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Verfahren zum Verbessern der Eigenschaften von Textilmaterialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Eigenschaften von Textilmaterialien und Formstücken aus Textilien aus Zellulose mit verbesserten Eigenschaften, wie Knitterfestigkeit, Zwirnungsbeständigkeit u. dgl.
Es ist seit langem bekannt, dass die Eigenschaften von Geweben aus Zellulose durch Behandlung mit Mitteln, die die Zelluloseketten vernetzen, verbessert werden können. Derartige Mittel verringern die Wasseraufnahmefähigkeit des Zellulosemateriales und erhöhen deren Widerstandskraft und Erholung gegen Knittern und Fälteln. Bisher wurden solche Mittel auf das Gewebe oder in bestimmten Fällen auf die rohen Fasern vor deren Spinnen zu Garn aufgebracht, worauf unmittelbar gehärtet wurde, um die Vernetzung zu bewirken.
Wenn das Fasermaterial in Form eines Gewebes behandelt wird, ist die Durchführung einer derartigen Behandlung mitunter schwierig. Gewisse Arten von Vernetzungsmitteln neigen dazu, sich in den Zwischenräumen des Gewebes abzulagern und geben dadurch Anlass zur Ausbildung einer harten Textur. Weiters sind die einzelnen Fasern bei einem Gewebe nur beschränkt aufnahmefähig für Flüssigkeiten, so dass es oft schwierig ist, eine vollständige Imprägnierung jeder Faser mit Sicherheit zu gewährleisten.
Vom Standpunkt der Erzielung einer durchgehenden Imprägnierung ist es daher in der Regel besser, die Faser als lose Masse, Decke oder als Werg zu imprägnieren. Jedoch wenn die Faser als solche behandelt und gehärtet wird, bevor sie zu Garn oder einem andern Formstück umgewandelt wurde, ist die Herstellung solcher Formstücke infolge der bei der Vernetzung immer auftretenden Verringerung der Ausdehnungsfähigkeit bzw. der Erhöhung des elastischen Rückstellvermögens sehr schwierig. Dies ist besonders der Fall bei stark gekräuselten Fasern aus regenerierter Zellulose.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Schwierigkeiten verringert bzw. vermieden durch Anwendung eines Verfahrens, das darin besteht, dass das faserige Zellulosematerial mit einem Vernetzungmittel hiefür imprägniert, sodann das imprägnierte Material in ein Formstück umgewandelt und dieses gehärtet (z. B. Ausführung der Vernetzung) wird, während es genügend unreagiertes Vernetzungsmittel trägt, um die Eigenschaften des Materials zu verbessern. Vorzugsweise wird das Härten ausgeführt, wenn nicht weniger als 30% des aufgebrachten Mittels unverändert blieben.
Der Ausdruck "Formstück", wie er in der Beschreibung verwendet wird, schliesst Körper ein, in welchen zwei oder mehrere Fäden vorsätzlich miteinander verschlungen oder anderweitig miteinander verbunden worden sind. Es ist bestimmt, gewirkte, gewebte oder nicht gewebte Stoffe (wie z. B. Filz) sowie Garne, Fäden, Seile und Kabel, sowohl aus Stapel- als auch aus endlosen Fasern einzuschliessen. Er schliesst nicht Kabel od. ähnl. Artikel ein, in welchen die Fäden bloss zueinander parallel liegen, oder lose Decken, in welchen Stapelfasern mehr oder weniger wahllos in einer ausgebreiteten Masse vorliegen.
Das Wort "Zellulose" soll einschliessen natürliche Zellulosefasern, wie Baumwolle und Leinen, regenerierte Zellulosefasern, die nach dem Viskose-, Cuprammonium-Verfahren od. dgl. hergestellt wurden.
Weiters sind damit auch Zellulosederivat-Fasern gemeint, wie z. B. Zelluloseester, wie Zelluloseacetat, - propionat und-butyrat, Zelluloseäther, wie Carboxymethyl- und Corboxyäthylcellulose, in welchen das Zellulosemolekül einen genügend grossen Anteil an freien Hydroxylgruppen enthält, damit die Vernetzung möglich ist. In der Regel sollte das Zellulosederivat einen durchschnittlichen Gehalt von nicht weniger als 1, 5 freie Hydroxylgruppen pro Anhydroglukose-Einheit aufweisen. Der genannte Ausdruck soll auch Mischungen und Verschnitte der obgenannten Zellulosefasern mit andern Fasern, wie Nylon, Polyester und Acrylfasern beinhalten, wobei der Anteil der Cellulosefasern wenigstens 50 Gew.-% ausmachen soll.
Das im Rahmen des erfindungsgem ssen Verfahrens verwendete Vernetzungsmittel kann irgend ein Mittel sein, das in der Lage ist, zwei Zelluloseketten miteinander zu verknüpfen oder zu vernetzen, welches nicht mit sich selbst bei der Lagerung oder bei der Umsetzung bei Temperaturen unter 1000 C reagiert.
Besonders geeignete Vernetzungsmittel sind die sogenannten "reagierenden" Harze. Diese an sich bekannten Harze werden deshalb als reagierende Harze bezeichnet, weil ihre hauptsächliche Wirkungsweise in der Umsetzung mit Zellulosemolekülen unter Vernetzung der Zelluloseketten gelegen ist. Sie neigen eher zur
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Polymerisation von linearen als zu dreidimensionalen Polymeren. Bei längerem Stehen oder Erhitzen unter 100 C werden sie nicht unlöslich. Diese reagierenden"Harztypen sind daher von andern (härten- den) Harzen, wie sie zur Behandlung von Textilien verwendet werden, z. B. Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten, verschieden.
Die zur Zeit am meisten verwendeten Harze dieser Type werden aus der Gruppe gewählt, die methylier- ten Methylolharnstoff, N-substituierte Methyloltriazone, Methylol N-substituierte Triazine, methylierte und nicht methylierte Methyloläthylenharnstoffe und methylierte und nicht methylierte Methylol-1, 2- propylenharnstoffe umfasst. Dimethyloläthylenharnstoff ist besonders für das erfindungsgemässe Verfahren geeignet.
Zusammensetzungen zur Verwendung beim erfindungsgemässen Verfahren enthalten normalerweise einen latenten Katalysator und das Vernetzungsmittel. Der latente Katalysator, der beim erfindung- gemässen Verfahren verwendet wird, kann irgendeine Substanz sein, die die Umsetzung zwischen dem
Vernetzungsmittel und der Zellulose bei erhöhten Temperaturen, z. B. oberhalb 1000 C, bewirkt, jedoch nicht bei den üblicherweise zum Trocknen der Fasern verwendeten Temperaturen, z. B. unter 100 C.
Diese Katalysatoren setzen üblicherweise bei erhöhten Temperaturen saure Substanzen frei, sind aber bei niedrigeren Temperaturen im wesentlichenneutral (pH5-7, 5). Beispiele solcher Substanzen sind Magnesium- chlorid (gewöhnlich in Form des Hexahydrates verwendet), Zinkfluoroborat und Magnesiumperchlorat.
Der Anteil des Vernetzungsmittels wird bestimmt vom Typ des zu behandelnden Zellulosematerials und von der Art des verwendeten Mittels. Auf jeden Fall muss soviel verwendet werden, dass eine während der Lagerung stattfindende Reaktion soviel Vernetzungsmittel übriglässt, dass beim endgültigen Härtungs- vorgang noch soviel Mittel vorhanden ist, dass eine wirksame Vernetzung erfolgen kann. Es wurde nämlich gefunden, dass auch bereits bei Temperaturen unter 100 C eine Reaktion des Vernetzungsmittels mit den
Zellulosefasern stattfindet, wenn auch ein latenter Katalysator wie MgClz verwendet wird. Die Reaktion setzt sich langsam und in verringertem Ausmasse während einer Zeitdauer von Wochen oder sogar Monaten fort, während die Fasern gelagert werden.
Schliesslich hört die Reaktion auf, und die Fasern reagieren nicht weiter, es sei denn, die Temperatur wird wesentlich erhöht. Wenn der Anteil des auf die Faser aufgebrachten Mittels zu gering ist, dass nach dem beim Lagern erreichten "Dauerzustand" genügend Mittel verbleibt, das nicht reagiert hat, ist es nicht möglich, permanente Falten in die Kleidungsstücke einzubringen. Wenn anderseits zuviel Harz zugesetzt wird, wird die Faser nach dem Härten brüchig und ihr Abriebwiderstand verschlechtert. Allgemein sollte zwischen etwa 4% bis etwa 20% des Mittels, bezogen auf das Gewicht des Zellulosematerials verwendet werden.
Als Beispiel, wie der Anteil vorzugsweise innerhalb dieses Bereiches variiert werden kann, sei ein solcher für 100% Baumwollfaser von 4 bis 10% Vernetzungsmittel und ein solcher von 9 bis 18% für 100% Viskoserayon genannt.
Die physikalische Form des faserigen Materiales, in welcher es mit dem Vernetzungsmittel behandelt wird, kann beträchtlichen Variationen unterliegen. Es kann als Stapelfaser, als endlose Fäden oder Kabel behandelt werden.
Jede beliebige Behandlungstechnik kann angewendet werden. Zum Beispiel können Stapelfasern besprüht werden, wenn sie in Form einer Decke vorliegen. Werg kann durch ein Bad durchlaufen gelassen werden oder in geflochtener Form gelegt und besprüht werden. Endlose Fäden können durch ein Bad geleitet werden oder auf Walzen gewickelt werden, über welche die Behandlungslösung geleitet wird.
Regenerierte Zellulosefasern werden vorzugsweise behandelt, wenn sie sich noch im Gelzustand befinden, und sodann ausgepresst, dass der Flüssigkeitsgehalt unter der Gelwasserquellung liegt.
Das Vernetzungsmittel wird gewöhnlich als wässerige Lösung aufgebracht, wobei die Lösung 4 bis 25% des Mittels und 10-50% an Katalysatoren, bezogen auf das Gewicht des Mittels, enthält. Die Vernetzungslösung kann verschiedene Textilbehandlungsmittel, wie Griffbildner, Schmiermittel und wasserabweisend machende Mittel sowie das Vernetzungsmittel und den Katalysator enthalten. Diese andern Mittel wirken in der üblichen Weise, d. h., ihre Funktion ist dieselbe, als wie wenn kein Vernetzungsmittel vorhanden wäre. Nach der Imprägnierung wird das Textilmaterial gewöhnlich abgepresst, dass es den gewünschten Gehalt aufweist. Es wird dann durch Erwärmen getrocknet, wobei beachtet werden muss, dass die Trocknungstemperatur unter 100 C gehalten wird. Die Trocknungsdauer ist gewöhnlich 20 sec bis 2 h.
Hernach wird die Faser in der gewünschten Zeitdauer gelagert, bevor sie zu Garnen, Geweben oder andern Textilformstücken verarbeitet wird. Sie kann sodann weiter als Formstück gelagert werden, solange als es erwünscht ist.
Es muss Vorsorge getroffen werden, dass das imprägnierte Material nicht bei unverhältnismässig hohen Temperaturen, z. B. oberhalb 1000 C gelagert wird. Dies ist jedoch keine störende Beschränkung, weil die üblichen Lagertemperaturen sogar in tropischen Ländern 100 C nicht erreichen.
Selbstverständlich sollten an derart behandelten Fasern oder Formkörpern keine Reinigungsbehandlungen vor dem Härten durchgeführt werden. In manchen Fällen mag es wünschenswert sein, auf die behandelten Fasern eine Schlichte aufzubringen, um während der Handhabung einen Verlust an Vernetzungs- mittel zu vermeiden.
Wenn eine Schlichte aufgebracht wird, sollte sie in einer Menge von etwa 14, 2 bis 113, 4 g/453, 6 g Fasern angewendet werden.
Wenn der Formkörper gehärtet werden soll, wird er durch Sprühen, Bedampfen oder in einer sonstigen üblichen Weise befeuchtet, bis der Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 20-100% des Gewichtes der trockenen
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Faser gestiegen ist. Er wird dann durch Erhitzen auf etwa 130-1700 C während 3-20 min gehärtet. Falls die Faser in Form eines Gewebes vorliegt, kann es erwünscht sein, es vor dem Härten zu pressen, oder das Pressen und das Härten kann gleichzeitig durchgeführt werden.
Die Erfindung soll nun an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert werden, wobei die Prozentangaben, falls nicht andersartig angegeben, Gew.-% bedeuten.
Beispiel 1 : Nichtgetrocknete regenerierte Zellulosestapelfasern (3 Denier, Stapelfaserlänge 5, 08 cm) mit einer Gelwasserquellung von 140% wurden mit einer wässerigen Lösung imprägniert, die 16% Di-
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betrug. Die Faser wurde dann auf 78% Feuchtigkeitsgehalt abgequetscht und bei 80 C getrocknet. Es wurde festgestellt, dass die Faser 12, 5% Dimethyloläthylenharnstoff enthielt, wovon 90% durch Spülen in kaltem Wasser entfernt werden konnten, was anzeigt, dass nicht mehr als 10% chemisch an die Faser gebunden waren.
Die Faser hatte zu diesem Zeitpunkt eine Festigkeit von 2, 4 g/den und eine Dehnung von 17%. Ein unbehandeltes Kontrollmuster besass eine Festigkeit von 2, 5 g/den und eine Dehnung von 18%. Wenn jedoch bei 150'C gehärtet wurde, hatte die behandelte Faser eine Festigkeit von 2, 0 g/den und eine Dehnung von 7%. Dies zeigt, dass die behandelte, jedoch nicht gehärtete Faser in Textilapparaturen ebenso gehandhabt werden kann, wie unbehandelte Faser, jedoch viel leichter als gehärtete.
Die nur getrocknete Faser wurde zu einem Garn mit Garnzahl 30's verarbeitet, welches mit einer Schlichte besprüht wurde, dass das Harz nicht entfernt werden kann. Ein Teil des Garnes wurde zu einem Hemdenstoff gewebt, welcher dadurch gehärtet wurde, indem man ihn über erhitzte Kalanderwalzen bei 150o C führte. Der Zeitraum zwischen Behandlung der Faser und Härtung des Gewebes betrug 4 Wochen.
Das Gewebe hatte eine Monsanto Faltrückbildung von 260 (Summe der Messungen parallel zur Kettund Schussrichtung). Ein Kontrollgewebe besass eine Faltrückbildung von 200 .
Beispiel 2 : Ein zweiter Teil des Garnes aus behandelten Fasern nach Beispiel l wurde zu Knäueln gewickelt und in einem Ofen während 10 min bei 145 C gehärtet. Im gehärteten Zustand hatte das Garn eine permanente Zwirnung, jedoch konnten einzelne Fasern aus dem Ende des Garnes ohne Schwierigkeiten entfernt werden. Die dem Garn verliehene Zwirnung war gegen wiederholtes Waschen stabil.
Beispiel 3 : Gekräuselte Viskosestapelfaser (5i Denier, Stapelfaserlänge 7, 62 cm) wurde wie in Beispiel l behandelt, wobei das Bad 12% Dimethyloläthylenharnston, 2% MgClz. 6HsO, 0, 3% Polyäthylen-
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Faser wurde nur bei 800 C getrocknet.
Ein Teil dieser Faser wurde zu einem Garn mit Garnzahl 8's versponnen. Ein Teil des Garnes wurde zu einem Garn verarbeitet, in dem 2 Garne mit Garnzahl 8's gefacht wurden und aus diesem ein Stoffquadrat gewebt. Der Stoff wurde durch Besprühen mit einem feinen Wassernebel auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 40% gebracht, sodann in offener Breite auf einem Spannrahmen während 3 min bei 160 C gehärtet. Der Stoff besass einen wolleähnlichen Griff mit hoher Faltbeständigkeit und war gegenüber Waschen dimensionsstabil. Der Monsanto Faltrückbildungswinkel war 270 (Summe der Messungen parallel zur Kett- und Schussrichtung).
Beispiel 4 : Ein Teil der Faser aus Beispiel 3 wurde mit reiner Wolle 50 : 50 vermischt und zu einem Garn verarbeitet, indem zwei Garne mit einer Garnzahl 8's gefacht wurden und dieses zu einem Stoff verwebt, der wie in Beispiel 3 gehärtet wurde. Es war schwierig, diesen Stoff von einem solchen gleichen Aufbaues aus 100% Wolle zu unterscheiden. Es besass hohe Faltbeständigkeit und Faltrückbildung sowie gute Dimensionsstabilität beim Waschen.
Beispiel 5 : Ein Teil des Garnes mit Garnzahl 8's aus Beispiel 3 wurde zu einer Kettfadenschar mit alternierenden Fäden aus Wollgarn (Garnzahl 8's) verarbeitet. Ein Gewebe mit Panamabindung wurde hergestellt, in welchem die Schussfäden in gleicher Weise alternierten wie in der Kette. Der Stoff wurde auf 30% Feuchtigkeitsgehalt gebracht und sodann auf einem Spannrahmen während 4 min bei 1500 C gehärtet. Dieser Stoff besass ausgezeichnete Faltbeständigkeit und Faltrückbildung und zeigte hohe Volumen- und Dimensionsstabilität nach dem Waschen.
Beispiel 6 : Die in den Beispielen 3,4 und 5 vorgenommenen Versuche wurden wiederholt, wobei an Stelle des Dimethyloläthylenharnstoffes 12% eines N-substituierten Dimethyloltriazins verwendet wurden.
Es wurden fast identische Ergebnisse erzielt.
Beispiel 7 : Gekräuselte spinngefärbte Viskoserayonfaser von 15 Denier und 7, 62 cm Länge wurde wie im Beispiel l mit einem Bad behandelt, das 6% Dimethyloläthylenhamstoff, 1, 2% MgC1 . 6H O, 0, 3% Polyäthylenglykolstearat, 1% eines wasserabweisenden Mittels auf Silikonbasis und 0, 2% Katalysator für das Silikon enthielt. Die Faser wurde nur bei 80 C getrocknet, geöffnet, geballt und während 6 Wochen gelagert. Am Ende dieses Zeitraumes wurde gefunden, dass die Faser 4, 5% Harz enthielt, wovon 75% durch Spülen mit heissem Wasser entfernt werden konnten.
Die Faser wurde vom Lager entnommen und zu Garn mit Garnzahl 2's verarbeitet.
Ein Teil des Garnes wurde mit Garn aus (Garnzahl 2's) Wolle derselben Farbe doubliert. Dieses verschnittene Garn wurde zu einem Streifen eines mit Florschlingen versehenen Teppichs verarbeitet. Ein Latexbinder wurde zur Festigung des Teppichs aufgebracht. Der Latexbinder wurde getrocknet und gleichzeitig die das Vernetzungsmittel enthaltenden Fasern durch 10 min Erhitzen auf 145 C gehärtet.
Die Schlingen der Teppichoberfläche widerstanden der Rückdrehung sogar noch Shampoobehandlung.
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Der Teppich hatte hohes Federungsvermögen und gute Deckfähigkeit.
Beispiel 8 : Zwei Proben des Rayongarnes von Beispiel 7 wurden miteinander zu einem Garn mit
Garnzahl 2's doubliert und zu einem Teppichstreifen wie in Beispiel 7 verarbeitet.
Nach Härtung hatte dieses Muster praktisch dasselbe Aussehen, Federungsvermögen und Rückdrehungs- widerstand wie die Wollemischung.
Beispiel 9 : Ein Teil des doublierten Garnes mit Garnzahl 2's von Beispiel 8 wurde zu einem Teppich vom Chenille-Typ mit aufgeschnittenem Flor verarbeitet. Der fertige Teppich wurde durch 10 min
Erhitzen in einem Ofen bei 145 C gehärtet. Die Chenille wurde gebürstet, um die einzelnen Büschel zu trennen, und bei der Prüfung zeigte sich, dass die Fasern nicht nur gekräuselt, sondern auch verzwirnt blieben, infolge der Vernetzung im Zwirnungsstadium.
Die Teppich-Oberfläche war ausserordentlich voluminös und besass hohes Federungsvermögen und gute Deckfähigkeit, sogar nach mehrmaligem Waschen.
Beispiel 10 : Eine Decke aus Upland-Baumwolle mit einer Stapelfaserlänge von 2, 7 cm wurde mit einem Bad geklotzt, so dass 100 Gew.-% Flüssigkeit den Fasern verblieb, wobei das Bad 11, 4% Triazonacetal, 1, 5% MgCI2. 6H2O, 3% Polyäthylenemulsion (Erweicher) und 2% einer Silikonemulsion (40%
Feststoff) enthielt. Die Faser wurde bei 80 C getrocknet, 4 Wochen gelagert und sodann zu einem Stoff mit Oxford-Bindung verarbeitet. Der Stoff wurde mit Wasser besprüht, um ihm einen Feuchtigkeitsgehalt von 50% zu verleihen und sodann mit einem heissen Eisen gepresst, worauf er während 5 min in einem auf 140 C erhitzten Ofen verblieb. Das Material zeigte sehr gute Faltrückbildungscharakteristiken.
Beispiel 11 : Eine Mischung bestehend aus 75% spinngefärbter Viskoserayonstapelfaser (3 Denier,
Faserlänge 5, 08 cm) und 25% Zelluloseacetatstapelfaser (3 Denier, Faserlänge 5, 08 cm) wurde mit einem wässerigen Bad behandelt, das 15% Dimethyloläthylenharnstoff, 2, 25% MgCl. 6H2O, 5 % eines thermoplastischen Acrylpolymer Ausrüstungsmittel, 0, 3% Polyvinylalkohol, 4, 0% eines wasserabweisenden Mittels auf Silikonbasis, 0, 8% Katalysator für das Silikon und als Rest Wasser enthielt.
Die Faser wurde auf 90% Feuchtigkeitsgehalt abgequetscht und bei 30 C getrocknet. Nach 6 Monaten wurde sie zu einem Stoff verarbeitet, befeuchtet und bei 130 C gepresst. Der Stoff zeigte gute Knittererholung.
Eine Betrachtung der Beschreibung zeigt, dass die Erfindung eine bequeme Methode zur Herstellung von Textilformkörpern mit verbesserten Eigenschaften schafft. Sie besitzt vielseitige Anwendungsmöglichkeiten in der gesamten Textilindustrie. Bei der Herstellung von knitterfesten Stoffen für Bekleidung u. ähnl. Zwecke erhält man die Knitterfestigkeit unter Vermeidung der oft ungleichmässigen Behandlung, wenn man fertige Stoffe behandelt. Zu gleicher Zeit vermeidet die Erfindung die übermässige Bildung sehr kurzer Fäden, wobei auch die Bildung von zerbrochenen Fäden verringert wird, wenn gehärtete, vernetzte Fasern auf Webstühlen oder andern Textilmaschinen verarbeitet werden.
Eines der bevorzugten Merkmale der Erfindung ist darin gelegen, dass sie gestattet, einen hohen Zwirnungsgrad im Garn in jeder Stufe der Herstellung des Garnes oder mehr komplexer Textilgebilde aus diesen Garnen festzuhalten. Zu gleicher Zeit gestattet sie, die Verarbeitungsfähigkeit von unbehandelter Faser beizubehalten bis sehr nahe zum Augenblick des letzten Gebrauches derselben. Dies ist besonders wertvoll bei der Teppichherstellung, wo es erforderlich ist, einen hohen Zwirnungsgrad in sehr schwere Garne einzubringen, wo es aber anderseits unerwünscht ist, flüssige Behandlungsmittel auf das Garn als solches oder in Form von Teppichstreifen aufzubringen.
Bei Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens werden diese Schwierigkeiten überwunden, weil das Teppichgarn aus reaktiver Faser hergestellt und als Garn gehärtet wird, oder das Garn wird zu Teppichen verarbeitet und in dieser Form gehärtet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Verbessern der Eigenschaften von Textilmaterialien (z. B. der Knitterfestigkeit, Zwirnbeständigkeit u. dgl. ), dadurch gekennzeichnet, dass faseriges Zellulosematerial mit einem Vernetzungsmittel imprägniert, dieses imprägnierte Material zu Textilformkörpern verarbeitet und gehärtet wird, während es genügend nicht umgesetztes Vernetzungsmittel für die Verbesserung der Eigenschaften des Materiales trägt.
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Process for improving the properties of textile materials
The invention relates to a method for improving the properties of textile materials and shaped pieces made of textiles made of cellulose with improved properties, such as crease resistance, resistance to twisting and the like. like
It has long been known that the properties of tissues made of cellulose can be improved by treatment with agents which crosslink the cellulose chains. Such agents reduce the water absorption capacity of the cellulose material and increase its resistance and recovery against creasing and creasing. Heretofore, such agents have been applied to the fabric or, in certain cases, to the raw fibers prior to spinning them into yarn, followed by immediate curing to effect crosslinking.
When the fiber material is treated in the form of a woven fabric, it is sometimes difficult to carry out such treatment. Certain types of crosslinking agents tend to be deposited in the interstices of the fabric and thereby give rise to the formation of a hard texture. Furthermore, the individual fibers in a fabric are only able to absorb liquids to a limited extent, so that it is often difficult to guarantee complete impregnation of each fiber with certainty.
Therefore, from the standpoint of achieving continuous impregnation, it is usually better to impregnate the fiber as a loose mass, blanket or tow. However, if the fiber as such is treated and cured before it has been converted into yarn or another shaped piece, the production of such shaped pieces is very difficult due to the reduction in the extensibility or the increase in the elastic resilience that always occurs during crosslinking. This is particularly the case with highly curled fibers made from regenerated cellulose.
According to the present invention, these difficulties are reduced or avoided by using a method which consists in impregnating the fibrous cellulose material with a crosslinking agent for this purpose, then converting the impregnated material into a molding and hardening it (e.g. carrying out the crosslinking) while it carries enough unreacted crosslinking agent to improve the properties of the material. Preferably, curing is carried out when not less than 30% of the agent applied remains unchanged.
The term "shaped piece" as used in the description includes bodies in which two or more threads have intentionally been intertwined or otherwise connected to one another. It is intended to include knitted, woven or non-woven fabrics (such as felt) as well as yarns, threads, ropes and cables, both of staple and continuous fibers. It does not include cables or similar. Articles in which the threads are merely parallel to each other, or loose blankets in which staple fibers are more or less randomly present in a spread out mass.
The word "cellulose" is intended to include natural cellulose fibers such as cotton and linen, regenerated cellulose fibers that have been produced using the viscose, cuprammonium process or the like.
Furthermore, cellulose derivative fibers are also meant, such as. B. cellulose esters, such as cellulose acetate, - propionate and butyrate, cellulose ethers such as carboxymethyl and Corboxyäthylcellulose, in which the cellulose molecule contains a sufficiently large proportion of free hydroxyl groups so that crosslinking is possible. As a rule, the cellulose derivative should have an average content of not less than 1.5 free hydroxyl groups per anhydroglucose unit. The expression mentioned is also intended to include mixtures and blends of the aforementioned cellulose fibers with other fibers, such as nylon, polyester and acrylic fibers, the proportion of cellulose fibers being intended to make up at least 50% by weight.
The crosslinking agent used in the context of the process according to the invention can be any agent which is able to link or crosslink two cellulose chains with one another and which does not react with itself during storage or during reaction at temperatures below 1000.degree.
Particularly suitable crosslinking agents are the so-called "reactive" resins. These resins, which are known per se, are referred to as reactive resins because their main mode of action is to react with cellulose molecules with crosslinking of the cellulose chains. They are more prone to
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Polymerization of linear rather than three-dimensional polymers. They do not become insoluble on prolonged standing or heating below 100 C. These reactive "resin types are therefore different from other (hardening) resins such as those used to treat textiles, for example urea-formaldehyde or melamine-formaldehyde condensation products.
The currently most widely used resins of this type are selected from the group comprising methylated methylolurea, N-substituted methyloltriazone, methylol N-substituted triazines, methylated and unmethylated methylolethyleneureas and methylated and unmethylated methylol-1,2-propyleneureas . Dimethylolethylene urea is particularly suitable for the process according to the invention.
Compositions for use in the process of the invention normally contain a latent catalyst and the crosslinking agent. The latent catalyst that is used in the process according to the invention can be any substance that the reaction between the
Crosslinking agents and the cellulose at elevated temperatures, e.g. B. above 1000 C, but not at the temperatures typically used for drying the fibers, e.g. B. below 100 C.
These catalysts usually release acidic substances at elevated temperatures, but are essentially neutral at lower temperatures (pH 5-7.5). Examples of such substances are magnesium chloride (usually used in the form of hexahydrate), zinc fluoroborate and magnesium perchlorate.
The proportion of the crosslinking agent is determined by the type of cellulosic material to be treated and the type of agent used. In any case, enough must be used that a reaction taking place during storage leaves enough crosslinking agent that there is still enough agent available in the final curing process for effective crosslinking to take place. It has been found that even at temperatures below 100 C a reaction of the crosslinking agent with the
Cellulose fiber takes place when a latent catalyst such as MgCl2 is also used. The reaction continues slowly and to a lesser extent over a period of weeks or even months while the fibers are stored.
Eventually the reaction stops and the fibers stop reacting unless the temperature is increased significantly. If the proportion of the agent applied to the fiber is too small to leave enough agent that has not reacted after the "permanent state" achieved during storage, it is not possible to introduce permanent creases into the garments. On the other hand, if too much resin is added, the fiber becomes brittle after curing and its abrasion resistance deteriorates. Generally between about 4% to about 20% of the composition based on the weight of the cellulosic material should be used.
An example of how the proportion can preferably be varied within this range is one for 100% cotton fiber from 4 to 10% crosslinking agent and one from 9 to 18% for 100% viscose rayon.
The physical form of the fibrous material in which it is treated with the crosslinking agent can vary considerably. It can be treated as staple fiber, endless threads or cables.
Any treatment technique can be used. For example, staple fibers can be sprayed if they are in the form of a blanket. Tow can be passed through a bath or laid in a braided form and sprayed. Endless threads can be passed through a bath or wound on rollers over which the treatment solution is passed.
Regenerated cellulose fibers are preferably treated when they are still in the gel state, and then pressed out so that the liquid content is below the gel water swelling.
The crosslinking agent is usually applied as an aqueous solution, the solution containing 4 to 25% of the agent and 10-50% of catalysts, based on the weight of the agent. The crosslinking solution can contain various textile treatment agents, such as handle-forming agents, lubricants and water-repellent agents, as well as the crosslinking agent and the catalyst. These other agents act in the usual manner; that is, their function is the same as if no crosslinking agent were present. After the impregnation, the textile material is usually pressed so that it has the desired content. It is then dried by heating, taking care that the drying temperature is kept below 100 ° C. The drying time is usually 20 seconds to 2 hours.
The fiber is then stored for the desired period of time before it is processed into yarns, fabrics or other textile fittings. It can then continue to be stored as a fitting for as long as is desired.
Care must be taken that the impregnated material is not exposed to disproportionately high temperatures, e.g. B. is stored above 1000 C. However, this is not a disturbing restriction because the usual storage temperatures do not reach 100 C even in tropical countries.
It goes without saying that no cleaning treatments should be carried out on fibers or shaped bodies treated in this way before curing. In some cases it may be desirable to apply a size to the treated fibers to avoid loss of crosslinking agent during handling.
If a size is applied, it should be used in an amount of about 14.2 to 113.4 g / 453.6 g fibers.
If the shaped body is to be cured, it is moistened by spraying, steaming or in any other conventional manner until the moisture content is about 20-100% of the weight of the dry one
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Fiber has risen. It is then cured by heating to about 130-1700 C for 3-20 minutes. If the fiber is in the form of a woven fabric, it may be desirable to press it before curing, or the pressing and curing can be carried out simultaneously.
The invention will now be explained in more detail with reference to the following examples, the percentages, unless otherwise indicated, mean% by weight.
Example 1: Non-dried regenerated cellulose staple fibers (3 denier, staple fiber length 5.08 cm) with a gel water swelling of 140% were impregnated with an aqueous solution containing 16% di-
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amounted to. The fiber was then squeezed to 78% moisture content and dried at 80 ° C. The fiber was found to contain 12.5% dimethylolethylene urea, 90% of which could be removed by rinsing in cold water, indicating that no more than 10% was chemically bonded to the fiber.
The fiber at this point had a strength of 2.4 g / den and an elongation of 17%. An untreated control had a strength of 2.5 g / den and an elongation of 18%. However, when cured at 150 ° C., the treated fiber had a tenacity of 2.0 g / den and an elongation of 7%. This shows that the treated but not cured fiber can be handled in textile equipment in the same way as untreated fiber, but much lighter than cured fiber.
The only dried fiber was processed into a yarn with a yarn count of 30, which was sprayed with a size that the resin cannot be removed. Part of the yarn was woven into a shirt fabric, which was hardened by passing it over heated calender rolls at 150 ° C. The period between treatment of the fiber and curing of the fabric was 4 weeks.
The fabric had a Monsanto crease recovery of 260 (sum of measurements parallel to the warp and weft directions). A control fabric had a wrinkle recovery of 200.
Example 2: A second part of the yarn made from treated fibers according to Example 1 was wound into balls and cured in an oven at 145 ° C. for 10 minutes. In the cured state the yarn had a permanent twist, but individual fibers could be removed from the end of the yarn without difficulty. The twist imparted to the yarn was stable against repeated washing.
Example 3: Crimped viscose staple fiber (5i denier, staple fiber length 7, 62 cm) was treated as in Example 1, the bath being 12% dimethylolethylene urinary clay, 2% MgCl2. 6HsO, 0.3% polyethylene
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Fiber was only dried at 800C.
A portion of this fiber was spun into an 8-number yarn. Part of the yarn was made into a yarn in which 2 yarns with a yarn count of 8 were pinned and a square of fabric was woven from this. The fabric was brought to a moisture content of 40% by spraying it with a fine mist of water, then cured in the open width on a tenter frame for 3 minutes at 160 ° C. The fabric had a wool-like feel with high folding resistance and was dimensionally stable to washing. The Monsanto crease recovery angle was 270 (sum of measurements parallel to the warp and weft directions).
Example 4: Part of the fiber from Example 3 was mixed 50:50 with pure wool and made into a yarn by pleating two yarns with a yarn count of 8 and weaving this into a fabric which was cured as in Example 3. It was difficult to distinguish this fabric from such a similar structure made of 100% wool. It had high wrinkle resistance and wrinkle recovery, and good dimensional stability in washing.
Example 5: Part of the yarn with a yarn count of 8 from Example 3 was processed into a warp thread sheet with alternating yarns of wool yarn (yarn count 8). A fabric with a Panama weave was made in which the weft threads alternated in the same way as in the warp. The fabric was brought to 30% moisture content and then cured on a tenter frame for 4 minutes at 1500 ° C. This fabric was excellent in wrinkle resistance and wrinkle recovery, and showed high volume and dimensional stability after washing.
Example 6: The experiments carried out in Examples 3, 4 and 5 were repeated, with 12% of an N-substituted dimethyloltriazine being used instead of the dimethylolethyleneurea.
Almost identical results were obtained.
Example 7: Crimped spun-dyed viscose rayon fiber of 15 denier and 7.62 cm in length was treated as in Example 1 with a bath containing 6% dimethylolethylene urea, 1.2% MgCl. 6H O, 0.3% polyethylene glycol stearate, 1% of a silicone-based water repellent and 0.2% catalyst for the silicone. The fiber was only dried at 80 ° C, opened, balled and stored for 6 weeks. At the end of this period, the fiber was found to contain 4.5% resin, 75% of which could be removed by rinsing with hot water.
The fiber was removed from the store and processed into yarn with a yarn count of 2.
Part of the yarn was doubled in with yarn made from (yarn count 2's) wool of the same color. This cut yarn was made into a strip of loop pile carpet. A latex binder was applied to hold the carpet in place. The latex binder was dried and at the same time the fibers containing the crosslinking agent were cured by heating at 145 ° C. for 10 minutes.
The loops of the carpet surface withstood the reverse rotation even after shampooing.
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The carpet had high resilience and good coverage.
Example 8: Two samples of the rayon yarn from Example 7 were combined into a yarn with
Yarn number 2 doubled and processed into a carpet strip as in Example 7.
When cured, this pattern had practically the same appearance, resilience, and reverse rotation resistance as the wool blend.
Example 9: A portion of the doubled yarn with a yarn count of 2 from Example 8 was processed into a carpet of the chenille type with a cut pile. The finished carpet was 10 min
Heat hardened in an oven at 145 C. The chenille was brushed to separate the individual tufts, and the test showed that the fibers not only curled but also remained twisted due to the crosslinking in the twisting stage.
The carpet surface was extraordinarily voluminous and possessed high resilience and good coverage, even after repeated washing.
Example 10: A blanket made of Upland cotton with a staple fiber length of 2.7 cm was padded with a bath so that 100% by weight of liquid remained in the fibers, the bath 11.4% triazonacetal, 1.5% MgCl2. 6H2O, 3% polyethylene emulsion (softener) and 2% of a silicone emulsion (40%
Solid). The fiber was dried at 80 ° C., stored for 4 weeks and then processed into a fabric with an Oxford weave. The fabric was sprayed with water to give it a moisture content of 50% and then pressed with a hot iron, whereupon it was left in an oven heated to 140 ° C. for 5 minutes. The material showed very good wrinkle recovery characteristics.
Example 11: A mixture consisting of 75% spun-dyed viscose rayon staple fiber (3 denier,
Fiber length 5.08 cm) and 25% cellulose acetate staple fiber (3 denier, fiber length 5.08 cm) was treated with an aqueous bath containing 15% dimethylolethylene urea, 2.25% MgCl. 6H2O, 5% thermoplastic acrylic polymer finishing agent, 0.3% polyvinyl alcohol, 4.0% silicone water repellent, 0.8% catalyst for the silicone and the balance water.
The fiber was squeezed to 90% moisture content and dried at 30 ° C. After 6 months it was made into a fabric, moistened and pressed at 130 ° C. The fabric showed good wrinkle recovery.
A consideration of the description shows that the invention provides a convenient method for producing textile moldings with improved properties. It has a wide range of applications in the entire textile industry. In the manufacture of crease-resistant fabrics for clothing and the like. similar Purposes, the crease resistance is obtained while avoiding the often uneven treatment when treating finished fabrics. At the same time, the invention avoids the excessive formation of very short threads, and the formation of broken threads is also reduced when hardened, crosslinked fibers are processed on looms or other textile machines.
One of the preferred features of the invention is that it allows a high degree of twist to be retained in the yarn at any stage in the manufacture of the yarn, or more complex fabrics from these yarns. At the same time it makes it possible to maintain the processability of untreated fiber until very close to the moment of its last use. This is particularly valuable in carpet manufacture, where it is necessary to introduce a high degree of twist into very heavy yarns, but where it is on the other hand undesirable to apply liquid treatment agents to the yarn as such or in the form of carpet strips.
When using the method according to the invention, these difficulties are overcome because the carpet yarn is produced from reactive fibers and cured as a yarn, or the yarn is processed into carpets and cured in this form.
PATENT CLAIMS:
1. A method for improving the properties of textile materials (e.g. the crease resistance, resistance to twisting, etc.), characterized in that fibrous cellulose material is impregnated with a crosslinking agent, this impregnated material is processed into textile moldings and cured, while there is enough unreacted Crosslinking agents to improve the properties of the material.