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Verfahren zur Ausrüstung von Humanhaaren, Wolle und Baumwolle Gegenstand
vorliegender Erfindung ist ein Verfahren nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P
16 19 166.5-43) zur Ausrüstung von Humanhaar,.Wolle und Baumwolle durch gemeinsame
Einpolymerisation von N-Vinylpyrrolidon und hydrophoben Monomeren. Im Hauptpatent
wird beschrieben, daß durch eine Polymerisation von N-Vinylpyrrolidon in Gegenwart
des Substrates waschfeste Ausrüstungen von Wolle, Baumwolle
und
Humenhaar unter milden Bedingungen erreichbar sind. Durch diese Einpolymerisation
werden einige Eigenschaftsverbesserungen der genannten Faser erzielt. Solche Eigenschaftsverbesserungen
sind beispielsweise bei Wolle bessere Bauschelastizität, nnitterfestigkeit, Waschbeständigkeit
und Farbsäureaufnahme, bei geschädigtem Humanhaar Verbesserung der Eigenschaften
wie Griff ünd Glanz und bei Baumwolle erhöhte Elastizität und gleichmäßigere Anfärbbarkeit.
Die im Hauptpatent aufgeführten Vorteile der Einpolymerisation werden verstärkt
bzw. können vielseitigere Anwendung finden.
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So sind i,B. auf diese--Weise-ausgerUstete, gewellte Humanhaarsträhnen
stabiler gegen die Einwirkung von Luftfeuchtigkeit als die auf im Hauptpatent beschriebene
Ausrüstungsart behandelten Strähnen. Außerdem wird eine weiter verbesserte Anfärbbarkeit
insofern erzielt, als die auf diese Weist ausgerüsteten Fasern weniger Balkenbildung
beider Anfärbung aufweisen, d.h. es treten deutlichere Egalisiereffekte auf.
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Die vorgenannte Anfälligkeit gegen Luftfeuchtigkeit spielt eine besondere
Rolle be dem kosmetischen Prozeß der Dauerwellung bzw. der Wasserwellung. Bekanntlich
werden Humanhaare durch Aufgabe einer Dauerwelle mit Wicklerdurchmesseer von ca.
0,8 cm in einen Spannungzustand versetzt, der eine erhöhte Haltbarkeit der anschliessend
aufgebrachten Wasserwelle garantiert. Dabei werden Wickler mit einem Durchmesser
von ca. 2 cm verwendet. Werden die dauer- und wassergewellten Haare in eine Frisur
gelegt und anschließend einer sehr starken Luftfeuchtigkeit ausgesetzt, so schlägt
die Dauerwelle durch, das Haar ist gekräuselt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
ausgerüstete Haare weisen dieses Durchschlagen der Dauerwelle in weit geringeren
Maße auf. Außerdem zeigt die Wasserwelle der auf diese
Weise ausgerüsteten
Haare eine deutlich längere Haltbarkeit im Vergleich zu einer Wasserwelle ohne Zusatz,
sowie auch im Vergleich zur Wasserwelle mit handelsüblichen Haarfestigern. Besonders
starke Effekte werden erzielt, wenn der Vorgang der Einpolymerisation an Haar durchgeführt
wird, das auf Wasserwellwickier gewickelt und nach-Trocknen lediglich, ebenso wie
bei einer Wasserwelle, unter Verwendung eines handelsüblichen Haarfestigers ausgeka..mmt
wird. Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße.AusrUstung auch mit dem Einsatz
eines handelsüblichen Festigers kombiniert werden kann. Die genannten Vorteile werden
besonders deutlich bei feinen Haaren, die erfahrungsgemäß weniger haltbare Frisuren
ergeben.
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Diese Haarqualität erhält durch das erfindungsgemäße Einpolymerisationsverfahren
mehr "Volumen" und wird in seinem Wellverhalten dem Normalhaar ähnlich. Bei Wolle
und Baumwolle bewirkt die erfindungsgemäße Ausrüstung eine erhöhte Knitterfestigkeit,
vor allem bei der Einwirkung von Wasser bzw. erhöhter Luftfeuchtigkeit auf die Gewebe.
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Je nach Art und Menge des -zugesetz-ten hydrophoben Monomeren wird
die wasser- und/oder ölabweisende Wirkung verändert. Speziell bei Textilfasern kann
durch das erfindungsgemäße Verfahren je nach Verhältnis von b- Vinyl-pyrrplidon
zun hyurophoben Monomeren die Abriebfestigkeit in verschiedenen Graden verändert
werden und Antifilzeffekte bzw. die diesen Effekten entgegenstehende Verbesserung
der Filzfähigkeit erreicht werden.
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Als weiterer Vorteil vorliegender Erfindung der Ausrüstung durch Copolymerisation-vpn
Acryl- und / oder Methacrylestern mit N - Vinylpyrrolidon ist die Tatsache. anzusehen,
daß durch eine Art Lösungvermittlung das hydrophobe Monomere in die Faser eindringt.
Die bisher bekannten Arbeiten und Patente, die derartige Ausrüstungen
beispielsweise
mit reinem Acrylester beschreiben, erzielen gröBtenteils nur oberflachliche Beeinflussungen
der Faser. AuBerdem muß in organischen Lösungsmitteln oder Emulsionen gearbeitet
werden.
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Darüber hinaus wird durch hydrophobe Monomere allein eine Versteifung
der Faser mit brettigem Griff bewirkt, die zur vollständigen Verklebung der-Fasern
miteinander führen kann.
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Gegenüber der Patentanmeldung P 16 19 166.5 -43 ist noch der Vorteil
einer Gewichtsaufnahme von 5 - 15% bei nativen Menschenhaaren zu erwähnen, wohingegen
mit N - Vinylpyrrolidon allein mit diesen Haaren nur eine Zunahme des Gewichts von
2 - 5 % festzustellen war.
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Bei Geweben aus Wolle oder Baumwolle lassen sich die Gewichtszunahmen
bis zu 40 D steigern.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung betrifft die Anwendung von Polyglykol;
Glycerin, Äthylenglykol oder tert. -Butanol als Lösungsmittel, weil durch diese
Alkohole der Einfluß des Luftsauerstoffs, der bei praktikabler Ausnutzung des Ausrüstungsprozesses
unumgänglich ist, reduziert wird. Methanol, Äthanol oder Isopropanol z.B. greifen
in ungünstiger Weise in den Mechanismus der Radikalpolymerisation ein, wobei die
Radikale dieser Alkohole erfahrungsgemäß besonder .s empfindlich gegen Sauerstoff
sind und die Polymerisation hemmen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchgeführt: Die auszurüstende
Naturfaser wird in einer wässrigen Lösung, vorzugsweise in einem Gemisch aus Wasser
und einem mit Wasser mischbaren
Lösungsmittel der Einwirkung von
N- Vinylpyrrolidon und hydrophoben Vinylmonomeren ausgesetzt. Nach einer Einwirkzeit
von 5 bis 60 Minuten, vorzugsweise 10 bis 30 Minuten, wird durch Zusatz eines Radikalbildners
die Einpolymerisation bei einer Temperatur von 20 bis 1000 C', vorzugsweise 30 bis
600 G, durchgeführt. Gegnbenenfalls kann der Fortgang der Polymerisation durch analytische
Bestimmung der n2'ch vorhandenen Vinylmonomeren beobachtet werden.
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Als solche analytische Methode kommt beispielsweise im Falle des N
- Vinylpyrrolidons die Titration mit Jod in Frage. Nach Abschluß der Polymerisation
wird das ausgerüstete Faserrnaterial von der Flotte getrennt und mit Wasser bzw.
einem Gemisch aus Wasser und einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel gewaschen.
Auf das Auswaschen kann verzichtet werden, wenn die Einpolymerisation bereits nach
kurzer Zeit (geringer Polymersationsumsatz) gestoppt wird. Anschließend werden die
Fasern getrocknet. Im Falle der Einpolymerisatin in Humanhaar können nach Befeuchten
des Haares mit der Polymerisationslösung Einpolymerisation und Trocknung in einem
Arbeitsgang unter der Haube erfolgen. Die Auflagemenge kann nach entsprechenden
Konditionierungen der Fasern gravimetrisch bestimmt werden.
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Als Fasern für das erfindungsgemäße Verfahren kommenbeispielsweise
in Frage Wolle, Baumwolle und Humanhaar, sowie Gewebe aus und Naturfasern bzw. Mischgewebe
aus Naturfasern Kunstfasern.
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Als hydrophobierende Monomere, die dem N-Vinylpyrrolidon zugefügt
werden, kommen beispielsweise in Frage Vinylverbindungen folgen@-der Formel
Darin bedeuten R = -H oder -CH3 :
und deren Salze;
wobei R'1 gerade oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Alkylgruppen der
Kettenlänge C1 bis 0 C18,die wiederum durch - OH oder -NH2 oder - CH2 OH oder einen
Aryl - oder Cyclohexylring substituiert sein können, bedeutet.
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Als mit Wasser mischbare Lösungsmittel kommen für den Einpolymerisationsvorgan3
vorzugsweise mehrwertige Alkohole in Frage. Wasserstoffperoxid, Persulfate, vorzugsweise
Ammoniumpersulfat und sonstige Radikalbildner wie beispielsweise Azoisobuttersäuredinitril
sind als Katalysatoren für die Einpolymerisation geeignet. Die notwendige pH -Einstellung
erfolgt vorzugsweise mit Ammoniak oder Aminen. N-Vinylpyrrolidon ist gegen Säuren
nicht absolut stabil. Es empfiehlt sich deshalb, die Polymerisation im pH -Hereich
von 4 bis 10, vorzugsweise bei pH 7 - 8, durchzuführen.
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Zur näheren Beschreibung des erfindunysgemäen-Verfahrens seien die
folgenden Beispiele aufgeführt:
Beispiel 1 2,5 g Wolltuch (*) wurden
30 min in ein Becherglas mit 80 ml entmineralisiertem Wasser von 600 C gegeSen.
Anschließend wurde die Probe herausgenommem, nach Abtropfen in ein Gemisch aus 40
malz (50 Vol %) N-Vinylpyrrolidon, 25 ml (25 Vol %) entmineralisiertem Wasser und
20 ml (25 Vol % ) Polyglykol und 2,0 g (4,88 % bezogen auf N-Vinylpyrrolidon, 2,44
$ bezogen auf Gesamtflotte) Methacrylsäuremethylester (stab. mit 0,5 % Hydrochinon),
gegeben. Das Ge-' misch hatte eine Temperatur von 600 C. Nach weiteren 30 min wurden
0,45 g 25%iger wässriger Ammoniak (0,15 Gew. % Ammoniak bezogen auf Volumen der
F-lotte) und 0,60 g 3D %iges s Wasserstoffperoxid (0,22 Gew. % reines Wasserstoffperoxid4
bezogen auf Volumen der Flotte) zugesetzt und 60 min bei 60°C sowie nach 60 min
bei 70°C polymerisiert.
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Nach beendeter Polymerisation wurden die Proben aus der Lösung: genommen
und etwa 5 min unter fließendem, lauwarmen Wasser gespült, anschließend 2 h im Trockenschrank
bei 500 C getrocknet und bei 65 rel. Luftfeuchtigkeit konditioniert und konstant
gewogen.
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Anschließend erfolgten 2 Waschversuche: 2,5 g der Proben wurde 30
min in eine 2 %ige Marlipallösung von 50°C gegeben, dann wurde während 5 min mechanisch
gerührt, anschließend unter fließendem Wasser gespült, bei 50°C getrocknet *) konditioniert
bei 65 % rel. Luftfeuchtigkeit und 20,5°C und konstant gewogen
und
bei 65 % rel. Luftfeuchtigkeit und 20,5 ° C konditioniert und konstant gewogen.
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Anschließend erfolgte eine 3-stUndige Extraktion mit Chloroform im
Soxhiet (ca. 300). Konditionierung und Auswaage wie oben.
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Die Ergebnisse sind in Tabelle la aufgeführt. Alle dort angegebenen
Prozentzahlen sind auf das Ausgangsgewicht vor der Behandlung bezogen.
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Beispiel 2 Es wurde ebenso verfahren wie in Beispiel 1, jedoch wurde
statt Methacrylsäuremethylester der Butylester der Methacrylsäure als hydrophobes
Monomeres eingesetzt.
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Beispiel 3 Es wurde verfahren wie inden Beispielen 1 und 2, zu Vergleichszwecken
wurde in diesem Beispiel kein hydrophobes Monomeres zugesetzt.
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Beispiel 4, 5 und 6 Es wurde verfahren wie in den Beispielen 1, 2
und'3, jedoch wurde statt des Wolltuches ein Baumwolltuch behandelt.
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Die Ergebnisse der Gewichtsaufnahme und der Waschbeständigkeit sind
in der Tabelle 1 b aufgeführt.
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Beispiel 7 Etwa 1 g graues Mischhaar (*) (bestehend aus MUNchen-,
Kaninchen-und Angorahaarsträhnen) wurden in Marlipal gewaschen. Anschließend wird
das Mischhaar zunächst 30 min in 15 ml entmineralisiertem Wasser und dann 30 min
in einem Gemisch aus 3,?5 ml Wasser, 3,75 ml Isopropanol, 7,5 ml N- Vinylpyrrolidon
und 0,075 g Methacrylsäurebutylester, stabilisiert mit 0,1 % Hydrochinon, gequollen.
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Nach Zugabe'von 0,113 g Wasserstoffperoxid (30 sig) und 0,085 g Ammoniak
(25 %ig) als Katalysator wurde 1 h bei 600 C und 1 h bei 700 C polymerisiert. Der
Umsatz an N-Vinylpyrrolidon betrug etwa 85 , bestimmt durch Titration mit Jod-Jodkaliumlösung.
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Das gleiche wurde mit Zusatz von jeweils 0,375, 075 und 1,5 g Methacrylsäurebuthylsester
durchgeführt.
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Nach dem Trocknen im Trockenschranks bei 50° C wurde nach Konditionierung
bei 65° C rel. Luftfeuchtigkeit die Gewichtszunahme bestimmt.
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Anschließend wurde das Haar in Wasser getaucht und auf einen Wasserwellwickler
von 2 cm Durchmesser gewickelt. Nach 30 min Trocknen unter einer Trockenhaube bei
50 - 60° C wurden die Strähnen abgewickelt, (*) konditioniert, s. Beispiel 1
mehrfach
gekämmt und in eine Klimakammer mit 90 % rel. Luftfeuchtigkeit gehängt. Die Gewichtszunahmen
und Aushängewerte sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Beispiel 8 wie Es wurde in Beispiel 7 vorgegangen, jedoch statt Methacrylsäurebutylester
der Methylester verwendet.
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Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt
Tabelle
1 c Woltuch der Beispiele 1 - 3
| +) Vergleichswert Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 |
| 1 -0,26 % + 18,9% + 44,8 % + 6,0 % |
| 2 -0,33 % + 11,8% + 18,0 % + 2,9 % |
| 3 -0,04 % + 11,9% + 11,1 % + 2,6 % |
Tabelle 1 b Baumwolltuch der Beispiele 4 - 6
| +)Vergleichswert Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6 |
| 1 - 0,31 % + 4,0 % + 25,0 % + 6,4 % |
| 2 + 0,38 % + 3,0 % + 10,3 % + 6,2 % |
| 3 - 0,3 % + 2,1 % + 10,7 % + 3,9 % |
+) 1 = Gewichtszunahme nach Ausrüstung gewaschen mit Wasser 2 , Gewichtszunahme
nach Waschen mit Marlipal MG 3 = Gewichtszunahme nach Extraktion mit Chloroform
Tabelle
2
| Beispiel Zusatz von Gewichts- Aushänge- Aushänge- |
| zunahme wert in cm wert in cm |
| Nr. Methycryl- |
| saurebutyl- in % nach 15 min. nach 60 min. |
| ester bezogen |
| auf NVP in |
| Blindpro- |
| @e zu Bei- 7 6 |
| spiel 7 |
| Beispiel 1 7 4,5 6 |
| 7 |
| 5 9 5 6,5 |
| 10 10 6 7,5 |
| 20 11 5,5 7,5 |
Tabelle 3
| Beispiel Zusatz von Gewichts- Aushänge- Aushänge- |
| Nr. Methacryl- zunahme wert in cm wert in cm |
| säuremethyl- in % nach 15 min. nach 60 min |
| ester be- |
| zogen auf |
| NVP in % |
| Blindpro- |
| be zu |
| Beispiel |
| 8 - - 7,5 10 |
| Beispiel 1 4 5,5 8,5 |
| 8 |
| 5 4 5,5 8,0 |
| 20 4 4,5 7,5 |