DE3113365A1 - Waessrige beschichtungsmasse - Google Patents

Waessrige beschichtungsmasse

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Description

BESCHREIBUNG
Gegenstand der Erfindung ist eine wäßrige Beschichtungsiriasse, die sich insbesondere zur Behandlung von Fasermaterial eignet.
Fasermaterial wird bereits seit einer Reihe von Jahren großtechnisch mit Organopolysiloxanmassen behandelt. Zweck solcher Behandlungen ist die Verbesserung von Eigenschaften, wie Wasserabstoßung, Gleitvermögen, Griff und Dimensionsstabilität. Bei einer solchen Behandlung führt man das jeweilige Fasermat-irial, beispielsweise Textilgewebe oder Nähfäden, durch eine organopolysiloxanhaltige Lösung oder Emulsion und trocknet das behandelte Gewebe dann. Ein anderes und zur Behandlung von Fertigwaren besser geeignetes Verfahren besteht darin, daß man die entsprechenden Waren solange Zeit in eine Emulsion des jeweiligen Organopolysiloxans taucht, bis sich das Siloxan auf den Fasern abgesetzt hat, wie dies aus GB-PS 802 540 hervorgeht. Die bekannten Verfahren zur Durchführung dieser sogenannten Substantiven oder erschöpfenden Behandlung sind jedoch nicht ganz befriedigend. In einigen Fällen wird n«"imlich nicht der gesamte Organopolysiloxangehalt der Behaidlungsemulsion auf den Fasern abgeschieden, so daß das Bad nicht vollständig erschöpft wird. Dies führt zu einem bestimmten Ausmaß an Verlust an Organopolysiloxan. In anderen Fällen kann es zwar zu einer praktisch vollständigen Erschöpfung des Bades kommen, wobei die behandelten Fasern jedoch nicht alle möglichen wünschenswerten Eigenschaften aufweisen können.
Die bekannten wäßrigen Beschichtungsmassen zur Behandlung von Textilgut haben daher die verschiedensten Nachteile, und Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer neuen wäßrigen Beschichtungsmasse, die sich für eine sogenannte substantive oder erschöpfende Behandlung
eignet und dem damit behandelten Textilgut ein hohes Ausmaß an gewünschten physikalischen Eigenschaften verleiht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine wäßrige Beschichtungsmasse aus (1) einer wäßrigen Emulsion von ein oder mehr Organopolysiloxanen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner (2) ein Silan der allgemeinen Formel
RNHR1 Si (OX)
cL
t! Si
Y3-a
worin R Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff zusammengesetzte Gruppe bedeutet, die wenigstens eine Gruppe -NH2 enthält, R' ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis einschließlich 12 Kohlenstoffatomen ist, X Alkyl, Alkoxyalkyl oder Aminoalkyl mit jeweils 1 bis einschließlich 6 Kohlenstoffatomen darstellt, Y Alkyl" mit 1 bis einschließlich 4 Kohlenstoffatomen ist und a für 1, 2 oder 3 steht, (3) Zinkacetat und (4) Triethanolamintitanat enthält.
Die Erfindung ist ferner auch auf ein Verfahren zur Behandlung von Fasermaterial gerichtet, das darin besteht, daß man ein solches Fasermaterial mit .der oben angegebenen wäßrigen Beschichtungsmasse behandelt.
In der erfindungsgemäßen wäßrigen Beschichtungsmasse kann irgendein Organopolysiloxan enthalten sein, das bereits zur Behandlung von Fasermaterial verwendet wird, um einem solchen Material Eigenschaften zu verleihen, wie Wasserabstoßung, Gleitvermögen, Knitterbeständigkeit oder weichen Griff. Bei solchen Organopolysiloxanen handelt es sich im allgemeinen um Polydiorganosiloxane, nämlich Organopolysiloxane mit im Mittel etwa zwei organischen Gruppen pro Siliciumatom. Diese Organopoly-
siloxane können jedoch auch aus einem Poly(alky!wasserstoff )siloxan entweder allein oder in Verbindung mit beispielsweise einem Polydiorganosiloxan bestehen. Diese Organopolysiloxane können als organische Substituenten einwertige Kohlenwasserstoffreste, beispielsweise Alkylreste, wie Methyl, Ethyl, Butyl oder 2,4,4-Trimethylpentyl, Alkenylreste, wie Vinyl, Arylreste, wie Phenyl, oder einwertige substituierte Kohlenwasserstoffreste, wie Chlorphenyl, Trifluorpropyl oder Carboxyalky1, enthalten.
Im allgemeinen werden solche Organopolysiloxane bevorzugt, bei denen wenigstens etwa 80 % der gesamten siliciumgebundenen Substituenten Methylreste sind. Beispiele für in den vorliegenden Massen enthaltene Organopolysiloxane sind Polydimethylsiloxane, Copolymere aus Dimethylsiloxaneinheiten und Methylvinylsiloxaneinheiten oder Copolymere aus Dimethylsiloxaneinheiten und Phenylmethylsiloxaneinheiten. Die Organopolysiloxane können endständige Silanplgruppen oder Siloxygruppen enthalten, wie Trimethyisiloxygruppen, Dimethyl(wasserstoff)siloxygruppen, Methylphenylvinylsiloxygruppen oder Methyl(dimethoxy)siloxygruppen. Erfindungsgemäß bevorzugte Organopolysiloxane sind die Polydimethylsiloxane, die entweder allein oder in Verbindung mit anderen Siloxanpolymeren eingesetzt werden, wie Poly(methy!wasserstoff)-siloxanen.
Die wäßrige Emulsion des jeweiligen Organopolysiloxans läßt sich durch Anwendung jeder hierzu geeigneten Technik und Einsatz von Emulgiermitteln herstellen. Zur BiI-dung einer entsprechenden Emulsion vermischt man beispielsweise das jeweilige Organopolysiloxan, Wasser und ein oder mehr Emulgiermittel miteinander und führt das erhaltene Gemisch dann durch einen·Homogenisator, beispielsweise eine sogenannte Kolloidmühle. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung einer entsprechenden Emulsion, indem man zuerst das jeweilige Organopolysiloxan, ein Emulgiermittel und eine gewisse Menge des erforder-
lichen Wassers miteinander vermischt und das hierdurch erhaltene zähe Konzentrat dann mit dem restlichen Wasser verdünnt. Eine weitere Methode zur Herstellung einer Organopolysiloxanemulsion besteht durch Emulsionspolymerisation, wie dies beispielsweise aus GB-PS 1 024 024 oder GB-PS 1 039 460 hervorgeht.
Zur Herstellung wäßriger Emulsionen von Organopolysiloxanen eignen sich alle hierfür bekannten Emulgiermittel.
Für die meisten Anwendungszwecke werden vorzugsweise nichtionische Emulgiermittel verwendet, es können jedoch auch kationische oder anionische Emulgiermittel eingesetzt werden. Zu erfindungsgemäß geeigneten Emulgiermitteln gehören Ester aus Fettsäuren und Polyhydroxyalkoholen, wie Glycerinmonostearat, Sorbitanmonostearat, Sorbitansesquioleat, Sorbitantristearat oder Sorbitanmonolaurat, Monoester aus Ethylenglykolen oder Propylenglykolen und Fettsäuren, wie Diethylenglykolmonolaurat, Tetraethylenglykolmonooleat, Propylenglykolmonostearat oder Propylenglykolmonolaurat, ethoxylierte Fettsäuren, wie Laurinsäure, Palmitinsäure oder-Stearinsäure, ethoxy-. lierte Fettalkohole, bei denen der Alkohol Cetylalkohol, Stearylalkohol oder Oleylalkohol ist, ethoxylierte Alkylphenole, wie die Polyethoxyether von Octylphenol oder Nonylphenol, ethoxylierte Amine und ihre Salze, Acetate primärer Amine, wie Octadecylaminacetat, Alkylarylsulfonate, Alkylsulfate, wie ifetriumlaurylsulfat, oder Polyvinylalkohol.
Zusätzlich zu den Emulgiermitteln können die vorliegenden Emulsionen auch bestimmte Stabilisatoren enthalten,, wie Methylcellulose oder Carboxymethylcellulose.
Die Emulgiermittel können in herkömmlichen Mengen eingesetzt werden, nämlich in Mengen von im allgemeinen 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Organopolysiloxans.
Bei den Silanen mit der angegebenen allgemeinen Formel, welche den Bestandteil (2) der vorliegenden Massen ausmachen, kann der Substituent R Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl oder Amyl, oder eine aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff zusammengesetzte Gruppe sein, die wenigstens eine Gruppe -NH2 enthält. Beispiele für Reste R sind daher -CH2CH2NH2, -CH2CH2NH CH2CH2NH2 oder CH2CH2NH2 .
-CH2CH2CH(CH2)3NH2
Beispiele für zweiwertige Kohlenwasserstoffreste R1 sind -CH2-, - (CH2)4- oder - (CH3)5-. Als Komponente (2) werden jedoch solche Silane bevorzugt, bei denen der Rest R für -CH2CH2NH2 steht und der Rest R1 - (CH3)3 oder -CH3CH(CH35CH2-bedeutet. Vorzugsweise steht ferner auch der Index a für 2 oder 3 und bedeutet der Rest X Methyl oder Ethyl, wobei jedoch auch andere Alky!gruppen, AIkoxyalkylgruppen oder Aminoalkylgruppen mit jeweils 1 bis einschließlich 6 Kohlenstoffatomen geeignet sind, wie Butyl, Methoxyethyl oder Aminopropyl. Der eventuell vorhandene Rest Y kann beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl sein. Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugte Silane sind H2NCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3 und H2NCH2CH2NHCH2CH.(CH3)CH2Si(OCH3)3. Die Menge des Silans
(2) ist in keiner Weise kritisch und kann beispielsweise etwa 0,2 bis 10 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile des in der Emulsion vorhandenen Organopolysiloxans ausmachen.
Die Bestandteile (3) und (4) der vorliegenden Masse werden vorzugsweise in Mengen von etwa 0,2 bis 15 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Organopolysiloxan in der Emulsion eingesetzt.
Die erfindungsgemäße wäßrige Beschichtungsmasse läßt sich einfach herstellen, indem man zuerst eine Emulsion, des Organopolysiloxans bildet und die hierdurch erhaltene Emulsion dann mit den Bestandteilen (2), (3) und (4)
versetzt. Gewünschtenfalls kann man das Silan, das Zinkacetat und das Triethanolamintitanat in die Emulsion des Organopolysiloxans getrennt einarbeiten, und zwar entweder als solche oder in Form von Lösungen in Wasser oder einem sonstigen geeigneten Lösungsmittel. Besser ist es jedoch, wenn man zuerst Lösungen dieser drei Bestandteile unter Verwendung eines gegenseitigen Lösungsmittels im jeweils gewünschten Mengenverhältnis miteinander vermischt und die dabei erhaltene Lösung dann zur jeweiligen Emulsion gibt.
Zusätzlich zu den wesentlichen Bestandteilen (1) bis (4) kann die vorliegende wäßrige Beschichtungsmasse auch noch andere Zusätze enthalten, durch die sich bei den behandelten Fasern bestimmte Effekte oder gewisse Eigenschaften erzielen lassen, und hierzu gehören beispielsweise Wachse, wie Mineralwachse oder Polyethylenwach.se, welche eine Verbesserung der Gleitfähigkeit ergeben, oder SiI-oxanhärtungskatalysatoren, beispielsweise Organoζinnverbindungen, wie Dibutylzinndilaurat oder Dibutylzinndioctanoat.
Die erfindungsgemäße wäßrige Beschichtungsmasse läßt sich zur Behandlung der verschiedensten Fasermaterialien durch die sogenannte Erschöpfungstechnik verwenden, um die hierdurch behandelten Materialien mit Eigenschaften zu versehen, wie Gleitvermögen, Wasserabstoßung oder weichem Griff. Bei den zu behandelnden Fasermaterialien kann es sich beispielsweise um Baumwollfasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern (Nylonfasern), Wollfasern, Acrylfasern, Acetatfasern oder Mischungen solcher Fasern handeln. Diese Fasern können in jeder Form behandelt werden, beispielsweise in Form von Filamenten, Nähfäden, Stückware, Fertigkleidung oder als Stapelfasern, wie sie beispielsweise als Füllmaterial (Faserfüllung) für Kissen und dergleichen verwendet werden. Besteht das Organopolysiloxan sowohl aus einem Polydimethylsiloxan als auch einem Poly(alky!wasserstoff)siloxan, dann eignen sich sol-
ehe wäßrige Beschichtungsmassen vor allem dazu, um Baumwollfasern oder Synthesetextilfasern besser knittererholend und faltenerholend zu machen.
Das zur Behandlung von Fasern angewandte Verhältnis aus wäßriger Beschichtungsmasse und Fasermaterial ist nicht kritisch und kann beispielsweise von 10:1 bis 60:1 reichen. Die Konzentration an Organopolysiloxan in der wäßrigen Beschichtungsmasse ist abhängig vom gewünschten Auftrag an Organopolysiloxan auf die Fasern und läßt sich ohne weiteres durch bekannte Verfahren berechnen. Für die meisten Behandlungen wird die Menge an Organopolysiloxan so eingestellt, daß sich, bezogen auf das Gewicht der Fasern, ein Auftrag von etwa 0,5 bis 7,5 Gew.-% ergibt. Selbstverständlich ist das vorliegende Verfahren jedoch nicht auf den Fall beschränkt, bei dem das gesamte in der Beschichtungsiuasse vorhandene Organopolysiloxan in einem einzigen Behandlungsvorgang erschöpft wird.
Die Abscheidung des Organopolysiloxans auf den Fasern äußert sich durch ein Klarwerden der Behandlungsemulsion und kann gewünschtenfalls durch Messung der Lichtdurchlässigkeit verfolgt werden.
Die Temperatur der wäßrigen Beschichtungsmasse bei der Behandlung ist nicht kritisch, sie soll im allgemeinen jedoch etwa 20 bis 700C ausmachen.
Nach erfolgter Behandlung mit der wäßrigen Beschichtungsmasse werden die Fasern gewöhnlich bei Umgebungstemperatur oder erhöhter Temperatur getrocknet, beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 15 bis 1500C. Je nach den gewünschten Eigenschaften und der Art des jeweils verwendeten Organopolysiloxans kann man die behandelten Fasern einer weiteren Behandlung bei normaler oder erhöhter Temperatur unterziehen, um hierdurch
\.: ::.*:..:'T":..: .1 3Ί 13365
-ιοί das Organopolysxloxan zu härten.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter beschrieben. Alle darin enthaltenen Teilangaben sind als Gewichtsangaben zu verstehen.
Beispiel 1
Durch Emulsionspolymerisation niedermolekularer Methylsiloxane wird eine wäßrige Emulsion hergestellt, die 35 Gew.-% eines trimethylsxloxyendständigen Polydxmethylsiloxans enthält (Viskosität = 12 500 mm2/s bei 25°C). Die hierdurch erhaltene Emulsion (100 Teile) versetzt man dann unter Rühren mit H-NCH CH NH(CH1J-Si(OMe) (0,3 Teile).
Eine Teilmenge dieser silanhaltigen Emulsion (3 Teile) versetzt man hierauf mit einer wäßrigen Lösung (0,2 Teile), die sowohl Zinkacetat (11,2 Gew.-%) als auch Triethanolamintitanat (50 Gew.-%) enthält, worauf man die erhaltene Masse durch Zugabe von Wasser auf 2000 Teile ergänzt. Sodann hebt- man die Temperatur der erhaltenen wäßrigen Beschichtungsmasse auf 250C an und tränkt darin unter periodische! Bewegung Stücke aus Nylongewebe (100 Teile). Nach etwa 20 Minuten ist das Behandlungsmittel klar geworden, und dies zeigt, daß sich das Polydimethylsiloxan praktisch vollständig auf dem Gewebe abgesetzt
hat.
30
Zu ähnlichen Erge missen gelangt man auch unter Wiederholung des obigen Verfahrens und Einsatz eines Polyestergewebes anstelle des Nylongewebes.
-11-Beispiel 2
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird unter Verwendung einer Ausgangsemulsion wiederholt, die 18 Gew.-% des trimethylsxloxyendständigen Folydimethylsiloxans (Viskosität = 12 500 mm2/s bei 250C) und 10 Gew.-% eines ' Kohlenwasserstoffwachses enthält, und bei der als Emulgiermittel ein Alkylphenolethoxy1at vorhanden ist. Mit der hierdurch erhaltenen wäßriger Beschichtungsmasse behandelt man dann eine gleiche Gewichtsmenge an Polyesternähfäden anstelle von Nylonyewebe. Innerhalb von etwa 20 Minuten wird das wäßrige Behandlungsmittel klar, was zeigt, daß sich das Polydimethylsiloxan und das Wachs praktisch vollständig auf den Fäden abgeschieden hat.
Beispiel 3
Unter Verwendung eines Trimethylnonylethers von PoIyethylenglykol (Tergitol TMN 6) als Emulgiermittel stellt man in herkömmlicher Weise eine 35-gewichtsprozentige wäßrige Emulsion aus einem hydroxyendständigen Polydimethylsiloxan (Viskosität 5000 mm2/s bei 25°C) her» Unter Verwendung dieser Emulsion bildet man dann in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise eine wäßrige Beschichtungsmasse, wobei man abweichend davon die Menge an Aminosilan jedoch auf 0,6 Teile erhöht. Der pH-Wert der Lösung wird mittels Essigsäure auf 5,5 eingestellt und die Temperatur des Behandlungsbades auf 450C angehoben.
. .
Mit der in obiger Weise erhaltenen Behandlungslösung tränkt man dann Stücke aus gereinigtem Baumwollgewebe (100 Teile) unter periodischer Bewegung. Nach etwa 20 Minuten ist das Behandlungsbad klar geworden, was zeigt, daß sich das Polydimethylsiloxan praktisch vollständig auf dem Gewebe abgeschieden hat.
Zu ähnlichen Ergebnissen gelangt man auch bei Wieder- t holung des obigen Verfahrens unter Verwendung einer
gleichen Gewichtsmenge eines Gewebes aus Baumwolle und Polyester, Polyester oder Nylon anstelle des Baumwollgewebes. Ähnliche Ergebnisse erhält man auch dann, wenn man das Silan durch eine gleiche Gewichtsmenge an H2NCH2CH2NH(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2 ersetzt.
Beispiel 4
Eine 35-gewichtsprozentige wäßrige Emulsion (100 Teile) aus einem hydroxyendständigen Polydimethylsiloxan (Viskosität = 5000 mm2/s bei 25°C), die unter Verwendung eines Trimethylnonylethers eines Polyethylenglykols
(Tergitol TMN 6) als Emulgiermittel hergestellt worden ist, wird unter Rühren mit H2NCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3 (0,3 Teile) versetzt. Eine Teilmenge (3 Teile) der er-
, haltenen Masse vermischt man dann mit einer 35-gewichts-
* 20 prozentigen wäßrigen Emulsion (0,5 Teile) eines PoIy-
t methy!wasserstoffsiloxans (Molekulargewicht etwa 2400) ,
einer 20-gewichtsprozentigen wäßrigen Emulsion (0,2 Teile) von Dibutylzinnbis(laurylmercaptid), Zinkacetat (0,22 Teile) und Triethanolamintitanat (0,1 Teile). Die erhaltene Masse wird hierauf durch Zusatz von Wasser auf 2000 Teile ergänzt.
Sodann erhöht man die Temperatur dieser wäßrigen Beschichtungsmasse auf 25°C und taucht in dieses Behandlungsbad Nylongewebe (100 Teile) ein, das man periodisch bewegt. Nach etwa 20 Minuten ist das Behandlungsbad klar geworden. Das Gewebe wird aus dem Bad entnommen und 5 Minuten in einen auf 1500C geheizten Zwangsumluftofen gegeben, um hierdurch das Gewebe zu trocknen und das Siloxan zu härten.
Nach dem Verfahren der British Standard Specification BS 3086 bestimmt man dann den Knittererholungswinkel des behandelten Gewebes. Hierbei ergibt sich für dieses Gewebe ein Winkel von 152°, während das unbehandelte Gewebe im Vergleich dazu einen Knittererholungswinkel von nur 105° aufweist.
Beispiel 5
Das in Beispiel 4 beschriebene Verfahren wird wiederholt, wobei man abweichend davon jedoch eine durch Emulsionspolymerisation hergestellte wäßrige Emulsion aus hydroxyendständigem Polydimethylsiloxan verwendet, bei* der das in der Emulsion enthaltene Polydimethylsiloxan eine Viskosität von etwa 150 000 mma/s bei 25°C hat.
In unbehandeltem Zustand verfügt Nylongewebe über einen Knittererholungswinkel von 114°. Nach erfolgter Behandlung hat ein solches Gewebe einen Knittererholungswinkel von 160°.
Zu ähnlichen Ergebnissen gelangt man bei Ersatz des obigen Silans durch eine gleiche Menge an Si(CH3)

Claims (3)

PFENNING · MAAS ■ MEINIG · SPOTT Patentanwälte ■ Schleissheimer StraBe 299, 0 8000 München 40 PATENTANWÄLTE BERLIN · MÜNCHEN J. Pfenning, Dipl.-ing. ■ Berlin Dr. I. Maas, Oipl.-Chem. - Manchen K. H. Meinig, Dlpl.-Phys. · Berlin Or. G. Spott, Dipl.-Chem. - München Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt BÜRO MÜNCHEN: I Schleissheimer StraBe 299 D 8000 München 40 Telefon: 0 89 / 35 92 201 / 35 92 205 Telegramme: Berzellus Telex: 5215 880 DOW CORNING LIMITED, London, England Wäßrige Beschichtungsmasse MS-P 390 PATENTANSPRÜCHE
1. Wäßrige Beschichtungsmasse aus (1) einer wäßrigen Emulsion von ein oder mehr Organopolysiloxanen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner (2) ein Silan der allgemeinen Formel
RNHR1 Si (OX) , 1 Va
worin R Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen 10 oder eine aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff zu-
• 1 sammengesetzte Gruppe bedeutet, die wenigstens eine Gruppe -NH_ enthält, R1 ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis einschließlich 12 Kohlenstoffatomen ist, X Alkyl, Alkoxyalkyl oder Aminoalkyl mit jeweils 1 bis einschließlich 6 Kohlenstoffatomen darstellt, Y Alkyl mit 1 bis einschließlich 4 Kohlenstoffatomen ist und a für 1, 2 oder 3 steht, (3) Zinkacetat und (4) Triethanolamintitanat enthält.
2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das OrganopoIysiloxan ein Polydimethylsxloxan und ein Poly(methy!wasserstoff)siloxan ist.
3. Verfahren zur Behandlung eines Fasermaterials, indem man ein solches Fasermaterial in eine wäßrige Beschxchtungsmasse auf Basis eines Organopolysiloxans taucht und das Fasermaterial dann aus der Behandlungsflüssigkeit entnimmt und trocknet, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Beschxchtungsmasse gemäß Anspruch 1 oder 2 verwendet.
DE19813113365 1980-04-08 1981-04-02 Waessrige beschichtungsmasse Withdrawn DE3113365A1 (de)

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