DE2832011C2 - Verfahren zum Färben und Bedrucken von Stoffen auf Kunstfaserbasis mit Dispersionsfarbstoffen und Färbemischungen - Google Patents
Verfahren zum Färben und Bedrucken von Stoffen auf Kunstfaserbasis mit Dispersionsfarbstoffen und FärbemischungenInfo
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Description
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Es ist allgemein bekannt, daß viele Dispersionsfarbstoffe
während des Färbeprozesses durch das Medium chemisch angegriffen werden, ein Vorgang, den man
allgemein als eine Hydrolyse, eine Reduktion oder Oxidation bestimmter schwacher Funktionen des
Farbmoleküls betrachtet. Eine ausführliche Liste solcher Farbstoffe kann aufgestellt werden, beispielsweise
ausgehend vom »Color Index«, Bd. 2,3. Ausgabe, Seiten
2479—2741 oder von dem Artikel von B, L. NEAL1 der
am 21, September 1973 in der Nationalkonvention AATCC vorgetragen wurde, nämlich »Characteristics
of Disperse Dyestuffs for dyeing texturised polyester«.
Bekannt ist ebenfalls, daß das Auftreten dieser im Augenblick des Färbens unerwünschten Nebenreaktionen
in praktischer Hinsicht vcn den allgemeinen Anwendungsbedingungen abhängt und zwar insbesondere
von der Beschaffenheit der üblicherweise in der Färbeindustrie verwendeten Zusätze, der Temperatur
und ganz besonders dem pH-Wert der Färbemedien. Auch wurden bestimmte Fasern für einen starken
Abbau der Farbstoffe im siedenden Färbebad verantwortlich gemacht Hieraus resultiert eine geringere
Farbausbeute und/oder ein veränderter Farbton der gefärbten Stoffe.
Diese Empfindlichkeit stellt somit einen großen Nachteil dar, der die Verwendung bestimmter Dispersionsfarbstoffe
einschränkt und sogar die Anwendung neuer, zu empfindlicher, ansonsten jedoch sehr bemerkenswerter
Farbstoffe verbietet
Angesichts dieser Situation bleibt den Farbstcffher·
stellern nichts anderes übrig, als den Verbrauchern besondere Anwendungsbedingungen zu empfehlen, die
häufig sehr streng sind, und zwar hauptsächlich in bezug auf den pH, der genau eingestellt werden muß.
Zahlreiche Beispiele hierfür lassen sich aus den für den Handel bestimmten Unterlagen der verschiedenen
Farbstoffhersteller entnehmen.
Es wurde weiter vorgeschlagen, den Färbebädern bestimme wasserlösliche Carbonsäureestt-rn zuzusetzen
(FR-PS 20 55 011, angemeldet am 10. Juli 1970). Diese organischen Verbindungen werden jedoch in
hohen Dosen eingesetzt, so daß die Herstellung unmittelbar gebrauchsfertiger Färbemischungen nicht
möglich ist und außerdem für c m Verbraucher die Kosten des Färbens erheblich steigen.
Es wurde nun gefunden, daß man durch Verwendung eines Nickel-, Kobalt-, Zink- oder Mangan-Derivats
während des Färbens oder Bedrückens von Stoffen auf Basis von Kunstfasern mit leicht zersetzbaren Dispersionsfarbstoffe,
ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen und kontinuierlich gefärbte oder bedruckte Artikel von
gleichbleibenden und reproduzierbaren Farbtönen und -tiefen erhält Man stellte völlig unerwarteterweise fest,
daß diese Derivate eine ausgezeichnete Wirkung auf die chemische Festigkeit der Dispersionsfarbstoffe haben,
so daß während des gesamten Färbevorgangs kein Abbau des Farbstoffs stattfindet oder doch nur in
geringem Maß.
Vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Färben oder Bedrucken von Stoffen auf Basis von
Kunstfasern durch Dispersionsfarbstoffe in Gegenwart eines Metallderivats, dadurch gekennzeichnet, daß man
in Gegenwart eines Nickel-, Kobalt-, Zink- oder Mangan-Derivats arbeitet.
Die Erfindung betrifft außerdem Färbemischungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens einem Dispersionsfarbstoff, mindestens einen oberflächenaktiven
Dispergiermittel, mindestens einen wie im Anspruch I definierten Metallderivat und ggf. üblichen
Zusätzen bestehen.
Das Metallderivat ist vorzugsweise ein Salz, das sowohl ein anorganisches Salz (insbesondere Chlorid,
Sulfat, Nitrat, Phosphat) wie auch irgendein anorganisches Salz, insbesondere ein Carbonsäuresalz mit
niederem Molekulargewicht (z. B. Formiat. Acetat.
Oxalat), oder ein Salz eines anionischen Dispergiermittels sein kann, in praktischer Hinsicht hat die
Beschaffenheit selbsi der verwendeten Kombination keinen Einfluß auf das Ergebnis. Die Verwendung eines
Gemischs aus mehreren Metallderivaten ist im allgemeinen
nicht erforderlich, Hegt jedoch im Rahmen der Erfindung.
Die Kunstfasern, auf die sich das erfindungsgemäße Verfahren bezieht, sind Celluloseesterfasem wie zum
Beispiel Celluloseacetat- und Cellulosetriacetatfasern, synthetische Polyamidfasern, Polyurethan-, Polyolefin-
oder Polyacrylnitrilfasern und vor allem die Fasern aus
linearen Polyestern wie zum Beispiel diejenigen, die man durch Kondensation von Terephthalsäure mit
Äthylenglycol oder durch Kondensation von Isophthal-
oder Terephthalsäure mit 1,4-Bis-hydroxymethylcyclohexan
erhält, oder auch die Copolymerisate von Terephthal- und Isophthalsäure mit Äthylenglycol.
Diese Stoffe können auch in Form von Gemischen verwendet werden: Polyacrylnitril/Polyester, Polyamid/
Polyester, Polyester/Viskose und insbesondere als Mischstoffe: Polyester/Baumwolle und Polyestcr/Woüe.
Schließlich können auch alle bekannten Formen von Materialien eingefärbt werden: Flocke, Web- und
Spinnware, Spulenware usw.
Zu den bei Raumtemperatur in Wasser unlöslichen oder schwer löslichen Dispersionsfarbstoffen, die von
dem neuen, erfindungsgemäßen Verfahren profitieren können, zählen alle sogenannten »plastolöslichen«
Dispersionsfarbstoffe, die keine freien Sulfongruppen enthalten und sich zum Färben von Kunstfasern eignen,
wie beispielsweise 'ie in »Colour Index«, 3. Ausgabe 197' im Abschnitt »Disperse Dyps« aufgeführten
Farbstoffe, die zur folgenden Klasse gehören: Akridonfarbstoffe, nitrierte Farbstoffe, Nfcethirt- und Polymethin-,
Styrol- und Azostyrol- sowie L/xazinfarbstoffe, Farbstoffe der Xanthenreihe, Aminonaphthochinon-
und Cumarinfarbstoffe, und vor allem die Anthrachinon- und Azofarbstoffe. Auch Mischungen dieser Farbstoffe
können erfindungsgemäß verwendet werden. Diese Farbstoffe werden in fein verteilter Form, entweder als
wäßrige Dispersionen oder in festem Zustand, eingesetzt.
Der zu verwendende Anteil an Metallderivat kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Er hängt insbesondere
von der Beschaffenheit des Farbstoffs und der des eingesetzten Metallderivats ab. Die zur Erzielung eines
optimalen Stabilisierungseffekts erforderliche Menge kann leicht durch den Fachmann durch einige vorher
durchgeführte Versuche ermittelt werden, die für einen gegebenen Farbstoff und die gewünschten Anwendungsbedingungen
darin bestehen, daß man die Metallderivatmenge verändert und ermittelt, bei welcher
Menge die optimale Wirkung erzielt wird.
Das erfindungsgemäß verwendete Metallderivat
kann den Färbebädern oder Druckpasten direkt bei ihrer Zubereitung zugesetzt werden. Man kann es auch
vorher zu den in Form von gebrauchsfertigen Färbemischungen (Pasten oder Pulver) vorliegenden
Dispersionsfarbstoffen hinzufügen.
Diese Färbemischungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen, bestehen aus
mindestens einem Dispersionsfarbstoff, mindestens einem oberflächenaktiven Dispergiermittel, mindestens
einem wie oben definierten Metallderivat und eventuell weitere Hilfsstoffe wie zum Beispiel Netz- oder
Verdickungsmittel usw. ... Sie können durch Anreiben der Komponenten in den üblichen Mahlvorrichtungen
hergestellt werden, insbesondere in den Naßmahlvorrichtungen, wie zum Beispiel den Kugel- oder
Prallmühlen, usw. ... Eventuell kann anschließend getrocknet werden.
Bei diesen Färbemischungen ist ein Metallderivatanteil zwischen 1 und lOGew.-% (ausgedrückt in Metall)
bezogen auf den reinen Farbstoff im allgemeinen ausreichend. Wie bereits oben gesagt, hängt das
optimale Verhältnis von der Beschaffenheit des Farbstoffs ab und kann sehr leicht ermittelt werden.
Die oberflächenaktiven Dispergiermittel entsprechen den gewöhnlich als Schutzkolloide verwendeten Dispergiermitteln.
Bevorzugt werden anionische oberflächenaktive Dispergiermittel eingesetzt, wie zum Beispiel die
AJkalisalze von Fettsäuren mit hohem Molekulargewicht, die Kondensationsprodukte von Naphthalinsulfonsäure
mit Formaldehyd oder ihre Alkalisalze, die Lignosulfonate. Die zuzusetzende Dispergiermittelmenge
kann in weiten Grenzen variieren; das Gewichtsverhältnis
von reinem Farbstoff zum Dispergiermittel liegt im allgemeinen zwischen 1/0,5 und 1/5. Ist das
Mctaüderivat ein Salz eines anionischem Dispergiermittels,
so ist das Vorhandensein weiterer Dispergiermittel nicht unbedingt erforderlich.
Die Färbebäder werden vorteilhafterweise ausgehend von den erfindungsgemäßen Färbemischungen
zubereitet, die direkt gebrauchsfertig sind und lediglich mit Wasser verdünnt warden müssen. Allerdings kann
man zu dem auf diese Weise vorbereiteten Färbebad je nach der angewandten Färbemethode eventuell noch
übliche Hilfsmittel, wie zum Beispiel Netzmittel, Färbungsbeschleuniger, Verdickungsmittel, Salze wie
das Ammoniumacetat oder -sulfat, hinzugeben, wie auch Farbstoffe für Wolle oder Baumwolle, wenn man
Mischfasern färben möchte. Obwohl dies nach dem neuen Verfahren nicht unbedingt erforderlich ist, kann
das Färbebad auch sauer reagierende Substanzen enthalten, insbesondere niedere aliphatische Carbonsäuren
wie Essig-, Oxal- oder Weinsäure, um den pH-Wert auf einen Bereich zwischen drei und acht
einzustellen.
Färbebäder können ebenfalls aus den im Handel erhältlichen Dispersionsfarbstoffen hergestellt werden.
Hierbei genügt es, dem Bad, während es zubereitet wird, zusätzlich zu den oben angeführten normalerweise
verwendeten Hilfsmitteln, mindestens ein erfindungsgemäßes Metallderivat als Farbstoffstabilisator zuzusetzen.
Die in diesem Fall einzusetzende Metallderivatmenge hängt auch von der gewünschten Farbintensität
ab. Im allgemeinen erweist sich ein Metallderivatanteil von 0,2 bis 2 Gew.-% (ausgedrückt in Metall) bezogen
auf den verwendeten handelsüblichen Farbstoff als ausreichend. Das optimale Verhältnis kann leicht
ermittelt werden, indem man wie oben beschrieben verfährt.
Die aus den erfindungsgemäßen Färbemischungen oder durch Zusetzen des Metallderivats direkt zu den
Bädern hergestellten Färbebäder können nach jeder beliebigen der gewöhnlich angewandten Färbetechniken,
kontinuierlich oder diskontinuierlich, verwendet werden. Sie eignen sich insbesondere zum Färben nach
dem Ausziehverfahren und noch besser nach dem sogenannten »Hochtemperaturverfahren« bei Temperaturen
zwischen 105 und 140° C.
Die erfindungsgemäß zubereiteten Färbebäder können auch zum kontinuierlichen Färben der synthetischen
Fasermaterialien verwendet werden, d. h. durch Klotzen, Abquetschen bis zum gewünschten Gehalt und
28 32 Oil
anschließender Wärmebehandlung, die beispielsweise eine Dampfbehandlung bei Temperaturen von 98 bis
1050C mit gesättigtem neutralem Dampf oder eine
Thermosolierung bei J 80 bis 200° C sein kann.
Schließlich eignen sich die neuen Färbemischungen besonders gut für Druckzwecke, denn sie sind sofort
nach Zugabe der gewöhnlichen Hilfsmittel direkt verwendbar.
In den folgenden Beispielen verstehen sich, falls nicht anders angegeben, die Teile und Prozente als Gewichtsteile und -prozente und die Temperaturen als Grad
Celsius.
20 Teile Farbstoff 2-(2-Acetylamino-4-diäthyIaminophenylazo)-3,5-dinitrobenzonitril,
10 Teile neutrales Natriumlignosulfonat,
2 Teile einfach hydratisiertes Manganosulfat und 68 Teile Wasser werden in einer
Sandmühle angerieben, bis man eine feine Dispersion erhält (zwischen etwa 1 und 5 μ). Nach Abtrennung des
Sandes auf mechanischem Weg erhält man eine Färbemischung, die sofort zirr Zubereitung eines
Färbebads verwendet werden kann.
Zu diesem Zweck gibt man 03 Teile der oben
beschriebenen Mischung in 300 Teile Wasser, das 0,28 Teile mit 40 Molen Äthylenoxid äthoxyliertes
Rizinusöl und 0,02 Teile Natriumlaurylsulfat enthält.
Der pH-Wert des Bads, der bei etwa 7 liegt, wird nicht
reguliert
Nun gibt man 15 Teile Polyestergewebe hinzu und erhitzt in einem Zeitraum von 45 Minuten bis auf 140°.
Man färbt dann weitere 60 Minuten bei 140°. Nach Abkühlen wird der gefärbte Stoff sorgfältig ausgespült
und dann getrocknet Man erhält auf diese Weise eine glänzende rötlich-blaue Färbung mit großer Farbausbeute.
Ersetzt man das Mangansulfat in der oben beschriebenen Färbemischung durch 2 Teile einfach
hydratisierten Kobaltosulfats oder durch 3,4 Teile siebenfach hydratisierten Zinksulfats, so erhält man ein
völlig analoges Ergebnis.
Wird kein Mangan-, Kobalt- oder Zinksulfat zugesetzt, erhält man, obwohl die Bedingungen ansonsten
gleich sind, eine grünlich-blaue, wesentlich mattere Farbe von viel geringerer Farbausbeute. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß ein Teil des Farbstoffs im Bad sich während des Erhitzens zersetzt hat; um eine Färbung zu
erhalten, deren Glanz und Farbkraft der vergleichbar wäre, die man mit Mangan-, Kobalt- oder Zinksulfat
erhält, wäre es unbedingt erforderlich gewesen, den pH genau auf 4,5 einzustellen, um das Zersetzungsphänomen
auf ein Minimum zu beschränken.
Ein Färbebad wird hergestellt indem man 1,8 Teile Farbstoff 2-[N,N-bis-(2-acetoxyäthyl)-4-aminophenyIazo
>5-nitrober.zonitril, 30%ig, in 1800 Teile Wasser gibt
das 1,6 Teile mit 40 Molen Äthylenoxid äthoxyliertes Rizinusöl und 14 Teile Dinaphthylmethandisulfonsäure-Natriumsalz
enthält Man trennt in 6 gleiche Fraktionen und bringt jede Fraktion auf einen bestimmten
pH-Wert: 3—4—5—6—7 und 8,5 mit Hilfe von
geeigneten sauren oder alkalischen Agenzien.
Dann gibt man in jedes Bad 15 Teile eines Polyestergewebes hinein, erhitzt innerhalb von 45 Minuten
bis auf 140° und behält diese Temperatur noch 60 M'nuten lang bei.
Nah Abkühlung, Ausspülen und Trocknen aller gefärbten Stoffe lassen sich durch einen Vergleich der
Färbereihe bedeutende Abweichungen feststellen: lediglich
die bei einem pH von 4 und 5 durchgeführten Färbungen ergaben eine praktisch identische intensive
Rotfärbung; das bei pH 3 gefärbte Gewebe zeigt vergleichsweise eine wesentliche geringere Farbkraft
wobei die Verringerung der Ausbeute auf etwa 10% geschätzt werden kann; bei den bei pH 6, 7 und 8,5
durchgeführten Färbungen beobachtet man eine fortschreitende Verschlechterung der Farbintensität die
man für den am stärksten alkalischen pH auf etwa 50% festlegen kann. Schließlich ist festzustellen, daß alle
schlechteren Färbungen mehr ins Blaue gehen und matter sind.
Wendet man dagegen erneut die oben gewonnene Erfahrung bei gleichen Bedingungen an, mit der
Ausnahme, daß man vor Einstellung des pH zu jeder Fraktion 0,019 Teile einfach hydratisierten Kobaltsulfats
hinzugibt stellt man eine ··,filige Gleichmäßigkeit
der verschiedenen gefärbten Siof'e fest und zwar sowohl im Hinblick auf die Tönung als auch auf die
Intensität wobei letztere gleich oder leicht höher ist als die, die man bei pH 4 und 5 in der ursprünglichen
Durchführung erhalten hatte. Dies beweist daß man durch Zugabe von Kobaltsulfat zu den Färbebädern
eine beträchtliche Stabilisierung des Farbstoffs erreicht
Zu 800 Teilen einer auf 90° wäßrigen Lösung, die 231
Teile Dinaphthylmethandisulfonsäure in Form einer Schwefellösung aus der Sulfonierung von Naphthalin
und seiner Kondensation mit Formol, enthält gibt man 79 Teile Calciumcarbonat so daß man einen pH von 4,5
erhält Das unlösliche Calciumsulfat wird durch Filtration abgetrennt Anschließend behandelt man das
das Calciumdinaphthylmethandisulfonat enthaltende Filtrat mit91,3TeiIen einfach hydratisierten Mangansulfats,
das in 200 Teilen Wasser gelöst ist. Das Calciumsulfat das sich gebildet hat, wird erneut durch
Filtration abgetrennt dann wird das Filtrat bis zur Trockenheit eingedampft Man erhält so 255 Teile
Mangandinaphthylmethandisulfonat
In eine Sandmühle gibt man 127 Teile Wasser, 6 Teile
vorher hergestelltes Mangandinaphthylmethandisulfonat, 20 Teile Natriumlignosulfonat und 43,4 Teile des
Farbstoffs 4-(4-Chlor-2-nitrophenylazo)-3-carbomoyl-1-phenyl-5-pyrazolon.
Nach dem wie in Beispiel 1 durchgeführten Mahlen und anschließender Abtrennung des Sandes auf mechanischem Weg erhält man
eine beständige Farbstoffsuspension.
Das Färbebad wird hergestellt, indem 0,6 Teile der cbm beschriebenen Färbemischung in 300 Teile Wasser gegeben werden, das 0,28 Teile äthoxyliertes Rizinusöl und 0,02 Teile Natriumlaurylsulfat entnslt. Der pH des Bades liegt bei etwa 8,5. Man gibt 15 Teile Polyesterfasern hinzu und färbt unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1. Man erhält eine glänzende goldgelbe Farbe mit einer 15% höheren Farbausbeute als bei einer unter denselben Bedingungen durchgeführten Färbung, bei der jedoch kein Mangandinaphthylmethandisulfonat verwendet wurde.
Das Färbebad wird hergestellt, indem 0,6 Teile der cbm beschriebenen Färbemischung in 300 Teile Wasser gegeben werden, das 0,28 Teile äthoxyliertes Rizinusöl und 0,02 Teile Natriumlaurylsulfat entnslt. Der pH des Bades liegt bei etwa 8,5. Man gibt 15 Teile Polyesterfasern hinzu und färbt unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1. Man erhält eine glänzende goldgelbe Farbe mit einer 15% höheren Farbausbeute als bei einer unter denselben Bedingungen durchgeführten Färbung, bei der jedoch kein Mangandinaphthylmethandisulfonat verwendet wurde.
Claims (13)
1. Verfahren zum Färben oder Bedrucken von Stoffen auf Kunstfaserbasis mit Dispersionsfarbstoffen
in Gegenwart eines Metallderivats, dadurch s gekennzeichnet, daß man in Gegenwart eines
Nickel-, Kobalt-, Zink- oder Mangan-Derivats arbeitet
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Metallderivat ein anorganisches oder organisches Salz verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallderivat ein Salz eines
anionischen Dispergiermittels ist
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Metallderivat Mangan-, Kobaltoder
Zinksulfat oder Mangandinaphthylmethandisulfonat ist
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das Metallderivat in
Mengen von 0,2 bis 2Gew.-% (ausgedrückt in Metali) bezogen auf den dispergierten Farbstoff
verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß Fasern aus linearen
Polyestern gefärbt oder bedruck* werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 zum Färben von Mischfasern, dadurch gekennzeichnet, daß das
Färbebad außerdem mindestens einen Farbstoff für Wolle oder Baumwolle enthält.
8. Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 verwendbare Färbemischungen, dadurch
gekennzeichnet, daß sie aus mindestens einem Dispersionsfarbstoff, mindestens einen oberflächenaktiven
Dispergiermittel, mindestens einem wie in Anspruch 1 definierten Metallderivat und ggf.
üblichen Zusätzen bestehen.
9. Färbemischungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß sie als Metallderivat ein
anorganisches Salz enthalten.
10. Färbemischungen nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet daß das Metallderivat ein Salz eines anionischen Dispergiermittels ist.
11. Färbemischungen nach Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Metallderivat Mangan-, Kobalt- oder Zinksulfat oder Mangandinaphthylmethandisulfonat
ist.
12. Färbemischungen nach einem der Ansprüche 8
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Metallderivat in
Mengen von 1 bis 10Gew.-% (ausgedrückt in
Metall) bezogen auf den reinen Farbstoff vorhanden ist.
13. Färbemischungen nach einem der Ansprüche 8
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von reinem Farbstoff zum Dispergiermit-
tel im Bereich zwischen 1/03 und 1/5 liegt.
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