DE19858734A1 - Non-felting wool for production of textiles is obtained by plasma pretreatment and optional treatment with aqueous dispersion of self-dispersing isocyanate, followed by treatment with softener and non-slip finish - Google Patents
Non-felting wool for production of textiles is obtained by plasma pretreatment and optional treatment with aqueous dispersion of self-dispersing isocyanate, followed by treatment with softener and non-slip finishInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft filzfrei ausgerüstete Wolle und ein Verfahren zur Filzfreiaus rüstung durch Behandlung der Wolle mit einem Plasma sowie darauffolgend eine Nachbehandlung mit verschiedenen Ausrüstungsmitteln.The invention relates to felt-free finished wool and a method for felt-free armor by treating the wool with a plasma and then a Aftertreatment with various finishing agents.
In der textilverarbeitenden Industrie besteht ein besonderes Interesse an einer Ver ringerung der Verfilzungsneigung von Wolle, insbesondere von Rohwolle bzw. un verarbeiteter Wolle. Üblicherweise wird die Verfilzung der Wolle durch Ausrüstung mit speziellen Hilfsmitteln herabgesetzt.In the textile processing industry there is a particular interest in a ver reduction in the tendency to felt of wool, in particular raw wool or un processed wool. Usually the matting of the wool is done by finishing reduced with special aids.
Isocyanate sind seit langem als Hilfsmittel zur Filzfreiausrüstung von Textilien be kannt und können, wie beispielsweise in DE-OS-19 04 802 beschrieben, in organischen Lösungsmitteln eingesetzt werden, oder, wie in DE-OS-17 69 121 be schrieben, in wäßriger Dispersion unter Zusatz von Emulgatoren. Sowohl organische Lösungsmittel als auch gegebenenfalls abwasserbelastende Emulgatoren sind heute aus ökologischen und gewerbehygienischen Erwägungen nicht mehr zeitgemäß. Ent wickelt wurden daher selbstdispergierende Isocyanate sowie Formulierungen, welche mit möglichst geringen Mengen an Lösungsmitteln oder Emulgatoren als Hilfs- und Zusatzmittel auskommen.For a long time, isocyanates have been used as auxiliaries for the finishing of textiles knows and can, as described for example in DE-OS-19 04 802, in organic solvents are used, or, as in DE-OS-17 69 121 be wrote, in aqueous dispersion with the addition of emulsifiers. Both organic Solvents and optionally wastewater-polluting emulsifiers are today out of date for ecological and industrial hygiene reasons. Ent Therefore self-dispersing isocyanates as well as formulations were developed with the smallest possible amounts of solvents or emulsifiers as auxiliaries and Additives.
DE-OS-17 94 221 beschreibt die Behandlung von Fasermaterialien mit Isocyanat- Präpolymeren, die noch freie Isocyanatgruppen enthalten; diese Ausrüstung kann in Lösungsmitteln wie Perchlorethylen oder in wäßriger Emulsion unter Einsatz von Hilfsemulgatoren angewendet werden.DE-OS-17 94 221 describes the treatment of fiber materials with isocyanate Prepolymers that still contain free isocyanate groups; this equipment can be in Solvents such as perchlorethylene or in aqueous emulsion using Auxiliary emulsifiers are used.
US-A-3,847,543 offenbart ein Verfahren zur Filzfreiausrüstung von Wolle, bei dem in wäßriger Dispersion gleichzeitig aliphatische Isocyanate, OH-funktionelle Ver netzer und organometallische Katalysatoren anwesend sind. Obwohl dieses Ver fahren in wäßriger Phase abläuft, sind Hilfslösungsmittel und Emulgatoren erforder lich.US-A-3,847,543 discloses a method for non-felting of wool in which in aqueous dispersion at the same time aliphatic isocyanates, OH-functional Ver network and organometallic catalysts are present. Although this ver drive in the aqueous phase, auxiliary solvents and emulsifiers are required Lich.
DE-OS-26 57 513 beschreibt ein Verfahren zur Filzfreiausrüstung von Wolle, bei dem Wollgarn mit einer wäßrigen Flotte behandelt wird, die ein Filzfreimittel ent hält. Als Filzfreimittel werden reaktive Polyolefine, Umsetzungsprodukte aus Poly isocyanaten und Hydroxyverbindungen, Siliconpolymere, Aziridinverbindungen, Umsetzungsprodukte von Epoxiden mit Fettaminen und Dicarbonsäuren oder Poly amiden, Umsetzungsprodukte mit Thiosulfatendgruppen oder vorzugsweise Um setzungsprodukte mit Mercaptoendgruppen verwendet.DE-OS-26 57 513 describes a process for the felt-free finishing of wool the wool yarn is treated with an aqueous liquor which contains a felt-free agent holds. Reactive polyolefins, reaction products made of poly isocyanates and hydroxy compounds, silicone polymers, aziridine compounds, Reaction products of epoxides with fatty amines and dicarboxylic acids or poly amides, reaction products with thiosulfate end groups or preferably Um Settlement products with mercapto end groups used.
WO 95/30045 beschreibt ein Verfahren, in dem spezielle Isocyanate zur Filzfreiaus rüstung von Wolle benutzt werden. Hier kann lösungsmittelfrei und ohne Emulgator gearbeitet werden, denn die verwendeten Isocyanate sind wasserdispergierbar. Zu nächst wird die Wolle einer Vorbehandlung durch oxidierende Agenzien unterzogen, gefolgt von einer Reduktionsbehandlung, bevor die wasserdispergierenden Isocy anate zum Einsatz kommen.WO 95/30045 describes a process in which special isocyanates are used to free felt armor of wool can be used. Here can be solvent-free and without an emulsifier be worked because the isocyanates used are water dispersible. To next, the wool is subjected to a pretreatment using oxidizing agents, followed by a reduction treatment before the water-dispersing isocy anate are used.
Im Stand der Technik wird ferner eine andere Methode zur Filzfreiausrüstung von Wolle beschrieben, bei der die Wolle mit einem Plasma behandelt wird. Aus der DE- OS-43 44 428 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem die Wolle zur Filz freiausrüstung einer Kombination aus Plasma- oder Coronavorbehandlung und enzymatischer Nachbehandlung unterworfen wird. Hierbei wird die Wolle vor der Enzym-Behandlung mit einer Lösung, die Sulfid-Ionen enthält, sensibilisiert.Another prior art method for the non-felting of Wool described in which the wool is treated with a plasma. From the DE OS-43 44 428, for example, a method is known in which the wool to felt free equipment of a combination of plasma or corona pretreatment and is subjected to enzymatic aftertreatment. Here the wool is in front of the Enzyme treatment with a solution containing sulfide ions sensitized.
In der DE 196 16 776 C1 wird ferner ein Verfahren zur Filzfreiausrüstung von Wolle beschrieben, bei dem feuchtes Wollmaterial mit einem Wassergehalt von 4-40 Gew.-% vor der Weiterverarbeitung zu textilen Geweben oder Bahnen einer Nieder druck-Plasmabehandlung unterworfen wird. Bei einem Druck von 10-2-10 mbar wird die Wolle über einen Zeitraum von 1-600 sek einer Hochfrequenzentladung einer Frequenz von 1 kHz-3 GHz und einer Leistungsdichte von 0.001-3 W/cm3 ausgesetzt, gegebenenfalls unter Zusatz von nicht polymerisierenden Gasen.DE 196 16 776 C1 also describes a method for finishing felt-free wool, in which moist wool material with a water content of 4-40% by weight is subjected to a low-pressure plasma treatment prior to further processing into textile fabrics or webs. At a pressure of 10 -2 -10 mbar, the wool is exposed to a high-frequency discharge of a frequency of 1 kHz-3 GHz and a power density of 0.001-3 W / cm 3 over a period of 1-600 seconds, optionally with the addition of non-polymerizing Gases.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 197 36 542.6 ist ferner ein Verfahren zur Filzfreiausrüstung von Wolle bekannt, bei dem die Wolle zunächst ebenfalls einem Niederdruckplasma ausgesetzt und an schließend mit wäßrigen Dispersionen selbstdispergierender Isocyanate nachbe handelt wird.From the unpublished German patent application with the file number 197 36 542.6 is also known a process for the felt-free finishing of wool, at to which the wool is also initially exposed to a low-pressure plasma finally with aqueous dispersions of self-dispersing isocyanates will act.
Alle vorgenannten Verfahren zur Filzfreiausrüstung von Wolle haben den ge meinsamen Nachteil, daß sich durch das Aufbringen der Mittel zur Filzfreiausrüstung die Griffeigenschaften der Wolle verschlechtern. Beobachtet wird häufig ein strohiger Griff der behandelten Wollmaterialien.All of the above methods for felt-free finishing of wool have the ge common disadvantage that the application of funds for felt-free finishing the grip properties of the wool deteriorate. One is often observed straw-like feel of the treated wool materials.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit darin, Wolle zur Verfügung zu stellen, die zum einen eine Filzfreiausrüstung besitzt, d. h. nach der Weiterver arbeitung zu konfektionierter Ware in der Maschinenwäsche nicht oder nur in sehr geringem Maße verfilzt oder schrumpft, und zum anderen verbesserte Griffeigen schaften aufweist.The object of the present invention was therefore to provide wool to provide, on the one hand, a felt-free equipment, d. H. after further processing Work on made-up goods in machine wash not or only very much slightly matted or shrunk, and on the other hand improved handles features.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist filzfrei ausgerüstete Wolle, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Wolle
The present invention is felt-free finished wool, characterized in that the wool
- a) in einer Vorbehandlung einem Plasma ausgesetzt wird,a) is exposed to plasma in a pretreatment,
- b) gegebenenfalls mit einer wäßrigen Dispersion selbstdispergierender Isocyanate behandelt wird,b) optionally self-dispersing with an aqueous dispersion Isocyanate is treated
- c) dann mit einem Weichmacher sowiec) then with a plasticizer as well
- d) abschließend gegebenenfalls mit einem Schiebefestmittel behandelt wird.d) finally treated with an anti-slip agent, if necessary.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner das Verfahren zur Filzfreiaus
rüstung von Wolle, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolle
The present invention also relates to the method for armoring wool felt-free, characterized in that the wool
- a) in einer Vorbehandlung einem Plasma ausgesetzt wird,a) is exposed to plasma in a pretreatment,
- b) gegebenenfalls mit einer wäßrigen Dispersion selbstdispergierender Isocyanate behandelt wird,b) optionally self-dispersing with an aqueous dispersion Isocyanate is treated
- c) dann mit einem Weichmacher sowiec) then with a plasticizer as well
- d) abschließend gegebenenfalls mit einem Schiebefestmittel behandelt wird.d) finally treated with an anti-slip agent, if necessary.
Die Plasmabehandlung der Wolle gemäß Schritt a) des erfindungsgemäßen Ver fahrens kann entweder in Form einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei ver ringertem Druck oder in Form einer Coronabehandlung erfolgen.The plasma treatment of the wool according to step a) of the ver driving can either in the form of a low-temperature plasma treatment at ver reduced pressure or in the form of a corona treatment.
Bei der eingesetzten Wolle kann es sich um die unterschiedlichsten Wollmaterialien handeln, z. B. Rohwolle nach der Rohwollwäsche, gefärbten oder ungefärbten Woll kammzug, gefärbtes oder ungefärbtes Wollgarn, -gestricke, -gewirke oder -stoffe. Der Wassergehalt der Wolle beträgt dabei üblicherweise 4 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 bis 25 Gew.-% und insbesondere 8 bis 15 Gew.-%.The wool used can be a wide variety of wool materials act, e.g. B. raw wool after raw wool washing, dyed or undyed wool sliver, dyed or undyed woolen yarn, knitted fabric, knitted fabric or fabric. The water content of the wool is usually 4 to 40% by weight, preferably 5 to 30% by weight, particularly preferably 6 to 25% by weight and in particular 8 to 15 % By weight.
Die Niedertemperatur-Plasmabehandlung ist ausführlich in der DE 196 16 776 C1 beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Wolle wird bei einem Druck von 10-2-10 mbar über einen Zeitraum von 1-600 Sekunden einer Hochfrequenzentladung mit einer Frequenz von 1 kHz-3 GHz und einer Leistungs dichte von 0.001-3 W/cm3 unterworfen, gegebenenfalls unter Zusatz von nicht poly merisierenden Gasen.The low-temperature plasma treatment is described in detail in DE 196 16 776 C1, to which reference is hereby expressly made. The wool is subjected to a high-frequency discharge with a frequency of 1 kHz-3 GHz and a power density of 0.001-3 W / cm 3 at a pressure of 10 -2 -10 mbar over a period of 1-600 seconds, optionally with the addition of non-polymerizing gases.
Die Durchführung erfolgt bevorzugt unter einem Druck von 0,1-1 mbar und über einen Zeitraum von 2-5 Minuten.It is preferably carried out under a pressure of 0.1-1 mbar and above a period of 2-5 minutes.
Das eigentliche Niedertemperatur-Plasma wird durch Einspeisung von elektro magnetischer Strahlung im Frequenzbereich von 1 kHz-3 GHz erzeugt. In einer be vorzugten Variante wird das Niedertemperatur-Plasma über eine Mikrowellenent ladung von 1-3 GHz erzeugt (Die Leistungsdichte an der Auskopplung beträgt ins besondere 0.1-15 W/cm2). Die elektromagnetische Strahlung kann hierbei konti nuierlich oder gepulst zugeführt werden. Bewährt hat sich insbesondere eine gepulste Hochfrequenzentladung mit einer Pulsfrequenz bis zu 10 kHz.The actual low-temperature plasma is generated by feeding in electromagnetic radiation in the frequency range from 1 kHz to 3 GHz. In a preferred variant, the low-temperature plasma is generated via a microwave discharge of 1-3 GHz (the power density at the decoupling is in particular 0.1-15 W / cm 2 ). The electromagnetic radiation can be supplied continuously or pulsed. A pulsed high-frequency discharge with a pulse frequency of up to 10 kHz has proven particularly useful.
Im Fall der zusätzlichen Verwendung von nicht polymerisierenden Gasen als Plasmaprozeßgase werden diese mit einer Durchflußrate von bis zu 200 l/h in den Plasmabehandlungsraum eingelassen. Als nicht polymerisierende Gase sind insbe sondere Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase, insbesondere Argon, Luft oder Mischungen dieser Gase geeignet.In the case of additional use of non-polymerizing gases as Plasma process gases are fed into the system at a flow rate of up to 200 l / h Plasma treatment room embedded. In particular, non-polymerizing gases are special oxygen, nitrogen, noble gases, especially argon, air or mixtures of these gases.
Konstruktion und apparative Anordnungen eines Niedertemperatur-Plasma-Reaktors sind an sich bekannt. Vorzugsweise verwendet man einen elektrodenlos ausgeführten Reaktor mit einer Auskopplung für Mikrowellen. Die zu behandelnde Wolle wird be vorzugt unterhalb der Auskopplungseinheit plaziert. Der Abstand der Wolle zur Aus kopplungseinheit beträgt bevorzugt 1-30 cm, insbesondere 2-10 cm. Nachdem man die zu behandelnde Wolle in den Reaktor eingebracht hat, wird dieser in geeigneter Weise mit Vakuumpumpen so evakuiert, daß der Druck während der Plasmabe handlung im Bereich von 10-2-10 mbar, vorzugsweise von 0.1-1 mbar liegt. Bei kontinuierlichem Durchlaufbetrieb werden bevorzugt spezielle Vakuumschleusen an gelegt, die eine strömungsfreie Ein- und Ausführung des Materials ermöglichen.Construction and apparatus arrangements of a low-temperature plasma reactor are known per se. An electrodeless reactor with a coupling for microwaves is preferably used. The wool to be treated is preferably placed below the decoupling unit. The distance between the wool and the coupling unit is preferably 1-30 cm, in particular 2-10 cm. After the wool to be treated has been introduced into the reactor, it is suitably evacuated with vacuum pumps so that the pressure during the plasma treatment is in the range from 10 -2 -10 mbar, preferably from 0.1-1 mbar. In continuous continuous operation, special vacuum locks are preferred, which enable the material to be fed in and out without flow.
Alternativ zu dieser Ausführungsform der Niedertemperatur-Plasmabehandlung unter niedrigem Druck kann die Wolle auch einer Coronabehandlung bei einem Druck im Bereich von 100 mbar-1.5 bar, bevorzugt bei Normaldruck, unterzogen werden. Die Coronabehandlung ist ausführlich in einer am gleichen Tag eingereichten deutschen Patentanmeldung beschrieben.As an alternative to this embodiment of the low-temperature plasma treatment under low pressure, the wool can also undergo a corona treatment at a pressure in the Range of 100 mbar-1.5 bar, preferably at normal pressure. The Corona treatment is detailed in a German submitted on the same day Patent application described.
Bei der Coronabehandlung wird die Wolle über einen Zeitraum von 1-60 Sekunden, bevorzugt 2-40 Sekunden und insbesondere 3-30 Sekunden, einer Hoch frequenzentladung mit einer Leistungsdichte von üblicherweise 0.01-5 Ws/cm2 unterworfen, gegebenenfalls unter Zusatz von nicht polymerisierenden Gasen. Ge eignete nicht polymerisierende Gase sind Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase oder Gemische davon.In the corona treatment, the wool is subjected to a high-frequency discharge with a power density of usually 0.01-5 Ws / cm 2 over a period of 1-60 seconds, preferably 2-40 seconds and in particular 3-30 seconds, optionally with the addition of non-polymerizing Gases. Suitable non-polymerizing gases are air, oxygen, nitrogen, noble gases or mixtures thereof.
Das eigentliche Plasma wird durch Anlegen einer Wechselspannung von 1-20 kV im Frequenzbereich zwischen 1kHz-1 GHz, bevorzugt 1-100 kHz an Elektroden er zeugt, wobei ein oder beide Pole mit einem Isolatormaterial versehen sind. Die Wechselspannung kann dabei entweder kontinuierlich oder mit Einzelpulsen bzw. mit Pulszügen und dazwischenliegenden Pausen zugeführt werden.The actual plasma is generated by applying an alternating voltage of 1-20 kV Frequency range between 1 kHz and 1 GHz, preferably 1-100 kHz at electrodes testifies, wherein one or both poles are provided with an insulator material. The AC voltage can either be continuous or with individual pulses or with pulse trains and breaks in between.
Konstruktion und apparative Anordnungen eines Corona-Reaktors sind an sich be kannt und beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 197 31 562 beschrieben. Bevorzugt wird die Corona-Behandlung über elektrische Entladungen im Normaldruckbereich durchgeführt, indem die zu be handelnde Wolle zunächst in ein geschlossenes, dichtes Behandlungsgehäuse einge führt, dort mit dem Arbeitsgas, d. h. dem oben erwähnten nicht polymerisierenden Gas, beladen und anschließend in einem Spalt zwischen mindestens zwei Be handlungselektroden einer elektrischen Barriereentladung ausgesetzt wird. Der Ab stand des Wollmaterials zu den Behandlungselektroden beträgt 0-15 mm, bevorzugt 0.1-5 mm und insbesondere 0.3-2 mm. Die Behandlungselektroden sind bevorzugt als drehbare Walzen ausgebildet, von denen eine oder beide mit elektrisch festem dielektrischem Material beschichtet sind.Construction and apparatus arrangements of a corona reactor are in themselves knows and for example in the unpublished German application with the file number 197 31 562. Corona treatment is preferred performed on electrical discharges in the normal pressure range by the to be acting wool first inserted into a closed, sealed treatment housing leads there with the working gas, d. H. the non-polymerizing mentioned above Gas, loaded and then in a gap between at least two Be electrodes is exposed to an electrical barrier discharge. The Ab level of the wool material to the treatment electrodes is 0-15 mm, preferred 0.1-5 mm and especially 0.3-2 mm. The treatment electrodes are preferred formed as rotatable rollers, one or both of which are electrically fixed dielectric material are coated.
Die Durchführung der Coronabehandlung bei einem Druck im Bereich von 100 mbar bis 1.5 bar, bevorzugt bei Normaldruck, hat im Vergleich zur Niederdruck-Plasmabe handlung bei 10-2-10 mbar den Vorteil, daß die apparative Anordnung sehr viel weniger aufwendig ist als bei der Niederdruck-Behandlung. Es sind keine Vakuum pumpen erforderlich, und es entfällt auch die Anbringung spezieller Vakuum schleusen. Carrying out the corona treatment at a pressure in the range from 100 mbar to 1.5 bar, preferably at normal pressure, has the advantage in comparison to the low-pressure plasma treatment at 10 -2 -10 mbar that the apparatus arrangement is much less complex than at Low pressure treatment. No vacuum pumps are required and there is no need to install special vacuum locks.
Die besondere Wirkung der Plasmabehandlung in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens könnte wie folgt erklärt werden. Die in der Faser vorhandene Flüssigkeit desorbiert während des Verfahrens als Wasserdampf/gas von der Faseroberfläche. Es kommt zur Ausbildung von energiereichen Elektronen, Ionen sowie hochangeregten neutralen Molekülen bzw. Radikalen, die auf die Oberfläche der Faser einwirken, wobei der von der Faser desorbierte Wasserdampf bewirkt, daß in unmittelbarer Nähe der jeweiligen Faseroberfläche besonders reaktive Teilchen gebildet werden, die auf die Oberfläche einwirken.The special effect of the plasma treatment in step a) of the invention Procedure could be explained as follows. The liquid present in the fiber desorbs as water vapor / gas from the fiber surface during the process. It comes to the formation of high-energy electrons, ions and highly excited neutral molecules or radicals that act on the surface of the fiber, the water vapor desorbed from the fiber causes immediate Particularly reactive particles are formed near the respective fiber surface, that act on the surface.
Im Anschluß an die Plasmabehandlung der Wolle in Schritt a) wird eine Nachbe
handlung mit verschiedenen Ausrüstungsmitteln durchgeführt. Der fakultative Schritt
b) umfaßt die Behandlung der Wolle mit einer wäßrigen Dispersion von selbst
dispergierenden Isocyanaten. Die einsetzbaren selbstdispergierenden Isocyanate sind
Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem
Aktenzeichen 197 36 542.6. Sie haben einen Isocyanatgehalt von 1-25 Gew.-%, ge
rechnet als NCO (mit einem Molekulargewicht von 42 g/mol), und sind erhältlich
durch Umsetzung in beliebiger Reihenfolge von:
After the plasma treatment of the wool in step a), a post-treatment with various finishing agents is carried out. Optional step b) involves treating the wool with an aqueous dispersion of self-dispersing isocyanates. The self-dispersing isocyanates that can be used are the subject of the unpublished German patent application with the file number 197 36 542.6. They have an isocyanate content of 1-25% by weight, calculated as NCO (with a molecular weight of 42 g / mol), and can be obtained by reaction in any order from:
- A) organischen Polyisocyanaten mit einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,8-4,2 mitA) organic polyisocyanates with an average NCO functionality of 1.8-4.2 with
-
B) Polyalkylenoxidalkoholen, -aminen und / oder -thiolen der Formel 1,
R1R2N-(CHX-CHY-O)n-CHX-CHY-ZH (1)
wobei
n eine Zahl von 3-70 darstellt,
X und Y Wasserstoff oder Methyl bedeuten, wobei für den Fall, daß einer der Reste X oder Y Methyl darstellt, der andere Wasserstoff sein muß,
R1 und R2 unabhängig voneinander geradkettige oder verzweigte C1-C6-Alkylreste oder geradkettige oder verzweigte C1-C6-Acylreste bedeuten, wobei für den Fall, daß R1 ein geradkettiger oder verzweigter C1-C6-Acylrest ist, R2 auch Wasserstoff sein kann, und weiterhin R1 und R2 gemeinsam auch einen -(CH2)m- Alkylenrest mit m = 4, 5, 6 oder 7 bilden können, worin eine oder zwei CH2-Gruppen durch O und/oder NH ersetzt sein können und/oder eine oder zwei CH2-Gruppen durch Methyl substituiert sein können, und Z für O, S oder NH steht,
und gegebenenfallsB) polyalkylene oxide alcohols, amines and / or thiols of the formula 1,
R 1 R 2 N- (CHX-CHY-O) n -CHX-CHY-ZH (1)
in which
n represents a number from 3-70,
X and Y are hydrogen or methyl, where in the event that one of the radicals X or Y is methyl, the other must be hydrogen,
R 1 and R 2 independently of one another are straight-chain or branched C 1 -C 6 -alkyl radicals or straight-chain or branched C 1 -C 6 -acyl radicals, in the case where R 1 is a straight-chain or branched C 1 -C 6 -acyl radical , R 2 can also be hydrogen, and furthermore R 1 and R 2 together can also form a - (CH 2 ) m - alkylene radical with m = 4, 5, 6 or 7, in which one or two CH 2 groups are represented by O and / or NH can be replaced and / or one or two CH 2 groups can be substituted by methyl, and Z represents O, S or NH,
and if necessary -
C) weiteren NCO-reaktiven Verbindungen, die anionische, kationische und/oder
potentiell anionische oder kationische Gruppen enthalten,
und gegebenenfallsC) further NCO-reactive compounds which contain anionic, cationic and / or potentially anionic or cationic groups,
and if necessary - D) weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen.D) other auxiliaries and additives.
Der Begriff "selbstdispergierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, daß die Isocyanate in einer Konzentration von bis zu 70 Gew.- %, vorzugsweise bis zu 50 Gew.-%, in Wasser feinteilige Dispersionen mit Partikelgrößen von < 500 nm er geben (gemessen mittels Ultrazentrifuge).The term "self-dispersing" in the present context means that the Isocyanates in a concentration of up to 70% by weight, preferably up to 50 % By weight, finely divided dispersions in water with particle sizes of <500 nm give (measured using an ultracentrifuge).
Zur Herstellung der selbstdispergierenden Isocyanate sind folgende Verbindungen
geeignet:
The following compounds are suitable for producing the self-dispersing isocyanates:
-
A) Nicht modifizierte (d. h. nicht zuvor mit OH-funktionellen Verbindungen um
gesetzte), aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische oder aromatische
Polyisocyanate mit einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,8-4,2. Bevor
zugt werden dabei aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische oder
aromatische Polyisocyanate, welche Uretdion- und/oder Isocyanurat-
und/oder Allophanat- und/oder Biuret- und/oder Oxadiazinstrukturen auf
weisen und die in an sich bekannter Weise aus aliphatischen, cyclo
aliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Diisocyanaten hergestellt
werden können.
Als aliphatische bzw. cycloaliphatische Diisocyanate sind zum Beispiel 1,4- Diisocyanatobutan, 1,6-Diisocyanatohexan, 1,5-Diisocyanato-2,2-dimethyl pentan, 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethyl-1,6-diisocyanatohexan, 1,3- und 1,4- Diisocyanatocyclohexan, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato-methyl cyclohexan, 1-Isocyanato-1-methyl-4-isocyanatomethyl-cyclohexan, 4,4-Di isocyanato-dicyclohexylmethan oder beliebige Gemische der zuvor genannten Diisocyanate geeignet.
Als aromatische Diisocyanate sind beispielsweise Toluylendiisocyanat, 1,5- Diisocyanatonaphthalin und Diphenylmethandiisocyanat geeignet.
Bei den bevorzugten, Uretdion- und/oder Isocyanurat- und/oder Allophanat- und/oder Biuret- und/oder Oxadiazinstrukturen aufweisenden Polyiso cyanaten mit einem mittleren NCO-Gehalt von 19-24 Gew.-% handelt es sich im wesentlichen um die trimeren Reaktionsprodukte von 1,6-Diiso cyanatohexan oder 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclo hexan sowie die entsprechenden höheren Homologen.
Besonders bevorzugt werden weitgehend Uretdiongruppen-freien, Iso cyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate des genannten mittleren NCO- Gehaltes eingesetzt. Sie können durch an sich bekannte katalytische Trimerisierung von 1,6-Diisocyanatohexan oder 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl- 5-isocyanatomethyl-cyclohexan unter Isocyanurat-Bildung erhalten werden und weisen vorzugsweise eine mittlere NCO-Funktionalität von 3,2-4,2 auf. Bevorzugt sind auch die durch Reaktion von 1,6-Diisocyanatohexan mit einem Unterschuß an Wasser oder in Gegenwart wasserabspaltender Reaktionspartner in bekannter Weise erhaltenen, im wesentlichen Biuret gruppen aufweisenden trimeren Polyisocyanate mit einem mittleren NCO-Ge halt von 19-24 Gew.-%.A) Unmodified (ie not previously reacted with OH-functional compounds), aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic polyisocyanates with an average NCO functionality of 1.8-4.2. Before are given aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic polyisocyanates which have uretdione and / or isocyanurate and / or allophanate and / or biuret and / or oxadiazine structures and which in a manner known per se from aliphatic, cyclo aliphatic, araliphatic or aromatic diisocyanates can be produced.
Examples of aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates are 1,4-diisocyanatobutane, 1,6-diisocyanatohexane, 1,5-diisocyanato-2,2-dimethylpentane, 2,2,4- or 2,4,4-trimethyl 1,6-diisocyanatohexane, 1,3- and 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato-methyl cyclohexane, 1-isocyanato-1-methyl-4-isocyanatomethyl-cyclohexane, 4,4-Di isocyanato-dicyclohexylmethane or any mixtures of the aforementioned diisocyanates are suitable.
Examples of suitable aromatic diisocyanates are tolylene diisocyanate, 1,5-diisocyanatonaphthalene and diphenylmethane diisocyanate.
The preferred polyisocyanates having uretdione and / or isocyanurate and / or allophanate and / or biuret and / or oxadiazine structures and having an average NCO content of 19-24% by weight are essentially the trimers Reaction products of 1,6-diiso cyanatohexane or 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclo hexane and the corresponding higher homologues.
Most preferably, uretdione group-free, iso cyanurate group-containing polyisocyanates of the stated average NCO content are used. They can be obtained by known catalytic trimerization of 1,6-diisocyanatohexane or 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane with formation of isocyanurate and preferably have an average NCO functionality of 3.2 -4.2 on. Also preferred are the trimeric polyisocyanates obtained by reaction of 1,6-diisocyanatohexane with a deficit of water or in the presence of water-releasing reactants in a known manner, essentially having biuret groups and having an average NCO content of 19-24% by weight. -
B) Unter den Polyalkylenoxidalkoholen, -aminen und/oder -thiolen der Formel
1 sind die Polyalkylenoxidalkohole bevorzugt (Z = O in Formel 1). Aus den
Polyalkylenoxidalkoholen können durch Umsetzung mit NH3 Polyalkylen
oxidamine (Z = NH in Formel 1) und mit H2S Polyalkylenoxidthiole (Z = S in
Formel 1) erhalten werden.
Die somit auch den Polyalkylenoxidaminen und -thiolen zugrundeliegenden Polyalkylenoxidalkohole enthalten im statistischen Mittel 3-70, bevorzugt 6-60 und insbesondere 7-20 Alkylenoxideinheiten pro Molekül und sind in an sich bekannter Weise durch Alkoxylierung geeigneter Startermoleküle zu gänglich. Als Startermoleküle können Verbindungen der Formel R1R2NH ein gesetzt werden. Hierbei handelt es sich je nach Bedeutung von R1 und R2 um sekundäre Amine oder Säureamide. Gemäß der für Formel 1 genannten Definition von R1 und R2 kann für den Start der Alkoxylierungsreaktion auch Morpholin als heterocyclische Stickstoffverbindung eingesetzt werden. Zu identischen Verbindungen gelangt man ferner, wenn man als Startermoleküle für die Alkoxylierungsreaktion Verbindungen der Formel R1R2N-CHX-CHY- OH verwendet, wie z. B. 2-Morpholinoethanol. Desweiteren als Starter ver wendbar sind auch Acylierungsprodukte von Ethanolamin, z. B. Acetyl ethanolamin.
Für die Alkoxylierungsreaktion geeignete Alkylenoxide sind insbesondere Ethylenoxid und Propylenoxid, die einzeln oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge oder zusammen im Gemisch zur Alkoxylierung eingesetzt werden können. Den Polyalkylenoxidalkoholen liegen in diesem Fall ent weder reine Polyethylenoxide oder gemischte Polyethylenoxide/propylen oxide zugrunde. Besonders geeignet sind solche Polyalkylenoxidalkohole, die im statistischen Mittel 3-70, bevorzugt 6-60 und insbesondere 7-20 Alkylen oxideinheiten pro Molekül enthalten und bei denen die Alkylenoxideinheiten bevorzugt zu mindestens 60 Mol-%, vorzugsweise zu mindestens 70 Mol-%, aus Ethylenoxideinheiten bestehen.B) Among the polyalkylene oxide alcohols, amines and / or thiols of the formula 1, the polyalkylene oxide alcohols are preferred (Z = O in formula 1). From the polyalkylene oxide alcohols can be obtained by reaction with NH 3 polyalkylene oxide amines (Z = NH in formula 1) and with H 2 S polyalkylene oxide thiols (Z = S in formula 1).
The polyalkylene oxide alcohols on which the polyalkylene oxide amines and thiols are also based therefore contain on average 3-70, preferably 6-60 and in particular 7-20 alkylene oxide units per molecule and can be obtained in a manner known per se by alkoxylation of suitable starter molecules. Compounds of the formula R 1 R 2 NH can be used as starter molecules. Depending on the meaning of R 1 and R 2, these are secondary amines or acid amides. According to the definition of R 1 and R 2 given for formula 1, morpholine can also be used as the heterocyclic nitrogen compound to start the alkoxylation reaction. Identical compounds are also obtained if compounds of the formula R 1 R 2 N-CHX-CHY-OH are used as starter molecules for the alkoxylation reaction, such as, for. B. 2-Morpholinoethanol. Also usable as starters are also acylation products of ethanolamine, e.g. B. acetyl ethanolamine.
Alkylene oxides suitable for the alkoxylation reaction are, in particular, ethylene oxide and propylene oxide, which can be used individually or in succession in any order or together in a mixture for the alkoxylation. In this case, the polyalkylene oxide alcohols are based either on pure polyethylene oxides or mixed polyethylene oxides / propylene oxides. Particularly suitable are those polyalkylene oxide alcohols which contain on average 3-70, preferably 6-60 and in particular 7-20 alkylene oxide units per molecule and in which the alkylene oxide units are preferably at least 60 mol%, preferably at least 70 mol%, of Ethylene oxide units exist. -
C) Bei den NCO-reaktiven Verbindungen, welche anionische, kationische und/
oder potentielle anionische oder kationische Gruppen enthalten, handelt es
sich üblicherweise um
- a) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit tertiären Amino gruppen, wie sie in der deutschen Patentanmeldung DE-OS-43 19 571 beschrieben werden, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird,
- b) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppen, wie sie in der deutschen Patentanmeldung DE- OS-195 20 092 beschrieben werden, auf die hiermit ausdrücklich Be zug genommen wird,
- c) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit Carboxylat- oder Sulfonatgruppen, deren Gegenionen Metallkationen aus der Alkali- oder Erdalkaligruppe oder Ammoniumionen sind, wie sie ebenfalls in der DE-OS-195 20 092 beschrieben werden,
- d) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit Ammonium
gruppen, die in an sich bekannter Weise durch Alkylierung oder
Protonierung, wie in EP-A-0 582 166 beschrieben, aus den tertiären
Aminogruppen der Verbindungen i) erhältlich sind.
Selbstverständlich können auch beliebige Gemische solcher NCO-reaktiver Verbindungen, sofern chemisch sinnvoll, beispielsweise aus den Gruppen i) und iv) oder aus den Gruppen ii) und iv) im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.
- a) hydroxy- or amino-functional compounds with tertiary amino groups, as described in German patent application DE-OS-43 19 571, to which reference is hereby expressly made,
- b) hydroxy- or amino-functional compounds with carboxyl or sulfonic acid groups, as are described in German patent application DE-OS-195 20 092, to which express reference is hereby made,
- c) hydroxy- or amino-functional compounds with carboxylate or sulfonate groups, the counterions of which are metal cations from the alkali or alkaline earth group or ammonium ions, as are also described in DE-OS-195 20 092,
- d) Hydroxy- or amino-functional compounds with ammonium groups which are obtainable in a manner known per se by alkylation or protonation, as described in EP-A-0 582 166, from the tertiary amino groups of the compounds i).
Of course, any mixtures of such NCO-reactive compounds, if chemically useful, for example from groups i) and iv) or from groups ii) and iv) can be used in the process according to the invention.
- D) Bei den gegebenenfalls anwesenden Hilfs- und Zusatzstoffen handelt es sich beispielsweise um Netzmittel, Tenside, Schaumverhinderer oder Aufzieh hilfsmittel. Diese Hilfs- und Zusatzstoffe können entweder inert oder aber reaktiv gegenüber den Isocyanatgruppen sein.D) The auxiliary substances and additives which may be present are for example, wetting agents, surfactants, anti-foaming agents or misting agents tools. These auxiliaries and additives can either be inert or else be reactive towards the isocyanate groups.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden, nicht modifizierten Polyisocyanate I können auch in Kombination mit externen, d. h. zusätzlichen ionischen oder nichtionischen Emulgatoren verwendet werden. Solche Emulgatoren sind beispielsweise in Methoden der organischen Chemie, Houben-Weyl, Bd. XIV/1, Teil 1, Seite 190-208 Thieme-Verlag, Stuttgart (1961) sowie in der US-A-3,428,532 und EP-A-0 013 112 beschrieben. Die Emulgatoren werden in einer die Dispergierbarkeit gewähr leistenden Menge eingesetzt.The unmodified polyisocyanates I to be used according to the invention can also in combination with external, d. H. additional ionic or nonionic Emulsifiers are used. Such emulsifiers are for example in Methods of Organic Chemistry, Houben-Weyl, Vol. XIV / 1, Part 1, page 190-208 Thieme-Verlag, Stuttgart (1961) and in US-A-3,428,532 and EP-A-0 013 112 described. The emulsifiers are guaranteed in a dispersibility performing amount used.
Falls zunächst Polyisocyanate I) mit Polyalkylenoxidalkoholen II) umgesetzt werden, so kann diese Umsetzung in an sich bekannter Weise, unter Einhaltung eines NCO/OH-Äquivalentverhältnisses von mindestens 2 : 1, im allgemeinen von 4 : 1 bis ca. 1000 : 1 erfolgen. Bei Einsatz von Polyethylenoxidalkoholen werden hierbei Poly ethylenoxid-modifizierte Polyisocyanate erhalten, die eine mittlere NCO- Funktionalität von 1,8-4,2 vorzugsweise von 2,0-4,0, einen Gehalt an aliphatisch oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen von 12,0-21,5 Gew.-% und einen Gehalt an innerhalb von Polyethylenoxidketten angeordneten Ethylenoxidein heiten, gerechnet als C2H4O mit einem Molekulargewicht von 44 g/mol, von 2-20 Gew.-% besitzen, wobei die Polyethylenoxidketten im statistischen Mittel 3-70 Ethylenoxideinheiten aufweisen. If polyisocyanates I) are first reacted with polyalkylene oxide alcohols II), this reaction can be carried out in a manner known per se, while maintaining an NCO / OH equivalent ratio of at least 2: 1, generally from 4: 1 to about 1000: 1. When using polyethylene oxide alcohols, polyethylene oxide-modified polyisocyanates are obtained which have an average NCO functionality of 1.8-4.2, preferably 2.0-4.0, a content of aliphatic or cycloaliphatic isocyanate groups of 12.0- 21.5% by weight and a content of ethylene oxide units arranged within polyethylene oxide chains, calculated as C 2 H 4 O with a molecular weight of 44 g / mol, of 2-20% by weight, the polyethylene oxide chains on average Have 3-70 ethylene oxide units.
Die Ausgangskomponenten I), II) und gegebenenfalls III) können in beliebiger Reihenfolge unter Ausschluß von Feuchtigkeit, vorzugsweise ohne Lösungsmittel, umgesetzt werden. Mit steigender Menge an Komponente II) wird eine höhere Vis kosität des Endproduktes erreicht. Wenn die Viskosität über 100 mPa.s ansteigt, so ist es sinnvoll, in Gegenwart eines Lösungsmittels zu arbeiten, das vorzugsweise mit Wasser mischbar, aber gegenüber dem Polyisocyanat inert ist. Geeignete Lösungs mittel sind z. B. Alkyletheracetate, Glykoldiester, Toluol, Carbonsäureester, Aceton, Methylethylketon, Tetrahydrofuran und Dimethylformamid.The starting components I), II) and optionally III) can be in any Order excluding moisture, preferably without solvent, be implemented. With increasing amount of component II), a higher Vis final product achieved. If the viscosity rises above 100 mPa.s, so it makes sense to work in the presence of a solvent, preferably with Water miscible but inert to the polyisocyanate. Appropriate solution means are z. B. alkyl ether acetates, glycol diesters, toluene, carboxylic acid esters, acetone, Methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran and dimethylformamide.
Durch die Mitverwendung an sich bekannter Katalysatoren wie Dibutylzinndilaurat, Zinn-(II)-octoat oder 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan in Mengen von 10-1000 ppm, bezogen auf die Komponenten I), II) und gegebenenfalls III), kann die Umsetzung der Komponenten beschleunigt werden. Die Reaktion wird im Temperaturbereich bis 130°C, vorzugsweise im Bereich von 10-100°C und besonders bevorzugt von 20 bis 80°C durchgeführt. Der Verlauf der Umsetzung wird dabei unter Bestimmung des NCO-Gehaltes durch Titration oder durch Aufnahme von IR-Spektren und Aus wertung der NCO-Bande bei 2260-2275 cm-1 verfolgt. Die Umsetzung ist beendet, wenn der Isocyanatgehalt nicht mehr als 0,1 Gew.-% oberhalb des Wertes liegt, der bei vorgegebener Stöchiometrie im Fall des vollständigen Umsatzes erreicht wird. In der Regel sind Reaktionszeiten von weniger als 24 Stunden ausreichend. Bevorzugt ist die lösungsmittelfreie Synthese der erfindungsgemäß einzusetzenden selbstdisper gierenden Isocyanate.By using catalysts known per se, such as dibutyltin dilaurate, tin (II) octoate or 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, in amounts of 10-1000 ppm, based on components I), II) and, if appropriate III), the implementation of the components can be accelerated. The reaction is carried out in the temperature range up to 130 ° C., preferably in the range from 10-100 ° C. and particularly preferably from 20 to 80 ° C. The course of the reaction is followed by determining the NCO content by titration or by recording IR spectra and evaluating the NCO band at 2260-2275 cm -1 . The reaction is complete when the isocyanate content is not more than 0.1% by weight above the value which is achieved for a given stoichiometry in the case of complete conversion. As a rule, response times of less than 24 hours are sufficient. The solvent-free synthesis of the self-dispersing isocyanates to be used according to the invention is preferred.
In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die erfindungsgemäß in Schritt
b) einzusetzenden selbstdispergierenden Isocyanate herzustellen durch Mischen von
In a further embodiment, it is also possible to prepare the self-dispersing isocyanates to be used according to the invention in step b) by mixing
- 1. nicht modifizierten Polyisocyanaten I),1. unmodified polyisocyanates I),
- 2. Polyisocyanaten, die durch Umsetzung von Polyisocyanaten I) mit NCO reaktiven Verbindungen III) erhalten werden, wobei das Äquivalentverhältnis der NCO-reaktiven Gruppen der Verbindungen III) zu den eingesetzten NCO- Gruppen der Komponente I) 1: (1-1000) beträgt, und2. Polyisocyanates obtained by reacting polyisocyanates I) with NCO reactive compounds III) are obtained, the equivalent ratio the NCO-reactive groups of the compounds III) to the NCO- Groups of component I) 1: (1-1000), and
- 3. Polyisocyanaten, die durch Umsetzung von Polyisocyanaten I) mit Poly alkyenoxidalkoholen, -aminen und/oder -thiolen II) erhalten werden, wobei das Äquivalentverhältnis der NCO-reaktiven Gruppen der Komponente II) zu den eingesetzten NCO-Gruppen der Komponente I) 1: (1-1000) beträgt.3. polyisocyanates obtained by reacting polyisocyanates I) with poly alkylene oxide alcohols, amines and / or thiols II) are obtained, wherein the equivalent ratio of the NCO-reactive groups of component II) the NCO groups of component I) used 1: (1-1000).
Bei dieser Herstellungsvariante sind die Anzahl der NCO-reaktiven Äquivalente, der Polyalkylenoxidgehalt, der NCO-Gehalt und die NCO-Funktionalität durch ent sprechende Einwaagen der obigen drei Komponenten vom Fachmann so einzustellen, daß das erhaltene Gemisch die für die Wasserdispergierbarkeit erforderliche Zu sammensetzung hat, wobei die bereits genannten Vorzugsbereiche gelten.In this manufacturing variant, the number of NCO-reactive equivalents is the Polyalkylene oxide content, the NCO content and the NCO functionality through ent to adjust speaking weights of the above three components by a person skilled in the art, that the mixture obtained has the required for water dispersibility composition, whereby the preferred areas already mentioned apply.
Die selbstdispergierbaren Isocyanate sind technisch gut handhabbar und viele Monate unter Ausschluß von Feuchtigkeit lagerstabil.The self-dispersible isocyanates are technically easy to handle and many Stable for months without moisture.
Die selbstdispergierbaren Isocyanate werden in Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise ohne organische Lösungsmittel eingesetzt. Aufgrund ihrer Selbstdispergierbarkeit sind diese Isocyanate bei Temperaturen bis 100°C in Wasser ohne Einwirkung hoher Scherkräfte leicht zu emulgieren. Die Isocyanat- Konzentration in der Emulsion kann dabei bis zu 70 Gew.-% betragen. Es ist aber vorteilhafter, Emulsionen mit einer Isocyanat-Konzentration von bis zu 50 Gew.-% herzustellen, die dann vor der Dosierstelle gegebenenfalls noch weiter verdünnt werden können. Zur Emulgierung eignen sich die in der Technik üblichen Misch aggregate (Rührer, Mischer mit Rotor-Stator-Prinzip oder Hochdruckemulgier maschinen). In der Regel reicht ein statischer Mischer aus. Die erhaltenen Emulsionen besitzen eine Verarbeitungszeit von bis zu 24 Stunden, die von der Struktur der eingesetzten selbstdispergierbaren Isocyanate, insbesondere von deren Gehalt an basischen N-Atomen abhängt. The self-dispersible isocyanates are in step b) of the invention Process preferably used without organic solvents. Because of your These isocyanates are self-dispersible at temperatures up to 100 ° C in water easy to emulsify without exposure to high shear forces. The isocyanate The concentration in the emulsion can be up to 70% by weight. But it is more advantageous, emulsions with an isocyanate concentration of up to 50% by weight produce, which may then be further diluted before the dosing point can be. Mixtures customary in industry are suitable for emulsification aggregates (stirrer, mixer with rotor-stator principle or high-pressure emulsifier machinery). A static mixer is usually sufficient. The received Emulsions have a processing time of up to 24 hours, which of the Structure of the self-dispersible isocyanates used, in particular of their Content of basic N atoms depends.
Die Behandlung der Wolle mit der wäßrigen Dispersion der selbstdispergierenden Isocyanate in Schritt b) erfolgt nach üblichen Verfahren des Standes der Technik. Geeignet ist beispielsweise eine diskontinuierliche Arbeitsweise im Ausziehver fahren oder eine kontinuierliche Arbeitsweise durch Tauchen, Walzenauftrag, Foulardieren, Aufsprühen, Aufspritzen oder Lisseusenapplikation gegebenenfalls unter Verwendung von Färbeapparaten, Rührwerken etc. zur Bewegung der Be handlungsflotte. Das Flottenverhältnis ist in weiten Grenzen wählbar und kann im Bereich von 1: (5-20), bevorzugt von 1: (5-10), liegen.Treatment of wool with an aqueous dispersion of self-dispersing Isocyanates in step b) are carried out by customary methods of the prior art. For example, a discontinuous procedure in the pull-out is suitable driving or a continuous way of working by diving, roller application, Padding, spraying, spraying or lisseuse application if necessary using dyeing machines, agitators etc. to move the loading action fleet. The fleet ratio can be selected within wide limits and can be in Range from 1: (5-20), preferably from 1: (5-10).
In Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die folgenden Substanzklassen als Weichmacher einsetzbar: Fettsäureamide, Esterquats, quartäre Fettsäureamide, Betaine, Fettsäuresarkoside, Aminosilicone, Polyethylenwachsemulsionen, Silicon emulsionen.The following substance classes are in step c) of the method according to the invention usable as plasticizers: fatty acid amides, esterquats, quaternary fatty acid amides, Betaines, fatty acid sarcosides, aminosilicones, polyethylene wax emulsions, silicone emulsions.
In Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wollmaterial ge gebenenfalls mit Schiebefestmitteln behandelt. Bevorzugt umfaßt das erfindungsge mäße Verfahren alle drei Nachbehandlungsschritte b), c) und d). Bei den Schiebefest mitteln handelt es sich um Appreturen, die bewirken, daß in Geweben und Gewirken, die später aus der Wolle hergestellt werden, ein Verschieben von Schuß- und Kett fäden gegeneinander verhindert wird. Prinzipiell unterscheidet man bei den Schiebe festmittel solche, die eine Verrauhung der Faseroberfläche bewirken, und solche, die die Faseroberfläche abstumpfen und die Fäden verkleben können.In step d) of the method according to the invention, the wool material is ge possibly treated with anti-slip agents. Preferably, the fiction includes Proper procedures all three post-treatment steps b), c) and d). At the push-fit means are finishes which cause that in fabrics and knitted fabrics, which are later made from the wool, shifting the weft and warp threads against each other is prevented. In principle, a distinction is made with the sliding solid means those that cause roughening of the fiber surface and those that dull the fiber surface and the threads can stick together.
Als Schiebefestmittel zur Verrauhung der Faseroberfläche sind insbesondere Kiesel säuresole geeignet. Hierbei handelt es sich um wäßrige Lösungen von annähernd kugelförmigen, kolloidal ungelösten Polykieselsäure-Molekülen mit einem SiO2-Ge halt von üblicherweise 30-60%. Solche Kieselsäuresole lassen sich jahrelang un verändert lagern. Je nach Teilchengröße der Partikel ist Kieselsäuresol milchig trüb bis farblos klar. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser beträgt in der Regel 5- 150 nm. Die prinzipielle Herstellung erfolgt durch Behandeln wäßriger Alkalisilicat- Lösungen (Wasserglas) mit Ionenaustauschern und Stabilisierung durch wenig Alkali. Die Kieselsäuresole sind in verschiedenen Einstellungen (anionaktiv, kationaktiv sowie nichtionogen) kommerziell erhältlich.In particular, silica sols are suitable as sliding solid agents for roughening the fiber surface. These are aqueous solutions of approximately spherical, colloidally undissolved polysilicic acid molecules with an SiO 2 content of usually 30-60%. Such silica sols can be stored unchanged for years. Depending on the particle size of the particles, silica sol is milky cloudy to colorless clear. The average particle diameter is usually 5-150 nm. The basic preparation is carried out by treating aqueous alkali silicate solutions (water glass) with ion exchangers and stabilizing them with little alkali. The silica sols are commercially available in various settings (anionic, cationic and nonionic).
Bei den Schiebefestmitteln, die die Faseroberfläche abstumpfen und die Fäden ver kleben, handelt es sich vorwiegend um Kunststoffdispersionen und Naturharze. Ge eignet sind beispielsweise Kunststoffdispersionen auf einer Polyvinyl-, Polyacryl-, Polymethacryl-, Polystyrol- oder Polybutadien-Basis. Besonders geeignet sind Poly vinylalkohole, Polyacrylate sowie geblockte Isocyanatharze und hydrophilierte Isocyanatharze.In the case of the sliding solid agents, which blunt the fiber surface and the threads stick, it is mainly plastic dispersions and natural resins. Ge Plastic dispersions on a polyvinyl, polyacrylic, Polymethacrylic, polystyrene or polybutadiene base. Poly are particularly suitable vinyl alcohols, polyacrylates and blocked isocyanate resins and hydrophilized Isocyanate resins.
Das Aufbringen der Weichmacher in Schritt c) und der Schiebefestmittel in Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt entweder diskontinuierlich im Auszieh verfahren oder kontinuierlich durch Tauchen, Walzenauftrag, Foulardieren, Auf sprühen, Aufspritzen oder Lisseusenapplikation.The application of the plasticizers in step c) and the anti-slip agents in step d) of the process according to the invention takes place either discontinuously in the pull-out process or continuously by dipping, roller application, padding, opening spraying, spraying or lisseuse application.
Das Isocyanat b) wird mit 0.1-5 Gew.-%, bevorzugt mit 0.5-2.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flotte eingesetzt. Der Weichmacher c) wird mit 1-4 Gew.-%, bevorzugt mit 2-4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flotte verwendet. Das Schiebefestmittel wird in einer Menge von 0.1-2 Gew.-%, bevorzugt von 0.2-0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flotte, eingesetzt.The isocyanate b) is 0.1-5% by weight, preferably 0.5-2.5% by weight, based on the total weight of the fleet used. The plasticizer c) is with 1-4 wt .-%, preferably used with 2-4 wt .-%, based on the total weight of the liquor. The anti-slip agent is used in an amount of 0.1-2% by weight, preferably 0.2-0.5 % By weight, based on the total weight of the fleet, used.
Die Reihenfolge der Nachbehandlungen b), c) und d) des gemäß Schritt a) vorbe handelten Wollmaterials kann auch dahingehend variiert werden, daß die Nachbe handlungen b) und c) zusammen vorgenommen werden und anschließend die Nach behandlung mit dem Schiebefestmittel gemäß d) ausgeführt wird. Es ist auch mög lich, zunächst die Nachbehandlung gemäß c), danach gemäß b) und abschließend ge mäß d) durchzuführen.The order of the after-treatments b), c) and d) of the step a) above Traded wool material can also be varied so that the Nachbe acts b) and c) are carried out together and then the after treatment with the anti-slip agent according to d) is carried out. It is also possible Lich, first the after-treatment according to c), then according to b) and finally ge according to d).
Sofern als Schiebefestmittel d) ein anionisches oder kationisches Kieselsol eingesetzt wird, werden die Nachbehandlungschritte bevorzugt in der Reihenfolge b), c), d) oder c), b), d) durchgeführt.If an anionic or cationic silica sol is used as the sliding solid agent d) the post-treatment steps are preferably in the order b), c), d) or c), b), d).
Claims (12)
- a) in einer Vorbehandlung einem Plasma ausgesetzt wird,
- b) gegebenenfalls mit einer wäßrigen Dispersion selbstdispergierender Isocyanate behandelt wird,
- c) dann mit einem Weichmacher sowie
- d) abschließend mit einem Schiebefestmittel behandelt wird.
- a) is exposed to plasma in a pretreatment,
- b) optionally treated with an aqueous dispersion of self-dispersing isocyanates,
- c) then with a plasticizer as well
- d) is finally treated with an anti-slip agent.
- A) organischen Polyisocyanaten mit einer mittleren NCO-Funktionalität von 1, 8-4,2 mit
- B) Polyalkylenoxidalkoholen, -aminen und/oder -thiolen der Formel 1,
R1R2N-(CHX-CHY-O)n-CHX-CHY-ZH (1)
wobei
n eine Zahl von 3-70 darstellt,
X und Y Wasserstoff oder Methyl bedeuten, wobei für den Fall, daß einer der Reste X oder Y Methyl darstellt, der andere Wasser stoff sein muß,
R1 und R2 unabhängig voneinander geradkettige oder verzweigte C1- C6 Alkylreste oder geradkettige oder verzweigte C1-C6-Acyl reste bedeuten, wobei für den Fall, daß R1 ein geradkettiger oder verzweigter C1-C6-Acylrest ist, R2 auch Wasserstoff sein kann, und weiterhin R1 und R2 gemeinsam auch einen -(CH2)m- Alkylenrest mit m = 4, 5, 6 oder 7 bilden können, worin eine oder zwei CH2-Gruppen durch O und/oder NH ersetzt sein können und/oder eine oder zwei CH2-Gruppen durch Methyl substituiert sein können, und
Z für O, S oder NH steht,
und gegebenenfalls - C) weiteren NCO-reaktiven Verbindungen, die anionische, kationische
und/oder potentiell anionische oder kationische Gruppen enthalten,
und gegebenenfalls - D) weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen.
- A) with organic polyisocyanates with an average NCO functionality of 1.8-4.2
- B) polyalkylene oxide alcohols, amines and / or thiols of the formula 1,
R 1 R 2 N- (CHX-CHY-O) n -CHX-CHY-ZH (1)
in which
n represents a number from 3-70,
X and Y are hydrogen or methyl, where in the event that one of the radicals X or Y is methyl, the other must be hydrogen,
R 1 and R 2 are independently straight or branched C 1 - C 6 alkyl radicals or straight-chain or branched C 1 -C 6 acyl radicals, wherein for the case that R 1 is a linear or branched C 1 -C 6 acyl radical is , R 2 can also be hydrogen, and furthermore R 1 and R 2 together can also form a - (CH 2 ) m - alkylene radical with m = 4, 5, 6 or 7, in which one or two CH 2 groups are represented by O and / or NH can be replaced and / or one or two CH 2 groups can be substituted by methyl, and
Z represents O, S or NH,
and if necessary - C) further NCO-reactive compounds which contain anionic, cationic and / or potentially anionic or cationic groups,
and if necessary - D) other auxiliaries and additives.
- a) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit tertiären Amino gruppen,
- b) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppen,
- c) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit Carboxylat- oder Sulfonatgruppen, deren Gegenionen Metallkationen aus der Alkali- oder Erdalkaligruppe oder Ammoniumionen sind, oder
- d) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit Ammonium gruppen, die durch Alkylierung oder Protonierung aus den tertiären Aminogruppen der Verbindungen i) erhältlich sind,
- a) hydroxy- or amino-functional compounds with tertiary amino groups,
- b) hydroxy- or amino-functional compounds with carboxyl or sulfonic acid groups,
- c) hydroxy- or amino-functional compounds with carboxylate or sulfonate groups, the counterions of which are metal cations from the alkali or alkaline earth group or ammonium ions, or
- d) hydroxy- or amino-functional compounds with ammonium groups which can be obtained from the tertiary amino groups of the compounds i) by alkylation or protonation,
- a) in einer Vorbehandlung einem Plasma ausgesetzt wird,
- b) gegebenenfalls mit einer wäßrigen Dispersion selbstdispergierender Isocyanate behandelt wird,
- c) dann mit einem Weichmacher sowie
- d) abschließend mit einem Schiebefestmittel behandelt wird.
- a) is exposed to plasma in a pretreatment,
- b) optionally treated with an aqueous dispersion of self-dispersing isocyanates,
- c) then with a plasticizer as well
- d) is finally treated with an anti-slip agent.
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