DE2519530B2

DE2519530B2 - Verfahren zum wasch- und chemischreinigungsbeständigen Weichmachen und Hydrophobieren von Textilmaterialien

Info

Publication number: DE2519530B2
Application number: DE2519530A
Authority: DE
Inventors: Hans 8901 Neusaess Deiner; Johann 8901 Langweid Meitinger
Original assignee: Chemische Fabrik Pfersee 8900 Augsburg GmbH
Current assignee: Chemische Fabrik Pfersee 8900 Augsburg GmbH
Priority date: 1975-05-02
Filing date: 1975-05-02
Publication date: 1978-12-07
Also published as: GB1482514A; SE7604773L; NL7603587A; DE2519530A1; FR2309664A1; BE841337A; IT1057536B; DE2519530C3

Description

Nach der DE-PS 7 31667 ist ein Verfahren zum Veredeln von Textilgut bekannt, wobei dasselbe mit Lösungen oder wäßrigen Dispersäonen von N-Alkyl-Ν',Ν'-alkylenharnstoffen in üblicher Weise behandelt wird. Das verwendete faserreaktive Produkt vernetzt bei dieser Behandlung mit der Cellulose und liefert dadurch einen permanenten Weichmachungseffekt und eine dauerhafte Wasserabweisung.

Verantwortlich für die wasch- und reinigungsbeständigen Ausrüstungseffekte wird die Vernetzung des faserreaktiven N-Alkyl-N',N'-alkylenharnstoffs mit der Cellulose gemacht (vergleiche z. B. K. L i η d η e r, »Tenside, Textilhilfsmittel, Waschrohstoffe«, Band I, 2. Auflage, 1964, Seite 433/434 und H. R a t h, »Lehrbuch der Textilchemie«, 3. Auflage, 1972, Seite 126/127), eine Reaktion, die nur mit diesem Produkt ablaufen kann.

Ein Nachteil dieser faserreaktiven Behandlungsmittel besteht allerdings in der Unbeständigkeit der Dispersionen dieser Produkte und der damit hergestellten Ausrüstungsbäder, da die dispergierten Verbindungen leicht in die polymere Form übergehen, was zu Ausfällungen führt.

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, stabile Dispersionen dieser Produkte herzustellen. So wurde versucht, diese durch Zugabe von fixen Alkalien oder schwer flüchtigen organischen Basen (DE-PS 9 46 132) bzw. wasserfreien anorganischen Salzen (DE-PS

9 64 316) ider quaternären Ammoniumverbindungen, wie Ociadecyloxymethylpyridiniumchlorid, (DE-PS

10 48 555) zu stabilisieren. Auch durch Verschmelzen der Ausgangsmateriaiien in Abwesenheit von Wasser bei erhöhter Temperatur und nachfolgender Zugabe von ausgewählten Emulgatoren und Verdünnungsmitteln wurde versucht, beständige Dispersionen zu gewinnen (DE-PS 12 98 075).

Nach diesen bekannten Verfahren wurde eine Verbesserung der Stabilität der Dispersionen erreicht. Doch gelang es nicht, diese Verfahren reproduzierbar zu gestalten, also typkonforme Produkte zu erhalten und außerdem läßt die Temperaturbeständigkeit der hergestellten Dispersionen nach wie vor zu wünschen übrig. Bei dem zuletzt genannten Verfahren tritt daneben vor allen Dingen die umständliche Herstellung nachteilig in Erscheinung.

Man hat also nach dem Stand der Technik versucht, unter erheblichem Aufwand möglichst stabile Dispersionen der faserreakliven N-Alkyl-N',N'-alkylenharnstoffe zu erhalten; denn es wurde davon ausgegangen, daß nur mit der Cellulosefaser reagierende Substanzen in der Lage sind, eine permanente Ausrüstung zu liefern. Man hat dabei auch in Kauf genommen mit ganz erheblichen Vorkehrungen und Vorsichtsmaßnahmen arbeiten zu müssen, da Äthylenimin als Ausgangsstoff toxikologisch sehr bedenklich ist.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß Unisetzungsprodukte aus Polyäthyleniminen und aliphatischen Isocyanaten in der gleichen Weise geeignet sind, Textilmaterialien eine wasch- und chemischreinigungsbeständige Weichmachung und Hydrophobierung zu verleihen. Dadurch werden also — und das war aufgrund des Standes der Technik nicht vorauszusehen — die vorteilhafte Effekte nach dem Stand der Technik erhalten, ohne daß die genannten Probleme auftreten; denn die erfindungsgemäß eingesetzten Umsetzungsprodukte liefern auf einfache Weise äußerst beständige Dispersionen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zum wasch- und chemischreinigungsbeständigen Weichmachen und Hydrophobieren von Textilmaterialien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf diese wäßrige Dispersionen von Umsetzungsprodukten aus Polyäthyleniminen und Isocyanaten der allgemeinen Formel

R-N=C=O

in der R einen aliphatischen oder araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen bedeutet, aufbringt und dann in bekannter Weise durch Trocknen und gegebenenfalls Nacherhitzen fertigstellt.

Als Isocyanate werden die sogenannten Fetlisocyanate verwendet, d. h. jene Verbindungen der Formel

R-N=C=O

in denen R einen aliphatischen oder araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 12 - 22 C-Atomen bedeutet.

Als Beispiele seien genannt:

Decylisocyanat, Dodecylisocyanat, Heptadecylisocyanat, Oleylisocyanat, Octadecylisocyanat und p-Decylphenylisocyanat.

Im allgemeinen werden diese Ausgangsprodukte in technischer Qualität verwendet, d. h. es liegen Mischungen verschiedener Isocyanate vor.

Die Polyäthylenimine werden ebenfalls in technischer Qualität afs Ausgangsverbindungen herangezogen. Diese technischen Polyäthylenimine liegen in der Regel in Form wäßriger Lösungen vor. Dabei sind für die Herstellung der im erfindungsgemäOen Verfahren verwendeten Unisetzungsprodukte alle bekannten technischen Polyäthylenimine, vorzugsweise in Form von wäßrigen Lösungen geeignet. Im allgemeinen werden solche Polyäthylenimine verwendet, die in etwa 50%iger wäßriger Lösung eine Viskosität bei 20⁰C zwischen ca. 100 und 20 000 cP aufweisen.

Die beiden Ausgangsprodukte werden normalerweise in etwa äquimolekularen Verhältnissen miteinander umgesetzt, d.h. je Mol-Einheit Äthylenimin des Polyäthylenimins werden 0,8 bis 1 MoI Isocyanat zur Reaktion gebracht. Überraschenderweise sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren daneben aber auch Umsetzunpsprodukte verwendbar, bei denen das Polyäthylenimin mit mehr als 1 bis 4 Mol, insbesondere mehr als 1 bis 2,5 Mol Isocyanat je Mol-Einheit Äthylenimin umgesetzt wird. Diese Produkte bieten zusätzliche Vorteile bezüglich des erhaltenen Griffes der ausgerüsteten Textilmaterialien und werden deshalb besonders bevorzugt eingesetzt.

Die Umsetzung erfolgt in der Weise, daß die wäßrige Polyäthyleniminlösung gegebenenfalls zusammen mit weiterem Wasser und zumindest einem Teil des Emulgators vorgelegt und zu der erhaltenen Lösung das Isocyanat langsam unter Rühren und gegebenenfalls Kühlung zugegeben wird. Die Herstellung der Dispersionen der Umsetzungsprodukte kann dabei in Gegenwart einer geringen Menge einer leicht flüchtigen Base, insbesondere Ammoniak, vorgenommen werden, jedoch ist der Zusatz dieser Verbindungen nicht unbedingt erforderlich. Anschließend wird der restliche Emulgator und eventuell eine bzw. weitere leicht flüchtige Base oder, falls das Endprodukt schwach sauer eingestellt werden soll, eine geringe Menge einer flüchtigen Säure, wie Essigsäure oder Salzsäure, zugegeben, dann vorzugsweise einige Stunden bis Tage verweilen gelassen und abschließend in bekannter Weise durch mechanische Homogenisierung, insbesondere Hochdruckhomogenisierung, die fertige Dispersion bereitet. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Emulgator in 3 Anteilen zuzufügen, wobei erst vor der abschließenden Homogenisierung die letzte Portion desselben zugegeben wird. Bei jedem der oben beschriebenen Verfahrensschritte ist selbstverständlich auch die Zugabe von Wasser möglich, so daß die gewünschte Konzentration der Dispersionen ohne weiteres eingestellt werden kann.

Die zur Herstellung der Dispersionen verwendeten Emulgatoren sind bekannt. Als solche kommen die üblichen nichtionogenen Verbindungen, wie Alkoxylierungsprodukte von höheren Alkoholen und Aminen, Fettsäuren, Fettsäureamiden, Fettsäureglyceriden und Alkylphenolen in Betracht. Der Alkoxylierungsgrad liegt bei etwa 3 bis 80, insbesondere 5 bis 40 Äthoxy- und bzw. oder Propoxygruppen. Dabei zeigen nichtionogene Emulgatoren mit einem höheren Alkoxylierungsgrad, z. B. Nonylphenolpolyglykoläther mit 20 oder 30 Äthylenoxydeinheiten, ein günstigeres Verhalten als niedriger alkoxylierte Produkte.

Als kationische Emulgatoren werden vor allem quaternäre Ammoniumverbindungen, wie Octadecyloxymethylpyridiniumchlorid, Octadecyloxymethyl-oxyäthylmorpholiniumchlorid oder Cetylpyridiniumchlorid verwendet.

Besonders vorteilhaft werden zur Herstellung der beständigen Dispersionen Mischungen der nichiionogenen mit den kationischen Emulgatoren eingesetzt.

Die Menge an Emulgator beträgt 5 bis 30 , Gewichtsprozent, bezogen auf dispergicrtes Umsetzungsprodukt. Wie bereits ausgeführt, ist es notwendig, zumindest einen Teil des Emulgators, beispielsweise bis zur Hälfte desselben schon vor der Umsetzung zuzufügen. Es ist aber auch möglich, die gesamte

in Emulgatormenge von vornherein zuzugeben.

Die Ausrüstung der Textilmaterialien wird in bekannter Weise vorgenommen. Von den konzentrierten Dispersionen der genannten Umsetzungsprodukte aus Polyäthylenimin und Isocyanat, die von der

ι·-> Herstellung her etwa 12 bis 32% an Umsetzungsprodukt entfalten, werden je nach Konzentration der Dispersion und Auftragsmeihode 20 bis 60 g im Liter Wasser gelöst und durch Tränken und Abpressen, Sprühen, Aufplatschen und ähnliches auf das Textilma-

_'ii terial aufgebracht und dann durch Trocknen und gegebenenfalls Nacherhitzen bei 110⁰C bis 150⁰C fertiggestellt.

Die weichmachende und wasserabweisende Ausrüstung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann selbst-

Ji verständlich mit anderen bekannten Ausrüstungsverfahren kombiniert werden. So ist die Mitverwendung von üblichen Appretur-, Knitterfrei- und Füllmitteln sowie optischen Aufhellern und den dazu eventuell notwendigen Katalysatoren ohne weiteres möglich.

in Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Textilmaterialien aller Art behandelt werden. Insbesondere aber werden flächenförniige Textilmaterialien aus Wolle sowie natürlichen und regenerierten Cellulosefasern, deren Mischungen untereinander und die Mischun-

r> gen derselben mit synthetischen Fasermaterialien veredelt. Als synthetische Fasermaterialien kommen dabei vorzugsweise solche aus Polyester-, Polyamid- und Polyacrylnitrilfasern in Frage, wobei der Anteil der synthetischer Fasern in den Mischartikeln durchaus

•to überwiegen kann.

Nach dem Stand der Technik wurde davon ausgegangen, daß die Vernetzung des N-Alkyl-N',N'-alkylenhamstoffs mit dem Fasermaterial für die Permanenz der weichmachenden und wasserabweisenden Ausrüstung

π verantwortlich ist.

Der Durchschnittsfachmann mußte also annehmen, daß nur faserreaktiye Produkte eine dauerhafte Ausrüstung gestatten. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß auch bei der Umsetzung von Polyäthylen-

,(I iminen mit Isocyanaten Produkte entstehen, die den behandelten Materialien eine permanente Ausrüstung verleihen, obwohl diese Produkte keine reaktionsfähigen Gruppen mehr enthalten, also nicht faserreaktiv sind.

π Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Umsetzungsprodukte verwendet, die durch Reaktion von Polyäthyleniminen mit den genannten Isocyanaten entstehen. Diese Produkte erleiden auch bei längerer Lagerung bei höheren Temperaturen keine Verände-

W) rung und sind deshalb als solche und vor allem in wäßriger Dispersion äußerst lagerbeständig, je praktisch unbegrenzt haltbar. Die Lagerbeständigkeit der Dispersionen wird dabei von vornherein erreicht und ist trotzdem noch erheblich besser als nach dem Stand der

hi Technik. Durch die Beständigkeit der Produkte ist erfindungsgemäß eine gleichwertige Ausrüstung über lange Zeiträume gewährleistet. Die Herstellung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten

Umsetzungsprodukte bringt außerdem noch toxikologische und ökologische Vorteile. Während nämlich nach dem Stand der Technik zur Herstellung des danach eingesetzten N Alkyl-N',N'-alkylenha^rnstoffs Äthylenimin als Ausgangssubstanz verwendet wird, das in toxikologischer Hinsicht als äuberst bedenklich zu gelten hat, ist das Polyäthyleniniin nicht toxischer als die in der chemischen Industrie vielfach verwendeten Polyamine. Auch in ökologischer Hinsicm liegt hier ein einwandfreies Ausgangsprodukl vor. Kin unvorhersehbarer und daher besonders bemerkenswerter Vorteil liegt aber darin, daß die erzielten Ausrüslungseffekte in gleicher Weise wie nach dem Stand der Technik wasch- und chemischreinigungsbcständig sind, obwohl — wie bereits oben dargelegt — erfindungsgemäß das keine reaktionsfähigen Gruppen aufweisende Umsetzungsprodukt aus Polyäthylenimin und Isocyanat zur Ausrüstung herangezogen wird.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung näher erläutern:

Beispiel 1

Ein Baumwollpopeline (160 g/m²) wird mit einer Flotte, die 40 g/l der wie nachstehend beschrieben hergestellten Dispersion enthält, getränkt, auf eine Flottenaufnahme von 75% abgequetscht, bei 90" C getrocknet und 5 Minuten bei 140"C nacherhitzt.

Das ausgerüstete Gewebe weist einen angenehm weichen Griff auf. Das Gewebe zeigt zudem eine gute Wasserabweisung. Die Effekte sind gegen Wäsche und chemische Reinigung beständig. Die erhaltenen Effekte und deren Permanenz sind überraschenderweise gleich mit den nach dem Stand der Technik unter Einsatz gleicher Mengen an N-Ociadecyl-N'.N'-Älhylenharnstoff in gleicher Weise erhaltenen Resultate.

Die verwendete Dispersion ist wie folgt hergestellt worden:

14 kg einer 50%igen Polyäthyleniminlösung (Viskosität nach Brookfield bei 20° C 14OcP) werden 280 kg Wasser und 8 kg eines Fetlsäurepolyglykolesters (Fettrest durchschnittlich 16 bis 18 C-Atome; 25 Äthoxygruppen) versetzt und in die entstandenene Mischung 84 kg eines Alkyiisocyanats mit einem gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von durchschnittlich 17 bis 18 C-Atomen langsam eingerührt. Danach werden 28 kg einer 25%igen wäßrigen Lösung von Octadecyloxymethylpyridiniumchlorid und 70 kg Wasser zugegeben. Nach kurzem Rühren und anschließendem Verweilenlassen von etwa 8 Stunden werden nochmals 40 kg Wasser zusammen mit 15 kg technischer konzentrierter Ammoniaklösung und 6 kg Nonylphenolpolyglykoläther (ca. 35 Äthoxygruppen) beigefügt, kurz durchgeführt und abschließend 350 atü 2 Stunden homogenisiert.

Die erhaltene Dispersion ist äußerst lagerbeständig und dabei auch gegen Temperaturerhöhungen unempfindlich.

In gleicher Weise kann ein Umsetzungsprodukt mit der aquiniolekulureri Menge Dodecylisocyanat (technisches Produkt mit durchschnittlich 12 C-Atomen im Alkylrest) hergestellt werden, welches ebenso wie beschrieben zur Ausrüstung des genannten Baiimv.oll-". |)opelines herangezogen werden kann.

Beispiel 2

Ein Polyesterbaumwollgewebe 35/65 (133 g/m²), ein Polyamidbaumwollgewebe 20/80 (112 g/m-) und ein

in Wollpolyamid-Tweed 90/10 (400 g/m²) werden mit einer I lolle die 25 g/l der wie nachstehend beschrieben hergestellten Dispersion enthält, getränkt, aul eine Flottenaufnahme von 68%. 63% bzw. 120% abgequetscht, kurz bei 80"C getrocknet und 10 Minuten bei

η 125C nacheriiitzen. Die so behandelten Gewebe weisen einen angenehmen weichen Grill auf. Die Wasserabweisung ist in allen Fällen gut, wobei auch die Wasch- und Reinigungsbeständigkeit gegeben ist.

Die verwendete Dispersion ist wie folgt hergestellt

jii worden:

22 kg einer 50%igen wäßrigen Polyälhyleniminlösung (Viskosität bei 20"C 240 el') werden zusammen mit 200 I Wasser und 20 kg einer Verbindung der Formel

(CH.

C II,O₁,Il

R N

(CH, CHjOI₁II

(R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit durchschnittlich Ib bis 18 C-Atome; a + y ca. 20) vorgelegt. Unter Rühren läßt man in diese Lösung 72 kg Heptadecylisocyanat langsam zulaufen, wobei die

r, Temperatur nur geringfügig ansteigt. Nach beendeter Umsetzung gibt man 150 kg Wasser zu, läßt 12 Stunden stehen und stellt dann die fertige Dispersion durch Hochdruckhomogenisierung (1 '/2 Stunden bei 235 atü) her. Die erhaltene feinteilige Dispersion ist auch bei

4(i Temperaturerhöhung äußerst haltbar.

Beispiel 3

Die Ausrüstung von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch 25 g/l der wie nachfolgend beschrieben herge-•r > stellten Dispersion und zusätzlich 60 g/l Arninoplastharz (Dimethyloläthylenharnstoff und mit Methanol veräthertes Pcntamethylolmelamin im Gewichtsverhältnis 2:1) und 4,5 g/l Zinkchlcrid eingesetzt werden.

Die verwendete Dispersion ist wie folgt bereitet in worden:

Es wird entsprechend den Angaben von Beispiel 1 verfahren, wobei jedoch als Ausgangsprodukt eine ca. 50%ige wäßrige Polyäthyleniminlösung mit einer Viskosität bei 20⁰C (gemessen nach Brookfield bei 5-5 20 UpM) von durchschnittlich 14 000 cP verwendet wird und die Konzentration der Dispersion durch verringerte Zusätze von Wasser auf 27%, bezogen auf Umsetzungsprodukt, eingestellt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum wasch- und chemischreinigungsbeständigen Weichmacnen und Hydrophobieren von Textilmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß man auf diese wäßrige Dispersionen von Umsetzungsprodukten aus Polyäthyleniminen und Isocyanaten der allgemeinen Formel

R-N=C=O

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Dispersionen von Umsetzungsprodukten aus Polyäthylenimin und Isocyanat verwendet, in denen das Umsetzungsverhältnis mehr als 1 bis 2,5 Mol Isocyanat je Mol-Einheit Äthylenimin beträgt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Dispersionen von Umsetzungsprodukten verwendet, in denen als Isocyanate solche eingesetzt werden, bei welchen R einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 12 - 22 Kohlenstoffatomen bedeutet.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionen als Emulgatoren übliche nichtionogene und bzw. oder kationaktive Emulgatoren enthalten.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionen als Emulgatoren Mischungen von nichtionogenen Emulgatoren mit quaternären Ammoniumverbindungen enthalten.