Verfahren zum Färben und Bedrucken von Textilmaterial unter Verwendung hochfrequenter elektrischer Wechselfelder zum Fixieren der Farbstoffe Beim Färben von Gewebebahnen kann man im allgemeinen drei von einander getrennte Operationen unterscheiden, nämlich: 1.
Die Imprägnierung des Materials mit einer Farbstofflösung oder -dispersion. Diese erfolgt mei stens auf einem Foulard, 2. eine Zwischentrocknung, die zur Entfernung des beim Foulardieren verwendeten Wassers dient und 3. die Fixierung des Farbstoffes auf der Faser; wobei die fertige Färbung entsteht.
Diese oben erwähnten drei Operationen können sowohl kontinuierlich, das heisst ohne Unterbruch, oder aber mit Unterbrechungen durchgeführt werden.
Das US-Patent Nr. 2 366 347 bezieht sich auf das Färben und Trocknen von Textilmaterialien, das heisst in erster Linie auf die zweite Operation. ES ist be kannt, dass bei der Zwischentrocknung, die üblicher weise mit heisser Luft, überhitztenk Dampf oder Infra- rotstrahlung erfolgt, das Wasser vom Inneren des Gewebes zu dessen Oberfläche wandert und dort verdampft. Durch diese Wanderung der Flüssigkeit vom Inneren an die Oberfläche wird sehr oft auch der durch die Foulardierung (Operation 1) gleich mässig im Gewebe verteilte Farbstoff reit an die Oberfläche gezogen, was zu schlecht durchgefärbten Färbungen führt.
Durch die Erwärmung in einem hochfrequenten Wechselfeld wird hurt das Gewebe gleichmässig, das heisst auch im Inneren, erhitzt. Hier durch erreicht man eine langsamere Wanderung und auch eine gleichmässigere Färbung.
Behandelt man nun ein nasses Gewebe im hoch- frequenten Wechselfeld, so wird sich dieses nur bis etwa 100 C erwärmen, und zwar nur so lange, als Wasser im Gewebe vorhanden ist. Im Moment, wo das Gewebe trocken ist, vermag es praktisch keine weitere Energie aufzunehmen, da das Wasser, das den Verlustfaktor im Feld erhöht, nicht mehr vor handen ist.
Zur Fixierung von Farbstoffen nach einem Thermofixierverfahren sind üblicherweise Tempe raturen notwendig, die mindestens 130-200 C be tragen. Diese sind aber im hochfrequenten Wechsel feld nicht erreichbar, sofern man dem Gewebe nicht einen Stoff zusetzt, der den Verlustfaktor erhöht. Diese Produkte sollen vorzugsweise als Dipol wirken, um im hochfrequenten Wechseifeld schwingen zu können. Nach dem schweizerischen Patent Nr. 373 347 ist Harnstoff ein solcher Dipol und eignet sich gut als Hilfsmittel für die Fixierung im hochfrequenten Wechselfeld.
Es wurde nun gefunden, dass man den Harnstoff bei diesem Verfahren durch andere Stoffe mit hoher Dielektrizitätskonstante ersetzen kann. Vorteilhaft verwendet man solche Stoffe, die oberhalb 130 C sieden, beispielsweise stickstoffhaltige Verbindungen, wie Cyanamid, Dicyanamid, Aminosäuren (Glykokoll, Alanin, c)-Aminocapronsäure, Betain usw.),
Carbon- säureamide (Formamid, Acetamid, Trichloracetamid und deren N-Mono- oder -Dialkylderivate), Thio- harnstoff oder Guanidin. Es lassen sich auch flüssige Stoffe mit Siedepunkten über 130 C und mit hoher Dielektrizitätskonstante verwenden, vorzugsweise sol che mit hoher Viskosität, z. B. Äthylenglykol, Glyce rin oder andere Polyole und ihre Derivate.
Die flüssigen Produkte besitzen bei Raumtempe ratur folgende Dielektrizitätskonstanten:
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Formamid <SEP> etwa <SEP> 1.10
<tb> N-Methylformamid <SEP> 190
<tb> N.N-Dimethylformamid <SEP> 37,6
<tb> Acetamid <SEP> 59 <SEP> (bei <SEP> 77 <SEP> C)
<tb> N-Methylacetamid <SEP> 175 <SEP> (bei <SEP> 30,5 <SEP> C).
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N.N-Dimethylacetamid <SEP> 38,9
<tb> Glycerin <SEP> 43
<tb> Athylenglykol <SEP> 41,2 Die festen Produkte weisen in wässeriger Lösung eine im Vergleich zur Dielektrizitätskonstante des Wassers (80) erhöhte Dielektrizitätskonstante auf.
Diese Erhöhung (=Inkremenz) beträgt für 1 molare Lösungen von
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Thioharnstoff <SEP> 4,0
<tb> Glykokoll <SEP> 26,4
<tb> a-Alanin <SEP> 27
<tb> Betain <SEP> 26 Diese Produkte erhöhen den Verlustfaktor so, dass sich das Gewebe im hochfrequenten Wechselfeld rasch erwärmt und überhaupt die notwendige Tem peratur erreicht.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfah ren zum Färben und Bedrucken von Textilmaterial, bei dem man dieses mit einer Lösung oder Disper sion eines durch Wärme fixierbaren Farbstoffes und ausserdem mit einer Lösung eines Stoffes mit hoher Dielektrizitätskonstante, mit Ausnahme von Harn stoff, imprägniert und der Einwirkung eines hoch- frequenten elektrischen Wechselfeldes unterzieht, wo durch der Farbstoff auf der Faser fixiert wird. Vor der Fixierung kann das imprägnierte Textilmaterial getrocknet werden.
Das Verfahren eignet sich besonders für Textil materialien aus natürlicher Cellulose (Baumwolle, Leinen, Hanf, Jute, Ramie), regenerierter Cellulose (Viscoserayon, Zellwolle, Cuprammoniumrayon), syn thetischen Polyamiden (Nylon, Perlon , Rilsan , eingetragene Schutzmarken), oder linearen aroma tischen Polyestern ( Dacron , Kodel , Tergal , Terylene , Trevira , Diolen , eingetragene Schutz marken).
Als Farbstoffe kommen alle Farbstoffe, welche durch eine Hitzebehandlung fixierbar sind, und Ge mische aus derartigen Farbstoffen in Betracht. Dabei kann die Fixierung durch chemische Bindung mit dem Substrat (Reaktivfarbstoffe), salzartige Bindung mit der Faser (Säure- und Metallkomplexfarbstoffe auf synthetischen Polyamiden oder basische Farb stoffe auf Polyacrylnitril), Adsorption durch van der Waalsche Kräfte (Substantive Farbstoffe, Küpenfarb- stoffe),
Lösung oder Dispersion in der Faser (Di- spersionsfarbstoffe in Polyestern, synthetischen Poly amiden und Polyacrylnitril) oder durch Bindung mit Hilfe von Harzen (Pigmentfarbstoffe, Substantive Farbstoffe), erfolgen. Von besonderer Bedeutung ist das Verfahren bei Verwendung von Reaktivfarbstof- fen auf Cellulose und von Dispersionsfarbstoffen auf Polyestern, Reaktivfarbstoffe sind Farbstoffe, welche einen die chemische Bindung mit dem Substrat er möglichenden Substituenten, z.
B. einen als Anion leicht abspaltbaren Rest oder eine leicht zur Addi tion befähigte C-C-Mehrfachbindung, enthalten. Sie können der Azo-, Anthrachinon-, Phthalocyanin- oder Nitroreihe angehören und enthalten z.
B. min- destens eine über ein Stickstoff-, Sauerstoff- oder Schwefelatom gebundene Di- oder Trichlor- bzw. Di- oder Tribrompyrimidylgruppe bzw.
4.6-Dichlor- oder 4.6-Dibrom-1.3.5-triazinyl-2-gruppe oder eine über ein Sauerstoff- oder ein Schwefelatom oder eine gegebenenfalls substituierte Iminogruppe gebundene Gruppe der Formel
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worin Hal Chlor oder Brom, V ein Sauerstoff- oder ein Schwefelatom oder eine gegebenenfalls substi tuierte Iminogruppe und Z Wasserstoff oder einen gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylrest bedeuten,
eine Chloracetyl- oder f-Chlorpropionylgruppe oder eine Gruppe X-O-SO,Y, worin X eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 C-Atomen und Y eine OH-Gruppe, einen Alkyl- oder einen gegebenenfalls substituierten Arylrest be deuten.
Von den im Handel befindlichen Reaktivfarbstof- fen seien die folgenden genannt: Drimaren - und Reakton -Farbstoffe, Procions;-Farbstoffe, Pro- cion-H - und Cibacron -Farbstoffe, Remazol - Farbstoffe und Levafix -Farbstoffe (eingetragene Marken).
Das Imprägnieren kann in üblicher Weise durch geführt werden, z. B. durch Klotzen oder Bedrucken. Die Imprägnierlösung, -dispersion oder -paste kann Fixiermittel enthalten, z. B. ein Alkali, bei Verwen dung von Reaktivfarbstoffen oder ein Harz bei Ver wendung von Pigmentfarbstoffen, ferner übliche Netz-, Dispergier- und andere Textilhilfsmittel und gegebenenfalls Neutralsalze. Ausserdem enthält sie zweckmässig die für das erfindungsgemässe Verfahren notwendigen Stoffe mit hoher Dielektrizitätskonstante, mit Ausnahme von Harnstoff.
Das imprägnierte Ma terial kann in üblicher Weise, z. B. an der Luft, durch einen trockenen, vorzugsweise erwärmten Luft- oder Intergasstrom, durch Erhitzen in einem Trocken schrank, gegebenenfalls unter Anwendung von Va kuum, oder durch Infrarotstrahlen getrocknet werden.
Das imprägnierte und gegebenenfalls getrocknete Material wird einige Sekunden bis mehrere Minuten in ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld ge bracht, wobei Intensität und Frequenz des Wechsel feldes dem verwendeten Fasermaterial angepasst wer den.
Unterzieht man ein imprägniertes, aber nicht getrocknetes Material der Einwirkung eines hoch- frequenten elektrischen Wechselfeldes, so verdampft zuerst das Wasser bei etwa 100 C; nach vollstän diger Entfernung des Wassers steigt die Temperatur weiter, und der Farbstoff wird auf der Faser fixiert. Die fixierten Materialien können in üblicher Weise fertiggestellt, z. B. gespült, gegebenenfalls geseift und wieder gespült und schliesslich getrocknet werden.
Die erhaltenen Färbungen und Drucke haben ebenso gute Echtheitseigenschaften wie die nach den herkömmlichen Verfahren hergestellten. Der Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, dass die Hitze nicht von aussen nach innen, wie bei den bekannten Verfahren, z. B. mit Infrarot-Strahlen oder durch Dämpfen oder trockenes Erhitzen, sondern gleich zeitig auf den ganzen Faserquerschnitt gleichmässig einwirkt. Dadurch erhält man egale Färbungen, wäh rend bei den bekannten Verfahren die Gefahr be steht, dass der Farbstoff wandert und die Färbung infolgedessen ungleichmässig wird.
In den nachfolgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile und die Prozente Gewichtspro zente. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden an gegeben.
<I>Beispiel 1</I> Ein mercerisiertes Baumwollgewebe wird mit einer kalten Lösung von 10 g1 des Farbstoffes Drimarenscharlach Z-GL (C. I. Reactive Scarlet Nr. 19), 30 g;'l wasserfreiem Natriumcarbonat, 15 g;
'1 Natrium-metasilikat und 100 g, 'l Thioharnstoff geklotzt, danach getrocknet und 2 Minuten einem hochfrequenten Wechselfeld von 36 MHz bei einer Wechselspannung von 7000V und einem Platten abstand von 15 cm ausgesetzt. Das so behandelte Ge webe wird kalt und heiss gespült, mit einer siedenden, 0,5fl/aigen Lösung eines anionischen oder nicht- ionogenen Waschmittels 15 Minuten geseift, wieder gespült und getrocknet.
Man erhält eine scharlach rote Färbung von guter Licht- und Nassechtheit.
Ersetzt man in diesem Beispiel das Drimaren- scharlach Z-GL durch das Drimarentürkis Z-G (C. I. Reactive Blue 18), so erhält man auch sehr gute Resultate.
<I>Beispiel 2</I> Man imprägniert ein gebleichtes Baumwoll gewebe mit einer Klotzflotte, die 10 g!1 Solarbrillantblau A (C. I. Direct Blue 67; 27925), 2 g,'1 Natriumalginat und 50 g'l Betain enthält und quetscht auf das 1,8fache des Trocken gewichtes ab.
Das feuchte Gewebe wird bei einem Plattenabstand von 10,5 cm und einer Spannung von 7000 V 20 Sekunden einem Wechselfeld von 36 MHz ausgesetzt. Es wird dann in heissem Wasser gespült und getrock- net. Die Färbung ist egal und hat eine sehr gute Lichtechtheit und gute Nassechtheiten.
Beispiel <I>3</I> Man imprägniert ein Polyestergewebe ( Terylene , eingetragene Marke) mit einer Klotzflotte, die 10 g/1 Foronblau B GL (C. I. Disperse Blue 73), 2 g/1 Natriumalginat und 50 g/1 Acetamid enthält, quetscht auf das Zweifache des Trocken gewichtes ab und trocknet.
Das Gewebe wird bei einem Plattenabstand von 7,2 cm und einer Spannung von 7000 V 30 Sekunden einem Wechselfeld von 36 MHz ausgesetzt. Das Ge webe wird dann mit heissem Wasser gespült, mit einer siedenden 0,511/o4gen Lösung eines Alkylpolyglykol- äthers 5 Minuten geseift, wieder gespült und ge trocknet. Man erhält eine blaue Färbung mit guten Licht- und Nassechtheiten.
Anstelle des Acetamids kann man mit ebenso gutem Erfolg Betain verwenden.
Process for dyeing and printing textile material using high-frequency alternating electrical fields to fix the dyes. When dyeing fabric webs, one can generally distinguish between three separate operations, namely: 1.
The impregnation of the material with a dye solution or dispersion. This takes place mostly on a padder, 2. intermediate drying, which serves to remove the water used during padding and 3. fixation of the dye on the fiber; whereby the finished coloring is created.
These three operations mentioned above can be carried out continuously, i.e. without interruption, or with interruptions.
U.S. Patent No. 2,366,347 relates to the dyeing and drying of textile materials, i.e. primarily the second operation. It is known that during intermediate drying, which is usually done with hot air, superheated steam or infrared radiation, the water migrates from the inside of the fabric to its surface and evaporates there. As a result of this migration of the liquid from the inside to the surface, the dye, which is evenly distributed in the fabric due to the padding (operation 1), is very often drawn to the surface, which leads to poorly colored dyeings.
Due to the heating in a high-frequency alternating field, the tissue is evenly heated, i.e. also inside. This leads to a slower hike and also a more even color.
If you now treat a wet tissue in a high-frequency alternating field, it will only heat up to about 100 C, and only as long as there is water in the tissue. At the moment when the tissue is dry, it is practically unable to absorb any further energy, since the water, which increases the loss factor in the field, is no longer available.
To fix dyes by a heat-setting process, temperatures that are at least 130-200 C are usually necessary. However, these cannot be achieved in the high-frequency alternating field unless a substance is added to the fabric that increases the loss factor. These products should preferably act as a dipole in order to be able to oscillate in the high-frequency alternating field. According to Swiss patent no. 373 347, urea is such a dipole and is well suited as an aid for fixation in high-frequency alternating fields.
It has now been found that in this process the urea can be replaced by other substances with a high dielectric constant. It is advantageous to use substances that boil above 130 C, for example nitrogen-containing compounds such as cyanamide, dicyanamide, amino acids (glycocolla, alanine, c) -aminocaproic acid, betaine, etc.),
Carboxylic acid amides (formamide, acetamide, trichloroacetamide and their N-mono- or -dialkyl derivatives), thiourea or guanidine. It is also possible to use liquid substances with boiling points above 130 C and with a high dielectric constant, preferably sol surface with high viscosity, e.g. B. ethylene glycol, Glyce rin or other polyols and their derivatives.
The liquid products have the following dielectric constants at room temperature:
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Formamide <SEP> about <SEP> 1.10
<tb> N-methylformamide <SEP> 190
<tb> N.N-dimethylformamide <SEP> 37.6
<tb> Acetamide <SEP> 59 <SEP> (with <SEP> 77 <SEP> C)
<tb> N-methylacetamide <SEP> 175 <SEP> (at <SEP> 30.5 <SEP> C).
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N.N-Dimethylacetamide <SEP> 38.9
<tb> Glycerin <SEP> 43
<tb> Ethylene glycol <SEP> 41.2 The solid products have an increased dielectric constant in aqueous solution compared to the dielectric constant of water (80).
This increase (= incremence) is for 1 molar solutions of
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Thiourea <SEP> 4.0
<tb> Glycocolla <SEP> 26.4
<tb> a-alanine <SEP> 27
<tb> Betaine <SEP> 26 These products increase the loss factor in such a way that the tissue is quickly heated in the high-frequency alternating field and even reaches the required temperature.
The invention therefore relates to a method for dyeing and printing textile material, in which this is impregnated with a solution or dispersion of a heat-fixable dye and also with a solution of a substance with a high dielectric constant, with the exception of urea, and the Subject to the action of a high-frequency alternating electric field, where the dye is fixed on the fiber. The impregnated textile material can be dried prior to fixing.
The process is particularly suitable for textile materials made of natural cellulose (cotton, linen, hemp, jute, ramie), regenerated cellulose (viscose rayon, rayon, cuprammonium rayon), synthetic polyamides (nylon, Perlon, Rilsan, registered trademarks), or linear aroma polyesters (Dacron, Kodel, Tergal, Terylene, Trevira, Diolen, registered trademarks).
All dyes which can be fixed by heat treatment and mixtures of such dyes come into consideration as dyes. The fixation can be achieved by chemical bonding with the substrate (reactive dyes), salt-like bonding with the fiber (acid and metal complex dyes on synthetic polyamides or basic dyes on polyacrylonitrile), adsorption by van der Waals forces (nouns dyes, vat dyes),
Solution or dispersion in the fiber (dispersion dyes in polyesters, synthetic poly amides and polyacrylonitrile) or by bonding with the help of resins (pigment dyes, noun dyes). The process is of particular importance when using reactive dyes on cellulose and disperse dyes on polyesters. Reactive dyes are dyes which have a chemical bond with the substrate, e.g.
B. contain a residue that can easily be split off as an anion or a C-C multiple bond that is easily capable of addition. They can belong to the azo, anthraquinone, phthalocyanine or nitro series and contain z.
B. at least one di- or trichloro or di- or tribromopyrimidyl group bonded via a nitrogen, oxygen or sulfur atom or
A 4,6-dichloro or 4,6-dibromo-1,3,5-triazinyl-2 group or a group of the formula attached via an oxygen or a sulfur atom or an optionally substituted imino group
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where Hal is chlorine or bromine, V is an oxygen or a sulfur atom or an optionally substituted imino group and Z is hydrogen or an optionally substituted alkyl, cycloalkyl, aryl or aralkyl radical,
a chloroacetyl or f-chloropropionyl group or a group X-O-SO, Y, in which X is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms and Y is an OH group, an alkyl or an optionally substituted aryl radical.
The following reactive dyes are commercially available: Drimaren and Reakton dyes, Procions; dyes, Procion-H and Cibacron dyes, Remazol dyes and Levafix dyes (registered trademarks).
The impregnation can be carried out in the usual way, for. B. by padding or printing. The impregnating solution, dispersion or paste may contain fixing agents, e.g. B. an alkali, when using reactive dyes or a resin when using Ver pigment dyes, also customary wetting, dispersing and other textile auxiliaries and optionally neutral salts. In addition, it expediently contains the substances with a high dielectric constant necessary for the process according to the invention, with the exception of urea.
The impregnated Ma material can in the usual way, for. B. in the air, by a dry, preferably heated air or inert gas stream, by heating in a drying cabinet, optionally using vacuum, or dried by infrared rays.
The impregnated and optionally dried material is placed in a high-frequency alternating electric field for a few seconds to several minutes, the intensity and frequency of the alternating field being adapted to the fiber material used.
If an impregnated but not dried material is subjected to the action of a high-frequency alternating electric field, the water first evaporates at about 100 ° C; after the water has been completely removed, the temperature continues to rise and the dye is fixed to the fiber. The fixed materials can be finished in a conventional manner, e.g. B. rinsed, if necessary soaped and rinsed again and finally dried.
The dyeings and prints obtained have just as good fastness properties as those produced by conventional methods. The advantage of the new method is that the heat does not move from the outside to the inside, as is the case with the known methods, e.g. B. with infrared rays or by steaming or dry heating, but at the same time acts evenly on the entire fiber cross-section. This gives level dyeings, while with the known processes there is a risk that the dye migrates and the dyeing becomes uneven as a result.
In the examples below, parts are parts by weight and percentages are percentages by weight. The temperatures are given in degrees Celsius.
<I> Example 1 </I> A mercerized cotton fabric is treated with a cold solution of 10 g1 of the dye Drimarenscharlach Z-GL (C.I. Reactive Scarlet No. 19), 30 g; 1 anhydrous sodium carbonate, 15 g;
1 sodium metasilicate and 100 g, 1 thiourea padded, then dried and exposed for 2 minutes to a high-frequency alternating field of 36 MHz at an alternating voltage of 7000 V and a distance between the plates of 15 cm. The fabric treated in this way is rinsed cold and hot, soaped with a boiling 0.5 liter solution of an anionic or non-ionic detergent for 15 minutes, rinsed again and dried.
A scarlet red dyeing of good light and wet fastness is obtained.
In this example, if you replace the drimaren scarlet Z-GL with the drimaran turquoise Z-G (C.I. Reactive Blue 18), you get very good results.
<I> Example 2 </I> A bleached cotton fabric is impregnated with a padding liquor which contains 10 g 1 solar brilliant blue A (CI Direct Blue 67; 27925), 2 g 1 sodium alginate and 50 g 1 betaine and squeezes to 1.8 times the dry weight.
The moist tissue is exposed to an alternating field of 36 MHz for 20 seconds at a plate distance of 10.5 cm and a voltage of 7000 V. It is then rinsed in hot water and dried. The coloring does not matter and has very good lightfastness and good wetfastness.
Example <I> 3 </I> A polyester fabric (Terylene, registered trademark) is impregnated with a padding liquor which contains 10 g / 1 Foron Blue B GL (CI Disperse Blue 73), 2 g / 1 sodium alginate and 50 g / 1 acetamide , squeezes to twice the dry weight and dries.
The tissue is exposed to an alternating field of 36 MHz for 30 seconds with a plate spacing of 7.2 cm and a voltage of 7000 V. The fabric is then rinsed with hot water, soaped with a boiling 0.511 / o4gen solution of an alkyl polyglycol ether for 5 minutes, rinsed again and dried. A blue dyeing with good light and wet fastness properties is obtained.
Betaine can be used in place of acetamide with equally good success.