DE3009522C2 - Verwendung von reaktiven Azofarbstoffen zur Herstellung von antimikrobiellen Eiweiß- und Zellulosefaserstoffen - Google Patents
Verwendung von reaktiven Azofarbstoffen zur Herstellung von antimikrobiellen Eiweiß- und ZellulosefaserstoffenInfo
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- C09B62/51—Monoazo dyes
Description
(PJ)
I 1
zur Herstellung von antimikrobiellen Eiweiß- und Zeilulosefaserstoffen.
55 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verwendung von Azcfarbstoffen zur Herstellung
von antimikrobiellen Eiweiß- und Zellulosefaserstoffen. Die speziellen Azofarbstoffe können zur Ausrüstung
von Faserstoffen, die im Schiffbau, in der Kraftfahrzeug-, Flugzeug-, Kabelindustrie sowie in der Melioration in
Frage kommen. Verwendung finden.
Textile Materialien, wie auch Industrieerzeugnisse überhaupt, unterliegen dem biologischen Abbau. Gegen
60 40% der Beschädigungen kommen durch die Wirkung von Mikroorganismen zustande.
Die Lebenstätigkeit der Pilze und Bakterien bewirkt eine Senkung der mechanischen Festigkeit des Materials
und eine Farbveränderung. Sie ist ferner die Ursache für das Auftreten von Flecken und muffigem Geruch.
Die Verwendung von Materialien mit antimikrobiellen Eigenschaften unter den Bedingungen der durch
Mikroorganismen hervorgerufenen Schäden macht es möglich, deren Lebensdauer zu verlängern und durch den
b5 biologischen Abbau verursachte Verluste zu vermeiden.
Die Herstellung biologisch wirksamer Faserstoffe erfolgt entweder durch Durchtränken mit den antimikrobiellen
Präparaten oder durch chemische Bindung der letzteren an die funktioncllen Gruppen der faserbildenden
Polymere.
Es sind Stoffe und Mittel bekannt, die den Faserstoffen beim Durchtränken aus wäßrigen Lösungen und
Lösungen in organischen Lösungsmitteln antimikrobielle Eigenschaften vermitteln. Sie enthalten als biologisch
wirksame Komponenten
1) Metallsalze und Salze metallorganischer Verbindungen;
2) Derivate von Phenolen und von Salicylsäure;
3) Salze quartärer Ammoniumbasen verschiedenen Baus;
4) Antibiotika und organische Verbindungen verschiedenen Baus.
Von praktischer Bedeutung sind Antiseptika, die mit den funktionellen Gruppen der Fasern diesen oder jenen
Typ der chemischen Bindung zu bilden vermögen. In diesem Falle steigt die Beständigkeit des erzielten Effektes
gegen Naßbehandlungen, und die antimikrobielle Wirkung bleibt während der ganzen Betriebszeit des Erzeugnisses
erhalten.
Unter den Verbindungen, die zur bioziden Behandlung textiler Materialien geeignet sind, sind von großem
Interesse Farbstoffe, die dadurch biologisch wirksam sind, daß sie antiseptische Gruppen enthalten und mit den
Molekülen des Faserstoffes einen bestimmten Bindungstyp bilden.
Bei der Verwendung derartiger Farbstoffe werden zwei technologische Prozesse, und zwar das Färben und
die antimikrobielle Ausrüstung, in einem Arbeitsgang durchgeführt. Bei der Durchführung beider Prozesse in
einem Arbeitsgang wird'das technische Schema der Behandlung des Faserstoffes vereinfacht und verküi-zt,
werden die Fe*i:gkeitswerte des letzteren erhöht, was wirtschaftlich von Vorteil ist. Das Vermeiden einer
zusätzlichen Behandlung mit den Antiseptika ist auch vom ökologischen Standpunkt aus wertvoll, weil dadurch
die Möglichkeit einer Verunreinigung der Umwelt und der Abwasser durch Schadstoffe vermindert wird.
Es sind bakterizide Triazinfarbstoffe bekannt (SU-PS 4 55 610 und 3 92 761), bei denen man als biologische
Wirkstoffe Reste von Albuzid, Hexachlorophen, Levomyzetin u. ä. m. verwendet. Neben dem Anfärben erteilen
die genannten Farbstoffe den textlien Materialien die Fähigkeit, das Wachstum der Bakterien Staphylococcus
aureus zu unterdrücken, unterdrücken jedoch nicht die Aktivität von Schimmelpilzen, die textile Materialien
abbauen.
Zum Vermitteln fungizider Eigenschaften an Eiweißfaserstoffe wurden saure Azofarbstoffe entwickelt (SU-PS
4 01 169).
Diese Azofarbstoffe färben Eiweißfaserstoffe, indem sie Ionen-, Wasserstoff- und andere Bindungen mit den
Fasern bilden.
Die gefärbten Materialien besitzen gute Beständigkeit gegen die Wirkung von Schimmelpilzen unter tropischen
Klimabedingungen, d h. unter den Bedingungen erhöhter Feuchtigkeit und Temperatur, sind jedoch nur
auf Eiweißfaserstoff basis (Ke/afinfasern).
In der DE-OS 26 44 442 werden jr die antibakterielle Behandlung von Textilmaterialien neue Farbstoffe
vorgeschlagen, die durch Umsetzung von Dichlortriazinfarbstoffen mit bakteriziden Verbindungen erhalten
wurden, welche eine Hydroxyl- oder Aminogruppe enthalten, wie 2,2-Dihydroxy-3,3-5,5-6,6-hexachlordiphenyI-methan,
p-Aminobenzolsulfonylamid-Na, Acetylsu!fonylamid-Na und Levomycetin. Ein entsprechend gefärbtes
Baumwollgewebe wurde zur Feststellung der antibakteriellen Wirkung beim Menschen auf Staphylococcus
aureus 209 hin getestet.
Die Erfindung betrifft demgegenüber andere Azofarbstoffe der Vinylsulfonbisazo- und Monochlortriazinreihe,
die den damit gefärbten Stoffen aufgrund des in den Farbstoff eingeführten Salicylanilid- oder Trifluorphenolrestes
Schutz vor einer Schädigung des Gewebes durch Schimmelpilze verleihen. Dabei können ganz andere
Antiseptika verwendet werden.
In der FR-PS 14 99 788 wird zur antibakteriellen Behandlung von Textilfasermaterialien die Färbung dieser
Materialien mit aktiven Vinylsulfon- oder Dichlortriazinazofarbstoffen unter nachfolgender Umsetzung mit Cu-
oder Ag-Salzen als Antiseptika vorgeschlagen, und zwar ebenfalls wie in der DE-OS zum Schutz des Menschen
vor pathogenen Bakterien. Die dort beschriebenen Farbstoffe weisen jedoch eine andere Struktur auf. Es war
nicht vorherzusehen, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Farbstoffe dem Substrat nach dem Aufbringen
antimikrobielle Eigenschaften verleihen, und zwar unabhängig von der Applikationsart.
Erfindungsgemäß werden als Antiseptika, die in das Farbstoffmolekül eingeführt werden. Salicylanilid und
Trichlorphenol verwendet, die den damit gefärbten Geweben fungizide Eigenschaften verleihen, und zwar zum
Schütze von Textilmaterial vor biologischen Abbau.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, Eiweiß- und Zellulosefaserstoffen durch Applikation von
Azofarbstoffen antimikrobielle Eigenschaften zu verleihen.
Di-ese Aufgabe wird wie aus dem vorstehenden Anspruch ersichtlich gelöst.
Durch Verwendung der genannten neuen Verbindungen zum Färben von Faserstoffen werden folgende
Vorteile erzielt:
1) Es wird die Technologie der Ausrüstung der Faserstoffe wesentlich vereinfacht; bo
2) es bleibt der Griff des Gewebes erhalten;
3) der antimikrobielle Effekt wird gleichzeitig mit der Färbung ohne Veränderung des Gewebegewichtes
erzielt;
4) die antimikrobiellen Eigenschaften des Faserstoffes bleiben während der ganzen Verwendungszeit des
genannten Stoffes erhalten; hi
5) die antimikrobiellen Eigenschaften werden (bei gleich/eiliger Färbung) sowohl den Eiweiß- als auch den
Zellulosefitserstoffen erteilt;
b) es wird das Sortiment der Azofarbstoffe und der biologischen Wirkstoffe, beispielsweise der Fungizide.
bedeutend erweitert
Die Synthese der erfindungsgemäßen Azofarbstoffe erfolgt nach üblicher Methode, die in der Diazotierung
des aromatischen Amins und der anschließenden Kopplung mit einem Naphthalinderivat besteht.
Zum besseren Verslehen der vorliegenden Erfindung werden folgende Beispiele ihrer konkreten Ausführung
angeführt
Man verwendet einen Azofarbstoff der folgenden Formel
OCH3
OCH3
OH
25 a)
b)
NHCO NaO3S
SO2CH2CH2OSO3Na
'. Molekulargewicht 948. Dazu führt man folgende Arbeitsgänge lijrch:
2,66 g (0,0075 Mol) 87,6%igen 4-(2'-SulfatoäthyIensulfonyl)-2-aminoanizoIschwefelsäureester suspendiert
man in 10 ml Wasser, gibt 1 ml (0,011 Mol) 34%ige Salzsäure zu, kühlt auf eine Temperatur von 0 bis 5°C ab
und gießt eine Lösung von 0,5 g (0,0075 Mol) Natriumnitrit in 2 ml Wasser zu. Dann hält man die Reaktionsmasse 1 Stunde.
Eine Lösung von 3,1 g (0,0075 Mol) 87%iger l-Hydroxy-6-(4'-aminobenzoyl)-aminonaphthalen-3-su!fonsäure
in 10 ml Wasser, welche 1,45 g caicinierte Soda enthält, gießt man der in der Stufe a) erhaltenen
Suspension einer Diazoverbindung zu, wonach man bei 18° C 2 Stunden lang rührt Man erhält den
Monoazofarbstoff, der zum Niederschlag ausfällt.
) Die in der Stufe b) erhaltene Reaktionsmasse, die den Monoazofarbstoff im Niederschlag enthält, säuert
man durch Zugabe von 1 ml 34°/ciger Salzsäure an und diazotiert, indem man 0,52 g (0,0075 Mol) Natriumnitrit
in 3 ml Wasser zugibt Dann hält man die Reaktionsmasse bei 20° C 1 Stunde.
) 1.6 g (0,0075 Mol) Salicylanilid löst man in 15 ml Wasser unter Zugabe von 0.65 ml 49%iger Ätznatronlösung
(0,012 Mol) auf und setzt 0,5 g (0,0049 Mol) calciniertes Soda zu. Die bereitete Lösung gießt man der im
Arbeitsgang c) erhaltenen Diazoverbindung des Monoazofarbstoffes zu und verrührt. Dann salzt man den
Azofarbstoff durch Zugabe von Kochsalz aus. Die Ausbeute an Azofarbstoff beträgt 4,3 g (60,8% der
Theorie).
Der erhaltene Azofarbstoff färbt Wollgewebe orangefarben, Baumwollgewebe rot an.
Beispiel 2
Man verwendet einen Azofarbstoff der folgenden Formel
Man verwendet einen Azofarbstoff der folgenden Formel
OH
SO3Na
=^- SO3Na
OD
aJ. Molekulargewicht 84b.
Dazu führt man folgende Arbeitsgänge durch:
a) 3.22 g (0.006 Mv.) Natrium-2-(2',4',5'-trichlorphenoxy)-4-(3'-amino-4'-sulfophenyl)amino-6-chlor-S-triazin
Dazu führt man folgende Arbeitsgänge durch:
a) 3.22 g (0.006 Mv.) Natrium-2-(2',4',5'-trichlorphenoxy)-4-(3'-amino-4'-sulfophenyl)amino-6-chlor-S-triazin
reibt man mit 136 ml (0,014 MoI) 35%iger Salzsäure an. Dann gibt man unter mechanischem Rühren 20 ml
Wasser zu, kühlt auf 1 bis 3°C ab und leitet allmählich eine Lösung von 0.42 g (0,006 Mol) Natriumnitrit in
20 ml Wasser ein. Die Reaktion verläuft in saurem Medium (Probe nach dem Kongopapierindikator; am
Schluß der Reaktion Probe auf Jodkaliumstärkepapier oder Kongopapierindikator).
b) 2,1 g (0,006 Mol) Dinatrium-2-naphthol-3,6-disulfonsäure löst man in 30 ml Wasser auf. Die Lösung wird >
abfiltriert und auf 15°C abgekühlt. Dann gibt man der genannten Lösung bei 15 bis 200C allmählich
innerhalb von 1 Stunde die im Arbeitsgang a) erhaltene Suspension der Diazoverbindung zu. Die Reaktion
des Mediums wird durch Zugabe einer Lösung calcinierter Soda aufrechterhalten (pH =6.4 bis 6,6). Nach
der Zugabe der ganzen Menge der Suspension wird noch eine Stunde gerührt. Den erhaltenen Azofarbstoff
salzt man durch Zugabe von Kochsalz aus. Die Ausbeute an Azofarbstoff beträgt 3,26 g (64% der Theorie). ι ο
Der erhaltene Azofarbstoff färbt Wollgewebe orangebraun, Baumwollgewebe rosa an.
Man verwendet einen Azofarbstoff der folgenden Formel
20
JO
C25Hi2N7OnS5CUNa1. Molekulargewicht 893.
35
Dazu führt man folgende Arbeitsgänge durch:
a) Die Diazotierungsreaktion von 0,006 Mol Natrium-2-(2',4',5'-trichlorphenoxy)-4-(3'-amino-4'-sulfophenyl)amino-6-chlor-S-triazin
wird unter den Bedingungen des Arbeitsganges a) des Beispiels 2 durchgeführt.
b) 2.1 g (0,006 Mol) Mononatriumsalz der l-Hydroxy-8-aminonaphthalen-3,6-disulfonsäure löst man in 30 ml
Wasser unter Zugabe von 03 g (0,003 Mol) calcinierter Soda auf. Die Lösung wird abfiltriert und auf 15° C
sbgekühlL Dann gibt man der genannten Lösung bei 15 bis 20°C allmählich innerhalb von 1 Stunde die im
Arbeitsgang a) erhaltene Suspension der Diazoverbindung zu. Die Reaktion des Mediums wird durch
Zugabe einer Lösung calcinierter Soda aufrechterhalten (pH = 7 bis 8). Nach der Zugabe der ganzen Menge
der Suspension der Diazoverbindung wird noch eine Stunde gerührt. Den erhaltenen Azofarbstoff salzt
man durch Zugabe von Kochsalz aus. Die Ausbeute an Azofarbstoff beträgt 2,9 g (53% der Theorie).
Der erhaltene Azofarbstoff färbt Wollgewebe rosa, Baumwollgewebe fliederfarben an.
Mit den in den Beispielen synthetisierten Azofarbstoffen (der Formeln I, Il und III) färbte man Proben von
Gewebe aus reiner Wolle beziehungsweise Baumwolle.
Rezept des Anfärbens von Gewebe aus reiner Wolle
Azofarbstoff 3%, bezogen auf das Gewicht des Gewebes, Glaubersalz 10%, bezogen auf das Gewicht des
Gewebes, 30%ige Essigsäure 5%, bezogen auf das Gewicht des Gewebes, oberflächenaktiver Stoff vom Kationentyp
! %, bezogen auf das Gewicht des Gewebes.
Den Azofarbstoff reibt man mit wenig kaltem Wasser zu einer Paste an, verdünnt mit heißem Wasser (80 bis
90c C) und verrührt bis zur vollständigen Auflösung des Farbstoffes.
Dem auf 30 bis 400C erhitzten Bad gibt man eine Lösung von Glaubersalz und Essigsäure zu, bringt die zu
färbende Gewebeprobe ein und behandelt diese 10 Minuten. Danach gießt man die bereitete Lösung des
Azofarbstoffes in das Bad und führt die Färbung der Probe innerhalb von 10 Minuten durch. Das Flottenverhältnis
beträgt 50 :1. Dann erhitzt man das Bad im Verlaufe von 1 Stunde bis zum Sieden und färbt unter Sieden 1
Stunde. Dann kühlt man ab und wäscht sorgfältig die gefärbte Probe mit Wasser.
Rezept des Anfärbens von Baumwollgewebe
Azofarbstoff 3 bis 6%, bezogen auf das Gewicht des Gewebes, Harnstoff 50 g/l, Kochsalz 30 g/!, Trinatriumphosphat
15 g/l.
Den Azofarbstoff reibt man mit Harnstoff zu einer Paste an, verdünnt mit Wasser und löst unter ständigem
Rühren und Erhitzen auf 50 bis 700C auf. Die bereitete Lösung des Azofarbstoffes filtriert man und bringt sie in
das auf 30 bis 40°C erhitzte Färbebad ein. Dann taucht man in das Färbebad die zuvor mit lauwarmem Wasser
benetzte und abgepreßte Gewebeprobe ein. 10 Minuten nach Färbebeginn bringt man in das Färbebad eine
Kochsalzlösung ein (die gefärbte Probe nimmt man dabei heraus) und bringt innerhalb von 20 Minuten die
Temperatur des Bades auf 70°C. 30 Minuten nach Färbebeginn bringt man in das Bad ein alkalisches Agens ein
und färbt bei einer Temperatur von 700C weitere 60 Minuten. Das gefärbte Gewebe wäscht man mit fließendem
kal.>.m Wasser, behandelt dann mit einer Lösung eines nichtionogencn oberflächenaktiven Stoffes mit einer
Konzentration von 2 g/l bei einer Temperatur von 600C zweimal jeweils innerhalb von 30 Minuten, wäscht
danach mit heißem und fließendem kaltem Wasser.
Zum Färben von Faserstoffen kann man sieh einer beliebigen anderen bekannten Färbemethode bedienen, die
beim Färben von Faserstoffen mit den Faserstoffen dieser Klasse angewandt wird.
Die Ergebnisse der Prüfung der gefärbten Gewebeproben auf antimikrobiclle Eigenschaften und die Beständigkeit
der Farbe gegen verschiedene physikalisch-chemische Einwirkungen sind nachstehend in der Tabelle
angeführt. Dabei wird die Beständigkeit der Farbe der Proben gegen physikalisch-chemische Einwirkungen mit
Gütezahlen zensiert. Die antimikrobiellen Eigenschaften der gefärbten Gewebeproben bestimmt man nach
ihrer Pilzbeständigkeit (biologischen Beständigkeit). Das Wesen der Methode besteht im Halten der genannten
Proben, geimpft mit den Sporen von Schimmelpilzen, unter den für ihre Entwicklung optimalen Bedingungen
und der anschließenden Auswertung der Pii/.uL-MÜnuigkeii gemäß den Empfehlungen der !EK (!nternatiunalen
Elektrotechnischen Kommission). Zur Prüfung verwendet man eine wäßrige Suspension eines Gemisches von
Sporen folgender Arten von Schimmelpilzen:
1. Asperillusniger(v.Tiegh)
2. Asperillusamstelodami(Mong)
3. PeniciliumcyclopiumiWestl)
4. Penicilium brevicompactum (Dierckx)
5. Paecilomyces varioti(Bain)
6. Stachybotrys atra (Corda)
7. Chactomiumglobosum (Kunze)
8. Aspergillus versicolor(Tierab)
9 Aspergillus flavus (Zink)
9 Aspergillus flavus (Zink)
10. Trichoderma lignorum(Harz)
Charakteristik der Gewebeprobe | Biologische | Beständigkeit der Farbe in Gütezahlen gegen | Trockenreibung Schweiß | 5/5/4 | Chemische |
Beständigkeit | Destilliertes | Reinigung | |||
in Gütezahlen | Wasser | 4 | 5/5/5 | S | |
1 | 2 | 3 | |||
Gewebe aus reiner Wolle | 3 | 5/5/5 | 5/5/5 | ||
Gefärbt mit Azofarbstoff | Obisl | 5/5/5 | |||
der Formel (I) | 5 | - | 5/5/5 | ||
Gefärbt mit Azofarbstoff | 0 | 5/5/5 | |||
der Formel (11) | 4 | 4/3/4 | 5/5/5 | ||
Gefärbt mit Azofarbstoff | 0 | 5/5/5 | |||
der Formel (III) | — | 3/3/4 | - | ||
Nichtgefärbt | 3 bis 4 | - | |||
Baumwollgewebe | 4-5 | — | _ | ||
Gefärbt mit Azofarbstoff | Obis! | 5/5/4 | |||
der Formel (III) | 3-4 | — | |||
Gefärbt mit Azofarbstoff | Obisl | 5/2/2 | |||
der Formel (I) | — | — | |||
Nichtgefärbt | 4 | — | |||
Wie aus der Tabelle zu ersehen ist, weisen die mit den in den Beispielen 1 bis 3 synthetisierten Azofarbstoffen
gefärbten Eiweiß- bzw. Keratin- und Zellulosefaserstoffe gute Pilzbeständigkeit auf, die mit den Gütezahlen 0
bis 1 bewertet wurde (biologisch beständig sind diejenigen Faserstoffe, die mit den Gütezahlen 0 bis 2 bewertet
werden). Die Beständigkeit der Farbe gegen physikalisch-chemische Einwirkungen liegt auf dem Niveau der
Beständigkeit für bekannte handelsübliche Farbstoffe dieser Klasse.
Die erfindungsgemäß verwendeten Azofarbstoffe machen es möglich, die Technologie der Ausrüstung von
Eiweiß- und Zellulosefaserstoffen zu vereinfachen und durch die Durchführung beider Behandlungsstufen, der
Färbung und der mikrobielien Ausrüstung, in einem Arbeitsgang die Verwendung von Chemikalien (Antiseptika
und textile Hüfsstoffe) zu vermeiden, die zur Erzielung des gleichen Effektes nach anderen bekannten Behandlungsmethoden
notwendig sind. Das Vermeiden der zusätzlichen Behandlung mit den Antiseptika ist von
großem Vorteil vom ökologischen Standpunkt aus. weil dadurch die Möglichkeit einer Verunreinigung der
Umwelt und der Abwässer durch Schadstoffe geringer wird.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung von Azofarbstoffen der Formeln OCH3 OHNaO3S SO2CH2CH2OSO3NaSO3NaNHCO—<f V- N=N-/" "V-OHOHSO3Na=^- SO3Na(Π)SO3NaHO NH2
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