DE2037255B2

DE2037255B2 - Verfahren zur Fixierung von Farbstoffen auf textlien Flächengebilden und Folien

Info

Publication number: DE2037255B2
Application number: DE19702037255
Authority: DE
Inventors: Erich Dr. 6239 Lorsbach Feess; Wilhelm 6238 Hofheim Gahlert
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1970-07-28
Filing date: 1970-07-28
Publication date: 1974-03-28
Also published as: CA983208A; HU166098B; BE770494A; ES393509A1; FR2099632B1; CH1089871A4; AR194196A1; DE2037255C3; DE2037255A1; FR2099632A1; GB1363277A; AT322492B; CH573017B5

Description

Es ist bekannt, daß man z. B. Dispersions-Farbstoffe auf Gewebe aus Polyesterfasern echt fixieren kann, indem man die bedruckte oder auch gefärbte (geklotzte) Ware der Einwirkung von heißer Luft oder Dampf von z. B. 200⁰C aussetzt. Auch wurde bereits eine Fixierung mit dem Dampf eines höhersiedenden Lösungsmittels vorgeschlagen. Von Reaktiv- und Küpenfarbstoffen ist bekannt, daß man diese Farbstoffe nach dem sogenannten Zweiphasen-Verfahren fixieren kann, indem man das bedruckte oder geklotzte Gewebe trocknet, anschließend mit einer alkalischen Fixierlösung klotzt oder pflatscht und danach erhitzt. Die Einstellung der erforderlichen Temperaturbedingungen kann dabei durch Dämpfen, aber auch durch Infrarotbestrahlung oder ähnliche Maßnahmen erzwungen werden. Um jedoch bei all diesen Verfahren gleichmäßige Fixierbedingungen und damit einen gleichmäßigen Ausfall der Drucke bzw. Färbungen zu erhalten, ist es erforderlich, die Fixiertemperaturen im gesamten Dämpfaggregat in einem engen Temperaturbereich konstant zu halten.

Hierzu sind aufwendige Meß- und Steuervorrichtungen erforderlich,

Es wurde nun gefunden, daß man Farbstoffe auf textlien Flächengebilden und Folien in sehr einfacher Weise fixieren kann, wenn man auf die mit dem Farbstoff bedruckten oder imprägnierten Substrate eine organische, hochsiedende, das Substrat nicht schädigende Verbindung (im folgenden kurz »Fixiermedium« genannt) oder eine Mischung solcher Verbindungen aufbringt und anschließend die Farbstoffe durch Bestrahlen mit elektromagnetischeii Wellen beim Siedepunkt des Fixiermediurrs fixiert.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Fixiermedien verwendeten organischen Substanzen, die vorzugsweise bei Zimmertemperatur flüssig sein sollten, müssen drei wichtige Funktionen erfüllen, die bei der Fixierung des Farbstoffs nach dem vorliegenden Verfahren eine maßg2bende Rolle spielen:

a) die Umwandlung der Strahlungs- in Wärmeenergie,

b) die Beschleunigung des Fixiervorganges durch gleichmäßige und schnelle Wärmeübertragung sowie kurze Erhitzungsdauer,

c) die Aufrechterhaltung einer bestimmten Fixiertemperatur innerhalb des Siedebereiches des verwendeten Fixiermediums (Temperaturregulierung auf der Substrat-Oberfläche während der gesamten Dauer der Fixieroperation).

So kann nämlich, als ein wesentlicher Zug dieses Verfahrens, eine gewünschte Fixiertemperatur genauestens durch den jeweiligen Siedepunkt des angewandten, auf die unfixierte Färbung aufgebrachten Fixiermediums eingehalten werden, auch wenn das imprägnierte Material sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Erst nach vollständiger Abdampfung des Fixiermediums, was, wenn gewünscht, leicht vermieden werden kann, wird die gewünschte Fixiertemperatur auf der Ware überschritten. Dies ist bei der Verwendung von Mikrowellen und besonders von Hochfrequenzwellen ausgeschlossen, denn eine Aufheizung des Substrats allein erfolgt in diesem Wellenbereich nicht.

Auch kann eine Fixierung unterhalb des Siedepunktes des Fixiermediums erfolgen, indem durch Temperaturfühler eine Regelung der Strahlungsenergie vorgenommen wird. Auf diese Weise läßt sich gerade bei Verwendung »kalter Strahler« ohne Trägheit (Mikrowellen, Hochfrequenz) die Temperatur durch die Meß- und Regeltechnik konstant halten, weshalb auch hochsiedende Schmelzen als Fixiermedien verwendet werden körnen. Bei Verwendung von Mikrowellen und besonders von Hochfrequenzwellen ist zudem eine Schädigung des Materials ausgeschlossen, wenn die als Fixiermedium angewandte organische Verbindung bereits verdampft ist; denn eine Aufheizung des Substrats allein erfolgt in diesem Wellenbereich nicht.

So kann man verfahrensgemäß z. B. Drucke oder Klotzfärbungen mit Dispersionsfarbstoffen auf Polyestersubstrat durch Infrarotstrahlen naß und reibecht fixieren, indem man die Ware vor der Bestrahlung mit einer flüssigen organischen Substanz, wie beispielsweise Äthylenglykol, pflatscht und danach einer intensiven Infrarotstrahlung von wenigen Sekunden aussetzt. Das Glykol wirkt dabei, solange es nicht verdampft ist, als Thermostat; es stellt sich infolge des Siedepunktes des Glykols von 194⁰C diese Temperatur als konstante Fixiertemperatur ein.

Im Prinzip eignet sich jede hochsiedende, sich unter den Erhitzungsbedingungen nicht zersetzende, organische Verbindung, die zudem selbstverständlich das Material nicht schädigt, für das vorliegende Verfahren als Fixiermedium. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit werden wahlweise wasserlösliche oder wasserunlösliche Produkte angewendet. Auch muß dabei eine Auswahl getroffen werden, die sich nach dem verwendeten Substrat, Hilfsmittel, Fixieraggregat und der verwendeten Farbstoffklasse richtet.

Ferner spielt die Rückgewinnung der ah Fixiermedium verwendeten organischen Substanzen für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens eine wichtige Rolle.

Eine Trocknung der bedruckten bzw. mit Farbstoff geklotzten Ware vor dem Auftragen des Fixiermediums ist in manchen Fällen zweckmäßig, aber vorzugsweise bei Anwendung der Mikrowellen und des Hochfrequenzfeldes nicht erforderlich.

Das Auftragen des Fixiermediums, das vorzugsweise in flüssiger Form vorliegen sollte, kann durch Bedrucken, Klotzen, Pflatschen oder Sprühen erfolgen. Überraschenderweise bluten die mit solchen dazu geeigneten organischen Substanzen behandelten Drucke nicht aus.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Fixieren von unter Hitzeeinwirkung fixierenden Farbstoffen verschiedenster Klassen auf dem dafür geeigneten Substrat. Eventuell kann die Fixierung durch Zusatz eines entsprechenden pH-regulierenden oder anderen Hilfsmittels unterstützt werden.

Als geeigneivS Fixiermedium für das erfindungsgemäße Verfahren seien beispielsweise folgende, organische Substanzen genannt:

a) kettenförmige oder verzweigte aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, die gegebenenfalls chloriert oder fluoriert sein können,

b) aromatische Verbindungen, die gegebenenfalls Chlor, Fluor, Nitrogruppen oder aliphatische Seitenketten als Substituenten enthalten können,

c) aliphatisch-, cycloaliphatische und aromatische Alkohole, Ester, Äther, Amine, Imine, Sulfone, Sulfoxyde oder Acetale unc

d) Mischungen der unter j). b) md c) genannten Verbindungen.

Als Substrate für das vorliegende Verfahren können textile Flächengebilde und Folien aus synthetischem, nativem oder regeneriertem Material verwendet werden.

Als Farbstoffe und Substrate für das vorliegende Verfahren seien beispielsweise genannt:

1. Säure- und Dispersionsfarbstoffe für Substrate aus Polyamidmaterial tierischer oder synthetischer Herkunft.

2. Dispersionsfarbstoffe für Substrate aus Polyamid-, Polyester-, Polyacrylnitril- oder Polyvinylchloridmaterial oder aus veresterter Cellulose sowie andere hydrophobe Substrate.

3. Reaktivfarbstoffefüramino-undhydroxygruppenhaltige Substrate.

4. Leukoküpenfarbstoffester für natürliche und synthetische Polyamid- und Cellulosesubstrate.

5. Metallkomplex-Farbstoffe für Substrate aus Polyamidmaterial tierischer oder synthetischer Herkunft.

6. Schwefelfarbstoffe für Substrate aus nativem oder regeneriertem Cellulosematerial.

7. Naphthole und aromatische, primäre Amine, wie sie für die Erzeugung von wasserunlöslichen Azofarbstoffen auf hydrophoben Substraten benötigt

werden. ,

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Bei der Wahl der Fixiermedien ist es zweckmäßig, diese so auszuwählen, daß deren Siedepunkt wenig unterhalb der für eine Faserschädigung gefährlichen Temperatur liegt. Wenn z. B. Polyester bis zu 220⁰C ohne Schaden für die Faser behandelt werden kann, so darf der Siedepunkt der als Fixiermedium verwendeten organischen Substanz ohne weiteres bis auf 210⁰C gewählt werden.

Eine Variante des erfindungsgemäPen Verfahrens liegt darin, daß man Fixiermedien wählt, deren Siedepunkt erheblich höher als der Erweichungspunkt des Substrats liegt. Es ist im Sinne des Verfahrens, daß bei der Zufuhr der Energie dafür gesorgt werden muß, die Temperatur innerhalb des Fixiermediums bzw. auf der Faser konstant zu halten, vor allem aber darf die für das Fasermaterial kritische Temperatur nicht überschritten werden. Dies läßt sich ohne Schwierigkeiten durch entsprechende Temperaturmessung und -regelung, z. B. über Schleifkontakte, erreichen. Diese Variante ist besonders bei der Verwendung von Hochfrequenzwellen, ebenso auch bei der Verwendung von Mikrowellen für eine gleichmäßige und schnelle Farbstoff ixierung geeignet. Ein Vorteil der Wahl einer höhersiedenden organischen Verbindung als Fixiermedium liegt nämlich darin, daß der Verlust an dieser Substanz durch Verdampfung bei der nun weit unter dem Siedepunkt liegenden Temperatur geringer ist; allerdings ist es in solchen Fällen, in denen organische, wasserlösliche Verbindungen verwendet werden, schwierig, den auf dem Gewebe verbleibenden Anteil zurückzugewinnen, da er üblicherweise durch den Waschprozeß verlorengeht. Wegen der Pre>swürdigkeit dieser Fixiermedien fallen derartige Verluste aber kaum ins Gewicht, im Gegensatz zu einer Fixierung mit niedrigschmelzenden Metallen, wo ein Verlust dieser recht teuren Metalle sehr viel nachteiliger ist. Handelt es sich dagegen bei dem Fixiermedium um eine organische Verbindung, die mit Wasser nicht mischbar ist, so ist es in diesem Fall sehr leicht, das Fixiermedium im ersten Waschbad wiederzugewinnen, wo es sich entsprechend seinem spezifischen Gewicht entweder an der Oberfläche oder im unteren Teil des Waschkastens anreichern wird.

Wählt man dagegen organische Verbindungen, deren Siedepunkt im Bereich der kritischen Zone für das Substrat selbst liegt, so ist die Wiedergewinnung mit Hilfe von Kondensiergeräten ohne Schwierigkeiten durchführbar. Ein Vorteil der Verwendung einer sehr hoch siedenden organischen Substanz liegt zudem darin, daß immer eine ausreichende Menge des Fixiermediums dem Gewebe anhaftet und es als Puffersubstanz vor einem Austrocknen schützt.

Die Fixierzeit der Farbstoffe auf dem Substrat liegt unterschiedlich zwischen 2 und 240 Sekunden, vorzugsweise werden jedoch Fixierzeiten von 5 bis 30 Sekunden benötigt. Die Dauer der Farbstoffixierung ist abhängig von dem Wellenbereich der angewandten elektromagnetischen Strahlung, der Intensität der Strahlung, der Dicke des Textilmaterial, der Menge an Fixiermedium, mit dem das Substrat imprägniert wurde, sowie von der Höhe der Fixiertemperatur.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind darin zu erblicken, daß die Fixierung der Farbstoffe durch Erhitzen der mit höhersiedenden Verbindungen imprägnierten Ware grundsätzlich bei verschiedensten Farbstoffklassen und praktisch allen dafür geeigneten Substraten anwendbar ist. Ferner geschieht die Wärmeübertragung in Gegenwart von flüssigen Substanzen erheblich rascher und gleichmäßiger als auf trockenen Geweben.

Die Aufheizung des Fixiermediums und des Substrats zur Fixierung der Farbstoffe geschieht vorzugsweise mit elektromagnetischer Strahlung. Als solche sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders vorteilhaft Mikrowellen und Hochfrequenzfelder geeignet. Sie arbeiten praktisch trägheitslos und lassen

sich deshalb in ihrer augenblicklichen Strahlungsintensität regeln. Außerdem liegen die Frequenzen in einem Bereich, in dem praktisch nur die in diesem Verfahren verwendeten Fixiermedien erhitzt werden, eine direkte Erhitzung des Substrates jedoch nicht geschieht. Es ist als besonderer Vorteil bei Verwendung dieser Strahlung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, daß die verwendeten Fixiermedien vollständig während des Fixierprozesses verdampfen können. Die Gefahr einer Entzündung dieser organischen Dämpfe ist ausgeschlossen, da sich die Strahlungsaggregate nicht erhitzen. Außerdem kann der Dampf des Fixiermediums durch Kondensationsfallen wieder zurückgewonnen werden. Ein ganz wesentlicher Vorteil ist jedoch, daß das Textilmaterial oder die Folie seibst nicht mehr erhitzt werden können, wenn das Fixiermedium abgedämpft ist, da deren Absorptionsbereich außerhalb der angewendeten Strahlung liegt. Eine Schädigung des Substrates ist somit ausgeschlossen, und eine leichte Rückg'.vinnung des Fixiermediums ist ohne ein aufwendiges Auswaschverfahren möglich. Wird die Aufheizung mit Hilfe von Infrarotstrahlen durchgeführt, muß dafür Sorge getragen werden, daß die entstehenden organischen, zum Teil brennbaren Dämpfe nicht in Berührung mit den Infrarotstrahlern kommen. Dies kann z. B. durch Absaugen durch einen angeschlossenen Kamin mit Ventilator verhindert werden; dieser Absaugvorrichtung kann gleichzeitig ein Kondensiergerät angeschlossen werden, um das organische Fixiermedium zurückzugewinnen. Ebenso ist eine Abschirmung von Infrarotstrahlern durch umlaufende Metallgitter, die sich infolge ihrer Wanderungsgeschwindigkeit im Strahlungsbereich nur unwesentlich erhitzen und sich danach wieder abkühlen, ebenfalls möglich. Auch die Trennung des zu bestrahlenden Substrates von den Strahlern durch infrarotdurchlässiges Material, beispielsweise Quarz, ist möglich. Diese Quarzblenden können auch in Form einer beweglichen Jalousie angebracht sein.

Als eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens können der organischen Substanz, mit der das Substrat als Fixiermedium imprägniert wird, auch Farbstoffe zugesetzt werden, wobei diese Farbstoffe aus der beim Fixierprozeß aufgeheizten Lösung bzw. Dispersion in die Faser diffundieren können. Mit dieser Methode ist eine Färbung auch von sehr voluminösem Textilgut möglich.

Neben der Aufheizung durch elektromagnetische Strahlung ist auch die Einstellung einer konstanten Fixiertemperatur durch eine Kontaktaufheizung über hochbeheizte Zylinderflächen durchführbar. Bei dieser, vorzugsweise bei Drucken anwendbaren Methode wird bei der bedruckten Ware vorzugsweise die nicht bedruckte Seite mit der beheizten Zylinderfläche in Berührung gebracht.

Gegenüber den bisher bekannten Methoden der Kontaktfixierung wird durch die Verwendung von beispielsweise Paraffinen als Fixiermedium darüber hinaus die Sublimierneigung von Farbstoffen zurückgedrängt.

O NH₂

— O—-

O OH

in handelsüblicher Form und Einstellung, 600 g Alginatverdickung (4%ig in Wasser) und 36Og Wasser, bedruckt. Anschließend wird die Ware getrocknet, durch Klotzen mit Glykol getränkt und 10 bis 30 Sekunden einer Hitzebehandlung mit Infrarotstrahlen mit dem Wellenbereich von 2 bis 10 μ. unterworfen, gespült, geseift, nochmals gespült und getrocknet. Man erhält ein schönes, brillantes rotes Druckmrner auf weißem Grund oder bei Klotzung des Ge\\\!?s mit einer entsprechenden Färbeflotte ein gleichmäßig gefärbtes Gewebe gleichen Farbtons.

Beispiel 2

Ein Polyamidgewebe wird mit einer Druckfarbe, bestehend aus

30 g des Säurefarbstoffes Acid Blue 41 mit cer

Colour Index-Nummer 62 130,
50 g Essigsäure 50%ig (8^; Bs),
50 g Thiodiglykol,
500 g Polyvinylalkoholverdickung (5 %ig in Wasser)

und
370 g Wasser,

bedruckt.

Anschließend wird die Ware getrocknet und mit einer Lösung der folgenden Zusammensetzung

30 g des Säurefarbstoffes Acid Yello/· 29 (Colour

Index Nr. 18 900),
50 g Glykolsäure,
920 g Glyzerin

geklotzt und bis auf das Doppelte des ursprünglichen Warengewichtes abgepreßt, anscnließend 20 bis 100 Sekunden einer Hitzebehandlung mit Infrarotstrahlen mit dem Wellenbereich von 0,8 bis 400 μ unterworfen, gespült und wie im Beispiel 1 nachbehandelt.
Man erhält grüne Drucke auf gelbem Untergrund.

Beispiel 3

Ein Baumwollgewebe wird mit einer Druckfarbe, bestehend aus

30 g eines Reaktivfarbstoffes der Formel

O NH₂

— SO₁Na

SO₈- CHa-CH₂- OSO₃Na

O NH--

Beispiel 1

Ein Polyestergewebe wird mit einer Druckfarbe, bestehend aus 40 g des Dispersionsfarbstoffes der Formel in handelsüblicher Form und Einstellung,

50 g Harnstoff,

10 g Soda calciniert,

500 g Alginatverdickung (4%ig in Wasser),
410 g Wasser,

bedruckt.

Anschließend wird die Ware mit Nitrobenzol gepflatscht und 10 bis 20 Sekunden in einem elektromagnetischen Feld von etwa 15 MHz fixiert, danach in einem siedenden Wasserbad gespült, geseift und wie im Beispiel 1 nachbehandeln

Man erhält schöne blaue Drucke auf dem weißen Baumwollgewebe.

Beispiel 4

Eine Folie aus Polyestermaterial wird mit einer Druckpaste, bestehend aus
100 g des Dispersionsfarbstoffes der Formel

O NH₂

NO₂ O NH₂
in handelsüblicher Form und Einstellung,

100 g para-Phenylphenol,

800 g einer Emulsion aus 700 g eines langkettigen, aliphatischen Kohlenwasserstoffs mit einem Siedepunktsbereich zwischen 180 und 200° C, 95 ml Wasser und 5 g eines Emulgators aus oxäthyliertem Triisobutylphenol,

bedruckt.

Anschließend wird die Folie während 10 bis 20 Sekunden einer Hitzebehandlung mit Infrarotstrahlen einer Wellenlänge zwischen 3 und 10 μ unterworfen.

Man erhält brillante, blaue Drucke.

Beispiel 5

Polyestergewebe wird mit einer Lösung folgendei Zusammensetzung:

100 g einer Färbepräparation, bestehend aus 44 Gewichtsteilen einer Kupplungskomponente mil der Formel

OH

CH_aO

CO — NH

38 Gewichtsteilen 4-Amino-l,l'-azonaphthalin, 8,5 Gewichtsteilen Ätznatron, 9,5 Gewichtsteilen Natriumacetat,
300 g Äthanol,

300 g Butyldiglykol (Siedepunkt 222 bis 234⁰C),
200 g Wasser,

geklotzt, danach zwischen Walzen bis auf das Doppelte des ursprünglichen Gewichtes des Tuches abgepreßt und anschließend 10 bis 20 Sekunden mit Mikrowellen bestrahlt. Dann wird die Ware 10 Minuten bei 90° Γ mit einer Lösung, bestehend aus

3 g Natriumnitrit und

4 ml 96%ige Schwefelsäure in 11 Wasser,
behandelt. Danach wird das Polyestergewebe gespült und nochmals 15 Minuten bei 75° C mit einer Mischung von

5 ml 32,5%iger Natronlauge (38° Be),
2,5 g Natriumdithionit und
1000 ml Wasser
nachbehandelt.

Die Ware wird sodann gespült, geseift und getrocknet. Man erhält eine tiefschwarze Färbung auf Polyestergewebe.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fixierung von Farbstoffen auf textlien Flächengebilden und Folien, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die mit den Farbstoffen bedruckten oder imprägnierten Substrate eine organische, hochsiedende, das Substrat nicht schädigende Verbindung (Fixiermedium) oder eine Mischung solcher Verbindungen aufbringt und anschließend die Farbstoffe durch Bestrahlen mit elektromagnetischen Wellen beim Siedepunkt des Fixiermediums fixiert.

2. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Fixiermedium organische Substanzen oder Mischungen derselben mit einem Schmelzpunkt unterhalb von etwa 200^cC verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verdampfende Fixiermedium während des Fixierpruzesses abgesaugt und durch Kondensationsaggregate zurückgewonnen wird oder daß die Zurückgewinnung des Fixiermediums durch einen nachfolgenden Waschprozeß erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Farbstoffe gleichzeitig in Lösung oder Dispersion mit dem Fixiermedium auf das Substrat aufbringt.