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Verfahren zur Behandlung von Cellulosefasern enthaltendem Material
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Cellulosefasern
enthaltendem Material, um diesem Formhalteeigenschaften zu verleihen.
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Seitdem vor mehreren Jahren ein Verfahren zum Einbringen von dauerhaften
Bügelfalten in Baumwolle bekannt geworden ist, sind die Chemiker bemüht, Mittel
zu finden, mit denen sich Cellulosefasern unter solchen Bedingungen vernetzen lassen,
die geeignet sind, sehr gute Formhalte-Eigenschaften, sei es im glatten Zustand
oder mit Faltungen versehen, zu gewährleisten, ohne daß die Festigkeitseigenschaften
ernstlich beeinträchtigt werden. Ein großer Schritt vorwärts in dieser Richtung
ist das von Getchell in der amerikanischen Patentschrift 3 138 802 beschriebene
Verfahren der Feuchtfixierung. Das Feuchtfixierungs-Verfahren in Kombination mit
Harzen durchgeführt, wie dies bei Getchell und Hollies in der amerikanischen Patentschrift
No. , die am 14. Oktober 1969 herausgegeben worden ist, beschrieben ist, brachte
eine erste Verbesserung dieser Feucht-Fixierungstechnik. Das Interesse für die gewerbliche
Anwendung dieser Feuchtfixierungs-Verfahren ist wegen der recht erheblichen Verbesserungen
der Eigenschaften der in dieser Weise behandelten Gewebe groß. Jedoch ist die industrielle
Entwicklung von Feuchtfixierungs-Verfahren dadurch verzögert worden, daß man, wenn
optimale Ergebnisse erreicht werden sollen, bisher die Feuchtfixierung von Harz
nur mit relativ geringen Produktionsgeschwindigkeiten,
in Einzelansätzen
oder halbkontinuierlicher Verfahrensführung und mit nur geringer Ausnutzung der
vorteilhaften Einwirkung des Harzes durchführen konnte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feuchtfixierungs Verfahren
zu schaffen, welches kontinuierlich, mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und unter
sehr guter Ausnutzung der verwendeten Harze ausgeführt werden kann. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen
Art zum Behandeln von Cellulosefasern enthaltendem Material, um diesem Formhalte-Eigenschaften
zu verleihen, erfindungsgemäß so arbeitet, daß man kontinuierlich auf' das Material
eine auf einen pH-Wert zwischen etwa 1 und 4 eingestellte und einen wasserlöslichen
härtbaren Polymerbildner enthaltende Lösung in einer einen Auftrag von wenigstens
etwa 3 % des Polymerbildners, bezogen auf das Trockengewicht des Materials, auf
diesem gebenden Menge aufbringt, kontinuierlich dieses Material mit der darauf aufgetragenen
sauren Lösung durch eine auf einer Temperatur von wenigstens etwa 100° C gehaltene
Fixierzone führt, dabei die Feuchtigkeitswiedergewinnung des Materials auf nicht
weniger als 20 % bei einer eine Verweilzeit von etwa 10 Sekunden bis zu weniger
als 2 Minuten sichernden Geschwindigkeit hält und so auf dem Material zwischen etwa
3 und 10 % Auf trag (bezogen auf Trockengewicht) an wasserunlöslichem Harz feucht-fixiert,
kontinuierlich den pH-Wert des Materials auf wenigstens etwa 6 anhebt, sofort nachdem
das Material die Feuchtfixierungszone verlassen hat, das feuchtfixierte Material
wäscht und dabei vorhandene wasserlösliche Substanzen davon entfernt, kontinuierlich
auch ein von dem Polymerbildner versehiedenes Cellulose vernetzendes Mittel, zusammen
mit dem Polymerbildner oder nach dessen Feuchtfixierung, in einer nach dem Härten
das Material formhaltebeständig machenden Menge darauf aufbringt, weiterhin kon-@@@@@erlich
einen sauer wirkenden Härtungskatalysator auf an@ @eterial auftrGgt und 8chließlich
das resultierende
Material in Anwesenheit dieses Katalysators bei
einer Temperatur zwischen etwa 120 und 1800 C trocken härtet.
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Einer der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichte Vorteil besteht
darin, daß das erforderliche Ausmaß der Harz-Feuchtfixierung in nicht länger als
etwa 90 Sekunden und vorzugsweise in weniger als einer Minute erreicht werden kann
und daß dabei auf oder in den Fasern das Harz in einer weit höher als 25 ffi ausmachenden
effektiven Menge, wie sie für die bisher bekannten Feuchtfixierungs-Techniken charakteristisch
ist, eingebracht werden kann. Die Wirksamkeit der Harz-Fixierung liegt beim erfindungsgemäßen
Verfahren bei wenigstens 40 % und vorzugsweise im Bereich von zwischen etwa 55 bis
90, so daß gewünschtenfalls relativ verdünnte Harz lösungen verwendet werden können0
Uberraschend wurde gefunden, daß sich die Wirksamkeit der bekannten Feuchtfixiernngs-Verfahren
ganz wesentlich steigern läßt, wenn man die Cellulosefasern in Heißdampf-Atmosphäre
anquellen läßt und dann mit der Harzlösung imprägniert, wobei die Zeitdauer einer
solchen Heißdampf-Fixierung scharf begrenzt wird. Speziell wurde gefunden, daß es
infolge der Dampfeinwirkung gelingt, daß ImprXgnieren der Fasern mittels der Harzlösung
zu beschleunigen, während durch die Begrenzung der Zeitspanne eines solchen Heißdampf-Fixierungs-Verfahrens
die unerwünschten Phänomene, wie beispielsweise zu starke Harz-Hydrolyse oder Harz-Migration
aus dem Inneren der Fasern an die Faseroberfläche verringert oder ganz ausgeschaltet
werden können. Es wurde festgesteEt, daß solche Phänomene dann stattfinden, wenn
die imprägnierten Fasern länger im Dampf gehalten werden, und es wurde ferner ermittelt,
daß ausgeprägt unerwünschte Effekte dadurch auftreten. Wie gefunden wurde, lassen
sich die Harz-Wirksamkeit und das vorteilhafte Verfahrensergebnis noch weiter verbessern,
wenn man die Fasern nach dem Imprägnieren und
vor der Dampfbehandlung
partiell trocknet. Wenn man dabei ein Optimum hinsichtlich der Gewebe-Eigenschaften
mit einem Minimum an Harzmenge erreichen will, ist es zweckmäßig, nicht nur eine
genügende Menge an Polymer bildendem Harz und Vernetzungsmittel in dem Fasersystem
einzusetzen, sondern auch eine möglichst gleichförmige Verteilung der Harze innerhalb
der einzelnen Fasern vorzunehmen. Wie festgestellt wurde, läßt sich durch die pampf-Behandlung,
wenn man diese in geeigneter Weise ausführt, eine sehr viel gleichmäßigere Verteilung
des Harzes in den Fasern und auch eine Reduktion der für optimale Gewebe-Eigenschaften
erforderlichen Gesamtmenge an Harz erreichen. Darüber hinaus läßt sich die für die
Feuchtfixierung erforderliche Zeit um einen Faktor von 20 bis 30 vermindern, verglichen
mit den bekannten Feuchtfixierungs-Verfahren.
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Da die Ausnutzung des eingesetzten Harzes dabei stark zunimmt, ist
es infolge der beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommenen Dampfbehandlung möglich,
den Feststoffgehalt an Harz in dem Imprägnierbad um das 2- bis 3-£ache zu reduzieren.
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Bei einer typischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendet man eine Kombination von Harzen oder Komponenten. Eine Komponente in dieser
Kombination ist ein relativ langsam wirkender Polymerbildner, wie beispielsweise
ein Methylol-Präkondensat> das sich relativ leicht auf dem Textil-Material fixieren
läßt, wie beispielsweise ein Melamin-Formal dehyd-Präkondensat oder ein Phenol-Formaldehyd-Präkondensat.
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Die andere Komponente ist eine als Cellulose-Vernetzungsmittel hoch
wirksame Substanz, die sich jedoch schwierig in höheren .Auftragsmengen aufbringen
läßt, wie beispielsweise ein Glyeal-Formaldehyd-Präkondensat, wie ein DihydroxydimethylolKth71enharnstoff,
ein cyclisches Äthylen-Harnstoffformaldehyd-Präkondensat, die entsprechenden Propylenharnstoffe,
Formaldahyd selbst, und dergleichen.
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Das für das erfindunsgemäße Verfahren wesentliche Charakteristikum
des ersten Mittels, des Polymerbildners, besteht darin, daß es in relativ hoher
Auftragsmenge aus wäßrigen Lösungen auf das Textilmaterial aufgebracht und in dem
angequollenen Material feucht-fixiert werden kann. Diese Mittel vermögen als solche,
selbst wenn sie völlig ausgehärtet worden sind, die Faltenrückfederung des Materials
nicht so zu verbessern, daß diese den Standardbedingungen des Handels entspricht.
Jedoch wurde gefunden, daß das Vorhandensein dieser Mittel ganz wesentlieh ist für
eine ausreichend gute Penetration der Vernetzungsmittel in die Fasern und daß durch
synergistische Wirkung die gewünschten guten Gebrauchseigenschaften erzielt werden.
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Die für die erfindungsgemäßen Zwecke brauchbaren Polymerbildner sind
speziell beispielsweise die leicht härtenden Präkondensate, die im wesentiichen
wasserlöslich sind und durch Kondensation von Formaldehyd mit einer Verbindung,
wie beispielsweise einem mit niedrigem Alkyl substituierten Melamin, einem Harnstoff
oder einem Phenol, wie beispielsweise Resorzin erhalten worden sind. Wie aus der
Harzbehandlungs-Technik bekannt, lassen sich diese Präkondensate aus einer wäßrigen
Lösung auf Cellulose-Material aufbringen und in geeigneter Weise feuchtfixieren
und darin unlöslich machen, wie dies beispielsweise beschrieben wurde von Getchell
in der amerikanischen Patentschrift 3 138 802. Beispiele für solche Präkondensate
sind Triazine, die man durch Kondensieren eines mit einem niedrigen Alkyl substituierten
Melamins mit Formaldehyd erhält. Gute Ergebnisse lassen sich beispielsweise dann
erzielen, wenn man solche Präkondensate verwendet, die durch Kondensation von 1
Mol Melamin oder Alkyl substituiertem Melamin mit 2 bis 6 Molen Formaldehyd erhalten
worden sind, d. h. unter Verwendung von Di-, Tri-oder Hexamethylol-Melamin. Im Handel
erhältliche Produkte
dieser Art sind beispielsweise Aerotex 23,
ein Präkondensat aus alkyliertem Melamin und Formaldehyd, Aerotex M-3, ein Dimethoxymethylolhydroxymethylmelamin,
Aerotex P-225, Hexakis-(methoxymethyl)-melamin und Aerotex 19, ein Produkt, bei
welchem es sich um eine weniger vollständig fraktionierte Modifikation von Aerotex
P-225 handelt. Diese Produkte werden in Form von wäßrigen Lösungen von der Firma
American Cyanamid Company in den Handel gebracht.
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Die für die erfindungsgemäßen Zwecke wesentliche Eigenschaft der zweiten
Harzart besteht darin, daß es sich dabei um eines oder mehrere hoch reaktive Cellulose-Vernetzungsmittel
handelt. Solche Mittel sind dafür bekannt, daß sie Cellulose-Materialien nach Härten
bei hoher Temperatur ausgezeichnete Faltenerholungseigenschaften verleihen, sich
Jedoch sehr schwierig in höheren Auftragsmengen in dem Material feuchtfixieren lassen.
Wenn man sie als solche benutzt, haben sie infolgedessen die Tendenz, entweder nur
eine unzureichende Faltenerholung zu verleihen oder einen sehr hohen Festigkeitsverlustzu
bewirken, oder beides.
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Geeignete Vernetzungsmittel sind die hoch reaktiven Kondensate von
Formaldehyd und einem 5-gliedrigen cyclischen Athylenharnstoff, der in der amerikanischen
Patentschrift 3 177 093 veranschaulichten Art. Speziell brauchbar sind Produkte,
wie Dihydroxydimethyloläthylenharnstoff, 'DHDMEU", erhältlich als Permafresh 183
oder in einer etwas modifizierten, weniger reaktive:; Form als Permafresh 113B von
der Firma Sun Chemical Company, oder auch modifizierte Propylen-Harnstoff-Verbindungen,
wie Fixapret PCL, erhältlich von der Firma Eadisch Ävklin und Sodafabriken. Kondensate,
die wenigstent einoinabalb Mole Formaldehyd kombiniert als Methylolformalde@yd mit
einem cyclischen Harnstoff aufweisen, sind geeignet, und die Dimethylol-Derivate
sind bevorzugt. Es ist
Jedoch in gleicher Weise möglich, sonstige
bekannte Vernetzungsmittel, wie beispielsweise die schnell wirkenden Triazone, N-Methylolcarbamate
und Aldehyde als solche, wie Formaldehyd, Glutaraldehyd, Glyoxal, und auch tris-(1-Aziridinyl)phosphinoxyd,
Divinylsulfon, Epoxyharze und dergleichen zu verwenden. Tatsächlich läßt sich beim
erfindungsgemäßen Verfahren jede beliebige Verbindung verwenden, die so wirkt, daß
Vernetzungen zwischen nebeneinander liegenden Cellulose-Molekülen oder zwischen
der Cellulose und dem in den Faserstrukturen abgeschiedenen Polymer gebildet werden.
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Zum Aufbringen auf das Fasersystem wird der Polymerbildner in Form
einer wäßrigen Lösung verwendet, die zwischen etwa 5 bis etwa 25, vorzugsweise 7
bis 10 % des harzartigen Präkondensats enthalten kann. Damit eine schnelle fixierung
eines solchen Präkondensats in der gewünschten Menge in dem Gewebe erreicht wird,
ist es erforderlich, den pH-Wert der Imprägnierlösung durch Zugabe einer starken
Säure auf zwischen 1 und etwa 4, vorzugsweise etwa 2 bis 3 einzustellen. Bevorzugt
verwendet man Chlorwasserstoffsäure, man kann jedoch auch sonstige starke Säuren,
wie beispielsweise Schwefelsäure, Ameisensäure, Essigsäureanhydrid oder Maleinsäureanhydrid
oder Gemische der zuvor genannten Verbindungen in gleicher Weise benutzen.
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Bevorzugt verwendet man das aktive Vernetzungsmittel in demselben
lmprägnierbad, in welchem der Polymerbildner vorhanden ist, und sieht eine Konzentration
des Vernetrungsmittels in dem Bad von ebenfalls zwischen etwa 5 bis 25 % vor. Beste
Ergebnisse werden im allgemeinen dann erhalten, wenn Polymerbildner und Vernetzungsmittel
in gleichen oder nahezu gleichen Konzeatrationen vorhanden sind, wenngleich auch
verschiedene anteilige Mengen verwendet werden können.
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Es ist darüber hinaus möglich, das Vernetzungsmittel, statt es in
demselben Bad wie den Polymerbildner vor der Feuchtfixierung aufzubringen, später
aufzutragen, nachdem der Polymerbildner in dem Material feuchtfixiert worden ist,
beispielsweise gleichzeitig mit einem latenten Katalysator, wie beispielsweise Zinknitrat
oder Zinkchlorid, das eingesetzt wird, um die trockene Endhärtung zu kataXysieren.
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Zusätzlich zu den zuvor genannten Harzen können das anlängliche Imprägnierbad
und/oder das nach der Feuchtfixierung aufgebrachte1 den latenten Katalysator enthaltende
Bad sonstige bekannte gebräuchliche Mittel enthalten. Beispielsweise können darin
Weichmacher, wie z. B.
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Polyäthylen in fein dispergierter Form, die Brennbarkeit vermindernde
Mittel, schmutzabweisende Mittel, den Griff verbessernde Mittel, wasserabweisende
Mittel und Mittel gegen Fleckenbildung durch Schimmelpilze und dergleichen vorhanden
sein, wie dies aus sonstigen Anwendungen bekannt ist.
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Man kann das Aufbringen der Harz lösung auf das Cellulose-Material
durch übliches Imprägnieren unter Verwendung von' gebräuchlichen Einrichtungen,
oder durch Versprühen oder sonstige an sich bekannte Arbeitsverfahren vornehmen,
Besonders vorteilhaft für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind solche Bäder,
die zwischen etwa 5 und etwa 10 % sowohl an Polymerbildner als auch an Vernetzungsmittel
enthalten. Typischerweise werden diese mit einer Feuchtigkeitsaufnahme von zwischen
etwa 50 bis 80 % auf das Gewebe aufgebracht, so daß sich nach dem Feuchtfixieren
ein Gesamt-Harzauftrag von zwischen etwa 5 und 15 %, vorzugsweise zwischen 7 und
12 %, bezogen auf das Trockengewicht des Gewebes, ergibt. Man kann das Imprägnieren
bei Normaltemperatur, beispielsweise zwischen 10 und 300 C vornehmen.
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.Nachdem das Material imprägniert worden ist, wird es kontinuierlich
in und durch eine Dampfeinwirkungszone geführt, in welcher die Harze feucht fixiert
werden in Anwesenheit von Dampf, durch den die Gewebefasern schnell aufquellen und
so eine schnelle und gleiohförmige Harzpenetration erleichtern, und der die Fasern
während der Harz-Fixierung in angequollenem Zustand hält. Die Ausnutzung des Harzes
läßt sich weiter hin dadurch verbessern, daß man das frisch imprägnierte Gewebe
bis zu einer bestimmten Begrenzung vortrocknet, beispielsweise dadurch, daß man
es, bevor es in die Bedampfungsanlage eingeführt wird, zwischen Infrarot-Lampen
hindurchleitet, wobei der Wassergehalt des imprägnierten Gewebes auf zwischen etwa
20 und 40 %, bezogen auf das Gewebe-Trockengewicht, reduziert werden kann. In der
Bedampfungsanlage wird das Gewebe während einer Gesamt-Verweilzeit von weniger als
2 Minuten, beispielsweise 30 bis 60 Sekunden lang, auf einer Temperatur zwischen
etwa 100 und l400C gehalten. Bevorzugt benutzt man gesättigten Dampf, denn dann
ist man sicher, daß die Cellulosefasern schnell einen stark gequollenen Zustand
erreichen. Man kann Jedoch auch überhitzten Dampf anwenden, solange der Feuchtigkeitsgehalt
in der Dampf-Atmosphäre so hoch ist, daß die Cellulosefasern in einem so ausreichend
gequollenen Zustand verbleiben, daß sie nicht schon während der Feuchtfixierung
ausreichend faltenbeständig werden.
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Wenn in der vorliegenden Beschreibung erwähnt wird, daß in irgendeiner
speziellen Behandlungsstufe oder bei einer Behandlnngsmethode wirksame Faltenbeständigkeit
vermieden werden soll, dann bedeutet dies, daß eine solche Verfahrensstufe oder
eine solche Behandlung unter derartigen Bedingungen durchgeführt werden, unter denen
der FaltenrUckSederungs~ Winkel des Fasersystems im trockenen Zustand nicht so weit
geändert wird, daß die Falteneinbringung oder eine sonstige bestimmte Formgebung
eines solchen Fasersystems während der nachfolgenden Fertigung von Kleidungsstücken
oder dergleichen daraus beeinträchtigt werden könnte.
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Ein wesentlicher Aspekt des erflndungsgemäßen Verfahrens liegt darin,
daß, wenn die Feuchtfixierung in einer Dampfatmosphäre durchgeführt wird, wie dies
zuvor beschrieben wurde, die Cellulosefäden schnell anquellen und die darauf aufgebrachten
faltenbeständig machenden Mittel oder harzförmigen Präkondensate schneller als man
dies für möglich gehalten hat, in die Fasern einzudringen vermögen. Tatsächlich
kann es vorkommen, daß, sofern die Dampfeinwirkungszeit auf die Fasern in deren
saurem Zustand erheblich länger als 1 1/2 Minuten ausgedehnt wird, die aufgebrachten
Mittel, die gleichförmig durch die Fasern verteilt sind, zu hydrolysieren beginnen
oder auch an die Faseroberfläche zurUckwandern. Dort schreitet unter den genannten
sauren Bedingungen die Polymerisation weiter fort, und dadurch wird die wirkungsvolle
Harzausnutzung verschlechtert. Infolgedessen ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren
nicht nur wesentlich, die Zeit der Dampfeinwirkung kurz, beispielsweise bei 1 1/2
Minuten oder weniger zu halten, sondern es kommt auch darauf an, die Polymerisationsreaktion
sofort nach Beendigung der Heißfixierung zu unterbrechen bzw. abzuschrecken. Dies
kann man beispielsweise dadurch erreichen, daß man das säureimprägnierte Gewebe
mit einem geeigneten Alkali neutralisiert, beispielsweise das aus der Dampfbehandlung
entnommene Gewebe mit einer 2%-igen, wässrigen Natriumkarbonat-Lösung imprägniert.
Selbstverständlich lassen sich für diesen Zweck auch verdünnte wässrige Lösungen
ton anderen Alkali-Substanzen, wie beispielsweise Natriumbikarbonat, Natriumhydroxid,
Kaliumhydroxid oder Kalium-karbonat oder -bikarbonat benutzen.
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Wenn man in dieser Weise arbeitet, so ist es, wie gefunden wurde,
möglich, ein gute Elgenschaften aufweisendes Endprodukt mit einem Auftra, an Polymerbildner
von weniger als 8%, beisple@@-eise 3 bis 5%, zu erhalten.
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Nach der Neutrlisation wird das das darauf feuchtfixierte Harz enthaltende
Gewebe vorzugsweise in Wasser gewaschen, un e@we vorhandene wasserlösliche Substanzen
und lose an (er Oberfläche sitzendes Polymer zu entfernen, anschließend
wird
getrocknet und dann in einem einen latenten Katalysator aus einem sauren Salz enthaltenden
Bad imprägniert, wie dies an sich bekannt ist. Dabei ist Zinknitrat, zn(N03)2.6
H20, der belm erfindungsgemä#en Verfahren meist gebrauchte Katalysator; es kunden
Jedoch auch andere bekannte Härtungskatalysatoren, wie beispielsweise Hinkohlorid,
Magnesiumchlorid, Ammonlumchlorid in gleicher Weise benutzt werden.
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Der Katalysator wird in einer solchen Menge auf das Gewebe aufgebracht,
daß etwa 1 bis 10 %, beispielsweise etwa 5 % an Katalysator, bezogen auf das Gewicht
des feuchtfixierten Präkondensats, vorhanden sind. Wie zuvor erwähnt, kann in dem
Katalysator-Bad ein Weichmacher, beispielsweise feindispergiertes Polyäthylen enthalten
sein, wie dies an sich bekannt ist. Nachdem mit dem Katalysator imprägniert und
unter milden Bedingungen, das heißt unter einer Kombination von Temperatur, Zeit
und endgültiger Feuchtigkeits-Rückgewinnung, unter denen das das Polymer tragende
behandelte Material nicht vorzeitig härtet oder effektiv faltenbestGndig wird, getrocknet
worden ist, befindet sich das Gewebe in dem für die Fertigung von Kleidungsstücken,
beispielsweise für das Zuschneiden, Nähen, BUgeln und die die permanente Faltenbestlndigkeit
sichernde trockene Endhärtung geeigneten Zustand. Dis Enchärtung kaun in einem Ofem
mit bei Te perature zwischen etwa 120 und 180°C, z.B. zwischen 145 und 165 0C bewirkt
werden. So gibt beispielsweise eine Aufenthalts- oder Verweildauer von etwa 5 Minuten
in einem Luftofen bei 1600C bei einem typischen Fall eine gute Härtung, obgleich
auch Härtungszeiten im Bereich von zwischen etwa 2 bis 10 Minuten brauchbar sind.
Das Härten kann beispielsweise auch in einer sonstigen Einrichtung, wie beispielsweise
einer Kleiderpresse, die mit geeigneten Reguliereinrichtungen zur Einstellung der
Heiztemperatur und der Einwirkungszeit ausgerüstet ist, durchgeführt werden. Optimale
Härtungszeiten sind in gewisser Weise abhängig von der speziellen Art und den Mengen
des verwendeten Harzes, des
Gewebetyps und der Temperatur sowie
der Wärmeübergangseigenschaften in der Härtungsvorrichtung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich für eine große Anzahl faeerförmiger
Materialien oder Systeme, die Cellu. losefasern enthalten, wie beispielsweiseBaumwolle
oder regenerierte Cellulose anwenden. Man kann erfindungsgemß Fasern, Fäden, Garne
und Zwirne behandeln, jedoch zeigen sich die besonderen Vorteile speziell dann,
wenn man das erfindungsgemä#e Verfahren auf gewebte oder nicht-gewebte Stoffe oder
Bahnen anwendet. Besondere Vorteile ergeben sich bei der Herstellung von Kleidungsstücken
mit permanenten eingebtigelten Falten, es alssen sich Jedoch auch bedeutende Vorteile
bei der Fertigung von anderen Arten an Cellulose-Artikeln erreichen, und zwar in
allen Fällen, in denen gute Formbeständigkeit, Widerst-and gegen Verschleiß und
gute Festigkeitswerte gewünscht werden, beispielsweise bei der Fertigung von Hochbausch-Baumwoll-Teppichen,
geformten Baumwoll-Steppdebkan-Füllungen, und dergleichen. Das erfindungsgemäße
Verfahren läßt sich auf natürliehes Cellulose-Material, wie beispielsweise Baumwolle
und Leinen ebenso wie auf regenerierte Cellulose, wie beispielsweise Viskosekunstseide
und (polynosische) Reyon-Fasern mit hohem Feuchtigkeits-Modulus anwenden.
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Man kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Mischgewebe, wie
beispielsweise solche Gewebemischungen, die 15% oder mehr Baumwolle und sonstige
Cellulosefasern im Gemisch mit Polyester-, Nylon- oderWolle-Fasern enthalten, behandeln.
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In den nachstehend zur Erläuterung gegebenen Beispielen wurden zweibindige
Köpergewebe wie angegeben verwendet. Eines der Gewebe, das nachstehend mit No. 413
gekennzeichnet ist, war ein Köpergewebe mlt einem Flächengewicht von 192,8.g / 0,8361
m2 und einer Fadenzahl von 112 x 54. Das andere Gewebe, das nachstehend als "NCC"
bezeichnet ist, war ein K8-pergewebe mit einem Gewicht von 215,5 g/0,836l m2 und
einer Fadenzahl von 116 x 52.
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E8 wurde gefunden, daß unter vergleichbaren Bedingungen das zweite
Köpergewebe etwas bessere Eigenschaften hatte insofern, als es etwas weniger Falten
aus frühere Feuchtigkeitsbehandlung, wie beispielsweise vorangehender Beanspruchung
durch Scheuern, Merzerisierung, Bleich- oder Frb-Behandlung, zurückbehielt.
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FUr die Bewertung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens
wurden die physikalischen Eigenschaften der verschiedenen behandelten Gewebe bei
65 % relativer Feuchtigkeit und 210 C gemessen. Die Faltenerholung wurde mit einem
Monsanto-Prüfgerät bestimmt. Die Pflegeleicht-und BUgelfrei-Eigenschaften wurden
durch Belichtung von oben und anhand von Eastman-Standardfotographien beurteilt.
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Die Faltenrückfederung wurde nach der Standardmethode durch Belichten
von der Seite unter Verwendung von Eastman Standards-ermittelt. Die Greif-Bruchfestigkeits-Werte
wurden an 10,16 x 15,24 cm-Proben gemessen, wobei 7,62 cm zwischen den Einspannklemmen
einer Instron-Prüfmaschine eingespannt waren. Die Zugfestigkeitswerte wurden auf
einer Elmendor£-Maschine an 6,35 x 7,62 cm Tuchmustern ermittelt. Die Werte für
den Stoll-Biegeabrieb wurden unter Verwendung eines o,454 kg Kopfes und 1,81 kg
Zug ermittelt. Die Prüfungen wurden in den meisten Fällen an solchen Proben durchgeführt,
die einem einzigen Waachgang und einem in einer Trommel vorgenommenen Trockenzyklus
unterzogen waren.
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Im allgemeinen wurde der Auftrag an Harz nach dem Feuchtfixieren,
Neutralisieren, Waschen und Trocknen durch Aus,-wiegen der konditionierten Proben
und Bestimmung ihrer Gewichtszunahme ermittelt. Langen von etwa 4,5 bis 9 m an behandeltem
Stoff wurden ausgewogen und ergaben genaue Zahlenwerte für den Auftrag. In einigen
Fällen wurde der Auftrag zusätzlich durch quantitative Analyse auf Stickstoff bestimmt.
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Die Harz-Verteilung auf den Fasern wurde in der Weise abgeschätzt,
daß Garne aus den behandelten Proben gefärbt, in eine Kunststoff-Matrix eingebettet,
Schnitte angefertigt und diese im Durchlicht unter dem Mikroskop beobachtet wurden.
Um die Lage des Harzes festzustellen, wurde Säurerot-Farbstoff verwendet.
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Jede der für die Bewertung ausgewählten fünf Eigenschaften ist in
den Beispielen in einem Maßstab angegeben, der für vollständig aus Baumwolle bestehende
Gewebe mit permanenten Falten geeignet ist, die mechanischen Eigenschaften eines
behandelten Gewebes sind verglichen mit solchen eines unbehandelt hergestellten
Gewebes. Es wurden die folgenden Skalen-Werte verwendet: 0-5 Pflegeleicht- und BUgelfrei-Index
(Eastman-Ailgemeinbeurteilung) 260-310 Faltenerholung (Durchschnltt W + F für Köper)
40-90 Bruchfestigkeit-Retention in Schußfadenrichtung (%) 60-110 Dehnungsfestigkeit-Retontion
in Schu#fadenrichtung (%) 0-500 Stoll-Biegeabrieb in Schußfadenrichtung () Zusätzlich
zu den Einzel-Eigenschaften wurde für jedes ausgerüstete Gewebe eine Wertung für
das Gesamtverhalten berechnet in der Weise, daß jeder Binzel-Eigenschaft ein Bewertungswert
(zwischen 0 und 25 ) gegeben und diese Bewertungswerte totalisiert wurden.
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Die nachfolgenden speziellen Beispiele sind selbstverständlich nicht
als die Erfindung begrenzend zu verstehen, vielmehr sind zahlreiche Variationen
und Modifikationen des erfindungsgemä#en Verfahrens, die nicht eigens hier beschrleben
worden sind, die jedoch im Rahmen des potentiellen Wissens eines Fachmanns liegen,
möglich, Sofern nichts anderes gesagt ist, sind alle Prozent- und Verhältnis-Angaben
in der Beschreibung und den Ansprüchen als Gewchts-Prozente bzw.
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Gewichts-Verhältnismengen zu verstehen.
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Beispiel 1 In diesem Beispiel wurde das Köper-Gewebe Nr. 413 zu Vergleichszwecken
in vier verschiedenen Weisen behandelt.
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Bei der Prfung 1 wurde das Gewebe in üblicher Weise durch Imprägnieren
und Härten behandelt. Im einzelnen wurde dabei das Gewebe in einem Harz-Bad, welches
18 % Dihydroxydimethyloläthylenharnstoff, DHDMEU, ("Permafresh 183"), 1 % üblichen
Polyäthylen-Weichmacher und 0,75 ß Zn(NO3)2 enthielt, imprägniet. Die Feuchtigkeitsaufnahme
an Harz-Lösung betrug in diesem Versuch 75 %, und dies war auch die Feuchtigkeitsaufnahme
in allen anderen Versuchen, von denen hier berichtet wird, sofern keine unterschiedlichen
Werte ausdrücklich angegeben sind. Das imprägnierte Gewebe wurde dann in einem für
Schnelltrocknung eingerichteten Luftofen bei 600 C zehn Minuten lang getrocknet,
danach gebügelt und dann in einem für Schnelltrocknung eingerichteten Luftofen fünf
Minuten bei 1600 C gehärtet.
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Bei der Prüfung 2 wurde das Gewebe unter Verwendung von üblicher Feuchtfixierung
behandelt. Im einzelnen wurde bei diesem Versuch ein Harz-Bad verwendet, welches
20 % Hexakis-(methoxymethyl) melamin ("Aerotex P-225") als Polymerbildner und 20
ffi DHDMEU enthielt und mit Chlorwasserstoffsäure auf einen pH-Wert von 2 eingestellt
worden war. Nachdem das imprägnierte Gewebe auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa
20 % getrocknet worden war, wurde es in eine Mylar-Polyesterfolie-Umhüllung eingewickelt;
und dadurch, daß es 20 Minuten lang bei 820 C in diesem Zustand gehalten wurde feuchtfixiert.
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Das feuchtfixierte Gewebe wurde dann mit einer 2 % Na2CO enthaltenden
wä#rigen Lösung abgerieben, getrocknet, mit einem 0,5 % Zn(NO3)2 und 1 % Polyäthylen-Weichmacher
enthaltendem Bad imprägniert und in einem Luftofen 10 Minuten lang bei 60° C getrocknet,
dh. ohne eine wirksame Falten beständigkeit hervorzurufen.
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Schließlich wurde das behandelte Gewebe 5 Minuten lang bei 1490 C
gehärtet und dann, wie in allen anderen Fällen in diesem Beispiel, in einer üblichen
Haushaltswaschmaschine gewaschen und trommelgetrocknet, bevor es bewertet wurde.
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Bei der Prüfung 3 wurde das Gewebe kontinuierlich mit einem Imprägnierbad,
dessen Zusammensetzung und pH-Wert exakt demjenigen des bei der Prüfung 2 verwendeten
Bades entsprach, imprägniert, jedoch wurde im vorliegenden Beispiel das imprägnierte
Gewebe der iuft ausgesetzt, um es vorzutrocknen und dann mittels Hindurchleiten
durch eine Rock Hill-Laboratoriums-Walzenbedampfungseinrichtung, die mit gesättigtem
Dampf gefüllt war, in der es über eine Gesamtdurchlaufzeit von 60 Sekunden gehalten
wurde, feuchtzufixieren. Sofort nach dem Austritt aus der Bedampfungseinrichtung
wurde es durch ein 2 % Na2CO3 enthaltendes wäßriges Bad geführt und dabei neutralisiert,
anschließend durch ein Wasserbad geleitet und dabei gewaschen, dann getrocknet und
durch Imprägnieren in einem 0,5 % Zn (N03) 2 und 1 % Polyäthylen enthaltenden Bad
sensibilisiert.
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Nach dem Imprägnieren und Trocknen wurde das sensibilisierte Gewebe
10 Minuten lang bei 1600 C gehärtet und dann vor der Bewertung gewaschen und trommelgetrocknet.
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Bei der Prüfung 4 wurde das Gewebe ebenso wie für die Prüfung 3 angegeben
behandelt, jedoch wurde hierbei ein erstes Harz-Bad eingesetzt, das nur den Polymerbildner
und ausreichend HC1 zur Einstellung des pH-Wertes auf 2 enthielt, während das Vernetzungsmittel
erst nach der Feuchtfixierung des Polymerbildners auf das Gewebe aufgebracht wurde.
Im einzelnen wurde das Gewebe, nachdem es feuchtfixiert, neutalisiert, gewaschen
und getrocknet worden war, erneut in einem Bad (einem Topping-Bad), welches 24 %
DHDMEU und ausserdem 0,75 % Zn<N03)2-Katalysator und 1 % Polyäthylen-Weichmacher
enthielt, imprägniert. Nach dieser Imprägnierung, und
nachdem es
unter milden Bedingungen getrocknet worden war, wurde das Gewebe nochmals 10 Minuten
leng bei 160° C trocken gehärtet und dann nach Waschen und Trommeltrocknen bewertet.
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Bei abgeänderten Ausführungsarten der Prüfung 4 wurde an sich nach
dem gleichen Verfahren gearbeitet, Jedoch wurden nur 8 % bzw. 16 ffi an DHDMEU in
dem Topping-Bad verwendet.
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In jedem Fall wurden annähernd diegleichen Ergebnisse erhalten. Die
Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
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Tabelle I zeigt, daß sowohl die Ubliche Feuchtfixierungs-Technik (Prüfung
2) als auch die erfindungsgemäße Dampf-Feuchtfixierungs-Technik (Pürfungen 3 und
4) gehärtete Gewebe geben, die ein Gesamtverhalten zeigen, das wenigstens 50 ffi
und bis zu 100 ffi besser bewertet werden kann, als wenn die übliche Imprägnier-Trocknung-Härtungs-Tecbnik
(Pribfung 1) benutzt wird. Die Ergebnisse zeigen ferner, daß man, wenn der Polymerbildner
und das Vernetzungsmittel beide zusammen in Kombination vor dem Feuchtfixieren aufgebracht
werden, möglicherweise etwas bessere Werte erhalten kann, speziell was den Abrieb-Widerstand
betrifft, verglichen mit der Arbeitsweise, bei der zunächst der Polymerbildner feuchtfixiert
und dann das feuchtfixierte Gewebe durch Imprägnieren mit einem Vernetzungsmittel,
Trocknen und schließliches Härten nachbehandelt wird.
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Es wurde gefunden, daß die Gesamtbewertung relativ unabhängig von
den Härtungsbedingungen war ; geringere Härtung ergab etwas geringere Werte für
das Pflegeleicht- und Bügelfrei-Ver halten und die Faltenerholung, brachte jedoch
gleichzeitig höhere Werte für die Bruchfestigkeit, die Zugfestigkeit und den Biegeabrieb.
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Prüfungen, die hier nicht angegeben wurden, zeigten, daß dann, wenn
man die Durchgangs zeit durch die Bedampfungskammer
ausgehend
von 7 Minuten niedriger einstellte, geeignete Fixierung zurückbehalten und ein ausreichender
Auftrag selbst dann noch erhalten wurde, wenn die Bedampfung kurzer als 1 Minute
erfolgte. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zeigte sich keine merkbare änderung des
Auftrags, wenn die Bedampfungszeit vermindert wurde. Im Gegensatz dazu ergab sich,
daß bei der heißen Feuchtfixierung in Abwesenheit von Dampf eine beachtliche Verminderung
des Auftrags bei kürzeren Durchgangszeiten resultierte, speziell bei Zeiten von
weniger als 5 Minuten.
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In Anwesenheit von Dampf, jedoch ohne sofortige Neutralisation oder
Abschreckung zeigte sich bei Anwendung der zuvor beschriebenen Feuchtfixierungs-Techniken
die Tendenz, daß unbefriedigende Ergebnisse erhalten wurden, sofern nicht der Harzauftrag
hoch war.
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Sonstige Daten haben auch gezeigt, daß dann wenn das imprägnierte
Gewebe vor der Feuchttlxlerung vorgetrocknet wurde, die Feuchtfixierung schneller
voranschritt und ein etwas höherer Harzauftrag in der Feuchtfixierungs-Sture erhalten
wurde, als wenn das frisch imprägnierte Gewebe direkt zur Feuchtfixierung in die
Bedampfungskammer geleitet wurde. Frei fließender gesättigter Dampf in der Bedampfungskamner
trug auch in gewisser Weise zu der Geschwindigkeit der Feuchtfixierung der Haræ
bei.
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Ersichtlich wird durch das Bedampren die Art der Penetration der Harze
in der Feuchtfixierungs-Stufe geändert.
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Wie die in Tabelle I aufgeführten Ergebnisse zeigen, konnten mit Bädern,
mit denen insgesamt 44 % an Harz-Feststoffen getrennt aufgebracht wurden (Prfung
4), nicht so hochwertige Gebrauchseigenschaften erhalten werden wle werden wie mit
einem Bad, durch welches 40 % ,Feststoff gleichzeitig aufgebracht wurde (PrUbung)).
Die niedrigeren Stoll-Biegeabrieb-Werte, die erhalten wurden, wenn das als Vernetzungsmittel
dienende
TABELLE I Vergleich verschiedener Arbeitsweisen+ Bügelfrei-
Brech- Zug- Stoll-und Pflege- Falten- festigkeits- festigkeits- Biegeabrieb- Bewertung
leicht- erholung Retention Retention Retention der Gesamt-Index W + F, Schu#, %
Schu#, % Schu#, % eigenschaften geringster annehmbarer Wert 3 (15) 275 (7,5) 50
(5) 70 (5) 100 (5) 37,5 Prüfung 1 (PDC) 3,3 (17) 283 (11) 38 (-2) 83 (12) 30 (1,5)
39,5 Prüfung 2 (übliches Feucht- 3,3 (17) 288 (15) 68 (14) 95 (18). 290 (14) 78
fixieren) Prüfung 3 (gemischtes Harz, Dampffixierung) 3,7 (18) 285 (12,5) 53 (7)
110 (25) 260 (13) 75,5 Prüfung 4 (20 % P-225 Dampffixierung + P-183 Nach-Imprägnierung)
24 % P-183 3,3 (17) 289 (15) 54 (7,5) 100 (20) 77 (3,5) 63 16 % P-183 3,3 (17) 292
(17) 51 (5) 94 (17) 57 (3) 59 8 % P-183 3,3 (17) 303 (21) 49 (4,5) 90 (15) 35 (2)
59,5
Anm. Tabelle I : f Die in Klammern angegebenen Zahlen-Werte
stellen den Bewertungs-Wert dar, der für die Berechnung der Gesamtverhalten-Bewertung
verwendet wurde.
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Harz auf nicht angequollene Fasern über feuchtfixierten Polymerbildner
aufgebracht wurde, zeigen weniger gute Penetration der Vernetzer in die Fasern,
als wenn dieser mit dem Polymerbildner aufgebracht worden war und bei der Dampfbehandlung
zusammen mit dem Polymerbildner in die angequollenen Fasern eindringen konnte. Im
ersteren Falle konzentriert sich anscheinend eine gewisse Menge an Vernetzungsmittel
auf der Faseroberfläche, und dies ist anscheinend mit ein Grund dafür, daß die Werte
für die Zugfestigkeit und den Stoll-Biegeabrieb niedriger liegen.
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Beispiel 2 Die Wirkung des Erhitzens der Bedampfungskammer auf Temperaturen,
die höher als diejenigeides gesättigten Dampf es von 1000 C liegen, wurde durch
eine Serie von 1 Minuten langen Bedampfungs-Versuchen ermittelt, die in einer Hochtemperatur-Druck-Dampfvorrichtung
(FMC-Laboratoriums-Dntckgeschlossene-Bedampfungsvorrichtung) unter Verwendung des
gleichen angesäuerten Harz-Bades wie in den Prüfungen 2 und 3 des Beispiels 1 und
mit einer Feuchtigkeitsaufnahme von 70 % durchgeführt wurden. Im wesentlichen gesättigter
Dampf bei der gewünschten Temperatur wurde in der Weise erhalten, daß sowohl der
Dampfgeneratorkessel als auch die Bedampfungs-Kammer unter dem entsprechenden Druck
gehalten wurden. Nach der Feuchtfixierung in der Bedampfungs-Kammer bei der angezeigten
Temperatur während einer Durchlaufzeit
von 1 Minute wurden die
Gewebe wieder sofort mit 2 %iger Natriumcarbonatlösung neutralisiert, zur Entfernung
von wasserlöslichen Substanzen und Losem Polymer gewaschen, getrocknet» mit einer
0,5 ffi Zinknitrat und 1 % Polyäthylen-Weichmacher enthaltenden Katalysator-Lösung
imprägniert, getrocknet und 5 Minuten lang bei 1600 C gehärtet. Die Ergebnisse sind
in Tabelle II veranschaulicht.
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Die Ergebnisse zeigen, daß die Bedampfungs-Temperatur nur einen geringen
Effekt auf die Eigenschaften der resultierenden Gewebe hatte, obgleich die Gewebe,
die die Bedampfungseinrichtung bei hohem Druck verließen, dazu tendierten, etwas
anzutrocknen, bevor sie in dem Neutralisierungsbad abgeschreckt werden konnten.
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TABELLE II Wirkung der Dampfbehandlung bei verschiedenen Temperaturen
Eigenschaften Kammer-Temperatur °C 120 136 140 Bügelfrei- und Pflegeleicht-Verhalten+
3,4 3,4 3,3 Reißfestigkeit in Schußrichtung <% RET.) 122 126 100 Greifbrechfestigkeit
in Schußrichtung (% RET.) 53 57 51 Stoll-Biegeabrieb in Schu#richtung (% RET.) 384
370 259 + nach einmaligem Wasch-und Trommeltrocken-Zyklus.
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Beispiel 3 Eine Serie von Versuchen wurde unter Verwendung von verschiedenen
Kombinationen an Polymerbildner- und Vernetzungs-Harzen bei unterschiedlichen Bad-Konzentrationen
durchgeführt. Jeder Versuch wurde in einer Ausführungsform, bei der zwischen dem
Imprägnieren und der Dampf behandlung Infrarot vorgetrocknet wurde, und in einer
anderen Ausführungsform, bei der eine solche Vortrocknung nicht stattfand, durchgeführt,
und die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt. Wie-man aus dieser Tabelle
ersieht, wurde mit einer Ausnahme bei allen sonstigen Versuchen durch das Erhitzen
des imprägnierten Stoffes der Auftrag nicht verstärkt. Die einzige Ausnahme war
ein Versuch mit 5% Aerotex 19 und 10 Fixapret PCL. Die Daten weisen auf eine Abhängigkeit
der Penetration des Vernetzungsmittels von einer geeigneten Konzentration und Feuchtfixierung
des Melin-Polymerbild4e,rs hin. Sofern nicht reichlich Polymerbildner vorhanden
ist, um die Fasern auch in versteiftem Zustand offen zu halten, wird kein zusätzliches
Vernetzungsmittel aufgenommen, selbst dann nicht, wenn dessen Konzentration in dem
Bad relativ hoch ist.
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Tabelle III zeigt außerdem, daß die e££ektive Fixierung von Harz beträchtlich
variiert, von etwa 40% für das 10/10 Aerotex 19/Fixapret PCL - Bad (ohne Vortrocknung)
bis etwa 90% für das 5/5 Aerotex 23/Fixapret PCL - System (mit Vortrocknung). Jedoch
war in allen Fällen die Ausnutzung an wirksamem Harz beachtlich höher als 25%, wie
es charakteristisch ist für die Wirksamkeit, die sich mit üblicher Feuchtfixierung
erreichen läßt, wie sie durch die Prüfung 2 im Beispiel 1 veranschaulicht wurde.
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Die in Tabelle III aufgeführten Resultate sind ferner deswegen interessant,
weil sie zeigen, daß ein Harzbad, welches einen so geringen Harzgehalt wie 5% an
Polymerbildner und 5% an Vernetzungsmittel aufweist, die Fähigkeit hat,
einen
Harzauftrag von 6% und mehr nach der erfindungsge mäß durchgeführten Feuchtfixierung
zu erbringen, und dies genügt, um nach der Endhärtung ein Gewebe mit befriedigenden
permanenten Falten hcrzustellen. Eine Verdoppelung des Harzgehaltes in dem Imprägniernngsbad
ergibt nur eine 30 Pige Zunahme des Earzauftrags nach Feuchtfixierung.
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Optimale Ergebnisse mit Bezug auf die Harzwirksamkeit und die Gebrauchseigenschaften
des fertigen Gewebes wurden mit solchen Systemen erhalten, die in Tabelle III veranschaulicht
sind, mit Harzbädern, die 7 bis 10% Polymerbildner und 5 bis 10% Vernetzungsmittel
enthielten. Bäder, die 7% Polymerbildner und 7% Vernetzungsmittel aufwiesen, sind
dabei besonders bevorzugt. Die gleichen individuellen Gewebeeigenschaften und das
gleiche Gebrauchsverhalten wurde einerseits mit einem Harzbad, welches 7% Polymerbildner
und 7 % Vernetzungsmittel, und andererseits mit einem Harzbad, welches 20% Polymerbildner
und 20 Vernetzungsmittel enthielt, erzielt,. Die Tatsache, daß man beim erfindungsgemaßen
Verfahren sehr viel stärker verdünnte Harzbäder benutzen kann, stellt ersichtlich
einen bedeutenden technischen Fortschritt dar.
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Beispiel 4 Die Wirkung von verschiedenen Dampfbehandlungs-Zeiten wurde
durch eine Anzahl von Versuchen, die in diesem Beispiel gezeigt werden, illustriert.
Das in diesen Versuchsreihen verwendete Harzbad enthielt 10% Aerotex 19 und 10%
Fixapret PCL und wurde auf das Köpergewebe No. 413 bei einer Feuchtigkeitsaufnahme
von 75% aufgebracht. Nachdem das imprägnierte Tuch kontinuierlich durch gesättigten
Dampf in der Dampfbehandlungs-Anlage mit Geschwindigkeiten, die Durchgangszeiten
zwischen 30 bis 180 Sekunden, wie dies in Tabelle IV spezifiziert wurde, gaben,
eingeführt worden war, wurden die Gewebe wieder schnell durch Neutralisieren in
2 zeiger Natriumkarbonatlösung abgeschreckt.
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TABELLE III Wirkung von Vortrocknung auf Feuchtfixierung durch Dampfbehandlung
Harzbad Gewicht an Auftrag % nach Feuchtfixierung ohne Erhitzen Infrarot Erh.
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(Harzwirksamkeit %) (Harzwirks. %) 5/5 A.23(1)/Fix. PCL(3) 6,2 (82)
6,6 (88) 7/7 A.19(2)/Fix. PCL 6,5 (62) 7,2 (78,5) 5/10 A.19/Fix. PCL 7,3 (65) 7,3
(65) 10/5 A.19/Fix. PCL 7,8 (69,5) 8,1 (72,5) 10/10 A.19/Fix. PCL 6,0 (40) 7,7 (51)
10/10 A.23/-P-183(4) 7,4 (49,5) 8,5 (57) 10/10 A.23/Fix. PCL 7,5 (50) 8,6 (57,5)
10/10 M 3(5)/P-183 8,6 (57,5) 9,2 (61,5) 10/10 M 3/Fix. PCL 7,7 (51,5) 8,3 (55,3)
Durchschnitt 7,2 7,9 (1) 23"= Aerotex 23 (2) "A.19" = Aerotex 19 (30 "Fix. PCL"
= Fixapret PCL (4) "P-183" = Permafresh 183 (5) "M 3" = Aerotex M 3
Danach
wurden sie gewaschen, unter milden Bedingungen, so daß effektive Fatenbeständigkeit
verhindert wurde, getrocknet, anschließend mit einem 0,5k Zinknitrat und 1% Polyäthylen-Weichmacher
enthaltenden Katalysator-Bad imprägniert und danach während 10 Minuten bei 1600C
weiter getrocknet und gehärtet.
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Die zusammengestellten Daten zeigen deutlich, daß in dem Maße, wie
die Bedampfungszeit von 30 Sekunden auf 180 Sekunden erhöht wurde, ein erkennbarer
Verlust an Faltenerholung eintritt, während die Werte für den Stoll-Abrieb zunahmen,
Daraus ersieht man, daß mit einer Bedampfungszeit von 30 Sekunden die beste Fixierung
des als Vernetzungsmittel wirkenden Harzes in einem typischen Fall, bei dem ein
Melaminharz als Polymerbildner verwendet wurde, zu erhalten war.
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Als ähnliche Versuchsreihen, (die hier nicht wiedergegeben sind)
durchgeführt wurden, bei denen die Gewebe nicht sofort, als sie die Dampfbehandlungskammer
verließen, abgeschreckt und neutralisiert wurden, sondern eine gewisse Zeit aufbewahrt
und erst nach Verstreichen von 30 Minuten neutralisiert wurden, wurden harzüberzogene
Fasern erhalten, die eine niedrige Reißfestigkeit und eine kurze Stoll-Biegdauer
aufwiesen. Mit anderen Worten, man kann die gewünschte Fixierung und die gleichmäßige
Harzverteilung nur dann aus einem verdünnten Bad erreichen, wenn das heiße, säureenthaltende
Gewebe während einer sorgfältig begrenzten Zeit unter Einwirkung von Dampf feuchtfixiert
und sogleich, nachdem es die Dampfbehandlungs-Kammer verlassen hat, abgeschreckt
und neutralisiert wird.
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Sofern nicht abgeschreckt wird oder beim Arbeiten über längere Dampfbehandlungszeiten
vor dem Abschrecken wandern die eingebrachten Harze oder deren Komponenten an die
Faseroberfläche zurück und vermindern dort die mechanischen
Eigenschaften
des Gewebes. Darüber hinaus steht der Polymerbildner in dem Maße, wie das Harz an
die Oberfläche zurückwandert, im Inneren nicht länger zur Verfügung, um die Faserstruktur
nach der Feuchtfixierung zu schützen oder in der offenen Form zu versteifen, und
das Vernetzungsmittel reicht nicht mehr aus, um die Faserstruktur gleichmäßig zu
vernetzen. Unter solchen Bedingungen ist ein insgesamt höherer Harzauftrag erforderlich,
um befriedigende Permanent-Faltungseigenschaften zu sichern.
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Zwecks genauerer Untersuchung der bei der Dampf-Fixierung erfolgenden
Vorgänge wurden nach dem Waschen und Anfärben mit Säure-Rot, zur Kenntlichmachung
der N'-Methylol-Komponeunten, Fäden aus einer Anzahl der dampfbehandelten Gewebe
(deren Eigenschaften in der vorstehenden Tabelle III zusammengestellt sind) entnommen.
Der Harzgehalt dieser Gewebe, die untersucht wurden, wurde durch gebräuchliche Gewichtsbestimmung
des Auftrags und durch Stickstoff-Annalyse zur Ermittlung des Melamins und des Vernetzers
festgestellt.
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Obgleich es klar war, daß beide Arbeitsarten proportionale Ergebnisse
erbringen würden, ergab die Auswiege-Methode eine gewisse Uberbestimmung für das
fixierte Harz, wenigstens für solche Beispiele, bei denen der Auftrag unter 8% %
lag.
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Es wird angenommen, daß sich durch die Stickstoff-Analyse der effektive
Harzgehalt innerhalb der Fasern genauer abschätzen läßt als durch die Auswiege-Methode,
möglicherweise deswegen, weil Oberflächen-Polymer durch Reibwirkung von den für
die chemische Analyse genommenen Proben entfernt worden ist.
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Querschnitte dieser gefärbten Garne ließen, wenn sie unter einem Mikroskop
untersucht wurden, beachtliche Differenzen hinsichtlich der Harzmenge in den Fasern-erkennen.
Bei etwa 8,5 bis 9,5% feuchtfixiertem Harzauftrag (was einem aufgrund von Stickstoff-Analyse
ermittelten Harzgehalt von etwa 8 bis 9% entsprach) wurde eine vollständige Harz-Penetration
beobachtet;
bei einem Auftrag von etwa 8 (was einem mittels Stickstoff-Analyse
ermittelten Harzgehalt von etwa 6,5% entsprach) war die Harz-Penetration mäßig;
und bei zwischen etwa 6,5 und 7,5% Auftrag (was einem mittels Stickstoff-Analyse
ermitelten Harzgehalt von 2,5 bis 3,2 % entsprach) war die Harz-Penetration schwach.
Alle geprüften Garne wiesen eine sehr gleichmäßige und vollständige Penetration
des Harzes durch jede der Fasern auf. Diese Analysen bestätigen die Überlegung,
daß die Feuchtfixierung während kurzer Dampfbehandlungszeiten stattfindet, weil
die Fasern schnell anquellen, die Harze sogleich in die Fasern eindringen und der
gesamte Prozess unterbrochen wird, bevor ein Zurückwandern nach außen oder sonstige
unerwünschte Phänomene, wie beispielsweise Hydrolyse, erfolgen können. Dies macht
verständlich, daß in einem solchen Fall ein geringerer Gesamtgehalt an Harz in dem
Imprägnierungsbad benötigt wird, um äquivalentes Gebrauchsverhalten des Gewebes
zu erreichen, und daß man gute Gebrauchseigenschaften selbst dann erzielen kann,
wenn die Harz-Penetration innerhalb der Fasern schwach ist, beispielsweise wenn
der Harzgehalt (bestimmt durch Stickstoff-Analyse) wenigstens 5% beträgt. Optimales
Gebrauchsverhalten wurde mit Garnen, die eine mäßige Harz-Penetration aufwiesen
(einen Harzgehalt von 6 bis 7, hatten) erzielt.
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Bei-dieser Arbeitsweise läßt sich infolge der durch die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren vorgenommene Feuchtfixierung erreichten gleichmäßigen und durchdringenden
Penetration ein sehr wirksamer Schutz der Cellulosefasern gegen chemischen Abbau
während der nachfolgenden Endhärtung erreichen und eine ausreichende Vernetzung
erzielen, um selbst bei niedrigen Aufträgen an Harz vollwirksame Permanent-Faltungs-Eigenscha£8-ten
zu entwickeln. Die Harz-Penetration in die Fasern verläuft dann am schnellsten,
wenn man das Gewebe in der Dampfeinwirkungs-Vo-i chtung unter geringer Spannung
hält, d.h. wenn unnötig hohe Spannungen vermieden werden. Verstärkte Spannung wirkt
der Quellwirk-sng von Dampf auf die Cellulosefasern entgegen und erschwert das Einsaugen
der Behandlungslösung.
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TABELLE IV Effekt der Dampfeinwirkungszeit auf die Feuchtfixierung
Bad: 10/10 A.19/Fix. PCL Feuchtigkeits- 75% aufnahme: Katalysator: 1/2% Zinknitrat
Weichmacher: 1% Velvamine 732 Härtungszeit: 10 Min. Härtungstemperatur: 160°C Eigenschaften
Verweilzeit 30 Sek. 60 Sek. 180 Sek.
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Faltenerholung (deg.) nach 1 L+TD, W + F 283 278 265 Reißfestigkeit
in Schußrichtung (% Ret.) 82 91 87 Stoll-Biegeabrieb in Schußrichtung (% Ret.) 106
217 268