DE2835035B2

DE2835035B2 - Verfahren zum Färben von Cellulosefasern mit Reaktivfarbstoffen nach der Ausziehmethode

Info

Publication number: DE2835035B2
Application number: DE2835035A
Authority: DE
Inventors: Armand 6050 Offenbach Lehinant; Joachim Walter 6233 Kelkheim Lehmann; Hans-Peter Dipl.-Chem. Dr. 6231 Sulzbach Maier
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1978-08-10
Filing date: 1978-08-10
Publication date: 1980-10-09
Also published as: US4277246A; FR2433073A1; FR2433073B1; GB2027756B; IT7925000A0; JPS6256271B2; JPS5526296A; GB2027756A; DE2835035A1; IT1122742B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Textilien aus Cellulosefasern bzw. für den Cellulosefaseranteil von Mischungen mit Polyesterfasern nach der Ausziehmethode mit Reaktivfarbstoffen. Im Falle von solchen Fasermischungen ist die erfindungsgemäße Arbeitsweise besonders für das einbadige Färben mit Kombinationen aus Reaktiv- und Dispersionsfarbstoffen von Bedeutung.

Aus der DE-PS 16 19 464 ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem Mischungen aus Cellulose- und Polyesterfasern mit Reaktiv- und Dispersionsfarbstoffen nach der Ausziehmethode einbadig unter der Einwirkung von erhöhten Temperaturen gefärbt werden. Hierbei enthalten die verwendeten wäßrigen Färbeflotten neben den genannten Farbstoffen sowie Alkalien zusätzlich noch in der Hitze als Säurespender wirkende halogenhaltige organische Verbindungen. In dem eingangs gegebenen alkalischen Medium wird bei den niedrigen Temperaturen der Aufheizphase der Flotte zunächst der Reaktivfarbstoff auf dem Cellulosefaseranteil des Färbegutes fixiert; im weiteren Verlauf des Färbeprozesses wird das für die chemische Beständigkeit des Dispersionsfarbstoffes nachteilige Alkali churn den Säurespender aufgezehrt und sodann wird in /weiter Stufe iler Polyesterfaseranteil mit dem Dispersionsfarb stoff unter den jetzt vorliegenden sauren Bedingungen hei Femperaturen über IOO°Cgefarbt.

Wie aus den experimentellen Beispielen dieses Standes der Technik hervorgeht, beträgt die Färbezeit insgesamt IV2 Stunden; der Aufwand an Reaktivfarbstoft ist — bezogen auf den Anteil der Baumwollkomponente des Textilgutes und auf die Farbtiefe des Polyesterfaseranteils an Dispersionsfarbstoff — unangemessen hoch (z. B. 5%), es werden außerdem Zusätze an Alkali und Säurespendern benötigt Da der alkaliempfindliche Dispersionsfarbstoff in der gemeinsamen Flotte während des Färbens bis zum Eintreten der Wirkung des Säurespenders dem Einfluß des vorhandenen Alkalis ausgesetzt ist, ist eine Schädigung desselben auf Kosten seines Farbtons sowie seiner Echtheitseigenschaften und Farbausbeute durchaus möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, Cellulosefasern durch einen speziellen Färbeprozeß in einem stark verkürzten und sehr vereinfachten Verfahren mit guten Echtheitseigenschaften zu färben. Außerdem besteht das Bedürfnis, im Rahmen konventioneller Einbadverfahren zum Färben von vorzugsweise Mischungen aus Cellulosefasern und Polyesterfasern unter Einsatz von Reaktivfarbstoffen im Vergleich mit dem relevanten Stand der Technik nicht nur eine wesentliche Verkürzung der Gesamtfär bezeit zu erreichen, sondern auch die für die Durchführung solcher Färbungen erforderlichen Maßnahmen zu vereinfachen, ohne daß eine Beeinträchtigung der Fixierung an gegebenenfalls gleichzeitig anwesendem Dispersionsfarbstoff durch Alkali in Kauf genommen werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man wäßrige Färbeflotten enthaltend mindestens einen Reaktivfarbstoff sowie mindestens einen neutralen Elektrolyten verwendet, deren Ausgangs-pH-Wert im schwach sauren Bereich liegt, und daß man mit diesen Flotten im Hochtemperaturbereich bei 110° bis 140⁰C ohne Zusatz von Alkalien oder Alkalispendern färbt.

Da der Reaktivfarbstolf unter diesen Bedingungen

sehr schnell auf die Cellulosefasern aufzieht, kann gleichzeitig eine beachtliche Verkürzung der Färbezeit erreicht werden. Die Reaktivfarbstoffe sind in einem Zeitraum von 5 bis 30 Minuten, vorzugsweise 10 bis 20 Minuten, auf der Faser fixiert, die Ausbeute im Vergleich zu einem bisher üblichen Ausziehprozeß mit Alkali bei Temperaturen bis etwa 8O⁰C bleibt bei vielen Farbstoffen erhalten.

Nun ist es zwar aus den DE-OS 22 38 552 und DE-OS 23 40 043 bekannt, die Färbung von Cellulosefasermate-

><> rialien mit Reaktivfarbstoffen ohne zusätzliches Alkali durchzuführen. Davon abgesehen, daß es sich in diesen beiden Fällen um kontinuierliche Färbeverfahren bevorzugt bei Temperaturen über 100⁰C handelt, werden gemäß DE-OS 22 38 552 aber zur Fixierung

>') solcher Farbstoffe inter fast neutralen Bedingungen cyclische Kohlensäurealkylenester oder fluorhaltige anorganische Salze als Reaktionsbeschleuniger eingesetzt. Im Rahmen des Verfahrens nach DE-OS 23 40 043 kommen zum Färben der zuvor erwähnten Fasern in

hu Gegenwart eines schwach sauer wirkenden Puffersystems wiederum mit N-Alkyl-aminoalkylsulfonsäuren reversibel maskierte Reaktivfarbstoffe zur Anwendung, die erst in ihre faserreaktive Form übergeführt werden müssen.

in Im Hinblick auf die Tatsache, daß die bisherigen Verfahren /um Färben von Cellulosefasern mit Reaktivfaibstoffen entsprechend allen Varianten zur Fixierung dieser Farbstoffe unter Zuhilfenahme von

Alkalien oder Alkalispendern vorgenommen, oder im Falle der bekannten kontinuierlichen Färbetechnik bei Abwesenheit von alkalisch wirkenden Mitteln hierbei ganz spezielle Farbstoffe wie z. B. reversibel maskierte Reaktivfarbstoffe oder auch spezielle Fixiermittel wie cyclische Kohlensäureester bzw. fluorhaltige anorganische Salze eingesetzt werden, war es überraschend, daß beim Ausziehverfahren unter den erfindungsgemäßen HT-Bedingungen Cellulosefasern mit Reaktivfarbstoffen ohne Zusatz von Alkalien, Alkalispendern oder besonderen Fixierhilfsmitteln gefärbt werden können. Es wäre denkbar, daß neben der normalen Reaktion Farbstoff/Cellulosefaser auch ein anderer Verlauf als bei den konventionellen alkalischen Fixierungsverfahren ins Auge gefaßt werden muß, obwohl das gleiche Ergebnis einer kovalenten Verknüpfung des Farbstoffs an die Cellulosefaser mit entsprechenden Echtheiten erreicht wird.

Ganz allgemein gesehen ist daher das beanspruchte Verfahren insofern als überraschend zu erachten, als bisher sehr wohl Vorurteile bestanden haben, Reaktivfarbstoffe ohne alkalisch wirkende Mittel fixieren zu können, im Hinblick auf die Tatsache, daß aus den Reaktionsmechanismen eine Wirkungsweise ohne alkalisch wirkende Mittel nicht abzuleiten war und eine davon abweichende Auffassung unter Fachleuten dahingehend überwunden werden mußte, daß reaktive Bindungen ohne alkalisch wirkende Mittel Zustandekommen und die gegebenenfalls doch zustandegekommenen Bindungen auch ausreichend stabil gegenüber den Färbebedingungen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt vorzugsweise in Betracht für das einbadige Färben von Mischungen aus Cellulose- und Polyesterfasern, wobei die Vorteile der neuartigen Applikationstechnik für die Reaktivfarbstoffe besonders deutlich hervortreten. In solchen Fällen enthalten die zur Anwendung gelangenden Färbeflotten zusätzlich Dispersionsfarbstoffe; der Einsatz von Säurespendern ist hierbei jedoch nicht erforderlich. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen zum Färben dieser Fasermischungen lassen sich sowohl in einstufiger als auch in zweistufiger Arbeitsweise durchführen. Entsprechend dem letztgenannten Prinzip kann der Reaktivfarbstoff, zum Beispiel bei Schnellfärbeverfahren, auch nach einer Vorfärbezeit für den Polyesterfaseranteil in den HT-Apparat eingeschleust werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Falle von Fasermischungen die beiden Farbstoffkomponenten in herkömmlicher Weise vordispergiert bzw. gelöst und mit der für Ausziehprozesse üblichen Menge an Neutralelektrolyt den Flotten zugesetzt. Der pH-Wert dieser Flotten (bei 20⁰C gemessen) soll im schwach sauren Bereich liegen; eine pH-Einstellung ist zumeist nicht erforderlich, da wäßrige Lösungen von Reaktivfarbstoffen (in handelsüblicher Form und Beschaffenheit) an sich schwach sauer sind. Unter schwach sauren pH-Bedingungen wird im allgemeinen ein Bereich von 4,0 bis 6,8, vorzugsweise 5,5 bis 6,5 verstanden. Betriebswässer, die mit Kationenaustauschern enthärtet worden sind, sind häufig schwach alkalisch und bedürfen deshalb der pH-Korrektur in dem genannten Bereich. Gelegentlieh ist die Mitverwendiing von Produkten, die den Farbstoff vor Reduktion schützen, z. B. auf Basis von ni-Niirobeiuolsulfonatcn, von Vorteil.

Flotte und Färbegut werden dann, sofern Fasernii-SL'hungen vorliegen je nach dem beabsichtigten Verfahren, auf Färbetemperatur aufgeheizt und bei 110° bis HO⁰C vorzugsweise 120° bis 130°C, 30 bis 90 Minuten gefärbt, oder man läßt eine Flotte, die nur den Dispersionsfarbstoff enthält, bei Färbetemperatur eine entsprechende Zeitspanne vorlaufen und schleust 5 bis 15 Minuten vor Beendigung der Färbezeit die Lösung des Reaktivfarbstoffes in den HT-Färbebehälter ein. Nach beispielsweise 15 Minuten Färbezeit bei 12O⁰C ist gemäß dieser Variante der Reaktivfarbstoff auf dem

ίο Cellulosefaseranteil der Ware fixiert Bei den höheren Temperaturen kann die Färbezeit für den Reaktivfarbstoff verkürzt werden, z.B. bei 130⁰C auf 5 bis 10 Minuten.
Die Nachbehandlung der erfindungsgemäß erzeugten Färbungen hängt von den verwendeten Farbstoffen ab.

Sie kann im allgemeinen stark vereinfacht werden. In vielen Fällen braucht nur mit Wasser warm bei 60° bis 70° C und kalt gespült zu werden.

Für das Färben von Cellulosefasern bzw. des Cellulosefaseranteils von Fasermischungen nach dem vorliegenden Verfahren kommen als Reaktivfarbstoffe die unter diesem Begriff bekannten organischen Farbstoffe — unabhängig von der Art ihrer reaktiven Gruppe — in Betracht. Diese Farbstoffklasse wird im

2) Colour Index, 3. Auflage 1971 als »Reactive Dyes« bezeichnet Bevorzugt werden jedoch solche Farbstoffe, deren Affinität zur Cellulosefaser hoch ist Sie weisen häufig mehr als eine Sulfonsäuregruppe (außer dem reaktiven Bestandteil des Farbstoffes) im Molekül auf;

ίο solche Farbstoffe haben (im Vergleich zu den bei konventionellen Ausziehverfahren erzielbaren Farbtiefen) sehr gute Ausbeuten.

Es handelt sich hierbei vorwiegend um solche Farbstoffe, die mindestens eine mit Polyhydroxylfasern

i'i reaktionsfähige Gruppe, eine Vorstufe hierfür oder einen mit der Polyhydroxylfaser reaktionsfähigen Substituenten enthalten. Als Grundkörper der organischen Farbstoffe eignen sich besonders solche aus der Reihe der Azo-, Anthrachinon- und Phthalocyaninfarb-

4() stoffe, wobei die Azo- und Phthalocyaninfarbstoffe sowohl metallfrei als auch metallhaltig sein können. Als reaktionsfähige Gruppen und Vorstufen, die solche reaktionsfähige Gruppen bilden, seien beispielsweise Epoxygruppen, die Athylenimidgruppe, die Vinylgrup-

■r> pierung im Vinylsulfon- oder im Acrylsäurerest, ferner die /3-Sulfatoäthylsulfongruppe, die /Ϊ-Chloräthylsulfongruppe oder die ß-Dialkylamino-äthylsulfongruppe genannt. Außerdem kommen für dieses Verfahren Derivate der TetrafluorcyclobutyI-Reihe, z. B. der

ίο Tetrafluorcyclobutylacrylsäure in Frage. Als reaktionsfähige Substituenten in Reaktivfarbstoffen dienen solche, die leicht abspaltbar sind und einen elektrophilen Rest hinterlassen. Als Substituenten kommen beispielsweise 1 bis 3 Halogenatome an folgenden Ringsystemen

^r>i in Betracht: Chinoxalin, Triazin, Pyrimidin, Phthalazin. Pyridazin und Pyridazon. Es können auch Farbstoffe mit mehreren gleich- oder verschiedenartigen Reaktivgruppen verwendet werden.
Als Dispersionsfarbstoffe für das Färben der PoIy-

w) esterfaserkomponente sind alle wasserunlöslichen Farbstoffe geeignet, die im Colour Index, 3. Auflage 1971 unter dem Begriff »Disperse Dyes« aufgeführt werden. Derartige Produkte stammen beispielsweise aus der Reihe der Azo-, Anthrachinon- oder Chinophthalon-

hi Farbstoffe, wobei die Azofarbstoffe sowohl in metallhaltiger als auch in metallfreier Form eingesetzt werden können. Farbstoffe der genannten Kategorie sind hinlänglich bekannt.

Beispiele für verwendbare neutrale Elektrolyte sind Natriumchlorid und Natriumsulfat

In der DE-AS 21 58 314 wird das einbadige Färben von Cellulose/Polyesterfaser-Mischtextilmaterialien beschrieben, gemäß dem man das Textilgut mit einer Färbeflüssigkeit, die ein Gemisch aus einem Dispersionsfarbstoff und einem besonders ausgewählten Reaktivfarbstoff enthält, bei einem pH-Wert von 5,0 bis 5,5 und bei einer Temperatur von 100° bis 140⁰C behandelt bis die Polyesterfaserkomponente mit dem Dispci"sionsfarbstoff gefärbt worden ist Hierauf wird das Färbebad auf 80⁰C abgekühlt die Flotte alkalisch gemacht und das Färben bei 80°—90⁰C und einem pH-Wert von mehr als 8,0 fortgesetzt bis die Cellulosefaserkomponente mit dem Reaktivfarbstoff gefärbt worden ist Obwohl in der ersten Stufe dieses Standes der Technik Bedingungen vorliegen, wie sie auch im Falle der vorliegendenErfindung zur Anwen-

IO

15 dung gelangen, wird nach dem bekannten Verfahren ein Zusatz von Alkalien für die Fixierung der Reaktivfarbstoffe als notwendig erachtet Man muß daher davoc ausgehen, daß durch diese Druckschrift keinerlei technische Lehre vermittelt wird, welche zwecks Fixierung von Reaktivfarbstoffen im Ausziehprozeß auf Cellulosefasermaterialien lediglich die Anwendung von HT-Bedingungen ohne jedweden Alkalizusatz empfiehlt

Beispiel 1

In einem HT-Färbeapparat werden bei einem Flottenverhältnis von 1 :20 Kreuzspulen aus mercerisierten, vorgenetzten Baumwollgarnen mit einer Flotte gefärbt die eine wäßrige Lösung von

3% (vom Gewicht der trockenen Garne) des Reaktivfarbstoffs der Formel

HO₃S-O-CH₂-CH₂-O₂S

N = N

HO₃S

HO NH-CO-CH₃

SO₃H

(in handelsüblicher Form sowie Beschaffenheit) und 50 g/l Kochsalz enthält. Der pH-Wert der so zubereiteten Flotte beträgt 5,6 und bedarf keiner Korrektur.

Man geht bei 40⁰C mit dem Färbegut in das Bad ein, heizt die Flotte rasch auf die Färbetemperatur von 12O⁰C und färbt die Ware 15 Minuten bei 120° C. Sodann wird das Bad abgekühlt, die erzeugte Färbung heiß und kalt mit Wasser gespült und neutral gestellt.

Es resultiert eine marineblaue Färbung, deren Tiefe dem Farbstoffaufwand bei konventionellen Ausziehverfahren entspricht.

Beispiel 2

Auf einem HT-Baumfärbeapparat wird bei einem Flottenverhältnis von 1 :20 ein Mischgewebe aus Polyesterfasern und Baumwolle (67/33) mit einer wäßrigen Flotte behandelt, die — bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware —

40 1,5% des Dispersionsfarbstoffs der Formel

CO —NH

OCH₃

und 60 g/l Kochsalz enthält. Man färbt die Fasermischung mit dieser Flotte zunächst 45 Minuten bei 130 C und schleust dann eine wäßrige Lösung von - bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware -

1,5% des Reaktivfarbstofles der Formel

HO₃S-O-CH₂-CH

HO₃S

OH

NH-CO-CH₃

(in handelsüblicher Form und Beschaffenheit), deren Ausgangs-pH-Wert 6,2 beträgt, in zirkulierendes Bad ein und färbt das Textilgut weitere 10 Minuten unter diesen Bedingungen. Die Weiterbehandlung der so erzeugten Färbung erfolgt durch Spülen und Seifen in üblicherweise.

Es resultiert eine lebhafte Orangefärbung auf beiden Faseranteilen.

Beispiel 3

Auf einem HT-Baumfärbeapparat wird bei einem Flottenverhältnis von 1 :20 ein Körper aus 67% Polyesterfasern und 33% Baumwolle mit einer wäBrigen Flotte gefärbt, die — bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware —

1,5% des Dispersionsfarbstoffs der Formel

O NH₂ O

N-CH₃

O NH₂ O

1,5% des Reaktivfarbstoffs der Formel SO₂- NH

CuPc-[SO₂-NH₂],,

[SO₃H],

— CH₂-CH₂-O-SO₃h1

CuPc = Kupferphthalocyanin
a + b = 2,6

(die Farbstoffe in handelsüblicher Form und Beschaffenheit) und 60 g/l Kochsalz enthält. Der Ausgangs-pH-Wert des gelösten Reaktivfarbstoffes beträgt 6,0.

Man färbt das Textilgut mit dieser Flotte 50 Minuten bei 125°C und erhält eine lebhafte Blaufärbung auf beiden Faseranteilen.

Weitere Beispiele

Man verfährt nach den Angaben der Beispiele 1,2 und 3, jedoch unter Verwendung der nachstehend genannten Reaktivfarbstoffe (in handelsüblicher Form und Beschaffenheit) und erhält ähnlich gute Ergebnisse. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf diese Farbstoffe beschränkt.

Beispiel Farbstoff der Formel

Farbton auf

Cellulosefasern

SO₃H

gelb

HO₃S

H₂N — CO —NH

SO₃H NH-CO-CH₃ NH₂ OH SO₃H

orange

HO₃S

KAy- ^ΝΗ-

I HO₃S {

SO₃H SO₃H

orange

ίο

Fortsetzung

Beispiel Farbstoff der Formel Farbton auf

Cellulosefasern

H₃C-CO-NH

HO₃S

8 CH₃O

SO₃H

y v__N=N

SO₃H HO₃S

OH

NH — CO

SO₃H Cl

SO₃H

HO₃S

SO₃H

Scharlach

scharlach

rot

SO₃H HO NH-CO-

rot

SO₃H

HO₃S-O-CH₂-CH₂-O₂S H₅C₂-CO-HN OH

-N^N-i^^S-CO-NH-^^V-SOa-C^-CHz-O-SOjH rot

HO₃S SO₃H

[SO₃HL

13 CuPc

SO₂-NH

CuPc = Kupferphthalocyanin -SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃H

türkis

11 12

Fortsetzung

Beispiel Farbstoff der Formel

NiPc

c \

[SO₃H]₂

SO₂- NH NiPc = Nickelphthalocyanin

HO₃S — O — CH₂- CH₂- O₂S — CH₂-CH₂-O- SO₃H

SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃H

HO₃S-O-CH₂-CH₂-O₂S

COOH

OCH

HO₃S — O — CH₂ — CH₂- SO₂-^f>—N=N

Beispiel

Eine marineblaue Färbung wie in Beispiel 1 kann auch auf einem Polyester-/Baumwolle-Mischgewebe hergestellt werden, wenn man die Färbeoperation nach der dortigen Vorschrift durchführt und eine wäßrige Flotte verwendet, die — bezogen auf das Gewicht der

O₂N-Farbton auf

Cellulosefasern

dunkelblau

anthrazit

rot

trockenen Ware —

1,8% des Farbstoffes Disperse Blue 56 mit der

CL-Nr. 63 285,
0,5% des Farbstoffes Disperse Brown 1 mit der

CL-Nr. 11 152,
0,5% des Dispersionsfarbstoffs der Formel

CH₂-CH₂-CN

1,8% des Reaktivfarbstoffs der Formel

Cu

//W

O ' , O

14

A-Ln

HO NH-CO-CH₃

HCS-O-CH₂-CH₂-O₂S

0,4% des Reaktivfarbstoffes der Formel

SO₂-NH^f >—SO₂-CH₂-CH₂-O-SO₃H

Cu-Pc

[SO₃H]₂

Cu-Pc = Kupferphthalocyanin

(die Farbstoffe in handelsüblicher Form und Beschaffenheit) sowie 60 g/l Glaubersalz

:nthält.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Färben von Textilien, die aus Cellulosefasern besteher oder solche aufweisen, mit Reaktivfarbstoffen nach der Ausziehmethode, dadurch gekennzeichnet, daß man wäßrige Färbeflotten enthaltend mindestens einen Reaktivfarbstoff sowie mindestens einen neutralen Elektrolyten verwendet, deren Ausgangs-pH-Wert im schwach sauren Bereich liegt, und daß man mit diesen Flotten im Hochtemperaturbereich bei !10° bis 140⁰C ohne Zusatz von Alkalien oder Alkalispendern färbt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Mischungen aus Cellulose- und Polyesterfasern nach einem zweistufigen Einbadverfahren färbt, wobei die Färbeflotte zusätzlich Dispersionsfarbstoffe, jedoch keine Säurespender enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Mischungen aus Cellulose- und Polyesterfasern nach einem einstufigen Einbadverfahren färbt, wobei die Färbeflotte zusätzlich Dispersionsfarbstoffe, jedoch keine Säurespender enthält

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Färbebehandlung mit den Reaktivfarbstoffen während 5 bis 30 Minuten durchführt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nachbehandlung der erzeugten Färbungen in Anschluß an die HT-Färbeoperation ohne Zusatz von Alkalien oder Alkalispendern sowie ohne Zusatz von Säuren oder Säurespendern durchführt.