin enthaltenen Lösungsmittels, erfindungsgemäß in einem Bereich von etwa 20 bis 160°C, insbesondere zwischen etwa 20 und 100°C. Die geeignete Verdampfungstemperatur hängt von der Art des jeweiligen Lösungsmittels ab. Allerdings wird der Höchstwert von 160°C deswegen eingehalten, weil sonst im Falle von stickstoffhaltigen Derivaten eine Vergilbung eintreten kann.
Erfindungsgemäß ist es gelungen, aus Lösungen der angesprochenen Cellulosederivate beliebige Textilien zu beschichten, insbesondere in Form von Geweben, Gewirken und/oder Vliesen. Die Fasern dieser Textilien können vielfältiger Art sein, insbesondere handelt es sich um Baumwolle, Polyester, Polyamide und/oder Polyolefine und deren Mischungen. Die Beschichtung mit der Beschichtungslösung erfolgt nach gängigen Technologien, insbesondere bei den vorstehend bereits erörterten Temperaturen.
Grundsätzlich ist es möglich, der Beschichtungslösung Hilfsstoffe einzuverleiben, die nach Ausbildung der Beschichtung nachträglich ausgewaschen werden. Dabei erfolgt das Auswaschen mit solchen Lösungsmitteln, die das Material der Textilien und die Beschichtung nicht lösen, jedoch für derartige Hilfsstoffe ein Lösungsmittel darstellen. Durch den Einsatz derartiger Hilfsstoffe ist es möglich, nachträglich eine poröse oder mikroporöse Struktur in der Beschichtung auszubilden. Als Hilfsstoffe werden dabei insbesondere inerte Substanzen eingesetzt, die in dem jeweils in geeigneter Weise ausgewählten Lösungsmittel dispergierbar sind, wobei sie, wie gesagt, die niedrig-substituierten Cellulosederivate in der Beschichtung nicht lösen sollen. Als herauszulösende Substanzen kommen insbesondere wasserlösliche Salze in Frage, insbesondere Chloride und Sulfate von Alkali- und Edalkalimetallen, wobei die Salze von Natrium, Calcium und/oder Magnesium bevorzugt sind. Andererseits können auch Wachse in der Beschichtungslösung enthalten sein, die danach mit geeigneten Lösungsmitteln herausgelöst werden, um die angesprochene poröse oder mikroporöse Struktur zu bilden. Eine derartige poröse und mikroporöse Struktur der Beschichtung bietet Vorteile, die nachstehend näher erläutert werden.
Erfindungsgemäß erhält man also die poröse/mikroporöse Beschichtung, indem der Cellulosederivat-Beschichtungslösung darin unlösliche Verbindungen, wie beispielsweise das bezeichnete Natriumchlorid, zugesetzt werden, die dann ausgewaschen werden, wobei ein Hohlraum bzw. eine Pore gebildet wird. Die Größe der Pore und deren Verteilung kann über die Korngröße und deren Verteilung des Zusatzes eingestellt werden. Die Hohlräume wirken isolierend, was besonders gute physiologische Trageeigenschaften hervorruft. Die Hohlräume können auch zur späteren Aufnahme von Wirkstoffen eingesetzt werden, die dann im Gebrauch des beschichteten Materials gezielt an die Umgebung oder einen Körper abgegeben werden. Beispielsweise können mit Wirkstoff ausgerüstete Materialien zur gezielten Medikation eingesetzt oder antiseptisch wirkend ausgerüstet werden.
Schließlich ist es möglich, der Beschichtungslösung Wirkstoffe einzuverleiben, die in dem Fertigerzeugnis ihre Wirksamkeit entfalten, wobei es sich hier um feste und/oder flüssige Substanzen handeln kann. Diese Wirkstoffe bzw. Additive, z. B. Medikamente, Menthol oder Parfumöle, die mit den Beschichtungsmassen verträglich sind, können demzufolge direkt der Beschichtungslösung zugesetzt werden. Die Additive bzw. Wirkstoffe verbleiben in der Beschichtung und können dann bei Gebrauch gezielt abgegeben werden. Die Dosierung kann besonders einfach gestaltet werden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen beschichteten Textilien bieten vielfältige Vorteile. Sie lassen sich mit besonderem Vorteil mit konventionellen Farbmitteln färben. Hierbei handelt es sich insbesondere um Cellulosefarbstoffe, hier insbesondere um Reaktiv- oder Substantivfarbstoffe.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß auf den behandelten Textilien aufgetragenen Beschichtungsmassen besteht darin, dass sie homogen sind und im Wesentlichen die technischen Rahmenbedingungen erfüllen, wie beispielsweise Wasserdichtheit, Wasserdampfdurchlässigkeit, Waschbeständigkeit und Färbbarkeit. Besonders hervorzuheben ist die Anfärbbarkeit der Beschichtungen mit Baumwollfarbstoffen, die erfindungsgemäß erstmals ermöglicht wird.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von verschiedenen Beispielen noch näher erläutert werden.
Beispiel 1
Dieses Beispiel erläutert näher die Beschichtungsherstellung und die Beschichtungseigenschaften.
Die 1 stellt Fließkurven von Cellulose-0.5-acetat-Beschichtungsmassen in DMA/LiCl(2%), 20°C dar.
Die 1 beschreibt für die vorliegende Erfindung repräsentative Cellulosederivate, die rheologische Untersuchung einer der Beschichtungsmassen von niedrig-substituiertem Celluloseacetat mit einem DS von 0,5 gelöst in Konzentrationen von 6–14 Gew.-% in DMA dargestellt. Der DP des eingesetzten CA betrug 370. Als Lösevermittler wurden jeweils 2% LiCl zugesetzt. Überraschenderweise zeigen auch konzentriertre Lösungen Nullviskositäten kleiner als 100 Pas, was diese Lösungen zur Herstellung von Beschichtungen besonders geeignet macht. Es hat sich gezeigt, dass mit allen aus Cellulosederivaten hergestellten Beschichtungsmassen, deren Nullviskosität geringer als 100 Pas ist, Beschichtungen hergestellt werden konnten. Überraschenderweise stören Lithiumchloridzusätze die Beschichtungseigenschaften nicht, solange der Lithiumchloridgehalt der Beschichtungsmasse unter 4 Gew.-% gehalten wird. Es werden bei der erfindungsgemäßen Herstellung homogene, geschlossene Beschichtungen erhalten.

Die Wasserdichtheit der beschichteten Materialien wurde nach DIN 53886 bestimmt. Die Ergebnisse ausgewählter Materialien in Abhängigkeit von der Beschichtungsdicke sind in Tabelle 1 dargestellt. Tab. 1 (Wasserdichtheit ausgewählter Materialien in cm Wassersäule)

Beschichtungsmasse	Cellulose-0.5-acetat		Cellulose-0.4-carbamat		Cellulose-0.5-propionat		Cellulose-0.4-maleat
Dicke der Beschichtungen [μm]	25 μm	50 μm	25 μm	50 μm	25 μm	50 μm	25 μm	50 μm
Polyester (hydrophobiert)	> 160	> 160	> 160	> 160	> 160	> 160	> 160	> 160
Polyester (unbehandelt)	80	> 160	60	> 160	90	> 160	140	> 160
Polyamid	50	> 160	55	> 160	65	> 160	150	> 160
Baumwolle	115	> 160	120	> 160	120	> 160	130	> 160

Tab. 2 (WDD ausgewählter beschichteter Materialien (Beschichtungsdicke: 50 μm))

Beschichtungsmasse	Cellulose-0.5-acetat	Cellulose-0.4-carbamat	Cellulose-0.5-propionat	Cellulose-0.4-maleat
Polyester (hydrophobiert)	1680	1956	2033	2056
Polyester (unbehandelt)	2210	2302	2188	2199
Polyamid	1591	2155	1901	2345
Baumwolle	1923	2236	2033	2253

Die Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD) wurde nach DIN 53122 mit der sogenannten Bechermethode bestimmt. Dargestellt sind ausgewählte beschichtete Materialien mit einer Beschichtungsdicke von 50 μm. Die in Tabelle 2 dargestellten Werte beziehen sich auf g (Wasser)/m² 24 h.
Damit werden mit den erfindungsgemäßen Beschichtungen Werte von Sympatex^® erreicht. Die Hersteller von Sympatex^® geben für die Wasserdampfdurchlässigkeit ihrer Produkte folgende Werte von 2500–2700 g/m²/24 h. Dies verdeutlicht die ausgezeichnete Eignung der beschichteten Materialien im Outdoorbereich.
Beispiel 2 (Herstellung Cellulose-0.5-acetat-Beschichtung)
1 kg Chemiezellstoff mit DP 450 wird in in einem Sigma-Kneter mit 5 l 20%iger Natronlauge behandelt und anschließend auf 33% Cellulosegehalt abgepresst.
Die Lauge wird durch Methanolspülung bis auf einen Restgehalt von 0,5 bis 1,5 Gew.-% NaOH entfernt. Danach wird auf einen Cellulosegehalt von 35% abgepresst.
Zur Acetylierung werden 4 L Essigsäureanhydid im Sigma-Kneter vorgelegt und auf 5°C gekühlt. Innerhalb von 15 Minuten wird die aktivierte Cellulose zugegeben.
Die Reaktions-temperatur wird auf 40°C eingestellt. Nach 45 Minuten wird das Cellulose-0.5-acetat abfiltriert und gewaschen und getrocknet.
Das Lösemittel DMA oder DMSO wird vorgelegt und 10 Gew.-% Cellulose-0.5-acetat unter intensivem Rühren zugegeben. Anschließend wird im Falle von DMA 2 Gew.-% Lösevermittler (LiCl) zugesetzt. Die Auflösung erfolgt bei Raumtemperatur. Die Lösungen mit einer Drucknutsche filtriert unter Vakuum entgast. Beschichtungsversuche werden mit einer Walzeneinheit mit variabler Rakel der Fa. Mathis durchgeführt. Beschichtet wird kontinuierlich mit einer Breite von 30 cm und einer Geschwindigkeit von 2 m/min. Die Beschichtungen werden mit Auftragsdicken von 100 bis 500 μm durchgeführt. Eingesetzt werden Polyester-, Baumwoll-, und Polyamidgewebe.
Nach beendeter Beschichtung werden die Materialien in einem Mathis Spannrahmentrockner bei 100°C getrocknet, mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Beispiel 3 (Herstellung Cellulose-0.5-propionat-Beschichtung)
Die Zellstoffaktivierung wird analog Beipiel 1 durchgeführt. Zur Propionierung werden 4 L Propionsäureanhydrid im Sigma-Kneter vorgelegt. Innerhalb von 15 Minuten wird die aktivierte Cellulose bei 20°C zugegeben. Die Reaktions-temperatur wird auf 40°C eingestellt. Nach 45 Minuten wird das Cellulose-0.5-propionat abfiltriert und gewaschen und getrocknet.
Das Lösemittel DMA oder DMSO wird vorgelegt und 10 Gew.-% Cellulose-0.5-propionat unter intensivem Rühren zugegeben. Anschließend wird im Falle von DMA 2 Gew.-% Lösevermittler (LiCl) zugesetzt. Die Auflösung erfolgt bei Raumtemperatur. Die Lösungen mit einer Drucknutsche filtriert unter Vakuum entgast. Beschichtungsversuche werden analog Beispiel 1 durchgeführt.
Beispiel 4 (Herstellung Cellulose-0.4-maleat-Beschichtung)
Die Zellstoffaktivierung wird analog, Beipiel 1 durchgeführt. Zur Maleatherstellung werden 4 kg Maleinsäureanhydrid bei 85°C im Sigma-Kneter aufgeschmolzen. Innerhalb von 15 Minuten wird die aktivierte Cellulose bei 85°C zugegeben. Die Reaktionstemperatur wird auf 90°C eingestellt. Nach 60 Minuten wird das Cellulose-0.4-maleat heiss abfiltriert und gewaschen und getrocknet..
Das Lösemittel DMA oder DMSO wird vorgelegt und 10 Gew.-% Cellulose-0.4-maleat unter intensivem Rühren zugegeben. Anschließend wird im Falle von DMA 2 Gew.-% Lösevermittler (LiCl) zugesetzt. Die Auflösung erfolgt bei Raumtemperatur. Die Lösungen mit einer Drucknutsche filtriert unter Vakuum entgast. Beschichtungsversuche werden analog Beispiel 1 durchgeführt.
Beispiel 5 (Herstellung Cellulose-0.4-carbamat-Beschichtung)
Die Zellstoffaktivierung wird analog Beipiel 1 durchgeführt. Zur Carbamatsynthese werden 3 kg Harnstoff innerhalb von 40 Minuten aufgeschmolzen und auf 175°C erhitzt. Während 35 Minuten wird die aktivierte Cellulose zugegeben und Methanol während 30 min abdestilliert. Das Reaktionsgemisch wird auf 145°C erwärmt und entstehender Ammoniak über einen Stickstoffstrom ausgetragen und in Schwefelsäure ausgefangen. Nach einer Reaktionszeit von 100 min wird das Reaktionsgemisch in essigsaures Wasser ausgetragen und das Cellulose-0.4-carbamat abfiltriert. Das Produkt wird gewaschen, abgepresst und getrocknet Das Lösemittel DMA oder DMSO wird vorgelegt. Es werden 10 Gew.-% Cellulose-0.4-carbamat unter intensivem Rühren zugegeben. Anschließend wird im Falle von DMA 2 Gew.-% Lösevermittler (LiCl) zugesetzt. Die Auflösung erfolgt bei Raumtemperatur. Die Lösungen mit einer Drucknutsche filtriert unter Vakuum entgast. Beschichtungsversuche werden analog Beispiel 1 durchgeführt.

Claims

Verfahren zur Herstellung beschichteter Textilien mit Beschichtungsmassen auf der Basis von Cellulosederivaten, dadurch gekennzeichnet, dass homogen niedrig-substituierte Celluloseester eines Substitutionsgrades von 0,1 bis 0,9, erhalten durch Direktveresterung, sowie einer Homogenität, ausgedrückt als Kristallisationsgrad von etwa 0 bis 20% in dekristallisierter Form in ein Lösungsmittel, das die Textilien allenfalls anlöst, eingebracht werden und das Lösungsmittel der erhaltenen Lösung der Beschichtungsmasse bei einer Temperatur von etwa 20 bis 160°C unter Ausbildung einer Beschichtung auf den Textilien verdampft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Substitutionsgrad zwischen etwa 0,3 und 0,7 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die niedrig-substituierten Celluloseester eine Homogenität, ausgedrückt als Kristallisationsgrad von etwa 0 bis 8% aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslösung bei einer Temperatur von 0 bis 60°C, insbesondere von etwa 10 bis 30°C, auf die Textilien aufgebracht wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein umweltfreundliches Lösungsmittel, insbesondere in Form von polaren Lösungsmitteln, insbesondere in Form von Wasser, von dipolar-aprotischen Lösungsmitteln, wie insbesondere Dimethylacetamid, eingesetzt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfen des Lösungsmittels zwischen etwa 20 und 100°C durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Celluloseester Celluloseacetat, Celluloseformiat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat, Cellulosecarbamat und/oder Cellulosemaleat eingesetzt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungslösung Hilfsstoffe, die nach Ausbildung der Beschichtung nachträglich ausgewaschen werden, einverleibt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstoffe, insbesondere zur nachträglichen Ausbildung einer porösen oder mikroporösen Struktur in der Beschichtung, lösungsmittellösliche inerte Substanzen eingesetzt werden, wobei zu deren Herauslösen Lösungsmittel herangezogen werden, die die niedrig-substituierten Celluloseester nicht lösen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als herauszulösende Substanzen wasserlösliche Salze, insbesondere Dichloride und Sulfate von Alkali- und Erdalkalimetallen, insbesondere von Natrium, Calzium und/oder Magnesium, verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur nachträglichen Ausbildung der porösen oder mikroporösen Struktur in der Beschichtung Wachse eingesetzt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslösung auf eine Nullviskosität von etwa 0,1 bis 50 Pa·s, insbesondere auf eine Nullviskosität von etwa 2 bis 10 Pa·s, eingestellt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungslösung Wirkstoffe einverleibt werden, die in dem Fertigerzeugnis wirksam sind, insbesondere in Form von festen oder flüssigen Substanzen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Textilien Gewebe, Gewirke und/oder Vliese behandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Textilien auf Baumwolle, Polyester, Polyamid 6, Polyamid 66 und/oder Polypropylen beruhen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgebildete Beschichtung mit konventionellen Farbmitteln gefärbt wird, insbesondere mit Cellulosefarbstoffen.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Cellulosefarbstoffe Reaktiv- oder Substantivfarbstoffe eingesetzt werden.
Beschichtete Textilien auf der Basis von Celluloseestern, erhältlich nach einem Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17.