DD200522A3 - Verfahren zur herstellung von polyesterfasern mit verbesserter anfaerbbarkeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren von Polyesterfasern mit verbesserter Anfaebbarkeit, insbesondere mit Dispersionsfarbstoffen. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterfasern mit verbesserter Anfaerbbarkeit, insbesondere mit Dispersionsfarbstoffen zu entwickeln, bei dem Fasern mit zur Verarbeitung auf hochproduktiven Textilmaschinen erforderlichen textilphysikalischen Eigenschaften und hoher thermooxidativer Bestaendigkeit resultieren. Erfindungsgemaess wird bei der Direktveresterung oder der Umesterung das schmelzfoermige Polyaethylenterephthalat kurz vor dem Erspinnungsprozess mit einem, ebenfalls im schmelzfoermigen Zustand befindlichen, separat hergestellten modifizierten Konzentrat vermischt und anschliessend versponnen.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von Polyesterfasern mit verbesserter Anfärbbarkeit .

• Anwendungsgebiet der Erfindung .· .

*

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterfasern mit verbesserter Anfärbbarkeit, inabesondere mit Dispersionsfarbstoffen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -

Es ist allgemein bekannt, daß sich die'nach den üblichen Umesterungs- bzw. Direktveresterungsverfahren hergestellten Polyesterfasern, insbesondere solche aus' Terephthalsäure und Äthylenglykol, nur sehr schwer anfärben lassen. Diese Tatsache ist auf die hochorientierte, teilkristalline Struktur des Fasermaterials zurückzuführen»

Es sind verschiedene Verfahren zur Verbesserung der Anfärbbarkeit der Polyesterfasern, insbesondere mit Dispersionsfarbstoffen, bekannt.

Einige Verfahren sehen die Zugabe von Polyalkylenglykol mit Molekulargewichten von 300 bis 30 000 und Derivaten davon und gegebenenfalls anderen Zusätzen wie sulfonatgruppenhaltigen Aromaten oder Kettenverzweigungsmitteln vor. Mit Hilfe dieser Zusätze wird die Faserstruktur aufgelockert und die Fäden können unter'relativ milden Bedingungen, d. h. bei Kochtempe- rätur und ohne Carrierzusatz, gefärbt werden.

Die Zugabe der genannten strukturlockernden Verbindungen wurde bisher durch zwei verschiedene Wege charakterisiert. Entsprechend den Patentschriften DD .-'WP 70. 965 und DE-OS ' 2 238 301 werden Polyesterschnitzel mit hochmolekularem, · ge-r mahlenem Polyglykol bestäubt bzw. mit geschmolzenem PoIyesteräther beschichtet, anschließend extrudiert und zu Fäden versponnen. Der !Jachteil dieser Verfahrensweise .besteht darin,

' . -2 -

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daß die Zusatzkomponenten auf Grund der geringen Kontaktzeiten mit dem Polyester und den hohen Drücken im Extruder chemisch "nicht eingebaut werden. Die Zusatzkomponenten lagern sich lediglich in den amorphen Faserbereichen ab und führen somit nur zu einer geringen Auflockerung der Paserstruktur, woraus eine unbefriedigende Anfärbbarkeit der Fasern resultiert. Bei der Mehrzahl der bekannten Verfahren erfolgt die Zugabe der Modifizierungskomponenten, insbesondere Polyalkylenglykol-. äther, bereits in den ersten Prozeßstufen der Polymerherstellung, d. h. vor der Ver- bzw. Umesterung oder unmittelbar danach. Als Beispiele für diese Verfahreηsweise seien folgende Patentschriften angeführt: US - PS 3 725 351, DE - AS 1 266 922, DE-OS 1 812 998, DE - OS 2 000 547.

Bei. der Zugabe der Modifizierungskomponenten vor oder unmittelbar nach der Ver- bzw. Urnesterungsreaktion werden diese zwar in ausreichendem Maße in den Polyester eingebaut und die daraus resultierende Verbesserung im Anfärbeverhalten der Fasern entspricht den .gestellten Anforderungen, das thermische und thermooxidative Verhalten der Copolyesterschmelze und der daraus hergestellten Fäden wird Jedoch in unvertretbarem Umfang beeinträchtigt. Die so hergestellte Copolyesterschmelze weist mehr oder weniger starke, durch thermooxidati- ven·Abbau verursachte Verfärbungen auf. Die daraus hergestellten Fäden haben im Vergleich zu normalem Polyester ungünstige textilphysikalische Eigenschaften und sind anfälliger gegenüber thermischer und hydrothermischer Belastung. Hinzu kommt, daß die Zugabe von Polyalkylenglykolen beim Direktveresterungsverfahren, bedingt durch die oberflächenaktiven Eigenschaften dieser Verbindungen, zu einer technologisch nicht vertretbaren Schaumbildung in den Reaktoren führt.

Ziel der Erfindung; '

Das Ziel der Erfindung besteht darin, modifizierte Polyester-55'. faserstoffe herzustellen, die ein verbessertes Anfärbever-

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halten bei gleichzeitiger hoher thermooxidativer Beständigkeit aufweisen. ·

Darlegung des Wesens der-Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterfasern mit verbesserter Anfärbbarkeit, insbesondere mit Dispersionsfarbstoffen zu entwickeln, bei dem Fasern mit zur Verarbeitung auf hochproduktiven Textilmaschinen erforderlichen textilphysikalischen Eigenschaften und hoher thermooxidativer Beständigkeit resultieren.

('5 Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Direktveresterung von Terephthalsäure und Äthylenglykol oder der Umesterung von Dimethylterephthalat und Äthylenglykol das schmelzförmige Polyäthylenterephthalat kurz vor dem Er- . spinnungsprozeß mit einem, ebenfalls im schmelzförmigen Zustand befindlichen, separat hergestellten modifizierten Konzentrat vermischt und anschließend versponnen wird. Zur Herstellung des Konzentrates werden 30 bis 40 Gevj./a Dimethylterephthalat 30 bis 60 Gew.% Polyalkylenoxid

20 bis 30 Gew.% Äthylenglykol

0 . bis 5 Gew.% einer polyfunktionellen Verbindung 0,5.bis 5 Gew.% Stabilisatoren

1 bis 5 . 10 Gew.% Manganacetat

— 2

1 bis 5 . 10 Gew.% Antimontrioxid

verwendet. Als Polyalkylenoxid dient vorzugsweise Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht von 300 bis 2 000, vorzugsweise 400 bis 800. Es ist dabei erforderlich, daß. das Verhältnis von Polyäthylenoxid : Äthylenglykol ^ 1 ist. Dimethylterephthalat, Polyäthylenoxid, Äthylenglykol gegebenenfalls Trimethylolpropan und Mangariacetat als Umesterungskatalysator werden bei. 160 bis 205 ⁰G in einem Autoklaven mit Rührer solange zur Reaktion gebracht, bis der berechnete Anteil an Methanoi freigesetzt ist. Danach .wird für 2 Stunden bei 205 bis -240 ⁰C überschüssiges Äthylenglykol abdestilliert.

Anschließend werden Antimontrioxid als Polykondensations-

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. katalysator und die Stabilisatoren in das Reaktionsgemisch dosiert." Bei 280 ⁰C und einem Druck von.1 bis 5 Torr wird die Polykondensation solange geführt, bis das Konzentrat eine Schmelzviskosität erreicht hat, die einer relativen Lösungsviskosität von 1,40.bis 1,70, vorzugsweise von 1,50 bis 1,60 entspricht (gemessen mit einer 0,5 %igen Lösung in Phenol/Tetrachloräthan 1:1 bei 20 ⁰C in einem Ubbelohde-Viskosimeter, Kapillare II a). Das separat hergestellte Modifikatorkonzentrat wird in bekannter Weise aus dem Reaktor ausgetragen, abgekühlt, zerkleinert,getrocknet, in einem Extruder aufgeschmolzen und über einen Pumpenblock dem Polyäthylenterephthalathauptstrom zugeführt

Die Konzentratmenge wird dabei so gewählt, daß der Anteil an Polyalkylenoxid im Polymergemisch 5 bis 15 Gew.^, Vorzugs- · weise 6 bis 10 Gew..% beträgt. . -

Das Polymergemisch wird nach dem Pumpenblock durch Mischelemente geführt, wobei die Verweilzeit des Konzentrates im Polyäthylenterephthalathaupt st rom bis zur Verspinnung < 30 Minuten

beträgt. ·

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn dem zerkleinerten Modifikatorkonzentrat vor dem Extrudieren 0,1 -bis 5 Gew.% der Stabilisatormischung beigemengt werden.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1 (Yergleichsbeispiel)

Normale Polyesterfaser vom Titer 0,36 tex wurde unter folgenden Bedingungen mit Foronmarineblau S- ZGL (Dispersionsfarbstoff) angefärbt:

2-56 Farbstoff. .

' . .1 g/l Ammonsulfat

pH 5 (essigsauer) Temperatur 1.00 ⁰C Zeit 60 min Flottenverhältnis 1. : 50 • . ; . . . ^v .. " - 5

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Es wurden'keine Carrier zugesetzt. Die Fasern wurden unter diesen Bedingungen nur leicht angefärbt, es erfolgte praktisch kein Badauszug. . , .

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

In einem Edelstahlreaktor mit.Rührwerk wurden 5 kg Dimethyl-

1.40 terephthalat mit 2,1 kg Äthylenglykol und 0,4 kg Polyäthylenoxid MG 600 unter Verwendung von 1,6g Manganacetat als Katalysator umgeestert. Die Reaktion wurde bei 160 bis. 205 ⁰C solange geführt, bis kein Methanol mehr abgespalten wurde. Danach erfolgte innerhalb von 2 Stunden bei 205 bis 240 C die Abdestillation des überschüssigen Äthylenglykols. Anschließend wurden in das Reaktionsprodukt 1,6 g Glykolphosphat (De-saktivierung des Umesterungskatalysators), 2 g Antimontrioxid (Polykondensationskatalysator), 18 g Titan» dioxid (Mattierungsmittel) und als Thermostabil!sator 50 g einer Mischung aus einem sterisch gehinderten Phenol und Triphenylphosphit im Verhältnis 30 : 1, eingebracht. Bei 270 ⁰C und einem Druck von 1,5 Torr wurde die Polykondensation solange geführt, bis die Schmelzviskosität des Polymers einer relativen Lösungsviskosität von 1,39 entsprach. Die Schmelze wurde so versponnen, verstreckt und fixiert, daß Fasernvom Titer 0,36 tex erhalten wurden. Die so hergestellten Fasern hatten nur einen geringen Weißgrad und waren hellbraun verfärbt, was auf einen verstärkten thermooxidativen Abbau hinweist. Es wurde wie in Beispiel 1 gefärbt, wobei die Fasern praktisch durchgefärbt waren. Trotz der guten'Farbtiefe konnten die von Polyester bekannten brillanten Farbtöne nicht erreicht werden.

Die Festigkeitsprüfung, der Fasern nach dem Färben zeigte, daß die Werte gegenüber dem ungefärbten Material um 30 % niedriger lagen.

Beispiel 3

Zur Herstellung des Konzentrates wurden in einen Reaktor mit Rührer und Destillationsaufsatz 125 kg Dimethylterephthalat,

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125 kg Polyäthylenoxid MG 600, 100· kg Ithylenglykol, 5 kg !70 Trimethylolpropan und 0,08 kg Mangana ce tat eingebracht -und bei 160 bis 205 ⁰C solange umgeestert, bis kein Methanol mehr abdestillierte. Anschließend wurde innerhalb von 2 Stunden bei 205 bis 240 ⁰C das überschüssige Äthylenglykol entfernt. Danach wurden in das Reäktionsprodukt 0,12 kg Antimontrioxid, 0,1 kg Glykolphosphat und 3,1 kg des Stabilisatorgemisches eines sterisch gehinderten Phenols und Triphenylphosphit im Verhältnis 30 : 1 eingebracht. Die Polykondensation wurde bei 270 ⁰G und 1,5 Torr solange geführt, bis die Schmelzviskosität einer relativen Lösungsviskosität von 1,50 entsprach. Das Produkt wurde aus dem Reaktor gefördert, abgekühlt, zerkleinert und getrocknet. Dem Konzentrat wurde unmittelbar vor der Weiterverarbeitung 1 Gew.% des Stabilisatorgemisches zugesetzt. Dann wurde es einem Extruder zugeführt, aufgeschmolzen und über einen Pumpenblock in die nach dem kontinuierlichen Direktveresterungsverfahren hergestellte PoIyäthylenterephthalatschmelze, den Polymerhauptstrom eingebracht. Die eingebrachte Konzentratmenge wurde so bemessen, daß im Produktstrom nach dem Pumpenblock 8 % des Polyäthylenoxids enthalten waren. Nach dem Pumpenblock durchströmte das Schmelzegemisch einen dynamischen Mischer. In der Rohrleitung, zu den Spinndüsen waren statische Mischelemente angeordnet. Die Verweilzeit des Konzentrates im Polymerhauptstrom betrug 20 Minuten. Das Schmelzegemisch wurde so versponnen, verstreckt und fixiert, daß Fasern mit einem Titer von 0,36 tex resultierten.

Die so hergestellten Pasern hatten einen Weißgrad, der dem von liormalpolyester entsprach. Es wurde wie in Beispiel 1 gefärbt. Die Fasern waren ebenso wie in Beispiel 2 durchgefärbt, jedoch konnte ein klarer, brillanter Farbton erhalten werden.

)0 Ein Vergleich der Festigkeit der Fasern vor und nach dem Färben zeigte nur einen geringfügigen und die Weiterverarbeitung nicht beeinträchtigenden Festigkeitsabfall durch den Färbeprozeß. . ' ' .

2 3 3 T 8 2

Beispiel 4

Die Herstellung des Konzentrates erfolgte wie in Beispiel 3₅ jedoch ohne Zusatz von Trimethylolpropan. Die daraus hergestellten Masseln ließen sich verhältnismäßig schlecht zerkleinern und das Granulat wurde'vom Extruder in geringerem • Maße eingezogen. Es wurden wie in Beispiel.3 Pasern hergestellt und ausgefärbt. Die Fasern zeigten den gleichen guten -Weißgrad, Färbtiefe, Farbton und textilphysikalisehe Eigenschaften wie in Beispiel 3·

Claims (7)

&· KJf ^ I Erfindung sanspruch.

1 bis 5 .' TO" Gew.% Antomontrioxid besteht.

1 bis 5 . 10"² Gew.% Manganacetat

1. Verfahren zur Herstellung von Polyesterfasern mit verbesserter Anfärbbarkeit mit'Dispersionsfarbstoffen durch Direkt-• veresterung von Terephthalsäure und Äthylenglykol oder Umesterung von',,Dimethylterephthalat-und'Äthylenglykol, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzförmige Polyäthylenterephthalat kurz vor dem Erspinnungsprozeß mit einem, eben- !20 falls im schmelzförmigen Zustand befindlichen, separat hergestellten modifizierten Konzentrat vermischt und anschließend versponnen wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modifikatorkonzentrat aus

:25 30 bis 40 Qevi.% Dimethylterephthalat

30 bis 60 Gew.io Polyalkylenoxid ·

20 bis 30 Gew.$ Äthylenglykol

0 bis 5 Gew.% einer polyfunktionellen Verbindung 0,5 bis 5 Gew.% Stabilisatoren

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentratmenge so gewählt wird, daß der Anteil an Polyalkylenoxid im Polymergemisch 5 bis 15 Gevi.%_t vorzugsweise 6 bis IO Gew.% beträgt.

4« Verfahren nach Punkt 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyalkylenoxid Polyäthylenoxid mit .einem Molekulargewicht von 300 bis 2 000, vorzugsweise 400 bis 800 .verwendet wird und das Verhältnis Polyäthylenoxid : Äthylenglykol'^. 1 ist. ' ' .·

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5·:Verfahren nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das separat hergestellte Modifikatorkpnzentrat zerkleinert, getrocknet, in einem Extruder aufgeschmolzen und über einen

Pumpenblock ,dem Mischeleraente nachgeordnet sind, dem Poly-: . äthylenterephthalathauptstrom zugeführt wird.

6. Verfahren'-nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verweilzeit des Konzentrates im Polyäthylenterephthalat-25C hauptstrom bis zur Verspinnung ^ 30 Minuten beträgt.

7« Verfahren nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem zerkleinerten Modifikatorkonzentrat vor dem Extrudieren 0,1 bis 5 Gev/.% der Stabilisatormischung beigemengt v/erden.