DE2519530C3 - Verfahren zum wasch- und chemischreinigungsbeständigen Weichmachen und Hydrophobieren von Textilmaterialien - Google Patents
Verfahren zum wasch- und chemischreinigungsbeständigen Weichmachen und Hydrophobieren von TextilmaterialienInfo
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Description
Nach der DE-PS 7 31667 ist ein Verfahren zum Veredeln von Textilgut bekannt, wobei dasselbe mit
Lösungen oder wäßrigen Dispersionen von N-Alkyl-Ν',Ν'-alkylenharnstoffen
in üblicher Weise behandelt wird. Das verwendete faserreaktive Produkt vernetzt bei dieser Behandlung mit der Cellulose und liefert
dadurch einen permanenten Weichmachungseffekt und eine dauerhafte Wasserabweisung.
Verantwortlich für die wasch- und reinigungsbeständigen Ausrüstungseffekte wird die Vernetzung des
faserreaktiven N-Alkyl-N',N'-alkylenharnstoffs mit der Cellulose gemacht (vergleiche z. B. K. L i η d η e r,
»Tenside, Textilhilfsniittel, Waschrohstoffe«, Band I1 2.
Auflage, 1964, Seite 433/434 und H. R a t h, »Lehrbuch der Textilchemie«, 3. Auflage, 1972, Seite 126/127), eine
Reaktion, die nur mit diesem Produkt ablaufen kann.
Ein Nachteil dieser faserreaktiven Behandlungsmittel besteht allerdings in der Unbeständigkeit der Dispersionen
dieser Produkte und der damit hergestellten Ausrüstungsbäder, da die dispergierten Verbindungen
leicht in die polymere Form übergehen, was zu Ausfüllungen führt.
['s hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, stabile Dispersionen dieser Produkte herzustellen. So wurde
versucht, diese durch Zugabe von fixen Alkalien oder schwer flüchtigen organischen Basen (DE-PS 9 46 132)
Iv w. wasserfreien anorganischen Salzen (DIi- PS
9 64316) oder quaternären Ammoniumverbindungen, wie Octadecyloxymethylpyridiniumchlorid, (DE-PS
10 48 555) zu stabilisieren. Auch durch Verschmelzen
der Ausgangsmaterialien in Abwesenheit von Wasser bei erhöhter Temperatur und nachfolgender Zugabe
von ausgewählten Emulgatoren und Verdünnungsmitteln wurde versucht, beständige Dispersionen zu
gewinnen (DE-PS 12 98 075).
Nach diesen bekannten Verfahren wurde eine
Nach diesen bekannten Verfahren wurde eine
to Verbesserung der Stabilität der Dispersionen erreicht Doch gelang es nicht diese Verfahren reproduzierbar
zu gestalten, also typkonforme Produkte zu erhalten und außerdem läßt die Temperaturbeständigkeit der
hergestellten Dispersionen nach wie vor zu wünschen
is übrig. Bei dem zuletzt genannten Verfahren tritt daneben vor allen Dingen die umständliche Herstellung
nachteilig in Erscheinung.
Man hat also nach dem Stand der Technik versucht, unter erheblichem Aufwand möglichst stabile Dispersionen
der faserreaktiven N-Alkyl-N',N'-alkylenharnstoffe zu erhalten; denn es wurde davon ausgegangen,
daß nur mit der Cellulosefaser reagierende Substanzen in der Lage sind, eine permanente Ausrüstung zu liefern.
Man hat dabei auch in Kauf genommen mit ganz erheblichen Vorkehrungen und Vorsichtsmaßnahmen
arbeiten zu müssen, da Äthylenimin als Ausgangsstoff toxikologisch sehr bedenklich ist.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß Umsetzungsprodukte aus Polyäthyleniminen und ali-
jo phatischen Isocyanaten in der gleichen Weise geeignet
sind, Textilmaterialien eine wasch- und chemischreinigungsbeständige
Weichrnachung und Hydrophobierung zu verleihen. Dadurch werden also — und das war
aufgrund des Standes der Technik nicht vorauszusehen — die vorteilhafte Effekte nach dem Stand der Technik
erhalten, ohne daß die genannten Probleme auftreten; denn die erfindungsgemäß eingesetzten Umsetzungsprodukte liefern auf einfache Weise äußerst beständige
Dispersionen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zum wasch- und chemischreinigungsbeständigen
Weichmachen und Hydrophobieren von Textilmaterialien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
auf diese wäßrige Dispersionen von Umsetzungsprodukten aus Polyäthyleniminen und Isocyanaten der
allgemeinen Formel
R-N=C=O
in der R einen aliphatischen oder araliphatischen Kohlenwasserstoff rest mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen
bedeutet, aufbringt und dann in bekannter Weise durch Trocknen und gegebenenfalls Nacherhitzen
fertigstellt.
Als Isocyanate werden die sogenannten Fettisocyanate verwendet, d. h. jene Verbindungen der Formel
R-N=C=O
in denen R einen aliphatischen oder araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit mindestens 10 Kohlenstoff -
W) atomen, vorzugsweise einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest
mit 12 -22 C-Atomen bedeutet.
Als Beispiele seien genannt:
Decylisocyanat, Dodecylisocyanat, Heptadecylisocyanat, Oleylisocyanat, Octadecylisocyanat und p-Dccyl-
b) phenylisocyanat.
Im allgemeinen werden diese Aus^angsprodukte in
technischer Qualität verwendet, il. h. es liegen Mischlingen
verschiedener Isocyanate vor.
Die Polyäthylenimine werden ebenfalls in technischer Qualität als Ausgangsverbindungen herangezogen.
Diese technischen Polyäthylenimine liegen in der Regel in Form wäßriger Lösungen vor. Dabei sind für die
Herstellung der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Umsetzungsprodukte alle bekannten
technischen Polyäthylenimine, vorzugsweise in Form von wäßrigen Lösungen geeignet Im allgemeinen
werden solche Polyäthylenimine verwendet, die in etwa 50°/oiger wäßriger Lösung eine Viskosität bei 200C
zwischen ca. 100 und 20 000 cP aufweisen.
Die beiden Ausgangsprodukte werden normalerweise in etwa äquimolekularen Verhältnissen miteinander
umgesetzt, d.h. je Mol-Einheit Äthylenimin des Polyäthylenimins werden 0,8 bis 1 Mol Isocyanat zur
Reaktion gebracht Überraschenderweise sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren daneben aber auch
Umsetzungsprodukte verwendbar, bei denen das Polyäthylenimin mit mehr als 1 bis 4 Mol, insbesondere
mehr als 1 bis 2,5 Mol Isocyanat je Mol-Einheit Äthylenimin umgesetzt wird. Diese Produkte bieten
zusätzliche Vorteile bezüglich des erhaltenen Griffes der ausgerüsteten Textilmaterialien und werden deshalb
besonders bevorzugt eingesetzt.
Die Umsetzung erfolgt in der Weise, daß die wäßrige Polyäthyleniminlösung gegebenenfalls zusammen mit
weiterem Wasser und zumindest einem Teil des Emulgators vorgelegt und zu der erhaltenen Lösung das
Isocyanat langsam unter Rühren und gegebenenfalls Kühlung zugegeben wird. Die Herstellung der Dispersionen
der Umsetzungsprodukte kann dabei in Gegenwart einer geringen Menge einer leicht flüchtigen Base,
insbesondere Ammoniak, vorgenommen werden, jedoch ist der Zusatz dieser Verbindungen nicht
unbedingt erforderlich. Anschließend wird der restliche Emulgator und eventuell eine bzw. weitere leicht
flüchtige Base oder, falls das Endprodukt schwach sauer eingestellt werden soll, eine geringe Menge einer
flüchtigen Säure, wie Essigsäure oder Salzsäure, zugegeben, dann vorzugsweise einige Stunden bis Tage
verweilen gelassen und abschließend in bekannter Weise durch mechanische Homogenisierung, insbesondere
Hochdruckhomogenisierung, die fertige Dispersion bereitet. Es ist selbstverständlich auch möglich, den
Emulgator in 3 Anteilen zuzufügen, wobei erst vor der abschließenden Homogenisierung die letzte Portion
desselben zugegeben wird. Bei jedem der oben beschriebenen Verfahrensschritte ist selbstverständlich
auch die Zugabe von Wasser möglich, so daß die gewünschte Konzentration der Dispersionen ohne
weiteres eingestellt werden kann.
Die zur Herstellung der Dispersionen verwendeten Emulgatoren sind bekannt. Als solche kommen die
üblichen nichtionogenen Verbindungen, wie Alkoxylierungsprodukte von höheren Alkoholen und Aminen,
Fettsäuren, Fettsäureamiden, Fettsäureglyceriden und Alkylphenolen in Betracht. Der Alkoxylierungsgrad
liegt bei etwa 3 bis 80, insbesondere 5 bis 40 Äthoxy- und bzw. oder Propoxygruppen. Dabei zeigen nichtionogene
Emulgatoren mit einem höheren Alkoxylierungsgrad, z. B. Nonylphenolpolyglykoläther mit 20 oder 30
Äthylenoxydeinheiten, ein günstigeres Verhalten als niedriger alkoxylierte Produkte.
Als kationische Emulgatoren werden vor allem quaternäre Ammoniumverbindungen, wie Octadecyloxymethylpyridiniumchlorid,
Octadecyloxymethyl-oxyäthylmorpholiniumchlorid
oder Cetylpyridiniumchlorid verwendet.
Besonders vorteilhaft werden zur Herstellung der beständigen Dispersionen Mischungen der nichtionogenen
mit den kationischen Emulgatoren eingesetzt
Die Menge an Emulgator beträgt 5 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf dispergiertes Umsetzungsprodukt
Wie bereits ausgeführt, ist es notwendig, zumindest einen Teil des Emulgators, beispielsweise bis
zur Hälfte desselben schon vor der Umsetzung zuzufügen. Es ist aber auch möglich, die gesamte
ι ο Emulgatormenge von vornherein zuzugeben.
Die Ausrüstung der Textilmaterialien wird in bekannter Weise vorgenommen. Von den konzentrierten
Dispersionen der genannten Umsetzungsprodukte aus Polyäthylenimin und Isocyanat, die von der
Herstellung her etwa 12 bis 32% an Umsetzungsprodukt enthalten, werden je nach Konzentration der
Dispersion und Auftragsmethode 20 bis 60 g im Liter Wasser gelöst und durch Tränken und Abpressen,
Sprühen, Aufplatschen und ähnliches auf das Textilmaterial aufgebracht und dann durch Trocknen und
gegebenenfalls Nacherhitzen bei 1100C bis 150° C
fertiggestellt.
Die weichmachende und wasserabweisende Ausrüstung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann selbstverständlich
mit anderen bekannten Ausrüstungsverfahren kombiniert werden. So ist die Mitverwendung von
üblichen Appretur-, Knitterfrei- und Füllmitteln sowie optischen Aufhellern und den dazu eventuell notwendigen
Katalysatoren ohne weiteres möglich.
jo Naoh dem erfindungsgemäßen Verfahren können
TettÜTiaterialien aller Art behandelt werden. Insbesondei
e aber werden flächenförmige Textilmaterialien aus Wolle sowie natürlichen und regenerierten Cellulosefasern,
deren Mischungen untereinander und die Mischungen derselben mit synthetischen Fasermaterialien
veredelt. Als synthetische Fasermaterialien kommen dabei vorzugsweise solche aus Polyester-, Polyamid-
und Polyacrylnitrilfasern in Frage, wobei der Anteil der synthetischen Fasern in den Mischartikeln durchaus
überwiegen kann.
Nach dem Stand der Technik wurde davon ausgegangen, daß die Vernetzung des N-Alkyl-N',N'-alkylenharnstoffs
mit dem Fasermaterial für die Permanenz der weichmachenden und wasserabweisenden Ausrüstung
verantwortlich ist.
Der Durchschnittsfachmann mußte also annehmen, daß nur faserreaktive Produkte eine dauerhafte
Ausrüstung gestatten. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß auch bei der Umsetzung von Polyäthyleniminen
mit Isocyanaten Produkte entstehen, die den behandelten Materialien eine permanente Ausrüstung
verleihen, obwohl diese Produkte keine reaktionsfähigen Gruppen mehr enthalten, also nicht faserreaktiv
sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Umsetzungsprodukte verwendet, die durch Reaktion
von Polyäthyleniminen mit den genannten Isocyanaten entstehen. Diese Produkte erleiden auch bei längerer
Lagerung bei höheren Temperaturen keine Verände-
bo rung und sind deshalb als solche und vor allem in
wäßriger Dispersion äußerst lagerbeständig, je praktisch unbegrenzt haltbar. Die Lagerbeständigkeit der
Dispersionen wird dabei von vornherein erreicht und ist trotzdem noch erheblich besser als nach dem Stand der
h'i Technik. Durch die Beständigkeit der Produkte ist
erfindungsgemäß eine gleichwertige Ausrüstung über lange Zeiträume gewährleistet. Die Herstellung der
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren cingcsct/icn
Umsetzungsprodukte bringt außerdem noch toxikologische und ökologische Vorteile. Während nämlich nach
dem Stand der Technik zur Herstellung des danach eingesetzten N-Alkyl-N'.N'-alkylenhamstoffs Äthylenimin
als Ausgangssubstanz verwendet wird, das in toxikologischer Hinsicht als äußerst bedenklich zu
gelten hat, ist das Polyäthylenimin nicht toxischer als die in der chemischen Industrie vielfach verwendeten
Polyamine. Auch in ökologischer Hinsieht liegt hier ein einwandfreies Ausgangsprodukt vor. Ein unvorhersehbarer
und daher besonders bemerkenswerter Vorteil liegt aber darin, daß die erzielten Ausrüstungseffekte in
gleicher Weise wie nach dem Stand der Technik wasch- und chemischreinigungsbeständig sind, obwohl — wie
bereits oben dargelegt — erfindungsgemäß das keine reaktionsfähigen Gruppen aufweisende Umsetzungsprodukt aus Polyäthylenimin und Isocyanat zur
Ausrüstung herangezogen wird.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung näher erläutern:
Ein Baumwollpopeline (160 g/m2) wird mit einer Flotte, die 40 g/l der wie nachstehend beschrieben
hergestellten Dispersion enthält, getränkt, auf eine Flottenaufnahme von 75% abgequetscht, bei 90° C
getrocknet und 5 Minuten bei 140° C nacherhitzt.
Das ausgerüstete Gewebe weist einen angenehm weichen Griff auf. Das Gewebe zeigt zudem eine gute
Wasserabweisung. Die Effekte sind gegen Wäsche und chemische Reinigung beständig. Die erhaltenen Effekte
und deren Permanenz sind überraschenderweise gleich mit den nach dem Stand der Technik unter Einsatz
gleicher Mengen an N-Octadecyl-N'.N'-Äthylenharnstoff
in gleicher Weise erhaltenen Resultate.
Die verwendete Dispersion ist wie folgt hergestellt worden:
14 kg einer 50%igen Polyäthyleniminiösung (Viskosität
nach Brookfield bei 20üC 14OcP) werden 280 kg Wasser und 8 kg eines Fettsäurepolyglykolesters
(Fettrest durchschnittlich 16 bis 18 C-Atome; 25 Äthoxygruppen) versetzt und in die entstandenene
Mischung 84 kg eines Alkylisocyanats mit einem gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von
durchschnittlich 17 bis 18 C-Atomen langsam eingerührt. Danach werden 28 kg einer 25%igen wäßrigen
Lösung von Octadecyloxymethylpyridiniumchlorid und 70 kg Wasser zugegeben. Nach kurzem Rühren und
anschließendem Verweilenlassen von etwa 8 Stunden werden nochmals 40 kg Wasser zusammen mit 15 kg
technischer konzentrierter Ammoniaklösung und 6 kg Nonylphenolpolyglykoläther (ca. 35 Äthoxygruppen)
beigefügt, kurz durchgeführt und abschließend 350 atü 2 Stunden homogenisiert.
Die erhaltene Dispersion ist äußerst lagerbeständig und dabei auch gegen Temperaturerhöhungen unempfindlich.
In gleicher Weise kann ein Umsetzungsprodukt mit der äquimolekularen Menge Dodecylisocyanat (technisches
Produkt mit durchschnittlich 12 C-Atomen im Alkylrest) hergestellt werden, welches ebenso wie
beschrieben zur Ausrüstung des genannten Baumwollpopelines herangezogen werden kann.
Ein Polyesterbaumwollgewebe 35/65 (133 g/m2), ein
Polyamidbaumwollgewebe 20/80 (112 g/m2) und ein
Wollpolyamid-Tweed 90/10 (400g/m2) weiden mit
einer Flotte die 25 g/l der wie nachstehend beschrieben hergestellten Dispersion enthält, getränkt, auf eine
Flottenaufnahme von 68%, 63% bzw. 120% abgequetscht, kurz bei 80° C getrocknet und 10 Minuten bei
125° C nacherhitzen. Die so behandelten Gewebe weisen einen angenehmen weichen Griff auf. Die
Wasserabweisung ist in allen Fällen gut, wobei auch die Wasch- und Reinigungsbeständigkeit gegeben ist.
Die verwendete Dispersion ist wie folgt hergestellt worden:
22 kg einer 50%igen wäßrigen Polyäthyleniminiösung (Viskosität bei 20°C 240 cP) werden zusammen mit
2001 Wasser und 20 kg einer Verbindung der Formel
R —N
(CH2-CH2O)xH
(CH2-CH2O)1H
(R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit durchschnittlich 16 bis 18 C-Atome; χ + yea. 20) vorgelegt.
Unter Rühren läßt man in diese Lösung 72 kg Heptadecylisocyanat langsam zulaufen, wobei die
Temperatur nur geringfügig ansteigt. Nach beendeter Umsetzung gibt man 150 kg Wasser zu, läßt 12 Stunden
stehen und stellt dann die fertige Dispersion durch Hochdruckhomogenisierung (I1/2 Stunden bei 235 atü)
her. Die erhaltene !einteilige Dispersion ist auch bei Temperaturerhöhung äußerst haltbar.
Die Ausrüstung von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch 25 g/l der wie nachfolgend beschrieben hergestellten
Dispersion und zusätzlich 60 g/l Aminoplastharz (Dimethyloläthylenharnstoff und mit Methanol veräthertes
Pentamethylolmelamin im Gewichtsverhältnis 2 :1) und 4,5 g/l Zinkchlorid eingesetzt werden.
Die verwendete Dispersion ist wie folgt bereitet worden:
Es wird entsprechend den Angaben von Beispiel 1 verfahren, wobei jedoch als Ausgangsprodukt eine ce..
50%ige wäßrige Polyäthyleniminläsung mit einer Viskosität bei 20° C (gemessen nach Brookfield bei
20 UpM) von durchschnittlich 14 000 cP verwendet wird
und die Konzentration der Dispersion durch verringerte Zusätze von Wasser auf 27%, bezogen auf Umsetzungsprodukt, eingestellt wird.
Claims (5)
1. Verfahren zum wasch- und chemischreinigungsbeständigen Weichmachen und Hydrophobieren
von Textilmaterialien, dadurch gekennzeichnet,
daß man auf diese wäßrige Dispersionen von Umsetzungsprodukten aus Polyäthyleniminen
und Isocyanaten der allgemeinen Formel
R-N=C=O
in der R einen aliphatischen oder araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen
bedeutet, aufbringt und dann in bekannter Weise durch Trocknen und gegebenenfalls
Nacherhitzen fertigstellt
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Dispersionen von Umsetzungsprodukten
aus Polyäthylenimin und Isocyanat verwendet, in denen das Umsetzungsverhältnis mehr
als 1 bis 2,5 Mol Isocyanat je Mol-Einheit Äthylenimin beträgt
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Dispersionen von
Umsetzungsprodukten verwendet, in denen als Isocyanate solche eingesetzt werden, bei welchen R
einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 12 — 22 Kohlenstoffatomen bedeutet.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionen als Emulgatoren
übliche nichtionogene und bzw. oder kationaktive Emulgatoren enthalten.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionen als Emulgatoren
Mischungen von nichtionogenen Emulgatoren mit quaternären Ammoniumverbindungen enthalten.
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