SK284774B6 - Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien - Google Patents

Abstract

Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien pozostávajú z 15 až 30 % hmotn. zmesi sadzí a antrachinónových farbív rozpustných v polyesteri a z 85 až 70 % hmotn. zmesi polymérneho nosiča, pričom obsah sadzí a antrachinónových farbív rozpustných v polyesteri je v pomere 3 : 1 až 5 : 1.

Description

Vynález sa týka koncentrátov farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových vlákien v hmote. Patrí do oblasti spracovania polymémych látok a je určený pre výrobcu farbených polyesterových vlákien.

Doterajší stav techniky

Farbenie syntetických vlákien sa dnes v podstate môže vykonávať dvomi v základe rozdielnymi spôsobmi, a to farbením v procese prípravy, počas zvlákňovania (farbenie v hmote) a farbením už hotového vlákna v kúpeli rozpustných farbiacich prostriedkov/farbív (povrchové farbenie). Obidva spôsoby sa odlišujú charakterom používaných farbiacich prostriedkov, potrebným výrobným zariadením a finálnymi koloristickými vlastnosťami vyfarbených vlákien.

Farbenie v hmote polyesterových vlákien sa vykonáva buď primiešaním farbiv/pigmentov k monomérom pred ich polymerizáciou, respektíve dávkovaním koncentrátu farbiacich prostriedkov k zvlákňovanému polyméru a následným zvlákňovaním tejto zmesi.

Farbenie polyesterových vlákien na čierne odtiene sa v minulosti prevádzalo počas polykondenzácie monomérov pastami sadzí v etylénglykole. V súčasnosti stále viac sa rozširuje farbenie koncentrátmi sadzí, ktoré sa pripravujú dispergáciou spolu s potrebnými ďalšími aditívami vo vhodnom polyesterovom nosiči na špeciálnych jedno alebo viacvretenových hnetacích zariadeniach.

Prípravu farebných koncentrátov rieši US 3905937, kde sa k farbiacemu prostriedku a polymémemu nosiču pridáva deflokulačné činidlo s cieľom zvýšiť kvalitu farebného koncentrátu na danú oblasť aplikácie. Spôsob prípravy pigmentových koncentrátov na farbenie vlákien (resp. aj polyesterových fólií) chráni UK 1 490 320, kde ako polymémy nosič sa uvádza kopolyester s teplotou tavenia v rozmedzí 150-240 °C. Farbením syntetických polymérov s použitím koncentrátov sa zaoberá EP 194 382, ktorý opisuje spôsob prípravy koncentrátov farbiacich prostriedkov na báze zmesi 2 polymérov. Prípravou koncentrátu na báze univerzálneho nosiča sa zaoberá EP 705 875 (WO 96 068822), ktorý rieši problém tekutosti vysokokoncentrovaných pigmentových zmesí prídavkom rôznych modifikátorov viskozity, plastifikátorov a iných spracovateľských prísad.

Koncentráty sadzí na farbenie polyesterových vlákien v hmote na čierny odtieň obsahujú 15-30 % hmotn. sadzí buď jedného typu, resp. zmesi rôznych typov, rôzne aditíva hlavne na reguláciu tokových vlastnosti koncentrátu a polymémy nosič, resp. zmes rôznych polymérov. Tieto koncentráty sa potom dávkujú buď vo forme granúl ku polyesteru do násypky taviaceho zariadenia, alebo vo forme taveniny do taveniny spracovávaného polyesteru (injekčné farbenie) počas jeho spracovania do vlákien alebo fólií. Je samozrejmé, že oba materiály sa musia v procese spracovávania dôkladne zhomogenizovať.

V súčasnosti v oblasti syntetických vlákien je zrejmý silný trend výroby vlákien s čoraz nižšími jednotkovými jemnosťami. Tieto vlákna hlavne na textilné aplikácie je nevyhnutné tiež vyrábať v požadovanom farebnom odtieni. Pri zaručení rovnakej sily vyfarbenia polyesterového vlákna so znížením jednotkovej jemnosti vlákna je nevyhnutné zvýšiť obsah pigmentov a/alebo farbív vo vlákne.

Pri farbení polyesterových vlákien na vhodný čierny odtieň sa dnes používajú koncentráty sadzi s čoraz menšou veľkosťou primárnych častíc z dôvodu dosiahnutia potreb nej sýtosti vyfarbenia pri zaručení optimálnych podmienok ich zapracovávania do vlákna. Tieto vlákna sa následne zmesujú hlavne s prírodnými vláknami a kvôli dosiahnutiu potrebnej sýtosti vyfarbenia sa musia ďalej dofarbiť kúpeľovým spôsobom. Potom sa vo forme priadze používajú v textilnom priemysle.

Zvýšenie stupňa vyfarbenia (resp. farbiacej sily) polyesterových vlákien je dnes obmedzené nutným použitím špeciálnych jemných sadzí vo forme koncentrátu s upravenými tokovými vlastnosťami, použitým zariadením pri príprave vlákien a tiež výslednými fyzikálno-mechanickými vlastnosťami vyfarbených vlákien. Len použitie koncentrátov s podstatne zvýšenou vyfarbovacou silou zaručí dosiahnutie koloristických vlastností polyesterových vlákien dnes aktuálne žiadaných v textilnom priemysle, a to aj bez následného dofarbovania kúpeľovým spôsobom v zmesi s prírodnými vláknami, čo má aj značný ekonomický prínos.

Zásadné zvýšenie farbiacej sily nie je možné dosiahnuť ani zvýšením obsahu sadzí vo vlákne, pokiaľ sa nepoužijú špeciálne farbiace prostriedky, rozpustné v polyesteri, čo je podstatou tohto vynálezu.

Podstata vynálezu

Podstatou tohto vynálezu sú koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien, umožňujúce podstatné zvýšenie farebnej sily a dosiahnutie požadovaného farebného odtieňa, tzv. typ hlboká čerň (deep black), ktoré pozostávajú z 15 až 30 % hmotn. farbiacich prostriedkov a 85 až 70 % hmotn. zmesi polymémeho nosiča, pričom farbiace prostriedky pozostávajú zo zmesi sadzí a farbív rozpustných v polyesteri v pomere 3 : 1 až 5 : 1 a zmes polymémeho nosiča pozostáva z polyalkyléntereftalátu, prísad na reguláciu viskozity taveniny koncentrátu, klzných činidiel a stabilizátorov. Polyalkyléntereftalátom je polyetyléntereftalát alebo polybutyléntereftalát alebo kopolyestery s teplotou tavenia v rozsahu 80 až 250 °C alebo ich vzájomné zmesi. Prísady na reguláciu viskozity taveniny koncentrátu pozostávajú z amidov mastných kyselín alebo polyesterových voskov alebo esterov kyselín a alkoholov s teplotami varu nad teplotou spracovávania polyméru alebo montánnych voskov, pričom ich koncentrácia je 0,5 až 3,0 % hmotn., klzným činidlom sú organické polysiloxány s koncentráciou 0,5 až 3,0 % hmotn. a tvoria ich najmä dimetylsiloxány, metylfenylsiloxány a difenylsiloxány a stabilizátory v množstve do 1,0 % hmotn. na celý koncentrát sú na báze fosfitov, ako je styrenizovaný trifenylfosfit, trisoktylfenolfosfit a iné.

Použitie takýchto koncentrátov zaručí dosiahnutie koloristických vlastností PES vlákien dnes potrebných a žiadaných v textilnom priemysle i bez následného dofarbovania kúpeľovým spôsobom v zmesi s prírodnými vláknami, čo má samozrejme i značný ekonomický prínos.

Pri výrobe týchto koncentrátov je nevyhnutné použitie organických pigmentov (sadzí, colour index: PIGMENT BLACK 7) jedného typu alebo ich zmesi, s veľkosťou primárnych častíc do 25 nm. Farbivá musia mať dostatočné termické stálosti, vzhľadom na dlhé doby zdržania taveniny koncentrátu v zariadení na prípravu vlákien. Najvhodnejšie sú antrachinónové farbivá rozpustné v polyetyléntereftaláte. Celkový obsah farbiacich prostriedkov môže sa pohybovať v rozsahu 15 - 30 % hmotn., výhodne 25 % hmotn., organické pigmenty a farbivá v pomere 3 : 1 až 5 : 1, výhodne 4: 1.

Ako regulátory viskozity taveniny koncentrátu sa používajú amidy mastných kyselín a/alebo polyesterové vosky a/alebo estery kyselín alkoholov s vysokými teplotami varu nad teplotu spracovávania polyméru a/alebo montánne vosky v kombinácii s organickými siloxánmi, najmä dimetyl, metylfenyl alebo difenylsiloxánmi so zvýšenou termostabilitou, obe zložky v množstve 0,5 - 3,0 % hmotn. (výhodne 1,5 % hmotn).

Pri aplikácii farebných koncentrátov do náročnejších sortimentov vlákien je výhodné pridávať v procese prípravy koncentrátov k jednotlivým zložkám i antihydrolytické stabilizátory, na báze fosfitov, napríklad styronizovaný trifenylfosfit, trisoktylfenolfosfit a pod. v množstve do 1,0 % hmotn. Tieto nielen kladne vplývajú na tokové vlastnosti koncentrátov, ale znižujú i stupeň odbúrania molekulovej hmotnosti polymérneho nosiča a teda i citlivosť polymérneho nosiča na prítomnosť vody, resp. zvlákňovaného polyméru počas jeho farbenia.

Ako polyméme nosiče na výrobu koncentrátov farbiacich prostriedkov na farbenie PES vlákien na farebný odtieň typu „hlboká čerň“ sa môžu používať polyméry na báze polyalkyléntereftalátu, buď polyetyléntereftalát, polybutylénterftalát, kopolyestery s teplotou tavenia v rozsahu 80 - 250 ° C alebo ich vzájomné zmesi.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Do kužeľovej miešačky sa k 219,2 kg práškového polybutyléntereftalátu za stáleho miešania pridalo v kvapalnej forme 3,2 kg polydimetylsiloxanu (s viskozitou 350 m². sec'¹ pri 25 °C) a 1,6 kg styrenizovaného trifenylfosfitu. Po 15 minútach miešania sa k tejto zmesi pridalo 96 kg čierneho pigmentu - sadze (PIGMENT BLACK 7) v práškovej forme. Táto zmes sa následne miešala za neustáleho ohrievania pri teplote 160 °C počas 2,5 hodiny. Zmes sa ďalej tavila na prevádzkovom 2-vretenovom hnetacom zariadení ZSK-53 fy WERNER-PFLEIDERER a hnietila. Index toku taveniny tohto koncentrátu bol (pri teplote 280 °C a závaží 4,8 kg) na úrovni 148 g/10 minút.

Dávkovanie takto pripraveného koncentrátu k polyetyléntereftalátovému polyméru v procese prípravy vlákna s jednotkovou jemnosťou 1,7 dtex bolo 6,3 % hmotn. Vlákno malo po tvarovaní nasledujúce koloristické vlastnosti (CIELab 10°/D65):

L *=16,4 a* = 0,1 b* = -0,4

Takto pripravené vlákno z hľadiska úrovne farebnej sily môžeme považovať za štandard a jeho farebnú silu ako 100 % hodnotu.

Príklad 2

Do kužeľovej miešačky sa 216,7 kg práškového polybutyléntereftalátu a 2,5 kg montánneho vosku v práškovej forme za stáleho miešania pridalo 3,2 kg polydimetylsiloxánu a 1,6 kg styrenizovaného trifenylfosfitu. Po 15 minútach miešania sa k tejto zmesi pridalo 96 kg sadzí (PIGMENT BLACK 7) v práškovej forme. Táto zmes sa následne miešala za neustáleho ohrievania na teplotu 160 °C počas 2,5 hodiny. Zmes sa následne spracovala do formy koncentrátu za rovnakých podmienok ako v príklade 1. Index toku taveniny koncentrátu sa zvýšil oproti príkladu 1 na 170 g/10 minút. Pri rovnakom dávkovaní koncentrátu ako v príklade 1 sa pripravilo polyesterové čierne vlákno s nasledujúcimi koloristickými parametrami:

L* =16,29 a* = 0,11 b* = -0,3

Takto pripravené vlákno malo v porovnaní s príkladom 1 farebnú silu na úrovni 100,83 %.

V tomto príklade sa vplyv použitia montánneho vosku ako regulátora tokových vlastností farebného koncentrátu kladne prejavil hlavne v poklese počtu prietrhov vlákna počas jeho zvlákňovania. Zvýšenie farebnej sily je z praktického hľadiska nepodstatné. Pri následnom zvýšení dávkovania koncentrátu, t. j. zvyšovaní obsahu sadzí vo vlákne, sa zvýšila farebná sila iba o 1,4 % (na 101,4 % pri 1,98 % hmotn. sadzí v PES vlákne), resp. začala klesať.

Koncentrátmi sadzí pripravenými v príklade 1 a 2 sa nepodarilo podstatne zvýšiť úroveň farebnej sily polyesterových vlákien ani pri zvýšenom dávkovaní koncentrátu v procese prípravy vlákna.

Príklad 3

Do miešacieho zariadenia sa k 219,2 kg práškového polyméru polybutyléntereftalátu za stáleho miešania pridalo 4,8 kg kvapalnej zmesi polymetylsiloxánu a trifenylfosfitu (v pomere 2 : 1). Po 15 minútach miešania sa k tejto zmesi pridali nasledovné farbiace prostriedky: 24 % hmotn. sadzí /PIGMENT BLACK 7) s veľkosťou primárnych častíc 22 nm a 6 % rozpustného farbiva antrachinónového typu fialovej farby. Hmotnosť celej zmesi bola 320 kg. Koncentrát bol následne pripravený a zapracovaný do polyesterového vlákna spôsobom ako v príklade 1. Vyfarbené polyesterové vlákno po tvarovaní malo nasledujúce koloristické vlastnosti:

L* = 14,9 a* = 0,0 b* = -0,68

Farebná sila bola na úrovni 115,6%.

Príklad 4

Do pomalobežnej miešačky sa k 235,5 kg práškového polyetyléntereftalátu za stáleho miešania pridalo 4,5 kg kvapalnej zmesi polymetylsiloxánu a fenylfosfitu (v pomere 2 : 1). Po 10 minútach miešania sa k tejto zmesi pridali sadze (PIGMENT BLACK 7) v množstve 50 kg a 10 kg antrachinónového rozpustného farbiva (D.VIOLET 57). Takto pripravená prášková zmes sa po 2,5 hodine miešania a sušenia vo forme premixu spracovala na hnetaco 2-závitovkovom extrúderi a vo forme koncentrátu následne použila na farbenie polyesterových textilných vlákien v hmote (dávkovanie koncentrátu: 9,5 % hmotn.) Vlákna s jednotkovou jemnosťou 1,7 dtex po frikčnom tvarovaní mali nasledovné koloristické vlastnosti:

L* = 15,03 a* = 0,0 b*=-0,5

Úroveň farbiacej sily vyfarbeného vlákna podľa CIE -Lab (10°/D 65) bola na úrovni 113,1 % pri použití vlákna pripraveného v príklade 1 ako štandardu.

Príklad 5

Do kužeľovej miešačky sa k práškovej zmesi polymérov (polyetyléntereftalát a polybutyléntereftalát v pomere 8 : 1) v množstve 236,4 kg za miešania pridala kvapalná zmes klzného činidla (polymetylsiloxán) a antihydrolytického stabilizátora (trisoktylfenolfosfit) v pomere 2 : 1 v množstve 3,6 kg. Po 20 minútach miešania sa k tejto zmesi pridali nasledujúce farbiace činidlá:

- 30 kg sadzí (P.BLACK 7) s veľkosťou primár, častíc 22 nm -18 kg sadzí (P.BLACK 7) s veľkosťou primár, častíc 18 nm

- 12 kg rozustného antrachinónového farbiva modrej farby dostatočnej termiskej stability.

Táto zmes sa následne miešala 170 minút za neustáleho ohrievania pri teplote 145 °C. Premix sa následne spracoval za vhodných technologických podmienok na 2-vretenovom hnetacom zariadení firmy WERNER-PFLEIDERER. Výsledný farebný koncentrát s indexom toku taveniny 39 g/10 minút (280 °C, 2,16 kg) sa pri dávkovaní 9,4 % hmotn. po3 užil pri farbení polyesterového textilného hodvábu v hmote s výslednou jednotkovou jemnosťou 1,7 dtex. Naremisnom spektrofotometri boli podľa metódy CIELab získané nasledujúce koloristické vlastnosti:

L* =14,40 a* = -0,1 b* = -0,9

V porovnaní k štandardu (polyesterové vlákno z príkladu 1) bola nameraná úroveň farebnej sily na úrovni 119,0 %.

Takto získané PES vlákno má čierny odtieň na úrovni polyesterového vlákna vyfarbeného v hmote podľa príkladu 1, ktoré boli následne vyfarbované v zmesi s prírodným vláknom kúpeľovým spôsobom.

Takto získaný odtieň sa označuje ako typ „hlboká čerň“ (deep black).

Príklad 6

Do rýchlomiešačky (turbulentná) sa k vopred vysušenej zmesi polymérov (polyetyléntereftalát a polybutyléntereftalát v pomere 6 : 1) v množstve 21,2 kg pridal ctylcnbissteramid v množstve 0,75 kg. K takto pripravenej zmesi (po 2 minútach miešania) sa počas miešania pridala kvapalná zmes polymetylfenylsiloxánu a fenylfosfitu ( v pomere 2 : 1) a v množstve 0,54 kg. Po 5 minútach miešania sa k tejto zmesi pridali organické pigmenty - sadze (PIGMENT BLACK 7) s veľkosťou primárnych častíc 22 nm a 17 nm (v pomere 1 : 1) a množstve 5,625 kg a modré farbivo antrachinónového chemického zloženia v množstve 1,875 kg, ktoré je rozpustné v polyesteri. Zmes sa miešala pri teplote miestnosti 10 minút. Takto pripravený premix sa spracoval na hnetacom 2-závitovkovom zariadení. Pripravený farebný koncentrát mal nameraný index toku taveniny pri 280 °C a 2,16 kg závaží na úrovni 49 g/10 minút.

Pri farbení v hmote PES vlákna s jemnosťou 1,7 dtex sa takto vyrobený koncentrát farbiacich prostriedkov dávkoval do násypky v množstve 7,6 % hmotn. ku granulátu zvlákňovaného polyesterového polyméru. Vyfarbené vlákno po frikčnom tvarovaní malo nasledujúce koloristické vlastnosti:

L* =14,52 a* = -0,15 b*=-l,02

Farebná sila vyfarbeného vlákna v porovnaní so štandardom (príklad 1) bola na úrovni 118,4 %.

Príklad 7

Do rýchlomiešačky (turbulentná) sa ku vopred vysušenej zmesi polymérov (polyetyléntereftalát a polybutyléntereftalát v pomere 6 : 1) v množstve 21,38 kg pridal etylénbisstearamid v množstve 0,75 kg. Po 2 minútach miešania sa k zmesi pridal polymetylfenylsiloxán v množstve 0,36 kg. Po 5 minútach miešania sa k tejto zmesi pridali organické sadze (PIGMENT BLACK 7) s veľkosťou primárnych častíc 22 nm a 17 nm (v pomere 1 : 1) a množstve 5,625 kg a modré farbivo antrachinónového chemického zloženia v množstve 1,875 kg. Zmes sa miešala následne pri teplote miestnosti 10 minút. Takto pripravený premix sa spracoval na hnetacom 2-závitovkovom zariadení. Farebný koncentrát mal index toku taveniny pri podmienkach zhodných ako v príklade 6 na úrovni 62,1 g/10 minút.

Pri farbení v hmote polyesterového vlákna s jemnosťou

1,7 dtex sa takto vyrobený koncentrát dávkoval v množstve 7,6 % hmotn. ku zvlákňovanému polyesterovému polyméru. Vyfarbené vlákno po tvarovaní malo nasledujúce koloristické vlastnosti:

L* =14,58 a* = -0,2 b* = -1,01

Farebná sila vyfarbeného vlákna v porovnaní so štandardom (príklad 1) bola na úrovni 117,2 %.

V porovnaní s výsledkami získanými v príklade 6 sa dá povedať, žc neprítomnosť stabilizátora nemá významný vplyv na koloristické vlastnosti, no môže ovplyvňovať vzhľadom na dlhé doby expozície koncentrátu pri podmienkach jeho spracovania, teda výroby vlákna, stabilitu zvlákňovacieho procesu.

Claims (9)

1. Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien, vyznačujúce sa tým, že pozostávajú z 15 až 30 % hmotn. farbiacich prostriedkov a 85 až 70 % hmotn. zmesi polymémeho nosiča.

2. Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že farbiace prostriedky pozostávajú zo zmesi sadzi a farbív rozpustných v polyesteri v pomere 3 : 1 až 5 : 1.

3. Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien podľa nárokov 1 a 2, vyznačujúce sa tým, že zmes polymémeho nosiča pozostáva z polyalkyléntereňalátu, prísad na reguláciu viskozity taveniny koncentrátu, klzných činidiel a stabilizátorov.

4. Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že polyalkyléntereftalátom je polyetyléntereftalát alebo polybutyléntereftalát alebo kopolyestery s teplotou tavenia v rozsahu 80 až 250 °C alebo ich vzájomné zmesi.

5. Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien podľa nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že prísady na reguláciu viskozity taveniny koncentrátu pozostávajú z amidov mastných kyselín alebo polyesterových voskov alebo esterov kyselín a alkoholov s teplotami varu nad teplotou spracovávania polyméru alebo montánnych voskov, pričom ich koncentrácia je 0,5 až 3,0 % hmotn.

6. Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že klzným činidlom sú organické polysiloxány s koncentráciou 0,5 až 3,0 % hmotn.

7. Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že organickými polysiloxánmi sú najmä dimetylsiloxány, metylfenylsiloxány a difenylsiloxány.

8. Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že obsahujú stabilizátory v množstve do 1,0 % hmotn. na celý koncentrát.

9. Koncentráty farbiacich prostriedkov na farbenie polyesterových textilných vlákien podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že stabilizátory sú na báze fosfitov, ako je styrenizovaný trifenylfosfit, trioktyfenolfosfit a iné.