DE2306612C3

DE2306612C3 - Farbstoffpräparate

Info

Publication number: DE2306612C3
Application number: DE2306612A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. 5000 Köln Kuth; Hans-Heinz Dr. Mölls
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1973-02-10
Filing date: 1973-02-10
Publication date: 1981-10-08
Also published as: FR2217391A1; FR2217391B1; GB1411069A; DE2306612B2; BE810772A; IT1007293B; NL7401697A; DE2306612A1; US3958929A; CH590363B5; CH181074A4; JPS49112925A

Description

nie Erfindung betrifft Präparationen von Dispersionsfarbstoffen und in Wasser schwer löslichen optischen Aufhellern in Form formgleicher und gewichtsgleicher Preßkörper, deren Herstellung und deren Verwendung zum Färben anorganischer Materialien.

Es besteht seit langem das Bedürfnis, die vor dem Färben organischer Materialien notwendigen Dosierschritte zu vereinfachen und zu automatisieren. Dies trifft insbesondere auch für kontinuierliche Färbeprozesse, die eine konstante Konzentration eines Farbstoffes in einem Substrat bedingen, zu. Die bisher üblichen Handelsformen von Farbstoffen, Pulvern, Granulaten, Lösungen oder Dispersionen können dieses Bedürfnis nicht vollkommen befriedigen, da entweder eine exakte automatische Dosierung nicht möglich ist oder andere Nachteile auftreten.

Pulver und Granulate lassen sich automatisch schlecht dosieren; Pulver sind darüber hinaus nicht staubfrei, was ein weiterer schwerwiegender Nachteil ist. Lösungen und Dispersionen nehmen große Volumina ein, wodurch Versand, Lagerung und Verarbeitung verteuert werden; soweit es sich um organische Lösungsmittel handelt, kommen noch Brand-, Explosions- und Toxizitätsprobleme hinzu; Dispersionen haben den Nachteil, zur Instabilität zu neigen und dadurch die genaue Dosierung ungünstig zu beeinflussen,

Um die genannten Nachteile zu vermeiden, wurde schon verschiedentlich vorgeschlagen, Farbstoffe in Form von Preßkörpern oder Tabletten zur Anwendung zu bringen. Die Farbstofftabletten sind staubarm, automatisch gut dosierbar und können platzsparend befördert und gelagert werden. Die bisherigen Farbstofftabletten waren ausnahmslos solche, die lösliche Farbstoffe enthielten. Für diese Tabletten stand als zusätzliche Bedingung lediglich die Forderung, daß sich die Tablette schnell im Lösungsmittel auflöst. Eine Übertragung der dabei gewonnenen Kenntnisse auf die Herstellung von Farbstofftabletten mit Dispersionsfarbstoff ist nicht möglich, da es hierbei darauf ankommt, beim Einsatz der Färbetablette zum Färben den Farbstoff nicht in Lösung zu bringen, sondern in eine feine Verteilung zu überführen. Es mußte angenommen werden, daß bei der Einwirkung hoher Drücke zur Herstellung von Preßkörpern der in feiner Verteilung vorliegende, in Wasser schwer lösliche Farbstoff so agglomeriert, daß bei der Anwendung des Preßkörpers der Farbstoff nicht wieder in feindisperser Verteilung erhalten wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher form- und gewichtsgleiche Preßkörper, enthaltend einen Dispersionsfarbstoff oder in Wasser-ijiiwerlöslichen optischen Aufheller, ein anionisches Dispergiermittel und ein festes wasserlösliches, in Wasser neutral bis schwach alkalisch reagierendes Formtrennmittel.

Derartige Präparationen zerfallen überraschenderweise in wäßrigen Färbebädern zu Farbstoffdispersionen, bei denen der Farbstoff die für die Färbung notwendige feindisperse Verteilung besitzt.

Die Dispersionsfarbstoffe, die den verschiedenen Klassen angehören können, beispielsweise der Azo-, Anthrachinon-, Perinon-, Nitro-, Styryl-, AzomethinoderTriphenylmethanreihe, sind durchweg bekannt und im Handel erhältlich. Einzelne Handelsmarken werden in H. Rath, »Lehrbuch der Textilchemie«, Springer-Verlag, 2. Auflage, Seite 542 (1963), genannt. Einzelne Dispersionsfarbstoffe finden sich außer in den folgenden Ausführungsbeispielen im Colour Index, 3. Addition, Volume 2, Seiten 2479 bis 2742, sowie in der einschlägigen Patentliteratur, beispielsweise in den

deutschen Patentschriften
11 65 789,12 00 061,12 90 915,9 46 974,
11 80 760,16 44 587,10 09 595,11 67 615,
10 29 506,12 22 188,11 44 678,10 83 456,

9 53 548,9 27 944,12 76 843,12 57 314,

16 44 578,4 55 639,10 80 064,12 45 005,

10 98 125,14 69 770,11 72 387,11 72 388, 15 69 728,11 54 894,9 28 902,12 84 543,

11 73 602,14 44 644,9 42 221,12 43 803,

12 78 637,12 39 421,11 27 864,12 29 663,

10 40 499,10 05 926,5 42 803,12 88 067. 4 35 478,12 60 654,15 44 484,14 19 811, 12 23 797,12 18 090,12 57 313,11 00 208, 12 18090,11 64 971,11 64 972,10 40 499,

11 05 837 und 10 11 397,

in den deutschen Offenlegungsschriften

17 69 789,16 44 598,16 44 593,16 19 536,
20 30 507 und 20 44 620,

in den US-Patentschriften

20 51 005,20 72 252,32 65 460 und 22 55 045.

Die in Wasser schwerlöslichen optischen Aufhellungsmittel können den verschiedenen Klassen angehören, beispielsweise der 1,3-Diarylpyrazolin-, 3-Aryl- und

so 3-Hetaryl-carbostyril-, Styrylbenzoxazol-, 3-Aryl- und 3-Hetaryl-cumarin-, 1-Triazinylpyren-, Tetrahydrothionaphthen-, Bis-benzoxazolylthiophen-, Bis-benzimidazolyläthylen-, Bis-benzoxazolylstilben- und Bis-triazinylstilbenreihe. Die Aufhellungsmittel sind bekannt und

to finden sich in den folgenden Patentschriften:

deutsche Patentschriften 10 80 963, 1166 197, 12 26 583, 8 83 286 und 8 41752, in der deutschen Offenlegungsschrift 19 53 809. in der belgischen Patent-

schrift 6 25 678, in der österreichischen Patentschrift 2 60 924, in den französischen Patentschriften 13 97 629 und H 53 061, in den britischen Patentschriften 8 83 826, 10 87 375, 11 03 531 und W 41 454, in den schweizerischen Patentschriften 4 15 535 und 4 72 416 und in den US-Patentschriften 32 60 715 und 33 22 680,

Geeignete anionische Dispergiermittel sind beispielsweise substituierte oder unsubstituierte Aryl-alkyl-arylpolysulfonsäuren vom Typ der Dinaphthylmethandisulfonsäure und Dioxidinaphtyloxiphenylmethan-disulfonsäuren sowie Ligninsulfonsäuren und Vinylpolymere vom Molekulargewicht 500 bis 1 000 000, mit löslich machenden Gruppen, besonders — SO₃-, -COO- und Heterocyclen; von letzteren besonders das Polyvinylpyrrolidon.

Geeignete feste, wasserlösliche, in Wasser neutral bis schwach alkalisch reagierende Formtrennmitte! sind langkettige aliphatische, cycloaliphatische oder aliphatisch aromatische Verbindungen mit 6 bis 50 C-Atomen, die eine oder mehrere wasserlöslichmachende Gruppen enthalten. Die aliphatischen, cycloaliphatischen oder aliphatisch aromatischen Reste können geradkettig, verzweigt, gesättigt, ungesättigt oder durch Heteroatome unterbrochen sein.

Geeignete wasserlöslichmachende Gruppen sind -CO₂Q, -SO₃Q, -SO₂ ⁹ -O-SO₃ ⁹, -O-SO₂ ^e, -OPO₃H₂ ⁹, -0-PO₃HGl -O-PO₃O in Form ihrer Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze sowie Polyglykolätherreste.

Die Präparationen können bevorzugt 5 bis 50 Gewichts-% Farbstuff, 40 bis 94,5 Gewichts-% Dispergiermittel und 0,5 bis 10 Gewichts-⁰*:- Formtrennmittel enthalten. Besonders bevorzugt sind Präparationen mit 20 bis 40% Farbstoff, 52 bis 79% Dispe jiermittel und 1 bis 8% Formtrennmittel.

Die Präparationen können weitere Zusätze wie Stellmittel enthalten.

Die erfindungsgemäßen Farbstoffpräparationen können bei den verschiedensten Färbeverfahren Verwendung finden, bei denen Farbstoffe aus Dispersion gefärbt werden, beispielsweise im Badfärben mit und ohne Carrier, beim Hochtemperaturfärben oder beim Thermosolverfahren. Die zu färbenden Materialien können Fasern, Fäden, Gewebe, Gewirke, Bänder, Folien oder Platten, vor allem aber Fasermaterialien sein. Als Fasermaterialien kommen solche aus Polyestern, wie Polyäthylenterephthalat oder Polycyclohexandimethylenterephthalat, aus Cellulosetriacetat, CeI-lulose-2'/2-acetat, synthetischen Polyamiden, wie Hexamethylendiaminadipat, Poly-e-caprolactam oder ω-Aminoundecansäurepolyurethanen, Polyacrylnitril, Polyolefinen oder Polycarbonaten in Frage.

Die Herstellung der Preßkörper, die aus Dispersionsfarbstoffen oder in Wasser schwerlöslichen optischen Aufhellungsmitteln, anionischen Dispergiermitteln, in Wasser löslichen, in Wasser neutral bis schwach alkalisch reagierenden Formtrennmitteln und gegebenenfalls weiteren Zusätzen bestehen, geschieht nach üblichen, zur Herstellung von Tabletten benutzten Verfahren durch Komprimierung der aus den einzelnen Komponenten hergestellten Mischungen unter Anwendung von Drücken zwischen 700 und 2000 Atmosphären. Zur Herstellung von Preßkörpern der beanspruchten Art wird auf die einschlägige Literatur verwiesen, beispielsweise »Die Tablette«, Band 7 der Reihe der Pharmazeutische Betrieb von W. A. Ritschel, Editio Cantor KG/Aulendorf (Württ.), 1966.

Um gewichtskonstante Preßkörper zu erhalten, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Farbstoffe und Dispergiermittel aus wäßriger Dispersion zu einem Granulat zu versprühen, das Granulat trocken mit dem Formtrennmittel zu vermischen und das Gemisch der Komprimierung zu unterwerfen.

Die erfindungsgemäßen Preßkörper sind gewichtskonstant, staubarm, abriebs- und formstabü, leicht dispergierbar und mittels eines — manuellen uder automatischen — Zählvorgangs leicht dosierbar.

Das Gewicht dieser Preßkörper kann in einem größeren Bereich variieren. Im allgemeinen wiegen sie 0,5 bis 100 g.

Die kleineren PreÜkörper befinden sich vorzugsweise in zylindrischer oder kugeliger Tablettenform; die

is größeren Preßkörper kommen vorzugsweise in Brikettform zur Anwendung.

Der Begriff Formtrennmittel umfaßt, bezogen auf den Preßvorgang, folgende Unterbegriffe.· Schmiermittel, Gleitmittel, Antiadhäsionsmittel, Antiklebmittel und Lubrikans. Diese Begriffe werden in der Literatur auch als Synonyme gebraucht.

Beispiel 1

30 Gewichtsteile des Dispersionsfarbstoffes der Formel

H₃N

NH₂

HO O OH

werden mit 65 Gewichtsteilen Natvium-Ligninsulfonat in Form einer wäßrigen Aufschlämmung, die einen Feststoffgehalt von 30 Gewichts-% besitzt, in eine Rührwerksmühle, die mit 0,25 bis 0,3 mm großen Mahlkörpern beschickt ist, auf eine Teilchengröße <2,5μ gemahlen. Die Dispersion wird einer Granulatsprühtrocknung bei einer Lufteintrittstemperatur von 180⁰C und einer Luftaustrittstemperatur von 80⁰C unterworfen, wobei das Sprühaggregat aus einer Druck-Dralldüse mit einer Bohrung von 2 bis 3 mm besieht.

95 Gewichtsteile des Sprühgranulats mit einem

w Durchmesser von 40 bis 200 μ werden mit 5 Gewichtsteilen Natrium-Laurylalkohol-sulfat von annähernd gleicher Teilchengröße trocken gemischt. Das Gemisch wird auf einer Rundlauf- oder Exzenter-Tabletten-Presse mit Drücken von 900 bis 1000 Atmosphären Überdruck zu Preßkörpern von I g Gewicht mit einer mittleren Gewichtsabweichung von <1% verpreßt.

Die Tabletten werden in der 30fac!ien Menge Wasser von 80 bis 90⁰C innerhalb von 2 bis 3 Minuten

M) dispergiert, wobei die erreichte Feinverteilung der der Dispersion vor der SprUhgranuiierung entspricht.

Mit der Dispersion werden Polyesterfasern nach üblichen Färbeverfahren blau eingefärbt.

^h5 Beispiel 2

Mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Farbstoffen lassen sich ebenfalls Farbstofftabletten

herstellen, die Polyesterfasern in den angegebenen Farbtönen farben;

NH₂

O OH

CN

NH-CH₂-CH₂-OH

H,

Entsprechende Tabletten lassen sich nach den Angaben des Beispiels 1 mit den folgenden optischen Aufhellern herstellen, die Cellulosetriacelatbrillant aufhellen.

CH,

H₁CO

H₁C

Beispiel

Gemäß Beispielen I und 2 werden Tabletten hergestellt, bei denen das Verhältnis Farbstoff zu Dispergiermittel von 30:65 auf 10; 85 bzw, 45:50 geändert wird.

Die Tabletten dispergieren innerhalb von 2 bis 3 Minuten in der30fachen Menge Wasser von 80 bis 90°C und ergeben eine Farbstoffdispersion, deren Feinveneilung gegenüber der Feinverteilung der Dispersion vor der Sprühgranulierung nicht abweicht.

Beispiel 4

Anstelle des in Beispiel 1 genannten Dispergiermittels wird Polyvinylpyrrolidon vom Molekulargewicht 50 000 und/oder das NatriumsaJz des Kondensationsproduktes von Naphthalinsulfonsäure mit Formaldehyd oder von 2-Oxynaphthalinsulfonsäure-(6) und p-Kresol mit Formaldehyd verwendet Es werden gleichgeformte und gewichtsgleiche Tabletten erhalten, die sich in ihrem Dispergiervermögen nicht von den nach Beispiel 1 erhaltenen Tabletten unterscheiden

Beispiel 5

Die zur Sprühgranulierung verwendete Dispersion der Beispiele 1 bis 4 wird nicht in eine Rührwerksmühle, sondern in eine Kugel-, Scheibenmühle oder in einem Kneter hergestellt. Bei der Verwendung dieser Dispersionen zur Tablettierung ergeben sich gegenüber Beispiel 1 keine Änderungen. Die so erhaltenen Tabletten unterscheiden sich in ihren Eigenschaften nicht von den nach Beispiel 1 erhaltenen Tabletten.

Entsprechend werden keine Unterschiede festgestellt, wenn die Trocknung der Farbstoffdispersion nicht durch Sprühgranulierung, sondern durch Umluft- oder Vakuumtrocknung auf Platte, Band oder Walze oder im Vakuumschaufeltrockner vorgenommen wird, wobei dem Trocknungsgang eine Granulierung durch Kornpaktieren auf der Walze oder in der Wirbelschicht angeschlossen wird.

Die Trocknung kann ebenfalls mit Erfolg in der Wirbelschicht erfolgen, nachdem die Farbstoffdispersion einer Feuchtgranulierung durch raspeln des Knetteiges unterworfen wurde.

Beispiel fr

Tabletten gleicher Qualität werden erhalten, wenn in der Verfahrensweise von Beispiel 1 der Anteil des Formtrennmittels auf 10% erhöht oder auf 0.5% erniedrigt wird.

Eine Beeinträchtigung der Eigenschaften der Tabletten wird nicht festgestellt, wenn anstelle von Natriumlaurylsulfat in einem der vorstehenden Beispiele ;ilü Formtrennmittel eines der folgenden Produkte eingc setzt wird:

Niitriumstearat, Natriumpalmital. Kalium-oetadccyl benzolsulfonat. Natrium-ylsäurc-N-methyltaurid oder Umsetzungspreöiikt von I Mol Oleylalkohol mit 50 Mol Äthylenoxid.

Beispiel 7

Tabletten gleicher Qualität wie in Beispiel 1 beschrieben werden erhalten, wenn man den Preßdruck auf 700 Atmosphären Überdruck erniedrig" oder iiiif 1500 Atmosphären Überdruck erhöht.

Claims

Patentansprüche;

1. Form- und gewichtsgleiche Preßkörper, enthaltend einen Dispersionsfarbstoff oder in Wasser schwerlöslichen optischen Aufheller, ein anionisches Dispergiermittel und ein festes wasserlösliches, in Wasser neutral bis schwach alkalisch reagierendes Formtrennmittel

2. Preßkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie gegebenenfalls substituierte Arylalkylarylpolysulfonsäuren als Dispergiermittel enthalten.

3. Preßkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie langkettige aliphatische, cycloaliphatische oder araliphatische Verbindungen mit 6 bis 50 C-Atomen, die wasserlöslich machende Gruppen aufweisen, als Formtrennmittel enthalten.

4. Verwendung der Preßkörper gemäß Anspruch 1 zum Färben organischer Materialien.

5. Verfahren zur Herstellung von Preßkörpern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Farbstoff bzw. optischen Aufheller zusammen mit dem Dispergiermittel einer Naßzerkleinerung unterwirft, die erhaltene Dispersion zu einem trockenen Granulat versprüht, das Granulat mit dem Formtrennmittel vermischt und das Gemisch der Komprimierung unterwirft.