DE1469043C - Verfahren zur Herstellung von Faden mit verbesserter Anfarbbarkeit - Google Patents

Description

Verschiedene Arten von Polymeren, die sich zu Fäden mit guten Eigenschaften verarbeiten lassen, sind nach den üblichen Färbemethoden, die bei den leichter zu färbenden Materialien, wie Wolle, Baumwolle und Cellulosediacetat, angewendet werden, verhältnismäßig schwierig zu färben, besonders wenn die sogenannten »dispersen« Farbstoffe verwendet werden sollen, die üblicherweise für Cellulosediacetat zum Einsatz kommen.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Anfärbbarkeit derartiger Fäden aus schwierig zu färbenden Polymeren zu verbessern, und zwar unter Verwendung eines Färbehilfsmittels beim Verspinnen fadenbildender hochmolekularer Verbindungen, wobei dieses Färbehilfsmittel mit dem Polymeren so verträglich sein sollte, daß es von den Fäden über den gesamten Querschnitt in genügender Menge aufgenommen wird und ein Produkt entsteht, das gegenüber den entsprechenden, aber kein Färbehilfs-' mittel enthaltenden Fäden ein um mindestens 10% höheres Farbaufnahmevermögen und eine um höchstens 20° erniedrigte sichere Bügeltemperatur besitzt. .

Die Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung von Fäden mit verbesserter Anfärbbarkeit durch Verspinnen .fadenbildender hochmolekularer Verbindungen in Gegenwart eines Färbehilfsmittels,

ίο das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als fadenbildende hochmolekulare Verbindungen Cellulosetriester von Fettsäuren mit weniger als 0,29 freien Hydroxylgruppen pro Anhydroglucoseeinheit, lineare Polyester aus- mehrwertigen Alkoholen und PoIycarbonsäuren, Polyamide, Polyurethane, Acrylnitrilhomo- und -copolymere, Vinylidencyanidhomo- und -copolymere oder Polyolefine und als Färbehilfsmittel bis-Arylurethane der allgemeinen Formel

Ar — NH — CO — O — R — Y — R — O — CO — NH — Ar.

in der Ar ein gegebenenfalls durch niedere Alkylreste substituierter Arylrest, R ein Alkylenrest mit bis zu 6 C-Atomen und Y Sauerstoff oder Schwefel bedeutet, verwendet. '

Mit besonderem Vorteil verwendet man als Färbehilfsmittel das bis-Phenylurethan dss Diäthylenglykols oder das des Di-/?-hydroxyäthylsulfids.

Es ist zwar bereits aus der USA-Patentschrift 2 675 360 bekannt, Fäden aus dem gegenüber anderen Celluloseacetaten, wie Cellulosetriacetat und sekundärem Celluloseacetat, relativ leicht anfärbbaren Hydrocelluloseacetat mit einem Acetylgehalt von nur 39 bis 40% mit verbesserten Färbeeigenschaften gegenüber sauren Wollfarbstoffen dadurch herzustellen, daß hochmolekulare Stoffe mit einer gewissen Farbstoffaffinität, nämlich tertiäre Amingruppen enthaltende Polyurethane in die Fäden eingefügt werden durch Verspinnen einer Lösung, die sowohl das Hydrocelluloseacetat, als auch das amingruppenhaltige Polyurethan enthält. Ein ähnliches Verfahren zur Verbesserung der Anfärbbarkeit von Acrylnitrilpolymerisaten mit Wollfarbstoffen beschreibt die deutsche Auslegeschrift 1013 830, gemäß der die Verformung der Acrylnitrilpolymerisate zu Fäden, Fasern oder Folien in Gegenwart linearer oder vernetzter, durch Polykondensation gewonnener hochmolekularer Polyester, die basische oder quaternäre Stickstoffgruppen enthalten, erfolgt. Diese bekannten Verfahren haben jedcch insofern erhebliche Nachteile, als die physikalischen Eigenschaften der anzufärbenden Polymerisate in unerwünschter Weise durch die Anwesenheit der hochmolekularen Verbindungen, nämlich der hochmolekularen Polyurethane bzw. der hochmolekularen Polyester beeinflußt werden und der Temperaturbereich verkleinert wird, innerhalb dessen noch ein sicheres Bügeln möglich ist.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß nun dadurch ausgeschaltet, daß die obengenannten speziellen niedermolekularen Färbehilfsmittel verwendet werden, mit denen es gelingt, ein um mindestens 10% höheres Aufnahmevermögen disperser Farbstoffe und eine um höchstens 20% erniedrigte sichere Bügcitemperatur der fadenbildenden hochmolekularen Polymeren zu erreichen.

Die verbesserte Farbaufnahme bei dispersen Farbsloffcn ist an einer höheren Aufriehgeschwindigkeit des Farbstoffs und an einer höheren Ausziehgeschwindigkeit des Bades zu erkennen. Mengenmäßig nimmt beispielsweise der erfindungsgemäß hergestellte Faden wenigstens 10%, vorzugsweise 20 bis 100% mehr Farbstoff, bezogen auf das Gewicht des Fadens, auf, wenn er wenigstens V₄ Stunde, vorzugsweise ¹J₂ bis 8 Stunden in einem üblichen wäßrigen Färbebad gefärbt wird, als ein Material, das kein Färbehilfsmittel enthält, aber im übrigen in praktisch gleicher Weise hergestellt und behandelt und mit dem gleichen Färbebad in praktisch gleicher Weise gefärbt worden ist. Das zum Vergleich verwendete Färbebad kann beispielsweise ¹Z₂ bis 8% eines dispersen Farbstoffs der Klasse enthalten, die bekanntlich zum Färben von Cellulosediacetat geeignet ist, wie Interchemical Blue GSF (Anthrachinon-Farbindex: Disperse Blue 27) und Eastone Red NGLF (Farbindex: Disperse Red 35). Das Verhältnis von Flotte zu Fadenmaterial kann verschieden sein und besipielsweise 20:1 bis unendlich betragen und liegt vorzugsweise zwischen 50:1 und 100:1. Die Färbetemperatur liegt vorzugsweise zwischen 80 und 100° C.

Die Temperatur, bis zu der die erfindungsgemäß hergestellten Fäden bügelfähig sind, wird mit einem üblichen Handbügeleisen bestimmt, dessen Druck in Abhängigkeit vom Gewicht und Bügelfläche 17 g/cm² beträgt. Zum Test wird das Eisen erhitzt, bis eine ausgewählte Fläche von 5 cm² in der Nähe der Spitze des Eisens die gewünschte Temperatur hat. Ein aus dem zu prüfenden Garn hergestelltes quadratisches Gewebestück von 3,8 cm Kantenlänge wird auf eine Bügelunterlage in Form eines mit Baumwollflanell überzogenen Schaumgummikissens gelegt, worauf das Bügeleisen so auf den Stoff gestellt wird, daß die genannte ausgewählte Fläche der Grundplatte des Eisens den Stoff bedeckt. Das Aufbringen des Bügeleisens erfolgt von Hand ohne jede seitliche Bewegung des auf den Stoff gestellten Eisens und ohne Anwendung von Druck mit der Hand auf das Eisen und damit auf den Stoff. Nachdem das Bügeleisen genau 10 Sekunden auf dem Stoff gestanden hat, wird es gerade nach oben abgehoben. Der Test wird wiederholt ausgeführt, wobei vor jedem neuen Test die Temperatur des Bügeleisens um 10° erhöht wird, bis sich ein Schaden am Stoff zeigt, d. h. bis beispielsweise der Stoff am Eisen haftenbleibt, brettig

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wird oder sich verfärbt. Die maximale sichere Bügel- im Fadeometer gehalten^ wobei die Standard-Α. A.-temperatur ist die Temperatur, die 10° unter der T.C.C.-Atlas-Fadeometer-Methode angewendet wird,

Temperatur Hegt, bei der das erste Zeichen eines beschrieben in der Ausgabe 1958 des Technical

Schadens am Stoff sichtbar ist. Manual and Yearbook of the American Association

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung können 5 of Textile Chemists ans Colorists, S. 99, 100 und 102.

die oft schwierigen und teuren Methoden der Ver- Das gemäß der Erfindung verwendete FarbehilfW

Wendung von Farbstoffträgern und Beschleunigern mittel bleibt praktisch gleichmäßig innerhalb des

vermieden oder auf ein Minimum reduziert werden. ganzen Querschnitts dsr Einzelfasern dispergiert. Ebenfalls vermieden werden Sonderbehandlungen in Gewöhnlich beträgt die Menge des Hilfsmittels 3 bis

der Färberei und der Verlust der Kontrolle über den io 15 ⁰J₀, vorzugsweise 5 bis 12 %, bezogen auf das

Färbevorgang, dar sich aus solchen Abweichungen Gewicht des Garnmaterials,

von den normalen Färbemethodeh ergeben kann. Um diese Verteilung des Färbehilfsmittels auf den

Die aus den erfindungsgemäß hergestellten Fäden ganzen Querschnitt der Fasern zu erreichen, wird gewonnenen farbigen Gewebe zeichnen sich durch es der zur Herstellung der Fasern verwendeten Spinnfolgende Eigenschaften aus: Sie verschießen nach 15 lösung oder Schmelze ^;—je nachdem, ob nach dem einer genormten Wärmebehandlung, beispielsweise Trocken-, Naß- oder SehmeJzspinnverfahren gear-15 Minuten bis 10 Sekunden bei 180 bis 300⁰C um leitet wird — zugesetzt. Wird nach dem Naßspinnnicht mehr als 1,5 NBS-Einheiten (National Bureau verfahren gearbeitet; kann das Färbehilfsmittel auch of Standards), bestimmt nach der International Grey dem Koaguliermittel zugesetzt werden. In diesem Scale of Colour Change (Internationale Grautabelle 20 Fall ist die Zugabe zur Spinnlösung nicht wichtig, für Farbveränderung). Die Beziehung zwischen der In dem folgenden Beispiel wird ein Garn, dem International Grey Scale of Colour Change und dem ein Färbehilfsmittel zugesetzt ist, und ein praktisch Farbunterschied, ausgedrückt als absoluter Farbwert gleiches, jedoch kein Färbehilfsmittel enthaltendes in NBS-Einheiten, ist in der Ausgabe 1959 des Textile Garn verschiedenen Prüfungen unterworfen. Die Manual and Yearbook of the American Association 25 erhaltenen Ergebnisse werden gegenübergestellt,
of Textile Chemists and Colorists auf S. 88 erläutert.

Ihre Festigkeit, ausgedrückt in g/den für das Beispiel
trockene Material unter gewöhnlichen Bedingungen

von 23 ⁰C und 65% relativer Feuchtigkeit, wird um Cellulosetriacetat mit einem Acetylwert vpn 61,7 %, höchstens 20% geringer und kann zumirdast die 30 gerechnet als gebundene Essigsäure, und das bisgleiche sein wie die des Materials, das kein Färbe- Phenylurethan des Diäthylenglycol als Färbehilfshilfsmittel enthält. Beispielsweise sind mit Cellulose- mittel wurden in einem Lösungsmittel aus 91% triacetat und Polyäthylenterephthalat Festigkeiten Methylenchlorid und 9% Methanol gelöst. Erhalten erzielbar, die irri ersten Fäll weit über 90% und im wurde eine klare Spinnlösung, die in üblicher Weise zweiten Fall über 90% der Festigkeit des Materials 35 trocken gesponnen wurde. Es wurde ein aus 40 Fäden betragen, das kein Färbehilfsmittel enthält. bestehendes Garn von 150 Denier erhalten, das mit

Die Waschechtheit, ausgedrückt als Änderung des 0,1 Windungen pro Zoll linksherum gezwirnt war

Farbtons des Garnmateriäls, das unter Verwendung und 10% des Färbehilfsmittels enthielt, bezogen auf

eines Färbebades und von Färbebedingungen inner- das Gewicht des Cellulosetriacetats. Die Einzelfäden

halb der oben in Verbindung mit der Färbbarkeit 40 hatten somit einen fiter von 3,75 Denier,

genannten Bereiche bis zu einer Farbstoff auf nähme .. Eine 5-g-Probe des Garns in Form eines gewirkten

von 0,4 bis 6%, bezogen auf das Gewicht des Garn- Strumpfbeins wurde Va Stunde bei 70° in einem

materials, gefärbt wurde, ist nach Entfernung des Reinigungsbad gewaschen, das 400 ml destilliertes

Oberflächenfarbstoffs um nicht mehr als 2,0 NBS- Wasser, pro Liter 0,5 g oberflächenaktives Mittel

Einheiten geringer, bestimmt nach der International· 45 _fn »j /^n .-kirhu \ r υ cn xm

Grey Seale of Colour Change. In vielen Fällen ist (C₁₇H₃₃CON(CH₃)C₂H₄SO₃Na)

die Waschechtheit des Materials wenigstens ebenso und pro Liter 0,5 g geschmolzenes Natriummetar

gut wie die des Materials, das kein Färbehilfsmittel phosphat (Na₆P₆Oj₈) enthielt. Die gewaschene Probe

enthält; und der Farbton ändert sich gewöhnlich wurde dann mit destilliertem Wasser bei 23° C gespült

um nicht mehr als 1,5 NBS-Einheiten. Ein brauch- 5° und an der Luft getrocknet.

barer Standard-Test auf Waschechtheit ist beispiels- Es wurde ein normales wäßriges Färbebad angeweise der Standard-A.A.T.C.C.-Test Nr. 3 bei 160⁰C setzt, das pro Liter 0;5 g des obengenannten oberfür künstlich hergestellte organische Fasern, beschrie- flächenaktiven Mittels, 0,5 g geschmolzenes Natriumben in der Ausgabe 1950 des Technical Manual and metaphosphat und 0,5 g handelsübliches Farbstoff-Yearbook of the American Association of Textile 55 pulver von Interchemical Blue GSF, Anthrachinon-Chemists and Colorists, S. 87. . Farbindex Disperse Blue 27, der folgenden Formel

Die Lichtechtheit des mit einer Farbaufnahme enthielt:
von 0,2 bis 1 % unter Verwendung einer Färbeflotte IsIO₂ O OH
und von Färbebedingungen innerhalb der im Zusammenhang mit der Färbbarkeit genannten Bereiche 60

gefärbten Materials wird um nicht mehr als 2 NBS- Γ J T 1 CHfOHI CH

Einheiten geringer, bestimmt nach der International , ' ' ' ' · ³

Grey Scale of Colour Change, wenn das Material

einem Standard-Test auf Lichteehtheit für 20 bis

40 Stunden unterworfen wird, und kann die gleiche 65 OH O NH'

sein wie die des Materials, das kein Färbehilfsmittel

enthält. In einem brauchbaren Standard-Test auf Das gewaschene Gewebe wurde dann mit 400 ml

Lichteehtheit wird das Material 20 bis 40 Stunden des vorstehenden Färbebades 90 Minuten bei 92°C

in einem Atlas-Launderometer (beschrieben in der Ausgabe 1958 des Technical Manual and Yearbook of the American Association of Textile Chemists and Colorists, S. 83 und 84) bewegt. Das Färbebad enthielt also das Farbstoffpulver in einer Menge von 0,2 g oder 4%> bezogen auf das Gewicht der Faser. Das Verhältnis von Flotte zu Garn betrug 80:1.

Nach Herausnahme aus dem Färbebad wurde das Gewebe 4 bis 5 Minuten bei 35° C leicht in einer Lösung gewaschen, die pro Liter destillierten Wassers 0,5 g des bereits genannten oberflächenaktiven Mittels und 0,5 g geschmolzenes Natriummetaphosphat enthielt, dann dreimal in destilliertem Wasser gespült und nach Ausdrücken von überschüssigem Wasser bei Raumtemperatur an der Luft getrocknet.

Der Farbstoff gehalt, bestimmt nach üblbhen kolorimetrischen Methoden nach Auflösen des Gewebes in einem geeigneten Lösungsmittel betrug 1,48% Farbstoffpulver, bezogen auf das Garngewicht.

Die sonstigen Eigenschaften der Probe waren folgende:

Die sichere Bügeltemperatur des Gewebes nach einer Wärmebehandlung von 60 Sekunden bei 215°C betrug 24O⁰C. Die gleiche sichere Bügeltemperatur konnte auch nach einer Wärmebehandlung bei 205° C erzielt werden.

Die Weißbeständigkeit des gewaschenen Gewebes nach der Wärmebehandlung von 60 Sekunden bei 215°C, ausgedrückt als Farbänderungswert nach der International Grey Scale of Colour Change (IGS), betrug 4 plus oder 1 NBS-Einheit.

Die Festigkeit des trockenen Garns bei 23°C und einer relativen Feuchtigkeit von 65% betrug 1,07 g/den.

Die Waschechtheit des gefärbten Gewebes, ausgedrückt als Farbtonänderung nach dem Färben und der Durchführung des Standard-Waschtestes Nr. 3 A.A.T.C.C. bei 71⁰C betrug 4 plus (IGS) oder 1 NBS-Einheit im Vergleich zu dem nicht gewaschenen Material, wenn das gefärbte Gewebe 1 Minute bei 210⁰C wärmebehandelt worden war, und betrug 4 (IGS) bzw. 1,5 NBS-Einheiten, wenn das Gewebe nicht wärmebehandelt worden war.

Bei der Prüfung auf Lichtechtheit des Gewebes (20 Stunden im Fadeometer) unter Anwendung des Standard-A.A.T.C.C.-Atlas-Fadeometertestes betrug die Farbveränderung 4 bis 5 (IGS) oder weniger als 1 NBS-Einheit gegenüber dem unbelichteten Material sowohl nach der Wärmebehandlung für 1 Minute bei 210° C als auch ohne Wärmebehandlung.

Die Eigenschaften des Vergleichsgarnes, d. h. von Cellulosetriacetatgarn, das auf die gleiche Weise, jedoch ohne Färbehilfsmittel hergestellt worden war, waren folgende:

55 Farbaufnahme:

1,10% Farbstoff pulver, bezogen auf das Gewicht des Garns.

Festigkeit:

1,04 bis 1,19 g/den bei 23° C und 65% relativer Feuchtigkeit.

Sichere Bügel temperatur des wärmebehandelten Garns: 240⁰C Waschechtheit (Farbtonänderung):

4 plus (IGS) oder 1 NBS-Einheit, wenn das gefärbte Garn 1 Minute bei 210⁰C wärmebehandelt worden war, und 4 (IGS) oder 1,5 NBS-Einheiten, wenn das Garn nicht wärmebehandelt worden war.

Lichtechtheit:

4 bis 5 (IGS) oder nicht mehr als 1 NBS-Einheit sowohl für das 1 Minute bei 210⁰C wärmebeharidelte gefärbte Garn als auch für das nicht wärmebehandelte Garn.

Das unter Zusatz des Färbehilfsmittels hergestellte Garn nahm also in einer Färbezeit von 90 Minuten 35% mehr Farbstoff auf als das Vergleichsgarn. Ferner waren die sichere Bügeltemperatur, Festigkeit, Waschechtheit und Lichtechtheit des erfindungsgemäß hergestellten Garnes ebenso gut wie beim Vergleichsgarn.

Das unter Zusatz des Färbehilfsmittels hergestellte Garn wies im Vergleich zu dem Garn, das kein Färbehilfsmittel enthielt, außerdem die folgenden Vorteile auf:

bessere Beständigkeit gegen Verblassen durch Ozoneinwirkung;

geringere Farbtonänderung durch die Wärmebehandlung;

gleichmäßigere Farbstoff ausnutzung;

geringere Verseifungsgeschwindigkeit bei Behandlung mit Alkali;

höhere Abriebfestigkeit;

bessere Ableitung der statischen Elektrizität.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fäden mit verbesserter Anfärbbarkeit durch Verspinnen fadenbildender hochmolekularer Verbindungen in Gegenwart eines Färbehilfsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man als fadenbildende hochmolekulare Verbindungen Cellulosetriester von Fettsäuren mit weniger als 0,29 freien Hydroxylgruppen pro Anhydroglukoseeinheit, lineare Polyester aus mehrwertigen Alkoholen und Polycarbonsäuren, Polyamide, Polyurethane, Acrylnitrilhomo- und -copolymere, Vinylidencyanidhomo- und -copolymere oder Polyolefine und als Färbehilfsmittel bis-Arylurethane der allgemeinen Formel

Ar — NH- CO- O — R — Y — R — CO — NH- Ar

in der Ar ein gegebenenfalls durch niedere Alkylreste substituierter Arylrest, R ein Alkylenrest mit bis zu 6 C-Atomen und Y Sauerstoff oder Schwefel bedeutet, verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Färbehilfsmittel das bis-Phenylurethan des Diäthylenglykols oder das des Di-ß-hydroxyäthylsulfids verwendet.