DE2722083A1

DE2722083A1 - Verfahren zur behandlung eines poroesen substrates

Info

Publication number: DE2722083A1
Application number: DE19772722083
Authority: DE
Inventors: George Macon Bryant; Ronald Louis Readshaw; Andrew Tainter Walter
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2722083B2

Description

Verfahren zur Behanc-iung eines porösen Substrates
Die Behandlung von Textilmaterialien mit verschiedenen Chemikalien, Farbstoffen, Harzen usw. ist seit langem unter Verwendung wässriger Bäder in diesen Verfahren durchgeführt worden. Bei solchen Verfahren wird der Stoff praktisch durch Eintauchen in ein das Behandlungschemikal enthalten des Wasserbad gesättigt, worauf das Wasser zur Fortsetzung der Behandlung oder zum Trocknen des Stoffes entfernt werden muß. Von den vielen, in der Vergangenheit zur Behandlung von Stoffen verwendeten Verfahren wird das Klotz-Trocknungs-lJerfahren am häufigsten verwendet, bei welchem der Stoff eingetaucht und mit der wässrigen Behandlungslösung gesättigt, zwischen Walzen auf eine gegebene Naßaufnahme gequetscht und anschließend getrocknet oder getrocknet und auf einem Rahmen oder durch erhitzte Trocknungswalzen ausgehärtet wird, bevor er erneut aufgewickelt wrd. Die durch den Stoff zurückgohaltene Wassermenge wird gewöhnlich durch den Druck der Quetschwalze kontrolliert. In üblichen Verfahren wird ein unterer Wert von etwa 50-70 % Wasser, bezogen auf das Stoffgewicht, noch zurückgehalten, was vom besonderen verwendeten Stoff abhängt.
Diese große Wassermenge erfordert eine erhebliche Energiemenge in Form von Wärme, um den Stoff zu trocknen. Es wurde geschätzt, daß die zur Entfernung des Wassers und zum Trocknen des Stoffes notwendige Energiemenge vielfach größer ist als die Energiemenge, die beim Erhitzen des Stoffes zur Durchführung der gewünschten chemischen 8ehandlungsstufe, z.B. Aufbringung und Aushärtung eines Gúgelfrei-finischs auf den Stoff oder kontinuierliches Färben eines Stoffes, erforderlich ist. Neben dem Klotz-Trocknunys-Verfahren, bei welchem das Wasser durch Quetschen zwischen Walzen entfernt wird, sind reuerlich andere Verfahren zur wirksameren Wasserentfernung entwickelt worden. Bei einem solchen Verfahren wird der gesättigte Stoff zu einer Strahlquetschvorrichtung ("(st squeezer") geleitet, der einen Strahl komprimierter Luft an der Kontaktstelle zwischen Stoff und Walzenspalt ausstößt, um den Feuchtigkeitsgehalt des Stoffes wesentlich zu verringern.
Dieses Verfahren führte zur einer Verminderung des Wassergehaltes im Stoff um etwa die Hälfte der normalerweise bei Anwendung des obigen Quetschwalzenverfahrens verbleibenden MEnge. 8ei einem anderen Verfahren werden Vakuumextraktorwalzen verwendet. Dabei wird der nasse Stoff, so wie er aus dem Behandlungsbad austritt, über eine perforierte Walze geleitet, in welcher ein Vakuum gebildet wird, wodurch die Feuchtigkeit aus dem Stoff extrahiert wird. In manchen Fällen können WalzenüberzugsJerfahren angewendet werden, die kontinuierlich das wässrige Behandlungspraparat auf den Stoff abgeben, wobei die Aufnahme durch die Stoffgeschwindig keit und die Abgabemenge des Behandlungspräparates durch die Überzugswalze bestimmt wird. Bei diesem Verfahren bleibt das Behandlungspräparat gnwrjhnlich vorherrschend auf oder nahe der Stoffoberfläche, insbesondere im Fall niedriger Aufnahmen.
In den letzten Jahren ist verschiedentlich versuchtworden, eine einheitliche nufbringung von Präparaten auf poröse Substrate zu erzielen. Diese neuerlich entwickelten Verfahren verwenden Schaum in unterschiedlicher Form. Die Verfahren, nach welchen die Schäume zum Behandeln des Stoffes oder Carnes verwendet werden, lassen viel zu wünschen übrig. Ein solches Verfahren gemäB der US PS 3 697 314 zeigt ein Verfahren zur Schaumherstallung, wobei ein Carn zwecks Überziehen der äußeren Sarnoberfläche mit dem verschäumten Behandlungsmittel durch den Schaum geleitet wird.
Es wird betont, daß das Carn durch die Schaumagglomoration hindurchlaufen muß, um eine einheitliche Verteilung des Mittels über die gesamte umlaufende Garnoberfläche sicherzustellen, während das Garn durch den Schaum läuft, und es wird keine Möglichkeit der Schaum nur gezeigt, nach welcher/nur eine Oberfläche eines Stoffes oder Materials aufgebracht und dennoch eine einheitliche Verteilung oder ein einhietliches Eindringen in das Innere von Garn oder Stoff erreicht werden könnte. Ein früherer Versuch zur Verwendung von Schaum zur Behandlung von Textilmaterialien findet sich in der US PS 1 948 568. Dabei wird ein Textilmaterial in einem geschlossenen Behälter aufgehängt und der Schaum wird in den Behälter gepumpt und durch das Textilmaterial gepreßt, bis dieses einheitlich von allen Seiten der gesamten Substratstruktur imprägniert und mit dem Textilbehandlungsmittel in Form eines Schaumes gesättigt ist. Im absatzweisen, in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahren ist das Textilmaterial stationär oder in fixierter Stellung.
Obgleich es einige Verotfent1ichungon über die verwendung von Schaum zur Behandlung von Textilmaterialien gibt, bedient sich praktisch die gesamte Industrie noch wässriger Behandlungsbäder und Verfahren, in welchen die Stoffe allgemein zur Aufbringung des Behandlungsmaterials auf das Textil in das Bad eingetaucht werden. Wie erwähnt, führt dies zu einem hohen Energieverbrauch, um anschließend das Wasser aus dem Stoff zu entfernen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung poröser Substrate, wie Stoff, Textilmaterial oder Papierprodukte, indem man auf diese ein Textilbehandlungspräparat in Schaumform aufbringt. Erfindungsgemäß wird eine abgemesseno Menge des Textilbehandlungspräparates zu einem Schaum mit spezifischer ("bubble size") Schaumdichte und Blasengröße sowie einer spezifischen Schaumstabilitätshalbwertzeit verschäumt, das verschäumte Textilbehandlungspräparat kontinuierlich zu einer Aufbringungsdüse geführt, und kontinuierlich wird ein praktisch trockenes, zu behandelndes Textilmaterial quer zur Aufbringungsdüse geführt, um das trockene Textilmaterial gleichzeitig mit dem verschäumten Textilbehandlungspräparat und der Aufbringungsdüse in Berührung zu bringen.
Auf diese Weise wird eine vorherbestimmte und kontrollierte Menge des verschäumten Textilbehandlungspräparates durch das Textilmaterial an der Aufbringungsdüse absorbiert; dabei ist die Menge von solcher Größenordnung, daß sich die Oberfläche des Textilmaterial praktisch trocken anfühlt. Anschließend wird das Textilmaterial gewonnen und notwendigenfalls weiterbehandelt, Das Verfahren kann auch auf ein Textil angewendet werden, das vor Aufbringung des verschäumten Te>ctilbehandlüngspräparates auf die Oberfläche nicht getrocknet worden ist. Dadurch kann die Trocknung nach den üblichen Stufen der Stoffherstellunq vor einer chemischen Behandlung vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Behandlung jedes porösen Substrates, wie Textilstoff oder nicht-gewebtes Material, Papier oder Holzfurnier, mit allen, normalerweise in dieser Behandlung verwendeten funktionellen Chemikalien. Es kann zur Aufbr ingung eines Flam mv er zögerungspräparates, eines Präparates zum Wasserfest- oder Wasserabstoßendmachen, eines Latex, eines Stoffweichmachungsmittels, eines Schmermittels, eines "hand builders", eines Farbstoffes oder Pigmentes zum Färben des Stoffes, eines Schlichtungsm ittels, eines Weißmachers oder fluoreszierenden Aufhelles, einer Gleiche, eines Binders für einen nicht-gewebten Stoff, eine Reinigungsmittel ("scouring agent"), eines durch Strahlung härtbaren oder polymerisierbaren Monomeren, Polymeren oder Oligomeren oder jedes anderen Materials verwendet werden, das normalerweise auf einem Stoff (oder ähnlichen Substrat)verwendet oder auf diesen aufgebracht wird. Wie erwähnt, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Aufbringung von funktionellen oder Behandlungschemikalien auf die Materialoberfläche ohne Anwendung unnötig großer Wassermengen. Im Hinblick auf die immer weiter steigenden Energiekosten und den Mangel an Erdgas und anderen Treibstoffen ist dies ein deutlicher Vorteil, da bei der weiteren und anschließenden Behandlung des behandelten Substrates weniger Energie notwendig ist.
Im erfindungsgemßen Verfahren wird eine funktionelle Behandlungsformulierung oder Präparat, die oder das das dem Stoff zuzufügende funktionelle Mittel enthält, in einer Verschäumungsvorrichtung verschäumt. Die in der vorliegenden Anmeldung verwendete Bezeichnung "funktionelles Behandlungspräparat" oder entsprechende Variaten definieren ein formuliertes Präparat, das ein reaktionsfähiges oder funktionelles, zum Behandeln eines porösen Substrates, wie Stoff oder Papier zwecks Verleihung gewünschter physikalischer oder chemischer Eigenschaften verwendetes Reagenz enthält. Diese funktionellen Behandlungspräparate werden zur Bildung der Schäume verwendet, die erfindungsgemäß auf das Substrat aufgebracht werden, und enthalten das Verschäumungsmittel, funktionelle Chemikalien, Netzmittel und Wasser sowie die anderen aufgeführten Zusätze in den genannten Konzentrationen. Die zur Bildung eines Schaumes verwendete Vorrichtung ist bekannt und in vielen verschiedenen Arten im Handel verfügbar, Dann wird das Präparat in Schaumform zur Schaumaufbringungsdüse übergeführt, von wo es auf die Oberfläche des zu behandelnden Textilmaterials übergeführt wird. Die Art der Schaumüberführung auf das Textilmaterial ist für eine einheitliche Verteilung auf den Stoff entscheidend. Wie festgestellt wurde, sind die Art der Überführung, die spezifische Dichte und Blasengrcße und die Schaumstabilität wichtig. Bei richtiger Durchführung dieses Verfahrens erhält man einen einheitlich behandelten Stoff, der sich gewöhnlich praktisch trocken anfühlt. Dies bietet viele Vorteile gogenüber den üblichen bekannten Verfahren, in welchen der Stoff vollständig in die Behandlungslösung eingetaucht wurde. Erfindungsgemäß führt die geringe Wasseraufnahme z.B. beim Trockenen zu niedrigere Energieverbrauch, zu geringerem Wasserverbrauch und Wasserverschmutzung; weiterhin wandern die funktionellen, auf den Stoff aufgebrachten Chemikalien während der Trocknung nicht, man kann eine Stoffseite, gegebenenfalls ohne Beeinflussung der anderen Sto ffseite, behandeln, die funktionellen Chemikalien werden wirksamer ausgenutzt, es können verschiedene funktionelle Chemikalien ohne zwischenzeitliche Trocknungsstufen nacheinander aufgebracht werden, wobei noch weitere, im folgenden aufgezeigte Vorteile sichtbar werden.
Der Schaum wird gew;hnlich in üblicher Schaumbildungsvorrichtungen gebildet, die allgemein einen mechanischen Rührer zu Mischen gemessener Mengen eines Gases, wie Luft, und eines flüssigen chemischen, des funktionelle Sehandlungsmittel oder Chemikal, das auf den Stoff aufgebracht werden soll, enthaltenden Präparates umfassen, wodurch die Mischung in einen Schaum umgewandelt wird.
Wie festgestellt wurde, sind die rchaumdichte, die durchschnittliche Blasengröße und die Schaumstabilität für ein erfindungsgemäßen Arbeiten entscheidende Faktoren. Die Schaumdichte kann zwischen 0,005-0,3 g/ccm, vorzugsweise zwischen 0,01-0,2 g/ccm, liegen.
Die Schäume haben gewöhnlich eine durchschnittliche Blasengrö82 von etwa 0,05-0,50 mm Durchmesser, vorzugsweise 0,08-0,45 mm Durchmesser. Die Schaumhalbwertzeit liegt zwischen 1-60 Minuten, vorzugsweise 3-40 Minuten.
Schaumdichte und Schaumhalbwertzeit werden bestimmt, indem man ein spezifisches Volumen des Schaumes in einen Laboraturiunismeflzylinder von bekanntem Cewicht, der ein 100 oder 1000 ccm Zylinder sein kann, gibt, das Schaumgewicht im Zylinder bestimmt und und die Dichte aus dem bekannten Volumen und Cewicht des Schaumes im Zylinder berechnet.
Aus der gemessenen Schaumdichte und dem Volumen und der bekannten Dichte der Vorläuferflüssigkeit wird das Flüssigkeitsvolumen, das der Hälfte des Gesamtgewichtes des Schaumes im Zylinder gleich ist, berechnet. Die Halbwertzeit ist die Zeit, in welcher sich dieses Fissigkeitsvolumen am Boden des Zylinders sammelt.
Die Schaumblasengröße wird an einer an der Aufbringungsdüss entnommenen Schaumprobe gemessen und bestimmt, indem man die Unterseite eines Mikroskop-Clasträgers mit dem Schaum bedeckt, den Glasträger in das Mikroskop einführt, an beiden Enden stützt und ihn einmal, vorzugsweise in 10 Sekunden, bei einer 32-fachen Vergrößerung mit einer Polaroid # Kamera photographiert. In einer 73 x 95 mm messenden Fläche des Mikrophotographie, die einer tatsächlichen Mikroskopträgerfläche von 6,77 mm2 entspricht, werden die Blasen gezählt. Dann wurd der durchschnittliche Blasendurchmesser aus der folgenden Gleichung bestimmt:

durchschnittl. (6,77) niedrig dichte Schaumdichte)

= 2/## # #72

Blasengröße

Die zur Schaumherstellung verwendeten Präparate enthalten ein Verschäumungsmittel in einer Konzentration von etwa 0,2-5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,4-2 Cew.-%; das funktionelle Chemikal in einer Konzentration von etwa 5-75 Gew.-%, vorzugsweise 10-60 Gew.-%, was von besonderen verwendeten funktionellen Chemikal abhängt; wobei Wasser das restliche Gewicht des gesamten Präparates ausmacht. Weiterhin kann wahlweise ein Netzmittel in oiner Konzentration von etwa 0,001-5 Cew.-%, vorzugsweise 0,01-1,0 Gew.-, bezogen auf das gesamte Präparat bei Verwendung des Netzmittels, anwesend sein. Dieses braucht jedoch nicht immer anwesend zu sein und kann in manchen Fällen vollständig fehlen, wenn das Verschäumungsmittel ausreichend Netzwirkung hat.
("frothing agont") Als VerschäumungsmittelXkann man jeCje5 oberflächenaktive Mittel verwenden, das einen Schaum mit den oben beschriebenen Eigcnschaften bilden kann. Das Präparat wird in einer üblichen Verschäumungsvorrichtung unter Verwendung von Luft oder eines anderen inerten gasförmigen Materials verschäumt. Die zum Verschäumen des Präparates verwendete Menge an inertem Gas beträgt gewöhnlich etwa das 5-Fache des Volumens des flüssigen, zu verschäumenden Präparates und kann bis zum 200-Fachen oder mehr betragen. So erhält man einen Schaum mit der gewünschten Dichte und Blasengröße. Die besonderen, zur SchaumhersteJlung verwendeten Komponenten sind wichtig zur Bildung eines Schaumes, der in einheitlicher Weise durch das Substratmaterial leicht absorbiert wird und die Aufbringung der gewünschten Menge des funktionellen Chemikals zuläßt.
Geeignete Verschäumungsmittel-sind z.B. die Äthylenoxid-Addukts gemischter linearer sekundärer C11 15 Alkohole mit etwa 10~50 Xthylenoxyeinheiten, vorzugsweise etwa 12-20 Äthylenoxyeinheiten man im Molekül. Weiter kannXdie Äthylenoxid-Addukte linearer primärer Alkohole mit 10-16 Kohlenstoffatomen im Alkoholteil oder von Alkylphenolen, in welchen die Alkylgruppe 8-12 Kohlenstoffatome enthält, verwenden, wobei die Addukte etwa 5-50, vorzugsweise etwa 7-20 Äthylenoxyeinheiten im Molekül enthalten können. Außerdem sind die Fettsäurealkanolamide, wie KokosnuAfettsäuremonoäthanolamid, sowie die Sulfosuccinatestersalze, wie Dinatrium-N-octadecylsulfosuccinat, Tetranatrium-N-(1,2-dicarboxyäthyl)-N-oc decylsulfosuccinat, der Diamylester der Natriumsulfobernstein säure, der Dihexylester der Natriumsulfobernsteinnsäure, der Dioctylester der Natriumsulfobernsteinsäure usw. verwendet werden.
Neben den oben genannten nicht-ionischen und anionischen oberflächenaktiven Mitteln kann man auch kationische oder amphotere oberfldchenaktive Mittel, wie Distearylpyridiniumchlorid, N-Kokos-ß-aminoprooionsäure (die N-Talg- oder N-Laurylderivate) oder deren Natriumsalze, Stearyldimethylbenzylammonitimchlorid, die Betaine oder tertiären Alkylamine, die mit Benzolsulfonsäure quaternisiert sind, verwenden. Diese Materialien sind bekannt und können neben den bereits genannten Materialien verwendet werden. Auch Mischungen mehrerer oberflächenaktiver Mittel sind geeignet. Bei der Wahl des Verschäumungsmittels für eine besondere Formulierung muß darauf geachtet werden, nur solche zu verwenden, die mit den anderen Reaktionsteilnehmern nicht unnötig reagieren oder die Verschäumung oder das Behandlungsverfahren stören.
Wie erwähnt, kann wahlweise auch ein Neztmittel anwesend sein, wenn dies zur Bildung eines Schaumes mit dem gewünschten schnellen "Brechai" und netzenden Eigenschaften bei ausreichender Stabilität, um von der Schaumbildungsvorrichtung zur Aufbringungsdüse gepumpt zu werden, notwendig ist. Die Schäume sind halbstabil und schnell netzend und werden aus Präparaten mit den angegebenen Komponenten in relativ hoher Konzentration im Vergleich zu den bisher verwendeten wässrigen Beh andlungspräparaten gebildet. Die mit diesen Präparaten erhaltene Schaumstabilität muß ein Pumpen des Schaumes von der Schaumbildungsvorrichtung zum Aufbringkopf zulassen, worauf jedoch der Schaum leicht "brechen''und schnell absorbiert werden muß, wenn er die Substratoberfläche erreicht. Die Schaumbrecheigenschaften sind wichtig, da eine Zurückhaltung der Schaum oder Blasenstruktur auf der behandelten Substratoberfläche zu Kratorn, Flecken oder einer anderweitig unebenen Verteilung auf dem Substrat führen kann, Weiterhin sind die Schaumbrecheigenschaften zur leichteren Rückführung wichtig; für die Rückführungsstofe können alle bekannten physikalischen Verfahren, z.B. erhöhte Temperatur, angewendet werden. Bezüglich des Schaunbrechens wurde festgestellt, daß Schäume mit der angegebenen Halbwertzeit die gewünschte Kombination aus Stabilität zum leichteren Pumpen und Aufbringen auf das Substrat und Instabilität zur Erleichterung eines schnellen Benetzens bei Berührung mit dem Substrat und leichter Rückführung besitzen.
Die Anwesenheit des wahlweisen Netzmittels ist wichtig, wenn das verwendete Verschäumungsmittel einen stabilen Schaum bildet, jedoch ein relativ schlechtes Netzmittel ist; dadurch ergibt der Schaum keine ausreichende Einheitlichkeit von der Vorder- zur Rückseite für eine kontinuierliche Aufbringung auf das Substrat mit hoher Geschwindigkeit. Im Fall einer Kombination aus Verschäumungsmittel und Netzmittel und als geeignetesNetzmittel kann man z.B. das Addukt aus 6 Mol Äthylenoxid mit Trimethylnonanol, die Addukte aus etwa 7-9 Mol Äthylenoxid mit den gemischten linearen sekundären C11 15 Alkoholen oder mit den primären C10~16 Alkoholen, das Addukt aus 9 Mol Äthylenoxid mit Nonylphenol, die Siliconnetzmittel der Struktur in welcher n einen Wert von 525 hat, m einen Wert von 3-10 hat, p einen Wert von 6-20 hat und R für eine C 1-6 Alkylgruppe steht, sowie die handelsüblichen Fluorkohlenstoffnetzmittel, z.B. die bekannten perfluoralkylierten oberflächenaktiven Mittel, nennen.
Die für ein schnelles Brechen und schnelle Absorption zuzufügende Netzmittelmenge variiert in Abhängigkeit vom besonderen gewählten Netzmittol und kann durch kleine Vorversuche leicht bestimmt werden. So liegt, wie festgestellt wurde, die Konzentration des Fluorkohlenstoffnetzmittels vorzugsweise zwischen 0,001-0,5 Gew.-und für Siliconnetzmittel vorzugsweise zwischen 0,01-0,3 Gew.-Weiter wurde festgestellt, daß übermäßige Mengen an Silicon- oder Fluorkohlenstoffnetzrnitteln die Schaumbildung inhibieren oder die Schaumstabilität verkürzen können, und zwar so weitgehend, daß ein Pumpen und die Schaumabgabe auf das Substrat nicht mehr möglich ist. Somit kann durch einen Vorversuch in kleinem Umfang festgestellt werden, ob dieses Problem in einem besonderen Fall vorliegt. Wie erwähnt, besitzen manche Verschäumungsmittel ausreichende Nezteigenschaften, so daß keine Notwendigkeit zur Verwendung zusätzlicher oder wahlweiser Netzmittel besteht. In den meisten Fällen wird jedoch eine bessere Einheitlichkeit der Behandlung von der Vorder- zur Rückseite durch Verwendung einer Mischung oder Kombination aus Verschäumungs- und Netzmittel srreicht. Weiter wurde gefunden, daß die Zugabe eines bekannten Schaumstabilisators, wie Hydroxyäthylcellulose, hydrolysierter Guargum usw., günstig sein kann, vorausgesetzt, sie heeinflußt die gewünschten Schaumeigenschaften nicht unnötig.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Aufbringung zahlreicher funktioneller oder behandelnder Chemikalien auf ein Substrat zwecks Verleihung besonderer Eigenschaften angewendet werden. So können Flammverzögerungsmittel, Mittel zum Wasserfest- oder Wasserabstoßendmachen, Mittel gegen Mehltau, Bakteriostatika, Bügelfrei- oder wash and wear Präparate, Weichmacher Schmier-("hand buil "@rs") mittel, Mittel zur Verbesserung des Griffes/, Farbstoffe, Pigmente, Schlichtungsmittel, Weißmacher, fluoreszierende Aufheller, Bleichen, Binder für nicht-gewebte Stoffe, Laices,"scouring ag£nts', durch Wärme oder Strahlung aushärtbare Monomere, Oligomere oder Polymere, Schmutz- oder Fleckentrennmittel oder jedes andere, bei der Behandlung von Textilien oder Papier üblicherweise verwendete Material aufgebracht werden. Eine wichtige Forderung an das gewählte funktionelle oder Behandlungschenikal ist diejenige, daß es die Schaumbildung und die Schaumeigenschaften nicht so weitgehend stört, daß das verschäumte Präparat nicht richtig zur Aufbringungsdüse geführt oder der Schaum nicht richtig in solcher Weise und Form auf das Substrat aufgebracht wird, daß er schnell bricht und das Substrat in einheitlicher Weise durchdringt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf kein besonderes funktionelles oder Behandlungsmittel oder eine Kombination derselben beschränkt. Geeignete funktionelle Chemikalien sind z.B.
Dimcthyloldihydroxyäthylenharnstoff, Dimethyloläthylenharnstoff, Dimethylolpropylenharnstoff, Harnstoff-FormaldehydHarze, Dimethylolurone, die methylolierten Melamine, methylolierte Triazone, methylolierte Carbamate, wie die Athyl- Methoxyäthyl-, Isopropyl-oder Butylcarbamate, Epoxide, wie Vinylcyclohexendioxid, 2,3-Diallyloxy-1,4-dioxan, 2,3-Bis-(2,3-Rpoxypropox)-1,4-dioxan, der Diglycidyläther von Disphenol-A, Bis-(3,4-Epoxybutyl)-äther; Flemmverzögerungsmittel, wie Tetrakis-hydroxymethylphosphoniumchlorid, Polyvinylchloridlatioes, (N-Hydroxymethyl-3-dimethylphosphono)-propionamid; Wasserfest oder wasserabstoßend machende Mittel, wie Aluminiumformiat, Natriumformoacetat, Methylen-bisstearamid; Mittel gegen Mehltau und bakteriostatische Mittel, wie Kupfer-8-chinolinolat, Dihydroxydichlordiphenylmethan, Zinksalze der Dimethyldithiocarbaminsäure, Dihydroxymethylundecylenamid; Latices, wie Polyvinylacetatlatices, Acryllatices, Styrol-Butadien-Latices; Weichmacher, wie emulgierbares Polyäthylen, Dimethylstearatammoniumsalz3; Schmiermittel, wie Butylstearat, Diäthylenglykolstearat, Polyäthylenglykol, Polypropylenglykol; Mittel zur Verbesserung des Griffes ("hand builders"), nie Polyvinylacetatlatices, Acryllatices, Styrol-Butadien-Latices; Farbstoffe und Pigmente, wie Acid Blume 25 (CI 62055), Acid red 151 (CI 26900), Direct red 39 (CI 23630), Dispersed Red 4 (CI 60755), Phthalocyaninblau 15 (CI 74160); Schlichtungsmittel, wie Polyvinylalkohol, Maisstärke; Weißmacher, wie 4-Methyl-7-diäthylaminocumarin; Bleichen, wie Natriumhypochlorit, Chlor, Wasserstoffperoxid, Dichlordimethylhydantoin,Natriumperborat; Binder für nichtgewebte Stoffe, wie Äthylen-Vinylacetat-Emulsionspolymerisat, Acrylemulsionspolymerisat, Vinyl-Acryl-Mischpolymerisat; "scouring agents11, wie Natriumlaurylsulfat, Triäthanlminlaurylsulfat, Natrium-N-methyl-N-oleoyltaurat, primäre und sekundäre Alkoholäthoxylate; durch Strahlung härtbare Monomere und Oligomere, wie 2-Hydroxyäthylacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Pentaerythrit-triacrylat, Isodecylacrylat, acryliertes epoxydiertes Sojabohnen- oder Leinsamenöl; antistatische Mittel, wie äthoxylierte Stearylamine; Schmutz- oder Flecklösungsmittel, wie Acrylpolymerisate, Fluorkohlenstoffemulsionen usw.
Die im erfindungsgemäßcn Verfahren verwendeten Präparate werden durch Mischen des gewählten funktionellen Chemikals, Verschäumungs mittels, Netzmittels und Wasser mit anderen, normalerweise üblichen Mitteln in den angegebenen Mengen hergestellt. Diese Formulierung hat eine Brookfield-Viskosität von 0,5-75 cps., vorzugsweise 1-50 cps., bei 250C. Die Herstellungsweise der Formulierung hängt ab vom besonderen anwesenden funktionellen oder Behandlungsmittel, wobei erfindungsgemäß die üblichen Verfahren zur Herstellung von Präparaten mit den gewählten funktionellen Mitteln verwendet werden. Dann wird die Formulierung verschäumt, der Schaum wird in die Schaumaufbringungsvorrichtung oder -düse dort übergeführt und/auf die Substratoberfläche aufgebracht.
Zur Schaumherstellung wird eine abgemassene Menge der Formulierung in die Vorrichtung eingeführt und verschäumt. Die Verschäumungsstufe wird kontrolliert, indem man das in die Vorrichtung eingeführte Luftvolumen und die Rotationsgeschwindigkeit in rpm des Rotors in der Vorrichtung entsprechend einstellt. Die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung eines Schaumes mit der oben angegebenen Blasengröße und Halbwertzeit. Die relativen Einführungsgeschwindigkeiten von Formulierung und Gas bestimmen die Schaumdichte.
Die zur Schaumaufbringung auf das Substrat verwendete Düse und die Weise, in welcher das Substrat die Düse borührt, spielen eine wichtige Rolle bei der erfolgreichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfanrens. Die Aufbringungsdüso ist so konstruiert, daß sie eine ausreichende Breite von Seite zu Seite hat, so daß der Schaum über die gesamte Stoffbreite aufgebracht werden kann. Der Spalt oder die Breite zwischen der vorderen und hinteren Lippe der Düsenöffnung variiert zwischen 0,25 mm und 15 cm, vorzugsweise £3,5 mm und 10 cm. Die Breite oder der Spalt der Düsenöffnung ist von solcher Dimension, daß die Maschienkontaktzeit gleich oder niedriger ist als die Gleichgewichtskontaktzeit für die besondere Schaum/Substrat-Kombination dieses Durchganges, definiert durch die Gleichung MCT t ETC.
Die Maschinenkontaktzeit, abgekürzt MCT (= maschine contact time") ist die Zeitdauer, die irgendein gegebener Punkt des Substrates während der Schaumbehandlung über der Düsenöffnung oleibt. Die Maschinenkontaktzeit in Sekunden ist gleich dem Spalt oder der Öffnungsbreite in inches, dividiert durch die Stoffgeschwindigkeit in inches pro Sekunde. Die Cleichgewichtskontaktzeit, abgekürzt ECT (= equilibrium contact time") ist die Zeit, die das Substrat zum Absorbieren des Schaumes bei der Geschwindigkeit, mit welcher der Schaum zur Aufbringungsdüse geleitet wird, benötigt. Zusätzlicher Schaum wird vom Substrat absorbiert, wenn der Schaum unter Druck steht. Zur Regelung einer einheitlichen Aufbringung wird vorzugsweise ein leichter einheitlicher Druck von 2,5-50 cm Wasser aufrechterhalten. Es wurde festgestellt, daß bei einer größeren MCT als es die ECT ist, keine einheitliche Aufbringung erreicht wird. Das heißt, wenn die Absorptionsgeschwindigkeit größer ist als die Schaumzuführungsgeschwindiqkeit, wird keine einheitliche Aufbringung erzielt.
In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, wenn die MCT größer als die ECT ist. In diesen Fällen kann man, wie festgestellt wurde, uneinheitliche Streifen oder zufällige Muster über der Substratbreite erzielen. Dies ist z.O. interessant, wenn keine einheitliche Färbe gewünscht wird.
Die Düsenöffnung besteht vorzugsweise aus zwei LiPpen, Kanten oder Oberflächen in einem Abstand voneinander und von ausreichender Länge, daß sie praktisch gleich der Substratbreite sind. Das Substrat berührt die Kanten der beiden Lippen, die von jeder gewähr ten Konfiguration, z.B. spitz, spitz zulaufend, flach, schräg, gebogen usw., sein können, wobei der Druck ausreicht, einen Verschluß zu liefern und den Schaum in der Zone zwischen den Lippen einzuschließen. Der Winkel zwischen dem Substrat beim anfänglichen Kontakt mit einer Lippe und seinem Abgang von ders"lbn, mit der Aufbringungszone und den Lippenoberflächen wird über einen weiten Bereich variiert, um einen dichten Abschluß zwischen Substrat und Lippen zu gewährleisten. Die Extremitäten der Offnung müssen so verschlossen sein, daß kein Schaum entweicht.
In manchen Fällen, wenn MCT gleich ECT ist, kann man arbeiten, indem nur die Austritts- oder abwärts liegende Lippe mit dem Substrat in Berührung steht.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt, die die typische Beziehung zwischen der Schaurnaufnahme durch das Substrat und dem hydrostatischen Druck auf dem Schaum zeigt. Die Kurve beschreibt die Schaumaufnahme, gemessen als Cesamtpräparat einschließlich Wasser durch einen nominellen 4 oz/yd.2 65/35 Polyester/Oaumwoll-Stoff bei einer Maschinenkontaktzeit (MCT) von 0,025 Sekunden. Es ist überraschend und unerwartet festzustellen, daß ein solch großes Schaumvolumen durch den Stoff bei atmosphärischem Druck in der sehr kurzen Kontaktzeit von 0,025 Sekunden aufgenommen wird. Die Darstellung zeigt, daß Schaum entsprechend 8 Cew.r/j des Substrates oder entsprechend etwa 35 % des "offenen" Stoffvolumens durch das Substrat bei atmosphärischem Druck innerhalb dieser kurzen Maschinenkontaktzeit aufgenommen wird. Aus der Krümmung der Kurve zeigt sich weiter, daß die Schaumaufnahme durch das Substrat bei niedrigen hydrostatischen Drucken oder bei iängerer Cleichgewichtskontaktzeit erhöht werden kann. Es wurde gefunden, daß die Aufnahme von der Stoffgeschwindigkeit relativ unabhängig ist, sclange die Breite der Düsenöfffnung so eingestellt ist, daß sie dieselbe Maschinenkontaktzait beibehält. Dagegen wird die Aufnahme, wie erwähnt, durch die Stoff- und Schaumeigenschaft2n beeinflußt. Bei niedrigen Aufnahmewerten (unter 8 Gew.-% in Fig. 1) liegen ungleichmäßige Bedingungen vor, die zu einer uneinheitlichen Aufbringung der Behandlungschemikalien führen; d.h. die MCT ist größer als die ECT. Steady-state Bedingungen kann man erreichen, wenn die MCT = der ECT ist, wie durch den Schnittpunkt der Kurve und der Abszisse in der Darstellung qezeigt wird. Eine Kontrolle über die Einheitlichkeit der Aufnahme erreicht man mit einem positiven hydrostatischen Druck, Daher wird die Maschinenkontaktzeit so eingestellt, daß sie gleich oder vorzugsweise unter der Cleichsgewichtskontaktzeit des Stoff/Schaum-Systems ist. Bevorzugts Arbeitsbedingungen erzielt man, wenn die Maschinenkontaktzeit einen hydrostatischen Druck auf den Schaum in der Düse zwischen 5-25 cm Wasserdruck bewirkt.
Das erfindungsgomäße Verfahren erlaubt die Aufbringung einer einzigen oder mehrerer funktioneller Behandlungen unter Verwendung eines Vielzahl von Verschäumungs- und Aufbringungssstemen auf ein Substrat mit anschließender Trocknung oder Trocknung und Aushärtung des schaunbehandelten Substrates vor den Aufwickeln.
Da die auf das Substrat gegebene Menge an Schaumformulierung gewöhnlich unter der Wasseraufnahmekapazität des Substrates liegt, kann dieses ohne Trocknung aufgerollt und gelagert oder zur anschließenden Verwendung oder Behandlung an einen anderen Ort übergeführt werden. Das Substrat, auf welches dnr Schaum aufgebracht wird, kann, muß jedoch nicht trocken sein. Die Möglichkeit zur Aufbringung einer gewünschten Menge einer Schaumformulierung unabhängig vom anfänglichen Trockenheitszustand des Substrates - vorausgesetzt, dieses ist nicht vollstandig gesättigt - ist ein efnmaliges, unerwartetes, nicht offensichtliches und wünschenswertes Merkmal dos erfindungsgemäßen Verfahrens.
Erfindungsgemäß können nacheinander zwei oder mehr Behandlungen oder Komponenten unter Verwendung jeweils getrennter funktioneller chemischer Formulierungen und Aufbringungsdüsen erfolgen, gegebenenfalls kann zwischen den Stufen getrocKnet, ausgehärtet oder aufgewickelt werden. Dieses Mehrfachaufbringungsverfahren ist besonders vorteilhaft, wenn die jeweiligen Behandlungen der funktionellen Reaktionsteilnehmer miteinander nicht verträglich oder gegenseitig zu reaktionsfähig sind, um in einer einzigen Formulierung anwesend zu sein.
Dann kann das Substrat, auf das das verschäumte Präparat aufgebracht worden ist, thermisch oder durch Strahlung behandelt werden, was von der besonderen aufgebrachten Formulierung und dem beabsichtigten Zweck abhängt. So kann das behandelte Substrat thermisch zum Trocknen oder Aushärten des aufgebrachten Präparates behandelt oder einer nicht-ionisierenden oder ionisierenden Strahlung ausgesetzt werden. Dabei kennen alle bekannten thermischen oder Strahlungsbehandlungen entsprechend der besonderen Formulierung angewendet werden. So kann man zum Trocknen oder zur thermischen Aushärtung IR Lampen, heiße Gase, Öfen, Heizwalzen oder ähnliche übliche lSeizm'ttel verwenden. Die Strahlungsaushärtung kann durch UV Strahlung, Camma-Strahlung, Elektronenstrahl-Strahlung oder ähnliche übliche ictel erfcilgen.
Die AufnahmegeschJ1 indigk eit der Schaumformulierung durch das Substrat wird durch die Schaumeigenschaften, das Gewicht und den,lufbau des Substrates, seinen anfänglichen Trockenzeitszustand und sein Maß an Hydrophilität beeinflußt. So sind natürliche Fasern, wie Wolle, Baumwolle oder Leinen, bekanntlich stärker hydrophil als manche synthetischen Fasern, wie Polyester. Daher können diese natürlichen Fasern mehr verschäumtes Präparat absorbieren und sich dennoch praktisch trocken anfühlen. Weiter wurde festgestellt, daß eine selektive Vor- oder Nachbenetzung lokalisierter Flächen des Substrates zu einem Wandern der Behandlungsschaumformulierung über die Kanten der vor- oder nachbenetzten Bereiche hinaus führt, während die nicht-bençtzten Bereiche ohne Wandern einheitlich trocknen. Mit einem farbstoffhaltigen verschäumten Präparat liefert dieses Verfahren verwaschene Muster ähnlich den ( tic") durch Batikverfahren arzielten Wirkungen, wobei ein AbbindenXdes Stoffes nicht nötig ist.
Es war besonders unerwartet und nicht offensichtlich festzustellen, daß der Schaum durch das Substrat mit schneller Geschwindigkeit und in großem Volumen absorbiert wird. In den meisten Fällen wurde die gewünschte Menge an verschäumter Formulierung innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde, gewöhnlich in weniger als 0,05 Sekunden, aufgebracht und absorbiert. Weiterhin war die Feststellung unerwartet, daß der Schaum einheitlich über das gesamte Substrat oder in ausgewählten Mustern aufgebracht werden kann.
In einer typischen Ausführungsform besteht die verwendete Vorrichtung aus Mitteln zur Führung des Stoffes von einem Ballen zur Aufbringungsdüse, einem Behälter zur Herstellung und Lagerung des Textilbehandlungspräparates, einem Schaumbildungsmittel zum Verschäumen des Präparates, Schaumrückfiihrungsmitteln, Mitteln zum Leiten des Schaumes zur Aufbringungsdüse, einem Schaumaufbringungskopf mit Düse und Mitteln zum Aufwickeln des Stoffes.
Wahlweise kann man Mittel zum Behandeln oder Aushärten das schaumbehandelten Textils, z.B. einen Ofen oder eine Strahlung produzierende Quelle, mitverwenden. Für die Aufbringung wurde die Schaumaufbringungsdüse aus einer Plexiglasfolie hergestellt, 60 daß eine visuelle Beobachtung beibehalten werden konnte. Man kann jedoch auch andere Konstruktionsmaterialien verwenden.
Im typischen Betrieb wird der Stoff vom Ballen über verschiodene Führungswalzen und Preßwalzen geführt, und das verschäumte Behandlungspräparat wird auf eine Stoffoberfläche aufgebracht, wenn der Stoff mit der Düse des Schaumaufbringungskopfes in Berührung kommt. Dann wird der Stoff auf einer Aufwickelrolle gesammelt. Während der Stoff über die Schaumaufbringungsdüse geführt wird, kommt er mit dem verschäumten funktionellen Behandlungspräparat in Berührung, das vom Stoff absorbiert wird. Der Schaum betritt die Kammer über die Schaumeinlaßstelle im Boden und tritt aus dem Schaumaufbringungskopf durch den Schlitz der Aufbringungsdüse auf, worauf er auf dem Stoff abgeschieden wird.
Der Schaum wird durch Verschäumen einer abgemessenen Menge des Text ilbehandlungspräparat es in einer üblichen Verschäumungsvor richtung und Überführung des gebildeten Schaumes zur Kammer des Aufbringungskopfes mittels geeigneter Leitungen gebildot.
Wenn der Schaum die Kammer über die Schaumeinlaßsstelle betritt und diese füllt, nimmt die Schaumgeschwindigkeit vor Eintritt in den Schlitz oder die Öffnung der Aufbringungsdüse ab. t',an erreicht, wie festgestellt wurde, eine einheitliche Aufbringung des Schaumes auf das Stoffsubstrat, wenn vorzugsweise beide Lippen der Aufbringungsdüse mit dem Stoff in Berührung stehen.
Wenn die erste oder vorn liegende Lippe den Stoff nicht berührt, hat der Schaum die Neigung, sich hinter der Düsenlippe unter Bildung einer Schaumbank zu akkumuiier en, wodurch oft eine uneinheitliche Aufbringung und Absorption bewirkt wird. Wenn die zweite oder hinten liegende Lippe der Aufbringungsdüse den Stoff nicht berührt, wird der Schaumvorhang vom Düsenschlitz weg gezogen, und Gebiete des Stoffes werden so übersprungen, was ebenfalls zu einer nicht-einheitlichen Aufbringung des Schaumprnparates führt.Aus diesen Beobachtungen wurde festgestellt, daß nan eine einheitliche Schaumaufbringung auf das Stoffsubstrat am besten erreicht, wenn beide Lippen der Aufbringungdüse mit dem Stoffsubstrat in Berührung stehen. In manchen Fällen kanr man eine gute Aufbringung auch dann erreichen, wenn der Stoff nur mit der hinten liegenden Lippe in Berührung steht, insbesondere wenn ECT = MCT ist.
Die folgenden Gleichungen eignen sich zur Bestimmung der Mengen an formuliertem Präparat, die in die Verschäumungsvorrichtung eingemessen werden, sowie der auf das Substrat aufgebrachten Schaummenge. Cleichung I zeigt die Menge an flüssigem, formuliertem, eingemessenem Präparat in ft3/min (C2) (vs) (ws) (#) I V1 = @ @ @ - @ (ci) ( Gleichung II zeigt die auf das Substrat aufbebrachte Schaummenge in ft3/min (Cs) (vs) (ws) (#) II Vf = (c1) (#f) Dabei bedeuten: vs = lineare Geschwindigkeit des Substrates in ft/min 3 V1 = Fiüssigkeitsvolumenfließgeschwindigkeit in ft /min Vf = Schaumvolumenfließgeschwindigkeit in ft3/min #f = Schaumdichte in 1b/ft3 C1 = Feststoffkonzentration in der Flüssigkeit; % ows ws = Stoffsubstratgewicht in lb/ft2 c8 = Feststoffaufnahme durch den Stoff; % owf X = Breite über das gesamte behandelte Substrat oder die Düsenöffnung; ft = = Dichte des flüssigen formulierten Präparates in 1h/ft3 Die in Beispiel 1 und 2 verwondete Vorrichtung besteht aus einem Oakes-Mischer, Modell Nr, 4MHA, der mit einem Schaumaufbringungs kopf verbunden ist. Eine abgemoseene Menge der Formulierung wird in den Mischer eingeführt, verschäumt und über geeignete leitungen zur Aufbringungsvorrichtung geführt.
Der Schaumaufbringungskopf bestand aus einer Kammer und einer Düse. Die Kammer hatte eine Länge von etwa 30 cm, eine Breite von etwa 3,75 cm und eine Höhe von etwa 2,5-3,75 cm. Im Zentrum des Kammerbodens befand sich der Schaumeinlaß, durch welchen das verschäumte Textilbehandlungspräparat die Kammer betrat. Am Kopf der Kammer war die Düse mit einem länglichen, über die Kammermontiert länge laufenden Schlitz oder Offnungk der Schlitz konnte in der Breite verstellt werden. In diesem besonderen Fall hatte er eine H;jhe von etwa 3,75 cm. Die Lippen des Schlitzen waren nach außen und abwärts in einem Winkel von etwa 450 geneigt. Es wurden zwei Schaumaufbringungsköpfe unterschiedlicher Größe und Form der Kammer verwendet, an welche die Düse angeschlossen war.
Der erste Aufbringungskopf hatte in Kammervolumen von 390 ccm und die Maße von etwa 30 x 3,75 x 3,76 cm. Der zweite Aufbringungskopf war von dreieckiger Konfiguration, wenn er von vorn besichtigt wurde, wobei das Kammervolumen etwa 84 ccm betrug. In diesem Fall war der Boden des Aufbringungskopfes in einem Winkel vomZentrum, wo sich der Schaumeinlaß befand, geneigt, und zwar in einer Tiefe von 2,5 cm bis 0 cm an den Enden der Kammer.
Das Siliconnetzmittel I hatte dio Formel: Es wurden die folgenden Testverfahren angewendet: Knittererholung AATCC 66-1959T Reißfestigkeit ASTM D-1424-59 Zugfestigkeit ASTM D-1862 Wash-wear AATCC 124-1967T Waschverfahren III; Trocknungsverfahren A und B Celbheitsindes unter Verwendung eines Hinterlab-Reflektometers, Modell D~40 Geibheit Grünreflektanz - Blaureflektanz 100 Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.
B e i s p i e l 1 Aus den folgenden Bestandteilen wurde eine wash-wear Formulierung hergestellt: 9 DMDHEU 2 210 Zinknitrat; 30 % 492 Weichmacher I 1 246 Verschaumungç ittel I 32,4 Netzmittel I 12,4 Siliconnetzmittel 1 3 Direktrot 37, CI 22240 3,5 DMDHEU 45-%ige wässrige 1,3-Dimethylol-4,5-dihydroxy-2-imidazolidonlösung Weichmacher I Wässrige Emulsion eines niedrig molekularen Polyäthylens mit 31) Feststoffen Verschäumungsmittol I Addukt aus gemischten linearen sekundären C @11-15 Alkoholen mit 20 Mol Äthylenoxid Netzmittel I Addukt aus gemischten linearen sekundären C 1 5 Alkoholen mit 9 Mol Äthylenoxid Das obige Textilbehandlungspräparat wurde in einem üblichen Oakes Mischer verschäumt, der gebildete Schaum zu den oben beschriebenen Schaumaufbringungskö@fen übergeführt und auf einen Bau@wollstoff aufgebracht, der mit einer Geschwindigkeit von etwa 7,5 m pro Minute über den Schlitz der Aufbringungsdüse geleitet wurde, wodurch sich eine Aufnahme von etwa 9 Gew.- ergab. Die Schlitz breite in der Schaumaufbringungsdüse wurde variiert. Die [inzelheiten dieser Versuchreihe sind in Tabelle A aufgeführt. Tabelle A Aufbringungskopf Schaumblidung-Kammer- Schlitz- bedingungen Schaumdiche Schaumeindringen größe breite atü Geschwind. g/ccm ccm mm r@m 84 0,38 2,24 mittel 0,056 schlecht 84 0,89 2,24 mittel 0,056 schlecht bis mittel 390 0,25 2,24 mittel 0,056 ausgezeichnet 390 0,75 2,24 mittel 0,056 ausgezeichnet 84 0,38 2,1 mittel 0,046 schlecht 84 0,89 2,1 mittel 0,046 schlecht 390 0,25 2,1 mittel 0,046 ausgezeichnet 390 0,75 2,1 mittel 0,046 ausgezeichnet 84 0,38 2,24 maximal 0,050 schlecht 84 0,38 0,84 maximal 0,116 ausgezeichnet 8 e i s p i e l 2 Gemäß Beispiel 1 wurde ein wash-oear Textilbehandlungspräparat, jedoch unter Weglassen des Siliconnetzmittels, hergestellt; es hatt einen Feststoffgehalt von 39,8 Gew.-%. und wurde wie in Beispiel 1 zu einem Schaum mit einer Dichte zwiachen 0,05-0,06 g/ccrr verschäumt. Dieser Schaum wurde auf sog "broadcloth" aus merzerisierter Baumwolle wie in Beispiel 1 aufgebracht, wobei sich der Stoff mit einer Geschwindigkeit von 7,5 m/min über die Düse bewegte. Der Düsenschlitz hatte eine Breite von 0,64 .rr und die Kammer ein Volumen von 3?D ccm. Die Feststoffaufnahme des Schaumpräparates auf dem Stoff lag zwischen 6-7 Gew.-%. Nach Aufbringung des vorschäumten Präparates auf dem Stoff fühlte sich dieser trocken an. Die schaumbehandelten Stoffproben wurden bis zur Weiterführung zur Aushärtung in einem Kunststoffsack gelagert.
Dann wurden Proben des schaumbehandelten Stoffes ohne Zw schentrocknung auf Nadeirahmen 10, 30, 60 und 90 Sekunden bei Temperaturen von 1600C. und 1820C. ausgehärtet. weiter wurde bei jeder Temperatur eine Probe anfänglich getrennt 90 Sekunden bei 149 0C. getrocknet und dann weitere 90 Sekunden bei der angegebenen Aushärtungstemperatur ausgehärtet. So lieferten die erhaltenen Proben einen Vergleich einer Blitzaushärtung, d.h. ohne Zwischentrocknung bei uen verschiedenen Zeiten und Temperaturen, mit Proben, in welchen der schaumaufgebrachte Fix ich anfangs getrocknet und in üblicher Weise ausgehärtet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle B zusammengefaßt. Wie ersichtlich,werden nach dem erfindungsgemä0en Verfahren gute wash-wear Eigenschaften erzielt, be' welchem die wash-wear Behandlungsformulierung durch kontinuierliche Schaumaufbringung auf eine Stoffoberfläche aufgebracht wurde. Weiter kann festgestollt werden, daß eine Zwischentrocknungsstufe zur Erzielung guter Wash-wear Eigenschaften nicht notwendig ist und diese Eigenschaften in einer kurzen Aushärtungsstufe bei entsprechend hoher Temperatur von etwa 182 0C. in etwa 30-60 Sekunden erreicht werden können. Die wash-wear Eigenschaften der behandelten Stoffe zeigten eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit der aufgebrachten Reaktionsteilnehmer, was durch Messen der Stoffeigenschaften nach 20 Waschvorgängen in einer Haushaltswaschmaschine festgestellt wurde.
In derfolgenden Tabelle H wurden die Kontrcllproben x 1,5 Minuten bei 1490C. getrocknet und bei der angegebenen Aushörtungstemperatur 1,5 Minuten ausgehärtet, um ubliche Aushärtungsbedingungen zu simulieren. Alle anderen Proben wurden nicht thermisch getrocknet.
Tabelle B Eigenschaften nach 20 Mal Waschen in Haushaltswasch-Reiß- Zug- maschine Aushärtungs- Knitterholung festigkeit Knitter-Wash-Wear erholung temperatur zeit trocken naß Tumble Spin Gelbheits-. trocken Wash-Wear °C. sec c o g. g. dry dry Index o Tumble dry 160 10 166 180 2112 27 1,1 1,2 0,036 182 1,0 30 253 183 1856 21 1,5 2,8 0,037 204 2,2 60 267 188 1616 17 2,9 2,4 0,036 247 3,2 90 265 234 1520 17 3,3 3,1 0,038 251 3,4 x Kontr. 279 222 1248 19 3,7 3,7 0,039 254 3,5 171 10 190 189 2160 26 1,2 1,2 0,037 183 1,2 30 246 211 1680 19 2,8 2,4 0,039 222 3,0 60 259 218 1552 17 3,1 2,4 0,042 227 3,0 90 286 222 1376 18 3,3 2,8 0,041 253 3,4 x Kontr. 278 225 1520 18 3,2 2,6 0,044 244 3,2 182 10 227 178 2112 23 2,0 1,6 0,036 176 1,3 30 279 240 1520 20 3,0 1,8 0,040 208 2,3 60 286 247 1200 15 3,5 3,1 0,045 261 3,5 90 288 247 1232 14 3,6 3,3 0,043 261 3,5 x Kontr. 274 253 1264 15 3,4 2,9 0,042 273 3,4 B e i s p i e l 3 Es wurde eine wash-wear Formulierung aus don folgenden Komponenten hergestellt: Cew.-% DMDHEU 80,4 Zinknitrat; 30 % 17,9 Verschäumungsmittel I 1,2 Vernetzungsmittel I 0,4 Siliconvernetzungsmittel I 0,1 Die flüssige Formulierung enthielt Spurenmengen eines handelsüblichen "@purenfarbstoffes", hatte eine Dichte von 1,18 g/ccm und einen Gesamtfeststoffgehalt von 4),5 Gew.-%. Sie wurde in einer üblichen Ease-E-Foamer Verschäumungsvorrichung Modell Nr. E1003 in einem Verhältnis sJon 16 Vol. Luft pro Vol. Flüssigkeit verschäumt und der gebildete dicke schaum hatte eine Dichte von 0,073 g/ccm; er wurde bei eier Beschickungsgeschwindigkeit von 564 ccm/min flüssiger Formulierung zur Verschäumungsvorrichtung gebildet. Der Druck auf dem Verschäumerkopf betrug 1,4 atü. Der Schaum wurde aus einer Aufbringungsdüse abgegeben und einheitlich auf eine Oberfläche einer 50/50 Polyester/Baumwolle Bahn von etwa 22,5 cm Breite mit einer Cewicht von etwa 4 oz/yd.2 verteilt. Der Stoff wanderte mit einer Geschwindigkeit von 90 m/min für sine MCT von 0,0011 sec über die Aufbringungsdüse. Unter diesen Bedingungen betrug der Druckabfall des Schaumes an der Düse 42 cm Wasserdruckabfall über den Stoff mit einer Chemikalienaufnahme aus der Formulierung auf den Stoff von 8 %.
Die in diesem Verfahren verwendet Vorrichtung bestand aus geeigneten Einführungs-, Aufwickel- und Führungswalzen für den Stoff, der Verschäumungsvorrichtung, Mitteln zur Schaumzuführung zum Aufbringungskopf und dem Aufbringungskopf. Letzterer umfaßte eine Kammer mit einem zentral im Boden angebrachten Schaumeinlaßstelle und der am kopf montierten Aufbringungsdüse. Die inneren Kammerdimensionen des Aufbringungskopfes waren etwa 24,1 cm Länge x etwa 5,5 cm Breite x etwa etwa 5 cm Höhe, was einem Gesamtvolumen von etwa 541 cm3 entsprach. Die Aufbringungsdüse bestand aus einem geschlitzten Kopf aus zwei Stücken, der einen Schlitz über die gesamte Kammerlänge bildete, Der an den Kammerkörper angebrachte kopf hatte eine Neigung von 45° für Jenes aus der Kammer austretende Stuck, eine Schlitzbreite von 1,63 mm eine Schlitzhöhe von 3,75 cm, und auch dia äußeren Lippen hatten eine Neigung von 45 . Der Schaum betrat die Kammer durch den Einlaß im Boden, füllte die Kammer auf einen positiven Druck, trat aus der Kammer durch den Schlitz der Aufbringungsdüse aus, berührte den Stoff und wurde von diesem an den Lippen der Aufbringungsdüse absorbiert. Während der Weiterbewegung berührte der Stoff beide äußaren Lippen der Aufbringungsdüse bei der angegebenen Geschwindigkeit von 90 m/min, wobei eine einheitliche Aufbringung auf den Stoff festgestellt wurde.
Beispiel 4 Es wurde eine wash-uear Formulierung aus den folgenden Komponenten und einem "Spurenfarbstoff" ("tracer dyestuff") hergestellt: Gew.-% DMDHEU 76,0 Zinknitrat; 30 15,1 Weichmacher I 7,6 Netzmittel I 0,3 Verschäumungsmittel I 0,9 Siliconnetzmittel I 0,1 Die flüssige Formulierung hatte eine Dichte von 1,18 g/ccm und einen Gesamtfeststoffgehalt von 43,5 Gew.-% und enthielt weiter einen "Spurenfarbstoff". Sie wurde in der in Beispiel 3 verwendeten Vorrichtung bei einem Verhältnis von 25 Vol. Luft pro Vol. flüssiger Formulierung verschäumt; der gebildete Schaum hatte eine Dichte von 0,048 g/ccm. Der Druck auf dem Verschäumerkopf und den Leitungen zum Aufbringungskopf betrug 1,26 atü. Die verschäumte Formulierung wurde auf eine Oberflache eines 65/35 Polyester/Baumwoll-toff ("sheeting fabric") mit einer Breite von 120 cm und einem Gewicht von 4 oz/yd. 2 unter Verwendung modifizierter, handelsüblicher Spannrahmen- und Einführungsmittel zur Führung des Stoffes über die Schaumaufbringungsdüse und zur anschließenden Aushärtung der Formulierung aufgebracht. Die Stoffgeschwindigkeit wurde auf 90 mimin für eine MCT von 0,011 sec gehalten. Um im Nadelrahmen-trockner der Versuchsanlage eine richtige Aushärtung sicherzustellen, ergab sich eine Begrenzung der Geschwindigkeit durch die Vorrichtung. Die Kontektzeit im Nadelrahmntrockner betrug 42 sec bei 1820C. Der Stoff wurde durch eine Klemmwalze und Riemenspannrolle unter Spannung gehalten. In diesem Versuch wurden verbesserte Ergebnisse erzielt, wenn sich die Riemen spann rollen auf jeder Seite des Aufbringungsdüsenschlitzes etwa 15 cm unterhalb der Oberseite der Aufbringungsdüsenlippen und etwa 30 cm zum Zentrum der Düsenöffnung befanden. Die Aufnahme der verschäumten Chemikalienformulierung betrug 8 9'o.
Die verwendete Vorrichtung war eine größere Version der in 9eispiel 3 beschriebenen Vorrichtung und enthielt eine Verteilungsplatte in der inneren Kammer. Die inneren Kammerdimensionen betrugen 150 cm Länge x 5,7 cm Breite x 17,5 cm Höhe am Jchaumeinleß und 12,5 cm Höhe am entgegengesetzten Ende. Die Verteiiungsplatte war über der gesamten Breite und Länge der Kammer an einer Stelle 10 cm vom Kammerkopf angebracht;sie hatte 61 Öffnungen mit je 1,75 mm Durchmesser, die einheitlich über die gesamte Oberfläche verteilt waren und don Aufbringungskopf in eine untere Verteilungskammer und eine obere Aufbringungskammer unterteilten.
Der Schaum betrat die Verteilungskammer an der Seite mit der größten Höhe, ging durch die ÖFfnungen in der Verteilungsplatte in die Aufbringungskammer unter Bildung eines einheitlichen Schaumanstiegs in die Aufbringungskammer und dann durch die Aufbringungsdüse auf die Stoffoberfläche. Der Schlitz dsr Aufbringungsdüse hatte 0,81 mm Breite und 5 cm Höhe. Unter den angegebenen Bedingungen betrug der Druckabfall des Schaumes über die Verteilungsplatte 10 cm Wasserdruck. Wie festgestellt wurde, erzielte man eine einheitliche Aufbringung der verschäumten Formul ierung.
B e i s p i el 5 Aus den folgenden Komponenten wurde eine Formulierung hergestellt: Gew. -DMDHEU 80,4 Zinknitrat; 30 % 17,9 Verschäumungsmittel I 1,2 Netzmittel I 0,4 Siliconnetzmittel I 0,1 Die flüssige Formulierung umfaßte einen "Spurenfarbstoff", hatte eine Dichte von 1,18 g/ccm und einen Gesamtfeststoffgehalt von 43,5 Gew.-H; sie wurde nach einigen unterschiedlichen Verfahren mit verschiedenen handelsüblichen Verschäungsvorrichtungen verschäumt. Ein ßakes Mischer, Flodell 4MHA mit einem bei 1 740 rpm laufenden Rotcs und einem Druck von 2,1 atü und dann mit 740 rpm und einem Druck von 1,12 atü wurde zur Bildung von Schäumen mit einer Dichte von 0,09 g/ccm verwendet. Die flüssige Formulierung wurde bei einer Geschwindigkeit von 564 ccm/min und einem Vol-Verhältnis von Luft zu Flüssigkeit von etwa 13:1 eingeführt. Es wurde festgestellt, daß die gebildeten Blasen bei einem Bstrieb der Verschäumungsvorrichtung von 740 rpm größer waren als bei 1 740 rpm. Weiter wurde ein Ease-E-Foamer, Modell M 1000, bei 410 rpm und einem Druck von 1,4 atü verwendet; dies lieferte einen Schaum mit einer Dichte von 0,092 g/ccm. Die so gebildeten Schaumblasen waren etas größer als im Fall des Oakes Mischers. Die Schäume wurden auf eine Oberfläche eines 65/35 Polyester/Baummwolle-Sewebes gemäß Beispiel 3 unter Ver-Wendung der dort beschriebenen Aufbringungsvorrichtung aufgeoracht.
Die Düsenschlitzbreite betrug 2,5 cm. Der Stoff bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 90 m/min bei eine MCT von 0,0167 sec für die Aufbringungsdüse. Die Einheitlichkeit der Aufbringung war mit den durch den Ease-E-Foamer gebildeten Blasen und den mit dem Oakes Mischer bei 740 rpm gebildeten Blasen überlegen. Bei Aufbringung der durch den Oakes Mischer bei 1 740 rpm gebildeten Blasen wurde eine gewisse Uneinheitlichkeit festgestellt, die der kleineren Blasengröße zugeschrieben wurde.
Beispiel 6 Aus den folgenden Komponenten wurde eine Formulierung hergestellt: Gew.-% DMDHEU 81,2 Zinknitrat; 30 % 17,9 Netzmittel II 0,6 Verschäumungsmittel I 0,3 Das Netzmittel II war das Addukt gemischter C11-15 linearer sekundärer Alkohole mit 7 Mol Äthylenoxid.
Die flüssige Formulierung hatte eine Dichte von 1,18 g/ccm und einen Gesamtfeststoffgehalt von 43,5 Gew.-d~. Sie wurde in einer.
handelsüblichen Ease-E-Foamer Vorrichtung bei 410 rpm mit Verhältnissen von 10, 13 und 20 Vol Luft pro Vol. Flüssigkeit verschäumt. Die gehildeten Schäume hatten die in Tabelle 3 genannten Dichten. Der Schaum wurde aus einer Aufbringungsdüse abgegeben und einheitlich auf die Oberflächen drei verschledener Stoffe, nämlich 65/35 Polyester/Baumwolle (Stoff n), 50/50/palyoster/ Baumwolle (Stoff B) und einen 100-%igen Baumwollstoff (Stoff C) bei einer Aufnahme von 6 Gew.-? aufgebracht. In dieser iJersuchsreihe bewegte sich der Stoff mit einer Geschwindigkeit von 3?, 60 und 90 ni nin über die Aufbringungsdüse, um den Ausgloichspunkt zwischen ECT und MCT bei breiten Düsenöffnungen zu bestimmen. Weiter wurde die Schlitzbreite der Aufbringungsdüse unter Verwendung modifizierter Aufbringungsköpfe auf 2,5, 3,a und 10 cm variiert. Bei diesen Schlitzbrelten der Aufbringungsdüse wurde unter den angegebenen Bedingungen eine gute Aufbringung festgestellt. Weiter wurde gefunden, d20 sich der Schaum in der Aufbringungsdüse zu drehen beginnt und bei hohen Geschwindigkeiten und breiten Düsenöffnungen einen sich drehenden Stau und eine veränderte Schaumstruktur entwickelt.
Cie in diesem Beispiel verwendetenAufbringungsköpfe waren so konstruiert, daß die Breite der Aufbringungsduse über einen weiten Bereich variiert werden konnte. Die Grundstruktur war ähnlich wie in Beispiel 4 und bestand aus einer Verteilungs- und einer Aufbringungskammer, die in einer Höhe von 2,5 cm oberhalb des Bodens durch eine Verteilungsplatte getrennt waren. Der Aufbringungskopf A hatte eine Verteilungskammer der Maße 22,5 cm Länge x 2,5 cm Höhe x 7,5 cm Breite und eine Aufbringungskammer von 22,5 cm Länge x 7,5 cm Höhe mit einer von 0,64 bis 7,5 cm einstellbaren Breite. Die Verteilungsplatte hatte 17 Löcher von jo 9,5 mm Durchmesser. Beim Aufbringungskopf 8 war die Verteilungskammer 15 cm breit, und die Aufbringungskammer konnte bis zu einer Breite von 15 cm eingestellt werden; dieser Icopf hatte dieselbe Anzahl und Größe der Löcher. Die Düsenbreite urar gleich der gewählten, eingestellten Oreite der Aufbringungskammer; die Wahl erfolgte durch Einstellung der Aufbringung einer der Lippen, wobei die beiden Lippen die boiden Seiten der Aufbringungskammer bildeten. Der Aufbringungskopf 8 wurde verwendet, wenn die Düsenbreite mehr als 7,5 cm betrug. nährend der Aufbringung der verschäumten Formulierung auf den Stoff stand dieser mit beiden Lippen der Aufbringungsdüse in Berührung. Die Bedingungen der Stoffbehandlung sin in der folgenden Tabelle aufgeführt, die auch die Düsenschlitzbreite und den Wasserdruck angibt.
Tabelle III Düsenschlitzbreite in inches und (Wasserdruck in inches) bei Stoff 30 m/min 60 m /min 90 m/min Dichte: o/ccm A 1/4 (-) 1/4 (1/4) 3 (1/4) 0,12 B 1/4 (3/4) 1/2 (1) 3 (5/8) 0.12 C 1/2 (2) 1/4 (1) 3 (1 1/2) 0.12 A 1/4 (1) 1/4 (2 1/4) 3 1/4 (11/2) 0.09 B 1/2 (3/2) 1/2 (1 1/2) 3 1/4 (13/8) 0.09 C 3/4 (2) 3/4 (15/8) 3 1/4 (1 3/4) 0.09 A 1/2 (1 1/2) 1 1/2 (11/2) 4 (5/8) 0.06 B 3/4 (5/8) 1 1/2 (1 1/4) 4 (1) 0.06 C 1 (2) 1 1/2 (11/2) 4 (1/4) 0.06 B e i s p i e l 7 Aus don folgenden Komponenten wurde eine wash-wear Formulierung hergestellt Gew.-% DMDHEU 81,2 Zinknitrat; 30 % 17,9 Netzmittel II 0,6 Netzmittel 1 0,3 Die flüssige Formulierung hatte eine Dichte von 1,18 g/ccm und einen Gesamtfeststoffgehalt von 43,5 Gew. -%-. Sie wurde in einer handelsüblichen Ease-E-Foamer bei einem Verhältnis von 13 und 6 Vol. Luft pro Vol. Flüssigkeit und 410 rpm hergestellt. Die Netzmittelkombination hatte die zweifache Funktion von Verschäumunss-und Netzmittel. Man erhielt einen zufriodenstellenden Schcum mit einer Halbwertzeit von etwa 15 Minuten und Dichten von 0,089 bzw. 0,2 g/ccm. Dsr Schaum wurde mit einem Aufbringungskopf von 22,5 cm Länge x 6,25 cm Höhe aufgebracht. Die beiden Seiten hatten einen Abstand von 2,5 cm und die Oberseiten waren in einem Winkel von 450 geneigt. Der Abstand zwischen den Seiten ergab die Düsenöffnung oder -spalte. Der Schaum wurde in die Aufbringungsvorrichtung durch den Boden eingeführt, und der Stoff bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min für eine MCT von 0,011 sec über die Düse. Die Einheitlichkeit der Aufbringung war ausgezeichnet.
Beispiel 8 Aus den folgenden Komponenten wurde eine Formulierung hergestellt: Gew.-% DMDHEU 81,2 Zinknitrat; 30 % 17,9 Netzmittel II 1,2 Versuche einer Schaumherstellung wie in Beispiel 7 ergaben einen Schaum mit einer Dichte von 0,48 g/ccm. Durch diese hohe Dichte war der Schaum unbefriedigend und konnte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht einheitlich aufgebracht werden. In diesem Versuch war das Netzmittel II allein kein ausreichendes Verschäumungsmit tel.
Beispiel 9 Es wurden die beiden folgenden Formulierungen hergestellt: A 8 DMDHEU 81,2 61,2 Zinknitrat; 30 % 17,9 17,9 Verschäumungsmittei I n,3 0,6 Halbwertzeit; min -- 26 Diese Formulierungen wurden gemäß Beispiel 7 verschäumt. Die Formulierung A ergab keinen befriedigenden Schaum, da die Dichte 0,41 g/ccm betrug. Der Schaum von Formulierung 8 war zufriedenstellend mit einer Blasengröße von 0,243 mm und einer Dichte von 0,04 g/ccm, wenn die Verschäungsvorrichtung bei 210 rpm betrieben wurde. Mit dem in Beispiel 7 beschriebenen Verfahren und Aufbringungskopf wurde der Schaum aus Formulierung 8 auf einen 50/50 Polyester-Baumwoll-Stoff bei einer Geschwindigkeit von 90 m/min auf eine aufnahme von 9 <0 aufgebracht. Die Aufbringung auf den Polyester/Eaumwoll-Stoff war einheitlich. Bei einem Betrieb der Verschäumungsvorrichtung von 485 rpm hatte der Schaum zwar dieselbe Dichte, Jedoch eine Blasengrößo von 0,043 und konnte nicht einheitlich aufgebracht werden.
B e i s p i e l 10 Es wurden die beiden folgenden Formulierungen hergestellt: A B DMDHEU 81,2 81,2 Zinknitrat; 30 H 17,9 17,9 Verschäumungsmittel I 1,2 1,2 oberfläch.akt. Siliconmittel I 0,1-Diese Formulierungen wurden wie in Beispiel 7 verschäunt; in beiden Fällen erhielt man zufriedenstellende Schäume mit einer Dichte von 0,09 g/ccm Die das oberflächenaktive Siliconmittel J enthaltende Formulierung bildete einen Schaum mit einer Halbwertzeit von 14 Minuten, während dia Halbwertzeit der Formulierung ohne Siliconmittel 10 Minuten betrug, Ä e i s p i e 1 11 Es wurden die beiden folgenden Formulierungen hergestellt: A~ ~ 8 DMDHEU 81,2 81,2 Zinknitrat; 30 % 17,9 17,9 Netzmittel II 0,6 0,6 Verschäumungsmittel II 0,3 0,3 Zonyl FSN (oberfläch.akt.
Perfluo.alkyl-mittel) 0,5 Das Verschäumungsmittel II war ein Addukt aus gemischten C11-15 linearen sekundären Alkoholen mit 12 Mol Äthylenoxid.
Gemäß Beispiel 7 wurden Schäume hergestellt; der Schaum aus Formulierung A hatte eine Dichte von 0,09 g/ccm und eine Halbwertzeit von 5,5 Minuten. Der Schaum aus Formulierung 8 hatte eine Dichte von 0,09 g/ccm und eine Halbwertzeit von 21 Minuten.
Die Aufbringung der beiden Schäume auf 50/50 Polyester/Baumwolle und 100 % Baumwollstoff ergab eine gute einheitliche Verteilung des Präparates, wobei die verschäumte Formulierung wie in Beispiel 7 aufgebracht wurde.
8 e i s p i e 1 12 Es wurde eine Reihe von Formulierungen mit unterschiedlichen Mengen an zugefügtem Dickungsmittel hergestellt. Die konstanten Komponenten der Formulierungen waren wie folgt: DMDHEU 81,2 Zinknitrat; 30 % 17,9 Netzmittel II 0,6 Verschäumungsmittel I 0,3 Formulierung A enthielt keinerlei Dickungsmittel und hatte eine Brookfield-Viskosität von 5,2 cps bei 23°C. Formulierung 8 enthielt 0,1 % Hydroxyäthylcellulose, die in 1-iger Lösung unter Verwendung einer Spindel Nr. 3 bei 30 rpm eine LVT Brookfield Viskosität von etwa 3000 cps bei 250C. hatte; die Formulierung selbst hatte eine Brookfield-Viskosität von 15,7 cps bei 23°C.
Formulierung C enthielt 0,2 % derselben Hydroxyäthylcellulose und hatte eine Brookfield-Viskosität von 30,4 cps bei 23°C.
Formulierung D enthielt 0,3 % derselben Hydroxyäthylcellulose und hatte eine Brookfield-Viskosität von 83,1 cps bei 23°C. Diese Formulierungen wurden wie in Beispiel 7 zu Schäumen mit einer Dichte von 0,045 g/ccm verschäumt, worauf die Schäume auf 4 oz 65/35 Polyester/Baumwolle und 100 % Baumwoll-Stoffe aufgebracht wurden. Der verwendete Aufbringungskopf hatte eine Verteilungskammer von 22,5 x 5 x 5 cm und eine Aufbringungskammer von 22,5 x 5 x 1,9 cm. Daher war der Schlitz der Aufbringungsdüsc 1,9 cm breit. Die Verteilungsplatte hatte 15 Löcher von Je 4,bmm Durchmesser. Die Innenneigung an der Austrittslippe der Düse betrug 5@. Bei einer Stoffgeschwindigkeit von 90 m/min betrug die Aufnahme 6 Gew.-%. Die Einheitlichkeit der Aufbringung war für Formulierung A bis C gut und für Formulierung D mittel.
8 e i s p i e 1 13 Aus den folgenden Komponenten wurde eine Formulierung hergestellt: DMDHEU 81,2 Zinknitrat; 30 % 17,9 Netzmittel II 0,6 Verschäumungsmittel I 0,3 Die flüssige Formulierung hatte ein Dichte von 1,18 g/ccm und einen Gesamtfeststoffgehalt von 43,5 Gew. -%; sie wurde in einem Ease-E-Foamer bei einer Beschic kungsgeschwin digkeit der rormulierung von 188 ccm/min unter ausreichender Luftzufuhr zur Bildung eines Schaumes mit einer Dichte von 0,02 g/ccm verschäumt, wobei die Vorrichtung bei 410 rpm arbeitete. Der Schaum wurde auf die Oberfläche eines 50/50 Polyester/Baumwolle- stoffes bei einer Aufnahme von 3 % unter Verwendung der in Beispiel 12 beschriebenen Vorrichtung bei einer Aufbringungsdüsenbreite von 30 mm und 5° Neigung der Austrittslippe auFgebracht.
Die Aufbringung auf den Stoff erfolgte bei einer Stoffe schwindigkeit von 90 m/min und einem Druckabfall von 6,4 mr Wasserdruck über den Stoff. Die erzielte Aufbringung war von guter Einheitlichkeit.
e e i s p i e 1 14 In diesem Beispiel wurde die Wirkung eines Vorbenetzens des Stoffes mit 60 % Wasser bei Anwendung des erfindungsgemä3en Verfahrens ausgewertet. Es wurde eine Formulierung aus den folgenden Komponenten hergestellt: DMDHEU 80,9 Zinknitrat; 30 % 17,9 Netzmittel II 0,6 Verschäumungsmittel II 0,6 Diese Formulierung wurde in einem Ease-E-Foamer bei 410 rpm und einer Beschickung von 125 ccm,/min verschäumt. Der gebildete Schaum hatte eine Dichte von 0,06 g/ccm und wurde mit der in Beispiel 12 beschriebenen Vorrichtung bei einer Düsenbreite von 1,25cm und einer Stoffgeschwindigkeit von 90 m'min auf den vorbenetzten Baumwollstoff aufgebracht. Die Aufbringung der Formulierung auf dem vorbenetzten Stoff war einheitlich; der Druckabfall über den Stoff betrug 1,25 cm Wasserdruck. Wurde derselbe Schaum auf denselben, nicht vorbenetzten Stoff aufgebracht, betrug der Druckabfall über den Stoff 6,67 cm Wasserdruck.
8 e i s i e 1 l 5 Aus den folgenden Komponenten wurden eine Formulierung hergestellt: DMDHEU 81,2 Zinknitrat; 30 % 17,9 Netzmittel II 0,6 Verschäumungsmittel 1 0,3 Diese Formulierung wurde in einem Ease-E-Foamer bei 410 rpm und einer Formulierungsbeschickung von 564 ccm/min sowie einem Verhältnis von 15 Vol. Luft pro Vol. Formulierung verschäumt. Der gebildete Schaum hatte eine Dichte von 0,078 gZccmi er wurde auf einen 8 oz/yd.2 5n/50 Polyester/Baumwoll-Stoff bei einer Stoffgeschwindigkeit von 90 m/min unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 13 bei Verwendung einer Düsenschlitzbreite von 30 mm mit einer Aufnahme von 4,5 . aufgebracht. Die Einheitlichkeit war ausgezeichnet. Der Druckabfall über den Stoff betrug 7,3 c Wasserdruck.
B e i s p i l 1 6 Es wurde die folgende Farbstoffcrmulierung hergestellt: Latyl Orange 2 CFS (C.I. 44) kg 3,08 Wasser 16,5 Netzmittel II 0,18 Verschäumungsmittel I 0,18 Der pH-Wert wurde mit Essigsäure auf 5-6 eingestellt, und mit einem Ease-E-Foamer bei einem Rotorbetrieb von 340 rpm wurden Schäume mit unterschiedlicher Schaumdichte hergesteXlt: Schaum A B Dichte; g/ccm 0,03 0,057 Halbwertzeit; min -- 5 flüssige Beschickung zum Verschäumer; ccm/min 125 125 Die Schäume wurden auf 100 d Polyesterstoff und 65/35 Polyester/ Baumwoll-Stoff gemäß Beispiel 12 aufgebracht, wobei die Disenöffnung auf eine Spaltbreite von 1,25 cm zwischen den Lippen eingestellt war. Der Stoff bewegte sich mit 30 m/min über die Offnung und berührte beide Lippen der Düse; die gesamte Naßaufnahme betrug 14 Gew.-".
Bei Aufbringung des Schaumes A auf den 100 H Polyesterstoff wurden Teile der Düsenöffnung mittels Klebeband blockiert, wodurch man auf dem Stoff ein Streifenmuster erhielt. Der Schaum wurde wie in den anderen Beispielen einheitlich auf den Stoff aufgebracht und ließ sich diesen praktisch trocken anfühlen.
Nachdem er einige Zeit stehen gelassen war, wurde der gestreifte Stoff 3 Minuten zum Fixieren des Farbstoffes auf 2150C. erhitzt.
Fan erhielt ein klar definiertes Muster. In ähnlicher Weise wurde die gesamte Stoffoberfläche durch Entfernung des Klebebandes von der Düse gefärbt.
Der Schaum A wurde zur Aufbringung eines Muster auf 65/35 Polyester/Baumwolle mittels derselben Vorrichtung verwendet. Die Musterwirkung wurde erzielt, indem man eine Schablone zwischen Düse und Stoff anbrachte, die sich beim Austreten des Schaumes aus der Düse mit derselben Geschwindigkeit wie der Stoff bewegte.
Die gefärbten Stoffflächen waren einheitlich, und es wurde eine gleichmäßige, klare Definition der gefärbten Gebiete festgestellt.
Der Schaum 0 wurde in derselben Weise zum vollständigen rärben auf einen 100 % Polyesterstoff aufgebracht. Die Aufbringung war einheitlich und die Färbung gleichmäßig. Ein Teil des Stoffes wurde nach der Aufbringung des Schaumes mit lasse besprüht, der Stoff wurde aufgewickelt, etwa 48 Stunden gelagert, dann wurde der Farbstoff 3 Minuten bei etwa 2150C. fixiert, wodurch man ein willkürliches Muster mit helleren Gebieten feststellte, wo sich die Wassertröpfchen abgeschieden hatten.
In allen Fällen empfiehlt sich nach der Farbstoffixierung ein Reinigen ("scour") O e i s p i e l 17 Es wurde die folgende kombinierte wash-wear und Farbstofformulierung hergestellt: 9 DMDHEU 24 270 Zinknitrat; 30 % 5 370 Netzmittel II 180 Verschäumungsmittel II 180 Latyl Orange 2 crs 3 540 Ein Teil der obigen Formulierung wurde mit 25 % Wassor verdünnt, der pki-Wert wurde auf 5-6 eingestellt und der Schaum wie in Beispiel 16 hergestellt; er hatte eine Dichte von 0,046 g/ccm und eine Halbwertzeit von etwa 9,4 Minuten; die Formulierung war bei 376 ccm/min in die Verschäumungsvorrichtung eingeführt worden; das Volumenverhältnis von Luft zu Flüssigkeit betrug etwa 25:1.
Der Schaum wurde wie in Beispiel 16 auf einen 65/35 Polyester/ Baumwoll-Stoff aufgebracht, und zwar bei einer Stoffgeschwindigkeit von 90 m/min für eine MCT von 0,008 sec. Die Aufnahme auf den Stoff betrug 4,5 Gew.-% DMDHEU und 1,5 Gew.-, Farbstoff.
Bei vollständiger Färbung dcs Stoffes war die Aufbringung einheitlich und die Färbung gleichmäßig. Dann wurde der schaumbehandelte Stoff 3 Minuten bei 215°C. ausgehärtet. Derselbe Schaum wurde auch zum Drucken eines Musters auf den Stoff wie in Beispiel 16 verwendet, wobei man eine klare Definierung erzielte.
Dio obigen Daten zeigen, daß man mehrere Behandlungen, hier die wash-wear Behandlung und Färbung, gleichzeitig und ohne zwischen zeitliche Trocknungsstufen durchführen kann. Ein Reinigen ("@rocking") nach der Farbstoffixierung ist zweckmäßig, um ein Abblättern / und Naßechtheit zu verbessern und losen Farbstoff vom Stoff zu entfernen.
B e i s p i e 1 18 Es wurde die folgende Farbstoffformulierung hergestellt: kg Latyl Orange 2 CFS 2,54 Wasser 16,5 Netzmittel II 0,95 Verschäumungsmit tel II 0,18 oberfläch.akt. Siliconmittel 1 0,018 Hydroxya"thylcellulose (gemäß Beispiel 12) 0,018 Der pH-Wert der Formulierung wurde mit Essigsäure auf 5-6 eingestellt und der Schaum wie in Beispiel 17 im Ease-E-Foamer hergestellt; er hatte eine Dichte von 0,075 g/ccm. Er wurde wie in Beispiel 17 auf eine Farbstoffaufnahme von 1,5 Gew.-% auf einen 65/35 Polyester/Baumwoll-Stoff aufgebracht. Die Einheitlichkeit der Aufbringung war ausgezeichnet, und man erhielt einen gleichmäßig gefärbten Stoff sowohl vor als auch nach der Farbstoff fixierung durch 3 Minuten langes Erhitzen auf 2150C.
Ein Teil der Farbstofformulierung wurde mit dem 5-Fachen seines Gewichtes an Wasser verdünnt, auf den Stoff geklotzt und die Farbstoffwanderung gemäß AATCC Test-Verfahren 140-1974 ausgewertet.
Zu Vergleichszwecken wurde eine Probe des schaunbehand elten Stoffes unmittelbar nach Aufbringung der verschäumten Farbstoffformulierung ebenfalls auf Farbstoff-wanderung ausgewertet Es wurde festgestellt, daß der mit der konzentrierten Farbstoffformulierung nach dem erfindungsgemäßen Schaumverfahren behandelte Stoff praktisch keine Farbstoffwanderung zeigte, während diese bei dem mit der verdünnten, goklotzten Formulierung behandelten Stoff schi stark und prononciert war. Die erzielten aren lagen bei 4 bzw. 4ß,8 .

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1,- Verfahren zur Behandlung eines porösen Substrates durch Aufbringung eines funktionellen Behandlungspräparates auf seine Oberfläche, dadurch gekennzeichnst, daß man (a) das funktionelle Behandlungspräparat zu einem Schaum mit einer Dichte von 0,005-0,3 g/ccm verschäumt, (b) des verschäumte funlttionslle Behandlungspräparat kontinuierlich zu einer Aufbringungsdüse führt, (c) das Substrat kontinuierlich Ueber und in Berührung mit der Aufbringungsd;)se führt, so daß das Substrat das vezchäumte funktionelle Behandlungspräparat und die Aufbringungsdüse mit 801-cher Geschwindigkeit gleichzeitig berührt, daB die Maschinenkontaktzeit gleich oder kleiner ist als die Gleichgewichtskontaktzeit gemäß Definition nach der Gleichung MCT # ECT ist; (d) eine vorherbestimmte, kontrolliorte Menge des verschäumten funktionellen Behandlungspräparates an der Aufbringungsdiiss auf die Oberfläche des Substrates aufbringt und (e) das behandlete Substrat gewinnt wobei das funktionelle Behandlungspräparat 5-75 Gew.-O eines funktionellen Chemikals, 0,2-5 Gew.-% Verschäumungsmittel und 0-5 Gew.- Netzmittel umFaßt, wobei der Rest aus Wasser besteht.
2.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gskennzeichnet, daß die Schaumdichte 0,01-0,2 g/ccm beträgt.
3.- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verschäumte funktionelle Behandlungspräparat auf eine Seite des Substrates aufgebracht wird.
4.- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das das verschäumto funktionelle Behandlungspräparat auf beide Seiten des Substrates aufgebracht wird.
5.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl verschäumter funktioneller Be han dlungspreparate auf das Substrat aufgebracht werden.
6.- Verfahren nach Ansoruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, d das verschäumte funktionelle Behandlungspräparat zur Bildung eines Musters auf das Substrat aufgebracht wird.
7.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat vor der Aufbringung des verschäumten funktiorl6llen Behandlungspräparates selektiv vorbenetzt wird.
8.- Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat nach der Aufbringung des verschçumten funktionellen Behandlungspräparates selektiv nachbenetzt wird.