DE2023179C - Verfahren zum Farben und Bedrucken von Textilfasern - Google Patents

Description

X-CH₂-CHOH-CH₂-N-Cl

R R' R"

in der X ein Halogertatom und R, R' und R" Methyl- oder niedere Alkylgruppen bedeuten, zugesetzt und das Medium alkalisch gestellt wird. oder die Textilfasern vor dem Färben mit einer alkalischen Lösung solcher Verbindung behandelt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft em Verfahren r^ir Verbesserung der Färbefähigkeit von zahlreichen Farbstoffen, die zum Färben und Bedrucken von Naturfasern, künstlichen Fasern und synthetischen Far-orn verwendet werden.

Es ist bereits bekannt, daß die Anbringung von kationischen Gruppen, beispielsweise von quaternären Ammoniumgruppen, an verschiedene Sorten von Fasern zur Folge hat, daß diese eine bessere Anfärbbarkeit besitzen. Ferner vermögen bestimmte Produkte, die in Textilappreturen oder als Färbefixierungsmittel verwendet werden, wie beispielsweise Dicyandiamin, Polyäthylenimin, Kondensationsprodukte von Polyamiden mit Epichlorhydrin od. dgl., sehr stark die Färbeaffinität der verschiedensten Fasern zu erhöhen.

Es wurden bereits zahlreiche Versuche durchgeführt, ohne daß dabei jedoch jemals industriell verwertbare Ergebnisse erzielt worden sind. Insbesondere wurde versucht, mehr oder weniger stark kationische Verbindungen während der Herstellung der Farbstoffe einzuführen, d. h. das Farbstoffmolekül zu quaternisieren, und zwar entweder während seiner Herstellung oder anschließend. Außerdem wurde versucht, diese Produkte auf das Material vor dem Färben aufzubringen, und zwar durch eine zuvor erfolgende Beizung.

Die Unverträglichkeit der kationischen Derivate mit den meisten Farbstoffen macht es notwendig, zunächst diese Derivate auf das Material selbst aufzubringen, worauf getrocknet wird und anschließend das übliche Färben oder Bedrucken durchgeführt wird. Dieses Verfahren erfordert daher zusätzliche Maßnahmen, welche die Verfahrenkosten sowie die Gefahr von Pannen erhöhen. Außerdem ist das Beizen, das stark die Anfärbbarkeit erhöht, nicht immer bei kontinuierlich durchgeführten Färbeverfahren zweckmäßig, und zwar deshalb, da sehr schnell die Bäder erschöpft werden, was zur Folge hat, daß die Imprägnierungsbäder kontinuierlich verstärkt werden müssen.

Es ist ferner bekannt, daß die Produkte, welche die Anfärbbarkeit von Fasern zu erhöhen vermögen, nicht immer in ausreichendem Maße an dem Material anhaften. Außerdem wird die letztlich erzielte Farbtönung in nachteiliger Weise beeinflußt

Ferner ist ar rauf hinzuweisen, daß das Beizen unter Verwendung von kationischen Derivaten stark die Verwendungsmöglichkeiten einschränkt Beispielsweise ist das Beizen nicht unter Verwendung eines Gewebes möglich. Auch kann man keine Fäden in Form von Spulen behändem. Der Grund dafür liegt darin, daß ein Zwischenprodukt erforderlich ist das darüber hinaus noch eine sehr lange Zeitspanne erfordert Ferner kann ein Beizen nicht unter Verwendung von Geweben durchgeführt werden, die bedruckt werden sollen, und zwar deshalb, da Schwierigkeiten anschließend beim Waschen auftreten. Während des Waschens geht der nicht fixierte Farbston", der daher normalerweise entfernt wird, wieder in starkem Ausmaße auf die Fasern, wodurch eine Verschmutzung bewirkt wird.

Es wurde nunmehr festgestellt, daß durch Zugabe von Epoxypropylammonium-Salzen der nachstehend angegebenen Formel

CH₂ — CH-CH₂-N-Cl

O RR' R'

zu Farbstoffbädern oder Druckpasten erhebiich die Anfärbbarkeit vieler Farbstoffe erhöht werden kann, beispielsweise von direkt aufziehenden Reaktivfarbstoffen, Schwefelfarbstoffen, Trogfarbstoffen (colorants de cuve) usw. Außerdem können diese Substanzen auf verschiedenste Fasern aufgebracht werden. In der Formel bedeuten R, R' und R" niedere Alkylreste, beispielsweise CH₃.

Es wurde gefunden, daß trotz der durch die neuen Produkte erzielten Vorteile immer noch einige Nachteile bestehen, und zwar infolge einer unzureichenden Stabilität von einigen dieser Produkte sowie als Folge der Unmöglichkeit, die Farbausbeute aufrechtzuerhalten, die auf Grund dieser Produkte möglich ist.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß es möglich wird, durch Einführen der neuen Derivate, die eine stark kanonische Wirkung ausüben, in die Färbebäder oder in die Druckpasten ■A\e die Vorteile zu erzielen, die bei einem zuvor erfolgenden Beizen erhalten werden, wobei außerdem erheblich die Nachteile beseitigt oder zumindest vermindert werden, die in bestimmten Fällen auf eine bestimmte Instabilität der Produkte zurückzuführen sind.

Die Produkte, deren Verwendung Gegenstand dei vorliegenden Erfindung ist, sind Halogenwasserstoff-Derivate, beispielsweise Chlorwasserstoff-Derivate eines Epoxypropylammonium-Salzes der allgemeiner Formel

XCH₂ — CHOH — CH₂ — N — Cl

/l\

R R' R"

worin X ein Halogen bedeutet und R, R' und R' niedere Alkylreste, beispielsweise CH₃, sind.

Die Regenerierung der Epoxybrücken erfolgt sehr schnell in alkalischem Medium während des Färbeverfahrens.

R'

ClCH₂-CHOH-CH₂-N R"

R'"

NaOH

R'

CH₂ CH — CH₂ — N — R"

O R'"

+ CINa + H₂O

Während der verschiedenen Färbe- und Druckverfahren ist es daher notwendig, eine bestimmte Menge an Alka^;i zu verwenden oder dessen Menge zu erhöhen, um die vorstehend beschriebenen Reaktionen ablaufen zu lassen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher insbesondere die Verwendung von Epoxypropylammonium-Salzen in ihrer Halogenwasserstofform. Die geschilderten Resultate weiden insbesondere bei Verwendung von 3-Chlorpropyl-2-hydroxy-N-trimethylammoniumchlorid (CTAHCP) erhalten

CH,

CI-CH₂-CHOH-CH₂-N⁺-Ch₃ cr

CH₃

Diese Produkte besitzen eine Stabilität, die auch einer Lagerung sowie einer Temperatureinwirkung zu widerstehen vermag.

Die Einführung dieser Verbindungen in Farbstoffbädern hat keine Ausfällung der Farbstoffe zur Folge. Außerdem wird die Stabilität der verschiedenen Farbstoffe beibehalten. Das gleiche gilt auch für die Rep>-oduzierbarkeit der Farbnuancen.

Die verschiedenen Festigkeitsuntersuchungen, die unter Verwendung von Färbungen oder Drücken durchgeführt werden, ergeben keine Zersetzung. Vielmehr werden ganz ausgezeichnete Farbechtheiten festgestellt.

Die Aufbringung dieser Verbindungen ermöglicht das Fäibsn einer Vielzahl von zellulosehaltigen Fasern, und zwar natürlichen oder regenerierten Fasern, proteinhaltigen Fasern, synthetischen Fasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Acetatfasern, Triacetatfasern, Polyacrylnitrilfasern oder Polyvinylchloridfasern.

Die Hauptklassen der nachstehend angegebenen Farbstoffe lassen sich in Gegenwart von CTAHCP verwenden:

Direktfarbstoffe,
Schwefelfarbstoffe,
Trogfarbstoffe,
Indigosolfarbstoffe,
■ Naphtholbaserifarbstoffe,
Reaktivfarbstoffe,
Phthalocyaninfarbstoffe,
Säurefarbstoffe,
Metallenthaltende Farbstoffe,
Dispersfarbstoffe.

Die folgenden Ausführungen erläutern die Möglichkeiten zur Durchführung der vorliegenden Erfindung.

Anwendung auf Färbemethoden
I. Reaktivfarbstoffe

Es ist bekannt, daß diese Farbstoffe auf zellulosehaltige Fasern in alkalischem Medium aufgebracht werden können, wobei eine kovalente Bindung mit den OH-Gruppen der Zellulose gebildet wird.

Die Fixierung eines Reaktivfarbstoffes ist jedoch niemals vollständig. Sie schwankt von einem farbstoff zum anderen und hängt von dem angewendeten Aufbringungsverfahren ab. Vergegenwärtigt man sich, daß die Reaktivfarbstoffe aus einem färbenden Teil und einem reaktiven Teil bestehen, dann wird klar, daß die chemische Natur des färbenden Teils variabel ist. Das gleiche gut für den reaktiven Teil. Folgende Hauptderivate können erwähnt werden:

Mono- und Dichlor-l^S-triazin,
Di- und Trichlorpyrimidin,
Vinylsulfon.

Das Reaktionsschema dieser Farbstoffe mit zellulosehaltigen Fasern kann wie folgt wiedergegeben werden:

CI

N-C

κ=\

NH —

N + OH — Cell

N = I

Cl

O — Cell

N-C

-NH-C

N + HOl

N = C

Cl

Dichlor-l,3,5-triazin

SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃H + OH-CeII

SO₂-CH₂CH₂-O-CeIl + H₂SO₄

Vinylsulfon

Es ist bekannt, daß beispielsweise die Affinität der Chloratome im Hinblick auf die OH-Gruppen der Zellulose stärker ist als auf diejenigen des Wassers. Dennoch reagiert immer ein Teil des Farbstoffs mit Wasser. Man schätzt, daß im allgemeinen 70% des Farbstoffs mit der Zellulose reagieren, während 30% hydrolysiert werden. Die nachteilige Folge dieser unvollständigen Fixierung ist (zusätzlich zu dem Verlust) die Notwendigkeit, das Material nach dem Färben gründlich mit Seife zu waschen, um diesen Teil des Farbstoffs zu entfernen, der sich auf der Faser befindet, jedoch nicht fixiert ist, um zu einer guten Farbechtheit zu gelangen.

5 6

Die Einführung von CTAHCP in die Bäder der Die auf diese Weise in Gegenwart von CTAHCP

Reaktivfarbstoffe ermöglicht eine Erhöhung der Fixie- erhaltenen Proben besitzen eine Intensität, die wesent-

rung dieser Farbstoffe. Beobachtet man die nach lieh ausgeprägter ist als die Intensität von Vergleichs-

dem Färben verwendeten Waschbäder, so stellt man proben. Im allgemeinen sind die Farbnuancen 2- bis

fest, daß diese nicht mehr gefärbt sind, wenn die Fär- 5 3fach stärker ausgeprägt

bungen in Gegenwart von CTAHCP durchgeführt ._v . . , „

werden. Beispiel 2

Die R.eproduzierbarkeit der Nuancen bleibt in Die Färbungen werden nach dem Pad Batch-

Gegenwart dieses Produktes ausgezeichnet Verfahren durchgeführt

Das Vorliegen von CTAHCP ermöglicht eine io Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird die

Herabsetzung der Dauer der Wärmebehandlung. Fixierung der Farbstoffe in der Kälte durchgeführt.

Im Falle einer Wärmefixierung kann die Behandlung Es ist dabei notwendig, Natriumhydroxyd als alka-

3 bis 1 Minute dauern, wobei dennoch eine ausrei- lisches Mittel zu verwenden.

chende Fixierung erzielt wird. Nach einer Behandlung mittels eines Foulards wer-Eine Untersuchung der Beständigkeit gegenüber 15 den die Proben aufgewickelt, worauf sie 4 bis 12 Stunder Einwirkung von Feuchtigkeit (Haushaltswäsche, den lang je nach den verwendeten Farbstoffen bei Schweiß od. dgL) ergibt keine Verminderung dieser Umgebungstemperatur sich selbst überlassen werden. Beständigkeit. Vielmehr ist in bestimmten Fällen eine Anschließend wird unter den gleichen Bedingungen Verbesserung festzustellen. wie in den vorstehenden Beispielen gewaschen.

Eine Untersuchung der Lichtechtheit ergibt eben- 20 Auch in diesem FaAe ist die feststellbare Verfalls keine Verschlechterung. Ma ι kann jedoch bei besserung sehr erheblich,
einigen Farbnuancen einen Verlust von 0,5 Einheiten
feststellen. Beispiel 3

Ferner stellt man fest, daß diese interessanten Die Aufbringung von CTAHCP auf die Fasern vor

Ergebnisse in jedem Falle erhalten werden, gleich- 25 dem Färben ermöglicht die Erzielung von ausge-

gültig, ob diese Produkte zuerst in die Färbebäder zeichneten Ergebnissen, falls die vorstehend beschrie-

eingemengt werden oder nach dem Färben auf- bencn vier Verfahren eingehalten werden,

gebracht werden (d. h. vor dem Fixieren). In einer ersten Stufe kann man das Gewebe mittels

eines Foulards in einem Bad imprägnieren, das

B r ^: - ρ i e 1 1 30 CTAHCP zusätzlich zu einem alkalischen Mittel

enthält, worauf bei einer Temperatur von 100⁰C

Nach der Pad Dry-Methode werden Färbungen getrocknet wird,

durchgeführt: In einer zweiten Stufe werden die Färbungen nach

Die Färbebäder werden in der folgenden Weise üblichen Methoden durchgeführt,

hergestellt: 35 Die feststellbaren Farbausbeuten sind im allge-

v s/1 Farbstoff meinen genauso hoch wie bei der Einführung von

0 bis 100 g/l Harnstoff CTAHCP in die Farbstoffbäiler.

_v g/i Alkali (Natrium- ^Diese Arbeitsweise bietet im Falle von Reaktiv-

hvdroxvd oder farbstoffen den Vorteil,' daß Farbstoffe ohne weitere

vw,;„2L„,K~., *\ 40 Zusätze verwendet werden können, insbesondere

Matnumcarbonat) ,_ -» ami- jo· -ι.»

ο η γταηγρ isw ■ > ohne Zusatz von Alkali, so daß eine ausgezeichnete

^{z g/ IAm}- ^{r pD /olg)} Stabilität des Färbebades errie'.t wird. Dies ist beson-

x ist eine Funktion der zu erzielenden Intensität ders im Falle des Pad Batch-Verfahrens interessant,

der Farbnuance. Man stellt fest, daß die Verbesserung Bei der Durchführung dieses Verfahrens zwingt die

bei relativ starken Farbnuancen sehr ausgeprägt ist, 45 geringe Stabilität der Farbstoffe in Gegenwart von

d. h. für Werte von χ von 0,2% oder darüber. Natriumhydroxyd, die häufig auf einige Minuten

2 variiert als Funktion von x. Es werden daher begrenzt ist, zu einem Arbeiten mit einer Mischung

Mengen zwisciien 10 und 60 g/l verwendet. aus Farbstoff und Alkali in einer Imprägnierungs-

y muß im Verhältnis zu der im allgemeinen empfoh- vorrichtung, die mit Hilfe von Dosierungspumpen

lenen Alkalimenge erhöht werden, damit die Regene- 50 betrieben werden,
rierung der Epoxybrücken ermöglicht wird, ν ist

daher eine Funktion von :. Beispielsweise kann man Beispiel 4
eine Konzentration von 30 g des Farbstoffes pro

Liter, 60 g CTAHCP und 30 g Natriumcarbonat Färbeverfahren in einem vollen Bad
verwenden. 55

Die Imprägnierung des zuvor entsprechend präpa- Zunächst wird das Material während einer Zeit-

rierten Gewebes erfolgt mittels eines Foulards, wobei spanne von 10 Minuten bei 100⁰C in einem Bad

der Ausquetschgrad 70% beträgt. Anschließend wird behandelt, das CTAHCP zusätzlich zu Alkali enthält,

bei 90° C getrocknet, worauf während einer Zeitspanne Die Färbung wird anschließend ohne weitere Behand-

von 3 Minuten bei 150°C wärmefixiert wird. 60 lung sowie ohne Zwischenspülen durchgeführt.

Das Waschen erfolgt in der nachstehend geschil- Die nachfolgend beschriebene Arbeitsweise dient

derten Weise: . lediglich Erläuterüngszwecken:

Das Material wird während einer Zeitspanne· von

30 Sekunden unter Verwendung von kaltem 10 Minuten bei 100⁰C in einem Bad folgender ZuWasser, 65 sammensetzung behandelt:
1 Minute mit Wasser von 80°C sowie

5 Minutrn mit Wasser von 100⁰C in Gegen- 20 g/l CTA.HCP,

wart von 5 g/l Seife. 5 ccm/1 NaOH 36° Be.

Das Bad wird entleert, worauf direkt ohne Zwischenspülen die entsprechende Färbung durchgeführt wird. Diese Färbung erfolgt unter folgenden Bedingungen:

χ % des Farbstoffs (bezogen auf das Gewicht des Materials),

Verhältnis des Bades 1 bis 10,

IO Minuten Färben bei 40⁰C,

Zugabe von I0%igem NaCI,

Erneutes Färben während einer Zeitspanne von 20 Minuten bei 40⁰C,

Zugabe der Alkalimcnge, die dazu erforderlich ist, das Färben während einer Zeitspanne von 1 Stunde bei 40⁰C durchzuführen.

Spülen und anschließendes Waschen bei 100⁰C.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens stellt man fest, daß durch die Anwesenheit von CTAHCP die Farbausbeute wesentlich erhöht ist.

Außerdem bemerkt man eine sehr schnelle Erschöpfung sowie eine sehr starke Erschöpfung der Bäder.

Die Fixierung der Farbstoffe erfolgt viel schneller.

"5

Die Zugabe von CTAHCP bei der Durchführung des Verfahrens in einem vollen Bad von Reaktivfarbstoffen ist insofern besonders günstig, als die bei der Durchführung des üblichen Verfahrens erzielten Aus-, beuten häufig sehr mittelmäßig sind und immer ein besonders langes Färbeverfahren erfordern, um eine ausreichende Fixierung der Farbstoffe zu erzielen.

Die Zugabe von Alkali ist im allgemeinen nicht mehr beim Färben erforderlich. Die Fixierung erfolgt sehr leicht in Gegenwart von CTAHCP.

Die in Gegenwart dieses Produktes erzielten Farbausbeuten sind beträchtlich gesteigert.

II. Direktfarbstoffe

Beispiel 5 Aufbringung von Direktfarbstoffen in einem vollen Bad

Die Verwendung von erfindungsgemäßen Kombinationen unter den nachstehend angegebenen Arbeitsbedingungen ermöglicht die Erzielung von sehr interessanten Ergebnissen, falls Farbstoffe verwendet werden, die beispielsweise den nachstehend angegebenen Formeln entsprechen:

NH-CO-CH₃

NaO₃S

OH

COONa

NaO₁S

HO
NaOOC

OCH,

N = N-

SO₃Na

CH₃

^Na°^3S Cl

N N

I Il OH NH-C C-NH

)jNa

αν)

NH-CO-CH₃

209652383

2812

Zunächst wird das Material während einer Zeitspanne von 10 Minuten bei 100^CC in einem Bad behandelt, das folgende Zusammensetzung aufweist:

20 g/l CTAHCP.

5 ecm/! NaOH 36° Be.

Dieses Bad wird anschließend entleert und sofort durcii das Färbebad ohne Zwischenspülung ersetzt.

Das Färbeverfahren wird in der normalen Weise to durchgeführt, d. h. bei einer Temperatur von lOOC unter Zugabe von Elektrolyten.

Man stellt fest, daß die Affinität der Fasern stark erhöht ist. Die Erschöpfung des Bades erfolgt viel, schneller, wobei die Erschöpfung vollständig ist.

Man stellt fest, daß die Verwendung dieser Verbindungen beträchtlich die Beständigkeit der Farbstoffe gegenüber Feuchtigkeit erhöht. Beispielsweise liefern Farbstoffe, deren Beständigkeit gegenüber einem Waschen normalerweise 1 bis 2 beträgt, bei der Einhaltung dieses neuen Verfahrens Werte zwischen 4 und 5.

Die Verbesserung der Farbechtheit der Farbstoffe ist ein zweites Merkmal der vorliegenden Erfindung. Diese Verbesserung kann unabhängig von dem jeweils verwendeten Direktfarbstoff bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt werden.

B e i s ρ i e 1 6

Aufbringung der Direktfarbstoffe auf kontinuierliche Weise, insbesondere durch Einhaltung des Pad-Roll-

Verfahrcns

35

Das Gewebe wird in dem Farbstoffbad foulardisiert und anschließend auf eine Rolle in einer warmen Kammer bei einer Temperatur von 8O⁰C gehalten.

Man stellt eine deutliche Verbesserung der Intensität sowie der Echtheit der unter Verwendung von CTAHCP aufgebrachten Farbstoffe fest.

Färben von proteinhaltigen Fasern

Beispiel 7
(Aufbringen auf ein Polyamid)

Das Vorliegen von CTAHCP begünstigt deutlich die Aufnahme des Farbstoffs sowie die Erschöpfung der Bader. Man kann mit folgenden Farbstoffklasscn arbeiten:

Farbstoffe:
Saure Farbstoffe,
Metallhaltige Farbstoffe,
Reaktivfarbstoffe,
Dispersionsfarbstoffe.

Beispielsweise wird das Material mit 20 g/l CTAHCP, das dem Natriumcarbonat zugesetzt worden ist, während einer Zeitspanne von 10 Minuten bei 10O⁰C behandelt, worauf die Färbungen nach üblichen Methoden durchgeführt werden.

Es werden wesentlich verbesserte Farbausbeuten festgestellt. Die Echtheiten werden im allgemeinen nicht verschlechtert, vielmehr wird eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit festgestellt.

Bei den Verfahren, die mittels eines Foulards mit den sauren Farbstoffen durchgeführt werden, ist manchmal die Zugabe von Harnstoff notwendig, um einerseits die Löslichkeit dieser Farbstoffe zu verbessern und andererseits den Färbebädern eine bessere Stabilität zu verleihen.

Färbung von zelluloschaltigen Estern

Beispiel 8

(Aufbringen auf Acetat und Triacctat)
Die Färbung dieser Fasern erfolgt im allgemeinen unter Verwendung von plastolöslichen Farbstoffen oder Dispersionsfarbstoffen.

Die Verwendung von CTAHCP gemäß den vorstehenden Beispielen zur Behandlung dieser Fasern liefert positive Ergebnisse.

Die Erhöhung der Farbausbeuten ist weniger ausgeprägt als bei den vorstehenden Beispielen.

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Färben und Bedrucken von Textilfasem mit nicht kationischen Farbstoffen aller Klassen, wobei das Färben und Bedrucken unter Verwendung aller natürlichen, künstlichen oder synthetischen Fasern möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß entweder den Färbebädern bzw. den Druckpasten eine qua- ίο ternäre Verbindung der allgemeinen Formel