DE4230870A1

DE4230870A1 - Verfahren zum Färben und Bedrucken von textilen Materialien aus Cellulosefasern

Info

Publication number: DE4230870A1
Application number: DE4230870A
Authority: DE
Inventors: Henric Dr Wagenmann; Ulf Dr Baus; Eberhard Dr Beckmann; Erich Dr Kromm
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-03-17
Also published as: US5558677A; ATE135766T1; DK0660894T3; JPH08501354A; WO1994006961A1; ES2084508T3; DE59301994D1; EP0660894A1; EP0660894B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben und Bedrucken von textilen Materialien, die aus Cellulosefasern bestehen oder Cel lulosefasern in Mischung mit anderen Fasern enthalten, in wäßri gem Medium bei pH-Werten oberhalb von 12 mit verküpbaren Farb stoffen in Gegenwart mindestens eines Reduktionsmittels für die verküpbaren Farbstoffe und Fertigstellen der Färbung in üblicher Weise.

Aus der EP-A-0 364 752 ist ein Verfahren zum Färben von textilen Materialien aus Cellulosefasern mit Küpenfarbstoffen im alkali schen Medium bekannt, bei dem man als Reduktionsmittel Mischungen aus Natriumdithionit und/oder Thioharnstoffdioxid und α-Hydroxy carbonylverbindungen, wie Hydroxyaceton, einsetzt und die Färbung bei pH-Werten von mindestens 13 sowie bei Temperaturen oberhalb von 75°C durchführt. Die Färbung wird dann anschließend in übli cher Weise durch Oxidieren und Waschen des gefärbten Materials fertiggestellt. Die darin beschriebenen α-Hydroxycarbonylverbin dungen, wie Hydroxyaceton, sind unter den Färbebedingungen nicht ausreichend stabil und werden in unübersichtlicher Weise zu einer Vielzahl von Produkten umgesetzt, die unter anderem zu Geruch sproblemen führen. Die Verwendung von Natriumdithionit und/oder Thioharnstoffdioxid als Reduktionsmittel beim Färben von Cellulo sefasern mit Küpenfarbstoffen führt zu einer Belastung der Pro duktionsabwässer von Färbereien mit Sulfit- und Sulfationen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das eingangs beschriebene Verfahren ein Reduktionsmittel zur Verfü gung zu stellen, das in der stark alkalischen Färbeflotte stabil ist, d. h. unter Färbebedingungen nicht zu farbigen Produkten kon densiert und möglichst keine Geruchsprobleme verursacht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zum Färben und Bedrucken von textilen Materialien, die aus Cellulose fasern bestehen oder Cellulosefasern in Mischung mit anderen Fa sern enthalten, im wäßrigen Medium bei pH-Werten oberhalb von 12 mit verküpbaren Farbstoffen in Gegenwart mindestens eines Reduk tionsmittels für die verküpbaren Farbstoffe und Fertigstellen der Färbung in üblicher Weise, wenn man als Reduktionsmittel cycli sche Verbindungen einsetzt, die mindestens einmal die Struktu reinheit

im Ring des Moleküls enthalten.

Überraschenderweise erhält man bei Einsatz der cyclischen α-Hy droxyketone mit der Struktur I im Vergleich mit Hydroxyaceton eine höhere Farbausbeute. Ein weiterer entscheidender Vorteil ge genüber Hydroxyaceton besteht darin, daß die cyclischen α-Hy droxyketone mit der Struktureinheit I im Ring des Moleküls beim Färben keinen störenden Geruch entwickeln und aufgrund ihrer Sta bilität im alkalischen pH-Bereich die Flotte nicht braun färben.

Die textilen Materialien bestehen aus Cellulosefasern oder ent halten Cellulosefasern in Mischung mit anderen Fasern. Sie können in jedem Verarbeitungszustand vorliegen, z. B. als Flocke, Karden band, Garn, Strang, Gewebe oder Wirkware. Bei den Cellulosefasern kann es sich entweder um natürliche oder um regenerierte Cellu lose, wie Zellwolle, Viskose oder Polynosic-Fasern handeln. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sowohl mercerisierte Baum wolle als auch Rohbaumwolle sowie Rohgarn, das als Kreuzspule oder als Strang vorliegt, gefärbt werden. Synthesefasern, die in Mischung mit Cellulosefasern in den textilen Materialien vorlie gen, sind beispielsweise Polyesterfasern, Polyacrylnitrilfasern oder synthetische Polyamidfasern.

Die Cellulosefasern werden mit verküpbaren Farbstoffen, wie Kü penfarbstoffen, insbesondere Indigo, oder Schwefelfarbstoffen ge färbt. Bei den Küpenfarbstoffen handelt es sich entweder um In digo oder um anthrachinoide oder indigoide Farbstoffe. Küpenfarb stoffe und Schwefelfarbstoffe sind seit langem im Handel erhält lich und im Colour Index (C.I.) dokumentiert, vgl. Colour Index, 3. Auflage 1971, Band 3, Seiten 3719 bis 3844, und Band 4, C.I.- Nr. 58000 bis 74000, Soc. Dyers and Colourists, England.

Die verküpbaren Farbstoffe werden bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren in den bisher beim Färben üblichen Mengen eingesetzt, z. B. in dem Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das textile Material. Hierbei kann man einen einzigen oder eine Mischung aus 2 oder mehreren verküpbaren Farbstoffen einsetzen. Das Färben der textilen Materialien kann nach dem Ausziehverfahren beispiels weise aus langer wäßriger Flotte bei einem Flottenverhältnis von 1 : 5 bis 1 : 40, vorzugsweise 1 : 8 bis 1 : 20, erfolgen, oder auch im Kontinue-Verfahren, z. B. Klotz-Dämpf-Verfahren. Hierbei arbeitet man mit Flottenverhältnissen von 1 : 0,5 bis 1 : 3. Auch das Be drucken von textilen Materialien ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.

Der pH-Wert der wäßrigen Flotten liegt oberhalb von 12. Er wird durch Zusatz von Alkalihydroxiden zum wäßrigen Färbemedium einge stellt. Geeignete Alkalihydroxide sind Natriumhydroxid und Kali umhydroxid, wobei die Verwendung von Natronlauge als Alkalihydro xid bevorzugt ist. Die Konzentration des Alkalihydroxids in der wäßrigen Färbeflotte beträgt üblicherweise 10 bis 500, vorzugs weise 30 bis 250 ml an wäßriger Alkalilauge 38°B´/l Flotte.

Um Cellulosefasern mit verküpbaren Farbstoffen zu färben, müssen die Farbstoffe in die Leukoform überführt werden. Hierzu verwen det man als Reduktionsmittel erfindungsgemäß cyclische Verbindun gen, die mindestens einmal die Struktureinheit

im Ring des Moleküls enthalten. Bei diesen Verbindungen handelt es sich im wesentlichen um carbocyclische Verbindungen mit 6 bis 12, vorzugsweise 6 bis 8 Kohlenstoffatomen im Ring oder um gesät tigte α-Hydroxycyclopentanone. Die cyclischen Verbindungen mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen im Ring können auch eine Doppel bindung oder einen annellierten aromatischen Substituenten en thalten. Beispiele für geeignete Verbindungen mit der Struktu reinheit (I) im Ring des Moleküls sind folgende Verbindungen:

In den Formel I-XV werden die Wasserstoffatome am carbocyclischen Ring der Übersichtlichkeit halber fortgelassen,

in der die Substituenten R¹, R², R³ und R⁴ unabhängig voneinander H, C₁-C₄-Alkyl, OH, OCH₃ und Phenyl bedeuten, z. B. die Verbindun gen IIa bis IId:

in der die Substituenten R¹, R², R³ und R⁴ die in Formel II ange gebene Bedeutung haben, z. B. die Verbindungen IIIa-IIIc:

in der n = 1 oder 2 bedeutet,

in der die Substituenten R¹, R² und R³ unabhängig voneinander H, C₁- bis C₄-Alkyl, OH, OCH₃ oder Phenyl bedeuten, z. B. die Verbin dungen Va-Vc:

in der die Substituenten R¹, R² und R³ unabhängig voneinander H, C₁- bis C₄-Alkyl, OH oder OCH₃ bedeuten, z. B. die Verbindun gen VIa-VIc:

sowie die Verbindungen VII-XV:

Von den oben angegebenen cyclischen α-Hydroxyketonen mit den Struktureinheiten I wird vorzugsweise α-Hydroxycyclohexanon ver wendet. In Abhängigkeit von der Farbstoffkonzentration im Färbe bad verwendet man die cyclischen α-Hydroxyketone mit der Struktu reinheit I in Mengen von 0,5 bis 10, vorzugsweise 1 bis 6 g/l.

Um eine Beschleunigung des Färbevorgangs zu erreichen, hat es sich in einigen Fällen als vorteilhaft erwiesen, daß man das Fär ben oder Bedrucken zusätzlich in Gegenwart von chinoiden Verbin dungen- durchführt, die bei pH-Werten oberhalb von 12 wasserlös lich sind. Diese Verbindungen sind unter den Färbedingungen in der wäßrigen Flotte gelöst. Geeignete chinoide Verbindungen, die hierfür in Betracht kommen, sind aus der DE-B-21 64 463 bekannt. Chinoide Verbindungen sind beispielsweise Hydroxi-, Carbon säure- und/oder Sulfonsäuregruppen enthaltende Derivate des Ben zochinons, Naphthochinons, Acenaphthenchinons oder Anthrachinons, wie Hydroxyanthrachinone, z. B. 2-Hydroxyanthrachinon und 1,4-Di hydroxyanthrachinon, Anthrachinoncarbonsäuren, Anthrachinonsul fonsäuren, wie Anthrachinon-2-sulfonsäure und 1,4-Diaminoanthra chinon-2-sulfonsäure. Diese Verbindungen sind als Beschleuniger in der Küpenfärberei üblich. Die chinoiden Verbindungen werden in Mengen von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge des angewende ten Farbstoffs eingesetzt.

Die cyclischen α-Hydroxyketone mit der Struktur I können gegebe nenfalls mit allen für das Färben von Küpenfarbstoffen bekannten Reduktionsmitteln angewendet werden, z. B. in Mischung mit Natri umdithionit und/oder Thioharnstoffdioxid. Das Gewichtsverhältnis von den erfindungsgemäß zu verwendenden cyclischen α-Hydroxyketo nen zu Natriumdithionit und/oder Thioharnstoffdioxid beträgt in solchen Reduktionsmittelmischungen beispielsweise 1 : 1 bis 1 : 15, vorzugsweise 1 : 2 bis 1 : 10.

Die alkalisch-wäßrige Färbeflotte kann außer mindestens einem verküpbaren Farbstoff und einer oder mehrerer cyclischer α-Hy droxyketone mit den Struktureinheiten I gegebenenfalls zusätzlich Polymerisate von monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren als Färbehilfsmittel enthalten. Solche Färbehilfsmittel sind bei spielsweise aus der DE-B-24 44 823 bekannt. Es handelt sich hier bei im wesentlichen um Homo- und Copolymerisate von monoethyle nisch ungesättigten Carbonsäuren. Die Copolymerisate enthalten mindestens 10 Gew.-% einer monoethylenisch ungesättigten Carbon säure einpolymerisiert. Einzelne Verbindungen dieser Art sind beispielsweise Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Copolymerisate aus Acrylsäure oder Methacrylsäure mit anderen Monomeren, z. B. Methacrylamid, Acrylamid, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylsäu reestern, Methacrylsäureestern. Außerdem eignen sich Copolymeri sate aus Acrylsäure und Maleinsäure, Copolymerisate aus Acryl säure und Itakonsäure, Copolymerisate aus Maleinsäure und Vinyle stern, Copolymerisate aus Maleinsäure und Vinylethern. Wesentlich ist lediglich, daß die Copolymerisate mindestens 10, vorzugsweise mindestens 50 mol-% einer monoethylenisch ungesättigten Carbon säure einpolymerisiert enthalten. Die Copolymerisate können in Form der freien Säuren oder vorzugsweise in bereits mit Alkalil augen neutralisierter Form als Färbehilfsmittel eingesetzt wer den. Die K-Werte der Homo- und Copolymerisate monoethylenisch un gesättigter Carbonsäuren betragen 15 bis 90 und fliegen vorzugs weise in dem Bereich von 20 bis 65. Die K-Werte werden bestimmt nach H. Fikentscher, Cellulosechemie, Band 13, 58-64 und 71-74 (1932) in wäßriger Lösung bei einer Temperatur von 25°C und einer Konzentration von 1 Gew.-% bei pH 7 am Natriumsalz der Polymeri sate. Die Polymeren werden in Mengen von 0,05 bis 2 Gew.-%, bezo gen auf die zu färbenden textilen Materialien, eingesetzt.

Die Färbung wird in dem Temperaturbereich vorgenommen, in dem üblicherweise Küpenfärbungen mit Reduktionsmitteln vorgenommen werden, z. B. von 20 bis 130, vorzugsweise 40 bis 115°C. Sobald bei Temperaturen oberhalb des Siedepunkts der Flotte gefärbt wird, arbeitet man in den gängigen Druckapparaturen wie HT-Apparaturen, Düsenfärbemaschinen, etc., entsprechend der Aufmachungsform des textilen Materials.

Das textile Material, das nach der Behandlung im Färbebad den verküpten Farbstoff in der Leukoform enthält, wird in üblicher Weise behandelt, um die Färbungen fertigzustellen. Zu diesem Zweck wird das textile Material zuerst nach den in der Küpenfär berei gebräuchlichen Methoden oxidiert, z. B. Verweilen-des den Leukofarbstoff enthaltenden Materials an der Luft oder Behandlung dieses Materials mit einer wäßrigen Flotte, die Wasserstoffper oxid oder ein anderes Oxidationsmittel enthält. Nach dem Oxidie ren wird das gefärbte textile Material gespült und geseift. Das Fertigstellen der Färbungen kann jedoch auch so vorgenommen wer den, daß das textile Material, das den Küpenfarbstoff in der Leu koform enthält, zunächst gespült, danach oxidiert und dann ge seift wird. Zum Seifen verwendet man üblicherweise eine netzmit telhaltige wäßrige Lösung, die ggf. noch Soda gelöst enthält. Man erhält reib- und waschechte Färbungen, wobei das Abwasser aus den Färbebetrieben nicht mit Sulfat- oder Sulfitionen verunreinigt ist.

Beispiele Beispiel 1

Ein gebleichtes Baumwolltrikot wird im Flottenverhältnis 1 : 20 in einem Laborbecherbad mit einer Flotte gefärbt, die 0,5 g/l des blauen Küpenfarbstoffs der CI-Nr. 69825, 30 ml/l Natronlauge 38°B´ und 3 g/l α-Hydroxycyclohexanon enthält. Das Färbegefäß wird bei einer Temperatur von 25°C in das Bad gebracht und innerhalb von 15 min auf eine Temperatur von 60°C aufgeheizt. Das Baumwolltrikot wird dann 30 min bei einer Temperatur von 60°C gefärbt. Danach wird es dem Färbebad entnommen und in üblicher Weise durch Oxi dieren, Spülen und Seifen fertiggestellt. Man erhält eine egale, reib- und waschechte blaue Färbung.

Beispiel 2

Ein gebleichtes Baumwolltrikot wird im Flottenverhältnis von 1 : 20 in einem Laborbecherbad mit einer Flotte gefärbt, die 0,5 g des grünen Küpenfarbstoffs der CI-Nr. 59825, 30 ml/l Natronlauge 38°B´ und 3 g/l α-Hydroxycyclohexanon enthält. Das Färbegefäß wird - wie in Beispiel 1 beschrieben - bei 25°C in das Bad gebracht und innerhalb von 15 min auf 60°C aufgeheizt. Die Färbung des textilen Materials wird innerhalb von 30 min bei 60°C durchgeführt. Das Baumwolltrikot wird danach dem Färbebad entnommen und in üblicher Weise durch Oxidieren, Spülen und Seifen fertiggestellt. Man erhält eine egale, reib- und waschechte grüne Färbung. Die Farb tiefe entspricht einer Vergleichsfärbung, die nach dem bekannten IN-Verfahren durch Färben des gleichen Materials mit einer Färbe flotte erhalten wird, die 18 ml/l Natronlauge 38°B´ und 6 g/l Na triumdithionit enthielt und bei der die Färbung innerhalb von 45 min bei 60°C durchgeführt wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Ein gebleichtes Baumwolltrikot wird im Flottenverhältnis 1 : 20 in einem Laborbecherbad gefärbt. Die Färbeflotte enthält 0,5 g/l des blauen Küpenfarbstoff s der CI-Nr. 69825, 30 ml/l Natronlauge 38°B´ und 3 g/l Hydroxyaceton. Die Färbung wurde unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen durchgeführt. Man erhielt eine egale, reib- und waschechte blaue Färbung, die etwa 40% farb schwächer war als die in Beispiel 1 erhaltene.

Vergleichsbeispiel 2

Das Beispiel 2 wurde mit der einzigen Ausnahme wiederholt, daß man das Baumwolltrikot mit einer Flotte färbte, die anstelle des α-Hydroxycyclohexanons jetzt 3 g/l Hydroxyaceton als Reduk tionsmittel enthielt. Man erhielt eine egale, reib- und was chechte grüne Färbung, die etwa 50% farbschwächer war als die Färbung gemäß Beispiel 2.

Claims

1. Verfahren zum Färben und Bedrucken von textilen Materialien, die aus Cellulosefasern bestehen oder Cellulosefasern in Mi schung mit anderen Fasern enthalten, in wäßrigem Medium bei pH-Werten oberhalb von 12 mit verküpbaren Farbstoffen in Ge genwart mindestens eines Reduktionsmittels für die verküpba ren Farbstoffe und Fertigstellen der Färbung in üblicher Weise, dadurch gekennzeichnet, daß man als Reduktionsmittel cyclische Verbindungen einsetzt, die mindestens einmal die Struktureinheit im Ring des Moleküls enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die cyclischen Verbindungen in Mengen von 1 bis 10 g/l Flotte einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Reduktionsmittel α-Hydroxycyclohexanon einsetzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man das Färben zusätzlich in Gegenwart von chi noiden Verbindungen durchführt, die unter den Färbebedingun gen wasserlöslich sind.