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OBERFLÄCHENAKTIVE ZUSAMMENSETZUNG Priorität: 19. November 1974 / USA
/ Ser. No. 525 135 Diese Erfindung betrifft oberflächenaktive Zusammensetzungen
für die Verwendung in Latexzubereitungen, insbesondere für das Aufbringen von Rückenbeschichtungen
von Teppichen, und ein Verfahren für die Verwendung solcher Zusammensetzungen.
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Für viele Latexzubereitungen wird Natriumlaurylsulfat als oberflächenaktives
Mittel verwendet, da diese Verbindung zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften besitzt.
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Ein Nachteil von Natriumlaurylsulfat besteht aber darin, dass seine
wässrigen Lösungen nicht beständig sind, das heisst, dass eine Phasentrennung und
eine Verfestigung eintritt, wenn die Temperatur der Lösungen unterhalb etwa 180C
reduziert wird. Um die Temperatur, bei der die Phasentrennung oder Verfestigung
eintritt, herabzusenken, hat man den wässrigen Lösungen von Natriumlaurylsulfat
schon
Äthanol oder Isopropanol zugesetzt. Mit dem Zusatz dieser Alkohole sind aber auch
Nachteile verbunden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte oberflächenaktive
Zusammensetzung, die in wässriger Lösung ein Alkalisalz oder ein Ammoniumsalz oder
ein Magnesiumsalz von Laurylsulfat oder eine Mischung davon enthält und durch einen
Gehalt an einem Mono,n-butyläther von Äthylenglykol gekennzeichnet ist.
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Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Aufbringen einer Rückenbeschichtung
und gegebenenfalls einer Polsterung auf einem Textilmaterial, bei dem ein Alkalisalz,
ein Ammoniumsalz oder ein Magnesiumsalz von Laurylsulfat oder Mischungen davon,
mit einer latexhaltigen Zubereitung zur Rückenbeschichtung eines Textilmaterials
gemischt wird, die erhaltene Mischung aufgeschäumt, auf das Textilmaterial aufgetragen
und getrocknet wird, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein
Mono-nbutyläther von Äthylenglykol der Mischung vor dem Aufschäumen zugesetzt wird.
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Die erfindungsgemässen Zusammensetzungen eines Alkalisalzes, eines
Ammoniumsalzes oder eines Magnesiumsalzes von Laurylsulfat und einem Mono-n-butyläther
von Äthylenglykol besitzen eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften in den Anwendungsgebieten,
wo Salze von Laurylsulfat Üblicherweise
verwendet werden. Das Verhältnis
von Laurylsulfatsalz zu dem Äther liegt üblicherweise im Bereich von 75 : 25 bis
50 : 50, berechnet auf Basis des Trockengewichts. Eine Verwendung eines gewissen
Überschusses des Äthers gegenüber diesen Mengen führt nicht zu einer entsprechenden
Verbesserung der Ergebnisse und zu grosse Überschüsse an Äther sind nicht vorteilhaft.
Bevorzugt werden etwa 60 Gewichtsteile des Laurylsulfatsalzes für etwa 40 Gewichtsteile
des Butyläthers verwendet.
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Die Kombination von einem Monobutyläther von Äthylenglykol mit einem
Alkalisalz, einem Ammoniumsalz oder einem Magnesiumsalz von Laurylsulfat ermöglicht
die Lagerung und Handhabbarkeit des oberflächenaktiven Mittels bei niedrigeren Temperaturen,
ist mit einem synergistischen Effekt verbunden, wodurch geringere Mengen an Laurylsulfatsalz
für die gleiche Oberflächenaktivität verwendet werden kann, insbesondere beim Auf
schäumen, und reduziert die erforderlichen Mengen an Verdickungsmitteln.
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Man erhält die Zusammensetzung nach der Erfindung bevorzugt, indem
man das Laurylsulfatsalz zu dem Monobutyläther hinzugibt und sorgfältig mischt.
Die umgekehrte Zugabe kann zu Schwierigkeiten führen, wie zur zwischenzeitlichen
Bildung einer höheren Viskosität aufgrund des Auftretens eines Gels. Für einige
Verwendungen der Zusammensetzung, wie bei der Rückenbeschichtung von Teppichen,
bei denen die Bildung eines Schaums erfoderlich ist, der üblicherweise
als
"Pan Foam" bezeichnet wird, kann man die Kombination durch eine Bildung in situ
erhalten, das heisst, indem man das Laurylsulfatsalz und den Butyläther getrennt
zu einem Teil oder zu den gesamten anderen Bestandteilen der Zusammensetzung hinzufügt.
In dieser Weise werden aber nicht alle Vorteile der Erfindung erzielt, wie zum Beispiel
die Möglichkeit der Lagerung des Laurylsulfats ohne Erwärmung bei Umgebungstemperaturen,
wie sie im Winter in einigen südlichen Teilen der USA und Europas auftreten.
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Eine Verwendung der Zusammensetzungen dieser Erfindung liegt auf dem
Gebiet der Herstellung von getufteten Teppichen, insbesondere sogenannten Doppelrücken-Teppichen
(double-backed carpets). Getuftete Teppiche werden üblicherweise durch Einziehen
von Schlingenfasern in ein billiges Untergewebe oder -gewirk hergestellt. Diese
Schlingenfasern werden auf der Unterseite des Teppichs in der Regel durch das Auftragen
von einem Latexklebstoff in flüssiger Form verankert. Häufig wird eine zweite Rückenbeschichtung,
die auch als "scrim" bekannt ist, ebenfalls auf die Rückseite des Teppichs aufgebracht.
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Bei den Teppichen mit doppeltem Rücken verankert der Latexklebstoff
die Faserschlingen oder Florschlingen und verbindet ausserdem die zweite Beschichtung
mit dem Teppich.
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Der Latexklebstoff wird häufig in Form eines flüssigen Schaums unter
Verwendung einer Rakel oder ähnlicher Einrichtungen aufgetragen. Der erhaltene Mehrschichtkörper,
der gegebenenfalls eine zweite Beschichtung auf der Rückseite besitzt, kann dann
durch Walzenspalte geführt und anschliessend getrocknet und der Latexklebstoff ausgehärtet
werden.
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Die Zusammensetzungen nach der Erfindung eignen sich in vorteilhafter
Weise als Aufschäumhilfsmittel für die Formulierung des Latexklebstoffs, der dann
in üblicher Weise durch Schlagen oder andere bekannte Arbeitsweisen und Einrichtungen
aufgeschäumt wird. Das Ausmaß der Aufschäumung kann beträchtlich schwanken, doch
wird im allgemeinen ein Aufschäumungsgrad bevorzugt, der etwa einem Lufteinschluss
von 50 % entspricht, das heisst, dass wenn ein Volumen der ungeschäumten Zusammensetzung
16+0 g wiegt, dann soll das gleiche Volumen der aufgeschäumten Masse etwa 75 bis
85 g wiegen.
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Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen noch näher erläutert.
In der Beschreibung, den Beispielen und in den Ansprüchen sind alle Angaben über
Teile und Prozentsätze Gewichtsangaben, wenn nicht etwas anderes angegeben ist.
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Beispiel 1 Es wurde eine Mischung hergestellt, indem 20 Teile Mono-nbutyläther
von Äthylenglykol mit 100 Teilen einer wässrigen Lösung, die 30 Teile Natriumlaurylsulfat
enthielt, gemischt wurden. Die wässrige Lösung des Natriumlaurylsulfats war bei
200C trüb, aber flüssig, und die erhaltene Mischung war eine klare, sehr flüssige
Lösung von niedriger Viskosität. Nach dem Aufbewahren bei einer Temperatur von IOOC
oder OOC war die Mischung noch immer klar, sehr flüssig und von niedriger Viskosität.
Eine zum Vergleich für 24 Stunden bei 10OC oder OOC aufbewahrte wässrige Lösung
von
nur Natriumlaurylsulfat war danach eine weisse, halbfeste und
nicht fliessende Paste.
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Beispiel 2 Es wurde eine Mischung hergestellt, indem 18 Teile Mono-nbutyläther
von Äthylenglykol mit 100 Teilen einer wässrigen Lösung, die 27 Teile Magnesiumlaurylsulfat
enthielt, gemischt wurden. Die erhaltene Mischung ist nach ihrer Herstellung bei
etwa 200C und nach der Aufbewahrung für 24 Stunden bei 1000 oder OOC klar, sehr
flüssig und besitzt eine niedrige Viskosität. Zum Vergleich wurde die Lösung, die
nur 27 Teile Magnesiumlaurylsulfat enthielt, untersucht. Sie war zunächst bei 200C
klar, sehr flüssig und hatte eine niedrige Viskosität. Nach Lagerung für 24 Stunden
bei 1000 hatte sich die Lösung aber in zwei flüssige Phasen getrennt. Nach der Aufbewahrung
für 24 Stunden bei OOC hatte sich eine weisse, halb-feste und nicht fliessende Paste
gebildet.
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Beispiel 3 Es wurde eine Mischung hergestellt, indem 10 Teile Mono-nbutyläther
von Äthylenglykol mit 100 Teilen einer wässrigen Lösung, die 30 Teile Ammoniumlaurylsulfat
enthielt, gemischt wurden. Die Mischung war bei 200C und nach der Aufbewahrung für
24 Stunden bei 006 klar, sehr flüssig und hatte eine niedrige Viskosität.
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Beispiele 4 bis 8 Es wurden Zubereitungen für die Rückenbeschichtung
von Textilien unter Verwendung der oberflächenaktiven Zusammensetzungen nach der
Erfindung aus folgenden Bestandteilen hergestellt: Teile Teile (Trockenge- (gesamt)
wicht) Latex (a) 100 200 Calciumcarbonat (b) 400 400 oberflächenaktive Zusammensetzung
(siehe Tabellen) Verdicker (c) 0,8 6,6 (a) Latex eines Copolymerisats aus 52 Z Styrol,
45 Z Butadien und 3 X Itakonsäure (b) No. 10 Whiting (c) Verdicker auf Basis von
Polyacrylat (Alcogum 5950) Es wurde eine ausreichende Menge an Wasser zugegeben,
so dass die Formulierung 75,5 % Feststoffe enthielt.
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Bei den Beispielen 4 und 5 wurden die Komponenten der oberflächenaktiven
Zusammensetzung getrennt zugegeben, wogegen bei den Beispielen 6 bis 8 eine Vormischung
der oberflächenaktiven Zusammensetzungen erfolgte. Bei allen diesen Beispielen wurde
dem Latex getrennt das Wasser, der Calciumcarbonat-Fü11stoff und die oberflächenaktive
Zusammensetzung
zugegeben. Nach jeder Zugabe wurde die Mischung für etwa eine Minute gerührt. Der
Verdicker wurde zugegeben und die erhaltene Mischung wurde langsam für 5 Minuten
bei einer solchen Geschwindigkeit gerührt, dass sie nicht ausreichend war, um Luft
in die Mischung einzuführen. Die Viskosität der Mischung wird mit dem Brookfield
RVT Viskosimeter unter Verwendung einer Nr. 5 Spindel bei 20 upm erhalten.
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Ein Aufschäumungstest wird in drei Stufen wie folgt durchgeführt:
Ein Teil von 600 g der Formulierung wird in die Schale Von einem "Hobart Mixer"
gegeben. Der Mischer wird auf eine hohe Geschwindigkeit (dritte Stufe) für eine
Minute eingestellt. Es wird dann eine ausreichende Menge des aufgeschäumten Materials
in einen Papierbecher von nominell 85 g (3-ounce) gegeben, so dass der Becher bis
zu seinem Rand voll ist. Das Gewicht des Bechers in Gramm wird als das Bechergewicht
nach einer Minute in der ersten Stufe festgestellt. In der zweiten Stufe wird der
Inhalt des Bechers in die Mischschale zurückgegeben und das Aufschäumen wird für
weitere zwei Minuten durchgeführt. Der Papierbecher wird in gleicher Weise wie nach
einer Minute gefüllt und gewogen. In der dritten Stufe wird die Stufe 2 wiederholt.
Diese Gewichte werden mit dem Gewicht der unaufgeschäumten Formulierung verglichen.
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Die Werte für die Beispiele 4 bis 8 und die Vergleichsversuche sind
in den Tabellen I und II angegeben.
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Tabelle 1 Beispiele 4 4x* 5 6 6x* oberflächenaktive Zusammensetzung
Natriumlaurylsulfat Ca> 1,0 1,0 1,0 0,6 0,6 Mono-n-butyläther von Äthylenglykol
(Teile) 0,5 - 1,0 0,4 -Eigenschaften Viskosität, cp (b) 9140 9100 9300 10400 13200
Bechergewichte vor dem Aufschäumen 160 160 160 160 160 nach 1 Minute 102,2 113,7
102,2 123,2 124,9 nach 3 Minuten 48,5 70,6 46,5 82,6 97,1 nach 5 Minuten 36,0 52,8
32,5 57,8 82,8 * Vergleichsversuch (a) aktive Teile, zugegeben als 30%ige wässrige
Lösung (b) Brookfield, Spindel No. 5, 20 upm
Tabelle II Beispiele
7 7xe 8 8x* oberflächenaktive Zusammenretzung-Laurylsulfatsalzmagnesium (a) 0,6
0,6 Ammonium (b) 0,6 0,6 Mono-n-butyläther von Äthylenglykol (Teile) 0,4 - 0,4 Eigenschaften
Viskosität, cp (c) 8200 11400 8200 11600 Bechergewichte vor dem Aufschäumen 160
160 160 160 nach 1 Minute 110,5 124,6 116,9 129,9 nach 3 Minuten 65,0 94,5 77,2
102,6 nach 5 Minuten 43,0 79,0 53,9 87,2 * Vergleichsversuch (a) aktive Teile, zugegeben
als 27%ige wässrige Lösung (b) aktive Teile, zugegeben als 30%ige wässrige Lösung
(c) Brookfield, Spindel No. 5, 20 upm
Beispiele 9 bis 10 Wie bei
den Beispielen 6 bis 8 wurden andere Zubereitungen für die Rückenbeschichtung von
Textilien hergestellt, mit der Ausnahme, dass andere Latices verwendet wurden und
noch einige nachher angegebene Änderungen vorgenommen wurden. Die Ergebnisse sind
in Tabelle III zusammengestellt.
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In Beispiel 9 und im Vergleichsversuch 9x war der Latex ein Latex
eines handelsüblichen Acrylcopolymerisats (Rhoplex B-15).
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In Beispiel 10 und in den Vergleichsversuchen 10x und lOy ist das
Copolymerisat des Latex ein Copolymerisat aus 60 % Styrol und 40 % Butadien. Es
wurden bei diesem Beispiel 250 Teile Calciumcarbonat, 1 Teil Tetranatriumpyrophosphat
verwendet. Der Feststoffgehalt lag bei 71,6 %.
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Tabelle III Beispiele 9 9x* 10 l0x* lOy* Latex Acrylpolymerisat (a)
100 100 Styrol/Butadien- (a) 100 100 100 Copolymerisat oberflächenaktive Zusammensetzung
Natriumlaurylsulfat (b) 0,6 1,0 0,48 0,48 1,0 Mono-n-butyläther von Äthylenglykol
(Teile) 0,4 - 0,32 - -Eigenschaften Viskosität, cp (b) 3220 2840 15400 4200 18000
Bechergewichte vor dem Aufschäumen 156 156 133 133 133 nach 1 Minute 77,8 76,0 55,4
101,0 72,6 nach 3 Minuten 44,0 41,9 27,8 60,4 37,0 nach 5 Minuten 38,8 36,7 24,8
39,1 24,7 * Vergleichsversuch (a) Teile des Trockengewichts (b) aktive Teile, zugegeben
als 30%ige wässrige Lösung (c) Brookfield, Spindel No. 5, 20 upm
Beispiel
11 Es werden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erhalten, wenn in den Zusammensetzungen
der Beispiele 1 und 6 Natriumlaurylsulfat durch Kaliumlaurylsulfat ersetzt wird.
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Bei den vorstehenden Beispielen zeigt eine grössere Abnahme des Bechergewichts
nach dem Schaumen an, dass die Wirksamkeit der oberflächenaktiven Zusammensetzung
höher ist.