DE2047832B2

DE2047832B2 - Verfahren zum Färben von stickstoffhaltigen Fasern

Info

Publication number: DE2047832B2
Application number: DE2047832A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Chem.Dr. 6230 Frankfurt Bohnert; Fritz Dipl.Chem.Dr. 6232 Bad Soden Osterloh
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1970-09-29
Filing date: 1970-09-29
Publication date: 1974-07-18
Also published as: US3802837A; GB1361206A; BE770556A; AT337646B; ATA641771A; NL159741B; NL7110558A; DE2047832C3; FR2108049A1; CH1096971A4; CH546858A; JPS5754595B1; DE2047832A1; FR2108049B1

Description

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Es ist bekannt, daß man Wolle mit sulfonsäuregruppenhaltigen Reaktivfarbstoffen vom Sulfatoäthylsulfon-Typ sehr naßecht und in brillanten Farbtönen nach dem Auszieh-Verfahren färben kann. Voraussetzung hierfür ist, daß der pH-Wert der kochenden Färbeflotte mindestens eine halbe Stunde bei pH 6 gehalten werden kann. Unter diesen Bedingungen wird der Sulfatoäthylsulfonfarbstoff in die reaktive Vinylsulfonform umgewandelt, die dafür maßgebend ist, daß der Farbstoff eine kovalente Bindung mit der Proteinfaser eingeht (vgl. Melliand Textilberichte 12/1968, S. 1444 bis 1448). Diese Bindung führt dann zu den ausgezeichneten Naßechtheitseigenschaften von auf diese Weise erzeugten Wollfärbungen. Färbt man dagegen bei einem niedrigeren pH-Wert, so bildet sich nicht genügend Vinylsulfonfarbstoff, was sich in deutlicher Verminderung der Naßechtheit der Färbungen bemerkbar machL Wird der Farbstoff wiederum bei einem höheren pH-Wert apphaert, dann wird die Wolle mehr oder minder geschädigt. Ilinzii kommt, daß es sehr oft nicht leicht ist, einen pH-Wert von 6 in einer kochenden Farbeflotte möglichst weitgehend konstant zu halten. In den meisten Fällen werden diese Bäder nämlich mit Wasser angesetzt das vorher mit Ionenaustauschern entkalkt wurde und deren pH-Wert sodann während der Färbung erheblich steigt.

Bezüglich des Einsatzes von Sulfatoathylsulfonfarbstoffen zum Färben von Wollmaterialien wurde deshalb bereits eine alkalische Vorbehandlung solcher Reaktivfarbstoffe vor dem Färbeprozeß empfohlen, cemäß der man die wäßrige Farbstoffiösung im Ansatzgefäß während 5 Minuten der Einwirkung von z. B. Trinatriumphosphat bei 8O⁰C aussetzt. Dabei wird der Farbstoff in die für die Färbung notwendige reaktive Vinylsulfonform umgewandelt. Anschließend wird die alkalische Farbstoffiösung in die mit Essigsäure auf den pH-Wert 5 eingestellte Färbeflotte gegeben, und die Wolle kann somit beim isoelekifischen Punkt, d. h. unter den für diese Faser schonendsten Bedingungen naßecht gefärbt werden. Bei der erwähnten alkalischen Vorbehandlung der SuI-fatoäthylsulfonfarbstoffe verliert aber der sich bildende Vinylsulfonfarbstoff eine löslich machende Gruppe:

HO₃S- © -SO₂-CH₂-CH₂-O-SO,H

OH

HO₃S

-SO,-CH= CH₂

+ HSO₄- + H₃O

(F = Farbstoffrest) Dadurch kommt es in den Ansatzbehältern bei den meist konzentrierten Farbstofflösungen immer wieder

zu Farbstoffausfällungen, weil solche Farbstoffe in

alkalischen Flotten normalerweise nur in Mengen von 5 bis 40 g/l löslich sind.

Im Verlauf von Untersuchungen auf diesem Gebiet wurde gefunden, daß sich die Löslichkeit solcher Reaktivfarbstoffe in alkalischen Flotten, bei einer Temperatur von 40° C oder höher, durch Zugabe von sulfonsäure- oder carbonsäuregruppenhaltigen sekundären, aliphatischen Aminen auf 60 bis 1 !0 g/l steigern

läßt, so daß keine Farbstoffausfällungen mehr verursacht werden können. Mit Hilfe von Papierchromatographie kann nachgewiesen werden, daß die genannten Aminoverbindungen bei der alkalischen Vorbehandlung der Sulfatoäthylsulfoniarbstoffe bei Tem-

pcraturen über 4O⁰C mit dem Reaktivsystem dieser Produkte reagieren:

HO₃S-(E)-SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃H + HN-CH₂-CH₂-SO₃H

OH

HO₃S-(F)-SO₂-CH₂-CH₂-N-CH₂-CH₂-SOjH + HSO₄; + H₂O

(F = Farbstoffrest; R = niedereAlkylgruppe)

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Färben von Wolle mit Reaktivrarbstoffen nach der Ausziehmethode, indem man die Ware bei Temperaturen zwischen 70 und 125° C sowie aus schwach saurem Medium mit wäßrigen Flotten des Umwandlungsproduktes solcher bekannter Sulfonyl-Reaktivfarbstoffe behandelt, mit denen die Faser nach einem Additionsmechanismus über die Vinylsulfonform des Farbstoffs reagiert, und die vorher durch Einwirkung von kurzkettige bis zu 4 Kohlenstoffatome enthaltende Kohlenwasserstoffreste ausweisenden N-AIkylaminoalkylcarbonsäuren und/oder N-Alkyl-aminoalkylsulfon säuren bzw. deren wasserlöslichen Salzen davon zwischen 40⁰C und Kochtemperatur und bis zur 4fach mohiren Menge, bezogen auf den Farbstoff, in eine löslichere und für das Färben von Wolle reaktionsfähigere Form übergeführt worden sind.

Wenn die bei der Einwirkung der zuvor genannten Aminoverbindungen aus den R.eaktivfarbsioffen entstehenden Reaktionsprodukte nunmehr entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren bei pH-Werten um etwa 5 auf stickstoffhaltigen Fasern appiiziert werden, so erhält man tiefere und naßechtere Färbungen als z. B. mit den herkömmlichen SulfatoäthylsulfonfarbstofTen. Letztere gehen nämlich im Hinblick auf ihren Farbaufbau bei diesem pH-Bereich nur etwa m 70 bis 80% eine kovalente Bindung mit den stickstoffhaltigen Fasern ein, während der restliche Anteil lediglich salzartig gebunden wird. Dagegen werden die oben aufgeführten Reaktionsprodukte nahezu vollständig fixiert. Weiterhin können diese Farbstoffe — im Gegensatz zu jclen Sulfatoäthylsulfonprodukten — bei pH-Werten zwischen 2 und 3 auf Wolle aufgebracht werden, ohne daß sie mit der Faser chemisch reagieren, und anschließend durch pH-Wert-Erhöhung auf 5 echt fixiert werden. Auf diese Weise resultiert eine beachtliche Verbesserung der Egalität von solchen Färbungen. Es handelt sich somit um Reaktivfarbstoffe, die gegenüber stickstoffhaltigen Fasern eine merkliche höhere Reaktionsfähigkeit besitzen als die Sulfatoäthylsulfon-Ausgangsprodukte selbst.

Die zur Herstellung der Färbungen gemäß dieser Erfindung eingesetzten Farbstoffe werden erhalten, indem man die oben zitierten Aminoverbindungen in alkalischer Flotte mit Reaktivfarbstoffen, die mit stickstoffhaltigen Fasern nach einem Additionsmechanismus reagieren, 1 bis 2 Minuten aufkocht. Geeignete Ausgangsfarbstoffe dieser Kategorie gehören beispielsweise der Reihe der Oxazin-, Triphenylmethan-, Xanthon-, Nitro-, Acridon- oder Phthalocyaninfarbstoffe an, insbesondere jedoch dem Typ von metallfreien bzw. metallierten Mono- oder PoIyazofarbstoffen sowie von Anthrachinonfarbstoffen, die mindestens eine wasserlöslich machende Gruppe, wie die Sulfonsäure- oder Carbonsäuregruppe, enthalten sowie vorzugsweise die Gruppe

— SO₂ — CH₂ — CH₂ — OSOjH

einmal oder mehrmals aufweisen. Demgegenüber werden Reaktivfarbstoffe, die sich nach einem Substitutionsmechanismus umsetzen, durch die oben zitierten Aminoverbindungen inaktiviert.

Aus der Klasse von verfahrensgemäß in Betracht zu ziehenden Aminoverbindungen seien beispielsweise

'5

N -Alky 1-aminoessigsäure,

N-Alkyl-aminoäthylsuIfonsäure und

N-Alkyl-aminopropionsäurc genannt, wobei als Alkylreste in diesen Substanzen solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in Frage kommen. Die Aminoverbindungen können auch in Form ihrer wasserlöslichen Salze, z. B. als Alkalisalze, angewandt werden.

Mit Hilfe dieser Aminoverbindungen können z. B. die Sulfatoäthylsulfonfarbstoffe in den in den Färbereien üblichen Ansatzbehältern mit Wasser und Alkali durch kurzes Aufkochen in konzentrierter Form gelöst werden, ohne daß es dabei zu unerwünschten und Tür die Färberei untragbaren Ausfüllungen kommt Ebenso kann die Oberführung der Farbstoffe in die reaktionsfähigere Form im Färbebad selbst durch Zugabe der Aminoverbindungen erfolgen. Zweckmäßigerweise werden die Aminoverbindungen in der 1,5- bis 4fach molaren Menge, bezogen auf den Farbstoff, eingesetzt.

Die Durchführung der erfindungsgemäßen Färbungen von stickstoffhaltigem Fasermaterial natürlicher oder synthetischer Herkunft erfolgt vorwiegend nach der Ausziehmethode bei Temperaturen zwischen 70 und I25°C der wäßrigen Farbstofflösungen, aus schwach saurem, bevorzugt essigsaurem Medium. Entsprechend einer Variante dieser Färbebedingungen läßt sich — wie bereits oben erwähnt — die Egalität solcher Färbungen merkenswert erhöhen, indem man mit der Ware zuerst in ein mineralsaures Färbebad eingeht und sodann die Färbeoperation bei schwach sauren pH-Werten zu Ende führt.

In der französischen Patentschrift. 1 558 340 sind wohl Präparationen zum Färben und Bedrucken von Baumwolle beschrieben, bei denen bestimmte Aminoverbindungen, unter anderem Taurin oder Derivate davon, zur Stabilisierung von Reaktivfarbstoffen vom Sulfatoäthylsulfon- bzw. Vinylsulfon-Typ in alkalischen Klotzflotten oder Druckpasten zugesetzt werden. Hieraus kann man jedoch nicht die technische Lehre der vorliegenden Erfindung ableiten, daß beim Färben von stickstoffhaltigen Fasern mit Reaktivfarbsloffen dieser Klasse in Anwesenheit von z. B. Methyltaurin — im Gegensatz zur Verbesserung der Stabilität gemäß dem genannten Stand der Technik — überraschenderweise eine Erhöhung der Reaktivität sowie der Löslichkeit dieser Farbstoffe in saurer, neutraler oder alkalischer Flotte bewirkt wird.

Beispiel 1 25 g des Reaktivfarbstoffes der Formel

OH

OCH₃

SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃Na

werden zusammen mit 2,5 g Soda und 3,8 g des Natriumsalzes der N-Methylaminoäthylsulfonsäure in 500 ml Wasser durch ein Aufkochen von 1 bis 2 Minuten im Ansatzgefäß gelöst, ohne daß es dabei zu Farbstoffniederschlägen kommt. Anschließend wird ! kg Wollkammgarn mit 40! einer wäßrigen Lösung, die 40 ml 60%ige Essigsäure und 250 ml obiger wäßriger Farbstofflösung enthält, 1 Stunde beim pH-Wert 5 und der Temperatur von 100⁰C gefärbt. Das gefärbte Gain wird sodann mit Wasser heiß und kalt gespült. Nach dem Trocknen erhält man eine

brillante Rotfärbung von ausgezeichneter Waschechtheit.

Beispiel 2
10 g des Reaktivfarbstoffe; der Formel

OCH₃

C-CH,

CH₃

SO₃Na

erhält man eine brillante Blaufärbung von ausgezeichneter Waschechtheit.

Beispiel 4
20 g des Reaktivfarbstoffes der Formel

15

SO₃H

werden zusammen mit Ig Soda und 1,5 g des NatriumsalzcsderN-Mcthylaminoessigsäure in 140ml Wasser durch ein Aufkochen von 1 bis 2 Minuten im Ansatzgefäß gelöst, ohne daß es dabei zu Farbstoffniederschlagen kommt. Anschließend wird 1 kg Wollkammzug mit 35 1 einer wäßrigen Lösung, die 40 ml 60%ige Essigsäure und 140 ml obiger wäßriger Farbstofflösung enthält. 1 Stunde beim pH-Wert 5 und der Temperatur von 100" C gefärbt. Der gefärbte Kammzug wird sodann mit Wasser heiß und kalt gespült. Nach dem Trocknen erhält man eine brillante Gelbfärbung von ausgezeichneter Waschcchthdt.

B e i s ρ i e 1 3

15 g des Reaktivfarbstoffes der Formel

40

45

SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃Na

werden zusammen mit 1,5 g Soda und 2,3 g des Natriumsalzes der N-Methylaminoäthylsulfonsäure in 210 ml Wasser durch ein Aufkochen von 1 bis 2 Minuten im Ansatzgefäß gelöst, ohne daß es dabei zu Farbstoffniederschlägen kommt. Anschließend wird 1 kg eines Nylongewebes mit 35 1 einer wäßrigen Lösung, die 40 ml 60%ige Essigsäure und 140 ml obiger wäßriger Farbstofflösung enthält, i Stunde bei 100"C gefärbt. Die gefärbte Ware wird sodann mit Wasser heiß und kalt gespült. Nach dem Trocknen OH

SO₃H

)-SO₂-CH₂-CH₂-OSO₃H

werden zusammen mit 2 g Soda und 3 g N-i\thyI-aminopropionsäure in 300 ml Wasser durch ein Aufkochen von 1 bis 2 Minuten in Lösung gebracht, ohne daß es dabei zu Farbstoffniederschlägen kommt. Anschließend wird 1 kg gechlortes Wollgarn mit 40 1 einer wäßrigen Lösung, die 40 ml 60%igcr Essigsäure und i 75 ml obiger wäßriger Farbstofflösung enthält. 1 Siunde beim pH-Wert 5 und der Temperatur von 100 C gefärbt. Das gefärbte Wollgarn wird sodann mit Wasser heiß und kalt gespült. Nach dem Trocknen erhält man eine brillante Orangefärbung von ausgezeichneter Waschechtheit.

Beispiel 5

15 g des Reaktivfarbstoffes der Formel
O NH₂

O NH

SO₂ - CH₂ - CH₂ - O - SO₃Na

H₃CO

werden zusammen mit 1,5 g Soda und 2,3 g des Natriumsalzes der N-Methyl-amino-äthylsulfonsäurc ir. 210 ml Wasser durch ein Aufkochen von 1 bis; 2 Minuten im Ansatzgefäß gelöst, ohne daß es dabei zu Farbstoffausfällungcn kommt. Anschließend wird 1 kg Wollgarn mit 40 1 einer wäßrigen Lösung, die 40 m\ konzentrierte Schwefelsäure und 170 ml obiger wäßriger Farbstofflösung enthüll, 45 Minuten bei 100''C behandelt. Daraufhin wird durch Zugabe von 50 g Natriumacetat und 30 ml Natronlauge von 38" Be der pH-Wert der Flotte auf 5 erhöhl, und sodann wird die Färbung während 45 Minuten bei Kochtemperatur weitergeführt. Die gefärbte Ware wird schließlich mit Wasser heiß und kalt gespült. Nach dem Trocknen erhält man eine brillante Blaufärbung von ausgezeichneter Waschechtheit, die bezüglich ihres Warenbildes wesentlich egaler ist, als wenn man die Färbung in essigsaurem Medium durchführt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Färben von Wolle mit Reaktivfarbstoffen nach der Ausziehmethode, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ware bei Temperaturen zwischen 70 und 125° C sowie aus schwach saurem Medium mit wäßrigen Flotten des Umwandiungsproduktes solcher bekannter Sulfonyl-Reaktivfarbstoffe behandelt, mit denen ι ο die Faser nach einem Additionsmechanismus über die Vinylsulfonform des Farbstoffs reagiert, und die vorher durch Einwirkung von kurzkettigen bis zu 4 Kohlenstoffatome enthaltende Kohlenwasserstoffreste aufweisenden N-Alkyl-aminoalkylcarbonsäuren und/oder N-Alkyl-amino-alkylsulfonsäuren bzw. wasserlöslichen Salzen davon zwischen 40° C und Kochtemperatur und bis zur 4fach molaren Menge, bezogen auf den Farbstoff, in eine löslichere und für das Färben von Wolle reaktionsfähigere Form übergeführt worden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Umwandlung Ausgangsreaktivfarbstoffe vom Typ der Sulfatoäthylsulfon-Verbindungen einsetzt. *s

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umwandlung der Ausgangsreaktivfarbstoffe im Färbebad oder im Ansatzbehälter vornimmt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Färbungen unter mineralsauren Bedingungen beginnt und bei schwach sauren pH-Werten zu Ende führt.