NO146681B

NO146681B - Fremgangsmaate og vandig dispersjon for fremstilling av sammenklebede fiberflorstoffer

Info

Publication number: NO146681B
Application number: NO741035A
Authority: NO
Inventors: Hans-Peter Baumann; Marcel Grossmann
Original assignee: Sandoz Ag
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1974-03-22
Publication date: 1982-08-09
Also published as: AU6735474A; CA1023904A; NO146681C; JPS523028B2; DE2414428C3; FI54152C; SE398761B; US4657957A; FI54152B; GB1469813A; DE2414428A1; CH564627A; JPS49125668A; FR2223497B1; CH460073A4; AT359460B; AR202123A1; ES424743A1; FR2223497A1; NO741035L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av sammenklebede fiberflorstoffer, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at fibrene impregneres med en vandig bindemiddeldispersjon som som termosensibilisator inneholder 1 - 50, fortrinnsvis 5-25 vektdeler pr. 100 vektdeler bindemiddeltørrstoff, av en eller flere forbindelser med formel

hvori,R betyr en rettkjedet eller forgrenet, eventuelt med hydroksylgrupper substituert, alkyl- eller alkenylrest med 10 til 24 karbonatomer,

C H„ , C y H„ og C z H„ betyr uavhengig av hverandre etylen-

x 2x y 2y z 2z •

gruppen C0H., 1, 2-propylengruppen C.H.. eller 1,2-bu-tylengruppen C^Hg, og restene X, Y.. og Z 1 kan i det enkelte tilfelle inneholde kombinasjoner av de ovennevnte alkylengrupper,

r, s og t betyr hver minst 1 og deres sum utgjør høyst 200

med den betingelse at forbindelsen minst inneholder en gruppe /PxH2x^7 <H>r' |<pyH2y>27sH eller /^zH2z£/tH' eller syreaddisjons-

eller kvartærammoniumsalter derav.

Og fiberflorstoffet tørkes deretter ved temperaturer opp til 200°C.

Oppfinnelsen vedrører også en vandig bindemiddeldispersjon for fremstilling av de nevnte sammenklebede fiberflorstoffer. Det vises i denne forbindelse til patentkravene.

Ved oppfinnelsen oppnås at vandringen (migrasjonen) av bindemidlet eller klebemidlet på fibrene forhindres.

Det er ved fremstilling av florstoffer for sammenklebing av de enkelte fibre kjent å anvende bindemidler, som vanlig utgjøres av polymerdispersjoner, f.eks. på basis av akrylnitril eller akrylsyrealkylestere. Ved tørking av fiberflor-ene har imidlertid bindemidlene den uønskede egenskap at de vandrer til overflaten av florstoffet, hvorved f.eks. de fy-sikalske egenskaper.og egaliteten av florstoffet påvirkes.

På grunn av den ujevne anordning av bindemidlet erholdes en manglende styrke av det indre av florstoffet, hvorved det kan opptre fiberforskyvninger og spaltning av florstoffet i enkelte florlag. Det oppstår en endring av "grepet", idet det oppstår et hardere "grep" på den side som bindemidlet er vandret til. En nedsatt slitasjestyrke og en sterkere dannelse av fiberpilling opptrer på den bindemiddelfattige side sammen med fargeforskjell på de to sider eller andre ujevnheter ved anvendelse av fargede bindemiddel-dispersjoner og en dårligere vaske- og rensebestandighet.

I nærvær av en forbindelse med formel I fremviser bindemid-deldispers jonen ikke de ovennevnte ulemper. Det ble funnet at forbindelsene med formel I er utmerket egnet for et fler-tall bindemiddel-dispersjonssystemer som termo-sensibili-seringsmiddel, dvs. at de ved de temperaturer hvor fiberflorstoffene tørkes bevirker en koagulering av bindemiddeldispersjonen og at forbindelsene med formel I ytterligere hindrer en vandring av fargestoffene, hvis disse er blandet inn i bindemiddeldispersjonen. Ved anvendelse av forbindelser med formel I erholder man således en mer ensartet farging og gjennomfarging av fiberflorstoffene. Fremstillingen av forbindelsene med formel I kan skje på i og for seg kjent måte ved at man f.eks. i nærvær av katalysatorer<* >som alkalimetallhydroksyder ved vanlig eller forhøyet trykk og ved temperaturer på 100 til 170°C ved hjelp av etylenoksyd og/eller propylenoksyd og/eller butylenoksyd over-føres de kjente aminer med formel

hvori R, A, m, n og p har den ovennevnte betydning og og Y 2 uavhengig av hverandre er hydrogen eller R-(A)p_^-, med den betingelse at når m er 1, betyr og/eller Y hydrogen,

i deres glykolderivater.

Forekommende 1,2-propylenoksy eller 1,2-butylenoksygrupper

i substituentene X, Y^ og Z^ kan deri ha innlemmet såvel -CH(R)4-CH2-0- som også -CH2-CH(R4)-O-, hvori R4 betyr metyl-eller etylgruppen.

For å oppnå en bedre løselighet i vandige systemer, kan kon-densasjonsproduktene, da de minst fremviser et basisk nitro-genatom, på i og for seg kjent måte med alkyleringsmidler, som f.eks. dimetylsulfat, dietylsulfat, metylklorid eller ben-zylklorid, overføres i de tilsvarende kvartære ammoniumsalter, eller med lavere molekylære karboksylsyrer, som maursyre, eddiksyre, propionsyre, melkesyre eller oksalsyre, eller med uorganiske syrer som fosforsyre, svovelsyre, saltsyre eller sulfaminsyre, overføres i de tilsvarende syresalter. Det kan også foretas omsetning med klorsvovelsyre.

Aminene med formel II kan inneholde alkyl- eller alkenyl-

rester av fettsyrer med 10 til 24 karbonatomer. Alkyl- og alkenylrestene kan være substituert med hydroksylgrupper.

Det foretrekkes alkyl- og alkenylrester av naturlige fett-

syrer med 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 eller 24 karbonatomer,

selv om også rester av fettsyre med 11, 13, 15, 17, 19, 21

og 23 karbonatomer er egnet. Spesielt foretrekkes en blan-

ding av aminer med formel II hvori R står for alkyl- og alkenylrester av naturlige fettsyrer med 10 til 22 karbonatomer. En god blanding av aminer med formel II erholdes når R står for alkyl- og alkenylrester av talgfettsyrer og hovedsakelig restene av de mettede syrer som laurinsyre

(C12) , myristinsyre (c1j}) / palmitinsyre (c16) / stearinsyre (C^g), arachinsyre (c2q)' ^e enkelt umettede syrer som

f.eks. oljesyre (clg) og de dobbelt umettede syrer som f.

eks. linolsyre (clg) •

En like god blanding av aminer med formel II erholdes når

R står for alkyl- og alkenylrestene fra kokosfettsyrer og hovedsakelig rester av de mettede syrer som kaprinsyre (C1Q), laurinsyre (C-^- myristinsyre (C^) , palmitinsyre (C^g) , stearinsyre (C^g) og den umettede oljesyre (C^g) og linol-

syre (clg).

Aminene kan være mono- eller polyaminer, f.eks. di-, tri-, tetra-, penta- eller heksa-aminer, idet nitrogenatomene i disse aminer er forbundet med hverandre over alkylengrupper med 2, 3, 4, 5 eller 6 karbonatomer. Foretrukket er alkylengrupper med 2 eller 3 karbonatomer. Som aminer med formel II kommer f.eks. desylamin, kokosylamin, laurylamin, myris-tylamin, behenylamin, lignocerylamin, talgamin, N-amino-pro-pylkokosylamin, N-aminoetylmyristylamin, N-aminopropylmyris-tylamin, N-aminobutylmyristylamin, N-aminopentylmyristyl-

amin, N-amino-heksylmyristylamin, N-aminoetyloleylamin, N-aminopropyloleylamin, N-aminoetylbehenylamin, N-aminopropyl-behenylamin, N-aminobutyl-behenylamin, N-aminoetylarachinyl-amin, N-aminopropylarachinylamin, N-aminobutylarachinylamin, N-aminoetyltalgamin, N-aminopropyltalgamin, N-aminokokosyl-

dipropylentriamin, N-stearyl-dietylentriamin, N-stearyl-pen-taetylen-heksamin, N-myristyl-dipropylen-triamin, N-myristyl-heksametylendiamin, N-palmityl-dietylen-triamin, N-palmityl-dipropylentriamin, N-oleyl-dipropylentriamin, N-behenyldi-propylentriamin, N-arachinyl-dietylen-triamin, N-lignoceryl-dietyltriamin, N-talg-dipropylen-triamin, N-talg-trietylen-tetraamin, N-talg-tetraetylenpentaamin, N-talg-tripropylen-tetraamin og/eller deres blandinger i betraktning.

Eksempler på aminer og aminblandinger med formel II er opp-ført formelmessig i tabell 1.

TABELL 1

AM r R^NH-(CH2) 3-NH-(CH ) 3-NH2

AM 2 Rj^-NH-(CH2) 3-NH-(CH2) 3-NH-(CH2) 3-NH2

AM 3 R2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2

AM 4 R1-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2

AM 5 RX-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2

AM 6 R1-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH-R1

AM 7 R3- /iNH-(CH2) - J -5NH2

AM 8 R1-NH2

AM 9 R1-NH-(CH2)3-NH2

AM10 ClgH35<-0->CH2-CHOH-CH2-NH-(CH2)2~NH-(CH2)2~NH2

I denne tabell betyr:

betyr alkyl- og alkylrestene av en talgfettsyreblanding R2 betyr alkyl- og alkenylrestene av en kokosfettsyreblanding R3 betyr cetylresten.

Man kan omsette aminet eller aminblandingen med formel II

i vilkårlig rekkefølge med de forskjellige alkylenoksyder.

Således kan man f.eks. omsette aminet eller aminblandingen først med propylenoksyd og deretter med etylenoksyd eller også først med etylenoksyd og deretter med propylenoksyd og eventuelt deretter ennå en gang med butylenoksyd.

Det foretrekkes forbindelser med formel I hvori m = 2, n

2 eller 3 og p = 1, X har den ovennevnte betydning, Y^ be-

tyr /C H„ Q7 og Z betyr /C H_ 0/ . Videre er r, s og t

y ^ y s 2 å 2 t

hver foretrukket større enn 1 og gruppene /TT H„ 07 ZP~ H„ q7

x ir y ^y s og /^■ zS:i2z<^ t ^etyr foretrukket kombinasjoner av etylenoksy-, og/eller 1,2-propylenoksy- og/eller 1,2-butylenoksygrupper.

Sammensetningen av forbindelsene med formel 1 angis eksempel-vis i tabell 2.

Foretrukne forbindelser med formel I er forbindelsene med formel

hvori

R1 betyr alkyl- og alkenylresten av en talgfettsyreblanding,

k + 1 + m betyr et tall fra 5 til 40 og

n + o + p betyr et tall fra 10 til 60, og forbindelsene hvori rekkefølgen av 1,2-etylenoksy og 1,2-propylenoksygruppene er den omvendte. Spesielt foretrukket er slike forbindelser med formel III hvori

k + 1 + m betyr et tall fra 12 til 25 og

n + o + p betyr et tall fra 13 til 34, og forbindelsene hvori rekkefølgen av 1,2-etylenoksy og 1,2-propylenoksygruppene er den omvendte.

De beste produkter har vist seg å være forbindelsene med formel III, hvori

k + 1 + m er lik 21 og

n + o + p er lik 14 eller 24, og forbindelser hvori k + 1 + m er lik 14 og

n + o + p er lik 30 og de forbindelser hvori rekkefølgen av 1,2-etylenoksy og 1,2-propylenoksygruppene er den omvendte.

Ved impregneringen av fiberflorstoffene med bindemiddeldis-persjonene i nærvær av termosensibiliseringsmiddel endres de handelsvanlige bindemiddeldispersjoner, hvis sammensetningen oftest er ukjent, slik at den stabile kolloidale løsning av bindemidlet ved temperaturer hvor tørringen av bindemidlet på fiberflorstoffet finner sted, foretrukket over 30°C, bry-tes og det finner sted en koagulering mellom termosensibiliseringsmidlet, bindemidlet og/eller bindemiddeldispergerings-midlet. Koaguleringstemperaturen kan tilpasses de forskjellige temperaturer, som man ønsker å tørre fiberflorstoffet med, og påvirkes for hvert termosensibiliseringsmiddel og hver bindemiddeldispersjon av mengden av termosensibiliseringsmidlet og pH-verdien av bindemiddeldispersjonen.

Egnede bindemidler kan f.eks. inneholde homo- og kopolymer-

er av butadien, styren, akrylnitril, isobutylen, vinylestere som vinylacetat og propionat, vinylhalogenider, vinyliden-klorid, akrylsyreestere som metyl- og butylakrylat, meta-krylsyreestere, metylen-bis-akrylamid, (metyl)-akrylamid og emulsjonspolymerisasjonskatalysatorer eller dimetylolurin-stoff, dimetylolpropylenurinstoff, diemtylolmelamin, di-metylolmetylkarbamat og deres kryssbindingskatalysatorer.

Da sammenklebingen av de impregnerte fiberflorstoffer i prin-sippet skjer ved enkel tørring av bindemidlet eller ytterligere ved polymerisering eller kondensering av bindemiddel-komponentene på fibrene, er også arten av de anvendte fiberflorstoffer med hensyn til virkningen av termosensibiliseringsmidlet av mindre betydning.

Det kan dermed anvendes fiberflorstoffer av naturlige og syntetiske råstoffer, som f.eks. av bomull, jute, sisal,

ull, silke, viskose, polyamid, polyacrylnitril, polyestere og polypropylen såvel som deres blandinger.

Fremstillingen av impregneringsbadene skjer oftest på i og

for seg kjent måte, f.eks. ved sammenblanding av de enkelte komponenter, idet termosensibiliseringsmidlet for å oppnå en bedre løselighet i vann, anvendes som kvartært ammoniumsalt eller som syresalt.

Hvis det skal fremstilles fargede fiberflorstoffer, kan impregneringsbadet tilsettes fargestoffer, som f.eks. pigmentfargestof-fer.

Mengden av termosensibiliseringsmidlet i impregneringsbadet utgjør 1 til 50 deler pr. 100 deler bindemiddel-tørrstoff, men foretrukket 5 til 25 deler pr. 100 deler bindemiddel-tørrstoff.

Fiberflorstoffet impregneres med impregneringsbadet på i

og for seg kjent måte og tørkes ved temperaturer opp til 200°C, foretrukket ved 120 - 160°C.

I de følgende eksempler betyr deler vektdeler og prosent betyr vektprosent. Temperaturene er angitt i °C.

Eksempel 1

Et mekanisk forbundet fiberflorstoff, bestående av cellull og polyester-krympefibre behandles med et impregneringsbad med følgende sammensetning: 309 deler av en vandig dispersjon som inneholder 41, 5% butadien-akrylnitril-bindemiddel ("Perbunan N Latex

3415 M")

671 deler vann,

20 deler termosensibiliseringsmiddel med formel III

hvori k + 1 + m er lik 21 og

n + o + p er lik 24.

1000 deler.

Koaguleringstemperaturen for den termosensibiliserte bindemiddeldispersjon er 45°C.

pH-verdien av det termosensibiliserte impregneringsbad er 4,5 og badopptagningen (pick up) 200% regnet på tørrvekt av florstoffet.

For tørking av det impregnerte florstoff anvendes en kombi-nasjon bestående av et infrarødt -strålingsfelt og en konveks-jonstørreinnretning. Den i IR-feltet på begge sider såvel som i det indre av fiberflorstoffet frembragte tynne damp-

fase bevirker en sjokkartet koagulering av bindemidlet på

fibrene, hvorved termovandringen (migrasjonen) fullstendig kan forhindres. Resttørkingen gjennomføres i konveksjons-tørreinnretningen ved 150°C.

Dette florstoff fremviser i forhold til et tilsvarende ikke termosensibilisert produkt en vesentlig fordel ved at binde-middelfordelingen er jevn. Av dette følger:

ensartede styrkeegenskaper gjennom hele tverrsnittet,

ingen delaminering,

ikke hardere "grep".

Lignende resultater kan erholdes når det i stedet for en sta-

bilisert butadienakrylnitril-bindemiddeldispersjon f.eks.

anvendes stabiliserte polyakrylater. Sammensetningen av de anvendte handelsprodukter kan ikke nøyaktig angis.

Eksempel 2

Et hydrodynamisk dannet viskose-florstoff behandles som an-

gitt i eksempel 1 med et impregneringsbad med følgende sammen-

setning:

138 deler av en vandig dispersjon som inneholder 46% poly-akrylat-bindemiddel ("prima HA-8").

832,5 deler vann

9,5 deler CI. Pigment Yellow I, Colour Index Nr. 11680,

med formel

20 deler termosensibiliseringsmiddel med formel (III) hvori k + 1 + m er lik 21 og

n + o + p er lik 14.

1000 deler.

Koaguleringstemperaturen for den termosensibiliserte bindemiddel-dispers jon er 63°C.

pH-verdien av det termosensibiliserte impregneringsbad ut-gjør 6,0 og badopptagningen (pick up) 100% regnet på flor-stoffets tørrvekt.

Etter impregneringen tørkes florstoffet i infrarødtfelt på den ene side. Den uten tilsetning av termosensibiliseringsmiddel opptredende ensidige bindemiddel- og fargestoffvan-dring til den side som vender mot IR-strålingen kan fullstendig oppheves under anvendelse av det ovennevnte impregneringsbad .

De ved fremgangsmåten i henhold til eksempel 1 erholdte fordeler kan angis i tillegg på følgende måte: Ingen fargede tosidigheter, dvs. det er ensartet fargestoff-fordeling gjennom hele tverrsnittet,

ingen ensidig forandring av "grepet",

ingen dannelse av fiberpilling.

Eksempel 3

Et spinne-florstoff, bestående av polyesterfibre behandles på faulard etter angivelsen i eksempel 1 med et Klotzbad med følgende sammensetning: 120 deler av en vandig dispersjon som inneholder 40% kar-boksylert i varmen reaktiv nitrillateks ("Hycar" 1570 H36)

845,7 deler vann

16,3 deler CI. Pigment Red 5, Colour Index Nr. 12490, med formel

18 deler termosensibiliseringsmiddel med formel III hvori k + 1 + m er lik 21 og

n + o + p er lik 54.

1000 deler.

Koaguleringstemperaturen for den termosensibiliserte bindemiddeldispersjon er 41°C.

pH-verdien av det termosensibiliserte Klotzbad utgjør 6,0 og bad opptagningen (pick up) 100%, regnet på tørr vekt av florstoffet.

Det foularderte florstoff tørres i en omluftstørreinnretning med en temperatur på 150°C.

De i eksemplene 1 og 2 oppførte fordeler i forhold til et tilsvarende ikke-termosensibilisert produkt lar seg på tilsvarende måte overføre på dette eksempel.

Eksempel 4

414 deler av en vandig dispersjon som inneholder 46% poly-akrylatbindemiddel ("Primal"HA-8), blandes sammen med 50 deler av en 50% vandig løsning av termosensibiliseringsmiddel med formel III, hvori

k + 1 + m er lik 21 og

n + o + p er lik 14.

pH-verdien av den konsentrerte dispersjon er 6,65 og viskos-

Claims

iteten er 72,1 cp. For flor-bindingen kan den for-termosensibiliserte bindemiddeldispersjon fortynnes etter ønske og anvendes for im-pregnering. PATENTKRAV 1. Fremgangsmåte for fremstilling av sammenklebede fiberflorstoffer,karakterisert ved at fibrene impregneres med en vandig bindemiddeldispersjon som som termosensibilisator inneholder 1 - 50, fortrinnsvis 5-25 vektdeler pr. 100 vektdeler bindemiddeltørrstoff, av en eller flere forbindelser med formel hvori R betyr en rettkjedet eller forgrenet, eventuelt med hydroksylgrupper substituert, alkyl- eller alkenylrest med 10 til 24 karbonatomer, A betyr -0-CH2-CH2- eller -0-CH2-CHOH-CH2-X betyr Zc^H^-O^ H Y1 betyr ZCyH2y-Oj^ H eller R- (A) ^-j— Zx betyr /CzH2z-Q7-£ H eller R- (A) p*rj" m betyr et tall fra 1 til 6 n betyr et tall fra 2 til 6 p betyr 1 eller 2 C x H z.x , C y H £5 y og C z H £.' Zt betyr uavhengig av hverandre etylen-

gruppen C^H^, 1,2-propylengruppen C^H^ eller 1,2-but-ylengruppen CU, og restene X, Y, og Z kan i det 4 o 11 enkelte tilfelle inneholde kombinasjoner av de ovennevnte alkylengrupper, r, s og t betyr hver minst 1 og deres sum utgjør høyst 200 med den betingelse at forbindelsen minst inneholder en gruppe </C>x<H>2xQ7rH, ZCyH2yQ7gH eller £^^ 2^ I^ < eller syreaddisjons-eller kvartærammoniumsalter derav, og fiberflorstoffet tørkes deretter ved temperaturer opp til 200°C.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at en eller flere av forbindelsene med formel I anvendes i form av et kvartær-ammoniumsalt eller syreaddisjonssalt.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at man anvender aminer med formel I hvori R betyr alkyl- og alkenylrester av de naturlige fettsyrer med 10 til 22 karbonatomer.
4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at det anvendes aminer med formel I hvori R betyr alkyl- og alkenylrestene av talg-eller kokosfettsyrer.
5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at det anvendes forbindelse med formel I hvori R betyr alkyl- og alkenylrestene av talg- eller kokos-fettsyrer hvori p = 1, m = 2, n=2 eller 3, og og X har den i krav 1 angitte betydning.
6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at r, s og t er større enn 1 og gruppene ^ xli2x^ r' ^ YH2y~^ s °g ^zH2z"^7t Står for kombinasjoner av etylenoksy og/eller 1,2-propylenoksy og/eller 1,2-butylenoksygrupper.
7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at man anvender forbind- elser med formel hvori betyr alkyl- og alkenylrestene av talgfettsyre,

k + 1 + m betyr et tall fra 5 til 40

n + o + p betyr et tall fra 10 til 60, eller forbindelsen hvori rekkefølgen av 1,2-etylenoksy- og 1,2-propylen-oksygrupper er den omvendte.
8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at det anvendes forbindelser med formel III hvori

k + 1 + m betyr et tall fra 12 til 25 og

n + o + p betyr et tall fra 13 til 34, eller forbindelsene hvori rekkefølgen av 1,2-etylenoksy- og 1,2-propylenoksygruppene er den omvendte.
9. Fremgangsmåte som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved at det anvendes forbindelser med formel III hvori

k + 1 + m er lik 21 og

n + o + p er lik 14 eller 24, eller forbindelsene hvori rekkefølgen av 1,2-etylenoksy- og 1,2 propylenoksygruppen er den omvendte.
10. Fremgangsmåte som angitt i krav 7 eller 8,karakterisert ved at det anvendes forbind-eiser med formel III hvori

k + 1 + m er lik 14 og

n + o + p er lik 30.
11. Vandig bindemiddeldispersjon for fremstilling av sammenklebede fiberflorstoffer,

karakterisert ved at dispersjonen som termosensibilisator inneholder 1-50, fortrinnsvis 2-25 vektdeler pr. 100 vektdeler bindemiddeltørrstoff, av en eller flere forbindelser med formel I som angitt i krav 1.