DE19953969A1 - Filzfrei ausgerüstete Wolle und Verfahren zur Filzfreiausrüstung - Google Patents
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Abstract
Es wird Wolle bereitgestellt, die durch Behandlung mit selbstdispergierenden Isocyanaten sowie anderen Textilhilfsmsitteln eine Filzfreiausrüstung, eine leichte Anfärbbarkeit und gute Griffeigenschaften erhält.
Description
Die Erfindung betrifft filzfrei ausgerüstete Wolle und ein Verfahren zur Filzfreiaus
rüstung durch Behandlung der Wolle mit esterverseifenden Agentien sowie eine
Nachbehandlung mit verschiedenen Ausrüstungsmitteln, insbesondere mit selbst
dispergierenden Isocyanaten.
In der textilverarbeitenden Industrie besteht ein besonderes Interesse an einer Ver
ringerung der Verfilzungsneigung von Wolle, insbesondere von Rohwolle bzw. un
verarbeiteter Wolle. Üblicherweise wird die Verfilzung der Wolle durch Ausrüstung
mit speziellen Hilfsmitteln herabgesetzt.
Isocyanate sind seit langem als Hilfsmittel zur Filzfreiausrüstung von Textilien be
kannt und können, wie beispielsweise in DE-OS 19 04 802 beschrieben, in organi
schen Lösungsmitteln eingesetzt werden, oder, wie in DE-OS 17 69 121 beschrieben,
in wässriger Dispersion unter Zusatz von Emulgatoren. Sowohl organische Lösungs
mittel als auch gegebenenfalls abwasserbelastende Emulgatoren sind heute aus
ökologischen und gewerbehygienischen Erwägungen nicht mehr zeitgemäß. Ent
wickelt wurden daher selbstdispergierende Isocyanate sowie Formulierungen, welche
mit möglichst geringen Mengen an Lösungsmitteln oder Emulgatoren als Hilfs- und
Zusatzmittel auskommen.
DE-OS 17 94 221 beschreibt die Behandlung von Fasermaterialien mit Isocyanat-
Präpolymeren, die noch freie Isocyanatgruppen enthalten; diese Ausrüstung kann in
Lösungsmitteln wie Perchlorethylen oder in wässriger Emulsion unter Einsatz von
Hilfsemulgatoren angewendet werden.
US-A 3,847,543 offenbart ein Verfahren zur Filzfreiausrüstung von Wolle, bei dem
in wässriger Dispersion gleichzeitig aliphatische Isocyanate, OH-funktionelle Ver
netzer und organometallische Katalysatoren anwesend sind. Obwohl dieses Ver
fahren in wässriger Phase abläuft, sind Hilfslösungsmittel und Emulgatoren erforder
lich.
DE-OS 26 57 513 beschreibt ein Verfahren zur Filzfreiausrüstung von Wolle, bei
dem Wollgarn mit einer wässrigen Flotte behandelt wird, die ein Filzfreimittel ent
hält. Als Filzfreimittel werden reaktive Polyolefine, Umsetzungsprodukte aus Poly
isocyanaten und Hydroxyverbindungen, Siliconpolymere, Aziridinverbindungen,
Umsetzungsprodukte von Epoxiden mit Fettaminen und Dicarbonsäuren oder Poly
amiden, Umsetzungsprodukte mit Thiosulfatendgruppen oder vorzugsweise Um
setzungsprodukte mit Mercaptoendgruppen verwendet.
WO-A 95/30045 beschreibt ein Verfahren, in dem spezielle Isocyanate zur Filzfrei
ausrüstung von Wolle benutzt werden. Hier kann lösungsmittelfrei und ohne Emul
gator gearbeitet werden, denn die verwendeten Isocyanate sind wasserdispergierbar.
Zunächst wird die Wolle einer Vorbehandlung durch oxidierende Agenzien unter
zogen, gefolgt von einer Reduktionsbehandlung, bevor die wasserdispergierenden
Isocyanate zum Einsatz kommen.
In J. D. Leeder et al., Proceedings of The 7th International Textile Research
Conference, Tokyo, 1985, Vol. IV, 312-320 wird ferner eine Methode zur
Filzfreiausrüstung von Wolle beschrieben, bei der trockene Wolle in Gegenwart
organischer Lösungsmittel mit speziellen wasserfreien Alkalien behandelt wird.
Beschrieben wird beispielsweise die Verwendung von Kaliumtertiärbutylat in tert.
Butanol bzw. Kaliumisopropylat in Isopropanol. Derart behandelte Wolle zeichnet
sich gegenüber unbehandelter Wolle durch eine verbesserte Anfärbbarkeit aus. In der
o. g. Literaturstelle wird die Behandlung mit den genannten speziellen Alkalien als
schonend für die Wolle beschrieben, während für andere aggressive Alkalien, wie
beispielsweise Kaliummethylat in Methanol, eine schädigende Wirkung erwähnt
wird.
Nachteilig an dieser Behandlung der Wolle mit den speziellen schonenden Alkalien
ist die lange Behandlungszeit der Wolle, die mit 2 h bei 60°C angegeben wird. Ein
weiterer Nachteil ist die vorher nötige Trocknung der Wolle und die für eine
industrielle Anwendung weniger günstige Verwendung organischer Lösungsmittel.
In D. J. Evans et al., Proceedings of The 7th International Textile Research
Conference, Tokyo, 1985, Vol. I, 135-143 wird beschrieben, dass durch die oben
bereits genannte wasserfreie Alkalienbehandlung die Abspaltung von Fettsäuren von
der Wolloberfläche erreicht wird. Es wird beschrieben, dass diese Alkalienbehand
lung eine Reinigung der Faseroberfläche von Lipidmaterialien ohne Abbau der Woll
faser als solcher darstellt. Über die hydrolytische Behandlung der Wolle wird jedoch
noch keine ausreichende Antifilz-Ausrüstung erzielt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit darin, Wolle zur Verfügung
zu stellen, die neben einer guten Anfärbbarkeit zum einen eine Filzfreiausrüstung
besitzt, d. h. nach der Weiterverarbeitung zu konfektionierter Ware in der Maschinen
wäsche nicht oder nur in sehr geringem Maße verfilzt oder schrumpft, und zum
anderen gute Griffeigenschaften aufweist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist filzfrei ausgerüstete Wolle, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Wolle
- a) in einer Vorbehandlung mit mindestens einem esterverseifenden Agens,
- b) mit einer wässrigen Dispersion selbstdispergierender Isocyanate und
- c) dann gegebenenfalls mit mindestens einem Weichmacher behandelt wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner das Verfahren zur Filzfreiaus
rüstung von Wolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Wolle
- a) in einer Vorbehandlung mit mindestens einem esterverseifenden Agens,
- b) mit einer wässrigen Dispersion selbstdispergierender Isocyanate und
- c) dann gegebenenfalls mit mindestens einem Weichmacher behandelt wird.
Bei der eingesetzten Wolle kann es sich um die unterschiedlichsten Wollmaterialien
handeln, z. B. Rohwolle nach der Rohwollwäsche, gefärbten oder ungefärbten Woll
kammzug, gefärbtes oder ungefärbtes Wollgarn, -gestricke, -gewirke oder -stoffe.
Der Wassergehalt der Wolle beträgt dabei üblicherweise 4 bis 40 Gew.-%, bevorzugt
5 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 bis 25 Gew.-% und insbesondere 8 bis 15 Gew.-%.
Die Behandlung der Wolle mit mindestens einem esterverseifenden Agens gemäß
Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach üblichen Methoden des
Standes der Technik erfolgen: Die bei der Behandlung eingesetzten esterverseifenden
Agentien können sowohl in Form von wässrigen Lösungen als auch gelöst in
organischen Lösungsmitteln eingesetzt werden. Bevorzugt wird mit wässrigen Lö
sungen der esterverseifenden Agentien gearbeitet. Geeignet ist in beiden Fällen
beispielsweise eine diskontinuierliche Arbeitsweise im Ausziehverfahren oder eine
kontinuierliche Arbeitsweise durch Tauchen, Walzenauftrag, Foulardieren, Auf
sprühen, Aufspritzen oder Lisseusenapplikation gegebenenfalls unter Verwendung
von Färbeapparaten oder Rührwerken zur Bewegung der Behandlungsflotte. Das
Flottenverhältnis ist in weiten Grenzen wählbar und kann im Bereich von 1 : (5-20),
bevorzugt von 1 : (5-10), liegen.
Als esterverseifende Agentien können die folgenden Substanzklassen verwendet
werden:
- a) anorganische Basen,
- b) Alkylierungsprodukte des Ammoniaks der Formel (I)
(H m-N R1)n (I)
wobei R1 gleich oder verschieden ist und für einen gesättigten, geradkettigen oder verzweigten C1-C10-Alkylrest steht, m gleich 0, 1 oder 2, n gleich 1, 2 oder 3 und m + n gleich 3 ist, - c) Alkoxylierungsprodukte des Ammoniaks der Formel (II)
(H m-N (CHR2-CHR3-O-)xR4)n (II)
wobei R2 und R3 gleich oder verschieden sind und für H oder Methyl stehen, R4 für H oder einen gesättigten, geradkettigen oder verzweigten C1-C10- Alkylrest steht, m gleich 0, 1 oder 2, n gleich 1, 2 oder 3, m + n gleich 3 und x eine ganze Zahl von 1-15 ist, - d) gemischte Alkylierungs- und Alkoxylierungsprodukte des Ammoniaks der
Formel (III)
wobei R1, R2, R3, R4 und x die bereits für die Formeln (I) und (II) genannten Bedeutungen haben, a gleich 0 oder 1, b gleich 1 oder 2, c gleich 1 oder 2 und a + b + c gleich 3 ist, - e) Diamine der Formel (IV)
wobei R4, R5, R6 und R7 gleich oder verschieden sind und für H oder einen gesättigten, geradkettigen oder verzweigten C1-C10-Alkylrest stehen, p gleich 1, 2 oder 3 und r gleich 1, 2 oder 3 ist. - f) heterocyclische, basischen Stickstoff enthaltende Verbindungen und
- g) Ester- und/oder Lipid-spaltende Enzyme.
Als anorganische Basen (i) können alle üblicherweise in der chemischen Technologie
benutzten anorganischen Basen eingesetzt werden. Geeignet sind beispielsweise
Alkalimetallhydroxide, bevorzugt Natrium- oder Kaliumhydroxid, Erdalkalimetall
hydroxide, bevorzugt Barium- oder Calciumhydroxid, Alkalimetallhydrogen
carbonate, bevorzugt Natriumhydrogencarbonat oder Kaliumhydrogencarbonat,
Alkalimetallcarbonate, bevorzugt Soda oder Pottasche, oder Alkalimetall- oder
Erdalkalimetallsalze von C1-C6 Alkoholen, bevorzugt Natrium- oder Kaliumsalze
von Methanol, Ethanol, Propanol oder tert.Butanol. Die Alkalimetall- und Erd
alkalimetallhydroxide kommen bevorzugt als wässrige Lösungen oder Suspensionen
in Form von Kalkwasser, Kalkmilch, gelöschter Kalk, Barytwasser, Natronlauge oder
Kalilauge zum Einsatz. Auch Ammoniak kann als anorganische Base eingesetzt
werden.
Als Alkylierungsprodukte des Ammoniaks (ii) können Verbindungen der Formel (I)
eingesetzt werden
(H m-N R1)n (I)
wobei R1 gleich oder verschieden ist und für einen gesättigten, geradkettigen oder
verzweigten C1-C10-, bevorzugt C1-C5-Alkylrest steht, m gleich 0, 1 oder 2 und n
gleich 1, 2 oder 3 ist und m + n gleich 3 ist. Bevorzugt werden Triethylamin,
Diethylamin, Propylamin, Isopropylamin, Dipropylamin, Diisopropylamin, Tri
propylamin, Triisopropylamin, Butylamin, Dibutylamin oder Tributylamin ver
wendet.
Bei den Alkoxylierungsprodukten des Ammoniaks (iii) handelt es sich um die Pro
dukte der Umsetzung von Ammoniak mit Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder
Gemischen von Ethylenoxid und Propylenoxid sowie deren Veretherungsprodukte.
Eingesetzt werden können Alkoxylierungsprodukte der Formel (II)
(H m-N (CHR2-CHR3-O-)xR4)n (II)
wobei R2 und R3 gleich oder verschieden sind und für H oder Methyl stehen, R4 für H
oder einen gesättigten, geradkettigen oder verzweigten C1-C10-, bevorzugt C1-C5-
Alkylrest steht, m gleich 0, 1 oder 2, n gleich 1, 2 oder 3 und m + n gleich 3 ist und x
eine ganze Zahl von 1-15, bevorzugt von 1-10, besonders bevorzugt von 1-5 ist.
Bevorzugt stehen R2 und R3 entweder gleichzeitig für Wasserstoff oder R2 für
Wasserstoff und R3 für Methyl. R4 steht bevorzugt für H, Methyl, Ethyl, Propyl oder
Butyl. Besonders bevorzugt werden als Verbindungen der Formel (II) Ethanolamin,
Diethanolamin, Triethanolamin, Tris-[2-(2-hydroxyethoxy)-ethyl]amin oder 2-
Methoxyethylamin eingesetzt.
Auch gemischte Alkylierungs- und Alkoxylierungsprodukte des Ammoniaks (iv) der
Formel (III) können eingesetzt werden,
wobei R1, R2, R3, R4 und x die bereits für die Formeln (I) und (II) genannten
Bedeutungen haben, a gleich 0 oder 1, b gleich 1 oder 2 und c gleich 1 oder 2 ist und
a + b + c gleich 3 ist. Geeignet sind beispielsweise N-Methylethanolamin, N-
Dimethylethanolamin, N-Ethylethanolamin, N-Diethylethanolamin, N-Methyldi
ethanolamin, N-Ethyldiethanolamin, 2-Dibutylaminoethanol, N-Butyldiethanolamin
und 2-(2-Dimethylamino-ethoxy)ethanol.
Auch Amine der Formel (IV) können eingesetzt werden,
wobei R4, R5, R6 und R7 gleich oder verschieden sind und für H oder einen ge
sättigten, geradkettigen oder verzweigten C1-C10-Alkylrest stehen, p gleich 1, 2 oder
3 ist und r gleich 1, 2 oder 3 ist.
Bevorzugt werden Amine der Formel (IV) eingesetzt, bei denen p gleich 3 und r
gleich 1 ist, R4 und R5 für H und R6 und R7 für einen C1-C4-Alkylrest, bevorzugt
einen Methylrest stehen. Ebenfalls bevorzugt sind Amine der Formel (IV), bei denen
p gleich 2 und r gleich 1, 2 oder 3 ist und R4, R5, R6 und R7 für H oder einen
gesättigten, geradkettigen oder verzweigten C1-C10-Alkylrest, bevorzugt Methyl,
Ethyl oder Propyl, stehen.
Als Amine der Formel (IV) finden beispielsweise Ethylendiamin, Diethylentriamin,
Triethylentetramin, N,N-Dimethylpropylendiamin, Tetramethylethylendiamin, N,N'-
Dimethylethylendiamin, Propylendiamin, Dipropylentriamin, Tripropylentetramin,
1-Amino-3-methylaminopropan, 1-Amino-3-dimethylaminopropan oder 1-Amino-3-
diethylaminopropan Verwendung.
Als heterocyclische, basischen Stickstoff enthaltende Verbindungen (v) können
beispielsweise 5- oder 6-gliedrige heterocyclische Verbindungen eingesetzt werden,
die neben ein oder zwei basischen Stickstoff-Atomen gegebenenfalls auch noch ein
oder mehrere, bevorzugt ein oder zwei Heteroatome, bevorzugt Sauerstoff oder
Schwefel, enthalten. Die 5- oder 6-gliedrigen heterocyclischen Verbindungen können
durch einen oder mehrere, bevorzugt einen oder zwei C1-C4-Alkyl-Reste substituiert
sein. Bevorzugt werden als Verbindungen (v) Morpholin, N-Methylmorpholin, N-
Ethylmorpholin, Morpholinoethanol, Piperazin, N,N-Dimethylpiperazin oder N,N-
Diethylpiperazin eingesetzt.
Als Ester- und/oder Lipid-spaltende Enzyme (vi) können bekannte und käuflich
erhältliche Lipasen, Esterasen, Phospholipasen, Lysophospholipasen und/oder
Cutinasen eingesetzt werden.
In diesem Zusammenhang geeignete Lipasen werden näher spezifiziert durch die EC-
Nummern 3.1.1.3 (Triacylglycerol-Lipase), 3.1.1.23 (Acylglycerol-Lipase), 3.1.1.26
(Galactolipase) und/oder 3.1.1.34 (Lipoprotein-Lipase).
Geeignete Esterasen werden näher spezifiziert durch die EC-Nummern 3.1.1.1
(Carboxylesterase), 3.1.1.2 (Arylesterase), 3.1.1.6 (Acetylesterase), 3.1.1.7 (Acetyl
cholinesterase), 3.1.1.8 (Cholinesterase) und/oder 3.1.1.13 (Cholesterolesterase).
Geeignete Phospholipasen werden näher spezifiziert durch die EC-Nummern 3.1.1.4
(Phospholipase A2) und/oder 3.1.1.32 (Phospholipase A1).
Geeignete Lysopholipasen werden näher spezifiziert durch die EC-Nummer 3.1.1.5.
Geeignete Cutinasen werden näher spezifiziert durch die EC-Nummer 3.1.1.50
(Wachs-Ester-Hydrolase).
Die Einsatzmengen und -konzentrationen der oben genannten esterverseifenden
Agentien sind durch den Fachmann so zu wählen, dass die Wolle, wie in den beim
Stande der Technik erwähnten Literaturstellen erwähnt, erleichtertes Anfärben zeigt.
Die Zeitdauer der Behandlung kann im Ausziehverfahren in relativ weiten Grenzen
von 0,5 bis 45 Minuten variiert werden. Bei kontinuierlich durchgeführter Behand
lung der Wolle mit dem esterverseifenden Agens wird üblicherweise mit Ein
wirkzeiten von 0,5 bis 15, bevorzugt von 0,5 bis 10 Minuten gearbeitet. Als Indiz für
die Vollständigkeit des Vorbehandlungsschrittes a) kann der sogenannte "wetting
test" gelten, der die Zeit angibt, die ein auf das Wollgewebe aufgebrachter Wasser
tropfen benötigt, um in das Wollgewebe vollständig einzudringen. Die Eindringzeit
des Tropfens sollte möglichst kurz sein und ist üblicherweise kleiner als 150
Sekunden, bevorzugt kleiner als 100 Sekunden und besonders bevorzugt kleiner als
50 Sekunden.
Es hat sich bewährt, nach der erfindungsgemäßen Behandlung a) eine möglichst
rasche Befreiung der Wolle von anhaftendem Reaktionsmedium vorzunehmen, da
auf längere Einwirkzeit gesehen, beispielsweise auch kleine Restmengen Alkali
einen schädigenden Einfluss auf die Wolle haben können. Üblicherweise wird die
Wolle daher nach der Behandlung gemäß Schritt a) intensiv mit Wasser ausgespült.
Es ist auch möglich, vor dem Spülen mit Wasser einen Neutralisationschritt,
beispielsweise unter Verwendung von verdünnter Essigsäure, vorzunehmen.
Im Anschluss an die esterverseifende Behandlung der Wolle in Schritt a) wird eine
Nachbehandlung der Wolle durchgeführt. Der Schritt b) umfasst die Behandlung der
Wolle mit einer wässrigen Dispersion von selbstdispergierenden Isocyanaten. Die
einsetzbaren selbstdispergierenden Isocyanate sind Gegenstand der DE-A-
197 36 542. Sie haben einen Isocyanatgehalt von 1-25 Gew.-%, gerechnet als NCO
(mit einem Molekulargewicht von 42 g/mol), und sind erhältlich durch Umsetzung
in beliebiger Reihenfolge von:
- A) organischen Polyisocyanaten mit einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,8-4,2 mit
- B) Polyalkylenoxidalkoholen, -aminen und/oder -thiolen der Formel 1,
R1R2N-(CHX-CHY-O)n-CHX-CHY-ZH (1)
wobei
n eine Zahl von 3-70 darstellt,
X und Y Wasserstoff oder Methyl bedeuten, wobei für den Fall, dass einer der Reste X oder Y Methyl darstellt, der andere Wasserstoff sein muss,
R1 und R2 unabhängig voneinander geradkettige oder verzweigte C1-C6- Alkylreste oder geradkettige oder verzweigte C1-C6-Acylreste bedeuten, wobei für den Fall, dass R1 ein geradkettiger oder verzweigter C1-C6- Acylrest ist, R2 auch Wasserstoff sein kann, und weiterhin R1 und R2 gemeinsam auch einen -(CH2)m-Alkylenrest mit m = 4, 5, 6 oder 7 bilden können, worin eine oder zwei CHz Gruppen durch O und/oder NH ersetzt sein können und/oder eine oder zwei CH2-Gruppen durch Methyl substituiert sein können, und
Z für O, S oder NH steht,
und gegebenenfalls - C) weiteren NCO-reaktiven Verbindungen, die anionische, kationische und/oder
potentiell anionische oder kationische Gruppen enthalten,
und gegebenenfalls - D) weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen.
Der Begriff "selbstdispergierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die
Isocyanate in einer Konzentration von bis zu 70 Gew.- %, vorzugsweise bis zu 50
Gew.-%, in Wasser feinteilige Dispersionen mit Partikelgrößen von <500 nm er
geben (gemessen mittels Ultrazentrifuge).
Zur Herstellung der selbstdispergierenden Isocyanate sind folgende Verbindungen
geeignet:
- A) Nicht modifizierte (d. h. nicht zuvor mit OH-funktionellen Verbindungen um
gesetzte), aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische oder aromatische
Polyisocyanate mit einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,8-4,2. Bevor
zugt werden dabei aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische oder aroma
tische Polyisocyanate, welche Urethdion- und/oder Isocyanurat- und/oder
Allophanat- und/oder Biureth- und/oder Oxadiazinstrukturen aufweisen und
die in an sich bekannter Weise aus aliphatischen, cycloaliphatischen,
araliphatischen oder aromatischen Diisocyanaten hergestellt werden können.
Als aliphatische bzw. cycloaliphatische Diisocyanate sind zum Beispiel 1,4- Diisocyanatobutan, 1,6-Diisocyanatohexan, 1,5-Diisocyanato-2,2-dimethyl pentan, 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethyl-1,6-diisocyanatohexan, 1,3- und 1,4- Diisocyanatocyclohexan, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato-methyl cyclohexan, 1-Isocyanato-1-methyl-4-isocyanatomethyl-cyclohexan, 4,4-Di isocyanato-dicyclohexylmethan oder beliebige Gemische der zuvor genannten Diisocyanate geeignet.
Als aromatische Diisocyanate sind beispielsweise Toluylendiisocyanat, 1,5- Diisocyanatonaphthalin und Diphenylmethandiisocyanat geeignet.
Bei den bevorzugten, Urethdion- und/oder Isocyanurat- und/oder Allophanat- und/oder Biureth- und/oder Oxadiazinstrukturen aufweisenden Polyisocyana ten mit einem mittleren NCO-Gehalt von 19-24 Gew.-% handelt es sich im wesentlichen um die trimeren Reaktionsprodukte von 1,6-Diisocyanatohexan oder 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan sowie die entsprechenden höheren Homologen.
Besonders bevorzugt werden weitgehend Urethdiongruppen-freie, Isocyanurat gruppen aufweisende Polyisocyanate des genannten mittleren NCO-Gehaltes eingesetzt. Sie können durch an sich bekannte katalytische Trimerisierung von 1,6-Diisocyanatohexan oder 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanato methyl-cyclohexan unter Isocyanurat-Bildung erhalten werden und weisen vorzugsweise eine mittlere NCO-Funktionalität von 3,2-4,2 auf. Bevorzugt sind auch die durch Reaktion von 1,6-Diisocyanatohexan mit einem Unter schuss an Wasser oder in Gegenwart wasserabspaltender Reaktionspartner in bekannter Weise erhaltenen, im wesentlichen Biurethgruppen aufweisenden trimeren Polyisocyanate mit einem mittleren NCO-Gehalt von 19-24 Gew.-%. - B) Unter den Polyalkylenoxidalkoholen, -aminen und/oder -thiolen der Formel 1
sind die Polyalkylenoxidalkohole bevorzugt (Z = O in Formel 1). Aus den
Polyalkylenoxidalkoholen können durch Umsetzung mit NH3 Polyalkylen
oxidamine (Z = NH in Formel 1) und mit H2S Polyalkylenoxidthiole (Z = S in
Formel 1) erhalten werden.
Die somit auch den Polyalkylenoxidaminen und -thiolen zugrundeliegenden Polyalkylenoxidalkohole enthalten im statistischen Mittel 3-70, bevorzugt 6-60 und insbesondere 7-20 Alkylenoxideinheiten pro Molekül und sind in an sich bekannter Weise durch Alkoxylierung geeigneter Startermoleküle zu gänglich. Als Startermoleküle können Verbindungen der Formel R1R2NH ein gesetzt werden. Hierbei handelt es sich je nach Bedeutung von R1 und R2 um sekundäre Amine oder Säureamide. Gemäß der für Formel 1 genannten Defi nition von R1 und R2 kann für den Start der Alkoxylierungsreaktion auch Morpholin als heterocyclische Stickstoffverbindung eingesetzt werden. Zu identischen Verbindungen gelangt man ferner, wenn man als Startermoleküle für die Alkoxylierungsreaktion Verbindungen der Formel R1R2N-CHX-CHY-OH verwendet, wie z. B. 2-Morpholinoethanol. Des weiteren als Starter verwendbar sind auch Acylierungsprodukte von Ethanol amin, z. B. Acetylethanolamin.
Für die Alkoxylierungsreaktion geeignete Alkylenoxide sind insbesondere Ethylenoxid und Propylenoxid, die einzeln oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge oder zusammen im Gemisch zur Alkoxylierung eingesetzt werden können. Den Polyalkylenoxidalkoholen liegen in diesem Fall ent weder reine Polyethylenoxide oder gemischte Polyethylenoxide/Propylen oxide zugrunde. Besonders geeignet sind solche Polyalkylenoxidalkohole, die im statistischen Mittel 3-70, bevorzugt 6-60 und insbesondere 7-20 Alkylen oxideinheiten pro Molekül enthalten und bei denen die Alkylenoxideinheiten bevorzugt zu mindestens 60 Mol-%, vorzugsweise zu mindestens 70 Mol-%, aus Ethylenoxideinheiten bestehen. - C) Bei den NCO-reaktiven Verbindungen, welche anionische, kationische
und/oder potentielle anionische oder kationische Gruppen enthalten, handelt
es sich üblicherweise um
- a) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit tertiären Amino gruppen, wie sie in der deutschen Patentanmeldung DE-OS-43 19 571 beschrieben werden, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird,
- b) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppen, wie sie in der deutschen Patentanmeldung DE-OS-195 20 092 beschrieben werden, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird,
- c) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit Carboxylat- oder Sulfonatgruppen, deren Gegenionen Metallkationen aus der Alkali- oder Erdalkaligruppe oder Ammoniumionen sind, wie sie ebenfalls in der DE-OS-195 20 092 beschrieben werden,
- d) hydroxy- oder aminofunktionelle Verbindungen mit Ammonium gruppen, die in an sich bekannter Weise durch Alkylierung oder Protonierung, wie in EP-A-0 582 166 beschrieben, aus den tertiären Aminogruppen der Verbindungen i) erhältlich sind.
- D) Selbstverständlich können auch beliebige Gemische solcher NCO-reaktiver Verbindungen, sofern chemisch sinnvoll, beispielsweise aus den Gruppen i) und iv) oder aus den Gruppen ii) und iv) im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.
- E) Bei den gegebenenfalls anwesenden Hilfs- und Zusatzstoffen handelt es sich beispielsweise um Netzmittel, Tenside, Schaumverhinderer oder Aufzieh hilfsmittel. Diese Hilfs- und Zusatzstoffe können entweder inert oder aber reaktiv gegenüber den Isocyanatgruppen sein.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden, nicht modifizierten Polyisocyanate I können
auch in Kombination mit externen, d. h. zusätzlichen ionischen oder nichtionischen
Emulgatoren verwendet werden. Solche Emulgatoren sind beispielsweise in Metho
den der organischen Chemie, Houben-Weyl, Bd. XIV/1, Teil 1, Seite 190-208
Thieme-Verlag, Stuttgart (1961) sowie in der US-A-3,428,532 und EP-A-0 013 112
beschrieben. Die Emulgatoren werden in einer die Dispergierbarkeit gewährleisten
den Menge eingesetzt.
Falls zunächst Polyisocyanate I) mit Polyalkylenoxidalkoholen II) umgesetzt werden,
so kann diese Umsetzung in an sich bekannter Weise, unter Einhaltung eines
NCO/OH-Äquivalentverhältnisses von mindestens 2 : 1, im allgemeinen von 4 : 1 bis
ca. 1000 : 1 erfolgen. Bei Einsatz von Polyethylenoxidalkoholen werden hierbei Poly
ethylenoxid-modifizierte Polyisocyanate erhalten, die eine mittlere NCO-Funk
tionalität von 1,8-4,2 vorzugsweise von 2,0-4,0, einen Gehalt an aliphatisch oder
cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen von 12,0-21,5 Gew.-% und einen
Gehalt an innerhalb von Polyethylenoxidketten angeordneten Ethylenoxideinheiten,
gerechnet als C2H4O mit einem Molekulargewicht von 44 g/mol, von 2-20 Gew.-%
besitzen, wobei die Polyethylenoxidketten im statistischen Mittel 3-70 Ethylenoxid
einheiten aufweisen.
Die Ausgangskomponenten I), II) und gegebenenfalls III) können in beliebiger
Reihenfolge unter Ausschluss von Feuchtigkeit, vorzugsweise ohne Lösungsmittel,
umgesetzt werden. Mit steigender Menge an Komponente II) wird eine höhere Vis
kosität des Endproduktes erreicht. Wenn die Viskosität über 100 m Pa.s ansteigt, so
kann es sinnvoll sein, in Gegenwart eines Lösungsmittels zu arbeiten, das vorzugs
weise mit Wasser mischbar, aber gegenüber dem Polyisocyanat inert ist. Geeignete
Lösungsmittel sind z. B. Alkyletheracetate, Glykoldiester, Toluol, Carbonsäureester,
Aceton, Methylethylketon, Tetrahydrofuran und Dimethylformamid.
Durch die Mitverwendung an sich bekannter Katalysatoren wie Dibutylzinndilaurat,
Zinn-(II)-octoat oder 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan in Mengen von 10-1000 ppm,
bezogen auf die Komponenten I), II) und gegebenenfalls III), kann die Umsetzung
der Komponenten beschleunigt werden. Die Reaktion wird im Temperaturbereich bis
130°C, vorzugsweise im Bereich von 10-100°C und besonders bevorzugt von 20
bis 80°C durchgeführt. Der Verlauf der Umsetzung wird dabei unter Bestimmung des
NCO-Gehaltes durch Titration oder durch Aufnahme von IR-Spektren und Aus
wertung der NCO-Bande bei 2260-2275 cm-1 verfolgt. Die Umsetzung ist beendet,
wenn der Isocyanatgehalt nicht mehr als 0,1 Gew.-% oberhalb des Wertes liegt, der
bei vorgegebener Stöchiometrie im Fall des vollständigen Umsatzes erreicht wird. In
der Regel sind Reaktionszeiten von weniger als 24 Stunden ausreichend. Bevorzugt
ist die lösungsmittelfreie Synthese der erfindungsgemäß einzusetzenden selbstdisper
gierenden Isocyanate.
In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die erfindungsmäß in Schritt
b) einzusetzenden selbstdispergierenden Isocyanate herzustellen durch Mischen von
- 1. nicht modifizierten Polyisocyanaten I),
- 2. Polyisocyanaten, die durch Umsetzung von Polyisocyanaten I) mit NCO reaktiven Verbindungen III) erhalten werden, wobei das Äquivalentverhältnis der NCO-reaktiven Gruppen der Verbindungen III) zu den eingesetzten NCO- Gruppen der Komponente I) 1 : (1-1000) beträgt, und
- 3. Polyisocyanaten, die durch Umsetzung von Polyisocyanaten I) mit Poly alkyenoxidalkoholen, -aminen und/oder -thiolen II) erhalten werden, wobei das Äquivalentverhältnis der NCO-reaktiven Gruppen der Komponente II) zu den eingesetzten NCO-Gruppen der Komponente I) 1 : (1-1000) beträgt.
Bei dieser Herstellungsvariante sind die Anzahl der NCO-reaktiven Äquivalente, der
Polyalkylenoxidgehalt, der NCO-Gehalt und die NCO-Funktionalität durch ent
sprechende Einwaagen der obigen drei Komponenten vom Fachmann so einzustellen,
dass das erhaltene Gemisch die für die Wasserdispergierbarkeit erforderliche Zu
sammensetzung hat, wobei die bereits genannten Vorzugsbereiche gelten.
Die selbstdispergierbaren Isocyanate sind technisch gut handhabbar und viele
Monate unter Ausschluss von Feuchtigkeit lagerstabil.
Die selbstdispergierbaren Isocyanate werden in Schritt b) des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorzugsweise ohne organische Lösungsmittel eingesetzt. Aufgrund ihrer
Selbstdispergierbarkeit sind diese Isocyanate bei Temperaturen bis 100°C in Wasser
ohne Einwirkung hoher Scherkräfte leicht zu emulgieren. Die Isocyanat-Konzentra
tion in der Emulsion kann dabei bis zu 70 Gew.-% betragen. Es ist aber vorteilhafter,
Emulsionen mit einer Isocyanat-Konzentration von bis zu 50 Gew.-% herzustellen,
die dann vor der Dosierstelle gegebenenfalls noch weiter verdünnt werden können.
Zur Emulgierung eignen sich die in der Technik üblichen Mischaggregate (Rührer,
Mischer mit Rotor-Stator-Prinzip oder Hochdruckemulgiermaschinen). In der Regel
reicht ein statischer Mischer aus. Die erhaltenen Emulsionen besitzen eine Verarbei
tungszeit von bis zu 24 Stunden, die von der Struktur der eingesetzten selbstdisper
gierbaren Isocyanate, insbesondere von deren Gehalt an basischen N-Atomen ab
hängt.
Die Behandlung der Wolle mit der wässrigen Dispersion der selbstdispergierenden
Isocyanate in Schritt b) erfolgt nach üblichen Verfahren des Standes der Technik.
Geeignet ist beispielsweise eine diskontinuierliche Arbeitsweise im Ausziehver
fahren oder eine kontinuierliche Arbeitsweise durch Tauchen, Walzenauftrag,
Foulardieren, Aufsprühen, Aufspritzen oder Lisseusenapplikation gegebenenfalls
unter Verwendung von Färbeapparaten, Rührwerken etc. zur Bewegung der Behand
lungsflotte. Das Flottenverhältnis ist in weiten Grenzen wählbar und kann im Bereich
von 1 : (5-20), bevorzugt von 1 : (5-10), liegen.
Gegebenenfalls schließt sich an Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein
weiterer Schritt c) an, in dem die Wolle mit mindestens einem Weichmacher be
handelt wird. Als Weichmacher sind beispielsweise Fettsäureamide, Esterquats,
quartäre Fettsäureamide, Betaine, Fettsäuresarkoside, Aminosilicone, Polyethylen
wachsemulsionen oder Siliconemulsionen einsetzbar.
Das Aufbringen der Weichmacher in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt entweder diskontinuierlich im Ausziehverfahren oder kontinuierlich durch
Tauchen, Walzenauftrag, Foulardieren, Aufsprühen, Aufspritzen oder Lisseusen
applikation.
Das Isocyanat b) wird mit 0.1-5 Gew.-%, bevorzugt mit 0.5 - 2.5 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Flotte eingesetzt. Der Weichmacher c) wird mit 1-4 Gew.-%,
bevorzugt mit 2-4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flotte ver
wendet.
Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren neben den Schritten a) und b)
auch den Schritt c). Es ist aber auch möglich, nur die beiden Schritte a) und b)
durchzuführen. In einer weiteren Variation des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
auch zunächst die Nachbehandlung mit dem Weichmacher c) und anschließend die
Behandlung mit der wässrigen Dispersion selbstdispergierender Isocyanate b)
durchgeführt werden. Möglich ist auch eine gemeinsame Behandlung des plasma
behandelten Wolle mit dem Weichermacher c) sowie der wässrigen Dispersion
selbstdispergierender Isocyanate b).
Die erfindungsgemäße Wolle verfügt über eine ganze Reihe vorteilhafter Eigen
schaften, wie eine gute Anfärbbarkeit, eine Filzfreiausrüstung sowie einen weichen
Griff. Überraschenderweise zeichnet sich die gemäß Schritt a) vorbehandelte Wolle
auch durch eine sehr gutes Aufziehverhalten für die selbstdispergierenden Isocyanate
aus, und zwar unabhängig von dem gewählten esterverseifenden Agens. Zur Er
reichung einer guten Filzfreiausrüstung sind somit geringere Mengen an selbstdisper
gierenden Isocyanaten nötig, was die wirtschaftliche Attraktivität des Verfahrens er
höht.
Claims (16)
1. Filzfrei ausgerüstete Wolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Wolle
- a) in einer Vorbehandlung mit mindestens einem esterverseifenden Agens,
- b) mit einer wässrigen Dispersion selbstdispergierender Isocyanate und
- c) dann gegebenenfalls mit mindestens einem Weichmacher behandelt wird.
2. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es
sich bei der Wolle um Rohwolle nach der Rohwollwäsche, gefärbten oder un
gefärbten Wollkammzug, gefärbtes oder ungefärbtes Wollgarn, -gestricke,
-gewirke oder -stoffe handelt.
3. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Wolle im Behandlungsschritt a) mit mindestens einem esterversei
fenden Agens behandelt wird, welches ausgewählt ist aus der Gruppe be
stehend aus
- a) anorganischen Basen,
- b) Alkylierungsprodukten des Ammoniaks der Formel (I)
(H m-N R1)n (I)
wobei R1 gleich oder verschieden ist und für einen gesättigten, gerad kettigen oder verzweigten C1-C10-Alkylrest steht, m gleich 0, 1 oder 2, n gleich 1, 2 oder 3 und m + n gleich 3 ist, - c) Alkoxylierungsprodukten des Ammoniaks der Formel (II)
(H m-N (CHR2-CHR3-O-)xR4)n (II)
wobei R2 und R3 gleich oder verschieden sind und für H oder Methyl stehen, R4 für H oder einen gesättigten, geradkettigen oder verzweig ten C1-C10-Alkylrest steht, m gleich 0, 1 oder 2, n gleich 1, 2 oder 3, m + n gleich 3 und x eine ganze Zahl von 1-15 ist, - d) gemischten Alkylierungs- und Alkoxylierungsprodukten des
Ammoniaks der Formel (III)
wobei R1, R2, R3 und R4 und x die bereits für die Formeln (I) und (II) genannten Bedeutungen haben, a gleich 0 oder 1, b gleich 1 oder 2 und c gleich 1 oder 2 ist und a + b + c gleich 3 ist, - e) Diamine der Formel (IV)
wobei R4, R5, R6 und R7 gleich oder verschieden sind und für H oder einen gesättigten, geradkettigen oder verzweigten C1-C10-Alkylrest stehen, p gleich 1, 2 oder 3 ist und r gleich 1, 2 oder 3 ist. - f) heterocyclischen, basischen Stickstoff enthaltenden Verbindungen und
- g) Ester- und/oder Lipid-spaltenden Enzymen.
4. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
als esterverseifendes Agens (i) Alkalimetallhydroxide, bevorzugt Natrium-
oder Kaliumhydroxid, Erdalkalimetallhydroxide, bevorzugt Barium oder
Calciumhydroxid, Alkalimetallhydrogencarbonate, bevorzugt Natriumhydro
gencarbonat oder Kaliumhydrogencarbonat, Alkalimetallcarbonate, bevor
zugt Soda oder Pottasche, Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze von C1-C6-
Alkoholen, bevorzugt Natrium- oder Kaliumsalze von Methanol, Ethanol,
Propanol oder tert.Butanol, oder Ammoniak eingesetzt werden.
5. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
als esterverseifendes Agens (ii) Triethylamin, Diethylamin, Propylamin, Iso
propylamin, Dipropylamin, Diisopropylamin, Tripropylamin, Triisopropyl
amin, Butylamin, Dibutylamin oder Tributylamin verwendet wird.
6. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
als esterverseifendes Agens (iii) Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanol
amin, Tris-[2-(2-hydroxyethoxy)-ethyl]amin oder 2-Methoxyethylamin ein
gesetzt werden.
7. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
als esterverseifendes Agens (iv) N-Methylethanolamin, N-Dimethylethanol
amin, N-Ethylethanolamin, N-Diethylethanolamin, N-Methyldiethanolamin,
N-Ethyldiethanolamin, 2-Dibutylaminoethanol, N-Butyldiethanolamin oder
2-(2-Dimethylamino-ethoxy)ethanol eingesetzt werden.
8. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
als esterverseifendes Agens (v) Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylen
tetramin, N,N-Dimethylpropylendiamin, Tetramethylethylendiamin, N,N'-
Dimethylethylendiamin, Propylendiamin, Dipropylentriamin, Tripropylen
tetramin, 1-Amino-3-methylaminopropan, 1-Amino-3-dimethylaminopropan
oder 1-Amino-3-diethylaminopropan eingesetzt werden.
9. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
als esterverseifendes Agens (vi) 5- oder 6-gliedrige heterocyclische Verbin
dungen eingesetzt werden, die neben ein oder zwei basischen Stickstoff-
Atomen gegebenenfalls auch noch ein oder mehrere, bevorzugt ein oder zwei
Heteroatome, bevorzugt Sauerstoff oder Schwefel, enthalten.
10. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
Morpholin, N-Methylmorpholin, N-Ethylmorpholin, Morpholinoethanol,
Piperazin, N,N-Dimethylpiperazin oder N,N-Diethylpiperazin eingesetzt
werden.
11. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
als Ester- und/oder Lipid-spaltende Enzyme (vii) Lipasen, Esterasen,
Phospholipasen, Lysophospholipasen und/oder Cutinasen eingesetzt werden.
12. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt b) verwendeten selbstdisper
gierenden Isocyanate einen Isocyanatgehalt von 1-25 Gew.-%, gerechnet als
NCO (mit einem Molekulargewicht von 42 g/mol) besitzen und erhältlich
sind durch Umsetzung in beliebiger Reihenfolge von
- A) organischen Polyisocyanaten mit einer mittleren NCO-Funktionalität von 1,8-4, 2 mit
- B) Polyalkylenoxidalkoholen, -aminen und/oder -thiolen der Formel 1,
R1R2N-(CHX-CHY-O)n-CHX-CHY-ZH (1)
wobei
n eine Zahl von 3-70 darstellt,
X und Y Wasserstoff oder Methyl bedeuten, wobei für den Fall, dass einer der Reste X oder Y Methyl darstellt, der andere Wasser stoff sein muss,
R1 und R2 unabhängig voneinander geradkettige oder verzweigte C1- C6-Alkylreste oder geradkettige oder verzweigte C1-C6-Acyl reste bedeuten, wobei für den Fall, dass R1 ein geradkettiger oder verzweigter C1-C6-Acylrest ist, R2 auch Wasserstoff sein kann, und weiterhin R1 und R2 gemeinsam auch einen -(CH2)m- Alkylenrest mit m = 4, 5, 6 oder 7 bilden können, worin eine oder zwei CH2-Gruppen durch O und/oder NH ersetzt sein können und/oder eine oder zwei CH2-Gruppen durch Methyl substituiert sein können, und
Z für O, S oder NH steht,
und gegebenenfalls - C) weiteren NCO-reaktiven Verbindungen, die anionische, kationische
und/oder potentiell anionische oder kationische Gruppen enthalten,
und gegebenenfalls - D) weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen.
13. Filzfrei ausgerüstete Wolle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) als Weichmacher Fettsäure
amide, Esterquats, quartäre Fettsäureamide, Betaine, Fettsäuresarkoside,
Aminosilicone, Polyethylenwachsemulsionen oder Siliconemulsionen ver
wendet werden.
14. Verfahren zur Filzfreiausrüstung von Wolle, dadurch gekennzeichnet, dass
die Wolle
- a) in einer Vorbehandlung mit mindestens einem esterverseifenden Agens,
- b) mit einer wässrigen Dispersion selbstdispergierender Isocyanate und
- c) dann gegebenenfalls mit einem Weichmacher behandelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung
der Wolle in Schritt a) sowie die Behandlung in Schritt b) jeweils entweder
diskontinuierlich im Ausziehverfahren oder kontinuierlich durch Tauchen,
Walzenauftrag, Foulardieren, Aufsprühen, Aufspritzen oder Lisseusenappli
kation erfolgt.
16. Verfahren zur Filzfreiausrüstung von Wolle nach Anspruch 13 oder 14, da
durch gekennzeichnet, dass die Nachbehandlungen b) und c) entweder zu
sammen vorgenommen werden oder aber zuerst c) und dann b) durchgeführt
wird.
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