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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von
Textiloberflächen
oder -gegenständen
aus synthetischem polymerem Material zur Veränderung des Griffs.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Behandlung,
welches das Aufbringen einer Celluloseschicht auf einer Oberfläche oder
einem Gegenstand aus einem synthetischen polymeren Material ermöglicht.
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Auf
dem Gebiet der Textiloberflächen,
sind Gewebe, Strick- oder Wirkwaren und andere Oberflächen aus
natürlichen
Fäden oder
Fasern wie zum Beispiel Baumwolle, Seide oder Wolle oder aus Kunstfasern
wie Viskose oder Kunstseide ausgebildet. Die natürlichen und Kunstfasern (synthetischen Fasern)
weisen Eigenschaften auf, die dem Gewebe Tragekomfort und einen
bemerkenswerten Griff verleihen.
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Diese
Textiloberflächen
sind auch ausgehend von Fäden
oder Fasern aus synthetischem Material ausgeführt, welche mechanische Eigenschaften
und Widerstandsfähigkeit
gegenüber äußeren Angriffen,
wie konzentrierten Tensidlösungen,
aufweisen. Diese synthetischen Fäden
oder Fasern können
auch auf sehr wirtschaftliche Art und mit einer erhöhten Produktivität hergestellt
werden.
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Diese
synthetischen Fasern weisen jedoch einen wesentlichen Nachteil auf.
Tatsächlich
haben Textiloberflächen
aus derartigen Fasern ohne angepaßte Behandlung oder besondere
Gestaltung Eigenschaften wie Tragekomfort oder Griff, die nur sehr mittelmäßig und
weit von dem entfernt sind, die aus natürlichen oder Kunstfasern erhalten
werden. Es wurden eine Vielzahl an Arbeiten ausgeführt, um
Lösungen
zur Verbesserung des Tragekomforts und des Griffs vorzuschlagen.
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Die
vorgeschlagenen Lösungen
bestehen entweder darin, daß auf
die Faser oder die Textiloberfläche
ein Schmälzmittel
oder ein Appreturmittel aufgebracht wird, oder daß das synthetische
Material modifiziert wird, um ihm zum Beispiel hydrophile Eigenschaften
zu verleihen.
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Andere
Lösungen
bestehen in der Verwendung von Fäden,
die aus Fasern erhalten wurden, sogenannte Fasergarne, oder von
Fäden,
die eine Vermischung von Fäden
enthalten, welche es ermöglichen,
die Fadenoberfläche
unregelmäßig zu machen und
so die Oberfläche
von natürlichen
oder Kunstfasern zu imitieren.
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Es
ist bekannt, die Färbung
und die antistatische Ausrüstung
von synthetischen Fäden
und Fasern durch Behandlung mittels einer Celluloseacetatlösung in
Aceton, anschließendem
Abdampfen des Lösungsmittels
und Verseifung des Celluloseesters mittels einer ammoniakalischen
Lösung
zu verbessern (DE-A-1 174291). Es wurde ebenfalls vorgeschlagen,
die Antischmutz- (Antisoiling) und Feuchtigkeitstransporteigenschaften
von Textilien aus Polyester und Nylon zu verbessern, indem Celluloseacetat
mit einem Substitutionsgrad von 0.9 bis 2,3 aufgebracht wird. Das
Celluloseacetat wird in Lösung
in einem organischen Lösungsmittel
angewandt. Das "feuchte" Textilmaterial wird
dann bei einer Temperatur getrocknet, welche die Zersetzungstemperatur von
Celluloseacetat nicht übersteigt
(EP-A-002951).
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue Lösung zur
Modifizierung des Griffs von Oberflächen oder Gegenständen aus synthetischem
polymerem Material vorzuschlagen, um ihnen einen Griff wie einem
natürlichen
Material wie Baumwolle zu verleihen.
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Zu
diesem Zweck schlägt
die Erfindung ein Verfahren vor, um den Textiloberflächen oder
-gegenständen
aus synthetischem polymeren Material einen Griff vergleichbar mit
dem von Gegenständen
zu verleihen, die aus Gegenständen
aus Baumwollfäden
oder -fasern hergestellt wurden, durch Inkontaktbringen dieser Oberfläche oder
dieses Gegenstands mit einer wäßrigen Lösung von
mindestens einem Celluloseester mit einem Substitutionsgrad von
0,5 bis 1,2 und einer basischen Fällungsverbindung für die Cellulose,
ausgewählt
aus der Gruppe der Basen und alkalischen Salzen, wobei das molare
Verhältnis von
basischer Fällungsverbindung/Estersubstituent des
Celluloseesters größer als
5, vorzugsweise größer als
10, ist, Fällung
der Cellulose auf der Oberfläche
oder dem Gegenstand mittels Lysereaktion der Esterfunktionen des
Celluloseesters, Abtrennung der wäßrigen Lösung, dann Waschen und Trocken
der Oberflächen
oder Gegenstände.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
besteht in der Behandlung von Gegenständen oder Oberflächen, welche
mindestens eine Oberfläche
aus einem synthetischen polymeren Material wie Fäden, Fasern. Filmen aus einem
synthetischen polymeren Material oder Artikel enthalten, die mindestens
aus diesen Fäden,
Fasern oder Filmen erhalten wurden.
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Die
erfindungsgemäße Behandlung
besteht also darin, diese Oberfläche
oder diesen Gegenstand aus einem synthetischen polymeren Material mit
einer wäßrigen Lösung aus
mindestens einem Celluloseester in Kontakt zu bringen und dann die Fällung der
Cellulose auf der Oberfläche
hervorzurufen.
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Unter
Cellulose ist eine ausgehend von dem oder den in der Lösungen enthaltenen
Celluloseestern regenerierte Cellulose gemeint. Diese gefällte Cellulose
kann Cellulose oder eine modifizierte Cellulose sein, zum Beispiel
eine Cellulose mit einem oder mehreren organischen Resten, die an
bestimmte Hydroxylgruppen derselben gebunden sind.
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Diese
Fällung
wird durch die Regenerierung der Cellulose mittels Trennung der
Bindung zwischen der oder den Estersubstituenten der Cellulose und derselben
erreicht. Diese Trennung wird mittels Lyse der Bindungen zwischen
den Estersubstituenten und der Cellulose erreicht. Diese Trennung
wird durch Zugabe einer basischen Verbindung zur Lösung erreicht,
welche die Fällung
der Cellulose induziert.
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Die
Cellulosebeschichtung verhilft so der behandelten Oberfläche zu einem
Griff vergleichbar mit dem von Gegenständen, die aus Baumwollfäden oder
-fasern hergestellt wurden.
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Die
erfindungsgemäße Behandlung
ermöglicht
auch die Verbesserung insbesondere des hydrophilen Charakters der
Oberflächen.
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Unter
Textiloberflächen
versteht man insbesondere die Textiloberflächen, die durch Weben, Stricken
und Ausflocken erhalten wurden, oder gewirkte Oberflächen, Filze
oder Matten, die mindestens Fäden,
Fasern oder Fasergarne aus synthetischem Material enthalten.
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Als
für die
Erfindung geeignetes synthetisches Material können aliphatische Polyamide,
aromatische oder halbaromatische Polyamide, Polyesteramide, Polyimidazole,
Polyester oder Polyamidimide angeführt werden.
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Als
für die
Erfindung geeigneten Polyamide oder Copolyamide können zum
Beispiel Hexamethylenpolyadipinamid, Polycaprolactam, Copolymere dieser
beiden Polyamide oder ihre Mischungen angeführt werden. Diese Polyamide
können
auch andere wiederholt auftretende Einheiten enthalten, wie aromatische
Sulfonateinheiten als wiederholt auftretende, von der 5-Sulfo-isophthalsäure oder
Analoga abgeleitete Einheit, oder von anderen Dicarbonsäuren wie
Iso- oder Terephthalsäure
oder von Diaminen wie 5-Methylpentamethylendiamin abgeleitete Einheiten.
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Als
geeignete Polyester können
Polyethylenterephthalat, Copolymere auf der Basis von Polyethylenterephthalat
und 5-Sulfo-isophthalsäure,
Polyethylennaphtalene, Polypropylennapthalene, Polypropylenterephthalate,
Polybutylenterephthalate, ihre Mischungen oder Copolymere angeführt werden.
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Als
Beispiele für
aromatische Polyamide können
meta- und para-Phenylenterephthalamide angeführt werden. Das synthetische
Polyamidimid-Material ermöglicht
insbesondere die Herstellung von Fasern, die unter der Bezeichnung
KERMEL® vertrieben
werden.
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Die
synthetischen Materialien können
auch mit verschiedenen Additiven wie Pigmenten, Mattierungspigmenten,
Stabilisatoren für
Wärme oder Licht,
Wärmeschutzmitteln,
antimikrobiellen Wirkstoffen, Antischmutzmitteln oder ähnlichem
verwendet werden. Diese Liste ist keineswegs vollständig.
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Als
bevorzugte synthetische Materialien können Hexamethylenpolyadipinamid
und seine Copolymere oder Mischungen, die hauptsächlich Hexamethylenpolya dipinamid-,
Polycaprolactam- oder Polyestereinheiten enthalten, angeführt werden.
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Gemäß einer
Ausführungsart,
der bevorzugten Ausführung
der Erfindung, wird das Inkontaktbringen der Oberfläche und
der Celluloseesterlösung durch
Eintauchen des Gegenstandes in diese Lösung erreicht. Um eine Kontrolle
der aufgebrachten Cellulosemenge zu ermöglichen, kann eine Benetzungstechnik
verwendet werden, die es ermöglicht, die
auf der Oberfläche
zurückgehaltenen
Lösungsmenge
auszudrücken.
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Die
erfindungsgemäße Behandlung
kann auf ungebleichte oder gefärbte
Textiloberflächen
vor oder nach der Appretur angewandt werden.
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Die
Gewichtskonzentration an Celluloseester in der Lösung kann variieren und ist
für die
Anwendung der Erfindung nicht kritisch. Die Konzentration liegt
jedoch bevorzugt unter der Löslichkeitsgrenze
des Celluloseesters.
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Diese
Gewichtskonzentration liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 200 g/l.
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Gemäß einer
Eigenschaft der Erfindung ist der Celluloseester in Wasser löslich. Diese
Löslichkeit
wird durch Behandeln der Cellulose mit einem Veresterungsmittel
wie Essigsäure
oder Essigsäureanhydrid
erreicht. Der Substitutionsgrad, der die Zahl der durch eine Celluloseeinheit
ersetzten OH-Reste darstellt, variiert erfindungsgemäß zwischen
0,5 und 1,2.
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Andere
Substitutionsmittel wie Propionate, Acetopropionate, Butyrate, Acetobutyrate,
Sulfoacetate oder Fettsäureester
können
ebenfalls verwendet werden.
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Die
Lyse der Esterfunktionen wird durch Hydrolyse dieser Funktionen
durch Veränderung
des pH-Werts der Lösung
mittels Zugabe einer basischen Verbindung aus der Familie der Basen
und der alkalischen Salze erreicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsart der
Erfindung ist das die Fällung
der Cellulose hervorrufende Mittel ein Salz, das die Lyse des Esters hervorruft,
zum Beispiel die Deacetylierung der Cellulose, und so ihre Unlöslichkeit.
Vorzugs weise enthalten diese Salze zum einen ein Kation, welches
mit einem Acetatanion ein lösliches
Salz ergibt, und zum anderen ein Anion, welches sich im wäßrigen Milieu zersetzt.
Als bevorzugte Anionen können
zum Beispiel Carbonat-, Oxalat-, Hydrogencarbonat- oder Tartratanionen
angeführt
werden.
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Als
Kationen können
zum Beispiel die Alkalimetalle und insbesondere Natrium angeführt werden.
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Die
Verbindung, welche die Fällung
hervorruft, wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in
Form einer wäßrigen Lösung zugegeben.
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Es
wird eine Menge an Fällungsmittel
in großem Überschuß zugegeben,
bezogen auf die stöchiometrisch
notwendige Menge zur Substitution der an die Cellulose gebundenen
Estersubstituenten. So ist das molare Verhältnis von Fällungsmittel/Substituenten
größer als
5, vorzugsweise größer als
10.
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Nach
der Fällung
wird die behandelte Textiloberfläche
aus der Lösung
mittels jedes bekannten Mittels entfernt. Diese Oberfläche wird
anschließend gewaschen
und dann getrocknet.
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Gemäß einer
anderen Eigenschaft der Erfindung kann der Celluloseester zusätzlich andere
Substituenten enthalten. Diese zweite Art Substituenten ist über Funktionen
an die Cellulose gebunden, die während
der Veränderungen
der Lösungsbedingungen
zum Hervorrufen der Cellulosefällung
nicht zerstört
werden. Daher sind die Substituenten in der auf der zu behandelnden
Oberfläche
aufgebrachten Cellulose anwesend.
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Eine
der Aufgaben dieser Substituenten ist die Funktionalisierung der
Cellulose, um dieser neue Eigenschaften zu verleihen oder bestimmte
Eigenschaften der Cellulose zu verstärken.
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Vorzugsweise
sind die Substituenten über Etherfunktionen
an die Cellulose gebunden.
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Als
Beispiele für
die Funktionalisierung können
Carboxyl-, Carboxyalkyl-, Alkyl-, Alkylaryl-, Hydroxyalkyl-, Aryl-,
kationische, Sulfat-, Sulfonat-, Phosphor- oder Nitrilfunktionen angeführt werden.
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Bei
der Behandlung von bereits verwendeten Oberflächen, wie Teppichen, Auslegeware
oder Stoffbezügen,
kann die Celluloselösung
vorzugsweise andere Additive enthalten, insbesondere solche, die üblicherweise
in Zusammensetzungen für
die Reinigung dieser Art von Oberflächen anwesend sind, wie Tenside,
Mittel, die Schmutz entfernen können,
Antifleckmittel usw.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
also die dauerhafte Modifizierung des Griffs von Textiloberflächen oder
-gegenständen
aus synthetischem, polymerem Material. Diese Modifizierung wird
nach dem Waschen dieser Textilien bewahrt. Bei Textiloberflächen mit
Fäden oder
Fasern aus Polyamid ermöglicht
die Behandlung auch die Modifizierung der Wasseraufnahme insbesondere
der Oberfläche.
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Andere
vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden durch die ausführliche
Beschreibung der Ausführungsbeispiele,
die nur als Beispiele gegeben werden, verdeutlicht und auch bezüglich der
angefügten 1, welche eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme
der Oberfläche
eines mit Gold beschichteten Films darstellt, wobei 1a einem nicht
behandelten Polyamidfilm entspricht und 1b einem
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
behandelten Film.
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Die
unten aufgeführten
Beispiele verdeutlichen die Verwendung des Celluloseacetats als
Cellulosederivat für
die Behandlung von Oberflächen,
Filmen oder Geweben, die aus synthetischen Materialien wie Polyamid
oder Polyester ausgeführt
sind.
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Beispiel
1 verdeutlicht die Herstellung eines in Wasser löslichen Celluloseacetats.
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Beispiel 1: Herstellung
von Celluloseacetat A
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In
einem Reaktor werden 340 ml Essigsäure und 60 ml Wasser auf 80 °C erhitzt
und es werden 63 g Cellulosetriacetat in dieser essigsauren Lösung gelöst. Das
Reaktionsmilieu wird mit 140 ml Methanol vermischt.
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Die
Reaktionsmischung wird in einer inerten Atmosphäre unter dem Dampfdruck des
Lösungsmittels
4 Stunden lang bei 150 °C
gehalten. Es wird eine erneute Zugabe von 100 ml Methanol durchgeführt, und
die Mischung wird für
8 Stunden bei dem gleichen Druck und der gleichen Temperatur gehalten.
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Nach
dem Abkühlen
wird das Celluloseacetat durch Zugabe von Aceton gefällt, und
dann mittels Filtration und Waschen aufgefangen.
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Der
Substitutionsgrad und die Molmasse werden durch 1H-NMR-Analyse
und Gelpermeationschromatographie bestimmt.
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Das
so hergestellte Celluloseacetat weist einen Substitutionsgrad von
0,55 und eine gewichtsmäßige Molmasse
von 14.000 auf. Das Produkt ist wasserlöslich.
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Beispiel 2: Behandlung
eines Polyethylenterephthalatfilms (PET)
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Eine
wäßrige Lösung mit
0,5 g/l Celluloseacetat A wird auf 40 °C erwärmt und mit einem gleichen
Volumen einer wäßrigen Lösung aus
Natriumcarbonat mit 2 g/l vermischt.
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Ein
Polyethylenterephthalatfilm wird in die so hergestellte und bei
40 °C gehaltene
Lösung
unter Rühren
eingetaucht.
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Nach
90 Minuten des Eintauchens wird der Film wieder herausgezogen, mit
Wasser gespült
und dann getrocknet.
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Die
Hydrophilie der Filmoberfläche
wird durch Benetzung in Doppelflüssigkeits-Geometrie bestimmt.
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Dieses
Verfahren besteht darin, den Film in ein n-Octan enthaltendes Behältnis zu
tauchen. Ein Wassertropfen wird auf den Film aufgebracht. Nach 3 Minuten
wird der Winkel gemessen, der sich zwischen dem Wassertropfen und
dem Substrat gebildet hat. Dieser Winkel hängt von den Grenzflächenspannungen
der beiden Flüssigkeiten
und der Oberflächenenergie
des Trägers
ab; er spiegelt demnach die Hydrophilie des Films wieder. Je kleiner
der Winkel ist, desto hydrophiler ist der Träger.
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Für den behandelten
PET-Film wurde ein Winkel von 94° gemessen,
während
für den
nicht behandelten Film ein Wert von 120° erhalten wurde.
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Der
PET-Film wurde also durch die Fällung von
Cellulose auf seiner Oberfläche
hydrophiler gemacht.
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Beispiel 3: Behandlung
eines Films aus Polyamid 6.6
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Eine
wäßrige Lösung mit
0,5 g/l Celluloseacetat A wird auf 90 °C erwärmt und mit einem gleichen
Volumen einer wäßrigen Lösung aus
Natriumcarbonat mit 2 g/l vermischt. Ein Film aus Polyamid 6.6 wird
unter Rühren
für 5 Minuten
in dieses bei 90 °C
gehaltene Milieu eingetaucht.
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Nach
dem Spülen
und Trocknen weist der Film eine Oberflächenhydrophilie auf, welche
mittels der in Beispiel 2 beschriebenen Methode bestimmt wurde und
einen Winkel 54 ° ergab.
Für den
nicht behandelten Film wurde ein Winkel von 84° gemessen.
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Die
Abbildung, welche eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme der mit
Gold beschichteten Oberfläche
eines nicht behandelten Films (1a) und
eines Films gemäß Beispiel
3 (1b) zeigt, verdeutlicht die Abscheidung von Cellulose
auf dem behandelten Film. Diese Abscheidung zeigt sich in Form einer
porösen
Schicht, in welcher der mittlere Porendurchmesser etwa 0,5 μm beträgt.
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Beispiel 4: Behandlung
eines Films aus PA 6.6
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Beispiel
3 wird wiederholt, jedoch unter Verwendung einer Natriumcarbonat-Lösung mit einer Konzentration
von 8 g/l und einer Celluloseacetat-Lösung mit 2 g/l.
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Die
Temperatur der Filmbehandlung beträgt 40 °C und die Eintauchdauer 20 min.
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Der
gemessene Winkel am Tropfen beträgt 32 °; der gleiche
Winkel beträgt
für den
nicht behandelten Film 84°.
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Beispiel 5: Behandlung
eines Gewebes aus Polyamid 6
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Auf
entsprechende Weise wird ein Behandlungsmilieu durch Mischung eines
gleichen Volumens einer wäßrigen Celluloseacetat-Lösung A mit 0,5
g/l und einer wäßrigen Natriumcarbonat-Lösung mit
2 g/l erhalten.
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Ein
Gewebe aus Polyamid 6-Fäden
wird in dieses Milieu eingetaucht, welches bei einer Temperatur
von 60 °C
gehalten und gerührt
wird.
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Das
Gewebe wird nach 30 Minuten entnommen, gespült und getrocknet.
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Die
Hydrophilie der Textiloberfläche
wird mittels der Messung der Durchtränkungszeit eines Tropfens aus
demineralisiertem Wasser von 2 μl
bestimmt, der in einer kontrollierten Atmosphäre (20 °C, relative Feuchtigkeit 65
%) auf das Gewebe gegeben wurde. Je kürzer die Zeit, desto hydrophiler
ist der Träger.
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Es
wurde eine Zeit von 51 s auf einem nicht behandelten PA-Gewebe gemessen,
während
für das
behandelte Gewebe ein Wert von nur 13 s gefunden wurde.
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Dies
zeigt, daß die
regenerierte Cellulose auch auf einem Gewebe aus Polyamid und wesentlich
seinen hydrophilen Charakter modifiziert.
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Nach
dem Waschen des so behandelten Gewebes mit einem üblicherweise
auf dem Gebiet der Kleiderwäsche
verwendeten Waschmittel, wobei die Waschmittelkonzentration 7 g/l
betrug, die Waschtemperatur 40 °C
und die Dauer 20 Minuten, und nach dem Spülen wurde die Hydrophilie des
Gewebes erneut mittels der oben beschriebenen Methode bestimmt.
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Zum
Vergleich wurde das nicht behandelte Gewebe dem gleichen Wasch/Spülzyklus
unterworfen.
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Die
Ergebnisse der Untersuchung sind eine Zeit von 48 s für das gewaschene,
nicht behandelte Gewebe und 26 s für das gewaschene behandelte Gewebe.
Dies Ergebnis beweist das Fortbestehen des Behandlungseffekts nach
dem Waschen.