DE2410481A1

DE2410481A1 - Verfahren zum faerben von modacrylfasern

Info

Publication number: DE2410481A1
Application number: DE2410481A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey William Smith
Original assignee: Albright and Wilson Ltd
Current assignee: Solvay Solutions UK Ltd
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1975-09-11

Description

Verfahren zum Färben von Modacrylfasern Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Färben von Modacrylfasern (modacrylic fibres), wobei unter dem Begriff "Modacryl" definitionsgemäß hier Mischpolymerisate von Acrylnitril mit Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylfluorid, Vinylacetet, Vinylpropionat, Vinylpyridin, Vinylimidazol, Vinylalkohol, Acrylsäure-oder Methacrylsäureestern, 2-halogen- oder 2-alkoxysubstituierten Acrylnitrilen oder Acrylsäureamiden oder mit Gemischen irgendwelcher Vertreter der eben genannten Monomeren verstanden werden sollen; in diesen Mischpolymerisaten liegt der Acrylnitril-Anteil zwischen 55 und 85 Gew.-.
Wollte man Modacrylfasern in technisch befriedigender Weise färben, so ist es bislang erforderlich gewesen, Färbebad-Temperaturen von 90 bis 1000C anzuwenden. Dies hat jedoch den unerwünschten Verlust des Oberflächenglanzes der Produkte zur Folge. Man kann annehmen, daß die Fasern während des Prozesses eine physikalische Umwandlung einschließlich einer Faserquellung erfahren, was es zwar ermöglicht, daß der Farbstoff in befriedigender Weise die Fasern durchdringt, was aber zugleich auch möglich macht, daß Wassermoleküle in die Fasergitter aufgenommen werden, was den Effekt des Glanzverlustes auslöst. Es ist versucht worden, zur Überwindung dieser Schwierigkeit der Färbeflotte Zusatzstoffe einzuverleiben, die es ermöglichen sollten, das Färben bei niedrigeren Temperaturen durchzuühren. Mit keinem der in Vorschlag gebrachten Zusatzstoffe konnte jedoch ein technisch befriedigendes Färben ohne Verlust des Faserglanzes erzielt werden, ausgenommen in gewissen spezifischen Fällen.
Es ist so unumgänglich notwendig gewesen, die gefärbten Fasern einer speziellen Nachbehandlung zu unterwerfen, und hierzu gehörte entweder das Färben der Fasern bei einer erhöhten Temperatur oder die Behandlung in einem frischen Färbebad, das 100 bis 200 g Natriumchlorid pro Liter enthielt, um den Glanz der Fasern wieder herzustellen. Derartige Nachbehandlungen sind natürlich sowohl kostspielig als auch unzweckmäßig.
Es wurde nun gefunden, daß die Verwendung von Benzyloxypropionitril und verschiedenen Homologen desselben in für das Färben von Modacrylfasern bestimmten Färbebädern es in der Tat gestattet, die Färbetemperatur signifikant zu senken und hierbei dieselbe Färbegeschwindigkeit beizubehalten, und so insgesamt technisch befriedigende Färbungen ohne Verlust des Glanzes der Fasern zu erzielen.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Färben von Modacrylfasern, wie sie oben definiert sind, welches darin besteht, daß man die Fasern mit einem kationischen Farbstoff in Gegenwart einer Nitrilverbindung der allgemeinen Formel R(CH2)no(CH2)mCN behandelt, in der R eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe, eine lineare oder verzweigtkettige, substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte oder unsubstituierte cycloaliphatische Gruppe bedeutet und m und n die gleiche oder eine unterschiedliche Bedeutung haben, wobei n eine Zahl im Wert von 0 bis 3 und m eine Zahl im Wert von 1 bis 3 darstellen.
Es ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1 958 472 bekannt, daß Benzyloxypropionitril (welches im folgenden der Abkürzung halber als 1?3PNll bezeichnet wird) und die Homologen desselben als Färbebad-Additive beim Färben von homopolymeren Polyacrylnitrilfasern verwendet werdeii können mit dem Ziel, ein technisch befriedigendes Färben bei Temperaturen durchführen zu können, die niedriger sind als sie vorher angewendet wurden. Dies bringt Vorteile in Bezug auf die Überwindung einer Sohwierigkeit, die bei Modacrylfasern nicht auftritt, nämlich 0 der Tatsache, daß Färbetemperaturen von 90 bis 100 C über der Umwandlungstemperatur der homopolymeren Acrylnitrilpolymerisate liegen, was dazu führt, daß das Produkt einen rauhen Griff bekommt.
Selbstverständlich ist dieses Problem etwas völlig anderes als das Problem des Glanzverlustes, der beim Färben der homopolymeren Acrylnitrilpolymerisate nicht auftritt.
Die zu färbenden Modacrylfasern können jede beliebige Zusammensetzung aufweisen, wie sie in dieser Erfindungsbeschreibung definiert wird, jedoch werden besonders gute Ergebnisse erhalten mit Mischpolymerisaten des Acrylnitrils mit Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid.
Das neue Verfahren kann unter Anwendung der konventionellen Arbeitsmethoden, wie man sie zum Färben der betreffenden Fasern benutzt, durchgerührt werden mit der Abänderung, daß es dank der Mitverwendung der Nitrilverbindung nunmehr möglich ist, die Färbetemperatur und bzw. oder die Färbedauer herabzusetzen bzw. zu verkürzen. Der verwendete Farbstoff kann irgendein Vertreter der Gruppe der kationischen Farbstoffe sein. Es können andere bekannte Färbebad-Zusatzstoffe, wie Essigsäure, mitverwendet werden. Die Färbetemperaturen liegen beträchtlich unter Jenen Temperaturen, wie sie erforderlich sind, wenn man ein technisch befriedigendes Färben ohne Zugabe eines Additivs oder bei Verwendung eines bekannten Additivs erreichen will. Die bevorzugt in Frage kommenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei 55 bis 750C, vorteilhafterweise bei 60 bis 750C, z.B. bei 65 bis 700C, durchgeführt. Die bevorzugt in Frage kommend&iVerbindungen der allgemeinen Formel R(CH2)nO(CH2)mCN sind diejenigen, bei denen die Gruppe R aus einer unsubstituierten Phenylgruppe oder einer unsubstituierten Cyclohexylgruppe oder aus einer alkyl-, halogen- oder nitro-substituierten Phenyl- oder Cyclohexylgruppe besteht. Darüber hinaus sind Propionitrilderivate, bei denen in der oben angegebenen Formel das Symbol m gleich 2 ist, besonders empfehlenswert. Die die meisten Vorteile bietenden Verbindungen sind Benzyloxypropionitril und Cyclohexyloxypropionitril.
Die Verbindungen der Formel R(CH2)nO(CH2)mCN sind normalerweise in Wasser unlöslich, und es ist daher die Anwesenheit eines Emulgiermittels erforderlich, um sie in dem Färbebad oder einer anderen Behandlungslösung halten zu können, in der sie in suspendierter, dispergierter oder emulgierter Form zur Anwendung gelangen. Für diesen Zweck können Emulgiermittel mitverwendet werden, insbesondere nicht-ionische Materialien, wie Polyoxyäthylen-alkyläther oder -alkylaryl- oder -alicyclische Arylester, Polyoxyäthylen-alkylamide und -alkylolamide, Polyoxyäthylen-alkylamine, Sorbitan-fettsäureester, Saccharose-fettsäureester, Polyoxypropylen-Analoga irgendeines der vorerwähnten Stoffe sowie solche mit Polyalkylen- und bzw. oder Polyoxyäthylenoxyd-Einheiten. Am empfehlenswertesten sind polyäthoxylierte Fettsäuren und Ester, wie z.B. äthoxylierte Ölsäure und Polyoxyäthylen/ Polyoxypropylen-Blockmischpolymerisate. Solche besonders empfehlenswerten Materialien scheinen auch die Farbstoffausbeute bei dem neuen Verfahren zu erhöhen.
Um eine gute Emulgierung oder Dispergierung der Nitrilverbindungen zu erzielen, kann es sich als empfehlenswert herausstellen, zunächst eine Lösung derselben zusammen mit dem Emulgiermittel in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie einem Alkohol, vorzugsweise Isopropanol, oder in einem Glykol zu bilden und dann diese Lösung mit der wäßrigen Lauge zu vermischen, in der die Nitrilverbindung zur Anwendung gebracht werden soll.
Die Menge der Nitrilverbindung, die verwendet wird, kann schwanken Je nach der Konzentration des Farbstoffes, der Färbetemperatur und der Natur der Fasern und der anderen Bestandteile des Färbebades. Im allgemeinen können 2 bis 200 g oder 2 bis 100 g, für gewöhnlich 3 bis 60 g, vorzugsweise 4 bis 50 g, z.B. 5 bis 40 g, der Nitrilverbindung in jedem Liter der Färbeflotte anwesend sein.
Die Menge des verwendeten kationischen Farbstoffes schwankt je nach den bekannten Grundregeln des Färbens der betroffenen bestimmten Fasern. Die Konzentration des verwendeten Farbstoffes hängt in erster Linie ab von der Farbtiefe, in der die Fasern gefärbt werden sollen. Die Menge der vorhand-enen Nitrilverbindung beeinflußt gleichfalls die Farbtiefe, da sie auch als "Carrier" für kationische Farbstoffe wirkt.
Durch zweckentsprechende Einstellung der beiden Variablen der Nitrilverbindungen und der Farbstoffkonzentration kann jede gewünschte Farbtiefe beim Färben erreicht werden.
Die Erfindung soll nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert werden.
Beispiel 1 Ein Färbebad wurde für eine Anwendung im Flottenverhältnis von 40 : 1 bei 600C angesetzt, und hierzu wurde eine Farbstofflösung folgender Zusammensetzung verwendet: 5 % Farbstoff 5 % wasserfreies Natriumsulfat 10 g/l emulgiertes Benzyloxypropionitril.
Die Benzyloxypropionitrillösung wurde wie folgt zubereitet: 90 Gewichtsteile Benzyloxypropionitril, 8 Gewichtsteile einer äthoxylierten Öl säure mit einem Molekulargewicht von annähernd 400, 2 Gewichtsteile eines Cetyl/Stearylalkohol-(20) äthoxylates.
Das PH des Bades wurde mittels 80 %iger Essigsäure auf 4,5 eingestellt. Mit dem Material "Dynel", einer Modacrylfaser, die von der Union Carbide Company hergestellt wird (bei dem Ausdruck "Dynel" handelt es sich um ein eingetragenes Warenzeichen), wurde in die Färbeflotte eingegangen, die Temperatur wurde innerhalb von 10 Minuten auf 680C erhöht und auf dieser Höhe 1 Stunde lang gehalten. Danach wurde das Produkt gespült und getrocknet. Es war keine Nachbehandlung zur Wiederherstellung des Glanzes erforderlich.
Es kamen drei Farbstoffe zur Anwendung: (a) Astrazone Golden Yellow GL (Hersteller: Bayer AG); Colour index "Basic Yellow 28".
(b) Basacryl Red GL (Hersteller: BASF AG); Colour index"Basic Red 29".
(c) Basacryl Blue GL (Hersteller: BASF AG); Colour index Basic Blue 54".
Mit allen drei Farbstoffen wurde eine vollständige Erschöpfung bzw. ein völliges Ausziehen des Färbebades erzielt.
Falls kein Additiv vorhanden war, war nur eine sehr geringe Erschöpfung des Färbebades (annähernd 50 %) zu erreichen.
Beispiel 2 Die Färbeflotte wurde für eine Anwendung im Flottenverhältnis von 15 : 1 bei 600C angesetzt, und hierzu wurde von folgender Zusammensetzung ausgegangen: 2 ffi Farbstoff 5 % wasserfreies Natriumsulfat 10 g/l emulgiertes Benzyloxypropionitril.
Die Benzyloxypropionitrillösung wurde aus folgenden Bestandteilen zubereitet: 82 Gew.-Teile BPN; 8 Gew.-Teile einer äthoxylierten Ölsäure mit einem Molekulargewicht von etwa 400; 8 Gew.-Teile eines Polyäthylenoxyd/Polypropylenoxyd-Blockmischpolymerisates mit einem Molekulargewicht von annähernd 8 300; 2 Gew.-Teile eines Cetyl/Stearylalkohol-(20)-äthoxylats.
Das pH der Flotte wurde mittels 80 zeiger Essigsäure auf 4,5 eingestellt. Es wurde mit einer "Teklan"-Faser in das Färbebad eingegangen, die Temperatur innerhalb von 0 15 Minuten auf 75 C erhöht und auf dieser Höhe 1 Stunde lang gehalten. Danach wurden die Fasern gespült und getrocknet. Es war keine Nachbehandlung zur Wiederherstellung des Glanzes erforderlich.
Es wurden die drei folgenden Farbstoffe verwendet: (1) Maxilon Yellow 2RL (Ciba-Geigy AG); Colour Index Basic Yellow 19"; (2) Maxilon Red GRL (Ciba-Geigy AG); Colour Index Basic Red 46"; (3) Maxilon Blue GRL (Ciba-Geigy AG); Colour Index "Basic Blue 41".
Der Erschöpfungsgrad bzw. Ausziehgrad des Färbebades betrug 80 bis 85 %, während er bei Abwesenheit des Benzyloxypropionitrils vergleichsweise nur 10 bis 15 ß betrug. "Teklan" ist ein eingetragenes Warenzeichen für eine Modacrylfaser, die von der Courtauld Company hergestellt wird.
Beispiel 5 Es wurde das Verfahren des Beispiels 2 wiederholt mit der Abänderung, daß 10 g/Liter eines emulgierten Cyclohexyloxypropionitrils verwendet wurden, wobei von folgender Zusammensetzung ausgegangen wurde: 82 Gew.-Teile Cyclohexyloxypropionitril; 8 Gew.-Teile einer äthoxylierten Ölsäure mit einem Molekulargewicht von annähernd 400; 10 Gew.-Teile eines Polyäthylenoxyd/Polypropylenoxyd-Blockmischpolymerisats mit einem Molekular gewicht von annähernd 8000.
Die Erschöpfung des Färbebades, die erreicht wurde, betrug 50 % bei Anwesenheit des Cyclohexyloxypropionitrils, während sie beim Fehlen dieses Nitrils nur 10 bis 15 % betrug.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Färben von Modacrylfasern, die Mischpolymerisate-von Acrylnitril mit Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylfluorid, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylpyridin, Vinylimidazol, Vinylalkohol, Acrylsäure-oder Methacrylsäureestern, 2-halogen- oder 2-alkoxysubstituierten Acrylnitrilen oder Acrylsäureamiden oder mit Gemischen irgendwelcher Vertreter der eben genannten Monomeren darstellen, wobei der Acrylnitril-Anteil in diesen Mischpolymerisaten zwischen 55 und 85 Gew.-liegt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß man die Fasergemische mit einem Farbstoff in Gegenwart einer Nitrilverbindung der allgemeinen Formel R(CH2)nO(CH2)mCN behandelt, in der R eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe, eine lineare oder verzweigtkettige, substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte oder unsubstituierte cycloaliphatische Gruppe darstellt und n und m die gleiche oder eine unterschiedliche Bedeutung haben, wobei n eine Zahl im Wert von 0 bis 5 und m eine Zahl im Wert von 1 bis 5 darstellt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein Farbstoff vom Typ der kationischen Farbstoffe ist.

5. Verfahren gemäß jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Färben bei einer Temperatur von 55 bis 75 0C durchgeführt wird.

4. Verfahren gemäß jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Additiv verwendete Nitrilverbindung der angegebenen Formel mit der Maßgabe entspricht, daß das Symbol m gleich 2 ist.

5. Ver-fahren gemäß-Jedem jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrilverbindung aus Benzylbxypropionitril besteht.

6. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 1 Es 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrilverbindung aus Cyclohexyloxypropionitril besteht.

7. Verfahren gemäß jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrilverbindung in Form einer Emulsion anwesend ist.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Emulgiermittel eine äthoxylierte Fettsäure verwendet wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Emulgiermittel äthoxylierte Öl säure verwendet wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Emugiemittel ein Polyoxyäthylen/Polyoxypropylen-Blockmischpolymerisat verwendet wird.

11. Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst eine Lösung der Nitrilverbindung und des Emulgiermittels in einem organischen Lösungsmittel bildet und anschließend die Lösung der Färbeflotte zusetzt.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel aus Isopropanol besteht.

15. Verfahren gemäß jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 200 g der Nitrilverbindung pro Liter Färbeflotte verwendet werden.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 40 g der Nitrilverbindung pro Liter Färbeflotte verwendet werden.

15. Als Zusatz zu einer Färbeflotte bestimmtes Stoffgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Nitrilverbindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, und entweder einer äthoxylierten Fettsäure oder einem Polyoxyäthylen/Polyoxypropylen-Blockmischpolymerisat als Emulgiermittel besteht.

16. Gemisch gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es in Lösung in einem organischen Lösungsmittel vorliegt.

17. Gemisch gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel aus Isopropanol besteht.

18. Gemisch gemäß jedem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäure aus Ölsäure besteht.

19. Gemisch gemäß jedem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrilverbindung aus Benzyloxypropionitril besteht.

20. Gemisch gemäß jedem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrilverbindung aus Cyclohexyloxypropionitril besteht.