DE2649551A1

DE2649551A1 - Stabile farbstoffloesung

Info

Publication number: DE2649551A1
Application number: DE19762649551
Authority: DE
Inventors: Roland Dr Haeberli; Roger Dr Lacroix
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-18
Also published as: US4073615A; DE2649551C3; CH618729A5; DE2649551B2; GB1559520A

Description

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ANWALTSAKTE 27 551 2 9. OKT. 1976

Stabile Farbstofflösung

Die Erfindung betrifft eine stabile Farbstofflösung von sauren Farbstoffen, die mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar ist, Verfahren zur Herstellung dieser Färbstofflösung, sowie die Verwendung dieser zur Bereitung von Färbebädern und Druckpasten für das Färben und Bedrucken von insbesondere Textilmaterialien.

Viele Farbstoffe kommen gewöhnlich als getrocknete und feingemahlene Pulver in den Handel, die zum Färben im Färbebad gelöst oder dispergiert werden müssen. Diese Anwendungsform hat jedoch erhebliche Kachteile. Abgesehen von der unangenehmen, durch Abwägen, Um- oder Einfüllen der intensiv gefärbten Farbstoffpulver bedingten Staubentwicklung und der Gefahr des Zusammenbackens der feingemahlenen Farbstoffpulver infolge unsachgemässer Lagerung durch Einwirkung von Feuchtigkeit oder Wärme, bereiten das Auflösen oder das Dispergieren der Pulver im Färbebad ernsthafte Schwierigkeiten, da die Farbstoffe meistens nur ungenügend in Wasser löslich sind, besonders wenn hohe Farbstoffkonzentrationen benötigt werden, wie sie z.B. beim kontinuierlichen Färben oder beim Druck erforderlich sind. Sofern es nicht gelingt, die ungelöst gebliebenen Farbstoffanteile einer Klotzflotte bzw. einer Druckpaste in eine ausreichende Feinverteilung zu bringen, erhält man unruhige und schipprige Färbungen bzw. Drucke.

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Es wurde daher schon vorgeschlagen, Farbstoffe, u.a. auch saure, in Form konzentrierter Lösungen zu verwenden. Hierdurch können gewisse Nachteile, wie z.B. Stauberzeugung und Lösungsschwierigkeiten, vermieden werden, die bei der Verwendung von Farbstoffpulvern auftreten.

So ist aus der DOS 2.335.512 eine Färbstofflösung bekannt, die mindestens einen sulfonsäuregruppenhaltigen Azo-" oder Nitrofarbstoff oder einen Anthrachinonfarbstoff gelöst in einem mit Wasser in jedem Verhältnis mischbaren Lösungsmittelgemisch, bestehend aus einem aprotischen Lösungsmittel, einem Glykol und gegebenenfalls Wasser, enthält.

-Es wurde nun gefunden, dass bei der Verwendung von N-Cyclohexylpyrrolidon als aprotisches Lösungsmittel einerseits dieses allein und nicht unbedingt in Kombination mit einem Glykol als Lösungsmittel verwendet werden kann und andererseits, dass im Falle von anderen gegenwärtigen organischen Lösungsmitteln diese wenigstens teilweise durch Wasser ersetzt werden können.

Ueberraschenderweise wird durch die Anwendung von N-Cyclohexylpyrrolidon die Verdlinnbarkeit der Farbstofflösung mit Wasser verbessert und ebenso ist die verdünnte Lösung - auch im sauren pH-Bereich - stabiler. Das hat zur Folge, dass man eine derartige Lösung insbesondere in der kontinuierlichen Teppichfärberei verwenden kann.

Die Erfindung betrifft somit eine Farbstofflösung, die im wesentlichen besteht aus:

a) 20 bis 40 Gewichtsprozent mindestens eines sauren, insbesondere sulfonsäuregruppenhaltigen Azo-, Nitro- oder Anthrachinonfarbstoffes;

b) 20 bis 80 Gewichtsprozent N-Cyclohexylpyrrolidon;

c) gegebenenfalls 0,1 bis 20 Gewichtsprozent Wasser, und

d) gegebenenfalls 0,1 bis 50 Gewichtsprozent eines Glykols oder Glykoläthers oder einer Mischung.

Eine besonders bevorzugte Farbstofflösung setzt sich zusammen aus:

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a) 25 bis 35 Gewichtsprozent eines sulfonsäuregruppenhaltigen Azo-, Nitro- oder Anthrachinonfarbstoffes;

b) 20 bis 30 Gewichtsprozent N-Cyclohexylpyrrolidon;

c) 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Wasser und

d) 30 bis 50 Gewichtsprozent eines Glykols oder Glykolathers. Die erfindungsgemässen Farbstofflösungen sind dünnflüssig,

weisen einen pH-Wert von etwa 6 bis 8 auf, sind hochkonzentriert an Farbstoff, mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar, lagerstabil über 3 bis 4 Monate und temperatürstabil von -20⁰C bis +50⁰G.

Die sauren, insbesondere sulfonsäuregruppenhaltigen Azo-, Nitro- und Anthrachinonfarbstoffe können in Form der freien Sulfosäure, vorteilhaft jedoch in Form ihrer Metallsalze, z.B. Natrium-, Kalium- oder Magnesiumsalze, erfindungsgemäss in der Farbstofflösung vorhanden sein.

Als sulfonsäuregruppenhaltige Azofarbstoffe kommen z.B. Disazofarbstoffe, vor allem aber Monoazofarbstoffe in Betracht, die z.B. der Benzol-azo-benzol-, Benzol-azo-naphthalin-, Naphthalin-azo-naphthalin-, Benzol-azo-pyrazolon-, Benzol-azoaminopyrazol-, Benzol-azo-acetessigsäureamid-, Benzol-azobenzolazobenzol-, Benzol-azo-naphthalin-azo-benzol- oder Benzol-azobenzol-azo-naphthalin-Reihe angehören, und noch weitere Substituenten, wie Amino-, Hydroxy-, Alkylsulfonyl-, Arylsulfonyl-, Alkyl- oder Alkoxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Halogenatome, wie Chlor, Brom oder Fluor, oder Nitrogruppen, enthalten können.

Als saure Nitrofarbstoffe seien vor allem Nitrophenylamin-Verbindungen erwähnt, die noch weitere Substituenten, z.B. Aminogruppen, enthalten können.

Die Anthrachinonfarbstoffe können koloristisch gesehen den verschiedensten Klassen angehören. Chemisch gesehen sind besonders die l-Amino-4-arylamino-anthrachinone interessant.

Als erfindungsgemäss gegebenenfalls verwendbare Glykole oder Glykoläther kommen solche in Betracht, die mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar sind. Beispielsweise seien genannt:

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AethylenglykoL, 1,2-Propylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol und Tetraäthylenglykol, 2-Methylpentandiol-3,4, Aethylenglykclraonomethyl-j -äthyl-, oder n-butylather, Diäthylenglykolmonomethyl-, -äthyl- oder -butyläther, Diäthylenglykolmonoäthylätheracetat, Triäthylenglykolmonobutyläther, Tetraäthylenglykoldimethyläther, Dipropylenglykol, Glycerin, Glycerin-1,3-diäthyläther oder Thiodiglykol.

Von den genannten Glykolen oder Glykoläthern, die auch in Mischung miteinander oder untereinander eingesetzt werden, werden Tetraäthylenglykol, Diäthylenglykolmonomethyiäther und Tetraäthylenglykoldimethyläther bevorzugt verwendet.

Den erfindungsgemässen Farbstofflösungen können ferner wasserlösliche eigenschaftsverbessernde Zusätze, wie "Schaumverhütungsmittel oder Dispergatoren, zugesetzt werden.

Man erhält die erfindungsgemässen Farbstofflösungen, indem man den handelsüblichen oder reinen, definitionsgemässen Farbstoff, vorzugsweise in getrockneter- Pulverform in N-Cyclohexylpyrrolidon, gegebenenfalls in Gegenwart von Wasser und/oder einem Glykol oder Glykolather, bei einer Temperatur von etwa 20 bis 60⁰C vermischt und homogen verrührt. Die Lösungstemperatur und -zeit hängen vom verwendeten Farbstoff und den Lösungsmitteln ab. Beide Daten lassen sich leicht durch Vorversuche ermitteln.

Nötigenfalls nach Abfiltrieren der unlöslichen Anteile, v?ie z.B. anorganischen Salzen, Verunreinigungen usw., erhält man die homogene erfindungsgemässe Färbstofflösung.

Durch das Vorhandensein einer Lösung wird die bei Dispersionen oft vorhandene Gefahr der Ausflockung und Sedimentation vermieden.

Die erfindungsgemässe Farbstofflösung ist ohne Ausfällung des Farbstoffes in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar und lässt sich leicht volumetrisch dosieren, unabhängig davon, ob man sie mit Wasser verdünnt oder in Wasser eingiesst. Das Eintragen

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- Sr-

der erfindungsgemässen Farbstoffl'dsung in die Flotte kann sogar bei Raumtemperatur ohne Gefahr von Klumpenbildung erfolgen. Bei Farbstoffprä'paraten in Pulverform muss dagegen oft vor Zugabe des Farbstoffes zum Färbebad eine Stammlösung bei erhöhter Temperatur in Wasser zubereitet werden, damit* sich die Farbstoffe im Färbebad vollständig lösen bzw. verteilen.

Die erf indungsgem'a'sse Farbstoff lösung muss vor deren weiteren Verwendung noch mit Wasser etwa im Verhältnis 1:10 bis 1:50, d.h. 1 Teil Färbstofflösung und 10 bis 50 Teile Wasser, verdünnt werden.

Verwendung findet eine derartige Färbstofflösung vor allem zur Bereitung eines Färbebades oder auch vor dem Verdünnen mit Wasser und nach Zusatz von geeigneten Verdickungsmitteln auch zur Bereitung von wässerigen, organisch-wässerigen oder reinen organischen Drucktinten.

In der Kontinuefärberei erleichtert die Verwendung von hochkonzentrierten Farbstofflösungen das Ansetzen von Klotzflotten aus serordentlich. Besonders wünschenswert ist dabei, dass diese Klotzflotten stabil sind, welche Eigenschaft die erfindungsgemässe Farbstofflösung nach Verdünnung mit Wasser erfüllt. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn beispielsweise Bodenbeläge aus Polyamidfasermaterial, wie Tuftingteppiche oder Nadelfilzteppiche, in grossen Metragen kontinuierlich gefärbt werden und dafür pro Partie mehrere Kubikmeter Klotzflotte erforderlich sind.

Somit eignet sich die erfindungsgemässe Färb s to ff I'd sung vor allem in der kontinuierlichen Teppichfärberei. Sie ist aber auch für andere Zwecke verwendbar, wie z.B. zur Herstellung von Färbebädern für das kontinuierliche und diskontinuierliche Verfahren anwendbar auf Textilmaterialien, die mit sauren Farbstoffen anfärbbar sind. Ferner ist eine derartige Farbstofflb'sung verwendbar zur Herstellung von Tinten bzw. Drucktinten für Anzeigeinstrumente, Stempelkissen und Schreibmäschinenfarbbänder.

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In den nachfolgenden Beispielen, welche die Erfindung veranschaulichen aber nicht darauf limitieren, bedeuten die Teile, sofern nichts anderes angegeben wird, Gewichtsteile und die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1

Durch Eintragen von 35 Teilen des salzhaltigen Farbstoffptxlvers der Formel

SO₃Ka

in eine Mischung von 25 Teilen N-Cyclohexylpyrrolidon, 10 Teilen Wasser und 30 Teilen Tetraäthylenglykoldimethyläther bei 60° unter Rühren erhält man eine lagerstabile Lösung.

Die Lösung wird sodann während einer Stunde bei Raumtemperatur weitergerührt und vom verbleibenden Rückstand abfiltriert. Aus der so erhaltenen Lösung kristallisiert selbst nach 3 Monaten bei Temperaturen von -20, 25 und 50° der Farbstoff nicht aus. Wird die Farbstofflösung in Wasser gegossen, so erfolgt augenblicklich eine homogene Verteilung.

Die koloristischen Eigenschaften der Lösung sind besser als diejenigen des entsprechenden standardisierten Farbstoff-Pulvertyps.

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Beispiel 2

31 Teile des trockenen salzhaltigen Farbstoffes der Formel

SO₃Na

werden bei Raumtemperatur in eine Mischung von 20 Teilen N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon und 49 Teilen Diäthylenglykolmonoraethylä'ther eingetragen. Die Mischung wird während einer Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Der Farbstoff geht in Lösung und wird anschliessend filtriert. Bei der Filtration bleibt praktisch kein Rückstand auf dem Filter. Die erhaltene Lösung ist dünnflüssig, lagerstabil, mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar und zeichnet sich in ihrer verdünnten Form durch eine besonders gute Lagerstabilität aus. Sie eignet sich sehr gut in der kontinuierlichen Teppichfärberei.

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Beispiel 3

25 Teile des salzhaltigen Farbstoffpulvers der Formel

O HN-CH ^J
^CH₃

SO₃Na

•werden durch Rlihren in einer Mischung von 10 Teilen Wasser, Teilen N-Cyclohexyi-2-pyrrolidon und 40 Teilen Tetraäthylen-· glykol bei Raumtemperatur aufgelöst. Das Gemisch V7ird während einer Stunde weitergeriihrt und durch Filtration vom
ungelösten (Salz) abgetrennt. Die erhaltene Lösung ist lagerstabil und, sofern mit Wasser verdünnt, haltbar.

Beispiel 4

25 Teile des salzhaltigen Farbstoffpulvers gemäss
Beispiel 3 werden durch Rühren bei Raumtemperatur in 75 Teile N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon aufgelöst» Das Gemisch wird während einer Stunde weitergerlihrt und durch Filtration vom ungelösten (Salz) abgetrennt. Die erhaltene Lösung ist lagerstabil und,
sofern mit Wasser verdünnt, haltbar.

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Beispiel 5

28 Teile des salzhaltigen Färbstoffpulvers der Formel

NaO₃S

vjerden durch Rühren in einer Mischung von 10 Teilen Wasser, 20 Teilen N-Cyclohexylpyrrolidon und 42 Teilen Tetraäthylenglykol bei einer Temperatur von etv?a 40 bis 50° aufgelöst. Das Gemisch wird V7ährend einer Stunde weitergerührt und durch Filtration vom ungelösten (Salz) abgetrennt. Die erhaltene Lösung ist lagerstabil und, sofern mit Wasser verdünnt, haltbar.

N = Ν—-V \—N - N-/ V-OCH

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Claims

Patentansprüche

1. Stabile, an Farbstoff hochkonzentrierte, mit Wasser in jedem Verhältnis mischbare Farbstofflösung, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:

b) 20 bis 80 Gewichtsprozent N-Cyclohexylpyrrolidon;

c) gegebenenfalls 0,1 bis 20 Gewichtsprozent Wasser und

d) gegebenenfalls 0,1 bis 50 Gewichtsprozent eines Glykols oder Glykoläthers oder eine Mischung,' sowie gegebenenfalls noch weitere Zusätze.

2. Farbstofflösung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen monosulfonsäuregruppenhaltigen Monoazo- oder Nitrofarbstoff enthält.

3. Farbstofflösung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Anthrachinonfarbstoff einen l-Amino-4-arylaminoanthrachinonfarbstoff enthält.

4. Farbstofflösung gemäss den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Glykol Aethylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol oder ■ Tetraäthyleng'lykol, oder als Glykolather Aethylenglykolmonomethylather, Aethylenglykolmonoäthyläther, Diäthylenglykolmonomethylather, Diäthylenglykolmonoäthyläther, Diäthylenglykolmono-n-but}'lather oder Tetraäthylenglykoldimethylather enthält.

5. Farbstofflösung gemäss der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:

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ORIGINAL INSPECTED

b) 20 bis 30 Gewichtsprozent N-Cyclohexylpyrrolidon,

c) 0,1 bis lO Gewichtsprozent Wasser und

d) 30 bis 50 Gewichtsprozent eines Glykols oder Glykoläthers.

6. Verfahren zur Herstellung einer Farbstofflösung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen sauren Azo-, Nitro- oder Anthrachinon-Färbstoff, vorzugsweise in getrockneter Pulverform, in N-Cyclohexylpyrrolidon, gegebenenfalls in Gegenwart von Wasser und Glykol oder Glykoläther, bei einer Temperatur von etwa 20 bis 60⁰C miteinander vermischt und homogen verrührt.

7. Verwendung der Farbstofflösung gemäss Anspruch 1 zur Bereitung eines Färbebades oder einer Drucktinte für das Färben oder Bedrucken von Textilmaterial, insbesondere aus stickstoffhaltigen organischen Fasern, besonders Polyamidteppichen.

8. Das gemäss Anspruch 7 gefärbte bzw. bedruckte Textilmaterial ,

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