DE1228752B

DE1228752B - Faerben von Acrylnitrilpolymerisat-Faeden

Info

Publication number: DE1228752B
Application number: DED42767A
Authority: DE
Inventors: John None Moore
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1962-12-20
Filing date: 1963-10-21
Publication date: 1966-11-17
Also published as: NL300788A; BE639493A; US3113827A; GB992195A; USRE25831E; FR1377139A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

DOIf

Deutsche Kl.: 29 b-3/65

Nummer: 1228 752

Aktenzeichen: D 42767IV c/29 b

Anmeldetag: 21. Oktober 1963

Auslegetag: 17. November 1966

Das Färben von aus bestimmten wäßrigen Salzlösungen gesponnenen Acrylnitrilpolymerisatfäden, während sie sich in Form einer Gelstruktur befinden, d. h. ehe die Fäden irreversibel getrocknet worden sind, ist bekannt. Obgleich sich dieses Verfahren als besonders brauchbar erwiesen hat, haften ihm dennoch bestimmte Schwierigkeiten an, die seine wirtschaftliche Brauchbarkeit beeinträchtigen. Zum Beispiel sind sowohl die Regelung des Färbens der Gelfäden als auch die Erzielung gleichmäßig gefärbter Fäden bei kontinuierlichen Arbeiten mit Schwierigkeiten verbunden.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Färben von Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten mit mindestens 80 Gewichtsprozent Acrylnitrileinheiten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Wassergehalt von frisch gesponnenen und gewaschenen Acrylnitrilpolymerisat-Gelfäden durch Hindurchführen dieser Fäden durch eine zusammendrückende Vorrichtung auf 100 bis 200 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht des Fadens, verringert und daß man die Fäden danach in ein Färbebad eintaucht.

Die erfindungsgemäß gefärbten Fäden besitzen neben der Eigenschaft, daß sie sowohl über den ganzen Querschnitt als auch über die ganze Länge in ausgezeichneten tiefen Farbschattierungen durchgefärbt sind, ausgezeichnete physikalische Eigenschaften. Sie haben eine hervorragende Beständigkeit gegenüber dem Ausbleichen beim Waschen und bei der Einwirkung von Licht. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich in wirksamer Weise ein kontinuierliches, rasches, gleichmäßiges und reproduzierbares Färben von Acrylnitrilfäden unter Verwendung einer Vielzahl von Farbstoffen durchführen.

Die Verweilzeit des Gelfadens im Färbebad ist äußerst kurz und liegt gewöhnlich in der Größenordnung von ¹Z₂₀ bis ¹Z₁₀ Sekunde. Trotz dieser ungewöhnlich kurzen Färbezeit ist der Faden sowohl über den ganzen Querschnitt als auch über seine ganze Länge gleichmäßig gefärbt. Nicht nur jeder einzelne Faden, sondern auch das ganze Fadenbündel, das eine Stärke von etwa 100 000 Denier haben kann, weist durch und durch eine gleichmäßige Farbschattierung auf.

Wie bereits ausgeführt, ist es üblich, die naßgesponnenen Acrylnitrilpolymerisatfäden mit Wasser oder mit einer inerten wäßrigen Lösung zu waschen, um sämtliches restliches Polymerisatlösungsmittel aus den frisch gebildeten Fäden zu entfernen, wobei ein Zwischenprodukt erhalten wird, das oftmals als GeI-Färben von Acrylnitrilpolymerisat-Fäden

Anmelder:

The Dow Chemical Company,

Midland, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,

Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:
John (None) Moore,
Williamsburg, Va. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Dezember 1962
(246 150)

bzw. Hydrogelfaden bezeichnet wird. Gründlich gewaschene Acrylnitrilpolyrnerisat-Hydrogelfäden enthalten bis zu etwa 6, meist 3 bis 4 Gewichtsteile Wasser (wobei die anhaftenden bzw. »außen« befindliche Wassermenge eingeschlossen ist) je Gewichtsteil trockenes Polymerisat.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in bequemer Weise unter Verwendung üblicher Spinnvorrichtungen durchführen. Mit Ausnahme der Einführung der notwendigen Wasserentfernungsvorrichtungen, z. B. Quetschwalzen, und des Färbebades sind keine größeren Veränderungen an einem üblichen Verfahrensgang zur Herstellung der Fäden erforderlich. Wegen der äußerst hohen Geschwindigkeit, mit der sich die Fäden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren färben lassen, kann man mit den üblichen und wirtschaftlich brauchbaren Spinngeschwindigkeiten arbeiten. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein direktes Färben der Gelfäden mit praktisch sämtlichen Farbstoffklassen ohne Verwendung von Färbehilfsmitteln bei Raumtemperatur oder gegebenenfalls bei höheren Temperaturen und in sehr kurzer Zeit. Wegen der raschen Absorption der Farbstoffe in dem Fadenbündel, das den erfmdungsgemäß vorgeschriebenen Wassergehalt aufweist, sind Erschöpf ungs- bzw. Auslaugungsmittel (original: exhausting agents) oder Fixiermittel, wie sie bei Färbe-

609 727/406

verfahren sonst gewöhnlich verwendet werden, nicht erforderlich. Säuren oder säurebildende. Salze^.zum Auslaugen bzw. Erschöpfen saurer oder Metallkomplexfarbstoffe sind nicht notwendig. Bei Reaktivfarbstoffen ist in dem Färbebad kein Alkali erforderlich. Bei Verwendung * von direktziehenden oder Neutralfarbstoffen benötigt man keine .Elektrolyte, wie Natriumchlorid oder Natriumsulf at. Es ist sehi vorteilhaft, daß man auf diese Salze verzichten kann, da sie eine Fällungder Farbstofflösungen hervorrufen können, insbesondere dann, wenn Lösungen mit verhältnismäßig hohen Farbstoffkonzentrationen verwendet werden. Zusätzlich zu der raschen Farbstoffabsorption in die Gelfäden und der stark gesteigerten Farbgleichmäßigkeit bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß sich an den zum Färben einer bestimmten Gewichtseinheit Fadenbündel notwendigen Mengen an Farbstoff und anderen Chemikalien wesentliche Einsparungen erzielen lassen.

An Stelle von Quetschwalzen können andere die Fäden zusammendrückende Vorrichtungen verwendet werden, um das Wasser auf physikalische Weise aus den Fäden zu entfernen. Das Fadenbündel kann z. B. durch eine enge Öffnung geführt oder unter Zugspannung über einem spitzen Winkel geknickt werden. Vorzugsweise wird eine mechanische Krafteinwirkung auf.die Fasern ausgeübt, um das Wasser zu entfernen. Zur Erzielung einer solchen Kraft wird vorteilhafterweise ein Paar Quetschwalzen verwendet.

Bei der Herstellung der Acrylnitrilpolymerisatfäden, insbesondere der Polyacrylnitrilfäden, kann Zinkchlorid in dem für das Polymerisat verwendeten Spinnlösungsmittel verwendet werden. In diesen Fällen kann die als Spinnlösung verwendete wäßrige Zinkchloridlösung eine Konzentration im Bereich von 55 bis 65 Gewichtsprozent, vorzugsweise im Bereich von etwa 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung, aufweisen. Bei Verwendung von Zinkchlorid-Spinnlösungen soll die Menge des Wassers, das den Fäden im Koagulierbad im Gegenstrom entgegengeschickt wird, so abgestimmt werden,¹ daß die Konzentration an Zinkchlorid in der Spinnzone auf einem Wert gehalten wird, bei dem das Polymerisat unlöslich bleibt, d. h. auf einem Wert von mindestens etwa 25 Gewichtsprozent, vorteilhafterweise auf etwa 30 bis 50 Gewichtsprozent und vorzugsweise auf etwa 40 bis 45 Gewichtsprozent.

Wäßrige Zinkchlorid-Spinnlösungen von faserbildenden Acrylnitrilpolymerisaten werden bei einer Spinntempeatur von 0 bis 50⁰C, vorzugsweise von etwa 10 bis 30° C, in eine wäßrige Zinkchlorid-Koagulierflüssigkeit ausgepreßt, die bei einer Koaliertemperatur von 0 bis 3O⁰C, vorzugsweise von etwa 10 bis 20° C, gehalten wird.

Beispiel

. Ein Bündel aus Polyacrylnitril-Hydrogelfäden, das etwa 5 bis 6 Gewichtsteile Wasser in der Gelphase je Gewichtsteil trockenes Polymerisat in der Hydrogelstruktur enthielt, wurde durch Auspressen einer Spinnlösung von etwa 10 Teilen Polyacrylnitril in etwa 90 Teilen einer 60gewichtsprozentigen wäßrigen Zinkchloridlösung in ein wäßriges Koagulierbad, das .etwa 44 Gewichtsprozent Zinkchlorid gelöst enthielt, wie üblich erhalten. Bei Verpressen der Spinnlösung durch eine Spinndüse mit fünfhundert runden Öffnungen von 0,075 mm Durchmesser wurde ein aus einer Vielzahl von Fäden bestehendes⁵ Bündel erhalten. Nach dem Austreten aus dem Koagulierbad wurde das koagulierte Bündel praktisch salzfrei gewaschen, indem es durch mehrere aufeinanderfolgende Wasserbäder geführt wurde. Es wurde sodann bei etwa 95°C naßgestreckt, um die Fäden ,auf eine Gesamtstreckr länge zu orientieren, die etwa das 12fache der ursprünglichen Länge nach dem Auspressen betrug. Nach dem Strecken der Fäden wurde festgestellt, daß die GeI-struktur etwa 5 Teile Wasser je Teil trockenes Polymerisat enthielt. Das Bündel wurde dann durch ein Paar Quetschwalzen geführt, wobei der Wassergehalt der Gelstruktur auf etwa 2 Teile Wasser je Teil trockene Fäden in der Gelstruktur verringert wurde (was etwa 200 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf das Trokkengewicht, entspricht). Danach wurde das Fadenbündel in ein Färbebad eingetaucht, während es um eine Führungswalze und sodann zu einem zweiten Satz Quetschwalzen geleitet wurde, wo überschüssige Farbstoff lösung aus den Gelfäden entfernt wurde. Das gefärbte Bündel wurde sodann in einen Trockenofen übergeführt, wo die Fäden etwa 7 Minuten bei etwa 14O⁰C irreversibel zu gefärbten Textilfaden getrocknet wurden. Das Färbebad hatte Umgebungstemperatur und die Verweilzeit der Fäden im Färbebad betrug etwa V₂₀ Sekunde. Das vorstehende Verfahren wurde unter Verwendung der folgenden Farbstoffe in dem wäßrigen Färbebad wiederholt:

30 Farbstofftyp (Handelsprodukte)	Color-Index	Farbstoff konzentration im Färbebad in Gewichts prozent
³⁵ Saurer Metallkomplex- Farbstoff	13900 14880 17045 74180 Basisch rot 14	2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Saurer Metallkomplex- Farbstoff
Saurer Farbstoff ⁴⁰ Direktfarbstoff
Reaktivfarbstoff Basischer Farbstoff

Der technische Fortschritt

Bei der Untersuchung der gefärbten, getrockneten Fäden wurde in jedem Fall eine ausgezeichnete und gleichmäßige Ausfärbung in tiefen Farbschattierungen

So über die ganze Länge der Fäden sowie über den ganzen Fadenquerschnitt festgestellt, was sich auf Grund mikroskopischer Prüfung von Querschnitten von willkürlich aus dem Fadenbündel ausgewählten Einzelfäden ergab.

Demgegenüber wurde bei Wiederholung des obigen Verfahrens, jedoch unter Einführung der gestreckten Fäden in das Färbebad, ohne vorher den Wassergehalt der Gelfäden verringert zu haben, und zwar sowohl mit als auch ohne das Hindurchführen der Fäden durch die Quetschwalzen im Anschluß an die Färbebäder zwecks Entfernung überschüssiger Farbstofflösung festgestellt, daß die Fadenproben über das ganze Fadenbündel in linearer Richtung Streifen dunkler und heller Farbschattierungen aufwiesen und in einigen Fällen nur schwach gefärbt waren. Bei der Prüfung von Querschnitten von willkürlich ausgewählten Fäden wurde festgestellt, daß viele nicht über den ganzen Querschnitt durchgefärbt worden waren.

Claims

5 6

Patentanspruch: merisat-Gelfäden durch Hindurchführen dieser

Verfahren zum Färben von Fäden aus Acryl- Fäden durch eine zusammendrückende Vor-

nitrilpolymerisaten mit mindestens 80 Gewichts- richtung auf 100 bis 200 Gewichtsprozent, bezogen

prozent Acrylnitrileinheiten, dadurch gekenn- auf das Trockengewicht des Fadens, verringert

zeichnet, daß man den Wassergehalt von frisch 5 und daß man die Fäden danach in ein Färbebad

gesponnenen und gewaschenen Acrylnitrilpoly- eintaucht

609 727/406 11.66 © Bundesdruckerei Berlin