DE2656407C3

DE2656407C3 - Verfahren zur Herstellung von staubarmen Farbstoff- und optischen Aufhellerpräparaten und deren Verwendung

Info

Publication number: DE2656407C3
Application number: DE2656407A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dr. 7889 Grenzach-Wyhlen Neumann
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1976-12-13
Filing date: 1976-12-13
Publication date: 1981-10-08
Also published as: GB1596988A; FR2373592B1; DE2656407A1; JPS5392839A; FR2373592A1; CH640383B; DE2656407B2; CH640383GA3; US4397652A

Description

Es ist bekannt, daß zum Coupieren von Farbstoffen und optischen Aufhellern Salze und weitere Hilfsmittel zugemischt werden. Durch das Verfahren des einfachen Vermischens der Komponenten entstehen Präparate, welche einen hohen Anteil an feinen Partikeln enthalten. Diese neigen zu starkem Stäuben, weshalb der Umgang mit diesen Präparaten erschwert wird und ihre Verwendungsmöglichkeiten deshalb eingeschränkt sind. Um diese Nachteile zu beheben ist weiter bekannt, daß z. B. durch Zugeben, Aufdüsen oder Besprühen eines Staubbindemittels, z. B. Mineralöl zum Gemisch der unerwünschte Staub gebunden werden kann. Doch selbst durch Zugabe großer Mengen an Staubbindemittel läßt sich in den meisten Fällen, insbesondere bei zerstäubungsgetrockneten Produkten, keine anhaltende Staubbindung erreichen. Schon nach wenigen Wochen verschlechtert sich die Staubbindung und es wird aus einem nichtstäubenden bzw. staubarmen Präparat wieder ein stäubendes Präparat.

Aus der DEOS 24 47 347 sind nichtstaubende Präparate bekannt, welche Dispersionsfarbstoffe in Form einer festen Lösung in Harnstoff enthalten. Aus dieser Offenlegungsschrift war es nicht nahegelegt, daß man staubfreie Präparate erhalten kann, ohne daß feste Lösungen vorliegen müssen, wenn man den Farbstoff mit einem Haft- und einem Staubbindemittel vermischt.

Neben dem einfacheren und schonenderen Herstellungsverfahren zeichnen sich die nach dem erfindungs- gemäßen Verfahren erhaltenen Präparate durch einen niedrigeren Gehalt an Haftmittel und in vielen Fällen durch eine länger anhaltende Staubbindung aus.

Es wurde nun gefunden, daß durch Zumischen eines Haftmittels und eines Staubbindemittel zu einem Farbstoff oder optischem Aufheller, überraschenderweise eine über mehrere Monate gleichbleibende Staubbindewirkung erreicht wird. Erfindungsgegenstand ist daher das Verfahren gemäß Ansprüche 1-11 und die in Anspruch 12 genannte Verwendung.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Farbstoffe sind z. B. anionische Farbstoffe, kationische Farbstoffe, Metallkomplexfarbstoffe, wie 1:1- und :2-Kupfer-, -Chrom· oder -Kobalt·Komplexe, reaktive Farbstoffe, Dispersionsfarbstoffe, Küpenfarbstoffe, Chromierfarbstoffe, Pigmente und Direktfarbstoffe. Chemisch gesehen handelt es sich z. B. um Nitro-, Monoazo·, Disazo-, Polyazo-, Stilben-, Diphenylmethan-, Triphenylmethan-, Chinophthalon-; Cumarin-, Oxazin-, Azomethin- oder Methinfarbstoffe. Besonders gute Ergebnisse werden mit wasserlöslichen Farbstoffen, insbesondere mit kationischen Farbstoffen, erzielt.

Als optische Aufheller kommen ebenfalls solche beliebiger Aufhellerklassen in Frage. Beispielsweise

handelt es sich um Stilbenverbindungen, wie Cyanwrderiyate der 4,4'-DiaminostiIben-2£'-disulfonsäure oder Distyryl-biphenyle, um Cumarine, Benzocumarine, Pyrazine, Pyrazoline, Oxazine, Mono- oder Dibenzoxazo-IyI-, Mono- oder Dibenzimidazolylverbindungen, sowie Naphthalsäureimide, Naphthotriazol- und v-Triazol-Derivate. Bevorzugt werden wasserlösliche optische Aufheller verwendet.

Die Farbstoffe oder optischen Aufheller werden in trockener Form, z. B. als zerstäubungsgetrocknete oder gemahlene Pulver, eingesetzt, wobei sie stäubend oder nichtstäubend sein können.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Haftmittel sind Verbindungen, welche im Temperaturbereich von 30 bis 150⁰C erweichen oder schmelzen. t5 Beispielsweise kommen in Frage: Sorbit, Harnstoff, Hydratdextrose, Glukose, Milchzucker, Mannit, Mannose und Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von Ober 3000. Bevorzugt sind solche Verbindungen, welche mindestens fünf Hydroxylgruppen im Molekül enthalten.

Das Haftmittel wird zweckmäßig als festes Pulver in Mengen von 2 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgemisch, eingesetzt In den Fällen, wo das feste Haftmittel schwer zu zerteilen ist, kann auch pine konzentrierte oder gesättigte wäßrige Lösung des Haftmittels zugesetzt werden.

Geeignete Staubbindemittel sind, je nach dem eingesetzten Farbstoff oder optischen Aufheller, kationische, anionische oder nichtionogene Tenside. Das gewählte Tensid darf keine unerwünschten Reaktionen mit dem Farbstoff oder optischen Aufheller eingehen. Bevorzugt werden nichtionogene Tenside eingesetzt, wie z. B. Polyätherglykole, wie Mischpolymere aus Äthylenoxyd und Propylenoxyd (Blockpolymere), oder Polyätheralkohole, wie Kondensationsprodukte aus Alkoholen oder Phenolen mit Äthylenoxyd. Das Staubbindemittel wird in Mengen von 1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgemisch, eingesetzt

Als weitere Zusätze können noch übliche Coupageniittel zugesetzt werden, wie z. B. anorganische Salze, wobei vor allem diejenigen Salze in Betracht kommen, welche bei ihrer Einsatztemperatur nicht erweichen und mit dem Farbstoff oder optischen Aufheller keine unerwünschten Reaktionen eingehen. Es handelt sich dabei vor allem um Alkalimetallsalze von starken anorganischen Säuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salzsäure sowie auch Kohlensäure. Beispielswei- se finden Verwendung: Mono-, Di- und Trinatriumphosphat, Natriumpyrophosphat, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumhydrogencarbonat oder Natriumcarbonat und vorzugsweise Natriumhydrogensulfat und vor allem wasserfreies Natriumsulfat

Des weiteren kommen in Frage Abschwächungsmittel, vor allem wasserlösliche organische Verbindungen, wobei es sich insbesondere um Polyhydroxyverbindungen mit einem Schmelzpunkt über 100° C handelt, wie Zucker-, Cellulose- oder Stärke-Derivate. Bevorzugt wird ein Stärkederivat, wie Dextrin, eingesetzt. Als weitere Zusätze können zudem noch Dispergatoren sowie Säuren, wie z. B. Sulfaminsäure oder Weinsäure, Netzmittel und alkalische Stellmittel in Frage kommen. Die Menge der Zusätze richtet sich nach dem gewünschten Verdünnungsgrad des Farbstoffs oder des optischen Aufhellers und beträgt in etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, wobei auch Mischungen derartiger Zusätze angewandt werden können. Vorteilhaft wird als weiterer Zusatz ein Abschwächungsmittel und/oder ein Salz verwendet.

Das eigentliche erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß in einem Mischer die Komponenten bei Raumtemperatur in ca. 5 bis 20 Minuten intensiv und homogen vermischt werden. Als Mischer kommen Aabe\ vor allem solche Apparate in Frage, welche eingebaute Mischwerkzeuge besitzen, wie Intensiv-, SchneII-(Lödigemischer) und Knetmischer oder Schnellrührer nach dem Schleuder-Wirbel-Verfahren. Dabei kann als Staubbindemittel vorzugsweise ein flüssiges Staubbindemittel zugesetzt werden, entweder vor dem eigentlichen Mischen der Komponenten oder während dem Mischen dieser Komponenten.

Eine vorteilhafte Durchführung des Verfahrens liegt darin, daß zuerst das Haftmittel, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Zusätzen vermischt wird unter anschließendem Zumischen des Farbstoffes oder optischen Aufheiiers und des Staubbindemittels.

Im allgemeinen wird durch das Mischen bei Raumtemperatur ein staubgebundenes Produkt erhalten. Darüber hinaus ist es in einigen Fällen von Vorteil, das Gemisch einschließlich Staubbindemittei auf 30 bis 80° C zu erwärmen und anschließend erst zu mischen.

Man erhält nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Präparate, die staubarm bis staubfrei sind und die diese Staubbindewirkung beim Lagern über Monate, z. B. 10 bis 12 Monate, beibehalten.

Zur Bestimmung des Staubverhaltens wurde folgender Staubtest durchgeführt:

Auf einen Metallzylinder von 500 ecm Inhalt wird ein Metalltrichter mit einem lichten Durchmesser von 10 cm und einem Rohr (lichter Durchmesser 15 mm) gesetzt, dessen unteres Rohrende bis zur 200 ccm-Grenze des Zylinders reicht Auf der Höhe von 400 ecm des Zylinders wird ein gelochtes Papier-Rundfilter (Schleicher & Schuell LS14) befestigt, -das mii Wasser derart angefeuchtet ist,- daß das Filterpapier nur mäßig feucht, aber nicht triefend naß ist Dann werden 10 g der zu prüfenden Substanz durch den Trichter rasch eingeschüttet, 3 Minuten gewartet, der Trichter herausgenommen und das Papierrundfilter durch Durchschneiden entfernt Dieses Filterpapier wird dann durch eine 5wertige Bewertungsskala wie folgt bewertet:

Note 1 — stark stäubend, wenn Papierrundfilter stark getönt bis intensiv gefärbt ist;

Note 2 = erheblich stäubend, wenn Papierrundfilter schwach getönt ist;

Note 3 = mäßig stäubend, wenn sich auf dem Papierrundfilter viele Farbflecken, die sich teilweise berühren, befinden;

Note 4 = schwach stäubend, wenn sich auf dem Papierrundfilter Farbstofftupfen aber keine zusammenhängenden Farbflecken befinden;

Note 5 = staubarm, wenn das Papierrundfilter kaum eine sichtbare Anfärbung sondern höchstens vereinzelte Farbstofftupfen aufweist.

Verwendung finden die erfindungsgemäß erhältlichen Präparate zum Färben und Bedrucken oder optischen Aufhellen von Materialien, die mit diesen Präparationen angefärbt bzw. optisch aufgehellt werden können, vor allem von Textilmaterialien.

In den nachfolgenden Beispielen, welche die Erfindung erläutern, bedeuten Teile Gewichtsteile.

60,8 Teile Dextrin, 1 Teil Sqlfaminsäure, 3
Farbstoffes (Staubnote 2) der Formel

Beispiel 1
Teile Sorbit sowie 33,?- Teile eines zerstäubungsgetrocitneten

CH₁O

C₂H₄OH

ZnCIf

werden in einem Apparat mit rotierendem Mischwerkzeug gut vermischt Sodann werden 2 Teile eines Kondensationsprodukies aus 1 Mol Nonylphenol mit 9,5 Molen Äthylenoxyd (Staubbindemittel) zugegeben. Nach weiterem intensivem Mischen erhält man innerhalb von 10 Minuten ein staubarmes Farbstoffpräparat mit der Staubnote 5, welches auch nach sechs Monaten Lagerzeit noch keine Veränderung im Staubverhalten zeigt.
Verwendet man als Staubbindemittel anstelle des obengenannten Kondensationsproduktes die gleiche Menge eines Nonylphenols mit einem anderen Äthoxylierungsgrad, so erhält man ähnlich gute Resultate.

Beispiel 2

55,9 Teile Natriumsulfat, 6,7 Teile Sorbit, 0,8 Teile Sulfaminsäure, 33 Teile eines Kondensationsproduktes aus 1 Mol Nonylphenol mit sf 5 Molen Äthylenoxyd sowie 333 Teile eines zerstäubungsgetrockneten Farbstoffs mit der Staubnote 1 der Formel

CH₃O

C₂H₅

N(CH₃)₂

ZnCI₃ ^f;

werden in einem Mischer mit Mischwerkzeug intensiv 10 Minuten gemischt. Man erhält ein staubarmes Farbstoffpräparat mit der Staubnote 5, welches auch nach sechsmonatiger Lagerung keine Änderung im Staubverhalten aufweist.

Verwendet man als Staubbindemittel anstelle des oben genannten Kondensationsproduktes die gleiche

40 Menge eines Blockpolymerisates aus Äthylenoxyd und Propylenoxyd, so werden gleich gute Resultate erhalten.

Beispiel 3

45 Teile Dextrin, 0,9 Teile Sulfaminsäure, 6,1 Teile Hydratdextrose sowie 45 Teile des getrockneten Farbstoffs (Staubnote l)der Formel

HC-N

H₃C-f Il
N C
\ /
N

CH₃

N(C₂H₅J₂

ZnCI₃

werden intensiv vermischt und anschließend mit 6 Teilen eines Kondensationsproduktes aus 1 Mol Nonylphenol mit 9,5 Molen Äthylenoxyd versetzt. Durch weiteres Mischen erhält man innerhalb von 12 Minuten ein staubarmes Farbstoffpräparat mit der Staubnote 5, welches auch nach sechsmonatiger Lagerung keine Änderung im Staubverhalten zeigt.

Ein ebenfalls stabiles und staubarmes Farbstoffpräparat wird erhalten, wenn man den Farbstoff der Formel

HC-N

H.C

N/ C-N = I

/N
I
CH₃

ZnCI₃'

bei im übrigen gleicher Arbeitsweise verwendet.

Beispiel 4

29,6 Teile Dextrin. 0,8 Teile Sulfaminsäure. 9 Teile Hydratdextrose sowie 57 Teile eines getrockneten Farbstoffes (.Staubnote I) der Formel

QHj

C\ll<

C₂II₅

C ,11,

Cl

werden in einem Mischer mit rotierendem Mischwerkzeug während 15 Minuten gut vermischt. Sodann werden 3.6 Teile eines Kondensationsproduktes aus I Mol Nonylphenol mit 9,5 Molen Äthylenoxyd zugegeben. Nach weiterem intensivem Mischen erhält man ein Farbstoffpräparat mit der Staubnote 5, welches auch nach sechs Monaten Lagerzeit noch keine Veränderung im Staubverhalten zeigt.

Beispiel 5

8J.4 Teile des trockenen optischen Aufhellers (Staubnnte 2) der Formel

O H N C C NH

ii
N N

NH

• CII -CII Nil C C N H O

SO₁Na SO₁Na

NH

N N
C

10.0 Teile einer 70%igen wäßrigen Sorbitlösung und b.6 Teile eines Kondensationsproduktes aus 1 Mol Nonylphenol mit 9.5 Molen Äihvlenoxyd werden in einem Mischer innerhalb von 5 Minuten intensiv vermischt.

Man erhält ein staubarmes optisches Aufhellerpräparat mit der Staubnote 5. welches auch nach 4 Monaten Lagerteil noch keine Veränderung im .Staubverhalten zeigt.

Beispiel b

29.0 Teile Dextrin werden mit 10,0 Teilen Sorbit ca. 5 Minuten in einem Mixer gemischt. Dieses Gemisch wird mit 59.0 Teilen des getrockneten Farbstoffes (Staubnote l)dcr Formel

N -SO, —.
(\H<

HO NH SO-

CH,

H O, S SO₁II

gemischt und auf ca. 70" erwärmt. Unter irtensivem Mischen werden noch 2.0 Teile eines Kondensationsproduktes aus 1 Mol Nonylphenol mit 9.5 Teilen Äthylenoxyd zugesetzt.

Nach einer weiteren Mischzeit von 5 Minuten erhalt man einen staubfreien Farbstoff (Staubnote 5). der auch nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur eine anhaltende Staubbindewirkung zeigt.

Beispiele 7-17

85 Teile der in der folgenden Tabelle genannten rem intensivem Mischen erhalt man innerhalb von 10 Farbstoffe werden mit 10 Teilen der angegebenen tsi Minuten staubarme Feststoffpräparate mit der Staubno-Haftmittel in einem Apparat mit rotierendem Mischwerkzeug gut vermischt. Sodann werden 5 Teile der
aufgeführten Staubbindemittel zugegeben. Nach weite-

pp

te 5. weiche auch nach sechs Monaten Lagerzeit noch keine Veränderung im Staubverhalten zeigen.

Beispiel

9

Farbstoff

26 56

NH₂

desgl.

M 5(X)

OH

OK

407

I
SO₃H

-Cl

IO

Staubbindemittel

H₂N-V⁷ /-N

-N Vy.._N=__N -^7/
VV
Γ HO
SO. H

Haftmittel

Kondensations- r,
produkt aus '!
Nonylphenol und
7 Mol I
Äthylenoxid

Chromkomplexfarbstorr CJ 15 705

IK)V

COOH

Neopentyl-
glykol

desgl. I

desgl.

MO iN
/Vv ·
HO₃S

Hydrat
dextrose

desgl.

Küpenfarbstoff Cl

llydrat-
dextrose

desgl.

Neopentyl-
glykol

Kokosfettsäure-
diäthanolamid

desgl.

SO₃H

desgl.

SOjH

wie im Beispiel 7

f OH
N

Neopentyl-
glykol

N

desgl.

Polyäthylen-
glykol
MG 4000

desgl.

--N f V-N- N-V^^-OCH₃
V\
! OH
N
^SOjH N-fj^-NH-^V-NO,

Neopentyl-
glykol

desgl. 'i

Hydrat
dextrose

I

wie im Beispiel 11 |
F-

χ-^ Ν
-O-NH-f V
Γ NN
NHCOCH₃ \/
I
NH₂

Polyäthylen-
glykol
MG 4000

wie im Beispiel 7 i

Neopentyl-
giykol

11

Fortsetzung

Beispiel Farbstoff

Cl

O₂N-(T >— N = N Cl

C₂H₄OH

Haftmittel Staubbindemittel

Sorbit

wie im Beispiel

• ι Beispiele iy-24 ^x'^y ^TemP^eratur erwärmt. Sodann werden 5 Teile der aufgeführten Staubbindemittel zugegeben und während

85 Teile der in der folgenden Tabelle genannten der in der Tabelle genannten Zeit intensiv vermischt. Farbstoffe werden mit IO Teilen der angegebenen

Haftmittpl in pinpm Annaral mit rr»tiprpnHpm Micrh-

g
Man erhält staubarme Farbstoffpräparate (Staubnote

Hip aurh nnrh r|pm AhWühlpn auf Raiimtpmnpmtnr

werkzeug gut vermischt und auf die angegebene eine anhaltende Staubbindewirkung zeigen.

Beispiel

Farbstoff

SO₂CH₃

COOCH,

COOCH₃

desgl.

21	wie im	Betspiel	7
22	wie im	Beispiel	12
23	wie im	Beispiel	18
24	wie im	Beispiel	18

Na-

Haftmittel Slaubbindemittel Temp. Zeil

(Min.)

Neopentylglykol

wie im
Beispiel 7·

70

Polyäthylen- glykol MG 4000	wie im Beispiel	Il	70	5
Hydrat dextrose	wie im Beispiel	7	90	15
Neopentyl- glykol	wie im Beispiel	7	80^c	10
Neopentyl- glykol	wie im Beispiel	11	80°	10
Hydrat dextrose	wie im Beispiel	7	80°	10

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von staubarmen Farbstoff- und/oder optischen Aufheller-Präparaten, dadurch gekennzeichnet, daß man Farbstoffen oder optischen Aufhellern in trockener Form, die gegebenenfalls weitere Zusätze enthalten, als Haftmittel 2 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht, einer organischen Verbindung, welche einen Erweichungs- oder Schmelzpunkt von 30 bis 150⁰C aufweist, und 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, eines kationischen, anionischen oder nichtionogenen Tensids als Staubbindemittel zusetzt und die Komponenten bei Raumtem- peratur während 5 bis 20 Minuten oder bei einer Produkttemperatur von 30 bis 80⁰C vermischt, ohne daß eine feste Lösung der Farbstoffe oder optischen Aufheller in dem Haftmittel erhalten wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Mischer ein Haftmittel gegebenenfalls zusammen mit einem Coupagemittel vorgegeben wird und sodann Farbstoff oder optischer Aufheller und das Staubbindemittel zugegeben werden.

3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein wasserlöslicher Farbstoff oder optischer Aufheller verwendet wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein kationischer Farbstoff verwendet wird.

5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Haftmittel in Mengen von 3 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, eingesetzt wird,

6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als Haftmittel eine Verbindung verwendet wird, welche mindestens fünf Hydroxygruppen pro Molekül enthält

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Haftmittel Sorbit, Hydratdextrose, Glukose, Milchzucker, Mannit, Mannose oder Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von über 3000 verwendet wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß als Staubbindemittel ein nichtionogenes Tensid verwendet wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dada^h gekennzeichnet, daß als Staubbindemittel Polyätheralkoho-Ie oder Polyätherglykole verwendet werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ais Poiyätheralkohol ein Kondensationsprodukt aus einem Alkylphenol und Äthylenoxyd verwendet wird.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sorbit oder Hydratdextrose gegebenenfalls zusammen mit einem weiteren Zusatz bei Raumtemperatur mit einem kationischen Farbstoff und einem Poiyätheralkohol vermischt werden.

12. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11 erhaltenenen Präparate zum Färben oder Bedrucken oder optischen Aufhellen von Textilmaterialien.