EP3585933B1 - Verwendung einer wässrigen formulierung zur verbesserung der abriebbeständigkeit - Google Patents

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EP3585933B1
EP3585933B1 EP18705146.1A EP18705146A EP3585933B1 EP 3585933 B1 EP3585933 B1 EP 3585933B1 EP 18705146 A EP18705146 A EP 18705146A EP 3585933 B1 EP3585933 B1 EP 3585933B1
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EP
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wheel
waxes
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abrasion resistance
recipe
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André Weiss
Matthias Bauer
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CHT Germany GmbH
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    • D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/35—Abrasion, pilling or fibrillation resistance

Definitions

  • the invention describes the use of an aqueous preparation based on waxes and polymer dispersions, which is applied to textile surfaces, woven fabrics, scrims, knitted fabrics, fibers, nonwovens and knitted fabrics and to leather in order to protect the material, to reduce the loss of mass under stress and thus improving the abrasion resistance or abrasion resistance.
  • Needle fleeces are generally single or multi-layer textile surfaces that consist of a solidified fiber fleece.
  • the synthetic fibers polyester, polyamide and polypropylene are mainly used in the manufacture of nonwovens, to a limited extent with the addition of cellulose or animal hair.
  • Needle fleeces are produced with a needling machine, which compacts the fiber and fiber padding layer using needles. Then the needle felt is mechanically and chemically or thermally bonded.
  • Needle fleece is very hard-wearing and, thanks to the fiber mix, is insensitive to dirt.
  • the quality of the wear layer is through the needle penetration density / m 2 is determined. It is between 1 and 4 million per square meter, the denser the better.
  • Substances such as pure polyurethanes, coarse-grained, high-melting polyethylenes, oily silicones or titanium carbides and combinations thereof show no or only marginal improvements in the abrasion behavior of textiles.
  • the compounds mentioned are not in aqueous form and therefore cannot be applied by processes customary in the textile industry, such as padding processes, spray application, or foam paste application.
  • U.S. 4,874,663 A describes how abrasion-resistant fabric can be woven from essentially untwisted polyester or polyamide yarn and treated with an overfinish composition to achieve improved abrasion resistance.
  • the overfinishing composition comprises effective amounts of a particular crystallizable copolymer consisting essentially of linear polyethylene terephthalate segments and polyoxyethylene terephthalate segments, a particular polyethylene glycol ester or alcohol and sodium dialkylnaphthalene.
  • US 2008/241532 A1 discloses a composition for yarns, fibers or filaments which can be deposited on these yarns, fibers or filaments in order to improve the properties of these yarns, fibers or filaments, in particular the abrasion resistance.
  • the disclosure also relates to a method for producing these yarns, fibers or filaments as well as a rope which comprises these yarns, fibers or filaments, and their use.
  • U.S. 4,767,646 A describes various aqueous overfinishing compositions and yarns treated therewith and processes for producing moisture-abrasion-resistant cordage from the yarn.
  • a yarn treated with the compositions described has improved wet abrasion resistance.
  • Such yarns are ideal for heavy rope and other industrial rope applications where abrasion resistance and strength in wet and dry conditions are desirable.
  • the product should be in aqueous form and it should be possible to apply it using processes customary in the textile industry, such as padding processes, spray application or foam paste application.
  • the product should not have any negative effects on other technological properties of the substrate such as color, graying, soiling and feel. It is also required that the necessary, temporary, superficial protective functionalization, which is absolutely necessary for protection during transport and thus for the completion of the manufacturing process, is not adversely affected.
  • the wax dispersions consist of waxes based on natural, semi-synthetic, synthetic waxes. Natural waxes are to be differentiated into mineral, vegetable and animal waxes, all of which can be used according to the invention. Vegetable waxes are, for example, Caranauba or Japan wax, mineral waxes, for example ceresin or montan waxes (raw montan waxes, acid waxes, ester waxes, partially saponified ester waxes, emulsifier-containing ester waxes, fully saponified montan waxes). Beeswax and lanolin are examples of animal waxes.
  • Synthetic waxes are those based on polyalkylene (polyethylene, polypropylene, polyolefin waxes), silicone waxes, polyol ether esters, Fischer-Tropsch waxes, oxidized PE and HDPE waxes, paraffins, amide waxes such as ethylene bisstearoyldiamide.
  • Semi-synthetic waxes are chemically modified waxes from native sources, such as hydrogenated jojoba waxes and sasol waxes.
  • the polymer dispersions contain polymers and / or copolymers as individual components or in mixtures from the groups of polyacrylates and polyurethanes.
  • Aqueous dispersions with water fractions of 20-95% by weight in each case are prepared from the waxes mentioned as well as from the polymers according to the respective prior art and methods known to the person skilled in the art. It is advantageous to provide formulations according to the invention with the lowest possible water fractions in order to save transport costs and to have to use as little energy as possible for drying.
  • water-based systems also have the advantage of having very low VOC values and being ecologically more sustainable.
  • VOC is the abbreviation for volatile organic compounds and is a collective term for organic, i.e. carbon-containing substances that are highly volatile or are already present as a gas at low temperatures (e.g. room temperature).
  • aqueous preparations used according to the invention based on a mixture of wax and polymer dispersion are used by means of standard applications in textile-technical processes, forced applications, in particular coating, Finishing by padding, spray processes, foam paste application, single thread application and / or dyeing, but also applied to the textile substrates by exhaust processes.
  • suitable processes such as padding, foam or paste application and spray processes, latex can be applied to the rear in the same work step to strengthen the solidification of the material.
  • All textile surfaces, woven fabrics, scrims, knitted fabrics, nonwovens and knitted fabrics and leather can be treated with the preparation according to the invention as substrates in order to improve their abrasion resistance or abrasion resistance.
  • the product was applied in the form of an unstable foam using a foam pad.
  • the goods were passed vertically through a foam padding from top to bottom.
  • As a foamer 7 g / l Tubicoat AOS were added to the liquor in each case and the foam liter weight was adjusted to 40 g / l.
  • TL 52442 compliant Dilour fleece This is a needle fleece made of spinneret-dyed polyester fibers, with 11dtex, which has been thermomechanically fixed.
  • the abrasion resistance of the finished goods was tested using a Taber Rotary Abraser 5135 available from Taber Industries, North Tonawanda, USA in accordance with DIN standard DIN EN ISO 5470.
  • Test series 1 Concentration series (according to the invention)
  • Tables 1a-1d show that from formulation 4, which, with its total solids concentration of 20%, corresponds to a use amount of 200 g / l, the average percentage weight loss in the Taber test is in the range of 1% or less. Compared to unequipped goods, this means an improvement of 65% and more.
  • Tables 2a-2d using formulations 7 and 14 not according to the invention, show that improvements in the area of a mixture cannot be achieved either by using the wax dispersion alone or by using the polymer dispersion. It can also be seen that significant improvements in abrasion can only be achieved by combining the two individual components according to the invention. The best results are achieved with formulations 9-13, which cover the range of the mixing ratio of wax / polyurethane dispersion between approx. 3: 1 and 1: 3.
  • Test series 3 Investigation of further additives such as polyethylene dispersions and an emulsion based on polydimethylsiloxane. In test series 3, the effects of the melting point of the waxes and that of emulsions on PDMS are examined.
  • Tables 3a-3c show that the formulations 15, 19 and 20 not according to the invention show almost no or only insignificant abrasion improvements compared to the raw material. This leads to the conclusion that neither polyethylene dispersions based on HD waxes nor the addition of PDMDS emulsions show any effect in terms of improving abrasion.
  • recipe 16 which is based on a wax dispersion with LD polyethylenes, the average abrasion is improved, but only by approx. 45% compared to the raw material.
  • Minimal weight loss due to abrasion in the Taber test is obtained with formulations 17 and 18. Both formulations contain waxes or paraffins with melting points below 80 ° C.
  • Tables 4a-4b show that recipes 21-23 based on wax dispersions in combination with hydrophilic polyurethane dispersions and two exemplarily selected acrylate dispersions also provide a clear improvement in the Taber abrasion resistance.
  • the dispersions that form rather soft films on drying, such as Arristan CPU and Tubicoat A 17 show better results than those that form rather hard films such as Tubicoat A 41.
  • the selection of the wax dispersion seems to have a greater influence than that of the Polymer dispersion.
  • Test series 5 Use of the products not according to the invention as individual components (not according to the invention)
  • Tables 5a-5d clearly show that none of the tested products, as individual components, provides an improvement in abrasion resistance that exceeds 50% compared to the raw material. As a result, the products as individual components do not even come close to the values of the formulations according to the invention, which provide improvements in Taber abrasion resistance of in some cases over 80% compared to the raw material.

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Description

  • Die Erfindung beschreibt die Verwendung einer wässrigen Zubereitung auf Basis von Wachsen und Polymerdispersionen, die auf textilen Flächen, Geweben, Gelegen, Gestricken, Fasern, Vliesen und Gewirken sowie auf Leder angewendet wird, um das Material zu schützen, den Massenverlust unter Beanspruchung zu reduzieren und somit die Scheuerfestigkeit beziehungsweise Abriebbeständigkeit zu verbessern.
  • An Textilien werden heutzutage in vielen Anwendungsbereichen hohe Anforderungen gestellt. Eine dieser Anforderung betrifft die Abrieb- bzw. Scheuerbeständigkeit. Beispielsweise werden an Textilien für Innenverkleidungen im automobilen Sektor und dort vor allem an die Bereiche, die mit den Fahrzeuginsassen in Berührung kommen, sehr hohen Anforderungen bezüglich Abriebbeständigkeit gestellt. In Fahrzeugen der mittleren Oberklasse und der Oberklasse werden dafür sehr aufwendig hergestellte Textilien wie Taft-Gewebe eingesetzt, um die dort geltenden Normen zu erfüllen. In niedrigeren Preissegmenten kommen vielfach Dilour-Vliese zum Einsatz. Bei diesen Dilour-Vliesen handelt es sich um Nadelvliese, welche auf klassische Art hergestellt werden, in einem nachgeschalteten Schritt zusätzlich noch auf einer sog. Dilouranlage der Firma Dilo (69405 Eberbach/Germany) stärker verfestigt werden. Mit dem Begriff Dilourisierung wird daher auch eine mechanische Polfaserbildung als Folgeprozess zur Nadelvliesherstellung beschrieben mit dem Ziel die Wertigkeit des Vlieses zu erhöhen. Nadelvliese sind dabei generell ein- oder mehrschichtige textile Flachen, die aus einem verfestigten Faservlies bestehen. Zum Einsatz kommen bei der Vliesherstellung hauptsächlich die synthetischen Fasern Polyester, Polyamid und Polypropylen, in begrenztem Umfang mit Zusätzen von Zellulose oder Tierhaar. Nadelvliese werden mit einer Nadelmaschine produziert, welche Fasernutz- und Faserpolsterschicht mittels Nadeln verdichtet. Danach wird das Nadelvlies mechanisch und chemisch oder thermisch verfestigt. Nadelvliese sind sehr strapazierfähig und durch die Fasermischung unempfindlich gegenüber Schmutz. Die Qualität der Nutzschicht wird durch die Nadeleinstichdichte/m2 bestimmt. Sie liegt zwischen 1 bis 4 Millionen pro Quadratmeter, je dichter umso besser.
  • Dennoch kann machartbedingt mit solchen Vliesen keine Abriebbeständigkeit für höchste Anforderungen, welche allerdings in den technischen Lieferbedingungen gefordert werden, gerade im Automobilbereich erreicht werden.
  • Für die Bestimmung der Abriebbeständigkeit wird im Automobilbereich häufig der sogenannte Taber Test nach DIN EN ISO 5470 als Prüfmethode herangezogen. Daher wird dieser Test auch in zahlreichen Veröffentlichungen mit automobilrelevanten Themenstellungen erwähnt. Beispielhaft sollen hierfür die Publikationen: "Study of the abrasion resistance in the upholstery of automobile seats" von I. Jerkovic, J. Pallares und X. Capdevilla in AUTEX Reaserch Journal Vol.10, No1 März 2010 Seite 14-20), sowie "Investigation on abrasion resistance of the automotive seats fabrics" von F. Goksel et al in Proceedings of the Aachen-Dresden International Textile Conference (2008), Volume 2nd, GOKS/1-GOKS/6 Publisher: DWI an der RWTH Aachen e.V., Aachen, Germany, genannt werden.
  • In der Literatur bekannt sind Ansätze die Abriebbeständigkeit über die textile Konstruktion zu verbessern. So beschreibt DE 10 2006 058 257 A1 Verbundbauelemente, sowie ein Verfahren zu Herstellung von Verbundbauelementen, insbesondere für den Automobilbau. WO 03/032701 A1 beschreibt einen speziellen Garnaufbau aus mehreren Einzelgarnen. Beide Schriften beschreiben dabei recht aufwendige und im Vergleich zu einer nachträglichen Applikation einer wässrigen Formulierung nach einer Standardmethode in der Textilindustrie sehr hochpreisige Problemlösungen.
  • In DE 10 2012 216 871 A1 wird ein Material für ein Teppichgarn mit einer verbesserten Abriebbeständigkeit beschrieben welches in Form von Tuftingteppichen in Fahrzeugen zum Einsatz kommt. Diese Schrift beschreibt ein spezielles Materialgemisch der verwendeten Garne aus PET (Polyethylenterephthalat) und PTT (Polytrimethylenterephthalat) durch das die Abriebbeständigkeit verbessert werden kann. Ein ähnlicher Ansatz wird in EP 0 784 107 A2 verfolgt. In dieser Schrift werden schmelzgesponnen Monofile aus Polyamid, Polyester oder Propylen als fadenbildende Polymere mit verbesserter Scheuerfestigkeit beschrieben. Beide Schriften beschreiben sehr aufwendige und hochpreisige Lösungen und gehen nicht auf die Möglichkeit einer nachgeschalteten Beschichtung bzw. Ausrüstung ein.
  • In DE 10 2007 019 179 A1 wird der Ansatz des Aufbringens einer Verschleißschutzschicht zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit verfolgt. Diese Schrift beschreibt allerdings nur den Einsatz auf harten Oberflächen wie Möbel, Fußböden und Keramiken und ist nicht auf Textilien übertragbar, da durch entsprechende Anwendungen der textile Charakter des Substrates komplett verloren geht.
  • Ähnliches beschreibt auch DE 103 41 587 A1 . Die Verbesserung der Scheuerfestigkeit in dieser Schrift wird durch das Aufbringen eines dreidimensionalen Musters mittels Druckverfahren erzielt. Durch das Aufbringen dieses dimensionalen Musters geht der textile Charakter allerdings ebenfalls zum größten Teil verloren. Zudem ist dieses Verfahren für einige Textilarten wie z.B. für Dilour-Vliese völlig ungeeignet.
  • In der Publikation von Josh Staas (Webabruf vom 08.02.2017 http://www.pmahome.org/files/1713/9830/9223/343_Improving_Abrasion_Resistance.pdf) werden in Reinsubstanz zwei Polyurethane, ein TDI-Ester und ein TDI Ether alleine und in Kombination mit diversen chemischen Produktklassen hinsichtlich der Abriebbeständigkeit nach Taber untersucht. Die in dieser Publikation beschriebenen Abriebbeständigkeiten beziehen sich allerdings nur auf die reinen beziehungsweise additivierten Polyurethane selbst und nicht auf eine Verringerung des Massenverlusts unter Beanspruchung eines textilen Materials. Die Versuche in dieser Publikation liefern daher gravierende und zum Teil sogar konträre Ergebnisse und sind daher nicht auf Textilien übertragbar. So zeigen Substanzen, wie reine Polyurethane, grobkörnige, hochschmelzende Polyethylene, ölige Silikone oder Titancarbide und Kombinationen daraus keinerlei oder nur marginale Verbesserungen im Scheuerverhalten von Textilien. Die genannten Verbindungen liegen zudem nicht in wässriger Form vor lassen sich daher auch nicht durch in der Textilindustrie übliche Prozesse wie Foulardverfahren, Sprühapplikation, oder Schaum-Pastenauftrag applizieren.
  • Die Kombination von Wachs- und Silikonölemulsion zur Verbesserung der Reib- und Gleiteigenschaften von Garnen ist dem Fachmann aus WO 03/078726 A1 und den darin zitierten Schriften bekannt.
  • US 4,874,663 A beschreibt wie abriebfestes Gewebe aus im Wesentlichen ungedrehtem Polyester- oder Polyamidgarn gewebt und mit einer Überfinish-Zusammensetzung behandelt werden kann, um eine verbesserte Abriebfestigkeit zu erzielen. Die Überfinish-Zusammensetzung umfasst wirksame Mengen eines bestimmten kristallisierbaren Copolymers, das im Wesentlichen aus linearen Polyethylenterephthalatsegmenten und Polyoxyethylenterephthalatsegmenten, einem bestimmten Polyethylenglykolester oder Alkohol und Natriumdialkylnaphthalin besteht.
  • US 2008/241532 A1 offenbart eine Zusammensetzung für Garne, Fasern oder Filamente, die auf diesen Garnen, Fasern oder Filamenten abgeschieden werden kann, um die Eigenschaften dieser Garne, Fasern oder Filamente, insbesondere die Abriebfestigkeit, zu verbessern. Die Offenbarung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieser Garne, Fasern oder Filamente sowie ein Seil, das diese Garne, Fasern oder Filamente umfasst, und deren Verwendung.
  • US 4,767,646 A beschreibt verschiedene wässrige Überfinish-Zusammensetzungen sowie damit behandelte Garne und Verfahren zur Herstellung von feuchtigkeitsabriebfestem Tauwerk aus dem Garn. Ein mit den beschriebenen Zusammensetzungen behandeltes Garn hat eine verbesserte Nassabriebfestigkeit. Solche Garne eignen sich ideal für schwere Seile und andere industrielle Tauwerkanwendungen, bei denen Abriebfestigkeit und Festigkeit bei Nässe und Trockenheit wünschenswert sind.
  • Mit solchen Kombinationen kann allerdings ebenfalls auf Textilien wie zum Beispiel Dilour Vliesen kein signifikanter Materialschutz erzielt werden.
  • Deshalb war es die Aufgabe, ein Produkt zur Verfügung zu stellen, welches die Abriebbeständigkeit von Textilien, vor allem aber von Dilour-Vliesen, wie sie im Automobilbereiche zum Einsatz kommen, signifikant verbessert. Desweitern sollte das Produkt in wässriger Form vorliegen und durch in der Textilindustrie übliche Prozesse wie Foulardverfahren, Sprühapplikation, oder Schaum- Pastenauftrag applizierbar sein. Zudem sollte das Produkt keine negativen Einflüsse auf weitere technologische Eigenschaften des Substrates wie zum Beispiel Farbton, Vergrauung, Anschmutzbarkeit und Haptik besitzen. Ebenso gefordert ist, dass die notwendige, temporäre, oberflächliche Schutzfunktionalisierung die für den Schutz beim Transport und somit für den Abschluss des Herstellungsprozess zwingend notwendig ist, nicht nachteilig beeinflusst wird.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird durch die Verwendung einer Zubereitung zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit von textilen Materialien gelöst, wobei die Zubereitung folgende Bestandteile enthält:
    1. a) 10 bis 90 Gew.% einer wachshaltigen wässrigen Dispersion,
    2. b) 90 bis 10 Gew.% einer wässrigen Polymerdispersion
      wobei der jeweilige Wassergehalt der Dispersionen zwischen 20 und 95 % liegt und die Wachse der wachshaltigen wässrigen Dispersionen Schmelzpunkte von 20-120°C, insbesondere von 20-100°C und ganz besonders bevorzugt von 20-80°C, besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Polymerdispersion ausgewählt ist aus einer Polyurethan- oder einer Polyacrylat- Dispersion.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Kombinationen von wässrigen Wachsdispersionen, bei denen der Hauptteil der Wachskomponente Schmelzpunkte von < 120°C besitzen mit wässrigen Polymerdispersionen eine deutlich größere Verbesserung der Abriebbeständigkeit zeigen, als dies bei den Einzelkomponenten zu beobachten ist.
    Alle bisherigen Versuche das Problem der geringen Abriebbeständigkeit von Textilien, insbesondere von Dilour-Vliesen mit Hilfe von Ausrüst- oder Beschichtungsmitteln mittel zu lösen führten bisher nicht zu einem zufriedenstellenden Ziel. Mit unbehandelten Dilour Vliesen können daher die Anforderungen der Automobilhersteller, selbst mit hochwertigen Fasermischungen, derzeit nicht erfüllt werden. Daher ist, um mit Dilour-Vliese Spezifikationskonform liefern zu können, eine Ausrüstung zwingend nötig.
  • Durch die Ausrüstung mit einer erfindungsgemäß verwendeten Mischung bestehend aus wässrigen Wachsdispersionen in Kombination mit wässrigen Polymerdispersion gelingt es nun die Abriebbeständigkeit so zu verbessern, das ein Niveau erreicht wird, welches bisher nur mit deutlich kostenintensiveren Materialien (Taft-Geweben) erzielt werden konnte. Dadurch wird es mit erfindungsgemäß verwendeten Formulierungen möglich, dass Dilour Vliese mit einer nachträglichen Applikation nach einer Standardmethode in der Textilindustrie auch in höherwertige Automobilsegmenten wie zum Beispiel der "oberen Mittelklasse" zum Einsatz gebracht werden können.
  • Die Wachsdispersionen bestehen dabei aus Wachsen auf Basis von natürlichen, halbsynthetischen, synthetischen Wachsen. Natürliche Wachse sind zu unterscheiden in mineralische, pflanzliche und tierische Wachse, die alle erfindungsgemäß einsetzbar sind. Pflanzliche Wachse sind beispielsweise Caranauba- oder Japanwachs, mineralische zum Beispiel Ceresin- oder Montanwachse (Rohmontanwachse, Säurewachse, Esterwachse, teilverseifte Esterwachse, emulgatorhaltige Esterwachse, vollverseifte Montanwachse). Bienenwachs, Lanolin sind exemplarisch als tierische Wachse aufzuführen. Synthetische Wachse sind solche auf Basis von Polyalkylen (Polyethylen, Polypropylen, Polyolefinwachse), Silikonwachse, Polyoletherestern, Fischer-Tropsch-Wachsen, oxidierten PE- und HDPE-Wachsen, Paraffinen, Amidwachsen wie Ethylenbisstearoyldiamid. Halbsynthetische Wachse sind chemisch modifizierte Wachse nativer Quellen, wie beispielsweise hydrierte Jojobawachse und Sasolwachse.
  • Die Polymerdispersionen beinhalten dabei Polymere und/oder Copolymeren als Einzelkomponente oder in Mischungen aus den Gruppen der Polyacrylateund Polyurethane.
    Sowohl aus den genannten Wachsen als auch aus den Polymeren werden wässrige Dispersionen mit Wasseranteilen von jeweils 20-95 Gew. % nach dem jeweiligen Stand der Technik und dem Fachmann bekannten Methoden hergestellt. Es ist dabei vorteilhaft erfindungsgemäße Formulierungen mit möglichst geringen Wasseranteilen zur Verfügung zu stellen, um Transportkosten einzusparen und möglichst wenig Energie für die Trocknung aufwenden zu müssen. Auf Wasser basierende Systeme bieten im Vergleich zu lösungsmittelhaltigen Systemen zudem den Vorteil sehr niedrige VOC-Werte zu besitzen und ökologisch nachhaltiger zu sein. VOC ist dabei die Abkürzung für volatile organic compounds und stellt eine Sammelbezeichnung für organische, also kohlenstoffhaltige Stoffe, die leicht flüchtig sind bzw. schon bei niedrigen Temperaturen (z. B. Raumtemperatur) als Gas vorliegen, dar.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten wässrigen Zubereitungen auf Basis einer Mischung aus Wachs- und Polymerdispersion werden mittels Standardapplikationen in textiltechnischen Prozesse, Zwangsapplikationen, insbesondere Beschichtung, Ausrüstung durch Foulardieren, Sprayverfahren, Schaum- Pastenauftrag, Einzelfadenapplikation und / oder Färben, aber auch durch Ausziehverfahren auf die textilen Substrate aufgebracht. Dabei kann bei geeigneten Verfahren wie z.B. Foulard, Schaum- oder Pastenauftrag sowie Sprayverfahren im gleichen Arbeitsschritt noch ein rückseitiger Latexauftrag zur stärkeren Verfestigung des Materials erfolgen.
  • Als Substrate können alle textile Flächen, Gewebe, Gelege, Gestricken Fasern, Vliese und Gewirke sowie Leder mit der erfindungsgemäßen Zubereitung behandelt werden, um deren Scheuerfestigkeit bzw. Abriebbeständigkeit zu verbessern.
    • Ausführungsbeispiele: Verwendete Rohstoffe
    • Beiphob zeroF = Wachsdispersion auf Basis von Wachsen/Silikonwachsen mit Schmelzpunkten von 65-68°C sowie 30-32°C erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Polyavin PEN = Polyethylendispersion auf Basis eines HD-Polyethylens mit einem Schmelzpunkt von 135-137°C erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Zwischenprodukt NLDPE = Polyethylendispersion auf Basis von Polyethylene mit Schmelzpunkte von 104-108°C sowie 90-92°C erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Tubicoat Primer LE = kationische, hydrophobe Polyurethandispersion mit sehr weicher Filmgebung, erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Arristan CPU = kationische, hydrophile Polyurethandispersion mit weicher Filmgebung, erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Erlapon SOL = Emulsion auf Basis eines Polydimethylsiloxans, erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Lustraffin SA 88 = Emulsion auf Basis eines Paraffins mit einem Schmelzpunkt 60-62°C und Wachsanteilen mit einem Schmelzpunkt von 102-110°C, erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Tubicoat A 19 = Kunststoffdispersion auf Acrylatbasis, mit sehr weicher Filmgebung erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Tubicoat A 41 = Kunststoffdispersion auf Acrylatbasis, mit harter Filmgebung erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Tubicoat ZWE = Emulsion auf Basis eines Paraffins mit einem Schmelzpunkt 60°C , erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
    • Tubicoat AOS = Schäumer für Schaumveredlungstechniken, erhältlich von der CHT R. Beitlich GmbH, Tübingen
  • Zur besseren Vergleichbarkeit wurden alle Rezepturen durch Wasserzugabe auf einen Festkörpergehalt von 20 Gew. % eingestellt.
  • Der Produktauftrag erfolgte in Form eines instabilen Schaums mittels Schaumfoulard. Die Ware wurde dazu von oben nach unten senkrecht durch einen Schaumfoulard geführt. Als Schäumer wurden jeweils 7g/l Tubicoat AOS zur Flotte hinzugegeben und das Schaumlitergewicht auf 40g/l eingestellt.
  • Die Versuche wurden auf einem TL 52442 konformen Dilour-Vlies durchgeführt. Es handelt sich hierbei um ein Nadelvlies aus spinndüsengefärbten Polyesterfasern, mit 11dtex, welches thermomechanisch fixiert wurde.
  • Die Abriebbeständigkeit der ausgerüsteten Waren wurde mit einem Taber Rotary Abraser 5135 erhältlich von Taber Industries, North Tonawanda, USA nach der DIN-Vorschrift DIN EN ISO 5470 geprüft.
    • Versuchsreihe 1: Konzentrationsreihe (erfindungsgemäß)
  • Tabelle 1a
    Rohware 1 2 3 4 5 6
    [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l]
    Beiphob zeroF 0 10 25 50 100 150 250
    Tubicoat Primer LE 0 3,2 8 16 32 48 80
    Wasser 0 6,8 17 34 68 102 170
    Festkörpergehalt der Rezepturen = 20 Gew. %
    Tabelle 1b
    Proben bezeichnung Rohware Rezeptur 1 Rezeptur 2
    Zyklen 1000 1000 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/Rad 1000g/Rad 1000g/Rad 1000g/Rad 1000g/Rad 1000g/Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 6094,9 5843,7 6318,9 5872,9 5853,7 5661,8
    Gewicht nach Prüfung in mg 5885,3 5618,8 6141,7 5616,8 5648,8 5437,9
    Gewichtsverlust in mg 209,60 224,90 177,20 256,10 204,90 223,90
    Gewichtsverlust in % 3,44 3,85 2,80 4,36 3,50 3,95
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 3,64 3,58 3,73
    Tabelle 1c
    Proben bezeichnung Rezeptur 3 Rezeptur 4 Rezeptur 5
    Zyklen 1000 1000 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 5877 5869,3 6153,1 6181,6 6319,9 6281,5
    Gewicht nach Prüfung in mg 5733,4 5690,4 6077,9 6115,1 6248,1 6234,4
    Gewichtsverlust in mg 143,6 178,9 75,2 66,5 71,8 47,1
    Gewichtsverlust in % 2,44 3,05 1,22 1,08 1,14 0,75
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 2,75 1,15 0,95
    Tabelle 1d
    Proben bezeichnung Rezeptur 6
    Zyklen 1000 1000
    Reibräder H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 6531,6 6646,2
    Gewicht nach Prüfung in mg 6492 6618,4
    Gewichtsverlust in mg 39,6 27,8
    Gewichtsverlust in % 0,61 0,42
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 0,51
  • Anhand der Tabellen 1a-1d ist ersichtlich, das ab der Rezeptur 4, die mit ihrer Feststoffkonzentration von insgesamt 20% einer Einsatzmenge von 200 g/l entspricht, sich der durchschnittliche prozentuale Gewichtsverlust im Taber Test im Bereich von 1% oder darunter bewegt. Im Vergleich zu unausgerüsteter Ware bedeutet diese eine Verbesserung von 65 % und mehr.
    • Versuchsreihe 2. Variation des Verhältnisses von Wachsdispersion zu Polyurethandispersion
  • Tabelle 2a
    7] 8 9 10 11 12 13 14
    [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l]
    Beiphob zeroF 132 112 100 92 72 52 32 0
    Tubicoat Primer LE 0 20 32 40 60 80 100 132
    Wasser 68 68 68 68 68 68 68 68
    200 200 200 200 200 200 200 200
    Festkörpergehalt der Rezepturen = 20 Gew. %
    Tabelle 2b
    Proben bezeichnung Rezeptur 7 Rezeptur 8 Rezeptur 9
    Zyklen 1000 1000 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 5958,4 6251,1 6284 6560,9 6029,5 6035,1
    Gewicht nach Prüfung in mg 5849,8 6127,9 6205,7 6467 5974,8 5965,6
    Gewichtsverlust in mg 108,60 123,20 78,30 93,90 54,70 69,50
    Gewichtsverlust in % 1,82 1,97 1,25 1,43 0,91 1,15
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 1,90 1,34 1,03
    Tabelle 2c
    Proben bezeichnung Rezeptur 10 Rezeptur 11 Rezeptur 12
    Zyklen 1000 1000 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 5917,1 6009,4 5917,1 6009,4 6421,6 5933,9
    Gewicht nach Prüfung in mg 5881,3 5982,8 5881,3 5982,8 6389,8 5895,1
    Gewichtsverlust in mg 35,80 26,60 35,80 26,60 31,80 38,80
    Gewichtsverlust in % 0,61 0,44 0,61 0,44 0,50 0,65
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 0,52 0,52 0,57
    Tabelle 2d
    Proben bezeichnung Rezeptur 13 Rezeptur 14
    Zyklen 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 5802,7 6226,4 6114,9 6041
    Gewicht nach Prüfung in mg 5783,5 6176,4 6000,9 5893,5
    Gewichtsverlust in mg 19,20 50,00 114,00 147,50
    Gewichtsverlust in % 0,33 0,80 1,86 2,44
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 0,57 2,15
  • Anhand der Tabellen 2a-2d ist anhand der nicht erfindungsgemäßen Rezepturen 7 und 14 ersichtlich, dass weder durch die alleinige Verwendung der Wachsdispersion noch durch die der Polymerdispersion Verbesserungen im Bereich einer Mischung erzielt werden können. Ebenso ist ersichtlich, dass erst durch die erfindungsgemäße Kombination beider Einzelkomponenten signifikante Abriebverbesserungen erzielt werden können. Die besten Ergebnisse werden dabei mit den Rezepturen 9-13, die den Bereich des Mischungsverhältnisses von Wachs/Polyurethandispersion zwischen ca. 3:1 und 1:3 abdecken, erzielt.
  • Versuchsreihe 3. Untersuchung weiterer Additive wie Polyethylen-dispersionen, sowie einer Emulsion auf Basis Polydimethylsiloxan.
    In der Versuchsreihe 3 werden die Einflüsse des Schmelzpunktes der Wachse, sowie die von Emulsionen auf PDMS untersucht. (erfindungsgemäß Rezepturen 16,17,18; nicht erfindungsgemäß Rezepturen 15,19,20) Tabelle 3a
    15 16 17 18 19 [g/l 20
    [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l]
    Beiphob zeroF 40 60
    Polyavin PEN 100
    Zwischenprodukt NLDPE 100
    Lustraffin SA 88 60
    Tubicoat ZWE 60
    Erlapon SOL 15 30
    Tubicoat Primer LE 32 32 32 32 32 32
    Wasser 34 34 54 54 36,5 78
    200 200 200 200 200 200
    Festkörpergehalt der Rezepturen = 20 Gew. %
    Tabelle 3b
    Proben bezeichnung Rezeptur 15 Rezeptur 16 Rezeptur 17
    Zyklen 1000 1000 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 6151,1 6107,7 5926,1 6318,3 5976,9 5999,5
    Gewicht nach Prüfung in mg 5994,9 5895,8 5773,6 6271,4 5961,7 5973,1
    Gewichtsverlust in mg 156,20 211,90 152,50 46,90 15,20 26,40
    Gewichtsverlust in % 2,54 3,47 2,57 0,74 0,25 0,44
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 3,01 1,66 0,35
    Tabelle 3c
    Proben bezeichnung Rezeptur 18 Rezeptur 19 Rezeptur 20
    Zyklen 1000 1000 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 5957,1 5510,5 5746,5 6085,9 6210,4 6028,9
    Gewicht nach Prüfung in mg 5923 5487,7 5652,5 5878,7 6039,2 5843,3
    Gewichtsverlust in mg 34,10 22,80 94,00 207,20 171,20 185,60
    Gewichtsverlust in % 0,57 0,41 1,64 3,40 2,76 3,08
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 0,49 2,52 2,92
  • Anhand der Tabellen 3a-3c ist ersichtlich, dass die nicht erfindungsgemäßen Rezepturen 15,19 und 20 nahezu keine bzw. nur nicht signifikante Abriebverbesserungen im Vergleich zur Rohware zeigen. Dies lässt den Schluss zu, dass weder Polyethylendispersionen auf Basis von HD-Wachsen noch der Zusatz von PDMDS-Emulsionen einen Effekt bezüglich der Abriebverbesserung zeigen. Mit der Rezeptur 16, die auf einer Wachdispersion mit LD Polyethylenen basiert, wird der durchschnittliche Abrieb zwar verbessert, allerdings nur um ca. 45% im Vergleich zur Rohware. Minimale Gewichtsverluste durch Abrieb im Taber Test erhält man mit den Rezepturen 17 und 18. Beide Rezepturen enthalten Wachse bzw. Paraffine mit Schmelzpunkten unter 80°C.
    • Versuchsreihe 4. Überprüfung weiterer Produktklassen.
  • In der Versuchsserie wird die Einflüsse zweier Acrylatdispersionen sowie die einer hydrophilen kationischen Polyurethandispersion untersucht. (erfindungsgemäß) Tabelle 4a
    21 22 23
    [g/l] [g/l] [g/l]
    Beiphob zeroF 100 100 100
    Tubicoat A 17 16
    TUBICOAT A 41 19,2
    Arristan CPU 32
    Wasser 84 80,8 68
    100 100 100
    Festkörpergehalt der Rezepturen = 20 Gew. %
    Tabelle 4b
    Proben bezeichnung Rezeptur 21 Rezeptur 22 Rezeptur 23
    Zyklen 1000 1000 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 6070,7 6392,7 5447,8 6028,4 5553,1 5980,6
    Gewicht nach Prüfung in mg 6002,4 6368,3 5379,7 5950,2 5482,3 5948,8
    Gewichtsverlust in mg 68,30 24,40 68,10 78,20 70,80 31,80
    Gewichtsverlust in % 1,13 0,38 1,25 1,30 1,27 0,53
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 0,75 1,27 0,90
  • Anhand der Tabellen 4a-4b ist ersichtlich, dass auch die Rezepturen 21-23 auf Basis von Wachsdispersionen in Kombination mit hydrophilen Polyurethandispersionen, sowie zweier exemplarisch ausgewählter Acrylatdispersionen eine deutliche Verbesserung der Abriebbeständigkeiten nach Taber liefern. Hier zeigen die Dispersionen, die bei Trocknung eher weiche Filme ausbilden, wie Arristan CPU und Tubicoat A 17 bessere Ergebnisse als diejenigen, die eher harte Filme ausbildende wie Tubicoat A 41. Generell scheint aber die Auswahl der Wachsdispersion einen größeren Einfluss zu zeigen als die der Polymerdispersion.
  • Um den Effekt der synergistischen Mischung einer Wachsdispersion mit einer Polymerdispersion nochmal deutlich herauszustellen, wurden in den Tabellen 5a-5d die bisher in Kombination verwendeten Produkte in nicht erfindungsgemäßer Weise als Einzelkomponenten aufgeführt.
    • Versuchsreihe 5. Nicht erfindungsgemäße Verwendung der Produkte als Einzelkomponente (nicht erfindungsgemäß)
  • Tabelle 5a
    24 25 26 27 28 29 30 31
    [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l]
    Polyavin PEN (HD) 132
    Zwischenprodukt NLDPE (LD) 132
    Lustraffin SA 88 80
    Tubicoat ZWE 80
    Erlapon SOL 100
    TUBICOAT A 17 66
    TUBICOAT A 41 79,2
    Arristan CPU 132
    Wasser 68 68 120 12 100 134 120,8 68
    200 200 200 200 200 200 200 200
    Festkörpergehalt der Rezepturen = 20 Gew. %
    Tabelle 5b
    Proben bezeichnung Rezeptur 24 Rezeptur 24 Rezeptur 25 Rezeptur 25 Rezeptur 26 Rezeptur 26
    Zyklen 1000 1000 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 5844,4 5994 6147,3 6066 6163,9 6337,7
    Gewicht nach Prüfung in mg 5679,6 5768,3 6020,7 5950,2 6020,8 6238,6
    Gewichtsverlust in mg 164,80 225,70 126,60 115,80 143,10 99,10
    Gewichtsverlust in % 2,82 3,77 2,06 1,91 2,32 1,56
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 3,29 1,98 1,94
    Tabelle 5c
    Proben bezeichnung Rezeptur 27 Rezeptur 28 Rezeptur 29
    Zyklen 1000 1000 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 6222,8 6100,5 5882,9 5672,9 6530,7 6208,8
    Gewicht nach Prüfung in mg 6099,7 5992,6 5753 5501,8 6355,8 5966,5
    Gewichtsverlust in mg 123,10 107,90 129,90 171,10 174,90 242,30
    Gewichtsverlust in % 1,98 1,77 2,21 3,02 2,68 3,90
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 1,87 2,63 3,29
    Tabelle 5d
    Proben bezeichnung Rezeptur 30 Rezeptur 31
    Zyklen 1000 1000 1000 1000
    Reibräder H18 H18 H18 H18
    Zusatzgewicht 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad 1000g/ Rad
    Gewicht vor Prüfung in mg 5873,8 5986,8 6166,8 5815,9
    Gewicht nach Prüfung in mg 5613,9 5729,4 5966,3 5599,2
    Gewichtsverlust in mg 259,90 257,40 200,50 216,70
    Gewichtsverlust in % 4,42 4,30 3,25 3,73
    Durchschnitt Gewichtsverlust in % 4,36 3,49
  • Anhand der Tabellen 5a-5d ist klar ersichtlich, dass keines der geprüften Produkte als Einzelkomponente eine Verbesserung der Abriebbeständigkeit liefert, die über 50% im Vergleich zur Rohware hinauskommt. Damit kommen die Produkte als Einzelkomponente nicht auch nur annähernd an die Werte der erfindungsgemäßen Formulierungen, die Verbesserungen der Abriebbeständigkeit nach Taber von zum Teil über 80% im Vergleich zur Rohware liefern.

Claims (5)

  1. Verwendung einer Zubereitung zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit von textilen Materialien, wobei die Zubereitung folgende Bestandteile enthält
    a) 10 bis 90 Gew. % einer wachshaltigen wässrigen Dispersion,
    b) 90 bis 10 Gew. % einer wässrigen Polymerdispersion
    wobei der jeweilige Wassergehalt der Dispersionen zwischen 20 und 95 % liegt und die Wachse der wachshaltigen wässrigen Dispersionen Schmelzpunkte von 20-120°C, insbesondere von 20-100°C und ganz besonders bevorzugt von 20-80°C, besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Polymerdispersion ausgewählt ist aus einer Polyurethan- oder einer Polyacrylat- Dispersion.
  2. Verwendung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Wachse der wachshaltigen wässrigen Dispersionen Schmelzpunkte von 20-80°C, besitzen.
  3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachse ausgewählt sind aus den Gruppen der Paraffine und/oder Silikonwachsen und/oder Esterwachse.
  4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich oder separat im Applikationsbad weitere Additive enthalten, die ausgewählt sind aus Vernetzern, Entschäumern, Prozesshilfsmitteln, Weichmachern und/oder weiterer Polymerdispersionen, insbesondere zur Modifikation der Effektgebung.
  5. Verwendung einer Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit von Textilien im Automobilbereich.
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