DE2857196C3

DE2857196C3 - Verfahren zum Klotzfärben

Info

Publication number: DE2857196C3
Application number: DE2857196A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. Allschwil Fierz
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1981-04-16
Also published as: DE2816540A1; GB1603712A; DE2857196B1; DE2816540B2; FR2388030B1; FR2388030A1; US4300900A; DE2816540C3; JPS53130375A

Description

Es ist bekannt, daß beim Färben von Textümaterialier, nach dem Kontinueverfahren vor allem mit in Wasser schwer- bis unlöslichen Farbstoffen oftmals unegale Färbungen erhalten werden, was seine Ursache u. a. darin hat, daß bei der Trocknung des imprägnierten und abgequetschten Textilmaterial die Farbstoffe auf dem Textilmaterial mehr oder weniger stark migrieren. LJm diese Nachteile zu überwinden, wurde bereits vorgeschlagen, spezielle Migrationsinhibitoren dem Klotzbad zuzugeben. Bei diesen bekannten Migrationsinhibitoren handelt es sich vor allem um hochmolekulare, wasserlösliche Polymere. Der Grad der Migrationsverminderung läßt sich jedoch mit diesen Migrationsinhibitoren nur ungenügend kontrollieren.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bestimmte Metallkomplexe die Farbstoffmigration von in Wasser unlöslichen bzw. schwerlöslichen Farbstoffen vermindern, wodurch egale Färbungen erhalten werden,

welche zudem gute Allgemeinechtheiten aufweisen.

Erfindungsgegenstand ist daher das Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 7.
Als in Wasser schwerlösliche Farbstoffe kommen solche in Betracht, die bei einer Temperatur von 20° C eine Wasserlöslichkeit von weniger als 5 g/l Wasser aufweisen. Es handelt sich, koloristisch gesehen, vor allem um Dispersionsfarbstoffe, Schwefelfarbstoffe und Metallkomplexfarbstoffe, welche keine in Wasser

ίο ionisierenden Gruppen enthalten; als in Wasser unlösliche Farbstoffe sind Küpenfarbstoffe und organische Pigmente genannt Diese Farbstoffe können chemisch gesehen den verschiedensten Klassen angehören. Die Präparate können aber auch Mischungen von solchen Farbstoffen enthalten.

Bei den Dispersionsfarbstoffen handelt es sich beispielsweise um von Carbon- und/oder Sulfonsäuregruppen freie Nitro-, Aminoketon-, Ketonium-, Methin-, Polymethin-, Nitrodiphenylenamin-, Chinolin-, Benzimidazol-, Xanthen-, Oxazin-, Aminonaphthochinon- oder Cumarinfarbstoffe und insbesondere um Anthrachinon- und Azofarbstoffe, wie Mono- oder Disazofarbstoffe. Bei den Küpenfarbstoffen handelt es sich um Farbstoffe, in fester, dispergierter Form auf das Gewebe aufgebracht werden und nach dem Entwickeln wieder in wasserunlöslicher Form vorliegen. Die genannten Farbstoffe sind bekannt

Als Dispergiermittel kommen sowohl nichtionogene als auch vorzugsweise anionische in Betracht.

Geeignete anionische Dispergiermittel sind beispielsweise: Ligninsulfonate, vor allem niedrigsulfonierte Ligninsulfonate, und sulfatierte Lignin-Produkte sowie Kondensationsprodukte von Naphthalin- oder Naphtholsulfonsäuren oder Phenolen mit Formaldehyd, Polyvinylsulfonaten oder Ligninsulfonsäuren, Fettsäuren, Harzsäuren, Gallussäuren, sulfatierfe primäre aliphatische Alkohole mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen, sulfatierte ungesättigte Fettsäuren, Fettsaureäther, Fettsäureamide, sulfatierte Alkylenoxidaddukte; sulfatierte partiell veresterte mehrwertige Alkohole, Alkylsulfonate, Alkylarylsulfonate, Alkylnaphthalinsulfonate, Sulfonate von Polycarbonsäureestern und -amiden und Kondensationsprodukte von Fettsäuren mit Aminoalkylsulfonaten, sowie geeignete Mischungen aus den vorstehend genannten Verbindungen.

Normalerweise liegen die anionischem Dispergiermittel in Form ihrer Alkalisalze, ihrer Ammoniumsalze oder ihrer wasserlöslichen Aminsalze vor
Geeignete nichtionogene Dispergiermittel sind beispielsweise: Anlagerungsprodukte von z. B. 5 bis 100 Mol Alkylenoxid, insbesondere Äthylenoxid, an höhere Fettsäuren, gesättigte oder ungesättigte Fettalkohole, Fettsäureamide oder an Alkylphenole, deren Alkylreste mindestens 7 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei einzelne Äthylenoxideinheiten durch Propylenoxid ersetzt sein können.

Bei den erfindungsgemäß verwendbaren Metallkomplexverbindungen handelt es sich um Chelatkomplexe, bestehend aus einem zwei- oder dreiwertigen Kation,

do wie z. B. Magnesium, Calcium. Strontium, Barium oder Eisen(III), vorzugsweise Magnesium oder Calcium, und wenigstens einem Komplexbildner, der in bekannter Weise durch Verknüpfung mehrerer verschiedener Atome seines Moleküls mit einem Zentralatom mindestens einen Komplexring bildet.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Chelatkomplexe sollen unter Färbebedingungen, d. h. niedrigen pH-Werten unstabil und spaltbar, hingegen bei hohen pH-Wer-

ten stabil, und vorzugsweise farblos sein.

Bei den Komplexbildnern handelt es sich vorwiegend um sogenannte mehrzähnige Komplexbildner, wie z. B. komplexbildende Polycarbonsäuren, wie aliphatische Hydroxycarbonsäuren und deren Derivate, wie Milchsäure, Weinsäure, Glykolsäure, Tetrahydroxybernsteinsäure, Citronensäure oder Zuckersäure; aromatische o-Hydroxycarbonsäuren, wie l-Hydroxybenzol-2-carbonsäure, 6- bzw. 5- bzw. 4-Methyl-l-hydroxybenzol-2-carbonsäure.

Man kann auch schwefel- und phosphorhaltige Derivate von aliphatischen und aromatischen Carbonsäuren und hydroxygruppenhaltige organische Verbindungen verwenden, wie z. B. l,2-Dihydroxybenzol-3,5-disulfonsäure, Sulfosalicylsäure, 2-[N,N-Bis-(carboxymethyl)]-amino-3-sulfopropionsäure oder 1-Phosphonobutan-2,3,4-tricarbonsäure.

Ferner kommen noch andere Typen von Komplexbildnern in Frage, die als »Detergent Builder« bekannt sind, z. B. aus der DE-OS 21 65 773, DE-OS 21 64 872 undderFR-PS2156 719.

Besonders interessant sind Mono- und Polyamino-(niederaliphatische)-carbonsäuren, vor allem Mono- und Polyaminoessigsäuren, wie z. B. Äthylendiamintetraessigsäure, Nitrilotriessigsäure, N-Hydroxyäthyl-äthylendiaminotriessigsäure. Glycin, Sarkosin, Äihylen-bis-(oxyäthylen-nitrilo)-tetraessigsäure, Cyclohexyldiamintetraessigsäure und Iminodiessigsäuren.

Der gesamte Chelatkomplex ist je nach den Ladungen des Zentralatoms und der Komplexbildner neutral, anionisch oder kationisch. In den beiden letztgenannten Fällen liegt er als Salz mit Kationen, wie Wasserstoff-, Alkalimetall- und Ammoniumionen, oder mit Anionen, wie Hydroxyl-, Halogenid-, Sulfat- und Nitralionen, vor.

Die zu verwendenden Chelatkomplexe sind bekannt. Sie können aber auch aus dem Komplexbildner und dem Salz des zwei- oder dreiwertigen Kations in situ gebildet werden.

Verwendung findet das erfindungsgemi?ße kontinuierliche Färbeverfahren (Klotzverfahren) für Textilmaterialien, die mit in Wasser unlöslichen bzw. schwerlöslichen Farbstoffen anfärbbar sind. Beim Einsatz von Küpenfarbstoffen wird das Verfahren zum kontinuierlichen Färben von Cellulose, beim Einsatz von Dispersionsfarbstoffen zum kontinuierlichen Färben von Polyestermaterialien, oder beim Einsatz von Küpen- und Dispersionsfarbstoffen zum kontinuierlichen Färben von Mischgewebe aus Polyester/Cellulose verwendet, wobei anschließend an den Imprägnier- und Abquetschvorgang das Textilmaterial zwischengetrocknet wird. z. B. während 2 bis 3 Minuten bei 1OO bis 120°C.

Dank der erfindungsgemäß verwendbaren Chelatkomplexe ist es möglich, in Kontinueverfahren egale Färbungen zu erhalten, indem sich die Migration der Farbstoffen durch Einstellung bzw. Erniedrigung des pH-Wertes in der Klotzflotte steuern läßt. Bei pH-Werten in der Klotzflotte von vorzugsweise 3 bis 6 nimmt die Stabilität der Chelatkomplexe ab. was eine Steuerung der Migration, insbesondere beim Trocknen der imprägnierten Ware, ermöglicht, da durch die — zumindest teilweise - Spaltung des Chelatkomplexes in Abhängigkeit vom pH-Wert die Farbstoffe derart beeinflußt werden, daß sie weniger migrieren.

Der Chelatkomplex wird beim erfindungsgemäßen Verfahren in einer Menge von 0,2 bis 20 g/l, vorzugsweise 1 bis 5 g/l, berechnet auf die wäßrige Klotzflotte, eingesetzt.

In den folgenden Beispielen sind Temperaturen in Grad Celsius angegeben und Teile bedeuten Gewichtsteile. Der Migrationstest wurde wie folgt durchgeführt:

Migrationstest
(abgewandelter AATCC-Test 140-1974 bei 120⁰C)

Ein frisch foulardiertes Baumwollgewebe wird auf den Rahmen eines Trockners aufgenadelt und mit einem Uhrglas (0 9 cm) abgedeckt Anschließend wird 1 ι ο Minute bei 120° C bei normaler, beidseitiger Luftzirkulation getrocknet

Bewertung

Farbstärkedifferenz zwischen der bedeckten und der nicht bedeckten Stelle mittels Graumaßstab »Ändern«

und/oder Remissionsmessungen

a)

Rechnerische Ermittlung der Graumaßstab-Noten durch farbmetrische Messung der Stärkedifferenz, ausgedrückt in NBS-Einheiten nach der Farbdifferenz-Formel von Adams-Nickerson (aufgeschlüsselt nach Farbton, Helligkeit und Sättigung). Basierend auf der Korrelation zwischen Stärkedifferenz und den berechneten Graumaßstab-Noten wurde folgender Bewertungsmaßstab aufgestellt:

Stärkedifferenz in %

Graumaßstab-Noten

-66 1
-55/

90-65

54-45
44-37
36-26
25-20
19-13

12-9
8-4
3-0

stark migrierend

mittel bis schwach
migrierend

kaum bis nicht
migrierend

1-2

2-3

3-4

4-5
4-5
5

Visuelle Bewertung nach Graumaßstab »Ändern«: b) In allen jenen Fällen, bei denen Messungen nicht möglich waren.

Beispiel 1

a) In einer Glaskugelmühle (Durchmesser der Glaskugeln 2 bis 4 mm) werden 50 Gewichtsteile des grünen Küpenfarbstoffes der Formel

CH₃

H₃C-O

mit 12 Gewichtsteilen eines niedrig sulfonierten Ligninsulfonates als Dispergator, 30 Gewichtsteilen Äthylenglykol und 84 Gewichtsteilen Wasser angerührt. In das homogene Mahlgut kommen anschließend 11 g

Citronensäure und dann 3 g Magnesiumhydroxid. Zum Schluß stellt man den pH-Wert mit KOH auf ca. 8 bis 9 ein. Aus den zuletzt zugegebenen Komponenten bildet sich das Kaliumsalz des MG-Citrat-Komplexes, welcher bei pH 8 bis 9 stabil und wasserlöslich ist Nun wird 6 Stunden bis zu einem Mahlendpunkt gemahlen, bei welchem im Papierfiltertest mit einer Porengröße von 3 bis 4 μ nur ein geringer Rückstand auf dem Papierfilter verbleibt

Das erhaltene flüssige Präparat enthält 25% Farbstoff, 6% Dispergiermittel, 15% Athylenglykol, 12% Kaliumsalz des Magnesium-Citrat-Komplexes und 42% Wasser.

b) Bei der Verwendung von z. B. 40 g/l dieses Farbstoffpräparates zum Klotzen eines Baumwollgewebes im Pad-Steam-Verfahren, welches über eine Klotzung und Zwischentrocknung verläuft, bewirkt das obengenannte Kaliumsalz des Magnesium-Citrat-Komplexes bei der Zwischentrocknung, wenn man die Klotzflotte auf pH 3,5 mit Essigsäure einstellt, eine

deutliche Verringerung der Migration der Farbstoffieilchen an die Außenfläche des Baumwollgewebes. Farbstoff-Formulierungen ohne den erwähnten Magnesium-Citrat-Komplexzusatz ergeben eine Färbung, die durch starke Migration gekennzeichnet ist, so daß auch

ίο nach dem gesamten Färbevorgang eine ungenügende Durchfärbung des Färbegutes, also Unegalität, vorliegt

Beispiel 2

a) In der gleichen Mahlvorrichtung wie in Beispiel 1 beschrieben, werden 42 Gewichtsteile des olivgrünen Küpenfarbstoffes der Formel

O NH-CO-C₆H₅

mit 14 Teilen eines Ligninsulfonates als Dispergator, 30 Teilen Athylenglykol und 98 Teilen Wasser angerührt. In das homogene Rührgut gibt man anschließend 16 Teile Nitrilotriessigsäure und dann 5,2 Teile Calciumhydroxid. Anschließend stellt man den pH-Wert mit KOH auf ca. 8 bis 9 ein. Aus den zuletzt genannten Komponenten bildet sich das Kaliumsalz des Calcium-Nitrilotriacetat-Komplexes, welcher bei pH 8 bis 9 stabil und wasserlöslich ist. Nun wird 2 bis 3 Stunden gemahlen bis zu einem ähnlichen Endpunkt wie in Beispiel 1. Die resultierende flüssige Formulierung enthält 21% Farbstoff, 7% Dispergiermittel, 15% Athylenglykol, 8% Kaliumsalz des Calcium-Nitrilotri-

HO-CH₂CH₂O

mit 20 Teilen eines Ligninsulfonatdispergators, 40 Teilen Athylenglykol und 75 Teilen Wasser angerührt. Anschließend werden 32 Teile Nitrilotriessigsäure und dann 10,4 Teile Ca(OH)₂ eingemengt. Nach Stellen des pH mit NaOH auf ca. 8 wird 15 Stunden auf einen gleichen Mahlendpunkt wie in Beispiel 1 gemahlen. Die Formulierung ist flüssig i'nd enthält 16,5% Farbstoff, 10% Dispergiermittel, ^i)Vo Athylenglykol, 16% Natriumsalz des Calcium-Nitfilotriacetat-Komplexes und 37,5% Wasser.

b) Klotzt man ein Polyester/Baumwoll-Mischgewebe mit einer Klotzflotte, enthaltend z. B. 40 g/l dieses Präparates und eingestellt auf einen pH-Wert von 3 bis 4, so erhält man eine egale Färbung.

acetat-Komplexes und 49% Wasser.

b) Verwendet man dieses Farbstoffpräparat in einer Menge von z. B. 40 g/l zum Klotzen eines Baumwollgewebes, wobei man die Klotzflotte auf pH 4 mit Essigsäure einstellt, so erhält man eine egale Färbung, während man mit einem Farbstoffpräparat ohne den

obengenannten Calcium-Nitrilotriacetat-Komplex eine unegale Färbung erhält.

Beispiel 3

a) In der gleichen Mahlvorrichtung wie in den Beispielen 1 und 2 werden 33 Teile des orangen Dispersionsfarbstoffes der Formel

OCH₃

55

60

65

CH,

Beispiel 4

a) In der gleichen Mahlvorrichtung, wie in Beispiel 1 beschrieben, werden 40 Gewichtsteile des braunen Küpenfarbstoffes der Formel

mit 10 Teilen eines Oxyligninsulfonates als Dispergator,

Kt. ,

. AtJ.

30 Teilen Äthylenglykcil und 108 Teilen Wasser angerührt. In das homogene Rührgut gibt man anschließend 8,6 Teile Glycin und dann 3,4 Teile Mg (OH)2. Während der nun folgenden Mahlung von 14 Stunden bildet sich der Mg-Glycinat-Komplex und stellt sich ein pH von 9,5 ein. Am Ende erhält man eine flüssige Formulierung mit 20% Rohfarbstoff 5% Dispergiermittel, 15% Äthylenglykol als Feuchthaltemittel, 5% Mg-Komplex und 55% Wasser.

b) Verwendet man dieses Farbstoffpräparat in einer Menge von z. B. 50 g/l zum Klotzen eines Baumwollgewebes, wobei man die Flotte auf pH 4 — 5 mit Essigsäure einstellt, so erhält man eine egale Farbstoffverteilung nach dem Zwischentrockrien des Gewebes. Eine gleiche Formulierung ohne den Komplex ergibt nach dem Zwischentrocknen eine unegale Farbsloffverteilung.

Beispiel 5

a) Mit dem gleichen Farbstoff und gleicher Methodik wie in Beispiel 4 stellt man aus dem Natriumsalz der EDTA (Äthylendiamintetraessigsäure) und Aluminiumnitrat anstelle von Glycin und Mg (OH)2 eine flüssige Formulierung her, welche 2% des AI-EDTA-Komplexes enthält. Der Komplex bildet sich bei der Mahlung aus dem Natriumsalz der EDTA und A1(NO3)3. Die Formulierung ist flüssig.

b) Bei der Applikation im Foulardverfahren auf Baumwollgewebe erhält man nach dem Zwischentrocknen eine egale Verteilung des Farbstoffes.

Beispiel 6

a) In der gleichen Mahlvorrichtung, wie in Beispiel 1 beschrieben, werden 36 g des gelben Küpenfarbstoffes der Formel

O NH O

mit 6 g eines Ligninsulfonates und 136 g Wasser angerührt. Danach gibt man dorthinein 15,5 g Glycin und 6,1 g Mg (OH)2, welche während der anschließenden Mahlung von 10 Stunden zu 18 g Mg-Glycinat reagieren. Das Mahlgut wird sodann bei schonenden Bedingungen zerstäubungsgetrocknet (Einlufttemperatür 140^cC/Ablufttemperatur 70-75⁰C). Es resultiert eine Endzusammensetzung des Pulvers von 60% Rohfarbstoff, 10% Ligninsulfonat und 30% Mg-Glycinat.
b) Verwendet man 16 g/l von diesem Farbstoffpräparat zur Herstellung einer Klotzflotte, wobei man den pH auf 4 — 5 mit Essigsäure einstellt, so erhält man nach dem Klotzen und Zwischentrocknen eine egale Farbstoffverteilung im Baumwollstück. Die Migration des Farbstoffes im Gewebe ist also kontrollierbar mit Hilfe der pH-Einstellung. Ein gleiches Farbstoffpräparat ohne den Mg-Komplex führt zu einer unerwünscht starken Migration.

«30 216/331

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Färben von Textilmaterial aus Polyester oder Cellulose oder deren Mischungen, mit in Wasser unlöslichen bzw. schwerlöslichen Farbstoffen durch Aufbringen einer wässerigen Farbstoff-Klotzflotte, die ein anionisches oder nichtiogenes Dispergiermittel und gegebenenfalls weitere Zusätze enthält, auf die Fasern, Trocknen und Fixieren der Farbstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß man der Klotzflotte einen Chelatkomplex, bestehend aus einem wasserlöslichen zwei- oder dreiwertigen Kation und mindestens einem Komplexbildner, oder den Komplexbildner und das Metallsalz einzeln zugibt, wobei der Chelatkomplex bei niedrigen pH-Werten unstabil und spaltbar und bei hohen pH-Werten stabil ist

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Chelatkomplex den Calcium- oder Magnesium-Komplex von Nitrilotriessigsäure, Äthylendiamintetraessigsäure oder Citronensäure verwendet

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Chelatkomplex den Aluminium-Komplex von Nitrilotriessigsäure, Äthylendiamintetraessigsäure, Glycin oder Citronensäure verwendet

4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß man als in Wasser unlösliche bzw. schwerlösliche Farbstoffe Küpen-, Schwefel- und/oder Dispersionsfarbstoffe oder organische Pigmente verwendet.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Chelatkomplex in einer Menge von 0,2 bis 20 g/l, vorzugsweise 1 bis 5 g/l, bezogen auf die wäßrige Klotzflotte, einsetzt

6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Migrationsverhalten beim Zwischentrocknen nacii dem Klotzen durch Einstellung des pH-Wertes in der Klotzflotte steuert.

7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Klotzflotte 3 bis 6 beträgt.