SE1050031A1

SE1050031A1 - Metod för att tillverka en vattenavvisande cellulosatextil samt motsvarande textilprodukt

Info

Publication number: SE1050031A1
Application number: SE1050031A
Authority: SE
Inventors: Armando Cordova; Ali Naderi
Original assignee: Organoclick Ab
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2011-07-15
Also published as: WO2011086012A1; SE534473C2

Abstract

En metod för att tillverka en vattenavvisande cellulosatextil och en cellulosatextil tillverkadmed en sådan metod. Metoden omfattar; tillhandahålla med en lösning av en syra med pKa<1.o i en Ca-C., alkohol valfritt innehållande vatten; tillhandahålla med enalkylalkoxisilanförening; effektivt blanda lösningen och alkylalkoxisilanföreningen för atttillverka en silaniserande komposition; kontakta cellulosatexilen med den silaniserandekompositionen; härda cellulosatextilen kontaktad med kompositionen vid en temperaturav ioo°C eller högre tills den är huvudsakligen torr; valfritt skölja den behandlade textilenmed ett vatteninnehållande media för att ta bort syran och valfritt torka den'cvâttbehandlade textilen.

Description

15 20 25 30 35 2 tyget samt torkning av tyget i ett automatisk tvätt- och torksystem, vid en temperatur på 135 °F (57 °C) eller vid förhöjd temperatur. pH av kompositionen visas vara 1.5 eller högre.

EP 1 400 625 A2 beskriver en process för att behandla ytan av ett cellulosasubstrat som innefattar att kontakta substratet med en silanförening av den allmänna formeln (X)4_ n-Si~Rn, där R är en kolvätekedja från C7 till C25 och X är en Cl to C4 alkoxi grupp.

Behandlingen utförs i en vattenhaltig eller alkoholhaltig miljö. Det behandlade substratet härdas vid en temperatur från 40 °C till 150 °C.

UPPFINNINGENS SYFTE Ett syfte med uppfinningen är att ta fram en metod för att tillverka en cellulosatextil som är permanent vattenavvisande så att den kan tvättas i tvättmaskiner i hushållsbruk eller i tvättinrättningar.

Ett annat syfte med uppfinningen är att ta fram en metod av detta slag som är attraktiv från en ekonomi- och miljösynvinkel.

Ett annat syfte med uppﬁnningen är att ta fram en metod av detta slag, som passar och är fördelaktig för behandling av cellulosatextil i industriell skala. Ännu ett syfte med uppfinningen är att ta fram en vattenavstötande cellulosa textil.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en silaniserande komposition för cellulosatextiler.

Ytterligare syften med uppfinningen kommer att framgå från den följande korta beskrivningen av uppfinningen samt föredragna utförningsexempel av denna samt från de bifogade kraven.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Enligt föreliggande uppﬁnning beskrivs en metod för att göra en cellulosa textil vattenavstötande. Metoden omfattar att tillhandahålla en lösning av en syra med pKa <1.0 i en C2-C4 alkohol, valfritt innehållande vatten; tillhandahålla en alkyltrialkoxisilan; effektivt blanda lösningen och alkyltrialkoxisilanföreningen för att tillverka en silaniserande komposition; kontakta cellulosatexilen med den silaniserande kompositionen; härda cellulosatextilen som har kontaktats med kompositionen vid en temperatur på 1oo °C eller lO 15 20 25 30 35 mer tills den är väsentligen torr; valfritt tvätta den behandlade textilen med ett vattenhaltigt medium för att ta bort syran; valfritt torka den tvättade textilen.

Cellulosatextilen kan kontaktas med den silaniserande kompositionen på vilket som helst passande sätt, såsom doppning, bestrykning med roller eller pensel samt sprayning. Den silaniserande kompositionen kan kontaktas med textilen på så sätt att den väsentligen genomblötlägger textilen eller bara blöter textilen till ett önskat djup från ytan av textilen på vilken den är applicerad.

Metoden enligt uppfinningen kan inkorporeras i en textiltillverkningsprocess, exempelvis genom användning av standardmässiga påläggningsprocesser, impregneringsprocesser, sprayningsprocesser samt ytbeläggningsprocesser.

Mest föredragna C1-C4 alkoholer enligt uppfinningen är isopropanol och tert-butanol samt blandningar av dessa. Etanol, n-propanol, butanol-1 och/ eller butanol-2 är också föredragna.

Det är att föredra för alkyltrialkoxisilan enligt uppfinningen att vara av ett sådant slag som beskrivs av den allmänna formeln RI (OR2)3Si, varvid RI är en rak, grenad eller cyklisk, mättad eller omättad Cg-Cn alkyl. R2 är metyl, etyl, butyl, tert-butyl, eller isopropyl. RI är företrädesvis raka och mättade för att möjliggöra bättre packning av kedjorna vid textilgränssnittet, men grenade, cykliska och / eller icke-mättade kedjor är också tänkbara.

Mer föredraget är en alkyltrialkoxisilan varvid RI är en rak eller grenad Clz-Clg alkyl. Mest föredraget är en alkyltrialkoxisilan varvid R1 är en rak eller grenad Cm-Cló alkyl, i synnerhet hexadecyltrimetoxisilan.

I metoden enligt uppfinningen agerar syrakomponenten som katalysator. Medan syrakatalys kan tillhandahållas, i princip, av ett brett utbud av oorganiska syror och organiska syror är en katalysator med pKa of <1.5, i synnerhet <1.o, som är väsentligen icke ﬂyktig vid normalt tryck och temperaturer upp till 200 °C, att föredra. Organiska sulfonsyror uppfyller dessa krav och har visat sig vara speciellt användbara i metoden enligt uppfinningen. En fördragen syra enligt uppﬁnningen är därför en organisk sulfonsyra, speciellt en vald från gruppen bestående av bensensulfonsyra, p- toluensulfonsyra, m-toluensulfonsyra, naftalensulfonsyra, kamfersulfonsyra, metansulfonsyra. lO 15 20 25 30 35 En viktig del av metoden enligt uppfinningen är härdningstemperaturen, vilken är minst 100 °C, företrädesvis minst 120 °C, mer företrädesvis minst 140 ”C eller 150 °C, och ännu mer företrädesvis upp till 200 °C. Härdningstiden är ungefär omvänt proportionell till härdningstemperaturen. Således, härdning vid högre temperaturer kan utföras vid en motsvarande kortare tid, t ex. i ett par minuter eller i omkring från 1 min till 3 min i en förvärmd ugn vid en temperatur på mellan 150 °C till 200 °C . En fackman skulle förstå att luftkonvektion under torkning, tjocklek samt densitet på tyget och andra fysiska parametrar av tyget, kommer att påverka härdningstemperaturen vid en given torktemperatur. Vid valet av torkningsvillkor, skall övervägning också ges till stabilitet av färg eller färger med vilka tyget har blivit färgat. Med metoden enligt uppﬁnningen fortsätter härdningen tills tyget är väsentligen torrt, det vill säga, har ett lösningsmedelsinnehåll under 5 vikt % och till och med under 2 vikt %. I denna ansökan inkluderar ”torkning” avdunstning av lösningsmedel annat än vatten; ”väsentligen torrt” betyder väsentligen avsaknad av vatten och/ eller lösningsmedel.

Eftersom föredragen syrakatalysator enligt uppfinningen är företrädesvis icke ﬂyktig, måste den tas bort från tyget efter härdning. Syrakatalysatorn enligt uppfinningen tas lätt bort genom tvättning med vatten, valfritt innehållandes tensider vanligt förekommande i maskintvättmedel.

Vatteninnehållet i den silaniserande kompositionen är 5.0 vikt % eller mindre, i synnerhet 0,5% eller mindre enligt en föredragen aspekt av uppfinningen. Ett lågt vatteninnehåll främjar reaktionen av alkylalkoxisilanföreningen med cellulosans hydroxylgrupper på tyget.

En utförningsform av uppfinningen omfattar följande steg vid tillämpning av metoden enligt uppfinningen i samband med en standardiserad industriell uppfinningsprocess såsom en fyllnings process, impregneringsprocess, sprayningsprocess, ytbeläggningsprocess eller en evakueringsprocess. Först blandas syrakatalysatorn enligt uppfinningen och lösningsmedlet enligt uppfinningen tills katalysatorn är fullständigt upplöst. Sen blandas alkylalkoxisilan komponenten i katalysatorlösningen. Kompositionen appliceras på tyget. Tyget passerar genom en härdningsstation, såsom en ugn som hålls vid en temperatur på 15o°C till 2oo°C under ungefär 1-3 minuter.

Enligt en annan föredragen aspekt av uppfinningen, så görs den silaniserande kompositionen enligt uppﬁnningen direkt före den appliceras på en textil, i synnerhet genom att en förblandad lösning av syrakatalysatorn enligt uppfinningen i lösningsmedlet lO 15 20 25 30 35 enligt uppﬁnningen blandas med alkyltrialkoxisilanföreningen enligt uppﬁnningen direkt före appliceringen på en textil. En sådan blandning och applicering är företrädesvis utförd på ett kontinuerligt sätt.

En vattenavstötande textil framtagen eller framtagningsbar med metoden enligt uppﬁnningen innefattas också av uppfinningen.

Enligt en ytterligare utförningsform av uppﬁnningen innefattas en cellulosatextilhydrofobiserande komposition som innehåller eller väsentligen består av en alkyltrialkoxisilanförening enligt den allmänna formeln Rl (OR2)3Si, varvid Rl är en rak eller grenad, mättad eller omättad Cs-CQZ alkyl, särskilt C12 till C18 alkyl, och R2 är metyl, etyl, butyl, tertbutyl, eller isopropyl; en C2-C4 alkohol; en organisk sulfonsyra; valfritt vatten. Det är föredraget för den organiska sulfonsyran att bli vald från gruppen som består av bensensulfonsyra, p-toluensulfonsyra, m-toluensulfonsyra, naftalensulfonsyra, kamfersulfonsyra, metansulfonsyra. Ett vatteninnehåll på 5.0 vikt % eller mindre, i synnerhet 0.5 % eller mindre är att föredra.

En komposition som också är föredragen enligt uppﬁnningen innehåller från 2 vikt % till 10 vikt %, mer företrädesvis från 2 vikt % till 5 vikt % av alkyltrialkoxisilan och från 0.05 vikt % till 1.0 vikt %, mer företrädesvis från 0.1 vikt % till 0.5 vikt % av en organisk sulfonsyra.

Uppﬁnningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till några föredragna utförningsformer, som ges som en exempliﬁering av uppﬁnningen men som inte skall förstås som begränsande för uppﬁnningens omfattning.

DETALJERAD BESKRIVNING Material Etanol 99.5 %, Kemetyl AB 2-Propanol, Sigma Aldrich 2-Metyl-2-propanol, Sigma Aldrich Bensensulfonsyra, Sigma Aldrich p-Toluensulfonsyra, Sigma Aldrich Oxalsyra, Sigma Aldrich Kamfersulfonsyra, Sigma Aldrich Hexadekyltrimetoxisilan, Evonik Degussa Chemicals lO 15 20 25 30 35 Bestämning av motstånd mot ytvätning (spray test) av tyger Europeisk standard EN 24 920 (ISO 4920:1981). Princip: En specificerad mängd vatten sprayas på ett provexemplar av en textil monterad på en ring. Provexemplaret är placerat i en vinkel av 45° i förhållande till munstycket. Mitten av det standardiserade munstycket är placerat med ett givet avstånd ovanför centrum av provexemplaret. En viss mängd vatten fylls i en behållare placerad ovanför munstycket samt i kommunikation med det. Spray betyg bestäms visuellt och/ eller med fotograﬁ. Den femgradiga spraybetygsskalan enligt ISO 5 - ISO 1 motsvarar 100 %, 90 %, 80 %, 70 %, samt 50 %, respektive, av provet som klarat vätning.

Bestämning av motstånd mot vattenpenetration-Hydrostatiskt tryck test Internationell standard ISO 811-1981. Princip: Textilprovexemplaret utsätts för ett ständigt ökande tryck av vatten på en sida tills penetration fås på tre ställen. Det tryck vid vilket vattnet penetrerar tyget på det tredje stället noteras. Ett högt penetreringstryckvärde innebär således ett högt motstånd mot vattenpenetrering.

Silaniserings förfarande 0.35 g av den organiska syrakatalysatorn tillsattes till alkoholen (94.65 g) i en 250 ml glasbägare. Katalysatorn löstes upp genom omrörning av lösningsmedlet under 5 minuter.

Till den klara lösningen av katalysatorn i alkoholen injicerades 5.0 g av hexadecyltrimetoxisilan under kraftig omrörning för att bilda den flytande silaniserande kompositionen. Omrörningen fortsatte enligt tidsperiod som är indikerad i tabell 1 (Textilkontaktfördröjning: 30 sek,.180 sek eller 1800 sek). En 2g bit av torkad bomullstextil nedsänktes i den silaniserande kompositionen under 10 sekunder och torkades i en förvärmd ugn vid temperatur och tid som ges ur tabell 1. De vattenavstötande egenskaperna av den behandlade textilen före och efter tvättning med en vattenlösning a hushållstvättmedel (Skona®, pH > 10) utvärderades (tvätttemperatur 6o°C) genom att testa textilen med de standardiserade testerna SS-EN 24 920 samt ISO 811-1981.

Resultaten är summerade i exempel 1-14 i tabell 1 nedan.

Tabell 1 Ex. WR- WP- Tvätt Lösníngs Katalysat Textil Tork Tork test* test** medel or kontakt temp. tid, fördröjning, °C min sek 1 100 455 0 EtOH, Bz-SOSH 30 150 3 70 100 1 99.5% 50 50 2 2 100 435 o EtOH 30 70 110 1 95 % 50 60 2 3 70 350 0 180 70 100 1 50 60 2 4 100 480 o 1800 70 I 100 1 50 70 2 5 100 410 0 2-Mety1- 30 70 180 1 2- 50 150 2 propanol 50 135 3 50 180 4 50 120 5 6 100 420 0 180 70 130 1 50 160 2 50 160 3 70 230 4 50 150 5 7 100 365 0 1800 70 150 1 50 140 2 50 170 3 70 240 4 50 150 5 8 100 420 0 2- Bz-SO3H 30 150 70 170 1 Propanol 50 110 2 50 140 3 50 150 4 50 95 5 9 100 415 o 180 70 140 1 I 50 120 2 50 130 3 50 180 4 50 100 5 10 100 410 0 1800 70 160 1 50 130 2 50 130 3 50 150 4 50 110 5 11 100 385 o 2- p-Toluen- 30 150 100 260 1 Propanol SO3H 70 190 2 50 90 4 12 100 330 0 Oxalsyra 30 100 150 1 70 90 2 50 80 4 13 100 290 0 Kamfer- 30 100 205 1 SO3H 80 180 2 50 130 4 14 100 450 0 30 200 100 190 1 70 80 2 70 150 4 lO 15 20 * Vattenavstötningstest EN 24920; **Vatten penetreringsmotståndstest Test ISO 811 Användning av saltsyra som katalysator En silaniserande procedur utfördes enligt ovan, men istället för organisk syrakatalysator användes antingen 0.04 M eller 12 M saltsyra (HCl). Vatteninnehållande HCl katalysatorlösning som indikeras i tabell 2 löstes i 94.9 g isopropanol och blandades med 5.0 g av hexadekyltrimetoxisilan under 2 min. En 2g bit av torkad bomullstextil nedsänktes i den silaniserande kompositionen under 10-20 sekunder och torkades i en förvärrnd ugn vid 150°C under 3 minuter. De vattenavstötande egenskaperna av den behandlade textilen före och efter tvättning med en vattenlösning av hushållstvättmedel (Skona®, pH > 10) utvärderades (tvättemperatur 60°C) genom att testa textilen med de standardiserade testerna SS-EN 24 920 samt ISO 811. Resultaten är summerade i exempel 15-17 i tabell 2 nedan.

Tabell 2 Ex. WR- WP- Tvätt Lösnings Katalysator Textil Tork Tork test* test** medel kontakt temp., tid, fördröjnin °C min _ g, sec 15 o o 0 2- HCl (o,04 60 150 3 - - 1 Propanol M) 0,1 ml 16 70-80 388 0 2- HCl (12 M) 60 70 350 1 Propanol 0,1 ml 17 1oo 500 o 2- HCl (12 M) 60 80-90 388 1 Propanol 1 ml * Vattenavstötningstest EN 24920; **Vatten penetreringsmotståndstest Test ISO 811

Claims

10 15 20 25 30 35 10 KRAV

1. En metod för att göra en cellulosatextil vattenavstötande, omfattande: tillhandahållande av en lösning av en syra med pKa <1.0 i en C2-C4 alkohol valfritt innehållandes vatten; tillhandahållande av med en alkyltrialkoxikiselförening; effektivt blanda lösningen och alkylalkoxikiselföreningen för att tillverka en silaniserande komposition; kontakta cellulosatextilen med den silaniserande kompositionen; efterbehandla cellulosatextilen kontaktad med kompositionen vid en temperatur på 10o°C eller högre tills den är huvudsakligen torr; valfritt skölja den behandlade textilen med ett vatteninnehållande media för att ta bort syran och valfritt torka den sköljbehandlade textilen.

2. Metoden enligt krav 1, varvid C2-C4 alkoholen väljs från isopropanol samt tertbutanol.

3. Metoden enligt kraven 1 eller 2, varvid alkyltrialkoxisilanföreningen är av den allmänna formeln R1(OR2)3Si, varvid RI är rak, grenad eller cyklisk, mättad eller omättad Cg-Cn alkyl, och R2 metyl, etyl, butyl, tert-butyl eller isopropyl.

4. Metoden enligt krav 3, varvid RI är rak eller grenad C12-C1s alkyl.

5. Metoden enligt krav 3, varvid Rl är rak eller grenad Cm-Clf, alkyl.

6. Metoden enligt krav 3, varvid alkyltrialkoxisilanföreningen är hexadekyltrimetoxisilan.

7. Metoden enligt något av kraven 1 till 6, varvid syran är en organisk sulfonsyra.

8. Metoden enligt kravet 7, varvid den organiska sulfonsyran är vald från gruppen som består av bensensulfonsyra, p-toluensulfonsyra, m-toluensulfonsyra, naftalensulfonsyra, kamfersulfonsyra, metansulfonsyra.

9. Metoden enligt något av kraven 1 till 8, varvid härdningstemperaturen är 120 °C eller 150 °C till 200 °C.

10. Metoden enligt något av kraven 1 till 9, varvid vatteninnehållet av den silaniserande kompositionen är 5.0 vikt % eller mindre, i synnerhet 0.5 % eller mindre.

11. En vattenavstötande textil framtagen eller framtagningsbar med metoden enligt något av kraven 1 till 10. lO 15 ll

12. En cellulosatextilhydrofobiserande komposition innehållandes eller väsentligen innehållandes alkyltrialkoxisilan enligt den allmänna formeln R1 (OR2)3Si, varvid RI är rak eller grenad, mättad eller omåttad Cg-C22 alkyl, i synnerhet C12 till C18 alkyl, samt R2 är metyl, etyl, butyl, tertbutyl or isopropyl; en C1-C4 alkohol; en organisk sulfonsyra; Valfritt Vatten.

13. Kompositionen enligt kravet 12, varvid den organiska sulfonsyran är vald från gruppen som består av bensensulfonsyra, p-toluensulfonsyra, m-toluensulfonsyra, naftalensulfonsyra, kamfersulfonsyra, metansulfonsyra.

14. Kompositionen enligt något av kraven 11 to 13, varvid vatteninnehållet år 5.0 vikt % eller mindre, i synnerhet 0.5 % eller mindre.

15. Kompositionen enligt något av kraven 12 till 14, innehållandes från 2 vikt % till 10 vikt %, företrädesvis från 2 vikt % till 5 vikt % av alkyltrialkoxikísel och från 0.05 vikt % till 1.0 vikt %, företrädesvis från 0.1 vikt % till 0.5 vikt % av en organisk sulfonsyra.