DE69736553T2 - Teppichbehandlungsmethode zur verbesserung der schmutzabweisungseigenschaften - Google Patents

Teppichbehandlungsmethode zur verbesserung der schmutzabweisungseigenschaften Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen abweisende Teppiche, die widerstandsfähig gegen Schmutz sind, und im Besonderen die Verwendung von Polycarbonsäuresalzen, um ungereinigte Teppichfasern gegen Schmutz widerstandsfähig zu machen und/oder ihnen schmutzabweisende Eigenschaften zu verleihen.
  • Bis heute sind innerhalb des Fachgebietes zahlreiche Versuche unternommen worden, die Widerstandsfähigkeit gereinigter Teppiche gegen Schmutzflecken zu verbessern. Im Rahmen einiger Lösungsansätze wird der Teppich mit Polycarbonsäuren und den dazugehörigen Basen behandelt. Die US-Patentschrift 4,937,123 (Chang et al.) etwa beschreibt ein Verfahren, welches dazu dient, Polyamidfasern gegen fleckenartige Beschmutzung mit sauren Farbstoffen widerstandsfähig zu machen. Gemäß diesem Verfahren werden die Fasern mit einer wässrigen Lösung behandelt, die Polymethacrylsäure und deren Copolymere umfasst.
  • Die US-Patentschrift 5,346,726 (Pechhold) beschreibt ein Polyamidfasersubstrat, auf welches eine schmutzfleckenfeste Zusammensetzung aufgebracht wurde, die ein wasserlösliches Polymer aus Maleinsäureanhydrid/Allylether oder Vinylether umfasst.
  • Die US-Patentschrift 5,001,004 (Fitzgerald et al.) offenbart die Verwendung von wässrigen Lösungen hydrolysierter Polymere aus ethylenisch ungesättigten Aromaten/Maleinsäureanhydrid zur Behandlung von Textilien, mit dem Ziel, diese gegen fleckenartige Beschmutzung widerstandsfähig zu machen. Im Besonderen wird die Verwendung von Ammoniumhydroxid als Hydrolysierungsmittel erwähnt, wobei die Verwendung dieses Mittels es erforderlich macht, das hydrolysierte Polymer über einen längeren Zeitraum bei einer erhöhten Temperatur zu halten, um auf Polyamidsubstraten zufriedenstellende schmutzfleckenabweisende Eigenschaften zu erzielen.
  • Die US-Patentschrift 5,401,554 (Armen) offenbart ein Verfahren, welches dazu dient, einen im Schmelzverfahren gefärbten Teppich schmutzfleckenfest zu machen. Gemäß diesem Verfahren wird ein Polyamidcopolymer, welches Sulfonatgruppen aufweist, in der Schmelze mit einem Farbstoff gemischt, um eine homogenen Polymerschmelze zu bilden. Die Schmelze wird zu Fasern gesponnen, welche im Tufting-Verfahren auf ein Grundgewebe aufgebracht werden, um einen Teppich zu bilden. Anschließend wird der Teppich mit einer Verbindung behandelt, bei welcher es sich um Polymethacrylsäure oder deren Copolymere, um Mischungen aus Polymethacrylsäure mit einem sulfonierten Kondensationsprodukt aus einem Aromaten und Formaldehyd oder um ein Reaktionsprodukt der Polymerisation oder Copolymerisation von Methacrylsäure in Gegenwart eines sulfonierten Kondensationsproduktes aus einem Aromaten und Formaldehyd handeln kann. Die US-Patentschrift 5,436,049 (Hu) enthält eine ähnliche Offenbarung, mit der Ausnahme, dass beim darin beschriebenen Verfahren das Polyamid in der Schmelze mit einer Verbindung gemischt wird, die dazu befähigt ist, mit den Aminoendgruppen des Polyamids derart zu reagieren, dass dessen Aminoenden reduziert werden.
  • Die US-Patentschrift 3,835,071 (Allen et al.) offenbart Teppichshampoozusammensetzungen, die wasserlösliche Ammoniumsalze von Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren umfassen.
  • Die Behandlung gereinigter Teppiche mit fluorchemischen Mitteln, um diese widerstandsfähig gegen trockenen Schmutz und abweisend gegenüber Flecken auf Wasser- und auf Ölbasis zu machen, ist nach dem Stand der Technik seit vielen Jahren bekannt. Nach erfolgreicher Behandlung mit diesen fluorchemischen Mitteln, widerstehen Fasermaterialien einschließlich Teppichen, Textilien, Leder- und Papierwaren der Verfärbung durch normale Beschmutzung von Fleckenbildung und behalten ihren ursprünglichen ästhetischen Wert. Einen Überblick über die Antischmutz- und Antifleckentechnologie bietet Mason Hayek, Waterproofing and Water/Oil Repellency, 24, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 448–55 (3. Ausg. 1979).
  • Bei den fluorchemischen Mitteln handelt es sich um fluorchemische Ester, die in den US-Patentschriften Nr. 3,923,715 (Dettre), 4,029,585 (Dettre), und 4,264,484 (Patel) offenbart sind, sowie um fluorchemische Urethane und Harnstoffprodukte, die in den US-Patentschriften Nr. 3,398,182 (Guenthner et al.), 4,001,305 (Dear et al.), 4,792,354 (Matsuo et al.) und 5,410,073 (Kirchner) offenbart sind. Eine Reihe weiterer fluorchemischer Mittel wird im Stand der Technik ebenfalls verwendet und beschrieben, darunter die Allophanat-Oligomere, die Biuret-Oligomere, die Carbodiimid-Oligomere, die Guanidin-Oligomere, die Oxazolidinon-Oligomere und die Acrylat-Polymere. Gewerblich erhältliche Behandlungsmittel dieser verschiedenen Typen sind sehr verbreitet und werden, zum Beispiel, unter den Handelsmarken "Scotchgard" and "Zonyl" vertrieben.
  • Andere Versuche zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Teppichen gegen Schmutz haben beim Herstellungsprozess des Teppichs selbst angesetzt. Sowohl natürliche als auch synthetische Teppichfasern enthalten Ölrückstände zum Zeitpunkt ihrer Verarbeitung zu einem Teppich. Siehe, z.B., N. Nevrekar, B. Palan, "Spin Finishes for Synthetic Fibres – Part IV", Man-Made Textiles In India 331–336 (Sept. 1991). Diese Ölrückstände, bei denen es sich um natürlich vorkommende Fette oder Wachse (im Falle von Wolle und anderen natürlichen Fasern) oder um verbleibende Spinnzusätze oder andere Öle, die während des Verarbeitungsprozesses zugesetzt werden (im Falle von Polypropylen und anderen synthetischen Fasern), handeln kann, erhöhen deutlich die Neigung des fertigen Teppichs, Schmutz und andere organische Verunreinigungen anzuziehen.
  • Daher ist es innerhalb des Fachgebietes einer gängigen Praxis geworden, Teppiche zu "reinigen", womit ein Verfahren bezeichnet wird, bei welchem typischerweise der fertige Teppich in ein Bad mit einer wässrigen Reinigungslösung eingetaucht wird. Die Reinigungslösung verringert auf wirksame Weise die Menge an Ölrückständen auf dem Teppich, und zwar so stark, dass diese keine nennenswerten Auswirkungen mehr auf die Widerstandsfähigkeit des Teppichs gegen Schmutz haben. In der Tat gilt es seit langem als wichtig, dass Spinnzusätze durch Reinigen ohne Schwierigkeiten entfernbar sind. Siehe P. Bajaj, R, Katre, "Spin Finishes", Colourage 17–26 (Nov. 16–30, 1987); W. Postman, "Spin Finishes Explained", Textile Research Journal, Vol. 50. Nr.7 444–453 (Juli 1980).
  • Die Eintauchtechniken, die bei der Reinigung von Teppichen zur Anwendung kommen, sind indes dahingehend von Nachteil, als dass sie die Gesamtkosten der Teppichherstellung deutlich erhöhen. Nachdem der Teppich gereinigt wurde, muss er sorgfältig in einem Ofen oder in einer ähnlichen Vorrichtung getrocknet werden, um Wölbungen und Beschädigungen der Teppichfasern zu vermeiden. Aufgrund der außerordentlich großen wirksamen Oberfläche eines Teppichs nimmt dieser bei der Reinigung oftmals ein Vielfaches seines Gewichts an Wasser auf. Daher kann der Trocknungsvorgang aufwendig sein und eine große Menge an Energie verbrauchen. Dies trifft insbesondere im Falle von Teppichen hoher Qualität zu, welche üblicherweise eine größere Dichte aufweisen als die entsprechenden Produkte niedrigerer Qualität. Das erhöhte Gewicht der durchnässten Teppiche macht indes deren Handhabung sehr umständlich. Weiterhin führt die Reinigung bei den behandelten Teppichen häufig zu Problemen mit statischer Aufladung.
  • Es besteht daher innerhalb des Fachgebietes ein Bedarf für ein Verfahren mit geringer Flüssigkeitsaufnahme, welches dazu dient, ungereinigten Teppichen, also solchen, auf deren Fasern Spinnzusätze mit Schmierwirkung verbleiben, Wasser- und Ölabweisungsfähigkeit zu verleihen. Um in der Praxis als Alternative zu gereinigten Teppichen dienen zu können, müssten Teppiche, die gemäß einem solchen Verfahren behandelt worden sind, hinsichtlich ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz, ihrer Wasserabweisungsfähigkeit und/oder ihrer Ölabweisungsfähigkeit vergleichbare oder bessere Werte aufweisen als gereinigte Teppiche, die mit ähnlichen Materialien behandelt worden sind.
  • Diese und andere Anforderungen werden von der vorliegenden Erfindung erfüllt, wie nachstehend beschrieben wird.
  • Nach einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Lösung mit einem pH-Wert von mindestens 5, umfassend ein Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure, die aus Acrylsäure und/oder Methacrylsäure gewählt wird, wobei die Lösung Polymere, ein hydrolysiertes Copolymer aus Styrol und Maleinsäureanhydridmonomeren oder ein hydrolysiertes Copolymer aus Methylvinylether und Maleinsäureanhydrid enthält, für die Behandlung ungereinigter Teppichfasern mit mindestens 0,3 Gew.% verbleibendem Spinnzusatz mit Schmierwirkung, um Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz, Wasserabweisungsfähigkeit und/oder Ölabweisungsfähigkeit zu verleihen.
  • Die Polycarbonsäuresalze werden vorzugsweise in Kombination mit fluorchemischen Mitteln verwendet, um ungereinigten Teppichfasern Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz, Wasserabweisungsfähigkeit und Ölabweisungsfähigkeit zu verleihen. Überraschenderweise wurde entdeckt, dass bestimmte Mischungen von Polycarbonsäuresalzen (zum Beispiel von Derivaten der Methacrylsäure) mit fluorchemischen Mitteln (zum Beispiel fluorchemischen Adipinsäureestern) eine sehr gute Lagerstabilität aufweisen, wenn der pH-Wert der Mischung innerhalb eines bestimmten Bereiches gehalten wird. So wurde beispielsweise entdeckt, dass konzentrierte Mischungen aus fluorchemischen Adipaten und Polycarbonsäuresalzen, die von der Methacrylsäure abgeleitet sind, in einem pH-Wertbereich von 5 bis 6 eine gute Lagerstabilität aufweisen. Andererseits wurde aber auch entdeckt, dass diese Mischungen bessere abweisende Eigenschaften verleihen, wenn sie bei höheren pH-Werten (d.h. bei pH-Werten innerhalb des Bereiches von 7 bis 9, für das oben genannte Beispiel) angewendet werden. Somit ist es möglich, sowohl eine gute Lagerstabilität als auch eine verbesserte Abweisungswirkung zu erzielen, indem eine derartige Mischung bei pH-Werten eines ersten Bereiches, innerhalb dessen sie stabil ist, gelagert wird, woraufhin der pH-Wert der Mischung auf einen pH-Wert eines zweiten Bereiches, innerhalb dessen sie die besseren abweisenden Eigenschaften verleiht, eingestellt wird und bei einem pH-Wert des zweiten Bereiches zur Anwendung kommt.
  • Um die Behandlung gemäß der Erfindung durchzuführen, kann eine Vorrichtung wie etwa eine Aerosol-Sprühdose oder eine Teppichreinigungsmaschine benutzt werden. Die Vorrichtung verfügt über einen ersten Vorratsbehälter, der eine Lösung des Polycarbonsäuresalzes und möglicherweise eines fluorchemischen Mittels enthält, sowie über einen zweiten Vorratsbehälter, der einen Stoff enthält, welcher dazu befähigt ist, den pH-Wert der Polycarbonsäuresalzlösung einzustellen. Die Vorrichtung ist mit einem Mischmittel versehen, welches dazu dient, geeignete Teilmengen der Polycarbonsäuresalzlösung und des Stoffes zum Einstellen des pH-Wertes derart miteinander zu mischen, dass die erhaltene Mischung einen pH-Wert aufweist, der für optimale abweisende Eigenschaften sorgt, wobei Verteilungsmittel vorgesehen sind, um die Mischung auf dem Teppichsubstrat zu verteilen.
  • Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Lösung, die folgende Bestandteile umfasst:
    • (a) ein Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure, welche erhalten werden kann, indem sulfatiertes Rizinusöl, eine Acrylsäure und ein Alkylacrylat in Gegenwart eines Radikalinitiators umgesetzt und die Polycarbonsäure mit einer Base neutralisiert wird, sowie
    • (b) ein fluorchemisches Mittel, zur Behandlung ungereinigter Teppichfasern mit einem Restgehalt von mindestens 0,3 Gew.% an Spinnzusatz mit Schmierwirkung dienen, um diesen Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz, Wasserabweisungsfähigkeit und/oder Ölabweisungsfähigkeit zu verleihen, und zwar mittels eines Verfahrens mit geringer Flüssigkeitsaufnahme, bei welchem die Flüssigkeitsaufnahme des Teppichs weniger als 60 beträgt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Substrat, das ungereinigte Teppichfasern umfasst, mit einer Zusammensetzung, vorzugsweise einer wässrigen Zusammensetzung, behandelt, welche ein Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure umfasst, wie etwa ein Ammoniumsalz eines hydrolysierten Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymers nach der obigen Definition. Im Rahmen dieser Erfindung bezieht der Begriff "ungereinigt" sich auf Teppichfasern mit mindestens 0,3 Gewichtsprozent an verbleibendem Spinnzusatz mit Schmierwirkung. Das Polycarbonsäuresalz wird vorzugsweise in Kombination mit einem oder mehreren fluorchemischen Mitteln verwendet, um ungereinigten Teppichfasern Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz, Wasserabweisungsfähigkeit und/oder Ölabweisungsfähigkeit zu verleihen.
  • Die Zusammensetzung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kommt vorzugsweise oberflächlich zur Anwendung, und zwar mit Hilfe eines Verfahrens mit geringer Flüssigkeitsaufnahme, wie etwa als Sprühnebel, Schaum oder Staub. Vorzugsweise beträgt die Flüssigkeitsaufnahme des Teppichs weniger als 60 Gewichts, insbesondere weniger als 15 Gewichts. Bei entsprechender Eignung kann die Zusammensetzung elekrostatisch oder mit Hilfe eines anderes Mittels, das nach dem Stand der Technik bekannt ist, aufgebracht werden. Die Zusammensetzung kann während der Herstellung des Teppichsubstrats, während der Herstellung der Teppichfasern selbst oder aber im Nachhinein aufgebracht werden.
  • Bei einigen der Zusammensetzungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, stellt der pH-Wert einen wichtigen Parameter dar. Innerhalb eines bestimmtes pH-Wertbereichs zeigen viele Lösungen von fluorchemischen Mitteln (zum Beispiel fluorchemischen Adipinsäureestern) mit bestimmten Polycarbonsäuresalzen (zum Beispiel solchen, die sich von Methacrylsäure ableiten) eine verlängerte Lagerfähigkeit. Wenn der pH-Wert dieser Lösung diesen Bereich verlässt, lässt sich beobachten, dass die Lagerfähigkeit abnimmt, was typischerweise auf eine verringerte Mischbarkeit des Polycarbonsäuresalzes und des fluorchemischen Mittels zurückzuführen ist. Andererseits wird oftmals beobachtet, dass solche Lösungen bei pH-Werten, die außerhalb des Bereiches liegen, der für die Stabilität der Lösung erforderlich ist, eine erhöhte Wasser- und/oder Ölabweisungsfähigkeit verleihen. Folglich kann bei Anwendungen, bei denen Abweisungseigenschaften angestrebt werden, die Lösung bei einem pH-Wert, welcher der Lagerstabilität förderlich ist, bereitgestellt werden, woraufhin der pH-Wert der Lösung, kurz vor dem Aufbringen der Lösung auf ein Substrat, auf einen zweiten Wert eingestellt wird, welcher die Abweisungseigenschaften stärker begünstigt. So kann für eine konzentrierte Lösung eines fluorchemischen Adipinsäureesters und eines Polycarbonsäuresalz auf Methacrylsäurebasis die Lösung bei einem pH-Wert innerhalb des Bereiches von 5 bis 6 gelagert und bereitgestellt und auf einen pH-Wert von 7 bis 9 eingestellt werden, um die Abweisungseigenschaften zu optimieren. Es ist offensichtlich, dass viele Faktoren wie etwa die Konzentration der Lösung und die Gegenwart bestimmter Zusatzstoffe die Wahl des Lagerungs-pH-Wertes und des Anwendungs-pH-Wertes beeinflussen können.
  • Verschiedenartige Vorrichtungen können benutzt werden, um die Zusammensetzungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, aufzubringen. Bei Anwendung während des Herstellungsprozesses können zu solchen Vorrichtungen zum Beispiel Sprühgeräte, elektrostatische Feldgeneratoren und Schaumerzeugungsvorrichtungen gehören. Bei Anwendung im Nachhinein können die Zusammensetzungen zum Beispiel aus Druckbehältern als Schaum oder Aerosol versprüht werden oder mit herkömmlichen Teppichbehandlungsgeräten wie etwa Teppichreinigungsmaschinen aufgebracht werden. Die Zusammensetzung kann ebenfalls ein Bestandteil von Shampoos, Reinigungsmitteln und anderen Teppichbehandlungszusammensetzungen sein.
  • Dort, wo es erstrebenswert ist, wie etwa bei Anwendungen im Nachhinein, Lösungen, welche ein fluorchemisches Mittel und ein methacrylsäurehaltiges Polymer enthalten, zu über einen gewissen Zeitraum zu transportieren oder zu lagern, wird der pH-Wert der Lösung vorzugsweise innerhalb des Bereiches gehalten, der einer guten Lagerfähigkeit förderlich ist. Im Falle von Anwendungen, bei denen ein zum Zeitpunkt des Aufbringens ein unterschiedlicher pH-Wert erforderlich ist (d.h. wenn der pH-Wert, der für optimale Abweisungseigenschaften benötigt wird, außerhalb des Bereich liegt, der für die Lagerstabilität benötigt wird), kann der pH-Wert der Zusammensetzung unmittelbar vor der Anwendungen eingestellt werden. Zu diesem Zwecke können verschiedenartige Vorrichtungen konstruiert werden.
  • Eine dieser Vorrichtungen verfügt über einen ersten Vorratsbehälter, der eine Lösung des fluorchemischen Mittels und des Polycarbonsäuresalzes enthält. Der pH-Wert der Lösung in dem ersten Vorratsbehälter wird innerhalb des ersten Bereiches gehalten, welcher einer guten Stabilität der Lösung förderlich ist. Die Vorrichtung verfügt darüber hinaus über einen zweiten Vorratsbehälter, der einen Stoff enthält, welcher dazu befähigt ist, den pH-Wert der Polycarbonsäuresalzlösung einzustellen. Die Vorrichtung ist mit einem Mischmittel versehen, welches dazu dient, geeignete Teilmengen der Polycarbonsäuresalzlösung und des Stoffes zum Einstellen des pH-Wertes derart miteinander zu mischen, dass die erhaltene Mischung einen pH-Wert aufweist, der für optimale abweisende Eigenschaften sorgt, wobei Verteilungsmittel vorgesehen sind, um die Mischung auf einem Teppichsubstrat zu verteilen. Geeignete Mischmittel sind innerhalb des Fachgebietes wohlbekannt, wobei zum Beispiel ein mechanisches Rührgerät dazugehört, welches innerhalb einer Mischkammer zum Einsatz kommt, in welche die Lösungen aus dem ersten und zweiten Vorratsbehälter eingeleitet werden. Das Mischmittel wird vorzugsweise in Verbindung mit einer Messvorrichtung benutzt, wie etwa einer Pumpe, die das gewünschte Verhältnis zwischen den Volumenflussraten aus dem ersten und dem zweiten Vorratsbehälter aufrechterhält, während diese Lösungen in die Mischkammer eingeleitet werden. Geeignete Verteilungsmittel sind ebenfalls innerhalb des Fachgebietes wohlbekannt, wobei zum Beispiel Druckdüsen oder -ventile dazugehören.
  • In alternativen Ausführungsformen wird die Behandlungslösung innerhalb der Vorrichtung gebildet, indem der pH-Wert der Polycarbonsäuresalzlösung mit einer ausreichenden Menge des Mittels zum Einstellen des pH-Wertes (d.h. mit Ammoniumhydroxid oder Natriumhydroxid, wenn der pH-Wert erhöht werden soll) direkt erhöht wird, um eine Behandlungslösung zu erhalten, die einen pH-Wert aufweist, welcher guten Abweisungseigenschaften förderlich ist. In wiederum anderen Ausführungsformen ist die Vorrichtung mit einem Mittel versehen, mit welchem der pH-Wert der Polycarbonsäuresalzlösung eingestellt werden kann, nachdem diese auf den Teppich aufgebracht wurde. Ein Beispiel für eine Vorrichtung der letzteren Art ist eine Doppelaufbringevorrichtung, bei der eine erste Aufbringevorrichtung die erste Lösung, welche eine Polycarbonsäure oder ein Polycarbonsäuresalz umfasst, auf den Teppich aufbringt und eine zweite Aufbringevorrichtung eine zweite Lösung auf dem Teppich verteilt, welche den pH-Wert der ersten Lösung auf einen Bereich einstellt, der erstrebenswert ist, um gute Abweisungseigenschaften zu erzielen.
  • Im Folgenden werden die Polycarbonsäuresalze und die fluorchemischen Mittel, die in den Zusammensetzungen, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, von Nutzen sind, beschrieben, ebenso wie die Teppichproben und die Testverfahren, die verwendet werden, um in den Beispielen die kennzeichnenden Leistungsdaten dieser Zusammensetzungen zu auszuwerten.
  • POLYCARBONSÄURESALZE
  • Im Allgemeinen gehören zu den oben erwähnten Polycarbonsäuresalzen, die in der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind, die Ammoniumsalze derjenigen Polycarbonsäuren, die ein Molekulargewicht von mindestens 400 Gramm pro Mol, vorzugsweise von mindestens 1000 Gramm pro Mol aufweisen, und deren Äquivalentgewicht, gemessen als Polymergewicht in Gramm pro Säureäquivalent, höchstens 300 Gramm pro Äquivalent, vorzugsweise höchstens 150 Gramm pro Äquivalent beträgt. Die Polycarbonsäuresalze sollten bei Raumtemperatur nicht klebrig sein.
  • Zu den zweckmäßigen Polycarbonsäuren gehören acrylsäurehaltige Polymere, d.h. Polyacrylsäure, Copolymere aus Acrylsäure und einem oder mehreren weiteren Monomeren, die mit Acrylsäure copolymerisiert werden können sowie Mischungen aus Polyacrylsäure und einem oder mehreren acrylsäurehaltigen Copolymeren. Diese können unter Verwendung wohlbekannter Techniken zur Polymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere hergestellt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den Polycarbonsäuren um methacrylsäurehaltige Polymere, z.B. um Polymethacrylsäure, Copolymere aus Methacrylsäure und einem oder mehreren weiteren Monomeren, die mit Methacrylsäure copolymerisiert werden können sowie um Mischungen aus Polymethacrylsäure und einem oder mehreren methacrylsäurehaltigen Copolymeren.
  • Die Polycarbonsäurepolymere, die in der Erfindung von Nutzen sind, können mit Hilfe von Verfahren, die innerhalb des Fachgebietes wohlbekannt sind und der Polymerisation ethylenisch ungesättigter Monomere dienen, hergestellt werden.
  • In den methacrylsäurehaltigen Polymeren macht die Methacrylsäure vorzugsweise ungefähr 30 bis 100 Gewichtsprozent, insbesondere 60 bis 90 Gewichtsprozent des Polymers aus. Der optimale Anteil der Methacrylsäure im Polymer hängt von dem/n verwendeten Comonomer(en), dem Molekulargewicht des Copolymers und dem pH-Wert, bei welchem das Material zur Anwendung kommt, ab. Wenn wasserunlösliche Comonomere wie etwa Ethylacrylat mit Methacrylsäure copolymerisiert werden, können diese bis zu ungefähr 40 Gewichtsprozent des methacrylsäurehaltigen Polymers ausmachen. Wenn wasserlösliche Comonomere wie etwa Acrylsäure oder Sulfoethylacrylat mit Methacrylsäure copolymerisiert werden, machen die wasserlöslichen Comonomere vorzugsweise nicht mehr als 30 Gewichtsprozent des methacrylsäurehaltigen Polymers aus, und das methacrylsäurehaltige Polymer umfasst darüber hinaus bis zu ungefähr 50 Gewichtsprozent an wasserunlöslichem Monomer.
  • Zu den gewerblich erhältlichen Acrylpolymeren, die für die Herstellung von Polycarbonsäuresalze, die in dieser Erfindung verwendet werden, von Nutzen sind, gehören CarbopolTM (erhältlich bei B.F. Goodrich) sowie die Leukotan Produktgruppe, zu der etwa LeukotanTM 970, Leukotan 1027, LeukotanTM 1028 und LeukotanTM QR 1083 gehören und die bei der Firma Rohm and Haas erhältlich ist.
  • Beschreibungen der methacrylsäurehaltigen Polymere, die zur Herstellung von Polycarbonsäuresalze, die in dieser Erfindung verwendet werden, von Nutzen sind, finden sich auch in den US-Patentschriften Nr. 4,937,123 (Chang et al.), Nr. 5,074,883 (Wang) sowie Nr. 5,212,272 (Sargent et al.).
  • Zu den zweckmäßigen Polycarbonsäuren gehören auch hydrolysierte Polymere aus Maleinsäureanhydrid und Styrol oder Methylvinylether.
  • Der Nutzwert einiger dieser Materialien kann gesteigert werden, indem die Menge an Polymerisationsinitiator erhöht wird.
  • In den hydrolysierten Polymeren beträgt das Verhältnis der Einheiten, die aus ethylenisch ungesättigten Monomeren stammen, gegenüber den Einheiten, die aus Maleinsäureanhydrid stammen, ungefähr 0,4:1 bis 1,3:1, wenn es sich bei dem ungesättigten Monomer um einen Methylvinylether handelt, sowie ungefähr 1:1 bis 2:1, wenn ein ungesättigtes aromatisches Monomer verwendet wird. In jedem Falle genießt ein Verhältnis von ungefähr 1:1 den höchsten Vorzug.
  • Die hydrolysierten Polymere, die zur Verwendung in der Erfindung geeignet sind, können hergestellt werden, indem ethylenisch ungesättigte Maleinsäureanhydridpolymere hydrolysiert werden. Ammoniak, Amine, Alkalimetallhydroxide (wie etwa Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid) stellen geeignete Hydrolysemittel dar. Die Hydrolyse kann in Gegenwart einer Menge des Alkalimetallhydroxids durchgeführt werden, die größer oder kleiner als die molare Menge ist. Bei dem hydrolysierten Polycarbonsäurecopolymer kann es sich weiterhin um einen Säureester handeln, d.h. dass ein Teil der Carboxylgruppen beispielsweise mit einem Alkohol wie etwa Ethanol, n-Propanol oder Ethylenglykolmonobutylether verestert sein kann. Die hydrolysierte Polycarbonsäure kann weiterhin durch Umsetzung mit beispielsweise n-Butylamin oder Anilin in ein Säureamid überführt werden, sodass das Salz eines Säureamides entsteht.
  • Bei den gewerblich erhältlichen maleinsäureanhydridhaltigen Copolymeren, welche für die Herstellung von Polycarbonsäuresalzen, die in dieser Erfindung verwendet werden, von Nutzen sind, handelt es sich um Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymere (z.B. die SMA-Produktreihe, erhältlich bei Elf Atochem) und um Methylvinylether/Maleinsäureanhydrid-Copolymere (z.B. GantrezTM, erhältlich bei ISP Corp.). Hydrolysierte Polymere aus mindestens einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten aromatischen Monomeren einschließlich Styrol und Maleinsäure sind ebenfalls in der US-Patentschrift Nr. 5,001,004 (Fitzgerald et al.) beschrieben.
  • Die Polycarbonsäuren, die in der Erfindung verwendet werden, können teilweise verestert sein. Das Ammoniumsalz der Polycarbonsäuren, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können gebildet werden, indem die Polycarbonsäure im stöchiometrischen Überschuss mit Ammonium neutralisiert wird oder durch Neutralisation mit einem Amin, z.B. einem Monoalkylamin wie etwa Methylamin, Butylamin, Triethylamin oder mit Triethanolamin.
  • Die folgenden Produkte können verwendet werden, um die Polycarbonsäuresalze in der vorliegenden Erfindung bereitzustellen.
    • SMA-1000: Ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von näherungsweise 1600 (Zahlenmittel), welches Styrol:Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis von 1:1 enthält und näherungsweise 6–8 Einheiten von jedem Monomer aufweist, wobei die Säurezahl durchschnittlich 480 beträgt; gewerblich erhältlich bei Elf Atochem, Birdsboro, Pennsylvania.
    • SMA-2000: Ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von näherungsweise 1700, welches Styrol:Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis von 2:1 enthält, wobei die Säurezahl durchschnittlich 355 beträgt; gewerblich erhältlich bei Elf Atochem.
    • SMA-3000: Ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von näherungsweise 1900, welches Styrol:Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis von 3:1 enthält, wobei die Säurezahl durchschnittlich 285 beträgt; gewerblich erhältlich bei Elf Atochem.
    • SMA-2000AA: SMA-2000 wurde in ein das Ammoniumsalz des Anilin-Säureamids überführt, und zwar gemäß der folgenden Vorgehensweise.
  • Ein Behälter wurde unter schnellem Rühren mit 174 g Tetrahydrofuran und 100 g (0,32 Äquivalente) SMA-2000 beschickt. Zu der Lösung wurde langsam 59,5 g (0,64 Mol) Anilin gegeben, woraufhin eine leicht exotherme Reaktion ablief. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren 4 Stunden lang auf 70°C erwärmt. Eine Untersuchung des IR-Spektrums zeigte, dass das gesamte Anhydrid umgesetzt wurde, um Anilinamid/Anilinsalz zu bilden.
  • Anschließend wurde die Reaktionsmischung unter schnellem Rühren in ein Bad gegeben, das eine Mischung aus 120 g einer 10%igen wässrigen Salzsäurelösung und 1 Liter deionisiertem Wasser enthielt, um das Anilin-Säureamid auszufällen, welches dann abfiltriert und mit Wasser gewaschen wurde. Der feuchte Feststoff wurde bei 60°C in einem Ofen getrocknet, woraufhin 133,5 g Säureamid erhalten wurden (IR-Signale bei 1710, 2500–3000 und 3138 cm–1).
  • Zu dem getrockneten Säureamid wurden 350 g deionisiertes Wasser und dann 60 g 28%iges wässriges NH4OH gegeben. Die Mischung wurde auf 50°C erwärmt, bis eine bräunliche Lösung des Ammoniumsalzes des Anilinsäureamids erhalten wurde, welche einen Feststoffgehalt von 16,6 Gew.% und einen pH-Wert von 8,5 aufwies.
    • SMA-2000BA: SMA-2000 in das Ammoniumsalz des Butylamin-Säureamids überführt, und zwar gemäß derselben Vorgehensweise wie derjenigen, die für die Herstellung von SMA-2000AA beschrieben wird, mit dem Unterschied, dass anstelle von Anilin die gleich Molmenge an Butylamin verwendet wurde, woraufhin eine 33,5%ige (Gew.) wässrige Lösung des Ammoniumsalzes des Butylamin-Säureamids erhalten wurde.
    • SMA-1440: Ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von näherungsweise 2500, welches Styrol:Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis von 3:2 enthält, wobei jede Anhydridgruppe stöchiometrisch mit Ethylenglykomonobutylether umgesetzt wurde, um den Säureester zu erhalten; gewerblich erhältlich bei Elf Atochem.
    • SMA-2625: Ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von näherungsweise 1900, welches Styrol:Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis von 3:2 enthält, wobei jede Anhydridgruppe stöchiometrisch mit Propanol umgesetzt wurde, um den Säureester zu erhalten; gewerblich erhältlich bei Elf Atochem.
    • SIVIA-17352: Ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von näherungsweise 1900, welches Styrol: Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis von 3:2 enthält, wobei jede Anhydridgruppe stöchiometrisch mit Phenol und Isopropanol umgesetzt wurde, um den Säureester zu erhalten, gewerblich erhältlich bei Elf Atochem.
    • GantrezTM 597: Ein Methylvinylether/Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit einem Molekulargewicht von näherungsweise 70.000, wobei jede Anhydridgruppe mit Wasser hydrolysiert wurde, um die freie Carbonsäure zu erhalten; gewerblich erhältlich bei ISP Corp., Wayne New Jersey.
    • GantrezTM ES225: Ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von näherungsweise 70.000, welches Methylvinylether und Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis von 1:1 enthält, wobei jede Anhydridgruppe stöchiometrisch mit Ethanol umgesetzt wurde, um den Säureester zu erhalten; gewerblich erhältlich bei ISP Corp.
    • GantrezTM ES325: Ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von näherungsweise 70.000, welches Methylvinylether und Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis von 1:1 enthält, wobei jede Anhydridgruppe stöchiometrisch mit Propanol umgesetzt wurde, um den Säureester zu erhalten; gewerblich erhältlich bei ISP Corp.
    • PMAA-NH4 +: Ein 5-Liter-Kolben mit luftgetriebenem Rührwerk, Kondensationsvorrichtung, Thermometer (inkl. "Thermowatch") Heizmantel sowie zwei einstellbaren Tropftrichtern wurde mit 1300 g deionisiertem Wasser beschickt. Unter Luftatmosphäre wurde das Wasser für eine Zeitdauer von näherungsweise 85 Minuten auf 90°C erwärmt.
  • Unter Verwendung des ersten Tropftrichters wurden 500 g Methacrylsäure zu dem Wasser hinzufügt. Weiterhin wurde unter Verwendung des zweiten Tropftrichters eine Lösung hinzugefügt, die aus 43,65 g Ammoniumpersulfat gelöst in 700 g deionisiertem Wasser bestand, wobei versucht wurde, ein konstantes Volumenverhältnis von 5:7 zwischen der Zugabe der Lösungen aus dem ersten bzw. dem zweiten Tropftrichter aufrecht zu erhalten.
  • Die erhaltene Mischung wurde näherungsweise 19 Stunden lang auf 90°C erwärmt, dann gekühlt, in eine Flasche abgefüllt und unter Verwendung einer konzentrierten wässrigen Ammoniumhydroxidlösung auf einen pH-Wert von 5,3 neutralisiert, woraufhin eine wässrige Lösung von Ammoniumpolymethacrylat mit einem Feststoffgehalt von näherungsweise 21 Gew.% erhalten wurde.
    • PMAA-K+: Ein 5-Liter-Kolben mit luftgetriebenem Rührwerk, Kondensationsvorrichtung, Thermometer (inkl. "Thermowatch") Heizmantel und Tropftrichtern wurde mit 500 g deionisiertem Wasser beschickt. Unter Luftatmosphäre wurde das Wasser auf 90°C erwärmt. Bei Raumtemperatur wurde eine Dispersion von 500 g Methacrylsäure (MAA) und 43,65 g Kaliumpersulfat in 1500 g deionisiertem Wasser hergestellt. Die wässrige MAA/Persulfat-Lösung wurde langsam zu dem warmen Wasser hinzugefügt, wobei die Temperatur im Kolben zwischen 83°C und 93°C gehalten wurde.
  • Nach Beendigung der Zugabe wurde die erhaltene wässrige Lösung noch weitere 10 Stunden lang bei 83°C bis 93°C durchmischt, wozu am Ende des Arbeitstages eine Schaltuhr eingesetzt wurde. Am nächsten Morgen wurde der Inhalt des Kolben, der auf 40°C abgekühlt war, in eine Flasche abgefüllt und unter Verwendung einer wässrigen Kaliumhydroxidlösung auf einen pH-Wert von 5,5 neutralisiert, woraufhin eine wässrige Lösung von Kaliumpolymethacrylat mit einem Feststoffgehalt von näherungsweise 21 Gew.% erhalten wurde.
    • Polymer I: Ein 1-Liter-Reaktionsbehälter, der mit einer Rückflusskühler, einem mechanischen Rührwerk und einem Thermometer versehen war, wurde mit 7,0 g einer Lösung sulfatierten Rizinusöls (70% Feststoffgehalt) und 515,0 g deionisiertem Wasser beschickt. Diese Lösung wurde auf 95°C erwärmt, woraufhin dieser Lösung gleichzeitig und tropfenweise 198,0 g Methacrylsäure, 45,2 g Butylacrylat und 21,6 g Ammoniumpersulfat in 50 g Wasser zugesetzt wurden, und zwar über einen Zeitraum von 2 Stunden. Die Reaktionsmischung wurde 3 Stunden lang bei 90°C weitergerührt und dann auf 50°C angekühlt. Die erhaltene Copolymerlösung wurde durch Zugabe von 25,2 g einer 20%igen wässrigen Natriumhydroxidlösung teilweise neutralisiert, sodass eine Carbonsäurepolymerlösung mit 5,5 Äquivalenten an Na+-Kationen für 100 Äquivalente an Carboxylatanionen entstand. Das erhaltene Produkt enthielt 33% Gew.% an Copolymerfeststoffen.
  • Ein Beispiel für ein Polycarbonsäuresalz, das in der vorliegenden Erfindung nicht zweckmäßig verwendet werden kann, ist CarbopolTM 691, ein Polyacrylsäurepolymer mit ultrahohem Molekulargewicht, welches aus Abschnitten mit einem Molekulargewicht von 500.000 besteht, die vernetzt sind und auf diese Weise ein Netzwerk mit ultrahohem Molekulargewicht bilden, wobei das Material bei B. F. Goodrich Chemical Co., Cleveland, Ohio gewerblich erhältlich ist. Das Molekulargewicht von Materialien dieser Art sorgt dafür, dass diese in Lösung eine zu hohe Viskosität aufweisen. Die Polycarboxylate, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, weisen typischerweise ein Molekulargewicht von weniger als 1 Million auf.
  • FLUORCHEMISCHE MITTEL
  • Im Allgemeinen gehören beliebige fluorchemische Verbindungen und Polymere, die innerhalb des Fachgebietes bekannt sind und faserigen Substraten, insbesondere Teppichen, Widerstandsfähigkeit gegen trockenen Schmutz sowie Wasser- und Ölabweisungsfähigkeit verleihen, zu den fluorchemischen Mitteln, die in der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind. Diese fluorchemischen Verbindungen und Polymere, umfassen typischerweise eines oder mehrere fluorchemische Radikale, die eine perfluorierte Kohlenstoffkette mit 3 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit ungefähr 6 bis ungefähr 14 Kohlenstoffatome enthalten. Diese fluorchemischen Radikale können gerade Ketten, verzweigte Ketten oder zyklische fluorierte Alkylgruppe oder eine Kombination daraus enthalten. Die fluorchemischen Radikale sind vorzugsweise frei von polymerisierbaren olefinisch ungesättigten Gruppen, können aber wahlweise in der Kette Heteroatome wie etwa Sauerstoff, zweibindigen oder sechsbindigen Schwefel oder Stickstoff enthalten. Vollständig fluorierte Radikale werden bevorzugt, aber auch Wasserstoff oder Chlor als Substituenten vorhanden sein können, wobei davon jedoch vorzugsweise jeweils nicht mehr als ein Atom auf zwei Kohlenstoffatome kommt. Darüber hinaus enthalten die fluorchemischen Radikale jeder Art vorzugsweise zwischen ungefähr 40% und ungefähr 80 Fluor nach Gewicht, wobei dieser Anteil insbesondere zwischen ungefähr 50 Gew.% und ungefähr 78 Gew.% liegt. Der Endabschnitt des Radikals ist vorzugsweise vollständig fluoriert, wobei er vorzugsweise mindestens 7 Fluoratoms enthält, z.B. CF3CF2CF2-, (CF3)2CF-, SF5CF2. Perfluorierte aliphatische Gruppen (d.h. solche nach der Formel CnF2n+1-) genießen als Ausführungsform des fluorchemischen Radikals den höchsten Vorzug.
  • Zu den fluorchemischen Verbindungen, die in den Behandlungen der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind, gehören fluorchemische Urethane, Harnstoffverbindungen, Ester, Ether, Alkohole, Epoxide, Allophanate, Amide, Amine (und deren Salze), Säuren (und deren Salze), Carbodiimide, Guanidine, Oxazolidinone, Isocyanurate und Biuretverbindungen. Mischungen aus diesen Verbindungen sind ebenfalls als zweckmäßig anzusehen. Zu den fluorchemischen Polymeren, die in den Behandlungen der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind, gehören Homopolymere oder Copolymere aus fluorchemischen Monomeren des Typs Acrylat und substituiertes Acrylat, in welche durch Polymerisation Monomere eingefügt werden, die frei von nicht-vinylischem Fluor sind, wie etwa Methylmethacrylat, Butylacrylat, Acrylat- und Methacrylatester aus Oxyalkylen- und Polyoxyalkylenglykol-Oligomeren (z.B. Oxyethyleneglykoldimethacrylat, Polyoxyethylenglykoldimethacrylat, Polyoxyethylenglykolacrylat und Methoxypolyoxyethylenglykolacrylat), Glycidylmethacrylat, Ethylen, Butadien, Styrol, Isopren, Chloropren, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid, Acrylnitril, Vinylchloracetat, Vinylpyridin, Vinylalkylether, Vinylalkylketone, Acrylsäure, Methacrylsäure, 2-Hydroxyethylacrylat, Acrylamid, N-Methylolacrylamid, 2- (N,N,N-Trimethylammonium)ethylmethacrylat und 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS). Die relativen Anteile der verschiedenen verwendeten Comonomere, die frei von nicht-vinylischem Fluor sind, werden im Allgemeinen empirisch in Abhängigkeit vom zu behandelnden faserigen Substrat, von den angestrebten Eigenschaften und von der Art und weise des Aufbringens auf das faserige Substrat gewählt. Zu den zweckmäßigen fluorchemischen Mitteln gehören ebenfalls Mischungen aus den verschiedenartigen oben beschriebenen fluorchemischen Polymeren, ebenso wie Mischungen aus den vorstehend erwähnten fluorchemischen Verbindungen mit diesen fluorchemischen Polymeren.
  • Weiterhin sind in der vorliegenden Erfindung Mischungen dieser fluorchemischen Mittel mit fluorfreien Streckmitteln wie etwa mit radikalfreien polymerisierten Polymeren und Copolymeren aus Methylmethacrylat, Butylacrylat, Laurylacrylat Octadecylmethacrylat, Acrylat- und Methacrylatestern von Oxyalkylen- und Polyoxyalkylenpolyol-Oligomeren, Glycidylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, N-Methylolacrylamid und 2-(N,N,N-Trimethylammonium)ethylmethacrylat; mit Siloxanen; mit Urethanen wie etwa isocyanatehaltigen Blockpolymeren und Oligomeren; mit Kondensaten oder Präkondensaten aus Harnstoff oder Melamin mit Formaldehyd; mit Glyoxalharzen; mit Kondensaten aus Fettsäuren mit Melamin- oder Harnstoffderivativen; mit Kondensationsprodukten aus Fettsäuren und Polyamiden sowie deren Epichlorohydrinaddukten; mit Wachsen; mit Polyethylen; mit chloriertem Polyethylen; sowie mit Alkylketen-Dimeren als Behandlungsmittel für Substrate zweckmäßig zu verwenden. Mischungen aus diesen fluorfreien Streckmittelpolymeren und – verbindungen werden ebenfalls als in der vorliegenden Erfindung verwendbar angesehen. Der relative Anteil der Streckmittelpolymere und -verbindungen in dem Behandlungsmittel ist in der vorliegenden Erfindung nicht von kritischer Bedeutung. Insgesamt sollte die Zusammensetzung zur Behandlung des Substrats indes, im Verhältnis zur Menge an Feststoffen im System, mindestens 3 Gewichtsprozent und vorzugsweise mindestens ungefähr 5 Gewichtsprozent an Kohlenstoffgebundenem Fluor in Form von fluorchemischen Radikalgruppen enthalten. Viele Behandlungsmittel, einschließlich solcher Behandlungsmittelmischungen, die fluorfreie Streckmittelpolymere und -verbindungen wie die oben beschriebenen umfassen, sind als fertige Formulierungen gewerblich erhältlich. Solche Produkte werden zum Beispiel unter der Marke ScotchgardTM Carpet Protector von 3M sowie unter der Teppichbehandlungsmittel-Marke ZonylTM von E.I. du Pont de Nemours und Co. hergestellt und vertrieben.
  • Im Folgenden werden spezifische fluorchemische Mittel genannt, die in der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind.
    • FC-1355: Handelsprodukt ScotchgardTM Carpet Protector FC-1355, eine wässrige fluorchemische Esteremulsion, die näherungsweise 45 Gew.% an Feststoffen enthält, gewerblich erhältlich bei der Firma 3M, St. Paul, Minnesota.
    • FC-1373: Handelsprodukt ScotchgardTM Carpet Protector FC-1373, eine wässrige fluorchemische Urethanemulsion, die näherungsweise 30 Gew.% an Feststoffen enthält, gewerblich erhältlich bei der Firma 3M.
    • FC-A: Fluorchemischer Adipinsäureester wie in der US-Patentschrift Nr. 4,264,484 Beispiel 8, Formel XVII beschrieben. Dieser Ester wurde als Emulsion mit einem Feststoffgehalt von 34 Gew.% verwendet.
    • FC-B: Ein fluoraliphatisches Acrylatcopolymer, das gemäß der folgenden Vorgehensweise hergestellt wurde.
  • Eine 0,9-Liter-Braunglasflasche mit Enghals wurde mit 140 g C8F17SO2N(CH3)C2H4OC(O)CH=CH2, 60 g n-Butylacrylat, 0,4 g n-Octylmercaptan, 328 g deionisiertem Wasser, 140 g Aceton, 18 g des Tensids TergitolTM 15-S-30 (gewerblich erhältlich bei Union Carbide Corp.), dem Initiator VazoTM V-50 [2,2'-Azobis(2-amidopropan) hydrochlorid](gewerblich erhältlich bei Wako Chemicals USA Inc.) und 0,4 g des Tensids AgeflexTM Q-6 (gewerblich erhältlich bei CPS Chemicals, West Memphis, Arkansas) beschickt.
  • Der Inhalt der Flasche wurde dreimal entgast, indem ein Vakuum angelegt und jeweils wieder mit Stickstoff gefüllt wurde. Die Flasche wurde fest verschlossen und in einem Waschmitteltestgerät 15,3 Stunden lang auf 70°C erwärmt. Anschließend wurde die Flasche geöffnet und der Inhalt am Rotationsverdampfer vom Aceton befreit, um eine wässrige Emulsion eines fluorchemischen Acrylcopolymere mit einem Feststoffgehalt von 43 Gew%. zu erhalten.
  • TEPPICHE
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann angewendet werden, um ein breites Spektrum an ungereinigten Teppichmaterialien, einschließlich Teppichen aus Polypropylen, Nylon, Acryl und Wolle zu behandeln. Die Behandlung der folgenden spezifischen Teppiche wird in den Beispielen erläutert.
    • Regal HeirTM Carpet – ein Polypropylenteppich, Ausführung 17196, erhältlich bei Shaw Industries, Inc., Dalton, Georgia. Der ungereinigte Teppich enthält näherungsweise 0,66 Gew.% eines Schmiermittels, das sich auf den Fasern befindet, und ist durch einen Berberstil und ein Flächengewicht von 1,7 kg/m2 gekennzeichnet. Der gereinigte Teppich enthält näherungsweise 0,13 Gew.% an Schmiermittel auf den Fasern. Die Farbe des Teppichs wird als "Sand Dollar" bezeichnet und entspricht dem Farbcode 96100.
    • Chesapeake BayTM Carpet – ein Polypropylenteppich, Ausführung 53176, gewerblich erhältlich bei Shaw Industries, Inc. Der ungereinigte Teppich enthält näherungsweise 0,89 Gew.% eines Schmiermittels, das sich auf den Fasern befindet, und ist durch einen 100%igen Veloursstil und ein Flächengewicht von 1,8 kg/m2 gekennzeichnet. Der gereinigte Teppich enthält näherungsweise 0,18 Gew.% an Schmiermittel auf den Fasern. Die Farbe des Teppichs wird als "Vellum" bezeichnet und entspricht dem Farbcode 76113.
    • UltimaTM II 053 Nylon Carpet – ein düsengefärbter Nylonteppich, gewerblich erhältlich bei Diamond Carpet Mill, Eton, Georgia. Die Fasern bestehen aus dem Polymer Nylon 6, erhältlich bei BASF Corp., Parsippany, New Jersey. Der ungereinigte Teppich enthält näherungsweise 1,6 Gew.% eines Schmiermittels, das sich auf den Fasern befindet, und ist durch einen 100%igen Veloursstil und ein Flächengewicht von 1,7 kg/m2 gekennzeichnet. Die Farbe des Teppichs wird als "Soft Pebble" bezeichnet und entspricht dem Farbcode 101.
    • Nylon 6 Greige Goods Carpet – ein Nylonteppich, erhältlich bei Horizon Industries, Division of Mohawk Carpet, Atlanta, Georgia. Die Fasern bestehen aus dem Polymer Nylon 6, erhältlich bei BASF Corp., Parsippany, New Jersey. Der Teppich wurde nicht gefärbt und würde dem düsengefärbten Nylonteppich ähnlich sein, wenn dieser kein Farbpigment aufwiese. Der ungereinigte Teppich enthält näherungsweise 0,8 Gew.% an Schmiermittel, das sich auf den Fasern befindet, und ist durch einen 100%igen Velours-und-Schlinge-Stil und durch ein Flächengewicht von 1,0 kg/m2 gekennzeichnet.
  • TESTVERFAHREN
  • Die folgenden Verfahren wurden in den Beispielen der vorliegenden Erfindung angewendet:
    • Bestimmung des prozentualen Schmiermittelgehaltes auf den Teppichfasern – der gewichtsmäßige Prozentanteil der Schmiermittel auf ungereinigten oder gereinigten Teppichfasern wurde gemäß dem folgenden Testverfahren bestimmt.
  • Ein Teppichprobestück von 9,3 g wird zusammen mit 80 g eines Lösemittels (typischerweise Ethylacetat oder Methanol) in ein 225-mL-Glasgefäß gegeben. Das Glasgefäß wird verschlossen und 10 Minuten lang maschinell gerüttelt. Dann werden 50 g des Lösemittels, welches das abgelöste Schmiermittel enthält, in ein zuvor gewogenes Aluminiumschälchen gegeben und 20 Minuten lang in einen auf 121°C geheizten belüfteten Ofen gegeben, um das Lösemittel zu entfernen. Anschließend wird das Schälchen erneut gewogen, um die Menge des vorhandenen Schmiermittels zu bestimmen. Der Prozentsatz an Schmiermittel auf dem Teppich wird berechnet, indem das Gewicht des Schmiermittels durch das ursprüngliche Gewicht des Teppichprobestücks geteilt und dann mit 100 multipliziert wird.
    • Teppichreinigung – die Reinigung des Teppichs mit dem Ziel, Schmiermittel zu entfernen, kann erfolgen, indem der Teppich gründlich mit heißem, reinigungsmittelhaltigem Wasser gewaschen und dann ausgespült wird.
    • Sprühanwendungs- und Trocknungsverfahren – das wässrige Behandlungsmittel wird durch Sprühen auf den Teppich aufgebracht, und zwar bis zu einer Flüssigkeitsaufnahme von ungefähr 15 Gewichts. Die Menge an Polycarbonsäuresalz and fluorchemischem Mittel, welche wässrigen Behandlungsmittel zugesetzt werden muss, wird über den angestrebten theoretischen Prozentsatz an Feststoffen auf der Faser (ausgedrückt als "%SOF") bestimmt. Wenn nicht anders angegeben, wird der nass besprühte Teppich anschließend in einen auf 120°C geheizten Umluftofen gegeben und dort belassen, bis er trocken ist (typischerweise 10–20 Minuten lang), um auf diese Weise das Behandlungsmittel auf dem Teppich zu trocknen.
    • Schaumanwendungs- und Trocknungsverfahren – das Schaumgerät, welches in der vorliegenden Erfindung benutzt wird, besteht aus einer Schaumbereitungsvorrichtung und einer Vakuumrahmenvorrichtung.
  • Bei der Schaumbereitungsvorrichtung handelt es sich um ein Mixgerät des Typs Hobart Kitchen-AidTM, welches von der Kitchen-Aid Abteilung der Hobart Corporation, Troy, Ohio, hergestellt wird.
  • Bei der Vakuumrahmenvorrichtung handelt es sich um eine kleines Tischgerät aus Edelstahl mit einer Vakuumkammer und einem Saugbett. Der zu behandelnde Teppich wird gemeinsam mit den aufgeschäumten Material, welches auf den Teppich aufgebracht werden soll, auf das Bett gegeben. Das Saugbett bildet eine Unterlage, die mit einer Absaugöffnung versehen ist, welche an ein 25-Gallonen-"Shop-Vac"-Gerät des Typs Dayton TradesmanTM für hohe Beanspruchung angeschlossen ist. Die Größe des Saugbetts beträgt 20 cm × 30 cm × 4 cm). Die Vakuumkammer ist vom Rest des Bettes mittels einer Aluminiumplatte abgetrennt, in welche in dichten Abständen 1,7-mm-Löcher gebohrt wurden. Die Platte ähnelt in ihrer Bauweise einem Abtropfsieb.
  • Das zu behandelnde Teppichstück wird gewogen. Der Teppich kann anschließend mit Wasser vorbefeuchtet werden. Verschiedene Anwendungsparameter müssen durch Versuch und Irrtum eingestellt werden. Insbesondere müssen Versuchsschäume hergestellt werden, um das Aufschäumungsverhältnis zu bestimmen, und zwar mittels der Gleichung Aufschäumungsverhältnis = Schaumvolumen/Schaumgewicht
  • Im Allgemeinen sollte der Schaum derart eingestellt werden, dass die Flüssigkeitsaufnahme über den Schaum ungefähr 60% des Teppichtrockengewichts beträgt. Aus einem beliebigen dünnen und steifen Werkstoff kann eine Rakel hergestellt werden. Dünne Vinylplatten, deren Dicke näherungsweise 2,5 mm beträgt, sind besonders geeignet, da sie ohne Schwierigkeiten auf eine beliebige Größe zugeschnitten werden können. Der gezackte Teil der Rakel sollte ungefähr 20 cm breit sein, um in die Öffnung des Saugbetts zu passen.
  • In einer typischen Anwendung werden ungefähr 150 g der aufzuschäumenden Flüssigkeit in die Schüssel des KitchenAidTM Mixgeräts gegeben. Es wird der Schneebesen-Aufsatz benutzt, und das Mixgerät wird auf höchste Geschwindigkeit (10) eingestellt. Nach ungefähr 2 bis 3 Minuten sollte sich der Schaum gebildet und bei einem bestimmten Aufschäumungsverhältnis stabilisiert haben. Das Aufschäumungsverhältnis kann berechnet werde, indem auf der Seite der Schüssel Volumenmarkierungen vorgesehen werden.
  • Ein Überschuss an Schaum wird auf das Teppichprobestück gegeben, welches flach auf dem Saugbett liegt. Es muss darauf geachtet werden, dass im Schaum keine größeren Luftlöcher vorhanden sind. Anschließend wird der Schaum mir der Rakel abgestrichen. Anschließend wird das Vakuum erzeugt und an den Teppich angelegt. Im Weiteren kann der Teppich im Ofen getrocknet werden.
  • Trittschmutztest – die relative Widerstandsfähigkeit des behandelten Teppichs gegen trockene Beschmutzung wird bestimmt, indem sowohl behandelte ungereinigte als auch, zur Kontrolle, unbehandelte ungereinigte Teppiche unter festgelegten Bedingungen Trittschmutz ausgesetzt werden, woraufhin das relative Ausmaß der Beschmutzung verglichen wird. Die Testbedingungen wurden dahingehend festgelegt, dass kleine Quadrate der behandelten Teppiche und der Kontrollteppiche auf Spanplatten befestigt wurden (typischerweise fünf bis sieben pro Platte), woraufhin die Platten auf dem Boden eines Ortes mit starkem Fußgängerverkehr ausgelegt wurden, sodass die Proben normaler Trittbeschmutzung ausgesetzt waren. Das Ausmaß des Fußgängerverkehrs in diesen Bereichen wurde überwacht, und die Position jeder Probe innerhalb eines bestimmten Bereiches täglich gewechselt, wobei ein Schema zur Anwendung kann, dass dafür ausgelegt war, die Auswirkungen der Position und der Ausrichtung auf die Beschmutzung so gering wie möglich zu halten.
  • Nach einer Beschmutzungsphase, die so definiert war, dass sie einem Verkehr von näherungsweise 10.000 Fußgängereinheiten entsprach, wurden die Teppichproben mit einem Staubsauger abgesaugt und dann entfernt, um die Menge an Schmutz auf einer gegebenen Probe zu bestimmen, was mit Hilfe colorimetrischer Messungen geschah, in der Annahme, dass die Schmutzmenge auf einer Probe direkt proportional zum Farbunterschied zwischen der unbeschmutzten Proben und der entsprechenden Probe nach der Beschmutzung ist. Die drei CIE Farbkennwerte L*a*b* der beschmutzten Teppichproben werden mittels eines Minolta 310 Chroma Meter-Gerätes mit einer D65-Lichtquelle gemessen. Der Farbunterschiedswert ΔE jeder beschmutzten Teppichprobe wird relativ zu seinem unbeschmutzten Gegenstück (d.h. Teppich, der keinerlei Trittschmutz ausgesetzt war) berechnet, wobei die Gleichung ΔE = [(ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*)2]½ zur Anwendung kommt,
    wobei
    • ΔL*
    = L*beschmutzt (behandelt) – L*unbeschmutzt (Kontrolle)
    Δa*
    = a*beschmutzt (behandelt) – a*unbeschmutzt (Kontrolle)
    Δb*
    = b*beschmutzt (behandelt) – b*unbeschmutzt (Kontrolle)
  • Die ΔE-Werte, die auf der Grundlage dieser colorimetrischen Messungen berechnet wurden, haben sich gegenüber Werten aus älteren, visuellen Auswertungsverfahren wie etwa der Beschmutzungsbewertung, die von den "American Associates of Textile Chemists and Colorists (AATCC) empfohlen wird, als qualitativ übereinstimmend erwiesen und haben zudem den Vorteil einer größeren Präzision und einer Unabhängigkeit von Veränderungen der Umweltbedingungen oder subjektiven Einflüssen von Seiten des Auswertens. Typischerweise beträgt das 95%-Vertrauensintervall bei einer Messreihe mit fünf bis sieben gleichartigen Proben ungefähr ± 1 ΔE-Einheit.
  • Weiterhin wird ein ΔΔE-Wert berechnet, wobei es sich um einen "relativen ΔE-Wert" handelt, der erhalten wird, indem der ΔE-Wert der beschmutzten behandelten ungereinigten Teppichprobe von dem ΔE-Wert abgezogen wird, der für die beschmutzte unbehandelte ungereinigte Teppichprobe bestimmt wurde. Je kleiner der ΔΔE-Wert ist, desto besser ist die Widerstandsfähigkeit des Behandlungsmittels gegen Schmutz. Ein negativer ΔΔE-Wert bedeutet, dass der behandelte ungereinigte Teppich widerstandsfähiger gegen Beschmutzung ist als der unbehandelte ungereinigte Teppich.
  • Ölabweisungstest – behandelte Teppichproben wurden hinsichtlich ihrer Ölabweisungsfähigkeit mit Hilfe des Ölabweisungstests III von 3M (Februar 1994) bewertet, welcher bei 3M erhältlich ist (und auf dem AATCC-Testverfahren 118–1983 beruht). Bei diesem Test müssen behandelte Teppichproben einer Durchdringung durch Öl oder Ölmischungen mit unterschiedlichen Oberflächenspannungen widerstehen. Die Ölabweisungsfähigkeit der behandelten Teppiche wird mit Hilfe der folgenden 100-Punkte-Skala beschrieben:
    Bewertung der Ölabweisungsfähigkeit Ölzusammensetzung
    0 (kein Widerstand gegen Mineralöl)
    15 Mineralöl ("Kaydol")
    30 85/15 (Vol.) Mineralöl
    45 65/35 (Vol.) Mineralöl mit n-Hexadecan
    60 n-Hexadecan
    75 n-Tetradecan
    90 n-Dodecan
    100 n-Decan
  • Zur Durchführung dieses Tests wird eine behandelte Teppichprobe von 20 cm × 20 cm auf eine ebene horizontale Oberfläche gelegt und der Teppichflor in die Richtung gebürstet, in welcher die Fäden am besten zum Liegen kommen. Fünf kleine Tropfen eines Öls oder einer Ölmischung werden vorsichtig aus einer Höhe von 3 mm in Abständen von mindestens 5 cm auf die Teppichprobe gegeben, wobei die Spitze der Aufgabevorrichtung den Teppich nicht berühren darf.
  • Wenn nach 10-sekündiger Beobachtung im Winkel von 45° vier der fünf Tropfen als Kugeln oder Halbkugeln sichtbar geblieben sind, hat der Teppich den Test für dieses Öl oder diese Ölmischung bestanden. Die angegebene Bewertung der Ölabweisungsfähigkeit entspricht Öl mit der höchsten Durchdringungsfähigkeit (d.h. dem Öl mit der höchsten Kennziffer in der obigen Tabelle), bei welchem die behandelte Teppichprobe den beschriebenen Test noch besteht. Dazwischen liegende Bewertungen (z.B. 35 oder 40) zeigen an, dass die Ölabweisungsfähigkeit zwischen den aufgeführten werten für bestimmte Ölzusammensetzungen liegt.
  • Wasserabweisungstest – behandelte Teppichproben wurden hinsichtlich ihrer Wasserabweisungsfähigkeit mit Hilfe des Wasserabweisungstests V von 3M (Februar 1994) bewertet, welcher für Bodenbedeckungen bestimmt und bei 3M erhältlich ist. Bei diesem Test müssen behandelte Teppichproben einer Durchdringung durch Mischungen aus deionisiertem Wasser und Isopropylalkohol (IPA) widerstehen. Wie unten ersichtlich ist, wird jeder Mischung eine Kennziffer zugeordnet, wobei eine 100-Punkte-Skala benutzt wird, die derjenigen zur Ermittlung der Ölabweisungsfähigkeit ähnlich ist:
    Bewertung der Wasserabweisungsfähigkeit Wasser/IPA Mischung (% nach Volumen)
    0 (kein Widerstand gegen Wasser)
    15 100% Wasser
    30 90/10 Wasser/IPA
    45 80/20 Wasser/IPA
    60 70/30 Wasser/IPA
    75 60/40 Wasser/IPA
    90 50/50 Wasser/IPA
    100 40/60 Wasser/IPA
  • Der Wasserabweisungstest wird in ähnlicher weise wie der Ölabweisungstest durchgeführt, wobei die angegebene Bewertung der Wasserabweisungsfähigkeit der Mischung mit dem höchsten IPA-Gehalt entspricht, bei welcher die behandelte Teppichprobe den beschriebenen Test noch besteht. Dazwischen liegende Bewertungen zeigen an, dass die Wasserabweisungsfähigkeit zwischen den aufgeführten Werten für bestimmte Wasser- und Wasser/IPA-Mischungen liegt.
  • BEISPIELE
  • Beispiel 1
  • In Beispiel 1 wurde das Ammoniumsalz von SMA-1000 auf die folgende Art und Weise hergestellt. In einen Reaktionskolben, in dem sich 510 g deionisiertes Wasser befanden, wurden langsam und unter Rühren 150 g SMA-1000 gegeben. als nächstes wurden 83 g einer konzentrierten (28%) wässrigen Ammoniumhydroxidlösung (ein leichter stöchiometrischer Überschuss) hinzugefügt, woraufhin eine leicht exotherme Reaktion ablief. Die Reaktionsmischung wurde 2 Stunden lang bei 70°C gerührt, um eine klare wässrige Lösung mit einem pH-Wert von 8,3 zu erhalten, deren Feststoffgehalt 22,7 Gew.% betrug.
  • Die Lösung des SMA-1000-Ammoniumpolycarbonsäuresalzes wurde anschließend in Kombination mit dem fluorchemischen Mittel FC-1355 in Wasser dispergiert, woraufhin die Behandlungslösung oberflächlich auf einen ungereinigten Regal HeirTM oder auf einen ungereinigten Chesapeake BayTM Polypropylenteppich aufgebracht und getrocknet wird, wobei das Sprühanwendungs- bzw. das Ofentrocknungsverfahren zum Einsatz kommen und ein theoretischer Prozentsatz an Feststoffen auf der Faser (SOF) von 0,56% sowie ein theoretischer Fluorgehalt (FOF) von 350 ppm erzielt werden.
  • Der behandelte Regal HeirTM Teppich wurde mit Hilfe des Wasserabweisungstests hinsichtlich seiner Wasserabweisungsfähigkeit und mit Hilfe des Ölabweisungstests hinsichtlich seiner Ölabweisungsfähigkeit bewertet, und der behandelte Chesapeake Bay Teppich wurde unter Anwendung einer Beschmutzungsphase des Trittschmutztests hinsichtlich seiner Antischmutzeigenschaften bewertet, wobei die Ergebnisse dieser Bewertungen in Tabelle 1 aufgeführt sind.
  • Beispiele 2 bis 5
  • In den Beispielen 2 bis 5 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die in Beispiel 1 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass das SMA-1000 mit einem leichten stöchiometrischen Überschuss an Methylamin, n-Butylamin, Triethylamin beziehungsweise Triethanolamin neutralisiert wurde, bis ein pH-Wert von näherungsweise 8 erreicht war.
  • Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiele C1 und C2
  • In den Vergleichsbeispielen C1 und C2 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die in Beispiel 1 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass das SMA-1000 mit einem leichten stöchiometrischen Überschuss an Tetramethylammoniumhydroxid beziehungsweise Natriumhydroxid neutralisiert wurde, bis ein pH-Wert von näherungsweise 8 erreicht war.
  • Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel C3
  • Im Beispiel 6 und im Vergleichsbeispiel C3 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die in Beispiel 1 bzw. in Vergleichsbeispiel C2 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass der Teppichbehandlungslösung keinerlei fluorchemisches Mittel zugesetzt wurde.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Im Vergleichsbeispiel C4 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die im Beispiel 1 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass der Teppichbehandlungslösung keinerlei Polycarbonsäuresalz zugesetzt wurde.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiel C5
  • Im Vergleichsbeispiel C5 wurden auf die gereinigten Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche keinerlei Behandlungsmittel aufgebracht. Der gereinigte Regal HeirTM Teppich wurde hinsichtlich seiner Wasser- und Ölabweisungsfähigkeit bewertet, und der gereinigte Chesapeake BayTM Teppich wurde mit Hilfe der gleichen Bewertungsverfahren wie denjenigen, die in Beispiel 1 beschrieben sind, hinsichtlich seiner Antischmutzeigenschaften bewertet.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
    Figure 00350001
    Figure 00360001
  • Die Angaben in Tabelle 1 zeigen, dass Polycarbonsäuresalze mit einfachem Ammoniumkation (NH4 +)(Beispiel 1), mit dem klein dimensionierten Methylammoniumkation (Beispiel 2) und mit dem etwas größeren Butylammoniumkation (Beispiel 3) ungereinigten Teppichen die beste Kombination aus Wasser- und Ölabweisungsfähigkeit sowie Antischmutzeigenschaften verleihen, und zwar im Vergleich mit unbehandeltem gereinigtem Polypropylen (Vergleichsbeispiel C5). Mit dem größeren Triethylammoniumkation wurde eine ausgezeichnete Antischmutzwirkung erzielt (Beispiel 4), doch war hier die Wasserabweisungsfähigkeit geringer. Bei Verwendung von Polycarbonsäuresalzen mit schwerflüchtigem Triethanolammoniumkation (Beispiel 5) und nichtflüchtigen Tetramethylammonium- und Natriumkationen (Vergleichsbeispiele C1 beziehungsweise C2) wurde eine schwache Wasserabweisungsfähigkeit erzielt.
  • Wenn Ammoniumsalze von Polycarbonsäuren, aber keinerlei fluorchemische Mittel zugegen waren (Beispiel 6), zeigte sich eine Wasserabweisungsfähigkeit aber keine Ölabweisungsfähigkeit, und die Antischmutzwirkung war schwächer als bei Vorhandensein eines fluorchemischen Mittels (Beispiel 1).
  • Wenn Natriumsalze von Polycarbonsäuren, aber keinerlei fluorchemische Mittel zugegen waren (Vergleichsbeispiel C3), wurden weder eine Wasser- noch eine Ölabweisungsfähigkeit beobachtet.
  • Wenn fluorchemische Mittel aber keinerlei Ammoniumsalz von Polycarbonsäuren zugegen waren (Vergleichsbeispiel C4), ging dies zu Lasten sowohl der Wasserabweisungsfähigkeit als auch der Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz, während eine gute Ölabweisungsfähigkeit beobachtet wurde.
  • Beispiele 7 bis 10
  • In den Beispielen 7 bis 10 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die in Beispiel 1 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass dieses Mal das Molekulargewicht der SMA-Harze variiert wurde und zwei verschiedene fluorchemische Mittel, nämlich die Ester FC-1355 und Ester FC-A, bewertet wurden.
  • In den Beispielen 7, 8 und 9 wurden Teppiche bei einem SOF-Wert von 0,75% mit den Ammoniumsalzen von SMA-1000, SMA-2000 beziehungsweise SMA-3000 sowie 375 ppm FOF an FC-1355 behandelt. Die Ammoniumsalze von SMA-2000 und SMA-3000 wurden mit Hilfe des Verfahrens, das in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt.
  • In Beispiel 10 wurden die Teppich bei einem SOF-Wert von 0,56% mit dem Ammoniumsalz von SMA-1000 sowie mit 350 ppm FOF an FC-1355 behandelt.
  • Zu Vergleichszwecken wird Beispiel 1, welches das Ammoniumsalz von SMA-1000 enthält, erneut aufgeführt.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiel C6
  • Im Vergleichsbeispiel C6 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die im Beispiel 10 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass das Ammoniumsalz durch das Natriumsalz von SMA-1000 ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiel C7
  • Im Vergleichsbeispiel C7 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die in Beispiel 10 und in Vergleichsbeispiel C6 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass der Teppichbehandlungslösung kein Ammoniumsalz von SMA-1000 zugesetzt wurde.
  • Zu Vergleichszwecken werden das Beispiel 6 und das Vergleichsbeispiel C3, die jeweils das Ammonium- bzw. das Natriumsalz von SMA-1000 und keinerlei fluorchemisches Mittel enthalten, erneut aufgeführt.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2
    Figure 00390001
  • Die Angaben in Tabelle 2 zeigen, dass hinsichtlich des Verleihens von Wasserabweisungsfähigkeit an den Teppich sich das SMA-1000 mit Ammoniumgegenkation erneut als leistungsfähiger erwies als das SMA-1000 mit Natriumgegenkation (Beispiel 10 vs. Vergleichsbeispiel C6), wie schon mit FC-1355 in Tabelle 1 beobachtet worden war. Insgesamt wurde bei Verwendung einer Mischung aus einem Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure und einem fluorchemischen Mittel (Beispiel 10) eine bessere Kombination von Wasser- und Ölabweisungsfähigkeit sowie Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz erzielt als bei alleiniger Verwendung dieser Bestandteile (Beispiel 6 oder Vergleichsbeispiel C7).
  • In sämtlichen Beispielen wurde eine deutliche Verbesserung der Schmutzabweisungsfähigkeit von behandelten Teppichen gegenüber der von unbehandelten Teppichen beobachtet.
  • Vergleichsbeispiele C8 und C9
  • In den Vergleichsbeispielen C8 und C9 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die im Beispiel 1 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass dieses Mal Ammoniumsalze von Carbonsäuren mit niedrigem Molekulargewicht (Terephthalsäure beziehungsweise Naphthalinessigsäure) bei einem SOF-Wert von 0,56% in Kombination mit 350 ppm FOF des fluorchemischen Mittels FC-1355 bewertet wurden.
  • Zu Vergleichszwecken wird Beispiel 1, welches das Ammoniumsalz von SMA-1000 enthält, erneut aufgeführt.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiele C10 und C11
  • In den Vergleichsbeispielen C10 und C11 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die in den Vergleichsbeispielen C8 und C9 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass den jeweiligen Teppichbehandlungslösungen kein fluorchemisches Abweisungsmittel, sondern nur die Ammoniumsalze von Carbonsäuren zugesetzt und bewertet wurden.
  • Zu Vergleichszwecken wird Beispiel 6, welches das Ammoniumsalz von SMA-1000 aber keinerlei fluorchemisches Mittel enthält, erneut aufgeführt.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
  • Beispiele 11 bis 15
  • In den Beispielen 11 bis 15 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die in Beispiel 1 beschriebenen. Es wurden Ammoniumsalze von Amiden (Beispiele 11 und 12) sowie Ester (Beispiele 13 bis 15) verschiedenartiger Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymere in Kombination mit dem fluorchemischen Mittel FC-1355 bewertet. In den Beispielen 11 bis 13 kamen die Ammoniumsalze bei einem SOF-Wert von 0,56 und das FC-1355 bei 350 ppm FOF zur Anwendung. In den Beispielen 14 und 15 kamen die Ammoniumsalze bei einem SOF-Wert von 0,75% und das FC-1355 bei 375 ppm FOF zur Anwendung.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3
    Figure 00420001
  • Die Angaben in Tabelle 3 zeigen, dass Ammoniumsalze von Carbonsäuren mit niedrigem Molekulargewicht sowohl hinsichtlich des Verleihens von Wasserabweisungsfähigkeit als auch hinsichtlich der Antischmutzwirkung auf ungereinigten Teppichen keine gute Leistung zeigen. Ohne fluorchemisches Mittel wiesen die behandelten ungereinigten Teppiche darüber hinaus eine geringe Ölabweisungsfähigkeit auf.
  • Die Angaben in Tabelle 3 zeigen weiterhin, dass sämtliche Kombinationen des fluorchemischen Mittels FC-1355 mit Ammoniumsalzen von Polycarbonsäuren unterschiedlicher Zusammensetzungen und Molekulargewichte sich durch eine Kombination aus guter Wasserabweisungsfähigkeit, Ölabweisungsfähigkeit und Antischmutzwirkung auszeichneten.
  • Beispiele 16 bis 17
  • In den Beispielen 16 bis 17 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche angewendet wie die in Beispiel 1 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass die Behandlungslösung dieses Mal Ammoniumsalze von Säureestern von Methylvinylether/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren, jeweils in Kombination mit dem fluorchemischen Ester FC-A enthielt. Die Ammoniumsalze der Polycarbonsäuren kamen jeweils bei einem SOF-Wert von 0,56% und das fluorchemisches Mittel FC-A bei 350 ppm FOF zur Anwendung.
  • Die Ammoniumsalze der Beispiele 16 und 17 wurden gemäß dem Verfahren hergestellt, das in Beispiel 1 angegeben ist, und die jeweiligen wässrigen Lösungen wiesen einen pH-Wert zwischen ungefähr 8 und 9 auf.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4
    Figure 00430001
  • Die Angaben in Tabelle 4 zeigen, dass der behandelte ungereinigte Polypropylenteppich sich durch eine Kombination hervorragender Wasser- und Ölabweisungsfähigkeit mit einer guten Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz auszeichnete, wenn eine Kombination aus einerseits einem Ammoniumsalz eines Säureesters eines Methylvinylether/Maleinsäureanhydrid-Copolymers mit relativ hohem Molekulargewicht (ungefähr 70.000) und andererseits einem fluorchemischen Mittel oberflächlich auf den Teppich aufgebracht wurde.
  • Beispiele 18 bis 22
  • In den Beispielen 18 bis 20 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf ungereinigte Regal HeirTM (RH) und Chesapeake BayTM (CB) Polypropylenteppiche sowie auf einen düsengefärbten Ultima IITM Nylonteppich (UII) angewendet wie die in Beispiel 1 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass dieses Mal die Behandlungslösung das Ammoniumsalz von Polymethacrylsäure (PMAA-NH4 +) in Kombination mit dem fluorchemischen Ester FC-1355 enthielt, wobei diese mit 0,56% SOF beziehungsweise 350 ppm FOF eingesetzt wurden.
  • In den Beispielen 21 und 22 kamen die gleichen Verfahren zur Anwendung wie in den Beispielen 18 bis 20, mit der Ausnahmen, dass der düsengefärbte Nylonteppich Ultima IITM nicht behandelt wurde und dass FC-1355 durch das fluorchemische Urethan FC-1373 ersetzt wurde.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiele C12 bis C16
  • In den Vergleichsbeispielen C12 bis C16 kamen die gleichen Verfahren zur Anwendung wie in den Beispielen 18 bis 22, mit der Ausnahmen, dass anstelle des Ammoniumsalzes das Kaliumsalz der Polymethacrylsäure (PMAA-K+) verwendet wurde.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt. Tabelle 5
    Figure 00450001
  • Die Angaben in Tabelle 5 zeigen, dass die Wasserabweisungsfähigkeit sich insgesamt, verglichen mit dem Kaliumsalz, verbessert, wenn das Ammoniumsalz der Polymethacrylsäure verwendet wird.
  • Beispiele 23 bis 27
  • In den Beispielen 23 bis 27 kamen genau die gleichen Teppichbehandlungsmittel (d.h. solche mit verschiedenartigen Ammoniumgegenkationen), Trocknungsverfahren und der Bewertungsverfahren zur Anwendung wie diejenigen, die in den Beispielen 1 bis 5 beschrieben sind, mit dem Unterschied, dass sämtliche Tests auf dem ungereinigten düsengefärbten Nylonteppich UltimaTM II durchgeführt wurden. Anwendung des Behandlungsmittels erfolgte mit 0,56% SOF des Polycarbonsäuresalzes und 350 ppm FOF des fluorchemischen Mittels FC-1355.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiele C17 und C18
  • In den Vergleichsbeispielen C17 und C18 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf den ungereinigten düsengefärbten UltimaTM II Nylonteppich angewendet wie in Beispiel 23, mit dem Unterschied, dass das SMA-1000 mit Tetramethylammoniumhydroxid beziehungsweise Natriumhydroxid neutralisiert wurde.
  • Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind in Tabelle 6 aufgeführt.
  • Beispiel 28 und Vergleichsbeispiel C19
  • Im Beispiel 28 und im Vergleichsbeispiel C19 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf den ungereinigten düsengefärbten UltimaTM Nylonteppich angewendet wie die in Beispiel 23 beziehungsweise in Vergleichsbeispiel C18 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass der Teppichbehandlungslösung keinerlei fluorchemisches Abweisungsmittel zugesetzt wurde.
  • Die Ergebnisse sind. in Tabelle 6 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiel C20
  • Im Vergleichsbeispiel C20 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung auf den ungereinigten düsengefärbten UltimaTM II Nylonteppich angewendet wie die in den Beispielen 23 bis 27 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass der Teppichbehandlungslösung keinerlei Polycarbonsäuresalz zugesetzt wurde.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiel C21
  • Im Vergleichsbeispiel C21 wurde ein ungereinigter und unbehandelter düsengefärbter UltimaTM II Nylonteppich derart bewertet, wie in den Beispielen 23 bis 27 beschrieben ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt. Tabelle 6
    Figure 00470001
    Figure 00480001
  • Die Angaben in Tabelle 6 zeigen, dass Polycarbonsäuresalze mit klein dimensionierten protonierten Ammoniumkationen (CH3NH3 + in Beispiel 24 und C4H9NH3 + in Beispiel 25) dazu befähigt waren, ungereinigten Teppichen die beste Kombination aus Wasserabweisungsfähigkeit und Antischmutzeigenschaften zu verleihen. Diejenigen Polycarbonsäuresalze, die Gegenkation enthielten, welche unfähig zur Blockadeaufhebung waren ((CH3)4N+ im Vergleichsbeispiel C17 sowie Na+ im Vergleichsbeispiel C18) verliehen die schlechteste Wasserabweisungsfähigkeit. Verglichen mit einer alleinigen Anwendung der jeweiligen Bestandteile wurde im Allgemeinen eine Verbesserung der Antischmutzeigenschaften beobachtet, wenn ein Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure und ein fluorchemisches Mittel in Kombination verwendet wurden (Beispiel 23 gegenüber Beispiel 28 und Vergleichsbeispiel C20).
  • Beispiele 29, 31 und 33
  • In den Beispielen 29, 31 und 33 wurden Proben des ungereinigten Polypropylenteppichs Regal HeirTM, des ungereinigten Polypropylenteppichs Chesapeake BayTM beziehungsweise des düsengefärbten Nylonteppichs Ultima IITM mit Hilfe des Sprühanwendungsverfahrens und des Ofentrocknungsverfahrens mit wässrigen Lösungen einerseits von Polymer I und andererseits von FC-1355 behandelt, wobei die jeweiligen SOF-Werte bei 0,425 lagen. Vor der Formulierung wurde die Lösung des Polymers I mit wässrigem konzentrierten Ammoniumhydroxid derart neutralisiert, dass der pH-Wert 5,5 betrug und ungefähr 29,5% der Säuregruppen neutralisiert waren (einschließlich der 5,5 Säuregruppen, die im Polymer I bereits mittels Natriumhydroxid neutralisiert sind). Die behandelten Teppiche wurden mit Hilfe des Wasserabweisungstest hinsichtlich ihrer Wasserabweisungsfähigkeit und mit Hilfe des Ölabweisungstests hinsichtlich ihrer Ölabweisungsfähigkeit bewertet, wobei die behandelten Chesapeake Bay Teppich mit Hilfe einer Beschmutzungsphase des Trittschmutztests auch hinsichtlich ihrer Antischmutzeigenschaften bewertet wurden.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 aufgeführt.
  • Beispiele 30, 32 und 34
  • In den Beispielen 30, 32 und 34 wurden die gleichen Versuche durchgeführt wie in den Beispielen 29, 31 beziehungsweise 33, mit dem Unterschied, dass ausschließlich das Polymer I zur Anwendung kam, und zwar mit 0,85% SOF. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiele C22, C24 und C26
  • In den Vergleichsbeispielen C22, C24 und C26 wurden die gleichen Versuche durchgeführt wie in den Beispielen 29, 31 beziehungsweise 33, mit dem Unterschied, dass ausschließlich FC-1355 zur Anwendung kam, und zwar mit 0,85% SOF.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiele C23, C25 und C27
  • In den Vergleichsbeispielen C23, C25 und C27 wurden die jeweiligen ungereinigten Teppich unbehandelt gelassen und bewertet wie es in den Beispielen 29, 31 und 33 beschrieben ist.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 aufgeführt. Tabelle 7
    Figure 00500001
  • Die Angaben in Tabelle 7 zeigen, dass bei jedem der drei Teppiche die Mischung aus Polymer I und FC-1355 zu Antischmutzeigenschaften führte, die besser waren als diejenigen, die bei alleiniger Anwendung entweder von Polymer I oder von FC-1355 mit vergleichbarem SOF-Wert erzielt werden konnten, wodurch ein echter und unerwarteter Synergieeffekt aufgezeigt wird.
  • Beispiele 35 bis 36 und Vergleichsbeispiele C28 bis C29
  • In den Beispielen 35 bis 36 und den Vergleichsbeispielen C28 bis C29 wurden die Wirkungen der Anwendung einer Kombination aus einem Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure und einem fluorchemischen Mittel einerseits auf gereinigte und andererseits auf ungereinigte Polypropylenteppich verglichen.
  • In Beispiel 35 wurden einerseits das Ammoniumsalz von SMA-1000 (hergestellt gemäß der Beschreibung in Beispiel 1, wobei der pH-Wert in einer wässrigen Lösung 8,3 betrug) mit 0,75% SOF sowie andererseits FC-1355 mit 375 ppm FOF auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche aufgebracht, wobei das Sprühanwendungs- und das Ofentrocknungsverfahren zum Einsatz kamen.
  • Der behandelte Regal HeirTM Teppich wurde mit Hilfe des Wasserabweisungstest hinsichtlich seiner Wasserabweisungsfähigkeit und mit Hilfe des Ölabweisungstests hinsichtlich seiner Ölabweisungsfähigkeit bewertet, und der behandelte Chesapeake BayTM Teppich wurde mit Hilfe einer Beschmutzungsphase des Trittschmutztests hinsichtlich seiner Antischmutzeigenschaften bewertet.
  • In Beispiel 36 wurde der gleiche Versuch durchgeführt wie in Beispiel 35, mit dem Unterschied, dass anstelle des Ammoniumsalzes von SMA das Ammoniumsalz von Polymer I (hergestellt gemäß der Beschreibung in Beispiel 29) eingesetzt wurde.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 aufgeführt.
  • Vergleichsbeispiele C28 und C29
  • In den Vergleichsbeispielen C28 und C29 wurden die gleichen Versuche durchgeführt wie in den Beispielen 35 beziehungsweise 36, mit dem Unterschied, dass, anstelle der ungereinigten Teppiche, gereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Polypropylenteppiche verwendet wurden.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 aufgeführt.
  • Sämtliche ΔΔE-Beschmutzungsangaben, die in Tabelle 8 aufgeführt sind, wurde relativ zum unbehandelten gereinigten Teppich und nicht zum ungereinigten Teppich berechnet. Tabelle 8
    Figure 00520001
  • Die Angaben in Tabelle 8 zeigen, dass die Kombination aus dem fluorchemischen Abweisungsmittel FC-1355 und dem Ammoniumsalz entweder von SMA-1000 oder des Polymers I die Wasser- und Ölabweisungsfähigkeit ungereinigter Teppiche tatsächlich so stark verbessert, dass die vergleichbar mit derjenigen behandelter gereinigter Teppiche ist. Die Widerstandsfähigkeit der behandelten ungereinigten Teppiche gegen Schmutz war vergleichbar mit derjenigen behandelter gereinigter Teppiche.
  • Beispiele 37 bis 42
  • In den Beispielen 37 bis 42 wurde das fluorchemische Acrylpolymer FC-B in Kombination mit Ammoniumsalzen von Polycarbonsäuren als Behandlungsmittel für verschiedenartige ungereinigte Teppiche eingesetzt und bewertet.
  • In den Beispielen 37 bis 39 wurden einerseits das Ammoniumsalz von SMA-1000, welches gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 hergestellt wurde, mit 0,56 SOF und andererseits FC-B mit 350 ppm FOF auf ungereinigten Regal HeirTM (RH) Polypropylenteppich, ungereinigten Chesapeake BayTM (CB) Polypropylenteppich beziehungsweise auf düsengefärbten UltimaTM II 053 (UII) Nylonteppich aufgebracht, wobei das Sprühanwendungs- und das Trocknungsverfahren zur Anwendung kamen. Die behandelten Teppiche wurden mit Hilfe der Wasser- und Ölabweisungstests hinsichtlich ihrer Abweisungseigenschaften und mit Hilfe einer Beschmutzungsphase des Trittschmutztests hinsichtlich ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz bewertet.
  • In den Beispielen 40 bis 42 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung angewendet wie die in den Beispielen 37 bis 39 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass anstelle des Ammoniumsalzes von SMA-1000 das Ammoniumsalz des Polymers I verwendet wurde, wobei letzteres gemäß der Beschreibung in Beispiel mit einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert von 5,5 hergestellt wurde.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 aufgeführt. Tabelle 9
    Figure 00540001
  • Die Angaben in Tabelle 9 zeigen, dass im Allgemeinen gute Wasser- und Ölabweisungseigenschaften sowie eine Antischmutzwirkung erzielt wurden, insbesondere mit einer Kombination aus dem Ammoniumsalz von SMA-1000 und dem fluorchemischen Acrylpolymer FC-B.
  • Beispiele 43 bis 45 und Vergleichsbeispiele C30 bis C32
  • In den Beispielen 43 bis 45 und in den Vergleichsbeispielen C30 bis C32 wurde die Zweckmäßigkeit des Schaumanwendungsverfahrens zum Aufbringen von Behandlungsmitteln, die ein Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure und ein fluorchemisches Mittel enthalten, auf verschiedenartige ungereinigte Teppiche aufgezeigt.
  • In den Beispielen 43 bis 45 wurden einerseits das Ammoniumsalz von SMA-1000, welches gemäß der Beschreibung in Beispiel 1 hergestellt wurde, mit näherungsweise 0,97% SOF und andererseits der fluorchemische Ester FC-1355 mit näherungsweise 385 ppm FOF auf ungereinigten Regal HeirTM (RH) Polypropylenteppich, ungereinigten Chesapeake BayTM (CB) Polypropylenteppich beziehungsweise auf düsengefärbten UltimaTM II (UII) Nylonteppich aufgebracht, wobei das Schaumanwendungs- und Trocknungsverfahren zur Anwendung kam und das Aufschäumungsverhältnis 20:1 betrug. Als Schaumbildner wurde WitconateTM AOS (ein α-Olefinsulfonat, das gewerblich bei Witco Corp., Houston, Texas erhältlich ist) verwendet, und zwar in einer Menge, die einem Produktgehalt (POC) von 0,14 auf dem Teppich entsprach. Die behandelten Teppiche wurden mit Hilfe der Wasser- und Ölabweisungstests hinsichtlich ihrer Abweisungseigenschaften und mit Hilfe einer Beschmutzungsphase des Trittschmutztests hinsichtlich ihrer Antischmutzeigenschaften bewertet.
  • In den Vergleichsbeispielen C30 bis C32 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, -trocknung und -bewertung angewendet wie die in den Beispielen 43 bis 45 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass anstelle des Ammoniumsalzes von SMA-1000 das Natriumsalz verwendet wurde, wobei letzteres gemäß der Beschreibung in Vergleichsbeispiel C2 hergestellt wurde.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 aufgeführt. Tabelle 10
    Figure 00550001
  • Die Angaben in Tabelle 10 zeigen, dass das Ammoniumsalz von SMA-1000 dem Natriumsalz von SMA-1000 hinsichtlich des Verleihens von Wasserabweisungsfähigkeit stets überlegen war. Somit kann anstelle der oberflächlichen Sprühanwendung auch die oberflächliche Schaumanwendung zum Einsatz kommen, um eine Kombination aus einem Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure und einem fluorchemischen Mittel auf ungereinigte Teppiche aufzubringen, um diese wasserabweisend zu machen.
  • Beispiele 46 bis 51 und Vergleichsbeispiele C33 bis C41
  • In den Beispielen 46 bis 51 und den Vergleichsbeispielen C33 bis C41 wurden Teppiche oberflächlich mit Zusammensetzungen dieser Erfindung behandelt, woraufhin die Zusammensetzungen unter Umgebungsbedingungen (d.h. bei Raumtemperatur) getrocknet und die Abweisungseigenschaften und die Widerstandsfähigkeit der behandelten Teppiche gegen Schmutz gemessen wurde.
  • In den Beispielen 46 bis 47 wurden einerseits das Ammoniumsalz von SMA-1000 (hergestellt gemäß der Beschreibung in Beispiel 1) mit 0,75% SOF und anderseits der fluorchemische Ester FC-1355 mit 375 ppm FOF auf ungereinigten Regal HeirTM (RH) Polypropylenteppich beziehungsweise auf ungereinigten ungefärbten Teppich aus Nylon 6 (NGG) aufgebracht. Es kam das Sprühanwendungs- und Trocknungsverfahren zum Einsatz, mit dem Unterschied, dass das Behandlungsmittel über Nacht bei Raumtemperatur trocknen und aushärten gelassen wurde (anstelle des Erhitzens in einem Umluftofen). Die behandelten Teppiche wurden mit Hilfe der Wasser- und Ölabweisungstests hinsichtlich ihrer Abweisungseigenschaften und mit Hilfe einer Beschmutzungsphase des Trittschmutztests hinsichtlich ihrer Antischmutzeigenschaften bewertet.
  • Im Vergleichsbeispiel C33 erfolgte die Behandlung, das Trocken bei Raumtemperatur und die Bewertung nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 46, mit dem Unterschied, dass der Regal HeirTM Teppich vor der Behandlung gereinigt wurde. In diesem Falle beziehen sich die ΔΔE-Beschmutzungsergebnisse auf den gereinigten unbehandelten Teppich.
  • In den Vergleichsbeispielen C34 bis C36 wurden die gleichen Verfahren zur Teppichbehandlung, zur Trocknung bei Raumtemperatur und zur Bewertung angewendet wie die in den Beispielen 46 bis 47 beziehungsweise im Vergleichsbeispiel C33 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass anstelle des Ammoniumsalzes von SMA-1000 das Natriumsalz (hergestellt gemäß der Beschreibung in Vergleichsbeispiel C2) verwendet wurde.
  • In den Beispielen 48 bis 49 und im Vergleichsbeispiel C37 wurden die gleichen Verfahren zur Behandlung, zur Trocknung bei Raumtemperatur und zur Bewertung angewendet wie die in den Beispielen 46 bis 47 beziehungsweise im Vergleichsbeispiel C33 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass anstelle des Ammoniumsalzes von SMA-1000 das mit NH4OH auf einen pH-Wert von 5,5 neutralisierte Polymer I (hergestellt gemäß der Beschreibung in Beispiel 29) verwendet wurde.
  • In den Beispielen 50 bis 51 und im Vergleichsbeispiel C38 wurden die gleichen Verfahren zur Behandlung, zur Trocknung bei Raumtemperatur und zur Bewertung angewendet wie die in den Beispielen 48 bis 49 beziehungsweise im Vergleichsbeispiel C37 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass das Polymer I nicht teilweise mit NH4OH von einem pH-Wert von 4 auf einen pH-Wert von 5,5 neutralisiert wurde, sondern vollständig von der Ausgangssäure (pH-Wert von 3,4) mit NH4OH auf einen pH-Wert von 5,5 neutralisiert wurde.
  • In den Vergleichsbeispielen C39 bis C41 wurden die gleichen Verfahren zur Behandlung, zur Trocknung bei Raumtemperatur und zur Bewertung angewendet wie die in den Beispielen 48 bis 49 beziehungsweise im Vergleichsbeispiel C37 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass das Polymer I unverändert (d.h. mit einem pH-Wert von 4,0) ohne weitere Neutralisation mit NH4OH oder NaOH verwendet wurde.
  • Die Ergebnisse der Beispiele 46 bis 51 und der Vergleichsbeispiele C33 bis C41 sind in Tabelle 11 aufgeführt. Tabelle 11
    Figure 00580001
    Figure 00590001
    • * Die ΔΔE-Werte beziehen sich auf den gereinigten unbehandelten Teppich.
  • Die Angaben in Tabelle 11 zeigen, dass Kombinationen aus Ammoniumsalzen von SMA-1000 oder Polymer-I-Polycarboxylat und dem fluorchemischen Ester FC-1355 selbst im Falle einer Trocknung unter Umgebungsbedingungen verschiedenartigen ungereinigten Teppichen eine Kombination aus Wasserabweisungsfähigkeit, Ölabweisungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz verliehen. Hinsichtlich der Wasserabweisungsfähigkeit zeigten sich die Ammoniumsalze von Polycarbonsäuren wirksamer als die entsprechenden Natriumsalze. Weiterhin fällt die Verbesserungstendenz sowohl der Wasser- als auch der Ölabweisungsfähigkeit auf, die ausgehend von nicht neutralisierten Polymer I, welches zu 5,5% mit NaOH vorneutralisiert ist (Vergleichsbeispiele C39 bis C41), über das Polymer I, welches mit NH4OH neutralisiert wurde (Beispiele 48 bis 49) bis hin zum Polymer I, welches ohne Vorneutralisation mit NaOH ausschließlich mit NH4OH neutralisiert (Beispiele 50 bis 51) beobachtet wurde.
  • Darüber hinaus wurde beobachtet, dass im Falle des Regal HeirTM Teppichs die Verbesserung der Antischmutzwirkung weitaus deutlicher bei ungereinigten Teppichen als bei gereinigten Teppichen war.
  • Beispiele 52 bis 53 und Vergleichsbeispiel C42
  • In den Beispielen 52 bis 53 und dem Vergleichsbeispiel C42 wurde das Polymer I weiter mit Ammoniumhydroxid neutralisiert, um dann in Kombination mit dem fluorchemischen Ester FC-1355 auf ungereinigte Regal HeirTM und Chesapeake BayTM Teppiche aufgebracht und ofengetrocknet zu werden, woraufhin die Abweisungseigenschaften und die Widerstandsfähigkeit der Teppiche gegen Schmutz gemessen wurde.
  • In Beispiel 52 wurden die gleichen Verfahren zur Behandlung, Trocknung und Bewertung angewendet wie die in den Beispiel 1 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass anstelle des Ammoniumsalzes von SMA-1000 das Ammoniumsalz von Polymer I verwendet wurde, wobei letzteres gemäß der Beschreibung in Beispiel 29 hergestellt wurde. Die Anwendungskonzentrationen betrugen 0,75% SOF für das Ammoniumsalz von Polymer I und 375 ppm FOF für den fluorchemischen Ester FC-1355.
  • In Beispiel 53 wurden die gleichen Verfahren zur Behandlung, Trocknung und Bewertung angewendet wie die in den Beispiel 52 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass anstelle des Salzes von Polymer I, welches sowohl Ammonium- als auch Natriumkationen enthält, das Nur-Ammoniumsalz des Polymers I (Beschreibung der Herstellung in Beispiel 50) verwendet wird.
  • In Beispiel C42 wurden die gleichen Verfahren zur Behandlung, Trocknung und Bewertung angewendet wie die in den Beispiel 52 beschriebenen, mit dem Unterschied, dass das Polymer I unverändert (d.h. bei einem pH-Wert von 4 ohne weitere Neutralisation) verwendet würde.
  • Die Ergebnisse der Beispiele 52 bis 53 und des Vergleichsbeispiels C42 sind in Tabelle 12 aufgeführt. Tabelle 12
    Figure 00610001
  • Die Angaben in Tabelle 12 zeigen, dass die Formulierungen, die Polymer I enthalten, welches mit Ammoniumhydroxid (Beispiel 52) oder mit einer Kombination aus Ammonium- und Natriumhydroxid (Beispiel 53) neutralisiert wurde, ungereinigten Teppichen bessere Abweisungseigenschaften und eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz verleihen als dies der Fall ist, wenn Polymer I lediglich bis zu einem pH-Wert von 4 mit Natriumhydroxid neutralisiert wurde (Vergleichsbeispiel C42).
  • Beispiele 54 bis 59 und Vergleichsbeispiele C43 bis C45
  • In den Beispielen 54 bis 59 und in den Vergleichsbeispielen C43 bis C45 wurde die Wirkung bestimmt, die eine Neutralisation des Polymers I mit Ammoniumhydroxid auf unterschiedliche pH-Werte auf die Abweisungs- und Antischmutzeigenschaften von Teppichen hat.
  • Polymer I wurde gemäß dem Verfahren, welches in der obigen Auflistung beschrieben ist, hergestellt, mit dem Unterschied, dass keine Neutralisation mit Natriumhydroxid erfolgte; die erhaltene wässrige, nicht neutralisierte Polycarboxylatdispersion wies einen pH-Wert von 3,4 auf. Bei einem Teil dieser Dispersion mit niedrigem pH-Wert wurde der pH-Wert mit Ammoniumhydroxid auf 5,5 eingestellt. Bei dem anderen Teil dieser Dispersion mit niedrigem pH-Wert wurde der pH-Wert mit Ammoniumhydroxid auf 9,0 eingestellt. Mit Hilfe des Sprühanwendungs- und Trocknungsverfahrens wurden einerseits FC-1355 mit 350 ppm FOF und andererseits die jeweilige pH-Version von Polymer I mit 0,56% SOF entweder auf Regal HeirTM (RH), auf Chesapeake BayTM (CB) oder auf UltimaTM II (UII) Teppiche aufgebracht. Es kamen jeweils der Wasserabweisungstest, der Ölabweisungstest sowie eine Beschmutzungsphase des Trittschmutztests zur Anwendung, mit der Ausnahme des Regal HeirTM Teppichs, bei welchem nur die Wasser- und die Ölabweisungsfähigkeit gemessen wurden.
  • Die Ergebnisse der Beispiele 54 bis 59 und der Vergleichsbeispiele C43 bis C45 sind in Tabelle 13 aufgeführt. Tabelle 13
    Figure 00620001
  • Die Angaben in Tabelle 13 zeigen, dass sich sowohl die Wasser- als auch die Ölabweisungsfähigkeit verbesserten, wenn der pH-Wert des Ammoniumsalzes der Polycarbonsäure zunahm, wobei das Salz mit einem pH-Wert von 5,5 eine bessere Wirkung zeigte als die nicht neutralisierte Säure mit einem pH-Wert von 3,4 und das Salz einem pH-Wert von 9 eine bessere Wirkung zeigte als das Salz mit einem pH-Wert von 5,5. Die Antischmutzwirkung war in allen Fällen gut.
  • Beispiele 60 bis 74 und Vergleichsbeispiele C46 bis C51
  • In den Beispielen 60 bis 74 und den Vergleichsbeispielen C46 bis C51 wurde die Wirkung des pH-Wertes und des Ausmaßes der Neutralisation auf die Abweisungseigenschaften und die Antischmutzeigenschaften von ungereinigten Teppichen, die mit einer Mischung aus Polymer I und FC-1355 behandelt wurden, untersucht.
  • Mit Hilfe des Sprühanwendungs- und Trocknungsverfahrens wurden einerseits FC-1355 mit 350 ppm FOF und andererseits das Polymer I mit 0,56% SOF entweder auf Regal HeirTM (RH), auf Chesapeake BayTM (CB) oder auf UltimaTM II (UII) Teppiche aufgebracht, und zwar bei verschiedenen pH-Werten, die von 3,5 (nicht neutralisiertes Polymer I) bis 9,3 (neutralisiert mit NH4OH) reichten.
  • Es wurden jeweils der Wasserabweisungstest, der Ölabweisungstest und der Trittschmutztest durchgeführt, wobei die Ergebnisse in Tabelle 14 aufgeführt sind. Tabelle 14
    Figure 00640001
  • Die Angaben in Tabelle 14 lassen mehrere Tendenzen erkennen. Erstens verbessern sich für die jeweiligen Teppiche die verliehene Wasser- und Ölabweisungsfähigkeit mit zunehmendem pH-Wert, wobei die besten Abweisungseigenschaften erzielt werden, wenn der pH-Wert mindestens 5,5 beträgt. Zweitens waren die Abweisungseigenschaften, welche durch das nicht neutralisierte Polymer I verliehen wurden, zwar geringer, übertrafen aber bei den jeweiligen Teppichen stets die entsprechenden Eigenschaften des ungereinigten, unbehandelten Teppichs. Drittens übertrafen die Abweisungseigenschaften, die den Regal HeirTM (Polypropylen, Berberstil) und den UltimaTM II (düsengefärbtes Nylon, Veloursstil) Teppichen verliehen wurden, die Abweisungseigenschaften, die dem Chesapeake BayTM (Polypropylen, Veloursstil) verliehen wurden.

Claims (12)

  1. Verwendung einer Lösung mit einem pH-Wert von mindestens 5, umfassend ein Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure, ausgewählt aus Acrylsäure und/oder Methacrylsäure, enthaltend Polymere, ein hydrolysiertes Copolymer von Styrol und Maleinsäureanhydridmonomeren oder ein hydrolysiertes Copolymer von Methylvinylether und Maleinsäureanhydrid, für die Behandlung ungereinigter Teppichfasern mit mindestens 0,3 Gew.-% restlichem Spinnpräparations-Avivagemittel, um Schmutzabweisung, Wasserabweisungsfähigkeit und/oder Ölabweisungsfähigkeit zu verleihen.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Ammoniumsalz durch Neutralisieren der Polycarbonsäure mit einem stöchiometrischen Überschuss von Ammoniak erhältlich ist.
  3. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Ammoniumsalz durch Neutralisieren der Polycarbonsäure mit einem Amin erhältlich ist.
  4. Verwendung nach Anspruch 3, wobei das Amin Monoalkylamin ist.
  5. Verwendung nach Anspruch 3, wobei das Amin aus Methylamin, Butylamin, Triethylamin und Triethanolamin ausgewählt ist.
  6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Polycarbonsäure teilweise verestert ist.
  7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lösung des Weiteren ein fluorchemisches Mittel umfasst.
  8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lösung durch ein Verfahren für geringe Nassaufnahme aufgebracht wird, wobei die Nassaufnahme des Teppichs weniger als 60 Gewichts-% beträgt.
  9. Verwendung einer Lösung umfassend: a) ein Ammoniumsalz einer Polycarbonsäure, die durch Umsetzen von sulfatiertem Rizinusöl, einer Acrylsäure und einem Alkylacrylat in Gegenwart eines Radikalinitiators und Neutralisieren der Polycarbonsäure mit einer Base erhältlich ist, und b) ein fluorchemisches Mittel für die Behandlung ungereinigter Teppichfasern mit mindestens 0,3 Gew.-% restlichem Spinnpräparations-Avivagemittel durch ein Verfahren für geringe Nassaufnahme, wobei die Nassaufnahme des Teppichs weniger als 60% beträgt, um Schmutzabweisung, Wasserabweisungsfähigkeit und/oder Ölabweisungsfähigkeit zu verleihen.
  10. Verwendung nach Anspruch 9, wobei die Acrylsäure Methacrylsäure ist, das Alkylacrylat Butylacrylat ist und der Radikalinitiator Ammoniumpersulfat ist.
  11. Verwendung nach Anspruch 10, wobei die Base Ammoniumhydroxid ist.
  12. Verwendung nach Anspruch 11, wobei das fluorchemische Mittel ein Ester ist.
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