[0001] Moderne Teppichausrüstungen enthalten als Hauptbestandteil sogenannte Fluorcarbonharze,
die dem Material wasser- und ölabweisende Eigenschaften verleihen. Zusätzlich enthalten
derartige Formulierungen eine schmutzsbweisende Komponente (Stainblocker). Für diesen
Zweck sind diverse Kondensationsprodukte aus Formaldehyd und sulfonierten aromatischen
Hydroxyverbindungen bekannt (EP 242 496, EP 328 822, EP 332 343, US 4 839 212, US
4 822 373). All diesen Produkten ist gemeinsam, daß dabei eine Sulfonsäuregruppe direkt
an den aromatischen Ring gebunden ist.
[0002] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur schmutzabweisenden Ausrüstung von
Textilmaterial aus Polyamid oder Wolle, wobei man das Textilmaterial mit einem Kondensationsprodukt
eines zweikernigen Phenols der Formel 1

wobei X eine direkte Bindung oder ein Brückenglied der Formel -S0
2-, -SO-, -S-, -CH
2-, -C(CH
3)
2- oder -CO-, vorzugsweise -S0
2-,
n und n' die Zahlen 1 oder 2, m und m' die Zahlen 0, 1 oder 2 und Me Wasserstoff oder
ein Alkali-, Erdalkali- oder Ammonium-lon bedeuten, mit Formaldehyd und Amidoschwefelsäure
oder deren Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze behandelt.
[0003] Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Stainblockern liegen bei
den erfindungsgemäß zu verwendenden Kondensationsprodukten nicht nur Sulfonsäuregruppen
vor, sondern auch Gruppen der Formel -CH
2NHS0
3Me. Diese Kondensationsprodukte und deren Herstellung sind aus DE-A 25 49 533 bekannt.
Dieses Dokument beschreibt die Eignung dieser Kondensationsprodukte als Hilfsmittel
zur Verbesserung der Naßechtheiten von Polyamidfärbungen. Eine Wirkung als Stainblocker
ist dort nicht erwähnt.
[0004] Zweikernphenole der Formel 1 sind Dihydroxydiphenylsulfon, Dihydroxydiphenylsulfoxid,
Dihydroxydiphenylsulfid, Dihydroxydiphenylmethan, Dihydroxy-diphenyl-dimethylmethan,
Dihydroxybenzophenon und Dihydroxydiphenyl, wobei die Hydroxygruppen in 4,4'-, 2,2'-
oder 4,2'-Position stehen können, 2,4,2',4'-Tetrahydroxydiphenylsulfon, -diphenylsulfoxid,
-diphenylsulfid, -diphenylmethan, -diphenyldimethylmethan, -benzophenon und -diphenyl,
sowie die daraus durch Substitution mit Sulfonsäuregruppen abgeleiteten Derivate.
Besonders vorteilhaft sind solche zweikernigen Phenole der Formel 1, in denen X ein
Brückenglied der Formel S0
2 bedeutet. Ferner werden solche zweikernigen Phenole der Formel 1 bevorzugt zur Herstellung
der Kondensationsprodukte eingesetzt, die wenigstens eine Sulfogruppe enthalten.
[0005] Sehr gut geeignet zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Kondensationsprodukte
sind auch rohe Umsetzungsprodukte von Phenol-Derivaten, insbesondere von Phenol selbst
mit Schwefelsäure, Oleum oder Schwefeltrioxid, die beispielsweise gemäß Ullmann, Bd.
13, Seite 452 erhalten werden können. Diese Produkte können ohne Isolierung anstelle
des zweikernigen Phenols der Formel 1 eingesetzt werden.
[0006] Der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kondensate verwendete Formaldehyd kann
in Form seiner wäßrigen Lösung, vorzugsweise einer 30 bis 39 Gew.-%igen Lösung eingesetzt
werden. Anstelle von Formaldehyd können jedoch auch äquivalente Mengen solcher Substanzen
verwendet werden, die unter den Reaktionsbedingungen Formaldehyd abspalten, wie z.B.
Paraformaldehyd, Urotropin oder Trioxymethylen.
[0007] Zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Kondensationsprodukte werden
solche Mengen an zweikernigem Phenol und Formaldehyd verwendet, daß das Molverhältnis
von zweikernigem Phenol zu Formaldehyd zwischen 1,0:0,7 und 1,0:2,5 liegt. Als Sulfamate
werden Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumsulfamat bevorzugt. Diese Sulfamate
bzw. die Amidoschwefelsäure werden in einer solchen Menge eingesetzt, daß das Molverhältnis
von zweikernigem Phenol zu diesen Modifizierungsmitteln zwischen 1,0:0.1 und 1,0:1,5
liegt.
[0008] Die so modifizierten Harze enthalten an den Kernen des Zweikernphenols der Formel
1 zusätzlich die Gruppierung -CH
2-NH-S0
3Me, die durch Reaktion von Methylolgruppen im Harz mit den Modifizierungsmitteln entstanden
ist.
[0009] Die Kondensation wird in der Weise durchgeführt, daß Mischungen des zweikernigen
Phenols der Formel 1 mit Formaldehyd bzw. einer Formaldehyd abspaltenden Substanz,
einem Modifizierungsmittel, Wasser und, sofern die Einstellung eines bestimmten pH-Wertes
gewünscht wird, einer Säure oder Base, unter Rühren auf Temperaturen von etwa 60 bis
1400 C, vorzugsweise 90 bis 110°C erhitzt werden. Der pH-Wert der Reaktionsmischung
soll während der Kondensationszeit bevorzugt zwischen 7 und 11 liegen. In Abwandlung
dieses Verfahrens kann man auch zusätzlich eine Mischung aus zweikernigem Phenol und
Formaldehyd vorkondensieren und dann in einem zweiten Schritt dieses Vorkondensats
erneut mit Formaldehyd und Sulfamat oder Amidoschwefelsäure umsetzen. Die erforderlichen
Kondensationszeiten richten sich nach dem gewünschten Kondensationsgrad. Der Kondensationsgrad
bestimmt in hohem Maße die Wirksamkeit der Kondensationsprodukte. Bereits nach kurzer
Kondensationsdauer werden weitgehend wasserlösliche Kondensationsprodukte erhalten.
Vorzugsweise soll ein Kondensationsgrad eingehalten werden, bei dem die Kondensationsprodukte
in 5 %iger wäßriger Lösung einen K-Wert von 7 bis 17 aufweisen.
[0010] Die so erhaltenen wäßrigen Lösungen können direkt als Stainblocker eingesetzt werden.
Man kann jedoch auch diese wäßrigen Lösungen zuvor durch Trocknen in Pulverform überführen
und diese Pulver dann wieder in Wasser lösen. Die beschriebenen Kondensationsprodukte
lassen sich auf gefärbte oder ungefärbte, aminogruppenhaltige Substrate wie Wolle
oder Polyamid oder deren Mischungen mit anderen Fasern applizieren. Sie können auf
diese Substrate allein oder zusammen mit anderen wasser-, öl-und/oder schmutzabweisenden
Produkten aufgebracht werden, die Perfluoralkylgruppen enthalten, soweit die lonogenität
dies zuläßt. Die Kondensationsprodukte lassen sich im Auszieh-, Foulard- oder Sprühverfahren
anwenden. Auch die Mitverwendung im Färbebad ist möglich.
[0011] Die nötigen Einsatzmengen, um eine Schutzwirkung des Substrats zu erreichen, liegen
bezogen auf die zu behandelnde Ware zwischen 0,2 % und 5 %, üblicherweise bei 1 %
bis 2,5 % der Wirksubstanz.
[0012] Die Kondensationsprodukte werden gewöhnlich bei pH-Werten zwischen 2 und 5 verwendet.
Wird ein pH-Wert von 2 gewählt, so läßt sich die eingesetzte Produktmenge verringern.
Auch durch Zugabe von Magnesiumsulfat läßt sich die Affinität (zum Textilmaterial)
erhöhen. Die Produkte ziehen bereits bei niedrigen Temperaturen wie z.B. bei Raumtemperatur
gut auf. Eine effektivere Schutzwirkung wird jedoch bei Erhöhung der Badtemperatur
auf 60 C bis 80 C erzielt. So erreicht man im Ausziehverfahren (mit 0,8 % bezogen
auf Warengewicht) bei einem pH-Wert von 2 und einer Temperatur von 70 C eine ausgezeichnete
Schutzwirkung.
[0013] Bei einer Foulard-Applikation ist ein Dämpfprozeß nachzuschalten, ehe die Ware einen
Perfluoroverspray erhält und abschließend getrocknet und/oder kondensiert wird. Eine
effektive Schutzwirkung wird bereits mit 1 % bezogen auf die Ware bei einem pH von
2 erreicht.
[0014] Bei dem hier beschriebenen Verfahren ist es im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren
möglich, bei gleicher Blockierwirkung mit geringeren Mengen an Stainblockern zu arbeiten.
Die hohe Effizienz in der Anwendung bei hoher Schutzwirkung und geringer Neigung zum
Vergilben ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung.
Anwendung von Stainblockern im Ausziehverfahren (Linitestmethode)
[0015] Im Ausziehverfahren werden die Stainblocker in einem automatisch arbeitenden Linitest-Färbeaggregat
auf - von störenden Präparationsresten befreiten - Strängchen aus Polyamidteppichgarn
appliziert. Dabei wird jeweils ein Strang in jeweils einen verschraubbaren Edelstahlzylinder
zusammen mit der Ausrüstungsflotte gegeben. Bis zu zwölf Zylinder werden von einem
Gestell gehalten, das in einem Wasserbad gedreht wird, dessen Temperatur, Aufheizrate,
Färbezeit und Abkühlung automatisch geregelt werden kann.
[0016] In einem typischen Ausrüstungsbad kommen Stainblocker bei einem Flottenverhältnis
von 1:20 zur Anwendung, wobei deren Menge 1 % oder 2,5 %, bezogen auf das Fasergewicht,
beträgt. Die Stainblocker werden bei einem pH-Wert von 2,5 aufgebracht, der durch
Zugabe von Amidoschwefelsäure eingestellt wird. Zur Verbesserung der Affinität können,
bezogen auf das Fasergewicht, noch 2 % Magnesiumsulfat zugesetzt werden.
[0017] Nach Ansatz der Lösungen werden die Zylinder mit den entsprechenden Ausrüstungsflotten
beschickt. Die zu behandelnden Polyamidstränge, die zuvor mit entmineralisiertem Wasser
leicht angenetzt wurden, werden anschließend in die Zylinder gegeben, so daß sie gut
von den Lösungen bedeckt sind.
[0018] Die Zylinder werden bei 30 C in das Färbeaggregat gestellt und dort fünf Minuten
zur Konditionierung belassen. Mit zwei Grad pro Minute wird nun das Wasserbad auf
die für die Applikation des Stainblockers gewünschte Temperatur gebracht. Üblicherweise
behandelt man die Ware bei 70
0 C±2°C, um das Aufziehen der Produkte zu gewährleisten. Bei Erreichen dieser Temperatur
läßt man die Ansätze 20 Minuten lang auf die Ware einwirken, ehe man auf 30 C abkühlt.
[0019] Die behandelte Ware wird den Zylindern entnommen und gut mit kaltem, entmineralisiertem
Wasser gespült. Nacheinander werden die Stränge jeweils mit frischem Wasser bei einem
Flottenverhältnis von 1:40 bei Raumtemperatur gespült und von Hand abgedrückt. Die
gespülte Ware wird zentrifugiert oder zur Entfernung überflüssiger Flüssigkeit auf
dem Foulard abgequetscht. Anschließend trocknet man während 20 Minuten bei 90°C in
eine Umlufttrockenschrank.
[0020] Die trockenen Proben können dann anhand der im folgenden beschriebenen Testmethoden
zur Anschmutzung geprüft werden.
Anschmutzungsprüfung
[0021] Diese Prüfung wird benutzt, um eine rasche Bestimmung der Stainblockerwirksamkeit
gegen die Anschmintzung von Teppichen durch Limonadengetränke, die Säurefarbstoffe,
z.B. C.I. Acid Red 40, enthalten, zu ermöglichen. Die zur Prüfung verwendeten Getränke,
die auch Zucker, Zitronensäure, Aromastoffe, Vitamine und Mineralstoffe enthalten
können, sind käufliche Produkte in Form von Pulver, das entsprechend den Herstellerangaben
in entmineralisiertem Wasser gelöst wird. Mit dem auf diese Weise gelösten farbstoffhaltigen
Pulver werden die zur Anschmutzung der ausgerüsteten Ware benötigten Färbeflotten
erstellt. Sie enthalten 90 g pro Liter des Pulvers bei einem pH-Wert von etwa 3.
[0022] Der Anschmutztest wird in einem automatisch arbeitenden Linitest-Färbeaggregat mit
bis zu 12 verschraubbaren Edelstahlzylindern durchgeführt. Die Zylinder werden jeweils
mit einem Testmuster und der färbenden Anschmutzflotte bestückt.
[0023] Als Testmuster kommt SNIA-Teppichgarn 357 aus Polyamid 6 zur Anwendung. Es handelt
sich dabei um trilobales Garn der Stärke 12, fixiert und ohne vorherige Fluorbehandlung.
Zur Beseitigung von Präparationsresten werden die zu Strängchen gebundenen Muster
(5 g ± 0,5 g) bei einem Flottenverhältnis von 1:40 während 20 Minuten kochend in Gegenwart
eines Oleylsarkosids (1 g/I
(R)Arkomon A konz.) gewaschen.
[0024] Anschließend wird mit entionisiertem Wasser ca. fünf Minuten schaumfrei gespült,
die Ware durch Zentrifugieren oder Abquetschen von überschüssiger Flüssigkeit befreit
und bei 90°C etwa 20 Minuten im Umlufttrockenschrank getrocknet.
[0025] Vor Durchführung der Tests wird die Ware mit Wasser gut genetzt und überschüssiges
Wasser durch Zentrifugieren beseitigt. Jeder Edelstahlzylinder wird mit jeweils einem
noch feuchten Testmuster beladen und mit der anschmutzenden Färbeflotte gefüllt, so
daß bei einem Flottenverhältnis von 1:20 bei 20°C ± 2°C während 30 Minuten die Ware
behandelt werden kann. Dabei werden die Zylinder von einem Gestell gehalten, das in
einem Wasserbad gedreht wird, um die ständige Bewegung der Flotte zu garantieren.
[0026] Anschließend werden die angeschmutzten Proben unter fließendem kalten, entmineralisierten
Wasser so lange gespült, bis das Spülwasser nicht mehr gefärbt ist. Die gespülte Ware
wird zentrifugiert oder zur Entfernung überschüssiger Flüssigkeit abgequetscht und
verweilt dann 20 Minuten bei 90°C um Umlufttrockenschrank.
[0027] Frühestens eine Stunde nach der Trocknung werden die durch Farbstoff angeschmutzten
Proben gegen einen Standard visuell bemustert. Bewertet wird die Tiefe der Anfärbung.
UV-Vergilbungstest (Xenotest)
[0028] Die Vergilbungsneigung von mit Stainblockern ausgerüsteter Ware wird ermittelt, indem
man sie 16 Stunden lang mit UV-Licht bestrahlt. Ausgerüstete Muster von 12 cm x 4
cm oder dicht gewickelte Garne mit einer Wickelbreite von 1 cm werden im Xenotest
150 S im Wendelauf bei 30 C und 60 % rel. Luftfeuchte bestrahlt. Gegen einen mitlaufenden
Standard werden sie anschließend visuell beurteilt.
[0029] Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren erläutern:
Beispiele
[0030]
1. Unter N2 werden in folgender Reihenfolge vorgelegt
125,2 g (0.5 Mol) 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon
275 g E-Wasser
60,5 g (0.5 Mol) 33 %ige NaOH
25 g (0.25 Mol) 30 %ige Formaldehydlösung
und 2 Stunden auf 100°C erhitzt. Zu dieser rotbraunen, klaren Lösung werden nach Abkühlung
auf Raumtemperatur 193,7 g (0.65 Mol) 40 %ige Natriumsulfamatlösung zugegeben, auf
100°C aufgeheizt und während 3 Stunden 65,1 g (0.65 Mol) 30 %ige Formaldehydlösung
zugetropft und weitere 6 Stunden bei dieser Temperatur gehaltn. Man erhält 736,4 g
eines braunen, klaren Produkts; pH-Wert: 9,0; Feststoffgehalt: 31,3 %; K-Wert: 8,9.
2. Im 500 ml Rührautoklaven werden unter N2 nacheinander vorgelegt
125,2 g (0.5 Mol) 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon
275 g E-Wasser
63,1 g (0.65 Mol) Amidoschwefelsäure
139,4 g (1.15 Mol) 33 %ige NaOH
90,1 g (0.9 Mol) 30 % Formaldehydlösung
und 1,5 Stunden bei 130-135 C und 3-6 bar erhitzt. Man erhält eine rotbraune, klare
Flüssigkeit. pH-Wert: 9,0; Feststoffgehalt: 34,6 %; K-Wert: 11,4.
3. Im 500 ml Rührautoklaven werden unter N2 vorgelegt
75,1 g (0.3 Mol) 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon
165 g E-Wasser
37,8 g (0.39 Mol) Amidoschwefelsäure
83,6 g (0.69 Mol) 33 %ige NaOH
54,1 g (0.54 Mol) 30 %ige Formaldehydlösung
und 1 Stunde bei 130-135 C und 4 bar erhitzt. Man erhält 404 g einer rotbraunen, klaren
Flüssigkeit. pH-Wert: 9,0; Feststoffgehalt: 36,8 %; K-Wert: 7,9.
4. Zusammensetzung wie Beispiel 3. mit einer Reaktionszeit von 10 Stunden bei 110°C
bei 3 bar. Es wird mit 152 g E-Wasser versetzt. pH-Wert: 8,8; Feststoffgehalt: 23,8
%;
D20 = 1,12; K-Wert: 10,4; lodfarbzahl: 40-60.
5. Zusammensetzung wie Beispiel 3. mit einer Reaktionszeit von 30 Stunden bei 90 C
bei 5 bar. pH-Wert: 9,1;
Feststoffgehalt: 36,6 %; D20 = 1,20; K-Wert: 13,1;
lodfarbzahl: 90.
6. Im 500 ml Rührautoklaven werden unter N2 vorgelegt
125,2 g (0.5 Mol) 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon
233 g E-Wasser
60,5 g (0.5 Mol) 33 %ige NaOH
55 g (0.55 Mol) 30 %ige Formaldehydlösung
und 2 Stunden bei 110°C erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur werden
193,7 g (0.65 Mol) 40 %ige Natriumsulfamatlösung zugetropft und zum Rückfluß erhitzt.
Innerhalb von 3,5 Stunden werden bei dieser Temperatur
65,1 g (0.65 Mol) 30 %ige Formaldehydlösung zugetropft und weitere 3,5 Stunden am
Rückfluß erhitzt. Man erhält 714 g einer rotbraunen, klaren Flüssigkeit. pH-Wert:
9,2; Feststoffgehalt: 33,9 %; K-Wert: 11,5.
7. Im 500 ml Rührautoklaven werden unter Stickstoff nacheinander vorgelegt
100,1 g (0,5 Mol) 4,4'-Dihydroxydiphenylmethan
270 g E-Wasser
58,3 g (0,6 Mol) Amidoschwefelsäure
133,3 g (1,1 Mol) 33 %ige NaOH
90,1 g (0,9 Mol) 30 %ige Formaldehyd-Lösung
und 30 Stunden bei 90°C erhitzt. Man erhält eine klare viskose Flüssigkeit. pH-Wert:
8,9; K-Wert: 10,5.
8. Im 1-1-Vierhalskolben werden 225,6 g (2,4 Mol) Phenol unter Stickstoffüberlagerung
bei 50-60 C aufgeschmolzen. Danach werden unter Rühren während ca. 30 Minuten 117,6
g (1,2 Mol) konzentrierte Schwefelsäure zugetropft, wobei die Temperatur auf maximal
100°C ansteigt. Anschließend läßt man 123 g (1,1 Mol) Chlorbenzol zulaufen und kocht
am Wasserabscheider (Innentemperatur ca. 135°C). Die schwere Phase (Chlorbenzol) läuft
hierbei in den Kolben zurück. Nachdem 41 g Wasser abdestilliert sind, kühlt man auf
90°C ab, vertauscht den Wasserabscheider gegen einen Abscheider für Lösungsmittel,
die schwerer sind als Wasser, gibt das abdestillierte Wasser und weitere 100 g E-Wasser
zum Reaktionsgemisch und kreist das Chlorbenzol aus. Im Verlauf der Chlorbenzoldestillation
läßt man weitere 100 g E-Wasser zulaufen. Ist alles Chlorbenzol abgeschieden, destilliert
man noch 100 g Wasser ab. Man kühlt auf 70 C ab und dosiert 146 g (1,2 Mol) 33 %ige
Natronlauge zu. Dann werden 108 g (1,08 Mol) 30 %ige Formaldehyd-Lösung und schließlich
72 g (0,24 Mol) 40 %ige NatriumsulfamatLösung zugetropft. Anschließendes zehnstündiges
Erhitzen am Rückfluß ergibt eine rotbraune viskose Flüssigkeit.
Anwendungstechnische Beispiele
Zu Beispiel 1.
[0031] Das so erhaltene Produkt wurde im Ausziehverfahren mit 2,5 % (0,8 % Wirksubstanz),
bezogen auf das Warengewicht, auf Polyamidteppichgarn wie beschrieben appliziert.
Der pH-Wert wurde mit Amidoschwefelsäure auf 3,5 und 2 eingestellt. Bei Prüfung der
Blockierwirkung zeigte sich, daß bei pH 3,5 eine geringe Anfärbung, bei pH 2 aber
keine Anfärbung festzustellen ist, während unbehandelte Kontrollware tiefrot gefärbt
wird. Muster, die mit diesem Produkt behandelt sind, zeigen nach 16 Stunden UV-Bestrahlung
im Xenotest keine Vergilbung.
Zu Beispiel 3.
[0032] Im Ausziehverfahren wurde die so erhaltene Lösung auf Polyamidteppichgarn mit 2,5
% (1 % Wirksubstanz), bezogen auf das Warengewicht, bei einem mit Essigsäure eingestellten
pH-Wert von 3,5 wie beschrieben aufgebracht. Das so ausgerüstete Garn wurde hinsichtlich
der Schutzwirkung mit der beschriebenen Methode geprüft. Der ausgerüstete Strang zeigte
nur eine schwache Anfärbung, während die unbehandelte Kontrollware tiefrot angefärbt
war. Muster, die mit dieser Lösung behandelt waren, zeigen nach 16 Stunden UV-Bestrahlung
im Xenotest keine Vergilbung.
Zu Beispiel 5.
[0033] Wie im vorhergehenden Anwendungsbeispiel wurde die so erhaltene Lösung auf Polyamidteppichgarn
mit 2,5 % (1 % Wirksubstanz), bezogen auf das Warengewicht bei einem mit Essigsäure
eingestellten pH von 3,5 im Ausziehverfahren appliziert und anschließend die Antischmutzneigung
geprüft. Der ausgerüstete Strang zeigte eine geringe Anfärbung, während die unbehandelte
Kontrollware tiefrot angefärbt wird. Muster, die mit dieser Lösung behandelt waren,
zeigen nach 16 Stunden UV-Bestrahlung im Xenotest keine Vergilbung.