DE2649551C3

DE2649551C3 - Stabile Farbstofflösung

Info

Publication number: DE2649551C3
Application number: DE2649551A
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. Wuerenlingen Haeberli (Schweiz); Roger Dr. Huningue Lacroix (Frankreich)
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1979-07-19
Also published as: DE2649551A1; GB1559520A; DE2649551B2; CH618729A5; US4073615A

Description

Viele Farbstoffe kommen gewöhnlich als getrocknete Färben im Färbebad gelöst oder dispergiert werden müssen. Diese Anwendungsform hat jedoch erhebliche Nachteile. 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

ίο 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 Kiotzflotte bzw. einer Druckpaste in eine ausreichende Feinverteilung zu bringen, erhält man unruhige und schipprige Färbungen bzw. Drucke.

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 DE-OS 23 35 512 eine Farbstofflösung bekannt die mindestens einen sulfonsäuregruppenhaltigen Azo- oder Nitrofarbstoff oder einen Anthrachinonfarbstoff gelöst in einem mit Wasser in jedem Verhältnis mischbaren Lösungsmittelgemisch, bestehend aus

so einem aprotischen Lösungsmittel, einem Glykol und gegebenenfalls Wasser, enthält.

Es wurde nun gefunden, daß bei der Verwendung von N-Cyclohexylpyrrolidon als aprotisches Lösungsmittel dieses allein und nicht unbedingt in Kombination mit

r> 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. Die Erfindung betrifft somit eine stabile Farbstofflö-

4i) sung, die 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

'" davon sowie gegebenenfalls noch wasserlöslichen, eigenschaftsverbessernden Zusätzen

besteht.
Überraschenderweise wird durch die Anwendung

y, von N-Cyclohexylpyrrolidon die Verdünnbarkeit 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 Teppich-

M) färberei verwenden kann. Eine besonders bevorzugte Farbstofflösung setzt sich zusammen aus:

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

e,s stoffes;

b) 20 bis 30 Gewichtsprozent N-Cyclohexylpyrrolidon;

und feingemahlene Pulver in den Handel, die zum c) 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Wasser und

d) 30 bis 50 Gewichtsprozent eines Glykols oder Glykoläthers.

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 temperaturstabil von -20° C bis +50⁰C

Die sauren, insbesondere sulfonsäuregruppenhaltigen Azo-, Nitro- und Anthrachinonfarbstoffe können in ι ο 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 korn- is men ζ. B. Disazofarbstoffe, vor allem aber Monoazofarbstoffe in Betracht, die z. B. der Benzol-azo-benzol-, Benzol-azo-naphthalin-, Napthalin-azo-naphthalin-, Benzol-azo-pyrazolon-, Benzol-azo-aminopyrazol-, Benzol-azo-acetessigsäureamid-, Benzol-azobenzolazobenzol-, Benzol-azo-naphthalin-azo-benzol- oder Benzol-azo-benzol-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. jo

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:

Äthylenglykol, 1,2-Propylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol und Tetraäthylenglykol,2-Methylpentandiol-3,4, Äthylenglykolmonomethyl-, äthyl- oder

n-butyläther, Diäthylenglykolmonomethyl-, -äthyl-

oder -butyläther, 4 >

Diäthylenglykolmonoäthylätheracetat, Triäthylenglykolmonobutyläther, Tetraäthylenglykoldimethyläther, Dipropylenglykol, Glycerin, Glycerin-1,3-diäthyläther oder Thiodiglykol. ^r>o

Von den genannten Glykolen oder Glykoläthern, die auch in Mischung miteinander oder untereinander eingesetzt werden, werden Tetraäthylenglykol, Diäthylenglykolmonomethyläther und Tetraäthylenglykoldi- methyläther bevorzugt verwendet.

Den erfindungsgemäßen Farbstofflösungen können ferner wasserlösliche eigenschaftsverbessernde Zusätze, wie Schaumverhütungsmittel oder Dispergiermittel, zugesetzt werden. eo

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 Glykoläther, bei einer Temperatur von etwa 20 bis 6O⁰C 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, wie z.B. anorganischen Salzen, Verunreinigungen usw., erhält man die homogene erfindungsgemäße Farbstofflösung.

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 der erfindungsgemäßen Farbstofflösung in die Flotte kann sogar bei Raumtemperatur ohne Gefahr von Klumpenbildung erfolgen. Bei Farbstoffpräparaten 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 erfindungsgemäße Farbstofflösung muß vor deren weiteren Verwendung noch mit Wasser etwa im Verhältnis 1 :10 bis 1 :50, d.h. 1 Teil Farbstofflösung und 10 bis 50 Teile Wasser, verdünnt werden.

Verwendung findet eine derartige Farbstoflösung 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 außerordentlich. 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 Farbstofflösung 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 Farbstofflösung verwendbar zur Herstellung von Tinten bzw. Drucktinten für Anzeigeinstrumente, Stempelkissen und Schreibmaschinenfarbbänder

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 Farbstoffpulvers der Formel

SO, Nu 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 vcm 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.

Beispiel 2

31 Teile des trockenen salzhaltigen Farbstoffes der Formel

NH,

werden bei Raumtemperatur in eine Mischung von 20 Teilen N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon und 49 Teilen Diäthylenglykolmonomethyläther 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.

Beispiel 3 25 Teile des salzhaltigen Farbstoffpulvers der Formel

CH₃

NH-CH

OCH₃ Teile N-Cyclohexyl^-pyrrolidon aufgelöst Das Gemisch wird während einer Stunde weitergerührt und durch Filtration vom ungelösten (Salz) abgetrennt Die erhaltene Lösung ist lagerstabil und, sofern mit Wasser verdünnt, haltbar.

Beispiel 5 Teile des salzhaltigen Farbstoffpulvers der Formel

werden durch Rühren in einer Mischung von 10 Teilen Wasser, 25 Teilen N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon und 40 Teilen Tetraäthylenglykol bei Raumtemperatur aufgelöst. Das Gemisch wird während einer Stunde weitergerührt 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 NnO₃S

N= N

N=N

OCH.,

OCH₃

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

Vergleichsversuche

1 Konstitution des Farbstoffes

Das Farbstoffsalz gemäß vorliegender Anmeldung der Formel

CH₃

=/- SO₃Na OCH₃

II Versuchsverfahren (1) Zusammensetzung gemäß vorliegender Anmeldung (nach Beispiel 4)

1. 25 g des Farbstoffes

2. 75 g N-Cyclohexyl-pyrrolidon

gemäß der DE-OS 23 35 512 (nach Beispiel 3) angepaßt an vorliegende Anmeldung

1. 25 g des Farbstoffes

2. 30 g N-Methylpyrrolidon

3. 45 g Tetraäthylenglykol

1. 25 g des Farbstoffes

2. 30 g N-Cyclohexylpyrrolidon

3. 45 g Tetraäthylenglykol

gemäß der DE-OS 23 35 512 angepaßt an vorliegende Anmeldung

1. 25 g des Farbstoffes

2. 75 g N-Methylpyrrolidon

(2) Herstellungsverfahren

Man trägt das Farbstoffpulver durch Rühren bei 70°C in das Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch ein. Das Gemisch wird während einer Stunde weitergerührt. Das erhaltene Gemisch wird 4 Tage stehengelassen und dann durch Filtration vom ungelösten (Salz) abgetrennt.

• )a<! erhaltene Produkt wird dann noch 2 Wochen bei Raumtemperatur gelagert

IH Ergebnis

Bei der Zusammensetzung A* gemäß vorliegender Anmeldung wurde eine echte Lösung erhalten, die auch nach zwei Wochen unverändert blieb.

Bei der Zusammensetzung B gemäß Beispiel 3 der DE-OS 23 35 512 jedoch unter Verwendung des gleichen Farbstoffes wie in der Zusammensetzung A* erhielt man ebenfalls eine echte Lösung, die auch nacl zwei Wochen unverändert blieb.

Bei der Zusammensetzung C gemäß Beispiel 3 dei DE-OS 23 35 512, welche an vorliegende Anmeldung

ι dadurch angepaßt wurde, daß man denselben Farbstof und Tetraäthylenglykol anstelle von Diäthylenglykol monomethyläther verwendete, erhielt man nach dei Filterung ebenfalls eine echte Lösung, die jedoch nur ca 70% der Farbstärke der Zusammensetzung A* aufweist

ίο da eine beträchtliche Menge Farbstoff auf dem Filtei zurückblieb.

Bei der Zusammensetzung D gemäß der DE-Oi 23 35 512, welche an vorliegende Anmeldung daduret angepaßt wurde, daß man N-Methylpyrrolidon anstellt

ι ι von N-Cyclohexylpyrrolidon und kein zweites Lösungs mittel verwendete, erhielt man viel Niederschlag, so dat fast die ganze Menge des Farbstoffes auf dem Filtei zurückblieb.

Claims

Patentansprüche:

1. Stabile, an Farbstoff hochkonzentrierte, mit Wasser in jedem Verhä'tnis mischbare Farbstofflösung, dadurch gekennzeichnet, daß sie 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 davon sowie gegebenenfalls noch wasserlöslichen, eigenschaftsverbessernden Zusätzen

besteht

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 Athrachinonfarbstoff einen 1 - Amino-4-arylaminoanthrachinonfarbstoff enthält

4. Farbstofflösung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Glykol Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol oder Tetraäthylenglykol, oder als Glykoläther Äthylenglykolmonomethyläther, Äthylenglykolmonoäthyläther, Diäthylenglykolmonomethyläther, Diäthylenglykolmonoäthyläther, Diäthylenglykolmono-nbutyläther oder Tetraäthylenglykoldimethyläther enthält.

5. Farbstofflösung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus

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 Glykoläthers sowie gegebenenfalls noch wasserlöslichen, eigenschaftsverbessernden Zusätzen

besteht.

6. Verfahren zur Herstellung einer Farbstofflösung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen sauren Azo-, Nitro- oder Anthrachinon-Farbstoff, 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 aus stickstoffhaltigen organischen Fasern, insbesondere Polyamidteppichen.