EP1379725B1 - Textile flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender oberfläche - Google Patents

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EP1379725B1
EP1379725B1 EP02704724A EP02704724A EP1379725B1 EP 1379725 B1 EP1379725 B1 EP 1379725B1 EP 02704724 A EP02704724 A EP 02704724A EP 02704724 A EP02704724 A EP 02704724A EP 1379725 B1 EP1379725 B1 EP 1379725B1
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EP
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particles
base material
textile fabric
fabric according
textile
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Markus Oles
Edwin Nun
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Degussa GmbH
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    • Y10T442/2926—Coated or impregnated inorganic fiber fabric

Definitions

  • the present invention relates to textile fabrics with self-cleaning and water-repellent surface.
  • Prior art is according to EP 0 933 388, that for such self-cleaning surfaces, an aspect ratio of> 1 and a surface energy of less than 20 mN / m is required.
  • the aspect ratio is defined as the quotient of height to width of the structure.
  • the aforementioned criteria are realized in nature, for example in the lotus leaf.
  • the surface of the plant formed from a hydrophobic waxy material has elevations which are a few microns apart. Water droplets are essentially only in contact with these tips. Such water-repellent surfaces are widely described in the literature.
  • CH-PS-268 258 describes a process in which structured surfaces are produced by applying powders such as kaolin, talc, clay or silica gel.
  • the powders are fixed on the surface by oils and resins based on organosilicon compounds (Examples 1 to 6).
  • EP 0 909 747 teaches a method for producing a self-cleaning surface.
  • the surface has hydrophobic elevations with a height of 5 to 200 microns.
  • Such a surface is prepared by applying a dispersion of powder particles and an inert material in a siloxane solution and then curing. The structure-forming particles are thus fixed by an auxiliary medium on the substrate.
  • WO 00/58410 comes to the conclusion that it is technically possible to surfaces of Artificially self-cleaning objects.
  • the surface structures of elevations and depressions required for this purpose have a spacing between the elevations of the surface structures in the range from 0.1 to 200 ⁇ m and a height of the elevation in the range from 0.1 to 100 ⁇ m.
  • the materials used for this purpose must consist of hydrophobic polymers or permanently hydrophobized material. Dissolution of the particles from the carrier matrix must be prevented.
  • hydrophobic materials such as perfluorinated polymers
  • hydrophobic surfaces are known.
  • a further development of these surfaces is to structure the surfaces in the ⁇ m range to the nm range.
  • US Pat. No. 5,599,489 discloses a method in which a surface can be provided in a particularly repellent manner by bombardment with particles of a corresponding size and subsequent perfluorination.
  • Another method is described by H. Saito et al. in "Service Coatings International", 4, 1997, p.168 ff.
  • particles of fluoropolymers are applied to metal surfaces, wherein a greatly reduced wettability of the surfaces thus produced to water was shown with a significantly reduced tendency to icing.
  • WO 00/58410 describes the structures and claims the formation thereof by spraying hydrophobic alcohols such as nonacosan-10-ol or alkanediols such as nonacosan-5,10-diol.
  • hydrophobic alcohols such as nonacosan-10-ol or alkanediols such as nonacosan-5,10-diol.
  • a disadvantage of this is the poor stability of the self-cleaning surfaces, since detergents lead to the dissolution of the structure.
  • the object of the present invention was to find textile fabrics which have very good water-repellent and self-cleaning surfaces, these properties having to be maintained in daily use of the articles produced from these textile fabrics and the textile fabrics being formed by a process which does not involve a great deal of technical complexity Effort is to be performed, can be produced.
  • the attachment of particles by adhesive and the like should be eliminated in view of the properties of the fabrics in use.
  • Another object of the invention is the use of these textile fabrics with self-cleaning and water-repellent surface for the production of textile articles.
  • the textile base material A may be formed by a variety of common polymers, such as.
  • base material are natural materials from plant parts selected from cotton, kapok, flax, hemp, jute, sisal and coconut, from hair dressings of animals, silk or mineral origin. Blended fabrics of natural and artificial materials are also suitable.
  • the base material A to be used according to the invention is explained in more detail below by way of example.
  • the production of textile finished product is usually made of polymer threads that were produced by spinning.
  • Garn u Piece goods are subjected in the course of their processing various mechanical and chemical processing processes, eg. B. combing, weighting, impregnation, Krumpfok- u. Crease resistant equipment, mercerization, dyeing and printing, metallization, texturing, etc., which are intended to improve od. Modification of the natural properties of the fibers with a view to later use. Criteria according to which the utility value of a finished textile product is assessed by suitable textile testing methods are u. a .: resistance to tensile and bursting forces as well as to abrasion, wrinkle recovery in dry and wet condition and associated with the wash-and-wear behavior, resistance z.
  • Polymer fabric / textiles ie the base material A in the sense of the invention, can be produced from different fibers.
  • thermoplastic fibers such as PET, PA66, PE or PP
  • Fibers are usually traded under protected brand names, examples being Perlon®, Diolen®, Trevira®, Orleon®, but also trivial names such as acrylic fibers, polyester fibers, olefin fibers, aramid fibers, etc. are common.
  • the particles used are those which comprise at least one material selected from Have silicates, minerals, metal oxides, metal powders, silicas, pigments or polymers.
  • particles are used which have a particle diameter of 0.02 to 100 microns, more preferably from 0.1 to 50 microns and most preferably from 0.1 to 30 microns.
  • particles which are composed of primary particles to form agglomerates or aggregates of a size of 0.2-100 ⁇ m are also suitable.
  • the particles are bonded to the surface of the polymer fibers in such a way that they have spacings between 0 and 10 particle diameters.
  • the particles on the base material A do not have to be very close to one another. Rather, it is possible that the base material A is only partially occupied with particles and free surfaces of 2 - 3 diameter of the particles are possible.
  • the wetting of solids can be described by the contact angle, which forms a water droplet with the surface.
  • a contact angle of 0 degrees means a complete wetting of the surface.
  • the measurement of the contact angle of fibers is usually done by the Wilhelmy method. The thread is wetted by a liquid and the force with which the fiber is pulled into the liquid due to the surface tension is measured. The higher the contact angle, the worse the surface can be wetted.
  • the aspect ratio is defined as the quotient of height to width of the structure of the surface.
  • the textile surfaces according to the invention have high contact angles and a high aspect ratio of the elevations. It may be advantageous if the particles used have a structured surface. Preferably, particles which have an irregular fine structure in the nanometer range on the surface are used. The use of such particles is new and the subject of a separate patent application (internal reference: EM 010098).
  • particles in particular as particles, which have an irregular fine structure in the Having nanometer region on the surface, preferably those particles are used which have at least one compound selected from fumed silica, precipitated silicas, alumina, silica, fumed and / or doped silicates or powdered polymers. It may be advantageous if the particles used have hydrophobic properties.
  • the hydrophobic properties of the particles may be inherent in the material of the particles used. But it can also be used hydrophobized particles which have hydrophobic properties after a suitable treatment, such as. Example, a treatment with at least one compound from the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes or disilazanes.
  • the particles are provided with hydrophobic properties after bonding to the base material A.
  • the particles are preferably provided by a treatment with at least one of the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes or disilazanes having hydrophobic properties.
  • the particles used can come from different areas. For example, it may be silicates, doped silicates, minerals, metal oxides, alumina, silicic acids or fumed silicates, aerosils or powdery polymers such. Spray-dried and agglomerated emulsions or cryogenic PTFE. Suitable particle systems are, in particular, hydrophobized pyrogenic silicas, so-called aerosils. In addition to the structure, a hydrophobicity is needed to generate the self-cleaning surfaces.
  • the particles used may themselves be hydrophobic, such as the PTFE.
  • the particles may be hydrophobic, such as, for example, the Aerosil VPR 411 or Aerosil R 8200. However, they can also be subsequently rendered hydrophobic.
  • the particles are rendered hydrophobic before application or after application.
  • Aeroperl 90/30 Sipemat Silica 350, alumina C, zirconium silicate, vanadium-doped or Aeroperl P 25/20.
  • the hydrophobization is carried out expediently by treatment with perfluoroalkylsilane and subsequent heat treatment.
  • solvents for the respective base materials A are suitable as solvents.
  • a list of polymers can be found, for example, in Polymer Handbook, Second Edition; J. Brandrup, E.H. Always good; John Wiley & Sons Publishing, New York - London - Sydney - Toronto, 1975, in Chapter IV, Solvents and Non-Solvents for Polymers.
  • Suitable solvents are in principle suitable compounds from the group of alcohols, glycols, ethers, glycol ethers, ketones, esters, amides, nitro compounds, halogenated hydrocarbons, aliphatic and aromatic hydrocarbons or a mixture of one or more of these compounds in question, such as.
  • the solvent used at temperatures of - 30 to 300 ° C can be used.
  • the temperature of the solvent is limited by its boiling point and by the Tg of the base material A.
  • the solvent comprising the particles is heated to a temperature of from 25 to 100 ° C., preferably to a temperature of from 50 to 85 ° C., prior to application to the polymer surface.
  • the invention likewise relates to the use of the textile fabrics for the production of articles with a self-cleaning and water-repellent surface, in particular for the production of items of clothing which are exposed to high levels of contamination by dirt and water, such.
  • the object is also the use for the production of carpets, sewing threads, ropes, wall hangings, textiles, wallpaper, clothing, tents, decorative curtains, stage curtains, seams.
  • a polyester fabric, fiber diameter ⁇ 20 microns, is drawn into a heated to 50 ° C DMSO bath with a 1% Aerosil R 8200 suspension. The residence time of the tissue in the solution is 10 seconds. Before the tissue is rolled up, the tissue is passed over a heat source to allow evaporation of the solvent. Table 1 gives the static contact angles measured on the fabric before and after application of the particles.
  • FIGS. 1 and 2 show SEM images of an untreated polyester fabric.
  • FIGS. 3 and 4 show SEM images of a polyester fabric treated with Aerosil R8200. Table 1: Static contact angle before and after application of the particulate systems contact angle polyester fabric 140 Polyester fabric + particles 150-160

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche.
  • Es ist bekannt, dass zum Erzielen einer guten Selbstreinigung einer Oberfläche die Oberfläche neben einer sehr hydrophoben Oberfläche auch eine gewisse Rauhigkeit aufweisen muss. Eine geeignete Kombination aus Struktur und Hydrophobie macht es möglich, dass schon geringe Mengen bewegten Wassers auf der Oberfläche haftende Schmutzpartikel mitnehmen und die Oberfläche reinigen (WO 96/04123; US-P 3,354,022).
  • Stand der Technik ist gemäß EP 0 933 388, dass für solche selbstreinigenden Oberflächen ein Aspektverhältnis von > 1 und eine Oberflächenenergie von weniger als 20 mN/m erforderlich ist. Das Aspektverhältnis ist hierbei definiert als der Quotient von Höhe zur Breite der Struktur. Vorgenannte Kriterien sind in der Natur, beispielsweise im Lotusblatt, realisiert. Die aus einem hydrophoben wachsartigen Material gebildete Oberfläche der Pflanze weist Erhebungen auf, die einige µm voneinander entfernt sind. Wassertropfen kommen im Wesentlichen nur mit diesen Spitzen in Berührung. Solche wasserabstoßenden Oberflächen werden in der Literatur vielfach beschrieben.
  • CH-PS-268 258 beschreibt ein Verfahren, bei dem durch Aufbringen von Pulvern wie Kaolin, Talkum, Ton oder Silicagel strukturierte Oberflächen erzeugt werden. Die Pulver werden durch Öle und Harze auf Basis von Organosiliziumverbindungen auf der Oberfläche fixiert (Beispiele 1 bis 6).
  • EP 0 909 747 lehrt ein Verfahren zur Erzeugung einer selbstreinigenden Oberfläche. Die Oberfläche weist hydrophobe Erhebungen mit einer Höhe von 5 bis 200 µm auf. Hergestellt wird eine derartige Oberfläche durch Aufbringen einer Dispersion von Pulverpartikeln und einem inerten Material in einer Siloxan-Lösung und anschließendem Aushärten. Die strukturbildenden Partikel werden also durch ein Hilfsmedium am Substrat fixiert. WO 00/58410 kommt zu dem Ergebnis, dass es technisch möglich ist, Oberflächen von Gegenständen künstlich selbstreinigend zu machen. Die hierfür nötigen Oberflächenstrukturen aus Erhebungen und Vertiefungen haben einen Abstand zwischen den Erhebungen der Oberflächenstrukturen im Bereich von 0,1 bis 200 µm und eine Höhe der Erhebung im Bereich 0,1 bis 100 µm. Die hierfür verwendeten Materialien müssen aus hydrophoben Polymeren oder dauerhaft hydrophobiertem Material bestehen. Ein Lösen der Teilchen aus der Trägermatrix muss verhindert werden.
  • Der Einsatz von hydrophoben Materialien, wie perfluorierten Polymeren, zur Herstellung von hydrophoben Oberflächen ist bekannt. Eine Weiterentwicklung dieser Oberflächen besteht darin, die Oberflächen im µm-Bereich bis nm-Bereich zu strukturieren. US PS 5,599,489 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Oberfläche durch Beschuss mit Partikeln einer entsprechenden Größe und anschließender Perfluorierung besonders abweisend ausgestattet werden kann. Ein anderes Verfahren beschreibt H. Saito et al. in "Service Coatings International", 4, 1997, S.168 ff. Hier werden Partikel aus Fluorpolymeren auf Metalloberflächen aufgebracht, wobei eine stark erniedrigte Benetzbarkeit der so erzeugten Oberflächen gegenüber Wasser mit einer erheblich reduzierten Vereisungsneigung dargestellt wurde.
  • Das Prinzip ist der Natur entlehnt. Kleine Kontaktflächen erniedrigen die Van-der Waal's Wechselwirkung, die für die Haftung an ebenen Oberflächen mit niedriger Oberflächenenergie verantwortlich ist. Beispielsweise sind die Blätter der Lotuspflanze mit Erhebungen aus einem Wachs versehen, die die Kontaktfläche zu Wasser herabsetzen. WO 00/58410 beschreibt die Strukturen und beansprucht die Ausbildung selbiger durch Aufsprühen von hydrophoben Alkoholen, wie Nonacosan-10-ol oder Alkandiolen, wie Nonacosan-5,10-diol. Nachteilig hieran ist die mangelhafte Stabilität der selbstreinigenden Oberflächen, da Detergenzien zur Auflösung der Struktur führen.
  • Verfahren zur Herstellung dieser strukturierten Oberflächen sind ebenfalls bekannt. Neben der detailgetreuen Abformung dieser Strukturen durch eine Masterstruktur im Spritzguss oder Prägeverfahren sind auch Verfahren bekannt, die das Aufbringen von Partikeln auf eine Oberfläche nutzen (US 5 599 489).
  • Gemeinsam ist aber, dass das selbstreinigende Verhalten von Oberflächen durch ein sehr hohes Aspektverhältnis beschrieben wird. Hohe Aspektverhältnisse sind technisch nur sehr schwer realisierbar und besitzen eine geringe mechanische Stabilität.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, textile Flächengebilde zu finden, die sehr gute wasserabweisende und selbstreinigende Oberflächen aufweisen, wobei diese Eigenschaften im täglichen Gebrauch der hergestellten Gegenstände aus diesen textilen Flächengebilden erhalten bleiben müssen und wobei die textilen Flächengebilde durch ein Verfahren, welches ohne großen technischen Aufwand durchzuführen ist, herstellbar sind. Auf das Befestigen von Partikeln durch Klebstoff und dergleichen sollte im Hinblick auf die Eigenschaften der textilen Flächengebilde im Gebrauch verzichtet werden können. Es bestand auch die Aufgabe, textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche zu finden, die ein hohes Aspektverhältnis der Erhebungen, einen hohen Randwinkel mit Wasser und über ein nicht-prägendes Verfahren in textile Flächengebilde eingebracht werden können.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass es möglich ist, Partikel mit der Oberfläche von textilen Flächengebilden dauerhaft zu verbinden. Durch Behandlung der textilen Flächengebilde mit Partikeln und Lösemittel konnte die gestellte Aufgabe gelöst werden. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels sind die Partikeln fest mit den textilen Flächengebilden verbunden, ohne dass das Gewebe zerstört wurde.
  • Gegenstand der Erfindung sind textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche, aufgebaut aus
    • A) mindestens einem synthetischen und/oder natürlichen textilen Basismaterial und
    • B) einer künstlichen, mindestens teilweise hydrophoben Oberfläche mit Erhebungen und Vertiefungen aus Partikeln, die ohne Klebstoffe, Harze oder Lacke mit dem Basismaterial A fest verbunden sind,
    erhalten durch Behandlung des Basismaterials A mit zumindest einem Lösemittel für das Basismaterial A, welches die Partikel, ausgewählt aus Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren, Pigmenten oder Polymeren, ungelöst enthält, und Entfernen des Lösemittels, wobei zumindest ein Teil der Partikel mit der Oberfläche des Basismaterials A fest verbunden werden.
  • Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung dieser textilen Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche zur Herstellung von textilen Gegenständen.
  • Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche und die daraus hergestellten Textilien durchaus auch mit Wasser mit Detergenzien in Berührung kommen dürfen. Die selbstreinigenden Eigenschaften der Oberflächen gehen dabei nicht verloren. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Detergenzien wieder vollständig ausgewaschen werden und eine hydrophobe Oberfläche vorliegt.
  • Das textile Basismaterial A kann durch die verschiedensten gebräuchlichen Polymere gebildet sein, wie z. B. aus Polycarbonaten, Poly(meth)acrylaten, Polyamiden, PVC, Polyethylenen, Polypropylenen, Polystyrolen, Polyestern, Polyethersulfonen oder Polyalkylenterpthalaten, sowie deren Gemische oder Copolymere.
  • Als Basismaterial eignen sich auch natürliche Materialien aus Pflanzenteilen ausgewählt aus Baumwolle, Kapok, Flachs, Hanf, Jute, Sisal und Kokos, aus Haarkleidern von Tieren, aus Seide oder mineralischen Ursprung. Mischgewebe aus natürlichen und künstlichen Materialien sind ebenfalls geeignet.
  • Das erfindungsgemäß einzusetzende Basismaterial A wird im Folgenden beispielhaft näher erläutert.
  • Die Herstellung von textiler Fertigware erfolgt in der Regel aus Polymerfäden, die im Spinnverfahren hergestellt wurden.
  • Aus den Fasern und Garnen werden textile Flächengebilde erzeugt. Hierbei können folgende Verfahren verwandt werden:
  • Weben: Zu diesen Webwaren gehören Gewebe, Teppiche und Bobinets die durch ihrer klassische Gewebebindung von Kett- u. Schussfäden charakterisiert sind.
    Wirken und Stricken: Hierbei entstehen Maschenwaren wie z. B. Pullover.
    Klöppeln: Hier entstehen die sogenannten Spitze.
    Nadeln: Hier entstehen Filze, Nadelfilz- und Nadelflorteppiche, die zusammen mit den Vliesstoffen zu den Textilverbundstoffen zu rechnen sind.
  • Garn- u. Stückwaren werden im Verlauf ihrer Verarbeitung diversen mechanischen und chemischen Veredlungsprozessen unterworfen, z. B. Kämmen, Beschwerung, Imprägnierung, Krumpffrei- u. Knitterfestausrüstung, Mercerisation, Färben und Bedrucken, Metallisierung, Texturierung usw., die der Verbesserung od. Modifizierung der natürlichen Eigenschaften der Fasern im Hinblick auf die spätere Verwendung dienen sollen. Kriterien, nach denen der Gebrauchswert einer textilen Fertigware durch geeignete Textilprüfungsmethoden beurteilt wird, sind u. a.: Festigkeit gegenüber Zug- und Berstkräften sowie gegen Scheuereinwirkung, Knittererholung in trockenem und nassem Zustand und damit verbunden das Wash-and-Wear-Verhalten, Widerstandsfähigkeit z. B. gegen elektrostatischer Aufladung, Entflammbarkeit oder Regeneinwirkung, Chlor-Retention, Anschmutzverhalten, Luftdurchlässigkeit, Gewebedichte, Filz- u. Krumpffreiheit, Quellfähigkeit, Hydrophilie, Hydrophobie u. Oleophobie, Glanz, Griff, Wasch-, Schweiß- u. Farbechtheit, Resistenz gegen mikrobielle Zerstörung. usw.
  • Polymergewebe / Textilien, also das Basismaterial A im Sinne der Erfindung, können aus verschiedene Fasern hergestellt werden. Für die meistern Fasern aus thermoplastischen Kunststoffen, wie PET, PA66, PE oder PP, sind die oben genannten Verfahren geeignet. Fasern werden meist mit geschützten Markennamen gehandelt, Beispiele sind Perlon® , Diolen® , Trevira® , Orleon® , aber auch Trivialnamen wie Acrylfasern, Polyesterfasern, Olefinfasern, Aramidfasem usw., sind gebräuchlich.
  • Als Partikel werden solche eingesetzt, die zumindest ein Material, ausgewählt aus Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren, Pigmenten oder Polymeren aufweisen. Vorzugsweise werden Partikel eingesetzt, die einen Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 µm, besonders bevorzugt von 0,1 bis 50 µm und ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 30 µm aufweisen. Geeignet sind aber auch Partikel, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2-100 µm zusammenlagern.
  • Im Allgemeinen sind die Partikel derart an der Oberfläche der Polymerfasern gebunden, dass sie untereinander Abstände von 0 - 10 Partikeldurchmesser aufweisen.
  • Überraschenderweise wurde bei den erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde gefunden, dass die Partikel auf dem Basismaterial A nicht sehr eng beieinander liegen müssen. Vielmehr ist es möglich, dass das Basismaterial A nur punktuell mit Partikeln belegt ist und freie Flächen von 2 - 3 Durchmesser der Partikel möglich sind.
  • Die Benetzung von Festkörpern lässt sich durch den Randwinkel, den ein Wassertropfen mit der Oberfläche bildet, beschreiben. Ein Randwinkel von 0 Grad bedeutet dabei eine vollständige Benetzung der Oberfläche. Die Messung des Randwinkel an Fasern erfolgt in der Regel nach der Wilhelmy Methode. Dabei wird der Faden von einer Flüssigkeit benetzt und die Kraft, mit der die Faser aufgrund der Oberflächenspannung in die Flüssigkeit gezogen wird, gemessen. Je höher der Randwinkel ist, um so schlechter kann die Oberfläche benetzt werden. Das Aspektverhältnis ist definiert als der Quotient von Höhe zur Breite der Struktur der Oberfläche.
  • Die erfindungsgemäßen textilen Flächen weisen hohe Randwinkel und ein hohes Aspektverhältnis der Erhebungen auf.
    Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel eine strukturierte Oberfläche haben. Vorzugsweise werden Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche aufweisen, eingesetzt. Die Verwendung derartiger Partikel ist neu und Gegenstand einer gesonderten Patentanmeldung (internes Aktenzeichen: EM 010098).
  • Als Partikel, insbesondere als Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich an der Oberfläche aufweisen, werden vorzugsweise solche Partikel eingesetzt, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Fällungskieselsäuren, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, pyrogenen und/oder dotierten Silikaten oder pulverförmige Polymeren aufweisen. Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
  • Die hydrophoben Eigenschaften der Partikel können durch das verwendete Material der Partikel inhärent vorhanden sein. Es können aber auch hydrophobierte Partikel eingesetzt werden, die nach einer geeigneten Behandlung hydrophobe Eigenschaften aufweisen, wie z. B. eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, der Fluoralkylsilane oder der Disilazane.
  • Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Partikel nach dem Verbinden mit dem Basismaterial A mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden. Auch in diesem Fall werden die Partikel vorzugsweise durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, der Fluoralkylsilane oder der Disilazane mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet.
  • Im Folgenden werden die bevorzugt eingesetzten Partikel näher erläutert.
  • Die eingesetzten Partikel können aus unterschiedlichen Bereichen kommen. Beispielsweise können es Silikate sein, dotierte Silikate, Mineralien, Metalloxide, Aluminiumoxid, Kieselsäuren oder pyrogene Silikate, Aerosile oder pulverförmige Polymere, wie z. B. sprühgetrocknete und agglomerierte Emulsionen oder cryogemahlenes PTFE. Als Partikelsysteme eignen sich im Besonderen hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren, sogenannte Aerosile. Zur Generierung der selbstreinigenden Oberflächen ist neben der Struktur auch eine Hydrophobie nötig. Die eingesetzten Partikel können selbst hydrophob sein, wie beispielsweise das PTFE. Die Partikel können hydrophob ausgerüstet sein, wie beispielsweise das Aerosil VPR 411 oder Aerosil R 8200. Sie können aber auch nachträglich hydrophobiert werden. Hierbei ist es unwesentlich, ob die Partikel vor dem Auftragen oder nach dem Auftragen hydrophobiert werden. Diese, beispielsweise für Aeroperl 90/30, Sipemat Kieselsäure 350, Aluminiumoxid C, Zirkonsilikat, vanadiumdotiert oder Aeroperl P 25/20. Zur letzteren erfolgt die Hydrophobierung zweckmäßig durch Behandlung mit Perfluoralkylsilan und anschließender Temperung.
  • Als Lösemittel eignen sich prinzipiell alle Lösemittel für die jeweiligen Basismaterialien A. Eine Auflistung für Polymere findet sich beispielsweise in Polymer Handbook, Second Edition; J. Brandrup, E.H. Immergut; John Wiley & Sons Verlag, New York - London - Sydney - Toronto, 1975, im Kapitel IV, Solvents and Non-Solvents for Polymers.
  • Als Lösemittel kommen prinzipiell geeignete Verbindung aus der Gruppe der Alkohole, der Glykole, der Ether, der Glykolether, der Ketone, der Ester, der Amide, der Nitro-Verbindungen, der Halogenkohlenwasserstoffe, der aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe oder eine Mischung von einer oder mehrerer dieser Verbindungen in Frage, wie z. B. Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Octanol, Cyclohexanol, Phenol, Kresol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Diethylether, Dibutylether, Anisol, Dioxan, Dioxolan, Tetrahydrofuran, Monoethylenglykolether, Diethylenglykolether, Triethylenglykolether, Polyethylenglykolether, Aceton, Butanon, Cyclohexanon, Ethylacetat, Butylacetat, Iso-Amylacetat, Ethylhexylacetat, Glykolester, Dimethylformamid, Pyridin, N-Methylpyrrolidon, N-Methylcaprolacton, Acetonitril, Schwefelkohlenstoff, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Nitrobenzol, Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlormethan, Trichlorethen, Tetrachlorethen, 1,2-Dichlorethan, Chlorphenol, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Benzine, Petrolether, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Decalin, Tetralin, Terpene, Benzol, Toluol oder Xylol oder geeignete Mischungen.
  • Prinzipiell kann das verwendete Lösemittel bei Temperaturen von - 30 bis 300 °C eingesetzt werden. Allgemein wird die Temperatur des Lösemittels durch seinen Siedepunkt und durch den Tg des Basismaterials A limitiert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsart der Erfindung wird das Lösemittel, welches die Partikel aufweist, vor dem Aufbringen auf die Polymeroberfläche auf eine Temperatur von 25 bis 100 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 50 bis 85 °C, erwärmt.
  • Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der textilen Flächengebilde zur Herstellung von Gegenständen mit einer selbstreinigenden und wasserabweisenden Oberfläche, insbesondere zur Herstellung von Bekleidungsstücken, die hohen Belastungen durch Schmutz und Wasser ausgesetzt sind, wie z. B. für den Skisport, Alpinsport, Motorsport, Motorradsport, Motocrosssport, Segelsport, Textilien für den Freizeitbereich sowie technische Textilien wie Zelte, Markisen, Regenschirme, Tischdecken und Kabrio-Verdecke. Gegenstand ist ebenfalls die Verwendung zur Herstellung von Teppichen, Nähgarnen, Seilen, Wandbehängen, Textilien, Tapeten, Bekleidungsstücken, Zelten, Dekor-Vorhängen, Bühnen-Vorhängen, Nähten.
  • Durch das folgende Beispiel wird die Erfindung näher erläutert.
    • Anweindungsbeispiel 1:
  • Ein Polyestergewebe, Faserdurchmesser Ø 20 µm, wird in ein auf 50 °C erhitztes DMSO Bad mit einer 1 %igen Aerosil R 8200-Suspension gezogen. Die Verweildauer des Gewebes in der Lösung beträgt 10 Sekunden. Vor dem Aufrollen des Gewebes wird das Gewebe über eine Wärmequelle geführt, um ein Abdampfen des Lösungsmittels zu ermöglichen. Tabelle 1 gibt die am Gewebe gemessenen statischen Randwinkel vor und nach dem Aufbringen der Partikel wieder. Die Figuren Fig. 1 und Fig. 2 zeigen REM-Bilder eines unbehandelten Polyestergewebes. Die Figuren Fig. 3 und Fig. 4 zeigen REM-Bilder eines mit Aerosil R8200 behandelten Polyestergewebes. Tabelle 1: Statischer Randwinkel vor und nach dem Aufbringen der partikulären Systeme
    Randwinkel
    Polyestergewebe 140
    Polyestergewebe + Partikel 150-160

Claims (20)

  1. Textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche, aufgebaut aus
    A) mindestens einem synthetischen und/oder natürlichen textilen Basismaterial und
    B) einer künstlichen, mindestens teilweise hydrophoben Oberfläche mit Erhebungen und Vertiefungen aus Partikeln, die ohne Klebstoffe, Harze oder Lacke mit dem Basismaterial A fest verbunden sind,
    erhalten durch Behandlung des Basismaterials A mit zumindest einem Lösemittel für das Basismaterial A, welches die Partikel, ausgewählt aus Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren, Pigmenten oder Polymeren, ungelöst enthält, und Entfernen des Lösemittels, wobei zumindest ein Teil der Partikel mit der Oberfläche des Basismaterials A fest verbunden werden.
  2. Textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel in dem Lösemittel suspendiert sind.
  3. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als textiles Basismaterial A Polymergewebe auf der Basis von Polycarbonaten, Poly(meth)acrylaten, Polyamiden, PVC, Polyethylenen, Polypropylenen, Polystyrolen, Polyestern, Polyethersulfonen oder Polyalkylenterephthalaten, sowie deren Gemische oder Copolymere, enthalten sind.
  4. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als textiles Basismaterial A natürliche Materialien aus Pflanzenteilen, ausgewählt aus Baumwolle, Kapok, Flachs, Hanf, Jute, Sisal, Haarkleidern von Tieren, Seide, aus mineralischen Ursprung oder Mischgewebe aus natürlichen und künstlichen Materialien, enthalten sind.
  5. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Lösemittel zumindest eine als Lösemittel für das entsprechende Basismaterial A geeignete Verbindung aus der Gruppe der Alkohole, der Glykole, der Ether, der Glykolether, der Ketone, der Ester, der Amide, der Nitro-Verbindungen, der Halogenkohlenwasserstoffe, der aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe oder Mischungen eingesetzt wird.
  6. Textile Flächengebilde nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Lösemittel zumindest eine als Lösemittel für das entsprechende Basismaterial A geeignete Verbindung ausgewählt aus Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Octanol, Cyclohexanol, Phenol, Kresol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Diethylether, Dibutylether, Anisol, Dioxan, Dioxolan, Tetrahydrofuran, Monoethylenglykolether, Diethylenglykolether, Triethylenglykolether, Polyethylenglykolether, Aceton, Butanon, Cyclohexanon, Ethylacetat, Butylacetat, Iso-Amylacetat, Ethylhexylacetat, Glykolester, Dimethylformamid, Pyridin, N-Methylpyrrolidon, N-Methylcaprolacton, Acetonitril, Schwefelkohlenstoff, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Nitrobenzol, Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlormethan, Trichlorethen, Tetrachlorethen, 1,2-Dichlorethan, Chlorphenol, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Benzine, Petrolether, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Decalin, Tetralin, Terpene, Benzol, Toluol oder Xylol oder Mischungen eingesetzt wird.
  7. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Lösemittel, welches die Partikel enthält, vor dem Aufbringen auf das Basismaterial A eine Temperatur von -30 °C bis 300 °C, bevorzugt 25 bis 100 °C, aufweist.
  8. Textile Flächengebilde nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Lösemittel, welches die Partikel aufweist, vor dem Aufbringen auf das Basismaterial A auf eine Temperatur von 50 bis 85 °C erwärmt wird.
  9. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Partikel, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 µm aufweisen, enthalten sind.
  10. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Partikel, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 bis 30 µm aufweisen, enthalten sind.
  11. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche aufweisen, enthalten sind.
  12. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Partikel, ausgewählt aus pyrogenen Kieselsäuren, Fällungskieselsäuren, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, dotierten Silikaten, pyrogenen Silikaten oder pulverförmige Polymeren enthalten sind.
  13. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
  14. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel durch eine Behandlung mit einer geeigneten Verbindung hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
  15. Textile Flächengebilde gemäß Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel vor oder nach dem Verbinden mit dem Basismaterial A mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden.
  16. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Partikel durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Fluoralkylsilane und/oder Disilazane mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden.
  17. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die einzelnen Partikel auf dem Basismaterial A Abstände von 0 - 10 Partikeldurchmesser, insbesondere von 2 - 3 Partikeldurchmesser, aufweisen.
  18. Verwendung der textilen Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung von textilen Gegenständen mit einer selbstreinigenden und wasserabweisenden Oberfläche.
  19. Verwendung nach Anspruch 18 zur Herstellung von Bekleidungsstücken, die hohen Belastungen durch Schmutz und Wasser ausgesetzt sind, insbesondere für den Skisport, Alpinsport, Motorsport, Motorradsport, Motorcrosssport, Segelsport, Textilien für den Freizeitbereich sowie technische Textilien wie Zelte, Markisen, Regenschirme, Tischdecken und Kabrio-Verdecke.
  20. Verwendung nach Anspruch 18 zur Herstellung von Teppichen, Nähgarnen, Seilen, Wandbehängen, Textilien, Tapeten, Bekleidungsstücken, Zelten, Dekor-Vorhängen, Bühnen-Vorhängen, Nähten.
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