EP0839947A2 - Zusammensetzung für die Permanent-hydrophilierung von Polyolefinfasern, Verwendung der Zusammensetzung und damit behandelte Fasern - Google Patents

Zusammensetzung für die Permanent-hydrophilierung von Polyolefinfasern, Verwendung der Zusammensetzung und damit behandelte Fasern Download PDF

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EP0839947A2
EP0839947A2 EP97118710A EP97118710A EP0839947A2 EP 0839947 A2 EP0839947 A2 EP 0839947A2 EP 97118710 A EP97118710 A EP 97118710A EP 97118710 A EP97118710 A EP 97118710A EP 0839947 A2 EP0839947 A2 EP 0839947A2
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    • Y10T442/291—Coated or impregnated polyolefin fiber fabric
    • Y10T442/2918—Polypropylene fiber fabric

Definitions

  • the invention relates to compositions, preferably in the form of spin finishes, for polyolefin fibers or filaments which are capable of imparting permanently hydrophilic properties to these basically hydrophobic fibers, as well as fibers and filaments treated or finished with these compositions and nonwoven textile fabrics, in particular nonwovens, made therefrom.
  • Hydrophilic nonwovens are used as covering nonwovens, ie as the uppermost nonwoven or as an intermediate nonwoven multi-layer nonwoven, for baby diapers, incontinence products and similar products.
  • Such fleeces have the task of quickly transferring body fluids such as urine to the underlying absorption layer.
  • Ordinary hydrophilizing preparations are due to the liquid transport within the diaper or other products more or less quickly and more or less washed off the fleece.
  • the cover fleece gradually loses its hydrophilic properties and becomes more and more hydrophobic due to the hydrophobic properties of polyolefins. Subsequent further contacts with body fluid make it increasingly difficult for them to be passed on to the absorption layer and ultimately become quite impossible. The result is that the liquid runs out of the product with little or no retention and that the product can no longer perform its original function of keeping the skin of a baby or a patient dry.
  • a preparation for permanent hydrophilization should adhere to the polyolefin as permanently as possible and give the nonwoven as hydrophilic as possible over a long period of time.
  • a hydrophilizing spinning preparation must also meet further requirements: the preparation must enable the production and processing of the fibers; this includes optimal sliding properties and cohesion of the fibers or filaments as well as sufficient antistatic equipment to be able to form the fleece at an acceptable speed.
  • US Pat. No. 4,988,449 discloses hydrophilizing compositions which contain diethanolamides, nonionic surfactants, alkyl phosphates, quaternary ammonium salts and / or alkylimidazolium salts and are used as liquid permeability imparting agents for polyolefin nonwovens.
  • US Pat. No. 5,258,129 discloses hydrophilizing compositions which contain polyoxyalkylene-modified polydimethylsiloxane alone or together with nonionic surfactants, alkylphosphates, quaternary ammonium salts and / or alkylimidazolium salts.
  • EP-B1-0 410 485 discloses a process for hydrophilizing polyolefin nonwoven fabrics by applying an aqueous, alkoxylated surfactant composition to the surface of the fibers, in which the composition consists either of at least 80% alkoxylated triglycerides of C 18 fatty acids, these being Triglycerides have a large proportion of alkoxylated ricinolein or of alkoxylated and hydrogenated ricinolein, or at least 80% of a mixture of alkoxylated or alkoxylated and hydrogenated ricinolein, a polyalkylene-modified water-soluble polydimethylsiloxane and an antistatic compound, the latter consisting, for example, of a neutralized phosphoric acid ester , alkoxylated phosphate, potassium salt, ammonium salt or alkoxylated ammonium salt.
  • the invention is therefore based on the object of providing a composition with good permanent hydrophilizing properties and with improved cohesive action and good antistatic properties, in order to enable high fleece production speeds and generally high speeds in the processing of the treated or finished fibers, filaments and the nonwovens produced therefrom .
  • composition according to the invention has excellent permanent hydrophilizing properties, an excellent cohesive effect and good antistatic properties.
  • these compositions can therefore be used particularly well as spin finishes for the permanent hydrophilic finishing of polyolefin fibers, polyolefin filaments and nonwovens produced therefrom, in particular nonwovens.
  • component B contains at least one cationically modified polydimethylsiloxane of the formulas (IIa) or (IIb)
  • those polydimethylsiloxanes in which the R 4 radical has an amphoteric betaine structure are somewhat poorer in terms of permanent hydrophilizing properties, but are still acceptable, but are cheaper and therefore more economical than the more effective, but more expensive, "real" cationically modified silicones.
  • the nonionic surfactant, component A of the composition according to the invention is preferably selected from the following group of compounds, all of which contain one or more alkoxylated C 8 -C 18 hydrocarbon chains respectively branched or straight chained, saturated or may be unsaturated, having in its molecule: alkoxylated C 8 -C 18 fatty alcohols, alkoxylated C 8 -C 18 amines, alkoxylated C 8 to C 18 amides, alkoxylated C 8 -C 18 - Fatty acids, alkoxylated C 8 -C 18 fatty acid esters and alkoxylated C 8 -C 18 alkylphenols.
  • compositions according to the invention which contain components A (nonionic surfactant) and B (quaternary ammonium compound and / or cationically modified polydimethylsiloxane) in a weight ratio of about 1: 1.
  • component B or as a component of component B, preference is given to using those polydimethylsiloxanes of formal IIa in which the end group Z in the radical R 4 is a cocoamidopropyl radical and Y - one of the anions mentioned above.
  • composition according to the invention is preferably in the form of an aqueous dispersion or emulsion whose active component content is 0.5 to 20% by weight.
  • Active components are understood to mean components A and B and the further constituents which may be added as component C, with the exception of water.
  • compositions according to the invention are preferably adjusted, if appropriate, by dilution with water so that their kinematic viscosity at 20 ° C. is in the range between 1 and 200 mm 2 / s (centistokes), particularly preferably between 1 and 10 mm 2 / s.
  • composition according to the invention can contain, as component C, at least one cohesion agent, lubricant, corrosion protection agent and / or at least one emulsifier.
  • a castor oil ethoxylate is preferably used as the cohesion agent.
  • the lubricant is preferably a fatty acid ethoxylate.
  • a fatty acid amine derivative is preferably used as a corrosion protection agent to protect the metal parts of spinning machines and other processing machines, e.g. the card.
  • the emulsifier is preferably also a fatty acid ethoxylate.
  • composition according to the invention is preferably used as a permanently hydrophilic spinning preparation for polyolefin fibers or filaments or as a means for permanently hydrophilic finishing of nonwoven textile fabrics (nonwovens), in particular polyolefin fiber nonwovens, made from polyolefin fibers or filaments.
  • composition used in each case is applied in the form of an aqueous emulsion or in the form of an aqueous dispersion to the fibers, filaments or nonwovens, in an amount of 0.2 to 2%, based on the dry weight of the respective product (fiber, filament, Fleece).
  • composition takes place, as known to the person skilled in the art, via dosing pens, kiss rollers, immersion baths or by spraying.
  • the invention thus also relates to polyolefin fibers and filaments which are permanently hydrophilized or treated with one of the compositions according to the invention, but also nonwoven textile fabrics (nonwovens), in particular nonwovens, made of polyolefin fibers or filaments which are permanently hydrophilized with or treated with a composition according to the invention are, whereby double finishing and treatment is also possible, that is, the fibers or filaments are permanently hydrophilic be equipped and then the fleece produced therefrom is once again given a permanent hydrophilic composition with a composition according to the invention.
  • the nonwovens equipped according to the invention are particularly preferably non-compacted random fiber nonwovens or chemically or physically consolidated, e.g. needled or thermally fixed nonwovens.
  • Components A, B and C are thoroughly mixed and homogenized.
  • the composition so obtained is then diluted with distilled or demineralized water to form a 10% by weight aqueous dispersion of the composition.
  • This 10% dispersion is used as a spin finish for the permanently hydrophilic finishing of three polypropylene substrates, namely PP fibers with a titer of 2.2 dtex, a PP spunbond fleece with a basis weight of 23 g / m 2 and PP Filaments 450/34.
  • Components A, B and C are mixed intensively with one another and homogenized, and the composition is, as described in Example 1, diluted with water and dispersed therein.
  • the 10% aqueous dispersion is used as a spin finish and tested on the same textile substrates that were used to test the composition according to Example 1.
  • Components A, B and C are mixed intensively with one another and homogenized and, as described in Example 1, diluted with water and dispersed therein.
  • the 10% aqueous dispersion obtained in this way is used as a spin finish, and the permanent hydrophilizing effect is achieved with PP fibers with a titer of 2.2 dtex and with a nonwoven made of PP fibers with a titer of 1.7 dtex and with a basis weight of 23 g / m 2 tested.
  • Components A and B are carefully mixed together and homogenized and dispersed in water as described in Example 1.
  • the resulting 10% dispersion is used as a spin finish and tested on two different PP nonwovens, each with a basis weight of 23 g / m 2 , a nonwoven having been produced from filaments with a titer of 1.7 dtex during the Titer in the second case was 2.2 dtex.
  • a hydrophilizing standard spinning preparation from Schill & Seilacher GmbH & Co., Böblingen was used, which is commercially available under the name Silastol® GF 602. It is a mixture of fatty acid ethoxylates, castor oil ethoxylates and phosphoric acid esters.
  • Tests Nos. 1 to 3 were carried out with the composition according to Example 1, tests Nos. 4 to 6 with the composition according to Example 2, tests Nos. 7 and 8 with the composition according to Example 3, tests No. 9 and 10 with the composition according to Example 4 and Test No. 11 with the composition according to Comparative Example.
  • the individual components of the compositions are given in the table in% by weight.
  • the coating weight of active substance in the preparation was 0.5% in all cases, based on the dry weight of the respective textile substrate.
  • All textile substrates listed in the table were made of polypropylene.
  • the titer of the fibers and filaments are given in the table, as is the basis weight of the nonwovens.
  • the sink time was measured according to ASTM method D-1117-79. 5 g of a fiber or filament sample are weighed into an approx. 3 g wire basket. The basket is thrown into a beaker filled with distilled water from a height of 5 cm. The time after which the basket is completely immersed in the water is measured. The shorter the sink time, the faster the fiber or filament absorbs water.
  • the surface conductivity of the prepared fibers or filaments is measured with a moisture meter, the textometer type DMB-6 from Mahlo GmbH, Saal / Donau. The value is given in divisions (skt). These are not absolute values, but only relative values compared to a standard. The higher the value, the better the antistatic properties of the fiber.
  • the time that 5 ml of a synthetic urine solution need to penetrate a prepared fleece and reach the underlying absorption layer made of filter paper is measured.
  • the measurement is carried out five times in succession on the same fleece, with the absorption filter paper being renewed in each case. The five measured values are given in seconds.
  • the amount (in grams) of liquid is measured, which when a drenched fleece flows back through a 4 kg weight into a dry filter paper placed over it.
  • the coefficients of friction are measured according to the company's own test standards. To determine the thread / thread friction, the thread to be tested is deflected by about 180 ° using a roller. The two opposite runs are twisted together by rotation, three times by 360 °, so that there is an approximately longitudinal friction of the thread sections against each other. The thread tension is measured in Newtons.
  • the thread / solid friction is measured on a thread that runs at a constant speed around a fixed friction element made of ceramic or metal.
  • the thread tension is measured before and after the friction point. The difference is shown in the table in Newtons.
  • the filament / filament adhesion of a filament is measured at room temperature, the filament being drawn off at a rate of 0.6 mm / min. is measured. The measuring time is 30 min. The voltage fluctuation is measured in Newtons.
  • the table shows average values from 8 or 9 individual filaments.
  • the presence of a cationically modified polydimethylsiloxane in component B has a positive effect on the water absorption rate (sink time) and on the antistatic properties (Mahlo).
  • compositions according to the invention even after wetting five times, the liquid applied within 5.5 to 10.7 seconds. to the underlying absorption layer forward, while the standard preparation of the comparative example is only able to drain 5 ml of the applied urine solution extremely slowly (within 16.7 seconds) after the third wetting, but no longer thereafter, which proves that the standard preparation is for single use has excellent hydrophilizing effects, but no permanent hydrophilizing effects, since the preparation is obviously washed off the fiber or the filament after repeated wetting.
  • those embodiments of the composition according to the invention are significantly better than the comparative preparation which do not contain any cationically modified silicone.
  • the fibers equipped with the compositions according to the invention hardly differ from those which have been equipped with the standard preparation.
  • compositions according to the invention is provided with a further agent which is outstandingly suitable for the permanent hydrophilic finishing of polyolefin fibers and filaments and textile fabrics made therefrom and which can be used particularly advantageously for the production of hydrophilic cover nonwovens for baby diapers and incontinence products .
  • the compositions according to the invention also lead to a significantly improved cohesion of the nonwovens provided with them and to improved antistatic properties; this in turn means that the textile products can be produced and processed at higher speeds than before.

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine verbesserte wäßrige Zusammensetzung für die Permanenthydrophilierung von Polyolefinfasern und -filamenten und daraus hergestellten Nonwovens, die 15 - 75 Gew.-Teile mindestens eines nichtionischen Tensids sowie 25 - 85 Gew.-Teile einer Komponente, bestehend aus mindestens einer quartären Ammoniumverbindung und/oder mindestens einem kationisch modifizierten Polydimethylsiloxan, enthält und zusätzlich gegebenenfalls mindestens ein Kohäsionsmittel, Gleitmittel, Korrosionsschutzmittel und/oder einen Emulgator enthalten kann. Die damit ausgerüsteten Fasern zeigen eine gute Permanenthydrophilie bei verbesserter Kohäsion und verbesserten antistatischen Eigenschaften, was höhere Produktions- und Verarbeitungsgeschwindigkeiten ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft Zusammensetzungen, vorzugsweise in Form von Spinnpräparationen, für Polyolefinfasern oder -filamente, die diesen grundsätzlich hydrophoben Fasern permanenthydrophile Eigenschaften zu verleihen vermögen, sowie mit diesen Zusammensetzungen behandelte bzw. ausgerüstete Fasern und Filamente und daraus hergestellte, nichtgewebte textile Flächengebilde, insbesondere Vliese.
  • Hydrophile Vliese werden als Abdeckvliese, d.h. als oberstes Vlies oder als Zwischenvlies mehrlagiger Vliese, für Babywindeln, Inkontinenzprodukte und ähnliche Erzeugnisse verwendet. Solche Vliese haben die Aufgabe, Körperflüssigkeiten wie Urin schnell an die darunter liegende Absorptionsschicht weiterzuleiten. Gewöhnliche hydrophilierende Präparationen werden durch den Flüssigkeitstransport innerhalb der Windeln oder sonstigen Produkte mehr oder weniger schnell und mehr oder weniger stark vom Vlies abgewaschen. Dadurch verliert das Abdeckvlies allmählich seine hydrophilen Eigenschaften und wird, wegen der hydrophoben Eigenschaften von Polyolefinen, mehr und mehr hydrophob. Bei nachfolgenden weiteren Kontakten mit Körperflüssigkeit wird deren Weiterleitung an die Absorptionsschicht immer mehr erschwert und schließlich ganz unmöglich. Die Folge ist, daß die Flüssigkeit aus dem Produkt ohne oder mit geringer Retention ausläuft und daß das Produkt seine ursprüngliche Funktion, die Haut eines Babies oder eines Patienten trocken zu halten, nicht mehr ausüben kann.
  • Demgegenüber soll eine Präparation für die Permanenthydrophilierung möglichst dauerhaft auf dem Polyolefin haften-bleiben und dem Vlies über einen möglichst langen Zeitraum hinweg eine möglichst gleichbleibende Hydrophilie verleihen.
  • Üblicherweise erfolgt die Bildung eines Vlieses aus Filamenten und/oder Fasern, wobei Wirrfaservliese üblicherweise entweder mittels physikalischer Methoden, z.B. durch Vernadeln, oder auf chemische Weise verfestigt werden. Bei der Herstellung kardierter Vliese, die anschließend thermofixiert werden, muß eine hydrophilierende Spinnpräparation zusätzlich noch weitere Anforderungen erfüllen: So muß die Präparation die Herstellung und Verarbeitung der Fasern ermöglichen; dazu gehören optimale Gleiteigenschaften und Kohäsion der Fasern bzw. Filamente sowie eine ausreichende antistatische Ausrüstung, um die Vliesbildung mit akzeptabler Geschwindigkeit durchführen zu können.
  • Aus dem US-Patent 4 988 449 sind hydrophilierende Zusammensetzungen bekannt, welche Diethanolamide, nichtionische Tenside, Alkylphosphate, quartäre Ammoniumsalze und/oder Alkylimidazoliumsalze enthalten und als Flüssigkeitsdurchlässigkeit verleihende Mittel für Polyolefin-Nonwovens eingesetzt werden.
  • Aus dem US-Patent 5 258 129 sind hydrophilierende Zusammensetzungen bekannt, die Polyoxyalkylen-modifiziertes Polydimethylsiloxan allein oder zusammen mit nichtionischen Tensiden, Alkylphosphaten, quartären Ammmoniumsalzen und/oder Alkylimidazoliumsalzen enthalten.
  • Aus EP-B1-0 410 485 ist ein Verfahren zur Hydrophilierung von Polyolefinfaservliesen durch Aufbringen einer wäßrigen, alkoxylierten Tensidzusammensetzung auf die Oberfläche der Fasern bekannt, bei dem die Zusammensetzung entweder zu mindestens 80 % aus alkoxylierten Triglyceriden von C18-Fettsäuren besteht, wobei diese Triglyceride einen großen Anteil an alkoxyliertem Ricinolein oder an alkoxyliertem und hydriertem Ricinolein aufweisen, oder aber zu mindestens 80 % aus einem Gemisch aus alkoxyliertem oder alkoxyliertem und hydriertem Ricinolein, einem Polyalkylen-modifizierten wasserlöslichen Polydimethylsiloxan und einer antistatischen Verbindung besteht, wobei letztere beispielsweise ein neutralisierter Phosphorsäureester, alkoxyliertes Phosphat, Kaliumsalz, Ammoniumsalz oder alkoxyliertes Ammoniumsalz sein kann.
  • Diese bekannten Zusammensetzungen verleihen den damit behandelten bzw. ausgerüsteten Fasern und Faservliesen zwar permanenthydrophile Eigenschaften, sie sind jedoch teuer in der Herstellung und verbesserungsbedürftig hinsichtlich der erzielbaren Kohäsion und der antistatischen Eigenschaften.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zusammensetzung mit guten permanenthydrophilierenden Eigenschaften und mit verbesserter Kohäsionswirkung und guten antistatischen Eigenschaften zu schaffen, um hohe Vliesproduktionsgeschwindigkeiten und generell hohe Geschwindigkeiten bei der Verarbeitung der behandelten bzw. ausgerüsteten Fasern, Filamente und der daraus hergestellten Nonwovens zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Zusammensetzung für die Permanenthydrophilierung von Polyolefinfasern und -filamenten und daraus hergestellten, nichtgewebten Textilerzeugnissen (Nonwovens), enthaltend
    • A) 15 - 75 Gew. -Teile mindestens eines nichtionischen Tensids sowie
    • B) 25 - 85 Gew. -Teile einer Komponente, bestehend aus
      • mindestens einer quartären Ammoniumverbindung der allgemeinen Formel I
        Figure imgb0001
         worin
        R1
        eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 18 C-Atomen,
        R2 und R3,
        unabhängig voneinander, eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen, Hydroxyethyl oder einen Polyglykolrest,
        X
        ein Sauerstoffatom, NH, N-CH3 oder eine (OC2H4)z-Gruppe mit z = 1 bis 10,
        Y-
        eines der Anionen CH3OSO3 -, C2H5OSO3 -, CH3COO-, Cl-, Phosphat, Lactat,
        m und n,
        unabhängig voneinander, eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten,
        und/oder
      • mindestens einem kationisch modifizierten Polydimethylsiloxan der Formel IIa oder IIb
        Figure imgb0002
         worin
        • r und s, unabhängig voneinander, eine ganze Zahl von 1 bis 50,
        • R4 =
          Figure imgb0003
        • Y- eines der Anionen CH3OSO3 -, C2H5OSO3 -, CH3COO-, Cl-, Phosphat, Lactat
          oder
        • R4 =
          Figure imgb0004
        • mit Z = CH2COO- oder CH2-CH2-CH2-NH-CO-R6 · Y-
        • R6 = ein gesättigter oder ungesättigter Alkylrest mit 4-22 C-Atomen oder ein Gemisch solcher Alkylreste
        • R5 = CH3 oder C2H4OH
        • q = eine ganze Zahl von 3 bis 18
    bedeuten.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung besitzt hervorragende permanenthydrophilierende Eigenschaften, eine hervorragende Kohäsionswirkung und gute antistatische Eigenschaften. In wäßriger Verdünnung können diese Zusammensetzungen deshalb besonders gut als Spinnpräparationen zur permanenthydrophilen Ausrüstung von Polyolefinfasern, Polyolefinfilamenten und daraus hergestellten Nonwovens, insbesondere Vliesen, verwendet werden.
  • Bei denjenigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Komponente B mindestens ein kationisch modifiziertes Polydimethylsiloxan der Formeln (IIa) oder (IIb) enthält, ist die Verwendung solcher Polydimethylsiloxane bevorzugt, bei denen der Rest R4 als freies oder "echtes" Kation vorliegt. Demgegenüber sind diejenigen Polydimethylsiloxane, bei denen der Rest R4 eine amphotere Betainstruktur aufweist, hinsichtlich der permanenthydrophilierenden Eigenschaften etwas schlechter, aber durchaus noch akzeptabel, dabei aber billiger und damit wirtschaftlicher als die zwar besser wirksamen, aber teuereren "echt" kationisch modifizierten Silikone.
  • Das nichtionische Tensid, die Komponente A der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, ist vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Verbindungen, die allesamt eine oder mehrere alkoxylierte C8-C18-Kohlenwasserstoffketten, die jeweils verzweigt oder geradkettig, gesättigt oder ungesättigt sein können, in ihrem Molekül aufweisen: Alkoxylierte C8-C18-Fettalkohole, alkoxylierte C8-C18-Amine, alkoxylierte C8-C18-Amide, alkoxylierte C8-C18-Fettsäuren, alkoxylierte C8-C18-Fettsäureester und alkoxylierte C8-C18-Alkylphenole.
  • Bevorzugt sind ferner solche erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die die Komponenten A (nichtionisches Tensid) und B (quartäre Ammoniuinverbindung und/oder kationisch modifiziertes Polydimethylsiloxan) in Gewichtsverhältnis von etwa 1:1 enthalten.
  • Als Komponente B oder als Bestandteil der Komponente B werden vorzugsweise solche Polydimethylsiloxane der Formal IIa verwendet, bei denen die Endgruppe Z im Rest R4 ein Cocoamidopropylrest und Y- eines der oben genannten Anionen ist.
  • Vorzugsweise liegt die erfindungsgemäße Zusammensetzung in Form einer wäßrigen Dispersion oder Emulsion vor, deren Gehalt an aktiven Komponenten 0,5 bis 20 Gew.-% beträgt. Unter "aktiven Komponenten" werden die Komponenten A und B und die als Komponente C gegebenenfalls zugesetzten weiteren Bestandteile, mit Ausnahme von Wasser, verstanden.
  • Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen gegebenenfalls durch Verdünnung mit Wasser so eingestellt, daß ihre kinematische Viskosität bei 20°C im Bereich zwischen 1 und 200 mm2/s (centistokes), besonders bevorzugt zwischen 1 und 10 mm2/s, liegt.
  • Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Komponente C mindestens ein Kohäsionsmittel, Gleitmittel, Korrosionsschutzmittel und/oder mindestens einen Emulgator enthalten.
  • Vorzugsweise wird als Kohäsionsmittel ein Ricinusölethoxylat verwendet.
  • Das Gleitmittel ist vorzugsweise ein Fettsäureethoxylat.
  • Als Korrosionsschutzmittel zum Schutz der Metallteile der Spinnmaschinen und der sonstigen Verarbeitungsmaschinen, z.B. der Karden, wird vorzugsweise ein Fettsäureaminderivat verwendet.
  • Der Emulgator ist vorzugsweise ebenfalls ein Fettsäureethoxylat.
  • Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird vorzugsweise verwendet als permanenthydrophilierende Spinnpräparation für Polyolefinfasern oder -filamente oder aber als Mittel zur permanenthydrophilen Ausrüstung von aus Polyolefinfasern oder -filamenten hergestellten nichtgewebten textilen Flächengebilden (Nonwovens), insbesondere Polyolefinfaservliesen.
  • Die jeweils verwendete Zusainmensetzung wird in Form einer wäßrigen Emulsion oder in Form einer wäßrigen Dispersion auf die Fasern, Filamente oder Nonwovens aufgebracht, und zwar in einer Menge von 0,2 bis 2 %, bezogen auf das Trockengewicht des jeweiligen Erzeugnisses (Faser, Filament, Vlies).
  • Die Applikation der Zusammensetzung erfolgt, wie dem Fach-mann bekannt, über Dosierstifte, Kissroller, Tauchbäder, oder durch Aufsprühen.
  • Gegenstand der Erfindung sind somit auch Polyolefinfasern und -filamente, die mit einer der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen permanenthydrophil ausgerüstet oder behandelt sind, aber auch nichtgewebte textile Flächengebilde (Nonwovens), insbesondere Vliese, aus Polyolefinfasern oder -filamenten, die mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung permanenthydrophil ausgerüstet oder behandelt sind, wobei auch eine doppelte Ausrüstung und Behandlung möglich ist, also zunächst die Fasern oder Filamente permanenthydrophil ausgerüstet werden und anschließend das daraus hergestellte Vlies insgesamt noch einmal mit einer erfindungsgeinäßen Zusammensetzung permanenthydrophil ausgerüstet wird.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich bei den erfindungsgemäß ausgerüsteten Faservliesen um unverdichtete Wirrfaservliese oder um chemisch oder physikalisch verfestigte, z.B. vernadelte oder thermisch fixierte Faservliese.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert:
    • Beispiel 1
    • Komponente A:
      31,5 Gew.-% Fettsäurepolyethylenglykolester-methylether (nichtionisches Tensid)
    • Komponente B:
      48,5 Gew.-% Di(palmcarboxyethyl)-hydroxyethyl-methylammonium-methosulfat (quartäre Ammoniumverbindung)
    • Komponente C:
      10 Gew. -% ethoxyliertes Ricinusöl (Kohäsionsmittel) und 10 Gew. -% Fettsäurepolyethylenglykolester (Emulgator und Gleitmittel).
  • Die Komponenten A, B und C werden gründlich miteinander vermischt und homogenisiert. Dann wird die so erhaltene Zusammensetzung mit destilliertem oder entmineralisiertem Wasser unter Bildung einer 10 Gew.-%igen wäßrigen Dispersion der Zusammensetzung verdünnt. Diese 10 %ige Dispersion wird als Spinnpräparation zur permanenthydrophilen Ausrüstung dreier Polypropylen-Substrate verwendet, nämlich von PP-Fasern mit einem Titer von 2,2 dtex, einem PP-Spunbond-Vlies mit einem Flächengewicht von 23 g/m2 und von PP-Filamenten 450/34.
  • Die Ausprüfung dieser Zusammensetzung in Verbindung mit den genannten textilen Substraten ist unten im Zusammenhang mit der Tabelle näher beschrieben.
    • Beispiel 2
    • Komponente A:
      26 Gew.-% Fettsäurepolyethylenglykolester-methylether (nichtionisches Tensid)
    • Komponente B:
      57 Gew.-% Di(palmcarboxyethyl)-hydroxyethyl-methyl-ammoniummethosulfat (quartäre Ammoniumverbindung)
    • Komponente C:
      8,5 Gew.-% ethoxyliertes Ricinusöl (Kohäsionsmittel), 8,5 Gew.-% Fettsäurepolyethylenglykolester (Emulgator und Gleitmittel)
  • Die Komponenten A, B und C werden intensiv miteinander vermischt und homogenisiert, und die Zusammensetzung wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit Wasser verdünnt und darin dispergiert. Die 10 %ige wäßrige Dispersion wird als Spinnpräparation verwendet und bei den gleichen textilen Substraten getestet, die auch zur Ausprüfung der Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 herangezogen wurden.
    • Beispiel 3
    • Komponente A:
      24 Gew.-% Fettsäurepolyethylenglykolester-methylether (nichtionisches Tensid)
    • Komponente B:
      47 % Di(palmcarboxyethyl)-hydroxyethyl-methyl-ammoniummethosulfat (quartäre Ammoniumverbindung), 13 Gew.-% Tegopren® 6920 (kationisch modifiziertes Polydimethylsiloxan, Hersteller: Th. Goldschmidt AG, Essen)
    • Komponente C:
      8 Gew.-% ethoxyliertes Ricinusöl (Kohäsionsimittel), 8 Gew.-% Fettsäurepolyethylenglykolester (Emulgator und Gleitmittel)
  • Die Komponenten A, B und C werden intensiv miteinander vermischt und homogenisiert und, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit Wasser verdünnt und darin dispergiert. Die so erhaltene 10 %ige wäßrige Dispersion wird als Spinnpräparation eingesetzt, und die permanenthydrophilierende Wirkung wird bei PP-Fasern mit einem Titer von 2,2 dtex und bei einem Vlies aus PP-Fasern mit einem Titer von 1,7 dtex und mit einem Flächengewicht von 23 g/m2 getestet.
    • Beispiel 4
    • Komponente A:
      25 Gew.-% Fettsäurepolyethylenglykolester-methylether (nichtionisches Tensid)
    • Komponente B:
      50 Gew.-% Di(palmcarboxyethyl)-hydroxyethyl-methyl-ammoniummethosulfat (quartäre Ammoniumverbindung), 25 Gew.-% Tegopren® 6920 (kationisch modifiziertes Polydimethylsiloxan)
  • Die Komponenten A und B werden sorgfältig miteinander vermischt und homogenisiert und in Wasser dispergiert, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die entstandene 10 %ige Dispersion wird als Spinnpräparation verwendet und bei zwei verschiedenen PP-Vliesen, jeweils mit einem Flächengewicht von 23 g/m2, getestet, wobei ein Vlies aus Filamenten mit einem Titer von 1,7 dtex hergestellt worden war, während der Titer im zweiten Falle 2,2 dtex betrug.
    • Vergleichsbeispiel
  • Zu Vergleichszwecken wurde eine hydrophilierende StandardSpinnpräparation der Schill & Seilacher GmbH & Co., Böblingen, verwendet, die im Handel unter der Bezeichnung Silastol® GF 602 erhältlich ist. Es handelt sich dabei um ein Gemisch aus Fettsäureethoxylaten, Ricinusölethoxylaten und Phosphorsäureestern.
    • Ausprüfung der mit den Zusammensetzungen gemäß den Beispielen 1 bis 4 und gemäß Vergleichsbeispiel ausgerüsteten Polypropylenfasern, -filamenten und -vliese:
  • In der nachfolgenden Tabelle sind die Ergebnisse von 11 Tests zusammengefaßt, die mit den erfindungsgemäßen Spinnpräparationen und mit der bekannten Präparation gemäß Vergleichsbeispiel bei drei verschiedenen textilen Substraten durchgeführt worden sind. Die Tests Nr. 1 bis 3 sind mit der Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 durchgeführt worden, die Tests Nr. 4 bis 6 mit der Zusammensetzung gemäß Beispiel 2, die Tests Nr. 7 und 8 mit der Zusammensetzung gemäß Beispiel 3, die Tests Nr. 9 und 10 mit der Zusammensetzung gemäß Beispiel 4 und Test Nr. 11 mit der Zusammensetzung gemäß Vergleichsbeispiel. Die einzelnen Komponenten der Zusammen-Setzungen sind in der Tabelle in Gew.-% angegeben.
  • Das Auflagegewicht an Aktivsubstanz der Präparation betrug in allen Fällen 0,5 %, bezogen auf das Trockengewicht des jeweiligen textilen Substrats. Alle in der Tabelle angegebenen Textilsubstrate waren aus Polypropylen. Die Titer der Fasern und Filamente sind in der Tabelle angegeben, ebenso das Flächengewicht der Vliese.
  • Bestimmt wurden die Sinkzeit, der Mahlo-Wert, die Durchschlagzeit (strike through), das Rücknässen (rewet), die Reibung Faden/Faden (F/F), die Reibung Faden/Festkörper (F/M) und die Kohäsion (stick slip).
    • Sinkzeit
  • Die Sinkzeit wurde gemäß ASTM-Methode D-1117-79 gemessen. Dabei werden 5 g einer Faser- oder Filamentprobe in ein ca. 3 g schweres Drahtkörbchen eingewogen. Aus einer Höhe von 5 cm wird das Körbchen in ein mit destilliertem Wasser gefülltes Becherglas geworfen. Es wird die Zeit gemessen, nach der das Körbchen vollständig in das Wasser eingetaucht ist. Je kürzer die Sinkzeit ist, um so schneller nimmt die Faser bzw. das Filament Wasser auf.
    • Mahlo-Test
  • Mit einem Feuchtigkeitsmeßgerät, dem Textometer Typ DMB-6 der Firma Mahlo GmbH, Saal/Donau, wird die Oberflächenleitfähigkeit der präparierten Fasern bzw. Filamente gemessen. Der Wert ist in Skalenteilen (skt) angegeben. Diese stellen keine Absolutwerte, sondern nur Relativwerte im Vergleich zu einem Standard dar. Je höher der Wert ist, um so besser ist die antistatische Ausrüstung der Faser.
    • Durchschlagzeit (strike through)
  • Gemäß EDANA-Methode ERT 150.2-93 wird die Zeit gemessen, die 5 ml einer synthetischen Urinlösung benötigen, um ein präpariertes Vlies zu durchdringen und in die darunterliegende Absorptionsschicht aus Filterpapier zu gelangen. Um zu testen, ob die hydrophilierende Ausrüstung ausgewaschen wird oder tatsächlich permanent hydrophilierend ist, wird die Messung am selben Vlies fünfmal hintereinander durchgeführt, wobei das Absorptionsfilterpapier jeweils erneuert wird. Die fünf Meßwerte sind in Sekunden angegeben.
    • Rücknässen (rewet)
  • Gemäß der Edana-Methode ERT 151.0-93 wird die Menge (in Gramm) an Flüssigkeit gemessen, die bei Belastung eines durchnäßten Vlieses durch ein 4 kg-Gewicht in ein darüber-gelegtes, trockenes Filterpapier zurückfließt.
    • Reibwerte
  • Die Reibwerte werden nach firmeninternen Prüfnormen gemessen. Zur Bestimmung der Faden/Faden-Reibung wird der zu testende Faden mittels einer Rolle um etwa 180° umgelenkt. Die beiden gegenläufigen Trums werden durch Drehung miteinander verschlungen, und zwar dreimal um 360°, so daß es zu einer annähernden Längsreibung der Fadenabschnitte aneinander kommt. Gemessen wird die Fadenspannung in Newton.
  • Die Faden/Festkörper-Reibung wird an einem Faden gemessen, der mit konstanter Geschwindigkeit um ein feststehendes Reiborgan aus Keramik oder Metall läuft. Die Fadenspannung wird vor und nach der Reibstelle gemessen. Die Differenz ist in der Tabelle in Newton angegeben.
    • Kohäsion (stick slip)
  • Hierbei wird die Faden/Faden-Haftung eines Filamentes bei Raumtemperatur gemessen, wobei der Faden mit einer Abzugs-geschwindigkeit von 0,6 mm/min. gemessen wird. Die Meßdauer beträgt 30 min. Die Spannungsschwankung wird in Newton gemessen. In der Tabelle sind Durchschnittswerte aus 8 oder 9 Einzelfilamenten angegeben.
  • Wie sich aus der Tabelle ergibt, wirkt sich die Anwesenheit eines kationisch modifizierten Polydimethylsiloxans in der Komponente B positiv auf die Wasseraufnahmegeschwindigkeit (Sinkzeit) und auf die antistatischen Eigenschaften (Mahlo) aus.
  • Aus den Strike through-Testergebnissen ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch nach fünfmaliger Benässung die aufgegebene Flüssigkeit noch innerhalb von 5,5 bis 10,7 sek. an die darunterliegende Absorptionsschicht weiterleiten, während die Standardpräparation des Vergleichsbeispiels schon bei der dritten Benässung nur noch äußerst langsam (innerhalb von 16,7 sek.) 5 ml der aufgegebenen Urinlösung abzuleiten vermag, danach aber überhaupt nicht mehr, was beweist, daß die Standardpräparation zwar für den einmaligen Gebrauch hervorragende hydrophilierende Wirkungen besitzt, jedoch keine permanenthydrophilierenden Wirkungen, da die Präparation offensichtlich bei mehrmaliger Benässung von der Faser bzw. dem Filament abgewaschen wird.
  • Hinsichtlich der Rücknässung sind diejenigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung deutlich besser als die Vergleichspräparation, die keinen Anteil an kationisch modifiziertem Silikon enthalten.
  • Hinsichtlich der gemessenen Reibwerte unterscheiden sich die mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ausgerüsteten Fasern kaum von denjenigen, die mit der Standardpräparation ausgerüstet worden sind.
  • Somit wird dem Fachmann mit den erfindungsgemäßen Zusammen-setzungen ein weiteres Mittel an die Hand gegeben, das zur permanenthydrophilen Ausrüstung von Polyolefinfasern und -filamenten sowie daraus hergestellten textilen Flächengebilden hervorragend geeignet ist und das besonders vorteilhaft zur Herstellung hydrophiler Abdeckvliese für Babywindeln und Inkontinenzprodukte eingesetzt werden kann. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen führen außerdem zu einer deutlich verbesserten Kohäsion der damit ausgerüsteten Nonwovens und zu verbesserten antistatischen Eigenschaften; dies wiederum hat zur Folge, daß die Textilerzeugnisse mit höheren Geschwindigkeiten produziert und verarbeitet werden können als bisher.
    Figure imgb0005

Claims (16)

  1. Zusammensetzung für die Permanenthydrophilierung von Polyolefinfasern und -filamenten und daraus hergestellten, nichtgewebten Textilerzeugnissen (Nonwovens), enthaltend
    A) 15 - 75 Gew.-Teile mindestens eines nichtionischen Tensids sowie
    B) 25 - 85 Gew.-Teile einer Komponente, bestehend aus
    - mindestens einer quartären Aininoniumverbindung der allgemeinen Formel I
    Figure imgb0006
     worin
    R1   eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 18 C-Atomen,
    R2 und R3,   unabhängig voneinander, eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen, Hydroxyethyl oder einen Polyglykolrest,
    X   ein Sauerstoffatom, NH, N-CH3 oder eine (OC2H4)z-Gruppe mit z = 1 bis 10,
    Y-   eines der Anionen CH3OSO3 -, C2H5OSO3 -, CH3COO-, Cl-, Phosphat, Lactat,
    m und n,   unabhängig voneinander, eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten,
    und/oder
    - mindestens einem kationisch modifizierten Polydimethylsiloxan der Formel IIa oder IIb
    Figure imgb0007
     worin
    r und s, unabhängig voneinander, eine ganze Zahl von 1 bis 50,
    R4 =
    Figure imgb0008
    Y- eines der Anionen CH3OSO3 -, C2H5OSO3 -, CH3COO-, Cl-, Phosphat, Lactat
    oder
    R4 =
    Figure imgb0009
    mit Z = CH2COO- oder CH2-CH2-CH2-NH-CO-R6 · Y-
    R6 = ein gesättigter oder ungesättigter Alkylrest mit 4-22 C-Atomen oder ein Gemisch solcher Alkylreste
    R5 = CH3 oder C2H4OH
    q = eine ganze Zahl von 3 bis 18
    bedeuten.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtionische Tensid (Komponente A) ausgewählt ist aus der Gruppe:
    alkoxylierte C8-C18-Fettalkohole, alkoxylierte C8-C18-Amine, alkoxylierte C8-C18-Amide, alkoxylierte C8-C18-Fettsäuren, alkoxylierte C8-C18-Fettsäureester, alkoxylierte C8-C18-Alkylphenole, wobei die C8-C18-Kohlenwasserstoffkette jeweils verzweigt oder geradkettig, gesättigt oder ungesättigt ist.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Komponenten A (nichtionisches Tensid) und B (quartäre Ammoniumverbindung und/oder kationisch modifiziertes Polydimethylsiloxan) im Gewichtsverhältnis von etwa 1:1 enthält.
  4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer wäßrigen Dispersion oder Emulsion vorliegt, deren Gehalt an aktiven Komponenten 0,5 - 20 Gew.-% beträgt.
  5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihre kinematische Viskosität bei 20°C 1 bis 200 mm2/s, vorzugsweise 1 bis 10 mm2/s, beträgt.
  6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich als Komponente C mindestens ein Kohäsionsmittel, Gleitmittel, Korrosionsschutzmittel und/oder mindestens einen Emulgator enthält.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohäsionsrnittel ein Ricinusölethoxylat ist.
  8. Zusammensetzung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel ein Fettsäureethoxylat ist.
  9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrosionsschutzmittel ein Fettsäureaminderivat ist.
  10. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator ein Fettsäureethoxylat ist.
  11. Verwendung einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 als permanenthydrophilierende Spinnpräparation für Polyolefinfasern oder -filamente.
  12. Verwendung einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 als Mittel zur permamenthydrophilen Ausrüstung von aus Polyolefinfasern oder -filamenten hergestellten nichtgewebten textilen Flächengebilden (Nonwovens), insbesondere Polyolefinfaservliesen.
  13. Polyolefinfaser oder -filament, permanent hydrophil ausgerüstet oder behandelt mit der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
  14. Nichtgewebtes textiles Flächengebilde (Nonwoven) aus Polyolefinfasern oder -filamenten, das mit der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 permanenthydrophil ausgerüstet ist.
  15. Flächengebilde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Polyolefin-Wirrfaservlies ist.
  16. Flächengebilde nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es ein vernadeltes Polyolefinfaservlies ist.
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