EP2917398B1

EP2917398B1 - Zusammensetzung zur permanenten hydrophilierung von polyolefinfasern und deren verwendung

Info

Publication number: EP2917398B1
Application number: EP13786214.0A
Authority: EP
Inventors: Michael DR. KRAUS; Wolfgang Warncke
Original assignee: Schill and Seilacher GmbH
Current assignee: Schill and Seilacher GmbH
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: JP6241829B2; JP2015533391A; DE102012021742A1; SA515360388B1; KR102106115B1; WO2014072210A1; CN104903509A; EP2917398A1; ES2613880T3; IL238665A0; US20150292144A1; CN104903509B; MY185896A; DK2917398T3; KR20150082329A; IL238665B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, vorzugsweise in Form von Spinnpräparationen, für Polyolefinfasern oder -filamente, die diesen grundsätzlich hydrophoben Fasern permanent hydrophile Eigenschaften verleihen, sowie mit diesen Zusammensetzungen ausgerüstete Fasern und Filamente und daraus hergestellte textile Flächengebilde, insbesondere Vliese.
Hydrophile Vliese werden als Abdeckvliese, d.h. als oberstes Vlies oder als Zwischenvlies mehrlagiger Vliese, für Hygieneartikel wie Babywindeln, Damenbinden, Inkontinenzprodukte und ähnliche Erzeugnisse verwendet. Solche Vliese haben die Aufgabe, Körperflüssigkeiten wie Urin schnell an die darunter liegende Absorptionsschicht weiterzuleiten.
Gewöhnliche hydrophilierende Präparationen werden durch den Flüssigkeitstransport innerhalb der Windel oder eines sonstigen Produktes mehr oder weniger schnell und mehr oder weniger stark vom Vlies abgewaschen. Dadurch verliert das Abdeckvlies allmählich seine hydrophilen Eigenschaften und wird, wegen der hydrophoben Eigenschaften von Polyolefinen, mehr und mehr hydrophob. Bei nachfolgendem weiterem Kontakt mit Körperflüssigkeiten wird deren Weiterleitung an die Absorptionsschicht immer mehr erschwert und schließlich ganz unmöglich. Die Folge ist, dass die Flüssigkeiten aus dem Vlieskonstrukt auslaufen und dass das Vlieskonstrukt seine ursprüngliche Funktion, die Haut eines Babies oder eines Patienten trocken zu halten, nicht mehr ausüben kann.
Demgegenüber soll eine Präparation für die permanente Hydrophilierung möglichst dauerhaft auf dem Polyolefin haften bleiben und dem Vlies über einen möglichst langen Zeitraum hinweg eine möglichst gleichbleibende Hydrophilie verleihen.
Üblicherweise erfolgt die Bildung eines Vlieses aus Filamenten und/oder Fasern, wobei Wirrfaservliese entweder mittels physikalischer Methoden wie Vernadeln oder auf chemische Weise verfestigt werden. Bei der Herstellung kardierter Vliese, die anschließend thermofixiert werden, muss eine hydrophilierende Faserpräparation zusätzlich noch weitere Anforderungen erfüllen. Die Präparation muss in diesem Fall die Herstellung und Verarbeitung der Fasern ermöglichen und dazu optimale Gleiteigenschaften und Kohäsion der Fasern bzw. Filamente sowie eine ausreichende antistatische Ausrüstung bereitstellen, um die Vliesbildung mit akzeptabler Geschwindigkeit durchführen zu können.
Das US Patent 4 988 449 beschreibt hydrophilierende Zusammensetzungen, die Diethanolamide sowie nichtionische Tenside, Alkylphosphate, quaternäre Ammoniumsalze und/oder Alkylimidazoliumsalze enthalten und als Flüssigkeitsdurchlässigkeit verleihende Mittel für Polyolefin-Nonwovens eingesetzt werden.
Aus der US 5 258 129 sind hydrophilierende Zusammensetzungen bekannt, die Polyoxyalkylen-modifizierte Polydimethylsiloxane allein oder in Kombination mit nichtionischen Tensiden, Alkylphosphaten, quaternären Ammoniumsalzen und/oder Alkylimidazoliumsalzen enthalten.
Die EP 410 485 B1 offenbart ein Verfahren zur Hydrophilierung von Polyolefinfaservliesen durch Aufbringen einer wässrigen, alkoxylierten Tensidmischung auf die Oberfläche der Fasern, bei dem die Zusammensetzung entweder zu mindestens 80% aus alkoxylierten Triglyceriden von C₁₈-Fettsäuren besteht, wobei diese Triglyceride einen großen Anteil an alkoxyliertem Ricinolein oder alkoxyliertem und hydriertem Ricinolein aufweisen, oder aber zu mindestens 80% aus einem Gemisch aus alkoxyliertem oder alkoxyliertem und hydriertem Ricinolein, einem Polyalkylen-modifizierten wasserlöslichen Polydimethylsiloxan und einer antistatischen Verbindung besteht, wobei letztere beispielsweise ein neutralisierter Phosphorsäureester, ein alkoxyliertes Phosphat, Kaliumsalz, Ammoniumsalz oder ein alkyoxyliertes Ammoniumsalz sein kann.
Aus der EP 0 839 947 A2 sind hydrophilierende Zusammensetzungen bekannt, die nichtionische Tenside in Kombination mit einem Polyoxyalkylen-modifizierten Polydimethylsiloxan und/oder einer quaternären Ammoniumverbindung enthalten.
Die EP 1 600 532 B1 beschreibt hydrophilierende Zusammensetzungen, die aus einem mit einer Fettsäure veresterten alkoxylierten Glycerin und einem mit einer Fettsäure veresterten alkoxylierten oder alkoxylierten und hydrierten Ricinolein bestehen.
Diese bekannten Zusammensetzungen verleihen den damit behandelten bzw. ausgerüsteten Fasern und Faservliesen zwar permanent hydrophile Eigenschaften, sind aber teuer in der Herstellung und verbesserungsbedürftig hinsichtlich der Schnelligkeit, mit der Flüssigkeit durch das Vlies in die Absorptionsschicht geleitet wird. Desweiteren besteht Bedarf an Zusammensetzungen zur hydrophilierenden Ausrüstung von Fasern und Vliesen, die gegenüber einer Migration von Präparationsbestandteilen im trockenem und/oder nassem Zustand auf angrenzende hydrophobe Vliesbereiche beständig sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zusammensetzung mit guten permanent hydrophilierenden Eigenschaften sowie einer schnellen Durchleitungsfähigkeit und einer geringen Tendenz zur Migration in angrenzende hydrophobe Vliesbereiche bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Zusammensetzung für die permanente Hydrophilierung von Polyolefinfasern und -filamenten und daraus hergestellten textilen Flächengebilden wie Vliesen und anderen nichtgewebten Textilerzeugnissen (Nonwovens) gemäß Anspruch 1.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben, die wahlweise miteinander kombiniert werden können.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zur permanenten Hydrophilierung von Polyolefinfasern und -filamenten und daraus hergestellten textilen Flächengebilden enthält:

(A) 15 bis 50 Gew.-% mindestens eines nichtionischen Tensids, wobei das nichtionische Tensid aus der folgenden Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die jeweils eine oder mehrere verzweigte oder geradkettige, gesättigte oder ungesättigte C₆-C₁₈-Kohlenwasserstoffketten in ihrem Molekül aufweisen: Alkoxylierte C₆-C₁₈-Fettalkohole, alkoxylierte C₆-C₁₈-Amine, alkoxylierte C₆-C₁₈-Amide, alkoxylierte C₆-C₁₈-Fettsäuren, alkoxylierte C₆-C₁₈-Fettsäureester und alkoxylierte C₈-C₁₈-Alkylphenole;
(B) 15 bis 50 Gew.-% mindestens einer quaternären Ammoniumverbindung der allgemeinen Formel (I):

[R¹-C(₌O)-X-(CH₂)_n-NR²R³-(CH₂)_m-X-C(=O)-R¹]⁺ Y^- (I)

worin

R1

eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 C-Atomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 22 C-Atomen,

R2 und R3

unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 C-Atomen, Hydroxyethyl oder einen Polyglykolrest,

X

ein Sauerstoffatom, NH, N-CH₃ oder eine (OC₂H₄)_z-Gruppe mit z = 1 bis 10,

Y-

eines der Anionen CH₃OSO₃ ^-, C₂H₅OSO₃ ^-, CH₃COO^-, Cl^-, Phosphat, Lactat, Citrat, und

m und n

unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten;

wobei die quaternäre Ammoniumverbindung bei Raumtemperatur (20 °C) als Feststoff vorliegt;
(C) 15 bis 50 Gew.-% mindestens eines neutralisierten Phosphorsäureesters der allgemeinen Formel (II):

P(=O)(OR⁴)(OR⁵)(OR⁶) (II)

worin
R4, R5 und R6
unabhängig voneinander
1. (i) eine alkoxylierte Alkylgruppe mit 3 bis 22 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette oder eine alkoxylierte Alkenylgruppe mit 3 bis 22 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette bedeuten, wobei die Anzahl der Alkoxygruppen pro Alkyl- oder Alkylengruppe zwischen 1 und 10 beträgt, und wobei die Alkylgruppen oder Alkenylgruppen jeweils verzweigt oder geradkettig, gesättigt oder ungesättigt sein können;
2. (ii) eine Alkylgruppe mit 3 bis 22 C-Atomen oder eine Alkenylgruppe mit 3 bis 22 C-Atomen bedeuten, die jeweils verzweigt oder geradkettig, gesättigt oder ungesättigt sein können,und/oder
3. (iii) Wasserstoff bedeuten,
wobei wenigstens einer der Reste R⁴, R⁵ und R⁶ nicht Wasserstoff ist.

Als Neutralisierungsmittel für den Phosphorsäureester können alle geeigneten Basen, wie beispielsweise LiOH, NaOH, KOH, NH₃, Mono-, Di-, oder Triethanolamin, verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung besitzt herausragende permanent hydrophilierende Eigenschaften, eine hervorragende Durchleitungsfähigkeit und eine gute Beständigkeit gegen Migration der Präparationsbestandteile auf angrenzende hydrophobe Vliesbereiche.
In wässriger Verdünnung können diese Zusammensetzungen besonders gut als Faserpräparationen zur permanent hydrophilen Ausrüstung von Polyolefinfasern, Polyolefinfilamenten und daraus hergestellten Nonwovens, insbesondere Vliesen, verwendet werden.
Das nichtionische Tensid in Komponente (A) der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Fettalkoholalkoxylate mit 6 bis 18 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette. Besonders bevorzugt sind Fettalkoholalkoxylate mit 8 bis 16 C-Atomen in der Koh lenwasserstoffkette.
Die Fettalkoholalkoxylate können endständig eine Hydroxyl- oder eine Alkyl-, bzw. Alkenylethergruppe aufweisen. Besonders bevorzugt sind Hydroxygruppenterminierte Fettalkoholalkoxylate.
Die Anzahl der Alkoxygruppen im nichtionischen Tensid der Komponente (A) beträgt vorzugsweise von 1 bis 10, bevorzugt von 2 bis 8, und besonders bevorzugt von 2 bis 6. Die Alkoxygruppen sind vorzugsweise Ethyl(en)oxy- (EO) und/oder Propyl(en)oxygruppen (PO), besonders bevorzugt EO-Gruppen.
In der quaternären Ammoniumverbindung der Komponente (B) bedeuten die Reste R¹ bis R³ in Formel (I) bevorzugt Alkylgruppen wie sie von pflanzlichen Ölen und Ölmischungen abgeleitet sind. Besonders bevorzugt sind die Reste R¹, R², und R³ von pflanzlichen Ölen mit einem hohen Anteil an gesättigten Fettsäuren abgeleitet, insbesondere von Palmöl oder Palmkernöl.
Die quaternären Ammoniumverbindungen liegen erfindungsgemäß bei Raumtemperatur als Feststoffe vor.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung weisen die quaternären Ammoniumverbindungen einen Schmelzpunkt von 25 bis 80°C auf, besonders bevorzugt einem Schmelzpunkt von 30 bis 50°C.
Wenigstens einer der Reste R⁴, R⁵ und R⁶ in Formel (II) des neutralisierten Phosphorsäureesters der Komponente (C) ist bevorzugt eine alkoxylierte Alkyl-, oder Alkenylgruppe mit 6 bis 18 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette und 1 bis 6 Alkoxygruppen, besonders bevorzugt eine alkoxylierte Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 10 bis 18 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette und 1 bis 4 Alkoxygruppen. Die Alkoxygruppen sind vorzugsweise Ethyl(en)oxy- (EO) und/oder Propyl(en)oxygruppen (PO), besonders bevorzugt EO-Gruppen
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens einer der Reste R⁴, R⁵ und R⁶ in Formel (II) eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 6 bis 18 C-Atomen, besonders bevorzugt mit 10 bis 18 C-Atomen.
Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Komponente (D) wahlweise weitere Zusätze aus der Gruppe der Kohäsionsmittel, Gleitmittel, Korrosionsschutzmittel und Emulgatoren enthalten.
Bevorzugt besteht die erfindungsgemäße Zusammensetzung aus den Komponenten (A), (B) und (C), sowie wahlweise einem oder mehreren der Zusätze gemäß Komponente (D). Besonders bevorzugt liegt die Komponente (A) in einem Anteil von 20-35 Gew.-% vor, die Komponente (B) in einem Anteil von 25-35 Gew.-% und die Komponente (C) in einem Anteil von 35-45 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A), (B) und (C).
Die weiteren Zusätze der Komponente (D) können sowohl der aus den Komponenten (A), (B) und (C) bestehenden erfindungsgemäßen Zusammensetzung, als auch der Applikationsflotte zugegeben werden.
Als Kohäsionsmittel wird vorzugsweise ein Ricinusalkoxylat, beispielsweise Emulsogen EL 360 von Clariant, oder ein Ricinusalkoxylat mit bis zu 10 Ethoxy- und bis zu 3 Propoxyeinheiten verwendet. Der Anteil des Koähsionsmittels in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt vorzugweise 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Das Kohäsionsmittel wird bevorzugt nachträglich zur Applikationsflotte zugemischt.
Das Gleitmittel ist vorzugsweise ein Fettsäureethoxylat, besonders bevorzugt ein Kokosfettsäurealkyoxylat, wie beispielsweise Genagen C100 von Clariant, eine Kokosfettsäure mit bis zu 10 Ethoxyeinheiten, oder eine Kokosfettsäure mit bis zu 10 Ethoxy- und 3 Propoxyeinheiten. Der Anteil des Gleitmittels in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt vorzugweise 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Besonders bevorzugt wird das Gleitmittel nachträglich zur Applikationsflotte zugemischt.
Als Korrosionsschutzmittel zum Schutz der Metallteile der Spinnmaschinen und der sonstigen Verarbeitungsmaschinen, z.B. der Karden, wird vorzugsweise ein Fettsäureaminderivat verwendet. Besonders bevorzugt ist das Korrosionsschutzmittel ein Oleylsarkosinat. Der Anteil des Korrosionsschutzmittels in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt vorzugsweise 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Bevorzugt wird das Korrosionsschutzmittel nachträglich zur Applikationsflotte zugemischt.
Als Emulgator wird vorzugsweise ebenfalls ein Fettsäureethoxylat verwendet, besonders bevorzugt ein Kokosfettsäurealkyoxylat wie Genagen C100 von Clariant, eine Kokosfettsäure mit bis zu 10 Ethoxyeinheiten, oder eine Kokosfettsäure mit bis zu 10 Ethoxy- und 3 Propoxyeinheiten. Der Anteil des Emulgators in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Vorzugsweise liegt die erfindungsgemäße Zusammensetzung in Form einer wässrigen Dispersion oder Paste vor, deren Trocknungsrückstand bei 105°C zwischen 5 und 95 Gew.-% beträgt.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird vorzugsweise verwendet als permanent hydrophilierende Faserpräparation für Polyolefinfasern oder Polyolefinfilamente oder aber als Mittel zur permanent hydrophilen Ausrüstung von aus Polyolefinfasern oder Polyolefinfilamenten hergestellten, nichtgewebten textilen Flächengebilden (Nonwovens).
Als Polyolefin können vorzugsweise Homo- oder Copolymere auf Ethylen- oder Propylen-Basis eingesetzt werden.
Beispiele für solche Polyolefine sind Polyethylene wie HDPE (high density polyethylene), LDPE (low density polyethylene), VLDPE (very low density polyethylene), LLDPE (linear low density polyethylene), MDPE (medium density polyethylene), UHMPE (ultra high molecular polyethylene), VPE (vernetztes Polyethylen), HPPE (high pressure polyethylene); Polypropylene wie isotaktisches Polypropylen; syndiotaktisches Polypropylen, Metallocen-katalysiert hergestelltes Polypropylen, schlagzähmodifiziertes Polypropylen; Random-Copolymere auf Basis von Ethylen und Propylen, Blockcopolymere auf Basis von Ethylen und Propylen; EPM (Poly[ethylen-co-propylen]); EPDM (Poly[ethylen-co-propylen-cokonjugiertes Dien]).
Weitere geeignete Polyolefine sind beispielsweise Polystyrol; Poly(methylstyrol); Poly(oxymethylen); Metallocenkatalysierte alpha-Olefin- oder Cycloolefin-Copolymere wie Norbornen-Ethylen-Copolymere; Copolymere, die zu mindestens 60% Ethylen und/oder Styrol enthalten und zu weniger als 40% Monomere wie Vinylacetat, Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Acrylsäure, Acrylnitril oder Vinylchlorid. Beispiele für solche Polymere sind Poly(ethylen-co-ethylacrylat), Poly(ethylen-co-vinylacetat), Poly(ethylen-co-vinylchlorid) und Poly(styrol-co-acrylnitril).
Geeignet sind weiterhin Pfropfcopolymere sowie Polymerblends, das heißt, Mischungen von Polymeren, in denen unter anderem die vorgenannten Polymere enthalten sind, beispielsweise Polymerblends auf Basis von Polyethylen und Polypropylen. Außerdem können Bikomponentenfasern mit Kern/Mantel-Struktur wie PE/PP- und PP/PET-Bicpolymere verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann in Form einer wässrigen Emulsion oder in Form einer wässrigen Dispersion auf die Fasern, Filamente oder Nonwovens aufgebracht werden, und zwar bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 2 % bezogen auf das Trockengewicht des jeweiligen Erzeugnisses (Faser, Filament, Vlies).
Die Applikation der Zusammensetzung erfolgt, wie dem Fachmann bekannt, über Dosierstifte, Kissroller, Tauchbäder, oder durch Aufsprühen. Durch Verdünnen der Zusammensetzung mit Wasser kann die für die jeweilige Applikationsform gewünschte Viskosität eingestellt werden.
Gegenstand der Erfindung sind somit auch Polyolefinfasern und -filamente, die mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung permanent hydrophil ausgerüstet oder behandelt sind.
Von der Erfindung umfasst ist auch eine doppelte Ausrüstung und Behandlung der Polyolefinfasern und -filamente und Nonwovens, bei der zunächst die Fasern oder Filamente permanent hydrophil ausgerüstet werden und anschließend das daraus hergestellte Nonwoven oder Vlies insgesamt noch einmal mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung permanent hydrophil ausgerüstet wird.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den erfindungsgemäß ausgerüsteten Faservliesen um unverdichtete Wirrfaservliese oder um chemisch oder physikalisch verfestigte, beispielsweise vernadelte oder thermisch fixierte, Faservliese.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen erläutert, die jedoch nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen sind.

Beispiel 1

Komponente A

34,2 Gew.-% C10-Fettalkoholpolyethylenglykolether-4EO (nichtionisches Tensid)

Komponente B

28,2 Gew.-% Di-(palmcarboxyethyl)-hydroxyethyl-methylammonium-methosulfat (von Palmfettsäure abgeleitete quarternäre Ammoniumverbindung; Schmelzpunkt ab 35 °C)

Komponente C

37,6 Gew.-% Mono- und Di-(C12-C18)-Alkylphosphorsäureester, Kaliumsalz

Die Komponenten A, B und C wurden gründlich miteinander vermischt, homogenisiert und wahlweise neutralisert. Dann wurde die so erhaltene Zusammensetzung mit destilliertem oder entmineralisiertem Wasser unter Bildung einer Dispersion verdünnt, die 5 Gew.-% der Zusammensetzung enthielt.

Beispiel 2

Komponente A

24,1 Gew.-% C12-C14-Fettalkoholpolyethylenglykolether-(3EO)

Komponente B

32,0 Gew.-% Di-(palmcarboxyethyl)-hydroxyethyl-methylammonium-methosulfat

Komponente C

43,9 Gew.-% Mono- und Di-(C12-C18)-Alkylphosphorsäureester, Kaliumsalz

Die Komponenten A, B und C wurden gründlich miteinander vermischt, homogenisiert und wahlweise neutralisiert. Dann wurde die so erhaltene Zusammensetzung mit destilliertem oder entmineralisiertem Wasser unter Bildung einer Dispersion verdünnt, die 5 Gew.-% der Zusammensetzung enthielt.

Vergleichsbeispiel 1

Komponente A

34,2 Gew.-% Bis-isooctylnatriumsulfosuccinat (ionisches Tensid)

Komponente B

28,2 Gew.-% Di-(palmcarboxyethyl)-hydroxyethyl-methylammonium-methosulfat

Komponente C

37,6 Gew.-% Mono- und Di-(C12-C18)-Alkylphosphorsäureester, Kaliumsalz

Vergleichsbeispiel 2

Komponente A

24,0 Gew.-% C12-C14-Fettalkoholpolyethylenglykolether-6EO (nichtionisches Tensid)

Komponente B

32,5 Gew.-% Di-(oleylcarboxyethyl)-hydroxyethyl-methylammonium-methosulfat (quarternäre Ammoniumverbindung; Schmelzpunkt unter 20 °C)

Komponente C

43,5 Gew.-% Mono- und Di-(C12-C18)-Alkylphosphorsäureester, Kaliumsalz

Vergleichsbeispiel 3

Komponente A

34,2 Gew.-% Bis-isooctylnatriumsulfosuccinat (ionisches Tensid)

Komponente B

28,2 Gew.-% Di-(oleylcarboxyethyl)-hydroxyethyl-methylammonium-methosulfat

Komponente C

37,6 Gew.-% Mono- und Di-(C12-C18)-Alkylphosphorsäureester, Kaliumsalz

Vergleichsbeispiel 4

Als weiteres Muster wurde eine permanent hydrophilierende Faserpräparation der Schill + Seilacher GmbH, Böblingen verwendet, die im Handel unter der Bezeichnung Silastol^™ PHP 20 erhältlich ist und im Wesentlichen aus einer Mischung von kationischen Antistatika, nichtionogenen Emulgatoren und speziellen Netzmitteln besteht.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurde eine Faserpräparation gemäß den in der US 4 988 449 beschriebenen Zusammensetzungen hergestellt, die aus einem Alkyldiethanolamid, einem Salz eines sauren Alkylphosphorsäureesters, einem nichtionischen Tensid und einem quaternären modifizierten Polydimethylsiloxan bestand.

Vergleichsbeispiel 6

Als weiteres Muster wurde eine permanent hydrophilierende Faserpräparation auf der Grundlage von Fettsäurepolyethylenglykolestern verwendet, die im Handel unter der Bezeichnung Stantex^™ S 6327 (Pulcra Chemicals) erhältlich ist.

Untersuchung der hydrophilierenden Eigenschaften

Alle oben beschriebenen Präparationen wurden durch Verdünnen mit destilliertem oder entmineralisiertem Wasser auf eine Dispersion mit 5 Gew.-% aktiven Komponenten eingestellt. Die 5 Gew.-% aktive Dispersion der Zusammensetzungen gemäß den Beispielen 1 und 2 sowie den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 wurden als Faserpräparation zur permanent hydrophilen Ausrüstung eines Polypropylen (PP)-Spunbond-Vlieses mit einem Flächengewicht von 15 g/m² verwendet. Das Auflagegewicht an aktiver Substanz (OPU oder Oil Pick Up), bezogen auf das Trockengewicht des PP-Vlieses, betrug von 0,45 bis 0,65 %.
Zur Ausprüfung der Zusammensetzungen in Verbindung mit dem genannten textilen Substrat wurden die nachfolgend beschrieben Untersuchungen durchgeführt.

Durchschlagszeit (Strike through)

Gemäß EDANA-Methode ERT 150.2-93 wird die Zeit gemessen, die 5 ml einer synthetischen Urinlösung benötigen, um ein präpariertes Vlies zu durchdringen und in die darunterliegende Absorptionsschicht aus Filterpapier zu gelangen. Um zu testen, ob die hydrophilierende Ausrüstung ausgewaschen wird oder tatsächlich permanent hydrophilierend ist, wird die Messung am selben Vlies fünfmal hintereinander durchgeführt, wobei das Absorptionsfilterpapier jeweils erneuert wird. Die fünf Messwerte sind in Sekunden angegeben.

Rücknässen (Wetback)

Gemäß der EDANA-Methode ERT 151.0-93 wird die Menge (in Gramm) an Flüssigkeit gemessen, die bei Belastung eines durchnässten Vlieses durch ein 4 kg-Gewicht in darüber gelegtes, trockenes Filterpapier zurückfließt.

Runoff Test

In Anlehnung an die EDANA-Methode 152.0-99 wird ein PP-Spunbond-Vlies mit einer Neigung von 45° auf ein als Absorptionsschicht dienendes Filterpapier gelegt. Es wird die Lauflänge bestimmt, die benötigt wird bis eine definierte Menge einer synthetischen Urinlösung vollständig durch das Vlies in die darunter liegende Absorptionsschicht geleitet wurde. Zum Bestehen des Tests darf eine maximale Tropfenlänge von 30 mm erreicht werden.

Zehn-Tropfen-Test

Beim Zehn-Tropfen-Test gemäß einer firmeninternen Prüfmethode wird eine Metallschablone mit 10 Vertiefungen auf ein Vliesstück als Absorptionsschicht aufgelegt. In jede Vertiefung der Metallschablone wird nacheinander 1 Tropfen einer synthetischen Urinlösung pipettiert. Ein Testfeld zählt als bestanden, wenn die Flüssigkeitsmenge innerhalb von 2 Sekunden durch die darunter liegende Absorptionsschicht aufgesogen worden ist. Um eine Aussage über die Permanenz einer Faserpräparation zu erhalten, wird der Test jeweils nach einer Wartezeit von 3 Minuten ohne Austausch der Absorptionsschicht wiederholt. Das Testergebnis gibt die Anzahl der bestandenen Testfelder an.

Trockenmigration

Bei der Trockenmigration gemäß einer firmeninternen Prüfmethode wird ein Wandern der hydrophilen Faserpräparationsbestandteile auf umgebendes hydrophobes Vliesmaterial nachgestellt. Dazu werden abwechselnd hydrophile und hydrophobe Lagen geschichtet und unter Druck (Auflagelast 10 kg) bei erhöhter Temperatur von 60 °C während 48 h gelagert. Die hydrophoben Vlieslagen werden in eine Lösung synthetischen Urins gelegt und die Benetzung der Vlieslagen beurteilt. Idealerweise findet keine Benetzung des hydrophoben Vlieses statt. Die Bewertung erfolgt anhand der folgenden Kriterien:

Note 1: keine Benetzung sichtbar
Note 2: maximal 5 Benetzungsstellen mit <2 mm Durchmesser sichtbar
Note 3: 6 bis 15 Benetzungsstellen mit <2 mm Durchmesser sichtbar
Note 4: mehr als 15 Benetzungsstellen mit <2 mm Durchmesser sichtbar, oder Benetzungsstellen mit >2 mm Durchmesser sichtbar

Nassmigration

Bei der Nassmigration gemäß einer firmeninternen Prüfmethode wird das Ablösen von Faserpräparation und deren Übertrag von hydrophilen auf hydrophobe Bereiche in Kontakt mit einer Flüssigkeit geprüft. Dazu wird ein hydrophiles, mit einer Faserpräparation ausgerüstetes Vliesstück in eine Petrischale mit synthetischem Urin gelegt und ein hydrophobes Vliesstück darüber gelegt. Nach 30 Sekunden wird die Benetzung des hydrophoben Vlieses beurteilt. Idealerweise findet keine Hydrophilierung des hydrophoben Vlieses statt. Die Bewertung erfolgt durch Angabe der benetzten Oberfläche in Prozent.
Die für die Zusammensetzungen gemäß den Beispielen 1 und 2 sowie die Vergleichsbeispiele 1 bis 6 erhaltenen Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben, wobei die Sollwerte, den jeweils erhaltenen Messwerten gegenübergestellt sind. Die Prüfung gilt als bestanden, wenn alle Messwerte im Bereich der Sollwerte liegen.
Die erfindungsgemäßen Beispiele 1 und 2, die ein nichtionisches Tensid zusammen mit einer quaternären Ammoniumverbindung und eine neutralisierte Phosphorsäureestermischung enthalten, erfüllen die Anforderungen an eine schnelle und permanente Hydrophilierung des Polyolefinvlieses ohne Migration.
Die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 sowie die kommerziell verfügbaren Vergleichsbeispiele 4 bis 6, erfüllen mindestens eine der Soll-Anforderungen nicht.

Claims

Zusammensetzung für die permanente Hydrophilierung von Polyolefinfasern und Polyolefinfilamenten und daraus hergestellten, nichtgewebten Textilerzeugnissen (Nonwovens), enthaltend
(A) 15 bis 50 Gew.-% mindestens eines nichtionischen Tensids, wobei das nichtionische Tensid aus der folgenden Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die jeweils eine oder mehrere verzweigte oder geradkettige, gesättigte oder ungesättigte C₆-C₁₈-Kohlenwasserstoffketten in ihrem Molekül aufweisen: Alkoxylierte C₆-C₁₈-Fettalkohole, alkoxylierte C₆-C₁₈-Amine, alkoxylierte C₆-C₁₈-Amide, alkoxylierte C₆-C₁₈-Fettsäuren, alkoxylierte C₆-C₁₈-Fettsäureester und alkoxylierte C₈-C₁₈-Alkylphenole.

(B) 15 bis 50 Gew.-% mindestens einer quaternären Ammoniumverbindung der allgemeinen Formel (I):

[R¹-C(=O)-X-(CH₂)_n-NR²R³-(CH₂)_m-X-C(=O)-R¹]⁺ Y^- (I)

worin
R¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 C-Atomen oder eine Alkenylgruppe mit 2 bis 22 C-Atomen,

R² und R³ unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 C-Atomen, Hydroxyethyl oder einen Polyglykolrest,

X ein Sauerstoffatom, NH, N-CH₃ oder eine (OC₂H₄)_z-Gruppe mit z = 1 bis 10,

Y^- eines der Anionen CH₃OSO₃ ^-, C₂H₅OSO₃ ^-, CH₃COO^-, Cl^-, Phosphat, Lactat, Citrat, und

m und n unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten;
wobei die quarternäre Ammoniumverbindung bei Raumtemperatur (20 °C) als Feststoff vorliegt;

(C) 15 bis 50 Gew.-% mindestens eines neutralisierten Phosphorsäureesters der allgemeinen Formel (II):

P(=O)(OR⁴)(OR⁵)(OR⁶) (II)

worin
R⁴, R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander
(i) eine alkoxylierte Alkylgruppe mit 3 bis 22 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette oder eine alkoxylierte Alkenylgruppe mit 3 bis 22 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette bedeuten, wobei die Anzahl der Alkoxygruppen pro Alkyl- oder Alkylengruppe von 1 bis 10 beträgt, und wobei die Alkylgruppen oder Alkenylgruppen jeweils verzweigt oder geradkettig, gesättigt oder ungesättigt sein können;

(ii) eine Alkylgruppe mit 3 bis 22 C-Atomen oder eine Alkenylgruppe mit 3 bis 22 C-Atomen bedeuten, die jeweils verzweigt oder geradkettig, gesättigt oder ungesättigt sein können, und/oder

(iii) Wasserstoff bedeuten,
wobei wenigstens einer der Reste R⁴, R⁵ und R⁶ nicht Wasserstoff ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtionische Tensid der Komponente (A) von 1 bis 10 Alkoxygruppen im Molekül aufweist, bevorzugt von 2 bis 8 Alkoxygruppen, und besonders bevorzugt von 2 bis 6 Alkoxygruppen.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtionische Tensid der Komponente (A) ausgewählt ist aus der Gruppe der Fettalkoholalkoxylate mit 6 bis 18 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette, bevorzugt mit 8 bis 16 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fettalkoholalkoxylat endständige Hydroxygruppen aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste R¹, R² und/oder R³ in dem quartären Ammoniumsalz der Komponente (B) von pflanzlichen Ölen oder Ölmischungen abgeleitet sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste R¹, R² und/oder R³ in dem quartären Ammoniumsalz der Komponente (B) von Palmöl oder Palmkernöl abgeleitet sind.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das quartäre Ammoniumsalz der Komponente (B) einen Schmelzpunkt von 25 bis 80 °C, insbesondere von 30 bis 50 °C, aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorsäureester gemäß Komponente (C) alkoxylierte Alkylgruppen und/oder Alkenylgruppen mit 6 bis 18 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette und 1 bis 6 Alkoxygruppen aufweist, bevorzugt Alkylgruppen und/oder Alkenylgruppen mit 10 bis 18 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette und 1 bis 4 Alkoxygruppen.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorsäureester gemäß Komponente (C) Alkylgruppen und/oder Alkenylgruppen mit 6 bis 18 C-Atomen aufweist, bevorzugt Alkylgruppen und/oder Alkenylgruppen mit 10 bis 18 C-Atomen.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorsäureester gemäß Komponente (C) mit wenigstens einer Base aus der aus LiOH, NaOH, KOH, NH₃, Mono-, Di-, und Triethanolamin bestehenden Gruppe neutralisiert ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Form einer wässrigen Dispersion oder Paste vorliegt, deren Gehalt an aktiven Komponenten von 5 bis 95 Gew.-% beträgt, vorzugsweise von 50 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt von 60 bis 80 Gew.-%.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung als Komponente (D) wahlweise wenigstens einen weiteren Zusatz enthält, der aus der Grupper der Kohäsionsmittel, Gleitmittel, Korrosionsschutzmittel und Emulgatoren ausgewählt ist.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 als permanent hyrophilierende Faserpräparation für Polyolefinfasern oder Polyolefinfilamente.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 als Mittel zur permanent hydrophilen Ausrüstung von aus Polyolefinfasern oder Polyolefinfilamenten hergestellten nichtgewebten textilen Flächengebilden (Nonwovens), insbesondere Polyolefinfaservliesen.
Polyolefinfaser oder -filament, permament hydrophil ausgerüstet oder behandelt mit einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
Nichtgewebtes textiles Flächengebilde (Nonwoven) aus Polyolefinfasern oder -filamenten, das mit der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 permanent hydrophil ausgerüstet ist.
Flächengebilde nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Polyolefin-Wirrfaservlies ist.
Flächengebilde nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es ein vernadeltes Polyolefinfaservlies ist.