DE69535154T2 - Verfahren zur Behandlung von Textilmaterialien - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter UV(ultraviolett)-Strahlungsabsorber, welche eine faser-reaktive Gruppe zur Verbesserung des Sonnenschutzfaktors von damit behandelten Textilfasern enthalten.
- Traditionell ist der Schutz ausgesetzter menschlicher Haut gegen mögliche Schädigung durch die UV-Komponenten im Sonnlicht durch direkte Aufbringung einer einen UV-Absorber enthaltenden Präparation auf die Haut erfolgt. In Gegenden der Welt, wie z. B. in Australien oder in den Vereinigten Staaten, welche sich eines besonders sonnigen Klimas erfreuen, hat das Bewusstsein der möglichen Risiken durch übermäßiges Aussetzen an das Sonnenlicht stark zugenommen, verbunden mit der Angst vor den Folgen der erklärten Schädigung der Ozonschicht. Beispiele von Schädigungen durch die Sonne schließen die Abnahme der Hautelastizität und das Auftreten von Falten, das beschleunigte Einsetzens des Sonnenbrands und den Anlass für phototoxische oder photoallergische Reaktionen ein. Einige der extremeren Arten von Hautschäden infolge des übermäßigen ungeschützten Aussetzens an das Sonnelicht sind die Entwicklung von Melanomen oder Carcinomen auf der Haut.
- Ein Aspekt des Wunsches nach einem erhöhten Maß an Hautschutz gegenüber Sonnenlicht waren Überlegungen bezüglich zusätzlicher, über den direkten Schutz der Haut hinausgehende Maßnahmen. Beachtung fand zum Beispiel die Bereitstellung eines erhöhten Schutzes derjenigen Haut, die von Kleidung bedeckt und so vom Sonnenlicht teilweise abgeschirmt ist.
- Die meisten natürlichen und synthetischen Textilmaterialien sind für den UV-Anteil des Sonnenlichts wenigstens teilweise durchlässig. Folglich bietet das bloße Tragen von Kleidung, insbesondere von leichter Sommerkleidung, der Haut unter der Kleidung nicht notwendigerweise einen angemessenen Schutz vor der UV-Strahlung. Obwohl dicke und/oder dicht gewebte Kleidung für einen vernünftigen Schutz der darunter liegenden Haut sorgen kann, ist eine derartige Kleidung im heißen Sommerklima vom Standpunkt der persönlichen Bequemlichkeit des Trägers aus nicht praktisch.
- Es besteht daher Bedarf, um für den Schutz derjenigen Haut gegen UV-Strahlung zu sorgen, welche von Kleidung, insbesondere ungefärbter leichter Sommerkleidung, bedeckt ist. Solche leichte Sommerkleidung besitzt normalerweise eine Dichte von weniger als 200 g/m2 und weist je nach Fasertyp aus dem die Kleidung gefertigt ist, eine Sonnenschutzfaktor(SPF)-Einstufung zwischen 5 und 10 auf.
- Die SPF-Einstufung eines Sonnenschutzmittels (Sonnencreme oder Kleidung) kann definiert werden als die Zeit, bis zu der eine durchschnittliche Person, welche das Sonnenschutzmittel trägt, unter einer durchschnittlichen Aussetzung an die Sonne einen Sonnenbrand erleidet. Würde zum Beispiel unter Standardsaussetzungsbedingungen eine durchschnittliche Person nach 30 Minuten einen Sonnenbrand erleiden, würde ein Sonnenschutzmittel mit einer SPF-Einstufung von 5 die Schutzdauer von 30 Minuten auf 2 Stunden und 30 Minuten ausdehnen. Für Leute, welche in besonders sonnigem Klima leben, in dem die mittleren Sonnenbrandzeiten minimal sind, z. B. nur 15 Minuten für eine Person mit durchschnittlich guter Haut betragen, sind SPF-Einstufungen für leichte Kleidung von mindestens 20 erwünscht. Die bedeutet in der Praxis eine Verminderung des UV-Lichtanteils, welcher ein leichtes Textilgewebe durchdringt, von 50% oder mehr.
- In der Patentanmeldung WO 94/4515 ist unter anderem ein Verfahren zur Erhöhung der SPF-Einstufung für Fasern oder Textilien beschrieben, welches die Aufbringung eines UV-Absorbers auf ein Gewebe mit einer Dichte von weniger als 200 g/m2 umfasst, wobei der UV-Absorber an die Faser gebunden ist und eine Anwendung von weniger als 5% UV-Absorber, bezogen auf des Gewicht der Textilien eine SPF-Einstufung von mehr als 20 für die UV-Absorber/Gewebe-Kombination liefert. Unter den UV-Absorbern, welche darin allgemein offen gelegt sind, sind solche mit einer UV-absorbierenden Gruppe, welche an ein faser-reaktives Dihalogentriazin gebunden ist.
- Überraschenderweise ist nunmehr gefunden worden, das die Behandlung von Textilfasern mit einem UV-Absorber mit entweder zwei UV-absorbierenden Gruppen oder einer UV-absorbierenden Gruppe und einer wasserlöslichen Gruppe, die an ein Monohalogentriazin gebunden ist, den Anteil an UV-Licht welcher Textilien durchdringt, die aus dermaßen behandelten Geweben hergestellt wurden, verringert.
- Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß die Verwendung eines UV-Absorbers zur Verbesserung des Sonnenschutzfaktors von Textilfasern, umfassend das Behandeln einer Textilfaser mit 0,1 bis 6,0 Gew.-% der Faser mit einem UV-Absorber der Formel (1) worin A der Rest eines UV-Absorbers, B der Rest eines UV-Absorbers ist und X für F oder CL, vorzugsweise Cl steht, und worin mindestens eines von A und B substituiert ist durch mindestens eine SO3H- oder COOH-Gruppe oder ein Salz hiervon.
- Die UV-absorbierenden Gruppen A und B können gleich oder verschieden sein und sind gewählt aus geeigneten Resten von im Wesentlichen beliebigen UV-absorbierenden Verbindungen, wovon jedoch mindestens eine von ihnen durch mindestens eine SO3H- oder COOH-Gruppe oder ein Salz hiervon, substituiert ist.
- Typische Reste von UV-Absorbern zur Verwendung bei dieser Erfindung sind im US-Patent Nr. 5,098,445 und den darin zitierten Literaturstellen offen gelegt.
- Die UV-absorbierenden Reste A und B sind unabhängig gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Resten der Formeln: worin R1 und R2 jeweils Wasserstoff, C1-C18-Alkyl, C1-C18-Alkoxy, Halogen, Nitro, Hydroxy, COOM oder SO3M sind, worin M Wasserstoff, ein Aminsalz oder ein Alkalimetallsalz ist, und R3 und R4 jeweils Wasserstoff oder C1-C18-Alkyl sind, mit der Maßgabe, dass mindestens eines von A und B durch mindestens eine SO3H- oder COOH-Gruppe oder ein Salz hiervon, substituiert ist.
- R1 und R2 sind vorzugsweise jeweils Wasserstoff, C1-C7-Alkyl, C1-C7-Alkoxy, Hydroxy, COOM oder SO3M. R1 und R2 sind weiter vorzugsweise jeweils Wasserstoff oder C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Hydroxy, COOM oder SO3M sind. M ist vorzugsweise ein Natriumion.
- R3 und R4 sind jeweils Wasserstoff oder C1-C7-Alkyl, weiter vorzugsweise Wasserstoff oder C1-C4-Alkyl.
-
- Die Verbindungen der Formel (1) können durch Umsetzung der Verbindungen A-NH2 und B-NH2 mit Cyanursäuretrihalogeniden hergestellt werden. Im Prinzip wird ein Monoamin-substituierter UV-Absorber mit einem, Triazintrihalogenid umgesetzt. Dieses Produkt wird dann entweder mit einem anderen aminosubstituierten UV-Absorber oder einer solubilisierenden Einheit umgesetzt. Alternativ kann zuerst eine aminosubstituierte solubilisierende Einheit mit dem Triazintrihalogenid umgesetzt werden und mit diesem Produkt anschließend ein aminosubstituierter UV-Absorber umgesetzt werden.
- Die Ausgangsamine A-NH2 und B-NH2 sind bekannte Verbindungen, welche leicht zugänglich sind.
- Eine Reihe von Verbindungen der Formel (1), worin A und B der vorstehenden Definition genügen und welche zur Verwendung bei dieser Erfindung geeignet sind, sind aus den US Patenten 4,963,160; 4,929,250 und 5,098,445 bekannt, in denen sie als UV-Absorptionsmittel für die Bindung von Kontaktlinsen aus Hydrogel offen gelegt sind.
-
- Die Verwendung der vorliegenden Erfindung umfasst das Behandeln von textilem Fasermaterial mit 0,1 bis 6,0%, vorzugsweise mit 0,3 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des textilen Fasermaterials, mit einer oder mehreren Verbindungen der Formel (1).
- Die erfindungsgemäß behandelten Textilfasern können natürliche oder synthetische Fasern oder Mischungen hiervon sein. Beispiele natürlicher Fasern schließen Pflanzenfasern wie Baumwolle, Viskose, Flax, Rayon, und Leinen ein, vorzugsweise Baumwolle und tierische Fasern wie Wolle, Mohair, Cashmere, Angora und Seide, vorzugsweise Wolle. Synthetische Fasern schließen Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril und Polyurethane wie Spandex-Fasern ein.
- Die erfindungsgemäß behandelten Textilfasern besitzen vorzugsweise eine Dichte von weniger als 200 g/m2.
- Die Behandlung kann in einer analogen Weise zu den Verfahren erfolgen, welche üblicherweise verwendet werden, um Reaktivfarbstoffe auf Textilmaterialien aufzubringen. Je nach der verwendeten Verbindung der Formel (1) kann es vorteilhaft sein, die Behandlung in einem neutralen oder alkalischen Bad vorzunehmen. Das Verfahren wird üblicherweise in einem alkalischen Bad im Temperaturbereich von 20 bis 140°C durchgeführt, zum Beispiel beim oder nahe am Siedepunkt des wässrigen Bades, z. B. bei etwa 90°C.
- Bei der vorliegenden Erfindung können Lösungen der Verbindung der Formel (1) oder ihrer Emulsionen in organischen Lösungsmitteln verwendet werden. Zum Beispiel können in Färbemaschinen so genannte Lösungsfärbe- (Foulard-Thermofix) oder Erschöpfendfärbeverfahren verwendet werden.
- Wird die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Textilbehandlung oder einem Endbehandlungsverfahren kombiniert, kann die kombinierte Behandlung vorteilhafterweise unter Verwendung geeigneter stabiler Präparationen erfolgen, welche eine Verbindung der Formel (1) in einer Konzentration enthalten, damit der UV-Lichtanteil, welcher ein leichtes Textilgewebe durchdringt, wunschgemäß verringert wird.
- In bestimmten Fällen wird die Verbindung der Formel (1) durch eine Nachbehandlung voll wirksam gemacht. Diese kann eine chemische Behandlung umfassen, wie die Behandlung mit einem Säureaufnehmer, eine Wärmebehandlung oder eine kombinierte thermisch/chemische Behandlung.
- Zusätzlich zur Verbindung der Formel (1) kann bei der vorliegenden Erfindung auch eine Mindermenge eines oder mehrerer Hilfsstoffe eingesetzt werden. Beispiele von Hilfsstoffen schließen Emulgierungsmittel, Duftstoffe, Opakisierungsmittel, optische Weißmacher, Bakterizide, nichtionische Tenside, Textilpflegemittel, insbesondere Textilweichmacher, Fleckenentfernungs- oder Schmutzabweisungsmittel oder wasserabstoßende Mittel, Antigelierungsmittel wie Nitrite oder Nitrate von Alkalimetallen, insbesondere Natriumnitrat und Korrosionsinhibitoren wie Natriumsilikat ein.
- Der Anteil eines jeden dieser wahlweise zu verwendenden Hilfsmittel sollte auf der behandelten Faser 1 Gew.-% nicht überschreiten.
- Die Verwendung der vorliegenden Erfindung erhöht, zusätzlich dazu, dass sie Schutz für die Haut vorsieht, auch die Gebrauchsdauer erfindungsgemäß behandelter Textilien. Insbesondere können die Reißfestigkeit und/oder die Lichtechtheit des behandelten Textilfasermaterials verbessert werden.
- Erfindungsgemäß behandelte Textilfasern und aus den Fasern hergestellte Kleidung weisen typischerweise eine SPF-Einstufung von 20 und darüber auf, wo hingegen unbehandelte leichte Baumwolle zum Beispiel eine so niedrige SPF-Einstufung wie etwa 5 aufweisen kann. Nachdem der UV-Absorber weiterhin an Textilfasern wie Baumwolle und Nylon chemisch gebunden ist, nimmt der durch die Behandlung gebotene UV-Schutz durch wiederholtes Waschen nicht nennenswert ab.
- Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Beispiel 1
- Herstellung der Verbindung der Formel (1)
- Cyanursäurechlorid, 5,1 g, wird in 50 ml warmem Aceton gelöst und die Lösung in 250 ml Eis/Wasser-Gemisch gegossen. Zu dieser gerührten Cyanursäurechloridsuspension werden bei 0°C zusammen mit einigen Tropfen Tensid Silwet®-7500 (Union Carbide Corp.) 12,7 g 4'-Amino-2-hydroxy-4-methoxy-5-sulfobenzophenonnatriumsalz gegeben und der pH mit 10% NaOH auf 4,0 eingestellt. Die Mischung lässt man sich auf 2 bis 5°C erwärmen und rührt unter Aufrechterhaltung eines pH-Werts von etwa 4,0 insgesamt eine Stunde. Dann wird eine Aufschlämmung von 17,9 g 4-(4-Aminophenylazo)benzolsulfonsäurenatriumsalz (Gehalt: 45–50% Gehalt, von Sandoz Chemicals) in 100 ml Wasser zugesetzt. Die Reaktionsmischung wird auf 45°C erwärmt und mit 10% NaOH auf pH 8,0 eingestellt. Die Mischung wird 45 Minuten gerührt, während dessen mit 10% NaOH ein pH von etwa 8,0 aufrechterhalten wird. Dann wird sie auf Raumtemperatur herunter gekühlt und der pH mit 3 N HCl auf 7,0 eingestellt. Das Gesamtvolumen der tief orange-gelben Lösung beträgt 850 ml, wovon 20 ml zur Herstellung von Prüflösungen verwendet werden. Die restliche Lösung wird gefriergetrocknet und lieferte 30,5 g eines tiefgelben Pulvers.
- Beispiel 2
- Herstellung der Verbindung der Formel (8)
- Cyanursäurechlorid, 5,1 g, wird in 50 ml warmem Aceton gelöst und die Lösung in 250 ml Eis/Wasser-Gemisch gegossen. Zu dieser gerührten Cyanursäurechloridsuspension werden bei 0°C zusammen mit einigen Tropfen Tensid Silwet®-7500 (Union Carbide Corp.) 12,7 g 4'-Amino-2-hydroxy-4-methoxy-5-sulfobenzophenonnatriumsalz gegeben und der pH mit 10% NaOH auf 4,0 eingestellt. Die Mischung lässt man sich auf 2 bis 5°C erwärmen und rührt insgesamt eine Stunde während man den pH-Werts bei etwa 4,0 aufrechterhält. Dann werden 3,7 g Fluoresceinamin, Isomer I (Aldrich Chemical Co., Inc.) zugegeben. Die Reaktionsmischung wird auf 45°C erwärmt und auf pH 8,5 eingestellt. Die Mischung wird 45 Minuten gerührt, während dessen ein pH von etwa 8,5 aufrechterhalten wird. Dann wird sie auf Raumtemperatur herunter gekühlt und der pH mit 3 N HCl auf 7,0 eingestellt. Die Lösung wird gefriergetrocknet und lieferte 19,9 g eines orange gefärbten Feststoffs.
- Beispiel 3
- Herstellung der Verbindung der Formel (7)
- Die Verbindung der Formel (7) wird analog der Verbindung der Formel (8) hergestellt, wobei jedoch das Fluoresceinamin durch 15,5 g 4,4'-Diaminostilblen-2,2'-disulfonsäure ersetzt wurde. Die Gefriertrocknung der Lösung lieferte 31,46 g eines gelben Feststoffs.
- Beispiel 4
- Herstellung der Verbindung der Formel (6)
- Die Verbindung der Formel (6) wird analog der Verbindung mit der Formel (8) hergestellt, wobei jedoch das Fluoresceinamin durch 7,8 g 4,4'-Diaminostilblen-2,2'-disulfonsäure ersetzt wurde. Die Gefriertrocknung der Lösung lieferte 25,1 g eines hellgelben Feststoffs.
- Beispiel 5
- Es wurde nachstehendes Erschöpfendfärbeverfahren verwendet, um 3 Gew.-% von verschiedenen Komponenten der Formel (1) auf leichte, ungefärbte Baumwollstücke mit einer Dichte von 119 g/m2 aufzubringen.
- 1) Vorbenetzen des Gewebes mit 0,5 g/l Silvatol® SO in warmem Wasser (60°C, 140°F) und gut Spülen;
- 2) Zugeben von 150 g Wasser zum Gebrauchsbad (Verwende ein Farbstoff: Flotte-Verhältnis 15:1, d. h. 15 g Wasser pro g Gewebe).
- 3) Erwärmen des Bades auf 80°C (175°F); Silvatol ist ein eingetragenes Warenzeichen con Ciba-Geigy.
- Zyklus 1–45 min
-
- 4) Zugeben von 1 g Resevierungssalz (d. h. 1% des Textilgewichts) zum Bad;
- 5) Zugeben von x g UV-Absorberlösung (hergestellt durch Auflösen von 1 g UV-Absorber in 99 g Wasser);
- 6) Zugeben von 12 g NaCl (= 80 g/l Salz) zum Bad;
- 7) Zugeben von 10 g Baumwollgewebe;
- 8) 15 Minuten zirkulieren;
- 9) Zugeben von 1,5 g Na2CO3 (= 10 g/l Sodaasche);
- 10) 15 min. zirkulieren;
- 11) Langsam 0,375 g 50% NaOH zugeben;
- 12) 15 min. zirkulieren;
- Zyklus 2 – Erschöpfend extrahieren
-
- 13) Weiter 45 min. nach dem Ende des 1. Zyklus zirkulieren;
- 14) Spülen des Gewebes mit 100 ml heißem Wasser während 10 min. (Verhältnis 10:1, jedes Stück einzeln spülen).
- Zyklus 3 – Einseifen und Schlussspülen
-
- 15) Bad (200 ml) auf 87°C (200°F) einstellen;
- 16) Zugeben von 0,05 g Silvatol AS und Gewebe; 15 min. einseifen;
- 17) Spülen des Gewebes mit 200 ml heißem Wasser, gefolgt von 200 ml kaltem Wasser;
- 18) Gewebe bei Raumtemperatur trocknen.
- Es wird ein modifiziertes UV-Spektrometer verwendet, um den Anteil des UV-Lichts zwischen den Wellenlängen von 300 bis 400 Nanometern zu messen, welcher durch leichte, ungefärbte, 100% Baumwollproben mit einer Dichte von 119 g/m2, die nach dem vorstehenden Verfahren mit 3 Gew.-% der verschiedenen Verbindungen der Formel (1) behandelt wurden im Vergleich zu Kontrollproben des gleichen Gewebes, welche dem gleichen Verfahren, jedoch ohne den UV-Absorber der Formel (1), unterworfen worden waren, hindurch drang. Es wurden die nachstehenden Verbindungen der Formel (1) eingesetzt:
Verbindung Nr. UV-Transmission, % (2) 50 (3) 50 (4) 50 (5) 24 (6) 22 (7) 24 (8) 37 (9) 30 - Je niedriger die % Transmission, umso wirksamer ist die Verbindung der Formel (1) bei der Verhinderung des Durchgangs des UV-Lichts durch das Gewebe.
- Beispiel 6
- Leichte, ungefärbte, 100% Baumwollproben mit einer Dichte von 119 g/m2, die nach dem Verfahren von Beispiel 5 mit 3 Gew.-% der Verbindung der Formel (2) behandelt worden waren, wurden dem wiederholten Waschen gemäß der AATCC Prüfmethode 61-1986 unterworfen. Dann wurde der Anteil des UV-Lichts gemessen, welcher zwischen den Wellenlängen von 300 bis 400 Nanometern durch die gewaschenen Proben hindurchging, verglichen mit den unbehandelten, gewaschenen Kontrollproben gemäß dem Verfahren von Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben.
Nr. des Waschvorgangs UV-Transmission, % 1 52 2 45 3 45 4 45,5 - Die Ergebnisse dieser sehr belastenden Prüfung zeigen, dass die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Textilbehandlung durch wiederholtes Waschen nicht nennenswert beeinträchtigt wird, d. h. sie ist dauerhaft.
Claims (12)
- Verwendung eines UV-Absorbers zur Verbesserung des Sonnenschutzfaktors von Textilfasern, umfassend das Behandeln der Textilfasern mit 0,1 bis 6,0%, bezogen auf das Gewicht der Fasern, eines UV-Absorbers der Formel (1) worin A der Rest eines UV-Absorbers ist, B der Rest eines UV-Absorbers ist, und X F oder Cl ist, und wobei mindestens eines von A und B substituiert ist durch mindestens eines SO3H- oder COOH-Gruppe oder ein Salz hiervon.
- Verwendung nach Anspruch 1, wobei X Cl ist
- Verwendung nach Anspruch 1, wobei die UV-absorbierenden Reste A und B unabhängig gewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Resten der Formeln: worin R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-C18-Alkyl, C1-C18-Alkoxy, Halogen, Nitro, Hydroxy, COOM oder SO3M sind, worin M Wasserstoff, Ammonium oder ein Alkalimetallion ist, und R3 und R4 jeweils Wasserstoff oder C1-C18-Alkyl sind, mit der Maßgabe, dass mindestens eines von A und B durch mindestens eine SO3H- oder COOH-Gruppe oder ein Salz hiervon substituiert ist.
- Verwendung nach Anspruch 3, wobei R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-C7-Alkyl, C1-C7-Alkoxy, Hydroxy, COOM oder SO3M sind.
- Verwendung nach Anspruch 4, wobei R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-C4-Alkyl, C1-C4-Alkoxy, Hydroxy, COOM oder SO3M sind.
- Verwendung nach Anspruch 3, wobei M ein Natriumion ist.
- Verwendung nach Anspruch 3, wobei R3 und R4 jeweils Wasserstoff oder C1-C7-Alkyl sind.
- Verwendung nach Anspruch 1, umfassend das Behandeln einer Textilfaser mit 0,3 bis 3,0%, bezogen auf das Gewicht der Faser, eines UV-Absorbers der Formel (1).
- Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Textilfaser Baumwolle, Viskose, Flax, Rayon, Leinen, Wolle oder Seide ist.
- Verwendung nach Anspruch 10, wobei die Textilfaser Baumwolle ist.
- Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Textilfaser Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril oder Polyurethan ist.
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