[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitmittel auf Basis spezieller Wasserstoffpolyorganosiloxane,
das synthetischen Materialien hohe Gleitfähigkeit verleiht, die auch unter verstärkter
Beanspruchung dieser Materialien über längere Zeiträume erhalten bleibt
[0002] Es ist seit langem bekannt, Gleitmittel auf Grundlage von Diorganopolysiloxanen -
ggf. im Gemisch mit organischen Substanzen wie z.B. Wachsen - einzusetzen. So lehrt
DE-0S 2 161 813, daß Gemische von Diorganopolysiloxanen unterschiedlicher Viskosität,
die - ggf. neben R₃SiO
1/2 - ebenfalls R₂Si(OR′)O
1/2 Endgruppen, in denen R′ ein Wasserstoff oder Alkylrest bedeuten kann, aufweisen,
gute Gleitmittel darstellen. DE-OS 2 535 768 schlägt vor, durch Emulsionspolymerisation
gewonnene Diorganopolysiloxane, die eine Viskosität von mindestens 20000 cST bei 25°C
aufweisen, im Gemisch mit Wachsen oder organischen, ggf. substituierten Polymeren,
einzusetzen. EP-A 0 063 311 schlägt Öl-/Wasser-Dispersionen vor, deren Wirkkomponente
aus 5 bis 80 Gew.-% Siliconöl einer Viskosität von 500 bis 50000 mP.s bei 25°C sowie
einen Rest aus Wachs, Fettsäuren, kationenaktiven Imidazoliniumsalzen und ethoxylierten
Fettaminen besteht.
[0003] Ebenfalls gute Gleiteigenschaften sollen lt. EP-A 0 145 150 Polyetherpolysiloxane
aufweisen.
[0004] Versuche in der Praxis haben gezeigt, daß die den oben genannten Schriften zugrunde
liegenden Gleitmittel bestimmten Garnen, Fasern, Folien usw. zum Teil die geforderten
Eigenschaften verleihen können, jedoch für bestimmte Substrate in ihrer Wirkung nicht
ausreichend sind.
[0005] So wird zum Beispiel im Falle von aus Polypropylenfasern bestehenden Kunstrasen eine
äußerst hohe - einem natürlichen Rasen vergleichbare - Glätte verlangt, eine Eigenschaft,
die einem solchen Kunstrasen nur durch eine Behandlung mit einem Glättemittel vermittelt
werden kann. Fehlen diese Eigenschaften, so kann es beim Sturze und Rutschen auf diesem
Rasen zu Verletzungen und Verbrennungen kommen. Wird ein solcher Rasen im Sportbetrieb
eingesetzt, so kommt im Falle von Hochleistungssportarten der Glätte eine besondere
Bedeutung zu. Wird z.B. ein derartiger Rasen für ein Sportfeld präpariert, so muß
er neben den schon oben angesprochenen Gleitwerten auch weitere für die jeweilige
Sportart spezifische Eigenschaften aufweisen. So darf z.B. im Falle des Einsatzes
als Rasen für Fußballspiele, das Ballspringverhalten oder das Ballrollverhalten usw.
nicht beeinträchtigt werden. Ahnliche Anforderungen werden auch bei anderen Sportarten
gostellt. So dürfen z.B. die Eigenschaften von künstlichen Skipisten oder von künstlichen
Curlingbahnen sich nicht signifikant von denjenigen natürlicher - gut präparierter
- Untergründe unterscheiden. Daneben sollen die geforderten Eigenschaften über einen
längeren Zeitraum gegen extreme Beanspruchung seitens des Benutzers, wie auch - im
Falle von Freiluftanlagen - gegen atmosphärische Einflüsse unempfindlich sein.
[0006] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Substraten - z.B. auf Polyolefinbasis - die
oben geschilderten Eigenschaften zu vermitteln. Die Eigenschaften können überraschenderweise
erhalten werden, wenn ein derartiges Substrat mit einem wasserstoffhaltigen Polysiloxan,
sei es aus organischer Lösung, sei es aus wäßriger Phase, behandelt wird. Das erfindungsgemäße
Gleitmittel, das aus einem Wasserstoff-Polyorganosiloxan besteht, ist dadurch gekennzeichnet,
daß es folgende Zusammensetzung aufweist:

wobei R ein Alkylrest bis zu 14 C-Atomen oder ein halogen- bzw. pseudohalogensubstituierter
niedermolekularer Alkylrest oder ein Phenylrest bedeutet, mit der Maßgabe, daß mindestens
50 % aller R-Reste aus Methylgruppen bestehen, und R₁ ein Methylrest und n eine Zahl
zwischen 0 und 15 und x eine Zahl zwischen 100 und 1000 und y eine Zahl zwischen 2
und 10 bedeutet.
[0007] Produkte, die CH₃SiO
₃/₂-, (CH₃)₃SiO
₁/₂-, (CH₃)₂SiO- und CH₃(H)SiO-Bausteine aufweisen, sind prinzipiell bekannt und werden
in der Textilchemie vor allem bei x-Werten ≧ 3 als Vernetzer gemeinsam mit Polyorganosiloxandiolen
oder vinylgruppenhaltigen Polyorganosiloxanen und den entsprechenden Katalysatoren
(s. z.B. US-PS 2 588 365, US-PS 4 456 542) als Hydrophobiermittel eingesetzt. Diese
Produkte vermitteln, wenn überhaupt, nur schwache Gleiteigenschaften.
[0008] Erstaunlicherweise zeigen die erfindungsgemäßen Strukturen jedoch exzellente Gleitwerte,
die - gemessen im Sling Test nach Leroux sowohl im Naß- wie im Trockenzustand den
Werten vom üblichen Naturrasen, die je nach Pflege Werte von 0,05 (idealer Grasteppich)
bis 0,3 aufweisen, nahe kommen.
[0009] Außerdem ist überraschend, daß sowohl Adhäsion wie auch Cohäsion nach dem Aufbringen
- bei Umgebungstemperaturen wie auch bei Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperaturen
der Substrate mit oder ohne Katalysator - ausgezeichnet sind, so daß die Gleitwerte
auch nach Bewitterungstests alle in sie gestellten Forderungen erfüllen. Besonders
geeignete Katalysatoren sind Zinn-, Zink- oder Edelmetallkomplexe.
[0010] Die Einarbeitung oftmals schlecht zugänglicher haftvermittelnder Gruppen entfällt
somit, so daß auf den Einbau von z.B. Aminoalkylsiloxy-, bzw. Epoxysiloxy-Einheiten
verzichtet werden kann.
[0011] Darüber hinaus besitzen die erfindungsgemäßen Gleitmittel zusätzlich sehr gute Hydrophobierungseigenschaften
und verleihen textilen Geweben einen angenehmen Griff.
[0012] Die erfindungsgemäßen Siloxane können durch Sprühen, Tauchen usw. oder als Schaum
z.B. aus von organischen Lösungen (Cyclohexan) oder in Form von wäßrigen Emulsionen
appliziert werden, wobei je nach Beschaffenheit der Substratoberfläche Mengen von
0,1 bis 100 g Wirkstoff pro Quadratmeter zur Anwendung kommen.
[0013] Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie allerdings einzuschränken.
Herstellungsbeispiele
Beispiel A
[0014] Ein Polysiloxan der Zusammensetzung

das nach in der Siliconchemie gebräuchlicher Methode hergestellt wurde, wurde in
Hexan gelöst, so daß eine 30%ige Lösung entsteht.
Beispiel B
[0015] Ein Polysiloxan der Zusammensetzung

wird nach üblicher Methode so emulgiert, daß eine 40%ige - von organischem Lösungsmittel
freie - Emulsion entsteht.
Anwendungsbeispiele
Beispiel 1
[0016] Auf ein Substrat, bestehend aus einem Polypropylenbändchenflortufting (Florauflage
ca. 1200 g/m²) wird die Lösung von Beispiel A so aufgesprüht, daß pro Quadratmeter
ca. 90 g Naßgewicht erzielt werden. Das feuchte Substrat wird in einem in der Textilindustrie
gebräuchlichen Trockenaggregat bei max. 110°C von organischem Lösungsmittel befreit.
[0017] Nach einer Konditionierung von 48 h wird mittels des Sling-Tests nach Leroux die
Oberflächenglätte bestimmt. Die erzielten Werte liegen bei 0,30.
Beispiel 2
[0018] Auf ein ähnliches wie in Beispiel 1 beschriebenes Substrat wird die Emulsion aus
Beispiel B, die auf 15 X mittels Wasser verdünnt wurde, so gesprüht, daß ein Wirkstoffgehalt
von ca. 25 g/m² vorliegt. Das feuchte Substrat wird, wie in Beispiel 1 beschrieben,
vom überschüssigen Wasser befreit und konditioniert Das getrocknete Substrat wird
anschließend einem Sling-Test nach Leroux unterzogen. Der gemessene Wert liegt bei
0,30. Nach einer Bewitterungsperiode von 30 Tagen steigt der Wert auf 0,31.
Beispiel 3
[0019] Eine Polyamid 6.6-Faser (Monofil) wird mittels eines Galettenauftragsaggregates mit
der erfindungsgemäßen Zurichtung präpariert. Die Abzugsgeschwindigkeit des Fadens
wird so eingestellt, daß 0,4 % Festsubstanz, bezogen auf Fasergewicht, auf der Faser
verbleiben. Der ausgerüstete Faden wird im Normklima, 23°C und 50 % rel. Feuchte,
getrocknet und für 7 Tage gelagert. Danach wird die Haftreibung (= statische Faden/Faden-Reibung)
auf dem im nachfolgend beschriebenen Haftmeter (=H-Meter) gemessen.
Prinzip der Meßmethode (Haftmeter)
[0020] Die der Bewegung eines Körpers entgegenwirkende Reibungskraft F
R ist der Normalkraft F
N proportional und nahezu unabhängig von deren Berührungsfläche.
Coulomb'sche Beziehung:
[0021] F
R = µ · F
N (µ = Reibungskoeffizient).
[0022] Liegt ein Körper auf einer schiefen Ebene, so kann der H-Wert bzw. µ statisch aus
dem Winkel α bestimmt werden, bei dem der Körper gerade zu gleiten beginnt. Die Hangabtriebskraft
F
A hat hier gerade die Haftreibkraft FR überwunden

Aufbau des H-Meters
[0023] Nach dem Prinzip der schiefen Ebene wurde eine "Meßkapsel" auf eine drehbare Achse
montiert, die mittels Motor mit einer bestimmten Geschwindigkeit gedreht wird und
somit die Kapsel geneigt werden kann.
[0024] In der "Kapsel" sind auf zwei Führungsstangen bewegliche Platten mit Schlitzen montiert,
in die der Faden eingelegt und mit 2 x 10 p verspannt wird. Auf diese parallel verspannten
Fäden wird dann der Reiter, ebenfalls mit einem Faden bespannt (10 p Spannung), gesetzt
und die "Metallfahne" in die vorhandene, bewegliche Lichtschranke geschoben. Rutscht
nun der Reiter bei einem bestimmten Winkel aus der Lichtschranke, wird der Motor
automatisch gestoppt und an der Digitalanzeige ist der Tangens des Abrutschwinkels
abzulesen. Aus zehn Einzelmessungen ergibt sich der gemittelte Endwert.
[0025] Ergebnis der Messungen für die erfindungsgemäße Zubereitung:
µ = 0,39.
1. Gleitmittel auf Basis von Wasserstoffpolyorganosiloxanen für Substrate - insbesondere
Bodenbeläge - dadurch gekennzeichnet, daß es nachstehende Struktur aufweist:

wobei R ein Alkylrest bis zu 14 C-Atomen oder ein halogen- bzw. pseudohalogensubstituierter
niedermolekularer Alkylrest oder ein Phenylrest bedeutet, mit der Maßgabe, daß mindestens
50 % aller R-Reste aus Methylgruppen bestehen, und R₁ ein Methylrest und n eine Zahl
zwischen 0 und 15 und x eine Zahl zwischen 100 und 1000 und y eine Zahl zwischen 2
und 10 bedeutet.
2. Gleitmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß O < n < 2.
3. Gleitmittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 250
< x < 600.
4. Gleitmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 2,4<
y < 5.
5. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß Substrate auf Basis Polyolefine, Polyester
und/oder Polyamid mit Gleitmitteln nach einem der Ansprüche 1 bis 4 behandelt werden.
6. Verfahren nach 5, dadurch gekennzeichnet, daß pro Quadratmeter 0,1 bis 100 g, vorzugsweise
0,5 bis 50 g, Wirksubstanz aufgebracht werden
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleitmittel
ein Kondensationskatalysator aus der Gruppe der Zinn-, Zink- oder Edelmetall-Komplexe
während des Ausrüstungsvorgangs zugesetzt wird.