DE3502509A1 - Verfahren zur behandlung von polyaramidfasern - Google Patents
Verfahren zur behandlung von polyaramidfasernInfo
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Description
P 82 P 100
Anmelder; Professional Chemical & Color, Inc., 101 East Tyler, Dalton,
Georgia 30721, U.S.A.
Georgia 30721, U.S.A.
Erfindung; Verfahren zur Behandlung von Polyaramidfasern
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Färben und Bedrucken von Polyaramidfasern
und auf daraus hergestellte Produkte. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Behandlung der Faser vor dem Färben oder Bedrucken.
Polyaramidfasern sind auch unter dem Namen aromatische Polyaramidfasern mit
hohem Molekulargewicht bekannt und in der US-PS 4,198,494 beschrieben. Sie werden unter den Handelsmarken NOMEX und KEVLAR von E.I.du Pont de Nemours
und Co. verkauft und unter der Handelsmarke CONEX von der japanischen Firma TeiJin Corp.. Gewebe aus diesen Fasern sind außergewöhnlich fest und haltbar;
außerdem sind sie in hohem Maße feuerresistent. Wegen dieser Eigenschaften
erfreuen sich Polyaramidfasern einer wachsenden Popularität auf dem Gebiet der Schutzkleidung und auf anderen Gebieten, wo schützende Gewebe benötigt werden.
Solche Fasern sind jedoch nur schwer zu färben und diese negative Eigenschaft hat
ihre noch weitere Einführung am Markt behindert. Eine nun genützte Möglichkeit
schließt ein, daß die Faser oder ein entsprechendes Gewebe mit einem Lösungsmittel
in Berührung gebracht wird, beispielsweise Azetophenon, Azetanilid oder Methylbenzonat, um die Faser aufzublähen. In diesem Zustand wird die Faser mit
einem kationischen Farbstoff in Berührung gebracht, dessen Träger üblicherweise ein Lösungsmittel ist. Infolge des aufgeblähten Zustandes der Faser dringt der
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Farbstoff in sie ein, wobei dieser Verfahrensschritt durch die Anwendung erhöhter
Temperatur unterstützt wird, beispielsweise 2120F und mehr. Polyaramidfasern,
die auf diesem Wege mit kationischen Farben gefärbt sind, verblassen sehr rasch,
wenn sie der Sonne ausgesetzt werden und sind beim Waschen wenig farbecht, was
sie für viele Endverarbeitungen unanwendbar macht.
Um diesem Problem zu begegnen, wenden die Hersteller manchmal Lösungefärben
an, wobei während der Herstellung der Fasern dem geschmolzenen Polymer ein Pigment zugefügt wird. Lösungsgefärbte Fasern sind jedoch sehr teuer, was ihre
komerzielle Anwendung einschränkt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Probleme zu lösen durch den
Vorschlag eines Verfahrens, bei dem Polyaramidfasern mit anionischen Farben gefärbt oder bedruckt werden können, beispielsweise Säurefarben, säurepremetaHieierten
Farben und Direktfarben. Jeder dieser Farbstoffe ergibt eine größere
Farbechtheit, wenn er dem Licht ausgesetzt wird, nachdem er Polyaramidfasern
zugefügt worden ist, als es bei kationischen Farben der Fall ist. Tatsächlich sind
manche Farben dieser Farbengruppe mehr als 400% lichtechter, als kationische Farben.
Nach einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll ein Verfahren der Vorbehandlung
von Polyaramidfasern für das Färben der Fasern vorgeschlagen werden, um
Farbbereiche in einer Faser zu schaffen, die mit anionischen Farben reagieren können.
Weitere, mit der Erfindung gelöste Probleme sowie Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus deren nachfolgenden näheren Beschreibung.
Polyaramidfasern haben eine sehr geringe Affinität gegenüber anionischen Farben
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selbst dann, wenn sie durch ein starkes Polarlösungsmittel, beispielsweise Azetophenon,
bei sehr hoher Temperatur, z.B. 26O0F, aufgebläht worden sind. Deswegen
wird derzeit in die Faser eine kationische Farbe eingeführt, während die Faser
aufgebläht ist. Wie jedoch oben ausgeführt wurde, haben Polyaramidfasern, wenn sie mit kationischen Farben gefärbt sind, eine nur geringe Farbechtheit bzw.
Farbbeständigkeit, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt oder gewaschen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Polyaramidfasern oder aus solchen
Fasern oder Garnen gefertigte Gewebe aufgebläht. Im aufgeblähten Zustand wird in
die Faser eine Substanz eingeführt, die in der Lage ist, eine sehr feste chemische
Bindung mit einer anionischen Farbe einzugehen. Der Faser wird es dann
ermöglicht, in ihren Ausgangszustand zurückzuschrumpfen und dabei die Farbsubstanz
einzuschließen. Auf diesem Wege weist die Faser eingefärbte Bereiche auf, die in der Lage sind, eine Bindung mit anionischen Farben einzugehen, so daß die
Faser mit anionischer Farbe gefärbt oder bedruckt werden kann.
Während an sich jedes Material zur Verwendung als das Haften der Farbe
verbessernde Substanz verwendet werden kann, sofern es in der Lage ist, eine feste
chemische Bindung mit anionischen Farben einzugehen, haben sich bestimmte Amine und substituierte Amine als besonders gut brauchbar erwiesen. Diese Amine
können aliphatische Amine der allgemeinen Strukturformel
H2N - (CH2)x - NH2 oder
sein, oder sie können aromatische Amine mit folgender Strukturformel sein
- Ar - NH2 oder R1N - Ar - NR
worin bedeuten R und R1 beliebige aliphatische oder aromatische Substitutionen
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(Austauschstoffe) und χ die Anzahl von Methylgruppen. *~ w ^
Beispiele aliphatischer Amine, die sich in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung
als besonders brauchbar erwiesen haben, sind Hexamethylendiamine:
HHHHHHH H
NIlIIlI /
N-C-C-C-C-C-C-N
/ ι ι ι ι ι ι \
HHHHHHH H
und Hexamethylentetramlne
H-N HHHH NH9
2 N I I I I / l
C-C-C-C-C-C
/ ι ι ι ι \
H2N HHHH NH2
Ein Beispiel für ein aromatisches AmIn, das sich als gut brachbar erwiesen hat, ist
o-Phenylendi amin:
Das Aufblähen der Polyaramidfasern kann in jeder geeigneten Weise durchgeführt
werden, beispielsweise dadurch, daß die Faser mit einem stark polaren Lösungsmittel
in Kontakt gebracht wird. Es ist zweckmäßig, die Faser aufzublähen und
gleichzeitig die die Farbhaftung verbessernde Substanz in die Faser einzuführen,
indem die Faser mit einer Lösung mit der Farbhaftung verbessernden Substanz und dem Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird. ,
Deshalb kann jedes Lösungsmittel zur zweckmäßigen Durchführung der Erfindung
verwendet werden, das in der Lage ist, die Polyaramidfaser zum Aufblähen zu bringen und die gewählten Amine zu lösen oder es können andere die Farbhaftung
verbessernde Substanzen verwendet werden. Lösungsmittel wie Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und Dimethylazetamid können mit Erfolg verwendet werden.
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Die Lösung sollte von einem bis zu fünfzig Teilen der die Farbhaftung verbessernden
Substanz und von 99 bis 50 Teilen des Lösungsmittels enthalten. Es kann notwendig sein, eine geringere Menge eines Netzmittels zu verwenden. Polyaramid
in der Form von Fasern, Garn oder Gewebe werden in die Lösung eingetaucht, um
ein Aufblähen der Fasern zu bewirken und die die Farbhaftung verbessernde Substand in die Faser eindringen zu lassen. Das Aufblähen beginnt sofort nach dem
Eintauchen, wie auch das Eindringen der die Farbhaftung berbessernden Substanz in
die Faser entsprechend unmittelbar beginnt. Auf diese Weise führt jede Eintauchzeit zu einem Ergebnis. Es hat sich andererseits als nicht nützlich
erwiesen, die Eintauchzeit über etwa 30 Minuten hinaus zu verlängern. Die Menge der die Farbhaftung verbessernden Substanz, die von der Faser, während sich diese
in der Lösung befindet, aufgenommen wird, ist von folgenden Faktoren abhängig:
(1) der Konzentration der die Farbhaftung verbessernden Substanz in der Lösung;
(2) der Zeitdauer, während der die Faser der Einwirkung der Lösung ausgesetzt ist
und
(3) der Temperatur der Lösung.
Je höher die Konzentration der die Farbhaftung verbessernden Substanz ist, je
länger die Einwirkungszeit ist und je höher die ProzeQtemperatur ist, desto mehr
wird die die Farbhaftung verbessernde Substanz aufgenommen werden.
Ist die Faser getrocknet, so schrumpft sie in ihren Ausgangszustand zurück, wobei
die die Farbhaftung verbessernde Substanz in die Faserstruktur eingeschlossen bleibt und demzufolge Bestandteil der Faser wird.
Ein Beispiel einer bevorzugten Vorbehandlung gemäO der Erfindung ist folgendes:
Es wurde eine Lösung vorbereitet, die folgende Bestandteile enthielt:
Es wurde eine Lösung vorbereitet, die folgende Bestandteile enthielt:
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89 Teile Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel
10 Teile Hexamethylendiamin als das Haften der Farbe verbessernde
Substanz
1 Teil Äthylenoxidbase als Netzmittel.
Ein Polyaramidfasergewebe würde durch die Lösung bewegt, wobei die Lösung
Raumtemperatur hatte und die Bewegungsrate 8 yards/Minute betrug, so daG jede
Flächeneinheit des Gewebes etwa 15 bis 20 Sekunden lang in die Lösung eingetaucht
war. Das befeuchtete Gewebe wurde zwischen zwei Preßrollen hindurchbewegt, die auf das Gewebe mit einer Kraft von 2,5 Tonnen einwirkten, um die von dem
Gewebe aufgenommene Feuchtigkeit auf 75-80% zu verringern, d.h. daG nach dem Durchgang des Gewebes durch das Rollen- bzw. Walzenpaar die Im Gewebe
verbliebene Feuchtigkeit noch etwa 75-80% des Gesamtgewichtes des feuchten
Gewebes betrug. Danach wurde das Gewebe bei einer Temperatur von 25O0F
getrocknet, bis es knochentrocken war.
Dimethylsulfoxid und Hexamethylendiamin sind bevorzugte Lösungsmittel bzw.
Haftverbesserungssubstanzen, weil sie vollständig zuverlässig, einfach zu handhaben
und im Handel ohne weiteres erhältlich sind. Die bevorzugte Konzentration von 10% Amtn ergibt ein gutes Ergebnis bei Raumtemperatur, so daß eine Erhitzung
der Lösung nicht notwendig i3t.
Nachdem ein Polyaramidprodukt in der oben beschriebenen Weise vorbehandelt ist,
kann es erfolgreich unter Verwendung einer anionischen Farbe, d.h. eines Säurefarbstoffes, einer Säuremetallkomplexfarbe oder eines ausgewählten Direktfarbstoffes
gefärbt werden. Das Färben selbst kann in an sich üblicher Weise erfolgen, unabhängig davon, ob es sich um ein Färben in der Faser (stock dyeing of
fibres), das Strang- oder im Paketfärben (skein or packing dyeing) von Garnen, das
stückweise Färben (ploco dyeing) von Gnweben odor um dan Redrurkon (printing)
van finwohmi hmulrilt.
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25. Januar 1985
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Wird eine Polyaramidfaser, die ein Amin als Farbstoffhaftverbeseerungssubstanz
enthält, mit einem anionischen Farbstoff oder einer Druckpaste in Berührung gebracht, so nehmen die Stickstoffgruppen des Amins eine kationische Ladung auf.
Diese Amingruppen sind demzufolge verfügbar, um eine feste ionische Verbindung
mit der Säure oder dem anionischen Farbstoff im Farbbad einzugehen. Die Reaktion
kann wie folgt dargestellt werden:
(AmIn) (Farbstoff) (ionische Reaktion) (Salz)
Für den vorliegenden Zweck ist ein anionischer Farbstoff als ein Farbstoff
definiert, der eine oder mehrere sulfonische Säuregruppen enthält, die als die Säure
oder als das Natrium- oder andere Salze oder als sulfonische Säure vorliegen.
Beispiele für Farbstoffe, die mit Polyaramicfasern nach deren erfindungsgemäer Vorbehandlung zu reagieren vermögen sind wie folgt:
Säurefarbstoff: Acid green 25,61570, Alizarine fast green G
NaO3S
NaO3S
Säuremetallkomplexfarbstoff: C.I. acid violet 78, irgalan violet DC(C-G)
Säuremetallkomplexfarbstoff: C.I. acid violet 78, irgalan violet DC(C-G)
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25. Januar 1985
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SO2CH3
Direktfarbstoff: CI. direct yellow 59, primuline NaO3S
Die Erfindung wurde in einer bevorzugten, trotzdem beispielhaften Form beschrieben.
Im Rahmen der Patentansprüche sind deshalb Abwandlungen in einem relativ groQen Bereich möglich.
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Claims (1)
- P 82 P 100Anmelder; Professional Chemical & Color, Inc., 101 East Tyler, Dalton,
Georgia 30721, U.S.A.Bezeichnung derErfindung; Verfahren zur Behandlung von PolyaramidfasernPatentansprüche;1. Verfahren zur Behandlung von Polyaramidfasern, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte;Aufblähen der Faser,Einführen einer Substanz in die aufgeblähte Faser, die in der Lage ist, eine ionische Bindung mit einem anionischen Farbstoff einzugehen undSchrumpfen der Faser, um die genannte Substanz in die Faser zu Jinkorporieren. „2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser mit einem Lösungsmittel zum Blähen gebracht wird.3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und Dimethylazetamid.4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die aufgeblähte Faser einzuführende Substanz ein Amin oder ein substituiertes Amin ist.2r>. Januar 1985'>. Vnrfnhrnn nrtt'h Anipnirh <1, ilmliicrh tttiKnMHiplrhttf I, ifttli ilno Aintn itilni- iln« nul>nl.lfiil»irtH Arnln nlim «UphutIhcIui Vorliliulutu) <lnr fillrjamelnen f ormeiH9N - (CH9) - NH9 oder R1N - (CH9) - NR ist, worin bedeuten R und R1 beliebige aliphatische oder aromatische Substitutionen und χ die Anzahl der Methylgruppen.6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Amin oder dassubstituierte Amin eine aromatische Verbindung der allgemeinen Formel H9N - Ar - NH„ oder R'N - Ar - Nr ist, worin bedeuten R und R1 eine beliebige aliphatische oder aromatische Substitution.7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser nach dem Schrumpfen einem anionischen Farbstoff ausgesetzt wird.8. Verfahren zur Behandlung von Polyaramidfasern, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:Einwirken eines Lösungsmittels auf die Faser, um diese aufzublähen,
Einwirken eines Amins oder eines substituierten Amins auf die aufgeblähte Faser, so daß das Amin in die Faser eindringt, wobei ein Amin ausgewählt ist, das in der Lage ist, eine ionische Bindung mit einem anionischen Farbstoff einzugehen und
Trocknen der Faser, um das Amin in ihr einzuschließen.9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Herstellung einer Lösung aus dem Amin oder substituierten Amin des Lösungsmittels und anschließendes gleichzeitiges Einwirken des Lösungsmittels und des Amins auf die Faser durch Einwirken der Lösung auf die Faser.P 82 P 10025. Januar 1985BAD ORIGINAL10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 1 bis 50 Anteile Amin oder substituiertes Amin und 99 bis 50 Anteile Lösungsmittel enthält.11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 10% Amin oder substituiertes Amin enthält.P 82 P 100
25. Januar 1985
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