EP1379725A1 - Textile flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender oberfläche - Google Patents

Textile flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender oberfläche

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EP1379725A1
EP1379725A1 EP02704724A EP02704724A EP1379725A1 EP 1379725 A1 EP1379725 A1 EP 1379725A1 EP 02704724 A EP02704724 A EP 02704724A EP 02704724 A EP02704724 A EP 02704724A EP 1379725 A1 EP1379725 A1 EP 1379725A1
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EP
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particles
base material
textile
solvent
fabric according
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Markus Oles
Edwin Nun
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CREAVIS GESELLSCHAFT fur TECHNOLOGIEUND INNOVATION MBH
CREAVIS GES fur TECHNOLOGIEUN
Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
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    • Y10T442/2861—Coated or impregnated synthetic organic fiber fabric
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    • Y10T442/2926—Coated or impregnated inorganic fiber fabric

Definitions

  • the present invention relates to textile fabrics with a self-cleaning and water-repellent surface.
  • CH-PS-268 258 describes a method in which structured surfaces are produced by applying powders such as kaolin, talc, clay or silica gel. The powders are fixed on the surface by oils and resins based on organosilicon compounds (Examples 1 to 6).
  • EP 0 909 747 teaches a method for producing a self-cleaning surface.
  • the surface has hydrophobic elevations with a height of 5 to 200 ⁇ m.
  • Such a surface is produced by applying a dispersion of powder particles and an inert material in a siloxane solution and then curing. The structure-forming particles are thus fixed to the substrate by an auxiliary medium.
  • WO 00/58410 comes to the conclusion that it is technically possible to produce surfaces of To make objects artificially self-cleaning.
  • the surface structures of elevations and depressions required for this have a distance between the elevations of the surface structures in the range from 0.1 to 200 ⁇ m and a height of the elevation in the range 0.1 to 100 ⁇ m.
  • the materials used for this must consist of hydrophobic polymers or permanently hydrophobized material. Detachment of the particles from the carrier matrix must be prevented.
  • hydrophobic materials such as perfluorinated polymers
  • hydrophobic surfaces are known.
  • a further development of these surfaces consists in structuring the surfaces in the ⁇ m range to the nm range.
  • US Pat. No. 5,599,489 discloses a method in which a surface can be given a particularly repellent finish by bombardment with particles of a corresponding size and subsequent perfluorination.
  • Another method describes H. Saito et al. in "Service Coatings International", 4, 1997, p.168 ff.
  • particles of fluoropolymers are applied to metal surfaces, with a greatly reduced wettability of the surfaces thus produced against water with a significantly reduced tendency to icing.
  • WO 00/58410 describes the structures and claims the formation thereof by spraying on hydrophobic alcohols, such as nonacosan-10-ol or alkanediols, such as nonacosan-5,10-diol.
  • hydrophobic alcohols such as nonacosan-10-ol or alkanediols, such as nonacosan-5,10-diol.
  • the disadvantage here is the poor stability of the self-cleaning surfaces, since detergents lead to the dissolution of the structure.
  • the invention relates to textile fabrics with a self-cleaning and water-repellent surface, composed of
  • Another object of the invention are textile fabrics with a self-cleaning and water-repellent surface, constructed from
  • the textile base material A can be formed by a wide variety of common polymers, such as. B. from polycarbonates, poly (meth) acrylates, polyamides, PVC, polyethylenes, polypropylenes, polystyrenes, polyesters, polyether sulfones or polyalkylene terephthalates, and mixtures or copolymers thereof.
  • common polymers such as. B. from polycarbonates, poly (meth) acrylates, polyamides, PVC, polyethylenes, polypropylenes, polystyrenes, polyesters, polyether sulfones or polyalkylene terephthalates, and mixtures or copolymers thereof.
  • Natural materials made from parts of plants selected from cotton, kapok, flax, hemp, jute, sisal and coconut, from animal hair, from silk or mineral origin are also suitable as the base material.
  • Mixed fabrics made of natural and artificial materials are also suitable.
  • the base material A to be used according to the invention is explained in more detail below by way of example.
  • Finished textile goods are usually made from polymer threads that have been produced using the spinning process. Textile fabrics are produced from the fibers and yarns. The following procedures can be used:
  • Piece goods are subjected to various mechanical and chemical finishing processes in the course of their processing, e.g. B. combing, weighting, impregnation, shrink free u. Anti-crease, mercerization, dyeing and printing, metallization, texturing, etc., which are intended to improve or modify the natural properties of the fibers with a view to later use. Criteria according to which the utility value of a finished textile product is assessed using suitable textile testing methods include: a .: Resistance to tensile and bursting forces as well as to abrasion, crease recovery in dry and wet condition and the associated wash-and-wear behavior, resistance z. B.
  • Polymer fabrics / textiles that is to say the base material A in the sense of the invention, can be produced from different fibers.
  • the processes mentioned above are suitable for most fibers made of thermoplastics, such as PET, PA66, PE or PP. Fibers are usually traded with protected brand names, examples are Perlon ® , Diolen ® , Trevira ® , Orleon ® , but trivial names such as acrylic fibers, polyester fibers, olefin fibers, aramid fibers etc. are also common.
  • the particles used can be those which have at least one material selected from Have silicates, minerals, metal oxides, metal powders, silicas, pigments or polymers.
  • particles are used which have a particle diameter of 0.02 to 100 ⁇ m, particularly preferably from 0.1 to 50 ⁇ m and very particularly preferably from 0.1 to 30 ⁇ m.
  • particles which are composed of primary particles to form agglomerates or aggregates with a size of 0.2-100 ⁇ m are also suitable.
  • the particles are bound to the surface of the polymer fibers in such a way that they are spaced from one another by 0-10 particle diameters.
  • the particles on the base material A do not have to be very close to one another. Rather, it is possible that the base material A is only partially covered with particles and free areas of 2-3 diameters of the particles are possible.
  • the wetting of solids can be described by the contact angle that a drop of water forms with the surface.
  • a contact angle of 0 degrees means complete wetting of the surface.
  • the wetting angle on fibers is usually measured using the Wilhelmy method.
  • the thread is wetted by a liquid and the force with which the fiber is pulled into the liquid due to the surface tension is measured. The higher the contact angle, the worse the surface can be wetted.
  • the aspect ratio is defined as the quotient of the height to the width of the structure of the surface.
  • the textile surfaces according to the invention have high contact angles and a high aspect ratio of the elevations.
  • the particles used have a structured surface. Particles which have an irregular fine structure in the nanometer range on the surface are preferably used. The use of such particles is new and is the subject of a separate patent application (internal file number: EM 010098).
  • particles especially as particles that have an irregular fine structure in the Having nanometers on the surface, those particles are preferably used which have at least one compound selected from pyrogenic silica, precipitated silica, aluminum oxide, silicon dioxide, pyrogenic and / or doped silicates or powdery polymers. It can be advantageous if the particles used have hydrophobic properties.
  • hydrophobic properties of the particles may be inherent due to the material used for the particles. However, it is also possible to use hydrophobized particles which, after suitable treatment, have hydrophobic properties, such as, for. B. a treatment with at least one compound from the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes or disilazanes.
  • the particles are provided with hydrophobic properties after being bonded to the base material A.
  • the particles are preferably provided with hydrophobic properties by treatment with at least one compound from the group of the alkylsilanes, the fluoroalkylsilanes or the disilazanes.
  • the particles preferably used are explained in more detail below.
  • the particles used can come from different areas. For example, it can be silicates, doped silicates, minerals, metal oxides, aluminum oxide, silicas or pyrogenic silicates, aerosils or powdered polymers, such as, for. B. spray-dried and agglomerated emulsions or cryomilled PTFE. Particularly suitable as particle systems are hydrophobicized pyrogenic silicas, so-called aerosils. In addition to the structure, a hydrophobicity is necessary to generate the self-cleaning surfaces.
  • the particles used can themselves be hydrophobic, such as PTFE.
  • the particles can be made hydrophobic, such as the Aerosil VPR 411 or Aerosil R 8200. However, they can also be made hydrophobic afterwards.
  • the particles are hydrophobicized before or after application. This, for example for Aeroperl 90/30, Sipernat Silicic acid 350, aluminum oxide C, zirconium silicate, vanadium-doped or Aeroperl P 25/20.
  • the hydrophobization is expediently carried out by treatment with perfluoroalkylsilane and subsequent tempering.
  • solvents are suitable as solvents for the respective base materials A.
  • a list for polymers can be found, for example, in Polymer Handbook, Second Edition; J. Brandrup, E.H. Always good; John Wiley & Sons Verlag, New York - London - Sydney - Toronto, 1975, in Chapter IV, Solvents and Non-Solvents for Polymers.
  • Suitable solvents are, in principle, suitable compounds from the group of alcohols, glycols, ethers, glycol ethers, ketones, esters, amides, nitro compounds, halogenated hydrocarbons, aliphatic and aromatic hydrocarbons or a mixture of one or more of these compounds in question, such as. B.
  • the solvent used can be used at temperatures from - 30 to 300 ° C.
  • the temperature of the solvent is limited by its boiling point and by the Tg of the base material A.
  • the solvent which has the particles is heated to a temperature of 25 to 100 ° C., preferably to a temperature of 50 to 85 ° C., before being applied to the polymer surface.
  • the invention also relates to the use of the textile fabrics for the production of objects with a self-cleaning and water-repellent surface, in particular for the production of articles of clothing which are exposed to high loads from dirt and water, such as, for. B. for skiing, alpine sports, motor sports, motorcycle sports, motocross sports, sailing, textiles for the leisure sector and technical textiles such as tents, awnings, umbrellas, tablecloths and convertible tops.
  • the subject is also the use for the manufacture of carpets, sewing threads, ropes, wall hangings, textiles, wallpapers, clothing, tents, decorative curtains, stage curtains, seams.
  • a polyester fabric, fiber diameter 0 20 ⁇ m, is drawn into a DMSO bath heated to 50 ° C. with a 1% Aeroperl 8200 suspension. The tissue remains in the solution for 10 seconds. Before the fabric is rolled up, the fabric is passed over a heat source to allow the solvent to evaporate. Table 1 shows the static contact angles measured on the tissue before and after the application of the particles.
  • Figures 1 and 2 show SEM images of an untreated polyester fabric.
  • Figures 3 and 4 show SEM images of a polyester fabric treated with Aerosil R8200.
  • Table 1 Static contact angle before and after the application of the particulate systems

Description

Textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche
Die vorliegende Erfindung betrifft textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche.
Es ist bekannt, dass zum Erzielen einer guten Selbstreinigung einer Oberfläche die Oberfläche neben einer sehr hydrophoben Oberfläche auch eine gewisse Rauhigkeit aufweisen muss. Eine geeignete Kombination aus Struktur und Hydrophobie macht es möglich, dass schon geringe Mengen bewegten Wassers auf der Oberfläche haftende Schmutzpartikel mitnehmen und die Oberfläche reinigen (WO 96/04123; US-P 3,354,022).
Stand der Technik ist gemäß EP 0 933 388, dass für solche selbstreinigenden Oberflächen ein Aspektverhältnis von > 1 und eine Oberflächenenergie von weniger als 20 mN/m erforderlich ist. Das Aspektverhältnis ist hierbei definiert als der Quotient von Höhe zur Breite der Struktur. Vorgenannte Kriterien sind in der Natur, beispielsweise im Lotusblatt, realisiert. Die aus einem hydrophoben wachsartigen Material gebildete Oberfläche der Pflanze weist Erhebungen auf, die einige μm voneinander entfernt sind. Wassertropfen kommen im Wesentlichen nur mit diesen Spitzen in Berührung. Solche wasserabstoßenden Oberflächen werden in der Literatur vielfach beschrieben.
CH-PS-268 258 beschreibt ein Verfahren, bei dem durch Aufbringen von Pulvern wie Kaolin, Talkum, Ton oder Silicagel strukturierte Oberflächen erzeugt werden. Die Pulver werden durch Öle und Harze auf Basis von Organosiliziumverbindungen auf der Oberfläche fixiert (Beispiele 1 bis 6).
EP 0 909 747 lehrt ein Verfahren zur Erzeugung einer selbstreinigenden Oberfläche. Die Oberfläche weist hydrophobe Erhebungen mit einer Höhe von 5 bis 200 μm auf. Hergestellt wird eine derartige Oberfläche durch Aufbringen einer Dispersion von Pulverpartikeln und einem inerten Material in einer Siloxan-Lösung und anschließendem Aushärten. Die strukturbildenden Partikel werden also durch ein Hilfsmedium am Substrat fixiert.
WO 00/58410 kommt zu dem Ergebnis, dass es technisch möglich ist, Oberflächen von Gegenständen künstlich selbstreinigend zu machen. Die hierfür nötigen Oberflächenstrukturen aus Erhebungen und Vertiefungen haben einen Abstand zwischen den Erhebungen der Oberflächenstrukturen im Bereich von 0,1 bis 200 μm und eine Höhe der Erhebung im Bereich 0,1 bis 100 μm. Die hierfür verwendeten Materialien müssen aus hydrophoben Polymeren oder dauerhaft hydrophobiertem Material bestehen. Ein Lösen der Teilchen aus der Trägermatrix muss verhindert werden.
Der Einsatz von hydrophoben Materialien, wie perfluorierten Polymeren, zur Herstellung von hydrophoben Oberflächen ist bekannt. Eine Weiterentwicklung dieser Oberflächen besteht darin, die Oberflächen im μm-Bereich bis nm-Bereich zu strukturieren. US PS 5,599,489 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Oberfläche durch Beschuss mit Partikeln einer entsprechenden Größe und anschließender Perfluorierung besonders abweisend ausgestattet werden kann. Ein anderes Verfahren beschreibt H. Saito et al. in "Service Coatings International", 4, 1997, S.168 ff. Hier werden Partikel aus Fluorpolymeren auf Metall- Oberflächen aufgebracht, wobei eine stark erniedrigte Benetzbarkeit der so erzeugten Oberflächen gegenüber Wasser mit einer erheblich reduzierten Vereisungsneigung dargestellt wurde.
Das Prinzip ist der Natur entlehnt. Kleine Kontaktflächen erniedrigen die Van-der Waal's Wechselwirkung, die für die Haftung an ebenen Oberflächen mit niedriger Oberflächenenergie verantwortlich ist. Beispielsweise sind die Blätter der Lotuspflanze mit Erhebungen aus einem Wachs versehen, die die Kontaktfläche zu Wasser herabsetzen. WO 00/58410 beschreibt die Strukturen und beansprucht die Ausbildung selbiger durch Aufsprühen von hydrophoben Alkoholen, wie Nonacosan-10-ol oder Alkandiolen, wie Nonacosan-5,10-diol. Nachteilig hieran ist die mangelhafte Stabilität der selbstreinigenden Oberflächen, da Detergenzien zur Auflösung der Struktur fuhren.
Verfahren zur Herstellung dieser strukturierten Oberflächen sind ebenfalls bekannt. Neben der detailgetreuen Abformung dieser Strukturen durch eine Masterstruktur im Spritzguss oder Prägeverfahren sind auch Verfahren bekannt, die das Aufbringen von Partikeln auf eine Oberfläche nutzen (US 5 599 489). Gemeinsam ist aber, dass das selbstreinigende Verhalten von Oberflächen durch ein sehr hohes Aspektverhältnis beschrieben wird. Hohe Aspektverhältnisse sind technisch nur sehr schwer realisierbar und besitzen eine geringe mechanische Stabilität.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, textile Flächengebilde zu finden, die sehr gute wasserabweisende und selbstreinigende Oberflächen aufweisen, wobei diese Eigenschaften im täglichen Gebrauch der hergestellten Gegenstände aus diesen textilen Flächengebilden erhalten bleiben müssen und wobei die textilen Flächengebilde durch ein Verfahren, welches ohne großen technischen Aufwand durchzuführen ist, herstellbar sind. Auf das Befestigen von Partikeln durch Klebstoff und dergleichen sollte im Hinblick auf die Eigenschaften der textilen Flächengebilde im Gebrauch verzichtet werden können. Es bestand auch die Aufgabe, textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche zu finden, die ein hohes Aspektverhältnis der Erhebungen, einen hohen Randwinkel mit Wasser und über ein nicht-prägendes Verfahren in textile Flächengebilde eingebracht werden können.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass es möglich ist, Partikel mit der Oberfläche von textilen Flächengebilden dauerhaft zu verbinden. Durch Behandlung der textilen Flächengebilde mit Partikeln und Lösemittel konnte die gestellte Aufgabe gelöst werden. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels sind die Partikeln fest mit den textilen Flächen- gebilden verbunden, ohne das das Gewebe zerstört wurde.
Gegenstand der Erfindung sind textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche, aufgebaut aus
A) mindestens einem synthetischen und/oder natürlichen textilen Basismaterial und
B) einer künstlichen, mindestens teilweise hydrophoben Oberfläche mit Erhebungen und Vertiefungen aus Partikeln, die ohne Klebstoffe, Harze oder Lacke mit dem Basismaterial A fest verbunden sind, erhalten durch Behandlung des Basismaterials A mit zumindest einem Lösemittel, welches die Partikel ungelöst enthält, und Entfernen des Lösemittels, wobei zumindest ein Teil der Partikel mit der Oberfläche des Basismaterials A fest verbunden werden. Weiterer Gegenstand der Erfindung sind textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche, aufgebaut aus
A) mindestens einem synthetischen und/oder natürlichen textilen Basismaterial und B) einer künstlichen, mindestens teilweise hydrophoben Oberfläche mit Erhebungen und Vertiefungen aus Partikeln, die ohne Klebstoffe, Harze oder Lacke mit dem Basismaterial A fest verbunden sind sowie deren Verwendung zur Herstellung von textilen Gegenständen.
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche und die daraus hergestellten Textilien durchaus auch mit Wasser mit Detergenzien in Berührung kommen dürfen. Die selbstreinigenden Eigenschaften der Oberflächen gehen dabei nicht verloren. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Detergenzien wieder vollständig ausgewaschen werden und eine hydrophobe Oberfläche vorliegt.
Das textile Basismaterial A kann durch die verschiedensten gebräuchlichen Polymere gebildet sein, wie z. B. aus Polycarbonaten, Poly(meth)acrylaten, Polyamiden, PVC, Polyethylenen, Polypropylenen, Polystyrolen, Polyestern, Polyethersulfonen oder Polyalkylenterpthalaten, sowie deren Gemische oder Copolymere.
Als Basismaterial eignen sich auch natürliche Materialien aus Pflanzenteilen ausgewählt aus Baumwolle, Kapok, Flachs, Hanf, Jute, Sisal und Kokos, aus Haarkleidern von Tieren, aus Seide oder mineralischen Ursprung. Mischgewebe aus natürlichen und künstlichen Materialien sind ebenfalls geeignet.
Das erfindungsgemäß einzusetzende Basismaterial A wird im Folgenden beispielhaft näher erläutert.
Die Herstellung von textiler Fertigware erfolgt in der Regel aus Polymerfäden, die im Spinnverfahren hergestellt wurden. Aus den Fasern und Garnen werden textile Flächengebilde erzeugt. Hierbei können folgende Verfahren verwandt werden:
Weben: Zu diesen Webwaren gehören Gewebe, Teppiche und Bobinets die durch ihrer klassische Gewebebindung von Kett- u. Schussfäden charakterisiert sind. Wirken und Stricken: Hierbei entstehen Maschenwaren wie z. B. Pullover. Klöppeln: Hier entstehen die sogenannten Spitze.
Nadeln: Hier entstehen Filze, Nadelfilz- und Nadelflorteppiche, die zusammen mit den Vliesstoffen zu den Textilverbundstoffen zu rechnen sind.
Garn- u. Stückwaren werden im Verlauf ihrer Verarbeitung diversen mechanischen und chemischen Veredlungsprozessen unterworfen, z. B. Kämmen, Beschwerung, Imprägnierung, Krumpffrei- u. Knitterfestausrüstung, Mercerisation, Färben und Bedrucken, Metallisierung, Texturierung usw., die der Verbesserung od. Modifizierung der natürlichen Eigenschaften der Fasern im Hinblick auf die spätere Verwendung dienen sollen. Kriterien, nach denen der Gebrauchswert einer textilen Fertigware durch geeignete Textilprüfungsmethoden beurteilt wird, sind u. a.: Festigkeit gegenüber Zug- und Berstkräften sowie gegen Scheuereinwirkung, Knittererholung in trockenem und nassem Zustand und damit verbunden das Wash-and-Wear- Verhalten, Widerstandsfähigkeit z. B. gegen elektrostatischer Aufladung, Entflammbarkeit oder Regeneinwirkung, Chlor-Retention, Anschmutzverhalten, Luftdurchlässigkeit, Gewebedichte, Filz- u. Krumpffreiheit, Quellfähigkeit, Hydrophilie, Hydrophobie u. Oleophobie, Glanz, Griff, Wasch-, Schweiß- u. Farbechtheit, Resistenz gegen mikrobielle Zerstörung, usw.
Polymergewebe / Textilien, also das Basismaterial A im Sinne der Erfindung, können aus verschiedene Fasern hergestellt werden. Für die meistern Fasern aus thermoplastischen Kunststoffen, wie PET, PA66, PE oder PP, sind die oben genannten Verfahren geeignet. Fasern werden meist mit geschützten Markennamen gehandelt, Beispiele sind Perlon®, Diolen®, Trevira®, Orleon®, aber auch Trivialnamen wie Acrylfasern, Polyesterfasern, Olefinfasern, Aramidfasern usw., sind gebräuchlich.
Als Partikel können solche eingesetzt werden, die zumindest ein Material, ausgewählt aus Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren, Pigmenten oder Polymeren aufweisen. Vorzugsweise werden Partikel eingesetzt, die einen Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 μm, besonders bevorzugt von 0,1 bis 50 μm und ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 30 μm aufweisen. Geeignet sind aber auch Partikel, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2 - 100 μm zusammenlagern.
Im Allgemeinen sind die Partikel derart an der Oberfläche der Polymerfasern gebunden, dass sie untereinander Abstände von 0 - 10 Partikeldurchmesser aufweisen.
Überraschenderweise wurde bei den erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde gefunden, dass die Partikel auf dem Basismaterial A nicht sehr eng beieinander liegen müssen. Vielmehr ist es möglich, dass das Basismaterial A nur punktuell mit Partikeln belegt ist und freie Flächen von 2 - 3 Durchmesser der Partikel möglich sind.
Die Benetzung von Festkörpern lässt sich durch den Randwinkel, den ein Wassertropfen mit der Oberfläche bildet, beschreiben. Ein Randwinkel von 0 Grad bedeutet dabei eine vollständige Benetzung der Oberfläche. Die Messung des Randwinkel an Fasern erfolgt in der Regel nach der Wilhelmy Methode. Dabei wird der Faden von einer Flüssigkeit benetzt und die Kraft, mit der die Faser aufgrund der Oberflächenspannung in die Flüssigkeit gezogen wird, gemessen. Je höher der Randwinkel ist, um so schlechter kann die Oberfläche benetzt werden. Das Aspektverhältnis ist definiert als der Quotient von Höhe zur Breite der Struktur der Oberfläche.
Die erfindungsgemäßen textilen Flächen weisen hohe Randwinkel und ein hohes Aspektverhältnis der Erhebungen auf.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel eine strukturierte Oberfläche haben. Vorzugsweise werden Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche aufweisen, eingesetzt. Die Verwendung derartiger Partikel ist neu und Gegenstand einer gesonderten Patentanmeldung (internes Aktenzeichen: EM 010098).
Als Partikel, insbesondere als Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich an der Oberfläche aufweisen, werden vorzugsweise solche Partikel eingesetzt, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus pyrogener Kieselsäure, Fällungskieselsäuren, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, pyrogenen und/oder dotierten Silikaten oder pulverförmige Polymeren aufweisen. Es kann vorteilhaft sein, wenn die eingesetzten Partikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
Die hydrophoben Eigenschaften der Partikel können durch das verwendete Material der Partikel inhärent vorhanden sein. Es können aber auch hydrophobierte Partikel eingesetzt werden, die nach einer geeigneten Behandlung hydrophobe Eigenschaften aufweisen, wie z. B. eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, der Fluoralkylsilane oder der Disilazane.
Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Partikel nach dem Verbinden mit dem Basismaterial A mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden. Auch in diesem Fall werden die Partikel vorzugsweise durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, der Fluoralkylsilane oder der Disilazane mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet.
Im Folgenden werden die bevorzugt eingesetzten Partikel näher erläutert.
Die eingesetzten Partikel können aus unterschiedlichen Bereichen kommen. Beispielsweise können es Silikate sein, dotierte Silikate, Mineralien, Metalloxide, Aluminiumoxid, Kieselsäuren oder pyrogene Silikate, Aerosile oder pulverförmige Polymere, wie z. B. sprühgetrocknete und agglomerierte Emulsionen oder cryogemahlenes PTFE. Als Partikel- Systeme eignen sich im Besonderen hydrophobierte pyrogene Kieselsäuren, sogenannte Aerosile. Zur Generierung der selbstreinigenden Oberflächen ist neben der Struktur auch eine Hydrophobie nötig. Die eingesetzten Partikel können selbst hydrophob sein, wie beispielsweise das PTFE. Die Partikel können hydrophob ausgerüstet sein, wie beispielsweise das Aerosil VPR 411 oder Aerosil R 8200. Sie können aber auch nachträglich hydrophobiert werden. Hierbei ist es unwesentlich, ob die Partikel vor dem Auftragen oder nach dem Auftragen hydrophobiert werden. Diese, beispielsweise für Aeroperl 90/30, Sipernat Kieselsäure 350, Aluminiumoxid C, Zirkonsilikat, vanadiumdotiert oder Aeroperl P 25/20. Zur letzteren erfolgt die Hydrophobierung zweckmäßig durch Behandlung mit Perfluor- alkylsilan und anschließender Temperung.
Als Lösemittel eignen sich prinzipiell alle Lösemittel für die jeweiligen Basismaterialien A. Eine Auflistung für Polymere findet sich beispielsweise in Polymer Handbook, Second Edition; J. Brandrup, E.H. Immergut; John Wiley & Sons Verlag, New York - London - Sydney - Toronto, 1975, im Kapitel IV, Solvents and Non-Solvents for Polymers.
Als Lösemittel kommen prinzipiell geeignete Verbindung aus der Gruppe der Alkohole, der Glykole, der Ether, der Glykolether, der Ketone, der Ester, der Amide, der Nitro-Verb- indungen, der Halogenkohlenwasserstoffe, der aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe oder eine Mischung von einer oder mehrerer dieser Verbindungen in Frage, wie z. B. Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Octanol, Cyclohexanol, Phenol, Kresol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Diethylether, Dibutylether, Anisol, Dioxan, Dioxolan, Tetrahydrofuran, Monoethylenglykolether, Diethylenglykolether, Triethylenglykolether, Polyethylenglykol- ether, Aceton, Butanon, Cyclohexanon, Ethylacetat, Butylacetat, Iso-Amylacetat, Ethylhexyl- acetat, Glykolester, Dimethylformamid, Pyridin, N-Methylpyrrolidon, N-Methylcaprolacton, Acetonitril, Schwefelkohlenstoff, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Nitrobenzol, Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlormethan, Trichlorethen, Tetrachlorethen, 1,2-Dichlorethan, Chlorphenol, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Benzine, Petrolether, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Decalin, Tetralin, Terpene, Benzol, Toluol oder Xylol oder geeignete Mischungen.
Prinzipiell kann das verwendete Lösemittel bei Temperaturen von - 30 bis 300 °C eingesetzt werden. Allgemein wird die Temperatur des Lösemittels durch seinen Siedepunkt und durch den Tg des Basismaterials A limitiert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsart der Erfindung wird das Lösemittel, welches die Partikel aufweist, vor dem Aufbringen auf die Polymeroberfläche auf eine Temperatur von 25 bis 100 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 50 bis 85 °C, erwärmt. Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der textilen Flächengebilde zur Herstellung von Gegenständen mit einer selbstreinigenden und wasserabweisenden Oberfläche, insbesondere zur Herstellung von Bekleidungsstücken, die hohen Belastungen durch Schmutz und Wasser ausgesetzt sind, wie z. B. für den Skisport, Alpinsport, Motorsport, Motorradsport, Motocrosssport, Segelsport, Textilien für den Freizeitbereich sowie technische Textilien wie Zelte, Markisen, Regenschirme, Tischdecken und Kabrio- Verdecke. Gegenstand ist ebenfalls die Verwendung zur Herstellung von Teppichen, Nähgarnen, Seilen, Wandbehängen, Textilien, Tapeten, Bekleidungsstücken, Zelten, Dekor- Vorhängen, Bühnen- Vorhängen, Nähten.
Durch das folgende Beispiel wird die Erfindung näher erläutert.
Anwendungsbeispiel 1:
Ein Polyestergewebe, Faserdurchmesser 0 20 μm, wird in ein auf 50 °C erhitztes DMSO Bad mit einer 1 %igen Aeroperl 8200-Suspension gezogen. Die Verweildauer des Gewebes in der Lösung beträgt 10 Sekunden. Vor dem Aufrollen des Gewebes wird das Gewebe über eine Wärmequelle geführt, um ein Abdampfen des Lösungsmittels zu ermöglichen. Tabelle 1 gibt die am Gewebe gemessenen statischen Randwinkel vor und nach dem Aufbringen der Partikel wieder. Die Figuren Fig. 1 und Fig. 2 zeigen REM-Bilder eines unbehandelten Polyestergewebes. Die Figuren Fig. 3 und Fig. 4 zeigen REM-Bilder eines mit Aerosil R8200 behandelten Polyestergewebes.
Tabelle 1 : Statischer Randwinkel vor und nach dem Aufbringen der partikulären Systeme

Claims

Patentansprüche:
1. Textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche, aufgebaut aus
A) mindestens einem synthetischen und/oder natürlichen textilen Basismaterial und
B) einer künstlichen, mindestens teilweise hydrophoben Oberfläche mit Erhebungen und Vertiefungen aus Partikeln, die ohne Klebstoffe, Harze oder Lacke mit dem Basismaterial A fest verbunden sind, erhalten durch Behandlung des Basismaterials A mit zumindest einem Lösemittel, welches die Partikel ungelöst enthält, und Entfernen des Lösemittels, wobei zumindest ein Teil der Partikel mit der Oberfläche des Basismaterials A fest verbunden werden.
2. Textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel in dem Lösemittel suspendiert sind.
3. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als textiles Basismaterial A Polymergewebe auf der Basis von Polycarbonaten, Poly(meth)acrylaten, Polyamiden, PVC, Polyethylenen, Polypropylenen, Polystyrolen, Polyestern, Polyethersulfonen oder Polyalkylenterephthalaten sowie deren Gemische oder Copolymere, enthalten sind.
4. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als textiles Basismaterial A natürliche Materialien aus Pflanzenteilen, ausgewählt aus Baumwolle, Kapok, Flachs, Hanf, Jute, Sisal, Haarkleidern von Tieren, Seide, aus mineralischen Ursprung oder Mischgewebe aus natürlichen und künstlichen Materialien, enthalten sind.
5. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösemittel zumindest eine als Lösemittel für das entsprechende Basismaterial A geeignete Verbindung aus der Gruppe der Alkohole, der Glykole, der Ether, der Glykolether, der Ketone, der Ester, der Amide, der Nitro-Verbindungen, der Halogenkohlenwasserstoffe, der aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe oder Mischungen eingesetzt wird.
6. Textile Flächengebilde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösemittel zumindest eine als Lösemittel für das entsprechende Basismaterial A geeignete Verbindung ausgewählt aus Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Octanol, Cyclohexanol, Phenol, Kresol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Diethylether, Dibutyl- ether, Anisol, Dioxan, Dioxolan, Tetrahydrofuran, Monoethylenglykolether, Diethylen- glykolether, Triethylenglykolether, Polyethylenglykolether, Aceton, Butanon, Cyclo- hexanon, Ethylacetat, Butylacetat, Iso-Amylacetat, Ethylhexylacetat, Glykolester, Dimethylformamid, Pyridin, N-Methylpyrrolidon, N-Methylcaprolacton, Acetonitril, Schwefelkohlenstoff, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Nitrobenzol, Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlormethan, Trichlorethen, Tetrachlorethen, 1 ,2-Dichlorethan, Chlorphenol, Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Benzine, Petrolether, Cyclohexan, Methylcyclohexan,
Decalin, Tetralin, Terpene, Benzol, Toluol oder Xylol oder Mischungen eingesetzt wird.
7. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel, welches die Partikel enthält, vor dem Aufbringen auf das
Basismaterial A eine Temperatur von - 30 °C bis 300 °C, bevorzugt 25 bis 100 °C, aufweist.
8. Textile Flächengebilde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel, welches die Partikel aufweist, vor dem Aufbringen auf das Basismaterial A auf eine Temperatur von 50 bis 85 °C erwärmt wird.
9. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,02 bis 100 μm aufweisen, enthalten sind.
10. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 bis 30 μm aufweisen, enthalten sind.
11. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel, die eine unregelmäßige Feinstruktur im Nanometerbereich auf der Oberfläche aufweisen, enthalten sind.
12. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel, ausgewählt aus Silikaten, Mineralien, Metalloxiden, Metallpulvern, Kieselsäuren, Pigmenten oder Polymeren, enthalten sind.
13. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel, ausgewählt aus pyrogenen Kieselsäuren, Fällungskieselsäuren, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, dotierten Silikaten, pyrogenen Silikaten oder pulverförmige Polymeren enthalten sind.
14. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
15. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel durch eine Behandlung mit einer geeigneten Verbindung hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
16. Textile Flächengebilde gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel vor oder nach dem Verbinden mit dem Basismaterial A mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden.
17. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel durch eine Behandlung mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, Fluoralkylsilane und/oder Disilazane mit hydrophoben Eigenschaften ausgestattet werden.
18. Textile Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Partikel auf dem Basismaterial A Abstände von 0 - 10 Partikeldurchmesser, insbesondere von 2 - 3 Partikeldurchmesser, aufweisen.
19. Textile Flächengebilde mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche, aufgebaut aus
A) mindestens einem synthetischen und/oder natürlichen textilen Basismaterial und
B) einer künstlichen, zumindestens teilweise hydrophoben Oberfläche mit Erhebungen und Vertiefungen aus Partikeln, die ohne Klebstoffe, Harze oder Lacke mit dem Basismaterial A fest verbunden sind.
20. Verwendung der textilen Flächengebilde nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19 zur Herstellung von textilen Gegenständen mit einer selbstreinigenden und wasserabweisenden Oberfläche.
21. Verwendung nach Anspruch 20 zur Herstellung von Bekleidungsstücken, die hohen Belastungen durch Schmutz und Wasser ausgesetzt sind, insbesondere für den Skisport, Alpinsport, Motorsport, Motorradsport, Motorcrosssport, Segelsport, Textilien für den
Freizeitbereich sowie technische Textilien wie Zelte, Markisen, Regenschirme, Tischdecken und Kabrio-Verdecke.
22. Verwendung nach Anspruch 20 zur Herstellung von Teppichen, Nähgarnen, Seilen, Wandbehängen, Textilien, Tapeten, Bekleidungsstücken, Zelten, Dekor- Vorhängen,
Bühnen- Vorhängen, Nähten.
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