DE2143517A1

DE2143517A1 - Verfahren zur Behandlung von Cellulosefasern enthaltendem Material

Info

Publication number: DE2143517A1
Application number: DE19712143517
Authority: DE
Inventors: Norman Robert Stenley Bethesda; Chafitz Steven Roy Rockville; Hollies Md. (V. St.A.). D06m 15-16
Original assignee: Cotton Inc., New York, N.Y. (V.StA.)
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1971-08-31
Publication date: 1972-08-03
Also published as: AU459931B2; FR2019809A1; IT988550B; US3709657A; GB1248840A; NL6914805A; FR2122387A2; DE1948606A1; AU3242471A; CH1459169A4; GB1344086A; BE739276A; SE364320B; ES394326A1; NL7111989A; JPS4926114B1; BE771147R; FR2019809B1; FR2122387B2

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, XoIn Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 27. AUgUSt 1971 VA// Name d. Anm. COTTON, INCORPORATED

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»

Seitdem ein erstes 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 Formhalteeigenschaften, 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 Feuchtfixierungsverfahren in Kombination mit Harzen durchgeführt, wie dies bei Getchell und Hollies in der amerikanischen Patentschrift 3.472.626 beschrieben ist, brachte eine weitere Verbesserung dieser Feuchtfixierungsverfahren. Das Interesse für die gewerbliche Anwendung dieser Feuchtfixierungsverfahren ist wegen der recht erheblichen Verbesserungen der Eigenschaften der in dieser Welse behandelten Gewebe groß. Jedoch ist die industrielle Entwicklung von Feuchtfixierungsverfahren dadurch verzögert worden, daß man, wenn optimale Ergebnisse erreicht werden sollen, bisher die Feuchtfixierung von Harz nur mit relativ geringen Produktionsgeschwindigkeiten, in Linzelansätzen oder halbkontinuierlicher Verfahrensführung und mit nur geringer Ausnutzung der vorteilhaften Einwirkung des Harzes durchführen konnte.

c 101/6 209832/1 129

Ein wirksames Feuchtfixierungsverfahren wird in der Patentanmeldung P 19 48 606.7 beschrieben. Dieses Feuchtfixierungsverfahren betrifft die Behandlung von Cellulosefasern in einer Heißdampfatmosphäre, nachdem die Fasern mit einem Harz imprägniert worden sind.

Eine Aufgabe der Erfindung bildet eine vorteilhafte Abänderung des bekannten Feuchtfixierungsverfahrens unter Verwendung einer trockenen Hitzequelle anstelle von Frischdampf als Hitzequelle. Eine besondere Aufgabe der Erfindung bildet ein Verfahren, bei welchem das erforderliche Ausmaß der Feuchtfixierung des Harzes in nicht mehr als etwa 90 Sekunden und vorzugsweise in weniger als einer Minute ausgeführt werden kann. Eine andere Aufgabe bildet ein Feuchtfixierungsverfahren, bei welchem heißer Wasserdampf in der Behandlungskammer durch Einwirkung von Hitze einer trockenen Hitzequelle auf das zu behandelnde Feuchtigkeit enthaltende Material erzeugt wird und bei welchem die Wirksamkeit der Harzfixierung auf oder in den Fasern etwa auf dem Niveau von 25 % liegt, das für die bekannten Feuchtfixierungsverfahren charakteristisch ist. Eine weitere Aufgabe bildet ein solches Feuchtfixierungsverfahren, bei welchem die Wirksamkeit der Harzfixierung mindestens 40 % beträgt und vorzugsweise im Bereich von 55 bis 90 % liegt, so daß gewünschtenfalls verhältnismäßig verdünnte Harzlösungen verwendet werden können»

Knitterfest machende Harze werden rasch und kontinuierlich auf einem Cellulosefasern enthaltenden Material feuchtfixiert, wie zum Beispiel auf einem Baumwollgewebe, das für die Herstellung von Kleidung mit dauerhaften Bügelfalten geeignet ist.

Bei diesem Verfahren wird ein Bad, das eine Mischung eines Polymerbildners und eines Vernetzungsmittels sowie einen Säurekatalysator enthält, auf das Cellulosefasern enthaltende Material aufgebracht. Die feuchten gequollenen Fasern werden mit einer im wesentlichen trockenen Hitzequelle erhitzt und unter stark feuchten oder im wesentlichen nicht verdampfenden, heißen Be-

^C101/6 209832/1129

2H3517

dingungen, beispielsweise zwischen etwa 100 und 14O° C, während nur etwa 10 bis 90 Sekunden gehalten, so daß mindestens etwa 3 % des polymerbildenden Harzes auf denselben feuchtfixiert werden. Das Material wird dann sofort abgekühlt, um die Polymerisierungsreaktion zu unterbrechen und die Harzhydrolyse auf ein Mindestmaß zu beschränken. Vorzugsweise wird das so behandelte Gewebe neutralisiert, gewaschen und unter milden Bedingungen getrocknet. Wenn der Katalysator auf diese Weise entfernt ist, wird ein Härtungskatalysator auf das Gewebe aufgebracht, bevor dasselbe zu Kleidungsstücken oder anderen Gegenständen verarbeitet wird, und trocken gehärtet, um demselben Faltenbeständigkeit zu verleihen. Statt auf das Gewebe vor der Kleiderherstellung einen latenten Katalysator aufzubringen, ist es auch möglich, in einem späteren Stadium einen entsprechenden Härtungskatalysator zuzusetzen, indem derselbe beispielsweise direkt in den Dampfraum der Härtekammer eingeführt wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die früher vorgeschlagenen Feuchtfixierungsverfahren und insbesondere das in der oben erwähnten amerikanischen Patentschrift 3.472.606 beschriebene Verfahren überraschenderweise wirksamer ausgeführt werden können, indem die Cellulosefasern in einem heißen, feuchten Zustand gequollen werden, beispielsweise durch Erhitzung des feuchtigkeitshaltigen Fasermaterials, während der Verlust des aus der Behandlungskammer resultierenden Wasserdampfes nach dem Imprägnieren in der sauren Harzlösung beschränkt und die Dauer eines solchen heißen Feuchtfixierungsvorganges stark begrenzt wird. Insbesondere wurde gefunden, daß die Erhitzung des feuchtigkeitshaltigen Materials bei Aufrechterhaltung einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit dazu dient, das Eindringen der aufgenommenen Harzlösung in die Fasern in analoger Weise wie bei Frischdampfverfahren zu beschleunigen, aber eine leichtere Installation oder Wirkungsweise als dieses ermöglicht. Gleichzeitig werden unerwünschte Erscheinungen, wie übermäßige Harzhydro$>se oder Harzmigration aus den inneren Teilen der Faser zurück an 4die Faseroberfläche auf einem Minimum gehalten, indem die Dauer eX-

C 101/6

20 9832/1129

-*- 2U3517

nes solchen Feuchtfixierungsvorganges sehr kurz ist, beispielsweise weniger als 2 Minuten. Wie bereits erwähnt, wurde gefun- . den, daß eine solche Hydrolyse und Migration stattfindet, wenn die imprägnierte Faser während längerer Zeiträume in der heißen, feuchten Umgebung gehalten wird, was vollkommen unerwünschte Wirkungen ergibt.

Es wurde gefunden, daß die teilweise Trocknung der Fasern nach dem Imprägnieren und vor dem Erhitzen bei hoher Feuchtigkeit mit einer im wesentlichen trockenen Kitzequelle eine weitere Verbesserung der Harzwirksamkeit und der Wirksamkeit des Verfahrens ergibt. Insbesondere wurde gefunden, daß es zur Erzielung des Optimums der Leistungsfähigkeit des Gewebes mit einer Mindestmenge an Harz notwendig ist, daß in dem Material nicht nur genügend Polymerbildner und Vernetzungsmittel vorhanden ist, sondern daß auch die Harze innerhalb der einzelnen Fasern gleichmäßig verteilt sind. Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäße Erhitzung im feuchten Zustand, wenn sie richtig ausgeführt wird, die Erzielung einer gleichmäßigeren Verteilung von Harz innerhalb der Fasern ergibt sowie eine Verringerung der gesamten Harzmenge, die für die optimale Leistungsfähigkeit erforderlich ist. Die für die Feuchtfixierung erforderliche Zeit kann durch einen Faktor von 20 bis 30 verringert werden, wenn gemäß der Erfindung vorgegangen wird, im Vergleich zu der Feuchtfixierung nach den bekannten Verfahren. Wegen der gleichzeitigen Zunahme der Wirksamkeit der Haarzausnützung ermöglicht die Erhitzung im feuchten Zustand gemäß der Erfindung, die festen Harzstoffe im Imprägnierbad auf die Hälfte oder ein Drittel zu verringern.

Wie bei dem in der amerikanischen Patentschrift 3.472.606 beschriebenen Verfahren wird bei einer typischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Kombination von Harzeen oder Komponenten verwendet. Eine Komponente in dieser Kombination ist ein relativ langsam wirkender Polymerbildner, wie beispielsweise ein Methylol-Präkondensat, das sich relativ leicht auf dem Textilmaterial fixieren läßt, wie beispielsweise ein Me-

C 101/6

209832/1129

-5- 2U3517

lamin-Formaldeyhyd-Präkondensat oder ein Phenol-Formaldehyd-Präkondensat. Die andere Komponente ist eine als Cellulosevernetzungsmittel hoch wirksame Substanz, die sich jedoch schwierig in höheren Auftragsmengen aufbringen läßt, wie beispielsweise ein Glyoxal-Formaldehyd-Harnstoff-Präkondensat, wie ein Dihydroxydimethyloläthylenharnstoff, ein cyclisches Ä'thylenharnstoff-Formaldehyd-Präkondensat, die entsprechenden Propylenharnstoffe, Formaldehyd selbst und dergleichen.

In einigen Fällen, insbesondere wenn beim Feuchtfixierungsvorgang Infrarot-Heizelemente verwendet werden, wurde gefunden, daß der Polymerbildner, zum Beispiel ein Melamin-Formaldehyd-Präkondensat, eine angemessene Faltenrückfederung ergibt, selbst bei Abwesenheit eines getrennt zugesetzten aktiven Vernetzungsini ttels, da in einem solchen Fall genügend Formaldehyd durch Hydrolyse freigegeben werden kann, um als das aktive Vernetzungsmittel zu dienen.

Das für das erfindungsgemäße 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 feuchtfixiert 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 ütandardbedingungen des Handels entspricht. Jedoch wurde gefunden, daß das Vorhandensein dieser Mittel ganz wesentlich ist für eine ausreichend gute Penetration der Vernetzungsmittel in die Fasern,und dass durch synergistische Wirkung die gewünschten guten Gebrauchseigenschaften erzielt werden.

Die für die erfindungsgemäßen Zwecke brauchbaren Polymerbildner sind speziell beispielsweise die leicht härtenden Präkondensate, die im wesentlichen wasserlöslich sind und durch Kondensation von Formaldehyd mit einer Verbindung, wie beispielsweise einem mit niedrigem Alkyl substituierten Melamin, einem Harnstoff oder

C 101/6

209832/1129

-s- ' 2H3517

einem Phenol, wie beispielsweise Resorcin, erhalten worden sind. Wie aus der Harzbehandlungstechnik bekannt, lassen sich diese Präkondensate aus einer wäßrigen Lösung auf Cellulosematerial aufbringen und in geeigneter Weise feuchtfixieren und darin unlöslich machen, wie dies beispielsweise von Getchell in der amerikanischen Patentschrift 3.138.802 beschrieben wurde. 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 Mol Formaldehyd erhalten worden sind, das heißt unter Verwendung von Di-, Tri- oder Hexamethylolmelamin. Im Handel erhältlich 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.

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 Cellulosematerialien 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 Festigkeitsverlust zu bewirken oder beides.

Geeignete Vernetzungsmittel sind die hoch reaktiven Kondensate von Formaldehyd und einem fünfgliedrigen cyclischen Äthylenharnstoff der in der amerikanischen Patentschrift 3.177.093 veran-

C 101/6

209832/1129

2H3517

veranschaulichten Art. Speziell brauchbar sind Produkte, wie 4*» Dihydroxydimethyloläthylenharnstoff, "DHDMEU", erhältlich als Permafresh 183 oder in einer etwas modifizierten, weniger reaktiven Forin als Permafresh 113B von der Firma Sun Chemical Company, oder auch modifizierte Propylen-Harnstoff-Verbindungen, wie Fixapret PCL, erhältlich von der Firma Badische Anilin und Soda-Fabrik. Kondensate, die wenigstens anderthalb Mol Formaldehyd kombiniert als Methylolformaldehyd mit einem cyclischen Harnstoff aufweisen, sind geeignet und die Dimethylolderivate sind bevorzugt. Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, sonstige bekannte Vernetzungsmittel, wie beispielsweise die schnell wirkenden Triazone, N-Methylolearbamate und Aldehyde als solche, wie Formaldehyd, Glutaraldehyd, Glyoxal, und auch Tris(1-aziridinyl)-phosphinoxid, Divinylsulfon, Epoxyharze und dergleichen zu verwenden, β Tatsächlich läßt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren jede beliebige Verbindung verwenden, die so wirkt, daß Vernetzungen zwischen nebeneinander liegenden Cellulosemolekülen oder zwischen der Cellulose und dem in den Faserstrukturen abgeschiedenen Polymer gebildet werden.

Zum Aufbringen auf das Fasersysteni wird der Polymerfoildner in Form einer wäßrigen Lösung verwendet, die zwischen e' ./a 5 und etwa 25 %_t vorzugsweise 7 bis 10 %, des harzartigen Präkondansats enthalten kann. Damit eine schnelle Feuchtfixierung 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.

Bevorzugt w verwendet man das aktive Vernetzungsmittel in demselben Imprägnierbad, in welchem der Polymerbildner vorhanden ist, und sieht eine Konzentration des Vernetzungsmittels in dem

C 101/6

209832/1 129

- 8- 2U3517

Bad von ebenfalls zwischen etwa 2 und 25 % vor. Beste Ergebnisse werden im allgemeinen dann erhalten, wenn Polymerbildner und Vernetzungsmittel in gleichen oder nahezu gleichen Konzentrationen vorhanden sind, wenngleich auch verschiedene anteilige Mengen verwendet werden können.

Es ist darüber hinaus möglich, das Vernetzungsmittel, statt 4es 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 Endhärtang zu katalysieren.

Zusätzlich zu den zuvor genannten Harzen können das anfängliche Imprägnierbad und/oder das nach der Feuchtfixierung aufgebrachte, den latenten Katalysator enthaltende Bad sonstige bekannte gebräuchliche Mittel enthalten. Beispielsweise können darin Weichmacher, wie zum Beispiel Polyäthylen in fein dispergierter Form, die Brennbarkeit vermindernde Mittel, Schmutz abweisende Mittel, den Griff verbessernde Mittel, Wasser abweisende Mittel und Mittel gegen Fleckenbildung durch Schimmelpilze und dergleichen vorhanden sein, wie dies aus sonstigen Anwendungen bekannt ist.

Man kann das Aufbringen der Harzlösung auf das Cellulosematerial durch übliches Imprägnieren unter Verwendung von gebräu6hlichen 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 %f ergibt, bezogen auf das Trockengewicht des Gewebes. Man kann das Imprägnieren bei Normaltemperatür, beispiels-

C 101/6

209832/1129

-9- 2U3517

v/oise zv/isehen 10 und 30° C, vornehmen.

..ach dem Imprägnieren wird das die wäßrige Harzlösung enthaltende i-iaterial kontinuierlich in und durch eine Erhitzungszone geführt, welche mit einer im wesentlichen trockenen Hitzequelle versehen ist. Dort werden die Harze feuchtfixiert, das heißt polymerisiert und im wesentlichen unlöslich gemacht unter Bedingungen, welche die Zurückhaltung einer beträchtlichen Feuchtigkeitsmenge in den Fasern während dieses Erhitzungsvorganges sicherstellen. V/enn eine solche rasche Erhitzung in einer Erhitzuiigskammer ausgeführt wird, in welcher die in den Fasern eingeschlossene Feuchtigkeit durch eine im wesentlichen trockene Hitzequelle rasch erhitzt wird, während der Feuchtigkeitsverlust der Fasern durch Verdampfen begrenzt ist, quellen dieselben rasch auf. Dieser gequollene Zustand erleichtert dann das rasche und gleichmäßige Eindringen des Harzes und die Hartpolymerisation oder Feuchtfixierung in den gequollenen Fasern, v/ährend unerwünschte Wirkungen auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden, wie Harzmigration, hydrolytische Harzzersetzung und Vernetzung der Cellulose.

Als ein v/eiteres Merkmal kann die Ausnützung des Harzes durch begrenztes Trocknen des frisch imprägnierten Gewebes erhöht werden, indem dasselbe zwischen Infrarotlampen hindurchgeleitet wird vor der Einführung in die heiße, feuchte Behandlungskammer, in v/elcher die Feuchtfixierung erfolgt. Der Wassergehalt des imprägnierten Gewebes kann auf diese Weise auf etwa 25 bis 40 % verringert werden, bezogen auf das Trockengewicht des Gewebes. Dasselbe soll jedoch nicht auf einen Wassergehalt getrocknet v/erden, der niedriger ist als 20 %, da dies ungefähr das Minimum ist, das in den Fasern während des Feuchtfixierungsvorganges aufrecht erhalten werden muß, um zufriedenstellende Ergebnisse zu orzielen.

Die eine hohe Feuchtigkeit aufweisende Heizeinrichtung, in welcher die Fouchtfixierung tatsächlich ausgeführt wird, wird auf

C 101/6

209832/1129

-ίο- - 2U3517

einer Temperatur zwischen etwa 100 und 250° C gehalten, vorzugsweise zwischen etwa 100 und 140° C. Die Verweilzeit des Gewebes in dieser Umgebung beträgt weniger als zwei Minuten, beispielsweise zehn Sekunden oder weniger als dreißig bis sechzig Sekunden. Infolgedessen wird das feuchte Gewebe rasch auf eine Temperatur erhitzt, die sich dem Siedepunkt der Imprägnierungslösung nähert, zum Beispiel auf eine Temperatur zwischen etwa 95 .nd 100° C, ^
sinken darf.

und 100° C, während der Feuchtigkeitsgehalt nicht unter 20 %

Beim Verfahren gemäß der Erfindung können im wesentlichen trokkene Hitzequellen verwendet werden, solange der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre in der Erhitzungszone auf einem ausreichenden Niveau gehalten wird, so daß die Cellulosefasern genügend gequollen bleiben, um zu verhindern, daß dieselben oberflächlich ausgetrocknet oder faltenbeständig gemacht werden, während sie erhitzt werden und das Harz in denselben feuchtfixiert wird.

Henri die trockene Hitzequelle verwendet wird, kann das feuchte imprägnierte Material beispielsweise durch eine entsprechend geformte Erhitzungskammer geleitet oder in derselben angeordnet werden und in derselben während einer entsprechend kurzen Zeit verbleiben. Eine solche Kammer kann mittels Infrarotlampen auf eine Temperatur zwischen etwa 100 und 250° C, vorzugsweise zwischen 150 und 220° C,erhitzt werden. Die interne Erhitzung des feuchten Gewebes kann aber auch durch Verwendung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes bewirkt werden, welches eine dielektrische Erhitzung als das Ergebnis interner elektrischer Energieverluste während der raschen Umkehrung der Polarisation der Moleküle im dielektrischen Material erzeugt, oder das imprägnierte Material kann erhitzt werden, indem dasselbe mit hoher Geschwindigkeit über eine Reihe von dampfbeheizten, umlaufenden, trockenen Walzen geleitet wird, welche eine Oberflächentemperatur von etwa 100 bis 16O° C oder mehr aufweisen. In Jedem dieser Fälle kann die gewünschte rasche Erhitzung leicht in einer \feise erzielt werden, die an sich bekannt ist, aber die Heizeinrich-

C 101/6

209832/1129

-11- 2U3517

tung ist so ausgebildet, daß der Feuchtigkeitsverlust so niedrig wie möglich gehalten wird.

Mit anderen Worten, das kritische Merkmal der Erfindung ist nicht die besondere trockene Hitzequelle, die verwendet wird, um das Material während des Feuchtfixiervorganges zu erhitzen. Kritisch ist die rasche und kurze Erhitzung des feuchten Materials auf eine wirksame Feuchtfixierungstemperatur beim Durchgang durch eine Erhitzungszone, die auf einer Temperatur von mindestens etwa 100° C gehalten wird, während verhindert wird, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Materials während dieses Vorganges wesentlich unter 20 % abnimmt. Nachdem die Feuchtfixierung des Harzes auf diese Weise ausgeführt ist, wird das noch feuchte Material sofort abgeschreckt, um zu verhindern, daß in diesem Stadium ein wirksames Knitterfestmachen der Fasern stattfindet, und um unerwünschte chemische und physikalische Veränderungen auf einem Minimum zu halten.

Zufriedenstellende Ergebnisse können gemäß der Erfindung in einer Erhitzungszone erzielt werden, welche durch Infrarotlampen oder andere übliche trockene Heizeinrichtungen erhitzt wird, wenn die hohe relative Feuchtigkeit durch Verringerung der Luftzirkulation in einer solchen Erhitzungszone oder -kammer erhalten wird, um die Ausbildung von Feuchtigkeit in derselben zu ermöglichen und dadurch auszuschließen, daß der Feuchtigkeitsgehalt des zu behandelnden heißen Gewebes unter das angezeigte Minimum absinkt. Die sich ergebende, eine hohe Feuchtigkeit aufweisende Atmosphäre dient dazu, das Verdampfen von Wasser aus dem imprägnierten Gewebe zu verhindern oder zu verlangsamen, während dasselbe in der Heizeinrichtung verweilt und während die rasche Feuchtfixierung oder Unlöslichkeitmachung des Harzes in den heißen gequollenen Fasern stattfindet.

Es ist am besten, eine Erhitzungszone zu verwenden, welche so ausgebildet oder modifiziert ist, daß dieselbe so wenig Luftraum und Luftzi-e-rkulation wie möglich aufweist. Wenn beispielsweise

C 101/?6

209832/1129

ein Infrarotheizungssystem oder eine Reihe von trockenen Walzen in einem offenen Arbeitsbereich einer Anlage aufgestellt wird, soll das Heizungssystem, durch welches das Gewebe hindurchgeht, in einem großen, schmalen Sperrholz- oder Metallgehäuse oder einer Kammer eingeschlossen oder dicht mit Stoffvorhängen umgeben werden. Solche Umhüllungen dienen dazu, die Hitze auf dem Gewebe dort zu konzentrieren, wo dieselbe benötigt wird, während das Verdampfen von Feuchtigkeit aus dem behandelten Gewebe auf ein Minimum herabgesetzt wird. Wenn das Gewebe in den Boden eines solchen Gehäuses oder einer Umhüllung eintritt oder denselben verläßt, und die Heizeinrichtungen, wie zum Beispiel Infrarotlampen, so angeordnet sind, daß sie dem Gewebe innerhalb des Eingangs gegenüberliegen, kann eine feuchte Atmosphäre leicht aufrecht erhalten werden, so daß das Verdampfen von Flüssigkeit aus dem Gewebe beim Erhitzungsvorgang gering ist und der Feuchtigkeitsgehalt des Gewebes auch an der Gewebeoberfläche oberhalb des wesentlichen Minimums gehalten wird.

Es ist möglich, die Erfindung durch Erhitzen des Gewebes auszuführen, während dasselbe in der Breitenrichtung unter Spannung gehalten wird,, Dies kann beispielsweise in einem entsprechend ausgebildeten Spannrahmen geschehen, welcher Infrarotlampen enthält, die oberhalb und unterhalb des Gewebes angeordnet sind, das durch den Rahmen hindurchgeht. Die Luftzirkulation in einem solchen erhitzten Abschnitt des Spannrahmens kann durch entsprechende Ausbildung gering gehalten werden, um die hohe relative Feuchtigkeit aufrecht zu erhalten und übermäßiges Austrocknen zu vermeiden, bis das hitzebehandelte Gewebe abgeschreckt wird. Zusätzlich zur Aufrechterhaltung der Spannung in der Breitenrichtung hat diese Anordnung den Vorteil, daß das feuchte Gewebe während des Feuchtfixierungsvorganges nicht mit Walzen in Berührung steht, die sich quer zu seiner Breite erstrecken, so daß ein Ausscheiden von Harz und eine Ablagerung von chemischen Stoffen, wie zum Beispiel Melamin, auf den Walzenoberflächen vermieden wird.

C 101/5

209832/1129

-13- 2U3517

Wenn in der vorliegenden Beschreibung erwähnt wird, daß in irgendeiner speziellen Behandlungsstufe oder bei einer Behandlungsmethode wirksame Faltenbeständigkeit vermieden werden soll, dann bedeutet dies, daß eine solche Verfahrensstufe oder eine solche Behandlung unter derartigen Bedingungen durchgeführt wird, unter denen der Faltenrückfederungswinkel 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 dadurch beeinträchtigt werden könnte.

Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß, wenn die Feuchtfixierung in einer Dampfatmosphäre durchgeführt wird, wie dies zuvor beschrieben wurde, die Gellulosefäden schnell anquellen und die darauf aufgebrachten faltenbeständig machenden Mittel oder harzförmigen Präkondensate schneller in die Fasern eindringen und in den Fasern polymerisieren, als bisher für möglich gehalten wurde. Tatsächlich kann es vorkommen, daß, sofern die Dampfeinwirkungszeit auf die Fasern in deren feuchtem und saurem Zustand erheblich langer als anderthalb Minuten ausgedehnt wird, die aufgebrachten Mittel, die gleichförmig durch die Fasern verteilt sind, zu hydrolysieren beginnen oder auch an die Faseroberfläche zurückwandern. Dort schreitet unter den genannten sauren Bedingungen die Polymerisation weiter fort, so daß die Wirksamkeit des Harzes zur Erzielung der Faltenrückfederung und des Festigkeitsschutzes beeinträchtigt wird.

Infolgedessen ist es gemäß der Erfindung nicht nur wesentlich, die Erhitzungszeit der Fasern in ihrer feuchten Umgebung kurz, beispielsweise bei anderthalb Minuten oder vorzugseweise beträchtlich weniger, zu halten, sondern auch sofort nach Beendigung der Heißfixierung der Polymerisierungsreaktion zu unterbrechen und die Säure aus dem behandelten Gewebe zu verteilen, um dadurch das Auftreten von unerwünschten Seitenreaktionen oder

C 101/6

209832/1129

physikalischen Veränderungen im feuchtfixierten Gewebe auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Bei fehlender Abschreckung oder bei verlängerten Erhitzungszeiten vor der Abschreckung wandern die aufgetragenen Harze oder deren Komponenten zurück auf die Fsussyoberfläche mid beeinträchtigen dort die mechanischen Eigenschaften des Gewebes_ä In dem Ausmaß, in dem das Harz zurück auf dis Oberfläche wandert, ist überdies der Polymerbildner nicht langer im Inneren verfügbar, um die Faserstruktur nach der Feuchtfixierung zu schützen oder in der offenen Form zu versteifen, und das Vernetzungsmittel ist nicht länger verfügbar, um die Faserstruktur gleichmäßig zu vernetzen. Unter diesen Bedingungen ist ein insgesamt größerer Harzauftrag erforderlich, um zufriedenstellende Faltenbeständigkeit zu erzeugen«

Eine entsprechende Abschreckung kann ersielt werden, indem das feuchte saure Gewebe, welches das feuchtfixierte Harz trägt_r sofort nach der Hitzebehandlung durch ein Bad einer entsprechenden Alkalisubstanz hindurchgeführt wird, beispielsweise indem das aus der Heizeinrichtung austretende Gewebe mit einer zweiprosentigen wäßrigen Natriumcarbonatlösung imprägniert wird« Selbstverständlich können auch verdünnte wäßrige Lösungen von anderen Alkalisubstanzen auf ähnliche Weise verwendet werden, wie zum Beispiel Natriumbicarbonat, Natriumhydroxid, β Kaliumhydroxid-Kaliumcarbonat oder Kaliumbicarbonat, Häufig kami es zweckmäßig sein, das heiße Gewebe vor der Neutralisation mit Alkali zuerst in einer Kühlflüssigkeit abzuschrecken, wie sum Beispiel in kaltem Wasser. Wenn auf diese Weise gearbeitet wird, wurde es in federn Fall als möglich befunden, ein gute Eigenschaften aufweisendes Endprodukt mit einem Auftrag an Polymerbildner von weniger als 8 %t beispielsweise 3 bis 7 %_t zu erhalten, obwohl ein Auftrag an Polymerbildner im Bereich von 5 bis 10 % bevorzugt wird.

Nach der Neutralisation wird das das darauf feuchtfixierte Harz enthaltende Gewebe vorzugsweise in Wasser gewaschen, um etwa vorhandene wasserlösliche Substanzen und lose an der Oberfläche sitzendes Polymer zu entfernen* anschließend wird getrocknet- und

C 101/6

209332/1129

-15- 2U3517

dann in einem einen latenten Katalysator aus einem sauren Salz enthaltenden Bad imprägniert,.wie dies an sich bekannt ist. Dabei ist Zinknitrat, Zn(NO,)p·6HpO, der beim erfindungsgemäßen Verfahren meistgebrauchte Katalysator; es können jedoch auch andere bekannte Härtungskatalysatoren, wie beispielsweise Zinkchlorid, Magnesiumchlorid, Ammoniumchlorid, in gleicher Weise benutzt werden.

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 Katalysatorbad ein Weichmacher, beispielsweise fein dispergiertes 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 faltenbeständig wird, getrocknet worden ist, befindet sich das Gewebe in dem für die Fertigung von Kleidungsstücken, beispielsweise für das Zuschneiden, Nähen, Bügeln un¹ die die permanente Faltenbeständigkeit sichernde trockene Endhärtung geeigneten Zustand. Die Endhärtung kann in einem Ofen suit Luftzufuhr bei Temperaturen zwischen etwa 120 und 180° C, zum Beispiel zwisehen 145 und 165° C, bewirkt werden. So gibt beispielsweise eine Aufenthalts- oder Verweildauer von etwa fünf Minuten in einem Luftofen bei 16O° C 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.

C 101/6

209832/1129

-¹⁶- 2U3517

Statt auf das Gewebe vor der Herstellung des Produkts einen latenten Katalysator aufzubringen, kann ein entsprechender Härtungskatalysator in einem späteren S. Stadium zugesetzt werden, beispielsweise indem derselbe als ein Dampf direkt in die Härtekammer eingeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich für eine große Anzahl faserförmiger Materialien oder Systeme, die Cellulosefasern enthalten, wie beispielsweise Baumwolle oder regenerierte Cellulose, anwenden. Man kann erfindungsgemäß Fasern, Fäden, Garne und Zwirne behandeln, jedoch zeigen sich die besonderen Vorteile speziell dann, wenn man das erfindungsgemäße Verfahren auf gewebte oder nichtgewebte Stoffe oder Bahnen anwendet. Besondere Vorteile ergeben sich bei der Herstellung von Kleidungsstücken mit permanenten, eingebügelten Falten, es lassen sich jedoch auch bedeutende Vorteile bei der Fertigung von anderen Arten an Celluloseartikeln erreichen, und zwar in allen Fällen, in denen gute Formbeständigkeit, Widerstand gegen Verschleiß und gute Festigkeitswerte gewünscht werden, beispielsweise bei der Fertigung von Hochbausch-Baumwoll-Teppichen, geformten Baumwoll-Steppdecken-Füllungen und dergleichen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf natürliches Cellulosematerial, wie beispielsweise Baumwolle und Leinen,ebenso wie auf regenerierte Cellulose, wie beispielsweise viskose Kunstseide und (polynosische) Reyon-Fasern mit hohem Feuchtigkeitsmodul anwenden. 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- oder Wollfasern enthalten, behandeln.

Für die Bewertung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden die physikalischen Eigenschaften der verschiedenen behandelten Gewebe bei 65 % relativer Feuchtigkeit und 21° C gemessen. Die Faltenerholüng wurde mit einem Monsanto-Prüfgerät bestimmt. Das glatte Aussehen wurde bei Belichtung von oben durch visuellen Vergleich mit einer Reihe von dreidimensional

C 101/6

209832/ 1129

-17- 2H3517

abgestuften Nachahmungen des Gewebes bestimmt. Die Schärfe der Falten nach dem Waschen, das heißt die Faltenrückfederung wurde durch Belichten von der Seite unter Verwendung von Eastman-Standard ermittelt. Die Greif-Bruchfestigkeitswerte wurden an 10,16 χ 15,24 cm-Proben gemessen, wobei 7,62 cm zwischen den Einspannklemmen einer Instron-Prüfmaschine eingespannt waren. Die Zugfestigkeitswerte wurden auf einer Elmendorf-Maschine an 6,35 x 7,62 cm-Tuchmustern ermittelt. Die Werte für den Stoll-Biegeabrieb wurden unter Verwendung eines 0,454 kg-Kopfes und 1,81 kg Zug ermittelt. Die Prüfungen wurden in den meisten Fällen an solchen Proben durchgeführt, die einem einzigen Waschgang und einem in einer Trommel vorgenommenen Trockenzyklus unterzogen waren.

Im allgemeinen wurde der Auftrag an Harz nach dem Feuchtfixieren, Neutralisieren, Waschen und Trocknen durch Auswiegen der konditionierten Proben und Bestimmung ihrer Gewichtszunahme ermittelt. Längen 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.

Die Harzverteilung in den Fasern wurde in der Weise abgeschätzt, daß Garne aus den behandelten Proben gefärbt, in eine Kunststoffmatrix eingebettet, Schnitte angefertigt und diese im Durchlicht unter dem Mikroskop beobachtet wurden. Um die Lage des Haarzes festzustellen, wurde Säurerot-Farbstoff verwendet.

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. Bei der Beschreibung der Leistungskurven der Gewebe wurden die folgenden Skalenwerte verwendet:

0 - 5 Faltenrückfederung (AATCC-PrUfverfahren 88C-1964)

C 101/6

209832/1 129

O - 5 Faltenbeständigkeit (AATCC-PrUfverfahren 124-196?) 250 - 310 Faltenerholung (Durchschnitt ¥ + F für Köper) 40 - 70 Bruchfestigkeits-Retention in Schußfadenrichtung

40 - 100 Dehnungsfestigkeits-Retention in Schußfadenrichtung {%)
0 - 300 Stoll-Biegeabrieb in Schußfadenrichtung (%)

Die nachfolgenden speziellen Beispiele sind selbstverständlich nicht als die Erfindung begrenzend zu verstehen, vielmehr sind zahlreiche Variationen und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die nicht eigens hier beschrieben worden sind, die Jedoch im Rahmen des potentiellen Wissens eines Fachmanns liegen, möglich. Sofern nichts anderes gesagt ist, sind alle Prozent- und Verhältnisangaben in der Beschreibung und den Ansprüchen als Gewichtsprozente bzw. Gewichtsverhältnismengen zu verstehen.

Die bei allen Versuchen verwendete Hitzebehandlungseinrichtung war aus zwei gegenüberliegenden Paaren von Ofenabschnitten zusammengesetzt (Chromalox, Katalog Nr. LW21), die übereinander in einem Wechselrahmen angeordnet waren, der einen festen Metallboden aufwies. Jeder der vier Ofenabschnitte war 550 mm lang, 100 mm breit und 300 mm hoch (Innenabmessungen) und war mit einem konkaven, goldgefärbten, eloxierten Aluminiumreflektor versehen. Die zusammengesetzte Einrichtung, die einen Erhitzungsraum von etwa 550 · 200 · 600 mm begrenzte, war mit einem Scharnierdeckel versehen. Ein Quarzröhrenelement mit einem Durchmesser von 9,375 mm und einer Länge von 425 mm wies einen Stromverbrauch von 14 W pro Zentimeter und eine maximale Betriebstemperatur von 870 C auf. In der Mitte jedes Abschnitts war in waagerechter Richtung ein Teil eingepaßt (Chromalox, Teil Nr. 4-47624). Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Röhren betrug 206,25 mm, wobei die Gewebeprobe in der Mitte auf einem entfernbaren Zapfenrahmen angeordnet war. Die Einrichtung wurde mit einer Stromquelle von 240 V betrieben.

C 101/6

209832/1129

Bei allen Versuchen wurde das mit NCC bezeichnete Standard-Kö-

pergewebe mit einem Gewicht von 215,5 g/O,8361 m und einer Fadenzahl von 116 · 52 verwendet.

Die beiden verwendeten, im Handel erhältlichen Harze waren:

Aerotex 19, das im wesentlichen aus Hexamethoxymethylmelamin besteht und von der Firma American Cyanamid Company hergestellt wird,

Permafresh 183, Dimethyloldihydroxyäthylenharnstoff, hergestellt von der Firma Sun Chemical Corporation.

Andere im Harz und in den Katalysatorbädern verwendete chemische Stoffe waren:

konzentrierte Salzsäure, Triton X-100 als Benetzungsmittel, Zn(NO,)2*6H₂O als Katalysator,

Katalysator X-4, ein Produkt auf der Basis von Zn(NO-* ^, hergestellt von der Firma Sun Chemical Corporation,

Velvamin 732, ein Polyäthylen-Weichmacher, hergestellt von der Firma Refined Onyx Chemical Company.

BEISPIEL 1

In dieser Reihe von Versuchen wurden Imprägnierbäder hergestellt, die je 5 bis 20 % feste Stoffe von Aerotex 19 und Permafresh 183 oder bei einigen Behandlungen nur 10 % Aerotex 19 oder Permafresh 183 enthielten. Nach der Vereinigung der Harze und eines Teils des Verdünnungswassers wurde die Mischung mit SaIz-

C 101/6

209832/1129

2U3517

säure auf den pH-Wert 2 angesäuert. Schließlich wurde das verbleibende Verdünnungswasser und das Benetzungsmittel dem Bad zugesetzt und der pH-Wert überprüft.

Eine Gewebeprobe wurde mit dem Bad gesättigt und die mit einem feuchten Auftrag von 70 % imprägnierte Probe wurde im Laboratorium abgepreßt. Die feuchte Probe wurde dann gleichmäßig auf einen Zapfenrahmen aufgebracht und in der Infrarot-Heizeinrichtung angeordnet, die auf 205° C vorerhitzt war. Die Lufttemperatur wurde unter Verwendung eines Thermoelements und eines Meßgeräts gemessen, wobei das Thermoelement ungefähr in der Mitte der Einrichtung angeordnet war. Nachdem der Deckel während jedes Versuchs geschlossen war, sank die Temperatur allmählich auf 170 , 162° und 150° C bei Verweilzeiten von 10, 20 und 30 Sekunden. Die Probe wurde dann aus dem Rahmen entfernt, während 5 Minuten mit Luft gekühlt, in zweiprozentiger Natriumcarbonatlösung neutralisiert und mit Leitungswasser abgespült. Hierauf wurden die Proben bei 60° C gewaschen (AATCC-Prüfverfahren 124-1969 HIB). Die Auftragsprozentsätze wurden unter Verwendung des Gewichts der gewaschenen konditionierten Proben berechnet.

Für die Katalysierung wurden die nur feuchtfixierten Proben mit einem Bad imprägniert, das genügend Material enthielt, um 0,5 U Zn(NO^)₂*6H₂O und 1 % Polyäthylen (feste Stoffe) abzulagern, bezogen auf das Gewicht des Gewebes. Dieses wurde dann bei 52° C getrocknet, auf der Heißkopfpresse in einem oder zwei automatischen Zyklen gepreßt (2 Sekunden Dampf, 8 Sekunden Trocknen unter Vakuum) und in einem Ofen mit künstlichem Zug bei 160 C während 10 Minuten gehärtet.

Bei Vergleichsversuchen, bei welchen die übliche Umhüllungsfeuchtfixierung verwendet wurde, waren die Badzubereitung und die Imprägniervorgänge die gleichen wie oben beschrieben. Wach dem Imrprägnieren wurde'jedoch eine Probe so gleichmäßig wie möglich in eine Umhüllung aus Mylar-Polyesterfilm eingewickelt und bei 82° C während 15 Minuten in einem Ofen mit künstlichem

C 101/6

209832/1129

2U3517

Zug angeordnet. Nach der Entnahme aus der Umhüllung wurde die Probe gekühlt, neutralisiert, gewaschen und gewofegen, um den Auftrag festzustellen. Schließlich wurde die Probe katalysiert, gepreßt und gehärtet.

Bei den Versuchen, bei denen das übliche Imprägnierungs-Trocknungs-Härtungsverfahren verwendet wurde, wurde die Probe mit einem feuchten Auftrag von 70 % imprägniert, bei 52° C getrocknet, gepreßt und bei 160° C während 10 Minuten gehärtet. Die Proben wurden nach dem Trocknen und vor dem Pressen gewogen, um die Auftragsergebnisse mit jenen für die ¥ feuchtfixierten Proben vergleichbar zu machen. Die betriebsmäßigen Kontrollen wurden mit Imprägnierbädern ausgeführt, die an festen Stoffen 8,5 % Permafresh 183 (6 % owf) und die normalen Mengen von Katalysator und Weichmacher enthielten.

Die behandelten Proben wurden in der folgenden Weise ausgewertet. Nach einem oder fünf Waschzyklen (AATCC-Prüfverfahren 124-1969 IIIB) wurden die Proben bei 21° C und 65 % relativer Feuchtigkeit konditioniert. Die textlien Eigenschaften wurden nach den Standard-AATCC- oder ASTM-Prüfverfahren ausgewertet hinsichtlich der Glätte und des Faltenaussehens nach dem Waschen, des Faltenerholungswinkels sowie der mechanischen Eigenschaften der Bruchfestigkeit in der Schußfadenrichtung, der Dehnungsfestigkeit nach Elmendorf und des Stoll-Biegeabriebs unter Verwendung eines 0,454 kg-Kopfes und 1,81 kg Zug.

Um die Infrarot-Feuchtfixierung zu veranschaulichen, sollte zunächst gezeigt werden, in welchem Ausmaß und in welcher Form das Polymer abgelagert wird. Um den Feuchtigkeitsverlust mit dem Aussehen und dem Griff der feuchtfixierten Proben in Beziehung zu setzen, wurden leicht beobachtbare und genaue Anzeigeeinrichtungen für übermäßiges Oberflächenpolymer vorgesehen. Eine Reihe von Proben wurden mit verschiedenen feuchten Aufträgen imprägniert, für kurze Zeit im Infrarot-Heizofen angeordnet und hierauf gewaschen mit den in Tabelle I verzeichneten Ergebnissen.

C 101/6

20 9832/1 129

Um die Wirkungen zu übertreiben, wurde eine hohe Harzkonzentration mit insgesamt 40 % festen Stoffen verwendet.

Diese Versuche veranschaulichen, daß das grundlegende Erfordernis der Feuchtfixierungsbehandlung, nämlich die Polymerablagerung, durch die Infraroterhitzung erzielt wird. Brauchbare Mengen von Polymer wurden in etwa 10 Sekunden abgelagert, so daß dieses Verfahren noch rascher ist als die Dampfbehandlung, Unter entsprechenden Umständen können selbstverständlich noch kürzere Zeiten erzielt werden·

Während die Bedenken hinsichtlich der schädlichen Wirkungen des Feuchtigkeitsverlusts durchaus berechtigt sind, zeigen die Ergebnisse in Tabelle I auch, daß die Probleme durch entsprechende Wahl des feuchten Auftrags und der Aussetzungszeit vermieden werden können, selbst wenn die Harzmenge, mit der das Gewebe imprägniert wird, übermäßig groß ist. Bei 70 bis 80 % feuchtem Auftrag hat der Feuchtigkeitsverlust weniger Wirkung als bei 55 Jo einer schweren Harzablagerung auf der Oberfläche, welche ein überzogenes Aussehen und einen steifen Griff verleiht. Bei allen Auftragsmengen bewirkt jedoch eine Verweilzeit von 40 Sekunden oder mehr eine übermäßige Austrocknung und erzeugt in der verwendeten besonderen Einrichtung steife Proben.

C 101/6

209332/1129

O «D CD

TABELLE I

Wirkung der Feuchtfixierung und der Verweilzeit auf den Feuchtigkeitsverlust und den Auftrag,

sowie Zustand des nur feuchtfixierten Köpers . * '

	Feucht	Verweil	Feuchtigke it s-
ΓΓΟΟβ Nr.	fixierung	zeit Sek.	verlust
51	55	10	7
52	55	20	20
53	55	40	30
54	70	10	15
55	70	20	26
56	70	40	37
57	80	10	20
58	80	20	26
59	80	40	38
60	80	60	46

Auftrag

10,2

10,3
10,9

8,5
13,5

Aussehen/Griff

annehmbar überzogen/steif überzogen/steif annehmbar

annehmbar

überzogen/steif

annehmbar

überzogen/steif

* Die Proben werden imprägniert, in der Infrarot-Behandlungseinheit ausgesetzt, neutralisiert, in der Maschine gewaschen und in der Trommel getrocknet. ¹^

2U3517

Um zu veranschaulichen, ob das abgelagerte Polymer Baumwolle vernetzen kann, was ein weiteres Haupterfordernis der Feuchtfixierung darstellt, wurden die polymerhaltigen Proben von annehmbarem ästhetischen Aussehen katalysiert, getrocknet, gehärtet und ausgewertet. Die Ergebnisse in Tabelle II zeigen, daß das durch die Infrarot-Heizeinrichtung abgelagerte Polymer in zufriedenstellender Weise mit Baumwolle reagieren kann. Bei der Hitzehärtung wurde zufriedenstellende Faltenbeständigkeit erzielt, gemessen in Werten des gleichmäßigen Trocknens und der guten Faltenerholung. Bessere Faltenbeständigkeit als die angegebene kann erzielt werden, wenn mit einem höheren Vernetzungsniveau gearbeitet wird, wie die Faltenerholungsergebnisse zeigen.

BEISPIEL

Die Wirkungen der Harzkonzentration und der Verweilzeit werden in der nächsten Reihe von Versuchen gezeigt, welche das Gewebe, die chemischen Stoffe und die Einrichtung des Beispiels 1 verwenden. In dieser Reihe wurden Proben aus Imprägnierbädern hergestellt, die insgesamt 20, 30 und 40 % feste Stoffe in Mischungen von gleichen Gewichtsmengen von Aerotex 19 und Permafresh 183 enthielten, während der feuchte Auftrag bei 70 % gehalten wurde. Proben mit einem gegebenen Harzgehalt wurden bis zu 30 Sekunden ausgesetzt und dann gepreßt, gehärtet und ausgewertet. Wie Tabelle III zeigt, ist die Beziehung zwischen dem sich aus der Feuchtfixierung (ohne Katalysator und Weichmacher) ergebenden Auftrag und der Harzkonzentration im Bad gering, woraus ersichtlich ist, daß es eine Grenze für die Harzmenge gibt, die in der Zeit bis zu 30 Sekunden durch dieses Verfahren fixiert wird. Die Wechselbeziehung zwischen Auftrag und Verweilzeit ist etwas stärker, aber die Zunahme der Ablagerung von Polymer bei einer Verlängerung der Aussetzungszeit um 10 Sekunden über die ersten 10 Sekunden hinaus ist gering. Dies ist ein weiteres Anzeichen dafür, daß Verweilzeiten von weniger als 10 Sekunden ausreichen.

C 101/6

209832/1129

TABELLE II

Eigenschaften der gehärteten Köperproben, die mit einer Mischung von 20 % Aerotex 19 / 20 % Permafresh 183 hergestellt und durch Infraroterhitzung feuchtfixiert wurden

to	Probe Nr.	•	Verweil zeit Sek.	Eigenschaften nach Trocknen	Falten erholungs winkel Grad	einmaligem Waschen und in der Trommel	Dehnungs festigkeit %	I ι\·> VTI
09832/11	51	Feucht fixierung %	10	Falten bestän digkeit	250	Retention in der Schußfadenrichtung	69	I
«D	54	55	10	3,0	260	Bruch festigkeit %	78
	55	70	20	3,0	287	56	68
	57	70	10	3,3	264	59	83
	58	80	20	3,0	265	65	77
	80	3,0	68
		74

TABELLE III Wirkung des hohen Harzgehalts und der Verweilzeit auf- die Eigenschaften von Köper

	Probe Hr.	Bad konzen tration *% I %*	P183	Ver weil zeit Sek.	Auf trag	Palten- be stän digkeit	Eigenschaften nach und Trocknen	Palten- erho- lungs- winkel (W+F) Grad	einmaligem Waschen in der Trommel	Dehnungs- festig keit	Stoll- Biege- abrleb
	70	20 A19/20	P183	10	10,9	3,0	Falten rückfe derung	276		68	51
IO O	71	20 A19/20	P183	20	12,0	3,3	3,8	294	Retention in der Schußfadenrichtung	55	61
CO (W	72	20 A19/20	P183	30	14,9	2,2	4,2	282	Bruch festig keit	45	77
	73	15 A19/15	P183	10	9,1	3,3	4,2	282	54	67	74
-*	74	15 A19/15	P183	20	9,7	3,4	4,0	294	49	58	60
K>	75	15 A19/15	P183	30	10,7	3,3	3,5	295	56	58	59
	76	10 A19/10	P183	10	9,8	3,3	3,8	290	52	65	59
	77	10 A19/10	P183	20	10,5	3,3	3,6	289	48	69	69
	78	10 A19/10		30	11,6	3,2	3,8	293	61	73	65
					4,0	55
		70
	70

Die Dichtheit der Aufträge der verschiedenen Proben kann den Mangel an bestimmten Wechselbeziehungen zwischen den Verarbeitungsbedingungen und der Faltenbeständigkeit erklären.

Im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften der Proben besteht eine Neigung zu einer etwas besseren Beibehaltung der anfänglichen Festigkeit und des Abriebs, wenn die Harzkonzentration abnimmt. Dies ist vorteilhaft, weil die Faltenbeständigkeit gleich bleibt. Bessere Kombinationen von © beibehaltener Bruchfestigkeit, Dehnungsfestigkeit und Biegeabrieb wurden mit den Proben erzielt, die mit der 10/10-Mischung imprägniert und 20 bis.30 Sekunden ausgesetzt waren.

Sine weitere Reihe von Proben wurde unter Verwendung von Imprägnierbädern mit noch geringeren Konzentrationen hergestellt. Die weitere Verarbeitung war die gleiche.

Die Eigenschaften der verschiedenen Proben, die aus diesen Harzmischungen hergestellt wurden, sind im oberen Teil der Tabelle IV zusammengefaßt. Wie bei den vorhergehenden Reihen wird der Auftrag etwas verbessert, wenn die Aussetzungszeit von 10 auf 30 Sekunden zunimmt. Die Konzentration des Imprägnierbades scheint wenig Wirkung zu haben. Die Erkenntnis, daß der Auftrag im Bereich der untersuchten Imprägnierbadkonzentrationen (vergleiche die zweite und vierte Spalte) relativ konstant ist, zeigt an, daß bei diesen geringen Konzentrationen die Wirksam- (j keit des Fixierens von Harz durch Infraroterhitzung sehr hoch ist.

Die Faltenbeständigkeit der letzteren Reihen ist sehr gut und scheint eine weitere Verbesserung gegenüber den vorhergehenden Reihen darzustellen. Es ergibt sich jedoch eine geringe Abnahme der Glätte und eine damit verbundene größere Abnahme des Faltenerholungswinkels, wenn die Harzkonzentration abnimmt. Im Hinblick auf die Werte dieser Faktoren scheint eine 10/10-Mischung das Optimum zu sein.

C 101/6

209832/1129

2U3517

- 2G -

Als ein Teil dieser Arbeit wurden das polymerbildende Harz (Ae-. rotex 19) und das vernetzende Harz (Permafresh 183) bei einer Badkonzentration von 10 % getrennt aufgebracht und durch Infraroterhitzung feuchtfixiert mit den im unteren Teil der Tabelle IV angegebenen Ergebnissen (Proben Nr. 810 bis 815).

Aerotex 19 lagert sich wirksamer allein ab als bei Kombination mit dem vernetzenden Harz. Der durchschnittliche Aerotex 19-Auftrag von 10,7 % ist ähnlich den Auftragen, die bei Verwendung von Mischungen erzielt werden. Insgesamt stimmen die Eigenschaften der Aerotex 19-Proben mit jenen überein, die aus Harzmischungen hergestellt werden. Nur in Werten der Faltenbeständigkeit ausgedrückt, ist jedoch das zehnprozentige Aerotex 19 erst gleichwertig, wenn die Mischungskonzentration 10/10 erreicht.

Für sich allein feuchtsfixiertes Permafresh 183 ist nicht so wirksam wie Mischungen oder Aerotex 19 allein. Die Faltenbeständigkeitswerte waren nicht höher als 2,8, während die Faltenerholungswinkel 260° nicht überschritten.

C 101/6

2 09832/1129

-λ

TABELLE IV des niedrigen Harzgehalts und der Verweilzeit auf die Eigenschaften von Köper

Probe

Nr.

Badkonzen
tration

c' / ο'

/0 / /0

81	10	A19/10
82	10	A19/10
S3	10	A19/10
84	7,5	A19/7,5
85	7,5	A19/7,5
86	7,5	Ai9/7,5
87	5	A19/ 5
88	5	A19/ 5
89	VJl	A19/ 5
810	10	A19
811	10	A19
812	10	A19
813	10	P183
814	10	P183
815	10	P183

Verweil zeit Sek.

P183 10

P183 20

P183 30

P183 10

P183 20

P183 30

P183 10

P183 20

P183 30

10

20

30

10

20

30

9,7

9,9

10,3

9,6

9,4

10,2

10,6

9,6

9,3

9,0

11,4

11,7

9,4

9,7

9,1

Eigenschaften nach fünfmaligem "Waschen und Trocknen in der Trommel

Auftrag Falten-So beständigkeit

3,8 3,7 3,8 3,5 3,6 3,5 3,6 3,4 3,5 3,8 3,8 3,8 2,8 2,8 2,6

Faltenrückfe
derung

3,9
3,5
3,5
3,2
3,3
3,4
3,4
3,2
3,2

3,3
3,8
3,8
2,4
2,9
3,2

Falten-

erho-

lungs-

winkel

(W+F)

Grad

276
280
283
262
276

277
268

263
261
270
284
288
231
259
260

Retention in der Schußfadenri chtu: Bruchfestig-
keit

■tung

^ Stollfestig-Biege-

56
53
52
55
56
59
60

57
60

47

56

60
₅₅

64
53

keit

IL

67 65 63 72 71 70 67 76 67 68 65 65 78 73 66

abrieb

⁰L-

64

61

59

58

55

67

75

65

85

58

45

51

78

83

61

In der Zeichnung werden graphisch die Eigenschaften von durch die Umhüllungs- und Infrarot-Verfahren feuchtfixiertem Köper mit jenen von Köper verglichen, der nach dem üblichen Imprägnierungs-Trocknungs-Härtungsverfahren behandelt wurde. Diese besonderen Proben wurden ausgewählt wegen ihrer Ähnlichkeit hinsichtlich der Faltenbeständigkeitseigenschaften. Die Infrarot-Proben wurden aus 10/10-Mischungen von polymerbildendem und vernetzendem Harz hergestellt. Um jedoch ein vergleichbares Leistungsniveau mit einer in einer Umhüllung feuchtfixierten Probe zu erzielen, war es notwendig, eine 20/20-Harzmischung zu verwenden. Die in der Umhüllung feuchtfixierte Probe wies eine beträdatlich schlechtere Leistung mit einem Faltenbeständigkeitswert von 2,5 und einem Faltenrückfederungswert von 3,2 auf. Dieser Vergleich zeigt daher den Kostenvorteil des Infrarotverfahrens und veranschaulicht das durch die verschiedenen Feuchtfixierungsverfahren bewirkte Gleichgewicht der Eigenschaften.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß für das dargestellte Leistungsniveau die Umhüllungs- und Infrarotverfahren ungefähr das gleiche Niveau der -B beibehaltenen mechanischen Eigenschaften ergeben. Auf diesem Niveau ist daher das Gleichgewicht der Eigenschaften der Feuchtfixierungsverfahren ähnlich. Die Zeichnung zeigt auch den Vorteil der Feuchtfixierungsverfahren gegenüber dem üblichen Imprägnierungs-Trocknungs-Härtungsverfahren.

Patentansprüche

C 101/6

209832/1129

Claims

2H3517 Dr. Ing. E. BERKENFELD · Difil.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlöge Aktenzeichen « 27. August 1971 vA// Named.Anm. Cotton, Incorporated PATENTANSPRÜCHE

1. Rasches Feuchtfixierungsverfahren mit verbesserter Wirksamkeit der Harzfixierung bei der Erzeugung von Cellulosefasern enthaltendem Material, das für die Herstellung von Kleidung mit dauerhaften Bügelfalten geeignet ist,

dadurch gekennzeichnet, (

daß eine wäßrige Flüssigkeit, die auf einen sauren pH-Wert zwischen etwa 1 und 4 eingestellt ist und etwa 5 bis 25 % eines wasserlöslichen, härtbaren Polymerbildners enthält, der reaktive N-Methylolgruppen besitzt, auf das Material in einer ausreichenden Menge aufgetragen wird, um auf demselben mindestens etwa 3 % des Polymerbildners abzulagern, bezogen auf das Trokkengewicht des Materials,

daß das säure- und polymerbildnerhaltige Material mit einer im wesentlichen trockenen Hitzequelle erhitzt wird, während die Feuchtigkeits-Wiedergewinnung auf nicht weniger als 20 % in einer auf eine Temperatur zwischen etwa 100 und 140 C erhitzten Erhitzungszone gehalten wird, wobei die Verweilzeit des Materials in der Erhitzungszone auf etwa 10 bis 90 Sekunden begrenzt ist und ausreicht, um den Polymerbildner in dem Material unter Vermeidung wirksamen Knitterfestmachens zu fixieren, sowie

daß das sich ergebende feuchtfixierte Material unter nicht polymerisierenden Bedingungen sofort nach Beendigung der Sh Erhitzung kalt abgeschreckt und die Säure aus demselben verteilt wird.

C 101/6

209832/1129

2U3517

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungszone durch Infrarot-Heizelemente auf eine Temperatur zwischen etwa 150 und 220° C erhitzt wird und daß der Austritt von Feuchtigkeit aus der Erhitzungszone unterdrückt wird, um den Feuchtigkeitsgehalt des Materials oberhalb 20 % zu halten.

3. Verfahren, welches dem Cellulosefasern enthaltenden Material Formhalteeigenschaften verleiht, dadurch gekennzeichnet,

daß eine flüssige Lösung, die auf einem sauren pH-Wert zwischen etwa 1 und 4 eingestellt ist und einen wasserlöslichen, härtbaren Polymerbildner enthält, auf das Material kontinuierlich in * einer ausreichenden Menge aufgetragen wird, um auf demselben mindestens etwa 3 % des Polymerbildners abzulagern, bezogen auf das Trockengewicht des Materials,

daß das Material mit der aufgetragenen sauren Lösung kontinuierlich durch eine Erhitzungszone geleitet wird, welche auf eine Temperatur von mindestens etwa 100° C erhitzt wird, während der Feuchtigkeitsgehalt des in derselben befindlichen Materials auf weniger als 20 % gehalten wird, wobei die Hitzequelle im wesentlichen trocken ist und die Verweilzeit des Materials in der Erhitzungszone βμΐ etwa 10 Sekunden bis weniger als 2 Minuten gegrenzt ist, so daß auf dem Material zwischen etwa 3 und 10 % Auftrag (bezogen auf das Trockengewicht) an wasserunlöslichem fe Harz feuchtfixiert wird,

daß der pH-Wert des Materials kontinuierlich auf mindestens etwa 6 angehoben wird, sofort nachdem das Material die Feuchtfixierungszone verlassen hat, und daß das feuchtfixierte Material gewaschen wird, um die wasserlöslichen Substanzen aus demselben zu entfernen,

daß auf das Material kontinuierlich auch ein von dem Polymerbildner verschiedenes, Cellulose vernetzendes Mittel, zusammen mit dem Polymerbildner oder nach dessen Feuchtfixierung, in einer das Material nach dem Härten fοrmhaltebeständig machenden Menge aufgebracht wird, sowie

C 101/6

209832/1129

daß ferner auf das Material kontinuierlich ein sauer wirkender Härtungskatalysator aufgebracht wird, so daß das sich ergebende Material schließlich trocken gehärtet und demselben dauerhafte Bügeleigenschaften verliehen werden können.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mindestens 15 % Baumwollfasern enthält»

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Härtungskatalysator ein sauer wirkendes Salz ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zinkchlorid, Zinknitrat, Magnesiumchlorid und Ammoniumchlorid besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der wäßrigen Flüssigkeit imprägnierte Material auf einen lias sergehalt zwischen etwa 20 und 40 % getrocknet wird, bevor dasselbe in der Feuchtfixierungszone erhitzt wird,

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerbildner ein Melamin-Formaldehyd-Präkondensat ist und aus einer wäßrigen Lösung mit einem pH-Vert zwischen etwa 1 und 3 aufgebracht wird, in welcher derselbe mit einer Konzentration von etwa 5 bis 25 Gew.-% enthalten ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß | der Polymerbildner und das Vernetzungsmittel auf das Material gleichzeitig aus einer einzigen Lösung aufgebracht werden, in der jede dieser Substanzen in einer Konzentration zwischen etwa 5 und 10 % enthalten ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Formaldehyd, Glyoxyl, Glutaraldehyd, Hydroxy-N-methyloläthylenharnstoffen, cyclischen N-Methyloläthylenharnstoffen, N-Methylolpropylenharnstoffen, Triazonen, N-Methylolcarbamaten und Mischungen derselben besteht.

C 101/6

209832/1129

2H3517

10, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des der Neutralisierung vorangehenden Feuchtfixierungsvorganges auf etwa 10 bis 40 Sekunden begrenzt ist umd im wesentlichen auf dem Minimum gehalten wird, das notwendig ist, um den Polymerbildner auf dem Material unlöslich zu machen.

11. Verfahren nach Anspruch j5> dadurch gekennzeichnet, daß das Material, auf welches der Polymerbiidner und das Vernetzungsmittel aufgetragen sind, nach dem Feuchtfixierungsvorgang und vor der Trockenhärtung zu einem Kleidungsstück verarbeitet wird.

C 101/6

209832/1129