DE2223768A1

DE2223768A1 - Ausziehverfahren zum faerben von synthetischem fasermaterial

Info

Publication number: DE2223768A1
Application number: DE19722223768
Authority: DE
Inventors: Klaus Berner; Friedrich Dipl-Chem Dr Ische; Ernst Dipl-Chem Dr Spietschka
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1972-05-16
Filing date: 1972-05-16
Publication date: 1973-11-22
Also published as: IT987300B; DE2223768C3; JPS4947684A; DE2223768B2; FR2184833A1

Description

FARBWERKE HOECHST AG vormals Meister Lucius & Brüning

Aktenzeichen: , nOE 72/F 148

Datum: 12. Mai 1972 Dr.CZ/Eh

Aus ziehverfahren zum Färben von synthetischem Fasermaterial

Es ist allgemein bekannt, daß man synthetisches Fasermaterial aus organischen Lösungsmitteln, z.B. chlorierten Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Perchloräthylen, diskontinuierlich färben kann (vgl. britisches Patent Nr. 282 036, belgisches Patent Nr. 721 525 und DOS 1 961 063).

Die Vorteile einer solchen Verfahrensweise bestehen darin, daß

1. die vielerorts bestehende und in Zukunft immer größer werdende Wasserknappheit umgangen wird und demzufolge die Probleme der V'asserverschmutzung durch Färbereiabwässer vermieden werden,

2. die Färbezeiten wesentlich verkürzt v/erden, wodurch die Energie- und Personälkosten stark gesenkt werden können und

3. die Anwendung der Farbstoffe nicht mehr aus wäßriger Dispersion erfolgen muß.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Auszieh-Verfahren zum Färben von synthetischen Fasermaterialien aus organischen Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man Farbstoffe der Chinophthalonreihe mit der allgemeinen Formel

X-R

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in der X ein Sauerstoffatom, ein Schwefelatom oder eine Sulfonylgruppe und R einen Hydroxy-alkyl-, Alkoxy-alkyl-, Hydroxy-alkoxy-alkyl-, Alkoxy-alkoxy-alkyl-, Phenyl-alkyl-, Alkyl-phenyl-alkyl-, Phenyl-, Halogen-phenyl-, Cyan-phenyl-, Alkyl-phenyl-, Alkoxy-phenyl-, Hydroxy-alkyl-phenyl-, ' Hydroxy-alkoxy-phenyl-, Alkoxy-alkoxy-phenyl-, Alkoxyalkyl-phenyl-, Alkoxy-carbonyl-phenyl-, Alkyl-carbonylphenyl-, Alkyl-carboxy-phenyl-, Alkoxy-sulfonyl-phenyl-, Alkyl-sulfonyl-phenyl-, Alkyl-sulfonyloxy-phenyl-, Cyan-alkyl-phenyl-, Cyan-alkoxy-phenyl-, Halogen-alkyl-phenyl- oder Halogen-alkoxy-phenyl-Rest oder in der X ein Schwefelatom oder eine Sulfonylgruppe und R einen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt, verwendet.

Zu den erfindungsgemäß für das Färben aus organischen Lösungsmitteln verwendeten Farbstoffen der zuvor angegebenen Formel gelangt man nach an sich bekannten Verfahren z.B. durch die Umsetzung von ^-Halogen-J-hydroxy-chinophthalonen, wie ¹J-BrOm-3-hydroxy-chinophthalon, mit den Verbindungen der Forme1

R-XH,

in der R und X die obengenannte Bedeutung besitzen, wie Alkoholen, Mercaptanen, Phenolen, Thiophenolen sowie aliphatischen oder aromatischen Sulfinsäuren, gegebenenfalls in Gegenwart von alkalischen Mitteln wie Alkali-hydroxiden oder Alkalicarbonaten, beispielsweise nach der in der DOS 1 769 beschriebenen Methode.

Für das erfindungsgemäße Verfahren kommen als organische Lösungsmittel solche Substanzen in Betracht, die mit Wasser nicht mischbar sind und deren Siedepunkte zwischen ¹JO und I70 C liegen, z.B. aromatische Kohlenwasserstoffe und Halogenkohlenwasserstoffe, insbesondere aliphatische Chlorkohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, 1,1-Dichloräthan, 1,2-Dichloräthan, 1,1,2-Trichloräthan, 1,1,1,2-Tetrachloräthan, 1,1,2,2-Tetrachloräthan, Pentachloräthan, 1-Chlorpropan, 2-Chlorpropan, 1,2-Dichlorpropan, 1,1,1-Trichlorpropan, 1-Chlorbutan, 2-Chlorbutan, 1,¹J-Dichlorbutan, l-Chlor-2-methylpropan oder 2-Chlor-2-methylpropan, sowie ali-

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phatische Fluor- oder Fluor-chlor-Kohlenwasserstoffe, wie l,2_}2~Trifluor~trichloräthan und 1,1,1-Trifluorpentachlorpropan, und aromatische Chlor- oder Fluorkohlenwasserstoffe,- wie Chlorbenzol, Fluorbenzol, Chlortoluol und Benzotrifluorid. Besonders bewährt haben sich Tetrachlöräthylen, Trichloräthylen und 1,1,1-Trichloräthan. Auch Gemische dieser Lösungsmittel sind verwendbar.

Vielfach hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Färbeflotten geringe Mengen, d.h. bis zu 1 Gewichtsprozent, bevorzugt 0,5 Gewichtsprozent, Wasser, bezogen auf das Gewicht der organischen Lösungsmittel, enthalten.

Mit Wasser mischbare, hydrophile Lösungsmittel bilden ea.ne andere geeignete Klasse von verfahrensgemäß als Färbemediuni brauchbaren Verbindungen, wie beispielsweise Alkohole aller Art, Dioxan, Tetrahydrofuran, Glycerinformal und Glykolformal, sowie Acetonitril, Tetrahydrofurfurylamin und Pyridin, ferner höhersiedende Glykolderivate, wie Diacetonalkohol und besonders Äthylenglykolmonornethyl-, -äthyl-, und -butylather und Diäthylenglykolmpnomethyl- oder -äthy lather, Thiodiglykol, Polyäthylenglykole, soweit sie bei Zimmertemperatur flüssig sind, Äthylencarbonatj ^-Butyrolacton und besonders die Gruppe der über 120 C siedenden, mit Wasser mischbaren aktiven Lösungsmittel wie Ν,Ν-Dimethylformamid, Ν,Ν-Dimethylacetamid, Bis-'( dimethyland do)-me thanphosphat, Tri s-(dimethylamido)-phosphat, N-Methylpyrrolidon, 1,5-Dimethylpyrrolidon, N,N~Dirnethylmethoxy-acetaraid, Tetrahydromethylensulfon (Sulfolan) und 3-Methylsulfolan.

Unter den hydrophilen Lösungsmitteln gibt es zwei bevorzugte Untergruppen, nämlich (1) solche, die sich zum Lösen von linearen spinnbaren vollsynthetischen Poylmerisaten oder Polykondensaten j wie z.B. Acrylnitrilpolymerisaten eignen und (2) die Gruppe der mit Wasser in jedem Verhältnis mischbaren Lösungsmittel.

Bei Anwesenheit von Hydroxylgruppen im Lösungsmittelmolekül enthält dieses-vorzugsweise noch mindestens eine weitere

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Funktion, wie eine Äther- oder Mercaptogruppe. Verwendet man Mischungen von Lösungsmitteln, so kann die Mischung entweder aus zwei oder mehr Komponenten hydrophober oder hydrophiler Natur bestehen.

Mischt man miteinander verträgliche hydrophile und hydrophobe Lösungsmittel, so kann man den Anteil des hydrophilen Lösungsmittels von Null bis 100 % variieren. Besonders bevorzugt sind hierbei Gemische aus chlorierten Kohlenwasserstoffen, wie Trichloräthylen und Perchloräthylen, und bis zu 50 Vol.-$, vorzugsweise bis zu 20 Vol.~%, eines aktiven Lösungsmittels, insbesondere den Amiden niederer Fettsäuren, wie N,N-Dimcthylformamid, N,N-Dimethylacetamid und N-Methy!pyrrolidon.

Ferner hat sich in manchen Fällen ein Zusatz nichtionogener Hilfsmittel zu den Färbeflotten bewährt. Als nichtionogene Hilfsmittel kommen insbesondere die bekannten grenzflächenaktiven Oxäthylierungs- und Propoxylierungsprodukte von Fettalkoholen, Alkylphenolen, Fettsäureamiden und Fettsäuren sowie deren Mischungen in Betracht; die Hilfsmittel werden in einer Menge von 0,05 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der organischen Lösungsmittel, eingesetzt. Anstatt die Hilfsmittel den Färbeflotten unmittelbar zuzusetzen, kann man sie mit Vorteil auch zum Anteigen der Farbstoffe verwenden und sie auf diese Weise den Färbeflotten in Form eines Farbstoff-Hilfsmittel-Teiges zugeben.

Bei den erfindungsgemäß zu färbenden synthetischen Fasermaterialien handelt es sich vor allem um Fasermaterialien aus Polyester, z.B. Polyäthylenterephthalat oder Polycyclohexandimethylen-terephthalat, aus Cellulosetriacetat, Cellulose-2 1/2-acetat, Polyacrylnitril, synthetischen Polyamiden, wie Hexamethylendiamindipat, Poly-£-caprolactam oderto-Aminoundecanßäure, und Polyurethanen. Diese Fasermaterialien können in den verschiedensten Verarbeitungsstadien vorliegen, z.B. als Faden, Flocke, Kammzug, Garn, als Stückware, wie Gewebe oder Gewirk, oder als konfektionierte Ware.

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Γ" _

Das erfindungsgemäße Färben wird vorzugsweise in geschlossenen Apparaturen vorgenommen, z.B. in der Weise_s daß man die Fasermaterialien bei Raumtemperatur.in das Färbebad einbringt, das Färbebad auf 60 bis l'JO°C erhitzt und so lange auf dieser Temperatur hält, bis die Flotte erschöpft ist; dies ist im allgemeinen nach 10 bis 60 Minuten der Fall. Nach dein Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Flotte abgetrennt und die Fasermaterialien gegebenenfalls nach kurzem Spülen mit frischem organischen Lösungsmittel durch Absaugen oder Schleudern und anschließendes Trocknen in einem warmen Luftstrom vom anhaftenden Lösungsmittel befreit. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es in einfacher V/eise, synthetische Fasermaterialien mit hohen Farbstoffausbeuten und in ausgezeichneten Echtheiten aus organischen Lösungsmitteln zu färben.

Um Faserschädigungen zu vermeiden, prüft man vor der Durchführung der Färbung durch einen einfachen Handversuch, ob die Faser unter den Färbebedingungen in, Gegenwart des Lösungsmittels ungelöst bleibt. Angaben über die Verträglichkeit von Lösungsmitteln mit den verschiedenen Fasertypen findet man z.B. in dem Technischen Bulletin X-I56 der Firma DuPont de Nemours S.A., Genf, Schweiz, Seiten Ik - 15, Ausgabe August I.962.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Färbeverfahrens gegenüber der konventionellen Färberei mit in Wasser dispergierten Farbstoffen ist die Möglichkeit, unkonditionierte Farbstoffe zu verwenden, während bei koventionellen Färbeverfahren aus wäßriger Flotte stets ein zum Zweck der leichten Dispergierung in Wasser besonders konditionsiertes Farbstoffpräparat verwendet werden muß.

Dies bedeutet für den Farbstoffhersteller, daß er auf den oftmals schwierigen und kostspieligen "Finish" verzichten kann, und daß der Färber keine Ablagerungen auf Wickelkörpern mehr zu befürchten braucht, die durch mangelhafte Stabilität der wäßrigen Dispersionen verursacht werden.

Es ist ferner bekannt, daß das Färben von unmodifizierten Polyesterfasern mit herkömmlichen Farbstoffen auf einer

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linearen Verteilung des Farbstoffes zwischen Substrat und Bad basiert, d.h. die Konzentration an Farbstoff auf dem Substrat ist im Gleichgewicht immer direkt proportional der Konzentration an gelöstem Farbstoff im Bad. Dies gilt für das Färben aus Wasser sowie auch für das Färben aus organischen Lösungsmitteln.

Diese Proportionalitätskonstante (Verteilungskoeffizient)-ist für alle Farbstoffe bei organischen Lösungsmitteln wesentlich kleiner als bei Wasser. Dies bedeutet, daß bei gleichem Flottenverhältnis die mögliche Farbausbeute aus Lösungsmitteln, z.B. Perchloräthylen, kleiner ist als aus Wasser.

Sucht man die Farbstoffe mit den besten Verteilungskoeffizienten aus, findet man, daß diese größtenteils zu kleine Löslichkeiten in dem Lösungsmittel besitzen, um noch in tieferen Tönen aus einer echten Lösung Polyester färben zu können. Man müßte also wie bei der wäßrigen Färbung einen Überschuß an festem Farbstoff anbieten, aus welchem Reservoir der Farbstoff nach Bedarf ausgelöst werden kann. Den Farbstoff als Dispersion anzubieten, wie bei der wäßrigen Färbung, ist schon vorgeschlagen worden, aber solche Dispersionen in organischen Lösungsmitteln sind erfahrungsgemäß noch unstabiler als im Wasser. Eine andere Methode, die auch schon vorgeschlagen worden ist (DOS 1 i]69 263 und DOS 1 918 309), besteht darin, den Farbstoff auf einem Anschwemmfilter (z.B. aus Kieselgur und Absorptionsmittel) in feinverteilter Form anzuschwemmen, das Filter in den Zirkulationskreislauf einzuschalten und den Farbstoff in dem Maße aus dem Depot auszulösen, wie er vom Färbegut sorbiert wird.

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Beispiele

100 Gewichtsteile Polyestermaterial werden 30 Minuten bei 121°C in 900 Volumenteilen Perchloräthylen behandelt, wobei 2 Gewichtsteile der folgenden Farbstoffe (siehe Tabelle) auf ein im Kreislauf befindliches Filter aufgebracht sind.

Sodann spült man die Ware entweder unter Verwendung eines lediglich mit Kieselgur und Absorptionsmittel angeschwemmten Filters einmal warm.oder ohne Filter einmal warm und einmal kalt, aber in jedem Fall mit frischem Perchl'oräthylen. Man erhält eine kräftige Färbung, deren Ton aus der Tabelle zu entnehmen ist.

Tabelle *

Konstitution

Farbton auf Polyester

rotstichiges Gelb neutrales Gelb neutrales Gelb

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Claims

Patentansprücne

1. Aus zieh-Verfahren zum Färben von synthetischen Fasermaterialien aus organischen Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Färben Farbstoffe der Chinophthalonreihe mit der allgemeinen Formel

in der X ein Sauerstoffatom, ein Schwefelatom oder eine Sulfonylgruppe und R einen Hydroxy-alkyl-, Alkoxy-alkyl-, Hydroxy-alkoxy-alkyl-, Alkoxy-alkoxy-alkyl-, Phenyl-alkyl-, Alkyl-phenyl-alkyl-, Phenyl-, Halogen-phenyl-, Cyan-phenyl-, Alkyl-phenyl-, Alkoxy-phenyl-, Hydroxy-alkyl-phenyl-, Hydroxy-alkoxy-phenyl-, Alkoxy-alkoxy-phenyl-, Alkoxyalkyl-phenyl-, Alkoxy-carbonyl-phenyl-, Alkyl-carbonyl-phenyl-, Alkyl-carboxy-phenyl- _s Alkoxy-sulfonyl-phenyl-, Alkylsulfonyl-phenyl-, Alkyl-sulfonyl-oxy~pheny1-, Cyan-alkylphenyl-, Cyan-alkoxy-phenyl-, Halogen-alkyl-phenyl- oder Halogen-alkoxy-phenyl-Rest oder in der X ein Schwefelatom oder eine Sulfonylgruppe und R einen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt, verwendet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus Kohlenwasserstoffen bei erhöhten Temperaturen unter Verwendung von homogenen Lösungen von einem oder mehreren Farbstoffen färbt«

3. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß men

aus Kohlenwasserstoffen bei erhöhter Temperatur unter ' Verwendung eines Depot-Filters mit einem oder mehreren Farbstoffen färbt.

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H. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis¹3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem Flottenverhältnis kleiner als 1:10 färbt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis H₁, dadurch gekennzeichnet, daß die Färbungen in der Nähe des Siedepunktes des verwendeten Lösungsmittels ausgeführt werden.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis' 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Perchloräthylen verwendet.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyester färbt.

8. Färbungen, die gemäß Ansprüchen 1 bis 7 hergestellt werden.