Verfahren zum permanenten Weichmachen von Acrylfasern und gemäss diesem
Verfahren veredeltes Textilgut
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum permanenten Weichmachen von Acrylfasern mittels einem Polyquaternärammoniumsalz, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Acrylfasern mit einer wässrigen Dispersion imprägniert, die ein Lösungsmittel für die Fasersubstanz sowie ein polymeres Polyquater närammoniumsalz, das durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit einer Verbindung der Formel
RCOHN-(Alkylen NH-)nCOR erhalten wird, worin RCO einen Acylrest einer Fettsäure mit mindestens 18 C-Atomen und n mindestens 2 bedeuten, enthält, und das Textilgut trocknet.
Bisher wurden verschiedene Verfahren angewendet, um Polyacrylnitrilfasern und besonders den in letzter Zeit entwickelten Acrylmischfasern mit Mikrokräusel sowie daraus hergestelltem Textilgut, das auffallend harten Griff aufweist, weichen Griff zu verleihen. Durch Ausiüstverfahren, in denen grosse Mengen von Weichmachern wie Alkylpyridinsalze, Alkylchromylchloride, Silicon oder Octadecyläthylenharnstoff angewendet werden, kann wohl ein weicher Griff dieses Textilguts erzielt werden, doch ist dessen Verwendbarkeit durch die geringen Wasch- und Chemischreinigungsechtheiten beschränkt. Dies gilt im besonderen für Wirkwaren, deren Formbeständigkeit durch das Waschen so beeinträchtigt wird, dass sie praktisch unverwendbar werden.
Die Ursache dieser Nachteile ist die unterschiedliche Weichmachermenge, die beim Waschen oder bei der chemischen Reinigung entfernt bzw. auf der Faser zurückgehalten wird. Dadurch verändert sich die Texturierung ganz erheblich.
Ein Verfahren zum Ausrüsten von Acrylfasern mit weichem Griff ist im französischen Patent Nr. 1 132 051 beschrieben, in welchem Epoxygruppen enthaltende Quaternärammoniumverbindungen als Weichmacher verwendet werden. Diese Verbindungen werden als niedrigmolekulare Verbindungen in wässriger Lösung auf der Faser aufgebracht, wodurch sie nur mechanisch an der Faser haften. Das so behandelte Textilgut wird sodann bei hoher Temperatur nachbehandelt, um die Ammoniumverbindung auf der Faser zu polymerisieren und dadurch besser zu fixieren. Dies hat jedoch häufig Faserschäden durch die starke Hitzebeanspruchung zur Folge.
Vorteile des Verfahrens der vorliegenden Erfindung dem vorerwähnten Verfahren gegenüber sind sowohl die wesentlich niedrigere Behandlungstemperatur bei der das Imprägnieren mit der erfindungsgemässen Dispersion erfolgt, und daher viel schonendere Behandlung des Textilguts, als auch, dass sich durch Anwendung des polymeren Polyquaternärammoniumsalzes eine Nachbehandlung, wie sie beim Verfahren des französischen Patents 1 132 051 erforderlich ist, erübrigt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die gemeinsame Anwendung des polymeren Polyquaternärammoniumsalzes mit einem Fasersubstanzlösungsmittel die chemische Reaktion zwischen dem kationaktiven Ammoniumsalz und den sauren Gruppen der Acrylfaser gefördert wird, wodurch der Weichmacher an die Faser chemisch gebunden wird, was einen wesentlichen Einfluss auf die Echtheiten der Ausrüstung hat.
Das Fasersubstanzlösungsmittel bewirkt eine Quellung der Faseroberfläche, welche dieselbe für das Ammoniumsalz durchlässig macht, was mit der nachfolgenden Trocknung des behandelten Textil guts ebenfalls der besseren Fixierung des Weichmachers an der Faser dient.
Ein weiteres Verfahren zum Weichmachen von Acrylfasern wird im französischen Patent 1 338 270 beschrieben. Darin wird ein Siliconweichmacher mit einem Fasersubstanzlösungsmittel zur Anwendung gebracht. Wie im Verfahren der vorliegenden Erfindung dient auch hier das Fasersubstanzlösungsmittel dazu, die Faser durch-Quellen der Faseroberfläche für den Weichmacher durchlässig zu machen. Der in diesem Verfahren angewendete Siliconweichmacher hat jedoch nur sehr geringe Faseraffinität. Es handelt sich hier um eine im wesentlichen mechanische Fixierung auf der Faser.
Der Vorteil des Verfahrens der vorliegenden Erfindung liegt in der Verwendung des kationaktiven polymeren Polyquarternärammoniumsalzes, das mit den sauren Gruppen der Acrylfaser chemisch reagiert. Diese chemische Reaktion wird durch die Anwesenheit des Fasersubstanzlösungsmittels, das gleichzeitig auch ein Lösungsmittel für das Ammoniumsalz ist, gefördert.
Dank dieser chemischen Bindung des Weichmachers an die Faser besitzt nach dem erfindungsgemässen Verfahren ausgerüstetes Textilgut weichen Griff mit permanenter Wasch- und Chemischreinigungsechtheit. Ferner kann es ohne Verlust des weichen Griffs bei Temperaturen bis zu 1000 C gefärbt werden.
Die durch das erfindungsgemässe Verfahren zu behandelnden Fasern umfassen Acrylfasern und Acrylmischfasern, hergestellt aus Acrylnitril-Homopolymeren, Copolymeren mit mehr als 85 Gewichtsprozent Acrylnitril und Mischungen dieser Polymere, sowie Uniund Mischgewebe aus den erwähnten Acrylfasern mit anderen Faserarten. Das Textilgut kann in Form von Stapelfasern oder Endlosgarnen, Grobgarn, Web- und Wirkwaren oder dergleichen vorliegen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung beruht auf der Zusammenwirkung eines polymeren Polyquater närammoniums alzes mit einem Acrylfaserlösungsmittel in wässeriger Behandlungsdispersion, wodurch Fasern der vorerwähnten Arten und Formen unter schonenden Verfahrensbedingungen permanenten weichen Griff erhalten.
18 Kohlenstoffatome oder mehr enthaltende Fettsäuren, die bei der Herstellung der zu verwendenden Polyquaternärammoniumsalze in Frage kommen, sind u. a. gesättigte Fettsäuren wie
Stearinsäure C17H5COOH, n-Nonadecylsäure ClsH37COOH,
Arachidsäure Cr9Hs9COOH, n > Heneicosansäure C20H41COOH,
B ehensäure C21Hd3COOH, n-Tricosansäure C22H45COOH,
Lignocerinsäure C23H47COOH, n-Pentacosansäure Cz4H4sC001H,
Cerotinsäure C2DHslCOOH oder ungesättigte Fettsäuren wie
Gadoleinsäure C10H37C00H und
Cetoleinsäure C21H41COOH.
Unter diesen Säuren sind Stearinsäure und Behensäure sowie deren Mischungen ihres hohen Weichmachungseffektes, guter Dispergierbarkeit in Wasser und industrieller Erhältlichkeit wegen besonders geeignet. Zur industriellen Verwendung sind auch rohe Fettsäuren mit geringem Gehalt an Säuren mit weniger als 18 Kohlen stoffatomen, die mindestens 80 % Fettsäuren mit 18 oder mehr Kohlenstoffatomen enthalten, geeignet.
Als Polyalkylenpolyamine, die mit einer der vorerwähnten Fettsäuren kondensiert werden, sind z. B.
Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentamin, Tripropylentetramin und dergleichen verwendbar.
Zur Herstellung des polymeren Polyquaternärammoniumsalzes wird das Polyalkylenpolyamin mit der Fettsäure im Molverhältnis 1 : 2 kondensiert und diesem Kondensat wird mindestens 0,5 %, vorzugsweise aber mehr als 1 Mol% Epichlorhydrin, bezogen auf das entstandene Kondensat, in An- oder Abwesenheit eines Lösungsmittels für Acrylfasern zugesetzt und das gebildete Additionsprodukt bei einer Temperatur zwischen 70 und 1200 C hitzepolymerisiert.
Das Lösungsmittel für Acryifasern, muss sich inert zum Polyquaternärammoniumsalz verhalten und mit die sem,verträglich sein. Es kann z. B. Dimethylacetamid, Äthylencarbonat, Propylencarbonat, y-Butyrolactonund dergleichen sowie deren Mischungen verwendet werden.
Bei der Herstellung des Polyquaternärammonium- salzes in Anwesenheit eines Acrylfaserlösungsmittels werden 5-50 Gew.% Lösungsmittel pro Kondensat einem Reaktionssystem zugesetzt, in welchem das poly- mere Polyquaternärammoniumsalz, aus der vorerwähnten Verbindung der Formel
RCOHN-(Alkylen NH)nCOR und Epichlorhydrin gebildet wird.
Das Polyquaternärammoniumsalz wird in der Behandlungsflüssigkeit als wässerige Dispersion angewendet, deren Konzentration je nach dem gewünschten Weichmachungseffekt variiert werden kann, aber vorzugsweise zwischen 0,01 und 2 Gew.% der Behandlungsflüssigkeit liegt.
Wenn die Konzentration des Acrylfaserlösungsmittels in der Behandlungsflüssigkeit zu hoch ist, wird der Griff der behandelten Fasern oder deren Erzeugnisse ziemlich hart. Die besten Resultate werden mit Behandlungsflüssigkeiten mit einem Lösungsmittelgehalt von 0,01 bis 5 Gew.% erreicht.
Bei Herstellung des Polyquaternärammoniumsalzes in Anwesenheit des angewandten Acrylfaserlösungsmittels kann eine wässerige Dispersion des Salzes in 10- bis 50facher Menge der zu behandelnden Fasern genügen, wobei das Lösungsmittel innerhalb des angegebenen Konzentrationsbereiches während der Behandlung ergänzend zugesetzt werden kann.
Wenn die Herstellung des Polyquaternärammoniumsalzes in Abwesenheit des angewandten Acrylfaserlösungsmittels erfolgt, werden der Behandlungsflüssigkeit innerhalb der angegebenen Lösungsmittelkonzentration 50-150 Gew.% Lösungsmittel, bezogen auf das Salz in der wässerigen Dispersion, zugesetzt.
Im weiteren kann der gewünschte Griff durch Wahl der entsprechenden Arbeitsbedingungen, d. h. der Lösungsmittelkonzentration und der hier in der Folge aufgeführten Trocknungsteraperatur erzielt werden.
Das Textilgut kann zwischen Zimmertemperatur und 600 C imprägniert, dann durch Zentrifugieren entwässert oder durch eine Mangel abgequetscht und schliesslich getrocknet werden.
Die Trocknungstemperatur ist von der Konzentration des Acrylfaserlösungsmittels in der Behandlungsflotte abhängig, liegt aber vorzugsweise zwischen 70 und 1200 C. Wenn bei höheren als den hier angegebenen Temperaturen getrocknet wird, leidet oft die Qualität der behandelten Fasern.
Was den Chemismus der Einwirkung und Zusammenwirkung des Polyquaternärammoniumsalzes und des Acrylfaserlösungsmittels anbelangt, neigt das kationaktive Polyquaternärammoniumsalz dazu, mit den endständigen sauren Gruppen der Acrylfaser Bindungen einzugehen. Zusätzlich wird angenommen, dass die langkettige Alkylgruppe der Fettsäure mit mindestens 17 Kohlenstoffatomen hohe Affinität zum polymeren Fa sermolekül besitzt, und ferner wird angenommen, dass das Lösungsmittel infolge seiner Verträglichkeit mit dem Polyquaternärammoniumsalz die Bildungsreaktion dieses Salzes erleichtert, dessen Dispersion in Wasser beschleunigt, dessen Adhäsion an der Faser erhöht und dessen Eindringungsvermögen in die Fasern dadurch gefördert, dass es die Fasern an der Oberfläche in einem gewissen Ausmass zum Quellen bringt.
Durch das nachfolgende Trocknen der Fasern wird das Lösungsmittel von deren Oberfläche entfernt, wodurch diese wieder verdichtet wird. Folglich bleibt das polymere Polyquaternärammoniumsalz im Faserinneren fixiert, und dadurch wird die Wasch- und Chemischreinigungsechtheit der Fasern erhöht.
Auf diese Art kann ein bemerkenswerter Weichmachungseffekt erzielt werden, welcher bei der Verwendung von Acrylfaserlösungsmitteln, wie sie im französischen Patent 1 338 270 beschrieben sind, oder durch Verwendung solcher Lösungsmittel zusammen mit einem der gebräuchlichen weichmachenden Mitteln nicht erhalten werden kann.
Ein besonderer Vorteil dieser Erfindung ist, dass Fasern, die in ungefärbtem Zustand nach diesem Verfahren behandelt werden, den weichen Griff selbst nach darauffolgendem Färben bei Siedetemperatur beibehalten.
Ein weiterer Vorteil ist die niedrige Behandlungstemperatur, was besonders bei der Temperaturempfindlichkeit vieler Acrylfaserarten ins Gewicht fällt.
In den folgenden Beispielen bedeuten Teile Ge- wichtsteile.
Beispiel 1
Je 103 Teile Diäthylentriamin wurden mit 568 Teilen Stearinsäure bzw. mit 692 Teilen Behensäure von über 85 % iger Reinheit gemischt. Beide Mischungen wurden bei 160-2000 C während 5 Stunden im Stickstoffstrom, zur Herstellung eines Kondensates, einer Dehydratisierungsreaktion unterworfen.
Dann wurden jedem Kondensat 1/5 Kondensatgewicht Dimethylsulfoxyd als Lösungsmittel zugesetzt.
Diesen Lösungen wurden je 90 Teile Epichlorhydrin, zur Bewirkung der Additionsreaktion, zugetropft. Um die Bildung von quaternärem Ammonium und die Polymerisationsreaktion zu Ende zu führen, wurden beide Lösungen sodann während 1,5 Stunden auf 1000 C erhitzt. Den erhaltenen kationaktiven Polymeren wurde Wasser zugesetzt, um pastenartige Behandlungsmittel (A) und (B) herzustellen, die je 20 % Festsubstanz und Dimethylsulfoxyd enthielten.
Als Kontrolle wurde nach dem oben erwähnten Verfahren aus Stearinsäure ohne Dimethylsulfoxyd ein Behandlungsmittel (C) hergestellt. Nun wurden aus den Behandlungsmitteln (A), (B) und (C) 0,2 % ige wässerige Behandlungsdispersionen hergestellt. Voluminöse Garne, aus Copolymer von 92% Acrylnitril und 8% Vinylacetat, und Copolymer aus 90,5 S Acrylnitril und 9,5 %o Vinylacetat, wurden während 10 Minuten bei 400 C in die besagten drei wässerigen Dispersionen eingetaucht. Dann wurden die Garne auf 80 % Flüssigkeitsgehalt abgequetscht und schliesslich während 20 Minuten bei 800 C getrocknet. Die Vergleichsresultate der Eigenschaften der so behandelten voluminösen Garne werden in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Darin ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäss behandelten Garne hervorragend voluminös sind, einen weichen Griff haben und dass nach zehnmaligem Waschen und chemischem, Reinigen keine Griffveränderung festzustellen war.
Weichheit Gegenstand: (Bauschelastizität) (%) *
Proben Proben Behandlungsmittel nach 10 nach 10 chem.
be- Wäschen Reini- nach 10 chem.
handelt * gungen** behandelt nach 10 Wäschen Reinigungen s d s d s d Behandlungsmittel (A) 58,6 57,7 57,9 0,220 0,216 0,236 0,258 0,242 0,270 Behandlungsmittel (B) 62,5 62,1 62,3 0,212 t0,240 0,215 0,244 0,218 0,246 Behandlungsmittel (C) 56,5 51,8 49,8 0,226 0,252 0,234 0,266 0,262 0,296 (Kontrolle) * Die voluminösen Garne wurden in einer wässrigen Lösung Wäsche: von 5 g/l höherem Alkohol-Detergens im Flüssigkeits verhältnis von 1: 40 bei 400 C während 10 Minuten in einer Waschmaschine (Waschmaschine, hergestellt von Atlas
Electric Devices Co.) behandelt.
** Chemischreinigung: Voluminöse Garne wurden in Perchloräthylen im Flüssigkeitsverhältnis 1: 40 bei 200 C während
30 Minuten eingetaucht und dann an der Luft getrocknet.
* Reibungskoeffizient: Gemäss Japan Industrial Standards L-1074; eine Reibungskoeffizient-Testmaschine vom Rödertyp wurde angewendet.
W
Berechnet von ,us (statisch) oder d dynamisch) = 0,733 log W
W: Belastung auf beide Faserenden (mg) m: Ablesung der Torsionswage (mg).
Beispiel 2
103 Teile Diäthylentriamin wurden mit 692 Teilen Behensäure. von - 85 % iger Reinheit gemischt und diese Mischung wurde zur Herstellung eines Kondensates während etwa 5 Stunden im Stickstoffstrom bei 160 bis 2000 C der Dehydratisierungsreaktion unterworfen. Diesem. Kondensat wurde Dimethylformamid in der Menge eines Zehntels des Gewichtes des besagten Kondensates: zugesetzt. 90 Teile Epichlorhydrin wurden dieser Mischung zugetropft und mit dieser zur Reaktion gebracht. Das Reaktionsprodukt wurde während mindestens 2 Stunden erhitzt, um die Bildung des quaternären Ammoniums und die Polymerisation zu Ende zu führen. Das entstandene kätionaktive Polymer wurde zur Bildung einer Behandlungspaste mit 20% Fest substanzgehalt mit Wasser versetzt.
Ein konfektionierter Sweater aus Acrylfaser, bestehend aus einem Copolymer von 93 % Acrylonitril und 7 % Vinylacetat, wurde während 20 Minuten bei 400 C in eine wässerige, 0,1 % des besagten Behandlungsmittels enthaltende Dispersion getaucht, bis 20 % der Lösung imprägniert war, und dann während 20 Minuten bei 800 C getrocknet.
Das behandelte Produkt zeigte einen weichen guten, vollen Griff. Nach fünf Wäschen war der Griff praktisch unverändert.
Beispiel 3
600 g Stearinsäure wurden mit 146 g Triäthylentetramin gemischt und die entstandene Mischung wurde zur Bildung eines Kondensates im Stickstoffstrom bei 1600 C zur Reaktion gebracht. 120 g Epichlorhydrin wurden dem besagten Kondensat zugetropft und mit diesem zur Reaktion gebracht. Das Reaktionsprodukt wurde zur Vervollständigung der Bildung von quaternärem Ammonium und zur Polymerisation während 4 Stunden auf 800 C erhitzt. Um. eine Behandlungspaste herzustellen, wurde dem erhaltenen kationaktiven Polymer sodann 70% γ-Butyrolaceton zugesetzt. Ein Mischgewebe aus 70 % Vonnel und 30 % Wolle wurde während 20 Minuten in eine wässerige, 2% des besagten Behandlungsmittels enthaltende Dispersion bei 400 C eingetaucht, dann abgequetscht und darauffolgend während 10 Minuten bei 1200 C getrocknet.
Das so erhaltene Gewebe hatte einen bemerkenswert weichen Griff und die Weichheit wurde durch Waschen und Chemischreinigen nicht beeinträchtigt.
Beispiel 4
560 Teile Behensäure wurden mit 100 Teilen Di äthylentriamin gemischt und zur Herstellung eines Kondensates im Stickstoffstrom bei 1800 C zur Reaktion gebracht. Dem Kondensat wurde als Verdünnungsmittel Benzol in der doppelten Gewichtsmenge des Kondensates zugesetzt. 90 Teile Epichlorhydrin wurden dieser Lösung beigefügt und auf 800 C erhitzt. Danach wurde das Benzol abdestilliert, um ein polymeres Polyquaternärammoniumsalz herzustellen, welchem, zur Herstellung einer 40 % Festsubstanz enthaltenden Behandlungspaste Wasser zugesetzt wurde. Diesem Behandlungsmittel wurde sodann Dimethylformamid beigefügt, zur Bildung einer wässerigen Dispersion, die 0,2 Gew.% des Behandlungsmittels und 0,2 Gew.% Dimethylformamid enthielt.
Ein konfektionierter Sweater aus Vonnel-8 wurde während 15 Minuten in die besagte wässerige Dispersion bei 400 C eingetaucht und dann mittels einer Entwässerungszentrifuge auf einen 20%- igen Dispersionsgehalt abgeschleudert. Darauffolgend wurde der Sweater durch Trocknen bei 800 C während 30 Minuten in einem Tumbler fertigbehandelt.
Als Kontrollversuch wurde ein Sweater in gleicher Weise wie im Beispiel 1 behandelt, wobei eine wässerige Dispersion, die kein Dimethylformamid enthielt, verwendet wurde.
Beim, Vergleich der Eigenschaften dieser behandelten Produkte wurde festgestellt, dass ein ausserordentlich weicher Griff erreicht wurde und dass die Weichheit permanent beibehalten wurde, wie dies in der folgenden Tabelle gezeigt wird.
Gegenstand: Weichheit (Bauschelastizität %)
Proben
Unbehandelt erfindungsgemäss Kontrolle behandelt behandelt (nach Beispiel 1 behandelt)
55 69 65 nach 3 Wäschen: 51 67 61 **** **** Wäsche: Eine elektrische Haushalt-Waschmaschine wurde verwendet. Die
Probemuster wurden mit einer wässrigen 0,3 % igen Lösung von Natrium alkylbenzolsulfonat gewaschen.
Beispiel 5
Jersey aus Vonnel-8 und Vonnel wurde durch Klotzen mit einer wässerigen Dispersion, welche 0,5 Gew.% des im Beispiel 4 hergestellten Behandlungsmittels und 0,2 Gew.% Dimethylacetamid enthielt, imprägniert. Danach wurde auf einem kurzen Hängetrockner während 5 Minuten bei 1200 C getrocknet.
Das Produkt hatte einen ausserordentlich weichen Griff und hohe Waschechtheit.
Process for the permanent softening of acrylic fibers and according to this
Process refined textile goods
The present invention relates to a method for the permanent softening of acrylic fibers by means of a polyquaternary ammonium salt, which is characterized in that the acrylic fibers are impregnated with an aqueous dispersion that contains a solvent for the fiber substance and a polymeric polyquater narammonium salt that is produced by reacting epichlorohydrin with a compound the formula
RCOHN- (alkylene NH-) nCOR is obtained in which RCO is an acyl radical of a fatty acid having at least 18 carbon atoms and n is at least 2, and the textile material dries.
So far, various processes have been used to give polyacrylonitrile fibers and especially the recently developed acrylic blended fibers with micro-crimps and textiles made therefrom, which has a remarkably hard handle, a soft handle. Finishing processes in which large amounts of plasticizers such as alkylpyridine salts, alkylchromyl chlorides, silicone or octadecylethylene urea are used can probably achieve a soft feel for this textile material, but its usability is limited by the poor fastness to washing and dry cleaning. This applies in particular to knitted goods, the dimensional stability of which is so impaired by washing that they are practically unusable.
The cause of these disadvantages is the different amount of plasticizer that is removed or retained on the fiber during washing or dry cleaning. This changes the texturing considerably.
A method for providing acrylic fibers with a soft hand is described in French Patent No. 1,132,051, in which quaternary ammonium compounds containing epoxy groups are used as plasticizers. These compounds are applied to the fiber as low molecular weight compounds in aqueous solution, which means that they only adhere mechanically to the fiber. The textile material treated in this way is then post-treated at high temperature in order to polymerize the ammonium compound on the fiber and thereby fix it better. However, this often results in fiber damage due to the strong heat stress.
Advantages of the process of the present invention compared to the aforementioned process are both the significantly lower treatment temperature at which the impregnation with the dispersion according to the invention takes place, and therefore much gentler treatment of the textile material, and that the use of the polymeric polyquaternary ammonium salt results in an after-treatment, as in the case of Procedure of French patent 1 132 051 is unnecessary.
Another advantage is that the joint use of the polymeric polyquaternary ammonium salt with a fiber substance solvent promotes the chemical reaction between the cationic ammonium salt and the acidic groups of the acrylic fiber, whereby the plasticizer is chemically bonded to the fiber, which has a significant influence on the fastness properties the equipment has.
The fiber substance solvent causes the fiber surface to swell, which makes it permeable to the ammonium salt, which with the subsequent drying of the treated textile also serves to better fix the plasticizer to the fiber.
Another method of softening acrylic fibers is described in French patent 1,338,270. A silicone plasticizer with a fiber substance solvent is used therein. As in the process of the present invention, the fiber substance solvent also serves to make the fiber permeable to the plasticizer by swelling the fiber surface. However, the silicone plasticizer used in this process has only very low fiber affinity. It is essentially a mechanical fixation on the fiber.
The advantage of the process of the present invention lies in the use of the cationic polymeric polyquaternary ammonium salt which reacts chemically with the acidic groups of the acrylic fiber. This chemical reaction is promoted by the presence of the fiber substance solvent, which is also a solvent for the ammonium salt at the same time.
Thanks to this chemical bond between the plasticizer and the fiber, textile material finished using the process according to the invention has a soft handle with permanent fastness to washing and dry cleaning. Furthermore, it can be colored at temperatures up to 1000 ° C. without losing its soft feel.
The fibers to be treated by the process according to the invention include acrylic fibers and mixed acrylic fibers made from acrylonitrile homopolymers, copolymers with more than 85 percent by weight acrylonitrile and mixtures of these polymers, as well as plain and mixed fabrics made from the aforementioned acrylic fibers with other types of fibers. The textile material can be in the form of staple fibers or continuous yarns, coarse yarn, woven and knitted goods or the like.
The process of the present invention is based on the interaction of a polymeric polyquaternary ammonium salt with an acrylic fiber solvent in an aqueous treatment dispersion, whereby fibers of the types and shapes mentioned above are given a permanent soft feel under gentle process conditions.
Fatty acids containing 18 carbon atoms or more, which are suitable in the preparation of the polyquaternary ammonium salts to be used, are u. a. saturated fat like
Stearic acid C17H5COOH, n-nonadecylic acid ClsH37COOH,
Arachidic acid Cr9Hs9COOH, n> heneicosanoic acid C20H41COOH,
B ehenic acid C21Hd3COOH, n-tricosanoic acid C22H45COOH,
Lignoceric acid C23H47COOH, n-pentacosanoic acid Cz4H4sC001H,
Cerotic acid C2DHslCOOH or unsaturated fatty acids such as
Gadoleic acid C10H37C00H and
Cetoleic acid C21H41COOH.
Of these acids, stearic acid and behenic acid and mixtures thereof are particularly suitable because of their high softening effect, good dispersibility in water and industrial availability. For industrial use, crude fatty acids with a low content of acids with fewer than 18 carbon atoms and containing at least 80% fatty acids with 18 or more carbon atoms are also suitable.
As polyalkylenepolyamines which are condensed with one of the above-mentioned fatty acids, for. B.
Diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, tripropylenetetramine and the like can be used.
To prepare the polymeric polyquaternary ammonium salt, the polyalkylenepolyamine is condensed with the fatty acid in a molar ratio of 1: 2 and this condensate is at least 0.5%, but preferably more than 1 mol%, of epichlorohydrin, based on the condensate formed, in the presence or absence of a solvent for Acrylic fibers were added and the addition product formed was heat polymerized at a temperature between 70 and 1200 C.
The solvent for acrylic fibers must be inert to the polyquaternary ammonium salt and be compatible with it. It can e.g. Dimethylacetamide, ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone and the like, as well as mixtures thereof, can be used.
When preparing the polyquaternary ammonium salt in the presence of an acrylic fiber solvent, 5-50% by weight of solvent per condensate is added to a reaction system in which the polymeric polyquaternary ammonium salt is made from the aforementioned compound of the formula
RCOHN- (alkylene NH) nCOR and epichlorohydrin is formed.
The polyquaternary ammonium salt is used in the treatment liquid as an aqueous dispersion, the concentration of which can be varied depending on the desired softening effect, but is preferably between 0.01 and 2% by weight of the treatment liquid.
If the concentration of the acrylic fiber solvent in the treatment liquid is too high, the handle of the treated fibers or their products becomes quite hard. The best results are achieved with treatment liquids with a solvent content of 0.01 to 5% by weight.
When preparing the polyquaternary ammonium salt in the presence of the acrylic fiber solvent used, an aqueous dispersion of the salt in 10 to 50 times the amount of the fibers to be treated can be sufficient, the solvent being added during the treatment within the specified concentration range.
If the polyquaternary ammonium salt is prepared in the absence of the acrylic fiber solvent used, 50-150% by weight of solvent, based on the salt in the aqueous dispersion, are added to the treatment liquid within the specified solvent concentration.
In addition, the desired grip can be achieved by choosing the appropriate working conditions, i. H. the solvent concentration and the drying temperature listed below can be achieved.
The textile material can be impregnated between room temperature and 600 C, then dewatered by centrifugation or squeezed off by a mangle and finally dried.
The drying temperature depends on the concentration of the acrylic fiber solvent in the treatment liquor, but is preferably between 70 and 1200 C. If drying is carried out at temperatures higher than those specified here, the quality of the treated fibers often suffers.
As for the chemistry of action and interaction of the polyquaternary ammonium salt and the acrylic fiber solvent, the cationic polyquaternary ammonium salt tends to bond with the terminal acid groups of the acrylic fiber. In addition, it is believed that the long-chain alkyl group of the fatty acid having at least 17 carbon atoms has a high affinity for the polymeric fiber molecule, and it is also believed that the solvent, due to its compatibility with the polyquaternary ammonium salt, facilitates the formation reaction of this salt, accelerates its dispersion in water, its adhesion on the fiber and its ability to penetrate the fibers is promoted by causing the fibers to swell to a certain extent on the surface.
The subsequent drying of the fibers removes the solvent from their surface, which makes them compact again. As a result, the polymeric polyquaternary ammonium salt remains fixed in the interior of the fiber, and the fastness to washing and dry cleaning of the fibers is thereby increased.
In this way a remarkable softening effect can be achieved which cannot be obtained when using acrylic fiber solvents as described in French patent 1,338,270 or when using such solvents together with one of the usual softening agents.
A particular advantage of this invention is that fibers which are treated in the undyed state by this method retain the soft feel even after subsequent dyeing at the boiling point.
Another advantage is the low treatment temperature, which is particularly important given the temperature sensitivity of many types of acrylic fibers.
In the following examples, parts mean parts by weight.
example 1
103 parts of diethylenetriamine were mixed with 568 parts of stearic acid or with 692 parts of behenic acid of over 85% purity. Both mixtures were subjected to a dehydration reaction at 160-2000 C for 5 hours in a stream of nitrogen to produce a condensate.
Then 1/5 weight of the condensate dimethyl sulfoxide was added as a solvent to each condensate.
90 parts of epichlorohydrin were added dropwise to each of these solutions to effect the addition reaction. In order to complete the formation of quaternary ammonium and the polymerization reaction, both solutions were then heated to 1000 ° C. for 1.5 hours. Water was added to the obtained cationic polymers to prepare paste-like treating agents (A) and (B) each containing 20% solids and dimethyl sulfoxide.
As a control, a treating agent (C) was prepared from stearic acid containing no dimethyl sulfoxide by the above-mentioned method. 0.2% strength aqueous treatment dispersions were then prepared from the treatment agents (A), (B) and (C). Bulky yarns, made from a copolymer of 92% acrylonitrile and 8% vinyl acetate, and a copolymer made from 90.5% acrylonitrile and 9.5% vinyl acetate, were immersed in said three aqueous dispersions at 400 ° C. for 10 minutes. The yarns were then squeezed off to a liquid content of 80% and finally dried at 800 ° C. for 20 minutes. The comparative results of the properties of the bulky yarns thus treated are shown in the following table.
It can be seen from this that the yarns treated according to the invention are extremely voluminous, have a soft hand and that no change in hand was found after washing and chemical cleaning ten times.
Softness object: (bulk elasticity) (%) *
Samples samples treatment agent after 10 after 10 chem.
be washes clean after 10 chem.
acts * gungen ** treated after 10 washes cleaning sdsdsd treatment agent (A) 58.6 57.7 57.9 0.220 0.216 0.236 0.258 0.242 0.270 treatment agent (B) 62.5 62.1 62.3 0.212 t0.240 0.215 0.244 0.218 0.246 Treatment agent (C) 56.5 51.8 49.8 0.226 0.252 0.234 0.266 0.262 0.296 (control) * The bulky yarns were washed in an aqueous solution of 5 g / l higher alcohol detergent in a liquid ratio of 1:40 at 400 C for 10 minutes in a washing machine (washing machine, manufactured by Atlas
Electric Devices Co.).
** Dry cleaning: Bulky yarns were in perchlorethylene in a liquid ratio of 1:40 at 200 C during
Immersed for 30 minutes and then allowed to air dry.
* Coefficient of Friction: According to Japan Industrial Standards L-1074; a Röder type coefficient of friction testing machine was used.
W.
Calculated from, us (static) or d dynamic) = 0.733 log W
W: load on both fiber ends (mg) m: reading of the torsion balance (mg).
Example 2
103 parts of diethylenetriamine were mixed with 692 parts of behenic acid. of -85% purity and this mixture was subjected to the dehydration reaction for about 5 hours in a nitrogen stream at 160 to 2000 C to produce a condensate. This one. Condensate was added to dimethylformamide in the amount of one tenth the weight of said condensate: 90 parts of epichlorohydrin were added dropwise to this mixture and reacted with it. The reaction product was heated for at least 2 hours to complete the formation of the quaternary ammonium and the polymerization. The resulting cation-active polymer was mixed with water to form a treatment paste with a solids content of 20%.
A ready-made sweater made of acrylic fiber, consisting of a copolymer of 93% acrylonitrile and 7% vinyl acetate, was immersed in an aqueous dispersion containing 0.1% of said treatment agent for 20 minutes at 400 ° C. until 20% of the solution was impregnated, and then dried at 800 ° C. for 20 minutes.
The treated product showed a soft, good, full hand. The handle was practically unchanged after five washes.
Example 3
600 g of stearic acid were mixed with 146 g of triethylenetetramine and the resulting mixture was reacted in a stream of nitrogen at 1600 C to form a condensate. 120 g of epichlorohydrin were added dropwise to said condensate and reacted with it. The reaction product was heated to 800 ° C. for 4 hours to complete the formation of quaternary ammonium and to polymerize. Around. To prepare a treatment paste, 70% of γ-butyrolactone was then added to the resulting cationic polymer. A mixed fabric of 70% Vonnel and 30% wool was immersed for 20 minutes in an aqueous dispersion containing 2% of the said treatment agent at 400.degree. C., then squeezed off and subsequently dried at 1200.degree. C. for 10 minutes.
The fabric thus obtained had a remarkably soft hand, and the softness was not impaired by washing and dry cleaning.
Example 4
560 parts of behenic acid were mixed with 100 parts of diethylenetriamine and reacted at 1800 C to produce a condensate in a stream of nitrogen. Benzene was added to the condensate as a diluent in twice the amount by weight of the condensate. 90 parts of epichlorohydrin were added to this solution and heated to 800.degree. Thereafter, the benzene was distilled off to prepare a polymeric polyquaternary ammonium salt to which water was added to prepare a treatment paste containing 40% solids. Dimethylformamide was then added to this treating agent to form an aqueous dispersion containing 0.2% by weight of the treating agent and 0.2% by weight of dimethylformamide.
A ready-made sweater made from Vonnel-8 was immersed in the aforementioned aqueous dispersion at 400 ° C. for 15 minutes and then centrifuged to a 20% dispersion content using a dewatering centrifuge. The sweater was then finished by drying at 800 ° C. for 30 minutes in a tumbler.
As a control test, a sweater was treated in the same way as in Example 1, using an aqueous dispersion which did not contain dimethylformamide.
When comparing the properties of these treated products it was found that an extremely soft hand was achieved and that the softness was permanently retained, as is shown in the following table.
Subject: Softness (bulk elasticity%)
rehearse
Untreated treated according to the invention treated treated (treated according to example 1)
55 69 65 after 3 washes: 51 67 61 **** **** laundry: A household electric washing machine was used. The
Samples were washed with a 0.3% aqueous solution of sodium alkylbenzenesulfonate.
Example 5
Jersey made of Vonnel-8 and Vonnel was impregnated by padding with an aqueous dispersion which contained 0.5% by weight of the treatment agent prepared in Example 4 and 0.2% by weight of dimethylacetamide. This was followed by drying on a short hanging dryer at 1200 ° C. for 5 minutes.
The product had an extraordinarily soft handle and high washfastness.