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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.