DE1123284B

DE1123284B - Verfahren zum Stabilisieren von Polyesterfasern gegen die Einwirkung von ultraviolettem Licht

Info

Publication number: DE1123284B
Application number: DEG27117A
Authority: DE
Inventors: David Irwin Randall
Original assignee: General Aniline and Film Corp
Current assignee: GAF Chemicals Corp
Priority date: 1958-05-26
Filing date: 1959-05-23
Publication date: 1962-02-08
Also published as: FR1235365A; GB852977A; CH372273A; CH7348659A4; GB867262A; FR1225257A; US2920978A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um Polyesterfasern gegen Abbau durch Einwirkung von ultraviolettem Licht zu stabilisieren.

Neben Fäden oder Fasern aus Polyamid unterliegen auch solche aus Polyäthylenterephthalat einem Abbau, wenn sie Sonnenlicht ausgesetzt werden. Dieser Abbau zeigt sich in einem Festigkeitsverlust und in einer Verminderung der molekularen Kettenlänge (durch die Viskosität von Lösungen gemessen). Einzelne Arten von Polyesterfasern zeigen eine unterschiedliche Widerstandsfähigkeit gegenüber Sonnenlicht; es wurde jedoch im allgemeinen festgestellt, daß Polyesterfasern weniger widerstandsfähig sind als Cellulosefasern, Baumwolle und Kunstseide. Der Zerfall im ultravioletten Licht scheint durch eine Oxydation bewirkt zu werden, und für eine derartige Reaktion ist die Anwesenheit von Sauerstoff entscheidend. Verschiedene Farbstoffe erhöhen bzw. verringern die Zerfallsgeschwindigkeit; es ist bisher nicht möglich, gute und schlechte Farbstoffe zu klassifizieren. Werden Polyesterfasern der direkten Einwirkung des Sonnenlichtes ausgesetzt, so verlieren sie nach einer Belichtungszeit von 500 bis 600 Stunden etwa 60% ihrer Festigkeit. Dieser Verlust entspricht etwa dem bei Baumwolle auftretenden Festigkeitsverlust, er ist jedoch geringer als der der Seide und Acetatseidefasern.

Eine gute Widerstandsfähigkeit der Polyesterfasern gegen photochemische Zersetzung oder Abbau ist festgestellt worden, wenn die Fasern hinter Glasscheiben belichtet werden, da dann der Teil des Spektrums, der den Zerfall verursacht, ausgeschieden wird. Polyesterfasern eignen sich daher für Gardinen und Möbelstoffe und zeigen dabei eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber gefiltertem Sonnenlicht. Bei Verwendung der Polyesterfasern außerhalb des Hauses lassen sich derartige Schutzmaßnahmen jedoch nicht durchführen. Es ist bekannt, verschiedene organische Verbindungen, die Lichtstrahlen zwischen 290 und 3700 ηιμ absorbieren können, auf Unterlagen in einer filmbildenden Firnislösung aufzutragen; besonders geeignet sind verschiedene Dioxybenzophenone, die daher zur Stabilisierung transparenter Kunststoffe gegen die abbauende Wirkung ultravioletter Strahlen verwendet werden.

Es ist ferner bekannt, daß bei Verwendung von 2,5-Dioxybenzophenon als Schutzmittel für polymere Vinylidenchloridprodukte eine starke Verfärbung durch ultraviolettes Licht des Produktes eintritt. Das 4,4'-Isomere ist für den gleichen Zweck unwirksam; auch die 2,2'- und 2,4'-Isomeren zeigen als Absorptionsmittel für ultraviolette Strahlen nur eine geringe Verfahren zum Stabilisieren von Polyesterfasern gegen die Einwirkung von ultraviolettem Licht

Anmelder:

General Aniline & Film Corporation, New York, RY. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte, Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 26. Mai 1958 (Nr. 737 551)

David Irwin Randall, New Vernon, N. J. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Wirksamkeit. Das letztgenannte Isomere ist in Filterüberzügen, welche aus einen Celluloseester enthaltenden Lacken hergestellt wurden, unwirksam, da die Grenze des Filters bei etwa 290 ΐημ liegt, d. h., daß das Isomere kein ultraviolettes Licht über 330 πιμ absorbiert, so daß dieses Isomere enthaltende Filter praktisch das gesamte, normalerweise in Meereshöhe im Sonnenlicht enthaltene ultraviolette Licht durchlassen.

2,2'-Dioxybenzophenon besitzt in bestimmten transparenten Kunststoffen nur einen begrenzten Wert. Obgleich es den physikalischen Zerfall der Kunststoffe und der anderen Materialien, denen es einverleibt wird, verhindert, bietet es keinen wirksamen Schutz gegen Verblassen (»fading«) durch ultraviolettes Licht. Diese Verbindung stellt daher als Schutzmaterial gegen ein Verblassen durch ultraviolettes Licht nicht zufrieden, wenn sie praktisch farblosen Kunststoffen, Harzen, filmbildenden Materialien, gefärbten Textilien u. dgl. zugegeben wird. In einigen Fällen verfärben sich die farblosen Kunststoffe, die mit diese Verbindung enthaltenden Materialien überzogen sind, nach einigen Monaten; gefärbte Kunststoffe selbst zeigen Farbumschlag, und in einigen Fällen ist dem gefärbten Gegenstand überhaupt kein Schutz gegen die Einwirkung des ultravioletten Lichtes erteilt.

209 508/304

3 4

Alle obengenannten Nachteile sind auf die Neigung Patentschriften 2 686 812 und 2 693 492 beschriebenen der verwendeten Dioxybenzophenone zurückzuführen, Verfahren hergestellt.

sich intramolekular zu ändern oder an einer ehe- Die Lösung von 2,2'-Dioxy-4,4'-dialkoxybenzo-

mischen Reaktion, wie z. B. einer Oxydation, teil- phenon oder 2,2',4-Trioxy-4'-alkoxybenzophenon in zunehmen, wodurch ihre Adsorptionsfähigkeit beein- 5 Diäthylenglykol wird bei 170 bis 185 ⁰C, vorzugsweise flußt wird. Daher sind die obengenannten Dioxy- bei 182⁰C, auf das Gut 5 bis 15 Sekunden einwirken benzophenone für Textilfasern, insbesondere Poly- gelassen. Nach Abquetschen, Spülen und Seifen kann esterfasern, bisher nicht verwendet. das Gut getrocknet und auf übliche Weise verarbeitet

Es wurde gefunden, daß, um als Schutzmittel für werden. Die Konzentration der Lösung an Benzoultraviolette Strahlen bei Polyesterfasern wirksam zu io phenonen kann zwischen 0,5 und 3 Gewichtsprozent machen, diese Verbindungen auf gleiche Weise wie oder mehr variieren. Jede beliebige Konzentration Farbstoffe aus einem flüssigen Bad auf die Polyester- innerhalb dieses Bereiches reicht aus, um die behanfasern aufgebracht werden müssen. Eine Lösungs- delte Polyesterfaser zu stabilisieren,
behandlung der Polyesterfasern mit den bekannten Die kontinuierliche Ausrüstung von Garnen oder

Dioxybenzophenonen und ihren Isomeren in orga- 15 Stapelfasern ist möglich,
nischen Lösungsmitteln, wie z. B. Alkohol, Aceton

usw., ist aber nicht zweckmäßig bzw. erfolgreich, Beispiel 1

besonders dann, wenn die behandelten Fasern an- 2 g 2,2'-Dioxy-4,4'-dimethoxybenzophenon werden

schließend aus wäßriger Flotte gefärbt werden. Der in 200 Teilen Diäthylenglykol gelöst. Die Lösung Film bzw. die Oberflächenabsorption der genannten 20 wird auf 182°C erhitzt und dann 10 Teile Polyester-Absorptionsverbindungen für ultraviolettes Licht wird faser 12 Sekunden bei 182° C in die Lösung einnämlich durch das Farbbad abgelöst, dispergiert oder getaucht, abgequetscht, in Wasser gespült und geseift, ungleichmäßig auf dem Garn oder den Stapelfasern Die geseifte Faser wird wieder in Wasser gespült, ausgeflockt. Außerdem besitzen die Dioxybenzo- getrocknet und ein Teil derselben 600 Stunden einem phenone und deren Isomere keine Substantivität 25 Fadeometertest unterworfen. Nach dem Test zeigt für Polyesterfasern. sich, daß die Faser weder vergilbt war noch einen

Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile Abbau erlitten hat.
behoben werden können, wenn bestimmte Oxybenzo-

phenone bei bestimmten Temperaturen als Lösung Beispiel 2

in Diäthylenglykol verwendet werden. 30 Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt,

Erfindungsgemäß werden Fäden oder Fasern aus wobei jedoch an Stelle von 2 Teilen 2,2'-Dioxy-Polyestern gegen ultraviolettes Licht dadurch stabili- 4,4'-dimethoxybenzophenon 2 Teile 2,2'-Dioxy-4,4'-disiert, daß man das Gut mit einer 0,5- bis 3%igen propoxybenzophenon verwendet werden. Die Stapel-Lösung eines 2,2'-Dioxy-4,4'-dialkoxybenzophenons faser zeigt nach 600 Stunden Belichtung im Fadeometer oder 2,2',4-Trioxy-4'-monoalkoxybenzophenons in Di- 35 keine Vergilbung oder molekularen Abbau,
äthylenglykol bei einer Temperatur von 170 bis 185 ⁰C

behandelt. Zum Beispiel beläßt man das Gut im Beispiel 3

genannten Temperaturbereich kurze Zeit, wie 5 bis Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt,

15 Sekunden, in der Lösung. Während der Behandlung wobei jedoch das 2,2'-Dioxy-4,4'-dimethoxybenzodringt die Lösung gleichmäßig in die Fasern ein, 40 phenon durch eine äquivalente Menge 2,2'-Dioxydann wird das Gut abgequetscht, in Wasser gespült 4,4'-diamyloxybenzophenon ersetzt wird. Es wird und gegebenenfalls geseift. Der neue und unerwartete das gleiche Ergebnis wie im Beispiel 1 erhalten.
Effekt dieser Behandlung besteht darin, daß das

ultraviolettes Licht absorbierende Benzophenon voll- Beispiel 4

ständig in den Fäden der Faser gelöst wird. So 45 Es werden 3 Teile 2,2',4-Trioxy-4'-methoxybenzobehandelte Polyesterfasern können mit jedem beliebi- phenon in 200 Teilen Diäthylenglykol aufgelöst. Die gen Farbstoff, der eine Affinität für die Faser zeigt, Lösung wird auf 182° C erhitzt und 15 Teile PoIybehandelt werden, wodurch nicht nur die Faser, esterfaser 10 Sekunden bei 182 ⁰C in die Lösung sondern auch der Farbstoff gegen Zersetzung durch eingetaucht, aus derselben entfernt, abgequetscht, ultraviolette Strahlen geschützt wird. Dieser Schutz 50 gespült und geseift. Die geseifte Faser wird in ein wird sogar auf solche Farbstoffe ausgedehnt, von wäßriges Farbbad gegeben, welches als Farbstoff denen bekannt ist, daß sie die Zersetzungsgeschwindig- l-Amino-4-anilinoanthrachinon enthält, und das Farbkeit beeinflussen. bad wird IV₂ Stunden zum Sieden erhitzt. Nach dem

Erfindungsgemäß geeignete Dioxybenzophenone Spülen und Seifen wird die Faser getrocknet. Die haben die folgende allgemeine Formel: 55 gefärbte Faser wird 55 Stunden in einem Fadeometer

belichtet. Es zeigt sich, daß die Faser die gleiche

HO ο OH blaue Farbe aufwies, was im Vergleich mit einer Poly

esterfaser, die mittels des gleichen Verfahrens gefärbt Q η ist, jedoch kein 2,2',4-Trioxy-4'-methoxybenzophenon

¹ 60 enthielt, eine bemerkenswerte Lichtechtheit erkennen

läßt.

in der R für ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- _B · 15

gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie z. B. eine ^e

Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, Es werden 2 Teile 2,2',4-Trioxy-4'-äthoxybenzo-

Amyl- oder Isoamylgruppe, und R₁ für einen Alkylrest 65 phenon in 200 Teilen Diäthylenglykol gelöst. Die des gleichen Wertes wie R steht. Lösung wird auf 180⁰C erhitzt, und es werden lOTeile

Die durch die vorstehende Formel gekennzeich- Polyesterfaser 8 Sekunden bei 18O⁰C in die Lösung neten Verbindungen werden gemäß den in den USA.- eingetaucht, abgequetscht, gespült und getrocknet.

Die trockene Faser wurde 600 Stunden in einem Fadeometer belichtet. Nach der Entnahme aus dem Fadeometer zeigte die behandelte Faser keine Verfärbung, d. h. kein Vergilben oder molekularen Abbau.

Beispiel 6

Beispiel 5 wurde wiederholt, wobei jedoch an Stelle von 2,2',4-Trioxy-4'-äthoxybenzophenon eine äquivalente Menge an 2,2',4-Trioxy-4'-butoxybenzophenon mit gleichem Ergebnis verwendet wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Stabilisierung von Polyesterfasern gegen Abbau durch Einwirkung von ultraviolettem Licht durch Behandlung der Fasern mit in organischen Lösungsmitteln gelösten Dioxybenzophenonen der allgemeinen Formel

HO

OH

-OR₁

in der R für Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und R₁ für einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen steht, und anschließender Entfernung des Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit einer 0,5- bis 3gewichtsprozentigen Lösung des Stabilisators in Diäthylenglykol bei einer Temperatur von 170 bis 185⁰C durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung verwendet wird, in der R = R₁ = CH₃, C₃H₇ oder C₅H₁₁ bzw. R = H und R₁ = C₂H₅ oder C₄H₉ ist.

0 209 508/304 1.62