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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren für
die Aufbringung eines fluorchemischen Mittels zum Schmutzabweisendmachen
und eines Mittels zum Fleckenabweisendmachen auf Polyamid-, Seide-
und Wollteppichen in einem Tandem-Auftrag ohnevgendeinen dazwischen
liegenden Ausrüstungsschritt.
Das Verfahren ermöglicht
den Auftrag von Mitteln zum Fleckenabweisendmachen und Schmutzabweisendmachen,
die in einem gemeinsamen Auftrag in einem einzigen Bad ohne nachteiligen
Einfluss des Verhaltens beider inkompatibel wären.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Polyamid-, Seide- und Wollfasern
sind einem Verfärben
durch eine Vielzahl von Stoffen ausgesetzt, speziell sauren Farbstoffen,
wie beispielsweise FD&C
Red Dye Nr. 40, der üblicherweise
in Softdrinks anzutreffen ist. Es sind zahlreiche Mittel zum Schmutzabweisendmachen
verwendet worden, einschließlich
sulfonierte Phenol-Formaldehyd-Kondensate und Polycarbonsäwe, wie
beispielsweise solche, die sich von Methacrylsäure und Maleinsäure ableiten.
Normalerweise werden die Mittel zum Schmutzabweisendmachen aus einem
wässrigen
Medium unter Bedingungen eines kontrollierten pH-Werts aufgetragen.
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Darüber hinaus sind Polyamid-,
Seide- und Wollfasern einem Anschmutzen ausgesetzt. Viele der gegenwärtig zur
Anwendung gelangenden Mittel zum Schmutzabweisendmachen für Nylonteppiche
beruhen auf Polymere, die von Perfluoralkylethylalkoholen abgeleitet
sind. Im typischen Fall werden die Perfluoralkylethylalkohol-Derivate
in die Acryl- oder Urethanpolymer durch Schaumauftrag, durch Klotzen
oder durch Sprühauftrag
auf die verschiedenen Substrate eingearbeitet.
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Fluorchemische schmutzabweisende
Mittel bieten wenig Schutz gegen Flecke, die durch saure Farbstoffe
hervorgerufen werden. Da die fluorchemischen schmutzabweisenden
Mittel nicht aus wässrigen
Lösungen
ausgezogen werden, werden sie gewöhnlich in einem separaten Arbeitsgang
aus Mitteln zum Schmutzabweisendmachen aufgetragen. Wirtschaftlicher
wäre der
gemeinsame Auftrag der Mittel zum Fleckenabweisendmachen und Schmutzabweisendmachen.
Jones Jr. verwendet in der US-A-5520962 kompatible Mittel zum Schmutz/Fleckenabweisendmachen
in einem einzigen Bad. Allerdings liefert der gemeinsame Auftrag konventioneller
Mittel zum Schmutzabweisendmachen und Fleckenabweisendmachen oftmals
nicht die gewünschten
Eigenschaften. Darüber
hinaus sind die Methoden der gemeinsamen Aufbringung nicht für alle Kombinationen
von fleckenabweisenden Mitteln und fluorchemischen Substanzen geeignet
und speziell dann nicht, wenn die 2 Materialien inkompatibel sind
oder wenn eines den Wirkungsgrad des Ausziehens des anderen chemisch
behindert.
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Die Inkompatibilitäten führen zu
solchen Problemen wie beispielsweise Phasentrennung und Ausfällung in
dem Bad, zu erhöhter
Viskosität
des Bads, zu veningerter Benetzung, zu übermäßiger Schaumbildung und anderen
nicht akzeptablen physikalischen Änderungen, die das Mittel zum
Fleckenabweisendmachen und/oder das fluorchemische Mittel zum Schmutzabweisendmachen
auf dem Teppich nicht zur Wirkung kommen lassen. Ursachen für diese
Probleme schließen
Inkompatibilitäten
des pH-Wertes ein, der Konzentration, gemischter Ladungen (z. B.
anionische und kationische Komponenten), Salzkonzentration, Temperatur
oder andere Faktoren. Bei Aufträgen
durch Ausziehen kann es auf der Faser zu konkurrierenden Ausziehraten
zwischen dem schmutzabweisenden und fleckenabweisenden Mittel kommen.
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Die Art und Weise dieser Konkurrenz
zwischen fluorchemischen Substanz und den Auszugsraten des fleckenabweisenden
Mittels auf der Faser ist nicht ganz aufgeklärt. Es ist allerdings bekannt,
dass der einstufige oder gemeinsame Auftrag von kompatiblen fleckenabweisenden
Mitteln und fluorchemischen schmutzabweisenden Mitteln typischerweise
ein Optimum und einen wirksamen Auftrag für die eine chemische Behandlung
oder die andere zu widersprüchlichen
Prozessbedingungen führt.
Obgleich das fleckenabweisende Mittel als auch die fluorchemische
Substanz auf dem Teppich abgeschieden werden können, ist ihr Gebrauchsverhalten
nicht so gut, wie wenn separate Aufträge zum Einsatz gelangen.
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Es sind zahlreiche Verfahren für den separaten
Auftrag von flecken- und schmutzabweisenden Mitteln auf Teppiche
versucht worden. Im typischen Fall ist ein fleckenabweisendes Mittel
gefolgt von mehreren Ausrüstungsschritten
aufgetragen worden. Diesen folgte ein separater Auftrag des fluorchemischen
schmutzabweisenden Mittels gefolgt von Ausrüstungsschritten. Versuche zum
Auftrag sowohl des fleckenabweisenden Mittels als auch des schmutzabweisenden
Mittels unter den Bedingungen des fleckenabweisenden Mittels haben
schlechte Ergebnisse zur Folge gehabt, was auf die Konkurrenz zwischen
den Ausziehraten der fluorchemischen Substanz und des fleckenabweisenden
Mittels auf der Faser zurückzuführen ist.
Versuche zum Auftrag sowohl des Flecken- als auch schmutzabweisenden
Mittels unter den Auftragsbedingungen des schmutzabweisenden Mittels
haben ebenfalls zu verschiedenen Mängeln des Produktes geführt.
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Es wird angestrebt, über einen
Prozess zu verfügen,
in dem die beiden Mittel, die Schmutz- und Fleckenabweisungsvermögen vermitteln,
unabhängig
davon aufgetragen werden können,
ob sie untereinander konkurrieren oder nicht, und das ausgerüstete Produkt
dazu bringen, optimales Verhalten für beide Behandlungen zu zeigen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein solcher Prozess beschrieben,
mit dem der Auftrag sowohl des Schmutz- als auch fleckenabweisenden
Mittels in Tandem-Betrieb mit einer einigen Ausrüstungsstufe möglich ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung umfasst
ein Verfahren zum Beständigmachen
von Teppichfaser gegen Flecken und Schmutz nach Anspruch 1.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung
umfasst den separaten Auftrag eines fluorchemischen schmutzabweisenden
Mittels und eines fleckenabweisenden Mittels nacheinander in beliebiger
Reihenfolge, gefolgt von einem abschließenden Trocknungsschritt. Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung vereinfacht den Auftragsprozess,
indem jeder Ausrüstungsschritt,
wie beispielsweise Dampfbehandlung oder Spülen zwischen dem Tandem-Auftrag
des fleckenabweisenden Mittels und schmutzabweisenden Mittels optional
wird. Unter Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
werden bessere flecken- und schmutzabweisende Eigenschaften erhalten
im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem das fleckenabweisende Mittel
gefolgt von einem oder mehreren Ausrüstungsschritten aufgebracht
wird, wie beispielsweise Dampfbehandlung, Spülung, Vakuumausziehen oder
Trocknen, gefolgt von dem schmutzabweisenden Mittel, das aufgetragen
und vernetzt wird. Der Vorteil gegenüber einyelnen gemeinsamen Aufträgen bekannter
Ausführung
besteht darin, dass in diesem neuartigen Verfahren inkompatible
Flecken- und schmutzabweisende Mittel zur Anwendung gelangen können, ohne
die Leistung gegenseitig nachteilig zu beeinflussen.
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"Ausziehen" wird hierin als ein Verfahren
verwendet, mit dem ein Teppich eine chemische Behandlung erhält, indem
eine wässrige
Lösung
mit einem Gehalt der chemischen Substanz auf den Teppich aufgetragen wird.
Die Bedingungen für
die wässrige
Lösung
werden nach Erfordernis verändert
(d. h. Beheizen des nassen Teppichs, Änderung des pH-Wertes, Zusetzen
eines Ausfällungsmittels,
usw.). Anschließend
können
das überschüssige Wasser
und etwaige chemische Substanz, die auf der Teppichfaser nicht gebunden
ist, aus dem Teppich mit Hilfe physikalischer Maßnahmen entfernt werden, wie
beispielsweise Abtrennen durch Schleudern oder Absaugen. In einem
Ausziehprozess wird eine lösliche
Komponente des Bads aus dem Bad auf die Faser aufgezogen. Bei Auszugsaufträgen ist
die wasserlösliche
chemische Substanz aufgeteilt zwischen dem Wasser und der Faser,
wobei sie bevorzugt auf der Faser aufgesaugt wird. In diesen Fällen wird die
Badkonzentration stärker
abgereichert als im Verhältnis
zu der Nassaufnahme.
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Genaugenommen werden die fluorchemischen
Substanzen, die als schmutzabweisendes Mittel verwendet werden,
nicht ausgezogen, da die fluorchemischen schmutzabweisenden Mittel,
die für
Teppiche zur Anwendung gelangen, nicht wasserlöslich sind. Das fluorchemische
schmutzabweisende Mittel ist entweder im Wasser mit den Tensiden
dispergiert oder emulgiert. Der pH-Wert, die chemischen Wechselwirkungen
und die Temperatur beeinflussen die Fähigkeit des Tensid, die fluorchemische
Substanz im Wasser dispergiert oder emulgiert zu halten. Das fluorchemische
schmutzabweisende Mittel wird auf dem Teppichflor ausgefällt.
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Ein Auftrag durch "Beschichten" ist
ein Prozess, bei dem ein Teppich eine chemische Behandlung in einer
wässrigen
Lösung
erhält
und das Wasser durch Trocknen abgedampft wird und alle nicht flüchtigen
chemischen Substanzen zurückläßt, die
aus der wässrigen
Lösung
als eine Beschichtung auf die Teppichfasern aufgetragen wurden.
Bei nichtausziehenden Aufträgen,
wie beispielsweise einem Beschichtungsschritt, wird die Menge der
chemischen Substanz, die auf das Gewebe übertragen wird, einzig und
allein durch die chemische Konzentration in dem Bad und die Nassaufnahme
des Teppichs aus dem Bad bestimmt, da lediglich Wasser entfernt
wird, wenn der Teppich erhitzt und getrocknet wird.
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Die "Extraktion" ist ein physikalischer
Prozess zur Entfernung von überschüssigem Wasser
und wasserlöslichen
chemischen Substanzen von dem Teppich unter Anwendung von Maßnahmen,
wie beispielsweise Abtrennung durch Schleudern, indem der Teppich über einen
Vakuumschlitz gezogen wird oder indem der Teppich zwischen zwei
oder mehrere dicht beieinander stehende Walzen gezogen wird, um
das Wasser aus dem Teppich auszudrücken oder auszuquetschen. Ein
typischer Extraktionsschritt verringert die Nassaufnahme des Teppichs
zwischen 50% und 80% des Trockengewichts des Teppichs was von der
Nassaufnahme der Vorextraktion des Teppichs und von der Stärke und
dem Wirkungsgrad des Vakuums abhängt.
Die Extraktion kommt üblicherweise
dann zur Anwendung, wenn die Nassaufnahme etwa 50% überschreitet,
um den Energiebedarf für
das Trocknen herabzusetzen.
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Der hierin verwendete Begriff "Bad"
bezieht sich auf wässrige
Lösung
oder Dispersion, die für
den Auftrag auf dem Teppich auftragsbereit ist. Sowohl das Bad für das schmutzabweisende
Mittel als auch für das fleckenabweisende
Mittel wird konventionell nach den Empfehlungen der Hersteller angesetzt.
Fleckenabweisende Bäder
haben einen pH-Wert im Bereich zwischen etwa 1 und etwa 6 und vorzugsweise
zwischen etwa 2 und etwa 3; schmutzabweisende Bäder haben einen pH-Wert im
Bereich zwischen etwa 1 und etwa 10 und vorzugsweise zwischen etwa
4 und etwa B.
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Die "Nassaufnahme" ist das Gesamtgewicht
der aufgetragenen Flüssigkeit,
die in dem Teppich enthalten ist, dividiert durch das Gewicht des
wsprünglichen
trockenen Teppichs und ausgedrückt
in Prozent.
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In dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung wird ein Bad, das ein schmutzabweisendes Mittel enthält, auf
den Teppich bei einer geringen Nassaufnahme von etwa 5% bis etwa
50% und vorzugsweise von etwa 5% bis etwa 25% und mehr bevorzugt
von etwa 10% bis etwa 15% angewendet. Danach wird ohne irgendeinen
dazwischen liegenden Ausrüstungsschritt,
wie beispielsweise Dampfbehandlung, Spülung, Extraktion oder Trocknung,
ein zweites anderes Bad, das ein fleckenabweisendes Mittel enthält, auf
den Teppich bei einer zusätzlichen
Nassaufnahme von etwa 20% bis etwa 500%, vorzugsweise von etwa 20%
bis etwa 400% und mehr bevorzugt von etwa 70% bis etwa 250% angewendet.
Bei einer der Methode des Auftrags wird der Teppich durch das Bad
gezogen, wobei jedoch andere Auftragsmethoden, wie sie nachfolgend
aufgeführt
werden, zur Verwendung hierin geeignet sind. Danach wird der Teppich
mit einer Gesamt-Nassaufnahme im Bereich von 25% bis 525% und bevorzugt
80% bis 265% getrocknet. Während
des Auftrags ziehen sowohl das fleckenabweisende Mittel als auch
das schmutzabweisende Mittel auf die Faser auf. Vor dem Trocknen
werden die Schritte der Dampfbehandlung, Spülung und Extraktion angewendet.
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Die in der vorliegenden Erfindung
verwendeten Bäder
enthalten im typischen Fall andere Komponenten, wie beispielsweise
eine oder mehrere Säuren,
um den pH-Wert einzustellen, einschließlich: Schwefelsäwe, Phosphorsäwe und Sulfaminsäwen sowie
Mischungen davon; Salze, wie beispielsweise Calcium-, Natrium-,
Kalium- oder Magnesiumsulfat; Additive zur Schaumverhütung, wie
beispielsweise Silicone oder Kohlenwasserstoffe; und Schaumbildner
und Benetzungsmittel, wie beispielsweise Alkylsulfonate, ethoxylierte Fettsäuren, ethoxylierte
Fettalkohole, Alkylarylsulfonate.
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Die typischen Bedingungen für die Dampfbehandlung,
sofern diese zum Einsatz gelangt, bestehen in der Anwendung von
Sattdampf bei 99° bis
101°C (210
bis 214°F)
für 20
bis 200 Sekunden und vorzugsweise Sattdampf bei 99,4° bis 100°C (211 bis
212°F) für 40 bis
100 Sekunden. Typische Bedingungen für das Spülen und für die Extraktion, sofern diese
zum Einsatz gelangen, sind ein Spülen mit Wasser zwischen 5° und 80°C (40 bis
175°F) und
mit einer Nassaufnahme beim Spülen
zwischen etwa 40% und etwa 200%, wobei das Spülwasser die Gesamt-Nassaufnahme
bis zwischen etwa 400% und etwa 600% erhöht, gefolgt von einer Extraktion
bis zwischen 40% bis etwa 100% Nassaufnahme. Allerdings sind die
Bedingungen des Spülens
und der Extraktion im Allgemeinen nicht entscheidend. Die wahlweise
Extraktion wird typischerweise vor dem Trocknen dann angewendet,
wenn die Gesamt-Nassaufnahme in irgendeinem Teppichverarbeitungsprozess
etwa 50% überschreitet.
Dieses ist die Stelle, bei der die Extraktion vor dem Trocknen wirksamer
wird als das bloße Trocknen
des gesamten Wassers. Jedes chemische Behandlungsmittel, das auf
der Teppichfaser vor dem Extraktionsschritt nicht gebunden ist,
wird anteilmäßig mit
dem prozentualen Anteil des Wassers extrahiert. Die Bedingungen,
die für
das Trocknen bei der Anwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet
sind, bestehen in der Verwendung von Heißluft oder Strahlungswärme, bis
die Teppichoberflächenfaser
82° bis
150°C (180° bis 300°F) und vorzugsweise
zwischen 104° bis
138°C (220° bis 280°F) erreicht.
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In alternativen Ausfuhrungsformen
der vorliegenden Erfindung sind Sprühauftrag, Schaumauftrag, "Flex-Nip"-Auftrag,
Auftrag mit der Quetschwalze (tauchen und quetschen), Flüssigeinspritzung,
"Overflow-Flood"-Auftrag und andere Auftragsmethoden, die dem Fachmann
auf dem Gebiet gut bekannt sind, zur Verwendung im Tandem-Betrieb
oder zum aufeinanderfolgenden Auftrag der flecken- und schmutzabweisenden
Mittel auf dem Teppich geeignet, indem die vorstehend beschriebenen
Bäder eingesetzt
werden. Beispielsweise lässt
sich das Badsystem mit geringer Nassaufnahme mit den Sprüh- oder
Beschäumungssystemen
mit geringer Nassaufnahme austauschen, und das Badsystem mit hoher
Nassaufnahme kann ausgetauscht werden mit anderen Systemen hoher
Nassaufnahme, z. B. dem "Flex-Nip"-System,
Aufschäumen, Klotzen
oder Fluten. Die zum Einsatz gelangende Methode bestimmt die geeignete
Nassaufnahme und bestimmt, ob der Auftrag von der einen Seite des
Teppichs erfolgt (Sprühund
Schaumaufträge)
oder von beiden Seiten ("Flex-Nip"- und Klotz-Auftrag).
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Bei Sprühaufträgen wird der Sprühnebel entsprechend
den Empfehlungen der Hersteller für das schmutzabweisende Mittel
und fleckenabweisende Mittel und im typischen Fall in einzelnen
oder doppelten überlappenden
Mustern auf die Oberseite des Teppichflors aufgetragen. Ein Spühauftragsdruck
von weniger als 414 kPa (60 psi) wird bei einer Nassaufnahme von
etwa 5% bis etwa 50% und normalerweise etwa 10% bis etwa 15% bezogen
auf das Teppichgewicht für
die fluorchemischen schmutzabweisenden Mittel und bei einer Nassaufnahme
von etwa 20% bis etwa 200% für
die fleckenabweisenden Mittel angewendet.
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Bei Schaumaufträgen wird der Schaum entsprechend
den Empfehlungen der Hersteller für das schmutzabweisende Mittel
und fleckenabweisende Mittel im typischen Fall in direkten Puddel-Auftragsvorrichtungen
mit einer Druckwalze oder einem Einspritzverteiler aufgetragen.
Der Auftrag erfolgt auf der Oberseite des Teppichflors mit einer
Nassaufnahme im typischen Fall von etwa 5% bis etwa 50% und vorzugsweise
von etwa 10% bis etwa 15% bezogen auf das Teppichgewicht bei fluorchemischen
schmutzabweisenden Mitteln und einer Nassaufnahme von etwa 20% bis
etwa 200% bei fleckenabweisenden Mitteln. Die Schaumdichten liegen
im Bereich von etwa 250 bis etwa 50g/l.
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Bei "Flex-Nip"- und bei Tauch- und
Quetsch-Aufträgen
wird der Teppich in die Mitte eines Trogs eines wässrigen
Bades gezogen, welches das fleckenabweisende Mittel, Säure, Tenside
und wahlweise Salze oder andere Komponenten enthält, die entsprechend den Empfehlungen
des Herstellers des fleckenabweisenden Mittels angesetzt werden.
Der Teppich wird sodann am Boden des Troges zwischen einem Blasebalg
mit einem Druck von näherungsweise
21 bis 69kPa (3 bis 10psi) herausgenommen. Dieses filtert zu einer
Nassaufnahme zwischen etwa 150% und etwa 300% im Bezug auf das Trockengewicht
des Teppichs und im typischen Fall mit einer Nassaufnahme von etwa
200%.
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Andere Auftragsmethoden, wie beispielsweise
eine Flüssigeinspritzung
und Overflow-Flood-Auftrag sind
für die
Anwendung in der vorliegenden Erfindung ebenfalls geeignet und stellen
alternative Methoden für den
Auftrag der Behandlungsbäder
auf dem Teppich dar.
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Die folgende Tabelle liefert eine
Zusammenstellung von Auftragsmethoden für das fleckenabweisende Mittel
und das schmutzabweisende Mittel zusammen mit typischen und bevorzugten
Werten der Nassaufnahme für
die jeweilige Methode und dem jeweiligen Mittel:
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Es sind dem Fachmann auf dem Gebiet
zahlreiche Variationen der Bedingungen für den Sprühauftrag, Schaumauftrag, "Flex-Nip"-Auftrag,
"Flood"-Auftrag und "Klotz"-Aufträge bekannt, wobei die vorgenannten
Bedingungen als Beispiele genannt werden und nicht ausschließend auszulegen
sind.
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In noch einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird das fleckenabweisende Mittel vor dem schmutzabweisenden
Mittel aufgetragen. Dem aufeinanderfolgenden Auftrag folgt ein Trocknen.
Die Schritte des Bedampfens, Spülens
und der Extraktion erfolgen bei den vorstehend diskutierten Bedingungen.
Chemische Gesichtspunkte bestimmten darüber, ob der Auftrag des schmutzabweisenden
Mittels bevorzugt vor oder nach dem Auftrag des fleckenabweisenden
Mittels erfolgt. Das wichtige Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht
darin, dass die schmutzabweisenden und fleckenabweisenden Mittel
separat und zusammen vor jedem Ausrüstungsschritt aufgetragen werden.
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In die Praxis der vorliegenden Erfindung
ist damit sowohl die Auftragsreihenfolge fleckenabweisendes Mittel
vor dem schmutzabweisenden Mittel einbezogen als auch die Auftragsreihenfolge
schmutzabweisendes Mittel vor dem fleckenabweisenden Mittel. Die
Auftragsreihenfolge wird durch die Eigenschaften des Teppichs, durch
die zur Verfügung
stehende Fertigungsanlage und die gewählten chemischen Behandlungsmittel
bestimmt. Im typischen Fall liefert das Aufsprühen des fluorchemischen schmutzabweisenden
Mittels nach dem Auftragen des fleckenabweisenden Mittels eine bessere
Fluor-Retention und jedoch eine geringere Fleckenbeständigkeit
als wenn das fleckenabweisende Mittel vor dem schmutzabweisenden
Mittel aufgetragen wird.
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Zur Verwendung in der Praxis der
vorliegenden Erfindung ist ein großer Bereich von fleckenabweisenden
Mitteln und schmutzabweisenden Mitteln geeignet. Geeignete fleckenabweisende
Mittel sind Polymere, die Phenol-Formaldehyd, Methacrylsäure, Maleinsäure, sulfonierte
Fettsäuren
und Gemische der vorgenannten enthalten. Geeignete schmutzabweisende
Mittel sind Polymere, die fluorchemische Reste enthalten, wobei die
am meisten bevorzugten kationisch dispergiert sind. Die Verwendung
kationischer fluorchemischer Substanzen in Kombination mit anionischen
fleckenabweisenden Mitteln liefert typischerweise eine bessere Fluor-Retention.
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Geeignete fleckenabweisende Mittel
für die
Praxis der vorliegenden Erfindung schließen ein, ohne auf diese beschränkt zu sein:
Phenol-Formaldehyd-Polymere oder -Copolymere, wie beispielsweise
CEASESTAIN und STAINAWAY (von der American Emulsions Company, Inc.,
Dalton, GA), MESITOL (von der Bayer Corporation, Rock Hill, NC),
ERIONAL (von Ciba Corporation, Greensboro, NC), INTRATEX (von Crompton & Knowles Colors,
Inc., Charlotte, NC), STAINKLEER (von Dyetech, Inc., Dalton, GA),
LANOSTAIN (von Lenmar Chemical Corporation, Dalton, GA) und SR-300,
SR-400 und SR-500 (von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington,
DE); Polymere der Methacrylsäure,
wie beispielsweise SCOTCHGARD FX-Reihe-Teppichschutzmittel (von
3M Company, St. Paul MN); sowie sulfonierte Fettsäuren (von
Rockland React-Rite, Inc., Rockmart, GA).
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Geeignete schmutzabweisende Mittel
für die
Praxis der vorliegenden Erfindung schließen ein, ohne auf diese beschränkt zu sein:
fluorchemische Emulsionen, wie beispielsweise AMGUARD (von der American Emulsions
Company, Inc., Dalton, GA), SOFTECH (von Dyetech, Inc., Dalton GA),
LANAPOL (von Lenmar Chemical Corporation, Dalton, GA), SCOTCHGARD
FC-Reihe-Teppichschutzmittel (von 3M Company, St. Paul, MN), NK
GUARD (von Nicca USA, Inc., Fountain Head, NC), UNIDYNE (von Diakin
America, Inc., Decatur, AL) und ZONYL 555, N-130 und N-119 (von
der E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE).
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Die Ergebnisse zeigen, dass selbst
dann, wenn die flecken- und schmutzabweisenden Mittel kompatibel
sind und gleichzeitig aus einem einzigen Bad gemeinsam aufgetragen
werden können,
der sequentielle Tandem-Auftrag besseres Verhalten der flecken-
und schmutzabweisenden Mittel liefert, als wenn die Materialien
im gleichen Bad gemeinsam aufgetragen werden. Wie in den Beispielen
gezeigt wird, liefert ein gemeinsamer Auftrag eines fleckenabweisenden
und schmutzabweisenden Mittels ein schlechteres Verhalten als der sequentielle
Tandem-Auftrag eines schmutzabweisenden Mittels, gefolgt von einem
Auftrag eines fleckenabweisenden Mittels.
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In der hierin beschriebenen Erfindung
werden die fluorchemische Substanz und das fleckenabweisende Mittel
separat ohne dazwischen liegenden Ausrüstungsschritt aufgetragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren
ist anwendbar, um höheren
besseren Grad an Flecken- und Schmutzabweisungsvermögen zu vermitteln, als
wenn fleckenabweisende Behandlung angewendet wird, die Dampfbehandlung
erfolgt und anschließend das
schmutzabweisende Mittel aufgetragen wird. Es ist ebenfalls anwendbar
für den
Einsatz inkompatibler fleckenabweisender und schmutzabweisender
Mittel ohne nachteilige Beeinflussung des Verhaltens der beiden. Flecken-
und Schmutzbeständigkeit
sowie Wasserabweisungsvermögen
sind begehrte Merkmale für
Teppichauslegeware im Wohnbereich und kommerziellen Bereich.
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Die vorliegende Erfindung vermittelt
auf dem Teppich ein Maximum an Abweisungsvermögen in einem Verfahren, das
wirtschaftlicher ist.
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In den Beispielen kommen die folgenden
Prüfverfahren
zum Einsatz.
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METHODE 1: BESTIMMUNG
DES ÖL-
UND WASSERABWEISUNGSVERMÖGENS
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1.a. PRÜFUNG DES ÖLABWEISUNGSVERMÖGENS
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Das Ölabweisungsvermögen wurde
nach dem Standardtest 188-1978 der "American Association of Textile
Chemists and Colorists (AATCC)" gemessen, der auf dem Widerstand
von behandelter Faser oder textilem Flächengebilde gegen die Eindringung
von Ölen
verschiedener Oberflächenspannungen
Null bis 8 beruht. Die Bewertung von 8 erhält die am wenigsten Öl penetrierende
(am stärksten Öl abweisende)
Oberfläche. Die
Ergebnisse für
unbehandelte, Kontroll- und Anschmutztests der "Beispiele" nach
dieser Prozedur sind in der nachfolgenden Tabelle 2 dargestellt.
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1.b. PRÜFUNG DES
WASSERABWEISUNGSVERMÖGENS
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Das Wasserabweisungsvermögen wird
nach einer Standardprüfinethode
#311.56 von DuPont "Teflon" (Wilmington, DE) gemessen. Nach einem
Konditionieren für
4 Stunden bei 21°C
(70°F) und
einer relativen Luftfeuchte von 65% wurde das textile Flächengebilde
auf eine ebene Oberfläche
gelegt. Es wurden 3 Tropfen der ausgewählten Wasser/Isopropanol-Mischung
(siehe nachfolgende Tabelle 1) auf das textile Flächengebilde
gegeben und für
10 Sekunden belassen. Sofern keine Penetration erfolgte, wurde das
textile Flächengebilde
als "einwandfrei" bei diesem Grad des Abweisungsvermögens bewertet
und die Testflüssigkeit
mit der nächst
höheren
Numerierung getestet. Die Bewertung des textilen Flächengebildes
erfolgt mit der höchsten numerierten
Testflüssigkeit,
die das textile Flächengebilde
nicht benetzt.
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TABELLE
1
WASSER/ISOPROPANOL-MISCHUNGEN FÜR DIE PRÜFUNG AUF WASSERABWEISUNGSVERMÖGEN
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Eine Bewertung von Null zeigt kein
"Vermögen",
eine Bewertung von 6 zeigt ein Maximum an Wasserabweisungsvermögen. Die
Ergebnisse für
unbehandelte, Kontroll- und Anschmutztests der "Beispiele" nach dieser
Prozedw sind in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt.
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METHODE 2: 24 STUNDEN-ANFÄRBEN MIT
FD&C RED NO.
40 ANFÄRBETEST
(AATCC 175–1991)
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Die Fleckenbeständigkeit gegen sauren Farbstoff
wurde unter Anwendung der Prozedw auf der Grundlage der Methode
175–1991,
"Stain Resistance: Pile Floor Coverings" (Fleckenbeständigkeit:
Faserflor-Fußbodenbelag
der "American Association of Textile Chemists and Colorists (AATCC)"
bewertet. Es wurde eine Anfärbelösung angesetzt,
indem Wasser und mit Zucker gesüßte Kirsch-Kool-Aid® nach
den Anweisungen auf der Verpackung gemischt wurde. Alternativ wurde
die Lösung
angesetzt, indem 0,2 g FD&C
Red No. 40 und 3,2g Citronensäure
in einem Liter deionisiertem Wasser gemischt wurden. Die zu testende
Teppichprobe wurde auf eine ebene, nicht saugfähige Oberfläche gelegt und ein hohler Kunststoffzylinder
mit einem Durchmesser von 7,6 cm (3 inch) fest über die Teppichprobe aufgesetzt.
In den Zylinder wurden 20 ml der Anfärbelösung gegossen und die Lösung vollständig in
die Teppichprobe aufsaugen gelassen. Der Zylinder wurde danach entfernt
und die gefärbte
Teppichprobe für
24 Stunden ungestört
gelassen, wonach sie gründlich unter
kaltem Leitungswasser gespült
und trocken gedrückt
wurde.
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Danach wurde die Teppichprobe visuell
untersucht und nach der Anfärbeskala
für AATCC
Red 40 auf Fleckenbildung bewertet. Eine Fleckenbewertung von 10
gilt als hervonagend und zeigt eine hervonagende Fleckenbeständigkeit,
während
die Bewertung 1 die schlechteste Bewertung ist, die mit einer unbehandelten Kontrollprobe
vergleichbar ist. Die Ergebnisse für die Kontroll- und Anfärbetests
der "Beispiele" nach dieser Prozedw sind in der nachfolgenden Tabelle
2 zusammengestellt.
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METHODE 3: PRÜFUNG DER
BESTÄNDIGKEIT
GEGEN SHAMPOO-WÄSCHE
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Es wurde eine behandelte Teppichprobe
mit näherungsweise
7,6 cm × 12,7
cm (3 × 5
inch) für
5 min bei Raumtemperatur in eine Waschlösung eingetaucht, die aus Natriumlaurylsulfat
(Dodecylnatriumsulfat) bestand, wie beispielsweise "Duponol WAQE"
(1,5 g pro Liter) und mit verdünntem
Natriumcarbonat auf einen pH-Wert von 10 eingestellt wurde. Die
Probe wurde sodann entnommen, gründlich
unter Leitungswasser gespült,
durch Ausdrücken
von Wasser befreit und Luftgetrocknet. Die trockene Teppichprobe
wurde sodann nach dem vorstehend beschriebenen Anfärbetest
geprüft.
Die Ergebnisse für
die Beispiele und das Vergleichsbeispiel sind in der nachfolgenden
Tabelle 2 zusammengestellt.
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BEISPIELE
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In den Beispielen wurden die folgenden
schmutzabweisenden Mittel, fleckenabweisenden Mittel und andere
Materialien verwendet.
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ZONYL 555 Carpet Protector ist ein
kationisches, fluorchemisches schmutzabweisendes Mittel, das nach
der US-A-4958039 hergestellt wurde und bei der E. I. du Pont de
Nemours and Company, Wilmington DE verfügbar ist.
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N-130 und N-119 sind anionische,
Stickstoff enthaltende Perfluor-schmutzabweisende Mittel, die nach der
US-A-5580645 unter Verwendung von Natriumalkylsulfonaten als Tensid
zur Stabilisierung der Emulsion hergestellt wurden. Die zwei schmutzabweisenden
Mittel sind bei der E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington
DE verfügbar
und sind anionisch dispergiert.
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SR-300, SR-400 und SR-500 sind wasserlösliche,
anionische fleckenabweisende Mittel, die verfügbar sind bei der E. I. du
Pont de Nemours and Company, Wilmington DE. SR-300 wurde nach der
US-A-5057121 hergestellt, SR-400 wurde nach der US-A-4883839 und
SR-500 nach der US-A-5460887 hergestellt.
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Bei Duponol WAQE handelt es sich
um eine Mischung von Natriumlaurylsulfaten, die bei der Witco Chemical
Co., Greenwich CT, verfügbar
sind.
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BEISPIEL 1
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Es wurde eine hellblau gefärbter, 1
kg/m2 (30 oz./yd.2)
aufgeschnitter Schlingenflorteppich (hergestellt aus verzwirnter,
thermofixierter Superba-1410 DuPont-Faser von E. I. du Pont de Nemours
and Company, Wilmington DE) mit einer 30%igen Nassaufnahme eines
Bades gesprüht,
das 18 g/l N-119 Soil Resist enthielt. Danach erfolgte ein "Flex-Nip"-Auftrag
von 250 Gew.% eines Bades, das 16 g/l SR-500 Stain Resist enthielt. Der
Teppich wurde für
2,5 min bei 99° bis
100°C (210° bis 212°F) bedampft
und mit Wasser gewaschen. Er wurde bis zu einer Nassaufnahme von
50% vakuumextrahiert und bis zu einer Teppich-Oberflächentemperatur von
149°C (300°F) getrocknet.
Der getrocknete Teppich wurde nach den vorgenannten Methoden getestet
und die Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt.
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BEISPIEL 2
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Es wurde ein hell gefärbter Teppich
wie in Beispiel 1 mit einer Nassaufnahme von 30% eines Bades besprüht, das
20 g/l ZONYL 555 Soil Resist enthielt. Danach erfolgt ein "Flex-Nip"-Auftrag
von 250 Gew.% eines Bades, das 16 g/l SR-500 Stain Resist enthielt.
Der Teppich wurde für
2,5 min bei 99° bis
100°C (210° bis 212°F) bedampft
und mit Wasser gewaschen. Danach wurde er bis zu einer Nassaufnahme
von 50% vakuumextrahiert und bis zu einer Teppich-Oberflächentemperatur
von 149°C
(300°F)
getrocknet. Der Teppich wurde nach den vorgenannten Methoden getestet
und die Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt.
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BEISPIEL 3
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Es wurde ein hell gefärbter Teppich
wie in Beispiel 1 mit einem "Flex-Nip"-Auftrag von 250 Gew.% eines
Bades versehen, das 16 g/l SR-300 Stain Resist enthielt. Danach
wurde er mit einer Nassaufnahme von 30% eines Bades besprüht, das
20 g/l ZONYL 555 Soil Resist enthielt, und für 4min bei 99° bis 100°C (210° bis 212°F) bedampft.
Sodann wurde er mit Wasser gespült,
bis zu einer Nassaufnahme von 50% vakuumextrahiert und bis zu einer
Teppich-Oberflächentemperatur
von 149°C
(300°F)
getrocknet. Der getrocknete Teppich wurde nach den vorgenannten
Methoden getestet und die Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle
2 zusammengestellt.
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VERGLEICHSBEISPIEL A
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Es wurde ein hell gefärbter Teppich
wie in Beispiel 1 mit einem "Flex-Nip"-Auftrag von 250 Gew.% eines
Bades versehen, das 14 g/l SR-400 Stain Resist enthielt. Danach
wurde er für
2,5 min bei 99° bis
100°C (210° bis 212°F) bedampft.
Sodann wurde er mit Wasser gespült
und bis zu einer Nassaufnahme von 50% vakuumextrahiert. Anschließend wurde
er mit einer Nassaufnahme von 15% eines Bades besprüht, das
20g/l N-130 Soil Resist enthielt. Sodann wurde er bis zu einer Teppich-Oberflächentemperatur
von 149°C
(300°F) in
einem gasbeheizten Ofen getrocknet. Der getrocknete Teppich wurde
nach den vorgenannten Methoden getestet und die Ergebnisse in der
nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt.
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TABELLE
2
TEPPICHPRLTFÜNG
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Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen
ein überlegenes Ölabweisungsvermögen in den
Beispielen 1 und 3, ein überlegenes
Wasserabweisungsvermögen
in den Beispielen 1 und 2, eine überlegene
Fleckenbeständigkeit
in den Beispielen 1 und 2 und eine überlegene Haltbarkeit des Fleckenabweisungsvermögens in
den Beispielen 1 und 2, wobei in jedem Fall ein Tandem-Auftrag nach
der vorliegenden Erfindung angewendet wurde und ein Vergleichsbeispiel
A erfolgte, wobei die Fluorbeladung in dem Vergleichsbeispiel sogar
noch wesentlich höher
war als in den Beispielen 1 und 2. In dem Vergleichsbeispiel A wurden
die dazwischen geschalteten Ausrüstungsschritte
zwischen dem Auftrag des fleckenabweisenden Mittels und des schmutzabweisenden
Mittels eingesetzt.
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VERGLEICHSBEISPIEL B
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Auf einen hellblau mit 1 kg/m2 (30 oz./yd.2) gefärbten, aufgeschnittenen
Schlingenflorteppich (hergestellt aus gezwirntem, thermofixiertem
Superba-1410 DuPont-Faser von der E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, DE) wurde ein "Flex-Nip"-Auftrag von 250 Gew.% eines
Bades aufgebracht, das sowohl 16 g/l SR-500 Stain Resist als auch
2,0 g/l N-119 Soil Resist enthielt, und zwar bei einem pH-Wert von
2,0. Der Teppich wurde für
2,5 min bei 99° bis
100°C (210° bis 212°F) bedampft
und mit Wasser gespült.
Danach wurde er bis zu einer Nassaufnahme von 50% vakuumextrahiert
und bis zu einer Teppich-Oberflächentemperatur
von 149°C
(300°F)
getrocknet. Der getrocknete Teppich wurde nach den vorgenannten
Methoden getestet und die Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle
3 zusammengestellt.
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Die Daten in Tabelle 3 zeigen ein überlegenes
Abweisungsvermögen
für Öl und Wasser,
eine Fleckenbeständigkeit
und Beständigkeit
und Haltbarkeit der Fleckenbeständigkeit
für Beispiel
1 unter Anwendung des Auftrags im Tandem-Prozess nach der vorliegenden
Erfindung bei einem Vergleich mit Vergleichsbeispiel B, bei dem
ein gleichzeitiger gemeinsamer Auftrag des fleckenabweisenden Mittels
und schmutzabweisenden Mittels eingesetzt wurde.
