DE102009039606B3

DE102009039606B3 - Dyeing m-aramid fibers or textiles comprises using a dye solution comprising a cationic dye, benzyl alcohol, acetic or formic acid, sodium nitrate, ultraviolet absorber and nonionic dispersant

Info

Publication number: DE102009039606B3
Application number: DE102009039606A
Authority: DE
Inventors: Michael Prof. Rauch; Christian Koch; Florian Rödel; Alexander Dietel; Ulrich Krämer
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland Vertreten Durch Da De
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-09-02

Abstract

Dyeing m-aramid fibers or textiles comprises using a dye solution comprising a cationic dye (C.I. basic yellow 28, C.I. basic red 2, C.I. basic blue 23 and/or C.I. basic yellow 21), benzyl alcohol (8-10 wt.%), acetic or formic acid, sodium nitrate, 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone and a mixture of highly ethoxylated fatty alcohol and butyl diglycol.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von meta(m)-Aramidfasern. M-Aramidfasern sind auch unter der Bezeichung Normex^® bekannt. Ein grundsätzliches Problem bei Färbungen auf m-Aramiden ist neben den färberischen Problemen die geringe Lichtechtheit.The invention relates to a process for dyeing meta (m) aramid fibers. M-aramid fibers are also known under the name Normex ^®. A fundamental problem with dyeing on m-aramids is the low light fastness in addition to the dyeing problems.

Aus der WO 2007/133177 A2 ist ein Verfahren zum Färben von m-Aramidfasern bekannt, bei dem eine Färbelösung neben Farbstoffen und dem Quellmittel Benzylalkohol einen UV-Adsorber umfasst. Es sind viele UV-Adsorber aufgeführt. Darunter auch ein UV-Adsorber, der auf 2,2'Dihydroxy-4,4'dimethoxybenzophenon basiert.From the WO 2007/133177 A2 is a method for dyeing m-aramid fibers is known in which a dyeing solution in addition to dyes and the swelling agent benzyl alcohol comprises a UV adsorber. There are many UV adsorbers listed. Including a UV adsorber based on 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone.

Die US 2008/0152888 A1 beschäftigt sich mit dem Färben von Geweben, die neben Aramidfasern auch elastische Fasern aufweisen. Neben anderen Quellmitteln wird auch Benzylalkohol vorgeschlagen.The US 2008/0152888 A1 is engaged in the dyeing of fabrics, which in addition to aramid fibers also have elastic fibers. Besides other swelling agents, benzyl alcohol is also suggested.

Die US 2008/0295232 A1 betrifft das Färben von Aramidfasern ohne Einsatz eines Quellmittels. Dafür ist eine Färbetemperatur von mehr als 140°C vorgesehen.The US 2008/0295232 A1 relates to the dyeing of aramid fibers without the use of a swelling agent. For a dyeing temperature of more than 140 ° C is provided.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der KR 100762851 B1 bekannt.A generic method is from the KR 100762851 B1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Färben von m-Aramidfasern so auszubilden, dass die Farbdichte erhöht ist.Of the The invention is based on the object, a method for dyeing so m-Aramid fibers form that increases the color density is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.These The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved.

Das Verfahren zum Färben von m-Aramidfasern oder Textilien, die m-Aramidfasern aufweisen, verwendet eine Färbelösung mit folgenden Bestandteilen:

• kationische Farbstoffe, wobei als Farbstoff mindestens einer der nachfolgend genannten Farbstoffe verwendet wird:
• C. I. Basic Yellow 28,
• C. I. Basic Red 2,
• C. I. Basic Blue 23,
• C. I. Basic Yellow 21,
• Quellmittel Benzylalkohol,
• Hilfsmittel Essigsäure oder Ameisensäure,
• Hilfsmittel Natriumnitrat,
• ein oder mehrere weitere Hilfsmittel,
• Wasser, derart, dass
• das Quellmittel Benzylalkohol in einem Anteil von 8 bis 10 Gew.-% bezogen auf die Färbelösung eingesetzt wird,
• als weiteres Hilfsmittel ein UV-Adsorber eingesetzt ist, der auf 2,2'Dihydroxy-4,4'dimethoxybenzophenon basiert,
• als weiteres Hilfsmittel ein nichtionogener Dispergator auf Basis eines Gemisches aus höherethoxyliertem Fettalkohol und Butyldiglykol eingesetzt ist.

The process for dyeing m-aramid fibers or textiles having m-aramid fibers uses a dyeing solution having the following components:

Cationic dyes, wherein at least one of the following dyes is used as the dye:
• CI Basic Yellow 28,
• CI Basic Red 2,
• CI Basic Blue 23,
• CI Basic Yellow 21,
• swelling agent benzyl alcohol,
• Auxiliaries acetic or formic acid,
• aid sodium nitrate,
• one or more additional aids,
• Water, such that
The swelling agent benzyl alcohol is used in a proportion of 8 to 10% by weight, based on the dyeing solution,
As a further aid a UV adsorber is used which is based on 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone,
• As a further aid, a nonionic dispersant based on a mixture of higher ethoxylated fatty alcohol and butyl diglycol is used.

In vorteilhafter Weise erzielt man mit der vorgenannten Färbelösung eine ungewöhnlich gute Farbtiefe. Verantwortung hierfür trägt in einem wesentlichen Maße, dass das Quellmittel Benzylalkohol in einem hohen Anteil eingesetzt ist. Überraschend zeigte sich, dass ein hoher Anteil Benzylalkohol auch die Wirkung des in der Färbelösung verwendeten UV-Adsorbers auf der Basis von 2,2'Dihydroxy-4,4'dimethoxybenzophenon erhöht. Dies überrascht um so mehr, als dass sich der verwendete UV-Adsorbers auf der Basis von 2,2'Dihydroxy-4,4'dimethoxybenzophenon alleinig als wirksamer UV-Schutz erwies. Jedoch wird darüber hinaus ein UV-Schutz nur bei bestimmten Farbstoffen erzielt, die zuvor genannt sind.In Advantageously, one achieves with the aforementioned dyeing solution unusual good color depth. Responsibility for this contributes to a significant extent that the swelling agent benzyl alcohol is used in a high proportion. Surprisingly showed itself, that a high proportion of benzyl alcohol is also the effect of in The staining solution used UV adsorber based on 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone elevated. This is surprising more so than that the UV adsorber used is based on of 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone alone proved to be effective UV protection. However, beyond that achieved UV protection only with certain dyes, previously are called.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung lässt man die Färbelösung über einen Zeitraum von mehr als 50 min bei einer Temperatur von mindestens 120°C einwirken. Mit den angegebenen Färbeparametern hinsichtlich Zeitdauer und Temperatur erzielt man eine gute Färbetiefe.According to one In another embodiment of the invention, the dyeing solution is allowed to flow over a Period of more than 50 min at a temperature of at least 120 ° C act. With the specified dyeing parameters in terms of duration and temperature to achieve a good dyeing depth.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Eine einzige Figur zeigt ein Temperatur-Zeit-Diagramm des Färbevorganges mit der Färbelösung.following is an embodiment of Invention closer described. A single figure shows a temperature-time diagram the dyeing process with the dyeing solution.

Zu färbendes Material:To be dyed Material:

Das zu färbende Material ist ein Garn auf einer Kreuzspule. Das Garn besteht zu 95% aus m-Aramid. Das m-Aramid ist Nomex^® III. Darüber hinaus besteht das Garn zu 5% aus para(p)-Aramid, das unter dem Markennamen Kevlar^® bekannt ist. Die Feinheit des Garnes beträgt Nm:60/2 (Nm30). Das Warengewicht beträgt 900–1000 g pro Spule. Es wird ein Garnfärbeapparat der Firma Then verwendet. Er fasst 9 Spulen der genannten Größe. Das Flottenvolumen beträgt ca. 120 L.The material to be dyed is a yarn on a cheese. The yarn consists of 95% m-aramid. The m-aramid is Nomex ^® III. In addition, the yarn 5% of para (p) aramid, which is known under the brand name Kevlar ^®. The fineness of the yarn is Nm: 60/2 (Nm30). The product weight is 900-1000 g per spool. It is a Garnfärbeapparat the company Then used. He holds 9 coils of the mentioned size. The liquor volume is about 120 L.

Es wird eine Vorbehandlungslösung, eine Färbelösung und eine Nachbehandlungslösung verwendet. Die einzelnen Lösungen werden nachfolgend beschrieben.It becomes a pretreatment solution, a dyeing solution and a post-treatment solution used. The individual solutions are described below.

Vorbehandlungslösung:Pretreatment solution:

Es wird eine Vorbehandlungslösung mit folgenden Bestandteilen und folgender Zusammensetzung verwendet:
Das Volumen der Vorbehandlungslösung entspricht dem zuvor dargelegten Flottenvolumen.

• 1 Gew.-% vom Warengewicht Soda. Dient zur Erhöhung des pH-Wertes und unterstützt die Reinigungswirkung. Angemerkt sei, dass das Warengewicht der englischen Bezeichnung „WOF” oder ausgeschrieben „weight of fabric” entspricht.
• 2 Gew.-% vom Warengewicht nichtionoges Waschmittel auf der Basis ethoxylierter Fettalkohole, insbesondere Sera^® Wash MSF. Dient der Entfernung von Spinnpräparationen und Spulölen.
• Rest Wasser.

A pretreatment solution with the following constituents and the following composition is used:
The volume of the pretreatment solution corresponds to the liquor volume set out above.

• 1% by weight of the commodity weight of soda. Serves to Increase the pH and support the cleaning effect. It should be noted that the goods weight of the English term "WOF" or tendered "weight of fabric" corresponds.
2% by weight of the product weight of nonionic detergent based on ethoxylated fatty alcohols, in particular ^Sera® Wash MSF. Used to remove spin finishes and spun oils.
• Remainder of water.

Färbelösung:staining solution:

Es wird eine Färbelösung mit folgenden Bestandteilen und folgender Zusammensetzung verwendet:

• Kationische Farbstoffe. – Zum einen wird C. I. Basic Red 2 eingesetzt. Verwendet wird Astrazon^® Rot GL-N. Der Farbstoff ist flüssig. Hersteller ist die Fa. Dystar. Der Anteil liegt bei 2,5 Gew.-% vom Warengewicht. – Zum anderen wird Astrazon^® Schwarz MBL eingesetzt. C. I. Angaben zu diesem Farbstoff liegen nicht vor. Der Anteil liegt bei 2,5 Gew.-% vom Warengewicht. Der Farbstoff ist flüssig. Hersteller ist ebenfalls die Fa. Dystar.
• Quellmittel Benzylalkohol. Es wird in einem Anteil 9 Gew.-% eingesetzt. Der Anteil bezieht sich auf die fertige Färbelösung. Der hohe Anteil sorgt für eine hohe Farbtiefe. Benzylalkohol wird erfindungsgemäß in einem Anteil von 8 bis 10 Gew.-% eingesetzt werden.
• Hilfsmittel Essigsäure (60%ig). Mit der Essigsäure wird der pH-Wert eingestellt. Für die Färbelösung ist ein pH-Wert von 2,8 bis 3,3 geeignet. Dies erreicht man mit einem Anteil Essigsäure (60%ig) in Höhe von 3 Gew.-% vom Warengewicht.
• Hilfsmittel nichtionogener Dispergator auf Basis eines Gemisches aus höherethoxyliertem Fettalkohol und Butyldiglykol (insbesondere: Sera^® Sperse M-IW). Garantiert die Stabilität der Dispersion Benzylalkohol-Farbstoff-UV-Adsorber. Die Einsatzmenge liegt bei 2–4 Gew.-% vom Warengewicht.
• Hilfsmittel Natriumnitrat. Das Salz bewirkt eine Verbesserung des Badauszugs. Die Einsatzmenge liegt bei 20 Gramm pro Liter (g/l) Flotte.
• Hilfsmittel UV-Adsorber. Der UV-Adsorber ist Uvinul^® 3049. Es handelt sich dabei um einen UV-Absorber in Pulverform mit gelber Farbe auf der Basis von 2,2'Dihydroxy-4,4'dimethoxybenzophenon der Fa. BASF. Die Einsatzmenge beträgt 4 Gew.-% in Abhängigkeit vom Warengewicht. Der genannte UV-Adsorber wirkt nur mit bestimmten Farbstoffen. Neben den genannten Farbstoffen können auch folgende Farbstoffe Verwendung finden: C. I. Basic Yellow 28, insbesondere Astrazon^® Goldgelb GLE; C. I. Basic Blue 23, insbesondere Astrazon^® Blau FGGL; C. I. Basic Yellow 21; insbesondere Astrazon^® Gelb 7 GLL.
• Wasser. Wasser ist der übrige Bestandteil der Färbelösung.

A coloring solution with the following components and the following composition is used:

• Cationic dyes. - On the one hand CI Basic Red 2 is used. Astrazon ^® Red GL-N is used. The dye is liquid. Manufacturer is the company Dystar. The proportion is 2.5% by weight of the product weight. - On the other hand Astrazon ^® Black MBL is used. CI Information on this dye is not available. The proportion is 2.5% by weight of the product weight. The dye is liquid. Manufacturer is also the company Dystar.
• Swelling agent benzyl alcohol. It is used in a proportion of 9 wt .-%. The proportion refers to the finished dyeing solution. The high proportion ensures a high color depth. Benzyl alcohol is used according to the invention in a proportion of 8 to 10 wt .-%.
• Acetic acid (60%). With the acetic acid, the pH is adjusted. For the staining solution, a pH of 2.8 to 3.3 is suitable. This is achieved with a proportion of acetic acid (60%) in the amount of 3 wt .-% of the product weight.
• aids nonionic dispersing agent based on a mixture of fatty alcohol and butyldiglycol höherethoxyliertem (in particular: Sera Sperse ^® M-IW). Guarantees the stability of the dispersion benzyl alcohol dye UV adsorber. The amount used is 2-4 wt .-% of the weight of the product.
• Aid sodium nitrate. The salt causes an improvement of the bath extract. The amount used is 20 grams per liter (g / l) fleet.
• Auxiliaries UV adsorber. The UV absorbers is Uvinul ^® 3049. This is a UV absorber in powder form with yellow paint on the basis of 2,2'Dihydroxy-4,4'dimethoxybenzophenon Fa. BASF. The amount used is 4 wt .-% depending on the weight of the product. The mentioned UV adsorber works only with certain dyes. In addition to the dyes mentioned the following dyes can be used: CI Basic Yellow 28, in particular Astrazon ^® Gold Yellow GLE; CI Basic Blue 23, in particular Astrazon ^® Blue FGGL; CI Basic Yellow 21; Astrazon Yellow 7 GLL particular ^®.
• Water. Water is the remainder of the dyeing solution.

Das Volumen der Färbelösung entspricht dem Flottenvolumen.The Volume of the dyeing solution corresponds to that Liquor volume.

Nachbehandlungslösung:Aftertreatment solution:

Es wird eine Nachbehandlungslösung mit folgenden Bestandteilen und folgender Zusammensetzung verwendet:

• 0,5 Gew.-% vom Warengewicht Soda. Dient der pH-Wert-Einstellung.
• 1,5 Gew.-% vom Warengewicht stabilisiertes Natriumdithionit/Hydrosulfit, insbesondere BLANKIT^® IN. Dient als Reduktionsmittel der Zerstörung von nicht fixiertem Farbstoff.
• Rest Wasser.

An aftertreatment solution with the following constituents and the following composition is used:

0.5% by weight of the commodity weight of soda. Serves the pH adjustment.
• 1.5 wt .-% stabilized goods weight sodium dithionite / hydrosulfite, in particular Blankit ^® IN. Serves as a reducing agent to destroy unfixed dye.
• Remainder of water.

Das Volumen der Nachbehandlungslösung entspricht wiederum dem Flottenvolumen.The Volume of aftertreatment solution corresponds again the fleet volume.

Die Schritte des Färbens sind:

1) Die Vorbehandlung. • Zunächst werden 9 Spulen gewogen, da das Warengewicht die Ausgangsgröße für die Berechnung der zuzuführenden Menge an Hilfsmitteln und Farbstoffen ist. • Anschließend folgt die Bestückung der Spulen auf dem Materialträger des Garnfärbeapparats. • Nach Zugabe der Vorbehandlungslösung wird die Flotte auf 80°C aufgeheizt. Diese Temperatur wird über einen Zeitraum von 30 Minuten gehalten. • Nach der Behandlung wird die Flotte auf ca. 70°C abgekühlt und abgelassen. • Der Spülprozess läuft wie folgt ab – 2 maliges heißes Spülen (ca. 70–80°C). – Kalt spülen. – Kalt ansäuern mit 0,5 g/l Essigsäure(60%ig). – Warm spülen (40°C). – Kalt spülen im Überlauf.
2) Die Färbung nach dem Ausziehverfahren. Im Englischen ist hierzu der Begriff „exhaust process” gebräuchlich. Zunächst wird die wässrige Färbelösung erzeugt, dann folgt der eigentliche Färbevorgang und anschließend wird die Färbelösung entsorgt. Die einzelnen Schritte werden nachfolgend aufgeführt, wobei auf die einzelnen Eckpunkte A bis F des Temperatur-Zeit-Diagramms der einzigen Fig. verwiesen wird. • Füllung des Garnfärbeapparates mit Wasser. • Die Anfangstemperatur bei Punkt A beträgt 25°C. • Zugabe von Hilfsmitteln, Benzylalkohol und Natriumnitrat. • Die erste Aufheizrate von Punkt A bis Punkt B beträgt 3°C/min. • Dann beträgt die Haltezeit von Punkt B bis Punkt C 25 min. • Farbstoffzugabe mit vorgelöstem Farbstoff. • Die Färbelösung liegt nun vor. • Die zweite Aufheizrate von Punkt C bis Punkt D beträgt 1°C/min. • Einwirkung der Färbelösung von Punkt D bis Punkt F über einen Zeitraum von 60 min bei 120°C. • Abkühlung auf 70°C bei Punkt F mit einer Abkühlrate von 1,5°C/min. • zwischen den Punkten E und F. • Entsorgung der Färbelösung. Nach dem Färben wird gespült, um überschüssige Reste der Farblösung, wie nichtfixierte Farbstoffe, grob zu entfernen. Hierzu dienen die folgenden Schritte: • Spülen, 2 mal mit 70 bis 80°C heißem Wasser, dann 1 mal kalt im Überlauf.
3) Die Nachbehandlung. • Die eingangs definierte Nachbehandlungslösung wird zugeführt. • Die Temperatur wird auf 50°C aufgeheizt und für 20 Minuten gehalten. • Nach dem Ablassen erfolgt ein Spülen. Das Spülen ist notwendig, um Chemikalienreste und Farbstoffabbauprodukte zu entfernen. Die Einzelschritte des Spülens sind: – Warm spülen (40°C). – Kalt spülen. – Absäuern mit 0,5 g/l Essigsäure (60%ig). – Kalt spülen im Überlauf.

The steps of dyeing are:

1) The pretreatment. • First, 9 bobbins are weighed because the weight of the product is the starting point for calculating the amount of auxiliaries and dyes to be added. • Then the bobbins are loaded on the material carrier of the yarn dyeing machine. • After adding the pretreatment solution, the liquor is heated to 80 ° C. This temperature is maintained for a period of 30 minutes. • After treatment, the liquor is cooled to approx. 70 ° C and drained. • The rinsing process is as follows - 2 hot rinsing (about 70-80 ° C). - Rinse cold. - Acidified cold with 0.5 g / l acetic acid (60%). - Rinse warm (40 ° C). - Rinse cold in the overflow.
2) The dyeing after the exhaustion process. In English the term "exhaust process" is used. First, the aqueous dyeing solution is produced, then the actual dyeing process and then the dyeing solution is disposed of. The individual steps are listed below, reference being made to the individual vertices A to F of the temperature-time diagram of the single FIG. • Filling the yarn dyeing machine with water. • The initial temperature at point A is 25 ° C. • addition of adjuvants, benzyl alcohol and Nat riumnitrat. • The first heating rate from point A to point B is 3 ° C / min. • Then the holding time from point B to point C is 25 min. • Dye addition with pre-dissolved dye. • The staining solution is now available. • The second heating rate from point C to point D is 1 ° C / min. • Exposure of the dyeing solution from point D to point F over a period of 60 minutes at 120 ° C. • Cool to 70 ° C at point F with a cooling rate of 1.5 ° C / min. • between points E and F. • Disposal of the dyeing solution. After dyeing, rinsing is performed to roughly remove excess residues of the dyeing solution, such as unfixed dyes. The following steps are used for this: • Rinse, 2 times with 70 to 80 ° C hot water, then 1 time cold in the overflow.
3) The aftertreatment. • The aftertreatment solution defined at the beginning is added. • The temperature is heated to 50 ° C and held for 20 minutes. • After draining, rinse. Rinsing is necessary to remove residual chemicals and dye degradation products. The individual steps of rinsing are: - Rinse warm (40 ° C). - Rinse cold. - Acidification with 0.5 g / l acetic acid (60%). - Rinse cold in the overflow.

Der Färbeprozess ist damit abgeschlossen. Die Spulen werden im Anschluss dem Garnfärbeapparat entnommen, geschleudert und anschließend getrocknet.Of the dyeing process is finished. The bobbins are then the Garnfärbeapparat removed, spun and then dried.

Erzielte Farbeigenschaften:

• Hohe Farbtiefe.
• Gute Waschechtheit nach DIN EN ISO 105-C06/C1S 60°.
• Gute Egalität. Hierzu wurden Strickschläuche von verschiedenen Stellen einer Spule erstellt (außen – mittig – innen) und farbmetrisch verglichen. Die Abweichungen sind innerhalb der Toleranzen (Delta E <= 1,0 nach CMC:1:2).
• Gute Lichtechtheiten.

Achieved color properties:

• High color depth.
• Good washfastness according to DIN EN ISO 105-C06 / C1S 60 °.
• Good levelness. For this purpose, knitting tubes were created from different points of a coil (outside - center - inside) and compared colorimetrically. The deviations are within the tolerances (Delta E <= 1.0 to CMC: 1: 2).
• Good light fastness.

Claims

A process for dyeing m-aramid fibers or textiles comprising m-aramid fibers, using a coloring solution comprising: cationic dyes, wherein at least one of the following dyes is used as the dye: CI Basic Yellow 28, CI Basic Red 2, CI Basic Blue 23, CI Basic Yellow 21, swelling agent benzyl alcohol, auxiliaries acetic acid or formic acid, auxiliaries sodium nitrate, one or more further auxiliaries, water, characterized in that the swelling agent benzyl alcohol in a proportion from 8 to 10 wt .-% based on the dyeing solution is used, • as a further aid, a UV adsorber is used, which is based on 2,2'dihydroxy-4,4'dimethoxybenzophenon, • as a further aid a nonionic dispersant based on a mixture of higher ethoxylated fatty alcohol and butyldiglycol is used.

Method according to claim 1, characterized in that that the dyeing solution over a Period of more than 50 min at a temperature of at least 120 ° C act leaves.