DE10118348A1

DE10118348A1 - Self-cleaning, water-repellent synthetic polymer fiber, used e.g. for tents, sports clothing and carpets, made by impregnating fiber with a suspension of hydrophobic particles and then removing the solvent

Info

Publication number: DE10118348A1
Application number: DE10118348A
Authority: DE
Inventors: Markus Oles; Edwin Nun
Original assignee: Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Current assignee: Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2002-10-17
Also published as: AU2002251015A1; WO2002084013A3; WO2002084013A2

Abstract

Synthetic polymer fiber (A) with a self-cleaning, water-repellent surface has an artificial hydrophobic surface (B) with peaks and valleys comprising particles which are firmly attached to (A) without adhesives, resins or varnish, formed by treatment of (A) during and/or after its production with a solvent containing these particles, followed by removal of solvent. An Independent claim is also included for polymer fiber as described above (without specifying the method of formation).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Polymerfasern mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche.The present invention relates to polymer fibers with self-cleaning and water-repellent Surface.

Es ist bekannt, dass zum Erzielen einer guten Selbstreinigung einer Oberfläche die Oberfläche neben einer sehr hydrophoben Oberfläche auch eine gewisse Rauhigkeit aufweisen muß. 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 3 354 022).It is known that in order to achieve a good self-cleaning of a surface, the surface in addition to a very hydrophobic surface must also have a certain roughness. Appropriate combination of structure and hydrophobicity makes it possible that even minor Take away lots of moving water with dirt particles adhering to the surface Clean the surface (WO 96/04123; US 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.State of the art according to EP 0 933 388 is that for such self-cleaning surfaces Aspect ratio of <1 and a surface energy of less than 20 mN / m required is. The aspect ratio is defined here as the quotient of the height to the width of the Structure. The aforementioned criteria are realized in nature, for example in the lotus leaf. The surface of the plant formed from a hydrophobic wax-like material Elevations that are a few microns apart. Drops of water come in Essentially only in contact with these tips. Such water-repellent surfaces are widely described in the literature.

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).CH-PS-268 258 describes a process in which, by applying powders such as kaolin, Talc, clay or silica gel structured surfaces can be created. The powders are fixed on the surface by oils and resins based on organosilicon compounds (Examples 1 to 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. 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 µm. Manufactured is such a surface 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 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.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 required for this from surveys and depressions have a distance between the surveys of Surface structures in the range from 0.1 to 200 µm and an elevation in the range 0.1 to 100 µm. The materials used for this must be made of hydrophobic polymers or consist of hydrophobic material. A release of the particles from the carrier matrix must be prevented.

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 5599489 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 Metalloberflächen aufgebracht, wobei eine stark erniedrigte Benetzbarkeit der so erzeugten Oberflächen gegenüber Wasser mit einer erheblich reduzierten Vereisungsneigung dargestellt wurde.The use of hydrophobic materials, such as perfluorinated polymers, for the production of hydrophobic surfaces are known. There is a further development of these surfaces in structuring the surfaces in the µm range to the nm range. US Patent 5599489 discloses a method in which a surface is bombarded with particles appropriate size and subsequent perfluorination especially repellent can be. Another method describes H. Saito et al. in "Service Coatings International ", 4, 1997, p. 168 ff. Here are particles made of fluoropolymers Metal surfaces applied, with a greatly reduced wettability of the so produced Surfaces compared to water with a significantly reduced tendency to freeze has been.

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 führen.The principle is borrowed from nature. Small contact areas lower the Van der Waal's Interaction required for adhesion to flat surfaces with low surface energy responsible for. For example, the leaves of the lotus plant are raised from one Apply wax that will reduce the contact area to water. WO 00/58410 describes the Structures and claims the formation of the same by spraying on hydrophobic Alcohols such as nonacosan-10-ol or alkane diols such as nonacosan-5,10-diol. adversely this is due to the poor stability of the self-cleaning surfaces, as detergents Dissolve the structure.

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).Methods for producing these structured surfaces are also known. In addition to the detailed reproduction of these structures by a master structure in injection molding or Embossing processes are also known which involve the application of particles to a Use surface (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.What is common, however, is that the self-cleaning behavior of surfaces is very high Aspect ratio is described. High aspect ratios are very difficult technically feasible and have low mechanical stability.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Polymerfasern zu finden, die sehr gute wasserabweisende und selbstreinigende Oberflächen aufweisen, wobei diese Eigenschaften im täglichen Gebrauch der hergestellten Gegenstände aus diesen Polymerfasern erhalten bleiben müssen und wobei die Polymerfasern 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 Polymerfasern im Gebrauch verzichtet werden können.The object of the present invention was to find polymer fibers which are very good have water-repellent and self-cleaning surfaces, these properties in daily use of the manufactured articles from these polymer fibers are preserved must and where the polymer fibers by a process that without great technical Effort is to be carried out. On fixing particles with glue and the like should be considered in view of the properties of the polymer fibers in use can be dispensed with.

Es bestand auch die Aufgabe, Polymerfasern mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche zu finden, die ein hohes Aspektverhältnis der Erhebungen, einen hohen Randwinkel mit Wasser und über ein nicht-prägendes Verfahren auf die Polymerfasern gebracht werden können.There was also the task of polymer fibers with self-cleaning and water-repellent Find surface that has a high aspect ratio of the bumps, a high contact angle be brought onto the polymer fibers with water and using a non-embossing process can.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass es möglich ist, Partikel mit der Oberfläche von Polymerfasern dauerhaft zu verbinden. Durch Behandlung der Polymerfasern mit Partikeln und Lösemittel konnte die gestellte Aufgabe gelöst werden. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels sind die Partikeln fest mit der Polymerfaser verbunden, ohne das diese zerstört wurde.Surprisingly, it was found that it is possible to have particles with the surface of To permanently bond polymer fibers. By treating the polymer fibers with particles and Solvent could solve the task. After removing the The particles are firmly attached to the polymer fiber without the solvent destroying it has been.

Gegenstand der Erfindung sind Polymerfasern mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche, aufgebaut aus
The invention relates to polymer fibers with a self-cleaning and water-repellent surface, composed of

A) at least one synthetic fiber material

und
and

A) an artificial, at least partially hydrophobic surface with elevations and Wells made of particles that are free of adhesives, resins or varnishes with the Fiber material A are firmly connected,

erhalten durch Behandlung des Fasermaterials A mit zumindest einem Lösemittel, welches die Partikel ungelöst enthält, und Entfernen des Lösemittels, wobei zumindest ein Teil der Partikel mit der Oberfläche des synthetischen Fasermaterials A fest verbunden werden, und die Behandlung entweder während der Herstellung der Faser und/oder nach deren Herstellung erfolgt.obtained by treating the fiber material A with at least one solvent which Contains particles undissolved, and removing the solvent, at least a portion of the particles be firmly connected to the surface of the synthetic fiber material A, and the Treatment either during the manufacture of the fiber and / or after its manufacture he follows.

Weiterer Gegenstand der Erfindung sind Polymerfasern mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche, aufgebaut aus
The invention further relates to polymer fibers with a self-cleaning and water-repellent surface, composed of

A) at least one synthetic fiber material

und
and

A) an artificial, at least partially hydrophobic surface with elevations and depressions made of particles that are free of adhesives, resins or lacquers Fiber material A are firmly connected,

sowie deren Verwendung zur Herstellung von Gegenständen.and their use in the manufacture of objects.

Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Polymerfaser mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche und die daraus hergestellten Gegenstände durchaus auch mit Wasser mit Detergenzien in Berührung kommen dürfen. Die selbstreinigenden Eigenschaften der Oberfläche gehen dabei nicht verloren. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Detergenzien wieder vollständig ausgewaschen werden und eine hydrophobe Oberfläche vorliegt.It has been shown that the polymer fiber according to the invention with self-cleaning and water-repellent surface and the objects made from it also with Water may come into contact with detergents. The self-cleaning properties the surface is not lost. The prerequisite for this, however, is that the Detergents are completely washed out again and a hydrophobic surface is present.

Die Polymerfaser A kann durch die verschiedensten gebräuchlichen Polymere gebildet sein, wie z. B. aus Polycarbonaten, Poly(meth)acrylaten, Polyamiden, PVC, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrolen, Polyestern, Polyethersulfonen, Polyacrylnitril oder Polyalkylenterephthalaten, sowie deren Gemische oder Copolymere.The polymer fiber A can be formed by a wide variety of common polymers, such as z. B. from polycarbonates, poly (meth) acrylates, polyamides, PVC, polyethylene, polypropylene, Polystyrenes, polyesters, polyether sulfones, polyacrylonitrile or polyalkylene terephthalates, as well as their mixtures or copolymers.

Im folgenden werden die einsetzbaren Polymerfasern näher charakterisiert. The polymer fibers that can be used are characterized in more detail below.

Polymerfasern können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden. Ein weit verbreitetes Verfahren ist das sogenannte Schmelzspinnen. Die Schmelze wird mittels Zahnradpumpen mit hoher Schergeschwindigkeit durch eine Lochplatte gedrückt und mit Stickstoff gekühlt. Für die meistern Fasern aus thermoplastischen Kunststoffen, wie PET, PA66, PE oder PP, ist dieses 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.Polymer fibers can be made by various methods. A common one The process is called melt spinning. The melt is made using gear pumps high shear rate pressed through a perforated plate and cooled with nitrogen. For the master fibers made of thermoplastics, such as PET, PA66, PE or PP, this is Suitable method. Fibers are usually traded with protected brand names, examples are Perlon®, Diolen®, Trevira®, Orleon®, but also trivial names such as acrylic fibers, Polyester fibers, olefin fibers, aramid fibers, etc. are common.

Beim Schmelzspinnen werden geschmolzene Polymere unter Stickstoff durch einen Spinkopf mit vielen Düsen von 50 bis 400 µm ∅ gepresst. Die resultierenden Fäden werden mit Geschwindigkeiten von bis zu 4.000 m/min. gezogen, wobei sie erkalten und sich verfestigen. Das Aufwickeln auf Trommeln erfolgt mit höherer Geschwindigkeit, wodurch die Fäden verstreckt werden. Schmelzspinnen lassen sich wegen der erforderlichen hohen Temperaturen nur schmelzbare und thermostabile Polymere, wie z. B. Polyolefine, aliphatische Polyamide, aromatische Polyester und Glas. Einige Polymere bauen unter den Spinbedingungen ab. Monomere, oligomere und niedermolekulare Zersetzungsprodukte schlagen sich als Spinrauch auf den Spinaggregaten nieder.In melt spinning, melted polymers are passed through a spin head under nitrogen pressed with many nozzles from 50 to 400 µm ∅. The resulting threads are with Speeds of up to 4,000 m / min. pulled, cooling and solidifying. The winding on drums takes place at a higher speed, causing the threads be stretched. Melt spinning can be done because of the high temperatures required only meltable and thermostable polymers, such as B. polyolefins, aliphatic polyamides, aromatic polyester and glass. Some polymers degrade under the spin conditions. Monomeric, oligomeric and low molecular weight decomposition products are found as spin smoke down on the spin aggregates.

Wenn durch seitlich an den Spindüsen angebrachten Luftdüsen mit hoher Geschwindigkeit heiße Luft entlang geblasen wird, werden die Filamente zu Mikrofasern.If at high speed through air nozzles attached to the side of the spindle nozzles hot air is blown along, the filaments become microfibers.

Ein weiteres Verfahren, das sogenannte Trockenspinnen, eignet sich für thermoinstabile Polymere in leichtflüchtigen Lösungsmitteln, z. B. 30% Polyacrylnitrit, PAN in N,N- Dimethylformamid, DMF, 20% Celluosetriacetat in Dichlormethylen und 15-20% aromatische Polyamide in DMF + 5% LiCl. Den austretenden Fäden wird in einem langen Kanal Warmluft bzw. Stickstoff entgegen geblasen, wobei die Lösungsmittel verdunsten und die Fäden erstarren. Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt 300-400 m/min. Hier können den Lösungsmitteln die gewünschten Partikel beigemischt werden, wobei praktisch im Herstellungsprozess die Oberfläche der Fasern mikrostrukturiert wird. Another process, the so-called dry spinning, is suitable for thermally unstable Polymers in volatile solvents, e.g. B. 30% polyacrylonitrite, PAN in N, N- Dimethylformamide, DMF, 20% cellulose triacetate in dichloromethylene and 15-20% aromatic polyamides in DMF + 5% LiCl. The emerging threads will be in a long Channel hot air or nitrogen blown against, the solvents evaporate and the threads freeze. The take-off speed is 300-400 m / min. Here you can Solvents the desired particles are mixed, practically in Manufacturing process the surface of the fibers is microstructured.

Das Nassspinnen wird für thermostabile Polymere verwendet, für die keine leichtflüchtigen Lösungsmittel bekannt sind. Das Fällbad ist hier nicht N₂ oder Luft wie beim Trockenspinnen, sondern ein Fällungsmittel für das Polymer. Beispiele sind das Erspinnen von Rayon aus 7-10%-igen wässrigen Lösungen des Natriumcelluoseacetates in schwefelsaurer Lösung von Natrium- und Zinkacetat, von 10-18% wässrigen Polyvinylalkohollösungen in wässrigen Lösungen von Natriumsulfat, oder von 15-20% Acetonlösung von Methacryl in wässriges Aceton. Auch hier können wieder dem jeweiligen Lösungsmittel die Partikel zugesetzt werden.Wet spinning is used for thermostable polymers for which no volatile solvents are known. The precipitation bath is not N ₂ or air as in dry spinning, but a precipitation agent for the polymer. Examples are the spinning of rayon from 7-10% aqueous solutions of sodium cellulose acetate in sulfuric acid solution of sodium and zinc acetate, of 10-18% aqueous polyvinyl alcohol solutions in aqueous solutions of sodium sulfate, or of 15-20% acetone solution of methacrylic in aqueous Acetone. Again, the particles can be added to the respective solvent.

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. Es können auch Partikel mit Durchmessern von kleiner als 500 nm eingesetzt werden. Geeignet sind aber auch Pratikel, die sich aus Primärteilchen zu Agglomeraten oder Aggregaten mit einer Größe von 0,2-100 µm zusammenlagern.The particles used can be those which have at least one material selected from Silicates, minerals, metal oxides, metal powders, silicas, pigments or polymers exhibit. Particles are preferably used which have a particle diameter of 0.02 to 100 µm, particularly preferably from 0.1 to 50 µm and very particularly preferably from 0.1 to Have 30 µm. Particles with diameters smaller than 500 nm can also be used be used. However, praticles which are composed of primary particles are also suitable Store agglomerates or aggregates with a size of 0.2-100 µm.

Im Allgemeinen sind die Partikel derart an der Oberfläche der Polymerfasern gebunden, dass sie untereinander Abstände von 0-10 Partikeldurchmesser aufweisen.In general, the particles are bound to the surface of the polymer fibers in such a way that they are spaced from each other by 0-10 particle diameter.

Überraschenderweise wurde bei den erfindungsgemäßen Polymerfasern gefunden, dass die Partikel auf dem Fasermaterial A nicht sehr eng beieinander liegen müssen. Vielmehr ist es möglich, dass das Fasermaterial A nur punktuell mit Partikeln belegt ist und freie Flächen von 2-3 Durchmesser der Partikel möglich sind.Surprisingly, it was found in the polymer fibers according to the invention that the Particles on the fiber material A do not have to be very close together. Rather it is possible that the fiber material A is only partially covered with particles and free areas of 2-3 diameters of the particles are possible.

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. The wetting of solids can be determined by the contact angle that a drop of water has of the surface. A contact angle of 0 degrees means one complete wetting of the surface. The wetting angle on fibers is measured in the Usually according to 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, measured. The higher the contact angle, the worse the surface can be wetted.

Das Aspektverhältnis ist definiert als der Quotient von Höhe zur Breite der Struktur der Oberfläche.The aspect ratio is defined as the quotient of the height to the width of the structure Surface.

Die erfindungsgemäßen Polymerfasern mit selbstreinigender und wasserabweisender Oberfläche weisen hohe Randwinkel und ein hohes Aspektverhältnis der Erhebungen auf.The polymer fibers according to the invention with self-cleaning and water-repellent Surfaces have high contact angles and a high aspect ratio of the elevations.

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).It can be advantageous if the particles used have a structured surface. Particles that have an irregular fine structure in the nanometer range are preferred have the surface used. The use of such particles is new and Subject of a separate patent application (internal file number: 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.As particles, especially as particles that have an irregular fine structure in the Such particles preferably have a nanometer range on the surface used, the at least one compound selected from pyrogenic silica, Precipitated silicas, aluminum oxide, silicon dioxide, pyrogenic and / or doped silicates or have powdered polymers. It can be advantageous if the used Particles have hydrophobic properties.

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. mit zumindest einer Verbindung aus der Gruppe der Alkylsilane, der Fluoralkylsilane oder der Disilazane.The hydrophobic properties of the particles can be influenced by the material used Particles are inherently present. However, hydrophobized particles can also be used be, which have hydrophobic properties after a suitable treatment, such as. B. with at least one compound from the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes or Disilazanes.

Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Partikel nach dem Verbinden mit dem Fasermaterial 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.It is also possible within the scope of the invention that the particles after being connected to the fiber material A with hydrophobic properties. In this case, too the particles are preferably formed by treatment with at least one compound the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes or disilazanes with hydrophobic Properties.

Im Folgenden werden die bevorzugt eingesetzten Partikel näher erläutert. The particles preferably used are explained in more detail below.

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 Partikelsysteme 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 Perfluoralkylsilan und anschließender Temperung.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. B. spray-dried and agglomerated emulsions or cryomilled PTFE. As Particle systems are particularly suitable for so-called hydrophobicized pyrogenic silicas Aerosils®. In addition to the structure, there is also a to generate the self-cleaning surfaces Hydrophobia necessary. The particles used can themselves be hydrophobic, for example the PTFE. The particles can be made hydrophobic, such as the Aerosil VPR 411 or Aerosil R 8200. However, they can also be hydrophobized afterwards. It is immaterial whether the particles are applied before or after application be made hydrophobic. These, for example for Aeroperl 90/30, Sipernat Kieselsäure 350, Aluminum oxide C, zirconium silicate, vanadium-doped or Aeroperl P 25/20. The latter is done the hydrophobization expediently by treatment with perfluoroalkylsilane and subsequent Tempering.

Als Lösemittel eignen sich prinzipiell alle Lösemittel für die jeweiligen Fasermaterialien 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.In principle, all solvents for the respective fiber materials A are suitable as solvents A listing for polymers can be found, for example, in Polymer Handbook, Second Edition; J. Brandrup, E. H. Immergut; John Wiley & Sons Verlag, New York - London - Sydney - Toronto, 1975, in Chapter 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- Verbindungen, 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, Polyethylenglykolether, Aceton, Butanon, Cyclohexanon, 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 geeignte Mischungen.In principle, suitable solvents come from the group of alcohols, the Glycols, the ethers, the glycol ethers, the ketones, the esters, the amides, the nitro Compounds, halogenated hydrocarbons, aliphatic and aromatic Hydrocarbons or a mixture of one or more of these compounds in Question how B. methanol, ethanol, propanol, butanol, octanol, cyclohexanol, phenol, Cresol, ethylene glycol, diethylene glycol, diethyl ether, dibutyl ether, anisole, dioxane, dioxolane, Tetrahydrofuran, monoethylene glycol ether, diethylene glycol ether, triethylene glycol ether, Polyethylene glycol ether, acetone, butanone, cyclohexanone, ethyl acetate, butyl acetate, iso- Amylacetate, ethylhexyl acetate, glycol ester, dimethylformamide, pyridine, N-methylpyrrolidone, N-methylcaprolactone, acetonitrile, carbon disulfide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, Nitrobenzene, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, trichlorethylene, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, chlorophenol, chlorofluorocarbons, petrol, petroleum ether, Cyclohexane, methylcyclohexane, decalin, tetralin, terpenes, benzene, toluene or xylene or suitable mixtures.

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 Fasermaterials A limitiert.In principle, the solvent used can be used at temperatures from -30 to 300 ° C become. Generally, the temperature of the solvent is determined by its boiling point and by limited the Tg of the fiber material A.

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.In a particularly preferred embodiment of the invention, the solvent which the Has particles, before application to the polymer surface to a temperature of 25 to 100 ° C, preferably to a temperature of 50 to 85 ° C, heated.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der Polymerfasern 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.The invention also relates to the use of the polymer fibers for the production objects with a self-cleaning and water-repellent surface, especially for the production of clothing, the high pollution loads and are exposed to water, e.g. B. for skiing, alpine sports, motorsport, Motorbike sport, motocross sport, sailing sport, textiles for the leisure area as well as technical Textiles such as tents, awnings, umbrellas, tablecloths and convertible tops. object is also used for the production of carpets, sewing threads, ropes, Wall hangings, textiles, wallpaper, clothing, tents, decorative curtains, stage Curtains, stitching.

Durch das folgende Beispiel wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail by the following example.

Application example 1

Eine Polyamidfaser, ∅ 0,2 mm, wird durch ein auf 80°C erhitztes Decalin-Bad mit einer 1%igen Aeropril 8200-Suspension gezogen. Die Verweildauer des Fadens in der Lösung beträgt 10 Sekunden. Vor dem Aufrollen des Fadens wird der Faden über eine Wärmequelle geführt, um ein Abdampfen des Lösungsmittels zu ermöglichen. Tabelle 1 gibt die an dem Faden gemessenen Fortschreit- und Rückzugswinkel vor und nach dem Aufbringen der partikulären Systeme wieder. Abb. 1 zeigt ein REM-Bild eines mit Aerosil R 8200 behandelten Polyesterfadens.A polyamide fiber, ∅ 0.2 mm, is drawn through a decalin bath heated to 80 ° C with a 1% Aeropril 8200 suspension. The thread remains in the solution for 10 seconds. Before the thread is rolled up, the thread is passed over a heat source to allow the solvent to evaporate. Table 1 shows the advancement and retraction angles measured on the thread before and after the application of the particulate systems. Fig. 1 shows a SEM image of a polyester thread treated with Aerosil R 8200.

Tabelle 1 Table 1

Fortschreit- und Rückzugswinkel vor und nach dem Aufbringen der partikulären Systeme Advance and retreat angles before and after applying the particulate systems

Claims

1. Polymer fiber with self-cleaning and water-repellent surface, made of

A) at least one synthetic fiber material

and

A) an artificial, at least partially hydrophobic surface with elevations and depressions made of particles which are firmly bonded to the fiber material A without adhesives, resins or lacquers,

obtained by treating the fiber material A with at least one solvent which contains the particles in undissolved form and removing the solvent, at least some of the particles being firmly bonded to the surface of the synthetic fiber material A, and the treatment either during the production of the fiber and / or after their manufacture.

2. polymer fiber according to claim 1, characterized, that the particles are suspended in the solvent.

3. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 2, characterized, that as fiber material A, polymers based on polycarbonates, poly (meth) acrylates, Polyamides, PVC, polyethylenes, polypropylenes, polystyrenes, polyesters, Polyether sulfones, polyacrylonitrile or polyalkylene terephthalates, and mixtures thereof or copolymers are included.

4. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 3, characterized, that as fiber material A acrylic fibers, polyester fibers, olefin fibers and / or aramid fibers are included.

5. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 4, characterized, that as a solvent at least one as a solvent for the corresponding fiber material A suitable compound from the group of alcohols, glycols, ethers, Glycol ethers, the ketones, the esters, the amides, the nitro compounds, the Halogenated hydrocarbons, the aliphatic and aromatic hydrocarbons or Mixtures is used.

6. polymer fiber according to claim 5, characterized, that as a solvent at least one as a solvent for the corresponding fiber material A suitable compound selected from methanol, ethanol, propanol, butanol, octanol, Cyclohexanol, phenol, cresol, ethylene glycol, diethylene glycol, diethyl ether, dibutyl ether, Anisole, dioxane, dioxolane, tetrahydrofuran, monoethylene glycol ether, Diethylene glycol ether, triethylene glycol ether, polyethylene glycol ether, acetone, butanone, Cyclohexanone, ethyl acetate, butyl acetate, iso-amyl acetate, ethylhexyl acetate, glycol ester, Dimethylformamide, pyridine, N-methylpyrrolidone, N-methylcaprolactone, acetonitrile, Carbon disulfide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, nitrobenzene, dichloromethane, Chloroform, carbon tetrachloride, trichlorethylene, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, Chlorophenol, chlorofluorocarbons, petrol, petroleum ether, cyclohexane, Methylcyclohexane, decalin, tetralin, terpenes, benzene, toluene or xylene or Mixtures is used.

7. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 6, characterized, that the solvent, which has the particles, before application to the Fiber material A a temperature of -30 ° C to 300 ° C, preferably 25 to 100 ° C, having.

8. polymer fiber according to claim 7, characterized, that the solvent, which has the particles, before application to the Fiber material A is heated to a temperature of 50 to 85 ° C.

9. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 8, characterized, that particles with an average particle diameter of 0.02 to 100 µm are included.

10. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 9, characterized, that particles with an average particle diameter of 0.1 to 30 µm are included.

11. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 10, characterized, that particles that have an average particle diameter of less than 500 nm are included.

12. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 11, characterized, that particles that have an irregular fine structure in the nanometer range on the Have surface, are included.

13. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 12, characterized, that particles selected from silicates, minerals, metal oxides, metal powders, Silicas, pigments or polymers are included.

14. Polymer fiber according to at least one of claims 1 to 13, characterized, that particles selected from pyrogenic silicas, precipitated silicas, Aluminum oxide, silicon oxide, doped silicates, pyrogenic silicates or powdered Polymers are included.

15. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 14, characterized, that the particles have hydrophobic properties.

16. polymer fiber according to at least one of claims 1 to 14, characterized, that the particles are hydrophobic by treatment with a suitable compound Have properties.

17. Polymer fiber according to claim 16, characterized, that the particles before or after bonding with the fiber material A with hydrophobic Properties.

18. polymer fiber according to at least one of claims 16 to 17, characterized, that the particles by treatment with at least one compound from the group of alkylsilanes, fluoroalkylsilanes and / or disilazanes with hydrophobic properties be equipped.

19. Polymer fiber according to at least one of claims 16 to 17, characterized, that the individual particles on the fiber material A distances from 0-10 Have particle diameters, in particular 2-3 particle diameters.

20. Polymer fiber with self-cleaning and water-repellent surface, made of

A) at least one synthetic fiber material

and

A) an artificial, at least partially hydrophobic surface with elevations and depressions made of particles which are firmly bonded to the fiber material A without adhesives, resins or lacquers.

21. Use of the polymer fiber according to at least one of claims 1 to 20 for Manufacture of items with a self-cleaning and water-repellent Surface.

22. Use according to claim 21 for the production of textile articles.

23. Use according to claim 22 for the production of carpets, sewing threads, ropes, Wall hangings, textiles, wallpaper, clothing, decorative curtains, stage Curtains, stitching.

24. Use according to claim 22 for the manufacture of articles of clothing which are high Are exposed to dirt and water, especially for skiing, Alpine sports, motor sports, motorcycle sports, motor cross sports, sailing, textiles for the Leisure area as well as technical textiles such as tents, awnings, umbrellas, Tablecloths, convertible tops.