DE3301870A1

DE3301870A1 - Verfahren zur herstellung von konzentrierten fluessigen faerbepraeparaten

Info

Publication number: DE3301870A1
Application number: DE19833301870
Authority: DE
Inventors: Reiner Dr. 5068 Odenthal Ditzer; Jochen 5068 Odenthal Koll; Gerd Dr. Martiny; Hans-Heinz Dr. 5090 Leverkusen Mölls; Karl-Heinz Dipl.-Ing. 5000 Köln Steiner
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1983-01-21
Filing date: 1983-01-21
Publication date: 1984-07-26
Also published as: DE3301870C2

Description

Verfahren zur Herstellung von konzentrierten flüssigen
Färbepräparaten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierten flüssigen Färbepräparaten.
Eine große Zahl von Farbstoffen fällt nach der Synthese als wäßrige Suspension oder Dispersion mit geringen Farbstoffkonzentrationen an oder muß zwecks Abtrennung von unerwünschten Reaktionsnebenprodukten aus ihren Lösungen z.B. ausgesalzen und isoliert werden.
Zur Abtrennung solcher Nebenprodukte und/oder der Aufkonzentrierung der Suspensionen oder Dispersionen werden üblicherweise die bekannten Flüssig-Fest-Stofftrenngeräte wie Nutschen, Filterpressen, Dreh- und Bandfilter eingesetzt. Bei all diesen Geräten erhält man jedoch einen Filterrückstand, der nicht mehr pumpbar ist und der für eine Vielzahl von nachfolgenden Bearbeitungsschritten erst wieder - z.B. durch Zugabe von Wasser - verflüssigt werden muß.
Die DE-AS 2 204 725 beschreibt die Herstellung von konzentrierten flüssigen Färbepräparationen mittels Druckpermeation an halbdurchlässigen Membranen. Solche Membranen sind in der Lage, sogar gelösten Farbstoff zurückzuhalten, während Wasser und darin gelöste niedermolekulare Stoffe die Membran passieren können. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß störende Reaktionsnebenprodukte, die fast immer ein sehr ähnliches Molekulargewicht haben wie der Farbstoff, von der Membran ebenfalls zurückgehalten werden.
Die Bearbeitung von Suspensionen, wie in der DE-AS 22 04 725 ebenfalls beschrieben, ist auf den technischen Druckpermeationsanlagen mit halbdurchlässigen Membranen nicht durchführbar, ohne daß Ablagerungen auf der Membran stattfinden, die das Verfahren erschweren und/oder zur totalen Verstopfung der jeweiligen Module führen können.
Die störenden Reaktionsnebenprodukte sind meist selber färbende Stoffe, die jedoch nicht den gewünschten Farbton und die Echtheiten aufweisen und deshalb vom gewünschten Farbstoff abqetrennt werden müssen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von konzentrierten flüssigen Färbepräparaten ist dadurch gekennzeichnet, daß man wäßrige Suspensionen oder Dispersionen von organischen Farbstoffen, organischen Pigmenten oder optischen Aufhellern unter Druck ein-oder mehrmals über eine mikroporöse Membran leitet, die Wasser und darin gelöste Stoffe hindurchläßt, und man gegebenenfalls das Retentat weiter aufkonzentriert.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, konzentrierte flüssige Färbepräparate herzustellen, ohne den Zustand einer pumpbaren, fließfähigen Dispersion zu verlassen.
Bei den vorzugsweise einsetzbaren anionischen, wasserlöslichen Farbstoffen und Aufhellern handelt es sich insbesondere um solche mit Sulfonsäure-, Carbonsäure-und Sulfonamidgruppen sowie um Metallkomplexfarbstoffe. Erwähnt seien die sauren Wollfarbstoffe, die Reaktivfarbstoffe, die sauren Farbstoffe für Polyamid, die Metallkomplexfarbstoffe und die substantiven Baumwollfarbstoffe, die z.B. der Azo-, Anthrachinon-oder Phthalocyaninreihe angehören können, und die vorzugsweise in Form ihrer Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalze eingesetzt werden.
Bevorzugt werden bei der vorliegenden Erfindung Reaktivfarbstoffen mit Reaktivgruppen auf Basis folgender Systeme eingesetzt: Mono- oder Dihalogen-symmetrische Triazinylreste, Mono-, Di- oder Trihalogenpyrimidinyl-Reste oder halogensubstituierte Chinoxalinylcarbonylreste.
Vorzugsweise einsetzbare anionische optische Aufheller gehören z.B. der Stilben-, Cumarin-, Pyrazin-, Pyrazolin-, Oxazin-, Oxazolyl-, Imidazolyl- oder Naphtholsäureimid-Reihe an.
Geeignete Farbstoffe, die für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren in Frage kommen, sind weiterhin beliebige in Wasser schwer- bzw. unlösliche Farbstoffe der Nitro-, Triphenylmethan-, Acridin-, Xanthen- oder Azin-Reihe, Methinfarbstoffe, Farbstoffe der Chinonimin-Reihe, der anthrachinon-Reihe, indigoide Farbstoffe, chinoide Küpenfarbstoffe, Stilbenfarbstoffe und -aufheller, Thiazolfarbstoffe und insbesondere Azofarbstoffe.
Erfindungsgemäß werden in dem beanspruchten Verfahren wäßrige Suspensionen und Dispersionen, vorzugsweise die rohen Kupplungs-, Kondensations- bzw. Neutralisationssuspensionen oder -dispersionen eingesetzt.
Bei gut wasserlöslichen Farbstoffen ist es in manchen Fällen notwendig, den Farbstoff durch Zusatz anorganischer Salze auszufällen ("Aussalzen").
Die eingesetzten wäßrigen Suspensionen oder Dispersionen enthalten vorzugsweise 1 bis 60 Gew.-% Farbstoff, Pigment oder Aufheller. Bevorzugt arbeitet man bei einem Druck von 0,5 bis 5 bar.
Die erfindungsgemäß eingesetzten mikroporösen Membranen haben vorzugsweise Porengrößen von 0,1 bis 10 Am und sind aus synthetischen Polymermaterialien, vorzugsweise Polyethylen oder Polypropylen, zumeist in Schlauchform gefertigt. Solche Membranen sind z.B.
aus Verfahrenstechnik 15, S. 490-492 (1981)'und Chemiker Zeitung 103, S 211-219 (1979) bekannt.
Die während des Filtrationsvorgangs sich auf der Membran evtl. ablagernden Feststoffteilchen können bei den üblichen Geräten zur Mikrofiltration durch einen Rückspülvorgang von der Membranoberfläche abgespült werden. Dazu wird-während des Betriebs kurzzeitig auf die Filtratseite ein höherer Druck aufgegeben wie er auf der Retentatseite vorliegt. Durch das Filtrat, das durch die Poren strömt, wird die mit Produkt beaufschlagte Membranseite freigespült. Ein solches kurzfristiges Rückspülen ist bei Membranprozessen mit semipermeablen Membranen nicht möglich.
Das ablaufende Filtrat ist feststofffrei und enthält alle gelösten Stoffe in nahezu der gleichen Konzentration wie sie auch im Retentat vorliegen.
Ist die gewünschte Feststoffkonzentration im Retentat erreicht, wird der Aufkonzentrierungsvorgang abgebrochen.
Enthält die eingesetzte Suspension bzw. Dispersion größere Mengen Reaktionsnebenprodukte, so kann eine Diafiltration durchgeführt werden, an die sich gegebenenfalls eine Aufkonzentrierung anschließen kann.
Im Fall einer Diafiltration wird das Filtrat ganz oder teilweise, kontinuierlich oder diskontinuierlich durch Wasser oder Elektrolytlösung, vorzugsweise Salzlösungen, ersetzt.
Die erhaltenen konzentrierten flüssigen Färbepräparate können gegebenenfalls mittels anderer Aufkonzentrierungsverfahren, z.B. der thermischen Trocknung, aufkonzentriert werden.
Beispiel 1 Zu 830 kg der Reaktionslösung des Farbstoffs der Konstitut ion hergestellt gemäß Beispiel 3 der DE-OS 2 232 541 werden bei ca. 250C 170 kg NaCl zugegeben. Nachdem der Farbstoff ausgefallen ist, wird die Suspension mit einem Anteil ungelösten Feststoffs von ca. 3 % unter Druck im Kreislauf über einen Modul mit mikroporösen Membranen aufkonzentriert.
Moduldaten: mikroporöse Polypropylenmembranen in Schlauchform mit Innendurchmesser ca. 6,5 mm, Länge 2 1,5 m, Gesamtmembranfläche 1 m Betriebsdaten: VRetentat: 5 bis 6 m3/h, Eintrittsdruck 3,5 bar, Austrittsdruck 1,2 bar, Temperatur ca. 250C.
Bei den oben angegebenen Modul- und Betriebsdaten werden 640 kg salzhaltiges und feststoff freies Filtrat abgezogen. Das Konzentrat hat einen Anteil ungelösten Feststoffes von ca. 10 %.
Nach Einrühren des getrockneten Konzentrates in Wasser, sowie nach Zusatz der in der Reaktivfärberei üblichen Hilfsmittel, erhält man eine Färbeflotte, die natürliche und regenerierte Cellulosefasern in brillanten, blaustichigem Rot mit sehr guten Echtheiten anfärbt.
Beispiel 2 800 kg der Reaktionslösung des Farbstoffs der Konstitution hergestellt gemäß Beispiel 80 der DE-OS 1 644 204 werden bei 700C mit 200 kg NaCl versetzt. Beim Abkühlen auf ca.
250C fällt der Farbstoff quantitativ aus. In Lösung verbleiben jedoch bei der Reaktion entstandene farbige Nebenprodukte, die von eigentlichen Farbstoff getrennt werden müssen, um eine brillante Färbung mit guten Echtheiten erzielen zu können.
Von der Suspension mit einem Anteil an ungelösten Feststoff von ca. 4,5 % werden zunächst 600 kg salzhaltiges, feststofffreies, leicht gefärbtes Filtrat abgezogen.
Zur weiteren Abtrennung der farbigen Reaktionsnebenprodukte wird das Retentat mit 1.200 kg 10-%iger NaCl-Lösung kontinuierlich diafiltriert. Anschließend wird von dem Retentat nochmals 200 kg Filtrat abgezogen.
Das Konzentrat enthält ca. 22 % ungelösten Farbstoff.
Nach Einrühren des Konzentrates in Wasser, sowie nach Zusatz der in der Reaktivfärberei üblichen Hilfsmittel, erhält man eine Färbeflotte, die natürliche und regenerierte Cellulosefasern in rotstichigen Gelbtönen anfärbt.
Beispiel 3 5000 g eines Preßkuchens von C.I. Vat Brown 3 (Trockengehalt 40 %) werden mit 1000 q einer 45 %igen Ligninsulfonsäurelösung angeschlagen und das Gemisch in einer Rotor-Stator-Mühle mit Korundscheibenmühle dreimal gemahlen (alle Teilchen L 50 ym).
Diese Dispersion wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 aufkonzentriert.
Nach Entnahme von 1200 g Filtrat erhält man eine hochkonzentrierte Dispersion mit 42 % Farbstoffgehalt.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von konzentrierten flüssigen Färbepräparaten, dadurch gekennzeichnet, daß man wäßrige Suspensionen oder Dispersionen von organischen Farbstoffen, organischen Pigmenten oder optischen Aufhellern unter Druck ein- oder mehrmals über eine mikroporöse Membran leitet, die Wasser und darin gelöste Stoffe hindurchläßt, und man gegebenenfalls anschließend das Retentat weiter aufkonzentriert.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Suspensionen oder Dispersionen wasserlöslicher, anionischer Farbstoffe, wasserlöslicher Aufheller, von Dispersionsfarbstoffen, von Dispersionsaufhellern oder von Küpenfarbstoffeneinsetzt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Suspensionen oder Dispersionen von Reaktivfarbstoffen einsetzt.
4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man rohe Kupplungs-, Kondensations-bzw. Neutralisationssuspensionen bzw. -dispersionen gegebenenfalls nach Aussalzen des Farbstoffs einsetzt.
5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gS- kennzeichnet, daß man solche Suspensionen oder Dispersionen einsetzt, die 1 bis 60 Gew.-% Farbstoff, Pigment oder Aufheller enthalten.
6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man mikroporöse Membranen mit einer Porengröße von 0,1 bis 10 .'einsetzt.
7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man mikroporöse Menbranen auf Basis Polyethylen oder Polypropylen verwendet.
8. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Drücken von 0,5 bis 5 bar arbeitet.
9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Filtrat ganz oder teilweise, kontinuierlich oder diskontinuierlich durch Wasser oder Elektrolytlösung, vorzugsweise Salzlösungen, ersetzt.