DE1207080B - Stabilisierung von Polyvinylpyrrolidon - Google Patents
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Int. α.:
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CO8f
Deutsche Kl.: 39 b-22/06
1207 080
D32068IVc/39b
2. November 1956
16. Dezember 1965
D32068IVc/39b
2. November 1956
16. Dezember 1965
Polyvinylpyrrolidon neigt dazu, sich zu verfärben, und zwar gewöhnlich gelb zu werden, wenn es dem
Licht oder erhöhter Temperatur ausgesetzt wird. Es ist besonders wärmeempfindlich in wäßrigen Lösungen,
insbesondere bei verhältnismäßig niedrigen Konzentrationen, wie sie häufig zum Imprägnieren von Fasern
verwendet werden. Dies ist natürlich unerwünscht, wenn Polyvinylpyrrolidon als Hilfsmittel zur Unterstützung
der Färbung von Gewebefasern verwendet werden soll. Gleichgültig, ob die Verfärbung vor,
während oder nach dem Aufbringen auf die Faser auftritt, es wird infolgedessen immer ein Produkt mit
schlechterem Aussehen und geringeren Farbeigenschaften erhalten. Wenn auch bestimmte bekannte
Substanzen, wie Natriumdithionit (Na2S2O4), einen
stabilisierenden Einfluß auf Polyvinylpyrrolidon haben, ist deren Fähigkeit zur Verhütung der Verfärbung von
Polyvinylpyrrolidon durch Wärme und Licht auf ein ungenügendes Ausmaß beschränkt und nicht so groß,
wie es wünschenswert wäre.
Es wurde nun gefunden, daß Zinkformaldehydsulfoxylat Polyvinylpyrrolidon sowie dieses enthaltende
Formmassen oder wäßrige Lösungen gegen Licht- und Wärmeeinwirkung besser zu stabilisieren
vermag, als das bei Verwendung der bisher üblichen Hilfsmittel dafür, wie Natriumdithionit oder -bisulfit,
der Fall ist.
Es wird daher erfindungsgemäß die Verwendung von Zinkformaldehydsulfoxylat zum Stabilisieren von
Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylpyrrolidon enthaltenden Formmassen oder wäßrigen Lösungen gegen die Einwirkung
von Licht und Wärme vorgeschlagen. Im allgemeinen genügt eine Menge von etwa 0,1 bis
5 Gewichtsprozent, bevorzugt 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent Zinkformaldehydsulfoxylat, bezogen auf das
Gewicht des Polyvinylpyrrolidone, um eine ausreichende Stabilisierung zu erzielen. Polyvinylpyrrolidonmassen,
die etwa 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent Zinkformaldehydsulfoxylat, auf das Gewicht des Polyvinylpyrrolidone
bezogen, enthalten, sind als Imprägnierbäder für hydrophobe synthetische Gewebefasern
geeignet, besonders wenn solche Massen in Form wäßriger Lösung hergestellt werden. Synthetische
Fasermassen, die 10 Gewichtsprozent eines Zinkformaldehydsulfoxylat enthaltenden Polyvinylpyrrolidone
enthalten, haben erhöhte Farbaufnahmeeigenschaften, ohne durch die Gegenwart des PoIyvinylpyrrolidon-Hilfsmittels
für Verfärbung empfänglich zu sein, wenn die Fasermassen Licht oder Wärme oder beiden für längere Zeit ausgesetzt werden.
In einigen Fällen können jedoch Polyvinylpyrrolidon enthaltende hydrophobe synthetische Gewebefasern
Stabilisierung von Polyvinylpyrrolidon
Anmelder:
The Dow Chemical Company, Midland, Mich.
(V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65
Als Erfinder benannt:
Theodore B. Lefferdink,
Teddy G. Traylor, Concord, Calif. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 16. November 1955
(547 293)
V. St. ν. Amerika vom 16. November 1955
(547 293)
einer größeren Stabilität vorteilhafter erhalten werden, wenn das Sulfoxylat in einer Menge von 0,25 bis
5,0 Gewichtsprozent, auf das Gewicht der Faser bezogen, zusammen mit dem Polyvinylpyrrolidon verwendet
wird, das in die Faser zur Verbesserung der Farbaufnahmefähigkeit imprägniert worden ist. Noch
größere Vorteile können manchmal erzielt werden, wenn solche Fasermassen etwa 1,0 bis 2,5 Gewichtsprozent
des Zinkformaldehydsulfoxylats, auf das Gewicht der Faser bezogen, enthalten. Bei synthetischen
Fasermassen mit etwa 10 Gewichtsprozent Polyvinylpyrrolidon können z. B. die erwünschteren Mengen
des Zinkformaldehydsulfoxylats, das zur Stabilisierung verwendet wird, etwa 2,5 bis 50 Gewichtsprozent und
bevorzugt etwa 10 bis 25 Gewichtsprozent, auf das Gewicht des Polyvinylpyrrolidone in der Masse bezogen,
betragen. Solche größere Mengen des Sulfoxylats in den Polyvinylpyrrolidon enthaltenden synthetischen
Fasermassen können durch getrenntes Imprägnieren einer Polyvinylpyrrolidon enthaltenden
Faser mit Zinkformaldehydsulfoxylat in einer getrennten Lösung oder durch Erhöhung des Mengen-
509 758/479
anteils des Sulfoxylats in einem Polyvinylpyrrolidon-Imprägnierbad
für die Fasern erzielt werden.
Das bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendete Zinkf ormaldehydsulf oxylat entspricht
der empirischen Formel Zn(SO8CH8OH)2 und ist als
Reduktionsmittel, z. B. für Küpenfarbstoffe, bekannt.
Das Zinkformaldehydsulfoxylat wird bevorzugt zur Stabilisierung von Polyvinylpyrrolidon enthaltenden
Acrylfasern verwendet, obwohl ähnliche Polyvinylpyrrolidon enthaltende Massen auch mit anderen
hydrophoben synthetischen Gewebefasern, wie Polyestern, Polyamiden und Kohlenwasserstoff-Polymerisaten,
mit gleichfalls befriedigenden Ergebnissen hergestellt werden können. Die Fasermasse kann vorteilhaft
durch Imprägnieren der gewünschten Faser mit dem durch das Sulfoxylat stabilisierten Polyvinylpyrrolidon
in einem Bad bei einer Temperatur von etwa 70 bis 1000C hergestellt werden, bis ein gewünschter
Gehalt des Polyvinylpyrrolidon-Hilfsmittels, gewöhnlich nicht oberhalb von 10 Gewichtsprozent,
erzielt ist. obwohl auch zusätzliche SuIf oxylatbäder
verwendet werden können. Natürlich können auch Polyvinylpyrrolidon und Polyvinylpyrrolidon
enthaltende Massen, die gemäß der vorliegenden Erfindung stabilisiert worden sind, in solchen Fällen
vorteilhaft verwendet werden, wo es erwünscht ist, sie von dem verfärbenden Einfluß von Licht und Wärme
zu befreien, vorausgesetzt, daß die stabilisierende Sulfoxylatverbindung die beabsichtigte Verwendung
nicht stört.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen die folgenden Beispiele, in denen, wenn nicht anders vermerkt, alle
Teile und Prozentzahlen Gewichtseinheiten sind.
35
Eine 10%ige wäßrige Lösung von Polyvinylpyrrolidon wurde in vier gleiche Teile geteilt. Zu dreien
dieser Teile wurden jeweils Mengen von etwa 0,5 Gewichtsprozent, auf das Gewicht des Polyvinylpyrrolidons
bezogen, an Natriumbisulfit, Natriumdithionit (Na2S2O4) bzw. an Zinkformaldehydsulfoxylat gegeben.
Der vierte Teil diente als Vergleichsprobe. Die vier Teile wurden etwa 48 Stunden bei etwa 1000C am
Sieden gehalten. Während dieser Zeit wurde in Abständen jeder Teil mit einem lichtelektrischen Instrument
untersucht, um die Durchlässigkeit des Lichts einer mittleren Wellenlänge von etwa 430 πιμ zu bestimmen.
Die Prozentzahl der Lichtdurchlässigkeit ist bei einer solchen Bestimmung umgekehrt proportional
zum relativen Grad der Gelbfärbung, die in der Polyvinylpyrrolidonlösung auftritt. Die folgende Tabelle
zeigt die überragenden Stabilisierungseigenschaften des Zinkformaldehydsulfoxylats für Polyvinylpyrrolidon.
Stabilisierungsmittel
Keines
Natriumbisulfit ..
Natriumdithionit .
Zinkformaldehydsulfoxylat
Natriumdithionit .
Zinkformaldehydsulfoxylat
% Lichtdurchlässigkeit
nach
48 Stunden
48 Stunden
55
zu
Beginn
Beginn
ι nach
i 24Stunden
i 24Stunden
96
90
92
90
92
83
64
70
64
70
95
35
38
62
38
62
89
60
Wenn das Verfahren von Beispiel 1 mit einer durch Zinkformaldehydsulfoxylat stabilisierten Polyvinylpyrrolidonlösung
wiederholt wurde, die nur etwa 0,2 % des Sulfoxylats, auf das Gewicht des Polyvinylpyrrolidone
bezogen, enthielt, betrug die Prozentzahl der Durchläeeigkeit von Licht von 430 ΐημ nach 96 Stunden
89%.
B eie pi el 3
Eine 10%ige wäßrige Lösung von Polyvinylpyrrolidon
wurde in zwei gleiche Teile geteilt. Etwa 0,25% Zinkformaldehydsulfoxylat, auf das Gewicht des Polyvinylpyrrolidone
bezogen, wurden zu einem der Teile gegeben. Beide Teile wurden etwa 2 Stunden auf 1000C
erhitzt, worauf sie visuell untersucht und verglichen wurden. Die Sulfoxylat enthaltende Lösung hatte eine
merklich und beträchtlich hellere Farbe als die gleiche Polyvinylpyrrolidonlösung, die eine deutlich gelbe
Verfärbung zeigte.
Polyacrylnitrilfasern wurden ale mehrfaseriger Strang
feinen Deniers aus einer wäßrigen, Zinkchlorid enthaltenden Spinnlösung in ein wäßriges Fällbad nach
bekannten Salzspinnverfahren versponnen. Nach der Fällung und während einer Orientierungsbehandlung
wurden die Fasern im Hydrogelzustand durch ein wäßriges Bad von Polyvinylpyrrolidon geleitet, das
auf etwa 1000C gehalten wurde und unter Gleichgewichtsbedingungen
etwa 3,8% Polyvinylpyrrolidon und 0,019% Zinkformaldehydsulfoxylat, auf das Gewicht
des Polyvinylpyrrolidone bezogen, enthielt. Etwa 10 g Polyvinylpyrrolidon und etwa 0,025 g Zinkformaldehydsulfoxylat
wurden ununterbrochen auf je 100 g der hindurchgelaufenen Fasern in dem Bad ersetzt.
Die Verweilzeit der Fasern in dem Bad betrug etwa 15 Sekunden, was ausreichte, um diese mit etwa 10 %
Polyvinylpyrrolidon, auf das Gewicht der Fasern bezogen, und mit etwa 0,25% des Sulfoxylats, auf das
Gewicht des Polyvinylpyrrolidone bezogen, zu imprägnieren. Es wurde eine gleiche Probe der PoIyacrylsäurenitrilfaser
hergestellt, die etwa 10% imprägniertes Polyvinylpyrrolidon, aber kein Sulfoxylat
enthielt.
Wurden beide Proben einer Temperatur von etwa 150° C für etwa 5 Minuten ausgesetzt, dann zeigte die
Sulfoxylat enthaltende Probe eine Farbe, die einem Wert von 8,1 Judd-Eiiiheiten von Weiß entsprach. Die
Probe, die nur Polyvinylpyrrolidon enthielt, war merklich stärker verfärbt und hatte einen Wert, der bei
8,7 Judd-Einheiten von Weiß lag.
Eine entsprechende Verbesserung wurde bei imprägnierten Fasern nach längerem Verspinnen festgestellt,
bei denen die Imprägnierbäder auf erhöhten Imprägniertemperaturen gehalten worden waren. Das Sulfoxylat
enthaltende Polyvinylpyrrolidon-Imprägnierbad blieb während eines ausgedehnten Zeitraums des Verspinnens
praktisch farblos, und die Farbe der imprägnierten Fasern wurde durch das Alter des Sulfoxylat
enthaltenden Bades, durch welches sie imprägniert wurden, praktisch nicht beeinflußt.
Außerdem entfaltete die Sulfoxylat enthaltende Probe eine viel bessere Widerstandsfestigkeit gegenüber
einer Verfärbung durch Einwirkung von Licht. Wenn beide Proben einer Quelle von konzentriertem UV-Licht
in einem Atlas-Fadeometer ausgesetzt wurden, erlitt die Sulfoxylat enthaltende Probe nach etwa
120 Stunden Belichtungszeit keine erkennbare Veränderung der Farbe. Die Probe, die nur Polyvinyl-
pyrrolidon enthielt, veränderte die Farbe nach einer Belichtungszeit von 80 Stunden.
Polyacrylnitrilfasern, die den im Beispiel 4 erhaltenen entsprachen, wurden imprägniert, bis sie etwa 10%
Polyvinylpyrrolidon enthielten. Verschiedene Proben der Fasern wurden dann in verschiedene wäßrige
Lösungen von Zinkformaldehydsulfoxylat gebracht, die dann zur Trockne verdampft wurden, so daß das
gesamte Sulfoxylat aus den Lösungen zusammen mit Polyvinylpyrrolidon in den Fasern imprägniert wurde.
Sowohl die Menge des in den Lösungen verwendeten Sulfoxylats als auch die Menge der verwendeten
Lösungen wurden verändert, um unterschiedlich 1S
imprägnierte Mengen des Sulfoxylats in den verschiedenen Faserproben zu erhalten. Die Proben
wurden dann längere Zeit einer Temperatur von etwa 150° C ausgesetzt. Jede Probe wurde mit einem
lichtelektrischen Instrument in bestimmten Zeitab- ao
ständen untersucht, um die Rückstrahlung von Licht mit einer durchschnittlichen Wellenlänge von 420 ηιμ
zu bestimmen. Ein niedrigerer Rückstrahlungswert ist bezeichnend für ein größeres Ausmaß der Verfärbung
gegenüber Weiß in der Probe.
Die folgende Tabelle erläutert den vorteilhaften Einfluß von Zinkformaldehydsulfoxylat auf die Wirkungen
der Verfärbung durch Hitze in den Polyvinylpyrrolidon enthaltenden Proben.
% Sulfoxylat in der Faser, |
5 | 0,5 | % Rückstrahlung nach | 30 Minuten | 300 Minuten |
auf das Gewicht | 2,0 | 38 | 15 | ||
der Faser bezogen | 5,0 | 5 Minuten | 48 | 23 | |
60 | 51 | 27 | |||
66 | 46 | 21 | |||
69 | |||||
66 | |||||
Wenn Polyester- und Polyamidfasern mit Polyvinylpyrrolidon imprägniert werden, das mit Zinkformaldehydsulfoxylat
stabilisiert ist, haben sie eine verbesserte Farbaufnahmefähigkeit, ohne bei der Einwirkung
von Hitze und Licht durch die Verfärbung des darin enthaltenen Polyvinylpyrrolidone Verfärbt zu
werden.
Claims (2)
1. Verwendung von Zinkformaldehydsulfoxylat zum Stabilisieren von Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylpyrrolidon
enthaltenden Formmassen oder wäßrigen Lösungen gegen die Einwirkung von Licht und Wärme.
2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent
Zinkformaldehydsulfoxylat, bezogen auf Polyvinylpyrrolidon, verwendet werden.
509 758/479 12.65 © Bundesdruckerei Berlin
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