DE1494599A1

DE1494599A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Faerben von Faeden und Faserkabeln aus hochmolekularen,linearen Polyestern

Info

Publication number: DE1494599A1
Application number: DE19641494599
Authority: DE
Inventors: Kretsch Dr Rosl; Hellmut Zettler
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1964-03-05
Filing date: 1964-03-05
Publication date: 1970-04-09

Description

Verfahren zum kontinuierlichen Färben von Fäden und Faserkabeln aus hochmolekularen, linearen Polyestern (Zusatz zu Patent : ... ... (Patentanmeldung P 12 52 846.Q-43)) Gegenstand des Hauptpatentes . ..: ... (Patentanmeldung P 12 52 846:0-43) vom 2. März 1964 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Färben von endlosen Fäden oder Fadenscharen aus hochmolekularen Polyestern, aus aromatischen Dicarbonsäuren und bifunktionellen Alkoholen oder aus hochmolekularen Mischpolyestern, die modifizierende, polyesterbildende Reaktionskomponenten enthalten, wobei man die Farbstoffe auf die verstreckten oder unverstreckten Fäden aufbringt, diese, gegebenenfalls nach einer Verstreckung, trocknet und nahe dem Schmelzpunkt des Polyestermaterials oder bis zu 50°C unterhalb desselben um mindestens 10 % schrumpfen läßt.
Das Verfahren eignet sich sowohl für Dispersions- wie auch für Küpenfarbstoffe: In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens des Hauptpatents zum kontinuierlichen Färben von Fäden und Faserkabeln aus hochmolekularen, linearen Polyestern auf Basis aromatischer Dicarbonsäuren und bifunktionellen Alkoholen durch Aufbringen von Farb- stoffen, Trocknen und Erhitzen der Fäden auf Temperaturent die nahe dem Schmelzpunkt des Polyestermaterials bzw; bis zu 50°C unterhalb desselben liegen, wobei das Material um mindestens 10 %, schrumpfen soll, wurde nun gefunden, daß man eine weitere Verbesserung der .Farbtiefe erhält, . wenn man des Schrumpfproze0 durchführt in Gegenwart neutraler, keine reaktionsfähigen Gruppen enthaltender höhexmolekkularer Ester von aliphatisohen, cyclo= aliphatischen oder aromatischen Alkoholen, wobei die Ester ins- gesamt mehr als 6 Kohlenstoffatome - Säure- und Alkoholkomponente zusammengerechnet - enthalten sollen oder in Gegenwart aliphatischer, cycloaliphatischer oder aromatischer Äther, insbesondere solcher, bei denen die Alkoholkomponente entweder einen aromati- schen Kohlenwasserstoffrest oder eine aliphatische Kohlenwasser- stoffkette mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen aufweist. Danach er- folgt zweckmäßig ein Wiederverstrecken der geschrumpften Fäden oder Kabel.
Die Verfahrensweise ist dieselbe wie im Hauptpatent beschrieben, wobei zweckmäßigerweise den Farbstoffdispersionen die in Betracht kommenden Ester und Äther zugesetzt werden.

Zur Herstellung der Klotzlösung kann man im allgemeinen wie folgt verfahren: In die Lösung eines Dispergiermittels, z. B. eines Alkylnaphtl£alinsulfonats oder eines kondensierten Naphthylsulfonats wird der Farbstoff eingerührt, dann wird das Verdickungsmittel zugesetzt und mit Hilfe eines schnellaufenden Rührers für gute Verteilung gesorgt. Zu dieser Dispersion wird dann ein Emulgator, z. B. ein oxäthylierter Fettalkohol, hinzugefügt und schließlich die in Betracht kommenden Ester oder Äther unter starkem Rühren ein- emulgiert. Die fertigen Klotzflotten besitzen etwa folgende Zusammensetzung:

5 - 10 % Farbstoff

0,2 - 0,5 % Dispergiermittel

O - 20 % einer 3,5 %igen Alginatverdickung

0,2 - 2,0 % eines Emulgators

3,0 - 6,0 % eines Esters oder Äthers.

Als höhermolekulare, bezogen auf Säure- und Alkoholkomponente,

mindestens 6 Kohlenstoffatome aufweisende Ester kommen Verbindun-

gen aus organischen Säuren und Alkoholen in Betracht, wobei beide

Verbindungsklassen der ßlipöatisahen, ßyiloaliphattscben und

aromatischen Reihe angehören können. Im einzelnen seien folgende Verbindungen genannt Capronsäureoctylester, Capronsäurepentadecylester, Capronsäurebenzylester, Laurinsäure-n-hexylester, Laurinsäure-octadecylester, Laurinsäuremethylester, Laurinsäurebenzylester, Ölsäurehexylester, Ölsäuredodecylester, Ölsäureoctadecylester, Ölsäureoleylester, Ölsäurebenzylester,-Bernsteinsäuredihexylester, Bernsteinsäuredidecylester, Bernsteinsäuredibenzylester, Adipinsäurediäthylester, Adipinsäurediisooctylester, Adipinsäuredioctylester, Sebacinsäuredimethylester, Sebacinsäuredibutylester, Seba.cinsäuredihexylester, Sebacinsäuredioctylester, Sebacinsäuredicetylester, Korksäurediäthylester, Korksäuredibutylester, Acelainsäurediäthylester, Acelainsäuredihexylester, Acelainsäuredipalmintriester, Acelainsäurediphenylester, Benzoesäureäthylester, Benzoesäurebutylester, Benzoesäureoctylester, Benzoesäurecetylester, Phenylessigsäureisobutylester, Phenylessigsäurecyclohexylester, Hydrozimtsäurepropylester, Zimtsäurepropylester, Zimtsäurecyclohexylester, Phenanthrencarbonsäureäthylester, Triphenylessigsäureäthylester, Triphenylessigsäurephenylester, Tetrahydrophthalsäurediphenylester, Tetrahydrophthalsäuredibutylester, Diphenylcarbonsäurediäthylester, Cyclopentantetracarbonsäureäthylester. Als aliphatische,-cycloaliphatische und aromatische Äther kommen vorzugsweise solche Verbindungen zur Anwendung, bei denen die Alkoholkomponente entweder einen aromatischen Kohlenwasserstoff- rest oder aber eine längere, mehr als 5 Kohlenstoffatome ent- haltende Kohlenstoffkette aufweist. Beispielsweise seien erwähnt: Phenylmethyläther, Dioctyläther, Propylenphenyläther; Cyclopentanoläthyläther, Cyclohexanoläthyläther, Hexylphenyläther, Diphenyläther, Methyl- «-naphiyläther, Propyl-ß-naphthyläther, Phenyl-l3-naphthyläther, Cyclohexyläthylenglykol- 0C'=äthyläther, Dioxydiphenyldiäthyläther, Dinaphthol-di-isopropyläther. Das Aufbringen der Farbstoffe auf die endlosen Fäden bzw. Faser- bündel, die aus 1000, 1500 und mehr Einzelfäden bestehen können und die in der Technik als Faserkabel bezeichnet werden, ge- schieht zweckmäßigerweise in Form 1 bis 50 %iger, bevorzugt wäßriger Dispersionen der Farbstoffe, vorteilhaft zusammen mit Verdickungsmitteln, wie z. B. Alginat, Zelluloseestern, Zelluloseäthern, Kunstgummisorten, ßmulsionsverdickungen oder anderen Verdickungsmitteln. Die Verdickungsmittel werden üblicherweise in Mengen von etwa 1 bis 10 % eingesetzt. Das Aufbringen der Farbstoffe kann auf die vorstreckten oder unverstreckten Fäden bzw. Fadenbündel bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur, z. B. bei Temperaturen bis zu etwa 80°C geschehen. Die über- schüssige Menge der Farbstoffdispersion wird durch Abquetschen entfernt, nicht vorstreckte Fäden gegebenenfalls vorstreckt und dann die Materialien nach einer Zwischentrocknung bei Temperatu- ren nahe dem Schmelzpunkt des Polyestermaterials bzw. bis zu etwa 50°C darunter, je nach dem Schrumpfvermögen der betreffenden Fäden um 10 bis 50 % schrumpfen gelassen. Bei dieser Behandlungsweise diffundieren die Farbstoffe in das Innere der Fäden ein. Um die textilen Eigenschaften der Fäden zu verbessern, können diese nach der Behandlung um den geschrumpften Betrag wieder ausgereckt werden. Nach der Behandlung wird zu- nächst durch heiße Spülbäder das Verdickungsmittel ausgewaschen. 11i11 man sehr gute Echtheiten erzielen, ist es empfehlenswert, anschließend kontinuierlich oder in einem eigenen Arbeitsgang mit Natronlauge und Natriumsulfit reduktiv nachzubehandeln, wobei der nicht eindiffundierte Farbstoffanteil entfernt wird. Kontinuier- lich kann diese Nachbehandlung durch Durchleiten der Fäden bzw. Fadenbündel durch ein System von Nachbehandlungsbädern durchge- führt werden. Die Wirkung der reduktiven Nachbehandlung kann dadurch vervollständigt werden, daß man die Fäden noch eine Strecke mit heißem Wasserdampf passieren läßt, Der herausgelöste Farbstoff wird durch heiße Spülbäder ausgewaschen, die Fäden bzw. Fadenbündel in einem weiteren Bad geseift, abermals gespült und schließlich gegebenenfalls nach einer Endpräparation zum Schluß gekräuselt und gegebenenfalls zu verkaufsfertigen Stapelfasern geschnitten. Als technische Einrichtungen für den Schrumpfprozeß kommen z. B. Luftstrecken mit oder ohne Luftbewegung, Reizstrecken mit Infrarotstrahlung oder erhitzte Metallflächen, z. B. Bügeleisen, bei denen die Fäden durch Kontaktheizung oder durch strahlungsbe- heizte Abdehnungen erwärmt werden, in Betracht. Auch Metallbäder sind für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbar. Die Heizungs- strecken befinden sich zwischen zwei Förderorganen, die es durch Regelung ihrer Geschwindigkeiten gestatten, den optimalen Wert für den Schrumpfprozeß genau einzustellen. Die Verweilzeit der Fäden in der Heizzone ist abhängig einerseits von der Stärke des Materials und andererseits von der chemischen Zusammensetzung des Polyesters. Bei kleinen Titern beträgt die Erhitzungszeit nur Bruchteile von Sekunden, da in diesem Fall die Durchwärmung und das Schrumpfen schnell vor sich gehen. Bei gleichzeitiger Ver- arbeitung einer größeren Anzahl Einzelfäden, z. B. eines Faden- bündels oder einer Fadenschar, wie es bei der Herstellung von Schnittfasern üblich ist, ist zur Durchführung des erfindungs- gemäßen Prozesses eine Zeit von mehreren Sekunden erforderlich, z. B. bei Gesamttitern von 10 000 bis 500 000 den. etwa 3 bis etwa 30 Sekunden. Hier ist es von Vorteil, um eine schnelle und gleichmäßige Erwärmung der Fadenschar zu gewährleisten, wenn diese möglichst breit geführt wird und auf eine weitgehend parallele Lage der einzelnen Fäden gerichtet wird. Unabhängig von der Wahl der vorstehend aufgeführten Möglichkeiten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden gleich- mäßig gefärbte Fäden oder Fadenbündel aus Polyestermaterial er- halten, deren Farbe bedeutend tiefer ist als vergleichbare kontinuierlich durchgeführte Färbungen, die ohne Schrumpfenlassen des Textilmaterials hergestellt wurden. Zum Einstellen eines bestimmten Farbtones ist bei dem erfindungsgemäßen, unter Schrumpfen verlaufenen Prozeß bei sonst gleicher Arbeitsweise, d. h. gleichem Abquetschungsgrade und gleicher Erhitzungsdauer, bei derselben Temperatur, nur eine geringe Konzentration der Farbstoffe im Klotzbad erforderlich. Es wurde beispielsweise ge- funden, daß zur Herstellung eines Farbtones von mittlererTiefe beim Arbeiten ohne Schrumpfen die Farbstoffkonzentration um etwa 50 bis 70 % höher sein muß als bei der den Gegenstz.nd der Erfin- dung bildenden Arbeitsweise, wenn die Fäden bzw. Fadenbündel in der Heizstrecke um 20 % schrumpfen. Als Dispersionsfarbstoffe kommen für das Verfahren der vorliegen- den Erfindung alle zum Färben von Polyestermaterial geeignete Dispersionsfarbstoffe in Betracht. Eine Beschränkung ist aus- schließlich durch die Echtheitseigenschaften der Farbstoffe ge- geben. Es empfiehlt sich, vorzugsweise Farbstoffe mit guten Echt- heitseigenschaften und speziell guten Licht-, Wasch- und Sublimiereigenschaften einzusetzen. Das Verfahren kann mit gleicngutem Erfolg auch mit Küpenfarbstoffen durchgeführt werden, die Arbeitsreise ist die gleiche. Auch die Küpenfarbstoffe werden, vorteilhaft aus eingedickten Dispersionen, auf die zu behandelnden Fäden aufgetragen, diese getrocknet und anschließend auf die Schrumpftemperatur erhitzt. Bei einem Vergleich der Arbeitsweisen mit und ohne Schrumpf, unter sonst völlig gleichen Bedingungen, läßt sich bei Verwendung von Farbflotten gleicher Konzentration bei Einsatz des Farbstoffes C. I. Nr. 37 800 (vgl. Color-Index 2nd Ed. 1956) feststellen, daß bei Durchführung des Verfahrens unter 27,5 % Schrumpf die erzielte Färbung um 50 % tiefer ist als bei der Arbeitsweise ohne Schrumpf. Sowohl bei der kontinuierlichen Färbung mit Dispersionsfarbstoffen wie auch mit Küpenfarbstoffen schließt sich an den Schrumpfprozeß nach einer gründlichen Wäsche eine reduktive Nach-behandlung des gefärbten Fadenmaterials an, wenn optimale Echt-, heiten erzielt werden sollen.

Hervorzuheben ist die sehr gleichmäßige Färbung des textiler, Materials. Es lassen sich auch bei Anwendung von Dispersiorsfarbstoffen dunkle Farbtöne erreichen. Die mit Küpenfarbstoffnn auf die erfindungsgemäße Weise hergestellten Färbungen übertre-"'fen in ihren Echtheitseigenschaften noch die Färbungen, die mit Dispersionsfarbstoffen erzielt werden können. Üblicherweise werden sehr gute, zum Teil hervorragende Wasch-, Sublimier- und Lichteigen- schaften erhalten. Soweit der Küpenfarbstoff nicht in genügender Feinverteilung vor- liegt, empfiehlt es sich, den Färbeprozeß mit den frisch ausge- fällten Küpensäuren- durchzuführen. Dazu wird der in der Lösung eines Dispergiermittels verteilte Küpenfarbstoff mit Hydrosulfit und Alkali reduziert und dann durch Ansäuern der Mischung auf einen pH-Wert zwischen 3 und 6,5 die Küpensäure hergestellt und das Verdickungsmittel zugesetzt. Die so gewonnene Küpensäure liegt in einer optimalen Feinverteilung vor. Führt man das Verfahren der vorliegenden Erfindung beispielsweise unter Verwendung von ß,ß-Dibrombenzpyrenchinon durch bei 25 % Schrumpf, so wird eine um 100 a, tiefere Färbung erhalten als unter sonst gleichen Be- dingungen ohne Schrumpf.

Das vorliegende neue kontinuierliche Färbeverfahren gestattet es, ohne nennenswerten Aufwand große Mengen textilen Materials in sehr vorteilhafter Weis® in kürzester Zeit,zu färben. Besonders hervor- zuheben ist, daß es gelingt, Färbungen von guten Echtheitseigen- schaften und in einer bisher mit Küpenfarbstoffen auf Polyester- material nicht erhaltenen Farbtiefe zu erzeugen. Beispiel 1 Eine aus Polyäthylenterephthalat der spezifischen Viskosität 0,60 bestehende Fadenschar von Gesasttiter 3000 den. (Einzeltiter 3,0 den.) wird in einem Dampfkanal im Verhältnis 1 :'4,0 vor- streckt und in breiter Kabelführung bei einer Geschwindigkeit von 16 m/min und einer Eintauchetrecke von 20 cm Länge, durch eine Far bstoffdispersion geleitet, die

15 des blauen Farbstoffs C. I. Nr. 37 800

(vgl. Color-Index 2nd Ed. 1956)

0,2 Dispergiermittel, beispielsweise Alkyl-

naphthalinsulfonat und

15 Alginatverdickung (3,5 %ig)

1 ' eines oxäthylierten Oleylalkohols als

Emulgator und

6 Sebacinsäuredioctylester

enthält. Die überschüssige Menge Farbstoffdispersion wird durch Abquetschen entfernt, es verbleiben etwa 15 bis 20 % auf der Fadenschar, die dann auf einer Trockentrommel bei 60°C getrocknet werden. Anschließend führt ein Förderorgan die Faden mit einer Geschwindigkeit von 16 m/min über ein mit Glasfasergewebe abge- decktes, 2 m langes Bügeleisen, das auf 245 bis 247°C erhitzt ist.

Von hier wird die Fadenschar mit einem zweiten Förderorgan mit einer Geschwindigkeit von 11,6 m/min abgezogep. Die Geschwindig- keitsdifferenz gestattet den Fäden auf dieser Strecke um 27,5 % zu schrumpfen. Nach der Behandlung wird das Kabel in einem auf 180°C erhitzten Heizungskanal um 27,5 % wieder verstreckt.
Zum Entfernen des nicht eindiffundierten Farbstoffes wird die gefärbte Fadenschar in breiter Führung durch ein System von Waschbädern geleitet. Zunächst passiert sie zwei warmes Wasser von 40 bis 60°C enthaltende Spülbäder, wobei nach jeder Passage gründlich abgequetscht wird. Es folgen zwei Bäder, die auf 50 bis 60'C erwärmt sind und 3 g/1 Natriumhydrosulfit und 3 ccm/1 Natronlauge (38' Bb) enthalten. Auch hier wird nach Passieren jedes Baden abgequetscht, dann durch ein heißes Spülbad geführt und anschließend in zwei Seifenbädern mit Neutr4lseife gewaschen. Es folgt eine weitere Passage durch zwei Spülbäder, wobei nach jedem Bad gründlich abgequetscht wird. Nach dem Trocknen und Kräuseln werden die Fäden dann zu Stapelfasern geschnitten. Das. so erhaltene Fasermaterial ist um 20 bis 30.% tiefer ange- färbt als ein ohne Zusatz des Dioctylsebacat gefärbtes Faden- material.

Beispiel 2 Verwendet man eine Fadenschar,wie sie in Beispiel 1 angegeben ist, die jedoch aus Polyäthylenterephthalat der spezifischen Viskosität 0,80 gewonnen wurde und arbeitet in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise, jedoch mit einer Farbstoffdispersion der folgenden Zusammensetzung

18 des schwarzen Farbstoffs C. I. Nr. 73 600

(vgl. Color-Index 2nd Ed. 1956)

18 % des schwarzen Farbstoffs C. I. Nr. 73 670

(vgl. Color-Index 2nd Ed. 1956)

0,5 Dispergiermittel (z. B. kondensiertes

Naphthylsulfonat)

10 `@ Alginatverdickung (3,5 %ig)

6 % Terephthalsäuredibutylester

2 % Emulgator, z. B. oxäthylierter Oleylalkohol

und läßt das Material um den maximal möglichen Betrag von 32,5 schrumpfen, so erhält man nach dem Verstrecken eine außerordent- lich gute Schwarzfärbung. Die reduktive Nachbehandlung kann ent- weder in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise kontinuierlich durchgeführt werden; man kann jedoch auch diskontinuierlich arbei- ten, indem man die Fadenschar z. B. in Form von Strängen bei 60°C 10 Minuten in einer Lösung behandelt, die 4 g/1 Natriumhydrosulfit und 4 ccm/1 Natronlauge (38o Bb) enthält und anschließend gründlich auswäscht. Während man ohne Zusatz des Terephthalsäuredibutylesters nur eine anthrazitgraue Färbung erzielt, ist e unter Verwendung dieses Hilfsmittels bei gleicher Temperatur und denselben Versuchsbedingungen bei dem maximal möglichen Schrumpf von 22"5 % möglich" eine um 70 bin 100 % tiefere Anfärbung zu erreichen. Beispiel 3 Eine in Beispiel 1 beschriebene Fadenschar wird in der dort beschriebenen Weise verstreckt und durch eine Farbstoffdispersion folgender Zusammensetzung geleitet:

15- des blauen Farbstoffs C. I. Nr. 61 115

(vgl. Color-Index 2nd Ed: 1956)

8 Diphenyläther

3 oxäthylierter Oleylalkohol als Emulgatcr

0,2 kondensiertes Naphthylsulfonat als

Dispergiermittel

10 Alginatverdickung (3,5 %ig)

Die Aufarbeitung erfolgt bei einem Schrumpf von 20 % und entsprechender Wiederverstreckung in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise in kontinuierlicher Durchführung der reduktiven Nachbehandlung. Man erhält ein kräftig blaugefärbtes Fadenmaterial.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Weitere Ausgestaltung des Verfahrens zum kontinuierlichen Färben von endlosen Fäden oder Fadenscharen aus hochmolekularen Polyestern aus aromatischen Dicarbonsäuren und bifunktionellen Alkoholen oder aus.hochmolekularen Copolyestern, die modiEs;ierende, polyesterbildende Reaktionskomponenten enthalten, gemäß Patent . ... ... (Patentanmeldung P 12 52 846.0-43), durch Auf- bringen von Farbstoffen auf die vorstreckten oder unverstreckten Fäden, Trocknen und um mindestens 10 % Schrumpfenlassen des Materials nahe dem Schmelzpunkt oder bis zu 50oC unterhalb des- selben, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schrumpfprozeß in Gegenwart höhermolekularer*Ester oder Äther durchführt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbstoff Küpenfarbstoffe verwendet werden, die in der Klotz- flotte entweder in Dispergierform oder als Küpensäuren oder als lösliche verküpte Farbstoffe vorliegen. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbstoff Dispersionsfarbstoffe verwendet werden.