Pigment-Emulsion. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pigment-Emulsion, die zum Färben von Stoffen geeignet ist.
Der Ausdruck "Färben" umfasst auch die jenige Ausführungsform des lokalisierten Färbens, welche gewöhnlich als Drucken bezeichnet wird, und der Ausdruck "Stoffe" umfasst beliebige Textilmaterialien, Papier und Leder, insbesondere Chromleder.
Zum Färben von Stoffen hat man ge wöhnlich wässrige Lösungen von Farbstoffen, von Leuko-Verbindungen von Farbstoffen oder von Zwischenprodukten, welche in Farb stoffe übergeführt werden können, mit oder ohne wasserlöslichen Verdickern verwendet.
Wasserunlösliche Pigmentmaterialien wur den -auf Stoffe aufgetragen in Verbindung mit Bindemitteln, wie z. B. Stärke, Eiweiss, Casein, Alkylcellulose usw. Als neuste Ver- besserung wurde die Fixierung von Pigmen ten auf Stoffen durch Verwendung von plastischen oder festen filmbildenden Ma- terialien, wie z. B. natürlichen oder synthe- Üschen Harzen, als Bindemittel vorge schlagen.
Es war möglich, eine ausgezeichnete Fixierung von Pigmenten auf Stoffen zu er halten, wenn Dispersionen von Pigmenten in Wasser mit wasserlöslichen, synthetischen, harzartigen Bindemitteln oder von Pigmen ten in organischen Lösungsmitteln mit syn thetischen, harzartigen Bindemitteln, die in solchen Lösungsmitteln löslich sind, durch Klotzen oder Drucken aufgebracht wurden.
Die ersteren, das heisst die wasserlöslichen ; Bindemittel, ergeben schlechte Reibechthei- ten im nassen Zustande, während die letz teren, das heisst wasserunlösliche Bindemittel, in organischen Lösungsmitteln angewendet, einen schlechten Griff und meist eine Här-, tung (Versteifung) der so behandelten Ware ergeben.
Um diesen unerwünschten Griff, der mit der Bildung eines kontinuierlichen Films zusammenhängt, welcher beim- Gebrauch von Lösungen des Bindemittels, besonders in or ganischen Lösungsmitteln entsteht, zu ver meiden, hat die moderne Forschung die Ver wendung von Emulsionen bevorzugt. Obwohl befriedigende Resultate bei der Verwendung von Emulsionen des Wasser-in-Öl-Typs, wo bei natürlich die externe Phase ein organi sches Lösungsmittel ist, erhalten werden, ist ihre Anwendung durch gewisse Nachteile be hindert. Diese sind z. B.
Feuergefährlichkeit und Gesundheitsgefährdung, Verwendung von grossen Mengen teurer Lösungsmittel und Schwierigkeit der Wiedergewinnung dersel ben, Schwierigkeiten beim Reinigen der Appa raturen und Gefässe usw. Die vorliegende Er findung betrifft eine Emulsion des Öl-in- Wasser-Typs, bei deren Anwendung die ge nannten wichtigen Nachteile vermieden wer den können.
Es wurde jedoch gefunden, dass nicht alle Emulsionen dieses Typs befriedigend ver wendbar sind. In den Emulsionen sind drei Hauptbestandteile ausser dem wässrigen Me dium enthalten, nämlich die Ölphase, das Bindemittel und das Pigment. Um eine Emul sion vom 0l-in-Wasser-Typus herzustellen, muss das organische Lösungsmittel in der dispersen Phase sein und das wässrige Me dium muss die kontinuierliche Phase bilden. Es wurde gefunden,
dass gefärbte Stoffe keine gute Nass-Reibechfheit zeigen, wenn sich das Pigment in der Phase des Lösungs mittels und das Bindemittel in der wässrigen Phase, oder wenn sich sowohl Pigment als Bindemittel in der wässrigen Phase befinden.
Wenn das Pigment und das Bindemittel in der Lösungsmittelphase sind, weisen die ge färbten Stoffe gute Nass-Reibechtheiten auf, aber die Emulsionen können nicht in solchen Konzentrationen bereitet werden, welche z<U>um</U> Versand und zu nachfolgender Verdünnung des Farbstoffes zur Erreichung des am An wendungsort erwünschten Farbtones geeig net sind.
Es wurde weiterhin gefunden, dass Emulsionen des Öl-in-Wasser-Typs, welche das Pigment in der wässrigen Phase und das Bindemittel in der Lösungsmittelphase ent halten, in konzentrierter Form hergestellt werden können. Solche Emulsionen können stark, z. B. dreissigfach oder mehr, verdünnt werden, wobei der befriedigende Dispersions- grad erhalten bleibt und die Nass-Reibecht- heit der Pigment-Drucke eine gute ist.
Die Pigment-Emulsion gemäss der Erfin dung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer pigmenthaltigen, wässrigen, kontinuier- lichen Phase und einer dispersen Phase be steht, die ein organisches Lösungsmittel ent hält, in dem ein Bindemittel gelöst ist.
Geeignete Bindemittel sind synthetische Harze oder harzbildende Materialien des in der Wärme härtbaren Typus. Als solche sind geeignet Harnstoff-Formaldehyd-Harze, ein schliesslich Harzen aus Homologen und Deri vaten von Harnstoff, wie z.
B. Thioharnstoff, Biuret und Melamin, desgleichen in der Hitze härtbare Phenol-Aldehyd-Harze und Alkyd- harze. Solche Alkydharze können unter Zu satz von natürlichen Ölen, Fetten, Fettsäuren oder Wachsen hergestellt werden. Die Bindemittel können mit geeigneten Weichmachern, wie z. B. Dibutylphthalat oder Tricresylphosphat, plastifiziert werden.
Das mit Wasser nicht mischbare orga nische Lösungsmittel für das Bindemittel darf das Pigment höchstens in geringem Ausmasse auflösen. Die Wahl des Lösungs mittels hängt demgemäss einigermassen von dem .angewendeten Pigment ab und umge kehrt. Als Lösungsmittel seien z. B. ge nannt: Benzol, Toluol, Xylol, Solventnaphtha und Kerosin.
Die Emulsion kann derart verwendet wer den, dass sie entweder örtlich begrenzt auf den Stoff aufgebracht wird, wie beim Drucken, oder gleichmässig verteilt, wie beim Klotzen. Wenn die Emulsion auf den Stoff aufgebracht worden ist, wird derselbe ge trocknet, z. B. durch Erwärmen, um Wasser und Lösungsmittel zu entfernen und das Pigment zusammen mit dem Bindemittel zu rückzulassen.
Ist das Bindemittel ein Kunst- harz, so muss der Stoff dann genügend lange und genügend hoch erwärmt werden, um das Kunstharz bis zum gewünschten Grad zu härten. Zeitdauer und Temperatur hängen davon ab, ob die Härtung unter Luftzirku lation vorgenommen wird oder nicht. Es wurde gefunden, dass z. B. eine Wärme behandlung bei 140 C während 10 Minuten unter Luftzirkulation günstige Resultate er gibt.
Auf diese Weise behandelte Stoffe be sitzen ausgezeichnete Nass-Reibechtheiten und sehr gute Trocken-Reibechtheiten. Sie blei ben im allgemeinen auch dann praktisch un verändert, wenn sie einem zweistündigen , Kochen mit einer Lösung von 0,5 % Seife und 0,2 % Natriumoarbonat unterworfen werden, selbst wenn nur<B>0,3%</B> Bindemittel auf dem Stoff vorhanden sind.
Die Wahl der zur Verwendung in Be-, tra-cht fallenden Pigmente bietet keine Schwierigkeiten. Wie oben erwähnt, muss be achtet werden, dass das Pigment im organi sehen Lösungsmittel nur wenig löslich ist. Geringes Bluten des Pigmentes aus der wäss- ; rigen kontinuierlichen Phase in die Lösungsmit- telphase ist normalerweise nicht störend.
Als Pigmente kommen beisp_Aelsweise Azopigmente und Farblacke, Metallsalze von Nitroso-,B- naphthol, Phthalocyanin-Pigmente und an- orgamsche Pigmente, wie Eisenoxyde, Chrom gelb und Titandioxyd, in Betracht. Es kön nen auch Mischungen von verschiedenen Pigmenten verwendet werden.
Wenn die Emulsionen vor Gebrauch be- träehtlich verdünnt werden, müssen noch Verdicker beigemischt werden, um das Ver laufen des Pigments während des Trocknens zu verhüten. Verdicker werden gewöhnlich auch zugesetzt, wenn die Emulsionen zum Drucken verwendet werden. Die Zugabe er folgt am besten unmittelbar vor Gebrauch, ,;,#-ährend oder nach Vornahme der Verdün nung.
Als Verdicker kommen alle beliebigen im Textildruck bekannten in Frage, wie Alginate, Traganth, Dextrin oder wasser lösliche Allzylcellulosen.
Die Herstellung der Emulsionen erfordert sorgfältige Wahl des Emulgiermittels, um das Ausflocken des Pigmentes zu vermeiden. Die eine Möglichkeit des Vorgehens besteht darin, dass ein nicht härtbares Alkydharz zu sammen mit Ammoniak oder noch besser mit Alkylolamin als Dispergiermittel für das Pigment in der wässrigen Phase verwendet wird.
Ein nicht härtbares, Alkydharz kann durch Kondensieren eines mehrwertigen Al kohols mit einer Polycarboxylsäure in sol chen Mengen, dass noch genügend freie Carboxylgruppen vorhanden sind, welche die weitere Kondensation beim Erhitzen des Harzes verhindern, erhalten werden. Als Alkylolamin ist Triäthanolamin geeignet.
Nachdem das Pigment im wässrigen Medium mit einem solchen Dispergiermittel verteilt worden ist, kann das in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel gelöste Bindemittel in der pigmenthaltigen wässrigen Phase dispergiert werden.
Nach der ndern Möglichkeit des Vorgehens kann das Pigment zuerst in der mit Wasser nicht mischbaren organischen Flüssigkeit, welche das Bindemittel und das aufgelöste nicht härtbare Alkydharz enthält, dispergiert wer- den, worauf das Ganze unter Verwendung von Trialkylolamin- oder Ammoniumseife als Emulgiermittel in Wasser emulgiert wird.
Das Emulgiermittel muss genügend freies Alkylolamin oder Ammoniak enthalten, um wenigstens eine teilweise Reaktion mit dem Alkydharz zu ermöglichen. Dadurch wird das Pigment veranlasst, von der dispersen Lösungsmittelphase in die wässrige konti nuierliche Phase überzutreten. Die erstere Darstellungsmöglichkeit ist immerhin zu be vorzugen.
<I>Beispiel 1:</I>
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10,0 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> einer <SEP> Alkydharzmi schung, <SEP> zusammengesetzt <SEP> aus <SEP> 75
<tb> Teilen <SEP> nicht <SEP> härtbarem <SEP> Alkydharz
<tb> und <SEP> 25 <SEP> Teilen <SEP> Glykoläther,
<tb> 1,4 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Ölsäure,
<tb> 2,0 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Triäthanolamin,
<tb> 0,5 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Methylcellulose,
<tb> 30,0 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Wasser dispergiert. Zu dieser Dispersion werden unter raschem Rühren allmählich
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10,0 <SEP> Gewichtsteile <SEP> einer <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> Harn stoaff-Formaldehyd-Harz <SEP> (hergestellt
<tb> durch <SEP> Auflösen <SEP> von <SEP> 60 <SEP> Teilen <SEP> Harz
<tb> in <SEP> 40 <SEP> Teilen <SEP> Butanol) <SEP> und
<tb> 30,
0 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Xylol zugesetzt. Es wird eine Wasser-in-01-Emulsion er halten, welche bei längerem Rühren in eine Emulsion vom 01-in-Wasser-Typ übergeht. Nach schnellem Rühren während mehreren Stunden wird eine haltbare Emulsion erhal ten, die mit Wasser in jedem beliebigen Ver hältnis verdünnt werden kann, bevor sie zum Klotzen verwendet wird. Als Alkydharz wird ein nicht härtbares, unter Zusatz von Rizinusöl hergestelltes Alkydharz mit einer Säurezahl von 25-30 mg KOH pro g ver wendet.
Beim Betrachten unter dem Mi kroskop erweist sich die verdünnte Emulsion als zum 01-in-Wasser-Typ gehörend, wobei das Pigment in der kontinuierlichen wässri- gen Phase verteilt ist.
Ein geeignetes Bad zum glotzen wird @er- halten durch langsame Zugabe von 50-100 Gewichtsteilen Wasser (je nach dem erfor- derlichen. Farbton) zu 10 Gewichtsteilen der Emulsion unter Rühren.
<I>Beispiel 2:</I>
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EMI0004.0011
10,0 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> einer <SEP> alkydharzhalti gen <SEP> Mischung, <SEP> zusammengesetzt <SEP> aus
<tb> 60 <SEP> Teilen <SEP> nicht <SEP> härtbarem <SEP> Alkyd harz <SEP> und <SEP> 40 <SEP> Teilen <SEP> Xylol,
<tb> 5,0 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> einer <SEP> Lösung <SEP> von
<tb> Harnstoff-Formaldehyd <SEP> (hergestellt
<tb> durch <SEP> Auflösen <SEP> von <SEP> 60 <SEP> Teilen <SEP> Harz
<tb> in <SEP> 40 <SEP> Teilen <SEP> Butanol),
<tb> 20,0 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Xylol <SEP> und
<tb> 5,0 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Cyclohexanol dispergiert. Dieser Farblack wird darauf in
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30,0 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Wasser,
<tb> 1,4 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Olsäure,
<tb> 2,
5 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Triäthanolamin <SEP> und
<tb> 0,5 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Methylcellulose emulgiert. <I>Beispiel 3:</I>
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30,0 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Wasser,
<tb> 1,4 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Ölsäure,
EMI0004.0018
2,5 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Triäthanolamin <SEP> und
<tb> 0,5 <SEP> Gewichtsteilen <SEP> Methylcellulose dispergiert. Zu dieser wässrigen Dispersion werden unter Rühren langsam zugesetzt:
EMI0004.0022
10,0 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Alkydharz <SEP> -Mischung
<tb> (hergestellt <SEP> aus <SEP> 60 <SEP> Teilen <SEP> nicht
<tb> härtbarem <SEP> Alkydharz <SEP> und <SEP> 40 <SEP> Teilen
<tb> Xylol),
<tb> 5,0 <SEP> Gewichtsteile <SEP> einer <SEP> Melamin <SEP> - <SEP> Form aldehyd-Lösung <SEP> (hergestellt <SEP> aus <SEP> 55
<tb> Teilen <SEP> Harz <SEP> und <SEP> 45 <SEP> Teilen <SEP> Butanol),
<tb> 20,0 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Xylol <SEP> und
<tb> 5,0 <SEP> Gewichtsteile <SEP> Cyclohexanol.