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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Trockenreinigung
von Gewebematerialien und ein Lösungsmittel
zur Trockenreinigung, das dafür
verwendet wird. Spezieller bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren
zur Trockenreinigung von Gewebematerialien, die neben dem hohen
Reinigungseffekt, der sich bei Einwirkung auf eine ölige oder
fettige Verschmutzung zeigt, die auf den Gewebematerialien abgelagert
ist, und neben einem angenehmen Berührungsgefühl des Gewebematerials, das
durch das Trockenreinigungsverfahren behandelt wurde, die Vorteile
der Abwesenheit eines unangenehmen Geruchs, geringer Probleme hinsichtlich
Umweltverschmutzung, die möglicherweise
zur Zerstörung
der Ozonschicht in der Atmosphäre
hat, und Sicherheit hinsichtlich der Bearbeitergesundheit hat, infolge
des Gebrauchs eines einzigartigen Trockenreinigungslösungsmittels,
das bisher noch nie zu diesem Zweck der Trockenreinigung verwendet
wurde.
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Es
ist unnötig
zu erklären,
dass Trockenreinigung ein Verfahren zum Reinigen von Gewebematerial wie
zum Beispiel Kleidung ist, wobei das Gewebematerial in eine nichtwässrige organische
Lösung
getaucht oder damit getränkt
wird, die in der Lage ist, öligen
oder fettigen Schmutz, der sich auf dem Gewebematerial befindet,
aufzulösen
und ihn aus dem Gewebematerial in das Lösungsmittel aufzulösen, woraufhin
das Lösungsmittel
vom Gewebematerial entfernt und letzteres getrocknet wird.
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Viele
verschiedene organische Lösungen
sind als Trockenreinigungslösungen
vorgeschlagen worden und werden derzeit zu diesem Zweck benutzt,
von welchen die derzeit verbreitet angewendeten Lösungsmittel halogenierte
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
umfassen, wie chlorfluorierte Kohlenwasserstoffe und chlorierte
Kohlenwasserstoffe wie Perchlorethylen, Trichlorethylen und Trichlorethan,
und auf Erdöl
basierende Kohlenwasserstoffe umfassen, die hauptsächlich Paraffine
oder Naphtene sind.
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Während die
Nichtentflammbarkeit und die schnelle Trocknung der oben genannten
halogenierten Kohlenwasserstofflösungsmittel
Vorteile darstellen, haben sie als Trockenlösungsmittel ernsthafte Probleme, da
der Verdacht besteht, dass Dämpfe
dieser halogenierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, die in die Atmosphäre gelangen,
für die
Zerstörung
der Ozonschicht im Luftraum verantwortlich sind, zusätzlich zu
dem Problem, dass sie die Gesundheit der Öffentlichkeit und der Arbeiter
beeinträchtigen
durch Verschmutzung des Grundwassers durch verschüttete Trockenreinigungs-Lösungsmittel
und Umweltverschmutzung durch die Lösungsdämpfe.
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Dementsprechend
ist es ein weltweiter Trend, die Benutzung von halogenierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln
nicht nur als Trockenreinigungs-Lösungsmittel,
sondern auch für
jegliche anderen Anwendungen zu verbieten. Erdölbasierte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
sind als Umweltverschmutzer ebenso schädlich für die Gesundheit der Arbeiter.
Zum Beispiel schreiben Regelungen in vielen Ländern eine sehr niedrige maximale
Konzentration von erdölbasierten
Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln
in der Arbeitsumgebung vor, um die Gesundheit der Arbeiter vor Vergiftung
durch die Lösungsmittel
zu schützen.
Unter verschiedenen Vorschlägen
zum Lösen
dieses Problems schlägt
das japanische Patent Nr. 1502875 die Verwendung eines zyklischen
Organopolysiloxan-Oligomers oder eines Gemischs davon mit einem
erdölbasierten
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
als Trockenreinigungs-Lösungsmittel
vor. Das japanische Patent Kokai 6-327888 offenbart darüber hinaus
ein Verfahren der Trockenreinigung unter Verwendung eines verflüchtigbaren
Organopolysiloxans, das eine gerade lineare molekulare Struktur
hat, als Trockenreinigungs-Lösungsmittel.
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Das
oben erwähnte
zyklische Organopolysiloxan-Oligomer hat jedoch einen Nachteil,
wenn es als Trockenreinigungs-Lösungsmittel
verwendet wird. Das zyklische Organopolysiloxan-Oligomer neigt zu
ringöffnender
Polymerisation infolge der katalytischen Aktivität der sauren oder basischen
Komponente, die in dem verschmutzenden Schmutzmaterial enthalten
ist, wenn es zum Reinigen auf das Gewebematerial aufgetragen wird,
und dazu, ein nicht-flüchtiges
Organopolysiloxan mit einem erhöhten
Polymerisationsgrad zu bilden, das seinerseits auf dem Gewebematerial
abgelagert wird und manchmal das Berührungsgefühl des fertig bearbeiteten
Gewebematerials negativ beeinträchtigt.
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Das
japanische Patent Kokai 11-214587 lehrt, dass Organopolysiloxan-Oligomere als Wasch-Lösungsmittel
für Gegenstände aus
Metall, Keramik, Glas und Kunststoff nützlich sind, wie auch für Halbleiter-Materialien.
Es ist dort jedoch unklar, ob das Organopolysiloxan-Oligomer als
Trockenreinigungs-Lösungsmittel
für Gewebematerialien
oder insbesondere Kleidungsstücke
nützlich
ist oder nicht.
EP 1 043 443 offenbart
eine Trockenreinigungs-Zusammensetzung, für die als Beispiel ein flüchtiges
Siloxan-Lösungsmittel
vorzugsweise in Beimischung zu einem Tensid und/oder Wasser angegeben
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme mit dem Verfahren zur
Trockenreinigung nach dem Stand der Technik hat die vorliegende
Erfindung ein Ziel darin, ein neues Verfahren zum Trockenreinigen
eines Gewebematerials durch Verwenden einer einzigen verflüchtigbaren
Organopolysiloxan-Verbindung als das Trockenreinigungs-Lösungsmittel
anzugeben, das neben der exzellenten Reinigungswirkung auf nicht
nur ölige
oder fettige, sondern auch auf manche wasserlösliche Schmutzstoffe und einem
sehr angenehmen Berührungsgefüll des durch
das Verfahren behandelten Gewebematerials Vorteile dahingehend hat,
dass das Trockenreinigungs-Lösungsmittel
nicht toxisch gegen den menschlichen Körper ist, um Sicherheit für die öffentliche
und die Arbeiter-Gesundheit zu gewähren, und dass das Lösungsmittel
nicht verantwortlich für
die Zerstörung
der Ozonschicht im Luftraum ist infolge der Emission seiner Dämpfe in
die Atmosphäre.
Die Erfindung hat auch ein Ziel darin, ein Trockenreinigungs-Lösungsmittel
anzugeben, das bei dem Trockenreinigungs-Verfahren angewendet wird.
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Folglich
umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Trockenreinigen
eines Gewebematerial die Schritte
- (a) Eintauchen
des Gewebematerials in oder Tränken
des Gewebematerials mit einer Trockenreinigungs-Lösungsmittel,
das aus Methyltris(trimethylsiloxy)silan oder einer Mischung davon
mit einem erdölbasierten
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
besteht, um auf dem Gewebematerial abgelagerte Schmutzstoffe in
das Lösungsmittel
auszulösen,
- (b) das die ausgelösten
Schmutzstoffe enthaltende Trockenreinigungs-Lösungsmittel
von dem Gewebematerial durch Fest-Flüssig-Trennung zu entfernen;
und
- (c) das mit dem Trockenreinigungs-Lösungsmittel benässte Gewebematerial
zu trocknen.
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Die
Erfindung schafft auch ein Trockenreinigungs-Lösungsmittel zur Verwendung
in dem oben definierten Trockenreinigungs-Verfahren, das als eine
einheitliche Mischung enthält:
- (A) mindestens 30 Gew.-% der Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan-Verbindung,
die durch die oben angegebene allgemeine Formel (I) dargestellt
ist; und
- (B) ein erdölbasiertes
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
in einer 70 Gew.-% nicht überschreitenden
Menge.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan-Verbindung als Silikon-Lösungsmittel
kann durch mehrere unterschiedliche synthetische Verfahrenswege
zubereitet werden, einschließlich
beispielsweise die Dehydrochlorierungsreaktion zwischen Trimethyl-Silanol
Me3SiOH und einer Trichlorsilan-Verbindung
MeSiCl3, einer Co-Hydrolyse/Co-Kondensations-Reaktion
zwischen einer Trichlor-Silan-Verbindung SiCl3 und
Trimethyl-Chlorosilan Me3SiCl und einer
Wiederherstellungsreaktion zwischen Hexamethyldisiloxan und einer
Chlorosilan-Verbindung oder einer Alkoxysilan-Verbindung.
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Das
Trockenreinigungs-Lösungsmittel,
das bei dem erfindungsgemäßen Trockenreinigungsverfahren benutzt
wird, kann ein Gemisch aus der Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan-Verbindung
und einem erdölbasierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel sein, welches eines
von den bei den üblichen
Trockenreinigungsprozessen benutzten sein kann und in JIS K2201-5
und ASTM D235 spezifiziert ist. Das erdölbasierte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
kann paraffinischer oder naphthenischer Natur sein, einschließlich Benzine
und Lösungsmittel-Naphthas
sowie Isoparaffine. Diese erdölbasierten
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
können
sowohl einzeln als auch als Kombination von zwei oder mehr Arten
davon benutzt werden.
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Das
oben beschriebene Silikon-Lösungsmittel
und das erdölbasierte
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
sind frei in jedem gewünschten
Mischungsverhältnis
mischbar, um ein einheitliches Lösungsmittel-Gemisch zu
ergeben. Wenn das bei dem erfindungsgemäßen Trockenreinigungsverfahren
benutzte Trockenreinigungs-Lösungsmittel
eine Mischung aus dem Silikon-Lösungsmittel
und dem erdölbasierten
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
ist, ist es vorzuziehen, dass die Lösungsmittel-Mischung mindestens
30 Gew.-% des Silikon-Lösungsmittels
enthält,
wobei der Anteil des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels 70 Gew.-% nicht überschreitet,
um die Vorteile, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden
sollen, zu erhalten. Wenn der Gewichtsanteil des Silikon-Lösungsmittels
zu gering ist, kann das Gewebematerial, das durch Trockenreinigung
unter Verwendung des gemischten Lösungsmittels bearbeitet wurde,
nicht das vollständig
verbesserte Berührungsgefühl erhalten,
abgesehen von den Nachteilen, die der Gebrauch eines erdölbasierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels
mit sich bringt.
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Das
Verfahren zum Trockenreinigen von Gewebematerialien nach der Erfindung
ist nicht besonders unterschiedlich von dem der konventionellen
Trockenreinigungsverfahren, die ein halogeniertes Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
als Trockenreinigungs-Lösungsmittel
benutzen, abgesehen von dem Ersatz des üblichen Trockenreinigungs-Lösungsmittels
durch das Silikon-Lösungsmittel
oder eine Mischung davon mit einem erdölbasierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel,
so dass die fertig installierten Anlagen zur Trockenreinigung in
dem erfindungsgemäßen Verfahren
benutzt werden können,
so wie sie sind. Beim Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird nämlich
das zu reinigende Gewebematerial in ein hinreichend großes Volumen
des Trockenreinigungs-Lösungsmittels
eingetaucht, um das an dem Gewebematerial haftende Schmutzmaterial
in das Lösungsmittel
auszulösen.
Anstatt des Eintauchens in das Trockenreinigungs-Lösungsmittel
kann das Gewebematerial auch mit einem begrenzten Volumen des Lösungsmittels
getränkt
werden, z. B. durch Aufsprühen
des Lösungsmittels.
Beaufschlagen des Gewebematerials mit Ultraschall-Wellen oder Erhöhung der
Temperatur bis auf 60°C
oder in dem Bereich von 10 bis 60°C
ist manchmal effektiv, um die Auflösung der Schmutzmaterialien
in das Lösungsmittel
zu fördern.
Im Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Gewebematerial von dem Lösungsmittel, das das darin
aufgelöste
Schmutzmaterial enthält,
durch ein Fest-Flüssig-Trennverfahren
wie Zentrifugieren und Walzenpressen so vollständig wie möglich getrennt, und in Schritt (c)
wird das Gewebematerial, das noch mit dem Lösungsmittel durchnässt ist,
durch Lufttrocknen, Heißluft-Strömungstrocknen
oder Trocknen unter Unterdruck getrocknet.
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Im
folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter anhand von
Beispielen beschreiben, die jedoch in keiner Weise den Umfang der
Erfindung einschränken.
Den Beispielen wird die Beschreibung der synthetischen Zubereitung
der tris(trimethylsiloxy)silan-Verbindungen vorangestellt.
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Synthese Beispiel 1
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Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan
wurde in folgender Weise zubereitet. So wurden 1296 g (8 Mol) Hexamethyl-Disiloxan,
100 g konzentrierter Salzsäure
und 30 g Wasser wurden in einen vierhalsigen Behälter von 2 Litern Inhalt gegeben,
um ein Reaktionsgemisch zu bilden, das durch Eintauchen des Behälters in
ein Eiswasserbad gekühlt
wurde. Danach wurden dem Reaktionsgemisch 359 g (2,4 Mol) Methyl-Trichlorsilan
tropfenweise unter Rühren
und Kühlen
zugemischt, und das Rüh ren
des Reaktionsgemisches wurde für
eine weitere Stunde fortgesetzt, um die Reaktion zwischen dem Hexamethyl-Disiloxan
und dem Methyl-Trichlorsilan abzuschließen. Das Reaktionsgemisch wurde
dann mit einer wässrigen
Lösung
mit 10 Gew.-% Natrium-Hydrogencarbonat neutralisiert, gefolgt von
Waschen mit Wasser und Destillation bei verringertem Druck, um ein farbloses,
klares flüssiges
Produkt zu ergeben, das physikalische Eigenschaften hatte wie :
Siedepunkt von 86°C
bei 20 Torr, Viskosität
von 1,4 mm2/s bei 25°C, Dichte von 0,848 g/cm3 bei 25°C,
Brechungsindex von 1,386 bei 25°C
und Oberflächenspannung
von 16,6 mN/m bei 25°C,
aus denen das flüssige
Produkt als Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan identifiziert werden
konnte. Die Ausbeute an dem Produkt war 65% des theoretischen Wertes.
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Bezugs-Synthese Beispiel
2
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Propyl-tris(trimethylsiloxy)silan
wurde in folgender Weise zubereitet. 303 g (3 Mol) Triethylamin
und 300 g Toluen wurden in ein vierhalsiges Gefäß von 2 Litern Inhalt eingegeben,
um eine Lösung
zu ergeben, die durch Eintauchen des Behälters in ein Eiswasserbad gekühlt wurde.
Danach wurden 177,5 g (1 Mol) Propyl-Methyl-Trichlorsilan und 297 g (3,3
Mol) Trimethyl-Silanol getrennt, jedoch gleichzeitig jeweils tropfenweise der
Lösung
in dem Gefäß unter
Rühren
hinzu gegeben, gefolgt von Waschen mit Wasser und Destillation bei verringertem
Druck, um ein farbloses, klares flüssiges Produkt zu ergeben,
das physikalische Eigenschaften hatte wie : Siedepunkt von 78°C bei 12
Torr, Viskosität
von 2,2 mm2/s bei 25°C, Dichte von 0,852 g/cm3 bei 25°C,
Brechungsindex von 1,395 bei 25°C
und Oberflächenspannung
von 17,1 mN/m bei 25°C,
aus denen das flüssige
Produkt als Propyl-tris(trimethylsiloxy)silan identifiziert werden
konnte. Die Ausbeute an dem Produkt war 55% des theoretischen Wertes.
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Beispiel 1
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Drei
15 cm mal 15 cm große
quadratische Stücke
von flach gewobenen Stoffen aus Polyester, Nylon und Baumwollfasern
wurden jeweils mit 1 g eines Motor öls auf ihren jeweiligen zentralen
Flächen
beschmiert, um als die ölverschmutzten
Gewebeproben für
den Trockenreinigungstest zu dienen. Die so beschmutzten Testproben
wurden zusammen in einen Liter des Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan
gegeben, das mit der Beispielsynthese 1 zubereitet worden war und
im 3-Liter-Waschbottich
einer Testwaschmaschine gehalten wurde und darin für 15 Minuten
bei 40°C
umgewälzt,
gefolgt von Walzenpressen und Trocknen in einem Heißluft-Trockenofen bei 60°C während 60
Minuten.
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Die
Zustände
jeder der Testproben nach dem oben beschriebenen Trockenreinigungs-Durchlauf
wurden geprüft,
indem man die Proben sensorischen Tests unterzog nach den Kriterien
(Auswertungskriterium I) Reinigungseffekt auf die ölbefleckten
Stellen; (Auswertungskriterium II) Berührungsgefühl der fertig behandelten Stoffe;
und (Auswertungskriterium III) Geruch infolge restlichen Lösungsmittels.
Die Ergebnisse jedes Auswertungskriteriums wurden in zwei Kategorien,
nämlich
A (keine Spur von Ölfleck)
und B (Spur von Ölflecken erkennbar)
für das
Auswertungskriterium I, in zwei Kategorien, nämlich A (gut) und B (schlecht)
für das
Auswertungskriterium II und in drei Kategorien, nämlich A
(kein Geruch), B (leichter, aber wahrnehmbarer Geruch) und C (wahrnehmbarer
Geruch) für
das (Auswertungskriterium III eingeteilt, wie in der Tabelle 1 unten
gezeigt. Entfärbung
oder Denaturierung wurde bei keiner der Testproben nach dem Trockenreinigungstest
festgestellt.
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Bezugsbeispiel 2
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Die
Versuchsprozedur war im Wesentlichen dieselbe wie oben beschrieben,
abgesehen von dem Ersatz des Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan als
Trockenreinigungs-Lösungsmittel
durch das gleiche Volumen von Propyl-tris(trimethylsiloxy)silan, das in der
Beispielsynthese 2 zubereitet wurde. Die Resultate der Probereinigung
sind in Tabelle 1 dargestellt. Entfärbung oder Denaturierung wurde
bei keiner der Testproben nach dem Trockenreinigungstest festgestellt.
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Beispiel 3
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Die
Versuchsprozedur war im Wesentlichen dieselbe wie oben beschrieben,
abgesehen von dem Ersatz des Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan als
Trockenreinigungs-Lösungsmittel
durch das gleiche Volumen eines im Gewichtsverhältnis 50 : 50 aus Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan
mit einem erdölbasierten
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
(Brightsol, ein Produkt von Shell Japan Co.) hergestellten Gemisches.
Die Resultate der Probereinigung sind in Tabelle 1 dargestellt.
Entfärbung
oder Denaturierung wurde bei keiner der Testproben nach dem Trockenreinigungstest
festgestellt.
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Vergleichsbeispiel 1
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Die
Versuchsprozedur war im Wesentlichen dieselbe wie oben beschrieben,
abgesehen von dem Ersatz des Methyl-tris(trimethylsiloxy)silan als
Trockenreinigungs-Lösungsmittel
durch das gleiche Volumen des erdölbasierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels
(Brightsol, wie oben) allein. Die Ergebnisse der Testreinigung waren
deutlich schlechter für
die Auswertungskriterien II und III, wie in der Tabelle 1 gezeigt,
obwohl weder Entfärbung
noch Denaturierung einer der Testproben nach dem Trockenreinigungstest
festgestellt wurde.
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