СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКРАШЕННОГО МОДАКРИЛОВОГО ВОЛОКНА Российский патент 1995 года по МПК D06P3/76 

Изобретение относится к красительно-отделочному производству, в частности к способам получения окрашенного модакрилового волокна.

Известен способ получения окрашенного модакрилового волокна путем введения раствора катионного красителя в органическом растворителе, например в диметилформамиде, диметилацетамиде, диметилсульфоксиде, в прядильный раствор акрилового сополимера, смешения их, последующей подачи полученной смеси в прядильную машину и выдавливания через фильеру [1] Способ позволяет получить окрашенные волокна с хорошей равномерностью окраски и высокой светостойкостью. Однако при этом не исключается возможность загрязнения трубопровода и резервуара.

Наиболее близким по существу к предложенному способу является способ получения окрашенного модакрилового волокна, согласно которому раствор водорастворимого катионного красителя вводят в прядильный раствор акрилового сополимера перед фильерой [2] Недостатком известного способа является забивание фильеры остатками акрилового сополимера.

Предложенный способ способствует устранению указанного недостатка.

Согласно предложенному способу, в качестве акрилового сополимера используют сополимер из 35-70 мас. акрилонитрила и 30-65 мас. винилхлорида и/или винилиденхлорида, который может содержать другие виниловые мономеры, а раствор катионного красителя смешивают с прядильным раствором в установленном перед фильерой смесителе при объемном соотношении 1:15-30.

При использовании акрилового сополимера, растворимого в ацетоне, вводят раствор катионного красителя в смеси воды и 70-90 мас. ацетона. Для получения волокна различных цветов используют несколько растворов катионных красителей и столько же фильер. Концентрированный водный раствор катионного красителя (именуемый в настоящем описании "красительной присадкой") разбавляют органическим растворителем, способным растворять акриловую смолу до заданной концентрации, с целью получения раствора растворителя красителя, добавляемого в прядильный раствор. Примерами такого органического растворителя являются, например, ацетон, диметилформамид, диметилацетамид, диметилсульфоксид, ацетонитрил и т.п. Эти органические растворители могут находиться в смеси с водой. Содержание органического растворителя в разведенной прибавке красителя, а именно раствора растворителя красителя, композиции акриловой смолы, концентрации красительной добавки и т.д. таково, что он не должен осаждать смолу. Предпочтительно содержание органического растворителя составляет от 70 до 95 мас. В случае ацетона это содержание составляет предпочтительно от 70 до 90 мас. В случае использования красительной присадки обычно, кроме того, добавляют воду к красительной добавке для регулирования содержания растворителя, иными словами, для регулирования общего содержания красителя и воды,до 5-30 мас. Конкретно, в случае использования ацетона или ацетонитрила, добавление воды к красительной присадке предпочтительно для повышения растворимости красителя. В случае использования таких растворителей, как диметилформамид и диметилсульфоксид, воду используют не всегда, поскольку эти красители растворимы в этих растворителях и без воды. Когда содержание органического растворителя меньше указанных выше пределов, при смешении разбавленной красительной присадки с прядильным раствором происходит коагуляция акриловой кислоты, что оказывает вредное влияние, например дросселирование прядильной фильеры на стадии прядения.

Раствор красителя, получаемый путем разведения до заданной концентрации, смешивают с прядильным раствором в заданном объемном отношении. Предпочтительно, чтобы объемное отношение прядильного раствора к раствору красителя составляло 15-30:1. Чем больше объем прядильного раствора, тем меньше изменение концентрации прядильного раствора и тем меньше влияние воды в прядильном растворе и, следовательно, тем более стабилизированным является прядильный раствор. С другой стороны, с точки зрения точности приготовления растворов красителя, желательно, чтобы количество используемого прядильного раствора было малым. По этим причинам предпочтительно, чтобы коэффициент смешения находился в рамках, указанных выше.

Добавление раствора красителя к прядильному раствору проводят до достижения прядильным раствором прядильной фильеры, предпочтительно непосредственно перед достижением отверстий прядильной фильеры, а именно, зоны между прядильной фильерой и объемным прядильным насосом, из соображений потерь при изменении цвета и точности смешивания. Предпочтительно использовать расположенный в линию смеситель, например статический смеситель. Такой смеситель устанавливают выше прядильной фильеры или непосредственно перед прядильной фильерой. Раствор красителя вводят в смеситель, где он равномерно перемешивается с прядильным раствором, и окрашенный прядильный раствор немедленно подвергается прядению. В результате исключается загрязнение трубопроводов и резервуара окрашенным прядильным раствором, а также обеспечивается небольшая потеря при смене цвета и, следовательно, эффективное прядение из окрашенного раствора.

Чтобы получать разнообразно окрашенные волокна, в соответствии с изобретением, раствор красителя вводят в прядильный раствор для смешения с ним для каждой прядильной фильеры непосредственно перед прядением. Поэтому когда для одного и того же прядильного раствора используют две или более прядильных фильеры, и заданные растворы катионного красителя вводят для каждой фильеры, можно одновременно получать несколько различно окрашенных жгутов волокон одновременно. Таким образом, легко получать волокна смешанной окраски.

Изобретение поясняется примерами, все в которых являются весовыми, за исключением специально оговоренных случаев.

П р и м е р 1. Сополимер из 48% акрилонитрила, 51% винилхлорида и 1% содержащего металл сульфоната натрия растворили в ацетоне, получив прядильный раствор с концентрацией полимера 27% Использовали катионные красители, изготовляемые фирмой "Годогайа Кемикл Компани", товарный знак "Айзен Катилон", показанные в табл.1. К этому красителю в жидком виде добавили воду и ацетон для получения прядильного раствора с концентрацией ацетона 80% Этот прядильный раствор подали в шестеренчатый насос при постоянной скорости 200 мл/мин и раствор красителя подавали посредством объемного насоса с постоянной скоростью 10 мл/мин. Оба эти раствора были равномерно смешаны в расположенном в линию смесителе (статический смеситель) непосредственно перед держателем фильеры, и смесь экструдировали из фильеры с 6000 отверстий диаметром 0,10 мм в коагуляционную ванну (25%-ный водный раствор ацетона) при температуре 25^оС, получая жгут волокон размером 18 денье. Этот жгут промыли водой, просушили, подвергли вытяжке и термической обработке, получив жгут волокон размером 3 денье. Было установлено, что волокна были окрашены равномерно, обладали блеском, присущим катионным красителям, при прочности окраски, сравнимой с прочностью окраски обычных волокон, окрашенных способом погружения. Результаты высокой прочности окраски показаны в табл.1. Чем выше сорт, тем больше прочность окраски.

П р и м е р 2. Сополимер из 49% акрилонитрила, 20% винилиденхлорида, 30% винилхлорида и 1% п-стиролсульфоната натрия растворили в ацетоне и получили прядильный раствор с концентрацией полимера 30% Использовали катионные красители, показанные в табл.2, изготовляемые фирмой "БАСФ АГ", товарный знак "Басакрил", фирмой "Нииппон Кайаку Компани", товарный знак "Кайакрил", фирмой "Мицубиси Кемикал Индастриз", товарный знак "Диакрил", и фирмой "Хекст АГ", товарный знак "Ремакрил". К растворителю добавили воду, а затем ацетон, получив раствор красителя с концентрацией ацетона 80% В этом случае при необходимости отфильтровали осаждавшуюся неорганическую соль, включенную в состав красителя. Прядильный раствор подавали в шестеренчатый насос при постоянной скорости 250 мл/мин, в то время как раствор красителя подавали посредством объемного насоса при постоянной скорости 10 мл/мин. Раствор красителя равномерно перемешивали с прядильным раствором посредством расположенного в линию смесителя непосредственно перед держателем фильеры, и смесь экструдировали из фильеры с 1000 отверстий диаметром 0,08 мм в коагуляционную ванну, содержащую 25%-ный водный раствор ацетона при температуре 25^оС, получая жгут из волокон 12 денье. Этот жгут промыли водой, просушили, подвергли вытяжке и термической обработке и получили волокна 2 денье.

Было установлено, что волокна окрашены равномерно. Кроме того, волокна, окрашенные соответственными красителями, показывали развитие цвета, равноценное цветам, получаемым путем обычной окраски способом погружения. Кроме того, устойчивость цвета к воздействию света была хорошей.

Результаты прочности к воздействию света показаны в табл.2.

П р и м е р 3. Сополимер из 42% акрилонитрила, 57% винилхлорида и 1% п-стиролсульфоната натрия растворили в ацетоне, получив прядильный раствор с концентрацией полимера 27% Были приготовлены такие же растворы красителей, что и растворы A,B и C в примере 1, и каждый из них был смешан с прядильным раствором непосредственно перед держателем фильеры, и прядение проводили так же, как в примере 1, при прядении растворы красителей последовательно сменяли в порядке A, B и С, непрерывно изготовляя трехцветные жгуты. Каждое из окрашенных волокон было таким же, что и полученное в примере 1. Потеря прядильного раствора при смене цвета была весьма малой, т.е. 100 г при смене цвета от A к B, и 200 г при смене цвета от B к С.

Кроме того, эти растворы красителей A,B и С одновременно подавали по отдельности к трем держателям фильер, и смеси экструдировали из трех фильер, в результате чего были получены три окрашенных жгута разного цвета одновременно.

П р и м е р 4. Сополимер из 70% акрилонитрила, 29% винилхлорида и 1% п-стиролсульфоната натрия растворили в диметилформамиде с целью получения прядильного раствора с концентрацией полимера 20% К каждому из катионных красителей в жидком виде ("Айзен Катилон" фирмы "Годогайа Кемикал Компани"), показанному в табл.3, добавили воду и диметилформамид для получения раствора красителя с концентрацией диметилформамида 80%
Этот прядильный раствор смешали с раствором красителя так же, как в примере 1, и подвергли прядению через фильеру с 2000 отверстиями диаметром 0,20 мм в коагуляционную ванну, содержащую 55%-ный водный раствор диметилформамида, при температуре 25^оС для получения жгута волокон 50 денье. Этот жгут промыли водой, просушили, подвергли вытяжке и термической обработке и получили волокна 10 денье. Было установлено, что волокна окрашены равномерно. Кроме того, эти волокна показывали яркость цвета, присущую катионным красителям, и обладали прочностью окраски, одинаковой или превышающей прочность окраски продуктов, окрашенных обычным способом. Результаты прочности окраски к воздействию света показаны в табл.3.

П р и м е р 5. Сополимер из 35% акрилонитрила, 64% винилхлорида и 1% п-стиролсульфоната натрия растворили в ацетоне для получения прядильного раствора с концентрацией полимера 29% Получили жгут волокон 5 денье так же, как в примере 4, используя те же самые красители.

Неравномерность окрашивания отсутствовала, и окрашенные волокна показывали яркость цвета, присущую катионным красителям, и обладали высокой прочностью окраски.

П р и м е р 6. Был приготовлен такой же прядильный раствор, как и в примере 2. К предписанному количеству катионного красителя ("Диакрил красный AV-N фирмы "Мицубиси Кемикал Индастриз"), указанному в табл.4, добавили воду, а затем ацетон с целью получения раствора красителя с концентрацией ацетона 80% При необходимости преципитаты органических солей, включенных в краситель, удаляли из раствора красители путем фильтрования.

Полученные таким образом четыре типа растворов красителей одновременно подавали в каждую фильеру для прядения в тех же условиях, что и в примере 2. Полученный жгут был окрашен в четыре цвета: темно-красный, красный, розовый и светло-розовый и путем гофрирования, резки и простого смешивания было получено однородное штапельное волокно с интенсивным цветом.

П р и м е р 7. Сополимер из 55% акрилонитрила, 43% винилиденхлорида и 2% п-стиролсульфоната натрия растворили в диметилформамиде для получения прядильного раствора с концентрацией полимера 23% К каждому катионному красителю в жидкой форме ("Айзен Катилон" изготовитель "Годогайа Кемикал Компани"), показанному в табл. 5, добавили воду и диметилформамид и получили раствор красителя с концентрацией диметилформамида 80%
Прядильный раствор смешали с раствором красителя, как описано в примере 1, и растягивали из фильеры, имеющей 2000 отверстий диаметром 0,20 мм в коагуляционную ванну, содержащую 55%-ный водный раствор диметилформамида при 25^оС и получили бечеву с нитями 50 денье. Бечеву промыли водой, высушили, растянули, подвергли тепловой обработке и получили нити 10 денье.

Было обнаружено, что все нити были окрашены равномерно. Цвет на нитях проявился четко и был характерен для катионных красителей и имел прочность окраски, равную или более высокую, чем у обычных окрашенных товаров. Результаты прочности цвета приводятся в табл.5.

П р и м е р 8. Сополимер из 65% акрилонитрила, 35,5% хлорида винила и 1,5% п-стиролсульфоната натрия растворили в диметилформамиде и получили прядильный раствор с концентрацией полимера 20% Бечева с нитями 7 денье была получена тем же способом, как и в примере 7, с применением тех же красителей.

Неравномерности в окраске не наблюдалось, цвет проявился четко и был характерен для катионных красителей, прочность окраски была такая же или выше, чем у обычно окрашенных товаров.

П р и м е р 9. Сополимер из 48% акрилонитрила, 46% хлорида винила, 5% винилацетата и 1% п-стиролсульфоната натрия растворили в ацетоне и получили прядильный раствор с концентрацией полимера 25%
Приготовили те же растворы красителя, что и в примере 7, и получили нити 7 денье смешиванием и формованием, как указано в примере 7.

Нити были окрашены равномерно. Цвет проявился четко, был характерен для катионных красителей и имел прочность окраски, равную или выше, чем у обычно окрашенных товаров.

П р и м е р 10. Были получены два вида растворов красителя A и B; A раствор Cathilon Red T-BLH в смешанном растворителе воды и 80% ацетона; B раствор Cathilon Blue T-BLH в смешанном растворителе воды и 80% ацетона.

В соответствии с процедурой, описанной в примере 1, формование осуществлялось путем подачи прядильного раствора (раствора сополимера) при скорости 200 мл/мин и раствора красителя (a) при скорости 10 мл/мин так, чтобы они смешивались до фильеры и экстрагировались через фильеру в коагуляционную ванну. Затем, после получения нитей, окрашенных раствором красителя A, раствор красителя A заменили на раствор красителя B и продолжали формование. Замерили время экстрагирования нитей, полученных при смене цвета (потеря в смене цвета).

Как сравнение, раствор сополимера разделили на две порции. К каждой из них добавили раствор красителя A и B и одинаково смешали для получения двух видов окрашенных прядильных растворов (а) и (б). Эти прядильные растворы непрерывно вытягивали в последовательности (а) и (б) и замерили время и потерю в смене цвета.

Сравнительный пример.

Образец 1 был получен заявленным способом, образец 2 традиционным способом, когда окрашенный раствор размещен в резервуаре и подается к прядильной фильере.

Эксперименты проводились при следующих условиях.

Для того, чтобы легче было оценивать потери, замена цвета осуществлялась с прядильного раствора черного цвета на прядильный раствор белого цвета (т. е. прядильный раствор не был окрашен).

Условия.

1) Полимер: сополимер из 48 мас. акрилонитрила, 51 вес. винилхлорида и 1 вес. п-стиролсульфоната натрия.

2) Прядильный раствор (присадка).

27 вес. раствора указанного сополимера в ацетоне.

3) Краситель: а) черный: катилон красный Т-BLH 0,04 вес./R катилон черный KBH 1,20 катилон голубой Т-BLH 0,07
Итого 1,31 вес./R
б) белый: указанная присадка 2, к которой не добавлено никакого красителя
4) Раствор красителя:
К красителю в жидком виде была добавлена вода, полученная смесь была разбавлена ацетоном для получения раствора красителя в ацетоне при концентрации ацетона 80 вес.

5) Ванна для коагуляции:
Первая ванна: вода/ацетон 75/25 по весу, 25^оС
Вторая ванна: вода/ацетон 70/30 по весу, 30^оС.

6) Изменение цвета.

Образец 1. Раствор красителя подавался в смеситель, установленный внутри трубопровода, связанного держателем с прядильной фильерой. Прядильный раствор смешивался с раствором черного красителя при помощи миксера и продавливался через фильеру для образования черных волокон. Затем кран для подачи раствора красителя закрывался для того, чтобы формировались белые волокна.

Образец 2. Приготовлялась черная присадка А путем смешения черного красителя с белым красителем, которая помещалась в резервуар. Белая присадка В также помещалась в другой резервуар. В начале продавливалась черная присадка для формирования черных нитей. Затем клапан для подачи черной присадки А закрывался и открывался клапан для подачи белой присадки В для непрерывного прядения белых волокон.

Оценка потерь прядильного раствора.

Оба образца имеют участки неокрашенные, т.е. белые волокна. Из этих образцов следует, что потери прядильного раствора до достижения стандартного уровня значительно больше для образца 2, чем для образца 1. Потери волокон, измеренные для образцов, отражены в табл.6.

Сущность изобретения: окрашенное модакриловое волокно получают путем введения раствора катионного красителя, например, в смеси воды и 70 90 мас. ацетона, в прядильный раствор акрилового сополимера перед фильерой, причем раствор красителя смешивают с прядильным раствором в установленном перед фильерой смесителе при объемном соотношении 1 15 30. В качестве акрилового сополимера используют сополимер из 35 70 мас. акрилонитрила и 30 65 мас. винилхлорида и/или винилиденхлорида и других виниловых мономеров. Для получения волокна различных цветов используют несколько растворов катионных красителей и столько же фильер. Способ позволяет устранить забивание фильеры остатками акрилового сополимера. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКРАШЕННОГО МОДАКРИЛОВОГО ВОЛОКНА путем введения раствора катионного красителя в прядильный раствор акрилового сополимера перед фильерой, отличающийся тем, что в качестве акрилового сополимера используют сополимер из 35 70 мас. акрилонитрила, 30 65 мас. винилхлорида и/или винилиденхлорида и других виниловых мономеров, а раствор красителя смешивают с прядильным раствором в установленном перед фильерой смесителе при объемном соотношении 1:15-30 соответственно. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании акрилового сополимера, растворимого в ацетоне, вводят раствор катионного красителя в смеси воды и 70 90 мас. ацетона. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения волокна различных цветов используют несколько растворов катионных красителей и столько же фильер.