DE1719363B - Verfahren zur Behandlung von natürlichem und/oder synthetischem Fasermaterial zur Verbesserung von Rutschsicherheit, Mattglanz und/oder Widerstand gegen Trockenverschmutzung - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von Fasermaterial, insbesondere von Geweben oder Teppichen, wodurch gleitfcste und mattierende Eigenschaften und/oder Widerstandsfähigkeit gegen Trockenverschmutzung erzielt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von natürlichem und/oder synthetischem Fasermaterial mittels wäßriger Polysüoxanemuls.ionen zur Verbesserung von Rutschsicherheit, Mattglanz und/oder Widerstand gegen Trockenverschmutzung durch Auftragen kolloidaler Suspensionen von festen Silsesquioxanen und anschließendes Trocknen des Fasermatcrials ist dadurch gekennzeichnet, daß als Silsesquioxane solche aus Einheiten der allgemeinen Formel

RSiO₃₇₂

worin 5 bis 100% aer Reste R substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 7 C-Atomen, deren Substitucnten Amino-, Mercapto-, Hydroxyl-, Epoxy-, Acrylat-, Cyano- oder Carboxylgruppen sind, und bis zu 95% der Reste R einwertige, gegebenenfalls halo-Senierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 7 C-Atomen bedeuten, mit Teilchengrößen im Bereich von 10 bis 1000 A, verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Behandlung von beliebigem Fasermaterial natürlichei oder synthetischer Herkunft verwendet werden, wobei <ik verschiedenen erfindungsgemäß verwendbaren SiI-sesquioxanc ähnlich wie bei den bekannten Behandlungsmethoden für einige der Fasermaterialien besser geeignet sind, als für andere. Nichtsdestoweniger wird jedoch durch die Behandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verbesserung der Gleitfcstigkeil. Mattierung und/oder Widerstandsfähigkeit gegen Trockenverschmutzung bei allen Fasermaterialien erzielt. Fasermaterialien, die erfindungsgemäß behandelt werden können sind z. B. solche aus Wolle, Jute, Flachs, Asbest, Baumwolle, Reyon, Nylon. Acrylatcn, Polyacrylnitril, Polyvinylidenchlorid, Polyestern, Celluloseacetat, Glas und Gemische hiervon.

Wie bereits ausgeführt, erfolgt die erfindungsgemäße Behandlung des Fasermaterials mit einer kolloidalen Suspension aus festen Silsesquioxan:n der angegebenen Art. Unter »festen« Silscsquiojanen ist zu verstehen, daß diese weder gasförmig, noch flüssig sind. Zur Erzielung der besten Ergebnisse sollte nach Verdampfen der kolloidalen Suspension das niedergeschlagene Silscsquioxan ein leicht verreibbarer oder spröder Feststoff sein, wobei das erst ere bevorzugt ist. Selbstverständlich können gegebenenfalls auch Gemische und Mischpolymerisate der Silsesquioxane verwendet werden. Die durchschnittliche Teilchen- größe derselben muß in dem angegebenen Bereich liegen; Teilchengrößen von IO bis 400 A sind jedoch bevorzugt.

Die Reste R der Silsesquioxane können beliebige Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkjl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylreste sein, die Substituenten der genannten Art und je Rest nicht mehr als 7 C-Atome enthalten. Außerdem können bis zu 95% der Reste R beliebige Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylreste oder halogenierte Derivate hiervon sein. Spezielle Beispiele hierfür sinci Methyl-, Äthyl-, Propyi-, Butyl-, Amyl-, Hexyl-, Heptyl-, Vinyl-, Allyl-, Hexenyl-, Propargyl-, Cyclohexyl-, Phenyl-, ToIyI-, Benzyl-, Chlormethyl-, 3,3,3-Trifluorpropyl-, Dichlorphenyl-, Aminopropyl-,

H₂NCH₂CH₂NH(CRj)₃- Aminobutyl-H₂NCH₂CH₂NHCH₂CH(CH₃)Ch₂-

Mercaptopropyl-, Mercaptoäthyl Hydroxypropyl-, O

CH₂ — CHCH₂O(CH-S)₃-

CH₂ = CHCOO(CH₂)₃-CH₂ = C(CH₃)COO(CH,)₃-

Cyanopropyl-, Cyanoäthyl-, Carboxyäthyl·· und Carboxyphenylreste. Selbstverständlich sollten die Substituenten an den Kohlenwassers':offresten weder mit Wasser, noch im Fall von Mischpolymerisaten miteinander reagieren. Wenn ein einziges Silsesquioxan verwendet wird, ist der Mercaptopropylrest als Rest R bevorzugt. Wenn andere Reste R als der Mercaptopropylrest verwendet werden, sind solche Silsesquioxane bevorzugt, die mit Methylsilsesquioxanen im Gewichtsverhältnis von 5 bis 30:70 bis 95 mischpolymerisiert worden sind, d. h. 5 bis 30 Gewichtsprozent der RSiO₃VEinheiten sind solche, worin R einen substituierten, aber keinen halogenierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet und 70 bis 95 Gewichtsprozent sind CH₃SiO₃₍₂-Einheiien.

Die bei der erfindungsgemäßen Behandlung eingesetzten kolloidalen Suspensionen werden durch Zugabe von Silanen der Formel RSi(OR")₃ worin R" Alkylreste mit 1 bis 4 C-Atomen (d. h. Methyl-, Äthyl-, Isopropyl- oder Butylreste) oder Reste der Formeln

Il

-CH₂CH₂OH -CH₂CH₂OCH₃ -CCH₃ oder

-CH₂CH₂OC₂H₅

bedeutet, unter Bewegung zu einem Gemisch aus Wasser und oberflächenaktiven Mitteln, unter sauren oder basischen Bedingungen, hergestellt. Das bei der Silsesquioxinherstellung verwendete oberflächenaktive Mittel muß entweder anionischer oder kationischer Natur sein. Die besten Ergebnisse im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Behandlung werden jedoch im allgemeinen mit kationischen Suspensionen erhalten. Gegebenenfalls kann die Suspension auch nach der Herstellung neutralisiert werden. Die eingesetzte Silanmenge sollte weniger als etwa 10%. bezogen auf das Gesamtgewicht von Silan + Wasser + oberflächenaktivem Mittel, betragen, obwohl auch bis zu etwa 35 Gewichtsprozent Silan verwendet werden können, wenn dieses zu einem Gemisch aus Wasser und oberflächenaktivem Mittel mit einer Geschwindigkeit von weniger als 1 Mol Silan pro Stunde zugegeben wird. Einzelheiten über die Herstellung von kolloidalen Suspensionen von Silsesquioxanen werden in der französischen Patentschrift 1 460 203 beschrieben.

Die kolloidalen Suspensionen können auf das Fasermaterial in beliebiger Weise aufgetragen werden. Die Fasern können beispielsweise eingetaucht oder durch die Suspension gezogen werden oder die Suspension kann aufgestrichen, gebürstet oder ge-

sprüht werden. Die bevorzugte Methode besteht gegenwärtig darin, die Suspension auf das Material iiufzusprühen, beispielsweise mittels eines Aerosols.

Eine weitere Möglichkeit für die Aufbringung der kolloidalen Suspensionen besteht darin, dieselben in ein Reinigungsmittel einzuarbeiten. Das ist besonders dann von Vorteil, wenn die Suspension auf Vorleger oder Teppiche aufgetragen werden soll, die in Wohnoder Büroräumen ihren festen Platz haben. Hierbei kann in einem Arbeitsgang die Reinigung und die Ausrüstung gegen Trockenverschmutzung erreicht werden. Die besten Ergebnisse werden jedoch üblicherweise dann erhalten, wenn der Teppich zuerst gereinigt und dann das Silsesquioxan aufgetragen wird.

Wie oben erwähnt, kann die kolloidale Suspension auf das Material durch den Verbraucher aufgetragen v. erden. Di." kolloidale Suspension kann jedoch beispielsweise aach am Herstellungsort der Gewebe oder Teppiche aufgebracht werden. Ferner ist es möglich, «.lic kolloidale Suspension auf die Garne vor deren Verarbeitung zu dem ausgerüsteten Endprodukt aufzubringen.

Allgemein ausgedrückt ist es vorteilhaft, die Silsesquioxane auf das Filtermaterial in solchen Mengen aufzutragen, daß pro 0.09 m² 0,1 bis 1.5 g Silsesquioxanfeststoffe vorhanden sind. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die aufgetragene Menge"im Bereich von 0,3 Jis 0,6 g/0,09 m² liegt. Größere Mengen können aufgebracht worden, -edoch rechtfertigen die erzielten Vorteile nicht d^e damit verbundenen Kostensteigerungen. Auch wenn die ' ilsesquioxane zusammen mit einem Reinigungsmittel verwendet werden, beispielsweise einem Vorleger- oder Teppichreinigungsmittcl, ist es vorteilhaft, daß pro 0.09 m² mindestens 0,4 g aufgetragen werden. Die Konzentration der Silscsquioxanc in der kolloidalen Suspension ist nicht entscheidend und für das Verfahren von untergeordneter Bedeutung.

Nach dem Aufbringen der kolloidalen Suspension wird das Fa.scrmatcrial durch beliebige geeignete Maßnahmen getrocknet. Die einfachste Art des Trocknens besteht beispielsweise: darin, das behandelte Fa.scrmatcrial der Luft auszusetzen, wobei das Wasser verdunstet. Der Trocken Vorgang kann selbstverständlich durch Darübcrblasen von Luft oder einem anderen geeigneten Gas, insbesondere einem erhitzten Gas beschleunigt werden. Das Trocknen kann auch dadurch bewerkstelligt werden, daß das behandelte Material durch einen Ofen gezogen wird. Weiterhin können auch andere bekannte Maßnahmen zum Trocknen des Materials angewendet werden.

Beispiel 1

ίο Der in diesem Beispiel verwendete synthetische Schmutz wurde wie folgt hergestellt: 748 g Torfmoos mit einer Korngröße von etwa 0,5 mm (30 mesh), 109 g Calciumcarbonat, 21g Siliciumdioxid, 21g Zement, 21 g Kaolin, 5 g Ofenruß und 1 g rotes Eisenoxid wurden in einem Eimer von Hand vermischt. Dann wurde dieses Gemisch in zwei Glasschalen gegeben und 2 Stunden in einem Ofen bei 100° C getrocknet. Anschließend wurde das Gemisch 2 Stunden in einer Kugelmühle vermählen, wobei nach der ersten Stunde 11 g Mineralöl zugegeben wurden.

Die Behandlung wurde mi·, drei verschiedenen Teppichsorten vorgenommen. Der erste war ein blaßgrüner Florteppich aus verzwirnter Wolle, mit einer Haardecke von 1,6 cm; der zweite war ein hellgelber Florteppich aus Acrylatfasern mit einer Haardecke von 1.3 cm und der dritte war ein blaß-teefarbener Schlingenteppich aus Nylon mit einer Haardecke von

0,96 cm.

Auf jeweils die Hälfte eines 15,24 χ 15,24 cm großen

Stückes dieser Teppiche wurden (2,81 kg/cm²) verschiedene Silsesquioxansuspensionen gesprüht, mit einem Silsesquioxanfeststoffgehalt von 0,34%. Die Feststoffaufnahme je 0.84 m² betrug 3,6 g.

Nach der Behandlung wurden die Proben 60 Minuten bei 100 C getrocknet w,d dann 30 Minuten in einer Trommel von 114 1 Fassungsvermögen bewegt, die 20% des oben beschriebenen synthetischen Schmutzes und 25 Gummistopfen Nr. 7 enthielt. Nachdem die Proben in dieser Weise verschmutzt worden waren, wurden sie sorgfältig mit einem Staubsauger gereinigt. Dann wurde die behandelte Seite gegen die unbehandelte Seite mittels eines photoelektrischen Reflektometers beurteilt. Die Wirksamkeit der Behandlung wurde unter Verwendung der folgenden Formel und der Reflexionscrgcbnisse ermittelt:

Behandelt (verschmutzt) Unbehandclt (verschmutzt) Unbehandelt (nicht verschmutzt) Unbcliandelt (verschmutzt)

100 = Beurteilung

Jc höher der Zahlcnwcrt für die Beurteilung, um so 50 dung von Mischpolymerisaten wurde das Gewichts

besser war die Behandlung. In der folgenden Tabelle üind die Ergebnisse für die verschiedenen Teppichsorten mit verschiedenen Silscsquioxan-homo- und -mischpolymcrisatcn zusammengestellt. Bei Vcrvven-

Sikcsc|uin*an-Einhcil(cn)

H₂NCH₂CH₂NH(CH₂)₃SiO₃,₂

H₂NCH₂CH₂NH(CH₂KSiO_-, ₂
CH,SiO_V2

H₂NCH₂CH₂NH(CH₂).,SiO._V2
CH₃SiO_-V₂

verhältnis der substituierten Kohlcnwassersloffcinheitcn zu den Monomcthylcinhcitcn angegeben. Ferner wurde der Typ der Suspension angegeben.

Nylon

Gcsvichts- vefhältnis der Einheilen	Suspensionstyp
--	kationisch
30/70	kationisch
15 85	kationisch
5 95	kitt ionisch

Teppichsorten und ί	Acryl
Wolle	7
—	85
23	73
54	61
52

62
64

	5	1 7	19 363	T	6	Acryl	Beurteilung
					7
	Silscsquioxiin-Einheiiienl	Fortsetzung	Suspensionsiyp		31
Probe					99
	H1NCH1CH1NH(CH1J3SiO371 CH3Si0;/2		neutralisiert kationisch		65
E	H2NCH2CH1NH(CH1J3SiO371 CH3SiO372		neutralisiert kationisch	Teppichsorten und	47
F	HS(CH2J3SiO372		kationisch	Wolle	64
G	HS(CH1J3SiO371 CH3SiO372		kationisch	2
H	HS(CH2)3Si0372 CH3SiO212		kationisch	42		Nylon
I	HS(CH1J3SiO371 CH3SiO372		kationisch	61		9
J			57		40
	Gewichts- verhiiltnis der	62	73
Einheiten	63	59
30/70	62
15/85	55
—
30/70
15/85
5/95

Beispiel 2

Eine Serie von 5x5 cm großen weißen Baumwollgewebestücken wurde mit verschiedenen Silsesquicxansuipensionen abgesättigt und dann in einem Ofen hei 54°C getrocknet. Die behandelten Baumwollgewebestücke und ein unbehandeltes Gewebestück wurden dann an der Innenseite einer Trommel von 7,57 1 Fassungsvermögen berestigt, die einige Steinchen lind etwas Schmutz enthielt, und 30 Minuten in der Trommel bewegt. Anschließend wurden die Proben herausgenommen, der lose haftende Schmutz abgebürstet und die Proben subjektiv nach einer Skala von ! bis 4 beurteilt. Hierbei bedeutete 1: gut, 4: schlecht und die Vergleichsprobe (unbehandelteProbe) wurde mit 3 beurteilt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt; die verwendeten Silsesquioxane, das Gewichtsverhältnis der substituierten Kohlenwasserstoffeinheiten zu den M0110-methyleinheiten in den Mischpolymerisaten und der Typ der Suspension wurde gleichfalls angegeben. Aiie Suspensionen wurden vor Gebrauch neutralisiert, mit Ausnahme von F und G.

Probe

A
B
C
D
E
F
G
H
I

Silscsquioxan-Einhcitlen)

HS(CH₂)₃SiO_3/2 CH₃Si O_3/2

HS(CH₂)₃Si0_3/2 CH₃SiO₃₇₂

HS(CH₂)₃Si0_3/2 CH₃Si0_3/2

HS(CH,)₃Si0₃,₂ CH₃SiC)₃₇₂

HS(CH₂J₃SiO₃₇₂ CH₃SiO₃₇₂

H₂NCH₂CH₂NH(CH₂)₃SiO₃,₂ CH₃SiO₃₇₂

H₂CH₂CH,NH(CH₂),Si0_3/2 CH₃SiO₃₇₂"

CH₂ = C(CH₃)COO(CHj)₃SiO₃₇₂ CH₃SiO₃₇₂

CH₂ = C(CH₃)COO(CH₂J₃SiO₃₇₂ CH₃SiO₃₇₂

CH₂ — CHCH₂O(CH₂J₃SiO₁₇₂ CH₃SiO₃₇₁

CH, — CHCH₂ O(CH₂)₃SiO₃₇₂ CH₃SiO₃₇₂

Gewichtsverhältnis der Einheiten	Suspensionstyp
5/95	kationisch
5/95	anionisch
10/90	anionisch
20/80	anionisch
30/70	anionisch
5/95	anionisch
jO/70	kationisch
5/95	anionisch
30 '70	anionisch
5/95	anionisch
30/70	anionisch

Beurteilung

1 1 I 1

2 1 3 2 4

In den folgenden Beispielen wurden Suspensionen aus verschiedenen Silsesquioxanen als Aerosol mit einem Feststoffgehalt von 0,375% auf jeweils die Hälfte eines 45,7 χ 45,7 cm großen Teppichstückes versprüht, so daß die Oberflächenbeschichtung 0,17 g je 0,09 m² des Teppichs betrug.

Anschließend wurden die Teppichstücke auf 50,8 χ 50,8 cm großen Holzstücken befestigt und in den Laboratoriumsgang gelegt. Nach mehreren Tagen bis mehreren Wochen wurden die Proben regelmäßig staubgesaugt und hinsichtlich ihres Widerstands gegen Verschmutzung beurteilt. Die Proben wurden von der besten (1) bis zur schlechtesten (höchste Nummer

der Proben) eingestuft. Bei allen Proben zeigten die behandelten Teile des Teppichs einen besseren Widerstand gt^en Verschmutzung als die unbehandelten Teile. Die Ergebnisse sind in Tabellenform an die folgenden Beispiele angefügt.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde ein Teppich aus Nylongewebe verwendet, und alle Suspensionen mit Ausnahme von A und B wurden vor Gebrauch neutralisiert. Die verwendeten Silsesquioxane sind in der folgenden Tabelle identifiziert.

Probe

A
B
C
D

Silsesquioxan-Einheit(en)

H₂NCH₂CH₂NH(CH₂)₃SiO_3;2 CH₃SiO₃,;,

H₃NCH₂CH₂NH(CH₂)₃SiO_3/2 CH₃SiO₃,,

HS(CH₂)₃Si0_3/2
CH₃Si0₃,₂

HS(CHj)₃SiO₃₀
CH₃SiO₃,,

HS(CH₂)₃Si0_3/2
CH₃Si0_3/2

HS(CH₂)₃SiO₃,₂
CH₃Si0_3/2

/°\
CH₂ — CHCH₂O(CH₂)₃SiO_3/2

CH₃SiO₃,₂

Gewichtsverhältnis der Einheiten

30/70
5/95

20/80

10/90
5/95

30/70

30/70

Suspensionstyp

kationisch

anionisch

anionisch

anionisch

anionisch

anionisch

anionisch

Einstufung

1 2 3 4 5 6

Be i spi e I 4

In diesem Beispiel wurde ein Teppich aus Wolle verwendet und alle Suspensionen wurden vor Gebraud neutralisiert:

Probe	Silsesquioxan-Einheiten	GewichtsverhäHnis der Einheiten	Suspensionstyp	Einsutfung
A B	HS(CH2)3Si03/2 CH3SiO372 HS(CH2)3Si03/2 CH3Si03/2	5/95 5/95	kationisch anionisch	1 2

Beispiel 5

In diesem Beispiel wurde ein Teppich aus Acrylatfasern verwendet und alle Suspensionen, mit Ausnahm von A. wurden vor Gebrauch neutralisiert.

Probe	Silsesquioxan-Einheiten	Gew-ichtsverhältnis der Einheiten	Suspensionstyp	Einstufung
A B C	H2NCH2CH2NH(CH2)3SiO3/2 CH3Si03/2 HS(CH2)3Si03/2 CH3Si03/2 HS(CH2I3SiO3,, CH3SiO3/2	30/70 5/95 5/95	kationisch kationisch anionisch	1 2 3

Beispiel 6

In diesem Beispiel wurde ein Teppich aus Acrylfasern verwendet, und keine der Suspensionen wurde vor Gebrauch neutralisiert. Alle Suspension:!! waren kationisch und enthielten Mischpolymerisate aus

H₂NCH₂CH₂NH(CH₂)₃SiO_3a-
und CH₃SiO_3/2-Einheiten,

in folgendem Gewichtsverhältnis: A 10/90, B 20/80, C 5/95 und D 30/70. A war die beste und die testlichen Proben wurden etwa gleich eingestuft.

Beispiel 7

Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein Nylonteppich verwendet wurde. In diesem Fall wurde B als beste Probe eingestuft, D als zweite, A als dritte und C als vierte.

Beispiel8 _Jo

Beispiel 6 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein Wollteppich verwendet wurde. In diesem Fall wurde A als beste Probe eingestuft, D als zweite, B als dritte und C als vierte.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von natürlichem und/oder synthetischem Fasermaterial mittels wäßriger Polysiloxansuspensionen zur Verbesserung von Rutschsicherheit, Mattglanz und/od'sr Widerstand gegen Trockenverschmutzung durch Auftragen kolloidaler Suspensionen von festen Silsesquioxanen und anschließendes Trocknen ties Fasermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silsesquioxane solche aus Einheiten der allgemeinen Formel

RSiO_3/2

worin 5 bis 100% der Reste R substituierte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 7 C-Atomen, deren Substituenten Amino-, Mercapto-, Hydroxyl-, Epoxy-, Acrylat-, Cyano- oder Carboxylgruppen sind, und bis zu 95% der Reste R einwertige, gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste mit I bis 7 C-Atomen bedeuten, mit Teilchengrößen im Bereich von 10 bis 1000 A, verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silsesquioxane solche verwendet, worin R einen Mercaptopropylrest bedeutet.

.1. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silsesquioxane Mischpolymerisate aus

CH₃Si0_3/2- and HS(CH₂)₃Si0_{3 2}-Einheiten

verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silsesquioxane Mischpolymerisate aus

CH₃Si0₃,₂- und H₂NCH₂CH₂NH(CH₂)₃SiO_3/2-Einheiten

verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Silsesquioxane mit Teilchengrößen im Bereich von 10 bis 400 A verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silsesquioxane Mischpolymerisate aus 70 bis 95 Gewichtsprozent

CH₃Si0_3/2-Einheiten
und 5 bis 30 Gewichtsprozent

HS(CH₂)₃Si0_3/2-Einheiten

verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silsesquioxane Mischpolymerisate aus 70 bis 95 Gewichtsprozent

CH₃Si O_3/2-Einheiten
und 5 bis 30 Gewichtsprozent

H₂NCH₂CH₂NH(CH₂)₃SiO_3/2-Einheiten
verwendet.