DE2206552A1 - Verfahren zum Färben in organischen Lösungsmitteln - Google Patents

Description

Case 150-3133/Z

SANDOZ A.G.

Verfahren zum Färben in organischen Lösungsmitteln

Gegenstand der Erfindung ist eine weitere Ausbildung des

Verfahrens nach Hauptpatent No , Patent-

/ P 2103764.9
gesuch No.7 (Case 150-3133)> zur Herstellung von Färbungen mit Dispersionen organischer Farbstoffe in
flüssigen organischen Verbindungen.

Es wurde gefunden, dass man qualitativ hochwertige
Färbungen auf textlien Fasern oder Fäden oder den daraus hergestellten Text!!materialien aus voll- oder halbsynthetischen, hydrophoben, hochmolekularen organischen Stoffen erhält, wenn man diese nach dem Ausziehverfahren in einer Dispersion von organischen Farbstoffen in einer

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flüssigen organischen Verbindung, in Gegenwart von Alkydharzen, bei Temperaturen zwischen 40° und 17O°C, vorzugsweise zwischen 80° und l45°C behandelt.

Unter voll« oder halbsynthetischen, hydrophoben, hochmolekularen organischen Stoffen sind vor allem die linearen, aromatischen Polyester, die Polyamide (z.B. Nylon 6, Nylon 7, Nylon 11, Nylon 66, Nylon 76, Nylon 226, Nylon oder Nylon 6/66), Polyacrylnitril (und Copolymere), Polyolefine, z.B. Polypropylen, Cellulose 2 1/2-acetat und Cellulosetriacetat zu verstehen. Diese Materialien können auch im Gemisch untereinander oder mit anderen Fasermaterialien , z.B. Cellulose, vorliegen.

Die Dispersionen werden im allgemeinen durch Mahlen der organischen Farbstoffe mit den flüssigen organischen Verbindungen in denen die Alkydharze gelöst sind, hergestellt. Das Mahlen erfolgt meist in Kugel- oder Sandmühlen, die geeigneten Apparate sind dem Fachmann allgemein bekannt. Gemahlen wird, bis die Grosse der Farbstoffteilchen zwischen etwa 0,01 bis 10 μ oder, vorzugsweise, zwischen 0,1 bis 5 μ liegt.

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Die Alkydharze dienen im vorliegenden Fall nur als Dispergatoren. Beim Mahlen der Farbstoffe mit den organischen Verbindungen in Abwesenheit von Alkydharzen ist die Herstellung von Dispersionen nicht möglich, die Farbstoffe fallen sofort aus.

Gemahlen werden vorzugsweise Gemische, die bis zu 20 Gewichtsprozente Farbstoff enthalten. Die so erhaltenen.Dispersionen bleiben sehr lange Zeit und auch bei erhöhten Temperaturen stabil und werden im allgemeinen vor dem Färben durch Zugabe weiterer organischer Flüssigkeit verdünnt.

Die für die Herstellung haltbarer Dispersionen erforderlichen Alkydharze sind z.B. in "Encyclopedia of Polymer Science and Technology" (John Wiley and Sons, London, Sidney, 1964), vol. 1, pp 663-734 beschrieben. Diese Alkydharze sind oligomere Polyester aus organischen Polyhydroxyverbindungen mit in der Hauptsache mehrbasischen Säuren, Die Säurezahl wird durch einen Ueberschuss an Polyalkoholen klein gehalten. Meist enthalten diese Alkydharze auch Triglyceride in Form von nicht trocknenden vegetabilen Oelen, in diesem Fall verwendet man die Harze wegen ihrer grossen Viskosität oft in Xylol gelöst. Trocknende OeIe, Z₀B. Leinöl ent-

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haltende Alkydharze können zu einem unerwünschten Ausrüstungseffekt des Substrats führen, sie werden deshalb hier nicht beansprucht.

Als organische Flüssigkeiten kommen vorzugsweise solche in Betracht, in denen die Farbstoffe bei Zimmertemperatur nicht merklich, das heisst weniger als 5 g/l* vorzugsweise weniger als 2 g/l, löslich sind. Ihr Siedepunkt soll zwischen etwa 8o° und 170⁰C liegen. Beispiele solcher Flüssigkeiten sind: gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe (2,2,5-Trimethylhexan, Xylol, Vinylbenzol), höhere Alkohole (Cyclohexanol, Isobutylcarbinol oder Trimethylenglykol), höhere Aether (Isoamyläther, <A-Aethoxytoluol, Furan oder 1,1-Diäthoxyäthan), höhersiedende Verbindungen, die eine oder mehrere Carbonylgruppen enthalten (Butanol, Acetophenon), Säuren (Propionsäure), höher siedende Ester (Propylacetat, Butylformiafc» oder, vorzugsweise, halogenierte Kohlenwasserstoffe (Chlorbenzole, Tetrachlorethane Trichloräthylen, Tetrachloräthylen, Trichlortrifluoräthan), Verbindungen die ein oder mehrere Stickstoffatome enthalten (Nitroäthan, Acetonitril, Metacrylnitril, Dimethylformamid, Triäthylamin oder Pyridln), aber auch Verbindungen, die Schwefel oder

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Metall enthalten (Thiophen, Thiodiäthylenglykol) oder Verbindungen, die eine Kombination der erwähnten Elemente oder Gruppen enthalten.

Bei der Auswahl der organischen Flüssigkeiten ist ihr Verhalten dem Substrat gegenüber zu berücksichtigen. Manche organischen Lösungsmittel wirken stark quellend oder gar lösend auf gewisse Substrate ein, z.B. Tetrachloräthan, das Polyesterfasern löst.

Als organische Farbstoffe kommen alle für die entsprechenden Substrate üblicherweise verwendeten Farbstoffe in Betracht, also z.B. von Sulfonsäuregruppen freie Farbstoffe für die voll- oder halbsynthetischen Materialien, Sulfonsäure- und/oder Carbonsäuregruppen enthaltende, gegebenenfalls metallisierte, und/oder Reaktivgruppen enthaltende Farbstoffe für die synthetischen Polyamide, basische Farbstoffe für Acrylonitrilpolymerisate etc. Es gelten z.B. die im Colour Index gegebenen Informationen.

Vorteilhaft ist es natürlich, die Farbstoffe in reiner Form, das heisst ohne die nur für das Färben, Klotzen oder Drucken in wässrigem Medium günstigen Coupagemittel, zu verwenden. Dadurch kann das sonst notwendige Waschen und Spülen der Färbungen und Drucke in vielen Fällen

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wegfallen.

Die Menge des verwendeten Alkydharzes liegt im allgemeinen zwischen 0,05 und 5* vorzugsweise zwischen 0,2 und 2 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil Farbstoff. Grössere Mengen Alkydharz bringen keine färberischen Vorteile.

Sehr oft ist es von Vorteil, bei der Herstellung der Dispersionen weitere Hilfsmittel, z.B. Alkylenoxidaddukte, insbesondere solche der allgemeinen Formel

HO-(CH₂CH₂0)_a-(CIICK₂O )_b-(CH₂CH₂O)₀-H,

CH

deren Molekulargewicht zwischen etwa 500 und 5000 liegt, zuzufügen. Das Färben erfolgt aus sogenannter kurzer oder langer Flotte. Beim Färben in langer Flotte v/endet man im allgemeinen v.'eniger als 10 g reinen (uncoupierten) Farbstoff pro Liter an, beim Färben aus kurzer Flotte bis zu etwa g pro Liter.

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Beim Färben aus langer Flotte wird das gegebenenfalls vorbehandelte Substrat in die schon auf Färbstemperatur erhitzte oder in die kalte Flotte eingebracht. Im letzteren Fall wird das Bad dann nach einem bestimmten Programm, ähnlich wie beim Ausziehfärben aus wässriger Dispersion oder Lösung, auf Färbetemperatur gebracht. Das Fixieren erfolgt in jedem Fall während des Färbevorgangs, der im allgemeinen zwischen 10 Minuton und 2 Stunden dauert, wobei man wegen der erhöhten Auszieh- bzw. Fixiergeschwindigkeit höheren Färbetemperaturen, gegebenenfalls durch Anwendung von Druckgefässen, den Vorzug geben wird.

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Kurze Flotten werden meist in kontinuierlich arbeitenden Färbeeinrichtungen angewendet. Das Substrat, meist eine Textilbahn, Textilgarne oder Textilfaden, wird so während kurzer Zeit, etwa 10 Sekunden bis 5 Minuten durch die erhitzte, kurze Flotte geführt und anschliessend in einer mit überhitztem oder gesättigtem Dampf oder mit heisser Luft beschickten Kammer fixiert. Die Fixierung dauert so etwa 30 Sekunden bis etwa 5 Minuten, in Abhängigkeit von der Kammertemperatur. Als Dampf kommt sowohl der Dampf der im Bad befindlichen organischen Flüssigkeit, als auch ein anderer, geeigneter Lösungsmitteldampf, oder auch Wasserdampf in Betracht. Auch diese Behandlung kann gegebenenfalls unter erhöhtem Druck vorgenommen werden. Es kann in manchen Fällen von Vorteil sein, den Färbebädern geringe Mengen (etwa 2 bis 20 Teile pro 1000 Teile Lösungsmittel) eines neutralen, inerten Säurederivats z.B. eines AmidSj insbesondere eines sich von einer Carbonsäure mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ableitenden Amids, beispielsweise Dimethylformamid oder Dimethylacetamid, oder Phosphorsäuretri-(dimethylamid) zuzusetzen.

Insbesondere beim Färben von Polyester-Baumwolle-Mischungen kann es günstig sein, der weitestgehend wasserfreien !Motte einen Lösungsvermittler (für den beim Färben doch noch

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vorhandenen Rest Wasser) beizumengen, z.B. eine Mischung (1:1) aus einem Calciumalkylarylsulfonat und einem wasserlöslichen Polyglykoläther.

Geeignete Calciumalkylarylsulfonate sind z.B. Calcium-alkylbenzolsulfonate mit etwa 10 bis 15 Kohlenstoffatomen im Alkylrest (Caleium-decyl-, -dodecyl- oder -pentadecylbenzolsulfonat) oder Calcium-monoalkyl- oder -dialkylnaphthalinsulfonate mit etwa 8 bis 10 Kohlenstoffatomen im Alkylrest oder in den Alkylresten (Calcium-dibutyl- oder Calciumnonylnaphthalinsulfonat). Als wasserlösliche Polyglykoläther kommen z.B. in Betracht die Addukte von etwa 7 bis 20 Mol Aethylenoxid an gesättigte oder ungesättigte Fettalkohole mit etwa 10 bis 18 Kohlenstoffatomen (Laurylhepta- oder -octaglykoläther, Oleylpentadecaglykoläther) oder an Monoalkyl- oder Dialkylphenole mit etwa 8 bis 12 Kohlenstoffatomen irn Alkylrest oder in den Alkylresten (iso-Octylphenyl- oder Nonylphenyldeeaglykoläther, Di-isoamylphenyl~ dodecaglykoläther, Dodecylphenyldodecaglykoläther).

Beim Färben mit Reaktivfarbr;toffen, die reaktionsfähiges Halogen enthalten, v;ird Halogenwasserstoff frei. Sollte es nötig ßoin, diese Säure, um einer eventuellen Faserschädi-cung zuvorzukommen, zu binden, kann der Färbeflotte,

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wie schon zuvor angegeben, ein Säureamid oder gegebenenfalls ein in der entsprechenden organischen Flüssigkeit lösliches Amin zugefügt v/erden.

Die beim erfindungsgemässen Färbeverfahren erhaltenen Färbungen stehen den auf üblichem Wege erhaltenen Färbungen in den Echtheiten und in der Brillanz keineswegs nach, die Egalität der Färbungen ist sogar in vielen Fällen besser. Für das erfindungsgemässe Färbeverfahren können die folgenden Vorteile gegenüber den Färbeverfahren aus wässriger Lösung oder Dispersion genannt werden: Kein Wasserverbrauch, darum auch keine Abwasserverschmutzung;

Die Verdarnpfungswärme der organischen Flüssigkeiten ist geringer als die des Wassers, dadurch Energieeinsparung;

Der Zeitbedarf für Färbung und Fixierung ist im allgemeinen geringer.

Gegenüber den Färbeverfahren mit Wasser-in-Oel oder OcI-in-Wasser-Emulsionen zeichnet sich das erfindungsgemässe Verfahren u.a. durch die leichte Möglichkeit der Rückgewinnung der organischen Flüssigkeiten aus.

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Da es beim erfindungsgemässen Verfahren meist nicht nötig ist, mit Lösungsmittelgemischen zu arbeiten, führt die
Rückgewinnung durch einfache Destillation wieder zu reinen Lösungsmitteln.

In den folgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile und die Prozente Gev.'ichtsprozente. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1

1 Teil des Farbstoffs der Formel l-Amino-2-sulfonsäure-^- (j5^f _ß-hydroxyäthylaminosulfonyl-V -methylphenylamino-anthrachinon wird in 4 Teilen Perchloräthylen mit 1 Teil eine Gemisches aus 50 Teilen Alkydharz mit 68$ Phthalatanteil und
J>2% Kokosöl und 50 Teilen Xylol vermengt, in einer Sandmühle

zu einer feinen Dispersion gemahlen und mit Ik Teilen
Perchloräthylen versetzt." Die Säurezahl des Alkydharzes
liegt zwischen β und 10.

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-H-

10 Teile eines Nylon 66-Spun-Gewebes werden in 250 Teilen einer Flotte, die J52 g/Liter der wie oben beschrieben hergestellten Farbstoffdispersion enthält (Rest Perchloräthylen), h^ Minuten bei 120° behandelt. Das Gewebe ist nach einem Spülvorgang in heissem Perchloräthylen, bei dem es vollständig von Alkydharz befreit wird, sehr brillant und egal blau gefärbt. In den Echtheitseigenschaften steht diese Färbung einer vergleicnsweise aus wässriger Lösung hergestellten Färbung nicht nach.

Beispiel2

Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde ein texturiertes Nylon 6-Gewebe 10 Minuten bei 120⁰C mit einer Dispersion des Farbstoffs der Formel

SO₅H

NO

behandelt.

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Die erhaltene, egale, gelbbraune Färbung weist die dem verwendeten Farbstoff eigenen Echtheitseigenschaften auf.

Beispiel 3

Ein Polyestergewebe wird während 10 Sekunden in eine wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellte Farbstoffdispersion mit 12 % reinem Farbstoff der Formel

OH 0 NH₂

OH

NH₂ 0 OH

getaucht. Es wird sodann aus dem Bad genommen, hat dabei 200 % des Trockengewichtes an Flotte aufgesaugt, und in eine auf 130° geheizte, Perchlorathylendampf enthaltende Kammer eingeführt. Die Farbstofffixierung dauert 2 Minuten, hernach wird das gefärbte Gewebe in heissem Perchlo^äthylen gespült und schliesslich getrocknet. Man erhält eine sehr brillante, egale, blaue Färbung mit ausgezeichneten Echtheiten.

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-IA-

Beispiel 4

0,6 Teile eines Gemisches aus gleichen Teilen der reinen Farbstoffe der Formeln

NH-C₆H₅

COOH

N = N

SO₂NH,

und

HO

C-N I

SO₂NHCH,

1:2 Chrom-Mischkomplex,

werden in 4 Teilen Perchlorathylen mit 2 Teilen eines Gemisches aus gleichen Teilen Alkydharz (68 # Phthalatanteil, 32 % Kokosöl, Säurezahl etwa 7) und Xylol vermengt, in einer Sandmühle zu einer feinen Dispersion gemahlen mit Perchlorathylen ausgewaschen und die erhaltene Dispersion mit Perchlorathylen auf 1000 Teile gestellt.

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Bei 25° werden 50 Teile Nylon-6-Material {gekräuselt) eingetragen, in ca. 45 Minuten auf 120° erhitzt und, unter Rühren, 90 Minuten bei dieser Temperatur behandelt, Nach Spülen mit heissem Perchloräthylen erhält man eine qualitativ einwandfreie olivgrüne Färbung.

Beispiel

2 Teile des reinen Farbstoffs der Formel

CH₂CH₂OCOCH₃

werden zusammen mit 5 Teilen des im Beispiel 1 beschriebenen Alkydharzes und 10 Teilen Perchloräthylen in einer Sandmühle zu einer feinen Dispersion vermählen und nach dem Auswaschen mit Perchloräthylen auf 1000 Teile gestellt.

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Bei 25° werden in diese Flotte 100 Teile texturiertes Polyestermaterial eingebracht, unter Rühren in 40 Minuten auf 120° erhitzt und bei dieser Temperatur 60 Minuten behandelt. Nach dem Spülen in heissem Perchloräthylen und Trocknen erhält man eine brillante rote Färbung, deren Qualität höchsten Anforderungen entspricht.

An Stelle des mit Phthalsäure und Kokosöl hergestellten Alkydharze» kann auch ein Sojaalkydharz Verwendung finden.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Weitere Ausbildung des Verfahrens nach Hauptpatent

No , Patentgesuch No. P 21. 03 764.9

(Case 150-3125) zum Färben von textlien Fasern oder Fäden oder daraus hergestellten Textilmaterialien aus voll- oder halbsynthetischen, hydrophoben, hochmolekularen organischen Stoffen nach dem Ausziehverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass man die genannten Substrate in einer Dispersion von organischen Farbstoffen in einer flüssigen organischen Verbindung, in Gegenwart von Alkydharzen bei Temperaturen zwischen 40° und 170⁰C behandelt.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Temperaturen zwischen 80° und 145°C gefärbt wird.

j5. Die gemäss Anspruch 1 gefärbten Textilmaterialien.

DerPctentanwalti

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