EP1751346A1 - Verfahren zur herstellung von strukturierten oberflächen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von strukturierten oberflächen

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Publication number
EP1751346A1
EP1751346A1 EP05750552A EP05750552A EP1751346A1 EP 1751346 A1 EP1751346 A1 EP 1751346A1 EP 05750552 A EP05750552 A EP 05750552A EP 05750552 A EP05750552 A EP 05750552A EP 1751346 A1 EP1751346 A1 EP 1751346A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
particles
groups
range
textile
aqueous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05750552A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Cédric DIELEMAN
Harald Keller
Wolfgang Schrepp
Thomas Frechen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1751346A1 publication Critical patent/EP1751346A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M23/00—Treatment of fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, characterised by the process
    • D06M23/08—Processes in which the treating agent is applied in powder or granular form
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of structured surfaces with great hydrophilicity, characterized in that the surfaces with great hydrophilicity.
  • the present invention further relates to surfaces obtainable by the process according to the invention.
  • Modern methods often use the Lotus Effect® to produce surfaces with a low tendency to become dirty, for example WO 96/04123 and EP-B 1 171 529.
  • a Lotus effect In order to equip a surface with a Lotus effect, one can proceed, for example, in such a way that surfaces are modeled after the lotus plant with a micro-rough surface, for example with elevations and depressions in dimensions, that the distance of the elevations is in the range from 5 to 200 ⁇ m and the height of the elevations is in the range from 5 to 100 ⁇ m and at least the elevations consist of, for example, hydrophobic polymers and cannot be removed by water or water with detergents.
  • a disadvantage of textile surfaces equipped with a lotus effect is, however, that they are not permeable to perspiration.
  • perspiration permeability is desirable in many cases, particularly in the case of clothing. It is also desirable that diapers hold urine and do not give rise to urine drops. This applies, for example, to diapers that are manufactured using polypropylene and superabsorbents.
  • Another method of making surfaces dirt-repellent is to make them very hydrophilic. Water then forms a film and easily removes dirt particles, see. for example WO 03/66710.
  • the task was therefore to provide a process by which surfaces can be treated, which repel dirt and have good durability. Furthermore, there was the task of providing coated surfaces with great hydrophilicity. Finally, the task was to provide uses for coated surfaces.
  • surfaces with great hydrophilicity are those surfaces which have a non-measurable contact angle with water. Water does not form droplets on the surfaces according to the invention, but spreads to form a film.
  • Objects with at least one surface are used to produce structured surfaces according to the invention.
  • such objects are also called substrates, which can consist of a large number of materials, for example
  • textile or textile substrates are to be understood as meaning textile fibers, textile semifinished and finished products and finished goods made therefrom which, in addition to textiles for the clothing industry, also include carpets and other home textiles and textile structures serving technical purposes.
  • This also includes unshaped structures such as flakes, line-shaped structures such as twine, threads, yarns, linen, cords, ropes, twists and body structures such as felts, fabrics, nonwovens and wadding.
  • the textiles can be of natural origin, for example cotton, wool or flax, or synthetic, for example polyamide, polyester, modified polyester, polyester blend fabric, polyamide blend fabric, polyacrylonitrile, triacetate, acetate, polycarbonate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyester microfiber and glass fiber fabric.
  • surfaces are structured, namely by using them
  • Particles (a) can be materials which can optionally be hydrophilic or hydrophobic.
  • Particles (b) have a surface energy greater than or equal to 100 mN / m to about 1000 mN / m, determined, for example, by determining contact angles.
  • hydrophobic is understood to mean that they have a surface energy in the range from 10 mN / m to 70 mN / m, preferably 20 mN / m to 60 mN / m, determined, for example, by determining the contact angle ,
  • Hydrophilic and hydrophobic materials can be selected from inorganic materials and organic polymers and copolymers.
  • Hydrophobic materials include hydrophobic organic polymers, for example polyethylene, polypropylene, polyisobutylene and polystyrene, and copolymers thereof with one another or with one or more further olefins, such as for example styrene, methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, maleic anhydride or N-methylmaleinimide.
  • a preferred polyethylene or polypropylene is described for example in EP-A 0 761 696.
  • silicones which are solid at room temperature are also considered to be hydrophobic organic polymers.
  • the molecular weight (weight average) M w of the hydrophobic organic polymer used according to the invention as the hydrophobic material (a) can be in the range from 1000 to 10,000,000 g / mol, preferably in the range from 2500 to 5,000,000 g / mol, determined according to at least one of the following methods: light scattering, gel permeation chromatography (GPC), viscometry. If a polymer from the group of the polyolefins is used, for example polyethylene, polypropylene or polyisobutene and copolymers of ethylene with propylene, butylene or 1-hexene, the molecular weight M w is advantageously in the range from 30,000 to 5,000,000 g / mol. Hydrophobic organic polymers can, for example, have wax-like properties or be thermoplastic.
  • hydrophobic organic polymer used according to the invention as hydrophobic material (a) is not critical per se and can be in the range from 1.1 to 20. It is usually in the range from 2 to 10.
  • Hydrophobic inorganic materials are hydrophobic inorganic materials, in particular solid inorganic oxides, carbonates, carbides, phosphates, silicates or sulfates from groups 3 to 14 of the periodic table of the elements, for example calcium oxide, silicon dioxide or aluminum oxide, calcium carbonate, calcium sulfate or calcium silicate, with aluminum oxide and silicon dioxide being preferred. Silicon dioxide in its modification as silica gel is particularly preferred. Fumed silica gels are very particularly preferred. Solid inorganic oxides and silicate can be made hydrophobic thermally by heating to 400 to 800 ° C or preferably by physisorbed or chemisorbed organic or organometallic compounds.
  • particles are reacted before the coating step, for example with organometallic compounds which contain at least one functional group, for example alkyl-lithium compounds such as methyl lithium, n-butyl lithium or n-hexyl lithium; or silanes such as hexamethyldisilazane, octyltrimethoxysilane and in particular halogenated silanes such as trimethylchlorosilane or dichlorodimethylsilane.
  • organometallic compounds which contain at least one functional group, for example alkyl-lithium compounds such as methyl lithium, n-butyl lithium or n-hexyl lithium; or silanes such as hexamethyldisilazane, octyltrimethoxysilane and in particular halogenated silanes such as trimethylchlorosilane or dichlorodimethylsilane.
  • solid inorganic oxides, carbonates, phosphates, silicates or sulfates of groups 3 to 14 can be used as hydrophilic inorganic materials (a) Use periodic table of the elements that have not been made hydrophobic, for example calcium oxide, silicon dioxide or aluminum oxide, calcium carbonate, calcium sulfate or calcium silicate, aluminum oxide and silicon dioxide being preferred, quartz and boehmite, colloidal silica gel and diatomaceous earth. Pyrogenic silicic acid, pyrogenic titanium dioxide and pyrogenic aluminum oxide are preferred.
  • Particles (b) can be composed, for example, of hydrophilic inorganic materials and of hydrophilic polymers.
  • Solid inorganic oxides, carbonates, phosphates, silicates or sulfates from groups 3 to 14 of the periodic table of the elements which have not been rendered hydrophobic, for example calcium oxide, silicon dioxide or aluminum oxide, calcium carbonate, calcium sulfate or calcium silicate, can be mentioned as hydrophilic inorganic materials (b).
  • alumina and silicon dioxide are preferred, quartz and boehmite, colloidal silica gel and diatomaceous earth. Pyrogenic silica, pyrogenic titanium dioxide and pyrogenic aluminum oxide are preferred.
  • particles (a) and particles (b) do not differ in their composition, but only in their mean particle diameter.
  • the particle diameter distribution of a mixture of particles (a) and (b) is then bimodal.
  • particles (a) and particles (b) differ not only in their average particle diameter, but also in their composition.
  • (a) or (b) is selected from the above-mentioned organic polymers or copolymers.
  • particles (a) and (b) are coated in a weight ratio in the range from 1:99 to 99: 1, preferably 1: 9 to 9: 1, particularly preferably 3: 7 to 7: 3.
  • particles (a) and (b) are each used in an aqueous liquor, preferably in a common aqueous liquor.
  • aqueous liquors are understood not only to mean fleets which have water as the only medium which is liquid at room temperature, but also those which have a mixture of water and one or more non-aqueous medium which is liquid at room temperature, for example
  • Alcohols such as ethanol, isopropanol, butanol, tert-butanol, 3-octanol, 1-decanol, 2-decanol, 2-dodecanol, 2-hexadecanol, Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone, ethers such as THF, di n-propyl ether, dioxanes such as 1,4-dioxane.
  • one or more aqueous liquors are used to carry out the process according to the invention, each in the range from 0.1 to 500 g / l particles, preferably 1 to 250 g / l and particularly preferably 10 to 100 g / l Contain particles, calculated from the sum of particles (a) and (b).
  • the application is followed by a fixing step, which can be thermal, for example at 80 to 250 ° C., preferably 100 to 210 ° C. Preferred times are 10 to 24 minutes.
  • a fixing step which can be thermal, for example at 80 to 250 ° C., preferably 100 to 210 ° C. Preferred times are 10 to 24 minutes.
  • Other variants of the fixing step are the addition of a crosslinking agent, especially when working with binder (c), or fixing using actinic radiation.
  • the process according to the invention is carried out with one or more aqueous liquors, of which at least one contains one or more emulsifiers, selected, for example, from the group of the ionic and nonionic emulsifiers.
  • Suitable nonionic emulsifiers are, for example, ethoxylated mono-, di- and tri-alkylphenols (degree of ethoxylation: 3 to 50, alkyl radical: C 4 -C 12 ) and ethoxylated fatty alcohols (degree of ethoxylation: 3 to 80; alkyl radical: C 8 -C 36 ).
  • Examples include the Lutensol ® brands from BASF Aktiengesellschaft or the Triton ® brands from Union Carbide.
  • Alcohols to be ethoxylated can be of synthetic or natural origin, for example coconut oil alcohol, palm oil alcohol, tallow oil alcohol and oleyl alcohol.
  • Suitable anionic emulsifiers are, for example, alkali metal and ammonium salts of alkyl sulfates (alkyl radical: C 8 to C 12 ), of sulfuric acid semiesters of ethoxylated alkanols (degree of ethoxylation: 4 to 30, alkyl radical: C 1 -C 18 ) and ethoxylated alkylphenols (ethoxylation Grade: 3 to 50, alkyl radical: C 4 -C 12 ), of alkyl sulfonic acids (alkyl radical: C 12 -C 18 ), CC 10 mono- or dialkyl esters of sulfosuccinic acid and of alkyl aryl sulfonic acids (alkyl radical: C ⁇ -C ⁇ 8 ) ,
  • Suitable cationic emulsifiers are generally a primary, secondary, tertiary or quaternary C 6 -C 18 alkyl, aralkyl or heterocyclic radical Ammonium salts, alkanolammonium salts, pyridinium salts, imidazolinium salts, oxazolinium salts, morpholinium salts, thiazolinium salts and salts of amine oxides, quinolinium salts, isoquinolinium salts, tropylium salts, sulfonium salts and phosphonium salts. Examples include dodecylammonium acetate or the corresponding hydrochloride, the chlorides or acetates of the various
  • cationic emulsifiers are C 10 -C 0 -alkyl amines mono- to ten-fold alkoxylated, preferably mono- to quadruple-ethoxylated.
  • Very particularly suitable emulsifiers are, for example, copolymers of ethylene and at least one ⁇ , ⁇ -unsaturated mono- or dicarboxylic acid or at least one anhydride of an ⁇ , ⁇ -unsaturated mono- or dicarboxylic acid, for example acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, methylene malonic acid, maleic anhydride , Itaconic anhydride.
  • the carboxyl groups can be partially or preferably completely neutralized, for example with alkali metal ions, alkaline earth metal ions, ammonium or amines, for example amines such as triethylamine, diethylamine, ethylamine, trimethylamine, dimethylamine, methylamine, ethyldiisopropylamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N, methyldiethanolamine N- (n-butyl) diethanolamine or N, N-dimethylethanolamine.
  • alkali metal ions alkaline earth metal ions
  • ammonium or amines for example amines such as triethylamine, diethylamine, ethylamine, trimethylamine, dimethylamine, methylamine, ethyldiisopropylamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N, methyldiethanolamine N- (n-butyl) diethanolamine or N, N-dimethyl
  • the proportion of emulsifier can be selected within wide limits and can be 0.1 to 200 g / l aqueous liquor, preferably 0.2 to 100 g / l, particularly preferably 1 to 50 g / l.
  • the process according to the invention is preferably carried out by treating substrate with (a) and (b), for example in an aqueous liquor.
  • Suitable procedures are spraying, dipping, roller application, foam application and knife application and in particular application using one or more foulards.
  • the process according to the invention can be carried out by treating substrates and in particular textile substrates with at least one aqueous liquor. It is also possible to carry out several treatment steps with the same or different liquors.
  • the process according to the invention is carried out by treating substrates and in particular textiles Substrates are first treated with a liquor which contains (b) and, if appropriate, at least one emulsifier, and then a further treatment with a new liquor which (a) and optionally contains at least one emulsifier. In one embodiment of the present invention, the process according to the invention is carried out by first treating substrates to be treated and in particular textile substrates with a liquor which contains (a) and, if appropriate, at least one emulsifier, and then a further treatment with a new liquor , which (b) and optionally contains at least one emulsifier.
  • the temperature for carrying out the method according to the invention is not critical per se.
  • the liquor temperature can be in the range from 10 to 100 ° C., preferably 15 to 60 ° C.
  • the method according to the invention can be carried out in conventional machines which are used for finishing substrates and in particular textiles, for example foulards.
  • Foulards with vertical textile feed are preferred, which contain two pressed rollers as an essential element, through which the textile is guided.
  • the liquid is filled in above the rollers and wets the textile.
  • the textile is squeezed off by the pressure and a constant application is guaranteed.
  • a foulard is used which is operated with a textile feed in the range from 1 to 40 m / min, preferably up to 30 m / min.
  • the liquor absorption can be selected so that the process according to the invention results in a liquor absorption of 25% by weight to 85% by weight, preferably 40 to 70% by weight.
  • the treated substrate and, in particular, textile can be dried by conventional methods or by methods customary in the textile industry.
  • annealing can be carried out continuously or discontinuously.
  • the duration of the annealing can be chosen within wide limits. Usually one can anneal over a period of about 10 seconds to about 30 minutes, in particular 30 seconds to 5 minutes.
  • the mixture is heated to temperatures of up to 180 ° C., preferably up to 150 ° C. Of course, it is necessary to adapt the temperature of the tempering to the sensitivity of the substrate.
  • a suitable method for tempering is, for example, hot air drying. If one wishes to coat textile, in one embodiment of the present invention the textile material can be provided with an adhesive layer before the actual coating. One or more so-called primers can be used for this. The application of primers is preferred if you want to finish synthetic fibers.
  • one or more polymers can be applied as an adhesive layer to the textile material to be treated, wherein the polymer synthesis can also be carried out on the textile material.
  • Polymers which are particularly suitable are those which have crosslinked or crosslinkable groups, for example natural or synthetic polymers with free hydroxyl groups, carbonyl groups, primary or secondary amino groups or thiol groups.
  • suitable polymers are lignin, polysaccharides, polyvinyl alcohol and polyethyleneimine.
  • Crosslinking can be achieved, for example, by subsequent reaction with, for example, isocyanates, dimethyl urea or N, N-dimethylol-4,5-dihydroxyethylene urea (DMDHEU).
  • Other particularly preferred crosslinkers are melamine-formaldehyde resins, which can be etherified with alcohols such as methanol, n-butanol or ethylene glycol.
  • 0.01 to 1% by weight, preferably 0.1 to 0.5% by weight, of the textile is saponified by partial saponification with strong alkalis such as aqueous sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution.
  • At least one aqueous liquor used in the process according to the invention contains at least one binder (c).
  • So-called self-crosslinking binders are particularly suitable for textile substrates.
  • these include polymers, preferably in the form of aqueous polymer dispersions, which undergo intra- and / or intermolecular crosslinking reactions when the coating produced according to the invention is dried.
  • Crosslinking reactions are brought about by the fact that the polymers used as binders either have different functional groups which react with one another to form ionic or covalent bonds, or by adding one or more crosslinkers to the polymers used which have functional groups as binders can be, for example, low molecular weight, ie its molecular weight M w can be, for example, 500 g / mol or lower.
  • the crosslinker (s) have at least two functional groups per molecule, each of which can be the same or different and which can be linked to the radio tional groups of the polymer can react. Suitable reactive groups in polymers are, for example
  • Carboxyl groups which can react, for example, with hydroxyl groups, amino groups, epoxy groups or aziridine groups or with polyvalent metal ions such as Ca 2+ , Al 3+ , Mg 2+ , Mn 2+ and Zn 2+ ,
  • Hydroxyl groups which can react, for example, with carboxyl groups, isocyanate, epoxy, carboxylic anhydride groups, epoxy groups or aldehyde groups,
  • the theoretical crosslinking density of suitable self-crosslinking binders expressed in mol of crosslinking points per kg of binder which arise on complete reaction on the polymer which serves as the binder, is preferably in the range from 0.1 to 1 mol / kg of binder.
  • crosslinking agents are diols and polyols such as, for example, ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetraethylene glycol, propane-1, 3-diol, butane-1, 4-diol, hexane-1, 6- diol, secondary or preferably primary diamines such as C 2 -C 12 alkylene diamines, in which up to 5 non-adjacent C atoms can be replaced by oxygen, for example hexamethylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine, tetraethylene pentamine, N, N bis- (aminopropyl) aminoethane, 3,6-dioxaoctane-1,8-diamine, 3,7-dioxanonane-1,9-diamine, 3,6,9-trioxaundecane-1,11-d
  • Amino alcohols such as B. ethanolamine, 3-hydroxypropylamine, mono- and poly-ethoxylated di- and oligoamines, dihydrazides of aliphatic and aromatic dicarboxylic acids such as adipic acid dihydrazide, dialdehydes such as glyoxal, partially or completely O-methylolated melamines, salts of divalent metals, especially magnesium chloride, for example as hydrate (MgCl 2 6 H 2 O), and also compounds which have an average (number average) of 2 or more, preferably 3 or more isocyanate groups or blocked isocyanate groups per molecule.
  • dihydrazides of aliphatic and aromatic dicarboxylic acids such as adipic acid dihydrazide
  • dialdehydes such as glyoxal
  • glyoxal partially or completely O-methylolated melamines
  • salts of divalent metals especially magnesium chloride, for example as hydrate (M
  • aqueous liquors used in the process according to the invention contain 100 to 800 g / l of binder, preferably 200 to 500 g / l.
  • one or more adhesion promoters (d) can be added.
  • Hydrophilic organic polymers are very particularly preferably used as adhesion promoters (d).
  • hydrophilic organic polymers used as adhesion promoters (d) are polymers or copolymers which have structural elements 1.1 to I.4
  • the sum of nitrogen atoms and oxygen atoms to the carbon atoms in hydrophilic organic polymers or copolymers is in the range from 2: 1 to 1: 5, in particular from 3: 2 to 1: 3.
  • the adhesion promoter (d) chosen is a hydrophilic organic polymer which, at pH values from 3 to 12, contains non-ionizable polar structural elements, for example polyurethane units. ten, polyethylene glycol units, polyvinylpyrrolidone units, polyvinyl alcohol units, polyvinylformamide units or polysaccharide units.
  • copolymers are also suitable which have different structural elements 1.1 to I.4.
  • hydrophilic polymers or copolymers examples include those with the following polar groups A 1 or A 1 ':
  • X represents ü, Na, K, Rb, Cs or ammonium ions of the formula N (R 3 ) 4 ;
  • R 1 to R 2 are in each case identical or different and stand for H, C 1 -C 4 alkyl, selected from methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and tert-butyl;
  • n is an integer in the range of 8 to 80,000, preferably 10 to 16,000.
  • R 3 are each the same or different and selected from
  • -CC 4 alkyl selected from methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and tert-butyl;
  • ammonium ions may be mentioned as examples: NH + , CH 3 NH 3 + ,
  • Groups 1.1.1 to 1.1.9 can be in the polymer main chain or copolymer main chain or - for example, a branched or crosslinked polymer or copolymer - in the polymer side chains of hydrophilic organic polymer or copolymer.
  • Groups 1.1.1 to 1.1.9 can be uniformly, ie statistically or alternately, distributed over the polymer molecule of hydrophilic organic polymer or copolymer, or non-uniformly, as is the case, for example, with block copolymers and in particular with graft copolymers.
  • Polymers or copolymers used according to the invention can also be groups 1.1.1a and / or 1.1.2a
  • polymers or copolymers used according to the invention preferably form branched or crosslinked structures via these groups.
  • Groups 1.1.1a and 1.1.2a can be in the main polymer chain or main copolymer chain or - for example, a branched or crosslinked polymer or copolymer - in the polymer side chains.
  • Groups 1.1.1a and 1.1.2a can be uniform over the polymer molecule, i.e. random or alternating, distributed or uneven, as is the case with block copolymers, for example.
  • 1 to 150 g / l of adhesion promoter is added to the aqueous liquor, preferably at least 4 g / l and particularly preferably at least 5 g / l.
  • Aqueous liquors used in the process according to the invention can be added to adjust the viscosity, one or more thickeners, which can be of natural or synthetic origin, for example.
  • suitable synthetic thickeners are poly (meth) acrylic compounds, polycarboxylic acids, polyethers, polyimines, polyamides and polyurethanes, in particular copolymers with 85 to 95% by weight of acrylic acid, 4 to 14% by weight of acrylamide and about 0.01 to 1% by weight.
  • M w molecular weights in the range from 100,000 to 200,000 g / mol, in which R 4 represents methyl or preferably hydrogen.
  • natural thickeners Origin are: agar-agar, carrageenan, modified starch and modified cellulose.
  • thickeners 0 to 10% by weight, based on the liquor used in the process according to the invention, of thickeners can be used, preferably 0.05 to 5% by weight and particularly preferably 0.1 to 3% by weight.
  • Aqueous liquors used in the process according to the invention preferably have a dynamic viscosity in the range from 10 to 5000 mPa-s, preferably 20 to 4000 mPa-s and particularly preferably 50 to 2000 mPa-s, measured at room temperature, for example using a Brookfield viscometer according to DI 51562 -1 to 4.
  • one or more pigments can be added to the aqueous liquors used in the process according to the invention, for example inorganic or organic pigments, preferably in the form of pigment preparations containing surfactants.
  • the present invention further relates to surfaces, for example surfaces of substrates, obtainable by the process according to the invention.
  • the surfaces according to the invention are preferably textile surfaces.
  • Surfaces according to the invention are distinguished by good cleaning behavior with respect to dirt, wherein dirt can be selected, for example, from solid and liquid substances.
  • solid substances are earth, mud, soot, dust, pollen;
  • liquid substances are urine, oil such as olive oil and coffee, tea, fruit juices, beer and red wine. Dirt can be easily removed from surfaces according to the invention.
  • good durability of surfaces according to the invention is observed. Textile surfaces according to the invention can be washed more than 5 times in conventional washing machines without their advantageous properties being lost. Surfaces according to the invention also have very good optical properties, for example high transparency.
  • the contact angle of water is usually less than 10 °, preferably less than 5 °; ideally they are not measurable. It is therefore easy to dry wet surfaces according to the invention. Dry surfaces according to the invention show little tendency towards fogging.
  • the present invention further provides articles of clothing with surfaces according to the invention and in particular articles of clothing with outer surfaces which have been produced by the method according to the invention.
  • Another object of the present invention are diapers with surfaces according to the invention. They hold urine particularly well.
  • the invention is illustrated by working examples.
  • the absorbency was determined in accordance with DIN 53924. A 0.5% by weight aqueous solution of the substantive dye lurant turquoise blue GL was used as the rising liquid. The climbing height was 1 cm in each case and was determined in the warp direction in the case of fabrics. With a stamp standardized according to DIN 53924, a marking was applied to a sample of coated or uncoated textile fabric (fabric) that had a size of at least
  • the drip test was carried out as a TEGEWA drip test in accordance with Melliand Textile Reports 1987, 68, 581-3.
  • (d.1) 60 g of a 10% by weight aqueous solution of polyvinylpyrrolidone with M w of 50,000 g / mol, determined by gel permeation chromatography, and a K value according to Fikentscher of 30, measured according to H. Fikentscher at 25 ° C in water and a polyvinylpyrrolidone concentration of 1% by weight.
  • Aqueous liquor 1 was obtained.
  • Aqueous liquor 9 was obtained. 1.2. Coating of surfaces
  • Polyester fabric with a weight per unit area of 220 g / m 2 was treated with a liquor in accordance with Table 1 or 2 on a padder (manufacturer Mathis, type no. HVF12085).
  • the application speed was 1 m / min.
  • the contact pressure was 10 bar. This resulted in an occupancy rate in the range of 1.8 to 2.7 g / m 2 .
  • the treated polyester fabric was then dried at 120 ° C. on a tenter. The final tempering was carried out over a period of 3 minutes at 150 ° C. under circulating air. Coated polyester fabric according to Table 2 was obtained.
  • Table 2 Coated polyester fabrics 1.2.1 to 1.2.3 and comparative fabrics V1.2.4 to V1.2.5 according to the invention
  • Polypropylene nonwoven with a weight per unit area of 10 g / m 2 was treated with a liquor according to Tables 1 and 3 on a padder (manufacturer Mathis, type no. HVF12085).
  • the application speed was 1 m / min.
  • the contact pressure was 10 bar. This resulted in an occupancy rate in the range of 0.08 to 0.12 g / m 2 .
  • the treated polypropylene fleece was dried at 80 ° C. on a tenter. Coated polypropylene fleece according to Table 3 was obtained.
  • Polypropylene nonwovens were tested according to the Edana RUN-OFF test (152.0-99), a test recommended by the EDANA (European Nonwoven Association).
  • Coated fleece was fixed on an inclined plane (inclination: 25 °). An absorbent cardboard was fixed underneath the fleece to absorb the liquid that passed through. 25 g of artificial urine (aqueous NaCl solution, 0.9% by weight) were then passed in 4x (1st surge, 2nd surge, 3rd surge, 4th surge) over the fleece, the carton in each case between two Swell was exchanged. The amount of water that ran over the fleece was collected at the foot of the inclined plane and its volume was determined in each case. The less artificial urine ran over the fleece, the better the hydrophilicity.
  • the surface tension relates to the trapped artificial urine.

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  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung von strukturierten Oberflächen mit großer Hydrophilie, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberflächen mit (a Partikeln mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 0,1 bis 10 µm und (b) Partikeln mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 5 nm bis 0,5 µm und einer Oberflächenenergie bei 20°C größer oder gleich 100 mN/m beschichtet.

Description

Verfahren zur Herstellung von strukturierten Oberflächen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von strukturierten Oberflächen mit großer Hydrophilie, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberflächen mit
(a) Partikeln mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 0,1 bis 10 μm und
(b) Partikeln mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 5 nm bis 0,5 μm und einer Oberflächenenergie bei 20°C größer oder gleich 100 mN/m
beschichtet
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Oberflächen, erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Es ist allgemein wünschenswert, Oberflächen so zu modifizieren, dass sie nur geringe Neigung zum Verschmutzen aufweisen. Derartige Oberflächen sehen über längere Zeit ästhetisch aus, bleiben von Bakterien- oder Pilzbewuchs frei und sind, wenn man sie reinigt, besonders leicht zu reinigen.
Moderne Methoden bedienen sich zum Herstellen von Oberflächen mit geringer Neigung zum Verschmutzen vielfach des Lotus-Effekts®, beispielsweise WO 96/04123 und EP-B 1 171 529. Um eine Oberfläche mit einem Lotus-Effekt auszurüsten, kann man beispielsweise so vorgehen, dass man Oberflächen nach dem Vorbild der Lotuspflanze mit einer mikrorauhen Oberfläche versieht, beispielsweise mit Erhebungen und Vertiefungen in Abmessungen, dass der Abstand der Erhebungen im Bereich von 5 bis 200 μm und die Höhe der Erhebungen im Bereich von 5 bis 100 μm liegt und mindestens die Erhebungen aus beispielsweise hydrophoben Polymeren bestehen und nicht durch Wasser oder Wasser mit Detergenzien ablösbar sind. Bei derart ausgerüsteten Oberflächen beobachtet man, dass der Kontaktwinkel zu Wasser groß ist, beispiels- weise 157°, siehe beispielsweise US 3,354,022, Beispiel 9. Schmutzteilchen haben eine geringe Adhäsion zu derart ausgerüsteten Oberflächen und können durch Abspülen mit Wasser leicht entfernt werden.
Nachteilig bei mit Lotus-Effekt ausgerüsteten textilen Oberflächen ist jedoch, dass sie nicht Schweiß-durchlässig sind. Schweiß-Durchlässigkeit ist jedoch insbesondere bei Bekleidungsstücken in vielen Fällen erwünscht. Außerdem ist es erwünscht, dass Windeln den Urin halten und nicht zur Urintropfenbildung Anlass geben. Das gilt beispielsweise für Windeln, die unter Verwendung von Polypropylen und von Superabsorbern hergestellt werden.
Eine andere Methode zur Schmutz-abweisenden Ausrüstung von Oberflächen besteht darin, sie sehr hydrophil zu machen. Wasser bildet dann einen Film und löst Schmutzpartikel leicht ab, s. beispielsweise WO 03/66710.
Aus WO 01/83662 ist bekannt, dass man gewisse Partikel mit einer Teilchengröße von 5 bis 500 nm verwenden kann, um Textilien zu behandeln, damit sie innerhalb einer gewissen Zeit, im Allgemeinen bis zu 4 Wasch- oder Reinigungszyklen (Seite 2, letzter Absatz), schmutzabweisend auszurüsten. Derartig kurze Lebensdauern der Ausrüstung sind in einigen Anwendungen jedoch unerwünscht.
Aus DE-A 101 16 200 ist bekannt, dass man Oberflächen mit sogenannten feinstteili- gen anorganischen Teilchen, Oberflächenmodifikatoren und gegebenenfalls einem Tensid beschichten kann, und dass die Oberflächen danach Antibeschlageigenschaf- ten aufweisen. Derartige Beschichtungen halten jedoch keinen Wäschezyklus ohne Beeinträchtigungen aus.
Es bestand also die Aufgabe, ein Verfahren bereit zu stellen, durch das man Oberflächen behandeln kann, dass sie gut Schmutz abweisen und eine gute Haltbarkeit aufweisen. Weiterhin bestand die Aufgabe, beschichtete Oberflächen mit einer großen Hydrophilie bereit zu stellen. Schließlich bestand die Aufgabe, Verwendungen für be- schichtete Oberflächen bereit zu stellen.
Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren gefunden.
Oberflächen mit großer Hydrophilie sind im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Oberflächen, die einen nicht messbaren Randwinkel mit Wasser aufweisen. Auf erfindungsgemäßen Oberflächen bildet Wasser keine Tröpfchen, sondern spreitet unter Bildung eines Films.
Zur Herstellung erfindungsgemäßer strukturierter Oberflächen geht man von Gegen- ständen mit mindestens einer Oberfläche aus, im Folgenden werden derartige Gegenstände auch Substrate genannt, die aus einer Vielzahl von Materialien bestehen kann, beispielsweise
Beton, Stein, verfestigtem Mörtel, Holz, Metall, Keramik, Papier, Pappe, Glas, Kunststoffe wie beispielsweise Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyester, Leder, Lederimitate und insbesondere Textil. Unter Textil bzw. textilen Substraten sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Tex- tilfasern, textile Halb- und Fertigfabrikate und daraus hergestellte Fertigwaren zu verstehen, die neben Textilien für die Bekleidungsindustrie beispielsweise auch Teppiche und andere Heimtextilien sowie technischen Zwecken dienende textile Gebilde umfas- sen. Dazu gehören auch ungeformte Gebilde wie beispielsweise Flocken, linienförmige Gebilde wie Bindfäden, Fäden, Garne, Leinen, Schnüre, Seile, Zwirne sowie Körpergebilde wie beispielsweise Filze, Gewebe, Vliesstoffe und Watten. Die Textilien können natürlichen Ursprungs sein, beispielsweise Baumwolle, Wolle oder Flachs, oder synthetisch, beispielsweise Polyamid, Polyester, modifiziertem Polyester, Polyestermisch- gewebe, Polyamidmischgewebe, Polyacrylnitril, Triacetat, Acetat, Polycarbonat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyestermikrofasern und Glasfasergewebe.
Erfindungsgemäß strukturiert man Oberflächen, und zwar dadurch, dass man sie mit
(a) Partikeln mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 0,1 bis 10 μm, bevorzugt 0,2 bis 5 μm, besonders bevorzugt bis 1 μm und
(b) Partikeln mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 5 nm bis 0,5 μm, bevorzugt 10 nm bis 400 nm, besonders bevorzugt 20 nm bis 300 nm, und einer Oberflächenenergie bei 20°C größer oder gleich 80 mN/m
beschichtet.
Zur Messung des Partikeldurchmessers kann man sich gängiger Methoden bedienen wie beispielsweise Transmissionselektronenmikroskopie.
Bei Partikeln (a) kann es sich um Materialien handeln, die wahlweise hydrophil oder hydrophob sein können. Partikel (b) weisen eine Oberflächenenergie größer oder gleich 100 mN/m bis etwa 1000 mN/m, auf, bestimmt beispielsweise durch Kontaktwin- kelbestimmungen.
Unter hydrophob wird im Zusammenhang mit hydrophoben Materialien im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass sie eine Oberflächenenergie im Bereich von 10 mN/m bis 70 mN/m, bevorzugt 20 mN/m bis 60 mN/m aufweisen, ermittelt bei- spielsweise durch Kontaktwinkelbestimmungen.
Hydrophile und hydrophobe Materialien kann man auswählen aus anorganischen Materialien und organischen Polymeren und Copolymeren.
Als hydrophobe Materialien (a) sind hydrophobe organische Polymere zu nennen, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyisobutylen und Polystyrol sowie Copolyme- re derselben miteinander oder mit einem oder mehreren weiteren Olefinen wie bei- spielsweise Styrol, Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Butylacrylat, Butyl- methacrylat, 2-EthyIhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Maleinsäureanhydrid oder N-Methylmaleinimid. Ein bevorzugtes Polyethylen oder Polypropylen wird beispielsweise in EP-A 0 761 696 beschrieben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung zählen auch bei Zimmertemperatur feste Silikone zu den hydrophoben organischen Polymeren.
Das Molekulargewicht (Gewichtsmittel) Mw von erfindungsgemäß als hydrophobes Ma- terial (a) eingesetztem hydrophobem organischem Polymer kann im Bereich von 1000 bis 10.000.000 g/mol, vorzugsweise im Bereich von 2500 bis 5.000.000 g/mol liegen, ermittelt nach mindestens einer der folgenden Methoden: Lichtstreuung, Gelpermeati- onschromatographie (GPC), Viskosimetrie. Wenn man ein Polymer aus der Gruppe der Polyolefine einsetzt, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder Polyisobuten sowie Copolymere von Ethylen mit Propylen, Butylen oder 1-Hexen, so liegt das Molekulargewicht Mw vorteilhaft im Bereich von 30.000 bis 5.000.000 g/mol. Hydrophobe organische Polymere können beispielsweise Wachs-artige Eigenschaften haben oder auch thermoplastisch sein.
Die Breite der Molekulargewichtsverteilung von erfindungsgemäß als hydrophobes Material (a) eingesetztem hydrophobem organischem Polymer ist an sich unkritisch und kann im Bereich von 1 ,1 bis 20 liegen. Üblicherweise liegt sie im Bereich von 2 bis 10.
Als hydrophobe anorganische Materialien (a) sind hydrophobierte anorganische Materialien, insbesondere feste anorganische Oxide, Carbonate, Carbiden, Phosphate, Silikate oder Sulfate der Gruppen 3 bis 14 des Periodensystems der Elemente zu nennen, beispielsweise Caiciumoxid, Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Cal- ciumsulfat oder Calciumsilikat, wobei Aluminiumoxid und Siliziumdioxid bevorzugt sind. Besonders bevorzugt ist Siliziumdioxid in seiner Modifikation als Kieselgel. Ganz besonders bevorzugt sind pyrogene Kieselgele. Feste anorganische Oxide und Silikat können thermisch durch Erhitzen auf 400 bis 800°C oder bevorzugt durch physisorbier- te oder chemisorbierte organische oder metallorganische Verbindungen hydrophobiert werden. Dazu setzt man Partikel vor dem Beschichtungsschritt beispielsweise mit me- tallorganischen Verbindungen um, die wenigstens eine funktionelle Gruppe enthalten, beispielsweise Alkyl-Lithiumverbindungen wie Methyllithium, n-Butylithium oder n-He- xyllithium; oder Silane wie beispielsweise Hexamethyldisilazan, Octyltrimethoxysilan und insbesondere halogenierte Silane wie Trimethylchlorsilan oder Dichlordimethyl- silan.
Als hydrophile anorganische Materialien (a) kann man insbesondere feste anorganische Oxide, Carbonate, Phosphate, Silikate oder Sulfate der Gruppen 3 bis 14 des Periodensystems der Elemente einsetzen, die nicht hydrophobiert wurden, beispielsweise Caiciumoxid, Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Caiciumsulfat oder Calciumsilikat, wobei Aluminiumoxid und Siliziumdioxid bevorzugt sind, weiterhin Quarz und Böhmit, kolloidales Kieselgel und Kieselgur. Bevorzugt sind pyrogene Kie- seisäure, pyrogenes Titandioxid und pyrogenes Aluminiumoxid.
Partikel (b) können beispielsweise aus hydrophilen anorganischen Materialien und aus hydrophilen Polymeren zusammengesetzt sein. Dabei sind als hydrophile anorganische Materialien (b) feste anorganische Oxide, Carbonate, Phosphate, Silikate oder Sulfate der Gruppen 3 bis 14 des Periodensystems der Elemente zu nennen, die nicht hydrophobiert wurden, beispielsweise Caiciumoxid, Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Caiciumsulfat oder Calciumsilikat, wobei Aluminiumoxid und Siliziumdioxid bevorzugt sind, weiterhin Quarz und Böhmit, kolloidales Kieselgel und Kieselgur. Bevorzugt sind pyrogene Kieselsäure, pyrogenes Titandioxid und pyrogenes Aluminiumoxid.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich Partikel (a) und Partikel (b) nicht durch ihre Zusammensetzung, sondern nur durch ihren mittleren Partikeldurchmesser. Die Partikeldurchmesserverteilung einer Mischung von Partikeln (a) und (b) ist dann bimodal.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich Partikel (a) und Partikel (b) nicht nur durch ihren mittleren Partikeldurchmesser, sondern auch durch ihre Zusammensetzung.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man (a) oder (b) aus vorstehend genannten organischen Polymeren bzw. Copolymeren.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschichtet man mit Partikeln (a) und (b) in einem Gewichtsverhältnis im Bereich von 1 : 99 bis 99 : 1 , bevorzugt 1 : 9 bis 9 : 1 , besonders bevorzugt 3 : 7 bis 7 : 3.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man Partikel (a) und (b) jeweils in wässriger Flotte ein, bevorzugt in einer gemeinsamen wässrigen Flotte.
Unter wässrigen Flotten werden im Folgenden nicht nur Flotten verstanden, die Wasser als einziges bei Zimmertemperatur flüssiges Medium aufweisen, sondern auch solche Flotten, die eine Mischung aus Wasser und einem oder mehreren nicht-wässrigen bei Zimmertemperatur flüssigen Medium aufweisen, beispielsweise
Alkohole wie z.B. Ethanol, Isopropanol, Butanol, tert-Butanol, 3-Octanol, 1-Decanol, 2-Decanol, 2-Dodecanol, 2-Hexadecanol, Ketone wie z.B. Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Diethylketon, Ether wie z.B. THF, Di n-propylether, Dioxane wie beispielsweise 1 ,4-Dioxan.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet man zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine oder mehrere wässrige Flotten, die jeweils im Bereich von 0,1 bis 500 g/l Partikel, bevorzugt 1 bis 250 g/l und besonders bevorzugt 10 bis 100 g/l Partikel enthalten, jeweils berechnet aus der Summe von Partikeln (a) und (b).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bringt man im Bereich von 0,1 bis 30 g Partikel, also Summe aus (a) und (b), pro m2 zu beschichtender Oberfläche auf, bevorzugt 0,5 bis 20 g g/m2 Partikel, besonders bevorzugt 1 bis 15 g/m2.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt man an das Aufbringen einen Fixierschritt an, der thermisch sein kann, beispielsweise bei 80 bis 250°C, bevorzugt 100 bis 210°C. Bevorzugte Zeitdauern sind 10 bis 24 Minuten. Andere Varianten des Fixierschritts sind die Zugabe eines Vernetzers, insbesondere dann, wenn man mit Bindemittel (c) arbeitet, oder eine Fixierung mit Hilfe von aktinischer Strahlung.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das erfindungsgemäße Verfahren mit einer oder mehreren wässrigen Flotten durch, von denen mindestens eine einen oder mehrere Emulgatoren enthalten, gewählt beispielsweise aus der Gruppe der ionischen und nichtionischen Emulgatoren.
Geeignete nichtionische Emulgatoren sind z.B. ethoxylierte Mono-, Di- und Tri-Alkyl- phenole (Ethoxylierungs-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C12) sowie ethoxylierte Fettalkohole (Ethoxylierungs-Grad: 3 bis 80; Alkylrest: C8-C36). Beispiele hierfür sind die Lutensol®-Marken der BASF Aktiengesellschaft oder die Triton®-Marken der Union Carbide. Zu ethoxylierende Alkohole können synthetischen oder natürlichen Ursprungs sein, beispielsweise Kokosfettalkoholalkohol, Palmfettalkohol, Taigfettalkohol und Oleylalkohol.
Geeignete anionische Emulgatoren sind z.B. Alkalimetall- und Ammoniumsalze von Alkylsulfaten (Alkylrest: C8 bis C12), von Schwefelsäurehalbestern ethoxylierter Alka- nole (Ethoxylierungs-Grad: 4 bis 30, Alkylrest: C1 -C18) und ethoxylierter Alkylphenole (Ethoxylierungs-Grad: 3 bis 50, Alkylrest: C4-C12), von Alkylsulfonsäuren (Alkylrest: C12-C18), C C10-Mono- oder Dialkylester von Sulfobernsteinsäure und von Alkyl- arylsulfonsäuren (Alkylrest: Cθ-Cι8).
Geeignete kationische Emulgatoren sind in der Regel einen C6-C18-Alkyl-, -Aralkyl- oder heterocyclischen Rest aufweisende primäre, sekundäre, tertiäre oder quartäre Ammoniumsalze, Alkanolammoniumsalze, Pyridiniumsalze, Imidazoliniumsalze, Oxa- zoliniumsalze, Morpholiniumsalze, Thiazoliniumsalze sowie Salze von Aminoxiden, Chinoliniumsalze, Isochinoliniumsalze, Tropyliumsalze, Sulfoniumsalze und Phospho- niumsalze. Beispielhaft genannt seien Dodecylammoniumacetat oder das ent- sprechende Hydrochlorid, die Chloride oder Acetate der verschiedenen
2-(Λ/,Λ/,Λ/-Trimethylammonium)ethylparaffinsäureester, Λ/-Cetylpyridiniumchlorid, Λ/-Laurylpyridiniumsulfat sowie Λ/-Cetyl-/v Λ/,Λ/-trimethylammoniumbromid, Λ/-Dodecyl- Λ/,/V,Λ/-trimethylammoniumbromid, Λ/,Λ/-Distearyl-Λ/,Λ/-dimethylammoniumchlorid sowie das Gemini-Tensid Λ/.Λ/'^Lauryldimethy ethylendiamindibromid. Zahlreiche weitere Beispiele finden sich in H. Stäche, Tensid-Taschenbuch, Carl-Hanser-Verlag,
München, Wien, 1981 und in McCutcheon's, Emulsifiers & Detergents, MC Publishing Company, Glen Rock, 1989. Weitere geeignete kationische Emulgatoren sind einfach bis zehnfach alkoxylierte, bevorzugt einfach bis vierfach ethoxylierte C10C 0-Alkyl- amine.
Ganz besonders geeignete Emulgatoren sind beispielsweise Copolymerisate von Ethylen und mindestens einer α,ß-ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure oder mindestens einem Anhydrid einer α,ß-ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure, beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Methylenmalonsäure, Maleinsäureanyhdrid, Itaconsäureanhydrid. Die Carboxyl- gruppen können partiell oder vorzugsweise vollständig neutralisiert sein, beispielsweise mit Alkalimetallionen, Erdalkalimetallionen, Ammonium oderAminen, beispielsweise Amine wie Triethylamin, Diethylamin, Ethylamin, Trimethylamin, Dimethylamin, Methylamin, Ethyldiisopropylamin, Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, N-Methyl- diethanolamin, N-(n-Butyl)diethanolamin oder N,N-Dimethylethanolamin.
Der Anteil an Emulgator lässt sich in weiten Grenzen wählen und kann 0,1 bis 200 g/l wässrige Flotte betragen, bevorzugt 0,2 bis 100 g/l, besonders bevorzugt 1 bis 50 g/l.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man vorzugsweise so vor, dass man Substrat mit (a) und (b) behandelt, beispielsweise in wässriger Flotte. Geeignete Vorgehensweise sind Aufsprühen, Tauchen, Walzenauftrag, Schaumauftrag und Aufrakeln und insbesondere das Aufbringen mit Hilfe eines oder mehrerer Foulards.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann man so durchführen, dass man Substrate und insbesondere textile Substrate mit mindestens einer wässrigen Flotte behandelt. Dabei ist es auch möglich, mehrere Behandlungsschritte mit gleichartigen oder verschiedenen Flotten durchzuführen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das erfindungsgemäße Verfahren so durch, dass man zu behandelnde Substrate und insbesondere textile Substrate zunächst mit einer Flotte behandelt, die (b) enthält und gegebenenfalls mindestens einen Emulgator, und anschließend eine weitere Behandlung mit einer neuen Flotte anschließt, die (a) und gegebenenfalls mindestens einen Emulgator enthält. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das erfindungsgemäße Verfahren so durch, dass man zu behandelnde Substrate und insbesondere textile Substrate zunächst mit einer Flotte behandelt, die (a) enthält und gegebenenfalls mindestens einen Emulgator, und anschließend eine weitere Behandlung mit einer neuen Flotte anschließt, die (b) und gegebenenfalls mindestens einen Emulgator enthält. Die Temperatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist an sich unkritisch. Die Flottentemperatur liegt kann im Bereich von 10 bis 100°C liegen, bevorzugt 15 bis 60°C.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in gängigen Maschinen durchgeführt werden, die für die Ausrüstung von Substraten und insbesondere Textilien eingesetzt werden, beispielsweise Foulards. Bevorzugt sind Foulards mit senkrechtem Textileinzug, die als wesentliches Element zwei aufeinandergepresste Rollen enthalten, durch die das Textil geführt wird. Oberhalb der Rollen ist die Flüssigkeit eingefüllt und benetzt das Textil. Durch den Druck wird das Textil abgequetscht und ein konstanter Auftrag gewährleis- tet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt man einen Foulard ein, den man mit einem Textileinzug im Bereich von 1 bis 40 m/min, bevorzugt bis 30 m/min betreibt.
Die Flottenaufnahme kann man so wählen, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Flottenaufnahme von 25 Gew.-% bis 85 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 70 Gew.-% resultiert.
Im Anschluss an die erfindungsgemäße Behandlung kann man das behandelte Substrat und insbesondere Textil nach üblichen bzw. nach in der Textilindustrie üblichen Methoden trocknen.
Im Anschluss an die erfindungsgemäße Behandlung kann man tempern, und zwar kon- tinuieriich oder diskontinuierlich. Die Dauer der Temperung kann man in weiten Grenzen wählen. Üblicherweise kann man über die Dauer von etwa 10 Sekunden bis etwa 30 Minuten, insbesondere 30 Sekunden bis 5 Minuten tempern. Zur Durchführung einer Temperung erhitzt man auf Temperaturen von bis zu 180°C, bevorzugt bis zu 150°C. Natürlich ist es erforderlich, die Temperatur der Temperung an die Empfindlich- keit des Substrats anzupassen.
Geeignete Methode zur Temperung ist beispielsweise eine Heißlufttrocknung. Wünscht man Textil zu beschichten, so kann man in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung man das textile Material vor der eigentlichen Beschichtung mit einer Haftschicht versehen. Dazu kann man einen oder mehrere sogenannte Primer einset- zen. Die Aufbringung von Primers ist bevorzugt, wenn man Synthesefasern auszurüsten wünscht.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man als Haftschicht beispielsweise ein oder mehrere Polymere auf das zu behandelnde textile Material auf- bringen, wobei die Polymersynthese auch auf dem textilen Material durchgeführt werden kann. Besonders gut geeignete Polymere sind solche Polymere, die vernetzte oder zur Vernetzung fähige Gruppen aufweisen, beispielsweise natürliche oder synthetische Polymeren mit freien Hydroxylgruppen, Carbonylgruppen, primären oder sekundären Aminogruppen oder Thiolgruppen. Beispiele für gut geeignete Polymere sind Lignin, Polysaccharide, Polyvinylalkohol und Polyethylenimin. Eine Vernetzung kann beispielsweise durch anschließende Umsetzung mit beispielsweise Isocyanaten, Dimethy- lolhamstoff oder N,N-Dimethylol-4,5-Dihydroxyethylenharnstoff (DMDHEU) gelingen. Andere besonders bevorzugte Vernetzer sind Melamin-Formaldehyd-Harze, die mit Alkoholen wie Methanol, n-Butanol oder Ethylenglykol verethert sein können.
In einer anderen Ausführungsform werden bei zu behandelnden Polyestern oder Polyamiden durch partielle Verseifung mit starken Alkalien wie wässriger Natronlauge oder Kalilauge 0,01 bis 1 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-% des Textils verseift.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält mindestens eine im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte wässrige Flotte mindestens ein Bindemittel (c).
Als Bindemittel (c) sind im Grundsatz alle in der Beschichtungstechnologie üblichen Bindemittel geeignet.
Für textile Substrate sind insbesondere sogenannte selbstvernetzende Bindemittel geeignet. Darunter sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Polymere, vorzugsweise in Form wässriger Polymerdispersionen, die beim Trocknen der erfindungsgemäß hergestellten Beschichtung intra- und/oder intermolekulare Vernetzungsreaktionen eingehen. Vernetzungsreaktionen werden dadurch bewirkt, dass die als Bindemittel eingesetzten Polymere entweder unterschiedliche funktionelle Gruppen aufweisen, die miteinander unter Ausbildung von ionischen oder covalenten Bindungen reagieren, oder dadurch, dass man als Bindemittel eingesetzten Polymeren, die funktionelle Gruppen aufweisen, einen oder mehrere Vernetzer zugibt, der beispielsweise nieder- molekular sein kann, d.h. sein Molekulargewicht Mw kann beispielsweise 500 g/mol oder niedriger sein. Der oder die Vernetzer weisen mindestens zwei funktionelle Gruppen pro Molekül auf, die jeweils gleich oder verschieden sein können und mit den funk- tionellen Gruppen des Polymers reagieren können. Geeignete reaktive Gruppen in Polymeren sind beispielsweise
Carboxylgruppen, die beispielsweise mit Hydroxylgruppen, Aminogruppen, Epoxygrup- pen oder Aziridingruppen oder mit mehrwertigen Metallionen wie beispielsweise Ca2+, Al3+, Mg2+, Mn2+ und Zn2+ reagieren können,
Hydroxylgruppen, die beispielsweise mit Carboxylgruppen, Isocyanat, Epoxid, Carbonsäureanhydridgruppen, Epoxidgruppen oder Aldehydgruppen reagieren können,
Aldehyd- oder Ketogruppen, die mit Aminogruppen und Hydrazinen reagieren können, N-Methylolamino- und N-Methoylolamido-gruppen, die mit einer weiteren N-Methy- lolamino- oder N-Methoylolamidogruppe reagieren können, Isocyanatgruppen, die verkappt, d.h. reversibel blockiert mit beispielsweise Phenol, tert.-Butanol, 1 ,3-Diketonen, Malonestem, cyclischen Amiden wie ε-Caprolactam, Nitrilen, Aldehyden oder Oximen, oder unverkappt sein können, und die - verkappt oder unverkappt - reagieren können mit beispielsweise Aminogruppen und Hydroxylgruppen.
Die theoretische Vernetzungsdichte geeigneter selbstvernetzender Bindemittel, ausge- drückt in mol Vernetzungspunkten pro kg Bindemittel, die bei vollständiger Reaktion auf dem Polymer, das als Bindemittel dient, entstehen, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1 mol/kg Bindemittel.
Beispiele für geeignete Vernetzer sind Diole und Polyole wie beispielsweise Ethylen- glykol, Propylenglykol, Glycerin, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Tetraethylenglykol, Propan-1 ,3-diol, Butan-1 ,4-diol, Hexan-1 ,6-diol, sekundäre oder vorzugsweise primäre Diamine wie beispielsweise C2-C12-Alkylen- diamine, in denen bis zu 5 nicht-benachbarte C-Atome durch Sauerstoff ersetzt sein können, z.B. Hexamethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylen- pentamin, N,N-bis-(Aminopropyl)aminoethan, 3,6-Dioxaoctan-1 ,8-diamin, 3,7-Dioxa- nonan-1 ,9-diamin, 3,6,9-Trioxaundecan-1,11-diamin, weiterhin Jeffamine wie beispielsweise 4,4'-Diamaminodicyclohexylmethan
und ,4'-Diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethan,
Aminoalkohole wie z. B. Ethanolamin, 3-Hydroxypropylamin, ein- und mehrfach ethoxylierte Di- und Oligoamine, Dihydrazide von aliphatischen und aromatischen Dicarbon- säuren wie beispielsweise Adipinsäuredihydrazid, Dialdehyde wie Glyoxal, partiell oder vollständig O-methylolierte Melamine, Salze zweiwertiger Metalle, insbesondere Magnesiumchlorid, beispielsweise als Hydrat (MgCI26 H2O), und außerdem Verbindungen, die im Mittel (Zahlenmittel) 2 oder mehr, bevorzugt 3 oder mehr Isocyanatgruppen oder blockierte Isocyanatgruppen pro Molekül aufweisen.
In einer Ausführungsform enthalten im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte wässrige Flotten 100 bis 800 g/l Bindemittel, bevorzugt 200 bis 500 g/l.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man einen oder mehrere Haftvermittler (d) zusetzen.
Ganz besonders bevorzugt setzt man hydrophile organische Polymere als Haftvermittler (d) ein.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei hydrophilen als Haftvermittler (d) eingesetzten organischen Polymeren um Polymere oder Copoly- mere, die Strukturelemente 1.1 bis I.4
1.1 I.2 I.4
aufweisen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt in hydrophilen organischen Polymeren bzw. Copolymeren die Summe aus Stickstoffatomen und Sauerstoffatomen zu den Kohlenstoffatomen im Bereich von 2:1 bis 1 :5, insbesondere von 3:2 bis 1:3.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man als Haftvermittler (d) solche hydrophilen organischen Polymere, die bei pH-Werten von 3 bis 12 nicht ionisierbare polare Strukturelemente enthalten, beispielsweise Polyurethaneinhei- ten, Polyethylenglykoleinheiten, Polyvinylpyrrolidoneinheiten, Polyvinylalkoholeinhei- ten, Polyvinylformamideinheiten oder Polysaccharideinheiten.
Natürlich sind auch solche Copolymere geeignet, die verschiedene Strukturelemente 1.1 bis I.4 aufweisen.
Beispiele für geeignete hydrophile Polymere bzw. Copolymere sind solche mit folgenden polaren Gruppen A1 bzw. A1':
-SO3H, -SO3- X+, -PO3H2, -PO3 2- 2 X+, -O-PO3H2, -COOH , -COOR1, -COO" X+, -C(O)NR1R2, -O-C(O)NR1R2, -OH, -OCH3.
In der Kette von geeigneten hydrophilen organischen Polymeren bzw. Copolymeren können sich beispielsweise eine oder mehrere der folgenden divaienten Gruppen A2 befinden:
-O-, -C(O)O-, -O-C(O)O-, -NR1-C(O)NR2-, -O-C(O)NR1-, -CH2CH2O-, -C(O)NR1C(O)- , -O-C(O)NR1C(O)-, -O-C(O)NR1C(O)-O-, -C(O)NR1C(O)NR2-, -O-C(O)NR1C(O)NR2-, -O-C(O)NR1C(O)-O- ,
X steht für ü, Na, K, Rb, Cs oder Ammoniumionen der Formel N(R3)4;
R1 bis R2 sind jeweils gleich oder verschieden und stehen für H, C1-C4-Alkyl, gewählt aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.-Butyl und tert.-Butyl;
n ist eine ganze Zahl im Bereich von 8 bis 80.000, bevorzugt 10 bis 16.000.
R3 sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus
Wasserstoff;
Cι-C4-Alkyl, gewählt aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec.- Butyl und tert.-Butyl;
-CH2-CH2-OH
Benzyl oder C6-C14-Aryl, bevorzugt Phenyl.
Beispielhaft seien die folgenden Ammoniumionen genannt: NH +, CH3NH3 +,
(CH3)2NH2 +, (CH3)3NH+, (CH3)4N+, C2H5NH3 +, H2N(CH2CH2OH)2 +, HN(CH2CH2OH)3 +, CH3NH(CH2CH2OH)2 +, n-C4H9NH(CH2CH2OH)2 +. Ganz besonders bevorzugte polare Gruppen sind die einfach an die Polymerkette gebundenen a.1.1 bis a.1.7
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4
.1.5 1.1.6 1.1.7
1.1.8 1.1.9
Gruppen 1.1.1 bis 1.1.9 können dabei in der Polymerhauptkette bzw. Copolymerhaupt- kette oder - so es sich beispielsweise um ein verzweigtes oder vernetztes Polymer oder Copolymer handelt - in den Polymerseitenketten von hydrophilen organischem Polymer bzw. Copolymer sein.
Gruppen 1.1.1 bis 1.1.9 können über das Polymermolekül von hydrophilen organischem Polymer bzw. Copolymer gleichmäßig, d.h. statistisch oder alternierend, verteilt sein oder ungleichmäßig, wie das zum Beispiel bei Blockcopolymeren und insbesondere bei Propfcopolymeren der Fall ist.
Erfindungsgemäß eingesetzte Polymere bzw. Copolymere können auch die Gruppen 1.1.1a und/oder 1.1.2a
1.1.1a 1.1.2a
enthalten, wobei erfindungsgemäß eingesetzte Polymere bzw. Copolymere über diese Gruppen vorzugsweise verzweigte oder vernetzte Strukturen bilden.
Gruppen 1.1.1a und 1.1.2a können dabei in der Polymerhauptkette bzw. Copolymer- hauptkette oder - so es sich beispielsweise um ein verzweigtes oder vernetztes Polymer oder Copolymer handelt - in den Polymerseitenketten sein. Gruppen 1.1.1a und 1.1.2a können über das Polymermolekül gleichmäßig, d.h. statistisch oder alternierend, verteilt sein oder ungleichmäßig, wie das zum Beispiel bei Blockcopolymeren der Fall ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt man der wässrigen Flotte 1 bis 150 g/l Haftvermittler zu, bevorzugt mindestens 4 g/l und besonders bevorzugt mindestens 5 g/l.
Im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte wässrige Flotten kann man zur Einstellung der Viskosität einen oder mehrere Verdicker zusetzen, die beispielsweise natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein können. Geeignete synthetische Verdicker sind Poly(meth)acrylverbindungen, Polycarbonsäuren, Polyether, Polyimine, Polyamide und Polyurethane, insbesondere Copolymere mit 85 bis 95 Gew.-% Acrylsäure, 4 bis 14 Gew.-% Acrylamid und etwa 0,01 bis 1 Gew.-% des (Meth)acrylamidderivats der Formel II
mit Molekulargewichten Mw im Bereich von 100.000 bis 200.000 g/mol, in denen R4 für Methyl oder vorzugsweise Wasserstoff steht. Als Beispiele für Verdicker natürlichen Ursprungs seien genannt: Agar-Agar, Carrageen, modifizierte Stärke und modifizierte Cellulose.
Man kann beispielsweise 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Flotte, an Verdicker einsetzen, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%.
Vorzugsweise haben im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte wässrige Flotten bei Zimmertemperatur eine dynamische Viskosität im Bereich von 10 bis 5000 mPa-s, bevorzugt 20 bis 4000 mPa-s und besonders bevorzugt 50 bis 2000 mPa-s, gemessen beispielsweise mit einem Brookfield-Viskosimeter nach DI 51562-1 bis 4.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten wässrigen Flotten ein oder mehrere Pigmente zufügen, beispielsweise anorganische oder organische Pigmente, vorzugsweise in Form von Tensid-haltigen Pigmentpräparationen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Oberflächen, beispielsweise Oberflächen von Substraten, erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren. Vorzugsweise handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Oberflächen um textile Ober- flächen. Erfindungsgemäße Oberflächen zeichnen sich durch gutes Reinigungsverhalten gegenüber Schmutz aus, wobei Schmutz beispielsweise aus festen und flüssigen Stoffen gewählt werden kann. Beispiele für feste Stoffe sind Erde, Schlamm, Ruß, Staub, Pollen; Beispiele für flüssige Stoffe sind Urin, öl wie Olivenöl und Kaffee, Tee, Fruchtsäfte, Bier und Rotwein. Schmutz lässt sich leicht von erfindungsgemäßen Ober- flächen entfernen. Weiterhin beobachtet man eine gute Haltbarkeit von erfindungsgemäßen Oberflächen. Erfindungsgemäße textile Oberflächen lassen sich mehr als 5 mal in konventionellen Waschmaschinen waschen, ohne dass ihre vorteilhaften Eigenschaften verloren gehen. Erfindungsgemäße Oberflächen weisen außerdem sehr gute optische Eigenschaften wie beispielsweise eine hohe Transparenz auf.
Wasser bildet auf erfindungsgemäßen Oberflächen sehr schwer und im Idealfalle keine Tropfen. Der Kontaktwinkel von Wasser beträgt in der Regel weniger als 10°, bevorzugt weniger als 5°; im Idealfalle sind sie nicht messbar. Daher lassen sich nasse erfindungsgemäße Oberflächen leicht trocknen. Trockene erfindungsgemäße Oberflä- chen zeigen wenig Tendenz zum Beschlagen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Kleidungsstücke mit erfindungsgemäßen Oberflächen und insbesondere Kleidungsstücke mit Außenflächen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Windeln mit erfindungsgemäßen Oberflächen. Sie halten Urin besonders gut. Die Erfindung wird durch Arbeitsbeispiele erläutert.
Arbeitsbeispiele
Allgemeine Vorbemerkungen
Die Messungen zur Bestimmung der Oberflächenenergie (entspricht der Oberflächenspannung) wurden durchgeführt wie in WO 01/96433, S. 19 beschrieben.
Die Bestimmung der Saugfähigkeit erfolgte in Anlehnung an DIN 53924. Als Steigflüssigkeit wurde eine 0,5 Gew.-% wässrige Lösung des Substantiven Farbstoffs Lurantür- kisblau GL eingesetzt. Die Steighöhe betrug jeweils 1 cm und wurde bei Geweben jeweils in Kettrichtung bestimmt. Mit einem gemäß DIN 53924 genormten Stempel wurde eine Markierung auf eine Probe von beschichtetem bzw. un beschichtetem textilem Flächengebilde (Gewebe) aufgebracht, das eine Größe von mindestens
8 cm ' 4 cm aufwies. Die Probe wurde senkrecht eingespannt und das untere Ende mit einer Hutklammer beschwert, so dass das untere Ende in die Steigflüssigkeit tauchte. Die Steigflüssigkeit begann dann im Gewebe zu steigen. Sobald die Steigflüssigkeit auf der gemittelten Breite die Ziellinie überschritt, wurde die Zeit genommen.
Der Tropftest wurde als TEGEWA-Tropftest gemäß Melliand Textilberichte 1987, 68, 581-3 durchgeführt.
Herstellung erfindungsgemäßer Oberflächen
1.1 Herstellung von wässrigen Flotten
1.1.1 Herstellung von wässriger Flotte 1
In einer Flasche wurden vermischt: 601 ,15 g destilliertes Wasser, 200 g Ethanol,
(a.1): 60 g einer 10 Gew.-% wässriger Dispersion von amorpher Kieselsäure, Parti- keldurchmesser 5,5 μm (Medianwert, Zahlenmittel), bestimmt durch Laserbeugung mit einem Beckman Coulter LS 230; BET-Oberfläche nach DIN 66131 : 750 m2/g, Oberflächenenergie 150 mN/m, hergestellt durch Vermischen von vorstehend bezeichneter amorpher Kieselsäure und Wasser mit Hilfe eines Ultraturrax; (b.1): 60 g einer 10 Gew.-% wässrigen Dispersion von amorpher Kieselsäure, Partikeldurchmesser 22 nm (Medianwert, Zahlenmittel), bestimmt durch Laserbeugung mit einem Beckman Coulter LS 230; BET-Oberfläche nach DIN 66131 : 140 m2/g, Oberflächenenergie 150 mN/m, hergestellt durch Verrühren von vorstehend bezeichneter amorpher Kieselsäure und Wasser;
(c.1): 18,85 selbstvernetzendes Bindemittel, zusammengesetzt aus 17,14 einer 70 Gew.-% wässrigen Lösung 1 ,3-Dimethylol-4,5-dihydroxyethy- lenharnstoff (DMDHEU) und 1,71 kristallinem Magnesiumchlorid (MgCI2 6 H2O)
(d.1): 60 g einer 10 Gew.-% wässrigen Lösung von Polyvinylpyrrolidon mit Mw von 50.000 g/mol, bestimmt durch Gelpermeationschromatographie, und einem K-Wert nach Fikentscher von 30, gemessen nach H. Fikentscher bei 25 °C in Wasser und einer Polyvinylpyrrolidonkonzentration von 1 Gew.-%.
Man erhielt wässrige Flotte 1.
1.1.2 Herstellung weiterer wässriger Flotten 2 bis 8
Man ging vor wie unter 1.1.1 beschrieben, wählte jedoch die Mengen von destilliertem Wasser, Ethanol, (a.1), (b.1), (c.1) und (d.1) gemäß Tabelle 1. Mengenangaben von (a.1), (b.1), (c.1) und (d.1) beziehen sich jeweils auf wässrige Dispersionen/Mischungen, wie unter 1.1.1 angegeben. Die Resultate sind in Tabelle 1 zusammenge- fasst.
Tabelle 1 : Zusammensetzung der wässrigen Flotten 1 bis 5
1.1.3 Herstellung der wässrigen Flotte 9
Man vermischte 940 g destilliertes Wasser, 60 g einer 10 Gew.-% wässrigen Di-n-octylsulfosuccinat-Lösung.
Man erhielt wässrige Flotte 9. 1.2. Beschichtung von Oberflächen
1.2.1. Beschichtung von Polyestergewebe
Polyestergewebe mit einem Flächengewicht von 220 g/m2 wurde mit einer Flotte ge- maß Tabelle 1 bzw. 2 auf einem Foulard (Hersteller Fa. Mathis, Typ Nr. HVF12085) behandelt. Die Auftraggeschwindigkeit betrug 1 m/min. Der Anpressdruck betrug 10 bar. Daraus resultierte ein Belegungsgrad im Bereich vom 1 ,8 bis 2,7 g/m2. Anschließend wurde das behandelte Polyestergewebe bei 120°C auf einem Spannrahmen getrocknet. Die abschließende Temperung erfolgte über einen Zeitraum von 3 min bei 150°C unter Umluft. Man erhielt beschichtetes Polyestergewebe gemäß Tabelle 2.
Tabelle 2: Erfindungsgemäße beschichtete Polyestergewebe 1.2.1 bis 1.2.3 und Vergleichsgewebe V1.2.4 bis V1.2.5
1.2.2 Beschichtung von Polypropylenvlies
Polypropylenvlies mit einem Flächengewicht von 10 g/m2 wurde mit einer Flotte gemäß Tabelle 1 bzw. 3 auf einem Foulard (Hersteller Fa. Mathis, Typ Nr. HVF12085) behan- delt. Die Auftraggeschwindigkeit betrug 1 m/min. Der Anpressdruck betrug 10 bar. Daraus resultierte ein Belegungsgrad im Bereich vom 0,08 bis 0,12 g/m2. Anschließend wurde das behandelte Polypropylenvlies bei 80°C auf einem Spannrahmen getrocknet. Man erhielt beschichtetes Polypropylenvlies gemäß Tabelle 3.
Tabelle 3: Erfindungsgemäße beschichtete Polypropylenvliese 1.2.6 bis 1.2.8 und Vergleichsvlies V1.2.9
n.b.: nicht bestimmt
Untersuchungen an erfindungsgemäßen beschichteten Oberflächen und Vergleichs- Oberflächen
Erfindungsgemäß beschichtete Oberflächen und Vergleichsoberflächen wurden auf ihre anwendungstechnischen Eigenschaften untersucht. Die Daten finden sich in den Tabellen 2 bzw. 3.
Polypropylenvliese wurden nach dem Edana RUN-OFF Test (152.0-99) untersucht, einem Test, der von der EDANA (Europäischer Vliesstoff-Verband) empfohlen wird.
Beschichtetes Vlies wurde auf einer schiefen Ebene (Neigung: 25°) fixiert. Unter dem Vlies wurde ein saugfähiger Karton fixiert, um durchgeleitete Flüssigkeit aufzunehmen. 25 g künstlicher Urin (wässrige NaCI-Lösung, 0,9 Gew.-%) wurde dann in 4x (1. Schwall, 2. Schwall, 3. Schwall, 4. Schwall) über das Vlies geleitet, wobei der Karton jeweils zwischen zwei Schwallen ausgetauscht wurde. Die Menge Wasser, die über das Vlies hinweglief, wurde am Fuß der schiefen Ebene aufgefangen und jeweils des- sen Volumen bestimmt. Je weniger künstliches Urin über das Vlies lief, desto besser die Hydrophilie.
Die Oberflächenspannung bezieht sich jeweils auf aufgefangenen künstlichen Urin. Je höher die Oberflächenspannung, desto besser eignen sich Propylenvliese als oder zur Herstellung von Windeln.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von strukturierten Oberflächen mit großer Hydrophilie, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberflächen mit
(a) Partikeln mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 0,1 bis 10 μm und
(b) Partikeln mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 5 nm bis 0,5 μm und einer Oberflächenenergie bei 20°C größer oder gleich 80 mN/m beschichtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei Partikeln (a) um ein oder mehrere hydrophobe Polymere handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei Partikeln (b) um ein oder mehrere anorganische Materialien handelt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberfläche mit einer oder mehreren Dispersionen, enthaltend
(a) Partikel mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 0,1 bis 10 μm und
(b) Partikeln mit einem mittleren Durchmesser (Zahlenmittel) im Bereich von 5 nm bis 0,5 μm und einer Oberflächenenergie größer oder gleich 80 mN/m, behandelt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man es in wässriger Flotte durchführt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine wässrige Flotte mindestens einen Emulgator enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man zu beschichtende Oberflächen vor der Beschichtung mit einer Haftschicht versieht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man (c) mindestens ein Bindemittel einsetzt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man (d) mindestens einen Haftvermittler einsetzt.
10. Oberflächen, erhältlich nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Oberflächen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei ihnen um textile Oberflächen handelt.
12. Bekleidungsstücke mit Außenflächen nach einem der Ansprüche 9 oder 10.
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