DE2510480B1

DE2510480B1 - Verfahren zum kontinuierlichen faerben und bedrucken von textilmaterialien aus polyacrylnitrilfasern

Info

Publication number: DE2510480B1
Application number: DE19752510480
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Eltz Hans-Ulr Der
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1976-06-10
Also published as: IT1054975B; FR2303894B1; DE2510480C2; FR2303894A1; BE837904A

Description

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Das Färben von Polyacrylnitrilfasermaterial mit kationischen Farbstoffen nach dem Ausziehverfahren ist bekannt, ebenso wie für den gleichen Zweck ein Druckprozeß oder andere kontinuierliche Applikationstechnik für die Farbstoffe sowie Fixierung derselben in einer Dämpfoperation bereits vorbeschrieben worden sind. Auch das Färben und Bedrucken von solchen Fasermaterialien mit nichtaffinen, wasserunlöslichen Pigmentfarbstoffen unter Zuhilfenahme vernetzender Bindersysteme ist bekannt. Die in dieser Weise aufgebrachten Pigmentfarbstoffe werden durch das Bindersystem auf der Faser fixiert.

Theoretisch kann man natürlich für die Fixierung von kationischen Farbstoffen auf Polyacrylnitril-Fasern auch ein Thermosol-Verfahren durchführen. In der Praxis wird es jedoch nicht angewendet, weil besonders diese Faserart bei den erforderlichen Fixiertemperaturen stark zum Vergilben und Verhärten neigt. Die Farbausbeute ist wegen der kurzen Fixierzeiten — um eben dieses Vergilben und Verhärten möglichst geringfügig zu halten — viel schlechter, als nach dem allgemein üblichen Ausziehverfahren. Der Farbstoff hat bei diesen kurzen Fixierzeiten keine Zeit mehr, in die Faser einzudiffundieren.

Es wurde nun ein Verfahren zum kontinuierlichen Fixieren kationischer Farbstoffe auf Textilmaterialien aus Polyacrylnitrilfasern gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine wäßrige Dispersion von Acrylsäure, Acrylsäureestern, substituierten oder unsubstituierten Acrylsäureamiden oder Acrylnitril und eine wäßrige Lösung oder Dispersion von kationischen Farbstoffen in Verbindung mit einem Polymerisationskatalysator gleichzeitig oder nacheinander auf das Textilmaterial appliziert und dann die Polymerisation der Monomeren sowie die Farbstoffixierung durch einen thermischen Prozeß bewirkt.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Arbeitsweise können die Nachteile der Thermosoloperation in der oben geschilderten Art nicht auftreten, da die Polymerschicht die Faser schützt und deshalb eine Vergilbung der letzteren nicht verursacht wird. Die für die Polymerisation erforderlichen Temperaturen brauchen bei diesem Färbeverfahren nicht so hoch wie die für eine Thermosolbehandlung bisher vorgeschriebenen zu sein, da eine Polymerisation schon ab 130° C erfolgt. Im allgemeinen wird verfahrensgemäß die Farbstoff-Fixierung zusammen mit der Polymerisation bei Temperaturen von 140 bis 180° C, vorzugsweise 160 bis 170° C, bei Einwirkungszeiten von 60 bis 500 Sekunden vorgenommen. Der Anteil der aufgebrachten Polymerisationsprodukte ist nach dem beanspruchten Verfahren nicht so hoch, als daß dadurch eine Griffbeeinflußung erfolgen würde. Die bedeutend niedrigere Verfahrenstemperatur läßt eine Verhärtung der Polyacrylnitrilfasern selbst nicht so deutlich in Erscheinung treten. Außerdem ist die Farbausbeute verfahrensgemäß sehr gut. Die Brillanz der Farbtöne ist wesentlich besser als ohne die Mitverwendung des Acrylatbinders.

Die Anwendung des neuen Verfahrens ist für die Fixierung basischer Farbstoffe auf Polyacrylnitrilfasern nach dem Thermosol-Verfahren bestimmt. Ein weiteres Argument für die praktische Bedeutung dieses Verfahrens besteht im geringeren Abwasseranfall. Die auf diese Weise hergestellten Färbungen brauchen nur durch einfaches warmes Spülen nachbehandelt werden. Der Waschprozeß und das Seifen entfällt in vielen Fällen, z. B. bei hellen Färbungen.

Das Echtheitsniveau der Verfahrenserzeugnisse entspricht dem sonst üblichen Niveau für Färbungen auf Polyacrylnitrilfasern.

Das Verfahren ist in erster Linie zum Einsatz für textile Flächengebilde aus Polyacrylnitrilfasern sowie für Garn, Kabel und Kammzug aus diesem Material bestimmt. Es wird hiermit ein sehr schnellablaufender kontinuierlicher Färbeprozeß auf Polyacrylnitrilfasern ermöglicht.

Nach diesem Verfahrensprinzip sind folgende Varianten des Thermosolverfahrens möglich:

a) Das textile Material wird auf einem Foulard mit der wäßrigen Zubereitung eines der obengenannten Monomeren und eines Katalysators geklotzt und getrocknet (wahlweise mit oder ohne direkt anschließende Polymerisation der Monomeren). Dann wird die so behandelte Ware mit einer wäßrigen Lösung eines kationischen Farbstoffes aus schwach saurem Milieu überklotzt oder bedruckt sowie getrocknet und daraufhin wird der applizierte Farbstoff, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Polymerisation der Monomeren, durch einen kurzzeitigen thermischen Prozeß (beispielsweise 60 bis 300 Sekunden bei 140 bis 180° C) fixiert.

b) Das textile Material wird auf einem Foulard mit einer kalten wäßrigen Lösung eines kationischen Farbstoffs aus schwach saurem Milieu geklotzt oder bedruckt und getrocknet. Anschließend wird

die so behandelte Ware mit der wäßrigen Zubereitung eines der obengenannten Monomeren und des Katalysators überklotzt und sodann thermosoliert. Die Verfahren a) und b) können auch ohne Trocknen nach dem ersten Klotzprozeß durchgeführt werden.

c) Der kationische Farbstoff, die Monomeren und der Katalysator werden gemeinsam aus einer kalten wäßrigen Flotte auf das textile Material aufgeklotzt oder gedruckt und dann werden — mit oder ohne Zwischentrocknen — sowohl die Polymerisation der Monomeren als auch die Farbstoff-Fixierung durch einen kurzzeitigen thermischen Prozeß (Trockenhitze, beispielsweise 60 bis 300 Sekunden bei 140 bis 180° C) vorgenommen. Die Anwendung von Druckpasten erfolgt unter Einsatz von Verdickungsmitteln, die gegenüber den Farbstoffen beständig sein müssen.

Der Aufwand an Zeit und Energie kann somit verfahrensgemäß auf ein Minimum beschränkt werden. Das gilt besonders für die Variante »Klotzverfahren C«. Das neue Verfahren ist auch für geringwertigeres Fasermaterial wirtschaftlich. Voraussetzung für das Fasermaterial hinsichtlich seiner Brauchbarkeit ist lediglich, daß es in Garn- oder Bahnform (Gewebe, Gewirke, Vliese, Faser- und Kabelscharen o. a.) vorliegt, gleichmäßig benetzbar und für einen Klotz- oder Druckprozeß ausreichend zugfest ist. Eine zu starke Zugbeanspruchung der Ware sollte bei diesem Thermosolverfahren mit Rücksicht auf die Thermoplastizität des Fasermaterials nicht vorgenommen werden. Deshalb kann der Flottenauftrag auch auf andere Weise, z. B. durch Aufsprühen oder Aufschäumen erfolgen und das Material spannungsarm ζ. B. auf Siebbändern oder Siebtrommeln transportiert werden. Im allgemeinen werden bei diesem Verfahren insbesondere im Hinblick auf die einfache Nachbehandlung vorzugsweise Gewebe, Garnscharen, Kabel und Kammzüge eingesetzt.

Als Monomere werden verfahrensgemäß Produkte auf Basis von Acrylsäure selbst, sowie deren Ester, Nitrile, substituierten oder nichtsubstituierten Amiden verwendet. Diese Acrylsäure bzw. Derivate davon werden — je nach dem gewünschten Effekt — allein oder mit anderen Monomeren, wie Vinylester, Styrol, Maleinsäureanhydrid Adipinsäure o.a. in Gegenwart ihrer speziellen, sauer wirkenden Katalysatoren angewendet. Die Monomeren vom Acrylsäurederivat-Typ sind in wäßriger Dispersion nichtionogen. Solche Monomer-Dispersionen sind z. T. bereits als Pigmentbindersysteme im Handel.

Die dabei mitverwendeten Katalysatoren, z. B. auf Basis von Hydrochloriden einfacher Aminoalkanole, sind in der Flotte neutral und wirken erst in der Hitze als Säurespender.

Es war überraschend, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf recht einfache Weise in einem kontinuierlichen Prozeß sehr tiefe und außerordentlich brillante Farbtöne erhalten werden können und daß darüber hinaus bei solchen tiefen Nuancen gute Reibechtheiten resultierten.

Nach dem thermischen Fixieren der Polymerisation erhält man auf der Ware durch das vernetzte Polymerisat eine Verfestigungswirkung, was besonders bei Vliesen von Bedeutung ist.

Als Farbstoffe für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich alle jene wasserlöslichen kationischen Farbstoffe, die — ohne Rücksicht auf ihre chemische Gruppenzugehörigkeit — im Colour Index, 3. Auflage (1971), Bd. 1, als »Basic-Dyes« bezeichnet werden. Auch dispergierbare Farbstoffe mit kationaktivem Verhalten können Verwendung finden (Farbstoffbasen etwa vom Indulin-Typ). Das gleiche gilt für solche Farbstoffpräparationen, die durch Umsetzung kationischer Farbstoffe mit anionischen Produkten hergestellt worden sind und dann in dispergierter Form vorliegen.

Es ist erfindungsgemäß auch möglich, je nach dem angestrebten Charakter des Fertigproduktes, den Farbstoff- oder Monomerflotten noch weitere spezifische Ausrüstungschemikalien, wie beispielsweise Knitterfest-, Hydrophobierungs- oder Flammfestmittel, Antistatika oder ähnliche wirksame Substanzen, zuzusetzen. Diese Produkte müssen jedoch von Fall zu Fall daraufhin geprüft werden, ob sie durch ihre Ionogenität oder andere Eigenschaften keinen nachteiligen Einfluß auf die Polymerisation, die Farbstoff-Fixierung, die Flotten- oder Druckpastenstabilität haben.

Beispiel 1

Ein Gewebe aus Polyacrylnitrilfasern wird auf einem Foulard bei Raumtemperatur und einer Flottenaufnahme von 50% vom Warengewicht mit einer wäßrigen Flotte geklotzt, die je Liter folgendermaßen zubereitet wird.

15 g des Farbstoffs Basic Blue Nr. 1., C.I.-Nr. 42025 werden mit 3 cm³ Essigsäure (60%ig) und 100 cm³ kochendem Wasser gelöst und anschließend mit 600 cm³ kaltem Wasser verdünnt.

Dann werden im getrennten Ansatz 40 g eines Acrylats in Form einer 4O°/oigen wäßrigen Dispersion, aus den Monomeren 12,8 g Äthylacrylat, 1,8 g Methylolacrylamid und 0,8 g Acrylnitril, mit 240 cm³ kaltem Wasser verdünnt, 20 g Aminopropanol-Hydrochlorid zugesetzt. Zum Schluß werden die beiden Flottenanteile vereinigt.

Nach dem Klotzen wird das Textilgut ohne zu trocknen 90 Sekunden bei 170° C mit Trockenhitze behandelt und dann 60 Sekunden bei 90° C mit Wasser ohne Zusätze auf der Breitwaschanlage gespült.

Es resultiert eine brillante blaue Färbung in einer Farbtiefe, wie sie der verwendeten Farbstoffmenge entspricht.

Wenn die Verwendung des Acrylats unterbleibt, ist das Ergebnis bei gleichen thermischen Fixierbedingungen sowohl bezüglich der Farbstoffausbeute, als auch der Brillanz erheblich schlechter.

Beispiel 2

Man verfährt wie in Beispiel 1 angegeben, jedoch unter Verwendung von 20 g/l des Farbstoffs der Formel

CH

Die Einwirkung der Trockenhitze auf die nichtgetrocknete Klotzung erfolgt jedoch nur bei 150° C innerhalb von 90 Sekunden. Es resultiert eine volle Färbung in einem brillanten grünstichigen Gelbton. Brillanz und Ausbeute sind wesentlich höher als ohne Verwendung des Acrylats.

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Beispiel 3
Man verfährt wie in Beispiel 1 angegeben, jedoch unter Verwendung von 20 g/l des Farbstoffs der Formel

CH₃

C-CH₃ CH₃

CH₉-CH,-CN

N
CH₃

Es resultiert eine sehr lebhafte Rotfärbung. Ohne Verwendung des Acrylats ist die Farbstoffausbeute und die Brillanz einschneidend geringer.

Beispiel 4
Wie in Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von 20 g/l des Farbstoffs der Formel

N-N-CH₃

N=N-/~~V-l/

C₉H₅

C₂H₄CN

CH₃OSO₃^

Es resultiert eine volle Bordo-Färbung, die tiefer und brillanter ist als eine solche, die ohne Mitverwendung des Acrylats hergestellt wurde.

Beispiel 5

Wie in Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von 20 g/l des Farbstoffes der Formel

H₃C-N®

C—N—CH,

N=N

C₉H,

C₂H₄-O-OCCH₃

Es resultiert eine lebhafte Scharlachfärbung. Die Farbstoffausbeute und vor allem die Brillanz ist wesentlich besser als bei einer Färbung, die unter sonst gleichen Bedingungen jedoch ohne den Acrylatbinder hergestellt worden ist.

Beispiel 6

Wie in Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von 20 g/l des Farbstoffs der Formel

H
C-N-CH₃

H,C—N®

C₉Hc

C₂H₄CN

CH₃OSO₃ ⁰

Man erhält eine lebhafte Orangefärbung.

Beispiel 7

. Ein Gewebe aus Polyacrylnitrilfasern wird mit einer Druckpaste bedruckt, die je kg enthält 20 g des Farbstoffs Basic Blue Nr. 1, C.I. Nr. 42025, gelöst mit 6 g Essigsäure (60%ig) und 200 g kochendem Wasser, nach Abkühlen eingerührt in 180 g einer 10% igen Stammverdickung einer vollverätherten Hydroxyäthylcellulose, 40 g eines Acrylats, in Form einer 40°/oigen wäßrigen Dispersion aus den Monomeren, 12,8 g Äthylacrylat, 1,8 g Methylacrylamid und 0,8 g Acrylnitril, 20 g Aminopropanol-hydrochlorid (als Katalysator) und 534 g kaltes weiches Wasser.

Das bedruckte Material wird getrocknet und 90 Sekunden bei 170° C mit Trockenhitze behandelt.

Die Nachbehandlung besteht lediglich in einem wäßrigen Spülbad von 90° C ohne Zusätze während 60 Sekunden.

Man erhält einen lebhaften blauen Druck mit guter Reibechtheit, dessen Farbtiefe der aufgewendeten Farbstoffmenge entspricht. Verwendet man eine Druckpaste, die analog zusammengesetzt ist, jedoch die Acrylatdispersion nicht enthält, ist das Ergebnis bei gleichen thermischen Fixierbedingungen sowohl in der Farbstoffausbeute als auch bezüglich der Brillanz des Farbtons wesentlich schlechter.

609 524/467

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Fixieren kationischer Farbstoffe auf Textilmaterialien aus Polyacrylnitrilfasern, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Dispersion von Acrylsäure, Acrylsäureestern, substituierten oder unsubstituierten Acrylsäureamiden oder Acrylnitril und eine wäßrige Lösung oder Dispersion von kationischen Farbstoffen in Verbindung mit einem Polymerisationskatalysator gleichzeitig oder nacheinander auf das Textilmaterial appliziert und dann die Polymerisation der Monomeren sowie die Farbstoffixierung durch einen thermischen Prozeß bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Farbstoffixierung zusammen mit der Polymerisation bei Temperaturen von 140 bis 180° C, vorzugsweise 160 bis 170° C, bei einer Einwirkungszeit von 60 bis 500 Sekunden, vorzugsweise 80 bis 100 Sekunden, vornimmt.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach einer abgeschlossenen Farbstoffixierung erneut die in Anspruch 1 genannten Monomeren appliziert und thermisch fixiert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich zu den in Anspruch 1 genannten Monomeren noch Vinylester, Styrol, Maleinsäureanhydrid oder Adipinsäure einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als kationische Farbstoffe Umsetzungsprodukte von wasserlöslichen kationischen Farbstoffen mit anionischen, diese fällenden Komponenten in Form ihrer Dispersion verwendet.