Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrüsten von Fasern und textilen Flächengebilden mit (a) absorbierenden Mikrosphären und (b) filmbildenden Polymeren (Bindemitteln), wobei die Komponente (a) mittels der Komponente (b) auf der Textiloberfläche fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass man
(1) eine wässrige Dispersion der Mikrosphären (a) unter Verwendung von Alkali- und/oder Erdalkaliseifen von Fettsäuren mit 6 bis 24 C-Atomen als Dispergatoren herstellt, wobei man diese Fettsäureseifen entweder als solche einsetzt oder in situ aus Fettsäuren und Alkalihydroxiden herstellt,
(2) in die so hergestellten Dispersionen Fasern oder textile Flächengebilde einbringt, wobei gewünschtenfalls eine weitere Verdünnung mit Wasser erfolgt,
(3) den pH-Wert der wässrigen Flotte durch Zugabe von organischen und/oder anorganischen Säuren langsam in der Weise absenkt, dass das die in der Flotte vorhandenen Alkali- und/oder Erdalkaliseifen in die entsprechenden Fettsäuren umgewandelt werden, und
(4) Bindemittel (b) zugibt, die im sauren pH-Bereich auf das sphärenbeladene Textil aufziehen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrüsten von Fasern und textilen Flächengebilden mit beladbaren Mikrosphären.
Unter dem Begriff "Tragekomfort" werden gestiegene Anforderungen des Verbrauchers zusammengefasst, der sich nicht mehr allein damit zufrieden geben will, dass die von ihm unmittelbar auf der Haut getragene Wäsche, wie beispielsweise Dessous oder Strumpfhosen weder kratzen noch Hautrötungen verursachen, sondern vielmehr erwartet, dass sie sich positiv auf den Zustand seiner Haut auswirkt. Dabei kann es sich sowohl darum handeln, Ermüdungserscheinungen abzuhelfen, als auch einen frischen Duft zu vermitteln oder Hautrauhigkeiten zu vermeiden. Es hat daher nicht an Bemühungen gefehlt, Textilien, beispielsweise Damenstrumpflhosen, mit kosmetischen Wirkstoffen auszurüsten, die beim Tragen auf die Haut übergehen und dort die gewünschten Effekte hervorrufen.
Eine wichtige technische Aufgabenstellung besteht vor diesem Hintergrund darin, Textilien mit Wirkstoffen auszurüsten; von Bedeutung sind hierbei insbesondere:
Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine technische Lösung dafür bereitzustellen, die gewährleistet, dass Textilien vom Anwender mit an sich beliebigen Wirkstoffen geladen und auch nachgeladen (reload) werden können. Dabei sollte eine kontrollierte Freisetzung der Wirkstoffe gegeben sein. Ferner sollte eine gegenüber dem bekannten Stand der Technik verbesserte Waschpermanenz gegeben sein. Unter Waschpermanenz ist zu verstehen, dass die oben genannten erwünschten Eigenschaften der Textilien, durch Waschen in nur mäßigem Umfang gemindert werden. Insbesondere galt es in diesem Zusammenhang, ein Verfahren bereitzustellen, das eine zuverlässige Aufbringung von Wirkstoffen auf Textilien ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausrüsten von Fasern und textilen Flächengebilden mit (a) absorbierenden Mikrosphären und (b) filmbildenden Polymeren (Bindemittel), wobei die Komponente (a) mittels der Komponente (b) auf der Textiloberfläche fixiert ist, wobei man
In einer Ausführungsform wird die in Schritt (1) hergestellt Dispersion in Schritt (2) mit Wasser verdünnt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat mehrere Schritte, diese sind jedoch nicht isoliert, sondern in ihrem Zusammenwirken zu verstehen. Schritt (1) hat den Zweck, eine wäßrige Dispersion der Mikrosphären (a) herzustellen, wobei festzuhalten ist, dass es sich um eine Feststoff-Dispersion handelt. In Schritt (2) wird in die so hergestellte Dispersion Textil eingebracht. In Schritt (3) wird durch Absenkung des pH-Wertes erreicht, dass die Dispergatoren in die saure Form überführt werden; dadurch verlieren sie ihre dispergierende Wirksamkeit mit der Folge, dass die Mikrosphären (a) quasi "ausfallen", was sie in einer Weise tun, dass sie sich auf dem Textil ablagern. Schritt (4) hat den Zweck, die Mikrosphären (a), die in Schritt (3) auf das Textil aufgebracht wurden, waschpermanent an das Textil zu binden.
Als wesentliche Vorteile der beschriebenen Erfindung sind zu nennen:
In einer Ausführungsform wählt man die in Schritt (1) zur Anwendung kommenden Alkali- und/oder Erdalkaliseifen von Fettsäuren mit 6 bis 24 C-Atomen so, dass sie einen HLB-Wert im Bereich von 8 bis 25 aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt man in Schritt (1) die Alkali- und/oder Erdalkaliseifen von Fettsäuren mit 6 bis 24 C-Atomen in situ her, indem man die gewünschten Mikrosphären (a) mit ein oder mehreren Fettsäuren mit 6 bis 24 C-Atomen vermischt, dann Wasser hinzufügt und die Fettsäuren durch Zugabe von Alkali-und/oder Erdalkalihydroxiden in die entsprechenden Seifen überführt.
In einer Ausführungsform enthält die in Schritt (1) hergestellte Dispersion 1 bis 90 Gew.-% - bezogen auf die gesamte Dispersion - an Mikrosphären (a). Vorzugsweise enthält die in Schritt (1) hergestellte Dispersion 10 bis 70 Gew.-% und insbesondere 30 bis 60 Gew.-% - jeweils bezogen auf die gesamte Dispersion - an Mikrosphären (a).
Die in Schritt (2) eingestellten Flottenverhältnisse sind an sich nicht kritisch. In einer bevorzugten Ausführungsform stellt man in Schritt (2) Flottenverhältnisse im Bereich von 1 : 10 und 1: 15 ein. Der Begriff Flottenverhältnis ist dem Fachmann bekannt. Man versteht darunter das Verhältnis von Textilmenge zum Wasservolumen in der zur Ausrüstung verwendeten Maschine.
Die Erfindung unterliegt im Hinblick auf die in Schritt 3 einzusetzenden Säuren an sich keinen besonderen Einschränkungen, sofern gewährleistet ist, dass diese Säuren die als Dispergatoren eingesetzten Alkali- und/oder Erdalkaliseifen der genannten Fettsäuren in die freien Fettsäuren zu überführen vermögen. In einer bevorzugten Ausführungsform wählt man in Schritt (3) die Säure aus der Gruppe Essigsäure, Milchsäure und Glykolsäure.
Die in Schritt (3) stattfindende Absenkung des pH-Wertes erfolgt vorzugsweise langsam. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Aufziehen der Mikrosphären (a) auf dem Textil in sehr hohen Mengen erfolgt. Vorzugsweise erfolgt die in Schritt (3) stattfindende Absenkung des pH-Wertes in einer Geschwindigkeit, dass das Aufziehen der Mikrosphären (a) auf dem Textil in Mengen von mindestens 70% und insbesondere von mindestens 80% - bezogen auf die Gesamtmenge der in der Flotte vorhandenen Mikrosphären (a) - erfolgt.
Die Mikrosphären (a) können unbeladen oder mit Wirkstoffen teilbeladen oder vollbeladen sein. Sie erfüllen die Funktion, dass sie vom Anwender je nach Wunsch beladen und nach Freisetzung der Wirkstoffe auch je nach Wunsch wieder neu beladen werden können.
Bei absorbierenden Mikrosphären handelt es sich um Gebilde, die eine weitgehend homogene Struktur aufweisen. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommenden absorbierenden Mikrosphären haben die Eigenschaft, Wirkstoffe aufnehmen und auch wieder freisetzen zu können, wobei beides mehrfach geschehen kann, d.h. Wirkstoffe können durch Beladen oder Wiederbeladen aufgenommen und im Laufe der Zeit wieder freigesetzt werden. Wegen dieser Eigenschaft werden diese Mikrosphären als absorbierende Mikrosphären bezeichnet. Der Einfachheit halber wird jedoch an zahlreichen Stellen der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung der Zusatz "absorbierend" (= zur Aufnahme von Wirkstoffen fähig) weggelassen und einfach von Mikrosphären gesprochen. Die Wirkstoffe können an der Oberfläche der Mikrosphären adsorbiert und/oder in den Mikrosphären gelöst und/oder in den Mikrosphären z.B. in feinen Kanälen eingelagert sein. Mikrosphären sind formstabil, d.h. sie werden bei der Freisetzung der Wirkstoffe nicht zerstört. Ausdrücklich sei festgestellt, dass Mikrokapseln, die ja bei der Freisetzung der Wirkstoffe zerstört werden, nicht unter die Definition von Mikrosphären fallen.
Der zentrale Punkt der durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen technischen Lösung besteht in einer Kombination mehrerer Faktoren:
Die Mikrosphären werden durch - ein oder mehrere - filmbildende Polymere auf der Textiloberfläche fixiert, wodurch sich eine im Vergleich zum Stand der Technik relative Verbesserung der Waschpermanenz ergibt.
Die Mikrosphären weisen vorzugsweise Kugelform auf, sind jedoch hinsichtlich ihrer Geometrie nicht auf Kugelform beschränkt, sondern können auch andere Raumformen aufweisen, beispielsweise können sie Rotatiosellipsoide darstellen oder Stäbchenform aufweisen.
Die Mikrosphären weisen bevorzugt eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 1 bis 15 Mikrometern und insbesondere von 5 bis 10 Mikrometern auf.
In einer Ausführungsform setzt man Mikrosphären auf Basis von Polymethylmethacrylat (PMMA) ein. Beispiele sind etwa Covabead LH 85 oder LH 170 der Fa. LCW oder Cosmedia PMMA V8, Cosmedia PMMA V 12 oder Cosmedia SILC der Fa. Cognis.
In einer Ausführungsform setzt man Mikrosphären auf Silikon- oder SiO2-Basis ein. Beispiel sind "Dow Corning 9509 Silicone Elastomer Suspension" der Fa. Dow Coming.
In einer bevorzugten Ausführungsform setzt man Mikrosphären auf Basis von Polymethylmethacrylat (PMMA) ein.
Die im Sinne der Erfindung in Betracht kommenden filmbildenden Polymeren (b), die auch als Bindemittel bezeichnet werden können, können an sich beliebiger Natur sein. Vorzugsweise werden sie ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet wird von
Geeignete Polyurethane (PU) und Polyethylvinylacetate (EVA) stellen etwa die im Handel erhältlichen Produkte aus der Reihe Cognis 3011-A oder Cognis 3009-A der Firma Cognis.
Polymere Melaminverbindungen: Melamin (synonym: 2,4,6-triamino-1,3,5-triazin) entsteht üblicherweise durch Trimerisierung von Dicyandiamid oder durch Cyclisierung von Harnstoff unter Abspaltung von Kohlendioxid und Ammoniak. Im Sinne der Erfindung werden unter Melaminen oligomere oder polymere Kondensationsprodukte des Melamins mit Formaldehyd, Harnstoff, Phenol oder deren Gemischen verstanden. Polymere Glyoxalverbindungen: Glyoxal (synonym: Oxaldehyd, Ethandial) entsteht bei der Dampfphasenoxidation von Ethylenglycol mit Luft in Gegenwart von Silberkatalysatoren. Im Sinne der Erfindung werden unter Glyoxalen die Eigenkondensationsprodukte des Glyoxals ("Polyglyoxale") verstanden.
Polymere Siliconverbindungen: Geeignete Siliconverbindungen sind beispielsweise Dimethylpolysiloxane, Methylphenylpolysiloxane, cyclische Silicone sowie amino-, fettsäure-, alkohol-, polyether-, epoxy-, fluor-, glykosid- und/oder alkylmodifizierte Siliconverbindungen, die bei Raumtemperatur vorzugsweise fest oder harzförmig vorliegen. Weiterhin geeignet sind Simethicone, bei denen es sich um Mischungen aus Dimethiconen mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von 200 bis 300 Dimethylsiloxan-Einheiten und hydrierten Silicaten handelt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Aminosiloxanen, z.B Cognis 3001 der Fa. Cognis. Deren weiteren Vernetzung mit H-Siloxanen, z.B. Cognis 3002 der Fa. Cognis kann die Leistung als Bindemittel noch weiter steigern.
Epichlorhydrinvernetzte Polyamidoamin: Epichlorhydrinvernetzte Polyamidoamine, die auch als "Fibrabones" oder "Wet strength resins" bezeichnet werden, sind aus der Textil- und Papiertechnologie hinreichend bekannt. Zu ihrer Herstellung geht man vorzugsweise von zwei Verfahren aus:
Poly(meth)acrylate: Unter dem Begriff Poly(meth)acrylate sind Homo- und Copolymerisationsprodukte der Acrylsäure, Methacrylsäure sowie gegebenenfalls deren Ester, speziell deren Ester mit niederen Alkoholen, wie z.B. Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, den isomeren Butanolen, Cyclohexanol und dergleichen zu verstehen, welche in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch radikalische Polymerisation unter UV-Bestrahlung erhalten werden. Typischerweise liegt das mittlere Molekulargewicht der Polymeren zwischen 100 und 10.000, vorzugsweise bei 200 und 5.000 und insbesondere 400 bis 2.000 Dalton.
Üblicherweise werden die Bindemittel (b) - bezogen auf die Komponente (a) - in Mengen von 0,5 bis 15, vorzugsweise 1 bis 10 und insbesondere 1 bis 5 Gew.-% auf die Fasern aufgebracht. Dabei sind unter Komponente (a) die Mikrosphären in unbeladener Form zu verstehen.
Die Auswahl der Wirkstoffe, die zur Beladung der Mikrosphären bestimmt sind, ist an sich unkritisch und richtet sich ausschließlich danach, welcher Effekt auf der Haut bewirkt werden soll. Für die textile Ausrüstung, aber auch für die kosmetische Anwendungen, sind solche Wirkstoffe bevorzugt, die feuchtigkeitsspendende Eigenschaften aufweisen oder Cellulite entgegenwirken sind. Typische Beispiele sind Tocopherol, Tocopherolacetat, Tocopherolpalmitat, Carotine, Koffein, Ascorbinsäure, (Desoxy)Ribonukleinsäure und deren Fragmentierungsprodukte, β-Glucane, Retinol, Bisabolol, Allantoin, Phytantriol, Panthenol, AHA-Säuren, Aminosäuren, Ceramide, Pseudoceramide, Chitosan, Dihydroxyaceton, Menthol, Squalan, ätherische Öle (z.B. Lavendelöl, Zitronenöl, Eukalytusöl oder Pfefferminzöl), pflanzliche Öle (z.B. Monoi de Tahiti, Shea Butter, Mandelöl, Passionsfruchtöl, Hagebuttenkernöl oder Aprikosenöl), pflanzliche Proteine und deren Hydrolyseprodukte, Pflanzenextrakte, wie z.B. Extrakte von Ginkgo biloba, Camellia sinensis, Trifolium pratensis, Oleacea europensis, Litchi sinensis, Valeriana oficinalis, Medicago sativa, Vitis vinifera, Passiflora incamata und dergleichen sowie Vitaminkomplexe zu verstehen.
Besonders bevorzugt wählt man die Wirkstoffe aus der Gruppe, die gebildet wird von ätherischen Ölen, pflanzlichen Ölen, Squalan, Chitosan, Menthol, Retinol (bzw. Vitamin A), Koffein, pflanzlichen oder tierischen Proteinen und deren Hydrolyseprodukten, Carotinen und Jojobaöl. Diese verfügen über ein sehr breites Eigenschaftsprofil und tragen einzeln bzw. in Kombination zum Gleichgewicht der cutanen Hydrolipidschicht bei, beugen dem Wasserverlust und damit der Faltenbildung vor, erfrischen die Haut und wirken Ermüdungserscheinungen entgegen, verleihen der Haut ein weiches und elastisches Gefühl, verbessern die Hautdrainage, die Zufuhr von Nährstoffen und die Blutzirkulation, wirken gegen oxidativen Stress, Umweltgifte, Hautalterung und freie Radikale, gleichen den durch Wasser und Sonne bewirkten Verlust an Fetten aus, verbessern die Wasserbeständigkeit von UV-Filtern, gewährleisten eine homogene Bräunung und besitzen schließlich zudem auch antimikrobielle Eigenschaften.
Üblicherweise beträgt das Gewichtsverhältnis zwischen der Komponente (a) - etwa dem feinverteilten PMMA - und den Wirkstoffen 10 : 90 bis 99 : 1, vorzugsweise 3 : 1 bis 1 : 1 und besonders bevorzugt ca. 2 : 1.
705 g vollentsalztes Wasser, 10 g Phenonip, 15 g Cutina GMS-V und 66 g Edenor PK 1805 wurden in einem Rührbehälter vorgelegt und gemischt. Anschließend wurden 100 g Cosmedia PMMA V8 eingerührt und die Mischung homogenisiert. Nun wurden 100 g einer 10%i-gen Kalilauge eingerührt, gefolgt von 4 g Cosmedia SP. Der Ansatz wurde auf 80°C erhitzt. Nach 30 Minuten wurde auf eine Temperatur unterhalb von 40 °C abgekühlt und schließlich bei 25°C über 250µ Sieb abgefüllt. Der pH-Wert der Dispersion betrug 8,7. Die erhaltene Dispersion wurde im nachfolgenden Beispiel 2 eingesetzt.
1 kg Kompressionsstrümpfe (Venotrain Micro, Kompressionsstrümpfe aus 55 %/45% Polyamid/Elastan; Fa. Bauerfeind) wurden in eine Trommelfärbemaschine gegeben. Anschließend wurde die Maschine mit 10 I Weichwasser befüllt und 10 g Cognis 6003-A plus 10 g Essigsäure 60 %ig, zugegeben. Die Maschine wurde auf 50 °C aufgeheizt, die Trommelgeschwindigkeit wurde auf 25 - 30 Umdrehungen pro Minute eingestellt. Anschließend wurden 200 g der gemäß dem obigen Beispiel 1 erhaltenen Mikrosphärendispersion abgewogen, in Weichwasser vorgelöst und zugegeben. Danach wurde 2 Minuten bei 50°C behandelt. Es wurde der pH-Wert kontrolliert; er betrug 4,6. Anschließend wurden 20 g Cognis 6006-A abgewogen, in Weichwasser vorgelöst, und zugegeben. Danach wurde 10 min bei 50°C behandelt. Anschließend wurden 20 g Cognis 3001-A abgewogen, in Weichwasser vorgelöst und zugegeben. Danach wurde 5 Minuten bei 50°C behandelt. Anschließend wurden 1 g Cognis 3002-A abgewogen, in Weichwasser vorgelöst und zugegeben. Danach wurde 5 min. bei 50°C behandelt. Danach wurde die Flotte abgelassen und es wurde abgeschleudert. Schließlich erfolgte Trocknen/Kondensieren bei 120°C
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