DE19643036A1

DE19643036A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Struktureffektes auf textilen Flächengebilden

Info

Publication number: DE19643036A1
Application number: DE1996143036
Authority: DE
Inventors: Vidal Teresa Copete; Subirana Rafael Dr Pi; Andreu Colomera
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1998-04-23

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Struktureffektes auf textilen Flächengebilden unter Einsatz von gemahlenem Siliciumdioxid und gegebenenfalls Cellulasen sowie die Verwendung des gemahlenen Siliciumdioxids als Mittel zur Erzeugung eines stonewash-Effektes auf gefärbtem oder ungefärbtem Baumwollgewebe.

Stand der Technik

Die Weltproduktion von Jeans beträgt jährlich mehrere Millionen Stück. Ein guter Teil dieser Menge wird einem künstlichen Alterungsprozeß unterzogen, bei dem man die Jeans zusammen mit Bims steinen in einer Waschflotte behandelt und dabei zwar einerseits abnutzt, gleichzeitig aber auch den Weichgriff verbessert und somit den Tragekomfort steigert. Die mit der Abnutzung verbundene sta tistische Auswaschung von Farbe wird im übrigen vom Verbraucher häufig gewünscht (stone wash-Effekt). Natürlich stellt die Beladung von Waschmaschinen mit Steinen einen Vorgang dar, der hohe Anforderungen an den Werkstoff stellt. Abgesehen davon, daß Bimsstein eine natürliche und teure Rohstoffquelle darstellt, werden die Steine schon bei einmaligem Einsatz so stark abgeschliffen, daß eine Wiederverwendung nicht mehr in Frage kommt. Ein Teil der Bimssteine findet sich schließlich auch in den Taschen der Jeans wieder und müssen mühsam von Hand entfernt werden. Auch der Umstand, daß pro Waschvorgang nur eine begrenzte Zahl von Jeans so behandelt werden können und ein nicht unbeträchtlicher Teil von ihnen bei dieser Prozedur so stark geschädigt wird, daß er für den Verkauf nicht mehr in Frage kommt, ließen es geboten erscheinen, den Vorgang statt ausschließlich auf mechanischem Wege zumindest auch zum Teil mittels einer chemischen Behandlung durchzuführen.

Aus dem Stand der Technik war bereit bekannt, daß Cellulasen über die Eigenschaft verfügen, blauen Indigofarbstoff von Denimfasern abzulösen. Eine Übersicht hierzu ist von N. K. Lange in C.R. 2.TRICEL Symposium, Espoo, Finnland, 1993, S. 263 erschienen. In der Weiterentwicklung dieser Erkenntnis schlägt die Europäische Patentschrift EP-B1 0 452 393 (Cayla) ein Verfahren zum heterogenen Vorwaschen von Baumwolltextilien vor, das unter Verwendung bestimmter Cellulasen bei pH-Werten unterhalb von pH=6 durchgeführt wird. Aus der Europäischen Patentanmeldung EP-A2 0 307 564 (Ecolab) ist ein Verfahren zum Schaffen unterschiedlich gefärbter Bereiche von Textilien aus Cellulose durch Behandeln mit einer wäßrigen Flotte bekannt, die neben Cellulasen nichtionische Tenside vom Typ der Fettalkoholethoxylate mit bis zu 20 Ethylenoxideinheiten pro Mol Fettalkohol enthalten können.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt besteht das Verfahren der Wahl darin, die Gewebe zunächst mit Bims steinen vorzubehandeln und der Flotte anschließend Cellulasen zuzusetzen. Im Hinblick auf die oben geschilderten Nachteile besteht jedoch ein Erfordernis im Markt, die teuren, nur einmal zu verwen denden Bimssteine gegen Stoffe auszutauschen, die auf dem Baumwollgewebe den gleichen Textur effekt erzielen, ökologisch und in der Handhabung unbedenklich sind, ökonomische Vorteile aufweisen und daher insbesondere wiederzuverwenden sind. Die Aufgabe der Erfindung hat folglich darin bestan den, diesem Bedürfnis abzuhelfen.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Struktureffektes auf textilen Flächen gebilden, bei dem man eine wäßrige Flotte, enthaltend gefärbte oder ungefärbte Fasern, Garne, Stoffe oder Textilien mit (a) gemahlenem Siliciumdioxid und gegebenenfalls (b) Cellulasen behandelt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich gemahlenes Siliciumdioxid und vorzugsweise gemah lenes Glas in vorzüglicher Weise als Ersatzstoff für Bimsstein eignet. Auf den textilen Flächengebilden, vorzugsweise Baumwollgewebe, wird nicht nur ein mindestens gleich guter Textur- bzw. stonewash-Ef fekt erzielt, das Siliciumdioxid ist zudem ökologisch unbedenklich, problemlos in der Dosierung, verur sacht weniger Schäden an den Waschmaschinen, senkt die Ausschußrate bei den behandelten Einsatzstoffen, speziell Jeans, und läßt sich nach Abtrennung aus der Flotte viele Male wiederver wenden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Prozeß auch kontinuierlich durchgeführt werden kann.

Textile Flächengebilde

Unter dem Begriff textile Flächengebilde sind alle die Einsatzmaterialien zu verstehen, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann. Dementsprechend kommen hierfür sowohl die gesponnen Fasern und Garne als auch die daraus hergestellten Stoffe und Webprodukte und die aus diesen wiederum hergestellten Endprodukte, also die Textilien, in Betracht. Die Einsatzstoffe können sowohl aus pflanzlichen als auch synthetischen Fasern bestehen. Obschon Baumwollgewebe und hier speziell Denim bevorzugt ist, kommen beispielsweise auch Lyocell- bzw. Cellulosefasern in Frage so wie Blends der Fasern beispielsweise mit Polyester- oder Polyamidfasern.

Siliciumdixoid

Als gemahlenes Siliciumdioxid kommt im einfachsten Fall Sand in Frage. Vorzugsweise wird jedoch gemahlenes Glas eingesetzt, dessen Herkunft unkritisch ist. Dementsprechend eignet sich übliches Recyclingglas grundsätzlich ebenso für die Herstellung des Mahlguts wie etwa teurer Glasschaum. Als natürliche Quelle kommt beispielsweise Diatomeenerde in Betracht. Besonders gute anwendungs technische Ergebnisse werden mit Siliciumdioxid erhalten, das eine Korngröße im Bereich von 0,01 bis 10 µm aufweist und speziell eine Zusammensetzung besitzt, bei dem 75% aller Teilchen einen mittleren Durchmesser von weniger als 50 µm, 20% von 50 bis 100 µm und 5% von größer 100 µm haben. Üblicherweise wird das Mahlgut in Mengen von 0,5 bis 1,5 und vorzugsweise 0,9 bis 1,2 kg/kg des textilen Flächengebildes eingesetzt. Die Herstellung des gemahlenen Siliciumdioxids kann nach den Verfahren des Stands der Technik in dafür geeignet Zerkleinerungsmaschinen, beispielsweise Brechern, Wälzmühlen, Mahlkörpermühlen oder Prallmühlen durchgeführt werden, wie sie z. B. in Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, Bd. 1, 4. Aufl. S. 87 bis 93 (1984) beschrieben wer den.

Cellulasen

Cellulasen (1,4-β-D-Glucan-4-glucanohydrolasen; EC 3.2.1.4.) stellen Enzymkomplexe dar, die am Ab bau nativer Cellulose beteiligt sind. Bei den im Sinne der Erfindung als fakultative Komponente (b) vorzugsweise einzusetzenden sauren Cellulasen handelt es sich um Enzyme, die vorzugsweise aus Kulturen von Aspergillus- oder Trichoderma-Arten hergestellt werden und ein Aktivitätsoptimum bei sauren pH-Werten im Bereich von 4 bis 6 aufweisen. Besonders bevorzugt sind saure Cellulasen, die unter der Marke Celluzyme^® von der Novo Nordisk vertrieben und durch submerse Fermentation des Pilzes Humicola insolens hergestellt werden. Übersichten zur Wechselwirkung von Cellulasen mit Cellulose sind beispielsweise von E. Hoshino in J. Biochem. 114, 230; 236 (1994), ibid. 115, 837 (1994) sowie J. Ferment. Bioeng. L7, 496 (1994) zu finden. Üblicherweise werden die Cellulasen in Mengen von 0,1 bis 15 Gew.-% - bezogen auf die textilen Flächengebilde - eingesetzt.

Zeolithe

Unter Zeolithen sind gegebenenfalls wasserhaltige Alkali- oder Erdalkalialumosilicate der allgemeinen Formel (I) zu verstehen,

M_2zO * Al₂O₃ * x SiO₂ * y H₂O (I)

in der M für ein Alkali- oder Erdalkalimetall der Wertigkeit z, x für Zahlen von 1,8 bis 12 und y für Zahlen von 0 bis 8 steht [Chem.i.u.Zt., 20, 117 (1986)]. Typische Beispiele für Zeolithe sind die natürlich vorkommenden Mineralien Clinoptilolith, Erionit oder Chabasit. Bevorzugt sind jedoch synthetische Zeolithe, beispielsweise

Zeolith NaA: Na₁₂[(AlO₂)₁₂(SiO₂)₁₂] * 27 H₂O
Zeolith NaX: Na₈₆[(AlO₂)₈₆(SiO₂)₁₀₆] * 264 H₂O
Zeolith Y: Na₅₆[(AlO₂)₅₆(SiO₂)₁₃₆] * 325 H₂O
Zeolith L: K₉[(AlO₂)₉(SiO₂)₂₇] * 22 H₂O
Mordenit: Na_8,7[(AlO₂)_8,7(SiO₂)_39,3] * 24 H₂O.

Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens gelangen vorzugsweise Zeolith NaA sowie Gemische aus Zeolith NaA und NaX zum Einsatz, wobei der Anteil des Zeoliths NaX in derartigen Gemischen zweckmäßigerweise unter 30%, insbesondere unter 20%, liegt. Geeignete Zeolithe weisen keine Teilchen mit einer Größe über 30 mm auf und bestehen zu wenigstens 80% aus Teilchen einer Größe von weniger als 10 mm. Ihre mittlere Teilchengröße (Volumenverteilung, Meßmethode: Coulter Counter) liegt im Bereich von 1 bis 10 mm. Bevorzugte Zeolithe haben eine mittlere Teilchengröße von 2 bis 4 mm. Ihr Calciumbindevermögen, das nach den Angaben der deutschen Patentanmeldung DE-AS 24 12 837 bestimmt wird, liegt im Bereich von 100 bis 200 mg CaO/g. Die Zeolithe, die üblicher weise in Mengen von 1 bis 25, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die textilen Flächengebilde, eingesetzt werden, können von ihrer Herstellung her noch überschüssiges Alkali enthalten.

Nichtionische Tenside

Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich zur Enzymstabilisierung und Staubbindung als vorteilhaft erwiesen, die Cellulasen zusammen mit geeigneten, vorzugsweise wasserfreien nicht ionischen Tensiden, wie beispielsweise hochethoxylierten Fettalkoholpolyglycolethern der Formel (II) einzusetzen,

R¹O(CH₂CH₂O)_nH (II)

in der R¹ für einen linearen Alkylrest mit 16 bis 22 Kohlenstoffatomen und n für Zahlen von 40 bis 100 und vorzugsweise 50 bis 80 steht. Typische Beispiele sind Anlagerungsprodukte von durchschnittlich 40 bis 100 und insbesondere 50 bis 60 Mol Ethylenoxid an technische Talgfettalkohole mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen. Die nichtionischen Tenside werden üblicherweise in Mengen von 1 bis 25, vorzugs weise 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die textilen Flächengebilde, eingesetzt.

Puffersalze

Zusammen mit den Tensiden empfiehlt es sich Puffersalze einzusetzen, bei denen es sich beispiels weise um Alkali- und/oder Erdalkalisulfate, -carbonate, -phosphate und -citrate handeln kann. Typische Beispiele sind Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Calciumcarbonat, Natriumphosphat und Natriumcitrat. Obschon es sich selbstverständlich nicht um ein Salz handelt, kommt zudem auch Citronensäure in Be tracht. Als Staubbindemittel können zusätzlich auch noch Polypropylenglycolether mit einem durch schnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 5.000 eingesetzt werden. Die Puffersalze wer den üblicherweise in Mengen von 1 bis 70, vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die textilen Flächengebilde, eingesetzt.

Compounds

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren auch unter Einsatz von Compounds der folgenden Zusammensetzung durchgeführt werden,

(a) 10 bis 80, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% gemahlenes Siliciumdioxid,
(b) 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 2 Gew.-% Cellulase,
(c) 0 bis 50, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% Zeolithe,
(d) 0 bis 50, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% nichtionische Tenside und
(e) 0 bis 50, vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-% Puffersalze,
wobei die Maßgabe besteht, daß sich die Mengenangaben zu 100 Gew.-% addieren.

Durchführung des Verfahrens

Das Flottengewichtsverhältnis beispielsweise von Baumwollgewebe zu Wasser liegt in der Regel im Bereich von 1 : 10 bis 1 : 100. Vorzugsweise wird eine Flotte bestehend aus etwa 3 bis 5 kg Jeansstoff und 50 bis 80 kg Wasser hergestellt, der man zunächst 3 bis 5 kg gemahlenes Siliciumdioxid und gegebenenfalls in einem zweiten Prozeßschritt 1 bis 20 und vorzugsweise 2 bis 10 g Cellulase sowie gegebenenfalls Zeolithe, wasserfreie nichtionische Tenside und/oder Puffersalze zusetzt. Es empfiehlt sich, das Verfahren bei einem pH-Wert im Bereich von 4,5 bis 8,5 und bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 65, vorzugsweise 55 bis 60°C durchzuführen. Falls gewünscht, kann man zusammen mit den Zubereitungen konventionelle Wäscheweichspülmittel, beispielsweise vom Esterquat-Typ, einset zen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann - wie oben beschrieben - auch in einem Schritt unter Ein satz der entsprechenden Compounds durchgeführt werden.

Falls gewünscht, kann das Verfahren auch kontinuierlich durchgeführt werden, indem man nach der Behandlung das Waschwasser mit dem gemahlenen Siliciumdioxid in einen Absetzbehälter führt, von dem der Feststoff in einen Slurrybehälter gepumpt und mit Wasser und gegebenenfalls frischem Mahl gut vermischt wird. Vom Slurrybehälter aus kann dann eine entsprechende Menge des Zusatzstoffes wieder in die Waschmaschine eindosiert werden.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Das gemahlene Siliciumdioxid verleiht gefärbtem oder ungefärbten textilen Flächengebilden, vorzugs weise Baumwollgewebe und insbesondere blauem Denim, nicht nur einen typischen Textur- bzw. stonewash-Effekt, sondern auch einen angenehmen Weichgriff, wodurch sich auch der Tragekomfort verbessert. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Verwendung von gemahlenem Sili ciumdioxid zur Erzeugung eines stonewash-Effektes auf gefärbtem oder ungefärbtem Baumwollge webe.

Beispiele Beispiel 1

Ein Paar fabrikneuer Blue Jeans wurden in eine Waschmaschine des Typs Siemens Siewamat 3573 mit einem Fassungsvermögen von 5,5 kg Wäsche und ca. 60 l Wasser gegeben. Die Jeans wurden mit einem konventionellen, amylasehaltigen Vollwaschmittel einmal bei 40°C vorgewaschen. Danach wurde der Flotte gemahlenes Glas vom Typ Miltopan^® GB (PulcraIES, Korngrößenverteilung: 75%< 50 µm, 20% 50 bis 100 µm, 5%< 100 µm) im Gewichtsverhältnis Gewebe : Glas = 1 : 1 zugegeben und 15 min bei 50°C gewaschen. Anschließend wurden über den Waschmittelzulauf 50 g einer Zubereitung aus

15 Gew.-% Forylase NTL
15 Gew.-% Talgfettalkohol + 50 EO und
70 Gew.-% Natriumcitrat/Citronensäure (1 : 1)

zugegeben. Die Flotte wurde weitere 15 min bei 60°C behandelt und anschließend zweimal klarge spült. Die Jeans wiesen einen angenehmen Weichgriff und einen gleichmäßigen stonewash-Effekt auf.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde mit einem Produkt wiederholt, das eine Korngrößenverteilung von 75%< 50 µm, 20% 50 bis 100 µm und 5%< 100 µm aufwies, und wobei für die mechanische Behandlung der Gewebe das rückgewonnene Glas aus der ersten Behandlung wieder eingesetzt wurde. Die Jeans zeigten nach Abschluß der Wäsche einen Weichgriff und stonewash-Effekt wie das Muster aus Beispiel 1.

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde wiederholt und für die mechanische Behandlung der Gewebe gemahlenes Glas einge setzt, welches insgesamt bereits fünfmal rückgewonnen worden war. Außerdem wurde in der zweiten Behandlungsstufe ein Produkt der folgenden Zusammensetzung eingesetzt:

15 Gew.-% Forylase NTL
10 Gew.-% Talgfettalkohol + 50 EO und
15 Gew.-% Zeolith A
60 Gew.-% Natriumcitrat/Citronensäure (1 : 1).

Auch diese Jeans zeigten nach Abschluß des Prozesses einen ebensolchen Weichgriff und stonewash-Effekt wie das Muster aus Beispiel 1.

Beispiel 4

Analog Beispiel 1 wurden ein Paar fabrikneuer Blue Jeans in eine Waschmaschine des Typs Siemens Siewamat 3573 mit einem Fassungsvermögen von 5,5 kg Wäsche und ca. 60 l Wasser gegeben. Die Jeans wurden mit einem konventionellen, amylasehaltigen Vollwaschmittel einmal bei 40°C vorgewaschen. Danach wurde der Flotte 5 kg eines Compounds der Zusammensetzung:

50 Gew.-% Miltopan GB
1 Gew.-% Forylase NTL
12 Gew.-% Talgfettalkohol + 50 EO und
10 Gew.-% Zeolith A
27 Gew.-% Natriumcitrat(Citronensäure (1 : 1)

im Gewichtsverhältnis Gewebe : Compound = 1 : 1 zugegeben, 35 min bei 60°C gewaschen und an schließend zweimal klargespült. Die Jeans wiesen einen angenehmen Weichgriff und einen gleich mäßigen stonewash-Effekt auf.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung eines Struktureffektes auf textilen Flächengebilden, bei dem man eine wäßrige Flotte, enthaltend gefärbte oder ungefärbte Fasern, Garne, Stoffe oder Textilien mit (a) gemahlenem Siliciumdioxid und gegebenenfalls (b) Cellulasen behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man textile Flächengebilde aus Baumwolle und/oder Cellulose einsetzt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente (a) gemahlenen Sand, Glas und/oder Diatomeenerde einsetzt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Siliciumdioxid einsetzt, das einen Durchmesser im Bereich von 0,01 bis 10 µm aufweist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das gemahlene Siliciumdioxid in Mengen von 0,5 bis 1,5 kg/kg Baumwollgewebe einsetzt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komponente (b) saure Cellulasen einsetzt, die ein Aktivitätsoptimum bei einem pH-Wert im Bereich von 4,5 bis 5,5 aufweisen.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Cellulasen in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die textilen Flächengebilde - einsetzt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin Zeolithe der Formel (I) einsetztM_2zO * Al₂O₃ * x SiO₂ * y H₂O (I)in der M für ein Alkali- oder Erdalkalimetall der Wertigkeit z, x für Zahlen von 1,8 bis 12 und y für Zahlen von 0 bis 8 steht, einsetzt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin Fettal koholpolyglycolether der Formel (II) einsetztR¹O(CH₂CH₂O)_nH (II)einsetzt, in der R¹ für einen linearen Alkylrest mit 16 bis 22 Kohlenstoffatomen und n für Zahlen von 40 bis 100 steht.

10. Verwendung von gemahlenem Siliciumdioxid als Mittel zur Erzeugung eines stonewash-Effektes auf gefärbtem oder ungefärbtem Baumwollgewebe.