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DE69715665T2 - Beständige hydrophile polymerüberzüge - Google Patents

Beständige hydrophile polymerüberzüge

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DE69715665T2
DE69715665T2 DE69715665T DE69715665T DE69715665T2 DE 69715665 T2 DE69715665 T2 DE 69715665T2 DE 69715665 T DE69715665 T DE 69715665T DE 69715665 T DE69715665 T DE 69715665T DE 69715665 T2 DE69715665 T2 DE 69715665T2
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polypropylene
ethylene terephthalate
hydrophilic
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Stepan Co
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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft bestimmte Polymerzusammensetzungen und ihre Verwendung zur Schaffung eines beständigen hydrophilen Überzugs auf Polyester-, Polypropylen- und Polyethylengeweben und -vliesstoffen oder -fasern.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Polyester-, Polypropylen- und Polyethylengewebe und - vliesstoffe finden viele Anwendungen, bei denen ihre hydrophoben Eigenschaften unerwünscht sind. Diese Anwendungen sind solche, wo ein hohes Wasserdurchlassvermögen erwünscht ist, wie etwa für Windeln, Inkontinenz-Kissen für Erwachsene, landwirtschaftliche Gewebe für die Landschaftsgärtnerei oder zum Mulchen und einige Filtrationsgeräte; Anwendungen, bei denen das Wegsaugen von Feuchtigkeit aus Bequemlichkeitsgründen erwünscht ist, wie etwa für bestimmte Bekleidungs- und Sportbekleidungszwecke; sowie Anwendungen, wo es erwünscht ist, die Oberfläche einer Faser zur besseren Haftung oder leichteren Einarbeitung in wasserreiche Zusammensetzungen, wie Zementgemische oder Papiermassen, hydrophiler zu machen.
  • Polypropylen oder Polyethylen wird üblicherweise als das Futter (Abdeckmaterial) in Babywindeln und Inkontinenz- Kissen für Erwachsene benutzt, und bei diesen Verwendungen liegt es der Haut des Trägers an. Durch die Ausbildung muss die Feuchtigkeit durch die Polypropylen- oder Polyethylenschicht in die darunter befindliche absorbierende Schicht gelangen. Da Polypropylen oder Polyethylen natürlicherweise hydrophob ist, muss es behandelt werden, damit die Feuchtigkeit schnell hindurchtreten und nicht von der Oberseite der Windel oder des Kissens ablaufen kann.
  • Bei der Windelherstellung in den Vereinigten Staaten wird das obige Futter im Allgemeinen mit einer kleinen Menge eines oberflächenaktiven Benetzungsmittels, etwa einem Alkoholethoxylat behandelt, um den Feuchtigkeitstransport durch die Polypropylen- oder Polyethylenschicht zu verbessern. Da das Alkohlethoxylat üblicherweise wasserlöslich ist, löst es sich, und es setzt die Oberflächenspannung des Wassers herab. Die Feuchtigkeit benetzt hierdurch das Polypropylen oder Polyethylen und tritt schneller durch dieses hindurch. Die Verwendung eines Alkoholethoxylats hat jedoch zwei wichtige Nachteile. Da es weggelöst wird, verbleibt wenig, um den Durchtritt bei einer zweiten oder folgenden Feuchtigkeitseinwirkung zu verbessern. Das Fassungsvermögen der absorbierenden Schicht wird ebenfalls verringert, da ihre Absorptionsfähigkeit auf Kapillarwirkung beruht, die durch Absorption des Alkoholethoxylats nachteilig beeinflusst wird.
  • Es wird ein Überzug benötigt, der der Feuchtigkeit erlauben würde, das Polypropylen- oder Polyethylenfutter schnell zu durchdringen, der aber nicht leicht weggewaschen wird. Die vorliegende Erfindung schafft einen solchen Überzug und ein Verfahren für seine Aufbringung.
  • Polypropylen, Polyethylen oder Polyester werden üblicherweise auch bei der Erzeugung von Vliesstoffen eingesetzt, die für Schutzbekleidungen, wie medizinischen, chirurgischen, Labor- und anderen Bekleidungen verwendet werden. Diese Bekleidungen können infolge schlechter Handhabung und fehlenden Feuchtigkeitstransports unbequem sein. Ein Überzug oder eine Behandlung wird benötigt, die die Vliesstoffe oder Vliesstofffasern erweicht und Feuchtigkeit wegsaugt, um die Bequemlichkeit zu verbessern. Die vorliegende Erfindung schafft eine solche Beschichtung oder Behandlung. Somit sind die Zusammensetzungen, Verfahren, Web-/Vliesstoffe und Fasern der vorliegenden Erfindung nützlich bei Bekleidungs- und anderen Anwendungen, wo ein verbesserter Absaug- oder Feuchtigkeitstransport durch ein Gewebe oder Vliesstoff aus Polyester, Polypropylen oder Polyethylen wichtig ist. Andere potentielle Anwendungen umfassen die Verwendung als Weichmacher oder bei Schmutzlösebehandlungen für Polypropylen-, Polyethylen-, Polyester-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidbekleidungen und als Glattmachungsmittel für Polyester-Faserfüllung.
    • Abriss der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung umfasst die folgenden Zusammensetzungen:
  • 1. Ein Gemisch enthaltend
  • A. ein Polymer der folgenden Formel I
  • R&sub4;HNCH(CH&sub3;)CH&sub2;-[OCH&sub2;CH(R&sub3;)]x-O-CH&sub2;CH(CH&sub3;)R&sub5;
  • worin x 6 bis 100 ist; R&sub1; C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkyl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Aryl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkylaryl oder C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkenyl ist; R&sub2; H oder R&sub1; ist; R&sub3; H, CH&sub3; oder CH&sub2;CH&sub3; ist, wobei das Verhältnis von (CH&sub3; + CH&sub2;CH&sub3;)/H in der sich wiederholenden Einheit größer als oder gleich 6 ist; R&sub4; R&sub2;, R&sub1;C(=O), R&sub1;N(R&sub2;)C(=O) oder R&sub1;[OCH&sub2;CH(R&sub3;)]x-O-CH&sub2;CH(CH&sub3;)-N(R&sub2;)C(=O) ist; und R&sub5; NHR&sub4; oder OR&sub1; ist, worin x, R&sub1; und R&sub4; wie oben definiert sind, und
  • B. ein hydrophiles Polyester-Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt an 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat-Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist.
  • 2. Ein Gemisch enthaltend
  • A. ein Polymer der folgenden Formel II
  • A[(OCH&sub2;CHR&sub3;)xNHR&sub4;]&sub3;,
  • worin A
  • oder
  • ist;
  • x 6 bis 100 ist; R&sub4; R&sub2;, R&sub1;C(=O), R&sub1;N(R&sub2;)C(=O) oder R&sub1;- [OCH&sub2;CH(R&sub3;)]x-O-CH&sub2;CH(CH&sub3;)-N(R&sub2;)C(=O) ist; R&sub1; C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkyl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Aryl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkylaryl oder C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkenyl ist; R&sub2; H oder R&sub1; ist; R&sub3; H, CH&sub3; oder CH&sub2;CH&sub3; ist, wobei das Verhältnis von (CH&sub3; + CH&sub2;CH&sub3;)/H in der sich wiederholenden Einheit größer als oder gleich 6 ist;
  • B. ein hydrophiles Polyester-Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt von 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat-Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ferner die folgenden Verfahren: Verfahren zur Schaffung eines beständigen hydrophilen Überzugs auf Polyester-, Polypropylen-, Polyethylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidgewebe oder -faser, bei dem man wenigstens eine Zusammensetzung, die aus der aus Formel I und II gemäß obiger Definition bestehenden Gruppe ausgewählt ist, oder ein eine der Formeln I und II enthaltendes Gemisch mit einem hydrophilen Polyester-Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt von 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat-Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist, auf die Oberfläche des Gewebes oder Vliesstoff oder der Faser aufbringt.
  • Ein Verfahren zur Schaffung eines beständigen hydrophilen Überzugs auf Polyester-, Polypropylen-, Polyethylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidstoff oder -faser umfasst die Aufbringung wenigstens einer Zusammensetzung, die aus der aus den Formeln I und II gemäß obiger Definition bestehenden Gruppe ausgewählt ist, oder eines Gemisches, das eine der Formeln I und II und ZELCON enthält, auf die Oberfläche des Stoffes oder der Faser.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ferner die folgenden Stoffe oder Fasern: Polyester-, Polyethylen-, Polypropylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidgewebe oder -vliesstoff oder -faser, auf deren Oberfläche aufgebracht sind wenigstens eine der Zusammensetzungen, die aus der aus Formel I und II gemäß obiger Definition bestehenden Gruppe ausgewählt sind, oder ein eine der Formeln I und II enthaltendes Gemisch mit einem hydrophilen Polyester- Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt von 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat-Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist.
  • Auf die Oberfläche eines Polyester-, Polyethylen-, Polypropylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidgewebes oder -vliesstoffs oder einer solchen -faser ist wenigstens eine Zusammensetzung, die aus der aus den Formeln I und II gemäß obiger Definition bestehenden Gruppe ausgewählt ist, oder ein eine der Formeln I und II und ZELCON aufweisendes Gemisch aufgebracht.
  • Die Bezeichnung "ZELCON", wie sie hier benutzt wird, bedeutet ein hydrophiles Polyester-Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt von 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat-Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist. Ein mehr bevorzugtes Copolymer ist jenes, bei dem die Polyoxyethylterephthalat-Einheiten von einem Polyoxyethylenglykol mit einem mittleren Molekulargewicht von 1000 bis 4000 abgeleitet sind. Diese hydrophilen Copolymere sind im Handel unter der Handelsbezeichnung ZELCON von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware erhältlich.
    • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung umfasst Zusammensetzungen, die bei Aufbringung auf bestimmte Stoffe oder Fasern, wie Polyester-, Polypropylen-, oder Polyethylenstoff oder -faser, einen beständigen hydrophilen Überzug ergeben. Die vorliegende Erfindung umfasst ferner Verfahren zur Aufbringung eines dauerhaften hydrophilen Überzugs auf diese Stoffe oder Fasern, bei dem man die oben beschriebenen Zusammensetzungen aufbringt. Die vorliegende Erfindung umfasst ferner diese Stoffe in gewebter Form oder Vliesform oder Fasern, auf deren Oberfläche eine solche Beschichtung aufgebracht ist.
  • Die Bezeichnung "organisches Lösungsmittel" bedeutet jene organischen Lösungsmittel, die nicht zur Bildung dreidimensionaler Netzwerke starker Wasserstoffbindungen befähigt sind. Beispiele geeigneter Lösungsmittel sind zweibasische Ester, Ester (z. B. Ethylacetat), Ketone (z. B. Aceton), Ether (z. B. Tetrahydrofuran) und tertiäre Amide (z. B. Dimethylformamid oder Dimethylacetamid).
  • Die Bezeichnung "hydrophiler Polyester" dient zur Bezeichnung eines Copolyesters, der Polyoxyethylendiester- und Alkylendiestersegmente enthält. Sie können einfache Copolyester sein, d. h. sie enthalten nur Polyoxyethylendiester- und Polyalkylendiestersegmente, wobei der Copolyester von einem einzigen Polyethylenoxid, Diester und Glykol abgeleitet ist. Polyethylenoxide verschiedener Molekulargewichte, Dimethylterephthalat und Ethylenglykol sind die üblichsten Rohmaterialien für diese Copolymeren, hauptsächlich wegen des Preises und der Verfügbarkeit. Zahlreiche andere Comonomere sind zur Herstellung dieser einfachen hydrophilen Copolymeren möglich. Andere Alkylenglykole, wie Propylen- und Butylenglykol, sind als Ersatz eines Teils des Ethylenglykols geeignet oder werden in geringeren Mengen in das benutzte Polyethylenoxid eingebracht. Einfache Etherglykole, wie Diethylenglykol, und cycloaliphatische Diole, wie 1,4-Cyclohexandimethanol sind als Comonomere für die Basis-Copolyester ebenfalls geeignet. Unter anderen Diestern, die zum Austausch eines Teils des Dimethylterephthalats dienen, sind Diester aliphatischer Disäuren, wie Adipin- und Sebacinsäure, und Diester aromatischer Disäuren, wie Isophthalsäure und sulfonierte Isophthalsäure. Die Basis-Copolymeren können ferner einen oder mehrere andere Bestandteile enthalten, z. B. eine saure Gruppe, eine basische Gruppe, eine ionisierbare Salzgruppe, eine antioxidierende Gruppe, eine Gruppe, die ultraviolettes Licht absorbiert, eine Farbstoffgruppe und polymere Gruppen, die mehrere Hydroxygruppen oder Amidogruppen enthalten, die alle von McIntyre et al. in den US-Patenten 3,416,952, 3,557,039 und 3,619,269 beschrieben sind.
  • Die hydrophilen Copolyester werden durch Kondensation bei relativ hohen Temperaturen unter vermindertem Drucken hergestellt. Temperaturen von etwa 200 bis 280ºC oder noch höher und ein Druck von nicht mehr als etwa 35 mm Hg (4,67 kPa) werden im Allgemeinen angewandt. Nebenproduktalkohole und ein Teil der ursprünglich eingesetzten niedermolekularen Glykole werden durch Destillation während des Kondensationsprozesses entfernt. Mit dem Fortschreiten des Prozesses steigt die Viskosität des Copolyesters.
  • Der hydrophile Copolyester ist ein hydrophiles Polyester-Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt an 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat-Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist. Ein bevorzugtes Copolymer ist jenes, bei dem die Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten von einem Polyoxyethylenglykol mit einem mittleren Molekulargewicht von 1000 bis 4000 abgeleitet sind. Diese Copolymere sind in US-Patent 3,416,952 beschrieben. Beispiele dieser Copolymere sind jene, die im Handel unter der Handelsbezeichnung ZELCON 5126 (verfügbar von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE) und MILEASE T (erhältlich von Imperial Chemical Industries Limited, London, England) erhältlich sind. Beide haben die Chemical Abstracts Service Registry Nr. 9016-88-0. ZELCON 5126 und MILEASE T werden in der Form einer wässrigen Dispersion vertrieben, die bis zu 85% Wasser enthält. Vorzugsweise wird das dehydratisierte Polymer zur Herstellung der Dispersionen benutzt, um die Einbringung von überschüssiger Feuchtigkeit zu vermeiden. Das dehydratisierte Polymer erhält man durch Trocknen der oben erwähnten handelsüblichen Dispersionen, oder es kann in konzentrierter Form von den Herstellern bezogen werden. Ein Beispiel des letzteren ist ZELCON PG, die konzentrierte Form von ZELCON 5126, und ist von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware erhältlich.
  • Diese hydrophilen Polyester können ferner nach ihrer Bildung durch Umsetzung mit einem oder mehreren Polyolen weiter modifiziert werden, die drei oder mehr Hydroxygruppen oder ein oder mehrere Polyoxyethylenglykole oder ein Gemisch aus einem oder mehreren dieser Polyole und einem oder mehreren dieser Glykole gemäß Beschreibung in US-Patent 5,239,019 enthalten. Die modifizierten Copolyester sind von Natur aus hydrophil. Sie bestehen aus Polyolen, die drei oder mehr Hydroxygruppen enthalten und Polyoxyethylenglykolen. Die Polyole können auch andere funktionelle Gruppen, wie z. B. Ester- und Ethergruppen enthalten. Beispiele von für die Modifizierung der Copolyester geeigneten Polyolen sind einfache Polyole, wie Glycerin, Pentaerythrit und Sorbit, niedermolekulare Etherpolyole, die von den einfachen Polyolen, wie Diglycerin und Di- und Tripentraerythrit abgeleitet sind, und polymere Polyole, wie die partiell hydrolysierten Polyvinylacetate und partiell veresterten Derivate der Zellulose. Ethylenoxid-Addukte der obigen Polyole sind ebenfalls geeignet. Die Polyoxyethylenglykole können in Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung im Molekulargewicht von 300 bis 6000 variieren. Molekulargewichte von 300 bis 3000 sind bevorzugt, wobei 800 bis 1600 am meisten bevorzugt wird. Neben ihren Hydroxy- und Ethersegmenten können sie wahlweise andere funktionelle Gruppen, wie Aminogruppen und quaternierte Aminogruppen enthalten.
  • Die Nachreaktion des Copolyesters mit zusätzlichen hydrophilen Komponenten erfolgt unter milderen Bedingungen als sie bei der Synthese des Basis-Copolyesters angewandt werden. Meistenteils wird sie durchgeführt bei Temperaturen von etwa 150ºC oder darüber bei Atmosphärendruck, wobei Temperaturen von 180 bis 200ºC bevorzugt werden. In einigen Fällen wird auch Vakuum angewandt, aber die durchschnittlichen Verfahrensbedingungen sind weniger kräftig als bei der Herstellung der Basis-Copolyester. Wenn das Nachreaktionsmittel dem erhitzten Basis-Copolymer zugegeben wird, kann ferner zu Beginn eine Verringerung der Viskosität auftreten, die eine Abnahme des mittleren Molekulargewichts des Polymers anzeigt. Mit dem Fortschreiten der Nachreaktion kann die Viskosität der Masse ansteigen. Die Nachreaktionsstufe wird jedoch nicht lange genug oder unter ausreichend scharfen Bedingungen durchgeführt, dass es zu einer schwer zu handhabenden Masse kommt.
    • Polyoxypropylenamine
  • Für den Einsatz hier geeignete Polypropylenoxidpolymere umfassen ein Polymer von Polypropylenoxid, das an einem oder beiden Enden mit Amingruppen oder funktionalisierten Amingruppen, wie Amid- oder Harnstoffgruppen, besetzt ist.
  • Die Polyoxypropylenamine dieser Erfindung haben die folgenden Formeln:
  • I. R&sub4;HNCH(CH&sub3;)CH&sub2;-[OCH&sub2;CH(R&sub3;)]x-O-CH&sub2;CH(CH&sub3;)R&sub5; worin x 6 bis 100 ist; R&sub1; C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkyl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Aryl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;- Alkylaryl oder C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkenyl ist R&sub2; H oder R&sub1; ist; R&sub3; H, CH&sub3; oder CH&sub2;CH&sub3; ist, wobei das Verhältnis von (CH&sub3; + CH&sub2;CH&sub3;)/H in der sich wiederholenden Einheit größer als oder gleich 6 ist R&sub4; R&sub2;, R&sub1;C(=O), R&sub1;N(R&sub2;)C(=O) oder R&sub1;[OCH&sub2;CH(R&sub3;)]x-O-CH&sub2;CH(CH&sub3;)-N(R&sub2;)C(=O) ist; und R&sub5; NHR&sub4; oder OR&sub1; ist, worin x und R&sub4; wie oben definiert sind.
  • Diese sind Polyoxypropylendiamine, die wahlweise an einem oder beiden Enden mit Ether-, Amid- oder Harnstoffbindungen verkappt sind.
  • II. A[(OCH&sub2;CHR&sub3;)xNHR&sub4;]&sub3;
  • worin A
  • oder
  • ist;
  • x 6 bis 100 ist; R&sub4; R&sub2;, R&sub1;C(=O), R&sub1;N(R&sub2;)C(=O) oder R&sub1;- [OCH&sub2;CH(R&sub3;)]x-O-CH&sub2;OH(CH&sub3;)-N(R&sub2;)C(=O) ist; R&sub1; C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkyl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Aryl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkylaryl oder C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkenyl ist; R&sub2; H oder R&sub1; ist und R&sub3; H, CH&sub3; oder CH&sub2;CH&sub3; ist, wobei das Verhältnis von (CH&sub3; + CH&sub2;CH&sub3;)/H in der sich wiederholenden Einheit größer als oder gleich 6 ist.
  • Diese sind Polyoxypropylentriamine, die durch die Reaktion eines Triols mit Propylenoxid und nachfolgender Aminierung gebildet wurden.
  • Viele dieser Polyoxypropylenamine sind im Handel erhältlich. Eine allgemein bekannte, im Handel erhältliche Reihe von Polyoxypropylenaminen umfasst die Glieder der JEFFAMINE-Reihe von Polyoxyalkylenaminprodukten. JEFFAMINE ist ein Handelsname der Huntsman Corporation, Houston, TX, für ihre Reihe von Polyoxyalkylenaminen, die Polypropylenoxid- sowie Polyethylenoxidamine umfasst. Für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung sind nur die Materialien auf Basis von Polypropylenoxid geeignet.
  • Die oben definierten Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung oder die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, enthalten wahlweise wenigstens eins der folgenden Mittel: Dispergiermittel, oberflächenaktives Mittel, Benetzungsmittel, Verdickungsmittel, antistatisches Mittel, Farbstoff, Weichmacher, anderes oberflächenaktives Mittel oder hydrophiles Mittel, andere Bestandteile, die gewünschte Eigenschaften für eine besondere Anwendung verleihen, oder deren Gemische.
  • Die oben definierten Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auf Wasserbasis enthalten vorzugsweise ein Benetzungs- oder Dispersionsmittel, um die Dispergierung zu unterstützen. Das Benetzung- oder Dispergierungsmittel ist noch bevorzugter ein nichtionisches Tensid mit Ethylenoxid-Molekülteilen und hydrophoben Teilen. Geeignete Beispiele dieser Materialien sind ethoxylierte Alkylphenole, wie einige nicht ionische "IGEPAL"-Tenside, die von Rhone-Poulene Inc., Cranbury NJ. vertrieben werden, wie "IGEPAL" CO-970; Laurylalkohol, der mit etwa 50 Ethylenoxid-Molekülen ethoxyliert ist, wie "ETHAL" LA50, das von Ethox Chemicals Inc., Greenville, SC, erhältlich ist; verzweigte Fettalkohol-Ethoxylate, wie "MERPOL" SE, das von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE erhältlich ist; und verzweigtkettiger ethoxylierter Alkohol, wie z. B. "POLYWET" A oder B, der ein Gemisch verzweigter Alkoholethoxylate mit etwa 2 bis 13 Ethoxygruppen zusammen mit einem Löslichmachungsmittel, wie Natriumxylolsulfonat enthält, das von Peach State Labs Inc., Rome, Georgia erhältlich ist.
  • Geeignete Benetzungs- oder Dispergiermittel oder Tenside umfassen auch ein kationisches Tensid, wie "ARQUAD" 12/50 (Dodecyltrimethylammoniumchlorid in Wasser) oder 16/50 (Hexadecyltrimethylaminoniumchlorid in Wasser), die von Akzo Nobel Chemicals, Inc., Chicago, IL erhältlich sind; Natriumsalze des Alkylnapthalinsufonats, wie "Alkanol" XC und verzweigte Fettalkoholethoxylate, wie "MERPOL" SE, die beide von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE erhältlich sind; polyoxyliertes (4) Isodecylalkohol, wie "RHODASURF" DA-530, das von Rhone- Poulenc Surfactants and Specialties, Cranbury, NJ erhältlich ist; und Natriumalkylbenzolsulfonat in Wasser, wie "BIOSOFT" D-40, das von Stepan Company, Northfield, Illinois, erhältlich ist.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Aufbringung eines beständigen hydrophilen Überzugs auf Polyester-, Polypropylen-, Polyethylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidstoffe oder -fasern, bei dem man eine Zusammensetzung der Formel I oder II gemäß obiger Definition oder ein die Formel I und II und ZELCON enthaltendes Gemisch auf die Oberfläche des Stoffes oder der Faser aufbringt.
  • Die Zusammensetzungen werden auf den Stoff oder die Faser durch ein geeignetes Mittel aufgebracht, wie etwa durch Wischen, Aufstreichen, Tauchen, Schäumen, Zuführen an dem Spalt einer Walze, Sprühen oder andere Mittel. Die Zusammensetzung wird typischerweise in einer minimalen Menge von wenigstens 0,07 Gew.-% Feststoffe auf Faser, vorzugsweise wenigstens 0,25 Gew.-% Feststoffe auf Faser aufgebracht, um Wasserbenetzbarkeit und Beständigkeit zu erreichen. Nach Trocknung oder Entfernung des Lösungsmittels verbleibt auf der Oberfläche des Stoffes oder der Faser ein dauerhafter hydrophiler Überzug. Dieser Überzug veranlasst das auf die Oberfläche aufgebrachte Wasser, den Stoff schnell zu benetzen und die Stoffschicht zu durchdringen.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Polyester-, Polyethylen-, Polypropylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidgewebe oder -vliesstoff oder -faser, auf deren Oberfläche eine der oben definierten Zusammensetzungen der Formeln I und II oder ein eine der Formeln I und II und ZELCON aufweisendes Gemisch aufgebracht ist oder das durch eine der obigen Verfahren der Erfindung behandelt wurde.
  • Die Zusammensetzungen und Verfahren der Erfindung verleihen den Polyester-, Polypropylen-, Polyethylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidstoffen Gewebe- oder Vliesform oder -fasern in beständige hydrophile Eigenschaften. Diese Beständigkeit wird in dem Handel durch sogenannte "Insult-Tests" gemessen, und wiederholtes Aussetzen der Feuchtigkeit und Wäschen mit Wasser werden als "Insults" bezeichnet. Bei den "Insult-Tests", die unten an Polypropylen beschrieben werden, haben die Zusammensetzungen der Erfindung und die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzten Zusammensetzungen beständige hydrophile Eigenschaft verliehen.
  • Die Zusammensetzungen, Verfahren, Stoffe und Fasern der vorliegenden Erfindung sind nützlich bei Windeln, Inkontinenz-Kissen, landwirtschaftlichen Geweben für den Gartenbau oder das Mulchen sowie für Filtriergeräte, bei denen der Wasserdurchgang durch den Stoff erwünscht ist. Die vorliegende Erfindung ist auch bei Bekleidung und Sportbekleidung nützlich, wo das Wegsaugen von Feuchtigkeit erwünscht ist. Es wurde auch gefunden, dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auch als ein Weichmacher für Polypropylen-, Polyethylen-, Polyester-, Baumwoll-, Polyamid- und Polyaramidartikel wirken. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind auch bei Anwendungen nützlich, bei denen es erwünscht ist, zur besseren Haftung oder zum leichteren Einbringen in wasserreiche Zusammensetzungen, wie Zementgemische oder Papierbreie, eine Faseroberfläche hydrophiler zu machen. Andere Anwendungen der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, insbesondere der Polypropylenglykolblockpolyester, beinhalten die Verwendung bei Schmutzablösebehandlungen für Bekleidung und als Glättungsmittel für Polyester- Faserfüllung.
  • In der vorliegenden Anmeldung, insbesondere in den folgenden Beispielen, sind die benutzten Handelsnamen wie folgt definiert und durch große Buchstaben bezeichnet.
  • ZELCON PG-Polymer ist ein Polyoxyethylenterephthalat- und Polyethylenterephthalat-Blockcopolymer, das durch Dehydratisierung von ZELCON 5126 erzeugt wird. ZELCON 5126 ist mit einem Tensid in Wasser dispergiertes ZELCON gemäß obiger Definition.
  • ALKANOL XC ist ein Natrium-Alkylnapthalinsulfonatsalz.
  • MERPOL SH und MERPOL SE sind verzweigte Fettalkoholethoxylate mit mittleren Molekulargewichten zwischen etwa 350 und 650. MERPOL A ist ein Octylalkoholphosphatestergemisch.
  • ZELCON 5126, ZELCON PG, ALKANOL XC, MERPOL SH, MERPOL SE und MERPOL A sind von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE erhältlich.
  • MILEASE T ist ein Polyoxyethylenterephthalat- und Polyethylenterephthalat-Blockcopolymer. Es ist von Imperial Chemical Industries Limited, London, England, erhältlich.
  • POLYWET A und B sind Gemische aus einem polyoxylierten verzweigten Fettalkohol (Isodecyl) und Natriumxylolsulfonat, und sie sind von Peach State Labs, Inc. Rome. Georgia, 30162 USA erhältlich.
  • ARQUAD 12/50 oder 16/50 sind jeweils ein kationisches Tensid, das von Akzo Nobel Chemicals, Inc., Chicago, Illinois, 60606 USA erhältlich ist. ARQUAD 12/50 ist eine Lösung von Dodecyltrimethylammoniumchlorid in Wasser. ARQUAD 16/50 ist eine wässrige Lösung von Hexadecyltrimethylammoniumchlorid.
  • RHODASURF DA-530 ist polyoxyethylierter (4) Isodecylalkohol. IGEPAL CO-970 ist polyoxyethyliertes (50) Nonylphenol. Beide sind von Rhone-Poulenc Inc. Cranbury, NJ 08512 USA erhältlich.
  • ETHAL LA-50 ist ein polyoxyethylierter (50) Laurylalkohol, der von Ethox Chemicals, Inc. Greenville, South Carolina, 29606 USA erhältlich ist.
  • BIOSOFT D-40 ist eine 40%ige wässrige Lösung eines Natriumalkylbenzolsufonats, die von Stepan Company, Northfield, Illinois 60093 USA erhältlich ist.
  • JEFFAMINE M-2005 ist Methoxypoly(oxyethylen/oxypropylen)-2-propylamin, Verhältnis von Oxypropylen zu Oxyethylen gleich 39/6, ungefähres Molekulargewicht von 2000. JEFFAMINE D-2000 und D-4000 (auch bekannt als XTJ- 510) sind Polyoxypropylendiamine mit ungefähren Molekulargewichten von 2000 bzw. 4000. JEFFAMINE T-403 ist Trimethylolpropanylpoly(oxypropylen)triamin mit einem ungefähren Molekulargewicht von 440. JEFFAMINE XTJ-509 ist Glycerylpoly(oxypropylen)triamin mit einem ungefähren Molekulargewicht von 3000. JEFFAMINE-Produkte sind von Huntsmann Corporation, Houston, TX, USA, erhältlich.
    • Beispiel 1
  • Es wurde eine Dispersion unter Benutzung der unten beschriebenen Bestandteile hergestellt.
    • Bestandteile Gewicht
  • ZELCON PG 50 g
  • JEFFAMINE M-2005 10 g
  • ETHAL LA-50 3,0 g
  • POLYWET B 6,6 g
  • Destilliertes Wasser 350 g
  • Gesamtdispersion (Gesamtgewicht) 420 g
  • Ein Rundkolben wurde mit einem Rührer, einem Thermoelement und einer Stickstoffeinleitung ausgerüstet und mit einem Polyoxyethylenterephthalat- Polyethylenterephthalat-Blockcopolymer (Polymer ZELCON PG) beschickt. Der Behälter wurde gut mit Stickstoff ausgespült und dann auf 180ºC erhitzt. Er wurde bis zum vollständigen Schmelzen gerührt. Während des Schmelzens wurde Methoxypoly(oxyethylen/oxypropylen)-2-propylamin (JEFFAMINE M-2005) in einem Gemisch aus Wasser, polyoxyliertem (50) Laurylalkohol (ETHAL LA-50) und einem Gemisch aus polyoxyliertem Isodecylalkohol und Natriumxylolsulfonat (POLYWET B) in einem schnell rührenden Mischer dispergiert.
  • Dann wurde das geschmolzene Polymer ZELCON PG zugesetzt, und das Gemisch 3 bis 5 Minuten gerührt oder bis es gut gemischt war. Nach dem Verdünnen wurde das Gemisch beschallt und homogenisiert, um das Dispergierungsverfahren zu beenden.
  • Das oben angegebene Gewicht des ZELCON PG war sein Anfangsgewicht. Nach dem Schmelzen haftete eine kleine Menge, die zu 2 bis 3 Gramm geschätzt wurde, an den Seiten des Kolbens. Sie ging bei der Übertragung verloren.
    • Beispiele 2-7
  • Das Polymer Methoxypoly(oxyethylen/oxypropylen)-2- propylamin (JEFFAMINE M-2000), (Formel I mit R&sub1; = CH&sub3;, R&sub3; = CH&sub3; und H, Verhältnis CH&sub3;/H = 32/3, R&sub4; = H, x = 35) wurde in Ethylacetat gelöst und durch Klotzen auf Polypropylen-Deckmaterial in den in Tabelle 1 angegebenen Aufbringungsmengen aufgebracht. Tabelle 1
  • Diese Beispiele zeigten, dass die Polyoxypropylenamine der Formel I bei der Schaffung einer beständigen benetzbaren Beschichtung auf der Polypropylenfaser wirksam waren, w/w = benetzbar mit Wasser
    • Beispiele 8-10
  • Das Polymer Glycerinpoly(oxyethylen)triamin (JEFFAMINE XTJ-509), (Formel II mit A =
  • R&sub4; = H, x = 50[Mittelwert]) wurde in Ethylacetat gelöst und durch Klotzen auf Polypropylen-Deckmaterial mit der in Tabelle 2 angegebenen Aufbringungsrate aufgebracht. Tabelle 2
  • Diese Beispiele zeigen, dass die Polyoxypropylentriamine der Formel II bei der Schaffung einer beständigen benetzbaren Beschichtung auf der Polypropylenfaser wirksam waren.
    • Beispiele 11-12
  • Polyoxypropylendiamin (JEFFAMINE XTJ-510), (Formel I mit R&sub4; = H, x = 68[Mittelwert]) wurde in Ethylacetat gelöst und durch Klotzen auf Polypropylen-Deckmaterial in der in Tabelle 3 angegebenen Aufbringungsrate aufgebracht. Tabelle 3
  • Diese Beispiele zeigten, dass die Polyoxypropylendiamine der Formel I bei der Schaffung einer beständigen benetzbaren Beschichtung auf der Polypropylenfaser wirksam waren.
    • Beispiele 13-14
  • Trimethylolpropanylpoly(oxyethylen)triamin (JEFFAMINE T-403),
  • (Formel II mit A =
  • R&sub4; = H, x = 5-6[Mittelwert]) wurde in Ethylacetat gelöst und durch Klotzen in der in Tabelle 4 angegebenen Aufbringungsrate auf Polypropylen-Deckmaterial aufgebracht. Tabelle 4
  • Diese Beispiele zeigten, dass die Polyoxypropylentriamine der Formel II bei der Bildung einer beständigen benetzbaren Beschichtung auf der Polypropylenfaser wirksam waren.
    • Beispiele 15-16
  • Polyoxypropylendiamin (JEFFAMINE D-2000), (Formel I mit R&sub4; = H, x = 33[Mittelwert]) wurde in Ethylacetat gelöst und durch Klotzen in den in Tabelle 5 angegebenen Aufbringungsmengen auf Polypropylen-Deckmaterial aufgebracht. Tabelle 5
  • Diese Beispiele zeigten, dass die Polyoxypropylendiamine der Formel I zur Bildung eines beständigen benetzbaren Überzugs auf der Polypropylenfaser wirksam waren.

Claims (4)

1. Gemisch enthaltend
A. ein Polymer der folgenden Formel I
R&sub4;HNCH(CH&sub3;)CH&sub2;-[OCH&sub2;CH(R&sub3;)]x-O-CH&sub2;CH(CH&sub3;)R&sub5;
worin
x 6 bis 100 ist:
R&sub1; C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkyl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Aryl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkylaryl oder C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkenyl ist;
R&sub2; H oder R&sub1; ist;
R&sub3; H, CH&sub3; oder CH&sub2;CH&sub3; ist, wobei das Verhältnis von (CH&sub3; + CH&sub2;CH&sub3;)/H in der sich wiederholenden Einheit größer als oder gleich 6 ist;
R&sub4; R&sub2;, R&sub1;C(=O), R&sub1;N(R&sub2;)C(=O) oder R&sub1;[OCH&sub2;CH(R&sub3;)]x-O-CH&sub2;CH(CH&sub3;)-N(R&sub2;)C(=O) ist; und
R&sub5; NHR&sub4; oder OR&sub1; ist, worin x und R&sub4; wie oben definiert sind, und
B. ein hydrophiles Polyester-Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt an 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat-Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist.
2. Gemisch enthaltend
A. ein Polymer der folgenden Formel II A[(OCH&sub2;CHR&sub3;)xNHR&sub4;]&sub3;
worin A
oder
ist;
x 6 bis 100 ist;
R&sub4; R&sub2;, R&sub1;C(=O), R&sub1;N(R&sub2;)C(=O) oder R&sub1;-[OCH&sub2;CH(R&sub3;)]x-O-CH&sub2;CH(CH&sub3;)-N(R&sub2;)C(=O) ist;
R&sub1; C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkyl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Aryl, C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkylaryl oder C&sub1;-C&sub2;&sub4;-Alkenyl ist;
R&sub2; H oder R&sub1; ist;
R&sub3; H, CH&sub3; oder CH&sub2;CH&sub3; ist, wobei das Verhältnis von (CH&sub3; + CH&sub2;CH&sub3;)/H in der sich wiederholenden Einheit größer als oder gleich 6 ist;
B. ein hydrophiles Polyester-Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt von 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat- Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist.
3. Verfahren zur Schaffung eines beständigen hydrophilen Überzugs auf Polyester-, Polypropylen-, Polyethylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidgewebe oder -faser, bei dem man wenigstens eine Zusammensetzung, die aus der aus Formel I und II gemäß Definition in Anspruch 1 bzw. 2 bestehenden Gruppe ausgewählt ist, oder ein eine der Formeln I und II enthaltendes Gemisch und ein hydrophiles Polyester-Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt von 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat-Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist, auf die Oberfläche des Gewebes oder der Faser aufbringt.
4. Polyester-, Polyethylen-, Polypropylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaramidgewebe oder -vliesstoff oder -faser, auf deren Oberfläche aufgebracht sind wenigstens eine der Zusammensetzungen, die aus der aus Formel I und II gemäß Definition in Anspruch 1 bzw. 2 bestehenden Gruppe ausgewählt ist, oder ein eine der Formeln I und II enthaltendes Gemisch und ein hydrophiles Polyester-Copolymer mit sich wiederholenden Segmenten aus Ethylenterephthalat-Einheiten mit einem Gehalt von 10-50 Gew.-% Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten, die von einem Polyoxyethylenglykol eines mittleren Molekulargewichts von 300 bis 6000 abgeleitet sind, wobei das Molverhältnis von Ethylenterephthalat-Einheiten zu Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten in der polymeren Verbindung zwischen 2 : 1 und 6 : 1 ist.
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