DE2000359B2

DE2000359B2 - Verfahren zur herstellung gefaerbter polyesterfaeden oder -fasern

Info

Publication number: DE2000359B2
Application number: DE19702000359
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. 8751 Elsenfeld; Stapp Hans 8751 Mömlingen Werner
Original assignee: Enka Glanzstoff Ag, 5600 Wuppertal
Priority date: 1970-01-07
Filing date: 1970-01-07
Publication date: 1977-06-02
Also published as: GB1273324A; NL7017463A; LU62282A1; BE759511A; DE2000359A1; AT302237B; FR2075967A7; ES386583A1; FR2075967B3; CH1774670A4; CH547912A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gefärbter Polyesterfäden oder -fasern unter Hochtemperaturbedingungen.

Fäden und Fasern aus Polyestern wie Polyäthylenterephthalat weisen viele hervorragende Eigenschaften auf und haben sich auf textlien und technischen Einsatzgebieten gut bewährt. Da das Polymere jedoch nur in relativ geringem Umfang farbstoffaffine funktionelle Gruppen aufweist, ist das Färben von Polyesterfäden mit Schwierigkeiten verbunden.

Man hat Fortschritte beim Färben von Fäden oder Fasern aus Polyestern erzielt, indem dem Färbebad sogenannte Carrier zugesetzt werden. Die Carrier wirken wie Weichmacher und sollen das Diffundieren der Farbstoffe in die Fäden erleichtern. Jedoch ist dabei noch eine verhältnismäßig lange Färbezeil notwendig. Von Nachteil ist ferner, daß die Carrier nach dem Färben wieder ausgewaschen werden müssen, auch können Carrier zur Bildung von Flecken auf dem Färbegut Anlaß geben.

Wesentliche Fortschritte beim Färben von Polyesterfäden oder -fasern wurden mit dem sogenannten Hochtemperaturverfahren, auch HT-Verfahren genannt, erreicht. Dabei werden die Fäden z. B. auf Spulen in einem Färbeautoklav bei Temperaturen über 100⁰C gefärbt. Die Färbeapparatur kann Vorrichtungen enthalten, um die Richtung der zirkulierenden Flotte umzukehren, sie m>'ß die höheren Drucke aushalten können, die entstehen, wenn mit wäßrigen Flotten bei Temperaturen über 100⁰C gefärbt wird. Es ist üblich, bei Temperaturen bis etwa 125° C zu färben. Es werden vorwiegend Dispersionsfarbstoffe verwendet.

Durch das Färben unter Hochtemperaturbedingungen werden zweifellos recht gute Resultate erzielt, es hat sich jedoch gezeigt, daß die bis jetzt bekannten hochtemperaturgefärbten Polyesterfäden doch eine Reihe von Nachteilen aufweisen. So treten bei ihrem Zwirnen deutlich häufiger Fadenbrüche auf als beim Zwirnen ungefärbter Fäden oder solcher, die bei niedrigeren Temperaturen gefärbt wurden. Auch weisen hochtemperaturgefärbte Fäden und Fasern einen erhöhten Abrieb auf, der sich überall dort sehr unangenehm bemerkbar macht, wo die Fäden bzw. Fasern bei der Weiterverarbeitung mit Fadenleitorganen o. ä. in Berührung kommen.

Aus der deutschen Patentschrift 9 15 865 ist ein Verfahren zur Herstellung von gefärbten aromatischen Polyestern, insbesondere Polyäthylenterephthalat bekannt, nach dem man den aromatischen Polyester zunächst in Lösung bringt und diese Lösung mit einem organischen, nicht-sauren Farbstoff versetzt Aus dieser Lösung wird sodann der Polyester abgeschieden. Es ist erforderlich, daß der Farbstoff in dem verwendeten Lösungsmittel ebenfalls löslich ist

Ein solches Verfahren ist äußerst umständlich, da zunächst der Polyester aufgelöst werden muß, wobei die Gefahr besteht, daß das Polykondensat abgebaut wird und das mittlere Molekulargewicht des Polyesters erniedrigt wird. Im übrigen ist es äußerst schwierig, mit diesem Verfahren den Farbton genau einzustellen, insbesondere den Farbton, den man sich beim fertigen Produkt erwünscht

Vielfach besteht darüber hinaus das Bedürfnis, die Färbung erst an den fertigen Spulen vorzunehmen oder eine sogenannte Stückfärbung durchzuführen. Dies ist jedoch nach dem Verfahren gemäß der deutschen Patentschrift 9 15 865 nicht möglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von unter Hochtemperaturbedingungen gefärbten Polyesterfäden oder -fasern zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von unter Hochtemperaturbedingungen gefärbten Polyesterfäden oder -fasern gelöst, bei dem zum Färben Polyesterfäden oder -fasern mit einem Oligomerengehalt unter 1,1 Gew.-°/o und einer relativen Viskosität von 1,55 bis 1,7 verwendet werden.

Vorzugsweise gelangen Polyesterfäden oder -fasern mit einem Oligomerengehalt von 0,3 bis 0,8 Gewichtsprozent zum Einsatz. Das Verfahren ist besonders geeignet für Fäden und Fasern aus Polyäthylenterephthalat.

Unter Oligomeren versteht man niedermolekulare Bestandteile, die nur aus einer kleinen Anzahl von Grundbausteinen (etwa 2-6) bestehen. Bei Polyäthylenterephthalat liegen die Oligomere hauptsächlich in einer cyclischen Form vor, an erster Stelle ist dabei das cyclische Trimere zu nennen. Nähere Einzelheiten über Oiigomere und ihre Entstehung finden sich in ]. Polymer Sei. 48, 423-33 (i960). Der Oligomerengehalt kann durch Extraktion mit einem geeigneten Lösungsmittel wie Dioxan, Trichlorethylen etc. bestimmt werden. Im Rahmen der Erfindung wird als Oligomerengehalt der mittels siedendem Trichloräthylen aus den Fäden oder Fasern extrahierbare Substanzanteil bezeichnet. Es versteht sich von selbst, daß vor der Extraktion die an den Fäden haftenden Präparationen, z. B. durch Waschen mit Petroläther entfernt werden müssen.

Die Extraktion mit Trichloräthylen ist nach folgender Standardmethode durchzuführen:

Etwa 10 g lufttrockenes Faden- oder Fasermaterial wird zunächst zur Beseitigung gegebenenfalls vorhandener Avivage- oder Fettreste mehrmals mit Petroläther (Siedepunkt 40-60⁰C) bei Zimmertemperatur behandelt. Nach Verdunsten des Lösungsmittels werden die Fäden 6 Stunden in einem Soxhlet mit Trichloräthylen extrahiert. Nach Beendigung der Extraktion wird das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand 12 Stunden bei 105⁰C getrocknet. Die zurückgebliebenen Oligomerenanteile werden sodann gravimetrisch bestimmt.

Unter relativer Viskosität (häufig auch mit Lösungsviskosität LV bezeichnet) ist im Rahmen der Erfindung

das Verhältnis der Viskosität einer l%igen Lösung des Polymeren zur Viskosität des Lösungsmittels zu verstehen. Als Lösungsmittel wird m-Kresol verwendet, die Viskositäten werden mittels eines geeigneten Durchlaufviskosimeter (z. B. Kapillarviskosimeter nach s O s t w a I d) bei einer Temperatur von 25° C gemessen. Die Viskositäten werden von dem bereits zu Fäden versponnenen Material bestimmt

Um den Oligomerengehalt des Polyesters zu erniedrigen, kann man bereits das Polymergranulat vor dem Verspinnen extrahieren. Versuche, die Oligomeren während des Färbens durch Zusatz organischer Lösungsmittel zu entfernen, führten jedoch nicht zum gewünschten Ergebnis.

Erfind'ingsgemäß verwendete Polyesterfäden oder -fasern lassen sich sehr vorteilhaft auch durch Schmelzspinnen von Polyestergranulat herstellen, das die im deutschen Patent 17 70 410 geschilderte Behandlung erfahren hat

Das Färben der Fäden kann z. B. auf Kreuzspulen zo oder auch auf Kettbäumen erfolgen. Die Färbung wird in geschlossenen Gefäßen unter Druck bei Temperaturen über 100⁰C durchgeführt. Der Druck stellt sich bei der Temperaturerhöhung von selbst ein, es ist darauf zu achten, daß die Apparaturen unvorhergesehenen Drucksteigerungen gewachsen sind und Drucke bis etwa 4 atü aushalten können; das Anbringen von Ventilen, die bei einem bestimmten Überdruck reagieren, ist zweckmäßig.

Es wird vorzugsweise in wäßriger Flotte unter Verwendung von Dispersionsfarbstoffen gefärbt; dem Färbebad können die üblichen Zusätze wie Essigsäure, Dispergiermittel usw. zugemischt werden, eine zusätzli ehe Verwendung von Carriem ist möglich, jedoch nicht unbedingt erforderlich.

Die Temperatur der Farbflotte kar»ii bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Bereich von etwa 110 bis 140⁰C liegen. Eine Steigerung der Temperatur ist zwar noch möglich, jedoch können insbesondere bei texturierten Fäden bei höheren Temperaturen Struktur-Veränderungen auftreten, die unerwünscht sind. Der Temperaturbereich von 125 bis 135°C hat sich als sehr geeignet erwiesen, eine Temperatur von 130 bis 135° C ist besonders vorteilhaft.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu gefärbten Polyesterfäden, die sich durch eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber den bisher bekannten Materialien auszeichnen.

So lassen sich z. B. gefärbte Polyesterfäden oder Garne aus Polyesterfasern nach der Erfindung wesentlieh besser zwirnen, als das bei der bisher bekannten Ware der Fall war. Insbesondere wird die Zahl der Fadenbrüche herabgesetzt, so daß die Ausnutzung der Zwirnmaschine beträchtlich gesteigert wird. Auch beim Schären von Ketten treten in erheblich geringerem Maße Fadenbrüche auf, so daß ein längeres störungsfreies Laufen der Kettfaden gewährleistet ist. Die Erhöhung der Schärgeschwindigkeiten ist möglich.

Deutliche Vorteile zeigen sich auch beim Weben. Insbesondere da, wo diffizile Webtechnik erforderlich ist, wie z. B. bei der Herstellung von Krawatten, machen cirh Her einwandfreie Lauf und die geringere Fadenbruchzahl positiv bemerkbar. Da beim Herstellen von Krawatten vorzugsweise feine Titer verwendet werden, kamen Fadenbrüche bis jetzt recht häufig vor. Erfindungsgemäß hergestellte gefärbte Polyefterfäden können auch sehr gut nach einem schützenlosen Webverfahren, z. B. auf Greifer-Webstühlen, verarbeitet weiden.

Die erfindungsgemäßen Fäden und Fasern zeichnen sich zudem durch verringerten Abrieb aus. Abriebteste nach dem im folgenden Absatz durchgeführten Verfahren e-geben Noten, die im Schnitt um 2 Punkte höher liegen als Polyesterfäden mit einem Oligomerengehalt über ;,1 Gewichtsprozent

Di«; Bestimmung des Abriebs erfolgt an einer gewöhnlichen Schärvorrichtung. Der Faden wird dabei mit einer Geschwindigkeit von 300 m/min vom Gatter abgezogen und passiert eine Schärgatter-Fadenbremse. Das Bremsen erfolgt durch Scheibenbremsen, die Belastung kann durch Belastungsscheibchen reguliert werd;n. (Nähere Einzelheiten s. z. B. Großes Textil-Lexikor von P.A. Koch und G. Sat low, Deutsche Verligs-Anstalt Stuttgart, Seite 305-306.) Es wird eine Spannung von etwa 03 g/den beim Abzug eingestellt. Es wird der Abrieb beurteilt, der zwischen den Belastungsscheibchen nach Abzug von 500 g Fadenmaterial auftr tt. Dabei wird folgende Benotungsskala zugrunde gelebt.

Note 1 starkes Zusetzen der Bremsen, Verarbeiten

nicht möglich
Note 2 störender Abrieb
Note 3 nicht störender Abrieb
Note 4 nur sehr leichter Abrieb
Notf 5 praktisch kein Abrieb

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auf einfache Weise und in kurzer Färbezeit besonders gleichmäßige Färbungen erzielen. Ein Ablagern von Oligomeren in den Färbeapparaturen findet nicht mehr statt, so daß sich ein Zusatz von Dispergiermitteln zur Verminderung des Absetzens von Oligomeren in der Färleapparatur erübrigt. Das zeitraubende Reinigen der <\pparaturen von Oligomeren nach jeder Färbung cntfillt.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Beispiel näher erläutert:

Beispiel

Polyesterfäden mit einem Oligomerengehalt von 0,8 Gevichtsprozent werden auf Kreuzspuien in einem handelsüblichen HT-Färbeautoklav gebracht. Die auf 60°C vorgewärmte Flotte wird innerhalb 40 min auf 135' C erwärmt und bei dieser Temperatur 3 h gehalten. Die Färbeflotte enthält 2% eines blauen Dispersionsfarbstoffes und 1 g/l eines Dispergiermittels für den Farbstoff, der pH wurde durch Zugabe von Schwefelsäuie auf 5,5 eingestellt. Es wird mit einem Flottenverhältnis von 1 :15 gefärbt. Es wird sodann auf 8O⁰C abgekühlt und gespült. Eine Oligomerenablagcrung auf den Färbespulen oder innerhalb der Färbeapparatur ist nicl·; sichtbar. Die gefärbten Fäden lassen sich in hervorragender Weise weiterverarbeiten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von unter Hochtemperaturbedingungen gefärbten Polyesterfäden oder -fasern, dadurch gekennzeichnet, daß zum Färben Polyesterfäden oder -fasern mit einem Oligomerengehalt unter 1,1 Gewichtsprozent und einer relativen Viskosität von 1,55 bis 1,7 verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyesterfäden- oder fasern mit einem Oligomerengehalt von 03 bis 0,8 Gewichtsprozent verwendet werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Polyesterfäden oder -fasern aus Polyäthylenterephthalat verwendet werden.