DE1192616B - Verfahren zum Wasserabstossendmachen von Keratin-Faserstoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

D06m

Deutsche Kl.: 8 k-3

Nummer: 1192 616

Aktenzeichen: R25371IVc/8k

Anmeldetag: 22. April 1959

Auslegetag: 13. Mai 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wasserabstoßendmachen von Keratin-Faserstoffen mit normalem Feuchtigkeitsgehalt, durch Behandeln mit Dämpfen von Organosiliciumhalogeniden.

Es ist bereits seit längerer Zeit bekannt, daß Textilmaterialien unterschiedlicher Art wasserabweisend gemacht werden können, indem man sie den Dämpfen von Organosiliciumhalogeniden aussetzt. Bei der Behandlung tritt offenbar eine Reaktion zwischen den Organosiliciumhalogeniden und einem Feuchtigkeitsfilm auf, der auf der Oberfläche der Textilmaterialien vorhanden ist. Dabei bildet sich ein Oberflächenfilm eines Poly-Organosilicons, das durch Kondensation der beim Zusammentreffen der organischen Siliciumhalogenide mit der Feuchtigkeit unter Abspalten von Halogenwasserstoff gebildeten Silanole entsteht; wenn man auf diese Weise z. B. cellulosehaltige Faserstoffe behandelt, muß die Gefahr einer Schädigung der Cellulose durch die sich bildende Halogenwasserstoffsäure dadurch begrenzt werden, daß man das Textil- oder Faserstoffmaterial unmittelbar im Anschluß an eine möglichst kurzzeitige Einwirkung der Organosiliciumhalogenide einer Neutralisationsbehandlung unterwirft, um die Halogenwasserstoffsäure zu entfernen, bevor sie eine nennenswerte Schädigung der Cellulose herbeiführt. Man hat auch schon vorgeschlagen, Cellulose-Faserstoffmaterial vor der Behandlung mit Organosiliciumhalogeniddämpfen stark zu trocknen, um den Feuchtigkeitsgehalt der Faserstoffe auf sehr geringe Werte, vorzugsweise auf etwa 1 %> herabzusetzen, um so die Menge der schädigend wirkenden Halogenwasserstoffsäure zu begrenzen.

Da Keratin-Faserstoffe, wie tierische Wolle, jedoch — im Gegensatz zu Faserstoffen aus Cellulose — relativ unempfindlich gegenüber Halogenwasserstoffsäure sind, hat man Wolle mit ihrem normalen, der üblichen Verarbeitungskonditionierung entsprechenden Feuchtigkeitsgehalt mit Dämpfen von Organosiliciumhalogeniden behandelt, um sie wasserabweisend zu machen.

Ein solches Verfahren gibt eine Möglichkeit, Keratin-Faserstoffe wasserabstoßend zu machen. Die Durchführung des Verfahrens ist einfach. Der sich bildende Deckfilm aus Organosiliconen ist außerordentlich dünn und beeinflußt die Eigenschaften des auf diese Weise behandelten Materials nicht in ungünstiger Weise.

Bei Wolle, die durch Einwirkung von Dämpfen der Organosiliciumhalogenide wasserabstoßend gemacht worden war, zeigte sich jedoch, daß die Behandlung zwar zunächst wasserabweisende Eigenschaften ergab; durch mehrfaches Waschen der Wolle wurden diese Verfahren zum Wasserabstoßendmachen von
Keratin-Faserstoffen

Anmelder:

Edward Robbart, Cambridge, Mass. (V. StA.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,

München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Edward Robbart, Cambridge, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Mai 1958 (733 487) --

Eigenschaften jedoch wieder beseitigt, und die Wolle nahm wieder ihren ursprünglichen hygroskopischen Charakter an. Diese Beobachtungen führten zu der Vermutung, daß die bei der Behandlung der Wolle mit Organosiliciumhalogeniddämpfen sich bildenden Oberflächenschichten aus Organosiliconen nicht genügend fest an der Wolle haften, so daß sie bei einer üblichen Wäsche mehr oder weniger abgelöst werden.

Da von den anderen bekannten Verfahren, wonach Gewebe oder Gewirke aus Wolle wasserabweisend gemacht werden können, keines so einfach wie die Behandlung mit Dämpfen der Organosiliciumhalogenide ist und keines dieser bekannten Verfahren auch die erwünschten Eigenschaften der Wolle ungeändert läßt, wurden weitere Versuche und Prüfungen durchgeführt, aus denen sich klar ergibt, daß der relativ hohe Feuchtigkeitsgehalt der Wolle, den diese unter ihren normalen Verarbeitungsbedingungen aufweist, zumindest teilweise für die ungenügende Haftung der Organosilicon-Oberflächenfilme verantwortlich zu machen ist. Unter normalen Verarbeitungsbedingungen ist der natürliche bzw. absichtlich herbeigeführte Feuchtigkeitsgehalt der Wolle höher als 12°/o> bezogen auf das trockene Wollgewicht; im allgemeinen wird er sogar noch höher eingestellt. In Wolle verarbeitenden Fabriken werden die klimatischen Verhältnisse unter genauer Überwachung so eingestellt, daß dieser Feuchtigkeitsgehalt gesichert ist.

Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Feststellung, daß eine dauernde und fest an der Wolle haftende organische Siliconkomponente — die nicht

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nur die Wolle wasserabstoßend macht, sondern sie lassen sich offenbar erreichen, wenn der Feuchtigkeitsauch so weit schrumpffest werden läßt, daß man die gehalt nicht soweit als möglich verringert, sondern auf Wolle in kochendes Wasser eintauchen kann — nur einen Wert zwischen 4 und 7 % eingestellt wird,
dann entsteht, wenn der normale Feuchtigkeitsgehalt Bei einer typischen Durchführungsweise des Verder Wolle zunächst auf einen Wert von weniger als 5 fahrens wird die Wolle in Form von Garnen oder 10% verringert und die Wolle erst dann den Dämpfen Geweben bzw. Gewirken erst durch eine Konditionievon Organosiliconhalogeniden ausgesetzt wird. Nach rungskammer hindurchgeführt, die auf etwas erhöhter dem Entfernen eines Teiles der Feuchtigkeit ist offenbar Temperatur gehalten wird und eine Atmosphäre mit der Rest der Feuchtigkeit in den Wollfasern wesentlich niedriger relativer Feuchte enthält, um so den Feuchfester gebunden; wenn diese Restfeuchtigkeit nun mit io tigkeitsgehalt der Wolle auf etwa 4 bis 7% des Wolleden Organosiliciumhalogeniden reagiert, ergibt sich trockengewichts herabzusetzen. Dieses Herabsetzen eine viel innigere Verbindung zwischen dem Organo- kann in einer einzigen Stufe durchgeführt werden; man silicon und der Wollfaser. Diese Tatsache könnte da- kann aber auch die Wolle zunächst auf einen niedrigen durch erklärt werden, daß nach dem Entfernen der Feuchtigkeitsgehalt trocknen und sie dann in eine AusFeuchtigkeit von der Oberfläche der Wollfasern die 15 gleichskammer hineinbringen, die auf Raumtempemonomeren Organosiliciumhalogenide mit der Feuch- ratur gehalten wird und eine Atmosphäre mit einem tigkeit reagieren, die sich zum großen Teil innerhalb Feuchtigkeitsgehalt enthält, der ausreicht, um den geder Fasern befindet, so daß auch die gebildeten Silicone wünschten Feuchtigkeitsgehalt in der Wolle durch nicht nur eine einfache Deckschicht bilden, sondern Feuchtigkeitsaufnahme herbeizuführen. Anschließend auch — z. B. an Silanole — innerhalb der Fasern ge- 20 wird die Wolle durch eine Behandlungskammer hinbunden sind. durchgeführt, in der eine bestimmte Atmosphäre mit

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Wasserab- Organosiliciumhalogeniden aufrechterhalten wird,

stoßendmachen von Keratin-Faserstoffen mit norma- Diese letztere Behandlung wird in zweckmäßiger Weise

lern Feuchtigkeitsgehalt durch Behandeln mit Dämpfen bei Raumtemperatur in einer Kammer durchgeführt, von Organosiliciumhalogeniden ist im wesentlichen 25 die mit einer Aerosolmischung der Organosilicium-

dadurch gekennzeichnet, daß man die Keratin-Faser- halogenide in Form feinverteilter flüssiger Tröpfchen

stoffe erst nach ihrer Trocknung auf einen Feuchtig- gespeist ist; die feinverteilten Tröpfchen sind in einem

keitsgehalt von 4 bis 7% ihres Trockengewichtes in der inerten Gas suspendiert, das seinerseits mit Dämpfen

angegebenen Weise behandelt. der Organosiliciumhalogenide gemischt ist.

Der Feuchtigkeitsgehalt des Keratinfaser-Textil- 30 Um die Organosiliciumhalogenide in Form einer materials, z. B. von Wolle, kann dadurch herabgesetzt Aerosolmischung zu bringen, wird die Dampfphase werden, daß man die Wolle in innige Berührung mit der Mischung im wesentlichen unter Sättigungsbedineiner sie umgebenden Atmosphäre bringt, deren gungen gehalten. Die feinen Tröpfchen dienen als relative Feuchte gering ist, vorzugsweise bei erhöhter kleinste Vorratsträger der Flüssigkeit, die jeweils in Temperatur, so daß das Trocknen beschleunigt wird. 35 dem Maße verdunstet, wie ein Ersatz der bei dem Ver-Hierzu sei bemerkt, daß bei Wolle ein Feuchtigkeits- fahren verbrauchten Dampfphase notwendig wird,
gleichgewichtszustand mit einem Feuchtigkeitsgehalt Auf diese Weise erhält man zeitlich und örtlich von weniger als 10% bei Raumtemperatur nur dann gleichbleibende Zustandsbedingungen der Dampferreicht werden kann, wenn die relative Feuchte der phase bzw. eine ständige Sättigung, so daß eine vollumgebenden Atmosphäre kleiner als 35% ist. 40 kommen gleichmäßige Behandlung der Wolle ge-

Eine Vorbehandlung von Wolle bei einer derart sichert ist.

niedrigen relativen Feuchte weicht betont von der Nach der Einwirkung der Dämpfe der Organosili-

üblichen Praxis der Verarbeitung von Wolle ab, da ciumhalogenide wird die Wolle vorzugsweise neutrali-

man bisher die relative Feuchte der Atmosphäre, in siert und gewaschen oder gespült, um die sich während

der Wolle verarbeitet wird, bei Raumtemperatur auf 45 der Umsetzung bildenden Halogen-Wasserstoffsäuren

mehr bzw. weit mehr als 50% eingestellt hat. zu entfernen; sie wird sodann getrocknet und weiterhin

Die Wolle kann in irgendeiner Stufe des Herstel- in der jeweils gewünschten Weise verarbeitet,
lungsverfahrens der Textilien der Behandlung mit den Neutralisation und Waschen der Wolle sind erDämpfen von Organosiliciumhalogeniden ausgesetzt wünscht und können sogar unbedingt notwendig sein, werden, entweder vor oder nach ihrem Verspinnen 50 wenn die bei der Reaktion entstehenden sauren Ver- oder Weben; zweckmäßigerweise wird diese Behänd- bindungen Schäden verursachen oder die weitere Belung aber entweder bei bereits gesponnenen Garnen handlung, beispielsweise einen Trockenvorgang, stören oder bei fertigen Geweben oder Gewirken vorge- können. An sich wird Wolle in saurem Medium nicht nommen. ernstlich geschädigt.

Wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Wolle in der oben 55 Für das erfindungsgemäße Verfahren können grundbeschriebenen Weise verringert wird, verbessert sich sätzlich beliebige Organosiliciumhalogenide verwendet die Haftung der Organosilicone ganz erheblich. Da die werden, da diese sämtlich in Gegenwart von Feuchtig-Bildung der Silicone aus Organosiliciumhalogeniden— keit hydrolysiert werden und zunächst Silanole und zumindest zu einem großen Teil — durch die Reaktion anschließend wasserabweisende Poly-Organosilicone der Organosiliciumhalogenide mit der Feuchtigkeit in 60 bilden. Insbesondere lassen sich Organosiliciumhaloder Wolle zustande kommt (wobei sich als Zwischen- genide verwenden, wie sie in der amerikanischen stufe Silanole bilden), muß die Menge des sich bilden- Patentschrift 2 306 222 genannt werden; man zieht den Silicons abnehmen, wenn der Feuchtigkeitsgehalt aber diejenigen Organosiliciumhalogenide vor, die als der Wolle verringert wird. Eine wasserabstoßende organische Substituenten Alkylgruppen mit einem bis Wirkung kann zwar bereits erzielt werden, wenn nur 65 vier Kohlenstoffatomen haben, wie Methyl-, Äthyl-, 1 % oder weniger Wasser in der Wolle enthalten ist, Propyl-, Vinyl- oder Butylsiliciumhalogenide.
aber die Menge der gebildeten Silicone ist in diesem Zweckmäßigerweise verwendet man bei dem vor-Falle verhältnismäßig klein. Die besten Ergebnisse liegenden Verfahren eine Mischung von Organosili-

ciumhalogeniden, die in Gegenwart von Wasser ein hochmolekulares Organosilicon bilden. Da vernetzte Silicone linearen Polysiliconen vorgezogen werden, sollte die Mischung zumindest ein Organosiliciumhalogenid enthalten, das 3 oder 4 Halogenatome trägt, S durch die Querverbindungen zwischen den polymeren Kettenmolekülen gebildet werden.

Eine typische derartige Mischung aus polyfunktionellen Organosiliciumhalogeniden besteht aus Methylsiliciumchloriden, wie Dimethylsiliciumdichlorid, Methylsiliciumtrichlorid, Trimethylsiliciumchlorid, zusammen mit etwas Siliciumtetrachlorid und in untergeordneten Mengen Methylsiliciumdichlorid. In solch einer Mischung sorgen das Methylsiliciumtrichlorid, das Siliciumtetrachlorid und das Methylsiliciumdichlorid für eine ausreichende Vernetzung. Außerdem sind die entsprechenden Äthyl- und Propylverbindungen geeignet, genauso wie die entsprechenden Brom- und Fluorverbindungen, die jedoch teurer sind und von denen die Fluorverbindungen auch gefährlich ao sein können.

Außer Wolle können selbstverständlich auch andere aus Protein bzw. Keratin bestehende Faserstoffe in gleicher Weise behandelt werden, beispielsweise Haar und Mohair, Alpaka, Kaschmir, Kamelhaarwolle, Seide usw.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, dessen Angaben jedoch keine Einschränkung der Erfindung darstellen.

Bei der Behandlung von Geweben aus Wolle wird das Gewebe, wenn es den Webstuhl verläßt — oder auch in einer anderen Stufe seines Herstellungsprozesses —, durch eine Trockenkammer hindurchgeführt, die auf einer Temperatur von ungefähr 93° C und einer relativen Feuchtigkeit von 30% °der weniger gehalten wird. Das Gewebe wird durch die Kammer mit einer derartigen Geschwindigkeit hindurchgeführt, daß während seines Aufenthaltes in der Kammer der anfängliche Feuchtigkeitsgehalt von 12 bis 14% des Trockengewichtes auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 4 bis 7% zurückgeht. Die Dauer dieser Trocknungsbehandlung liegt z. B. zwischen einer Minute und gegebenenfalls einer Stunde; sie hängt von der Luftgeschwindigkeit, der Art des zur Herstellung des Gewebes verwendeten Garnes, der Webart und anderen Bedingungen ab. Dann wird das Wollgewebe — möglichst unmittelbar nach der Trocknung — durch eine Kammer hindurchgeführt, in die stetig eine Aerosoldispersion einer Mischung hineingeleitet wird, die in der Hauptsache aus Methylsiliciumtrichlorid und Dimethylsiliciumdichlorid besteht (General Electric Dri-Film der G. E. Schenectady, N. Y.). Die Aerosolmischung wird in der Weise gebildet, daß man die flüssige Organosiliciumhalogenidmischung in einem Strom trockener Luft zerstäubt, so daß sich ein deutlieh sichtbarer Nebel in der Kammer bildet. Das Organosiliciumhalogenid wird in einer Menge zugeführt, die ungefähr 2 Gewichtsteilen der zu behandelnden Wolle entspricht. Die Kammer wird ungefähr auf Raumtemperatur (20° C) gehalten, und das Gewebe bleibt so lange in der Kammer, daß die Einwirkungszeit ausreicht, um die Wollfasern mit den Organosiliciumhalogeniddämpfen reagieren zu lassen. Im allgemeinen liegt die Einwirkungszeit zwischen 1 und 5 Minuten. Wenn das Gewebe aus dieser Kammer herauskommt, wird es durch ein Spülbad von warmem Wasser (3 8° C) hindurchgeführt, das Natriumbicarbonat und eine geringe Menge eines Benetzungsmittels, beispielsweise ungefähr 0,02 Gewichtsprozent eines nichtionischen Netzmittels enthält. Das Gewebe wird sodann in Wasser gespült, getrocknet und anschließend in der üblichen Weise weiterbehandelt.

Nach dieser Behandlung kann man feststellen, daß die Wolle hoch wasserabweisend geworden ist und daß sie wiederholt in Seife und Wasser gewaschen werden kann, ohne ihre wasserabweisenden Eigenschaften einzubüßen. Weiterhin verbessert eine derartige Behandlung die Widerstandsfähigkeit der Wolle außerordentlich gegenüber Schrumpfen, was sich nachweisen läßt, wenn man eine Probe des Gewebes in kochendes Wasser taucht.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung eine einfache Maßnahme offenbart, mit der man der Wolle wasserabweisende Eigenschaften geben kann. Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß unterschiedliche Stärken des Wasserabweisungsvermögens, der Stabilisation gegenüber einer Schrumpfung und abweichende Behandlungszeiten vorgesehen sind. Auch irgendwelche besonderen Behandlungsanweisungen, soweit sie in den Rahmen der Erfindung fallen, z. B. die Anwendung unterschiedlicher Organosiliciumhalogenide oder unterschiedliche Intensität des vorhergehenden Trocknens, was jeweils von bestimmten, durch den zu behandelnden Stoff gegebenen Bedingungen abhängt, sind möglich.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Wasserabstoßendmachen von Keratin-Faserstoffen mit normalem Feuchtigkeitsgehalt durch Behandeln mit Dämpfen von polyfunktionellen Organosiliciumhalogeniden oder deren Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Keratin-Faserstoffe erst nach ihrer Trocknung auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 4 bis 7% ihres Trockengewichtes in der angegebenen Weise behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wolle mit einer Aerosoldispersion flüssiger Partikeln des oder der Organosiliciumhalogenide in einem Gemisch aus einem inerten Gas und Dämpfen der Halogenide in Kontakt bringt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 857 188;
USA.-Patentschrift Nr. 2 824 778.

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