DE2057205C3

DE2057205C3 - Verfahren zum unregelmäßigen Färben von Cellulosefaser^

Info

Publication number: DE2057205C3
Application number: DE2057205A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Von Der Dipl.-Chem. Dr. 6000 Frankfurt Eltz; Doris-Jutta 6230 Frankfurt Fink
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1970-11-20
Filing date: 1970-11-20
Publication date: 1974-01-17
Also published as: DE2057154C3; DE2057120A1; BE775574R; FR2115277A2; CH554709A; AU3586771A; DE2057205B2; CH1671171A4; DE2057154B2; CH562356A; FR2115275B1; ZA717754B; ES397023A1; AU3586671A; FR2115276B2; DE2057154A1; IT998043B; SE365007B; FR2115277B2; ZA717755B

Description

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Aus der deutschen Patentschrift 1 244 104 ist es bekannt, cellulosehaltiges Garn mit Reaktivfarbstoffen unregelmäßig in der Weise zu färben, daß nach dem Verweben oder Verwirken der gefärbten Ware kein Farbrapport auf den daraus gefertigten Textilien erscheint. Gemäß dieser Färbetechnik, welche die Praxis als »Space-Dyeing« bezeichnet, wird in das aufgespulte Fasermaterial an verschiedenen Stellen eine alkalische Reaktivfarbstofflösung eingespritzt, und danach wird der Garnwickel sich selbst so lange überlassen, bis der Farbstoff chemisch mit der Cellulose reagiert hat.

Das bekannte Verfahren besitzt allerdings den Nachteil, daß die im alkalischen Medium gelösten Reaktivfarbstoffe nur eine begrenzte Zeitdauer haltbar sind, weil als Nebenreaktion zur Farbstoff-Faser-Verknüpfung zugleich eine Umsetzung des reaktiven Bestandteils dieser Farbstoffe mit den Hydroxylionen der wäßrigen Färbeflotte stattfindet. Die dabei entstehenden Hydrolysenprodukte können dann aber nicht mehr mit der Cellulose eine kovalentc Bindung eingehen, wodurch ein deutlicher Verlust an Farbausbeute resultiert. Aus gleichem Grund darf ferner die im Vorratsgefüß verbleibende Rest (lot te nicht längere Zeit ungenutzt bleiben, sondern muß vor jeder Injektion frisch angesetzt werden.

Zwar läßt sich die Stabilität von Reaktivfarbstoffen in solchen wäßrigen Färbeflotten dadurch verbessern, daß man nur schwache Fixierungsalkalien verwendet, jedoch wird als Folge davon wiederum die Zeitdauer, welche zur Reaktion des Farbstoffes mit der Faser erforderlich ist, d.h. die sogenannte »Verweilzeit«, wesentlich erhöht, was letzthin auf eine starke Verminderung der Produktionsgeschwindigkeit hinausläuft.

Es wurde nun gefunden, daß sich beim unregelmäßigen Färben von cellulosehaltigen! Garn oder Kardenband mit Reaktivfarbstoffen durch Injektion von Färbeflüssigkeit an mindestens einer ausgewählten Stelle in das aufgewickelte Fasermaterial die zuvor geschilderten, vom Stand der Technik her bekannten Nachteile vermeiden lassen und man mit praktisch unbegrenzt stabilen Farbstofflösungen arbeiten kann, so daß ein Verlust an Farbausbeute nicht eintritt, wenn man die Wickelkörper aus dem Textilgut zuerst mit einer alkalisch wirkende Substanzen enthaltenden wäßrigen Flotte imprägniert, da in eine oder mehrere, neutrale bis schwach saure wäßrige Lösungen von Reaktivfarbstoffen einspritzt und anschließend die so behandelte Ware zur Fixierung der Farbstoffe verweilen läßt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Vorbehandlung der aufgespulten Garne mit den Alkali enthaltenden Imprägnierungsflotten vorteilhaft in einem Färbeapparat, z. B. einer Kreuzspulenfärbevorrichtung. Dadurch erreicht man, daß eine große Anzahl von Spulen gleichzeitig grundiert wird, weshalb dieser Verfahrensschritt praktisch keine Herabsetzung der Produktionsgeschwindigkeit bedeutet, insbesondere da die zweite Partie schon imprägniert werden kann, während die Garnwickel der ersten Partie mit der Reaktivfarbstofflösung injiziert werden. Außerdem ist man in der Lage, einen Vorrat von mit Alkali vorbehandelten Wickelkörpern zu erstellen, von dem jederzeit eine beliebige Menge abberufen werden kann, weil die grundierten Spulen nach dem Trocknen praktisch unbegrenzt lagerstabil sind, sofern man für eine den Zutritt von Feuchtigkeit ausschließende Aufbewahrung Sorge trägt. Darüber hinaus kann jedoch auch bei der üblichen Vorreinigung der Garnwickel mit heißen, wasch- und/oder net2mittelhaltigen Bädern diesen Reinigungsflotten bereits das Alkali zugesetzt werden, wobei es im Hinblick auf den Reinigungseffekt vorteilhaft ist, erst dem letzten Spülbad das erforderliche Alkali zuzufügen, damit eine zur Fixierung der Reaktivfarbstoffe ausreichende Menge davon auf der Faser verbleibt. Diese Art von Vorbehandlung ist bei weitem die günstigste sowie auch bequemste.

Nach der Grundierung werden die Garnwickel abgeschleudert oder abgesaugt, und dieselben können in nasser Form unmittelbar der Injektionsoperation zugeführt werden. Eine Zwischentrocknung der vorpräparierten Ware ist an sich nicht erforderlich, ergibt allerdings bei der nachfolgenden Injektion eine höhere Flottenaufnahme, weil das Fasermaterial in trockenem Zustand besser saugfähig ist.

Als Alkali läßt sich verfahrensgemäß jede zur Fixierung der Reaktivfarbstoffe übliche anorganische, alkalisch wirkende Substanz verwenden; vorzugsweise wird jedoch Natronlauge, und zwar — in Abhängigkeit von der Farbstoffkonzentration — im allgemeinen in Mengen von 10 bis 100 ecm, insbesondere von 30 bis 50 ecm. NaOH von 38 Bc je Liter der wäßrigen

Grundierungsflotte eingesetzt. Dieser Flotte können zur besseren Durchdringung des Garns noch handelsübliche, nichtionogene oder anionische Netzmittel. ζ. B. auf Basis der Umsetzungsprodukte von Alkylenoxyden mit Alkylphenolen, von Gemischen aus höheren Oxalkylaten von Alkanolen bzw. Alkylphenolen und Alkylschwefelsäureestern von Alkan- bzw. Alkylarylsulfonsäuren, oder von Naphthalinsulfonsäurederivaten, zugefügt werden.

Die Alkalibehandlung wird während 15 bis 40 Minuten, vorzugsweise 20 Minuten, bei Temperaturen von 20 bis 90⁼ C. vorzugsweise 30 bis 50" C, vorgenommen.

Die Tür die Anwendung nach der vorliegenden Erfindung in Betracht zu ziehenden Reakti\~-Farbstoffe sind unter dieser Bezeichnung hinlänglich bekannt. Hierbei handelt es sich um organische Verbindungen, die mindestens eine mit der Cellulosefaser reaktionsfähige Gruppe, eine Vorstufe hierfür oder einen mit der Cellulosefaser reaktionsfähigen Substituenten aufweisen. Die Grundkörper dieser Farbstoffe können unterschiedlichen Verbindungsklassen aneehören; es eignen sich besonders Produkte aus der Reihe der Anthrachinon-, Azo- und Phthalocyaninfarbstoffe, wobei die Azo- und Phthalocyaninfarbstoffe sowohl metallfrei als auch metallhaltig sein können. Als reaktionsfähige Gruppen und Vorstufen, die im alkalischen Medium solche reaktionsfähigen Gruppen bilden, sind im Rahmen dieser Farbstoffe z. B. Epoxygruppen, die Äthylenimidgruppe, die Vinylgruppe innerhalb des Vinylsulfon- oder des Acrylsäurerestes, ferner die /i-Sulfatoäthylsulfonylgruppe, die /S-Chloräthylsulfonylgruppe, die /i-Thiosulfatoäthylensulfonylgruppe, die /^-Pnosphatoäthylsulfonylgruppe zu nennen. Dabei spielt es keine Rolle, ob die zuvor genannten Reste unmittelbar oder über ein Zwischenglied, besonders — NH — oder — NR — (R = niederes Alkyl), an das Farbstoffmolekül gebunden sind, wie z. B. beim Äthionylaminorest. Als reaktionsfähige Substituenten in Reaktivfarbstoffen kommen solche in Frage, die leicht abspaltbar sind und einen eiektrophilen Rest hinterlassen. Als Beispiele derartiger Substituenten seien genannt Halogenatome an folgenden Ringsystemen: Chinoxalin.Triazin, Pyrimidin, Phthalazin und Pyridazon. Darüber hinaus können auch Farbstoffe eingesetzt werden, deren reaktionsfähiger Rest eine /i-(2,2,3,3-Tetrafluorcyclobutyl)-acryloylamino-Gruppe oder eine /?-(2,2,3,3-Tetrafluor-4-alkylcyclobutyl)-acryloylamino-Gruppe darstellt.

Aus der vorstehenden Zusammenstellung verschiedenartiger Typen von Reaktivfarbstoffen haben sich zum Zwecke der erfindungsgemäßen Herstellung von unregelmäßigen Garnfärbungen als besonders brauchbar diejenigen Reaktivfarbstoffe erwiesen, welche über eine Vinylsulfon-Gruppierung mit der Cellulosefaser reagieren. Bei diesen Farbstoffen tritt die Vortcilhaftigkeit des beanspruchten Verfahrens gegenüber der Färbemethode aus der deutschen Patentschrift 1 244 104 am deutlichsten auf.

Zur Durchführung der Färbungen nach der Erlin- f>o dung wird die Färbeflotte unter Druck an mindestens einer Stelle in den mit Alkali vorbehandcllen Wickelkörper gespritzt. Hierbei breitet sich die Farbstofflösung längs der Einspritzzone begrenzt ;ius. so daß in dem aufgespulten Material gefärbte und ungefärbte Bereiche verschiedener Länge und völlig unregelmäßiger Anordnung erzeugt werden. Selbstverständlich kann die Menge des eingespritzten Farbstoffes variiert werden. Sie hängt von dem gewünschten Verhältnis von gefärbtem zu ungefärbtem Garn ab. Das Einspritzen der Färbeflotte kann einzeln oder an mehreren getrennten Stellen zugleich erfolgen, wobei zur Erzielung eines bestimmten Musters die Einspritzstellen natürlich in bestimmter Weise gewählt werden müssen. Ebenso können erfindungsgemäß zur Herstellung eines mehrfarbig gefleckten Fadens nebeneinander Färbeflüssigkeiten verschiedener Nuancen separat oder gleichzeitig in die Wicklung gepreßt werden.

Der Injektionsmechanismus enthält als hauptsächlichsten Bestandteil eine hohle Einstechnadel, deren Schaft perforiert ist (weitere Einzelheiten s. Astrodyed Technical Manual, Astro Dye Works. Inc. Calhoun, Georgia 30 701/USA, S. 12, F i g. 14). Die Länge dieser Nadel entspricht etwa der Dicke der zu behandelnden Spulenwicklung. Der Injektionsnadelträger läßt sich in seiner Stellung derart verändern, daß die Einstechnadel mit ihrer Spitze den Wickelkörper von der äußeren Garnlage her bis zur gewünschten Position im Inneren der Wicklung hin durchdringt und der Durchfluß der Färbeflotte einsetzt. Durch rückläufige Bewegung des Nadelträgers wird der Farbstoffzufluß wieder unterbunden.

Im allgemeinen werden nach dem neuen Verfahren neutrale, wäßrige Lösungen der Reaktivfarbstoffe in das aufgewickelte Fasermaterial injiziert. Aus Gründen der Vorsicht, damit eine durch den Einfluß des Alkalis während der Injektion begünstigte Inaktivierung des Farbstoffes infolge Hydrolyse unterdrückt wird, können jedoch diese Lösungen schwach sauer, d. h. auf einen pH-Wert von 6 bis 7, mittels dafür bekannter Puffergemische bzw. schwacher Säuren, vorwiegend Essigsäure, eingestellt werden. Mitunter ist es auch vorteilhaft, den Injektionslösungen noch handelsübliche, nichtionogene oder anionische Netzmittel, ζ. B. auf Basis der Umsetzungsprodukte von Alkylenoxyden mit Alkylphenolen, von Gemischen aus höheren Oxalkylaten von Alkanolen bzw. Alkylphenolen und Alkylschwefelsäureestern von Alkan- bzw. Alkylarylsulfonsäuren, oder von Naphthalinsulfonsäurederivaten, zuzusetzen.

Nach der Injektion der Farbstofflösungen wird die Ware zur Fixierung der Reaktivfarbstoffe während 2 bis 12 Stunden, vorzugsweise 3 bis 8 Stunden, bei Raumtemperatur oder mäßig erhöhter Temperatur zwischen 30 und 60^c C verweilen gelassen. Abschließend werden die Spulen, wie bei Reaktivfarbstoffen üblich, nachbehandelt und getrocknet. Die erfindungsgemäß erzeugten Färbungen weisen die für Reaktivfarbstoffe typisch guten Echtheitseigenschaften auf.

In den nach dem vorliegenden Verfahren gefärbten textlien Artikeln können die Cellulosefasern in nativer oder regenerierter Form vorliegen. Die für das Färben von Garn gemachten Aussagen treffen gleichermaßen auch für Kardenband zu.

überraschenderweise ist festgestellt worden, daß nach der beanspruchten Arbeitsweise ein mo'.arer Überschuß an Alkali — bezogen auf die injizeriete Farbstoftmenge — keinen durch die eingangs erwähnte Nebenreaktion hervorgerufenen Farbausbeutcverlust verursacht, sondern in diesem Falle vielmehr die Verweilzeit zur Farbstoff-Fixierung bis zu mehr als 50"o herabgesetzt werden kann.

Eine weitere Verkürzung der Fixierzeit für die Farbstoffe wird erzielt, indem man die Garnwickel vor dem Einspritzen der Farbstofflösungen auf 50 bis

100° C, vorzugsweise 70 bis 80°C, erhitzt. Dies kann in der Weise leicht bewerkstelligt werden, daß man die Spulen durch ein Beheizungsfeld, z. B. einen Infrarotschacht oder eine Kammer mit überhitztem Dampf oder Heißluft, den Injektionsstellen zufuhrt. : Die Verweilzeiten lassen sich dabei im Vergleich zum Verfahren nach der deutschen Patentschrift 1 244 104 bis auf ein Drittel bzw. ein Viertel der dort benötigten Fixierungsdauer reduzieren, insbesondere wenn auf das erfindungsgenjäß vorbehandelte Garn Alkali im ic Überschuß aufgebracht worden ist.

Außerdem wurde die Beobachtung gemacht, daß verfahrensgemäß die Farbenausbeuten noch weiter erhöht werden können und daß man im Hinblick auf den Stand der Technik aus der deutschen Patentschrift 1 244 104 zugleich mit weniger als einem Sechstel der Verweiizeit, also etwa 2 bis 3 Stunden, auskommt, sofern die injizierten Farbstofflösungen eine Temperatur von 50 bis 90⁰C, vorzugsweise 70 bis 8O⁰C, aufweisen.

Die technischen Fortschrittlichkeit der vorliegenden Erfindung ist somit darin begründet, daß infolge der vom Stand der Technik abweichenden Verfahrensschritte bzw. -bedingungen gegenüber dieser bekannten Methode zum unregelmäßigen Färben von cellulosehaltigem Garn nicht nur durch Erhöhung bzw. Überschuß der Alkalimenge in den Vorbehandlungsflotten eine Verkürzung der zur Farbstoff-Fixierung erforderlichen Verweilzeit bewirkt wird, sondern auch mit Hilfe von Wännezuführung, sei es riun durch Erhitzung der zur Injektion gelangenden, alkalisch grundierten und getrockneten Garnwickel oder durch Injektion heißer, neutraler bzw. schwach sauer gestellter Farbstofflösungen. Das optimalste Ergebnis erhält man bei der Kombination beider Möglichkeiten. Ein derartiges Resultat konnte vom Fachmann selbst bei Kenntnis des bekannten Verfahrens nicht erwartet werden.

Die nachstehend beschriebenen Beispiele sollen die Durchführung des beanspruchten Verfahrens näher erläutern, ohne es jedoch in irgendeiner Hinsicht auf die dort gezeigten Bedingungen zu beschränken.

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Be i s ρ i e 1 1

Eine Kreuzspule aus etwa 600 g aufgewickltem Cellulosegarn wird in einem Färbepräparat im Flottenverhältnis von 1:30 sowie bei 35°C für 20 Minuten mit einer Flotte behandelt, die je Liter Wasser 40 ecm Natronlauge von 38°Be und 5 g eines Netzmittels auf Basis von Gemischen aus höheren Oxalkylaten von Alkanolen bzw. Alkylphenolen und Alkylschwefelsäureestern von Alkan- bzw. Alkylarylsulfonsäuren enthält. Daraufhin wird der Wickelkörper abgeschleudert und getrocknet.

In den so imprägnierten Garnwickel wird nun an einer Stelle eine neutrale Lösung injiziert, die im Liter Wasser 30 g des Reaktivfarbstoffe der Formel O NH₂

Flottenaufnahme durch das Fasermaterial etwa 150%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware, beträgt.

Das in dieser Weise gefärbte Textilmaterial wird sodann zur Farbstoff-Fixierung 8 Stunden bei Raumtemperatur verweilen gelassen und anschließend wie üblich nachbehandelt.

Nach dem Trocknen erhält man an der mit dem Farbstoff in Kontakt gekommenen Stelle der Spulenwicklung eine klare Blaufärbung.

Beispiel 2

In eine entsprechend Beispiel 1 alkalisch vorbehandelte und getrocknete Kreuzspule wird eine Farbstofflösung der dort angegebenen Zusammensetzung eingespritzt, wobei man jedoch hier den Wickelkörper zuvor auf eine Temperatur von 80°C erhitzt und so der Injektionsstelle zuführt.

Nach einer Verweilzeit der Ware zur Farbstoff-Fixierung von bereits 5 Stunden bei Raumtemperatur wird eine blaue Färbung erhalten, die in ihrer Farbtiefe derjenigen vom Beispiel 1 entspricht.

Beispiel 3

Eine Kreuzspule aus 600 g Cellulosefasergarn (Rohware) wird zur Vorreinigung in einem Färbepräparat im Flotten Verhältnis von 1:30 sowie bei 90° C wä hi end 30 Minuten mit einem Bad behandelt, das pro Liter Wasser 3 g eines Kondensationsproduktes aus 1 Mol Nonylphenol und 10 Mol Äthylenoxyd und 50 ecm Natronlauge von 38° Be enthält. Daraufhin wird der Wickelkörper abgesaugt und mit einer Flotte zwischengespült, die im Liter Wasser 10 ecm Natronlauge von 38° Be aufweist.

Nach dem Absaugen und Trocknen wird die Ware wie im Beispiel 1 der Farbstoffinjektion zugeführt und in gleicher Weise dem Verweilverfahren zur Fixierung des Farbstoffes unterworfen sowie fertiggestellt. Die so erzielte Färbung besitzt die gleiche Farbtiefe wie die Blaufärbung gemäß Beispiel 1.

Beispiel 4

In analoger Weise, wie im Beispiel 1 erläutert, wird eine Kreuzspule aus 600 g aufgewickeltem Cellulosegarn vorbehandelt, in diesem Falle jedoch mit einer Grundierungsflotte, die im Liter Wasser lediglich 30 ecm Natronlauge von 38° Be enthält.

Zur Injektion an mehreren Stellen der Spulenwicklung benutzt man hier eine Färbeflüssigkeit, die aine Lösung von 30 g des Reaktivfarbstoffe der Formel

SO,H

SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃H SO₃H

SO₃H

HOOC

in handelsüblicher Beschaffenheit enthält, wobei die in handelsüblicher Form in einem Liter Wasser darstellt.

Nach einer Verweilzeit der so gefärbten Ware von Stunden bei Raumtemperatur ist die Farbstoff-Fixierung beendet, und man erhält an den Injektionsstellen das Garn in pinpr hrillantpn RntßrVmnn

Beispiel 5

Entsprechend der im Beispiel 1 angegebenen Vorschrift werden in eine mit Alkali vorbehandelte Kreuzspule aus Cellulosegarn an vier verschiedenen Stellen neutrale Färbeflüssigkeiten eingespritzt, welche im Liter Wasser jeweils die Lösung von 30 g eines Reaktivfarbstoffes der nachstehenden Formeln in handelsüblicher Einstellung enthalten:

Injektionsstelle 4
HO₃S — O — CH₂ — CH₂ — SO,-

Injektionsslelle 1

CH₃

=N—C-

CH₂
CH,

OCH₃ HO-C

Ο —SO₃H

C-CH,

SO₃H

Injektionsstelle 2 HO₃S-O-CH₂-CH₂-SO₂-

OH

HO₃S

NH-CO-CH₃

Injektionsstelle 3

NH,

SO₃H

SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃H

HOOC'

HO₃S

SO,H

Nach einer Verweilzeit der gefärbten Ware zu Farbstoff-Fixierung von 8 Stunden bei Raumtempera tür sowie üblicher Nachbehandlung erhält man an den Injektionsstellen der Spulenwicklung echte Färbungen in gelbem (1), orangefarbigem (2), blauem (3) und violettem (4) Farbton.

Beispiel 6

Zur Durchführung der Färbung wird eine Kreuzspule aus 600 g Cellulosefasergarn nach der Vorschrift vom Beispiel 1 mit dem alkalischen Imprägnierungsbad vorbehandelt, und danach werden in die Garnwicklung auf 70° C erwärmte neutrale Lösungen au jeweils 30 g des Reaktivfarbstoffes der Formel

O NH,

SO₃H

SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃H

von handelsüblicher Beschaffenheit in einem Liter Wasser an mehreren Stellen injiziert.

Nach einer Verweilzeit der Ware zur FarKtoff-Fixierung von bereits 3 Stunden bei Raumtemperatui erhält man an den Injektionsstellen blaue Garnfärbungen von gleicher Qualität wie im Beispiel 1 Entsprechende Ergebnisse wie in den vorhergehenden Beispielen lassen sich erzielen, wenn man an Stelle von Garn bei den Färbungen cellulosehaltiges Kardenband einsetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum unregelmäßigen Färben von cellulosehaltigen! Garn oder Kardenband mit Reaktivfarbstoffen durch Injektion von Färbeflüssigkeit an mindestens einer ausgewählten Stelle in das aufgewickelte Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wickelkörper aus dem Textilgut zuerst mit einer alkalisch wirkende Substanzen enthaltenden wäßrigen Flotte imprägniert, dann eine oder mehrere, neutrale bis schwach saure wäßrige Lösungen von Reaktivfarbstoffen einspritzt und anschließend die so behandelte Ware zur Fixierung der Farbstoffe verweilen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man an verschiedenen Stellen der Wickelkörper Farbstofflösungen mit unterschiedlichem Farbton einspritzt. ·

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wickelkörper vor dem Einspritzen der Farbstofflösungen auf 50 bis 100⁰C, vorzugsweise 70 bis 8O⁰C, erhitzt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die einzuspritzenden Farbstoffiösungen auf 50 bis 90° C, vorzugsweise 70 bis 80° C, erhitzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Injektion Lösungen von solchen Reaktivfarbstoffen verwendet, die als reaktionsfähigen Bestandteil mindestens eine Vinylsulfongruppe besitzen oder mindestens eine Gruppe aufweisen, die im alkalischen Medium die Vinylsulfongruppe bildet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Imprägnierung der Wickelkörper mit der alkalischen Flotte gleichzeitig mit der Vorreinigung des Fasermaterials vornimmt.

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