Garne aus Polymermischungsfasern oder -filamenten auf der Basis von Polyethylen-, Polybutylen- und Polytrimethylenterephthalat sowie deren Verwendung
Die Erfindung betrifft Garne aus Polymermischungsfasern oder -filamenten, umfassend die Mischungskomponenten 1) Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylen- therephthalat (PBT) und 2) Polytrimethylenterephthalat (PTT) im Mischungsverhältnis 1):2) von etwa 5:95 bis 95:5, insbesondere von etwa 10:90 bis 90: 10, sowie deren Ver- wendung als ungefärbte oder gefärbte Garne für textile Flächengebilde, insbesondere Teppiche, Gestricke, Gewebe, Vliese oder Filze.
Die Synthesen des PET und PBT sind seit langem bekannt und werden großtechnisch nach dem DMT- und dem bevorzugten TPA-Verfahren durchgeführt. Die notwendigen Spinntechnologien und Kenntnisse der Fasereigenschaften sind ebenfalls Stand der Technik.
Durch die neueren Synthesewege zum 1,3-Propandiol durch die Firmen Shell Chemical Comp. (USA), Degussa AG (DE) ist das PTT als Faserrohstoff besser großtechnisch zu- gänglich. Die Synthesen des PTT ähneln denen des PET und PBT. Neuere Angaben zu den PTT-Fasereigenschaften sind bei W. Oppermann et al. (Vortrag, "Fasern aus Polytrimethylenterephthalat" , 34. Internat. Chemiefasertagung Dornbirn (A), 20.- 22.09.1995) und H. Chuah (Chemical Fibers International 46 (1996), 424-428) zu fin¬ den. Aus EP 0 746 648 Bl ist die drucklose und carrierfreie Färbbarkeit von PTT-Fasern mit Dispersionsfarbstoffen in wässriger Flotte bekannt.
Zur Erzielung spezieller Eigenschaftsprofile der PET- und PBT-Fasern wurden bereits frühzeitig chemische und physikalische Modifizierungen vorgenommen:
H. Büttner (Angew. Makromol. Chem. 40/41 (1974), 57-70) beschreibt die Modifizie¬ rung des PET und PBT als Faserrohstoffe zur Erzielung einer verbesserten Anfärbbarkeit
der Fasern. Die physikalische Modifizierung der Fasern durch die Verwendung von Polymermischungen aus PET und PBT wird ausführlich von R. Gutmann et al. (Chemiefasern/Textilindustrie 37/89 (1987), 144-150; 37/89 (1987), 806-814: 40/92 (1990), 104- 109; J. Appl. Polym. Sei. : Appl. Polym. Symp. 47 (1991), 199-221) beschrieben.
Textile Fasern weisen auf Grund ihres makromolekularen Aufbaues bei Zugbeanspruchungen in Richtung ihrer Faserachse sowohl elastisches als auch viskoelastisches Verhalten (Fließverhalten) auf. Für die Gebrauchseigenschaften u.a. der Dimensionsstabilität und Wiedererholung der Fasern ist dieses Verhalten bei textilen Flächengebilden, z.B. bei Teppichen von besonderer Bedeutung.
Zur Beurteilung werden die Fasern einer einfachen oder mehrfachen Zugbeanspruchung und Entlastung zwischen konstanten Dehngrenzen - einem Dehnungszyklus - unterworfen. Hierbei können die Restdehnung εR (auch bleibende Dehnung genannt) und die elastische Dehnung εi bestimmt werden, wobei zwischen diesen Dehnungen und der angewandten Gesamtdehnung εc bei dem jeweiligen Dehnungszyklus folgender Zusammenhang besteht: ER = εσ - εi.
Erfolgen die Dehnungsangaben wie hier in Prozent, so beziehen sich diese Angaben auf die Prüflänge der Faser gleich 100%, wobei die Fasern unter einer titerabhängigen Vorspannkraft (hier 0,25 cN/tex) stehen. Bedingt durch die zeitabhängigen Relaxationsprozesse in den Fasern müssen nach erfolgter Zugbeanspruchung und Entlastung vor der Messung der bleibenden Dehnungen εu zwischen den Zyklen zu definierende Wartezeiten - hier: 5 Minuten - eingehalten werden.
Die Ergebnisse solcher Messungen wurden von I.M. Ward et al. (J. Polym. Sei. , Po- lym.Phys.Ed. 14 (1976), 263-274) für PET-, PBT- und PTT-Fasern diskutiert und publiziert. Folgende Abstufungen für die bleibenden Dehnungen werden angegeben: PET > PBT > PTT.
ΛÄ „ ,oo PCT/EP99/06796
WO 00/15886
Interpretiert werden diese Unterschiede durch die molekularen Konformationen in den kristallinen und nichtkristallinen Bereichen der unmodizierten Fasern. So wird von I.M. Ward et al. in einer früheren Publikation (J. Polym. Sei. Polym. Phys. Ed. 13 (1975), 799) die reversible Dehnung der kristallinen Bereiche im PTT durch die Drehung der Methylengruppen von einer gauche-gauche Konformation in Richtung einer trans-Kon- formation, die jedoch nicht erreicht wird, erklärt.
Auf die gute Erholung von PTT-Fasern, belegt durch zyklische Dehnungsbeanspruchungen zwischen konstanten Zugkraft-Grenzen, wird auch von W. Oppermarm (s.o.) und H . Traub et al. (Chem. Fibers Int. 45, (1995), 110) hingewiesen. Weitere Angaben zur elastischen Dehnung bei PA 6-, PA 6.6- und PET-Fasern sind bei B. von Falkai ("Synthesefasern" . Verlag Chemie. Weinheim 1981 , ISBN 3-527-25824-8, S. 449; Hinweise zur Meßtechnik auf S. 409) tabelliert.
Die vorgenannten Angaben zur Restdehnung SR beziehen sich auf Fasern, die aus unmo- difiziertem PET, PBT und PTT hergestellt werden. Mischungen des PTT mit PET bzw. PTT mit PBT werden in der US-A-4 410 473 , US-A-4 454 196 und US-A-4 475 330 angesprochen. Die US-A-4 475 330 befaßt sich nur mit der Herstellung hochgedrehter Garne anhand von Fasern bzw. Filamenten der genannten Polymeren und deren Mi- schungen. die sich über einen bestimmten Fixierprozeß realisieren lassen. Die in der US-
A-4 475 330 beschriebenen hochgedrehten Garne zeigen den Nachteil, daß sie für Flächengebilde, bei denen kein Kreppeffekt gewünscht wird, ungeeignet sind. Die US-A-4 410 473 und US-A-4 454 196 zielen auf die Einarbeitung von Polymeren auf Basis von Styrol, Methylacrylaten oder Acrylaten zur Erzeugung bestimmter Multifilamentgarnen ab. Keine dieser US-Patentschriften und auch keine andere Publikation offenbart eine technische Lehre, wie durch physikalische Modifizierung, insbesondere durch die Verwendung von Polymermischungen, die Restdehnungen nach Zugbeanspruchung beeinflußt, reduziert oder auf dem niedrigen Restdehnungsniveau der PTT-Fasern unter Erhalt der carrierfreien Anfärbbarkeit gehalten werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Garne der eingangs beschriebenen Art ^ zur Verfügung zu stellen, die die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht zeigen und verbesserte Eigenschaften aufweisen, insbesondere eine exzellente Wiederholung nach Verformungen bzw. Dehnungen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Garne aus Polymermischungsfasern, umfassend die Mischungskomponenten Polyethylenterephthalat (PET) und Polytrimethylenterephthalat (PTT) im Gewichts Verhältnis von etwa 5:95 bis etwa 95:5, vorzugsweise von etwa 10:90 bis etwa 90: 10, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Fasern bzw. Fila- mente der Garne nach einem oder mehreren Streckprozessen Reißdehnungen von 15 bis 35 % besitzen und die nach Dehnungszyklen-Faser-Prüfungen mit 5 % Gesamtdehnung kleinere bleibende Restdehnungen SR aufweisen, als die für den ersten Dehnungszyklus durch die Gleichung ε
R [%] = 0,61 - (0,59/100) • X, für den fünften Dehnungszyklus durch die Gleichung ε
R [%] = 0,69 - (0,67/100) • X und für den zehnten Dehnungszy- klus durch die Gleichung ε
R [%] = 0,67 - (0,65/100) • X berechneten bleibenden Restdehnung S
R, wobei in diesen Gleichungen die Variable X den gewichtsprozentualen Anteil des PTT von etwa 5 bis 95 % in den PET-PTT-Mischungsfasern bzw. -filamenten oder PBT-PTT-Mischungsfasern bzw. -filamenten bedeutet, wobei die Garne a) keine Drehung, b) eine Schutzdrehung mit einem metrischen Drehungsbeiwert α von 0.2 bis 10 oder c) mit standardmäßiger Drehung einen Drehungsbeiwert α bis zu 130 aufweisen, wobei der Drehungsbeiwert α nach DIN 53832 als α = (t/m •
)/100 definiert ist, wobei t/m die Zahl der Drehungen pro Meter und dtex die Feinheit der Fasern oder Filamente bedeuten. Der in der US-A-4 475 330 verwendete "twist parameter" K ist definiert als K = (t/m) •
95 x α ist (vergleiche wegen dtex Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Bd. 6, S. 4538).
Gegenstand der Erfindung sind insbesondere auch Garne der oben beschriebenen Art, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Fasern bzw. Filamente nach Dehnungszyklen- Faser-Prüfungen in Abänderung von 5 % auf 10% Gesamtdehnung kleinere bleibende Restdehnungen εR aufweisen, als die für den ersten Dehnungszyklus durch die Gleichung
εR [ %] = 3,36 - (3,34/100) • X, für den fünften Dehnungszyklus durch die Gleichung «R [ %] = 4, 16 - (4, 14/ 100) • X und für den zehnten Dehnungszyklus durch die Gleichung εR [%] = 4,42 - (4,40/100) • X berechneten bleibenden Restdehnung εR, wobei in diesen Gleichungen die Variable X den gewichtsprozentualen Anteil des PTT von etwa 60 bis 95 % in den PET-PTT-Mischungsfasern oder -filamenten oder PBT-PTT-Mischungsfa- sern oder -filamenten bedeutet.
Besonderes vorteilhafte Garne der oben beschriebenen Art mit den Mischungskomponenten Polybutylenterephthalat (PBT) und Polytrimethylenterephthalat (PTT) zeichnen sich dadurch aus, daß die Fasern oder Filamente nach der ersten, fünften und zehnten
Dehnungszyklus-Faser-Prüftmg mit 5 % und/oder 10 % Gesamtdehnung bleibende Restdehnungen εR aufweisen, die kleiner als 0, 1 % sind.
Nachfolgend sollen zunächst die oben beschriebenen Merkmale a), b) und c) und an- schließend die Fasern bzw. Filamente, anhand derer die Garne gemäß der Erfindung hergestellt werden, näher erläutert werden:
Wird das Merkmal a) erfüllt, d.h. es liegt keine Drehung vor, dann führt das gegenüber den vorstehend als relevant herausgestellten Stand der Technik nach der US-A-4 475 330 dazu, daß daraus hergestellte textile Flächengebilde keinen Kreppeffekt aufweisen und daß bei den Garnen und Zwirnen keine Kringel- oder Kräuselneigung besteht.
Ein gleicher Vorteil stellt sich dann ein, wenn das Merkmal b) erfüllt wird, d.h. eine Schutzdrehung mit einem metrischen Drehungsbeiwert von 0,2 bis 10 eingestellt wird, wobei der Drehungsbeiwert α nach DIN 53832 α = (t/m •>ldtex )/100 definiert ist, wobei t/m die Zahl der Drehung pro Meter und dtex die Feinheit der Fasern oder Filamente bedeuten, "dtex" wird dabei bestimmt gemäß der Standardvorschrift DIN 53812, Teil 1.
Besonders bevorzugt ist bei dem Merkmal b) ein Drehungsbeiwert α im Bereich von etwa 0,5 bis 8, insbesondere von etwa 1 bis 5. Erfolgt eine standardmäßige Drehung, wie
nach Merkmal c) verlangt, so ist darunter zu verstehen, daß hier ein Drehungsbeiwert α bis zu 130 gewählt wird. Als bevorzugt gilt der Bereich von etwa 30 bis 110, insbesondere von etwa 35 bis 90. Dabei wird es im Zusammenhang mit Geweben bevorzugt, daß die Schußfäden eine Drehung e von 30 bis 70 und die Kettfäden eine Drehung α von 80 bis 130 aufweisen.
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Garne werden anhand der bezeichneten Verfahren bzw. Filamente durch deren Herstellung durch Schmelzverspinnen mit anschließendem Präparationsauftrag hergestellt. Das Schmelzspinnen erfolgt in der später beschrie- benen Weise, das gleiche gilt auch für den Präparationsauftrag.
Gegenstand der Erfindung ist auch der Einsatz der bezeichneten Polymermischungsfasern in Form ungefärbter oder gefärbter Fasern bzw. Filamente zur Herstellung der erfindungsgemäßen Garne, wobei in üblicher Weise vorgegangen wird, für textile Flächen- gebilde, insbesondere Teppiche, Gestricke, Gewebe, Vliese oder Filze. Hochgedrehte
Garne mit einer Drehung größer als 300 m"1 sind dabei ausgeschlossen. Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Garne herangezogenen Fasern bzw. Filamente können mit Dispersionsfarbstoffen drucklos und carrierfrei bei Temperaturen von etwa 70 °C der Färbenflotte eingefärbt werden, wobei Hochtemperatur (HT)-Färbungen ebenfalls mög- lieh sind. Anzumerken ist noch, daß sich die erfindungsgemäßen Garne sich von denjenigen unterscheiden, die in der US-A-4 475 330 beschrieben werden, insbesondere im Zusammenhang mit solchen Garnen, die auf der Kombination PET/PTT beruhen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen, einschließlich 14 Tabellen und 2 Abbildungen, noch näher erläutert werden:
Beispiele
1. Herstellung der Fasern aus Polymermischungen durch einen Schmelzspinnprozeß Mischen und Trocknen der Granulate:
Es wurden Granulatmischungen des PET mit PTT und des PBT mit PTT mit folgenden Gewichtsverhältnissen hergestellt (Angaben in Gew. %):
PET/PTT- PBT/PTT
Mischung Mischung
100/0 100/0
90/10 90/10
70/30 70/30
50/50 50/50
30/70 30/70
10/90 10/90
0/100 0/100
Tab. 1 : Zusammensetzung der Granulat-Mischungen für Mischungs-Fasern
Dabei wurden folgende Granulate verwendet: PET: Typ 51 , Fa. Hoechst, ηreι 1,84; PBT: Typ 1100 S, Fa. Nylstar, ηreι = 2,13 PTT: Technikumsprodukt, Fa. Degussa, ηrei = 2,21.
Alle hier angegebenen relativen Lösungsviskositäten resultieren aus Messungen im Lösungsmittelsystem Phenol/Tetrachlorethan 1 : 1 (m/m) mit Polymerkonzentrationen von lg/100 ml in Ubbelohde-Viskosimetern (Größe la, K ~ 0,05) bei 20°C. Die Hagenbach- Korrekturen wurden sowohl bei den Lösungen als und auch beim Lösungsmittel berücksichtigt.
Die Durchmischung der Granulatmischungen erfolgte in einem 100 dm3 Taumeltrockner der Fa. Henkhaus bei Umdrehungsgeschwindigkeiten von 6 Umdrehungen/Minute während des dem Spinnprozeß vorangehenden Trocknens. Getrocknet wurden die Granulatmischungen lh bei 105 °C, anschließend 10 h bei 160°C, bei einem End-Druck von 0,08 mbar. Anschließend wurde der Trockner innerhalb von 12h auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Druckausgleich erfolgte mit Reinststickstoff. Die Wassergehalte der getrockneten Polymere waren < 0,005% .
Schmelzspinnen:
Das Verspinnen der Polymermischungen erfolgte bei Temperaturen zwischen 295 °C (reines PET) und 265 °C (reines PBT und PTT) mit einem Spinnextruder (0 30 mm, L/D = 25) der Fa. Blaschke durch eine 24-Lochdüse. Zur Verbesserung der Schmelze-Homogenisierung war die Schneckenspitze mit einem dynamischen Mischteil, System Maddock/Le Roy und der sich anschließende Zylinderbereich mit zwei statischen Mischelementen, System Sulzer, versehen. Die Polymerschmelze wurde im Spinnkopf mittels einer Spinnpumpe dosiert und anschließend vor der Spinndüse filtriert. Die Aufwicklung erfolgte nach Präparierung unter Changierung mit einer frequenzgesteuerten Aufwickelgeschwindigkeit von 3500 m/min.
Als Spinnpräparation wurde eine wäßrige Emulsion aus 10% Dryfi RIL und 1 ,5 % Uka- nol R verwendet (von der Firma Schill und Seilacher, Böblingen). Die Spinntiter lagen zwischen 94 und 105 dtex. Dies entspricht einer Feinheit von 3,9 bis 4,4 dtex je Einzel- filament.
PET/PTT Spinntemperatur PBT/PTT Spinntemperatur
[% PTT] [°C] [% PTT] [°C]
0 295 0 265
10 295 10 265
30 280 30 265
50 275 50 267
70 272 70 270
90 270 90 270
100 265 100 265
Tab. 2: Spinntemperamren der Polymermischungen aus PET und PTT sowie PBT und PTT
Ver strecken: Die so erhaltenen Spinnfasern wurden mit einem Strecksystem der Firma Zinser (Ebers- bach/Fils verstreckt, das drei beheizbare Galetten und zwei dazwischen liegende Heizschienen besitzt. Die Streckfaktoren wurden so gewählt, daß die verstreckte Faser etwa 25 % Reißdehnung besitzt. Die Streckfaktoren lagen zwischen 1 ,45 (PET) und 1 ,32 (PTT) bzw. 1 ,2 (PBT/PTT-Mischungen), die Verstreckgeschwindigkeiten bei V = 200 bis 250 m/min. Die Strecktiter lagen zwischen 65 und 70 dtex, was einer Feinheit von
2,7-2,9 dtex je Einzelfilament entspricht.
Tab. 3: Parameter beim Streckprozeß
2. Textilmechanische Eigenschaften der unverstreckten und verstreckten Fasern und Messung der Restdehnungen εR an diesen Fasern
Die Messung dieser Daten erfolgte nach der Anpassung der Fasern an das Normklima von 65 % relativer Luftfeuchtigkeit bei 20°C nach DIN 53802-20/65 mittels einer Zugprüfmaschine nach DIN 51211 Teil 1 der Fa. Textechno vom Typ Statimat M. Die Ausgangsfeinheit der Fasern wird durch Auswiegen von je 100 m Faser bestimmt. Die Fasern werden dazu mit einer Weife L 232 der Firma Zweigle von der Spule abgezogen. Als Einspannlänge wird 200 mm und als Verformungsgeschwindigkeit 200 mm/min gewählt. Die Klemmbacken bestehen aus Vulkolan und eloxiertem Aluminium; der Luftdruck zur Erzeugung des Klemmdruckes beträgt 7 bar. Es werden je Probe 30 Messungen durchgeführt und der Mittelwert gebildet.
Die mechanischen Eigenschaften der Spinnfasern und der versteckten Fasern sind nachfolgend aufgeführt:
Tab. 4: Spinnfasern der PET/PTT-Mischungen
Tab. 5: Spinnfasern der PBT/PTT-Mischungen
Tab. 6: Verstreckte Fasern der PET/PTT-Mischungen
Tab. 7: Verstreckte Fasern der PBT/PTT-Mischungen
Die Restdehnungen der Fasern wurden auf der Zugprüfmaschine Statimat M der Fa. Textechno mit folgenden Parametern gemessen:
Einspannlänge: 250 mm
Prüfgeschwindigkeit: 50 mm/min
Nachregelgeschwindigkeit: 250 mm/min
Vorspannkraft: 3 cN (0,025 cN/tex)
Klemmbacken: Vulkolan
Zahl der Zyklen: 10
Wartezeit nach dem Entlasten: 5 Minuten
Zahl der Prüfungen: 2, mit Mittelwertsbildung
Die Figur 1 zeigt den schematisierten Zugkraft F-Dehnungszyklus nach DIN 53835 Teil 3, d.h. die schematische Darstellung eines Dehnungszyklus mit den eingezeichneten Dehnungen: εo - Gesamt-Dehnung εu - Elastische Dehnung εR - Restdehnung
Bei dem PBT/PTT-Mischungsfasern wurden folgende Rest-Dehnungen gefunden:
Tab. 8: Rest-Dehnungen εR der PBT/PTT-Mischungsfasern nach 5 %- und 10% -Gesamtdehnung εc nach dem 1.-, 5.- und 10.- Zyklus.
Im Gegensatz zu den nachfolgenden PET/PTT-Mischungsfasern erweisen sich die Restdehnungen εR für die 5 %- und 10%-Gesamt-Dehnungszyklen der PBT/PTT-Mischungsfasern als unabhängig von der Zusammensetzung der Mischung.
Die Ergebnisse der Rest-Dehnungsbestimmungen aus den Zugkraft-Dehnungsbeanspruchungen für die PET/PTT-Mischungsfasern sind in den Tabellen 9 und 10 enthalten:
Tab. 9: Rest-Dehnungen εR der PET/PTT-Mischungsfasern nach 5 % -Gesamtdehnung εo nach dem 1. , 5. und 10. Zyklus
Tab. 10: Rest-Dehnungen R der PET/PTT-Mischungsfasern nach 10% -Gesamtdehnung εc nach dem 1.. 5. und 10. Zyklus
Wie aus den Meßergebnissen zu ersehen ist, tritt hierbei überraschenderweise bereits ab 10 Gew. %-PTT-Anteil in den verstreckten PET/PTT-Mischungs-Fasern ein sehr ausgeprägtes Absinken der Rest-Dehnung R auf. Dieses Absinken der Rest-Dehnungswerte R ist weitaus stärker ausgeprägt, als es einem dem Gew. % -Anteil des PTT in den PET/PTT-Mischungsfasern proportionalem Absinken entspricht. Die Figur 2 verdeutlicht diesen Sachverhalt graphisch. Es sind die gefundenen Restdehnungen R der PET/PTT- Mischungsfasern nach 5 % Gesamtdehnung nach dem ♦ 1. Zyklus, ■ 5. Zyklus, Δ 10. Zyklus ( — Linie) und einem der Zusammensetzung proportionalem Verlauf (- - - Linien) dargestellt. Diese außergewöhnlich geringe Restdehnungen sind besonders vorteilhaft bei Verwendungen, bei denen es auf gute Spannkraft bzw. Wiederholung ankommt, wie bei der Verwendung in Teppichen, Gestricken und Geweben.
3. Färbeversuche mit den PET/PTT- und PBT/PTT-Mischungs-Fasern
Substrate:
Der Einsatz von Faserflocke hat den Nachteil, daß sich die Fasern verknoten können und dann nicht mehr gleichmäßig von der Färbeflotte umspült werden können. Die daraus erhaltenen unegalen Färbungen können zur Bestimmung des Farbstoffgehalts nicht herangezogen werden. Die Färbeversuche wurden daher mit Gestricken aus verstreckten Fa- sern durchgeführt. Zur Herstellung der Gestricke diente eine Rundstrickmaschine vom Typ Elba der Maschinenfabrik Lucas.
Damit die Strecktiter und somit die Faserdurchmesser der zu färbenden Fasern vergleichbar sind, wurden wegen den unterschiedlichen Streckfaktoren verschiedene Spinn- titer gewählt. Die Fasern wurden nach dem Stricken auf einer Rundstrickmaschine gewaschen, um die beim Stricken aufgetragene Präparation zu entfernen.
Vorbehandlung:
Zur Entfernung der Spinnpräparation wurden die Gestricke wie folgt gewaschen:
Apparat: Mathis LAB Jumbo Jet mit Waschtrommel Temperatur: 30 °C
Dauer: 60 min
Waschlauge: 1 g/1 Kieralon EDB der Bayer AG Flottenverhältnis : 1 : 10
Zur Vermeidung des Schrumpfes beim Färben und zur Verbesserung der Formstablität der Gestricke wurden diese bei 180°C eine Minute lang thermo fixiert. Dabei werden die beim Verstrecken entstandenen Spannungen in der Faser relaxiert.
Farbstoffe: Es wurden zwei Dispersionsfarbstoffe ausgewählt, die sich hinsichtlich ihres Diffusionskoeffizienten deutlich unterscheiden:
C.I. Disperse Blue 139 (Mono-Azofarbstoff Resolinmarineblau GLS der Bayer AG): D = 0,8 • 10"10 cm2 s"1
C.I. Disperse Red 60 (Antrachinonfarbstoff Resolinrot FB der Bayer AG): D = 3.4 « lO^ cn s"1
Zur quantitativen Bestimmung der Farbstoffaufnahme muß der Extinktionskoeffizient des reinen Farbstoffes bekannt sein. Die Reinigung der oben genannten Dispersionsfarbstoffe wird bei E.M. Schnaith (Dissertation 1979, Uni. Stuttgart) ausführlich dargestellt.
Die Färbetemperaturen wurden im Bereich zwischen 70 und 130°C variiert. Die Färbung wurde immer bei 35 °C begonnen und die Aufheizrate so gewählt, daß die Färbetemperatur nach 45 min. erreicht wurde. Nach einer Färbedauer von 60 min. wurde mit einer Abkühlrate von 1 K/min. auf eine Badtemperatur von 40°C abgekühlt.
Färbebedingungen : Apparat: Ahiba Polymat Färbedauer: 60 min. Flottenverhältnis: 1 :50
Flotte: 0,4 g/1 Farbstoff (2 % ige Färbung) 0,75 g/1 Avolan IS der Bayer AG 1-2 Tropfen 30% ige Essigsäure (zum Einstellen von pH 5-6)
Reduktive Nachbehandlung:
Zur Entfernung des Farbstoffes, der sich auf der Faseroberfläche abgelagert hat, wurden die Färbungen reduktiv nachbehandelt. Die Aufheizrate der Reduktionsflotte betrug 2
K/min. , die Abkühlrate 1 K/min.
Reduktionsbedingungen : Apparat: Ahiba Polymat
Temperatur: 70 °C
Dauer: 20 min.
Flottenverhältnis : 1 : 50
Flotte: 2 g/1 Natriumdithionit 4 ml/1 32,5 Gew. -% ige Natronlauge
0,75 g/1 Levegal HTN der Bayer AG
Farbstoffaufnahme :
Zur Bestimmung der Farbstoffaufnahme wurden die bei unterschiedlichen Temperaturen gefärbten Fasern mit Chlorbenzol extrahiert. Die Extrakte wurden auf ein definiertes Volumen verdünnt und die Extinktionen der Lösungen mit Hilfe eines UV-VIS Spektralphotometers vom Typ Lambda 7 der Bodenseewerke Perkin Eimer bestimmt. Aus der Extinktion der Extraktionslösung bei der charakteristischen Wellenlänge. C.I. Disperse Blue 139 bei 604 nm, C.I. Disperse Red 60 bei 516 nm
kann mit Hilfe der entsprechenden Eichgerade der Farbstoffgehalt bestimmt werden. Das angewandte Färbeverfahren mit Auswertung wurde von HJ.L. Traub ausführlich (Dissertation, Uni Stuttgart, 1994) beschrieben.
Die maximal bestimmbare Farbstoffaufnahme liegt bei etwa 95 % der maximal möglichen Farbstoffaufnahme, da die Faserproben vor der Extraktion reduktiv nachbehandelt werden. Dabei wird der auf der Faseroberfläche anhaftende Farbstoff reduktiv zerstört und der maximal bestimmbare Farbstoffgehalt dadurch erniedrigt.
Tab. 11 : Farbstoffaufnahme (Disperse Blue 139) der PET/PTT-Mischungen in Abhängigkeit von der Färbetemperatur (maximal: 4,4 g/kg)
Tab. 12: Farbstoffaufnahme (Disperse Blue 139) der PBT/PTT-Mischungen in Abhängigkeit von der Färbetemperatur (maximal: 4,4 g/kg)
Tab. 13: Farbstoffaufnahme (Disperse Red 60) der PET/PTT-Mischungen in Abhängigkeit von der Färbetemperatur (maximal: 5,9 g/kg)
Tab. 14: Farbstoffaufnahme (Disperse Red 60) der PBT/PTT-Mischungen in Abhängigkeit von der Färbetemperatur (maximal: 5,9 g/kg)
Aus den Farbstoffaufnahmen für die Dispersionsfarbstoffe Disperse Blue 139 und Disperse Red 60 durch die PET/PTT- und PBT/PTT-Mischungsfasern wird überraschenderweise deutlich, daß sich mit diesen Mischungsfasern drucklose und carrierfreie Färbungen bei Färbetemperaturen im Bereich zwischen 70 und 100°C relativ höhere Farb- stoff-Aufnahmen als bei den reinen PBT- und PTT Fasern erzielen lassen. Die Maxima der Farbstoffaufnahmen liegen in den Mischungsbereichen von 30-70% und die nahezu die Hochtemperatur- Farbstoffaufnahmewerte erreichen.
HT-Färbungen zwischen 100 und 130°C führen nur zu unwesentlich höheren Farbstoff- aufnahmen im gesamten Mischungsbereich X 0% < X < 100% . Diese können jedoch nicht mehr drucklos in offenen Systemen durchgeführt werden.
Die erhaltenen Filamentgarne wurden zum einen auf einem Strecksystem der Firma Zinser (Ebersbach/Fils) verstreckt, das drei beheizbare Galletten und zwei dazwischen- liegende Heizschiene besitzt. Hierbei wird keine Drehung erteilt. Zum anderen wurde die
Verstreckung auf einem Verstrecksystem der Firma Dienes Apparatebau (Mühlheim/Ruhr) durchgeführt, wobei eine Schutzdrehung mit einem Drehungsbeiwert α von etwa 1 erzeugt wurde. Die Streckfaktoren wurden so gewählt, daß eine Reißdehnung von 25 % vorliegt.
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