ES2266172T3 - Acabados de productos planiformes, tejidos y fibras textiles. - Google Patents
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Abstract
Capa de acabado de hidrofobización u oleofobización, aplicada sobre una superficie de fibra o de tejido, que comprende al menos dos componentes de hidrofobización u oleofobización, comprendiendo un primer componente al menos un agente dispersante con al menos un componente polar y un segundo componente al menos una fase apolar dispersada o coloide y encontrándose los agentes dispersantes y la fase dispersada en un estado de gel, y distribuyéndose los coloides de la fase dispersada de manera anisótropa en el agente dispersante, de tal manera que los coloides se encuentran concentrados en la zona de una superficie de la capa de acabado, que forma una capa límite de fases entre la capa de acabado y la atmósfera circundante.
Description
Acabado de productos planiformes, tejidos y
fibras textiles.
La invención se refiere a productos planiformes
y fibras textiles oleófobas e hidrófobas así como a un procedimiento
para el acabado de productos planiformes, tejidos y fibras
textiles, en especial para la generación de efectos de acabado
hidrófobos y oleófobos sobre productos planiformes, tejidos y fibras
textiles que resistan a limpiezas y a lavados. Estos efectos de
acabado se denominan en general como acabado de hidrofobización y
oleofobación.
En el ennoblecimiento de productos textiles se
usan hoy en día un gran número de sustancias químicas de
hidrofobización, distinguiéndose por un lado entre los agentes de
hidrofobización persistentes y no persistentes al lavado y por otro
lado entre los que contienen productos fluorocarbonados y no
fluorocarbonados. Un grupo adicional lo representan los agentes de
hidrofobización que contienen siliconas. Se conoce también la
utilización de agentes de hidrofobización que contienen siliconas
en combinación con resinas fluorocarbonadas. Se utilizan derivados
de los ácidos grasos que contienen metales pesados, en especial
parafinas con compuestos metalorgánicos individualmente o en
combinación con resinas fluorocarbonadas para el acabado de
productos planiformes, tejidos y fibras textiles. Todos los agentes
de hidrofobización tienen en común su carácter más o menos apolar e
insoluble en agua, por lo que se utilizan en forma de emulsiones o
microemulsiones.
Los agentes de hidrofobización no persistentes
al lavado tienen hoy en día poca importancia, ya que también la
calidad de los efectos de hidrofobización que se consiguen con éstos
ya no corresponde a las normas y exigencias actuales.
Los productos conocidos en su mayoría o los
acabados que se preparan con éstos se basan en productos de
\alpha-aminoalquilación reactivos de grasas
modificadas, resinas fluorocarbonadas y derivados de la silicona o
de sus mezclas. Los mejores efectos de hidrofobización según las
técnicas de trabajo de hoy en día sólo pueden alcanzarse con
resinas fluorocarbonadas o en combinación con productos de
\alpha-aminoalquilación reactivos de grasas
modificadas previamente policondensados (diluyentes) y aglutinantes
autorreticulantes (reforzadores).
Se denominan como compuestos que contienen
grupos reactivos de grasas modificadas todos aquéllos, que contengan
además de al menos un grupo reactivo uno o varios restos alquilo
(C_{8}-C_{25}) enlazados de manera covalente.
Los productos de \alpha-aminoalquilación de grasas
modificadas que se usan preferiblemente son compuestos de
N-metilol de aminas grasas, amidas de ácidos grasos
así como derivados de la urea metilolados con formaldehído, cuyas
funciones metilol pueden encontrarse parcialmente eterificadas.
Se demandan también de manera cada vez más
acusada acabados textiles que se ajusten a los más nuevas normas
ecológicas debido por un lado al auge de la concienciación
medioambiental de los consumidores y por otro lado a las
directrices legales que cada vez van siendo más severas. Esto
significa, que tanto los materiales de fibra utilizados así como
las sustancias de acabado y colorantes deben ser en el sentido más
amplio compatibles con el medio ambiente. El consumidor exige
productos textiles que puedan llevarse sin reparos. Esto significa
para las prendas de vestir, que éstas deben ser compatibles con la
piel y estar libres de sustancias alergénicas, pero cumplir a este
respecto con las más altas exigencias de confortabilidad y
funcionalidad.
Durante la producción de los productos textiles
debe asegurarse el carácter inofensivo de la manipulación de las
materias primas y de los materiales auxiliares y de acabado usados.
También se exige la eliminación inofensiva de las sustancias
químicas residuales, aguas residuales, y emisiones de gases que se
producen durante la producción y el ennoblecimiento. Y en aras de
un sistema cerrado deben finalmente poder reciclarse y eliminarse
los productos textiles con la menor carga medioambiental
posible.
En suma estas exigencias conducen ya actualmente
a un destierro de muchos colorantes, de sustancias químicas
halogenadas y que contienen siliconas así como de las mismas
siliconas, tal como se usan por ejemplo en los acabados de
hidrofobización de tejidos industriales y para vestir. Los agentes
de acabado halogenados de manera especial conducen en su
utilización sólo a componentes de aguas residuales de difícil
eliminación así como a problemas de eliminación de los tejidos
industriales y prendas de vestir acabados con éstos tras haber
vencido la vida útil.
El documento WO 97/00995 describe una mezcla
líquida de sustancias químicas así como un semiproducto para el
acabado sobre productos planiformes y fibras textiles. La capa de
acabado polimerizada de hidrofobización u oleofobización que se
produjo de esta manera comprende al menos un agente dispersante y al
menos una fase dispersante en una distribución homogénea. Pero esta
capa se desgasta con mucha rapidez.
Es objetivo de la presente invención conseguir
una capa de acabado, que consigue una mejora de los efectos de
hidrofobización y oleofobización y que posibilite una renovación de
la hidrofobización.
Un objetivo adicional de la invención es
realizar un procedimiento de acabado de textil nuevo en especial
para la hidrofobización y oleofobación de productos textiles
(hidrofobia y oleofobia), que posibilita producir productos
planiformes y fibras textiles, las cuales son en sus propiedades
funcionales al máximo nivel iguales o superiores a los productos
producidos según los procedimientos de acabado conocidos, pero
permitiendo al mismo tiempo, sustituir total o parcialmente las
sustancias químicas que actualmente se utilizan normalmente por
compuestos nuevos, que hasta ahora no son de uso corriente. Un
objetivo adicional de la presente invención es proporcionar
oleofobizaciones e hidrofobizaciones de productos textiles, que
posibilitan, volver a regenerar total o al menos parcialmente un
efecto de hidrofobización u oleofobación que ha ido desgastándose
con el tiempo.
Además la presente invención debe describir un
procedimiento de acabado para productos textiles, que permita
prescindir de sustancias químicas no deseadas incompatibles con el
medio ambiente sin tener que renunciar a la calidad y funcionalidad
del acabado.
Estos objetivos se solucionan mediante una capa
de acabado de hidrofobización u oleofobización según la
reivindicación 1, artículos textiles nuevos según la reivindicación
19 y un procedimiento de acabado nuevo según la reivindicación
23.
El objetivo se soluciona por un lado mediante
una distribución anisótropa de los coloides de la fase dispersante
en el agente dispersante. Anisótropo significa que la concentración
de los coloides varía y no es homogénea. En la superficie de la
capa de acabado se encuentran más coloides que en la proximidad de
las fibras. La distribución anisótropa es de gran importancia para
la presente invención, ya que los coloides (componentes huésped) son
principalmente responsables de la hidrofobia. Deben encontrarse en
la superficie de la capa de acabado para alcanzar la hidrofobización
u oleofobización deseada de la capa de acabado.
Por otro lado se posibilita una regeneración de
la hidrofobización cuando la capa de acabado según la invención se
encuentra en un estado de gel. Mediante el aporte de calor por
ejemplo en la secadora para la ropa, se convierte este estado de
gel en un estado de sol, el cual vuelve a regenerar la distribución
anisótropa de los componentes y de esta manera la hidrofobización u
oleofobización deseada de la capa de acabado.
Una característica sustancial de la invención es
la utilización de un sistema de dispersión (comprendiendo las
dispersiones también las emulsiones) como un sistema
"huésped-hospedador", el cual posibilita una
autoorganización espacial de los componentes del acabado. Mediante
la autoorganización de los componentes de "huésped" y
"hospedador", de la fase dispersada y del agente dispersante
respectivamente tiene lugar una distribución anisótropa del
componente "huésped" o la fase dispersada dentro del componente
"hospedador" dentro de la capa de acabado. El componente
"huésped" se concentra en la capa de acabado finalizada en la
superficie de la capa de acabado y rige de esta manera las
propiedades físicas, químicas y físico-químicas en
esta interfase entre la capa de acabado aplicada y la atmósfera
circundante. Por medio de los aditivos gelificantes en la fase
acuosa del sistema de dispersión tal como por ejemplo polisacáridos
solubles de alto peso molecular o componentes polares reticulantes
tales como por ejemplo la glicerina y los derivados de la urea
metoximetilolados aparece sobre el tejido paralelamente a la
autoorganización mencionada una formación de membrana. Durante este
proceso se divide el sistema de dispersión homogéneo inicialmente
dependiendo de las condiciones de secado en dos fases líquidas que
se denominan coacervatos. Una de las dos contiene principalmente los
porcentajes de polímeros gelificantes, mientras que la otra se rige
por componentes hidrófobos u oleófobos apolares. Por medio de la
reacción de reticulación y la desolvatación que durante el secado va
progresando tiene lugar una contracción del gel de polímeros, a
continuación de la cual se forma el sistema de poros de una membrana
a partir de la estructura que anteriormente se encontraba como gel.
La capa de acabado terminada representa esencialmente una
dispersión en estado de gel. Puede utilizarse el sistema
heterodisperso para la formación de estructuras de columna y con
éstas para la formación de una superficie microrrugosa sobre el
tejido de acabado, el cual presenta un denominado efecto
"loto". Este fenómeno se conoce de la naturaleza
(Ultrastructure and chemistry of the cell wall of the moos
Rhacocarpus purpurascens: a puzzling architecture among plants
[1,2]) y se transmite según la presente invención a los acabados
textiles de hidrofobización u oleofobización. El efecto "loto"
natural se basa en una estructura superficial tridimensional, en la
que los cristales de cera generados sobre las hojas mediante la
autoorganización crean una microrrugosidad, que favorecen mucho el
mecanismo de autolimpieza de la planta [3].
La autoorganización y la formación de la
estructura de la membrana, con respecto a la tendencia a separar
parcialmente los componentes del "huésped" y el
"hospedador" llevan al enriquecimiento del componente
"huésped" hidrófobo u oleófobo en la superficie, con respecto
a la capa de separación de fase entre la capa de acabado y la
atmósfera circundante. La autoorganización de los componentes
"huésped" y "hospedador" lleva de esta manera a aumentos
considerables de los efectos de hidrofobización u oleofobización en
la capa de acabado en comparación con un sistema distribuido de
manera homogénea.
En contraposición a los procedimientos conocidos
el nuevo procedimiento de acabado posibilita en caso de necesidad
prescindir total o parcialmente de las sustancias químicas
incompatibles con el medio ambiente. Las sustancias químicas
correspondientes que van a ser utilizadas se seleccionan por un lado
debido al perfil que se exige para el acabado y por otro lado según
la aptitud física, química y físico-química en el
sentido de a) la aparición de la estructura superficial
tridimensional deseada (de la estructura de columnas para lograr el
efecto "loto") y/o b) una inestabilidad inherente que se forma
de las fases del baño de hidrofobización u oleofobización.
A este respecto se aplican según la
reivindicación 1 al menos dos sustancias químicas de hidrofobización
diferentes así como sustancias químicas reticulantes, formadoras de
estructuras de gel (agente dispersante y fase dispersada) sobre la
superficie de fibras o de tejido, que debido a sus propiedades
físicas, químicas y físico-químicas proporcionan
durante un procedimiento de secado y fijación posterior la
microrrugosidad deseada y/o una inestabilidad inherente de las fases
del baño de hidrofobización.
La autoorganización y la formación de la
membrana se determinan tanto a través de la inestabilidad de las
fases como a través de las transiciones de fases de uno o varios
componentes del acabado.
Las propiedades principales del sistema de
hidrofobización son de esta manera los distintos estado de
agregación de los componentes de hidrofobización y/o la
inestabilidad termodinámica de la fase mixta (emulsión de aceite en
agua), a consecuencia de lo cual uno de los componentes de
hidrofobización se refortalece en la capa límite (fase
líquida/gaseosa, o fase sólida/gaseosa) en el marco de un
procedimiento de autoorganización, de manera similar a la
orientación de un tensioactivo o que por ejemplo está formando
estructuras de columnas. La dispersión en forma de sol en el
momento de la aplicación se convierte en estado de gel en el resto
del procedimiento. A este respecto uno de los componentes de
hidrofobización, concretamente el "hospedador" o el agente
dispersante forma una matriz amorfa o estructura de membrana, en la
que se encuentra instalado el segundo componente, concretamente el
"huésped" o la fase dispersada, según un sistema de
"huésped-hospedador". Los segundos componentes
o "huésped" pueden clasificarse según sus propiedades a groso
modo en dos grupos. Por un lado puede hablarse de componentes
"loto" y por otro lado de componentes "micelas". Ambos
grupos de componentes poseen durante el secado hasta su fijación
una cierta movilidad, que es de crucial importancia para la
autoorganización y de esta manera para el efecto de hidrofobización
u oleofobización deseado.
La nueva capa de acabado posibilita convertir el
estado de gel del agente dispersante y de la fase dispersada
mediante el aporte de energía al menos de manera parcialmente
reversible en un estado de sol. Esto permite, sobre todo tras un
largo periodo de desgaste de la capa de acabado volver a regenerar
totalmente o al menos de manera parcial la hidrofobia u oleofobia
que ha ido desgastándose. A este respecto no es necesario
administrar material desde el exterior. La capacidad para la
autoorganización y la movilidad de los coloides en la dispersión de
textura de sol lleva a una reorganización y concentración en la
superficie de la capa de acabado de la capa límite con el medio
circundante. En el caso más simple puede regenerarse el efecto
hidrófobo u oleófobo de un artículo textil con la nueva capa de
acabado mediante un simple calentamiento en la secadora de la
ropa.
El sistema
"hospedador-huésped" descrito puede ampliarse
según el perfil que se exige para el acabado mediante componentes
adicionales. Ejemplos son la utilización conjunta de formadores de
películas para mejorar por un lado la adhesión sobre el material
textil y por el otro la persistencia del acabado frente a los
lavados.
De crucial importancia para la autoorganización
o la formación de estructuras de columna es la producción de los
baños de hidrofobización u oleofobación. A este respecto se
introduce el componente principal según la masa (diluyentes) del
sistema de hidrofobización u oleofobización en una emulsión acuosa,
en la que se emulsiona por regla general el segundo componente que
es aún más apolar que el componente principal. Paralelo a esto se
produce una segunda disolución que contiene las sustancias químicas
gelificantes, es decir el aglutinante polimérico y los
catalizadores eventuales. Con ambas disoluciones se genera una
emulsión de aceite en agua al emulsionar los agentes de
hidrofobización en la disolución acuosa que contiene las sustancias
químicas gelificantes. El hecho de emulsionar los componentes de
hidrofobización u oleofobización se lleva a cabo por ejemplo con
sistemas de mezclado de alta presión o con sistemas de rápida
agitación (principio rotor/estator). Los baños de hidrofobización u
oleofobización producidos de esta manera se aplican sobre el
producto textil con las técnicas de aplicación habituales en la
industria tales como fulardar, revestimiento, pulverización, o
formación de espuma.
Para la mejor adhesión de la capa de
hidrofobización u oleofobización pueden aplicarse en el caso
especial de materiales de fibras sintéticas capas de adhesión, que
se denominan como capas de imprimación. El objetivo de la
producción de una capa de imprimación en los tejidos sintéticos es
poner a disposición directa o indirectamente grupos reactivos
fijados a un polímero para fijar de manera covalente las sustancias
químicas de hidrofobización u oleofobación o de aglutinación de la
capa de hidrofobización u oleofobación. Las capas de imprimación en
los materiales de fibras naturales sirven por ejemplo para el
control del hinchamiento o la ausencia de rugosidad que a menudo se
demanda paralelamente junto con la hidrofobización u
oleofobación.
La generación de capas de imprimación y su
utilización dependen del carácter químico del material de soporte.
Ha demostrado ser ventajoso en el caso de los materiales de soporte
de fibras sintéticas o de regeneración, tejidos o productos
planiformes formar la capa de imprimación o bien directamente a
partir de una superficie de material de soporte modificada, o bien
aplicar polímeros naturales o sintéticos reticulados que contengan
grupos hidroxilo, carbonilo, amino o tiol sobre el material de
soporte. De esta manera los materiales de poliéster ofrecen por
ejemplo la posibilidad de generar grupos hidroxilo y carbonilo
fijados al polímero por medio de la saponificación parcial del
poliéster. Durante estas saponificaciones parciales se eliminan las
capas superficiales del material de poliéster, que corresponden en
proporción a del 0,01 al 1% del material de poliéster,
preferiblemente del 0,2 al 0,4%.
Los grupos reactivos que se fijaron
indirectamente al polímero pueden generarse por ejemplo mediante la
aplicación de polímeros sintéticos o naturales que contengan grupos
hidroxilo tales como lignina, polisacáridos, poli(alcohol
vinílico), etc. y posterior reticulación con por ejemplo isocianatos
o productos de \alpha-aminoalquilación por
ejemplo de dimetiloletilen-urea o derivados de la
hexamatilolmelamina.
Los formadores de geles o aglutinantes
poliméricos que se usan en combinación con los agentes de
hidrofobización pueden ser resinas de formaldehído policondensadas
reticulables (Luwipal 66 de la empresa BASF) o sus componentes
individuales, derivados de los ácidos acrílicos y metacrílicos
prepoliméricos, isocianatos, poliuretanos, etc. o en combinación
con compuestos que portan grupos reactivos como por ejemplo
polisacáridos, glicerina o gelatina. Todos los sistemas
aglutinantes o de gelificación se caracterizan por una limitada
miscibilidad con el agua, que tienen como propiedad de manera
inherente o tras tratamiento térmico.
Como componentes principales de hidrofobización,
también denominados diluyentes, pueden utilizarse acrilatos,
metacrilatos, isocianatos o derivados del epóxido y de la urea,
monoméricos o prepolímeros o previamente policondensados, pero
siempre de de grasas modificadas apolares, las cuales pueden fijarse
mediante un tratamiento térmico y los catalizadores correspondientes
sobre el producto textil de manera resistente al lavado.
El componente "huésped" o fase dispersada,
que debido a sus propiedades es el principal responsable de la
autoorganización de la capa de hidrofobización u oleofobación
(separación de fases) y de la formación de estructuras de columna
con orientación dirigida a la interfase puede constar según el
perfil que se exige para el acabado de materiales auxiliares muy
diferentes pero siempre hidrófobos u oleófobos muy apolares.
- De mención especial son los aceites de
silicona, ésteres de grasas modificadas, éteres o amidas (tales como
por ejemplo ésteres y éteres de glicerina, ésteres y éteres de
sorbitano) como líquidos apolares de elevado punto de ebullición,
los cuales difunden a la interfase (sólido/gas) durante el proceso
de fijación y se fijan en una posición favorable para el efecto de
hidrofobización u oleofobación.
- Un grupo adicional lo representan los ésteres
de ácidos grasos, éteres alquílicos
(C_{12}-C_{25}) y por ejemplo amidas de ácidos
grasos policondensadas, las cuales se encuentran dispersadas como
material sólido en la emulsión de hidrofobización u oleofobación y
que durante la fijación térmica posterior se funden total o sólo
parcialmente y según el efecto deseado rigen la interfase con sus
propiedades físicas.
- Un tercer grupo comprende las sustancias, que
forman estructuras de columnas. A éstas pertenecen por ejemplo
ceras micronizadas (tamaños de partícula de 0,1-50
\mum, preferiblemente alrededor de 20 \mum) tales como por
ejemplo ceras de poliolefinas o de amidas de ácidos grasos así como
ceras como productos de aminoalquilación de grasas modificadas y
partículas hidrófobas de dióxido de silicio (tamaños de partícula de
desde 5 hasta 100 nm), preferiblemente nanopartículas con tamaños de
partícula de desde 5 hasta 50 nm, las cuales se encuentran también
dispersadas en el baño de hidrofobización u oleofobación y
posteriormente se fijan en la capa de acabado. Ejemplos de tales
sustancias son ceras de Ceridust (Clariant) o Aerosile (Degussa),
las cuales se usan preferiblemente.
Los ejemplos siguientes muestran una visión
general de la eficacia del procedimiento.
Se genera sobre un tejido de poliéster con un
peso por metro cuadrado de 180 g mediante saponificación parcial
(del 0,3%) una capa de imprimación para la mediación de la adhesión
entre el poliéster y la capa de adhesión. Se impregna el tejido
pretratado de esta manera con un baño de hidrofobización con una
aplicación de baño del 60%, posteriormente se seca y se condensa a
150ºC durante 3 minutos. El baño de hidrofobización contiene los
siguientes componentes:
Agua | 923,5 | ml/l |
Ácido cítrico | 5 | g/l |
Sulfato de aluminio | 0,5 | g/l |
Perapret HVN (aglutinante) | 26 | g/l |
Guar (gelificante) | 2 | g/l |
Phobotex FTC (diluyente) | 40 | g/l |
Monooleato de glicerina | 5 | g/l |
El tejido convertido en hidrófobo se caracteriza
por sus buenas notas en las pruebas, las cuales tan sólo se
obtienen habitualmente con la utilización de resinas de
fluorocarbonos o impregnaciones de silicona (Tabla 1). Como
criterios de valoración sirven la prueba de pulverización según la
norma ISO 4920-1981, la nota de repelencia al agua
según Bundesmann (ISO 9865/1993) así como la absorción de agua
porcentual calculada de manera gravimétrica durante la prueba de
irrigación.
Original | Tras 3 lavados (según EN 26330) | |
Prueba de pulverización | 100% | 100% |
Absorción de agua | 9% | 12% |
Notas de repelencia | 1'/5, 5'/5, 10'/5 | 1'/5, 5'/4, 10'/4 |
Se produce sobre un tejido de poliéster con un
peso por metro cuadrado de 250 g mediante saponificación parcial
(del 0,5%) una capa de imprimación. Se impregna el tejido así
pretratado sobre un fulard de una aplicación de baño del 55% y se
seca de manera continua sobre una rama tensora. La fijación del
acabado de hidrofobización se lleva a cabo a 160ºC durante tres
minutos.
El baño de hidrofobización contiene además de
los componentes restantes nanopartícuals de dióxido de silicio
convertidas en hidrófobas (Aerosil R812S), las cuales son
responsables de las estructuras de columna de la capa de
hidrofobización.
Agua | 757 | ml/l |
Ácido acético | 5 | g/l |
Sulfato de aluminio | 0,5 | g/l |
Glicerina | 3 | g/l |
Lyofix CHN | 9 | g/l |
Cerol EWL | 220 | g/l |
Tripalmitina | 4 | g/l |
Aerosil R812S | 1,5 | g/l |
El tejido tratado se caracteriza además de por
sus muy buenos resultados de hidrofobización (tabla 2), por su muy
suave y "seca" sensación táctil; ésta es la diferencia con
respecto a las hidrofobizaciones de silicona, las cuales generan
una sensación táctil lisa. Una ventaja adicional es la capacidad de
antideslizamiento mejorada. Los criterios de valoración son análogos
a aquellos del ejemplo 1.
Original | Tras 3 lavados | |
Prueba de pulverización | 100% | 100% |
Absorción de agua | 7% | 9% |
Notas de repelencia | 1'/5, 5'/5, 10'/5 | 1'/5, 5'/5, 10'/5 |
Se impregnó antes de la de la hidrofobización un
tejido de algodón descrudado y blanqueado con un peso por metro
cuadrado de 150 g con una disolución que contiene reticulantes para
reducir en una posterior contaminación con agua la penetración del
agua en las fibras o el hinchamiento de las fibras. Para producir
esa capa de imprimación el baño de impregnación contiene Rucon FAN
10 g/l (Rudolf Chemie), ácido cítrico 3 g/l, cloruro de magnesio 5
g/l y Perapret HVN 10 g/l (BASF). Tras la impregnación con el baño
de imprimación se seca el tejido durante dos minutos a 110ºC. Ahora
se lleva a cabo la aplicación del baño de hidrofobización, el cual
contiene todos los componentes para la generación del efecto de
hidrofobización que se forma mediante la separación por fases.
Agua | 922,3 | ml/l |
Guar | 2 | g/l |
Ácido cítrico | 3 | g/l |
Sulfato de aluminio | 1 | g/l |
Phobotex FTC | 50 | g/l |
Éster dodecílico del ácido metacrílico | 15 | g/l |
Peróxido de urea | 1,5 | g/l |
Sulfato de hierro | 0,2 | g/l |
Fosfato de tris(trimetilsililo) | 5 | g/l |
Tras la impregnación del tejido realizada sobre
un Fulard (aplicación del baño del 72%) se lleva a cabo el secado a
100ºC en una rama tensora. Se realiza igualmente la fijación de las
sustancias químicas de hidrofobización sobre una rama tensora a
160ºC durante dos minutos.
La hidrofobización generada de esta manera
muestra valores de prueba análogos tal como los que se encontraron
en los ejemplos 1 y 2.
Original | Tras 3 lavados | |
Prueba de pulverización | 100% | 100% |
Notas de repelencia | 1'/5, 5'/5, 10'/5 | 1'/5, 5'/5, 10'/5 |
Se impregna para la posterior reticulación de la
porción de algodón un tejido colorado y pretratado de
algodón/poliéster (70/30) con un peso por metro cuadrado de 120 g
con una disolución de reticulación y se precondensa y seca a 130ºC.
Como reticulante funciona un derivado de la urea pobre en
formaldehído (dimetoxietilen-urea), usándose como
catalizadores el ácido cítrico y el cloruro de magnesio. En una
segunda etapa de trabajo se lleva a cabo la oleofobización del
tejido aplicando sobre el tejido un baño con los siguientes
componentes y secándolo a 120ºC durante un minuto. La absorción del
baño asciende al 65% con respecto al peso seco del tejido.
Agua | 953 | ml/l |
Ácido acético al 60% | 1 | g/l |
Ruco-Guard EPF 1561 | 40 | g/l |
Ruco-Guard LAD | 4 | g/l |
Aerosol R812S | 2 | g/l |
Se lleva a cabo la fijación sobre una rama
tensora a una temperatura de 160ºC durante un minuto. El tejido
acabado muestra propiedades oleófobas e hidrófobas muy buenas tal
como lo muestran los valores de la prueba de la tabla 4.
Original | Tras 3 lavados | |
Prueba de pulverización | 100% | 100% |
Notas de repelencia | 1'/5, 5'/5, 10'/5 | 1'/5, 5'/5, 10'/5 |
Repelencia al aceite* | 6 | 6 |
*Según el método de prueba AATCC 118-1997 (repelencia al aceite: prueba de resistencia a hidrocarburos) |
Se reviste un tejido doble con la composición
siguiente: Polyami al 80%, PES-Coolmax® al 10% y
Lycra al 10% con un peso por metro cuadrado de 170 g con un baño de
espuma para convertir en hidrófobo el tejido sobre todo en un lado.
El baño de revestimiento contiene todas las sustancias químicas para
lograr el efecto de hidrofobización y para la formación de
estructuras de columna.
Agua | 914,5 | ml/l |
Ácido cítrico | 5 | g/l |
Sulfato de aluminio | 0,5 | g/l |
Phobotex FTC | 60 | g/l |
Glicerina | 3 | g/l |
Lyofix CHN | 10 | g/l |
Tripalmitina | 4 | g/l |
Ceridust 9615A | 3 | g/l |
Se dosifica el baño de hidrofobización en el
dispositivo de revestimiento de la rama tensora a través de un
agregado que genera espuma y se aplica en un lado sobre el tejido.
Se lleva a cabo el secado a una temperatura de refrigeración límite
de aproximadamente 50ºC sobre la rama tensora mencionada, sobre la
cual se lleva cabo posteriormente la condensación/fijación. Ésta se
lleva a cabo a 160ºC durante dos minutos.
Los efectos logrados con este acabado (tabla 5)
muestran un efecto hidrófobo muy bueno junto con simultáneamente un
transporte de humedad bueno, el cual es muy importante para las
prendas de deporte.
Original | Tras 3 lavados | |
Prueba de pulverización | 100% | 100% |
Notas de repelencia | 1'/5, 5'/5, 10'/5 | 1'/4, 5'/4, 10'/4 |
Absorción del agua | 7% | 13% |
Se impregna un tejido de poliamida con un peso
por metro cuadrado de 150 g con un baño cuyas sustancias contenidas
forman estructuras de columna debido a la autoorganización que
aparece durante la fijación. Wollpol A 702 (prepolímero acrílico
reticulante ácido, empresa Reichhold) y estearato de acrilo son
partes del sistema de aglutinates para la mejor fijación del
Phobotex FTC, que se encuentra emulsionado en el baño de manera
microdispersa. Se aplica sobre el tejido el baño de hidrofobización
por medio de un fulard, secándose y condensándose posteriormente
sobre una rama tensora. El baño de hidrofobización consta de los
siguientes componentes:
Agua | 825,5 | ml/l |
Isopropanol | 50 | ml/l |
Meypro-Guar Casaa M-200 | 2 | g/l |
Cloruro de magnesio x 6 H_{2}O | 4 | g/l |
Wollpol A 702 al 50% | 30 | g/l |
Estearato de acrilo | 10 | g/l |
Phobotex FTC | 75 | g/l |
Azoisobutironitrilo | 0,5 | g/l |
La temperatura de secado asciende a 60ºC y las
condiciones de condensación se encuentran a 150ºC y 2,5 minutos de
duración del tratamiento.
El acabado de hidrofobización realizado de esta
manera se caracteriza por sus muy buenos efectos, los cuales se
encuentran representados en la tabla 6. El tejido convertido en
hidrófobo de esta manera se adecua excelentemente para la
utilización de artículos de prendas de deporte.
Original | Tras 3 lavados | |
Prueba de pulverización | 100% | 100% |
Notas de repelencia | 1'/5, 5'/5, 10'/5 | 1'/5, 5'/5, 10'/5 |
Absorción del agua | 3% | 8% |
Se describe a continuación mediante dos ejemplos
de aplicación adicionales un sistema "hospedador" a base de
acrilato. La sustitución de las resinas de
melamina-formaldehído modificadas con estearina por
poliacrilato modificado con estearina resultó ser ventajosa entre
otros para la estabilidad de las emulsiones. Se examinaron diversos
monómeros modificados del ácido acrílico y del ácido metacrílico
(tales como por ejemplo: el éster dodecílico del ácido acrílico,
éster dodecílico del ácido metacrílico, ésteres con grupo
terc-butilo terminal del ácido acrílico y del ácido
metacrílico), los cuales dan como resultado mediante polimerización
en emulsión un prepolímero fundible, reticulable, modificado
estáticamente.
Se impregna un tejido de poliéster con un peso
por metro cuadrado de 230 g con un baño de hidrofobización, cuyo
componente "hospedador" consta de un prepolímero acrílico
reticulable estearilo modificado. La producción del prepolímero
acrílico se lleva a cabo según un procedimiento de polimerización en
emulsión. El prepolímero acrílico llega a utilizarse como una
emulsión de partida al 20-40%. Se mezcla ya durante
la producción de la emulsión de acrilato el triglicérido
("huésped"), el cual migra durante la fijación sobre el tejido
a la capa superficial para la mejor estabilización del sistema
"hospedador-huésped". Se agita posteriormente
en un recipiente para el agua la emulsión de partida que contiene
el prepolímero acrílico y el triglicérido junto con las demás
sustancias químicas según el procedimiento siguiente. El prepolímero
acrílico estearilo modificado se caracteriza por una formación de
película muy buena, la cual tiene lugar durante el secado en el
intervalo de temperaturas de 60-90ºC.
Agua | 733 | g/l |
Isopropanol | 80 | g/l |
Monolaurato de sorbitano (Span 20) | 2,5 | g/l |
Emulsión de partida de acrilato al 32% | 180 | g/l |
Aerosil R 812 S | 4,5 | g/l |
Se aplica el baño de hidrofobización mediante
impregnación del tejido. El peso de aplicación asciende al 48% con
respecto al peso seco del tejido. Las condiciones de secado se
encuentran a 110ºC durante 1,5 minutos. Se realiza la condensación
posterior a 150ºC durante 2 minutos.
El acabado de hidrofobización producido
basándose en acrilato puede compararse directamente con respecto a
los criterios de hidrofobización, con los acabados de Phobotex, sin
embargo con las ventajas de una estabilidad de baño esencialmente
más alta y la de un acabado prácticamente carente de
formaldehído.
Original | Tras 3 lavados | |
Prueba de pulverización | 100% | 100% |
Absorción del agua | 6% | 8% |
Notas de repelencia | 1'/5, 5'/5, 10'/5 | 1'/5, 5'/4, 10'/4 |
Se dota un tejido de poliéster, cuya finalidad
de uso se encuentra en el sector de los artículos de prendas
deportivas, con un acabado de hidrofobización que corresponde al
principio "hospedador-huésped" mencionado ya
en varias ocasiones. Se forma el sistema "huésped" por un
prepolímero acrílico, el cual se produce a partir de una mezcla de
monómeros que consta de ácido metacrílico, éster dodecílico del
ácido metacrílico y aminoetilmetacrilato de
terc-butilo (SEROPOL QMO 204) según el procedimiento
de polimerización en emulsión. Para la producción de la emulsión de
partida de acrilatos se le añade a la mezcla de monómeros el 10% de
un esteariltriglicérido con respecto a la masa del monómero. El
contenido en materiales sólidos de la emulsión de partida de
acrilato asciende al 35%. El prepolímero acrílico que contiene el
triglicérido muestra un comportamiento de fundido excelente a
50-90ºC, unido a la formación de película deseada y
la orientación autodinámica del triglicérido en la superficie de la
capa. Se introducen con agitación para la producción del baño de
hidrofobización en un recipiente para el agua la emulsión de
partida de acrilato junto con el resto de sustancias químicas, en
parte predispersadas (por ejemplo Aerosil R812S)
Agua | 794 | g/l |
Isopropanol | 50 | g/l |
Emulsión de partida de acrilato al 32% | 150 | g/l |
Aerosil R 812 S | 5 | g/l |
Polivinilpirrolidona K 90 | 1 | g/l |
Se lleva a cabo la aplicación mediante
impregnación del tejido con una aplicación de baño del 55%. Se lleva
a cabo el secado posterior a 110ºC durante 1,5 minutos. Mediante la
condensación posterior tiene lugar una autorreticulación del
prepolímero acrílico, de la cual resulta una resistencia muy alta
frente al lavado.
Los tejidos con acabado según este método
muestran propiedades de hidrofobización muy buenas con una
resistencia frente al lavado muy alta, la cual sólo se logra por lo
demás con agentes de hidrofobización fluorados.
Original | Tras 3 lavados | |
Prueba de pulverización | 100% | 100% |
Absorción del agua | 5% | 7% |
Notas de repelencia | 1'/5, 5'/5, 10'/5 | 1'/5, 5'/5, 10'/5 |
\newpage
[1] H. G. Edelmann, C. Neinhuis,
M. Jarvis, E. Fischer, W. Barthlott,
"Ultrastructure and chemistry of the cell wall
of the moss Rhacocarpus purpurascens: a puzzling architecture among
plants",
Planta (1998) 206,
315-321.
[2] Documento PCT/EP95/02934,
Datos de prioridad: P 44 26 962.5 del
29.07.1994
Solicitante: W. Barthlott,
Título: "Self-cleaning
surfaces of objects and process for producing same".
[3] W. Barthlott, C. Neinhuis,
"Nur was rauh ist, wird von selbst
sauber"
Technische Rundschau Nº 10 (1999),
56-57.
Claims (36)
1. Capa de acabado de hidrofobización u
oleofobización, aplicada sobre una superficie de fibra o de tejido,
que comprende al menos dos componentes de hidrofobización u
oleofobización, comprendiendo un primer componente al menos un
agente dispersante con al menos un componente polar y un segundo
componente al menos una fase apolar dispersada o coloide y
encontrándose los agentes dispersantes y la fase dispersada en un
estado de gel, y distribuyéndose los coloides de la fase dispersada
de manera anisótropa en el agente dispersante, de tal manera que
los coloides se encuentran concentrados en la zona de una superficie
de la capa de acabado, que forma una capa límite de fases entre la
capa de acabado y la atmósfera circundante.
2. Capa de acabado de hidrofobización u
oleofobización según la reivindicación 1, caracterizada
porque la superficie de la capa de acabado presenta una hidrofobia u
oleofobia aumentada o de igual valor frente al agente
dispersante.
3. Capa de acabado según la reivindicación 1,
caracterizada porque la fase dispersada comprende coloides
hidrófobos u oleófobos, que se encuentran concentrados en la
superficie de la capa de acabado en una disposición espacial que
favorece el efecto hidrófobo.
4. Capa de acabado según la reivindicación 3,
caracterizada porque la fase dispersada comprende al menos un
compuesto apolar hidrófobo o una combinación de tales compuestos a
partir de uno de los grupos siguientes:
- aceites de silicona, ésteres y éteres de
grasas modificadas como líquidos apolares de elevado punto de
ebullición,
- ésteres de ácidos grasos, alquil éteres C12 a
C25 y amidas de ácidos grasos policondensadas como materiales
sólidos.
5. Capa de acabado según la reivindicación 4,
caracterizada porque los líquidos apolares de elevado punto
de ebullición comprenden ésteres o éteres de glicerina o ésteres o
éteres de sorbitano.
6. Capa de acabado según la reivindicación 1,
caracterizada porque la fase dispersada comprende partículas
sólidas, que forman en la superficie de la capa de acabado
estructuras de columnas con orientación dirigida, de tal manera que
la microrrugosidad de la superficie genera un efecto
"loto".
7. Capa de acabado según la reivindicación 6,
caracterizada porque la fase dispersada comprende al menos un
compuesto o una combinación de compuestos de uno de los grupos
siguientes:
- ceras micronizadas con tamaños de partícula
entre 0,1 y 50 \mum,
- ceras como productos de poliamida o de
aminoalquilación de grasas modificadas,
- nanopartículas hidrófobas de dióxido de
silicio con tamaños de partícula entre 5-50 nm.
8. Capa de acabado según la
reivindicación 7, caracterizada porque la fase dispersada
comprende ceras micronizadas del grupo de las ceras de poliolefina
y de amida de ácidos grasos, y dióxido de silicio convertido en
hidrófobo.
9. Capa de acabado según la
reivindicación 1, caracterizada porque el agente dispersante
comprende al menos un agente de hidrofobización o una combinación de
agentes de hidrofobización.
10. Capa de acabado según la
reivindicación 9, caracterizada porque los agentes de
hidrofobización proceden del grupo de los derivados de urea,
derivados de epóxido, isocianatos, metacrilatos y acrilatos apolares
de grasas modificadas.
11. Capa de acabado según la
reivindicación 10, caracterizada porque los agentes de
hidrofobización son monómeros, prepolímeros o previamente
policondensados.
12. Capa de acabado según la
reivindicación 1, caracterizada porque el agente dispersante
comprende un aglutinante polimérico.
13. Capa de acabado según la
reivindicación 12, caracterizada porque, el aglutinante
comprende resinas de formaldehído previamente condensadas
reticuladas o sus componentes individuales o compuestos de
prepolímeros o sus componentes individuales del grupo de los
derivados del ácido acrílico, derivados del ácido metacrílico,
isocianatos, poliuretanos.
14. Capa de acabado según la
reivindicación 13, caracterizada porque se seleccionan los
prepolímeros del grupo de los monómeros modificados del ácido
acrílico y del ácido metacrílico.
15. Capa de acabado según la
reivindicación 14, caracterizada porque los prepolímeros
comprenden compuestos de los grupos del éster dodecílico del ácido
acrílico, éster dodecílico del ácido metacrílico, éster del ácido
acrílico y del ácido metacrílico con grupo
terc-butilo terminal, éster del ácido acrílico y del
ácido metacrílico con grupo trimetilsilano, los cuales pueden
convertirse mediante polimerización en emulsión en prepolímeros
reticulables, fundibles, modificados estáticamente.
16. Capa de acabado según una de las
reivindicaciones 13 a 15, caracterizada porque el aglutinante
comprende compuestos que portan grupos de reactividad múltiple.
17. Capa de acabado según la
reivindicación 16, caracterizada porque los compuestos que
portan grupos de reactividad múltiple se seleccionan individualmente
o en combinación del grupo de los polisacáridos, glicerina y
gelatina.
18. Capa de acabado según la
reivindicación 1, caracterizada porque puede convertirse el
estado de gel del agente dispersante y de la fase dispersada
mediante el aporte de energía al menos de manera parcialmente
reversible en un estado de sol.
19. Artículo textil que comprende un
material de soporte seleccionado de un grupo, que comprende
productos planiformes y fibras textiles, y una capa de acabado de
hidrofobización u oleofobización aplicada sobre el material de
soporte según una de las reivindicaciones anteriores.
20. Artículo textil según la
reivindicación 19, caracterizado porque se dispone entre el
material de soporte y la capa de acabado de hidrofobización u
oleofobización una capa de imprimación para la mejor adhesión y
unión de la capa de hidrofobización u oleofobización.
21. Artículo textil según la
reivindicación 20, caracterizado porque el material textil
comprende materiales naturales y porque la capa de imprimación con
respecto al material textil contiene componentes de reticulación y
de reducción de hinchamiento.
22. Artículo textil según la
reivindicación 20, caracterizado porque el material de
soporte comprende fibras sintéticas y de regeneración, tejidos y
productos planiformes y porque la capa de imprimación se forma de
una superficie de material de soporte modificada o de polímeros
sintéticos, naturales o reticulados que contienen grupos hidroxilo,
carbonilo, amino o tiol.
23. Procedimiento para la aplicación de
una capa de acabado sobre un material de soporte del grupo de las
fibras, tejidos y productos planiformes con una capa de
hidrofobización u oleofobización, en el que en una primera etapa se
aplica sobre el material de soporte una dispersión que comprende al
menos un agente dispersante y una fase dispersada según una de las
reivindicaciones 1 a 13, encontrándose la dispersión durante la
aplicación en un estado de sol y convirtiéndose la dispersión en una
etapa posterior en un estado de gel.
24. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 23, caracterizado porque se seca la capa de
acabado hasta un grado de secado de aproximadamente el 5%.
25. Procedimiento según la reivindicación
23, caracterizado porque se produce la dispersión mediante
una emulsión de aceite en agua (A/A) del agente dispersante
hidrófobo en agua y la posterior emulsificación con la fase
dispersada.
26. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 24, caracterizado porque puede convertirse el
estado de gel a través del aporte de energía al menos de manera
parcialmente reversible en el estado de sol.
27. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 23, caracterizado porque se dota antes de la
aplicación de la capa de hidrofobización u oleofobización la
superficie del material de soporte con una capa de imprimación para
la mejor adhesión de la capa de hidrofobización u
oleofobización.
28. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 27, caracterizado porque se proporcionan a
través de la capa de imprimación los grupos reactivos fijados
directa o indirectamente al material de soporte para el enlace
covalente de la capa de hidrofobización u oleofobización.
29. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 27, caracterizado porque el material de
soporte es material de algodón del grupo de las fibras y de material
planiforme formadas de fibras, el cual se impregna para la
generación de la capa de imprimación con una disolución que contiene
reticulantes para evitar una entrada de agua en las fibras de
algodón para reducir de este manera el hinchamiento de la fibra.
30. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 29, caracterizado porque se lleva a cabo la
impregnación mediante la utilización de derivados de la
hexametilolmelamina o dimetiloletilen-urea
parcialmente eterificados y se seca posteriormente el material de
soporte impregnado.
31. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 27, caracterizado porque el material de
soporte es un material de síntesis o de regeneración del grupo de
las fibras, tejidos y productos planiformes y se generan sobre la
superficie del material de soporte mediante la modificación de la
superficie grupos hidroxilo y carbonilo fijados al polímero.
32. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 31, caracterizado porque el material de
soporte es un material de poliéster y la modificación de la
superficie es una saponificación parcial del 0,01 al 1%,
preferiblemente una saponificación parcial del 0,2 al 0,4%.
33. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 27, caracterizado porque el material de
soporte es un material de síntesis o de regeneración del grupo de
las fibras, tejidos y productos planiformes y que se aplican sobre
el material de soporte polímeros que contienen grupos reactivos para
generar la capa de imprimación y se reticulan posteriormente
generándose indirectamente sobre la superficie del material de
soporte grupos hidroxilo, carbonilo, amino y/o tiol fijados al
polímero.
34. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 33, caracterizado porque se seleccionan los
polímeros que contienen grupos reactivos del grupo de los
polisacáridos, lignina, poli(alcohol vinílico) y se lleva a
cabo la reticulación por medio de compuestos del grupo de los
isocianatos y los productos de
\alpha-amilación.
35. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 27, caracterizado porque la dispersión
comprende al menos un agente dispersante una fase dispersada y al
menos un aglutinante.
36. Procedimiento de acabado según la
reivindicación 35, caracterizado porque para la producción de
la dispersión que ha de aplicarse se emulsiona una emulsión que
contiene el agente dispersante o la fase dispersada en una
disolución acuosa que contiene aglutinante.
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