DE2028291A1

DE2028291A1 - Zusammensetzung und Verfahren zur Verminderung statischer elektrischer Aufladungen bei Teppichmaterial

Info

Publication number: DE2028291A1
Application number: DE19702028291
Authority: DE
Inventors: John Alan Racine Wis Sramek (V St A)
Original assignee: S C Johnson & Son Inc , Racine, Wis (VStA)
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1970-06-02
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1314444A; CA928882A; US3625890A; AU1570270A; NL7007999A; FR2049863A5

Description

1 BERLIN 33 8 MÜNCHEN 27

Augu»U-Vlktorl«-Str«8· 65 Dr.-Ιπα. HANS RUSCHKE PI«nz«nauerStraB»2

Pat.-Anw. Dr. Ru.chk. 5» _ucihl7 ιλμιαπ Pat.-Anwalt Aflular

T.i.f_ön! 0311/H₇ ⁷JJi Dipl.-lng. H EIN Z AG U LAR _T._Iefon!

Telegramm-Adrene t PATENTANWÄLTE Tel»gramm-Adr·«»·: Quadratur Berlin Quadratur München

S.G. Johnson & Son, Inc. Kacine, Wisconsin, V.St.A.

Zusammensetzung und Verfahren zur Verminderung statischer elektrischer Aufladungen bei Teppichmaterial

Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung zur Verminderung der Ansammlung oder Speicherung von statischen elektrischen Aufladungen bei Teppichmaterial zur Verfügung, die ein alkalisches Gemisch von Polymethacrylsaure und einen Trägerstoff für ein solches Gemisch enthält, wobei das Gemisch ein pH von wenigstens etwa 9 als Folge einer Behandlung der Säure mit einem Alkalimetallhydroxid aufweist.

Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Herstellung des Polymethacrylsäurepolymerisats zur Verfügung, nach dem man Methacrylsäure in Wasser oder wäßrigem niedrigerem Alkanol, zusammen mit 1 bis 5 % Initiator und 20 bis 60 ^, bezogen auf das Gewicht des Initiators, Reduktionsmittel, löst und die Methacrylsäure unter Bildung von Polymethacrylsaure mit einer Viskosität der wäßrigen Lösung bei 25 ⁰O und 15 ^ Feststoffen · von nicht mehr als etwa 650 cP umsetzt.

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Die Bildung von statischen elektrischen Aufladungen bei Textilerzeugnissen, besonders unter Winterklimabedingungen, bei denen die relative Feuchtigkeit gering ist, ist ein gutbekanntes Phänomen. Eine solche statische elektrische Aufladung kann von einer gelegentlichen Störung bis zu einem sehr ernsten und gefährlichen Problem in Atmosphären, die explosive Gas-, Dampf- und/oder Staubgemische enthalten, reichen. Obwohl das Problem an sich bei irgendeiner [Textilfaser bei sehr geringer relativer Feuchtigkeit auftreten kann, ist es bei natürlichen und künstlichen Fasern mit geringem Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen sehr ernst. Daher ist das Problem häufig nicht bei einem Cellulosematerial, wie zum Beispiel Baumwolle, akut, sondern bei relativ hydrophoben Fasern, wie zum Beispiel Nylon, Polyestern, den Polyolefinen und ähnlichen Fasern, in ausgeprägter Weise vorhanden.

Eine Reihe von Verfahren, die sich mit der Verminderung von statischen elektrischen Aufladungen bei Stoffen befassen, sind ausführlich in der Literatur erörtert worden, und verschiedene Zusammensetzungen sind hergestellt worden, um das Problem zu lösen. So sind Versuche unternommen worden, insbesondere in Textilbehandlungsanlagen, die Faser in eine bestimmte wäßrige Lösung einzutauschen, so daß sich ein feuchtigkeitsabsorbierender oder ein sonstiger leitfähiger Film auf der Oberfläche der Faser absetzt. Die Schwierigkeit bei den meisten dieser Formulierungen besteht darin, daß diese zu leicht enbfernt werden können, wenn das aus den Fasern hergestellte Erzeugnis gewaschen oder gereinigt wird, und die antistatische Substanz kann sogar durch physischen Abrieb von dem Textilgut entfernt werden,»

• Nach einem anderen Verfahren, das sich mit diesem Problem' auseinandersetzt, werden bestimmte Substanzen mit der Oberfläche, der Faser vernetzt· Obwohl einige dieser Verfahren mehr oder weniger erfolgreich sind, hat der Verbraucher, der einen aus Textilfasern hergestellten Artikel benutzt und eine statische Aufladung feststellt, keine Möglichkeit zur Behandlung der

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Fasern oder zu deren Vernetzung mit Stoffen. Darüber hinaus führen auch derartige Behandlungen der Faseroberfläche häufig nicht zu einem Erzeugnis, das gute antistatische Eigenschaften mit einer Wasch-, Reinigungs- oder Scheuerbeständigkeit vereint·

Es sind eine Reihe von Zusammensetzungen bekannt, die von dem Verbraucher angewendet werden können, um eine gewisse Immunität gegenüber der Bildung von statischen elektrischen Aufladungen zu verleihen. Hierbei ist jedoch wiederum die Dauerhaftigkeit häufig ein Problem. Darüber hinaus können viele derartige Behandlungen den Griff oder andere Eigenschaften des Textilprodukts so ungünstig beeinflussen, daß die Behandlungen nur einen geringen praktischen Vorteil bringen.

Obwohl die Bildung statischer elektrischer Aufladung ein Problem bei Textilien auf praktisch allen Einsatzgebieten ist, ist es insbesondere bei Teppichmaterial gegeben, vor allem bei den weitverbreiteten synthetischen Stoffen, die ein sehr geringes Vermögen, die Feuchtigkeit zu erhalten, aufweisen. An die Behandlung von Teppichmaterial werden besondere Anforderungen gestellt, weil ein solches Material zwangsläufig einer sehr starken Abnutzung und Ansammlung von Schmutz und anderen Verunreinigungen ausgesetzt ist. Viele Behandlungsarten, die von größtem Nutzen hinsichtlich einer Verringerung der Bildung von statischer Elektrizität sind, weisen entweder eine äußerst geringe Dauerhaftigkeit auf oder führen, was ernster ist, in verstärktem Maße zu einer Schmutzansammlung auf Teppichmaterialien. Noch schlimmer ist es, daß, nachdem der Teppich verschmutzt ist, viele antistatische Appreturen häufig praktisch durch übliche Reinigungsmethoden nicht gereinigt werden können. Das heißt, daß eine äußerst starke und verschleißfördernde Reinigung mit dem Teppich vorgenommen werden muß, wenn nicht sogar der ganze Teppich aus dem Haus, Gebäude oder Büro entfernt und zu einer Anstalt zur Reinigung mit fpeziellen Lösungsmitteln nach speziellen Verfahren gebracht werden muß.

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Die vorliegende Erfindung stellt, kurz gesagt, Verfahren zur Verminderung oder Beseitigung der Ansammlung von statischer elektrischer Aufladungen bei Teppichmaterial und anderen Textilfasern zur Verfügung, wobei das Verfahren eine Behandlung von Textilfaserri mit einem alkalischen Polymethacrylsauregemisch mit einem pH von wenigstens etwa "9, das Alkalimetallhydroxid enthält, vorsieht. Die Erfindung stellt außerdem Zusammensetzungen zur Verfügung, die derartige Polymethacrylsäuregemische zusammen mit Trägerstoffen zum Ablagern des ψ Gemischs auf Textilfasern enthalten. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung liegt die antistatische Zusammensetzung in einer Aerosoltreibmittelform vor, die für eine be-r queme Anwendung an Teppichmaterial und dergleichen Textilbodenbelägen besonders geeignet ist.

Wie später weiter dargelegt wird, sind die Behandlungsverfahren durch ihre bequeme Anwendung ausgezeichnet, was auf die Zusammensetzungen zurückzuführen ist. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Verfahren führen ferner bei Anwendung an Teppichmaterial zu sehr guter. Dauerhaftigkeit. So ist ein besonders hervorstechendes Merkmal der Erfindung darin zu sehen, daß die Teppiche in stark vermindertem Maße verschmutzen. Darüber hinaus kann, wenn das Teppichmaterial verschmutzt ist, wie es unvermeidlich bei Teppichen vorkommt, die dem gewöhnlichen häuslichen und betriebsmäßigen Gebrauch unterliegen, der Schmutz leicht mit gewöhnlichen Reinigungsmitteln,- insbesondere mit anionischen Reinigungsmitteln, mit denen mit gutem Ergebnis tiefsitzender Setimutz und Verunreinigungen von einem Teppich beseitigt werden können, entfernt werden.

Die nach der Erfindung verwendete Polymethacrylsäure ist ein relativ kurzkettiges Polymerisat. Eine solche Polymethacrylsäure wird unter Verwendung eines Massenbeschickungs-Redox-Emulsionspolymerisationssystems (bulk charge redox-Emulsionspolymerisationssystems) und unter Benutzung eines Initiators und einer Reduktionsmittelkomponente, um schnell eine große

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Anzahl freier !Radikale zu bilden und das Polymerisat mit dem erforderlichen niedrigen Molekulargewicht zu erzeugen, hergestellt. Dem Fachmann ist bekannt, daß Polymethacrylsäure auch Anteile an anderen Substanzen in den Polymerisatketten enthalten kann. So ist es möglich, kleinere Mengen von Substanzen, wie zum Beispiel Methylmethacrylat, einzuarbeiten, doch reagiert ein solches Material nicht wesentlich mit den Alkalimetallhydroxiden, wie es hier beschrieben wird, und sollte im allgemeinen auf nicht mehr als etwa 10 % des Polymerisatgewichts beschränkt bleiben. Wenn solche Substanzen vorhanden sind, muß mehr Polymerisat verwendet werden, als es erforderlich ist, wenn praktisch reine Methacrylsäure benutzt wird. Demnach ist es vorteilhaft, wenn die Polymethacrylsäure im wesentlichen ein Homopolymerisat ist.

Das Methacrylsäureausgangsmaterial ist praktisch frei von wesentlichen Anteilen an Dimeren und Trimeren. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn relativ geringe Gehalte an Inhibitoren vorhanden sind. So ist ein Gehalt an Hydrochinonmonomethyläther nicht viel über 100 ppm ausreichend. Geringere Inhibitorgehalte sind erwünscht, es ist. aber üblich, daß etwas Inhibitor in der Methacrylsäure vorhanden ist, so daß diese gehandhabt und transportiert werden kann, ohne daß sie in einer unkontrollierten Weise polymerisiert.

' Die Polymerisation wird vorteilhafterweise in wäßrigen Systemen oder wäßrigen Alkanolsystemen ausgeführt, wobei niedrigere Allcanole mit 2 b±s 4 Kohlenstoffatomen vorteilhaft sind. Wasser ist ein bevorzugter Reaktionsträgerstoff. Im allgemeinen macht die Methacrylsäur einenge in dem Reaktionsträgerstoff 10 bis 20 % aus. Alle Teile, Anteile, Prozente und Verhältnisse bessiehen sich hier, wenn es nicht anders angegeben ist, auf das

> Gewicht.

Vie oben ausgeführt worden ist, enthält das Reaktionsgemisch tine Initiatorkomponente und eine Reduktionskomponente· Die

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Initiatoren sind Peroxyverbindungen, vorteilhafterweise anorganische Persauerstoffverbindungen. Bevorzugte Initiatoren sind die Alkalimetallsulfate, insbesondere die Alkalimetall- oder Ammoniumpersulfate wie Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat und dergleichen. Die verwendete Initiatormenge beträgt vorzugsweise 1 bis 5 % des Gewichts der hethacrylsaure.

Reduzierende Verbindungen werden zugefügt, um die Bildung von Polymerisatketten zu beschleunigen. Niedrigere Oxysäuren vom Schwefel sind geeignete Reduktionsmittel. So können Alkalimetallbisulfite, Metabisulfite, Hydrosulfite und Thiosulfate sowie auch organische Schwefeloxysäuren verwendet werden. Ein bevorzugtes Reduktionsmittel zur Durchführung der Erfindung ist Alkalimetallformaldehydsulfoxylat, insbesondere Natriumformaldehydsulfoxylat. Die benutzte Menge des Reduktionsmittels beträgt 2o bis 6o der Initiatormenge.

Nachdem die Methacrylsäure in dem Reaktionsträgerstoff gelöst worden ist, wird die Temperatur vorzugsweise auf einen Bereich von 50 bis 95 ⁰G gebracht. Wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist, werden der Initiator und das Reduktionsmittel hinzugefügt. Es ist besonders vorteilhaft, die Reaktion so durchzuführen, daß eine Polymethacrylsäure relativ niedriger Viskosität und mit niedrigerem Molekulargewicht erhalten wird. Die nach dem Verfahren zur Verwendung bei der Durchführung der Erfindung hergestellte Polymethacrylsäure hat vorteilhafterweise als Lösung eine Viskosität von weniger als 650 cP bei 15 #igem Feststoffgehalt und eines Temperatur von 25 ⁰O* Die Viskosität ist vorteilhafterweise nicht kleiner als etwa 50 cP, so daß der bevorzugte Bereich 50 bis 600 cP ist und eine Viskosität von etwa 600 cP zu ausgezeichneten Ergebnissen führt.

Die Polymerisationsreaktion kann innerhalb eines großen Druckbereichs ausgeführt werden, zu dem sowohl Unter- als auch Überatmosphärendrücke gehören. Wenn als Reaktionsträgerstoff Wasser benutzt wird, führt jedoch die Anwendung von Drücken,

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_ 9 —

die beträchtlich unter dem Atmosphärendruck liegen, zu einem unerwünschten Aufwallen bei den oben angegebenen erwünschten Reaktionstemperäturen. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, bei der Reaktion Atmosphärendruck anzuwenden.

Die Polymerisationsreaktion wird durchgeführt, bis die Polymerisation der hethacrylsäure praktisch vollendet ist. Dieses kann durch gaschromatographische Analyse einer Probe der Reaktionsmischung ermittelt werden. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, daß der Gehalt an freiem Monomeren weniger als etwa 0,005 /J ausmacht, und dieses ist ein geeignetes Kriterium für die Vollständigkeit der Umsetzung. Die Polymethacrylsäure kann in dem wäßrigen Reaktionsträgerstoff, in dem sie hergestellt worden war, verwendet werden oder kann getrocknet werden,, ^. 5 zum Beispiel- durch Sprühtrocknung, um so das reine hateri-- ' -:o gewinnen. Wenn ein wäßriges Alkanolsystem verwendet worden ist, kann der Alkohol abgezogen und die Polymethacrylsäure in der dann vorliegenden Jorni verwendet werden.

Die so hergestellte Polymethacrylsäure wird dann mit einem Alkalimetallhydroxid behandelt, so daß ein pH von wenigstens etwa 9 erhalten wird. Im allgemeinen richtet sich der bevorzugte pH-Bereich bei Durchführung der Erfindung einerseits nach den antistatischen Eigenschaften der alkalischen Polymethacrylsäure und andererseits nach der Notwendigkeit, eine übermäßige Alkalität zu vermeiden. Darüber hinaus kann eine Arbeitsweise außerhalb des erwünschten Bereichs außerdem sowohl zu einer sciilechten lieinigungsfähigkeit der iPextilf asern als auch zu einer übermäßigen Ansammlung von Schmutz und Verunreinigungen in dem Textilmaterial führen. Es ist demnach vorteilhaft, daß der pH-Bereich 9 bis etwa 10,5 entspricht. Der bevorzugte pH-Bereich für die hier vorgesehene Verwendung ist 9,6 * 0,2.

Die, Behandlung mit Alkalimetallhydroxid wird vorteilhafterweise mit einem Alkalimetall mit einer Atomnummer von wenigstens 11 ausgeführt, weil bei den meisten Anwendungen Lithium nicht eine

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so große Wirkung hinsichtlich der Verhütung einer Ansammlung von statischen elektrischen Aufladungen wie die höheren Alkalimetalle entfaltet. Von dem Standpunkt der antistatischen Wirksamkeit aus führen Kalium-, Rubidium- und Cäsiumhydroxide zu den besten Resultaten. In vielen Fällen jedoch wurde festgestellt, .daß Mittel mit Natriumhydroxid eine etwas bessere Reinigungsfähigkeit ergeben. Demnach ist es, obwohl Natrium-, Kalium-, Rubidium- und Cäsiumhydroxide verwendet werden können, im allgemeinen vorteilhaft, Natrium- oder Kaliumhydroxide für ~ die Behandlung der Polymethacrylsäure zu verwenden. Es ist besonders vorteilhaft, Kaliumhydroxid zu benutzen.

Der Fachmann kann der Beschreibung der Erfindung entnehmen, daß andere Alkalimetallsubstanzen mit hoher Alkalität den hier speziell beschriebenen Hydroxiden gleichwertig sind und nach der Erfindung vorgesehen werden können. Wie gut bekannt ist, ergeben viele Salze der Alkalimetalle mit schwachen Säuren genügend Hydroxylionen in wäßrigen Lösungen, so daß sie im wesentlichen derartigen Hydroxiden äquivalent sind. Ein besonderes Beispiel für solche Substanzen stellen die Alkalimetallcarbonate und -bicarbonate dar.

Die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen für die Anwendung auf Teppichen verwendete Menge an alkalischer Polymethacrylsäure reicht von etwa 3 bis etwa 20 °/o. Bei geringeren Konzentrationen kann der überschüssige irägerstoff störend sein, und die Viskosität bei höheren Konzentrationen kann Schwierigkeiten hinsichtlich der Erzielung einheitlicher Beschichtungen auf Textilfasern bei den gewünschten Anwendungsgraden ergeben.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das alkalische Polymethacrylsäuregemisch auf der Oberfläche des Textilmaterials ausgebreitet, so daß ein Film oder eine Beschichtung auf der Faser entsteht» Obwohl eine wesentliche Verbesserung durch die Verteilung eines netzförmigen Films auf den Oberflächen der Fasern erzielt wird, ist es vorteilhaft,

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wenn ein im wesentlichen zusammenhängender Film auf den Fasern gebildet wird, um eine größtmögliche Oberflächenleitfähigkeit und eine möglichst kleine Ansammlung von statischen elektrischen Aufladungen sicherzustellen. ■

Die Verteilung einer größeren Menge des Polymethacrylsäuregemischs trägt dazu bei, die Kontinuität des Films zu sichern· Andererseits ist die Verwendung von übermäßigen Mengen PoIymethacrylsäurematerial unrentabel, unnötig teuer und kann bei sehr hohen relativen Feuchtigkeiten zu einer abnorm starken Schmutzaufnahme führen. Es ist demnach gefunden worden, daß die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn man wenigstens etwa

p 0,20 g des alkalischen Polymerisats je 929 cm Teppichmaterial anwendet. Andererseits ergibt die Verwendung von wesentlich

2 mehr als 0,50 g alkalischer Polymethacrylsäure je 929 cm Teppichmaterial nur einen kleinen Vorteil hinsichtlich einer weiteren Verhütung einer statischen elektrischen Aufladung. Demnach ist es bei Durchführung der Erfindung vorteilhaft, etwa 0,20 bis etwa 0,50 g alkalischer Polymethacrylsäure auf

ρ
jeweils 929 cm Teppichmaterial zu verteilen.

Es ist demnach davon auszugehen, daß 28,35 S alkalischer PoIy-

2 methacrylsäure ausreichen, etwa 9^29 m Teppichmaterial zu behandeln. Weniger Polymerisat ist für einen Stoff oder für ein anderes glattes Textilmaterial erforderlich, während etwas größere Mengen manchmal für sehr grobe Materialien, wie zum Beispiel einen sehr sich in die Tiefe erstreckenden Florteppich, erforderlich sind.

Das alkalische Polymerisat kann auf dem zu behandelnden Teppich durch Uberwischen mit einem Schwamm, Tränken, Besprengen, Besprühen und entsprechende Maßnahmen behandelt werden, um so eine relativ einheitliche Verteilung des Polymerisats zu erzielen. Die Zusammensetzungen für die Anwendung auf Teppichen sind vorteilhafterweise wäßrig und können das Gemisch enthalten, das anfällt, direkt nachdem das Polymerisat mit dem Hydroxid behan-

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- ίο -

delt worden ist. Es ist vorteilhaft, wenn der Trägerstoff, in dem das Polymerisat auf den Textilfasern verteilt wird, so flüchtig wie möglich ist; der Trägerstoff muß jedoch natürlich gegenüber dem Polymerisat und gegenüber den TextiIfasern, auf denen das Polymerisat verteilt werden soll, inert sein. Darüber hinaus soll der Trägerstoff in der Zusammensetzung für eine Anwendung auf Teppichen weder eine Feuergefahr darstellen noch schlecht riechende oder gesundheitsschädliche Gerüche oder Dämpfe erzeugen. Es ist demnach vorteilhaft, wenn die Zusammen-Setzung für das Auftragen des Polymerisates auf die Oberfläche der Textilfasern ein niedrigeres Alkanol, vorzugsweise eines mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen in dem Molekül, enthält. Eine bevorzugte Substanz für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist Äthanol. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß die Zusammensetzung bis zu etwa 20 $■Alkanol enthält.

Es ist gefunden worden, daß in einigen Fällen eine bessere Verteilung erzielt werden kann, wenn die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Netzmittel oder andere Mittel enthalten, die die Oberflächenspannung der Zusammensetzung verringern. Anionisehe oberflächenaktive Mittel werden in den Zusammensetzungen bevorzugt, obwohl nicht-ionische oberflächenaktive Mittel ebenfalls benutzt werden können. Zu bevorzugten oberflächenaktiven Mitteln gehören sulfonierte Alkylaryläther, wie zum Beispiel Natriumdodecyldiphenylätherdisulfonat, Alkylsulfate, Sulfonate und dergleichen, äthoxylierte Alkanolsulfate, Alkanole, Alkylphenole und dergleichen. Die bevorzugten Alkylgruppen, die für eine solche Anwendung vorgesehen sind, sind die höheren Alkylgruppen, wie zum Beispiel solche, die von Triglyceriden erhalten oder aus ErdÖlkohlenwasserstofferi synthetisiert werden. Die Kettenlänge reicht danach von etwa 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen. Ein bevorzugtes Dispergierungsmittel für die Verwendung bei Durchführung der vorliegenden Erfindung ist Natriumdodecyldiphenylätherdisulfonat, das unter dem Handelsnamen "Dowfax 2Al" verkauft wird«

Λ rt ö ο ö C j *i r\ η η

Aus der Beschreibung der Erfindung kann geschlossen werden, daß es auch vorteilhaft sein kann, wenn andere Zusätze in der Zusauimensetiiung enthalten sind. So können Abklärer, Pigmente oder Farbstoffe (für Teppichmaterial mit einer speziellen Farbe) oder andere Stoffe in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eingearbeitet werden. Die Verwendung von Tonerde ("Dispal") oder kolloidaler Kieselsäure ("Ludox") können ein Verschmutzen unter hohen Feuchtigkeitsbedingungen verzögern.

Obwohl die vorstehenden Zusammensetzungen leicht auf Teppichmaterial oder anderen Substraten durch Versprühen, Verteilen mit dem Schwamm und dergleichen verteilt werden können, ist gefunden worden, daß es besonders bequem ist, diejerfindungsgemüßen Zusammensetzungen im Gemisch mit einem geeigneten Treibmittel für ein Abpacken in unter Druck stehenden Aerosolbehältern vorzusehen. Es ist dann für einen Verbraucher, der ein Produkt erwirbt, einfach, dieses zu benutzen und direkt auf einen Teppichmaterial oder einen anderen Textilstoff, auf dem die Ansammlung statischer elektrischer Aufladungen verhütet werden soll, aufzutragen. Solche bevorzugten Zuscimmensetzungen für die Teppichbehandlung enthalten, außer der alkalischen I-olymethacrylsäure, dem Trägerstoff und irgendeinem anderen Bestandteil, wie zum Beispiel einem oberflächenaktiven hittel, ein Treibmittel. Zu derartigen Treibmitteln gehören Stickstoffoxide, wie zum Beispiel Stickstoffoxidul, niedrigsiedende kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Butan, Isobutan und Propan, und niedrigsiedende halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Dichlordifiuormethan, Trichlorfluormethan, Di chlore et rai'luoräthan, Difluortetrachloräthan und dergleichen. Solche Treibmittel machen vorzugsweise etwa 2 bis etwa 50 7<> der gesamten Aerosolformulierung aus.

Bin einfaches Verfahren zur Messung der antistatischen Fähigkeiten oder Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens und der er-findun^sr-cLiü.ßon Zusammensetzungen macht sich die Wirkung der IolyraotiNiCr^lsaurematerialien auf den spezifischen über-

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flächenwiderstand einer behandelten Faser oder eines aus der behandelten Faser hergestellten Stoffes zunutze. So werden nach einem. Test, der zur Bestimmung der Ansammlung von statischer Elektrizität benutzt wird, Proben mit einer Größe von 5,08 cm im Quadrat von Acetatsteffen in einer 50 ^igen wäßrigen ÄthanolIosung eines anionischen Reinigungsmittels, wie zum Beispiel "Tide", vorgewaschen, so daß irgendwelche antistatischen Mittel oder Appreturen von dem Stoff entfernt werden. Der vorgewaschene Stoff wird dann getrocknet und in eine Lösung * des zu testenden Materials eingetaucht. Die überschüssige Lösung läßt man 3O Sekunden lang abtropfen, und irgendwelches zurückgebliebenes überschüssiges Material wird durch Absorption an saugfähigem Zellstoff entfernt. Der Stoff wird dann 30 Minuten lang in Luft getrocknet und bei einer Temperatureinstellung für synthetische Stoffe gebügelt, um seine Oberfläche zu glätten und irgendwelche Restfeuchtigkeit zu entfernen.

Die Widerstandsmessung wird mit einem Stück Plexiglas aus hethylmethacrylatkunststoff, das zwei eingebettete parallele Kupferdrähte enthält, durchgeführt. Die Drähte sind 3,18 cm lang und haben einen Abstand von 1,27 ^em voneinander. Der Wie}drstand wird auf einer Megohm-Brücke (General Radio Type 544-B) j abgelesen. Eine Beschickung von annähernd 650 g wird auf der Widerstandsmeßplatte angebracht, um eine Reproduzierbarkeit zu sichern. Das Ablesen wird zweimal auf jeder Seite des Matarials vorgenommen, wobei die erste Ablesung auf Jeder Seite in einer ersten Stellung vorgenommen wird und die zweite Ablesung vorgenommen wird, wenn die Platte in einem rechten Winkel zu der ersten Stellung gedreht worden ist. Der Durchschnitt von vier Ablesungen wird als der Widerstand des Materials je Einheitsquadrat (unit square) angegeben.

Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Erfindung ergibt, besteht darin, daß nach einer Behandlung mit der neutralisierten Polymethacrylsäure nach der Erfindung ein Teppichmaterial viel leichter als ein unbehandelter Teppich zu reinigen ist. Durch

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ein Reinigen können die Eigenschaften des antistatischen Miotels verloren gehen, aber diese Eigenschaften werden leicht durch einfach erneute Behandlung nach der Erfindung wieder hergestellt. "

Nach den oben beschriebenen Tests ist es vorteilhaft, wenn ein

9 Widerstand im wesentlichen nicht größer als 1 χ 10 Ohm je Einheitsquadrat auf den Textilfasern zur Erzielung antistatischer elektrischer Eigenschaften vorhanden ist. Widerstandwerte unter diesem sind natürlich ebenfalls geeignet, wobei niedrigere Werte im allgemeinen eine größere Freiheit von einer Ansammlung statischer elektrischer Aufladungen bedeuten. Die hier vorgenommenen Tests zeigen, daß die vorliegende Erfindung zu einem nahezu konstanten Widerstand gegenüber einem Stromdurchgang innerhalb des Bereichs von 20 bis 50 # relativer Feuchtigkeit führt· Dieses ist als ein weiterer Vorteil der Erfindung anzusehen, weil dieser Widerstand bei geringeren relativen Feuchtigkeiten verkleinert wird, während eine übermäßige Oberflächenfeuchtigkeit sich nicht in dem Maße anreichert, in dem die relative Feuchtigkeit bis und über 50 % erhöht wird. Dieses ist zur Vermeidung einer Verschmutzung bei hohen relativen Feuchtigkeiten von Bedeutung.

Die folgenden Beispiele werden gegeben, um Ausführungsformen der Erfindung, wie sie zur ^eit bei Durchführung der Erfindung bevorzugt werden, zu veranschaulichen. Die Beispiele dienen nur der Erläuterung der Erfindung, und die Erfindung soll nicht durch diese Beispiele begrenzt werden, mit Ausnahme durch die in den dazugehörigen Ansprüchen gegebenen Merkmale.

Beispiel 1

15 Seile Methacrylsäure werden in 85 Teilen Wasser in einem Mischgefäß gelöst, und das Gemisch wird auf 65 ⁰O erwärmt. Bei dieser Temperatur werden 1 Mol-'/u (-2,65 Gew.-^ö) Ammoniumper- sulfat-Initiator und 40 % Natriumforraaldehydsulfoxylat

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("Formapon"), bezogen auf das Gewicht des Initiators, in das Reaktionsgefäß eingetragen. Es findet eine schnelle Reaktion unter Wärmefreigabe (Temperaturanstieg um etwa 16 ⁰G) statt, und die Temperatur des Reaktionsgemisches wird bei 80 - 85 ⁰C eine Stunde lang gehalten, um so eine Polymethacrylsäure mit geringer Viskosität zu erhalten« Am Ende dieser Zeitspanne wird das Reaktionsgemisch auf 25 °C abgekühlt, und das Polymerisat wird in ein Vorratsgefäß eingetragen.

Das Produkt ist eine klare, farblose Flüssigkeit, die 15j5 % Feststoffe enthält und eine Viskosität von etwa 600 cP bei 25 G aufweist. Der Gehalt an freiem fronomeren beträgt weniger als 0,005 ¹P.

Di»^v so in einer ^enge von 51 g erhaltene Polymethacrylsäurelösuig wird in ein Mischgefäß eingetragen, und 5i& g Kaliumhylroxidkügelchen werden zugefügt, so daß ein pH von etwa 9,6 erhalten wird·

Beispiel 2

Ein Acetatstoff mit einer Größe von 5,08 cm im Quadrat wild in einer 50 '#igen äthanolisch-wäßrigen Lösung des anionischen Waschmittels "Tide" vorgewaschen, um irgendwelche Mittel oder Appreturen zu entfernen, die auf dem Stoff vorhanden sein könnten. Eine 5 ^ige Lösung der mit ^aliumhydroxid behandelten PoIymethacrylsäure, die nach dem Beispiel 1 hergestellt worden ist, wird zubereitet, und die quadratische l^Jrobe aus dem Acetatstoff wird in die Lösung eingetaucht. Der Scoff wird dann aus der Lösung entfernt, und man läßt dann überschüssige Flüssigkeit abtropfen. Der gesättigte Stoff wird dann zum Trocknen auf einem saugfähigen Papier angeordnet und über Nacht abgelagert^ bevor der Widerstandstest durchgeführt wird.

Der Stoff wird dann bei einer Temperatur von 23 ⁰G und 20 % relativer Feuchtifskeit über Nacht gehalten, und sein Widerstand

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wird nach dem oben beschriebenen Verfahren gemessen. Der

Widerstand dieser Probe beträgt etwa 0,81 χ 1Cr Ohm. Dieses " kann in Vergleich gesetzt werden mit einem Widerstand von mehr als 2000 χ 10^ Ohm für ein unbehandeltes Acetatstoffquadrat.

Beispiel 3 Die folgende Formulierung wird hergestellt:

Bestandteil 1 Menge (Teile)

Alkalische Polymethacrylsaure - 15»54 %

Feststoffe (wie im Beispiel 1 hergestellt) 51,02

Entionisiertes Wasser 31»69

b5 /Λ-ges festes Ivaliumhydroxid

(um pH 9»6 zu ergeben) 5»80

Äthanol 11,09

"Dowfax" 2 Al-SuIfonat (45 # Feststoffe) 0,40

Die vorstehende Formulierung wird unter Druck mit 3 'P einer Kohlenwasserstofitreibmittelmischung von Isobutan und Propan ("Propellant¹ a 46) unter Erzielung eines Dampfdrucks von

2
'jy22 kg/cm gemischt.

Diese Formulierung wird durch Aufsprühen auf einen für den häuslichen Gebrauch bestimmten Teppich gesprüht, so daß annähernd 0,4 g Polymerisatfeststoffe je 929 cm Teppich vorhanden sind, und unter relativ schweren häuslichen Winterbedingungen getestet. Es wird festgestellt, daß durch Verwendung dieser Formulierung eine Bogen- oder Funkenbildung in einem bemerkenswerten haße verhindert wird und daß der damit behandelte Teppich leicht mit einem anionischen Teppich- oder Deckenreinigungsmittel "ülorj" gereinigt werden kann und praktisch seine ursprüngliche Farbe wiedererhält.

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Beispiel 4

Proben der nach Beispiel 1 hergestellten Methacrylsäure werden mit Lithium-, Natrium-, Kalium-, Rubidium- und Cäsiumhydroxiden so behandelt, daß ein pH von 9,6 erhalten wird. 5 % einer 2:1-wischung von Natriumlaurysulfat und Natriumlauroylsarkosinat werden zu jeder Probe als Netzmittel hinzugefügt. Proben aus Acetatstoff werden in 5 $igen Lösungen von jeder der alkalischen Polymethacrylsauren gewaschen und nach dem in dem Beispiel 2 beschriebenen Verfahren getestet. Nach dem Trocknen wird jeder mit der jeweiligen Lösung behandelte Stoff bei 23 G und 20 $iger relativer Feuchtigkeit 15 Minuten lang aufbewahrt, und eine andere Probe von jedem behandelten Stoff wird auf diese Weise über Nacht aufbewahrt. Die Ergebnisse dieses Tests werden in der Tabelle I angegeben.

■ Tabelle I

Widerstand (x

Alkalimetall	nach 1^ Minuten	über Nacht
Li	25,0	87,5
Na	2,8	6,4
K	0,76	0,81
Rb	1,2	1,3
' Os	0,66	0,55
	Beispiel 5

Eine Polymethacrylsäure wird entsprechend den Angaben in dem Beispiel 1 hergestellt und mit Natriumhydroxid behandelt, so daß ein pH von 9,6 erhalten wird. 6 # flüssiges Natriumdodecyldiphenylätherdisulfonat ("Dowfax" 2Al) werden zugefügt, und das Gemisch wird auf einen neuen weißen Nylonteppich mit verschiedenen Anwendungsstärken oder -graden gesprüht. Nach dem

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Aufsprühen wird die Farbe des Teppichs mit einem photoelektrischen Gerät gemessen.

Die statischen elektrischen Eigenschaften des Teppichs werden durch Schlurfen auf dem Teppich, während der rechte Zeigefinger der Testperson vor einen "statischen Sucher" ("Simco") gehalten wird, gemessen. Nachdem diese Anfangsmessungen vorgenommen worden sind, werden die Proben von dem weißen Nylonteppieh auf einer im Verkehr benutzten Fläche angeordnet, wo der Teppich jeden Tag etwa 8CX)- bis 900mal begangen wird. Der Teppich wird 5 Tage auf der benutzten Fläche gelassen, wonach die Messungen der Farbe und der statischen Aufladung wiederholt werden. Nachdem die Farbe gemessen worden ist, wird der Teppich mit einem im Handel erhältlichen Teppichreinigungsmittel (das unter dem Handelsnamen '"Glory" verkauft wird),gereinigt, und die Farbe wird erneut gemessen. Ρ4.Θ Ergebnisse eines solchen Tests werden in der Tabelle II wiedergegeben. Je höher der Wert für die "Farb"-Ablesung in der Tabelle II ist, desto heller ist die Farbe.

Tabelle II .

Menge Statischer 'S™iL?2i!?L«, ^ ei Farbe nach

(/ o») Ablesungswert »g^ffigegchtjkeit ^m Heinigen

max.	5 Sek.
5,5	2,5
3,5	1,3
3,0	0,4
2,5	0,0
2,5	0.0

0,0 5,5 2,5 39,6

41,9 43,5

0,272 3,0 0,4 42_t6 44,3

0,408 2,5 0,0 42_f1 39,9

45,8 44,1

Patentansprüche

00*885/2090 om»*.M*om>^

Claims

- 18 Fat ent ansprüche

1. Zusammensetzung zur Verminderung von statischen elektrischen Aufladungen bei Teppichmaterial, gekennzeichnet durch ein alkalisches Gemisch von Polymethacrylsäure und einen Trägerstoff für ein solches Gemisch, wobei das Gemisch ein pH von wenigstens etwa 9 als Folge einer Behandlung der Säure mit einem Alkalimetallhydroxid aufweist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das- Alkalimetall Natrium oder Kalium ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pH von 9»2 bis 10 ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine ^enge eines oberflächenaktiven Mittels zur Verringerung der Oberflächenspannung der Zusammensetzung enthält.

5· Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Menge eines Treibmittels enthält, die zur Erzeugung eines für den Austrag der Zusammensetzung aus einem Aerosolbehälter ausreichenden Druck ausreicht.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5r, dadurch gekennzeichnet, daß . das Treibmittel ein Kohlenwasserstoff mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im liolekül

.7· Verfahren zur Verminderung der Ansammlung von statischen elektrischen Aufladungen bei Teppichinaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche der Textilfasern einen Film aus dem Polymethacrylsäuregeiniscli nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufträgt.

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8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß der-Widerstand der Textilfasern nach dem Auftragen des Polymethacrylsäuregemischs wen:
quadrat (unit square) ist.

10 methacrylsäuregemischs weniger als 10. Ohm je Einheits-

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymethacrylsäure als Lösung eine Viskosität, bei 25 °0 und einem Polymethacrylsäurefeststoffgehalt von 15 ■$>» nicht größer als 650 cP aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 7» 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ^enge des Polymethacrylsäuregemischs_t bezogen auf den Oberflächenbereich des Textilmaterial, etwa 0,2 bis

2
etwa 0,5 g je 929 cm , beträgt.

11. Verfahren zur Herstellung des nach Anspruch 1 verwendeten Polymethacrylsäurepolymerisats, dadurch gekennzeichnet, daß man Methacrylsäure in Wasser oder einem wäßrigen niedrigeren Alkanol zusammen mit 1 bis 5 % Initiator und 20 bis 60 ?ö, bezogen auf das Gewicht des Initiators, Reduktionsmittel löst und die Methacrylsäure sich zu Polymethacrylsäure mit einer Viskosität der wäßrigen Lösung bei 25 ⁰G und 15 % Feststoffen von nicht mehr als etwa 650 cP umsetzen läßt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Initiator ein Alkalimetall- oder organisches Persulfat ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel eine Oxysäure vom Schwefel ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder I3, dadurch gekennzeichnet, daß die hergestellte Polymethacrylsäure nicht mehr als etwa 0,005 f> unumgesetzte Methacrylsäure enthält.

Dr.Ve/He .

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