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Verfahren zur Herstellung von pigmenthaltigen Kunstfasern und -fäden
Die Einverleibung von anorganischen oder organischen gefärbten oder weißen Pigmenten
in die Spinnlösungen hat in der Kunstseidenindustrie und insbesondere bei der Herstellung
von Stapelfasern erhebliche Bedeutung gewonnen Bei den bekannten Verfahren wird
das Pigment mit Hilfe von Kolloidmühlen oder anderen Dispergi#ervorrichtungen in
den Spinnlösungen oder in einem Teil der Spinnlösungen oder in einem Teil der zur
Bereitung der Spinnlösungen erforderlichen Lösungsmittel verteilt. Diese Dispergierung
der Pigmente und Farbstoffe in den Spinnlösungen ist umständlich und zeitraubend
und hat häufig eine ungewollte Weiterreifung der gegebenenfalls verwendeten Viscose
zur Folge. Man hat deshalb auch schon versucht, die Pigmente bei der Herstellung
von Kunstseidenzellstoffen dem Cellulosebrei im Holländer oder auf der Papiermaschine
zuzusetzen. Es wurde nun gefunden, daß zur Einverleibung des Pigments in wäßrige
Spiiinlösungen mit sehr großem Vorteil besondere Zubereitungen des Pigments verwendet
werden können, die durch intensive mechanische Bearbeitung aus dem Pigment und einem
wasserlösliehen Trägerstoff in Form von knet- und walzfähigen plastischen Massen
gewonnen werden, Durch längeres Kneten oder Walzen der Zubereitungen, gegebenenfalls
unter Mitverwendung einer kleinen Menge einer Flüssigkeit, wird eine sehr feine
- Verteilung des Pigments durch die innere Reibung der zähen Knet- oder Walzmasse
erreicht. Derartige Zubereitungen enthalten die Pigmentteilchen in einer sehr feinen
Verteilung, die teilweise an der Grenze der optischen Sichtbarkeit liegt. jede Aggregation
von Teilchen ist in den Zubereitungen aufgelöst, und jedes Pigmentkörnchen ist förmlich
von einer Haut des wasserlöslichen Trägerstoffes umgeben. Bei
der
Auflösung der Zubereitungen in den Spinnlösungen löst sich die Haut des Trägerstoffes
von jedem Pigmentteilchen, und dieses schwebt infolge der ungemein feinen Verteilung
für sich in der Spinnlösung. Ein Absetzen oder Zusammenballen von Teilchen in den
bis zum Verspinnen der Lösungen verfließenden Zeiträumen findet nicht statt.
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Alle wasserlöslichen Zusatzstoffe, die gegebenenfalls unter Mitverwendung
von Wasser oder wasserlöslichen Flüssi-keiKen knetbare Massen liefern können, sind
als Trägerstoffe beim Verfahren der Erfindung verwendbar. In diese knetbaren Massen
werden die Pigmente eingebracht und die Zerkleinerung der Pigmentteilchen -und ihre
feine Verteilung in den Knetmassen in Knet- oder Walzapparaten bewirkt.
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Gut bewährt haben sich solche Trägerstofie, die als Disperg ier- oder
Netzmittel brauchbar sind, doch können auch andere wasserlösliche, teigige oder
feste Trägerstoffe verwendet werden, wie Eindampfrückstände von gereinigter Sulfitablauge,
Kondensationsprodukte von aromatischen Sulfonsäuren mit niedrigen aliphatischen
Aldehyden, oder einfache Salze, wie Natriumsulfat, Magnesiumsulfat, auch organische
Verbindungen, wie Zucker, Glykose und andere Stoffe, die sich in Wasser leicht zu
konzentrierten Lösungen zu lösen vermögen und mit unzureichenden, Mengen an Wasser
breiartige, knetbare Massen liefern.
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Die Zerkleinerung der Einzelteilchen des Pi -rnents und die feine
Verteilung in der Zubereitung sind abhängig von der Größe der Reibung innerhalb
des Walz- und Knetteiges.
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Die Teilchengröße des Pigments wird durch die mechanische Bearbeitung
im plastischen Zustand feiner und gleichmäßiger 27 als mit irgendeinem anderen Zerkleinerungsverfahren.
Die Deckkraft und die Ausgiebigkeit der Pigmente nimmt bei der Benutzung der Pimentzubereitungen
sehr erheblich zu. Bei gleichem Piginentgelialt sind die Fasern, die unter Verwendung
der Piginentzubereitungen in den Spinnlösungen hergestellt sind, erheblich fester.
Die Pigmentzubereitungen, die nach ihrer Herstellung feste oder plastische Massen
darstellen, können entweder als Pulver oder als grobkörnige Massen der Spinnlösung
oder einem Teil der Spinnlösung oder einem Teil der zur Spinnlösung verwendeten
Lösungsmittel oder den Ausgangsmaterialien für die Spinnlösung direkt in festein
Zustande zugesetzt werden.
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Die Pigmentzubereitungen können auch der bereits filtrierten und zum
Spinnen fertiggemachten Spinnlösung zugesetzt werden, ohne daß die Spinnfähigkeit
und die Spinnsicherheit der Lösungen dadurch leiden. Es ist dies bei der Herstellung
von matten oder gefärbten Kunstseiden besonders wertvoll, weil man dadurch vermeiden
kann, daß die Filter durch die Pigmente oder Farbstoffe verunreinigt werden. Durch
die leichte Auflösung der Piginentzubereiturigen in den Spinnlösungen können die
Zubereitungen mit besonderem Vorteil für Verfahren verwendet werden, bei denen die
Pigmente oder Farbstoffe der fertigen Spinnlösung vor oder nach der Entlüftung,
z. B. im Spinnkessel vor der Entlüftung, an der Spinnmaschine oder auf dem Wege
zur Spinnmaschine, zugesetzt werden sollen. Zur völlig homogenen Verteilung der
Pigmente in den fertigen Spinnlösungen genügt beispielsweise ein kurzes Rühren.
nachdem die Zubereitungen in die Lösungen eingeschüttet worden sind. Die erforderliche
Arbeit zur Dispergierung des Pigments in der fertigen Spinnlösung wird durch Anwendung
der nach der Erfindung benutzten Zubereitungen auf wenige Hand-riffe reduziert;
sie ist ebenso rasch durchzuführen wie beispielsweise die gleichmäßige Verteilung
einer in der Spinnlösung löslichen Flüssigkeit.
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Das Verfahren der Erfindung hat sieh bei der Einverleibung von anorganischen
oder organischen unlöslichen Farbstofien oder bei der Einverleibung von weißen Pigmenten
in die Spinnlösung zum Zwecke echter Färbungen und dauerhafter Mattierungen der
Fasern und Fäden sehr gut bewährt. Als besondere Vorteile der neuen Arbeitsweise
seien zusaininenfassend nochmals folgende aufgeführt: i. wesentlich leichtere Verteilung
der Piginente bei Herstellung der Spinnlösung, 2. große Spinnsicherheit der Lösung,
3. gute Filtrierfälligkeit der Lösung, .4. die Möglichkeit-, die Spinnlösung
noch vor dem Pignientzusatz zu filtrieren und dadurch eine Färbung und Verunreinigung
der Filterinaterialien zu verhindern, 5. erhöhte Deckkraft der Fasern.
6. größere Faserfestigkeit.
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Grundsätzlich können alle Pigmente in der angegebenen Weise den Spinnlösungen
ohne vorherige Anreibung mit einer Flüssigkeit einverleibt werden. Es sind mit Vorteil
beispielsweise Lithopone, Blane Fix, Titandioxyd und farbige Pigmente, wie Ruß,
Küpenfarbstoffe oder Lackpigmentfarbstoffe, z.B. Phosphorwolframlacke, benutzt worden.
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Zur Erläuterung der Arbeitsweise nach der Erfindung können folgende
Beispiele dienen. Wenn die Trägerstoffe der plastischen Knetmasse in den Spinnlösungen
netzende oder dispergierende Eigenschaften besitzen, so wird durch diese Trägerstoffe
nicht nur jede Ag-
gregation von Teilchen des Pigments, sondern auch ein Absetzen
der Teilchen in den Lösungen bei längerer Aufbewahrung vermieden.
Beispiel
1
In io 1 Viscose mit 7,8 Cellulose und 6,5 0/, Natronlauge
werden vor oder nach dem'Filtrieren 15 bis 30 9 einer Zubereitung von Titandioxyd,
die 70 1/0 Titandioxyd und 30 0/0 des Natriumsalzes eines Kondensationsproduktes
der ß-.NLaphthalinsulfonsäure und Formaldehyd enthält und durch Zusammenkneten der
Substanzen in einem Kneter, z. B. nach Werner & Pfleiderer, hergestellt
worden ist, trocken eingerührt. Die gleichmäßige Verteilung in der Spinnlösung wird
durch kurzes 'Rühren herbeigeführt und die homogene Suspension nach der Entlüftung
in üblicher Weise versponnen. Ein Zusatz derselben Menge an Titandioxyd wirkt um
2o bis 25')/, stärker, wenn das Titandioxyd in der Form der erfindungsgemäßen Zubereitung
benutzt wird. Bei Zusatz der Zubereitun 'g vor der Filtration der Lösung
bleibt kein Pigmentrückstand auf dem Filter.
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Beispiel 2 In io 1 Viscose werden wie in Beispiel i vor oder
nach dem Filtrieren 45 g einer Titandioxydzubereitung trocken eingerührt,
die 40 % Titandioxyd und 6o % eines knetfähigen, plastischen Gemisches
aus dem Natriumsalz des Kondensationsproduktes aus ß-Naphthalinsulfonsäureformaldehyd
und Glaubersalz enthält.
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Beispiel 3
In iol Viscose mit 7,201, Cellulose und 6,5'1,
Natronlauge werden 6og einer Zubereitung trocken eingerührt, die 4o % Ruß
(z.B. Gas-, Naphthalin- oder Anthracenruß) und 6o % des Natriumsalzes des
Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd enthält und durch
längeres tüchtiges Kneten zu einer homogenen, plastischen Masse gemacht worden ist.
Wird die Zubereitung nach dem Filtrieren der Spinnlösung zugesetzt, so genügt ein
kurzes Rühren und Entlüften der Lösung, um sie spinnfähig zu machen. Die Spinnfähigkeit
einer so hergestellten Lösung ist besser als die Spinnfähigkeit einer Lösung, bei
welcher der Ruß in der handelsüblichen Form der Spinnlösung zugesetzt wird.
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Beispiel 4 Zu iol ViscOse mit 7,2,'/, Cellulose und 6'/o Natronlauge
wird so viel einer Zubereitung eines Farbstoffpigments zugegeben, daß die fertigen
Fasern i bis 3% Farbstoff, auf Cellulose berechnet, enthalten. Die Farbstoffzubereitung
wird hergestellt durch intensives Kneten einer Mischung von 4o bis 5o Gewichtsteilen
eines wasserunlöslichen FarbstOffes, 50 bis 6o Gewichtsteilen eines Kondensationsproduktes
aus ß-Naphthylinsulfonsäure und Formaldehyd und 2o Gewichtsteilen Wasser. Die Zufügung
der Zubereitung erfolgt entweder trocken oder in feiner Suspension in einem Teil
der Spinnlösung oder in einer mit der Spinnflüssigkeit mischbaren Flüssigkeit, z.
B. in Wasser. Zur Verteilung des Farbstoffpigments in der Viscose genügt ein einfaches
Einrühren der Pigmentzubereitung. Die Aufteilung der Farbstoffteilchen in den Zubereitungen
ist wesentlich feiner als die Aufteilung der Farbstoffteilchen in handelsüblichen
trockenen Pigmenten oder Pigmentanreibungen. Für die Zubereitung können alle unlöslichen
Farbstoffe und Pigmente verwendet werden, so daß sowohl matte als auch gefärbte
Fasern in allen Nuancen erhalten werden können. Als Farbstoffe wurden z. B. verwendet:
Lichtechtorange, Pergarnentrot, Indigo, Indanthrenfarbstoffe, Heliogenblau
USW.
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Beispiel 5
7oTeile Titandioxyd, 3oTeile eines Kondensationsproduktes
aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd werden mit so viel Wasser versetzt, daß
bei der intensiven mechanischen Bearbeitung, die zweckmäßig in einem Knetapparat
System Werner-Pfleiderer erfolgt, eine plastische Masse entsteht. An Stelle eines
Knetapparates kann auch eine ähnliche Vorrichtung, z. B. ein Walzenstuhl oder eine
-Strangpresse usw., Anwendung finden, d. h. alle Apparate, die nicht selbst
zerkleinernd wirken, sondern die durch die mechanische Einwirkung eine Formveränderung
der plastischen Masse bewirken und dadur»ch die in den Trägerstoff eingebetteten
Teilchen zu einem sehr hohen Feinhe - itsgrad zerreiben. In kurzer Zeit wird
so ein sehr hoher Feinheitsgrad erreicht. Die plastische Masse wird zweckmäßig durch
Auswalzen zu einem Film in eine zur Trocknung geeignete Form gebracht. Nach erfolgter
Trocknung kann, falls gewünscht ' die Masse in einer Mühle gernahlen werden.
Eine der Menge des Pigments, die einer wäßrigen Spinnlösung zugesetzt "verden soll,
entsprechende Menge der Pigmente zubereitung wird den wäßrigen Spinnlösungen, z.
B. der spinnfertigen Viscose, zugesetzt. Nach kurzem Rühren ist eine gleichmäßige
Verteilung des Pigments in der Spinnlösung erreicht, so daß sie versponnen werden
kann. Beispiel 6
4o Teile Titandioxyd, 4o Teile Sulfitcelluloseablauge und
:2o Teile Natriumsulfat werden unter Zugabe der entsprechenden Menge Wasser wie
in Beispie15 behandelt. Die so hergestellte Piginentzubereitung wird, wie in
den
Beispielen i bis 5 beschrieben, wäßrigen Spinnlösungen oder den Ausgangsstoffen
für die Spinnlösung zugesetzt.
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Beispiel 7
4o Teile Ruß, 6o Teile des Kondensationsproduktes
aus '-\Taplithalinsulfonsätire und Formaldehyd werden. wie in Beispiel
5 angegeben, bearbeitet. Die so hergestellte Pigmentzubereitung wird, wie
in den Beispielen i bis 5 beschrieben, wäßriaen Spinnlösungen oder den Ausgangsstoffen
für die Spinnlösung zugesetzt.
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Beispiel 8
4o Teile eines nach der deutschen Patentschrift 6o8
4-12 durch Bromieren von Dibenzanthron in Chlorsulfonsäure in Gegenwart von Schwefel
hergestellten Farbstoffes werden mit 6o Teilen des Kondensationsproduktes aus '.\7aphthalinsulfoiisäure
und Forinaldehyd, wie in Beispiel 5 näher ausgeführt, bearbeitet. Die so
hergestellte Pi,-ineiit7ubereitiing wird, wie in den Beispielen i. bis
5 beschrieben, wäßrigen Spinnlösungen oder den Ausgangsstofien für die Spinnlösung
zugesetzt.
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Beispiel 6o Teile Indigo werden mit 4o Teilen des Kondensationsproduktes
aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehvd in der in Beispiel 5
angegebenen
Weise behandelt. Die so liergestellte Pigmentzubereitung wird, wie in den Beispielen
i bis 5 beschrieben, wäßrigen Spinnlösungen oder den Ausgangsstoffen für
die Spinnlösiang zugesetzt.
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Beispiel 10 4o Teile Heliogenblau B (vgl. Chem.Ztg. 6o,
S.375) werden mit 6o Teilen des Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsätire
und Formaldehyd, wie in Beispiel 5 angegeben, bearbeitet. Die so hergestellte
Pigmentzubereitung wird, wie in den Beispielen i bis 5 beschrieben, wäßrigen
Spinnlösungen oder den Ausgangsstoffen für die Spinnlösung ZD Z3
zugesetzt.
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Beispiel ii 4o Teile des im Beispiel io genannten Farbstoffes werden
mit 4o Teilen des Kondensationsproduktes aus Naplithalinsulfonsäure und Formaldehyd
und 2o Teilen Ammonsulfat, wie in Beispiel 5 angegeben, bearbeitet. Die so
erhaltene Zubereitung läßt sich in die üb-
liche Kupferspinnlösung gut einstreuen
und glatt verspinnen. Man erhält eine blaugefärbte Faser von sehr guten Echtheitseigenschaften.
Beispiel 12 6o Teile Perlnanentrot FRL (vgl. S ch u 1 t z, Farbstofftabellen,
7. Aufl., 2. Bd., S. 17,4) werden mit 4o Teilen des Kondensationsproduktes
aus -'#aplitlialiiizulfons.*ture und Formaldehyd in der in Beispiel 5 angegebenen
Weise behandelt. Die so hergestellte Pigilientzubereitung wird, wie in den Beispielen
i bis 5 beschrieben, wäßrigen Spinnlösungen oder den Ausgangsstoffen für
die Spinnlösung zugesetzt.
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Beispiel 13
6oTeilePermanentoraligeG(vgl.Schultz, Farbstolitabellen,
7. Aufl., 2. Bd., S. 174) werden mit 4o Teilen des Kondensationsproduktes
aus Napthalinsulfonsäure und Formaldehyd in der in Beispiel 5 angegebenen
Weise behandelt. Die so hergestellte Pignientzubereitun- wird. wie in den Beispielen
i bis 5 beschrieben, wäßrigen Spinnlösungen oder den Ausgangsstoffen für
die Spinnliisung zugesetzt.
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Beispiel 14 2o Teile 1, 2 - Benzocarbazol - BZ
- 3 - Oxv-BZ-2-Carbonsäure-P-anisidid, 4oTeile benzylsulfaiiilsaures
Natrium und -jo Teile des Kondensa,tionsproduktes aus Naphthalinsulfonsaure und
Formaldehvd werden, wie im Beispiel # angegeben, behandelt. Die so erhaltene Zubereitung
läßt sich in die übliche Kupferspinnlösung einstreuen und glatt verspinnen. An dein
ausgespormenen Faden Kann in der üblichen Weise durch Entwickeln mit einer Diazokomponente
ein beliebiger Farbton erzeugt worden.
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wo in den vorstehenden Beispielen zahleni n, äßige Angaben e# üb,-i-
die Mengen an Pigmentzubereitung, die zur Spinnlösung zugesetzt werden sollen, fehlen,
richten sich die Zusatzmengen nach dein Gehalt an Farbstoffen oder Pigmenten, den
man in den fertigen Gebilden züi haben wünscht, und nach dem Gehalt der Zubereitungen
an Pigmenten. Sollen einer Spitinlösung z. B. 5 % Piginent zugesetzt werden.
so müssen io0/, einer 5o"/,igen Pigmentzubereitung verwendet werden.