DE2721984B1

DE2721984B1 - Verfahren zur Herstellung carrierfrei anfaerbbarer Polyesterfasern und-faeden

Info

Publication number: DE2721984B1
Application number: DE2721984A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Hoffmann; Armin Dr Koehler; Herbert Dr Pelousek; Eduard Dr Specht
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1977-05-14
Filing date: 1977-05-14
Publication date: 1978-08-03
Also published as: FR2390519A1; JPS53143730A; GB1572686A; DE2721984C2; US4282137A; IT7823385A0

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung carrierfrei anfärbbarer Polyesterfasern und -fäden.

Es ist bekannt, daß Polyesterfasern schwer anfärbbar sind. Man ist daher dazu übergegangen, nach folgenden Methoden zu färben:

1. nach der Carrier-Färbemethode bei Koch temperatur, oder

2. nach der Hochtemperatur-(HT-)Färbemethode bei 120 bis 135° C für Polyesterfasern und ihre Mischartikel mit cellulosischen Fasern, bzw. bei 104 bis 106⁰C für Polyesterfasern/Wollmischartikel.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterfasern und -fäden gefunden, die Hohlräume enthalten und somit eine leichtere und tiefere Anfärbbarkeit ohne Verwendung von Carriern ermöglichen. Diese Polyesterfasern und -fäden werden hergestellt, indem man das zu verspinnende Polymere zusammen mit einem mit Intergas beladenen Silikat verspinnt.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung carrierfrei anfärbbarer Polyesterfäden und -fasern, wobei die Polyestermasse schmelzversponnen und die erhaltenen Fäden oder Fasern in üblicher Weise weiterverarbeitet werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Masse aus einem zu verspinnenden Polyester, in welchem 0,1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, eines fein gemahlenen, mit einem Inertgas beladenen Silikats eingebracht worden ist, schmelzverspinnt.

Es ist bekannt, daß verschiedene Silikate eine dreidimensionale Netzwerkstruktur aus verknüpften Kieselsäuretetraedern besitzen, derart, daß das Mineral von Kanälen vom Durchmesser von etwa 5 bis 6 A durchzogen ist. Unter solchen Silikaten sind besonders die Zeolithe, z. B. vom Typ Chabasit und Analcim und die Glaukonite zu nennen (vgl. F. Cramer, »Einschlußverbindungen«, Springer Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg, 1954,556). Diese Kanäle oder Hohlräume sind bevorzugt mit Wasser gefüllt, welches sich jedoch vorübergehend durch Gase ersetzen läßt.

Zum Beiaden des Silikates mit einem solchen Gas wird das Silikat mehrere Stunden bei einer Temperatur von 290⁰C unter einem Druck von < 1 Torr getrocknet. Dann führt man unter einem geringen Überdruck das Gas zu und läßt abkühlen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung nimmt man als Gas ein Inertgas, d. h. ein Gas, das äußerst träge chemisch reagiert und vor allem die Polyesterschmelze nicht zu schädigen vermag. Unter diesen sind bevorzugt zu nennen die Edelgase sowie Stickstoff und Kohlendioxid.

Für die Belange der vorliegenden Erfindung sind die Silikate fein gemahlen und besitzen zu 99,5% eine Korngröße von < 4 μπι, so daß sie beim Verspinnen der Schmelze, wobei üblicherweise mit Siebdurchmessern von ca. 5 μπι gearbeitet wird, nicht stören.

Das Einbringen der mit Inertgas beladenen Silikate in den Polyester nach an sich bekannten Methoden kann z. B. entweder so erfolgen, daß man die nötige Menge Silikat bereits bei der Herstellung des Polyesters einkondensiert oder auf das zu verspinnende Polymergranulat aufsintert.

Die heiße, das mit Inertgas beladene Silikat enthaltende Polyesterschmelze steht beim Schmelzspinnen im Extruder unter hohem Druck. Wenn die Schmelze aus der Spinndüse austritt, entweicht das Inertgas aus dem Silikat und den noch schmelzflüssigen Fäden. Dabei bilden sich Hohlräume, die einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,05 bis 0,5 μπι haben, etwa 1,0 bis 7,0 μπι lang sind und bevorzugt in Längsrichtung des Fadens ausgerichtet sind.

Die aus solchen Polyestern nach dem Schmelzspinnverfahren hergestellten Fäden werden in bekannter Weise weiterverarbeitet, nämlich gebündelt, in heißem Wasser oder einem anderen Medium verstreckt, in heißer Luft fixiert, gekräuselt und geschnitten. Solche Fasern haben durchschnittlich eine Festigkeit von 2,5 bis 4,5 cN/dtex, eine Dehnung von 20 bis 50% und einen Kochschrumpf von 0 bis 3%. Es lassen sich daraus Textilien mit ausgezeichneten Trageeigenschaften, wie geringer Knitteranfälligkeit, hoher Festigkeit und guter Scheuerbeständigkeit herstellen, wie sie von Polyesterfasern allgemein bekannt sind.

Die Färbeversuche zeigen, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch den Zusatz des Silikates in Mengen von 0,1 bis 4,0 Gew.-%, vorzugsweise 03 bis 1,0 Gew.-%, Fasern erhalten werden, die ohne Verwendung eines Carriers genauso tief und schnell angefärbt werden können wie Fasern des entsprechenden Polyesters ohne Silikatzusatz mit Carrier angefärbt werden.

Für die Vergleichsmessungen wurde nach folgenden Methoden gefärbt (vgl. H. Ludewig, »Polyesterfasern«, Akademie Verlag Berlin, 1965, S. 346).

Methode 1

Vor dem Färben werden die Fasern gründlich gewaschen. Das Flottenverhältnis beträgt 1 :20. Beim Färben mit Carrier werden der Flotte 4 g/l eines handelsüblichen Carriers zugegeben. Anschließend wird mit Mononatriumphosphat und Essigsäure ein pH-Wert von 4,5 bis 5,5 eingestellt. Sodann wird die Flotte mit 2% des Dispersionsfarbstoffes der Formel

O OH

O NH

CH₃

versetzt und der pH-Wert eventuell nachgestellt Das Färbebad wird dann in 20 Minuten auf 80 bis 85° C aufgeheizt und 15 bis 20 Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Bei dieser Verweilzeit findet die Quellwirkung des Carriers statt. Im weiteren Verlauf von 30 Minuten wird das Bad zum Kochen gebracht und eine Stunde bei

ORIGINAL INSPECTED

dieser Temperatur gehalten. Nach beendigtem Färbeprozeß wird das gefärbte Material warm gespült und dann getrocknet.

Methode 2

Beim Färben ohne Carrier wurde der beschriebene Färbeprozeß durchgeführt, jedoch wurde der Flotte kein Carrier zugegeben.

Zur genaueren Überprüfung dieser Versuche wurde die Farbvalenz, die aus drei Farbwerten besteht und eine Farbe eindeutig festlegt, bestimmt. Bezugssystem ist das international vereinbarte CIE-System, das gleichbedeutend mit dem Norm-Valenz-System DIN 5033 ist Die Farbwerte im CIE-System bezeichnet man mit X, Kund Z Zur Messung werden die Fasern in eine runde Küvette gepreßt. Dann wird mit dem Filter-Photometer ELREPHO der Firma Carl Zeiss, Oberkochen, das Dreibereichsfarbmeßverfahren durchgeführt. Dieses Verfahren besteht darin, daß man den Remissionsgrad der Probe mit drei speziellen Farbmeßfiltern mißt und aus den Remissionswerten R_x, Ry, R_z auf einfache Weise die Farbwerte X, Y, Z nach folgenden Formeln errechnet:

Für Normlichtart C X = 0,782 · R_x + 0,198 · R₇ Y= R_y Z = 1,181 · R_z.

Beispiel 1

Ein fein vermahlenes Silikat vom Zeolith-Typ, das zu 99,5% eine Korngröße von < 4 μπι besitzt, wird 5 Stunden bei einem Druck von 0,02 Torr unter einer Temperatur von 290° C getrocknet Dann wird auf Normaldruck entspannt und mit einem geringen Überdruck trockener Stickstoff über das Pulver geleitet. Das Silikat nimmt 8 Gew.-% Stickstoff auf.

Das Silikat wird bei einer Behältertemperatur von 150⁰C und einer Rührerdrehzahl von 1000 UpM in 15 Minuten auf Polyäthylenterephthalatgranulat zu 1 Gew.-% aufgesintert Das Granulat wird einem Extruder zugeführt und bei einer Spinntemperatur von 290⁰C und einer Abzugsgeschwindigkeit von 1000 m/min nach an sich bekannten Methoden zu Fasern mit folgenden Eigenschaften verarbeitet:

Titer	3dtex
Festigkeit	4,0 cN/dtex
Dehnung	30%

Zur Bestimmung der Anfärbbarkeit wurden die Fasern nach dem oben beschriebenen Färbeverfahren (Methode 2, ohne Carrier) mit dem Dispersionsfarbstoff der angegebenen Formel angefärbt Nach erfolgtem Färbeprozeß haben die Fasern einen tiefblauen Farbton. Die Stapelfasern werden in die Küvette gepreßt und das oben beschriebene Dreibereichsfarbmeßverfahren durchgeführt

Die gefundenen Farbwerte lauten:

X = 14,8
Y= 12,7
Z = 31,3

Führt man den gesamten Herstellungsprozeß der Fasern mit dem Polyester ohne den Zusatz an Zeolith durch und färbt diese Fasern ebenfalls wie oben beschrieben, jedoch mit Carrier (Methode 1) an, so erhält man ebenfalls tiefblaue Fasern, deren Farbwerte lauten:

X = 15,0
K = 12,9
Z =31,0

Die Farbwerte bestätigen, daß die mit Zusatz von 1 Gew.-% Zeolith hergestellten Fasern bei der Färbung ohne Carrier den gleichen Farbton ergeben wie Polyäthylenterephthalatfasem ohne den Zusatz bei der Färbung unter Verwendung eines Carriers.

Beispiel 2

80 kg Dimethylterephthalat und 77 kg Äthylenglykol (Molverhältnis 1 :3) werden in einen Autoklav gegeben und während 3 Stunden bei 200⁰C und Normaldruck umgesetzt.

Es werden dann 0,8 Gew.-%, bezogen auf Polyäthylenterephthalat, des wie im Beispiel 1 mit trockenem Stickstoff beladenen Silikats hinzugegeben. Die Vorkondensation wird während 0,5 Stunden bei 220⁰C durchgeführt. Anschließend wird bei 275° C und einem Druck von < 1 Torr 2,5 Stunden polykondensiert dann wird abgesponnen und granuliert.

Das Granulat wird einem Extruder zugeführt und wie in Beispiel 1 zu Fasern mit folgenden Eigenschaften verarbeitet:

Titer	l,7dtex
Festigkeit	3,5 cN/dtex
Dehnung	35%

Die erhaltenen Fasern wurden wie in Beispiel 1 auf ihre Anfärbbarkeit geprüft. Die Farbwerte nach der Färbung (Methode 2, ohne Carrier) lauten:

X= 13,2
Y= 11,9
Z = 293

Führt man den Färbetest an Fasern aus, die in gleicher Weise, jedoch ohne Zusatz von Silikat, hergestellt wurden, so ergeben sich nach Methode 1 (mit Carrier) folgende Farbwerte:

X= 13,5
Y= 12,1
Z = 29,4

Die Farbwerte bestätigen wiederum, daß durch den Zusatz von 0,8 Gew.-% des Silikates ohne Verwendung eines Carriers der gleiche Farbton erzielt werden kann, wie bei der Färbung eines unmodifizierten Polyesters mit Carrier.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von carrierfrei anfärbbaren Polyesterfäden und -fasern, wobei die Polyestermasse schmelzversponnen und die erhaltenen Fäden oder Fasern in üblicher Weise weiterverarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Masse aus einem zu verspinnenden Polyester, in welchem 0,1 bis 4 Gew.-°/o, bezogen auf die Gesamtmischung, eines fein gemahlenen, mit einem Inertgas beladenen Silikates eingebracht worden ist, schmelzverspinnt.