DE2057240B2

DE2057240B2 - Verfahren zum unregelmaessigen faerben von cellulosefasern

Info

Publication number: DE2057240B2
Application number: DE19702057240
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich von der Dipl.-Chem. Dr. 6000 Frankfurt; Fink Doris-Jutta 6230 Frankfurt-Höchst Eltz
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG, vormals Meister Lucius & Brüning, 6000 Frankfurt
Priority date: 1970-11-20
Filing date: 1970-11-20
Publication date: 1973-05-30
Also published as: BE775576A; IT940680B; AU3586871A; FR2115280A1; CH554704A; DE2057240A1; DE2057240C3; CA963609A; FR2115280B1; CH1670771A4; ZA717756B; ES397026A1; SE365263B; NL7115671A; GB1367948A

Description

Aus der deutschen Patentschrift 1 244 104 ist es bekannt, cellulosehaltiges Garn mit Reaktivfarbstoffen unregelmäßig in der Weise zu färben, daß nach dem Verweben oder Verwirken der gefärbten Ware kein Farbrapport auf den daraus gefertigten Textilien erscheint. Gemäß dieser Färbetechnik, welche die Praxis als »Space-Dyeing« bezeichnet, wird in das aufgespulte Fasermaterial an verschiedenen Stellen eine alkalische Reaktivfarbstofflösung eingespritzt, und danach wird der Garnwickel sich selbst so lange überlassen, bis der Farbstoff chemisch mit der Cellulose reagiert hat. Je nach der Anzahl der Injektionsstellen läßt sich beim Einsatz mehrerer Reaktivfarb- stoffe von unterschiedlichem Farbton ein entsprechender Vielfarbencffekt auf dem Wickelkörper erzielen, wobei für jede Nuance eine gesonderte Injektionsstelle benötigt wird. Soll andererseits nach dieser Arbeitsweise eine einfarbige Färbung, jedoch z. B. in drei verschiedenen Farbtiefen hergestellt werden, so muß man drei Lösungen mit unterschiedlicher Menge an Reaktivfarbstoff in die Spule injizieren.

Das bekannte Verfahren besitzt allerdings den Nachteil, daß die im alkalischen Medium gelösten Reaktivfarbstoffe nur eine begrenzte Zeitdauer haltbar sind, weil als Nebenreaktion zur Farbstoff-Faser-Verknüpfuhg zugleich eine Umsetzung des reaktiven Bestandteils dieser Farbstoffe mit den Hydroxylionen der wäßrigen Färbeflotte stattfindet. Die dabei entstehenden Hydrolysenprodukte können dann aber nicht mehr mit der Cellulose eine kovalente Bindung eingehen, wodurch ein deutlicher Verlust an Farbausbeute resultiert. Aus gleichem Grund darf ferner die im Vorratsgefäß verbleibende Restflotte nicht längere Zeit ungenutzt bleiben, sondern muß vor jeder Injektion frisch angesetzt werden.

Einen weiteren Nachteil bedeuten die langen Vcrweilzeiten, die nach dem erläuterten Stan·⁴ der Technik zur Fixierung der Farbstoffe auf der Faser erforderlich sind.

Ls wurde nun gefunden, daß sich cellulosehaliiges Garn oder Kardenband in Wickelform mit Reakti\- farbstoffen unregelmäßig färben läßt, wenn man das aufgewickelte Fasermaterial zuerst mit einer neutralen bis schwach sauren wäßrigen Lösung von Reakthfarbstoffen imprägniert und anschließend in die Wickelkörper aus dem so behandelten Textilgut an mindestens zwei ausgewählten Stellen auf 6U bis 100 C erhitzte wäßrige Lösungen von alkalisch wirkenden Substanzen unterschiedlicher Alkalität einspritzt.

Im Zuge der Maßnahmen des zuvor beschriebenen Verfahrens wird erreicht, daß die Flottenstabiliti.it der zur Verwendung gelangenden Farbstofflösungen so gut wie keine Rolle mehr spielt und mit einem einzelnen Reaktivfarbstoff unterschiedliche Farbtiefennuancen entstehen, so daß zur Erzielung solcher Effekte nicht abgestuft konzentrierte Färbelösungen angesetzt werden müssen. Ferner wird nach dem erlindungsgemäßen Verfahren die Zeitdauer zur Farbstoff-Fixierung wesentlich verkürzt und damit wiederum die Produktionsgeschwindigkeit der Färbemethode erhöht, weil durch das in den Garnwickel eingespi it/.ie heiße Alkali eine praktisch momentane Fixierung, in der Praxis »Schockfixicrung« bezeichnet, stattfindet. Obwohl an denjenigen Injektionsstellen, wo man ein schwaches alkalisches Fixierungsmittel injiziert hat. ein Verlust an ursprünglich aufgebrachtem Farbstoff eintritt, da dieser dort nur teilweise fixiert wird, so ist dieser Nachteil —■ gemessen an der erhöhten Produktionsgeschwir.digkeit sowie unter Berücksichtigung der verminderten F'arbausbeute, die durch die Instabilität der alkalischen Färbeflotten gemäß dem Stand der Technik aus der deutschen Patentschrift 1 244 104 resultiert — vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen doch unwesentlich.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Vorbehandlung der aufgespulten Garne mit den Reaktivfarbstoffe enthaltenden Imprägnicrungsflotten vorteilhaft in einem Färbeapparat, z. B. einer Kreuzspulenfärbevorrichtung. Dadurch erreicht man. daß eine große Anzahl von Spulen gleichzeitig grundiert wird, weshalb dieser Verfahrensschritt praktisch keine Herabsetzung der ^Droduktionsgeschwindigkeit bedeutet, insbesondere da die zweite Partie schon imprägniert werden ka^rui, während die Garnwickel der ersten Partie mit der Reaktivfarbstofflösung injiziert werden. Außerdem ist man in der Lage, einen Vorrat von mit Reaktivfarbstoffen vorbehandelten Wickclkörpern zu erstellen, von dem jederzeit eine beliebige Menge

abberufen werden kann, weil die grundierten Spulen nach dem Trocknen praktisch unbegrenzt lagerslabil sind, sofern man für eine den Zutritt von Feuchtigkeit ausschließende Aufbewahrung Sorge trägt.

Nach der Grundierung werden die Garnwickel abgeschleudert oder abgesaugt, und dieselben können in nasser Form unmittelbar der Injektionsoperation zugeführt werden. Eine Zwischentrocknung der vorpräparierten Ware ist an sich nicht erforderlich, ergibt allerdings bei der nachfolgenden Injektion eine höhere Flottenaufnahme, weil das Fasermaterial in trockenem Zustand besser saugfähig ist.

Die für die Anwendung nach der vorliegenden 1 rlindung in Betracht zu ziehenden Reaktivfarbstoffe sind unter dieser Bezeichnung hinlänglich bekannt. liieibei harjelt es sich um organische Verbindungen. C'i·.- mindestens cine mil der Cellulosefaser reaktionsf i.v Gruppi, eine Vorstufe hierfür oder einen mit ei Cellulosefaser reaktionsfähigen Substiluenten aufv-..-!-.en Die Grundkörper dieser Farbstoffe können i/inersdiiedlichen Verbindungsklassen angehören; es t .'lien sich besonders Produkte aus der Reihe der / ,'.hrachinoii-. Λ/ο- und i'hthalocyaninfarbstoffe. \ .-bei die Λ/ο- und Phthalocyaninfarbstoffe sowohl r ..!.illlrei als auch metallhaltig sein können. Als reaki ..!^fähige Gruppen und Vorstufen, die im alkalischen ■■'.-ilium solche reaktionsfähige Gruppen bilden, sind i K.ihmen dieser F'arbstoffe /. B. Epoxygruppen. die !-^:h; lenimidgruppe. die Vinylgruppe innerhalb des V υ· vNulfon- oder des Acryls.urerestes. ferner die , SiiltaliKith\l>ulfonvign!|.pe. die ,.'-Chloräthylsulfo-I \ kluppe, die ,->'-fhiosulfatoäth) .sulfonylgruppe. die , Thosphatoätln Isull'onylgruppe zu nennen. Dabei spielt es keine Rolle, ob die zuvor genannten Reste liiimittelbar oder über ein Zwischenglied, besonders

NU oder -- NR ■— (R niederes Alkyl), an das I arbstoffmolekül gebunden sind, wie z. B. Athionyli, mmorest. Als reaktionsfähige Substituenten in Reaktiv, farbstoffen kommen solche in Frage, die leidit ;;iispaltbai" sind und einen elektrophilen Rest hinter-1 issen. Als Beispiele derartiger Substituenten seien j'.enannt Ilalogenalome an folgenden Ringsystemen: ( hinoxalin. Triazin. Pyrimidin, Phthala/in und Pyridsizon. Darüber hinaus können auch F'arbstoffe eingesetzt werden, deren reaktionsfähiger Rest eine / - (2.2.3.3 - Tetrafluor - cyclobutyl) - acryloylaminoliruppe oder eine ,;-(2.2.3.3-Telrafluor-4-alkyl-cyelobutyll-acryloylamino-Gruppe darstellt.

Aus der vorstehenden Zusammenstellung verschiedenartiger Typen von Reaktivfarbstoffen haben sich zum Zwecke der erlindungsgemäßen Herstellung von unregelmäßigen Garnfärbungen als besonders brauchbar diejenigen Reaktivfarbstoffe erwiesen, welche über eine Vjnylsulfon-Gruppicrung mit der Cellulosefaser reagieren. Bei diesen Farbstoffen tritt die Vortcilhaftigkeit des beanspruchten Verfahrens gegenüber der Färbemethode aus der deutschen Patentschrift 1 244 104 am deutlichsten auf.

Im allgemeinen werden verfahrensgemäß für die Imprägnierung des aufgewickelten Fascrmaterials neutrale, wäßrige Lösungen der Reaktivfarbstoffe verwendet. Aus Gründen der Vorsicht, damit eine durch den Einfluß des Alkalis während der Injektion begünstigte Inaktivierung des Farbstoffes unterdrückt wird, können jedoch diese Lösungen schwach sauer, d. h. auf einen pH-Wert von 6 bis 7. mittels dafür bekannter Puffergemische bzw. schwacher Säuren, vorwiegend Essigsäure, eingestellt werden. Mitunter ist es auch vorteilhaft, den Farbstofflösungen zur besseren Durchdringung des Garnwickels noch handelsübliche nichtionogene oder anionische Netzmittel, z. B. auf Basis der Umsetzungsprodukte von Alkylenoxyden mit Alkylphenolen. von Gemischen höherer Oxalkylate von Alkanolen bzw. Alkylphenolen und Alkylschwefelsäureestern von Alkan- bzw. Alkylarylsulfonsäuren, oder von Naphthahnsulfonsäurederivaten, zuzufügen. Um in gewissen Fällen ein schnelleres bzw. besseres

ίο Aufziehen der Farbstoffe auf die Ware zu erzielen, können dem Grundierungsbad Elektrolyte, wie z. B. Kochsalz oder Glaubersalz, in Mengen bis zu 100 g je Liter Farbstofflösung. zugesetzt werden.

Die Behandlung des Fasermaterials mit den Farbstofflöüungen wird im allgemeinen während 15 bis 40 Minuten, vorteilhaft 30 Minuten, bei Temperaturen von 2(1 bis 40 C. insbesondere Raumtemperatur, vorgenommen.

Die in die Wickelkörper zu injizierenden Alkalien gelangen je nach Farbstoff und gewünschter I arbtiefe in Mengen von 5 bis 200 g pro Liter der wäßrigen Injektionsllotte zum Linsatz. Als Alkali läßt sich jede zur Fixierung der Reaktivfarbstoffe übliche anorganische, alkaliseh wirkende Substanz senkenden, wie /.. B. Natronlauge. Soda, Natriumbicarbonat. Trinatriumphosphat. Natriumsiiikat b/w. Wasserglas oder Mischungen dieser Alkalien. Die Temperatur der Alkalilösuiigen bei der Injektion beträgt 50 bis 100 C. bevorzugt XO bis 95 C.

Entsprechend den Maßnahmen zur Durchführung der Erfindung wird die heiße Alkaliflolte unter Druck an mindestens einer Stelle in den mit den Reaktivfarbstoffen \orbehandelten Wickelkörper gespritzt. Hierbei breitet sich die Alkalilösung längs der Einspritzzone begrenzt aus. so daß in dem aufgespulten Material gefärbte und Hngefcbte Bereiche verschiedener Länge und völlig unregelmäßiger Anordnung erzeugt werden. Selbstverständlich kann die Menge des eingespritzten Fixierungsalkalis \ariiert werden.

Sie hängt von dem gewünschten Verhältnis von gefärbtem zu ungefärbtem Garn ab. Das Einspritzen der Alkalilösungen kann einzeln oder an mehreren getrennten Stellen zugleich erfolgen, wobei zur Er/ielung eines bestimmten Musters die Einspritzsiellen natürlich in bestimmter Weise gewählt werden müssen. Der Injektionsmechanismus enthält als hauptsächlichsten Bestandteil eine hohle Einstechnadel, deren Schaft perforiert ist (weitere Einzelheiten s. Firmenschi ift »Astrodyed Technical Manual". Astro Dye

so Works, !.,c. Calhoun. Georgia 30 701 USA. S. 12. Fig. 14). Die Länge dieser Nadel entspricht etwa der Dicke der /u behandelnden Spulenwicklung. Der Injektioiisnadeltri'.ger läßt sich in seiner Stellung derart verändern, daß die Einslechnadel mit ihrer

5i Spritze den Wickelkörper von der äußeren Garnlage her bis zur gewünschten Position im Inneren der Wicklung hin durchdringt und der Durchfluß der Alkaliflotte einsetzt. Durch rückläufige Bewegung des Nadelträgers wird der Alkalizufluß wieder untcrbunden.

In denjenigen Fällen, wo Lösungen von alkalisch wirkenden Substanzen mit schwächerer Alkalität insbesondere bei den niedrigen Einwirkungstemperaturen angewandt worden sind, hat es sich als zwcck-

ί>5 mäßig erwiesen, die Garnwickel nach der Injektion der Alkaliftotten noch eine kurze Zeitdauer vorwiegend bei Raumtemperatur verweilen zu lassen und die Farbstoff-Fixierung zu vervollständigen. Abschließend

werden die Spulen, wie bei Reaktivfarbstoffe!! üblich, nachbehandelt und getrocknet. Die erlindungsgemäü erzeugten Färbungen weisen die für Reaktivfarbstoffe typisch guten Echtheitseigenschaften auf.

Nach der vorliegenden Erfindung werden bei An-Wendung eines einzelnen Rcaktivfarbstoffes unregelmäßig gefärbte Garnwickel erhalten, welche innerhalb der gefärbten Bereiche der Spulenwicklung /war den gleichen Farbton besitzen, diesen jedoch —- in Abhängigkeit vom Grad der Alkalität des Fixierungsinittels an den jeweiligen lnjekiionsstellen ·— dort in unterschiedlichen Farbtiefen wiedergeben. Das gleiche gilt für Farbstoffmischungen. deren Komponenten sich gegenüber einer bestimmten alkalischen Substanz gleichartig verhalten. Setzt man jedoch Gemische von solchen Reaktivfarbstoffen ein. auf deren Einzelbeslandteile ein ausgewähltes ,MVaIi im Verlauf der Farbstoff-Fixierung eine mehr oder weniger spezifische Wirkung ausübt, dann können bei den Färbungen nach dem beanspruchten Verfah.cn nicht nur Unterschiede in der F'arbtiefe. sondern auch in der Nuance erreicht werden. Gegebenenfalls lassen sich Lösungen verwenden, die Mischungen aus verschiedenen alkalisch wirkenden Substanzen aufweisen.

Im Hinblick auf die Durchführbarkeit des eriindungsgemälkn Verfahrens war es überraschend, daü dabei ein Ineinanderfließen der Färbungen nicht eintritt, obwohl bei den eingesetzten unterschiedlich starken Alkalien ein voneinander abweichendes Diffusionsverhalten derselben erwartet werden mußte, was Anlaß zu unregelmäßiger Farbstoff-Fixierung bzw. Egalität der Färbungen gegeben hätte. Verfahrensgemäß wird vielmehr eine ganz deutliche Trennzone der gefärbten Bereiche mit starken Farbtiefenunterschicden je nach injizierter Alkaliart und -menge erzielt.

In den nach dem beanspruchten Verfahren gefärbten textlien Artikeln können die Cellulosefasern in nativer oder regenerierter Form vorliegen. Die für das Färben von Garn gemachten Aussagen treffen gleichermaßen für Kardenband zu.

Die nachstehend beschriebenen Beispiele sollen die 1 nachführung des beanspruchten Verfahrens näher erläutern, ohne es jedoch in irgendeiner Hinsicht auf die dort gezeigten Bedingungen zu beschränken.

Beispiel 1

600 g aufgespultes Baumwollgarn werden in einem Färbeapparat im Flottenverhältnis von 1 : 30 während 30 Minuten mit einer neutralen Farbstofflösung von Raumtemperatur behandelt, welche im Liter Wasser 50 g des Reaktivfarbstoffes der Formel

O NH,

SO₁H

SO,-CH_:-CH₂-O SO₃H

3°

in handelsüblicher Beschaffenheit sowie 100 g Natriumchlorid oder kristallisiertes, Natriumsulfat enthält und die mittels Essig 'ure auf pH 6 eingestellt worden ist.

Nach dem Abschleudern der Spule auf eine Restfeuchtigkeit von KO¹¹O. bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware, werden in den so imprägnierten Garnwickel an vier verschiedenen Stellen jeweils 250 ecm einer der unten angeführten, auf 40 C erhüzten Alkalilösungen injiziert, die im Liter Wasser

Injektionsstelle 1: 10 g Nalriumbicarbonai
Injektionsstelle 2: 20 g Natriumcarbonat
Injektionsstelle 3: 20 g Natronwasserglas von

48 bis 50 Bc
Injektionsstelle 4: 60ecm Natronlauge von 3S Bo

enthalten.

Das in dieser Weise gefärbte Textilmaterial wird sodann noch 5 Minuten bei Raumtemperatur verweilen gelassen und danach, wie üblich, gespült, neutralisiert, kochend geseift und getrocknet.

fvian erhält eine Spule, bei der das Garn an der Injektionsstelle 1 in einem hellen Blau, an der Injektionsslelle 2 in einem etwas dunkleren Blau als an der Injektionsstelle 3 und an der Injektionsstelle 4 in einem kräftigen Blau gefärbt ist.

Beispiel 2

In analoger Weise, wie im Beispiel 1 erläutert, wird eine Kreuzspule aus 600 g Cellulosegarn mit einer Lösung von 30 g des Reaktivfarbstoffes der Formel

HO₁S — O — CH₂ — CH₂- SO₂

O NH -CO- CH,

SO₃H

im Liter Wasser vorbehandelt. Zur Injektion an den vier verschiedenen Stellen des Garnwickels benutzt man hier Alkalilösungen, die je Liter Wasser

Injektionss! .'Ie 1: 10 g Natriumbicarbonat
Injektionsstclle 2: 20 g Natriumcarbonat
Injcktionsstelle 3: 50 ecm Natronlauge
von 38 Be

Injektionsstellc 4: 100 ecm Natronlauge
von 38 Be

enthalten.

Nach einer Verweilzeit der so gefärbten Ware von 5 Minuten bei Raumtemperatur erhält man eine Spule. die an der Injektionsstelle 1 eine schwachlila Anfärbung zeigt und an der lnjeklionsstelle 2 ein mittleres

Violett, während die Injektionssiellen 3 und 4 in einem kräftigen Vio'etlon gefärbt sind.

Hei spiel 3

Set/t man zur l-arhung des W ickelkorpers unter

den im Beispiel 1 geschilderten Bedingungen als Farbstoff in der VorbchandlungNllotie je Liter Wasser 30 g des Reaktivfarbstoffe^ der Formel

μ M-r - r rom!

SO, H

ein und führt die Injektion des Garnsviekels mit Alkalilösungen durch, die pro Liter Wasser

Injektionsstelle I: lOgTrinatriumphosphat lnjcktionsstellc 2: 30 g Trinatriumphosphat injckiionssicüe 3: l(X)g Naironwasterulas von 48 bis 50 Be

lnieklionssielle 4: 50 ecm Natronlauge
von 38 Be

aufweisen, so wird cine Spule mit viel verschiedenen tiel gefärbten < ielbnuanccn erhalten.

Beispiel 4

Entsprechend der im Beispiel I angegebenen Vorschrift wird zur Grundicrung des aufgewickelten Baumwollgarns eine Färbeflüssigkeit verwendet, welche im Liter Wasser eine Mischung aus jeweils 30 g der Reaktivfarbstoffe der nachstehenden Formeln

CH,
SO, -<^} "^%:· N-N-C C-CH,

^!. ' ' ^' Il Il

Y^h- OCH, HO C N

CH, V,⁷

O-SO.,H

| j

Cu

O ,' O NlI-CO-CH,

H().,S O --CH, - CH, SO;—'.; ■.- N N ^⁷

IK)_xS SO_xH

enthält. In den so imprägnierten Wickelkörper weiden Alkalilösungcn aus

Injektionsstellc 1: 10g Irinatriumphosphat Injektionsstelle 2 30gTrinatriumphosphat InjektionsstcHc 3. 100 g Natronwasserglas

von 48 bis 50 C Injektionsstelle 4: 50 ecm Natronlauge

\ on 38 Be nro Liter Wasser eingespritzt.

Nach einer Verweilzeit von 5 Minuten bei Raum-

temperatur erhält man eine Spule, deren Garn an den Injektionsstcllcn je nach Stärke der eingesetzten

4^ Alkalien vier verschieden liefe Auslarbungcn in den Nuancen gelbbraun und rotbraun /eigi.

Ahnliche Ergebnisse wie in den vorhergehenden Beispielen werden erhalten, wenn man an Stelle von Garn bei den Färbungen cellulosehaltiges Kardenband einsetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum unregelmäßigen Färben von cellulosehaltigen! Garn oder Kardenband in Wikkelform mit Reaktivfarbstoffe!!, dadurch gekennzeichnet, daß man das aufgewickelte Fasermaterial zuerst mit einer neutralen bis schwach sauren wäßrigen Lösung von Reaktivfarbstoffen imprägniert und anschließend in die Wickelkörper aus dem so behandelten Textilgut an mindestens zwei ausgewählten Stellen auf 60 bis 100⁰C erhitzte wäßrige Lösungen von alkalisch wirkenden Substanzen unterschiedlicher Alkalität einspritzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Imprägnierung der Wickelkörper Mischungen \on Reaklivfarbstoffen verwendet, deren Komponenten sich gegenüber einem bestimmten alkalischen Mittel unterschiedlieh verhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man für die Imprägnierung der Wickelkörper Mischungen von Reaktivfarbstoffen verwendet, deren Komponenten sich gegenüber einem bestimmten alkalischen Mittel gleichartig verhalten.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß man zur Injektion Lösungen verwendet, die Mischungen von verschiedenen alkalisch wirkenden Substanzen enthalten.

5. Verfahren nach Ansprüchen ! bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß man zur Imprägnierung Lösungen von solchen Reaktivfarbstoffe!! verwendet, die als reaktionsfähigen Bestandteil mindestens eine Vinylsulfongruppe besitzen oder mindestens eine Gruppe aufweisen, die im alkalischen Medium die Vinylsulfongruppe bildet.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß man cue behandelte Ware nach der Injektion der alkalischen Flotte zur Fixierung der Farbstoffe noch eine kurze Zeitdauer verweilen läßt.