DE957835C

DE957835C - Verfahren zum Bedrucken von Gewebe aus kieselsäurehaltigen Fasern und Druckpaste hierfür

Info

Publication number: DE957835C
Application number: DENDAT957835D
Authority: DE
Inventors: Berkeley R. I. James Michael O'Flahavan (V. St. A-)
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Publication date: 1957-01-17

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

KLASSE 8η GRUPPE 1 INTERNAT. KLASSE D06q

O 2882 IVb18n

ist als Erfinder genannt worden

und Druckpaste hierfür

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bedrucken von Gewebe aus kieselsäurehaltigen Fasern, insbesondere Glasfasern, sowie auf eine Druckpaste zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bisher war es sehr schwierig, eine Druckfarbe, die für das Bedrucken auf Glasfasergewebe geeignet ist, in zweckentsprechender Weise zusammenzusetzen. Beim Waschen oder unter Feuchtigkeitseinwirkung wurden die üblicherweise verwendeten, in ein Kunstharz oder einen Leimkörper eingebetteten organischen Farbstoffe leicht durch einen Wasserfilm von den hydrophoben Glasfaseroberflächen verdrängt, so daß die Farbe sich leicht ablöste und der Druck sehr wenig waschfest war. Zu der Unmöglichkeit, ein gutes und sicheres Haften des Farbstoffes auf den Glasfasern zu sichern, trug auch die Tatsache bei, daß die Druckpaste gewisse Eigenschaften haben mußte, nämlich eine ausreichende Farbwirkung, um die gewünschte Intensität der Färbung zu erzeugen, ferner Stoffe enthalten müßte, durch die die für das Drucken notwendige Viskosität erreicht wird, und die außerdem eine gute Haftung des Farbstoffs auf den Fasern beim Gebrauch gewährleisten.

Eine bekannte, bisher zum Bedrucken von Glasfasern verwendete Druckpaste bestand aus einem wasserlöslichen Alginat, wie Natriumalginat, einem verhältnismäßig großen Anteil eines Latex, d. h. eines naturgummiähnlichen Polyacrylester und einem verankernd wirkenden Stoff vom Typ des Methacryl-chromchlorids, welches eine 'Werner-Komplex-Verbindung darstellt, in welcher eine Methacryl-chromgruppe einem dreiwertigen Kernchromatom koordiniert ist. Das beschriebene Alginat-Latex-Werner-Komplex-System weist jedoch, wie sich gezeigt hat, sowohl hinsichtlich seiner Zusammensetzung wie den bei seiner Anwendung erzielten Ergebnissen eine Reihe von Un-

15· zulänglichkeiten auf.

Hinsichtlich der Zusammensetzung hat es sich als schwierig erwiesen, diesem Gemisch Pigmente oder organische Farbstoffe, wie z. B. Küpenfarbstoffe, einzuverleiben. Ferner erwies es sich als notwendig, einen hohen Gehalt an Pigmenten zu verwenden.

Demzufolge war der Bereich der möglichen Farbgebungen beschränkt, und die Beschaffungskosten für die zur Herstellung der Druckpaste notwendigen Stoffe waren verhältnismäßig hoch.

Bei der Verwendung einer solchen Zusammensetzung zum Drucken mittels Rastern zeigte sich, daß die Raster, wahrscheinlich wegen der geringen Stabilität des Alginats, welches dazu neigt, sich aus der Paste abzuscheiden, verhältnismäßig schnell verstopft wurden. Das ausgefällte Alginat., welches die Rasteröffnungen verstopft, ist sehr schwer zu entfernen, so daß es häufig notwendig wurde, die Raster zu ersetzen. Infolge der !Instabilität des Alginats ist die Lagermöglichkeit einer solchen Zusammensetzung verhältnismäßig kurz, so daß es erforderlich war, die Druckpaste in verhältnismäßig kleinen Portionen herzustellen, wodurch sich Schwierigkeiten in bezug auf das genaue Abstimmen der Farbenergeben. Hierdurch werden die Kosten dieser Arbeitsweise weiter gesteigert.

Ein mit einer Paste der beschriebenen Art bedrucktes Glasfasergewebe muß sehr sorgfältig und unter Verwendung besonderer Lösungsmittel gereinigt werden, weil der Latexbestandteil etwas löslich in chlorierten Reinigungsmitteln, wie Perchloräthylen, ist, und in so großer Menge vorhanden ist, daß bei einer normalen Behandlung der Druck beschädigt oder zerstört werden würde.

Wenn auch durch den hohen Gehalt an. Latex eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Abspringen der Farbe erzielt wird, ergibt sich andererseits ein fleckiges bzw. geädertes Aussehen, wenn das Gewebe mit einer Mehrzahl von Farben überdruckt wird. Ferner besitzt der Druck keine ausreichende ■ Waschfestigkeit.

Hieraus ist ersichtlich, daß die Herstellung einer Druckpaste zum Bedrucken von Glasfasergewebe zahlreiche Probleme aufwirft, welche bisher nur unter Schwierigkeiten überwunden werden konnten, und daß eine solche Druckpaste, um in jeder Hinsicht den zu stellenden Anforderungen zu entsprechen, eine Anzahl von Eigenschaften besitzen muß, die den bisher entwickelten Pastenzusammensetzungen in erheblichem Grade fehlten.

Die Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren für das Bedrucken von Geweben und eine neue, verbesserte, für diesen Zweck zu verwendende Druckpastenzusammensetzung.

Die Erfindung schafft eine Pastenzusammen-Setzung von größerer Stabilität und längerer Lagerfähigkeit, welche zur Erzielung der gewünschten Farbintensität eine geringere Menge an Farbstoffen benötigt und die Verwendung einer größeren Zahl von verschiedenen Pigmenten und anderen Farbstoffen ermöglicht, wobei ein Verstopfen der Raster nur in wesentlich geringerem Grade erfolgt und, falls es überhaupt eintreten sollte, die Verstopfungen leicht aus den Rasteröffnungen entfernt werden können, so daß eine Weiterbenutzung der Raster möglich ist. Ferner ist der hergestellte Druck wesentlich waschfester und besitzt eine gute Beständigkeit gegen Springen, wodurch auch, falls eine Mehrzahl von Farben übereinander gedruckt werden, das Auftreten von Flecken, Marmorierungen und Aderungen vermindert wird. Der gemäß dem neuen Verfahren hergestellte Druck ist widerstandsfähiger gegenüber den bei der chemischen Reinigung verwendeten Lösungsmitteln und erfordert ein geringeres Maß an Kontrolle bei der Durchführung einer solchen Reinigung und hinsichtlich der angewendeten Arten von Lösungsmitteln.

Ferner ergibt sich eine größere Schmiegsamkeit des Gewebes, und außerdem ist das Verfahren in wesentlich geringerem Maße Betriebsstörungen und damit der Notwendigkeit von Reparaturen der zu seiner Durchführung verwendeten Apparaturen ausgesetzt.

Nachstehend wird eine Zusammensetzung einer Druckpaste, die diese erwünschten Eigenschaften aufweist, gegeben:

Beispiel

540 Volumteile einer wäßrigen Zusammensetzung, die 7% Stärke in Form des Natriumsalzes eines nicht gelatinierten, nicht substituierten Stärkederivats, das Carbonsäure- und. Sulfonsäuregruppen enthält, 360 Volumteile einer 2°/oigen Lösung von Carboxymethylcellulose in Wasser, 100 Volumteile eines Butadien-Acrylnitril-Mischpolymeren in Latexform mit 40% Feststoffgehalt.

Die Viskosität dieser Zusammensetzung kann innerhalb des Bereichs, der für ihre Verwendung als Druckpaste in Betracht kommt, z. B. durch Zusatz von Wasser zusammen mit dem Farbstoff oder unabhängig davon oder durch Änderung der mit den Bestandteilen eingeführten Menge an Wasser geändert werden. Der einzustellende Viskositätsgrad hängt selbstverständlich von der Art des Drückens ab und ist verschieden, je nachdem, ob es sich um Rasterdruck, Walzendruck od. dgl. handelt, ferner ist er auch verschieden, je. nach der Art der Stärke und des anderen wasserlöslichen Cellulosederivats, welches zum völligen oder teilweisen

Ersatz der Carboxy -methylcellulose verwendet wird.

Zwecks Herstellung der Druckpaste wird zunächst der gesamte Anteil des Stärkederivats mit einem Zehntel der Gesamtmenge an Wasser kalt gemischt und anschließend der gebildete Brei durch Rühren mit dem Rest des auf etwa Siedetemperatur erhitzten Wassers aufgelöst, so daß eine klare Lösung entsteht.

ίο Die Carboxy-methylcellulose wird für sich durch Mischen mit auf etwa 8o° erhitztem Wasser in Lösung gebracht. Dann wird der Stärkebrei im heißen Zustande mit der Lösung der Carboxymethylcellulose vermischt, worauf man die.Gesamtmischung bis auf etwa 40⁰ abkühlen läßt. Hierauf wird der Latex zugesetzt und das Mischen fortgesetzt, bis sich eine glatte Paste ergibt.

Der Farbstoff wird der Paste in gelöster Form oder in wäßriger Dispersion einverleibt. Das Drucken erfolgt vorzugsweise nach dem Rasterverfahren, jedoch können auch beliebige andere übliche Druckverfahren für Textilgewebe, wie Walzendruck od. dgl! angewendet werden. Nachdem das Gewebe mit der Paste gemäß Beispiel bedruckt worden ist, wird es bei einer Temperatur getrocknet, die so hoch ist, daß keine Zersetzung der Bestandteile der Paste möglich ist, die jedoch unterhalb von 150⁰ liegt. Das Trocknen kann in einem Trockenofen erfolgen. Auch Infrarotstrahler können für diesen Zweck verwendet werden. Nachdem das bedruckte Textilerzeugnis in der beschriebenen Weise bei erhöhter Temperatur getrocknet worden ist, wird die bedruckte Oberfläche, z. B. durch eine Waschbehandlung, durch Tauchen od. dgl. mit einem Aldehyd, z. B. Paraldehyd, Formaldehyd od. dgl., vorzugsweise einem Dialdehyd, der in einem wäßrigen Medium in Konzentrationen von zwischen 2 und 8 Gewichtsteilen je nach Beschaffenheit des Stoffes und der Menge der in der Druckpaste vorhandenen Stärke und des Cellulosederivats gelöst ist, behandelt.

Das bedruckte Gewebe wird außerdem mit einer i- bis io^fl/oigen Lösung von Stearato-chromchlorid oder einer anderen Werner-Komplex-Verbindung, in welcher die dem dreiwertigen Kernchromatom koordinierte Säuregruppe mehr als 6 Kohlenstoffatome enthält, vorzugsweise einer hochfunktionellen Gruppe, wie z. B. denen in der USA.-Patentschrift 2 273 040 beschriebenen Verankerungsagenzien, behandelt. Der Aldehyd und der Werner-Komplex können als besondere Lösungen verwendet werden. Vorzugsweise jedoch werden diese unlöslich machenden und verankernd wirkenden Agenzien in Form einer einzigen Zusammensetzung in wäßrigem Medium angewendet, worauf ein Trocknen vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen, z. B. mittels Trockenzellen, eines Trockenofens, einer Reihe von Infrarotstrahlern od. dgl. folgt.

Der abschließende Vorgang bei der Behandlung des bedruckten Gewebes besteht in einem Waschen desselben und in einem Spülbehälter zwecks Entfernung von löslichen Salzen und Schmiegsammachens des Gewebes. Zweckmäßig wird während des Waschens die Ausübung von Druck an den Knickstelleni vermieden und das Gewebe dem Waschvorgang in möglichst breitem Zustande unterzogen.

An Stelle des Natriumsalzes eines nicht gelatinierten, niedrig substituierten Slärkederivats, das Carbon- und Sulfonsäuregruppen enthält, können auch ähnliche Stärken, bei welchen die salzbildende Gruppe andere Alkalimetalle oder Ammonium enthält, verwendet werden, ferner auch solche Stärken, die mit der Aldehyd- und Werner-Komplex-Verbimdung in Reaktion treten. Erforderlichenfalls kann die Menge an Stärke geändert werden, um der Paste die erforderliche Viskosität zu verleihen, oder es kann der Gehalt der Paste an Wasser geändert werden. Die anteilige Menge an Stärke in der Druckpaste des Beispiels entspricht etwa 3,8 Gewichtsprozent, jedoch kann sie je nach der Art der verwendeten Stärke zwischen 2 bis 6% schwanken.

Die Carboxy-methylcellulose kann ganz oder teilweise durch andere Gelluloseäther- und- ester und deren Salze ersetzt werden, die genügend Hydroxylgruppen, um im wäßrigen Medium löslich zu sein, enthalten, wie beispielsweise Oxyäthylcellulose, Methylcellulose, Ammonium-carboxymethylcellulose u. dgl. Bei der im Beispiel angegebenen Zusammensetzung entspricht die anteilige Menge an Carboxy-methylcellulose etwa 0,7 Gewichtsprozent. Je nach der Art der verwendeten Stärke kann diese Menge zwischen 0,5 und 2 Gewichtsprozent schwanken, um entsprechende Viskositätseigenschaften zu erzielen.

Als Butadien-Acrylnitril-Mischpolymeres können Stoffe verwendet werden, deren Gehalt an Acrylnitril zwischen 15 und 35 Gewichtsprozent des Mischpolymers liegt. Stoffe der beschriebenen Art werden handelsüblich als Latexe mit einem Feststoffgehalt von 30 bis 60% unter den verschiedensten Bezeichnungen geliefert. Der Anteil an Butadien-acrylnitril, der in der Druckpaste verwendet wird, ist beträchtlich niedriger als die bisher bei Pasten auf Alginatbasis erforderliche Menge. Trotzdem ergibt sich eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich der Schmiegsamkeit und Beständigkeit gegen Springen. Die Menge des Elastomers entspricht im allgemeinen der Menge an Stärke in der Druckpaste und kann in dem gleichen Bereich wie' diese geändert werden.

Wenn Glasfasern gemäß der Erfindung behandelt werden, so ist man keiner Beschränkung hinsichtlich der Farbstoffe der Druckpaste unterworfen, wie dies bisher bei Druckpasten auf Alginatbasis der Fall war. Ferner ergibt sich ein hohes Maß an Verträglichkeit des Farbstoffes mit dem Überzugsgrundstoff. Bei der neuen Druckpaste kann jeder in Wasser dispergierbare Farbstoff verwendet werden und damit der Bereich von Farbstoffen . und färbenden Agenzien so ausgedehnt werden, daß er Pigmente, Pigmentdispersionen, Lackfarbstoffe und Küpenfarbstoffe umfaßt, die vorzugsweise auf die Glasfasern einfach in Form von unlöslichen Pigmenten statt einer Dispersion mit anschließen-

dem Löslichmachen durch alkalische Reduktionsmittel, wie dies beim Färben mit organischen Pigmenten sonst der Fall ist, aufgebracht werden. Mit Rücksicht auf ihre geringen Kosten werden vorzugsweise Pigmentdispersionen verwendet.

Wegen des geringen Gehalts der Druckpaste an Butadien-Acrylnitril-Mischpolymeren und der Unlöslichmachung der anderen Bestandteile beim Trocknen durch die Reaktion mit dem Aldehyd und

ίο der Werner-Komplex-Verbindung ergibt sich ein bedrucktes Gewebe, welches in hohem Grade beständig gegen chemische Reinigung ist. Das bedruckte Gewebe ist ferner in hohem Maße waschfest, ohne daß seine Widerstandsfähigkeit gegen Springen oder seine Schmiegsamkeit und Biegsamkeit beim Tragen verringert wird.

Es wird also eine erheblich verbesserte Druckpastenzusammensetzung sowie ein vervollkommnetes Verfahren zum Bedrucken von Glasfasergewebe geschaffen, welches in gleicher Weise auch für andere anorganische Fasern auf Kieselsäurebasis angewendet werden kann, und Gewebe, deren Fasern aus Stoffen, die SiO₂-Gruppen enthalten, bestehen, wie Fasern und Gewebe aus Gesteinswolle und Asbest, wenn auch bei den letzteren Fasern die Schwierigkeit der Verankerung nicht besteht, weil diese Fasern porös sind und eine Verankerung durch einfaches Aufbringen der Druckpaste auf die Faseroberfläche und Absorption derselben in deren Inneres ohne weiteres erfolgt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bedrucken von Gewebe aus kieselsäurehaltigen Fasern, insbesondere Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe mit einer Paste in Form einer wäßrigen Zusammensetzung bedruckt wird, die eine durch Reaktion mit einer Werner-Komplex-Verbindung und einem Aldehyd unlöslich gemachte Stärke, ein wasserlösliches Cellulosederivat in Form eines Celluloseäthers, Celluloseesters oder deren wasserlösliche Salze und ein Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat enthält und daß das derart behandelte Gewebe durch Erwärmen auf erhöhte Temperatur getrocknet und anschließend das bedruckte und getrocknete Gewebe mit einem Aldehyd und einer Werner-Komplex-Verbindung behandelt wird, in welcher das dreiwertige Kernchromatom mit einer Carbonsäuregruppe koordiniert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aldehyd in Form einer wäßrigen Lösung, die 2 bis 8 Gewichtsprozent Aldehyd enthält, verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Aldehyd ein Diäldehyd wie Glyoxal und Pyruvinaldehyd verwendet wird.

4· Verfahren nach Anspruch ι und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werner-Komplex-Verbindung aus einer Carbonsäuregruppe mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen gebildet wird und eine hochfunktionelle Gruppe enthält und in Form einer wäßrigen Lösung und in Konzentrationen von 1 bis 10 Gewichtsprozent ■ verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aldehyd und die Werner-Komplex-Verbindung in gemeinsamer Lösung verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe mit der darauf aufgebrachten Druckpaste bei einer Temperatur von unterhalb von 150⁰ getrocknet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Verankerung der Paste auf der Faseroberfläche das bedruckte Gewebe nach der Behandlung mit dem Aldehyd und der Werner-Komplex-Verbindung erwärmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das getrocknete Gewebe gespült wird.

9. Druckpaste zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer wäßrigen Zusammensetzung besteht, die 2 bis 6 Gewichtsprozent Stärke von solchen Eigenschaften, daß sie durch die Reaktion mit einer Werner-Komplex-Verbindung und einem Aldehyd unlöslich gemacht werden kann, 0,5 bis 2 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen Cellulosederivats, wie eines Celluloseäthers, Celluloseesters und deren wasserlöslichen Salzen, ferner ein Butadien-Acrylnitril-Mischpolymer in Mengen, die im wesentlichen denen der Stärkebestandteile entsprechen, und einen organischen Farbstoff in solchen Mengen, daß der Druckpaste die notwendige Farbintensität erteilt wird, enthält.

10. Druckpaste nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärkekomponente aus dem Alkalisalz eines nicht gelatinierten, unsubstituierten Stärkederivats besteht, das Carbon- und Sulfonsäuregruppen enthält.

11. Druckpaste nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Cellulosederivat Carboxymethylcellulose ist.

12. Druckpaste nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Butadien-Acrylnitril-Mischpolymer aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, die 15 bis 35 Gewichtsprozent Acrylnitril enthält.

13. Druckpaste nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke in der Druckpaste in Form einer dispergieren Phase in einer Menge von 2 bis 6 Gewichtsprozent vorhanden ist.