184235. lajstromszámú szabadalom • Eljárás rosszúl nedvesedő felületek nedvesíthetőségének növelésére felületkezelés útján
1 184 235 2 Jelen találmány tárgya eljárás rosszul nedvesedet felületek (pl. szintetikus szálas anyagok, textíliák vízzel szembeni nedvesedőképességének fokozására könnyen kivitelezhető felületkezelés útján. Adott szilárd felület nedvesedőképességének különböző anyagokkal történő befolyásolása mind elméleti, mind gyakorlati szempontból az érdeklődés középpontjában áll. Számos esetben a nedvesedési viszonyok alkalmas megválasztása az alapfeltétele egyes ipari folyamatok gazdaságos megvalósításának. A nedvesíthetőség szempontjából meghatározó szerepet játszó felületi réteg kialakítására két elvi lehetőség kínálkozik:- a felület kémiai módosítása, a felületen megfelelő mono-, illetve polimolekulás adszorpciós réteg létrehozása. Az első módszer hátránya az, hogy specifikus, csak a kezelendő felület sajátságainak ismeretében alkalmazható, s általában igen költséges. A szorpciós felületi réteg kialakítása az előbbinél lényegesen egyszerűbb, szélesebb körben alkalmazható és gazdaságosabb eljárás. A nedvesedési viszonyok ismeretének és kívánt irányú befolyásolásának nagy a gyakorlati jelentősége mindazon esetekben, amikor nagy felületű (pl. pórusos, illetve szálas) anyagokon egyenletes réteg létrehozása a cél. Textíliák színezésénél és nyomásánál például meghatározó szerepe van a nedvesíthetőségnek. A megfelelő módon előkezelt textíliába a festék gyorsan és egyenletesen hatol be (egalizáló hatás), a fonal, illetve a szövet belsejében levő szálak is teljes mértékben színeződnek. A vízzel szembeni nedvesedőképesség növelése műszálas textíliák esetében különösen fontos, mivel ezek általában hidrofóbak, vízzel rosszul nedvesednek. A 682.866 lajstromszámú angol szabadalom eljárást ismertet polietilén-tereftalát szálak vízzel szembeni nedvesedőképességének fokozására, etilénoxidszármazékkal történő társítás útján. Az eljárás lehetővé teszi vízoldható színezékek felhasználását a szálak színezésénél. Mivel a műanyag és a felületaktív anyag társítását a szálképzés során végzik, az eljárás a már kész poliészter szálasanyag vízzel való nedvesíthetőségének növelésére nem használható. A 3.619.105 számú USA szabadalom cellulóz-észter alapú szálak festés előtti kikészítésére említ eljárást, amelynek az a lényege, hogy a textíliát dihexil-szulfoszukcinát(Na-só)-val való kezelésnek vetik alá. Egy ismert eljárás szerint (Res. Disci. 1977. 162, 6) poli(akril-nitril) szálak kikészítése előnyösen nonil-fenolpolíetilénglikol-éterből, polietilénglikol-monooleátból, izodecil-sztearátból, foszforsav-zsíralkoholészterekből, polietilén-polipropilén-glikolból, trietanolaminból, és bórsavból álló eleggyel végezhető. A felületaktív anyagok a kikészítő elegyekben a színezék egyenletes felhúzását, illetve az appretálószerek (lágyító, merevítő, gyűrődéscsökkentő, antisztatizáló, lángmentesítő appretúrák) egyenletes felvitelét biztosítják. A tenzidekkel előkezelt nedves textíliára a részecskék viszonylag gyorsan és egyenletesebben vihetők fel. Az ismert eljárások hátránya, hogy nem alkalmazhatók általánosan különböző minőségű és kémiai tulajdonságú felületek vízzel való nedvesíthetőségének növelésére. Szembetűnő, hogy például a poli (akril-nitril) szálak kezelésénél a megfelelő hatás csak 7 komponensü kikészítő eleggyel érhető el. Ugyanakkor egyik ismert eljárás sem tartalmaz útmutatást arra vonatkozóan, hogy miképpen növelhető a száraz textíliák tiszta (tenzidmentes) vízzel 2 szembeni nedvesedé'-, vízfelszívó-, illetve vízmegtartóképessége. Találmányunk célja olyan általánosan használható, egyszerűen kivitelezhető felületkezelési eljárás megvalósítása, mely lehetővé teszi különböző anyagi minőségű, vízzel szemben rosszul nedvesedő, nagy fajlagos felületű, száraz, szálas, illetve pórusos rendszerek tiszta, tenzidmentes vízzel szembeni nedvesedőképességének, vízfelszívó-, illetve vízmegtartó-képességének számottevő fokozását. A találmány további célja olyan eljárás biztosítása, amelynek anyag- és energiaigénye kicsi, továbbá az alkalmazásával járó környezetszennyezés minimális. A találmány azokon a felismeréseken alapszik, hogy gyakorlatilag függetlenül a nedvesítendő kis energiájú felületek anyagi minőségétől, ha ezeket folyékony, vagy folyékony jellegű felületaktív anyagok vékony filmjével vonjuk be, minden esetben jelentősen nő a felületek vízzel szembeni nedvesedőképessége, továbbá hogy bizonyos — önmagában nem hatékony — adalékanyagok a felületaktív anyagokkal, illetve ezek homogén elegyével együttesen alkalmazva a felületaktív anyagokkal, illetve az ezek egyéb adalékanyagokat nem tartalmazó vizes oldataival elérhető hatást számottevően fokozzák (szinergetikus hatás). Ezek a felismerések több szempontból is meglepőek. Meglepő egyrészt az, hogy a találmány szerinti felületaktív anyagokat és adalékanyagokat tartalmazó elegyek alkalmazásával a kezelendő anyag kémiai összetételétől függetlenül egyaránt kialakítható a felületen a nedvesedést elősegítő vékony film. Az lenne ugyanis várható, hogy legalábbis az esetek egy részében a felületkezelést biztosító anyag — a folyadékfilmben a hidrosztatikai és a kapilláris nyomás mellett fellépő ún. szétválasztó nyomás (disjoining pressure) következtében - nem film, hanem makroszkopikus méretű diszkrét cseppek formájában kapcsolódik a kérdéses felülethez. Ez utóbbi esetben viszont a vízzel szembeni nedvesíthetőség hatékonysága csökkenhet. Meglepő továbbá az is, hogy az illékony adalékanyagokat és/vagy vizet tartalmazó rendszerek esetében az adalékanyagok, illetve a víz távozása után a felületen visszamaradó polimalekulás adhéziós réteg levegő felőli határfelületén a felületaktív anyag molekuláinak orientációja — az alkalmazott koncentrációtól függetlenül - mindig olyan, hogy a kezelt felületet vízzel érintkezésbe hozva az azonnal nedvesedik. Itt ugyanis az lenne várható, hogy az adalékanyagok, illetve a víz eltávozása során a felületen kialakuló film levegővel érintkező határfelületén a molekuláris orientáció inkább egy hidrofób felület kialakulásának kedvez. Vizsgálataink során kedvező eredményeket - sík felületek esetén a vízcsepp szétterülési sebességének, illetve kontaktszögének, pórusrendszereknél pedig a víz felszívódási sebességének, illetve a maximálisan felvehető víz tömegének számottevő növekedését — értünk el zsírsav-polietilénglikol-észter, vagy zsíralkohol-polietilénglikol-éter, vagy alkilfenol-polietilénglikol-éter típusú nemionos, és (glicerin-monozsírsavészter)-szulfát, vagy zsírsav-oxi-etán-szulfonsav-észter, vagy dialkil-szulfo-szukcinát, vagy (alkil-fenol-polietilénglikoléter)-szulfát típusú anionaktív tenzidek keverékével. Azt tapasztaltuk, hogy néhány alacsony relatív molekulatömegű adalékanyag, így alifás alkoholok (metanol, etanol, propanol, izopropanol, metil-propanol, dimetil-propanol, butanol, pentanol), ketonok (dimetilketon, metil-etil-keton, dietilketon, metil-propil-keton, hidroxi-aceton, acetil-aceton, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
