WO2000032866A1 - Hydrophobiermittel für die textilausrüstung - Google Patents

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Ludwig BÖNNIGER
Wolfgang TÜRK
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    • D06M2200/10—Repellency against liquids
    • D06M2200/12—Hydrophobic properties

Definitions

  • the present application relates to water repellents for textile finishing, a process for the hydrophobic finishing of textiles and the use of certain fatty substances as water repellents.
  • hydrophobic finishing of textiles water repellents based on polysiloxanes, fluorocarbons or mixtures of aluminum or zirconium salts with paraffins are generally used (compare “Handbuch der Textilhilhilstoff”, A. Chwala, V. Anger, Verlag Chemie, New York 1977, Chapter 3.24 "Phobierstoff", page 735 ff).
  • the hydrophobic finishing of textiles serves to make them either water-repellent or water-impermeable.
  • the hydrophobizing agent is applied to the fibers of the textiles and is arranged there so that the hydrophobic parts of the molecule are perpendicular to the fiber surface. In this way, the tendency of the water to spread over the entire surface is greatly reduced.
  • the water takes on the spherical shape due to the cohesive forces and pearls off the textile surface.
  • hydrophobizing agents described in the prior art in particular the zirconium salt-containing paraffin emulsions, such as are described, for example, in DD-A1-218 564, enable sufficient hydrophobization of textile fabrics, there is the problem that such agents are not or not sufficiently biodegradable are.
  • paraffin emulsions when such paraffin emulsions are applied via a padder, paraffin deposits are observed on the paddle rollers after a longer period of time, which make cleaning the rollers and thus a costly interruption of the production process necessary.
  • hydrophobizing compositions which meet all the application requirements of the textile industry - in particular cause little or no deposits on the machine parts and at the same time are biodegradable.
  • a hydrophobizing agent for textile finishing which contains a zirconium salt in combination with a fatty substance, which is selected from the group of a) branched or unbranched, symmetrical or asymmetrical dialkyl ether with a total of 8 to 44 carbon atoms and / or the b) esters of branched or unbranched C12-22 fatty acids with branched or unbranched C-8-22 fatty alcohols and / or c) branched or unbranched, symmetrical or unsymmetrical dialkyl ketones with a total of 8 to 44 C atoms.
  • a fatty substance which is selected from the group of a) branched or unbranched, symmetrical or asymmetrical dialkyl ether with a total of 8 to 44 carbon atoms and / or the b) esters of branched or unbranched C12-22 fatty acids with branched or unbranched C-8-22 fatty alcohols and / or c) branched or unbranched,
  • Zirconium acetate is particularly preferred.
  • the fatty substances are known alkyl ethers of the general formula R 1 -0-R 2 , where R 1 and R 2 each represent alkyl radicals having 1 to 22 carbon atoms. The total number of carbon atoms in the molecule is 8 to 44. Both symmetrical ethers, ie R 1 and R 2 are identical, or unsymmetrical ethers (R 1 ⁇ R 2 ) can be used.
  • the alkyl radicals R 1 and R 2 can be saturated, unsaturated, branched or unbranched. Those ethers whose radicals R 1 or R 2 have a C chain length of 10 to 22 are particularly preferred.
  • the total carbon number of the ethers is preferably 20 to 44.
  • Preferred ethers are, for example, dibehenyl ether, distearyl ether, dipalmityl ether or dimyristyl ether.
  • An example of an asymmetrical ether is ethylhexyleicosyl ether.
  • the ethers can be prepared by all known technical processes.
  • esters of branched or unbranched C12-22 fatty acids with branched or unbranched C8-22 fatty alcohols are suitable.
  • Suitable fatty acids are, for example, caprylic, pearlagon, capric, undecane, tridecane, myristic, pentadecane, palmitic, heptadecanoic, octadecanoic, nonanoic, arachic or behenic acid.
  • Suitable fatty acids are, for example, caprylic, pearlagon, capric, undecane, tridecane, myristic, pentadecane, palmitic, heptadecanoic, octadecanoic, nonanoic, arachic or behenic acid.
  • Fatty alcohols are, for example, capryl-caprin, lauryl, myristyl, palmityl, stearyl, arachidyl or Behenyl alcohol.
  • the water repellents can contain dialkyl ketones of the formula R 3 -CO-R 4 with a total of 8 to 44 carbon atoms.
  • alkyl methyl ketones such as octanonanon-2, nonanon-2, undecanon-2, dodecanon-2, tridecanon-2, tetradecanon-2, pentadecanon-2, heptadecanon-2, octadecanon-2, nonadecanon-2, pentadecanon-2, Heptadecanon-2, Octadecanon-2, Nonadecanon-2, Eicosanon-2 or Dodecasanon-2 can be used.
  • Symmetrical ketones such as Undecanon-6, Tridecanon-7, Pentadecanon-8, Heptadecanon-9, Nonadecanon-10, Tricosanon-12, Hentriacontanon-16, Pentatricanon-18, Nonatricontanon-20 or Triatetracontanon-22 are also suitable.
  • the ketones can be prepared by all methods known to those skilled in the art, for example by oxidation or dehydrogenation of secondary alcohols.
  • the water repellents according to the invention are preferably in the form of an aqueous emulsion. Water is then contained in amounts between 10 and 90% by weight.
  • the compositions preferably contain 30 to 80% by weight and in particular 40 to 60% by weight of water.
  • the zirconium salts are generally present in amounts of 1 to 20% by weight, preferably in amounts of 5 to 15% by weight and in particular in amounts of 5 to 10% by weight.
  • the fatty substances a) to c) are preferably present in the compositions in amounts of 10 to 95% by weight, in particular in amounts of 15 to 60% by weight and particularly preferably in amounts of 10 to 30% by weight.
  • the agents can contain other suitable ingredients in addition to the salts and the fatty substances, in particular emulsifiers, but also anti-slip agents, wet fastness improvers, grip products, plasticizers, solvents, for example ethanol, n-propanol or i-propanol and pH regulators such as organic acids or bases.
  • the pH of the aqueous emulsions is in the acidic range, preferably it is less than 4.5 and in particular it is in the range from 2.0 to 3.5.
  • the auxiliary substances are present in minor amounts between 0.5 and 5% by weight. As a rule, the agents according to the invention contain such auxiliaries in total in amounts of at most 10 wt.
  • the agents according to the invention are produced in a manner known per se by mixing the raw materials with water, heating them to temperatures between 40 and 90 ° C. and homogenizing them. Average particle sizes of less than 250 nm should be achieved. The average particle sizes are preferably in the range from 100 to 200 nm. After cooling, they can be used without further treatment.
  • the agents are usually in the form of an aqueous emulsion Applied to the textiles with the help of a foulard.
  • the agents according to the invention are suitable for the hydrophobic finishing of textiles made of synthetic or natural fibers, especially for cotton textiles.
  • a process for the hydrophobic finishing of textiles is claimed, agents according to the above description being suitably applied to the textiles. Furthermore, the use of these agents for the hydrophobic finishing of textiles is claimed.
  • Emulsifier 2.8% by weight
  • the agents were prepared as follows: The raw materials were presented, heated to 85 ° C. and homogenized. The agents were then cooled to 20 ° C.
  • the agents had pH values in the range from 2.8 to 3.0.
  • the particle size was in the range from 200 to 250 nm.
  • the Schopper test was carried out in accordance with DIN EN 20811: test fabric 100% CO (approx. 300 g / m 2 ), equipped with 150 g / l emulsion. Fleet intake 86%. Drying at 140 ° C.
  • the friction resistance was tested with a continuous runner with 120 g / l liquor, 5 bar pressure and a speed of 20 m / minute.
  • the friction resistance was interrupted when deposits on the paddle roller were recognizable:

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Abstract

Beansprucht werden biologisch abbaubare Hydrophobiermittel für die Textilausrüstung, die neben Aluminium- oder Zirkonsalzen noch Fettstoffe enthalten, ausgewählt aus der Gruppe der: a) verzweigten oder unverzweigten, symmetrischen oder unsymmetrischen Dialkylether mit insgesamt 8 bis 44 C-Atomen und/oder der b) Ester aus verzweigten oder unverzweigten (C12-22) Fettsäuren mit verzweigten oder unverzweigten C8-22 Fettalkoholen und/oder c) verzweigten oder unverzweigten, symmetrische oder unsymmetrische Dialkylketone mit 8 bis 44 C-Atomen.

Description

Hydrophobiermittel für die Textilausrüstung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung betrifft Hydrophobiermittel für die Textilausrüstung, ein Verfahren zur hydrophoben Ausrüstung von Textilien und die Verwendung bestimmter Fettstoffe als Hydrophobiermittel.
Stand der Technik
Zur hydrophoben Ausrüstung von Textilien werden in der Regel Hydrophobierungsmittel auf Basis von Polysiloxanen, Fluorkohlenwasserstoffen oder Mischungen von Aluminium- oder Zirkonsalzen mit Paraffinen eingesetzt (vergleiche dazu „Handbuch der Textilhilfsmittel", A. Chwala, V. Anger, Verlag Chemie, New York 1977, Kapitel 3.24 „Phobiermittel", Seite 735 ff). Die hydrophobe Ausrüstung von Textilien, insbesondere bei Wetterschutzbekleidung, dient dazu, diese entweder wasserabweisend oder wasserundurchlässig zu machen. Das Hydrophobiermittel wird auf die Fasern der Textilien aufgebracht und ordnet sich dort so an, daß die hydrophoben Molekülteile senkrecht zur Faseroberfläche stehen. Auf diese Weise wird das Bestreben des Wassers, sich über die ganze Fläche auszubreiten stark herabgesetzt. Das Wasser nimmt aufgrund der Kohäsionskräfte die Kugelform an und perlt von der Textiloberfläche ab.
Obwohl die im Stand der Technik beschriebene Hydrophobiermittel, insbesondere die zirkonsalzhaltigen Paraffinemulsionen, wie sie zum Beispiel in der DD-A1-218 564 beschrieben werden, eine ausreichende Hydrophobierung von textilen Flächengebilden ermöglichen, besteht das Problem, daß derartige Mittel nicht oder nicht ausreichend biologisch abbaubar sind. Außerdem beobachtet man bei der Auftragung solcher Paraffinemulsionen über einen Foulard nach längere Laufzeit auf den Foulardwalzen Paraffinablagerungen, die eine Reinigung der Walzen und somit eine kostenintensive Unterbrechung des Produktionsverfahrens notwendig machen. Es bestand daher Bedarf, hydrophobierende Zusammensetzungen bereitzustellen, die allen anwendungstechnischen Anforderungen der Textilindustrie entsprechen - insbesondere keine oder nur geringe Ablagerungen auf den Maschinenteilen hervorrufen und zugleich biologisch abbaubar sind. Es wurde gefunden, daß eine Kombination aus Zirkonsalzen mit bestimmten Fettstoffen zu Hydrophobiermitteln führt, die in Bezug auf die Ausrüstung vergleichbare Werte wie die an sich bekannten Paraffin-Emulsionen liefem, gleichzeitig aber auch die Anforderungen nach biologischer Abbaubarkeit erfüllen. Weiterhin ist die Tendenz zur Bildung von Ablagerungen auf Maschinenteilen während der Applikation der Mittel verringert.
In einer ersten Ausführungsform wird ein Hydrophobiermittel für die Textilausrüstung beansprucht, welches ein Zirkonsalz in Kombination mit einem Fettstoff enthält, der ausgewählt ist aus der Gruppe der a) verzweigten oder unverzweigten, symmetrischen oder unsymmetrischen Dialkylether mit insgesamt 8 bis 44 C-Atomen und/oder der b) Ester aus verzweigten oder unverzweigten C12-22 Fettsäuren mit verzweigten oder unverzweigten C-8-22 Fettalkoholen und/oder c) verzweigten oder unverzweigten, symmetrischen oder unsymmetrischen Dialkylketone mit insgesamt 8 bis 44 C-Atomen.
Als Zirkonsalze können alle im Stand der Technik bekannten Verbindungen verwendet werden. Zirkonacetat ist aber besonders bevorzugt.
Bei den Fettstoffen handelt es sich um an sich bekannte Alkylether der allgemeinen Formel R1-0-R2, wobei R1und R2 jeweils für Alkylreste mit 1 bis 22 C-Atomen stehen. Die Gesamtzahl an C-Atomen im Molekül beträgt 8 bis 44. Es können sowohl symmetrische Ether, d.h. R1 und R2 sind identisch, oder unsymmetrische Ether (R1 ≠ R2) eingesetzt werden. Die Alkylreste R1 und R2 können gesättigt, ungesättigt, verzweigt oder unverzweigt sein. Besonders bevorzugt sind solche Ether, deren Reste R1 bzw. R2 eine C-Kettenlänge von 10 bis 22 aufweisen. Die Gesamtkohlenstoffzahl der Ether liegt vorzugsweise bei 20 bis 44. Bevorzugte Ether sind beispielsweise Dibehenylether, Distearylether, Dipalmitylether oder Dimyristylether. Als Beispiel für einen unsymmetrischen Ether sei der Ethylhexyleicosylether genannt. Die Ether können nach allen bekannten technischen Verfahren hergestellt werden. Als zweite Gruppe geeigneter Fettstoffe sind Ester aus verzweigten oder unverzweigten C12-22 Fettsäuren mit verzweigten oder unverzweigten C8-22 Fettalkoholen geeignet. Geeignete Fettsäuren sind beispielsweise Capryl-, Perlagon-, Caprin-, Undecan-, Tridecan-, Myristin-, Pentadecan-, Palmitin-, Heptadecan-, Octadecan-, Nonan-, Arachin- oder Behensäure. Geeignete
Fettalkohole sind z.B. Capryl-Caprin-, Lauryl-, Myristyl-, Palmityl-, Stearyl-, Arachidyl- oder Behenylalkohol. Als dritte Gruppe geeigneter Fettstoffe können die Hydrophobiermittel Dialkylketone der Formel R3-CO-R4 mit insgesamt 8 bis 44 C-Atomen enthalten. R3 und R4 stehen jeweils für einen Alkylrest. Es sind sowohl symmetrische (R3 = R4) als auch unsymmetrischeKetone (R3 ≠ R4) geeignet. Es können beispielsweise Alkylmethylketone, wie Octanonanon-2, Nonanon-2, Undecanon-2, Dodecanon-2, Tridecanon-2, Tetradecanon-2, Pentadecanon-2, Heptadecanon-2, Octadecanon-2, Nonadecanon-2, Pentadecanon-2, Heptadecanon-2, Octadecanon-2, Nonadecanon-2, Eicosanon-2 oder Dodecasanon-2 eingesetzt werden. Auch symmetrische Ketone, wie Undecanon-6, Tridecanon-7, Pentadecanon-8, Heptadecanon-9, Nonadecanon-10, Tricosanon-12, Hentriacontanon-16, Pentatricanon-18, Nonatricontanon-20 oder Triatetracontanon-22 sind geeignet. Die Ketone sind nach allen dem Fachmann bekannten Methoden herstellbar, beispielsweise durch Oxidation oder Dehydrierung sekundärer Alkohole.
Die erfindungsgemäßen Hydrophobiermittel liegen vorzugsweise in Form einer wäßrigen Emulsion vor. Wasser ist dann in Mengen zwischen 10 und 90 Gew.-% enthalten. Vorzugsweise enthalten die Mittel 30 bis 80 Gew.-% und insbesondere 40 bis 60 Gew.-% Wasser. Die Zirkonsalze sind in der Regel in Mengen von 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 5 bis 15 Gew.-% und insbesondere in Mengen von 5 bis 10 Gew.-% enthalten. Die Fettstoffe a) bis c) sind in den Mittel vorzugsweise in Mengen von 10 bis 95 Gew.-% enthalten, insbesondere in Mengen von 15 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt in Mengen von 10 bis 30 Gew.-%.
Sofern es notwendig ist, können die Mittel neben den Salzen und den Fettstoffen noch weitere geeignete Inhaltsstoffe enthalten, insbesondere Emulgatoren, aber auch Schiebefestmittel, Naßechtheitsverbesserer, griffgebende Produkte, Weichmacher, Lösungsmittel, beispielsweise Ethanol, n-Propanol oder i-Propanol und pH-Regulantien, wie organische Säuren oder Basen. Der pH-Wert der wäßrigen Emulsionen liegt im sauren Bereich, vorzugsweise ist er kleiner als 4,5 und insbesondere liegt er im Bereich von 2,0 bis 3,5. Die Hilfsstoffe liegen in untergeordneten Mengen zwischen 0,5 und 5 Gew.-% vor. In der Regel enthalten die erfindungsgemäßen Mittel derartige Hilfsstoffe insgesamt in Mengen von maximal 10 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen Mittel werden in an sich bekannter Weise hergestellt, indem man die Rohstoffe mit Wasser vermengt, auf Temperaturen zwischen 40 und 90 °C erhitzt und homogenisiert. Dabei sollten mittlere Teilchengrößen von weniger als 250 nm erreicht werden. Vorzugsweise liegen die mittleren Teilchengrößen im Bereich von 100 - 200 nm. Nach dem Abkühlen können sie ohne weitere Behandlung eingesetzt werden. Üblicherweise werden die Mittel in Form einer wäßrigen Emulsion mit Hilfe eines Foulards auf die Textilien aufgebracht. Die erfindungsgemäßen Mittel eignen sich zur hydrophoben Ausrüstung von Textilien aus synthetischen oder natürlichen Fasern, insbesondere für Baumwolltextilien.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur hydrophoben Ausrüstung von Textilien beansprucht, wobei man Mittel gemäß der obigen Beschreibung in geeigneter Art und Weise auf die Textilien appliziert. Weiterhin wird die Verwendung dieser Mittel zur hydrophoben Ausrüstung von Textilien beansprucht.
Beispiele
Zum Vergleich der erfindungsgemäßen Mittel mit dem Stand der Technik wurde die folgende Basisrezeptur hergestellt, wobei als Fettstoff Paraffin im Vergleich mit den Fettstoffen aus der Gruppe b) untersucht wurden:
Rezeptur:
Fettstoff 25 Gew.-%
Emulgator 2,8 Gew.-%
Zirkonacetat 10 Gew.-%
Essigsäure 2 Gew.-% i-Propanol 2 Gew.-%
Wasser 58,2 Gew.%
Figure imgf000007_0001
Die Mittel wurden wie folgt hergestellt: Die Rohstoffe wurden vorgelegt, auf 85 °C erwärmt und homogenisiert. Anschließend wurden die Mittel auf 20 °C gekühlt.
Die Mittel wiesen pH-Werte im Bereich von 2,8 bis 3,0 auf. Die Teilchengröße lag im Bereich von 200 bis 250 nm. Zur Bestimmung der Hydrophobie wurde der Schopper-Test gemäß DIN EN 20811 durchgeführt: Testgewebe 100 % CO (ca. 300 g/m2), ausgerüstet mit 150 g/l Emulsion. Flottenaufnahme 86 %. Trocknung bei 140 °C.
Ergebnisse in mm Wassersäule:
Figure imgf000007_0002
Die Friktionsbeständigkeit wurde mit einem Endlosläufer mit 120g/l Flotte , 5 bar Druck und einer Geschwindigkeit von 20 m/Minute getestet. Die Friktionsbeständigkeit wurde abgebrochen, wenn Ablagerungen an der Foulardwalze erkennbar waren:
Figure imgf000008_0001

Claims

Patentansprüche
1. Hydrophobiermittel für die Textilausrüstung , dadurch gekennzeichnet, daß es ein Zirkonsalz in Kombination mit einem Fettstoff enthält, der ausgewählt ist aus der Gruppe der a) verzweigten oder un verzweigten, symmetrischen oder unsymmetrischen Dialkylether mit insgesamt 8 bis 44 C-Atomen und/oder der b) Ester aus verzweigten oder unverzweigten C12-22 Fettsäuren mit verzweigten oder unverzweigten C8-22 Fettalkoholen und/oder der c) verzweigten oder unverzweigten symmetrischen oder unsymmetrischen Dialkylketone mit 8 bis 44 C-Atomen.
2. Hydrophobiermittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es in Form einer wäßrigen Emulsion vorliegt.
3. Hydrophobiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fettstoff in Mengen von 10 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 60 Gew.-% und insbesondere von 10 bis 30 Gew.- % enthalten ist.
4. Hydrophobiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Fettstoffe unsymmetrische Alkylether mit insgesamt 16 bis 36 C-Atomen enthält.
5. Hydrophobiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkonsalz in Mengen von 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 5 bis 15 Gew.-% und insbesondere in Mengen von 5 bis 10 Gew.-% enthalten ist.
6. Hydropbobiermittei nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Zirkonacetat enthält.
7. Hydrophobiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in Mengen von 90 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 80 Gew.-% und insbesondere 40 bis 60 Gew.- % enthalten ist.
8. Verfahren zur hydrophoben Ausrüstung von Textilien, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Mittel gemäß Anspruch 1 in Form einer wäßrigen Emulsion auf die Textilien aufträgt.
9. Verwendung von Mitteln gemäß Anspruch 1 zur hydrophoben Ausrüstung von Textilien.
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