DE2440055A1

DE2440055A1 - Verfahren zum faerben eines polyestermaterials

Info

Publication number: DE2440055A1
Application number: DE2440055A
Authority: DE
Inventors: Dara Ardeshir Jilla
Original assignee: Martin Inc H C A
Current assignee: Martin Inc H C A
Priority date: 1973-10-05
Filing date: 1974-08-21
Publication date: 1975-04-10
Also published as: GB1464124A; BE816826A; JPS5063282A; CA1032310A; FR2246688B1; DE2440055B2; DE2440055C3; US3932126A; NL7413159A; JPS5336064B2; FR2246688A1

Description

DIPL. ING. KLAUS NEUBcGKER _ _<■:, . ■..;.

Patentanwalt ,.Λ;

4 Düsseldorf 1 · Schadowpla ΐ,-z.V 9

Düsseldorf, 16. Aug. 1974 40957
7465

HCA-Martin, Inc.

Rocky Mount, Virginia, V. St. A. Verfahren zum Färben eines Polyestermaterials

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Färben eines Polyestermaterials. . _: .· _;...

In der auf die gleiche Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung zurückgehenden DT-OS 2 437 204 wird ein Verfahren zum Färben von Polyestermaterial mit sauren Farbstoffen beschrieben, wonach das Polyestermaterial bei einer Temperatur zwischen 90 und 250° C bei gewöhnlichem und atmosphärischem Druck mit einem Gemisch aus (a) einer organischen Stickstoffverbindung und (b) einem Glykol, einem Alkohol, einem Keton, einem Äther oder Wasser imprägniert, dann das so behandelte Material mit kaltem Wasser oder einem Gemisch aus Carbonsäure und kaltem Wasser abgeschreckt und so dem behandelten Polyestermaterial Affinität zu sauren Farbstoffen verliehen wird, worauf das Polyestermaterial, vorzugsweise kontinuierlich, durch Auftrag saurer Farbstoffe von einer wäßrigen Lösung oder einer Druckpaste in Verbindung mit einer Padding-, Druckoder Kaskadenbehandlung gefärbt werden kann, um so eine Fixierung der sauren Farbstoffe auf dem behandelten Material mit im wesentlichen gleichförmiger Verteilung in dem Material zu bewirken.

Das vorliegende Verfahren stellt eine weitere Verbesserung gegenüber dem gerade beschriebenen allgemeinen Verfahren dar und ist

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Telefon (02 11) 32 O8 58 Telegramme Custopat

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in erster Linie auf ein weiteres neuartiges Verfahren zur Färbung von Polyestermaterialien, vorzugsweise - jedoch nicht notwendigerweise - kontinuierlich, mit sauren Farbstoffen gerichtet.

Polyestermaterialien werden hauptsächlich mit Dispersions- und Azofarbstoff-Kombinationen und bestimmten Badfärbstoffen gefärbt, wie das ausführlicher in "The Dyeing of Polyester Fibers", Imperial Chemical Industries Limited, 3. Aufl., Nov. 1964, herausgegeben von Raithby, Lawrence and Company, Großbritannien, S. bis 267, beschrieben wird. Ferner können modifizierte Polyester mit Farbstoffen vom Grundtyp gefärbt werden, wie das ausführlicher in der US-PS 3 018 272 - Griffing et al η beschrieben wird. Je- -doch wird mit anderen bekannten Gruppen von Farbstoffen wie direkten, reaktiven, sauren, Chrom- und Schwefelfarbstoffen lediglich ein Anfärben von Polyestermaterialien erzielt. Dieses Anfärben ist fast durchweg auf eine Oberflächenfärbung beschränkt und weist dabei nur eine geringe Festigkeit auf.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens zum Färben geformter oder vorgeformter Polyestermaterialien mit sauren Farbstoffen unter neuen Bedingungen, so daß starke, sehr ausgeprägte und gleichförmige Färbungen erhalten werden, die gut in das Substrat eingedrungen sind. Dabei soll sich dieses Verfahren besonders für kontinuierliches Färben, d.h. das Färben der Polyestermaterialien mit sauren Farbstoffen auf einer kontinuierlichen Walze etwa durch Padding-, Druck- oder Kaskadenbehandlung eignen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Färben eines Polyestermaterial erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch Padding-, Druck- oder Kaskadenbehandlung mit einer wäßrigen Lösung oder Druckpaste eines oder mehrerer saurer Farbstoffe im Gemisch sowohl mit (a) einer organischen Stickstoffverbindung als auch (b) einer organischen Carbonsäure imprägniert, das imprägnierte Polyestermaterial getrocknet und dann 5 bis 60 s lang trockner Wärme bei einer Temperatur zwischen 150 und 250° C ausgesetzt und so der oder die sauren Farbstoffe

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im Verhältnis zu dem Polyestermaterial fixiert und im wesentlichen gleichförmig in dem Polyestermaterial verteilt werden.

überraschenderweise läßt diese Wärmebehandlung in Anwesenheit von organischen Stickstoffverbindungen und organischen.Carbonsäuren im Färbebad die auf der Oberfläche des Polyestermaterials abgelagerten sauren Farbstoffpartikel in gewisser Weise (was nicht vollständig erklärt werden kann) in das Polyestermaterial eindringen und sich gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Polyestermaterials verteilen. Das Ergebnis ist kommerziell bedeutsam, da eine sehr leuchtende, kräftige und gleichförmige Färbung des Polyestermaterials erhalten wird.

Statt dessen können geeignete Teile des geformten Polyestermaterials (wie Garn) mit dem vorerwähnten Färbbad in der Richtung des Garndurchlaufs imprägniert werden, während andere Teile des Garns in der Richtung des Garndurchlaufs nicht mit dem vorerwähnten Färbebad imprägniert werden, worauf das imprägnierte Polyestermaterial getrocknet und dann der vorerwähnten Trockenwärmebehandlung ausgesetzt wird. Dieses selektive Imprägnieren des Polyestermaterials mit dem vorerwähnten Färbbad kann in einer genau unter Kontrolle gehaltenen Art und Weise entsprechend einem vorgegebenen Muster oder Raster mit Hilfe bekannter Mittel abgewandelt werden. In diesen ausgewählten oder festgelegten Gebieten des Garns, die mit dem vorerwähnten Färbebad imprägniert wurden, wird eine sehr kräftige, leuchtende und gleichförmige Färbung erzeugt, während in den bestimmten Gebieten oder Abschnitten des Garns, die nicht mit dem vorerwähnten Färbebad imprägniert wurden, keine Färbung erhalten wird. Das Ergebnis ist eine selektive Färbung des Polyestermaterials in einem vorgegebenen Sinne, um ein gewünschtes, ansprechendes Muster in dem endgültig fertiggestellten Garn zu erhalten. Auf diese Weise kann jeder gewünschte Musterverlauf erhalten werden, gleich ob mit beliebiger oder repetitiver Aufteilung.

Das anfängliche Trocknen des imprägnierten Polyestermaterials,, das der Einfachheit halber als Vortrocknen bezeichnet werden kann,

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kann in jeder geeigneten Ausrüstung vorgenommen werden, wie sie auf dem einschlägigen Gebiet allgemein bekannt ist, beispielsweise mittels eines dielektrischen Heizgeräts, einer Mikrowellen-Heizeinrichtung, eines InfrarotStrahlers,bei Arbeitstemperaturen in der Größenordnung von etwa 232° C bis 288° C und für eine Zeitdauer (beispielsweise bis zu etwa 60 s), die ausreicht, um eine im wesentlichen vollständige Entfernung der Feuchtigkeit von dem imprägnierten Polyestermaterial vor dem anschließenden Trockenerwärmungs-Farbfixierungsschritt zu bewirken.

Beispiele bevorzugter organischer Stickstoffverbindungen sind Alkylenamine, Alkanolamine und Alkylamine wie Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentamin, Hexamethylendiamin, Hexamethylentetramin, Mono-, Di- und Triäthanolamin, TriäthyI-amin, Di- und Tripropylamin sowie Di- und Tributylamin.

Geeignete Carbonsäuren sind beispielsweise Oxalsäure, Sebacinsäure, Zitronensäure und Adipinsäure.

Es können andere Verfahren zur Verwirklichung der Erfindung anstelle der speziell erwähnten eingesetzt werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde. Die nachstehenden Beispiele werden daher nur zur besseren Veranschaulichung der Einzelheiten der Arbeitsweise gegeben. Soweit nicht anders erwähnt, beziehen sich angegebene Teile auf das Volumen.

Diese nachstehenden Beispiele umfassen tatsächliche im Labor durchgeführte Verfahrensabläufe, um die chemische Gültigkeit des Vorgangs zu untersuchen. Wegen des Laborcharakters der Untersuchungen wurden die Experimente mit verhältnismäßig beschränkten Mengen Polyesterfilm, -garn bzw. -gewebe unter Verwendung eines Chargen- oder abschnittweise arbeitenden Verfahrens vorgenommen. Die Umsetz- oder Anwendbarkeit des Verfahrens für jeden Fall auf kontinuierlichen Betrieb in industriellem Umfang (unter Verwendung herkömmlicher, für industriellen Einsatz geeigneter Vorrichtungen) ergibt sich ohne weiteres aus der kurzen Zeitdauer, die sowohl für das Vortrocknen des Polyester-

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materials als auch für die anschließende Färbfixierung erförderlich ist. - '· ' ■■>-"- .-V'-.^ ■■-■-.;■- ■ ■-:,■:-.· -·■

Beispiel 1 - . , , _: . . .

Es wurde eine Druckpaste mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

Merpäcyl Blau SW (CI. 25) '· - Ig > '

Triäthylentetramin (kommerziell/ : , _ ... Siedepunkt 276° C) 20 cnT

Oxalsäure (das kommerzielle Dihydrate. : . Schmelzpunkt 101° C) 0,5 g

Wasser 200 cm³

Schwefelsäure (konzentriert) 0,2 cm ■

Polygum 560 (ein kommerzielles Verdickungsmittel oder Druck-Haftmittel) ^: 0,6 g

Es wurde ein Streifen Polyäthylenterephthalat-Gewebe mit dieser Paste bei 67° C bedruckt und getrocknet. Er wurde dann langsam durch einen auf einer Temperatur von 204° C gehaltenen Schachttrockner geleitet, wobei die Zuführgeschwindigkeit auf eine Beaufschlagungsdauer von 60 s eingestellt wurde. Das Gewebe wurde dann gespült, um restliche, lose haftende, an der Oberfläche befindliche Farbstoffpartikel zu entfernen, und getrocknet. ES wurde eine tiefe, kräftige, leuchtend bläue Färbung erhalten.

Im Gegensatz dazu lieferte eine Vergleichsprobe aus Polyäthylenterephthalat-Gewebe, die mit einer ähnlichen Druckpaste dieser gleichen Farbe bedruckt würde, jedocii/äis Triäthylentetramin und ohne die Oxalsäure, selbst nach verlängerter Erwärmung im wesentlichen keine Färbung. * ■

In gleicher Weise wurden gleichförmige, leuchtende und starke Färbungen wie angegeben auf Polyäthylenterephthalat-Gewebe mit den folgenden Farbstoffen erhalten, wenn diese wie oben erläutert aufgebracht wurden:

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Verwendeter Farbstoff Erhaltene Färbung

CI.
Merpacyl Blau 2GA,/Saures Blau 40 Blau

Anthralan Violett 3B, CI. Saures Violett 43 Violett

Du Pont Anthrachinon Grün GNN,

CI. Saures Grün 25 . Grün

Telon Schnelles Violett EF, CI.

Saures Violett 103 Leuchtendes Violett

Beispiel 2

Es wurde eine Druckpaste mit den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Merpacyl Blau 2GA (CI. 40) Du Pont Anthrachinon Grün GNN (CI. 25)

Tetraäthylenpentamin (kommerziell, Siedepunkt 340° C)

Adipinsäure (kommerziell, Molekulargewicht 146,14; Schmelzpunkt 152° C)

Schwefelsäure (konzentriert)

Polygum 560 (ein kommerzielles Verdickungsmittel oder Druck-Haftmittel)

Wasser

Ausgewählte Abschnitte oder Bereiche eines Polyäthylenterephthalat-Stapelfaser-Garns von etwa 25 cm Länge in Richtung des Garndurchlaufs wurden mit dieser Paste bei 67° C bedruckt und getrocknet, während angrenzende Abschnitte des gleichen Garns mit einer Länge von etwa 25 cm unbedruckt gelassen wurden. Das Garn wurde dann langsam durch einen auf einer Temperatur von 200° C gehaltenen Gastrockner geleitet, wobei die Vorschubgeschwindigkeit so eingestellt wurde, daß die Beaufschlagungsdauer etwa 60 s betrug. Das Garn wurde dann gespült und getrocknet. Es wurde in den ausgewählten Abschnitten des Garns, die zuvor mit der vorerwähnten Druckpaste bedruckt worden waren, eine tief grün-blaue Färbung erhalten. Im Gegensatz dazu wurde in den Abschnitten des Garns, die nicht mit der oben erwähnten Druckpaste bedruckt worden waren, keine Färbung erzeugt.

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	g
	g
1	cm
1	g
20	cm
0,	g
O₁	cm
0.

,2
-6
200

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Auf diese Weise ließ sich in dem fertiggestellten Garn eine bestimmte Musterung aus grün-blau gefärbten Abschnitten in Richtung des Garndurchlaufs und folgenden angrenzenden Bereichen ohne Färbung in repetitiver Anordnung erhalten. Es wurde auf diese Weise eine besonders schöne Vielfarbwirkung erzielt.

Beispiel 3 - Gemischte Farbstoffe

Es wurde eine Paste mit den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Palanil Gelb 3G (CI. 64) Nylomin Saures Blau C-2G (CI. 175)

Diäthylentriamin (kommerziell, Siedepunkt 206,7° C)

Adipinsäure (kommerziell, Molekulargewicht 146,14; Schmelzpunkt 152° C)

Schwefelsäure (konzentriert)

Polygum 560 (ein kommerzielles Verdickungsmittel oder Druck-Haftmittel)

Wasser

In ähnlicher Weise wurde eine Paste mit den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Celliton Rosa RF (CI. 4) Ig

Polygum 560 (ein kommerzielles Verdickungsmittel oder Druck-Haftmittel) 0,6 g

Wasser 200 cm³

Es wurden ausgesuchte Abschnitte Polyäthylenterephthalat-Stapelfaser-Garn von jeweils etwa 25 cm Länge in Richtung des Garndurchlaufs mit der Paste (A) bedruckt, während benachbarte Abschnitte desselben Garns von etwa 25 cm Länge mit der Paste (B) bedruckt wurden, und das Ganze wurde getrocknet. Das so behandelte oder aufbereitete Garn wurde dann kontinuierlich zwischen zwei auf 210° C gehaltenen Metallflächen hindur eingeleitet, so daß die

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1	g
0,2	g
20	cm
0,5	g
0,2	cm
0,6	g
200	cm

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Beaufschlagungszeit etwa 45 s betrug. Das Garn wurde dann gespült und getrocknet. Es wurde eine besonders schöne Vielfarbwirkung mit unterschiedlichen Farben/ nämlich einigem Blau, einigem Gelb, einigem Grün, einigem Rot, einigem Orange, einigem Braun sowie einigen unterschiedlichen Farbmischungen erhalten.

Es ist aus den obigen Beispielen ersichtlich, daß die Erfindung sich auf eine große Vielzahl Polyestermaterialien anwenden läßt. Garne mit mehreren Fäden, kontinuierlichen Fäden oder Stapelfasern und Gewebe sind die bevorzugten Strukturen der vorliegenden Erfindung. Diese erfindungsgemäß behandelten Polyestermaterialien ergeben eine kommerziell bedeutsame, sehr leuchtende, kräftige (und wenn gewünscht vielfarbige) Färbung, die sich für die üblichen Textilanwendungen eignet. Es läßt sich ein kompletter Schattierungsbereich erhalten, wobei viele dieser Schattierungen sehr leuchtend sind.

Diese Polyestermaterialien können beim Wirken, Weben oder Tuften von Geweben aller Arten sowie bei der Fertigung von Teppichen und filzartigen Nonwoven-Erzeugnissen, die nach den bekannten Verfahren hergestellt werden, eingesetzt werden.

Unter einem "sauren Farbstoff" ist eine gefärbte anionische organische Substanz vie diejenigen zu verstehen, die Azo-, Anthrachinon-, Chinolin-, Triphenylmethan -, Azin-, Xanthen-, Ketonimin-, Nitro- oder Nitroso-Verbindungen enthalten. Unter den sauren Farbstoffen/ die sich für die Polyestermaterialien nach der vorliegenden Erfindung einsetzen lassen, seien erwähnt: Merpacyl Blau SW (CI. 25); Merpacyl Blau 2GA (CI. 40); Nylomin Saures Blau C-2G (CI. 175); Telon Schnelles Violett EF (CI. 103); Du Pont Anthrachinon Grün GNN (CI. 25); Chinolin Gelb 0 (CI. 3); Levalan Rot 3B (CI. 80); u. dgl. Nicht alle diese sauren Farbstoffe lassen sich in gleich vorteilhafter Weise für alle Arten Polyestermaterial einsetzen. So sind saure Farbstoffe vom Anthrachinontyp besonders in Verbindung mit Polyäthylenterephthalat-Faser interessant. Aber in allen Fällen erzeugt die Wärmebehandlung in Verbindung mit der Anwesenheit organischer Stickstoffverbindungen und organischer Carbon-

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säuren in dem Färbebad nach der Erfindung in überraschender Weise eine kommerziell bedeutsame, sehr leuchtende/ starke vielfarbige Färbung, auch wenn die Art der Ausbeute von der besonderen Zusammenstellung des Polyestermateriais und des sauren Farbstoffs, wie sie gerade zur Diskussion stehen, abhängt. Die sauren Farbstoffe werden vorzugsweise von einer wäßrigen Lösung aus bei einer Temperatur zwischen etwa 50° C und 125° C aufgebracht.

Gewünschtenfaus können die wäßrigen Farbstofflösungen in herkömmlicher Weise stark sauer gemacht werden, etwa durch die Zugabe einer geeigneten Menge Säure wie Schwefelsäure. Andere Färbebadzusätze wie Verdickungsmittel, Schaummittel, Netzmittel, Ausgleichmittel, Verzögerungsmittel oder Puffermittel können ebenfalls anwesend sein.

Es versteht sich, daß unter einem sauren Farbstoff im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl ein einzelner saurer Farbstoff als auch ein Gemisch verschiedener saurer Farbstoffe verstanden werden kann.

Die Erfindung führt somit zu einer Verbreiterung des Einsatzbereiches für Farben in Verbindung mit Polyestermaterialien, was dann zu einer kommerziell bedeutsamen, sehr leuchtenden, kräftigen, gewünschtenfalls auch mehrfarbigen Färbung führt, wenn eine Färbung mit sauren Farbstoffen in der angegebenen Weise vorgenommen wird. ............ .........

Die Erfindung soll nicht auf die Behandlung einer bestimmten Art Polyestermaterial beschränkt sein, insbesondere, da Polyestermaterialien selbst alt und allgemein bekannt sind und für sich keinen Bestandteil der Erfindung bilden. Es kann daher als ausreichende Angabe zum Stand der Technik angesehen werden, wenn zur weiteren Information über diese an sich bekannten Materialien verweisen wird auf: Mark-Gaylord¹s Encyclopedia of Polymer Technology, Bd. 11, 1969, S. 1 - 128, Das oben als Beispielspeziell erwähnte Polyäthylenterephthalat ist naturgemäß eine allgemein bekannte Art eines kommerziell erhältlichen Polyestermaterials.

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Claims

- 10 Patentansprüche

1. Verfahren zum Färben eines Polyestermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch Padding-, Druckoder Kaskadenbehandlung mit einer wäßrigen Lösung oder Druckpaste eines oder mehrerer saurer Farbstoffe im Gemisch sowohl mit (a) einer organischen Stickstoffverbindung als auch (b) einer organischen Carbonsäure imprägniert, das imprägnierte Polyestermaterial getrocknet und dann bis 60 s lang trockener Wärme bei einer Temperatur zwischen 150 und 250° c ausgesetzt und so der oder die sauren Farbstoffe im Verhältnis zu dem Polyestermaterial fixiert und im wesentlichen gleichförmig in dem Polyestermaterial verteilt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Stickstoffverbindung ein Alkylenamin ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Stickstoffverbindung ein Alkanolamin ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Stickstoffverbindung ein Alkylamin ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorgegebene Abschnitte des Polyestermaterials, die der Imprägnierung unterzogen werden, in einer genau unter Kontrolle gehaltenen Weise entsprechend einer vorgegebenen Unterteilung oder einem vorgegebenen Muster in Kontakt gebracht werden» um ein gewünschtes vielfarbiges Muster in dem fertig gefärbten Polyestermaterial zu erhalten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägnieren des Polyestermaterials unregelmäßig, aber in genau unter Kontrolle gehaltener Weise zur Erzielung eines Mehrfarbeneffekts in dem fertig gefärbten Polyestermaterial erfolgt.

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- ii -

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägnieren, Trocknen und Trockenerwärmen kontinuierlich erfolgt.

KN/ot 5

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