BE1018358A3 - Procede voor de bereiding van synthetische vezels voor garen met verhoogde verfbaarheid. - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding heeft betrekking op een procédé voor de bereiding van synthetische vezels op polyolefinebasis voor garen waarin een polymeermassa onder druk gesmolten is en vervolgens door een spinblok is gedreven om vezels te vormen, en waarbij de daardoor verkregen vezelbundel gekoeld wordt, waarbij voor de extrusie een mengsel van PET (polyethyleentereftalaat) of copolyester en SEBS, bij voorkeur niet gemodificeerd SEBS (stryreenethyleenbutyleencopolymeer) aan de gesmolten polymeerstroom teogevoegd wordt, zodat de verfbaarheid van de synthetische vezels verbeterd wordt. De uitvinding heeft ook betrekking op de synthetische vezels voor garen dat op deze manier vervaardigd wordt. Deze uitvinding heeft voorts betrekking op tapijten of karpetten dieuit dergelijke synthetische vezels bestaan.

Description

PROCÉDÉ VOOR DE BEREIDING VAN SYNTFfF.TïSfTfF. VEZELS VOOR GAREN MET VERHOOGDE VF-RFRA ARHF.ID

Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een procédé voor de bereiding van synthetische vezels voor garen, waarbij een polymeermassa onder druk wordt gesmolten, waarna het door een spinblok wordt gedreven zodat vezels gevormd worden, en waarbij de verkregen vezelbundel gekoeld wordt. De uitvinding heeft ook betrekking op de synthetische vezels voor garen die op deze manier vervaardigd worden. Deze uitvinding heeft verder betrekking op tapijten of karpetten die opgebouwd zijn uit dergelijke synthetische vezels.

Synthetische vezels behoren tot de uitgangsmaterialen die gebruikt worden in de tapijt- en karpetindustrie (textielvloerbedekking), samen met natuurlijke vezels zoals katoen, wol en zijde. Voor de aanmaak van dergelijke vezels worden synthetische uitgangsmaterialen geleverd in de vorm van granulaten of partikels, zoals polyamides (PA’s), polyesters (PET of PES’s), polypropyleen (PP) en polyethyleen (PE). Deze uitgangsmaterialen worden door versmelting omgezet in synthetische vezels, en het hierdoor verkregen halfafgewerkte product wordt gebruikt als uitgangsmateriaal voor verdere verwerking in de textielindustrie.

Synthetische textielvezels zijn ofwel stapelvezels, hetzij filamenten, afhankelijk van hun lengte: - stapelvezels of gewoonweg “vezels” hebben een tamelijk korte lengte van een tiental of honderdtal millimeter, terwijl - filamenten een doorlopende lengte hebben van een duizenden meter.

Vezels worden in spinnerijen in garen gesponnen. Filamenten daarentegen worden samengebracht tot een vezelbundel, of in het bijzonder een filamentbundel, onderaan de spinschacht. Het aantal filamenten varieert volgens de kwaliteit van de beoogde toepassing. Garen wordt gebruikt voor de aanmaak van geweven stoffen, tapijten, breigoed en kledij.

Synthetische vezels worden onder verschillende vormen op de markt aangeboden zoals continue vezels (CF), getextureerde continiie vezels (BCF), stapelvezels, bandjes en monofilamenten met de volgende kenmerken: - continue vezels zijn eindeloos, niet-getextureerd garen; - getextureerde continue vezels zijn eindeloos, maar getextureerd garen, dat door texturatie volumineuzer gemaakt wordt;1 - stapelvezels zijn filamenten die voor verdere verwerking in vezels gesneden worden en gebruikt kunnen worden in spinnerijen of voor de productie van vliezen (“non-wo ven”); - bandjes worden vervaardigd uit een film die versneden wordt en worden vaak als uitgangsmateriaal gebruikt voor de productie van verpakkingsmateriaal of voor de achterkantbedekking en/of binding van tapijten, en; - monofilamenten zijn draden die bestaan uit één enkele vezel.

Voor de productie van synthetische vezels voor garen voor karpetten en tapijten wordt vaak polypropyleenhomopolymeer gebruikt, wat economische en fysische voordelen biedt zoals vlekbestendig en een lage kostprijs t.o.v. andere polymeren. Polypropylenen zijn in hun natuurlijke toestand doorzichtig wit en kunnen op verschillende manieren gekleurd worden. Tijdens de productie van synthetische vezels worden de vezels gekleurd in de massa door bijvoorbeeld een masterbatch (basismengsel) van organische en/of minerale pigmenten aan de smelt toe te voegen om de gewenste kleur van de uiteindelijke tapijtvezel te bekomen. Een andere methode om synthetische vezels te kleuren is ze na het spinnen te verven, hoewel polyolefines, in tegenstelling tot de meeste andere kunststofvezels, niet gemakkelijk te verven zijn met de gewone kleurstoffen, gekend onder professionelen .

Er werden kleurstoffen ontwikkeld die rechtstreekse kleuring van de polyolefineve-zel met koolwaterstoffen-oplosbare kleurstoffen met lange alkylketens mogelijk maken.

Sinds 1960 beschrijven een belangrijk aantal patenten en publicaties de wijzigingen van het zuivere polymeer dat toelaat om de polyolefine na het spinnen te verven: het gebruik van een nikkelsamenstelling in de vezel en ligandvormende kleurstoffen, mengsels met polyamiden en copolyamiden, polyesters en copolyesters, polyethy-leenalkylacrylaten, mengsels met ethyleenvinylacetaten, mengsels met polystyreen en gemodificeerd polystyreen, mengsels met hypervertakt (“hyperbranched”) polyester, hypervertakte polyesteramides, in situ geënte ongesatureerde amfifielen, mengsels met nanopartikels.

Meestal worden mengsels gestabiliseerd door het gebruik van een compatibilizer, . . . . I

gekend onder professionelen, met of zonder reactieve groepen of enten, worden ze in situ aangemaakt door maleïnezuuranhydride of gemaleëerd polypropyleen, of een radicaal initiator tijdens de mengfase van de polymeren.

US 4.764.551 beschrijft een mengsel van een polyalfaolefine en een ethyleendialky-laminalkylacrylamidecopolymeer, en alkalimetaalzout van een organisch carbonzuur, verfbaar met zure kleurstoffen.

US 5.576.366 en WO 95/33882 beschrijven een mengsel van polyolefine met ethy-leenalkylacrylaat, een kleine hoeveelheid polyester en een hydrofiele modifier bestaande uit een monoglyceride en een zout van een lineair akyl. Het mengsel is verfbaar met disperse kleurstoffen. Bij kationische kleuring mogen sulfonzuurgroepen aan het polyester toegevoegd worden.

i US 5.468.259 beschrijft het mengsel of enting van ethyleenalkylacrylaten op polyolefine, meer bepaald polypropyleen.

US 6.127.480 beschrijft een mengsel van polyolefine met de reactie van een gefunc-tionaliseerde polyolefine en polyetheramine. Disperse verfbare polyolefinevezels worden onthuld.

US 6.555.038 beschrijft een methode voor de productie van met waterige oplossing verfbare gewijzigde polypropyleendraden. Een CR-polypropyleen (CR = Controlled Rheology) wordt gemengd met een reactiepartner die reageert met CR-polypropyleen. Geschikte reactiepartners zijn bifunctionele carbonzuren of analoge carbonzuurderivaten. Er worden zure kleurstoffen, disperse en reactieve kleurstoffen gebruikt, alsook kationische kleurstoffen.

US 6.312.631 beschrijft een polyolefinesamenstelling met versterkte verfcapaciteit die een polyolefine, een migreerbaar amfifiel en 0.01 tot 1000 ppm van een overgangsmetaal bevat. Er worden zure kleurstoffen, reactieve kleurstoffen en basische kleurstoffen gebruikt.

WO 97/47684 beschrijft een mengsel van polypropyleen, een copolyamide en EVA. Het mengsel is verfbaar met disperse kleurstoffen.

US 4.520.155 beschrijft een polyolefinesamenstelling die verfbaar is met zure kleurstoffen, basische kleurstoffen, disperse kleurstoffen, oplosbare kuipkleurstoffen, azoische en metaalcomplexe kleurstoffen.

US 6.646.026 beschrijft een nieuwe methode voor het verven van polymeren door het dispergeren van nanomaterialen in de polymeren, zodoende polymeer nanocom-posiet te vormen, wat met conventionele methoden geverfd kan worden.

US 6.444.758 beschrijft de integratie van amfifiele blokcopolymeren om de opper- vlakte-energie van de polymeersubstraten te vergroten. Er wordt een verfbare poly- ! propyleenvezel voorgesteld. Disperse kleurstoffen en zure kleurstoffen worden voorgesteld als kleurmiddel.

WO 2006/038061 beschrijft het kleurprocédé van polypropyleenn/polystyreen drager waarbij de drager gekleurd wordt d.m.v. polypropyleen/polystyreen drager, voornamelijk vezels, d.m.v. een waterige samenstelling bestaande uit 0,1 tot 4 % ge-wichtspercenten disperse kleurstoffen, een organisch ;zuur met 1 tot 6 koolstofato-men, en een surfactans waarbij voormelde kleuring ten minste gedeeltelijk gebeurt bij een temperatuur hoger dan 90°C, met een polystyreen/polypropyleen gewichtratio variërend tussen 1:20 en 1:4.

WO 03/029536 beschrijft een mengsel van een polyolefine en een fibrilvormend polymeer, waarbij het buitenoppervlak van de vezels hoofdzakelijk vrij is van fibrillen. Er wordt tussen 5 en 45 % polyamides en polyesters als fibrilvormende polymeren gebruikt. Voor polycondensatieproducten worden bij voorkeur polyethyleenterefta-laat, polybuteentereftalaat en polytrimethyleentereftalaat gebruikt. Dit mengsel mag tussen de 0 en 20 % van een compatibilizer bevatten, geselecteerd uit verschillende polyolefinepolymeren na reactie met zuren of anhydriden.

US 6.537.660 beschrijft een vezel met 2-95 % blokcopolymeer bestaande uit minimaal één polymeerblok van 50 tot 100 gewichtspercenten olefinische monomeereen-heden en één polymeerblok bestaande uit 0,1 tot 100 gewichtspercenten (meth-) acrylate monomeereenheden.

US 6.312.783 beschrijft een vezel bestaande uit 60-95 % polypropyleen, 0,1-10 % w/w gemaleëerd polypropyleen en 5—40 gewichtspercenten nylon of polyester.

US 6.869.679 beschrijft het gebruik van PET G in een mengsel met polypropyleen en het gebruik van maleïnezuuranhydride als entingsmiddel. De toepassing wordt geïllustreerd aan de hand van voorbeelden uit de kleding- en huismeubelindustrie.

US 6.054.215 beschrijft dispers verfbare polypropyleenvezels vervaardigd door de aanmaak van chips uit een polypropyleenharssamenstelling door dispersie van 100 gewichtsdelen polypropyleen, 1-10 gewichtsdelen deelkristallijn functioneel polymeer, 0.05-5 gewichtsdelen amorf functioneel polymeer en 0.1-3 gewichtsdelen additieven. De nieuwe vezel heeft de aromatische ester, ether en hydroxylradicaal samen.

US 6.165.584 beschrijft een hars bestaande uit het reactieproduct van een polypropyleen en het ethyleenalkylacrylaatcopolymeer. De vezel bestaat uit een polyester, een hydrofiele modifier of een polyamide.

De meeste bovenvermelde technieken hebben mogelijks te lijden onder verschillende problemen, zoals bijvoorbeeld kleurstofVerbeterende verbindingen die tijdens het industriële spinnen de snelheid verlagen en de productiekost doen stijgen, onvoldoende kleurstofopname bij diepgeverfde toepassingen, onvoldoende slijtvastheid, afnemen-de veerkracht of verlaging van het punt-effect (samenblijvende filamenten na draaien en thermofixeren) van de tapijtvezel, geurproblemen tijdens het spinnen.

Het doel van deze uitvinding is een alternatieve methode aan te bieden voor de bereiding van synthetische vezels voor garen, meer bepaald voor toepassing in de ta-pijtproductie, met verhoogde verfbaarheid. Verdere doelstelling van de uitvinding is de ontwikkeling van een gemakkelijk verfbare synthetische vezel met goede eigenschappen.

Het doel van de uitvinding wordt bereikt door een procédé voor de bereiding van synthetische vezels op polyolefinebasis voor garen, waarbij een polymeermassa onder druk gesmolten en daarna door een spinblok gedreven wordt om vezels te vormen, de verkregen vezelbundel gekoeld wordt, en waarbij vóór de extrusie een mengsel van PET (polyethyleentereftalaat) of copolyester en SEBS (styreenethy- leenbuteenstyreencopolymeer) aan de gesmolten polymeerstroom wordt toegevoegd, zodat de verfbaarheid van de synthetische vezel verbeterd wordt. De toegevoegde SEBS is bij voorkeur niet gemodificeerd. De polymeermassa bevat bij voorkeur tussen de 80 en 99 % w/w propyleenhomopolymeer of polypropyleencopolymeer. De aanwezigheid van PET of copolyester en het SEBS-copolymeer zorgen voor de productie van een vezel met sterk verhoogde disperse kleurstoffenopname, een hoge wrijvingsechtheid, goede kleur- en lichtvastheid en een goede veerkracht voor toepassingen in de tapijt- en karpetproductie. Verder garandeert de methode volgens deze uitvinding een eenvoudige productie van de vezel en vermijdt ze geurproblemen tijdens het spinnen.

In de voorkeuruitvoering van het procédé volgens deze uitvinding bestaat het mengsel uit ongeveer 1 tot 15 % w/w PET of copolyester en ongeveer 0 tot 2 % w/w SEBS. In het mengsel mag PET gebruikt worden, maar best wordt een amorf copoly-esterpolymeer gebruikt om de verwerkingstemperatuur te verlagen tijdens de ga-renextrusiefase. Voormeld amorf copolyester heeft in een ideale omgeving van het procédé volgens de uitvinding een glasovergangstemperatuur lager dan 100°C, en bij voorkeur rond de 80°C voor een snelle kleurstofopname tijdens procedures bij normale atmosferische druk.

Het SEBS mag functionele groepen zoals sulfonische zuurgroepen of een epoxy-groep bevatten, maar bij voorkeur wordt ongewijzigd SEBS gebruikt voor de verbetering van de dispersie van het PET of copolyester in de polyolefinematrix.

In een meer geprefereerde uitvoering van het procédé volgens deze uitvinding bestaat het mengsel uit ongeveer 0 tot 3 % w/w amfifiel. Het amfifiel wordt toegevoegd om de smeltviscositeit van het copolyester in de masterbatch onder controle te houden en de dispersie in de polyolefinematrix te verbeteren. Voormeld amfifiel is bij voorkeur een metaalalkylbenzeensulfonaat of een metaalvetzuurzout en heeft bij voorkeur een laag moleculair gewicht, liefst sodiumstearaat met zijn vetzuurhomologen en sodi- umdodecylbenzeensulfonaat met zijn alkylbenzeensulfonaathomologen. De aanwezigheid van het amfifiel verbetert de dispersie van het copolyester tijdens de extrusie en de kleurstofopname tijdens het verfproces.

In een bijzonder geprefereerde uitvoering van het procédé volgens deze uitvinding heeft voormeld procédé verder betrekking op de thermofixatie van de verkregen ve-zelbundel bij een temperatuur tussen 130 tot 150°C. Na thermofixatie vertoont de vezel een verbeterde elasticiteit.

In een uitvoering met de hoogste voorkeur van het procédé volgens deze uitvinding omvat voormeld procédé verder de kleuring van de vezelbundel met disperse kleurstoffen om gekleurde vezels te bekomen.

Een ander aspect van deze uitvinding heeft betrekking op synthetische vezels op po-lyolefinbasis voor garen, waarbij een procédé bij voorkeur zoals hierboven beschreven de synthetische vezels in kwestie produceert. De verkregen vezel is bij voorkeur volledig kleurloos vóór het verven en ongevoelig voor vergeling, kenmerkend voor enkele polyamiden met polyolefinemengsels. De mechanische eigenschappen van de verkregen vezel maken twijnen, kableren, thermofixeren, weven of tuften, breien en alle andere textielbewerkingen mogelijk zonder bijkomende problemen.

In het bijzonder de vezel m.b.t. de uitvinding kan gebruikt worden voor de vervaardiging van interieurtextiel, karpetten, tapijten en bekleding.

Een ander aspect van deze uitvinding heeft betrekking op karpet of tapijt dat de hierboven beschreven synthetische vezels op polyolefinebasis bevat.

De volgende preciezere beschrijving van het procédé volgens de uitvinding dient om de aspecten, voordelen en speciale kenmerken van de uitvinding gedetailleerder te illustreren. Het is echter vanzelfsprekend dat de omvang van de bescherming, die nagestreefd wordt in de conclusies m.b.t. het procédé en de synthetische vezels volgens de uitvinding, niet beperkt wordt door iets dat in de volgende beschrijving wordt aangegeven.

Voor de productie van synthetische vezels voor garen, in het bijzonder garens voor karpetten en tapijten, volgens het procédé volgens de uitvinding, wordt een poly-meermassa eerst gesmolten onder druk en daarna door een spinblok gedreven om vezels te vormen, waarna de verkregen vezelbundel gekoeld wordt. Een continu procédé produceert de synthetische vezels. De individuele filamenten kunnen een willekeurige vorm van dwarsdoorsnede hebben, inclusief trilobaal, rond, multilobaal, deltavormig, hol, core-sheet etc. De tapijtgarens zijn tussen 600 en 6000 dtex en bestaan uit 50 tot 420 filamenten. Deze waarden zijn slechts een voorbeeld en geen beperkingen.

Een synthetisch uitgangsmateriaal, bij voorkeur bijvoorbeeld polypropyleenhomopo-lymeer of polypropyleencopolymeer, polypropyleen met een variabele hoeveelheid ethyleen, of andere alfaolefine, onder de vorm van granulaten of partikels, wordt onder druk gesmolten in een smeltapparaat, bijvoorbeeld een extrader. Om de aanverf-baarheid van de geproduceerde vezels te verbeteren wordt een mengsel van een PET of copolyester en SEBS aan de gesmolten polymeerstroom toegevoegd. Voormeld mengsel mag rechtstreeks op de BCF-extrasielijn voor tapijtgaren worden toegevoegd, of bij voorkeur mag een masterbatch bereid worden om het mengsel en uiteindelijk andere additieven toe te voegen aan het polypropyleen vóór extrasie. Er mag ook een samenstelling bereid worden die alle vezelconstituenten bevat.

Het SEBS-copolymeer mag reactieve groepen bevatten, bijvoorbeeld sulfonzuur of -carbonzuur of zoutgroepen van carbonzuur, en epoxygroepen, maar ook ongewijzigde SEBS werkt zeer goed.

De aanwezigheid van PET of copolyester en het SEBS-copolymeer zorgt voor een vezel met een sterk verbeterde opname van disperse kleurstof, een hoge wrijvings-echtheid, een goede kleur- en lichtvastheid en een goede veerkracht voor toepassingen in de karpet- en tapijtproductie. Na thermofixatie tussen 130 en 150°C vertoont de verkregen vezel een elastische kwaliteit die het comfort van de gebruiker kan verhogen.

De verkregen vezel wordt verder verwerkt om space-dyed garen en gedrukte en geverfde tapijten met disperse kleurstoffen te produceren. De volgende procédés zijn enkel ter illustratie maar beperken geenszins de draagwijdte van deze uitvinding; andere toepassingen voor kleding en bekleding zijn eveneens mogelijk.

In het mengsel mag PET gebruikt worden, maar er wordt best een amorf copolyes-terpolymeer gebruikt om de verwerkingstemperatuur te verminderen tijdens de ga-renextrusiefase. Aan het vezeloppervlak moeten voldoende (co-)polyesterfibrillen aanwezig zijn om de kleurstofopname te vergemakkelijken. De aanwezigheid van amfifielen bevordert de bevochtiging van de vezel (antistatisch en verbetering van de aanverfbaarheid) en controleert de rhéologie van het copolyester omdat het als weekmakerfimgeert, of het de polyesterpolymeer degradeert tijdens de smeltfase.

Het amorfe copolyester is samengesteld uit tereftaalzuur en mag isoftaalzuur en andere aromatische dicarbonzuren bevatten (bijv. 2,6-naftaleendicarbonzuur) of alifa-tisch dicarbonzuur (1,4-cyclohexaan-dicarbonzuur) en mag als diol, ethyleenglycol, 1,4-cyclohexaan dimethanol, 2,2-dimethylpropaan 1,3-diol, propyleenglycol, buty-leenglycol, 1,2-butaandiol, 1,3-butaandiol, 1,4-butaandiol, 1,2-pentaandiol, 1,4-pentaandiol, 1,5-pentaandiol, 1,6-hexaandiol, 2,2,4-trimethyl 1,3-pentaandiol en mengels daaruit bevatten. Het copolyester mag ook lage hoeveelheden van een tri-functioneel monomeer bevatten zoals beschreven in US patent 4.983.711.

Het gebruikte amorfe copolyester heeft een voldoende lage afschuivingsviscositeits-coëfficiënt bij 250°C, wat zorgt voor een goede vermenging in industriële extruders met enkele schroef in BCF-tapijtgarenproductielijnen. De smeltviscositeit wordt bepaald door de standaard MFI-test, maar bij een extrusietemperatuur (250°C) en een druk van 2,16 kg.

De waarden voor de basispolymeren, zonder weekmakers of smeltmodifiers zijn: polypropyleen 33,4 copolyester EB022 19,1 copolyester EB062 14,2

De glasovergangstemperatuur (Tg) is bij voorkeur lager dan 100°C, en best rond de 80°C voor een snelle kleurstofopname bij procedures onder normale atmosferische druk. De hardheid van het polyestercopolymeer moet zo hoog mogelijk zijn, gezien een aantal van de copolyestermicellen van het PP/copolyester/SEBS-mengsel zich aan het vezeloppervlak bevinden, wat een zeer snelle kleurstofopname tijdens het verven mogelijk maakt, maar wat de vezel fragiel kan maken bij wrijving in droge of natte omstandigheden.

Diep aangeverfde vezels komen uitstekend uit wrijvingstests. In ons voorbeeld gebruiken we twee uiterst geschikte door Eastman vervaardigde commerciële types met aanbevolen extrusietemperaturen rond de 220 - 245°C, die met de klassieke propy-leengarenextrusie bereikbaar zijn en de aangewezen extrusietemperaturen zijn voor BCF-tapijtgaren, bekend bij professionelen. Het amorfe copolyester uit ons voorbeeld is Eastar copolyester EB062 en Eastar copolyester EB022.

Als compatibilizer en vezelmodifier wordt in het mengsel een SEBS-copolymeer gebruikt. De aangewezen hoeveelheid styreen van dit SEBS-copolymeer bedraagt 10 tot 35 %. De volgende producten worden in de testvoorbeelden gebruikt: ASAHI KASEI CORPORATION, tuftec Hl062 (medium Styrene), tuftec Hl221 (low Styre-ne), en POLIMERI EUROPA Europrene SOL TH 2311 (high Styrene).

SEBS, copolyester en polyolefine moeten gekozen worden met het oog op een uiterst fijne dispersie van de micellen in de polyolefinematrix. Professionelen weten dat de afschuivingsviscositeitscoëfficiënt van alle constituenten van het mengsel zo dicht mogelijk bij elkaar moet liggen bij de verwerkingstemperatuur.

Het gebruik van een statische mixer, geïnstalleerd tussen de extrader en de spindop-pen, voor de verdere verbetering van de dispersie van het mengsel, kan het procédé verder bevorderen.

Andere gebruikelijke constituenten mogen bij het mengsel gevoegd worden, zoals smeermiddelen, pigmenten, T1O2 als matteringsmiddel, brandvertragende middelen, anti-oxidanten, UV-beschermingsmiddelen, andere polymeren zoals EVA, EMA, EEA, minerale partikels zoals calciumcarbonaat of talk, chemische blaasmiddelen... (niet-limitatieve opsomming).

In een voorkeursuitvoering mag het polyester of copolyester gedeeltelijk vervangen worden door een polystyreen met een gemiddeld moleculair gewicht. Omdat SEBS als compatibilizer gebruikt wordt, wordt het polystyreen zeer goed in de vezel gedis-pergeerd en zal de aanverfbaarheid toenemen. Het polystyreen zal de wrijvingsecht-heid van de vezel niet degraderen. De hoeveelheid polystyreen ligt bij voorkeur tussen 0 en 5 % en is meest aangewezen tussen 0 en 2 %. Alle polypropyleen in de test was standaardkwaliteit vezelvormend polypropyleen van Basell (Basell Moplen HP5520R met een MFI van 25 onder normale omstandigheden).

De aanwezigheid van 0 - 3 % van een amfifiel met een laag moleculair gewicht, bij voorkeur sodiumstearaat en homologen, en sodiumdodecylbenzeensulfonaat en homologen verbeteren de dispersie van het copolyester tijdens de extrasie en de kleur-stofopname tijdens het verfprocédé. Het smeltmengen van een aromatisch polyester en een metaalalkylbenzeensulfonaat kan het polyester degraderen.

De decompositie van polyesters door metaaldodecylbenzeensulfonaat wordt, los van elke theorie, als een ongewenst fenomeen beschreven in US 5.045.580. Deze degradatie van het polyester vermindert echter het moleculair gewicht en dus ook de smeltviscositeit, en verbetert de dispersie van het polyester in de polyolefinematrix. Een ander amfifiel dat fungeert als weekmaker voor het (co-)polyester en de dispersie van het (co-)polyester in de polyolefinmatrix verbetert is Ν’,Ν’-ethyleen-bis-stearamide, gekend als weekmaker voor polyester door het verlagen van de Tg van het mengsel (US patent 4.894.404). Vetzuuresters van alkylalcohol of polyol (bijv. polyglycolstearaten) zouden toegevoegd kunnen worden en zouden onder bepaalde omstandigheden kunnen reageren door verestering in de extruder tijdens de productie van de masterbatch dat het (co-)polyester en de andere additieven bevat. Deze mas-terbatch zal gebruikt worden bij de eindverwerking met de polyolefine tijdens de ga-renextrusiefase.

Een mengsel van Eastman copolyester Eastar EB022 met 5 % N,N’-ethyleen-bis-stearamide heeft bij 250°C en 2,16 kg een MFI van 24,4. Er werd geen degradatie van het polyester vastgesteld. Er wordt bij voorkeur een masterbatch die het copoly-ester, het SEBS-copolymeer, eventueel wat polyolefïn en het metaalalkylbenzeensul-fonaat bevat, gebruikt om een homogeen polymeermengsel met fijne micellen van het copolyester in de polyolefinmatrix te bekomen. Sodiumdodecylbenzeensulfonaat staat gekend als een aanverfbaarheidverhogende verbinding in polyolefinen (WO1985/004889).

De volgende polypropyleenmengsels bevatten 7 % copolyester, 3 % SEBS en 0,1 % wt, 0,3 % wt, 0,6 % wt en 1 % sodiumdodecylbenzeensulfonaat werden geëxtrudeerd en 138 filament 2000 dtex garens werden geproduceerd. Na het tuften worden de garens met disperse kleurstoffen in normale omstandigheden geverfd en de kleurinten-siteit wordt geëvalueerd. Toenemende hoeveelheden sodiumdodecylbenzeensulfonaat verhogen sterk de kleurstofopname van de vezel, zelfs bij deze lage concentraties.

De mengsels van sodiumdodecylbenzeensulfonaat en copolyester (Eastar EB022) laten toe de rhéologie van het copolyester met de masterbatch te controleren. Metingen bij 230 en 250°C vertonen een dalende viscositeit.

De twee componenten worden gemengd in een mengextruder met dubbele schroef bij 250°C, en het MFI wordt vastgesteld bij twee temperaturen:

Voorbeeld 1 van de vezelproductie

In een industriële BCF-garenextrusie-eenheid van Rieter, bij een temperatuur van 250°C, wordt 90 % polypropyleen met een MFI van 25 gemengd met 10 % w/w van een masterbatch bestaande uit 70 % copolyester (Eastman Eastar EB062) en 30 % SEBS (Europrene SOL TH 2311). Een equivalent van 0,1 % T1O2 wordt toegevoegd d.m.v. een tweede masterbatch met T1O2. De extrusieparameters zijn zoals bij professionele toepassingen. De extrudertemperatuur bedroeg 250°C. De opwikkelsnelheid na de koeltrommel bedroeg 2200 meter per minuut. Het garen was een 1250 dtex, 69 filament, trilobaal type. Een spinolie met voldoende hydrofiele eigenschappen wordt gebruikt, aangezien de oppervlakte-eigenschappen van de filamenten duidelijk gewijzigd worden in vergelijking met een in de massa geverfde propyleenvezel.

Dit garen werd gekableerd aan 210 toeren/meter en werd gedurende één minuut op een Superbamachine gethermofixeerd met verzadigde stoom op 134°C. Door middel van een frisé-box met stoominjectie wordt een frisé-effect bekomen.

De aanverfbaarheid van het garen werd op verschillende manieren geëvalueerd. Het kleurstofopnamerendement werd bepaald door lichtreflectiemetingen van de vezels en spectrofotometrische metingen van het verfbad vóór en na het verven. In alle gevallen zijn de rendementen hoger dan 85 %.

Voorbeeld 2

In een industriële BCF-garenextrusieëenheid van Rieter, bij een temperatuur van 250°C, wordt 90 % polypropyleen met een MFI van 25 gemengd met 10 % van een masterbatch die bestaat uit 50 % copolyester (Eastman Eastar EB22), 20 % polystyreen (Polimeri Europa, gemiddeld moleculair gewicht PS (Mn: ± 62 000; Mw: ±118 000; Mz: ± 190 000) en een MFR van 25 bij 200°C - 5 kg. (ISOH33)) en 30 % SEBS (Marubeni, Tuftec H1062). De extrusieparameters zijn dezelfde zoals in voorbeeld 1.

Het garen is 2150 dtex 96 trilobaal filamentgaren en wordt als zodanig gebruikt in verdere proeven.

Voorbeeld 3

Een masterbatch met 7 delen amorf copolyester (Eastman Eastar EB022), 3 delen SEBS en 1 deel sodiumdodecylbenzeensulfonaat wordt bereid in een Leistrits extrader met dubbele schroef (27 mm, 32L/D) bij een temperatuur van 220°C.

De componenten van de masterbatch worden gemengd met polypropyleen met een ratio van 11 % masterbatch en 89 % propyleen en geëxtradeerd op een industriële BCF-tapijtgarenproductielijn van Rieter bij een extrasietemperatuur van 250°C en een garenopwikkelsnelheid van 2200 m/minuut.

Het verkregen garen kan zonder thermofixatie gebruikt worden, maar bepaalde eigenschappen komen pas boven na thermofixatie. We stelden vast dat een gethermo-fïxeerde vezel elastischer is dan een niet-gethermofïxeerde vezel. De kleurstofopna-me was uitstekend na thermofixatie, bij voorkeur na thermofixatie met verzadigde stoom. Tevens liet het gedrag van het garen volgens deze uitvinding verdere verwerking toe bij snelheden die normaal bij ongewijzigd polypropyleengaren gehanteerd worden. 1

Bovenvermeld garen wordt verder verwerkt zoals beschreven in de volgende professionele verfprocédés voor polyamide.

De synthetische vezels voor garen volgens deze uitvinding hebben een verhoogde aanverfbaarheid. Hierna volgt een voorbeeld (in verschillende fases) van een kleur-methode voor synthetische vezels vervaardigd tijdens het procédé volgens deze uitvinding. ^

Fase 1 '

Vezels gemaakt volgens voormeld procédé - in een dtex variërend tussen 1200 en 4500 - werden in kousen gebreid op rondbreimachines met 1/5” gauge met 186 naalden die elk tussen 180 en 270 tpm maken. De kousen werden op een huls gerold zodat rollen tussen 30 en 50 kg gevormd werden.

Fase 2

Het volgende verfbad werd bereid voor de foulard:

Een tank met water op kamertemperatuur werd geroerd. Hierbij werd 1 tot 10 g/1 anionisch of non-ionisch surfactans gevoegd, samen met een hoeveelheid zuur waarmee een pH tussen 4 en 6 verkregen werd. Ook werd 10 tot 15 g/1 verdikkingsmiddel toegevoegd, vóór de toevoeging van de nodige hoeveelheid in afzonderlijk heet water verdunde disperse kleurstoffenfen, in dit geval tussen 0,1 en 1 g/1. De gebruikte disperse kleurstoffen zijn van het type Huntsman’s Terasil C.

Voor de met een motief gegraveerde drukwalsen was het verfbad zoals bij de foulard, behalve dat de hoeveelheid verdikkingsmiddel veel hoger was, nl. tussen 30 en 50 g/1. Ook werden veel meer -2 tot 15 g/1- verschillende verdunde disperse kleurstoffen van hetzelfde type toegevoegd.

Alle tanks werden daarna gedurende minstens 30 minuten doorgeroerd voor gebruik. Fase 3

De rollen met kousen zoals beschreven in fase 1 werden op het rek van een space-dyeingmachine -3 of 4 naast elkaar, alnaargelang hun breedte- geplaatst en aan een voorloper gesmolten of genaaid en later aan de volgende rol, zodoende een continu proces van verven, stomen, spoelen, aviveren en terug op rollen draaien, tot stand te brengen.

Bij het starten van de machine werden de kousen geleidelijk afgewonden en eerst in het verfbad van de foulard geleid (in dit geval een horizontaal Küsters type), waarna ze tussen de rollen geperst werden om een verfbadopname tussen 70 en 120 % van het gewicht van de kousen te bekomen. Zo werden de kousen van een basistint voorzien. Voorwassen (koud of warm) is een optie, maar werd hier niet gedaan. De snelheid van de machine mag variëren tussen 15 en 40 meter per minuut.

Daarna werden de kousen tussen 4 paar drukwalsen geleid, die in dit geval verticaal boven elkaar geplaatst waren en met een motief gegraveerd waren. Elk paar walsen is voorzien van een deel van het motief en brengt een specifieke kleur aan.

Vervolgens gingen de kousen gedurende 4 tot 7 minuten in een stomer onder atmosferische druk en een temperatuur tussen 95 en 105°C.

In een volgende stap van het continu kleuringsprocédé werden de kousen gewassen en geperst in 4 spoelbaden met koud of warm water, waarna ze door een aviveerbad gingen en opnieuw werden geperst alvorens gedurende 30 tot 90 seconden gedroogd te worden op 105 tot 130°C, bij voorkeur 110°C. De gekleurde kousen werden ten slotte op hulzen gewonden om rollen te vormen.

Fase 4

De draden van de gekleurde kousen op rollen werden daarna opnieuw op hulzen gewonden aan een snelheid tussen 500 en 1100 m/min. Dit proces wordt vergemakkelijkt door het avivagemiddel dat in de vorige fase werd toegevoegd.

/

Fase 5

De aldus verkregen gekleurde draden of garens werden dan - deels d.m.v. een tus-senbewerking zoals verstrengeling met perslucht of kableren en thermofixatie - gebruikt als poolmateriaal voor getufte of geweven tapijten. Ze mogen tijdens de tus-senbewerking vermengd worderi met andere garentypes zoals nylon of met een standaard in de massa gekleurd polypropyleen.

Fase 6

Op die manier vervaardigde tapijten garanderen een goede kleurvastheid. De score voor lichtvastheid was minstens 5/6, meestal beter. Wrijvingsechtheid bij droge en natte toestand bedroeg tussen 4 en 4/5-5.

Deze tapijten bleken ook bleekbestendig op dezelfde manier als een in de massa gekleurd polypropyleen.

Korte beschrijving van andere voorbeelden van kleurtoepassingen Vb. 1:

Als het garen volgens deze uitvinding - geverfd en bedrukt op de hierboven vermelde manier - gecombineerd wordt met ecru PA-garen d.m.v. verstrengeling met perslucht of kableren en thermofixatie en door tuften of weven in tapijten verwerkt wordt om een tweede keer geverfd te worden met conventionele zure of metaalcomplexe kleurstoffen zoals Tectilon of Lanacrone (van Huntsman), dan neemt het de kleurstoffen van het tweede verfbad niet op, en is als het ware oververfbaar met zulke kleurstoffen en behoudt de originele kleur. Het ecru PA-garen wordt bij deze tweede verfbewerking uiteraard wel gekleurd.

Vb. 2:

Als het garen volgens deze uitvinding in ecrutoestand gecombineerd wordt met ecru PA en in een tapijt verwerkt wordt, mag hef| geverfd worden met een bad dat zowel zure (of metaalcomplexe) kleurstoffen als disperse kleurstoffen bevat, wat een tweekleurig effect teweegbrengt. Dit fenomeen kan ‘differentieel verven’ genoemd worden en kan verklaard worden door het feit dat het garen volgens deze uitvinding enkel disperse kleurstoffen opneemt, terwijl PA zo,wel disperse als zure en metaalcomplexe kleurstoffen opneemt, wat resulteert in twee verschillende kleuren.

\

Vb. 3:

Ecru tapijten vervaardigd uit garen volgens deze uitvinding kunnen met lichte en heldere kleurstippen bedrukt en vervolgens met een donkere tint oververfd worden.

Zowel bedrukking als verfbad bevatten disperse kleurstoffen. Deze mechanische re- j serveringsdruk is sterk genoeg om ernstige vervuiling van de gedrukte kleuren door de donkere tint te voorkomen zonder hulp van een chemisch additief dat normaal gezien nodig is voor deze drukmethode op PA-tapijten of -garen.

Claims (12)

1. Procédé voor de bereiding van synthetische vezels op polyolefinebasis voor garen, waarbij een polymeermassa onder druk wordt gesmolten en daarna door een spin-blok wordt gedreven om vezels te vormen, en waarbij de verkregen vezelbundel gekoeld wordt, met het kenmerk dat vóór de extrusie een mengsel van PET of copolyester en SEBS aan de gesmolten polymeerstroom wordt toegevoegd, zodat de aanverfbaarheid van de synthetische vezels verbeterd wordt.

2. Procédé volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de genoemde SEBS niet gemodificeerd is.

3. Procédé volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het mengsel bestaat uit ongeveer 1 tot ongeveer 15 % w/w PET of copolyester en ongeveer 0 tot ongeveer 5 % w/w SEBS.

4. Procédé volgens elk van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de polymeermassa bestaat uit ongeveer 80 tot ongeveer 99 % w/w polypropyleenhomo-polymeer of polypropyleencopolymeer.

5. Procédé volgens elk van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat voor-noemd copolyester amorf is.

6. Procédé volgens elk van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het mengsel bestaat uit ongeveer 0 tot ongeveer 3 % w/w amfifiel.

7. Procédé volgens conclusie 6, met het kenmerk dat voomoemd amfifiel een me-taalalkylbenzeensulfonaat is.

8. Procédé volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk dat voomoemd amfïfiel so-diumdodecylbenzeensulfonaat is.

9. Procédé volgens elk van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat voor-noemd procédé voorts bestaat uit de thermofixatie van de verkregen vezelbundel bij een temperatuur rond de 130 en 150°C.

10. Procédé volgens elk van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat voor-noemd procédé voorts bestaat uit het verven van de vezelbundel met disperse kleurstoffen om geverfde vezels te verkrijgen.

11. Synthetische vezels op polyolefinebasis, met het kenmerk dat voomoemde synthetische vezels vervaardigd worden d.m.v. een procédé zoals vermeld in elk van de conclusies 1 tot 10.

12. Karpet of tapijt, met het kenmerk dat voomoemd karpet of tapijt bestaat uit synthetische vezels op polyolefinebasis volgens conclusie 11.