Die vorliegende Erfindung betrifft ein polstabilisierendes Textilimprägniermittel sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Von modernen Textilmaterialien, die z. B. als Möbelbezugsstoffe oder als textiler Bodenbelag Verwendung finden, erwartet der Verbraucher günstige Eigenschaften im Hinblick auf ihre mechanische Beanspruchbarkeit, also ihre statische und dynamische Belastbarkeit.
Ein besonderes Problem bei Gegenständen aus Polware, das heißt Textilien, die durch Schlingen oder aufgeschnittene Schlingen (Velour) eine bestimmte Struktur der Oberfläche besitzen, ist die Erhaltung dieser Oberflächenstruktur während ihrer Gebrauchsdauer. Die Erfahrung ist weit verbreitet, daß zum Beispiel Teppichböden aus Polware schon nach relativ kurzer Benutzungszeit durch Begehen, schwere aufliegende Gegenstände wie beispielsweise Möbelstücke oder durch Befahren mit Rollstühlen Schädigungen aufweisen, die sich durch eine Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit auszeichnen.
Solcherart belastete Teppichböden haben Druckstellen, Rillen und ungleichmäßig liegenden Flor (sog. Gehstraßen).
Möbelbezugsstoffe erleiden gleichartige Veränderungen ihrer Oberflächenbeschaffenheit, vorzugsweise an den am leichtesten zugänglichen und am stärksten belasteten Stellen. Die Folge ist ein ungleichförmiges Aussehen der Textiloberfläche.
Es sind bereits an anderer Stelle Verfahren zur Behandlung von Fasermaterialien wie Fäden, Fasern, Gewebe und Teppich beschrieben worden (z. B. DE-OS 1 594 985), um diesen Rutschsicherheit und Widerstandsfähigkeit gegen Trockenschmutz zu verleihen. Bei diesem Verfahren werden kolloidale Suspensionen von Silsesquioxanen aus Einheiten der Formel RSi03/2 mit einer Teilchengröße von 10 bis 1000 Angström verwendet.
Die dort beschriebenen Silsesquioxansuspensionen sind aber relativ unbeständig und sind in keinem Fall zur polstabilisierenden Ausrüstung geeignet.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel zur polstabilisierenden Ausrüstung von Textilien von Chemie- oder Naturfaserstoffen und deren Mischungen bereitzustellen, welches wirksam, dauerhaft und pflegebeständig ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Ausrüstung der Textilien wäßrige Methylsilsesquioxandispersionen in Kombination mit kolloidaler Kieselsäure verwendet werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein polstabilisierendes Textilimprägniermittel enthaltend kolloidale Suspensionen von Organosilsesquioxanen und von Kieselsäure mit Si02-Einheiten.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von solchen stabilen, wäßrigen Methylsilsesquioxan-/Kieselsäuredispersionen. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß Silane der allgemeinen Formel R-Si (OR')3, zusammen mit Silanen Si(OR')4, worin R ein substituierter oder unsubstituierter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen, dessen Substituenten Halogenatome, Amino-, Mercapto- und Epoxygruppen sein können und bis zu 95% der Reste R Methyl sind und R' einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, zu einem Gemisch aus Wasser, einer Puffersubstanz, einem oberflächenaktiven Mittel und gegebenenfalls einem organischen Lösungsmittel unter Bewegung und unter sauren oder basischen Bedingungen zugegeben werden.
Zur Erzielung einer sehr engen Teilchengrößenverteilung und einer geringen durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 200 bis 500 Angström ist eine gleichförmige und langsame Zugabe der Silanmenge erforderlich. Die genaue Silanmenge, die zugegeben werden kann, hängt vom Substituenten R ab und davon, ob ein anionisches oder kationisches oberflächenaktives Mittel verwendet wird.
Es entstehen durch die gleichzeitige Hydrolyse der Silane Mischpolymerisate der Silsesquioxane, worin die Einheiten in Blockform oder statistisch verteilt vorliegen können. Die bevorzugte Menge an zugesetztem Silan der allgemeinen Formel Si(OR')4 beträgt 2 bis 50 Prozent, bezogen auf die Gesamtmenge der eingesetzten Silane, vorzugsweise 3 bis 20 Prozent (Gew.-%).
Das erfindungsgemäße Mittel ist etwa wie folgt zusammengesetzt:
Die genannten oberflächenaktiven Mittel haben die Funktion, die gebildeten Teilchen der kolloidalen Suspensionen zu stabilisieren.
Bevorzugt werden folgende Silane eingesetzt:
- Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Methyltriisopropoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Isobutyltriethoxysilan, 2-Ethylbutyltriethoxysilan, Tetraethoxysilan, 2-Ethylbutoxytriethoxysilan.
Als anionische oberflächenaktive Mittel kommen aliphatische und/oder aromatische Sulfonsäuren in Betracht, beispielsweise Decyl-, Dodecyl-, Cetyl-, Stearyl-, Myristyl- oder Oleylsulfonsäuren oder deren Alkalisalze. Werden kationische oberflächenaktive Mittel verwendet, ist es vorteilhaft, Halogenide und insbesondere Chloride und Bromide zu verwenden. Andere oberflächenaktive Mittel, einschließlich solche von nichtionogener und amphoterer Natur, können in Verbindung mit den oben genannten Mitteln verwendet werden, sofern dieselben weder auf Grund ihrer Natur noch ihrer Menge einen störenden Einfluß auf die Stabilität der kolloidalen Suspension ausüben.
Die oberflächenaktiven Mittel werden in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 15%, bezogen auf die eingesetzte Silanmenge, eingesetzt.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen kolloidalen Suspensionen kann bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 80° C durchgeführt werden; besonders bevorzugt ist der Temperaturbereich zwischen 50 und 70°C.
Für den beanspruchten Anwendungszweck ist der Zusatz eines den pH-Wert steuernden Puffers von besonderer Wichtigkeit.
Die Puffersubstanzen wie z. B. Natriumtetraborat, Ammoniumhydrogencarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat werden in Mengen von 0,05 bis 4 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung eingesetzt.
Da bekanntlich das Hydrolyseverhalten von Alkoxysilanen und die Kondensation von Silanolgruppen pH-wertabhängig sind, scheinen durch die erfindungsgemäße Steuerung beider Vorgänge durch puffernde Substanzen besonders günstige Voraussetzungen für die Herstellung polstabilisierender Zusammensetzungen geschaffen zu sein.
Die Ausrüstung ist auf jeder Pol- und Florware aus Chemiefaserstoffen auf organischer und anorganischer Basis und auf Naturfaserstoffen wirksam.
Die Applikation der Ausrüstungsprodukte kann entweder vor, während oder nach der Einfärbung des Textils oder anschließender weiterer Veredelungsschritte erfolgen oder nachträglich nach erfolgter Verarbeitung als Bezugs-, Polster- oder Bodenbelagstextil durch Behandlung in der Flotte, Klotzen oder Aufsprühen.
Eine weitere Methode zum Aufbringen der kolloidalen Dispersionen auf das Fasermaterial besteht darin, diese zusammen mit einem Reinigungsmittel zu verwenden, besonders dann, wenn das zu behandelnde Textil durch Gebrauch oder vorhergegangene Verarbeitungsschritte verschmutzt wurde. Vorzugsweise erfolgt die Ausrüstung bisher noch nicht vom Hersteller ausgerüsteter Ware nach ihrer Naßreinigung durch Aufsprühen der Zubereitung auf die Ware.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie dadurch einzuschränken.
In 1700 g destilliertes Wasser werden 1,7 g Natriumhydrogencarbonat und 8 g eines kationischen Tensids (quarternäres Alkyl/Aryl-Ammoniumchlorid) bei Raumtemperatur gelöst und auf 70°C erwärmt. Nach Erreichen dieser Temperatur werden 300 g Methyltriethoxysilan und 12 g Tetraethoxysilan innerhalb von 4 Stunden zugegeben, wobei die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 70° C gehalten wird. Nach beendeter Zugabe wird das entstandene Sol während 3 Stunden bei 70° C gerührt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt.
Beim erhaltenen Produkt handelt es sich um eine leicht bewegliche, schwach opake Flüssigkeit.
In einem 500 Liter fassenden Kessel werden 430 kg Wasser, 2,1 kg Natriumtetraborat und 0,4 kg eines anionischen Tensids (Na-Dodecylsulfonat) vorgelegt und unter Rühren auf 60° C erwärmt. Dann werden innerhalb von 5 Stunden 70 kg Methyltriethoxysilan und 8 kg Tetraethoxysilan zudosiert, wobei die Reaktionstemperatur auf 60° C gehalten wird. Nach abgeschlossener Zudosierung wird 3 Stunden bei gleicher Temperatur nachgerührt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Das -Sol ist nach anschließender Filtration über ein Haarsieb mit einer lichten Maschenweite von 0,04 mm gebrauchsfertig.
Einer Tufting-Ware mit Schnittflor (100% Polyamid) mit einem Polgewicht von 350 g/m2 wurde nach dem Färben vor dem Trocknen mit 3% der erfindungsgemäßen Zubereitung des Beispiels 2, bezogen auf das Polgewicht, durch Aufsprühen mit Hilfe einer Einstoff-Sprühanlage ausgerüstet und anschließend bei 120°C während 5 Minuten auf einem Spannrahmen getrocknet. Anschließend wurde die Ware gleichmäßig geschoren und der Rücken mit einem handelsüblichen Latex-Planschaum beschichtet.
Aus diesem Material wurden gemäß den DIN-Vorschriften Muster entnommen (Probe B).
Ebenso wurden Muster aus der Ware entnommen, die nicht mit der erfindungsgemäßen Zubereitung behandelt worden ist (Probe A).
Eine Tuftingware mit Schnittflor (100% Polyamid) mit einem Polgewicht von 1200 g/m2 wurde nach dem Färben vor dem Trocknen mit 3% der erfindungsgemäßen Zubereitung des Beispiels 1, bezogen auf das Polgewicht, nach dem Ausziehverfahren auf einer Haspelkufe nach dem Färben im letzten Spülbad während 15 Minuten bei 30°C behandelt. Die anschließende Trocknung erfolgte auf einem Spannrahmen während 5 Minuten bei 150°C. Anschließend wurde die Ware gleichmäßig geschoren und der Rücken mit einem handelsüblichen Latex-Planschaum beschichtet.
Aus diesem Material wurden gemäß den DIN-Vorschriften Muster entnommen (Probe B). Ebenso wurden Muster aus der Ware entnommen, die nicht mit der erfindungsgemäßen Zubereitung behandelt worden ist (Probe A).
Eine Tufting-Ware mit Schnittflor (100% Wolle) mit einem Polgewicht von 850 g wurde nach dem Ausziehverfahren im Garn nach dem Färben im letzten Spülbad mit 4% der erfindungsgemäßen Zubereitung ausgerüstet (15'/30°C). Trocknen 120°C. Anschließend wurde das Garn vertuftet, geschoren und beschichtet.
Stücke von 50 x 30 cm wurden entnommen und einem Begehtest unterzogen, indem in einer Personenaufzugskabine zwei behandelte und zwei nicht behandelte Proben schachbrettartig verlegt wurden. In dem Kabinenraum wird das Material durch die Drehbewegungen der Personen, die den Aufzug benutzen, einer intensiveren Oberflächenbelastung unterzogen als bei schreitenden Begehungen. Die Zahl der Begehungen wird elektronisch gezählt. Nach je 10 000 Begehungen werden die Proben auf den Feldern cyclisch ausgetauscht, um eine gleichmäßige Belastung zu gewährleisten. Nach 30 000 Begehungen werden die Muster entnommen und von 6 verschiedenen Begutachtern visuell beurteilt. Bewertet wird die Oberflächenveränderung der unbehandelten Proben (A) im Vergleich zu den behandelten Mustern (B).
Möbelbezugsstoffe aus CO-Rücken und PAC-Polmaterial (500 g/m2 Gesamtgewicht) wurden mit der erfindungsgemäßen Zubereitung des Beispiels 2 wie folgt ausgerüstet:
- A 30 g/I beim kontinuierlichen Färben
- B 30 g/l nach dem Färben und Auswaschen, vor dem Trocknen im Klotzverfahren
- C nicht ausgerüstet
Muster von 30 x 30 cm wurden entnommen und auf einem mit VA-Stahl abgedeckten Labortisch ausgelegt. Die Belastung erfolgte durch ein Stahlgewicht mit einer mit Polytetrafluorethylen beschichteten Auflagefläche. (Auflagedruck: 78,6 g/cm2; Dauer der Belastung: 24 Stunden).
Visuell wird nach Entfernung der Belastung die Wiederholung im Vergleich zu einer unbelasteten Ware beurteilt:
Eine PA-Tufting-Velour-Ware (450 g/m2 Polgewicht) wurde nach dem Färben im Sprühverfahren vor dem Trocknen behandelt:
- a) mit 3 % der erfindungsgemäßen Zubereitung des Beispiels 2
- b) mit 3% einer Vergleichszubereitung nach DE-OS 1 594 985
- c) keine Behandlung
Anschließend wurde 5 Minuten bei 150°C getrocknet und weiterbehandelt, wie in Beispiel 3 angegeben. Die anschließende Beurteilung erfolgte wie in Beispiel 6 angegeben:
Eine PA-Tufting-Velour-Ware (450 g/m2 Polgewicht) wurde nach dem Färben im Sprühverfahren vor dem Trocknen behandelt:
- a) mit 3% der erfindungsgemäßen Zubereitung des Beispiels 2
- b) mit 3 % einer Vergleichszubereitung nach DE-OS 1594 985
- c) keine Behandlung
Anschließend wurde 5 Minuten bei 150°C getrocknet, gleichmäßig geschoren und der Rücken mit einem handelsüblichen Latex-Planschaum beschichtet.
Aus diesem Material wurden gemäß den DIN-Vorschriften jeweils gleiche Muster entnommen.
Die Muster werden zunächst mit je 10 g eines synthetischen Schmutzes folgender Zusammensetzung angeschmutzt.
Die Belastung der Proben erfolgt nach dem Stuhlrollenversuch, der in der DIN-Vorschrift 54 324 ausführlich beschrieben ist, bei einer Rollenbelastung von insgesamt 60 kg und einer Änderung der Rollendrehrichtung nach jeweils 50 Umdrehungen.
Die Beurteilung erfolgte wie in Beispiel 6 angegeben.