DE2750700A1 - Verfahren zum faerben von kationisch faerbbaren fasern - Google Patents

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Sybron Corporation
Rochester, N.Y., USA

Verfahren zum Färben von kationisch färbbaren Fasern

Die Erfindung betrifft die Färbung von synthetischen Fasern, die chemisch modifiziert worden sind, um sie für basische kationische Farbstoffe aufnahmefähig zu machen. Die Erfindung betrifft insbesondere die Färbung von Fasern aus Polyacrylnitril, welche 85% oder weniger Acrylnitrileinheiten enthalten, aus Polyestern und Polyamiden.

Synthetische Fasern haben eine derart starke Affinität für basische Farbstoffe, daß die Farbstoffe, wenn sie einmal auf den Farbstoffstellen absorbiert sind, bei atmosphärischen Färbebedingungen bis zum Sieden sich nicht gleichförmig verteilen. Dies führt zu einem ungleichmäßigen oder nicht-egalisierten Färben. Beim Färben von Acry!materialien variiert die Affinität ^edes Farbstoffes und die Erschöpfungsrate der Farbstoffe aus dem Färbebad, wenn der Farbstoff oftmals verwendet wird, wodurch die Gleichförmigkeit bzw. Egalisierung der Färbung unvorhersehbar wird. Temperaturdifferenzen von einem Teil der Färbeeinrichtung zum an-

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27 5U7UÜ

deren verstärken diese Schwierigkeit. Es sind zwar schon bestimmte chemische Additive und Methoden angewendet worden, um diese Nachteile bis zu einem gewissen Ausmaß zu überwinden, doch liegen immer noch Nachteiligkeiten hinsichtlich des Aussehens, der Handhabung und der Kosten vor, die diese Maßnahmen für die Routinefärbung nicht annehmbar machen.

Zur Erhöhung der Absorption und zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Färbungen werden schon bestimmte Substanzen, die als Färbehilfsmittel bezeichnet werden, zu dem Färbebad gegeben, um die Färbung zu fördern oder zu kontrollieren. Solche Substanzen tragen zu einem Erhalt einer gleichförmigen Absorption des Farbstoffes durch die Faser bei. Die Art und Weise, in der eine Egalisierungsfärbung erreicht wird, hängt im allgemeinen von dem jeweils verwendeten Farbstoff und auch von der Substanz, die als Färbehilfsmittel verwendet wird, ab. Gewöhnlich unterstützt ein Färbehilfsmittel die egalisierte Abscheidung des Farbstoffes auf den Fasern oder Flächengebilden auf mehrere Wege. Einige Färbehilfsmittel führen zu dem gewünschten Ergebnis, indem sie die Absorption des Farbstoffes durch die Fasern verzögern. Anionische Färbehilfsmittel wirken in der Weise, daß sie die Farbstoff absorption des zu färbenden Materials beschleunigen. In vielen Fällen wurde jedoch festgestellt, daß Additionsverbindungen, die zwischen den Farbstoffen und den Färbehilfsmitteln gebildet v/erden, sehr stabil sind und. daß im Verlauf des Färbeprozesses der Farbstoff selbst bei erhöhter Temperatur nur teilweise freigesetzt wird. Als Ergebnis gehen daher erhebliche Farbstoffmengen während des Färbeprozesses verloren.

Um zu versuchen, die obengenannten Schwierigkeiten hinsicht-

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2VbUVUO

lieh der Färbung zu vermeiden, sind schon Verzögerungsmittel verwendet worden, damit bewirkt wird, daß die Schlagrate bei der kritischen Temperatur niedriger wird, d.h. bei einer Temperatur zwischen 82,2 und 93,3°C. Allgemein wurden zwei Typen von Verzögerungsmitteln verwendet. Beim ersten Typ handelt es sich um ein kationisches Verzögerungsmittel, welches in der Weise wirkt, daß es mit dem Farbstoff um die verfügbaren Farbstoffstellen konkurriert. Ein kationisches Verzögerungsmittel hat eine größere Affinität für die Farbstoffstelle und es kann aufgrund seiner geringeren Molekülgröße dazu imstande sein, den Vorrang vor dem Farbstoff bei geringfügig niedrigeren Temperaturen zu haben. Als Ergebnis sind daher bei Temperaturen zwischen etwa 82,2 und 93,3°C weniger Farbstoffstellen vorhanden. Der Mangel an Farbstoffstellen bewirkt, daß sich der Farbstoff freie Stellen sucht und daß das Bad gleichmäßig ausgezogen wird. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem Verzögerungssystem der Farbstoffschlag von 93,3°C bis etwa 96⁰C extrem rasch ist, was einen bereits gefährlich engen Temperaturbereich weiter einengt.

Um synthetische Fasern durch die Erschöpfungsmethode mit basischen Farbstoffen und mit egalisierten Schattierungen bzw. Tönen zu färben, ist schon eine Farbstoffflüssigkeit verwendet worden, die zusätzlich zu den basischen Farbstoffen als Färbehilfsmittel tertiäre mono- oder bis-quaternäre organische Stickstoffverbindungen mit mindestens einem höheren Alkylradikal pro Molekül enthielten. Als Regel kann gesagt werden, daß diese Hilfsmittel die Lichtechtheit der erhaltenen Einfärbungen nachteilig beeinflussen und daß sie die Fasern blockieren, d.h. daß sie, sobald ein Teil davon auf die Fasern aufgezogen ist, die Absorptionskraft der Fasern sowohl für v/eiteren basischen Farbstoff als auch für weiteres Farbstoffhilfsmittel vermindern. Dieser Blockierungs-

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Mr -

(ο

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effekt der Fasern macht das Wiederfärben und insbesondere das Kreuzfärben eines bereits erhaltenen Farbtons sehr viel schwieriger. Da der Blockierungseffekt, der durch die bekannten Färbehilfsmittel bei Polyacrylnitrilfasern bewirkt wird, den individuellen basischen Farbstoff, der in einem Farbstoffgemisch vorhanden ist, in verschiedener Hinsicht beeinträchtigt, ist es oftmals auch unmöglich, einen gewünschten Ton mit Gemischen von basischen Farbstoffen zu erhalten oder zu reproduzieren. Schließlich hat der Blockierungseffekt einen variierenden Einfluß auf die Rate, mit der die basischen Farbstoffe auf den obengenannten Fasertyp aufziehen, was in der Praxis zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Farbstoffe führt. Da die bislang verwendeten Färbehilfsmittel, die auf die Fasern aufgezogen sind, sehr schwierig zu entfernen sind, ist dieser Blockierungseffekt oftmals irreversibel.

Es sind bereits viele Methoden beschrieben worden, um kationische egalisierte Färbungen zu erhalten, beispielsweise in den US-PS'en 3 667 899, 3 632 300 und 3 355 243. Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, gut eingedrungene bzw. durchgedrungene Egalisierungsfärbungen und eine maximale Farbausbeute mit kationischen Farbstoffen zu erhalten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man kationische oberflächenaktive Mittel mit folgender allgemeiner Struktur verwendet:

R-B-(CH₂CH₂O)_nCH₂-CH-X-N

OH

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27507Ü0

In der Literatur sind schon viele Systeme und Methoden vorgeschlagen worden, um egalisierte kationische Färbungen zu erhalten. Diese Vorschläge wurden meist im Laboratorium durchgeführt, wobei Untersuchungen der Erschöpfungsraten oder der Farbstoffübertragung durchgeführt wurden. Bei großtechnischer Durchführung jedoch hat sich gezeigt, daß aufgrund der erforderlichen großen Massen von Fasern, Flüssigkeiten und Förderungsabständen diese Systeme nicht arbeiten. Wenn man die erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Färbehilfsmittel verwendet, dann ziehen die Farbstoffe auf die Fasern gleichförmig durch den Färbeprozeß hindurch auf. Diese Netzmittel sind im allgemeinen als Verzögerungsmittel schwächer als die bekannten Substanzen des Alkyldimethylbenzolammoniumchloridtyps, die zuviel Farbstoff zurückhalten. Sie können schwächer sein wie diejenigen vom Alkyltrimethyl- oder -triäthylammoniumtyp oder gleich. Es ist kein Ziel dieser Erfindung, einen kräftigeren Verzögerer zur Verfügung zu stellen. Vielmehr ist es durch eine Ausgewogenheit der chemischen Struktur des Moleküls möglich geworden, die gewünschte Kombination von Verzögerung und Farbstoffwanderung zu erhalten. Anlagentests mit verschiedenen Farbstoffen haben die Laborergebnisse bestätigt.

Die theoretischen Hintergründe sind derzeit noch nicht vollständig klar, doch haben Versuche mit unterschiedlichen Molekülen und Molekülkonfigurationen gezeigt, daß das Vorhandensein der Hydroxylgruppe einen schwächeren Verzögerer ergibt, während eine cyclische Gruppe zu einem stärkeren führt. Daher kann das Molekül ausgewogen werden. Eine zusätzliche Hydroxylgruppe kann toleriert werden. In ähnlicher Weise können bis zu etwa 4 Äthylenoxidgruppen toleriert werden.

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27507ÜÜ

Die cyclischen Gruppen können entweder an das Stickstoffatom angefügt sein oder dieses einschließen. Beispiele für solche Gruppen sind Benzyl, Phenylethyl, Morpholin, Cyclohexyl, Pyridin, Chinolin, Isochinolin, Piperidin, Anilin und alkylierte Derivate dieser Gruppen, z.B. 2-IIethyl-5-äthylpyridin und dergleichen. Die nicht-cyclischen Substituenten R^ oder Rp oder R, sind vorzugsweise Kiedrigalkylgruppen, die jeweils bis zu etwa 4 Kohlenstoff atome enthalten.

Die Gruppe R ergibt die Oberflächenaktivität des Moleküls. Es kann sich entweder um eine lineare oder nicht-lineare oder eine Alkylarylgruppe handeln. Geeignete Ausgangsmaterialien sind z.B. geradkettige oder verzweigte Alkohole, Mercaptane, Alkylphenole und Olefine. Das zur Synthese verwendete Anion A hat keine Folgen für die Verwendung des Netzmittels, solange es dieses in Wasser löslich oder dispergierbar macht. Es kann sich um Halogen, Sulfat, Metho- oder Äthosulfat, Tartrat, Laktat, Citrat, Nitrat etc. handeln. Die Netzmittel können entsprechend der Wahl der Ausgangsmaterialien auf verschiedene Weise synthetisiert werden. Man kann mit einem olefinabgeleiteten Epoxid beginnen und dieses mit einem sekundären Amin umsetzen, um ein Hydroxyalkyl-tert.-amin zu bilden, das man sodann mit einem geeigneten Reagens quaternisiert.

R-CH-CH- + HU ^R-CH-CH₂-:!

\/ Λ I

0 R₂ ^0U

und

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275Ü7Ü0

R-CH-CH₂OH

(B)

C OH

^l2

Cl

R-CH-CH₂OH

R₂ CH₂C₆H₅

Cl

Da der Epoxidring dazu neigt, sich auf beide mögliche Weisen zu öffnen, wodurch ein allgemeines Verhältnis von 3 bis 4 : 1 des A- zu B-Typs erhalten wird, finden sich im allgemeinen beide isomere Derivate. In diesem Beispiel wird der aromatische Teil unter Verwendung von Benzylchlorid eingeführt.

Ein v/eiterer Typ des Produkts kann unter Verwendung von handelsüblichen Glycidyläthem erhalten werden. Z.B.:

R-O-CH,CH-CH,+HH-CH„e_AH_c 2 ν / 2 |. 265

V-- L.

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R-OCH-CH-CH₂I

OH

CH₉C-H- *■ 6 j

CH.

(A)

R-OCH-CH-CH₂OH

CH₂C₆H₅

CU.

(B)

A, B + CH₃Cl

ROCH₂-CH-CH₂-N OH

R-OCH₂-CH-CIi OH CH₂C₆H₅

(CH₃)₂

er

(CH₃) Cl

Ein weiterer präparativer Weg ist wie folgt:

ROH + CH₂-CH-CH Cl

.ROCH₉-CH-CH-Cl

²I ²

und

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' "'. " R-O-CH-CH₉OH (B)

ι ²

CH₂Cl

K^ ■ ■ ■ ■ ■..· *^* ■■■■ -..-*.

Α,Β + HN' NaOH < R-OCH₂CH-CH₂N^ (Al)

CH-CH₂Nf

R0--CH-CH_o0H (Bl)

N ^

• "R.

A1 und B1 werden sodann mit einem geeigneten Alkylierungsmittel, wie in den vorstehenden Beispielen, quaternisiert.

Es sind viele Variationen möglich, mit Einschluß von Gemischen. Es ist auch möglich, geringe Mengen von nicht-ionogenen Netzmitteln einzuarbeiten. Diese ergeben zwar Benetzungs- und Dispergierungseigenschaften, sind jedoch für die Zwecke der Erfindung nicht notwendig.

Nachstehend werden typische Zubereitungen von geeigneten Produkten gemäß der Erfindung angegeben. Der Einfachheit halber wird nur das Isomere vom Α-Typ angegeben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß in allen Fällen geringere Mengen vom B-Typ gebildet v/erden.

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-Ki-

Zubereitung 1:

C H. OK 2 A

OU

(C₂H₅OSO₃H)-

Ein Geraisch aus 45,4 Teilen 1,2-Epoxytetradecan, enthaltend 7,O5/o Oxiransauerstoff, 26,6 Teilen N-Benzyl-N-äthanolamin, 35 Teilen Isopropanol, 4 Teilen Natriumhydroxid und 20 Teilen V/asser wurde 1 h auf 85⁰C erhitzt, wodurch das tertiäre Amin gebildet wurde. Zu diesem Gemisch wurden 30,8 Teile Diäthylsulfat und I60 Teile Wasser gegeben und das Geraisch wurde 1 h am Rückfluß erhitzt, wodurch das quaternäre Produkt gebildet wurde. 10 Teile eines nicht-ionogenen oberflächenaktiven Mittels (igepal CO-85O - Warenzeichen von GAF Inc.), ein äthoxyliertes Nonylphenol (20 Äthylenoxideinheiten), wurden zugesetzt, wodurch eine homogene Zubereitung erhalten wurde, welche 30% aktive quaternäre Ammoniumverbindung enthielt.

Zubereitung 2:

OH

r CH

Cl"

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Yt -

27507Ü0

Ein Gemisch aus 52,4 Teilen 1,2-Epoxyhexadecan, enthaltend 6,12% Oxiransauerstoff, 24,2 Teilen N-Benzyl-N-methylamin, 30 Teilen Isopropanol, 3 Teilen Natriumhydroxid und 10 Teilen Wasser wurde 1 h auf 85⁰C erhitzt, wodurch ein tertiäres Zwischenamin hergestellt wurde. Zu diesem Gemisch wurden 14,3 Teile Allylchlorid und 200 Teile Wasser gegeben und das Genisch wurde 2 h am Rückfluß erhitzt, wodurch das quaternäre Produkt erhalten wurde. Nicht-ionogenes Netzmittel, 15 Teile Igepal CO-85O (Warenzeichen von GAF, Inc.) wurden sodann zugesetzt, wodurch eine Zubereitung erhalten wurde, welche 22% aktive quaternäre Ammoniumverbindung enthielt.

Zubereitung 3:

-CH-CH₂N OH

CH₂-CH₂

C₂H₅

(C₂H₅OSO₃H)"

Ein Gemisch aus 104 Teilen enthaltend 1,2-Epoxyalkanen mit einem Gesamtgewicht von 208 (Nedox 114, Warenzeichen von Ashland Chemical Corp.), 43,5 Teilen Morpholin, 67,5 Teilen Isopropanol, 1,5 Teilen Natriumhydroxid und 14 Teilen Wasser wurde 1 h lang am Rückfluß erhitzt, wodurch das tertiäre Amin gebildet wurde. Die Hälfte des Gemisches wurde für die Zubereitung 4 aufbewahrt.

Zu 114 Teilen des obigen Produkts wurden 33 Teile Diäthylsulfat und 38 Teile Wasser gegeben. Nach etwa 1/2-stündigem Erhitzen auf 85⁰C hatte sich die quaternäre Verbindung gebildet. Das Produkt wurde sodann mit Wasser und 2,5 Teilen

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ΛΜ

nicht-ionogenem Netzmittel, Igepal CO-850 weiter verdünnt, wodurch eine Zubereitung mit 30% aktiver quaternärer Ammoniumverbindung erhalten wurde.

Zubereitung 4:

CK-CH₂N

OH

^CH2^C6^H5

Cl"

Zu 114 Teilen des tertiären Aminprodukts der vorhergegangenen Zubereitung wurden 32 Teile Benzylchlorid zugesetzt und das Gemisch wurde 1 1/2 h am Rückfluß erhitzt, wodurch die quaternäre Verbindung gebildet wurde. Das Produkt wurde weiterhin mit 2,5 Teilen Igepal CO-850 und Wasser verdünnt, wodurch eine Zubereitung mit 3O?6 aktiver quaternärer Ammoniumverbindung erhalten wurde.

Zubereitung 5:

C OU

^CH2^C6^H5·

Äthoxylierte (3 Äthylenoxideinheiten)

- bis (^,--sekundäre

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ORIGINAL INSPECTED

Alkohole, gemischte Isomere (Tergitol, Warenzeichen von Union Carbide), 664 Teile, und 4 Teile Borfluoridätherat wurden vermischt und auf 75°C erhitzt. Im Verlauf von 2 h wurden 185 Teile Epichlorhydrin zugesetzt und das Gemisch wurde 1/2 h lang auf 11O°C erhitzt, wodurch das Chlorhydrin produkt (und sein Isomeres) gebildet wurde.

SeIc-(C₁₁H₂₃-C₁₅H₃₁)O(C₂H^O)₃-CH₂-CH-CH₂Cl

OH

Ein Gemisch, enthaltend 85 Teile dieser Verbindung zusammen mit 27 Teilen Benzyldimethylamin, 38 Teilen Isopropanol, 4 Teilen Natriumhydroxid, 212 Teilen Wasser und 9 Teilen Igepal CO-850 wurde auf 85⁰C erhitzt, v/odurch eine klare Mischung erhalten wurde, die 3C# quatemäre Ammoniumverbindung enthielt.

Zubereitung 6:

+ Cl"

Octylalkohol vom Oxoprozeß, enthaltend verschiedene verzweigte primäre Alkohole, 1058 Teile, und Borfluoridätherat, 2 Teile, wurden vermischt und auf 65⁰C erhitzt. Epichlorhydrin, 753 Teile, wurde zu dem Gemisch im Verlauf von 3 h zugesetzt, während die Temperatur aufrechterhalten wurde. Sodann wurde kurz auf 120⁰C erhitzt, um das gesamte Epichlorhydrin zu verbrauchen. Auf diese Weise wurde folgendes Chlorhydrin erhalten:

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Ab

₁₇OCH₂CH-CH₂C1
OH

Zur Bildung einer 30%igen Lösung der quaternären Verbindung wurde ein Gemisch, enthaltend 66,6 Teile des Chlorhydrins, 38,7 Teile Chinolin, 4,0 Teile Natriumhydroxid, 35 Teile Athylenglykolmonobutyläther, 196 Teile Wasser und 10 Teile Igepal CO-850, 1 h lang auf 85⁰C erhitzt.

Zubereitung 7:

OCH-CH-CH₂N OH

(CH,)

3'2

^CHZ^C6^U5

Cl

Nonylphenol, 440 Teile, und Borfluoridätherat, 2,2 Teile, wurden vermischt und auf 75°C erhitzt. Unter Aufrechterhaltung der Temperatur wurden im Verlauf von 2 h 195 Teile Epichlorhydrin zugesetzt. Die Temperatur wurde sodann auf 105⁰C im Verlauf von 1/2 h erhöht, um die letzten Spuren des Epichlorhydrins umzusetzen. Nach dem Abkühlen des Chlorhydrins wurden 62,5 Teile dieses Produkts zusammen mit 27,0 Teilen Benzyldimethylamin, 30 Teilen Isopropanol, 3,0 Teilen Natriumhydroxid, 167 Teilen Wasser und 10 Teilen Igepal CO-850 vermischt und 1 h lang auf 85⁰C erhitzt, wodurch eine Zubereitung erhalten wurde, die 30% quaternäre Ammoniumverbindung enthielt.

Zubereitung 8:

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C-C

OH

_=c c

Cl

Gemischte lineare C₁₂- Ws C-g-Alkohole (Alfol 1218, Warenzeichen von Continental Oil Co.), 324 Teile, und Borfluoridätherat, 2,1 Teile, wurden vermischt und es wurden 138,8 Teile Epichlorhydrin wie im vorstehenden Beispiel zugesetzt, wodurch das analoge Chlorhydrinderivat erhalten wurde. Ein Gemisch, enthaltend 61,8 Teile des Chlorhydrins, 18,6 Teile oc-Picolin, 27,0 Teile Isopropanol, 3,0 Teile Natriumhydroxid, 146 Teile V/asser und 9 Teile Igepal CO-850 wurde 1 1/2 h lang auf 85°C erhitzt,wodurch eine Zubereitung erhalten wurde, die 30% der angegebenen quaternären Ammoniumverbindung enthielt.

Zubereitung 9:

<C₂H.)₂

OH

Cl"

Ein Gemisch aus 1,2-Epoxyalkanen mit einem Gesamtgewicht von 208 (Nedox 1114), 62,4 Teile, Diäthylamin, 21,9 Teile, Isopropanol, 45 Teile, Wasser, 130 Teile, und 3 Teilen Natriumhydroxid wurde 1 1/4 h lang auf 85⁰C erhitzt, wodurch

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wie in den vorstehenden Beispielen das tertiäre Zwischenamin gebildet wurde. Das Gemisch wurde sodann abgekühlt und mit 37,8 Teilen Benzylchlorid zusammen mit weiterem Yfesser und Igepal CO-850 versetzt. Sodann wurde das Gemisch 1 1/2 h lang am Rückfluß erhitzt, wodurch eine Zubereitung erhalten wurde, die 30% quaternäre Verbindung und 2,5% nicht-ionogenes Netzmittel enthielt.

Zubereitung 10:

(CH,)₂

er

	(CH3	/ [ N	>2
CH-Cl
OH	6H5

Isodecylalkohol vom Oxoprozeß, enthaltend gemischte Isomere, 663 Teile, und 3,6 Teile Borfluoridphosphorsaure wurde auf 45°C erhitzt und diese Temperatur wurde 3 h lang gehalten, während 277,5 Teile Epichlorhydrin zugesetzt wurden. Nach 1 weiteren h wurde die Kühlung abgestellt und das Bad wurde auf 85°C erhitzt, um die Reaktion zu vervollständigen. Der Katalysator wurde mit 1,8 Teilen Kalk neutralisiert. Durch Erhitzen unter Vakuum bei 40 mm wurden 214 Teile überschüssiger, nicht-umgesetzter Isodecylalkohol entfernt, wodurch eine Ausbeute von 730 Teilen Chlorhydrinaddukt erhalten wurde.

Zu einem Gemisch aus 63 Teilen Natriumhydroxid, 315 Teilen Wasser, 183 Teilen 33,5%ige Dimethylaminlosung wurden 363 Teile des Chlorhydrins im Verlauf von 45 min zugesetzt, während die Temperatur auf 55°C ansteigen gelassen wurde. So-

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- vr -

1ft

dann wurde auf 80⁰C erhitzt und dort 2 h lang gehalten. Nach dem Abkühlen auf 40°C wurden I89 Teile Benzylchlorid im Verlauf von 20 min zugesetzt, während die Temperatur auf 65⁰C anstieg. Nach dem Erhitzen auf 8O⁰C und einstündigem Einhalten dieser Temperatur wurde das Gemisch 1/2 h lang stehen gelassen. Die obere Schicht mit 748 Teilen wurde abgetrennt. Sie enthielt 75,5 Gew.-% der gewünschten quaternären Verbindung. Die Lösung wurde sodann mit Wasser, 10% Isopropanol und 2,5% Igepal CO-85O verdünnt, wodurch eine dünne Zubereitung erhalten wurde, die 30% quaternäre Ammoniumverbindung enthielt.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Beispiel 1

Um die Farbstoffegalisierungseigenschaften zu veranschaulichen, wurden Muster eines Acrylstoffs (Orion 75 von DuPont), die zuvor mit einer Kombination von jeweils 1% Basisch-Blau 3 und Basisch-Gelb 11 zu einem grünen Ton ohne Färbehilfsmittel gefärbt worden waren, verwendet. Die Tests wurden unter Verwendung einer automatischen Färbemaschine (Ahiba Vistamatic) durchgeführt. Gleiche Gewichtsmengen gefärbter und ungefärbter Stoff wurden in jedes Färberohr eingesetzt. Das Verhältnis von Flüssigkeit zu Stoff wurde auf 20 : 1 eingestellt. Zu jedem Ansatz wurden 5% Natriumsulfat, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, und 2,5%, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, der vorhergegangenen Zubereitungen in gesonderten Färberohren mit Ausnahme des Kontrollversuchs zugesetzt. Der pH-Wert wurde mit Essigsäure auf 4,5 eingestellt. Die Rohre wurden gleichzeitig alle zum Sieden erhitzt und es wurde unter Rühren 1 h lang beim Sieden gehalten. Nach dem Abkühlen, Spülen und Trocknen wurden die

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Stoffe untersucht. In allen Fällen war mit dem Färbehilfsmittel die Farbstoffübertragung auf den ungefärbten Stoff gleichmäßig und auf dem Ton. Die Kontrollfärbung, die ohne Zusatz durchgeführt v/orden war, war ungleichmäßig und flekkig. Der gelbe Farbstoff konnte nicht richtig wandern.

Beispiel 2

Es wurden Vergleichsuntersuchungen hinsichtlich der Farbstoff verzögerung und des Verbrauchs durchgeführt. Hierzu wurde 0,h% Basisch-Blau 78, ein sich schnell verbrauchender Farbstoff, und 0,5% Basisch-Gelb 15, ein sich langsam verbrauchender Farbstoff verwendet. Unter Anwendung eines Flüssigkeitsverhältnisses von 20 : 1 in den Färberohren (Ahiba Vistamatic) enthielt jedes Bad 5°£ Natriumsulfat, 2,596 der gleichen Additive wie im Beispiel 1, wobei eines eine ähnliche Menge von 3O?6 aktivem Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid enthielt und ein Kontrollbad kein Additiv enthielt. Alle Bäder wurden mit Essigsäure auf einen pH-Wert von 4,5 eingestellt. Die Temperatur wurde sodann pro min um 0,5°C erhöht und das Gemisch wurde 1 h lang beim Sieden gehalten. Während der Erhitzungsperiode wurden kleine Stoffmuster herausgeschnitten, um die Farbstoffverzögerung und den Farbstoffverbrauch bzw. die Farbstofferschöpfung zu bestimmen. Als das Sieden erreicht worden war, war die Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid-Färbung leicht blau. Nach weiteren 15 min war sie dunkler blau, wobei keine Erschöpfung des gelben Farbstoffes erfolgte. Nach insgesamt 1 h beim Sieden blieb immer noch erheblich mehr Farbstoff in dem Bad zurück. Während der gleichen Periode nahmen alle Färbungen mit den anderen Additiven, obgleich sie im Vergleich zu der Kontrollprobe eine signifikante Verzögerung zeigten, allmählich den

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gleichen grünen Farbton an, wobei nicht-signifikante Unterschiede der Restfarbstoffe in den Bädern vorlagen.

Beispiel 3

Verzögerungsuntersuchungen wurden wie in den vorstehenden Beispielen unter Verwendung der folgenden Farbstoffkombinationen durchgeführt.

A. jeweils 0,496 Basisch-Blau 54 und Basisch-Gelb 25

B. jeweils 0,396 Basisch-^Blau 3, Basisch-Rot 14 und Basisch-Gelb 13

C. jeweils 0,396 Basisch-Blau 69, Rot 29 und Gelb 25.

Die Ergebnisse waren ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Färbeversuchen.

Beispiel 4

Großtechnische Färbeversuche wurden mit Acrylfasern aus Orion 32 und 321 (Warenzeichen von duPont), Acrilan (Warenzeichen von Monsanto) in Färbemaschinen für Rohmaterial (22 Norton Co.) durchgeführt. Es wurden Kombinationen der folgonden Farbstoffe untersucht:

Basisch-Gelb 19, 21, 25, 41
Basisch-Orange 21, 22
Basisch-Rot 29
Basisch-Blau 54.

Es wurden Färbebäder hergestellt, die bis zu 454 kg Rohmaterial enthielten, wobei ein FlUssigkeitsverhältnis von

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8 : 1 angev/endet v/urde. Es wurden 5% Natriumsulfat, bezogen auf das Gewicht der Fasern, verwendet. Der pH-Wert wurde auf ungefähr 4,5 eingestellt. Für leichte Farbtöne wurden 3% Egalisierungsmittel und für mittlere Farbtöne 1,5% verwendet. Die Zubereitung 10 v/urde mit einer gleichen Menge eines Alkyltrimethylammoniumchlorid-Produkts verglichen. Als 75°C erreicht waren, wurde die Erhitzungsrate auf 1°C pro min bis auf 93°C eingestellt. Die Temperatur wurde 20 min gehalten und sodann mit einer Rate von etwa 1,5°C alle 5 min bis zum Siedepunkt erhöht und das Gemisch wurde sodann 1 h am Sieden gehalten. Nach dem Trocknen und Spülen wurde das Material auf die Gleichförmigkeit geprüft. In Jedem Falle waren die Ansätze, die mit der Zubereitung 10 gefärbt worden waren, perfekt gleichförmig, was bei den Kontrollfärbungen mit Alkyltrimethylammoniumchlorid nicht der Fall war.

Beispiel 4 beweist mehr als alle Laboratoriumstests die Wirksamkeit der erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Produkte. Es könnten mehrere Zubereitungen und Beispiele beschrieben werden, die alle innerhalb des Rahmens der Ansprüche liegen. Die verwendete Menge der Färbehilfsmittel variiert mehr oder weniger in umgekehrter Beziehung zu der Menge der angewendeten Farbstoffe. Für leichte Farbtöne ist eine typische durchschnittliche Menge 1,5 bis 2,5 Gew.-% aktive quaternäre Verbindung. Für schwierige Farbtöne oder für die Reparatur von nicht-zufriedenstellenden Ansätzen können die Mengen verdoppelt werden. Für mittlere Farbtöne reicht etwa die Hälfte dieser Mengen aus, während für schwere Farbtöne 0,05%, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, ausreicht. Normalerweise wird Glauber-Salz oder wasserfreies Natriumsulfat verwendet, um einen üblichen Ioneneffekt zu erhalten. Im Falle von kationisch färbbaren Polyestern ist

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Natriumsulfat erforderlich, um die Fasern selbst zu schützen. Durch die Erfindung wird daher ein einzigartiges oberflächenaktives Mittel zur Verfugung gestellt, um synthetische Fasern mit kationischen Farbstoffen egalisierend bzw. gleichförmig zu färben. Obgleich in den Beispielen PoIyacrylnitrilfasern verwendet Worden sind, kann die Erfindung auch genauso gut mit Polyester- und Polyamidfasern durchgeführt werden. Dies kann gezeigt werden, wenn in den obigen Beispielen die Polyacrylnitrilfasern durch diese Fasern ersetzt werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zum Färben von kationisch färbbaren Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man den Färbevorgang in Gegenwart von Verbindungen der allgemeinen Formel:

   I¹

   OH

   R_£

   worin R für einen aliphatischen Kohlenwasserstoff mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, ein Mono- oder Dialkylbenzol, wobei die Alkylketten etwa 8 bis 12 Kohlenstoffetome enthalten, steht, B für eine -CHg-Gruppe, ein Sauerstoffatom oder ein Schwefelatom steht, η eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis etwa 4 ist, R., Rp und R, mindestens eine cyclische oder heterocyclische Struktur und nicht mehr als eine Hydroxylgruppe enthalten, A für ein wassersolubilisierendes Anion steht, X und

   -CH₂ steht, wenn X^ nichts isti und X nichts ist, durchführt.

   entweder -CHp oder nichts sind und X für

   für -CH₂ steht, wenn

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn

   zeichnet

   daß η den Wert 0 hat.

   Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge

   kennzeichnet steht.

   daß

   für die Gruppe

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   Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß -N

   eine cyclische Struk

   tur aus der Gruppe Morpholine, Pyridine, Piperidine, Chinoline und Isochinoline ist.

   5 · Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge des verwendeten Netzmittels 0,05 bis 5,0%_t bezogen auf das Gesantgewxcht der Fasern, beträgt.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die verwendete Verbindung die Formel:

   CH₉C Η_ 2 6 :>

   OH

   Cl-

   hat.

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus der Gruppe Polyacrylnitril-, Polyester- und Polyamidfasern ausgewählt werden.

   8. Färbebad, dadurch gekennzeichnet , daß es einen kationischen Farbstoff und eine Verbindung mit der allgemeinen Formel gemäß Anspruch 1 enthält.

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