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Flüssige Präparationen von wasserlöslichen, nichtreak-
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tiven anionischen Farbstoffen, deren Herstellung und deren Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft yießbar-flüssige sowie lagerbeständige Präparationen
von wasserlöslichen, nichtreaktiven anionischen Farbstoffen, ein Verfahren zu deren
Herstellung sowie die Verwendung solcher Präparationen.
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Flüssig-Einstellungen von Farbstoffen bzw. Ausrüstungsmitteln besitzen
in der Praxis der TextSveredlung erhebliche Bedeutung, ganz besonders in der Kontinuefärberei
und Druckerei. Die dort üblichen Metragen von Textilmaterial erfordern - bedingt
durch den hohen Verbrauch konzentrierter Flotten - den Einsatz von entsprechend
umfangreichen Farbstoffmengen. In diesem Zusammenhang ist das Lösen bzw. Dispergieren
von pulverförmigem Farbstoff immer zeitraubend sowie umständlich und wegen der dabei
nicht zu vermeidenden Staubentwicklung keineswegs ohne Gefahr für die Atmungsorgane
des Bedienungspersonals. Diese Nachteile lassen sich durch die Verwendung von Flüssig-Marken
solcher Farbstoffe elegant und zufriedenstellend umgehen. Aufgrund ihrer bedeutend
einfacheren Handhabbarkeit, beispielsweise durch einfaches Einrühren in den Flottenansatz,
sind letztere insbesondere für Klotzprozesse, aber auch für andere Färbemethoden,
z.B.
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Ausziehverfahren, vorteilhaft.
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Die meiste Bedeutung auf dem Gebiet der Flüssig-Einstellungen haben
Dispersionen bzw. Suspensionen von wasserunlöslichen Farbstoffen, wie sie von Küpen-,
Schwefelküpen und Dispersionsfarbstoffen her bekannt sind. Aber auch echte Lösungen
("solutions"), beispielsweise von basischen Farbstoffen, von Komponenten für die
Bildung von Azopigmenten auf der Faser und von färbefertigen SchweElfarbstoffen
konnten sich in der Färbereitechnik gut einführen.
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Allerdings blieb die Zugänglichkeit von brauchbaren flüssigen Präparationen
im allgemeinen auf die vorstehend angeführten Farbstoff-Sortimente beschränkt.
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Indessen besteht in Textilbetrieben schon seit langem ein1 dringendes
Bedürfnis nach der Verfügbarkeit einer Flüssig-Einstellung auch bei wasserlöslichen,
nichtreaktiven anionischen Farbstoffen, beispielsweise von Direktfarbstoffen oder
von Säurefarbstoffen. Hier sind die Schwierigkeiten jedoch besonders groß, so daß
Versuche zu deren Herstellung bislang noch zu keinem greifbaren Ergebnis geführt
haben.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nunmehr in der Herstellung
gut zu handhabender Flüssig-Marken von wasserlöslichen, nichtreaktiven anionischen
Farbstoffen, in erster Linie Direktfarbstoffen oder Säurefarbstoffen, für alle Färbe-
und Druckverfahren, welche eines hohen Farbstoffeinsatzes bedürfen und die vor allem
für eine kontinuierliche Arbeitsweise geeignet sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man mindestens
einen solchen Farbstoff mit einer konzentrierten wäßrigen Lösung von einer oder
mehreren hydrotropen Substanzen verrührt sowie suspendiert.
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Entsprechend den vorstehend beschriebenen Maßnahmen bildet sich ein
zweiphasiges System (Suspension) aus einem Flüssiganteil, der aus Wasser, der darin
gelösten hydrotropen Substanz sowie einer verhaltnismäßlg begrenzten
Menge
von darin gelöstem Farbstoff besteht, und aus dem Feststoffanteil, der die übrige
Menge des ungelösten Farbstoffes umfaßt. Dabei wird das Verhältnis von Farbstoff
zu Lösung in den erfindungsgemäßen Präparationen so gewählt, daß der Farbstoff-Gesamtanteil
einen konstanten Betrag darstellt, der nicht zu niedrig liegen soll, um das Stärkeverhältnis
an Farbstoff in der ZuSereitung zu demjenigen in den konventionellen handelsüblichen
Pulver-Marken nicht zu sehr zu verschieben. Der Farbstoff-Reingehalt der herzustellenden
Präparation wird somit mit Hilfe einer bemessenen Menge der Lösung der hydrotropen
Substanz eingestellt und standardisiert. Zweckmäßig wird ein Gewichtsverhältnis
von fest (Teile Farbstoff) zu flüssig (Teile Lösung) im Bereich von 1:1 bis 1:2
angestrebt. Es hat sich in Bezug auf die spätere Anwendung nämlich gezeigt, daß
unter diesen Bedingungen das Einstellen von ziemlich konzentrierten Farbstofflösungen
dann schnell und ohne besonderen Einerg.ieaufzand vonstatten geht. Im allgemeinen
wird in diesen Flüssig-Einstellungen ein Verhältnis von 2:1 zur Pulver-Marke eingehalten.
Das Umrechnen ist auf diese Weise sehr einfach. Selbstverständlich können auch andere
Konzentrationen vorgesehen werden. Bei verschiedenen Farbstoffen sind auch Einstellungen
im Verhältnis von 1:1 im Vergleich zur Pulver-Marke möglich, jedoch wird man im
allgemeinen wegen der einfacheren Präparation und um einheitliche Flüssig-Marken
in der Hand zu haben, das oben erwähnte 2:1 Verhältnis für alle Farbstoffe in Erwägung
ziehen.
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Als Suspensionsträger für die erfindungsgemäßen Flüssig-Präparationen
von wasserlöslichen, nichtreaktiven anionischen Farbstoffenkommen immer nur hohe
Konzentrationen der hydrotropen Substanzen der hierzu eingesetzten Lösungen infrage.
Sehr häufig werden für diesen Zweck auch praktisch gesättigte Lösungen verwendet.
Keineswegs konnte aber erwartet werden, daß gerade Suspensionen eine sehr günstige
Form flüssigen Präparationen von tiasserlöslichen Farbstoffen darstellen
Die
für die Bereitung der Flüssig-Einstellungen geeigneten Produkte ergeben mit den
wasserlöslichen, nichtreaktiven anionischen Farbstoffen gießbar-flüssige Suspensionen,
die zwar bei ihrer Lagerung nach einem Zeitraum von einigen Wochen eine gewisse
Tendenz zum Absetzen von Farbstoffpartikeln aufweisen können, welche jedoch durch
Schütteln oder Rühren wieder leicht sowie schnell homogen verteilt werden. Die erfindungsgemäß
erzeugten Flüssig-Einstellungen sind nicht sonderlich temperaturempfindlich, weder
gegen Frost noch gegen Wärme.
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Die Flüssig-Einstellungen solcher Farbstoffe auf Suspensionsbasis
d.h. deren nicht gelöster Farbstoffanteil, sind bei den üblichen Konzentrationen
durch Einrühren in den vorgelegten wäßrigen Flottenansatz oder beim Ubergießen mit
heißem Wasser auch ohne nachfolgendes Aufkochen mittels direktem Dampf sofort sowie
rückstandslos löslich. Ihre Handhabung ist außerordentlich sicher. Aufgrund dieser
Eigenschaft sind sie zur Herstellung von Klotzflotten, wo hauptsächlich hohe Farbstoffkonzentrationen
verlangt werden, hervorragend geeignet. Auch für das Ansetzen von Druckpasten können
derartige Flüssig-Marken vorteilhaft herangezogen werden. Unter Einsatz von solchermaßen
zubereiteten Flotten bzw. Druckpasten erhält man immer egale Färbungen und Drucke,
wobei die gleiche Farbstärke wie bei der Verwendung von Pulver-Marken zu verzeichnen
ist.
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Die Vorteile des neuen Verfahrenserzeugnisses bestehen vor allem im
problemlosen sowie staubfreien Ansetzen von insbesondere Klotzflotten und der damit
entfallenden gesundheitlichen Belästigung. Die bei Verwendung von Pulvern für den
genannten Zweck sonst durch ungelöst zurückbleibende Farbstoffpartikelchen verursachten
Stippen auf dem gefärbten Gewebe werden hierbei ausgeschaltet. Die Gefahr von Alterungs-
und Kristallisationserscheinungen ist bei solchen stark konzentrierten Suspensionen
gegenüber denjenigen verbunden mit Flüssig-Marken in Form von echten
Lösungen
beachtlich vermindert. Das durch unerwünschte Feuchtigkeitsaufnahme gefürchtete
Zusammenbacken kann nicht auftreten. Eine einfachere Farbstoffdosierung ist bei
diesen Suspensionen, insbesondere bei Nachsätzen möglich.
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Für die Herstellung dieser Flüssig-Einstellungen geht man im allgemeinen
von trockenen (pulverförmigen) Farbstoffen (ohne Standardisierung) aus und rührt
sie bei Raumtemperatur im gewünschten Verhältnis mit den hydrotropen Substanzen
bzw. deren konzentrierten Lösungen an.
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Es ist jedoch auch vorgesehen, feuchte (pastenförmige) Farbstoffe
in dieser Weise zu suspendieren. Unter den zuletzt genannten Umständen sind höhere
Produktionszahlen dadurch möglich, daß die bei der Fabrikation nach dem Aussalzen
anfallenden Filterpreßkuchen bzw. Farbstoffteige durch direkte Zugabe von Lösungen
hydrotroper Substanzen gleich als flüssige Präparationen eingestellt werden. Somit
kann der bisher erforderliche aufwendige und umständliche Farbstoff-Finish wegfallen.
Löslichkeitsverbessernde Zusätze unterbleiben. Teure Fabrikationsverfahren - man
denke beispielsweise an eine Sprühtrocknung zur Isolierung von Farbstoffen - sind
nicht mehr notwendig.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich alle DireKtfarbstoffe
und Säurefarbstoffe ohne Rücksicht auf ihre chemische Konstitution. Es handelt sich
dabei jedoch meistens um Azofarbstoffe mit einer oder mehreren SO3H-Gruppen. Farbstoffe
dieser Kategorien werden im Colour Index, 3. Auflage 1971 unter den Bezeichnungen
Direkt Dyes und "Acid Dyes geführt.
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Es ist prinzipiell auch möglich, gleichzeitig mehrere Farbstoffe,
beispielsweise für Mischfarben, zusammen in einer einzigen Lösung von hydrotropen
Substanzen zu suspendieren.
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Als hydrotrope Substanz (Suspensionsträger) wird erfindungsgemäß in
erster Linie Harnstoff in Form einer konzentrierten wäßrigen Lösung von etwa einem
Gewichtsteil Harnstoff auf einen Gewichtsteil Wasser, also im Verhältnis 1:1 angewendet,
vorzugsweise jedoch eine solche Lösung im Verhältnis von 1:0,8, entsprechend einer
Konzentration von 55,6 %, mithin nahe der Sättigungsgrenze bei Raumtemperatur.
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Einige der in Betracht kommenden Farbstoffe zeigen aber beim Verrühren
in Pulverform mit der Harnstofflösung eine Konsistenz zunahme bis zum Verlust der
Gießbarkeit (Nachdicken). In solchen Fällen wendet man eine weitere hydrotrope Substanz,
insbesondere Dimethylsulfoxyd, zum Anteigen des Farbstoffs vor dem Versetzen mit
der Harnstofflösung an, oder aber die Mischung beider dieser Mittel.
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Dadurch wird das Nachdicken der Flüssigzubereitung verhindert und
Gießbarkeit erhalten. Der dafür erforderliche Verbrauch an Dimethylsulfoxyd beträgt,
bezogen auf den Farbstoffgehalt, die halbe bis gleiche Gewichtsmenge, d.h.
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er liegt im Bereich von 1:0,5 bis 1:1; die so gewonnene Paste wird
dann durch Zufügen der Harnstofflösung auf die angestrebte Endkonzentration gebracht.
Auch die Mischung der Harnstofflösung mit Dimethylsulfoxyd kann von vornherein zum
Verrühren und Suspendieren des Farbstoffes angewendet werden.
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Geht man indessen bei der Herstellung der Suspension vom feuchten
Filterpreßkuchen aus, dann wird dabei so verfahren, daß man dieses Ausgangsmaterial
mit der Harnstofflösung anrührt und dann gegebenenfalls soviel festen Harnstoff
zusetzt, wie dem Wassergehalt des Filterkuchens entspricht, wobei wiederum das Gewichtsverhältnis
1 Teil Harnstoff auf 0,8 Teile Wasser eingehalten wird.
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Treten bejm Zubereiten der Farbstoff suspensionen solche mit einer
zu niedrigen Viskosität auf, so kann diese durch kleine Zusätze von viskositätssteigernden
Mitteln auf Basis
von Celluloseestern, -äthern oder von Alginaten
in Form ihrer wäßrigen Lösungen leicht heraufgesetzt und damit korrigiert werden.
Eine gewisse erhöhte Viskosität ist wegen der damit verbundenen geringeren Neigung
der Farbstoffpartikel zum Absetzen sowie zur Erleichterung der Homogenisierung (vor
dem Gebrauch) von Vorteil. Derartige Zusätze von verdickenden Polymeren zur Verringerung
der Absetzneigung bei Flüssig-Einstellungen sind z.B. von Küpenfarbstoffen bekannt.
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Zweckmäßig enthalten die erfindungsgemäßen Präparationen in vielen
Fällen noch geringfügige Anteile wäßriger Lösungen von Natriumcarbonat (Soda), um
einen schwach alkalischen pH-Wert einzustellen und dadurch die spätere Auflösung
der suspendierten Farbstoffe in den herzustellenden Flotten zu begünstigen. Dieser
Sodazusatz wird nach erfolgter Suspendierung des Farbstoffes vorgenommen. Eine solchermaßen
Verwendung von Natriumcarbonat ist in Pulver-Marken von Direktfarbstoffen üblich.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren resultiert eine Suspension, die
aus Farbstofflösung und festem Farbstoff besteht. Diese Flüssig-Einstellung erfüllt
weitgehend die Forderungen, die daran gestellt werden. Obwohl die Löslichkeit der
Farbstoffe in Form ihrer Flüssig-Einstellung gegenüber der Pulver-Marke etwas gesteigert
wird, was für die Auflösungsgeschwindigkeit selbst zutrifft, so sollte bei der praktischen
Anwendung der Präparation zur Herstellung von Flotten doch die Löslichkeitsgrenze
der jeweiligen Farbstoffindividuen (Angaben der Farbstoffhersteller) in Rechnung
gestellt werden.
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Beispiel 1 100 kg eines sprühgetrockneten Direktfarbstoffes der Formel
mit einem Farbstoff-Reingehalt von 94 Gew.-g werden mit 135 kg einer konzentrierten
wäßrigen Harnstofflösung (1 Teil Harnstoff je 0,8 Teile Wasser, entsprechend 55,6
Gew.-%) homogen verrührt.
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Es resultiert eine gießbar-flüssige Präparation mit 40 Gew.-% Farbstoff-Reingehalt,
die sich beim Eingießen in die für die Herstellung der Klotzflotten übliche Wassermenge
auch bei Raumtemperatur oder durch übergießen mit heißem Wasser sofort löst. Diese
Farbstoffzubereitung ist stabil, eventuell abgesetzte Anteile lassen sich durch
Schütteln oder Rühren schnell homogen verteilen. Auch bei längerem Lagern erfolgt
kein Nachdicken.
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Beispiel 2 100 kg des sprühgetrockneten Farbstoffes Direct Black 32
mit der C.I.-35 440 mit einem Farbstoff-Reingehalt von 96 Gew.-% werden mit Hilfe
von 48 kg Dimethylsulfoxyd homogen angeteigt, worauf man 152 kg einer konzentrierten
wäßrigen Harnstofflösung von 55,6 Gew.-% zufügt und den Ansatz gut verrührt.
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Es resultiert eine gießbare-flüssige Präparation des Farbstoffes mit
42 Gew.- Farbstoff-Reingehalt (300 kg).
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Beispiel 3 100 kg Filterpreßkuchen (wie sie bei der Farbstoffproduktion
nach dem Aussalzen mit Kochsalz und Waschen mit gesättigter Kochsalzlösung anfallen)
des Farbstoffes Direkt Red 23 mit der C.I.-29 160 haben die Zusammensetzung 38 kg
Farbstoff 9 kg Salze und 53 kg Wasser.
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Man teigt das feuchte Rohprodukt mit 38 kg Dimethylsulfoxyd an, fügt
52 kg Harnstofflösung von 55,6 Gew.-% hinzu und verrührt den Ansatz homogen.
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Es resultieren 190 kg einer Flüssig-Einstellung mit 20 Gew.-S Farbstoff-Reingehalt.