DE2057240C3

DE2057240C3 - Verfahren zum unregelmäßigen Färben von Cellulosefasern

Info

Publication number: DE2057240C3
Application number: DE2057240A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Von Der Dipl.Chem. Dr. 6000 Frankfurt Eltz; Dorisjutta 6230 Frankfurt-Hoechst 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: FR2115280A1; CH1670771A4; NL7115671A; ZA717756B; DE2057240B2; ES397026A1; SE365263B; AU3586871A; CA963609A; BE775576A; CH554704A; IT940680B; GB1367948A; DE2057240A1; FR2115280B1

Description

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Aus der deutschen Palentschrift 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. Je nach der Anzahl der Injektionsstellen läßt sich beim Einsatz mehrerer Reaklivfarbstoffe von unterschiedlichem Farbton ein entsprechender Vielfarbeneffekt auf dem Wickelkörper erzielen, wobei für jede Nuance eine gesonderte Injektionsstelle benötigt wird. Soll andererseits nach dieser Arbeitsweise eine einfarbige Färbung, jedoch z. B. in drei verschiedenen Farbliefen hergestellt werden, so muß man drei Lösungen mit unterschiedlicher Menge an Reakti farbstoff in die Spule injizieren.

Das bekannte Verfahren besitzt allerdings den Nachteil, daß die im alkalischen Medium gelösten Reaktivfarbstoffe nur eine begrenzte Zeiidauer haltbar sind, weil als Nebenreaktion zur Farustoff-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 kovalente Bindung eingehen, wodurch ein deutlicher Verlust an Farbausbeute resultiert. Aus gleichem Grund dan ferner die im Vorratsgefäß verbleibende Restflotte nicht längere Zeit ungenutzt bleiben, sondern muß vor jeder Injektion frisch angesetzt werden.

Einen weiteren Nachteil bedeuten die langen Verweilzeiten, die nach dem erläuterten Stand der Technik zur Fixierung der Farbstoffe auf der Faser erforderlich sind.

Es wurde nun gefunden, daß sich cellulosehaltiges Garn oder Kardenband in Wickelform mit Reaktivfarbstoffen unregelmäßig färben läßt, wenn man das aufgewickelte Fasermaterial zuerst mit einer neutralen bis schwach sauren wäßrigen Lösung von Reaktivfarbstoffen imprägniert und anschließend in die Wickelkörper aus dem so behandelten Textilgut an mindestens zwei ausgewählten Stellen auf 60 bis 100'C erhitzte wäßrige Lösungen von alkalisch wirkenden Substanzen unterschiedlicher Alkalität einspritzt.

Im Zuge der Maßnahmen des zuvor beschriebenen Verfahrens wird erreicht, daß die Flottenstabilität der zur Verwendung gelangenden Farbstofflösungen so gut wie keine Rolle mehr spielt und mit einem einzelnen Reaktivfarbstoff unterschiedliche Farbtiefennuancen entstehen, so daß zur Erzielung solcher Effekte nicht abgestuft konzentrierte Färbelösungen angesetzt werden müssen. Ferner wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zeitdauer zur Farbstoff-Fixierung wesentlich verkürzt und damit wiederum die Produktionsgeschwindigkeit ücr Färbemethode erhöht, weil durch das in den Garnwickel eingespritzte heiße Alkali eine praktisch momentane Fixierung, in der Praxis »Schockfixierung« bezeichnet, stattfindet. Obwohl an denjenigen Injektionsstellen, wo man ein schwaches alkalisches Fixierungsmittel injiziert hat, ein Verlust an ursprünglich aufgebrachtem Farbstoff eintritt, da dieser dort nur teilweise fixiert wird, so ist dieser Nachteil — gemessen an der erhöhten Produktionsgeschwindigkeit sowie unter Berücksichtigung der verminderten Farbausbeute, die durch die Instabilität der alkalischen Färbeflotten gemäß dem Stand der Technik aus der deutschen Patentschrift 1 244 104 resultiert — vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen doch unwesentlich.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Vorbehandlung der aufgespulten Garne mit den Reaktivfarbstoffe 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 Reaktivfarbstoffen vorbehandeln Wickelkörpern zu erstellen, von dem jeder7oit 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.

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.

Die für die Anwendung nach der vorliegenden Erfindung in Betracht zu ziehenden Reaktivfarbstoffe 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 angehören; es eignen sich besonders Produkte aus der Reihe der Anthrachinone 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 reaktionsfähige Gruppen bilden, sind im Rahmen dieser Farbstoffe z. B. Epoxygruppen. die Äthylenimidgruppe, die Vinylgruppe innerhalb des Vinylsulfon- oder des Acrylsäurerestes, ferner die ,ü'-Sulfatoäthylsulfonylgruppe, die p'-Chloräthylsulfonylgruppe, die /i-Thiosulfatoäthylsulfonylgruppe. die p'-Phosphatoäthylsulfonylgruppe 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. Äthionylaminorest. Als reaktionsfähige Substituenten in Reaktivfarbstoffen kommen solche in Frage, die leicht abspaltbar sind und einen elektrophilen 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 p' - (2,2,3,3 - Tetrafluor - cyclobutyl) - acryloylamino-Gruppe oder eine /i-^.S^-TetrafluoM-alkyl-cycIobutyl)-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 Vorteilhaltigkeit des beanspruchten Verfahrens gegenüber der Färbemethode aus der deutschen Palentschrift 1 244 104 am deutlichsten auf.

Im allgemeinen werden verfahrensgemäß für die Imprägnierung des aufgewickelten Fasermatcrials neutrale, wäßrige Lösungen der Reaktivfarbstoffe verwendet. Aus Gründen der Vorsicht, damit eine durch den Einfluß des Alkalis während der Injektion begünstigte Inaktivierung des Farbstoffes 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 Farbstofflösungen zur besseren Durchdringung des Garnwickels noch handelsübliche nichtionogene oder anionische Netzmittel, z. B. auf Basis der Umsetzungsprodukte von Alkylenoxyden mit Alkylphenolen. von Gemischen höherer O.xalkylate von Alkanolen bzw. Alkylphenolen und Alkylschwefelsäureestern von Alkan- bzw. Alkylarylsulfonsäuren. oder von Naphthalinsulfonsäurederivaten, zuzufügen. Um in gewissen Fällen ein schnelleres bzw. besseres

ίο Aufziehen der Farbstoffe auf die Ware zu erzielen, können dem Grundierungsbad Elektrolyte, wie z. B. Kochsalz oder Glaubersalz, in Mengen bis zu 100 g je Liter Farbstofflösung, zugesetzt werden.

Die Behandlung des Fasermaterials mit den Farbstofflösungen wird im allgemeinen während 15 bis 40 Minuten, vorteilhaft 30 Minuten, bei Temperaturen von 20 bis 40'C. insbesondere Raumtemperatur, vorgenommen.

Die in die Wickelkörper zu injizierenden Alkalien gelangen je nach Farbstoff und gewünschter Farbtiefe in Mengen von 5 bis 200 g pro Liter der wäßrigen Injektionsflotte zum Einsatz. Als Alkali läßt sich jede zur Fixierung der Reaktivfarbstoffe übliche anorganische, alkalisch wirkende Substanz verwenden, wie

z. B. Natronlauge. Soda. Natriumbicarbonat. Trinatriumphosphat. Natriumsilikat bzw. Wasserglas oder Mischungen dieser Alkalien. Die Temperatur der Alkalilösunaen bei der Injektion beträgt 50 bis 100 C, bevorzugt 80 bis 95^UC.

Entsprechend den Maßnahmen zur Durchführung der Erfindung wird die heiße Alkaliflotte unter Druck an mindestens einer Stelle in den mit den Reaktivfarhstoffen vorbehandelten Wickelkörper gespritzt. Hierbei breitet sich die Alkalilösung längs der Einspritzzone begrenzt aus, so daß in dem aufgespulten Material gefärbte und ungefärbte Bereiche verschiedener Länge und völlig unregelmäßiger Anordnung erzeugt werden. Selbstverständlich kann die Menge des eingespritzten Fixierungsalkalis variiert werden.

Sie hängt von dem gewünschten Verhältnis von gefärbtem zu ungefärbtem Garn ab. Das Einspritzen der Alkalilösungcn kann einzeln oder an mehreren getrennten Stellen zugleich erfolgen, wobei zur Erzielung eines bestimmten Musters die Einspritzstellen natürlich in bestimmter Weise gewählt werden müssen. Der Injektionsmechanismus enthält als hauptsächlichsten Bestandteil eine hohle Einstechnadel, deren Schaft perforiert ist (weitere Einzelheiten s. Firmenschrift »Astrodyed Technical Manual«, Astro Dye Works. Inc.. Calhoun, Georgia 30 701/USA, S. 12, Fig. 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 Spritze den Wickelkörper von der äußeren Garnlage her bis zur gewünschten Position im Inneren der Wicklung hin durchdringt und der Durchfluß der Alkaliflotte einsetzt. Durch rückläufige Bewegung des Nadelträgers wird der Alkalizufiuß wieder unlcrbunden.

in denjenigen Fällen, wo Lösungen von alkalisch wirkenden Substanzen mit schwächerer Alkalität insbesondere bei den niedrigen Einwirkungstcmperaturen angewandt worden sind, hat es sich als zweck-

f>5 mäßig erwiesen, die Garnwickel nach der Injektion der Alkaliflotten noch eine kurze Zeitdauer vorwiegend bei Raumtemperatur verweilen zu lassen und die Farbstoff-Fixierung zu vervollständigen. Abschließend

werden die Spulen, wie bei Reaktivfarbstoffen üblich, nachbehandelt und getrocknet. Die erfindungsgemäß erzeugten Färbungen weisen die für Reaktivfarbstoffe typisch guten Echtheitseigenschaft ;n auf.

Nach der vorliegenden Erfindung werden bei Anwendung eines einzelnen ReaKtivfarbstoffes unregelmäßig gefärbte Garnwickel erhalten, welche innerhalb der gefärbten Bereiche der Spulenwicklung zwar den gleichen Farbton besitzen, diesen jedoch — in Abhängigkeit vom Grad der Alkalität des Fixierungsmittels an den jeweiligen Injektionsstellen — dort in unterschiedlichen Farbtiefen wiedergeben. Das gleiche gilt für Farbstoffmischungen, deren Komponenten sich gegenüber einer bestimmten alkalischen Substanz · gleichartig verhalten. Setzt man jedoch Gemische von solchen Reaktivfarbstoffen ein, auf deren Einzelbestandleile ein ausgewähltes Alkali im Verlauf der Farbstoff-Fixierung eine mehr oder weniger spezifische Wirkung ausübt, dann können bei den Färbungen nach dem beanspruchten Verfahren nicht nur Unterschiede in der Farbtiefe, sondern auch in der Nuance erreicht werden. Gegebenenfalls lassen sich Lösungen verwenden, die Mischungen aus verschiedenen alkalisch wirkenden Substanzen aufweisen.

Im Hinblick auf die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens war es überraschend, daß dabei ein Ineinanderfließen der Färbungen nicht eintritt, obwohl bei den eingesetzten unterschiedlich starken Alkalien ein voneinander abweichendes Diffusionsverhalten derselben erwartet werden mußte, was Anlaß zu unregelmäßiger Farbstoff-Fixierung bzw. Egalität der Färbungen gegeben hätte. Verfahrensgemäß wird vielmehr eine ganz deutliche Trennzone der gefärbten Bereiche mit starken Farbtiefenunterschieden je nach injizierter Alkaliart und -menge erzielt.

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

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.

Beispiel 1

600 g aufgespultes Baumwollgarn werden in einem Färbeapparat im Flotten verhältnis von 1: 30 während 30 Minuten mit einer neutralen Farbstofflösung von Raumtemperatur behandelt, welche im Liter Wasser 50 g des Reaktivfarbstoffes der Formel

O NH,

SO₃H

SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃H

in handelsüblicher Beschaffenheit sowie 100 g Natriumchlorid oder kristallisiertes Natriumsulfat enthält und die mittels Essigsäure auf pH 6 eingestellt worden ist.

Nach dem Abschleudern der Spule auf eine Restfeuchtigkeit von 80%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware, werden in den so imprägnierten Garnwickel an vier verschiedenen Stellen jeweils 250 ocm einer der unten angeführten, auf 90^cC erhitzten Alkalilösungen injiziert, die im Liter Wasser

Injeklionsstelle 1: 10 g Natriumbicarbonat
Injektionsstelle 2: 20 g Natriumcarbonat
Injektionsstelle 3: 20 g Natronwasserglas von

48 bis 50° Be
Injektionsstelle 4: 60 ecm Natronlauge von 38° Bc

enthalten.

Das in dieser Weise gefärbte Textilmaterial wird sodann noch 5 Minuten bei Raumtemperatur verweilen gelassen und danach, wie üblich, gespült, neutralisiert, kochend geseift und getrocknet.

Man erhält eine Spule, bei der das Garn an der Injektionsstelle 1 in einem hellen Blau, an der Injektionsstelie 2 in einem etwas dunkleren Blau als an der Injektionsstelle 3 und an der Injektionsstelle 4 in einem kräftigen Blau gefärbt ist.

Bei spiel 2

In analoger Weise, wie im Beispiel 1 erläutert, wird eine Kreuzspule aus 600 g Cellulosegarn mit einer Lösung von 30 g des Reaktivfarbstoffes der Formel

HO₃S-O- CH₂ — CH₂

SO₁H

im Liter Wasser vorbehandelt. Zur Injektion an den vier verschiedenen Stellen des Garnwickels benutzt man hier Alkalilösungen, die je Liter Wasser

Injektionsstelle 1:
Injektionsstelle 2:
Injektionsstelle 3:

10 g Natriumbicarbonat 20 g Natriumcarbonat 50 ecm Natronlauge von 38° Bc

Injektionsstelle 4: 100 ecm Natronlauge
von 38° Be

enthalten.

Nach einer Verweilzeil der so gefärbten Ware von 5 Minuten bei Raumtemperatur erhält man eine Spule, die an der Injektionsstelle 1 eine schwachlila Anfärbune zeiat und an der Injektionsstelle 2 ein mittleres

Violett, während die Injcktionsstellen 3 und 4 in einem kräftigen Violetton gefärbt sind.

Beispiel 3

Setzt man zur Färbung des Wickelkörpers unter den im Beispiel 1 geschilderten Bedingungen als Farbstoff in der VorbehandlungsfloUeje Liter Wasser 30 g des Reaktivfarbstoffes der Formel

NH-CO

-SO₃H

C-COOH

Injektionsstelle 4: 50 ecm Natronlauge
von 38° Bc

aufweisen, so wird eine Spule mit vier verschiedenen tief gefärbten Gelbnuancen erhalten.

Beispiel 4

Entsprechend der im Beispiel 1 angegebenen Vorschrift wird zur Grundierung des aufgewickelten Baumwollgarns eine Färbeflüssigkeit verwendet, welche im Liter Wasser eine Mischung aus jeweils 30 g der Reaktivfarbstoffe der nachstehenden Formeln

SO₃H

ein und führt die Injektion des Garnwickels mit Alkalilösungen durch, die pro Liter Wasser

Injektionsstelle 1: lOgTrinatriumphosphat Injektionsstelle 2: 30 g Trinatriumphosphat Injektionsstelle 3: 100 e Natronwasserglas von 48 bis 50° Be

HO₃S — O — CH₂ — CH₂ — SO₂

HO₃S

O NH-CO —CH₃

SO₃H

enthält. In den so imprägnierten Wickelkörper werden Alkalilösungen aus

Injektionsstelle 1: 10g Trinatriumphosphat Injektionsstelle 2: 30 g Trinatriumphosphat Iniektionsstelle 3: 100 g Natron wasserglas

von 48 bis 50⁰C Iniektionsstelle 4: 50 ecm Natronlauge

von 38° Be pro Liter Wasser eingespritzt.

Nach einer Verweilzeit von 5 Minuten bei Raumtemperatur erhält man eine Spule, deren Garn an den Injektionsstellen je nach Stärke der eingesetzten Alkalien vier verschieden tiefe Ausfärbungen in den Nuancen gelbbraun und rotbraun zeigt.

Ähnliche Ergebnisse wie in den vorhergehenden Beispielen werden erhalten, wenn man an Stelle vor Garn bei den Färbungen cellulosehaltiges Kardenbanc einsetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum unregelmäßigen Färben von cellulosehaltigen! Garn oder Kardenband in Wikkelform mit Reaktivfarbstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man das aufgewickelte Fasermaterial zuerst mit einer neutralen bis schwach sauren wäßrigen Lösung von Reaktivfarbstoffen imprägniert und anschließend in die Wickelkörper aus dem so behandelten Textilgut an mindestens zwei ausgewählten Stellen auf 60 bis i00°C erhitzte wäßrige Lösungen von alkalisch wirkenden Substanzen unterschiedlicher Alkaütät einspritzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Tür die Imprägnierung der Wickelkörper Mischungen von ReaktivfarbstofFen verwendet, deren Komponenten sich gegenüber einem bestimmten alkalischen Mittel unterschiedlieh verhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Imprägnierung der Wickelkörper Mischungen von Reaktivfarbstoffen verwendet, deren Komponenten sich gegenüber einem bestimmten alkalischen Mittel gleichartig verhalten.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Injektion Lösungen verwendet, die Mischungen von verschiedenen alkalisch wirkenden Substanzen enthalten.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 uis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Imprägnierung 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 Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die behandelte Ware nach der Injektion der alkalischen Flotte zur Fixierung der Farbstoffe noch eine kurze Zeitdauer verweilen läßt.