DK167160B1 - Fremgangsmaade til farvning af cellulosefibermateriale med reaktivfarvestoffer ved udtraekningsmetoden - Google Patents

Description

DK 167160 B1 I forbindelse med farvning af cellulosefibermateriale v.h.a. reaktivfarvestoffer ved udtrækningsmetoden, er der ofte en risiko for et uensartet farveresultat. Især når der anvendes farvestoffer med høj reaktionsdygtighed efter til-5 sætning af det alkali, der er nødvendigt til reaktionen med fibrene, begynder fikseringen med stor hastighed og når høje værdier i løbet af kort tid. Hvis man i en kurve optegner fikseringsværdierne for en sådan farvningsproces i % af den endelige fiksering i forhold til farvningstiden, får 10 man en stejl fikseringskarakteristik, ved hvilken en uforholdsmæssig stor del af det tilsatte reaktivfarvestof vil blive fikseret under en uforholdsmæssig kort del af farve-tiden. Som et eksempel kan nævnes mønsterpapiret Levafix-Brillantgult E-GA i mønsterskemaet LeH1350 fra Bayer AG.

15 For at sikre en høj grad af ensartethed under vanske lige farvebetingelser er det nødvendigt at reducere den stejle stigning i fiksering i begyndelsesfasen af farvningen og at påvirke reaktionen med fibre på en sådan måde, at fikseringen forløber i det mindste tilnærmelsesvis propor-20 tionalt med farvetiden.

Dette kan f.eks. opnås ved at tilsætte alkaliet, ikke ved den optimale farvetemperatur for det pågældende reaktivfarvestof, men ved en lavest mulig begyndelsestemperatur, f.eks. 20“C, og derpå opvarme langsomt til farvetempera-25 turen. Da reaktionshastigheden er afhængig af temperaturen, vil fikseringen til at begynde med blive holdt tilbage, således at den ønskede mere jævne fikseringskarakteristik kan opnås.

Denne operation har imidlertid alvorlige ulemper. I 30 flere tilfælde kan man ikke opnå en tilstrækkelig lav begyndelsestemperatur, f.eks. i tropiske lande, hvor temperaturen er det til rådighed stående vand til driften kan være betydeligt højere. Hvor det drejer sig om de i dag vidt udbredte, varmt farvende reaktivfarvestoffer, hvis anbefalede drifts-35 temperatur ligger ved 40-50°C, er den beskrevne foranstaltning ikke længere effektiv, da en tilstrækkelig temperatur- DK 167160 B1 2 forskel mellem begyndelsestemperatur og farvetemperatur ikke længere opnås.

Lave behandlingstemperaturer modvirker endvidere på andre måder den gode kvalitet, der tilsigtes, da f.eks.

5 strengene af varer i forbindelse med farvning i jetfarvemaskiner og haspelfarvemaskiner åbner på en dårlig måde og er tilbøjelig til at forskubbes. I krydsspolefarvemaskiner forhindres badets gennemstrømning, når der arbejdes ved lavere temperaturer.

10 Hvis man for at fjerne disse ulemper tilsætter alka liet ved den optimale farvetemperatur, må dette imidlertid absolut ske portionsvis, da der som tidligere beskrevet ellers vil fås en for stejl fikseringskarakteristik. Disse tilsætninger må beregnes meget omhyggeligt og ske i regule-15 rede tidsintervaller for at undgå pludselige fikseringsspring, som igen resulterer i uensartet farvning. En sådan driftsmåde forlænger farvetiden og reducerer produktionskapaciteten. Denne driftsmåde kræver endvidere personale og indebærer risiko for ukorrekt drift.

20 For at undgå de hidtil kendte ulemper er der gjort yderligere forslag, v.h.a. hvilke den gode ensartethed, som der tilsigtes, bliver opnået. I US-patentskrift nr. 4.372.744 er det blevet foreslået at indføre reaktivfarvestoffet i badet indeholdende elektrolyt og alkali på en 25 sådan måde, at mindre end 10% af farvestoffet, fikseret efter endt farveproces, er til stede ufikseret i reaktionsdygtig form i farvebadet. Det har dog ikke tidligere været muligt at indføre denne metode i farvepraksis, hvilket delvis skyldes den omstændighed, at en kontinuerlig måling/under-30 søgelse af koncentrationen af reaktivfarvestoffet i farvebadet indebærer meget store omkostninger (HPLC eller ved separate serieprøver).

Endvidere kendes en isoterm farvemetode, som har været indført i praksis, ved hvilken et bad indeholdende et 35 farvestof og elektrolyt ved farvetemperatur automatisk-pro-gressivt får tilsat det alkali, som er nødvendigt til fikse- DK 167160 B1 3 ring af reaktivfarvestoffet (EP 0.126.042 A). For at udføre metoden kræves et computerreguleret doseringsapparat, som kontinuerligt eller i hovedsagen kontinuerligt tilsætter alkali inden for et forud bestemt tidsinterval, således at 5 mængden af alkaliet i en begyndelsesfase er en ringe mængde, som under processen forøges progressivt, indtil den samlede mængde alkali er tilsat.

Ifølge EP 0.126.042 A kan en progression af doseringsprocessen f.eks. opnås ved, at tilsætningen af alkali følger 10 en eksponentiel funktion. Med en matematisk blanding med en lineær funktion opnås forskellige trin i progressionen. (Fig. 4 i EP 0.126.042 A) . Fremgangsmåden ifølge EP

0.126.042 A er allerede blevet positivt modtaget inden for farveripraksis. Det har imidlertid vist sig, at den ved 15 siden af alle fordele har visse ulemper.

Opfindelsen belyses nærmere af tegningen, hvor fig.

1 viser forskellige fikseringskarakteristikker, og fig. 2 til 4 viser kombinationer af forskellige progressioner af tilsætningskarakteristikker, som er karakteristiske for 20 fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse.

I fig. 1 er vist en typisk fikseringskarakteristik for et sulfatoethylsulphonfarvestof. Karakteristikken viser imidlertid en i hovedsagen lineær forlængelse af hovedparten af fikseringen. Den krumme del af karakteristikken ved be-25 gyndelsen af tilsætningen og den udfladende del af karakteristikken ved afslutningen af farvetiden resulterer imidlertid i en unødvendig forlængelse af farvetiden. Der er følgelig en ikke forudsigelig afvigelse fra den ideile proces af karakteristikken. Dette er vist på fig. 1 v.h.a. punkte-30 rede linier. Hvis man følger den tidligere fikseringsproces, kunne man v.h.a. en ændring af begyndelsen og afslutningen af karakteristikken opnå en indlysende tidsbesparelse. Lægges det tidligere tidsbehov som grundlag, vil der opnås en klart mere jævn fikseringskarakteristik ved en ideel brug af denne 35 tidsperiode, og dette ville resultere i forbedret ensartethed og/eller forbedret driftssikkerhed. En fikseringskarakteris- DK 167160 B1 4 tik ifølge fig. 1 opnås efter optimalt valg af tilsætningsprogression.

Hvis man tilsætter alkali med mindre progression, vil farvetiden blive reduceret inden for visse grænser, men 5 der vil blive betalt for dette med en uønsket mere stejl fikseringsproces. Risikoen for uensartet farvning vil så være betydeligt forøget.

Ved reduktion af tilsætningstiden vil farvetiden også kun blive reduceret mod betaling for en mere stejl 10 proces af karakteristikken, da karakteristikken for tilsætningen vil være den samme.

Af det ovenfor anførte vil det fremgå, at fikseringen, når der anvendes den tidligere kendte og i EP 0.126.042 A beskrevne, progressive tilsætningsteknik, tilsyneladende 15 ikke kan påvirkes på en sådan måde, at fikseringsprocessen følger den ideelle karakteristik eller følger denne på en bedre måde.

Det har overraskende vist sig, at den ønskede påvirkning af fikseringsprocessen kan opnås ved, at to forskellige 20 tilsætningsprogressioner kombineres med hinanden under en tilsætningsproces.

Dette sker ved den her omhandlede fremgangsmåde til ensartet farvning af cellulosefibre med reaktivfarvestoffer ved udtrækningsmetoden, og denne fremgangsmåde er ejendom-25 melig ved, at man lineært, progressivt eller degressivt tilsætter det til fikseringen af farvestoffet nødvendige alkali kontinuerligt eller i hovedsagen kontinuerligt inden for et forud bestemt tidsinterval, således at en tilsætningsproces med forud bestemt progression ikke bringes til 30 afslutning, men efter en forud bestemt tid efterfølges af en tilsætningsproces med en anden progression.

Således som udtrykket "progression" er anvendt i nærværende beskrivelse, skal det forstås som et overbegreb for progressiv, lineær og degressiv tilsætning (dosering) 35 af alkaliopløsning.

Ved lineær tilsætning sker doseringen af alkaliopløs- DK 167160 B1 5 ningen med konstant hastighed, altså proportionalt med doseringstiden. Ved progressiv dosering begynder man med en ringe mængde pr. tidsenhed; men doseringshastigheden stiger med doseringstiden. Omvendt begynder man ved degressiv do-5 sering med en stor mængde pr. tidsenhed, hvorefter doseringshastigheden falder med doseringstiden.

Udtrykt som % progression repræsenterer en lineær dosering 0% progression, medens stigende (progressiv) dosering efter en eksponentialfunktion udtrykkes som 100% pro-10 gression. Omvendt betegner -100% progression en faldende (degressiv) dosering efter en eksponentialfunktion. Ved kombination af den lineære funktion og de to eksponentialfunktioner er det muligt at indstille progressionen på enhver ønsket værdi mellem yderpunkterne 100% progression og -100% 15 progression.

Med den her omhandlede fremgangsmåde kan tilsætningen derved opnå en karakteristik, som ikke er blevet opnået ved kendte fremgangsmåder.

I fig. 2 er vist en tilsætningsproces som en karak-20 teristik 1, som opnås ved, at man tilsætter alkaliet inden for et forud bestemt tidsinterval, således at man ifølge beskrivelsen til EP 0.126.042 A blander en lineær og en eksponentiel funktion. Ifølge terminologien i nævnte publikation ville dette være en tilsætningskarakteristik med 50% 25 progression. Hvis man vælger 60 min. til tidsintervallet = 100%, vist på den vandrette akse i fig. 2, opnår man den fikseringskarakteristik af et sulfatoethylsulphonfarvestof, der er vist i fig. 1.

Hvis man ønsker at reducere tilsætningstiden til 80% 30 og derigennem også farvetiden, må man anvende tilsætningskarakteristikken 2, når man opretholder tilsætningskarakteristikken. Imidlertid er en ikke ønsket, hurtigere fikseringsproces forbundet med denne reduktion af farvetiden. Hvis man imidlertid kombinerer to forskellige progressionskarak-35 teristikker og skifter til en samlet tilsætningstid på 80% ved 60% af progressionen, får man en tilsætningskarakteristik DK 167160 B1 6 3, som følger karakteristikken 1 i vidt omfang og sigter mod den maksimale værdi umiddelbart før afslutningen af tilsætningstidsintervallet 80%. Ved 70% tilsætningstid ville alkaliindholdet være mere end 50% højere ved anvendelse af 5 karakteristikken 2 end i forbindelse med karakteristikken 3. På denne måde er det muligt at opretholde fikseringskarakteristikken ifølge fig. 1 i vidt omfang. Alkaliet vil ikke blive tilsat på accelereret måde inden for et reduceret tidsinterval, før fikseringskarakteristikken begynder at 10 flade ud. På denne måde opnår fikseringskarakteristikken en ønsket forlængelse i den øvre del, og farvetiden vil derfor blive reduceret, uden at der fås ulemper med hensyn til ensartethed.

Hvis man til at begynde med anvender små progres-15 sioner, eller hvis man til at begynde med tilsætter med en lineær eller degressiv tilsætningsproces, kan man undgå den første krumme del af den fikseringskarakteristik, der er vist i fig. 1. Fig. 3 viser kombinationen af to karakteristikker, hvoraf den første karakteristik strækker sig over 20 15% af den samlede tilsætningstid og efterfølges af en til sætningskarakteristik med en stærk progression. I begyndelsesfasen tilsættes ekstra alkali, hvilket resulterer i, at fikseringskarakteristikken stiger hurtigere. Derefter forhales tilsætningen af alkali, indtil den oprindelige 25 tilsætningskarakteristik igen vil blive fulgt. Også denne foranstaltning resulterer i en reduktion af farvetiden uden ulemper med hensyn til ensartethed, da fikseringsprocessen ikke vil blive ændret i nævneværdig grad. Den for langsomme fiksering i begyndelsesfasen vil dog blive accelereret.

30 Ved tilsvarende kombinationer af egnede tilsætnings karakteristikker kan de to ovenfor beskrevne foranstaltninger endelig kombineres med hinanden. Hvis en lineær tilsætning opnået inden for et kort tidsinterval efterfølges af en stærkt progressiv tilsætning i kortere tid, opnås en tilsæt-35 ningsproces ifølge fig. 4.

V.h.a. forøget tilsætning af alkali i begyndelsesfasen DK 167160 B1 7 vil den krumme del af fikseringskarakteristikken blive undgået eller reduceret. Som følge heraf vil fikseringskarakteristikken stige hurtigere. V.h.a. den anden tilsætningskarakteristik vil alkalikoncentrationen efterhånden blive 5 reduceret i forhold til tilsætningskarakteristikken med 50% progression, som anses for optimal, og som blev anvendt i den kendte, progressive tilsætningsteknik ifølge EP 0.126.042 A, således at fikseringskarakteristikken vist i fig. 1 vil stige med en mindre gradient.

10 Udjævningen af denne mere fordelagtige fikserings karakteristik mod slutningen af farveprocessen, og derfor et unødvendigt tidstab, vil blive undgået v.h.a. over-propor-tionalt accelereret tilsætning af alkali inden for et reduceret tidsinterval.

15 V.h.a. et egnet valg og kombination af to tilsæt ningskarakteristikker, under anvendelse af et egnet tidspunkt for ændring opnår man muligheden for at påvirke de tidligere ikke helt tilfredsstillende fikseringskarakteristikker på en hidtil ukendt og praktisk måde, således at de vil komme 20 meget tæt på den helt ideelle fikseringsproces.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse udgør derfor et klart fremskridt i forhold til den kendte metode. Først ved kombinationen af to eller mindst to af tilsætningskarakteristikkerne bekrevet i EP 0.126.042 A er 25 det blevet muligt at variere tilsætningsprocessen inden for vide grænser og at regulere denne, således at der opnås optimale resultater med hensyn til ensartethed og tidsforbrug.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan anvendes til 30 farvning af cellulosefibre og blandinger indeholdende cellulosefibre sammen med f.eks. spilduld eller uld på alle behandlingsstadier, f.eks. som vævede eller strikkede stoffer, og i alle til det foreliggende formål egnede maskiner eller apparater. Reaktivfarvestofferne til anvendelse i 35 forbindelse med den omhandlede fremgangsmåde kan indeholde kompleksdannende metaller eller være fri for disse metaller DK 167160 B1 8 og foreligge som mono-, polyazo-, anthraquinon-, formazan-, phthalocyanin- eller oxazinfarvestoffer.

De kan være mono- eller polyfunktionelle og kan f.eks. indeholde mindst én monochlortriazin-, dichlortriazin-, 5 dichlorquinoxalin-, trichlorpyrimidin-, monochlordifluor-pyrimidin-, monofluortriazin-, vinylsulphon- eller vinylsul-phonylphenylaminochlortriazingruppe, og i de sidste to typer kan den reaktionsdygtige gruppe også findes i maskeret form, dvs. f.eks. som sulfatoethylsulphon eller sulfatoethylsul-10 phonylphenylaminochlortriazin.

Som alkali kan anvendes alle til reaktivfarvning anvendte alkalier, f.eks. natriumhydroxid, natriumbicarbonat, natriumcarbonat, trinatriumphosphat, natriumsilicat og de tilsvarende forbindelser med andre alkalimetaller, samt 15 blandinger af disse forbindelser med hinanden og blandinger med alkalibindende midler.

Tilsætningen af alkali ifølge den foreliggende opfindelse kan f.eks. udføres v.h.a. de apparater, der er vist i EP 0.126.042 A, programmeret på en sådan måde, at man opnår 20 de ønskede tilsætningskarakteristikker.

Opfindelsen illustreres nærmere af følgende eksempler.

DK 167160 B1 9 EKSEMPEL 1

En farvning svarende til eksempel 1 i EP 0.126.042 A opnås på en sådan måde, at først behandles 300 kg af et fint ribstrikket bomuldsstof i et badforhold på 1:10 i et 5 jetfarveapparat med 2,5% af Cl nr. 61200 reaktionsdygtigt blåt RB 19, der er kendt for vanskelige farvningsegenskaber, under tilsætning af 50 g/liter vandfrit natriumsulfat. Efter indstilling af temperaturen på 40eC tilsættes 2 cm3/liter 32,5%'s natriumhydroxidopløsning, fortyndet til 100 liter, 10 efter en 10 minutters fordelingsfase. I modsætning til den beskrevne metode vil alkaliet ikke blive tilsat i løbet af 60 min. med 60% progression, men vil blive igangsat med 20% progression, og efter 15 min. vil resten af alkaliopløsningen blive tilsat i løbet af 30 min. med 90% progression, således 15 at den samlede tilsætningstid er 45 min. Farvningen vil være afsluttet 20 min. efter fuldendt tilsætning af natriumhydroxid. Som følge af den optimerede tilsætningsproces vil der opnås en farvning med udmærket ensartethed. Den samlede behandlingstid fra begyndelsen af tilsætningen andrager kun 20 65 min., sammenlignet med tidligere 90 min. Til en farvning, hvor alkaliet tilsættes i løbet af 60 min. ifølge en simpel tilsætningskarakteristik med 60% progression, kræves et 40% større tidsforbrug.

25 EKSEMPEL 2

Hvis man i stedet for det i eksempel 1 anvendte bomuldsstof tager et stof af 50% bomuld og 50% polyester, og i stedet for Cl nr. 61200 reaktionsdygtigt blåt 19 anvender farvestoffet med formlen 30 S03Na OH NH-^Ν\_νη— / S—Cl I I i N M \—/ CO-’-":Oa r „ · , SOaNa SOaNa SO^Na 3 3 DK 167160 B1 10 opnår man en fuldstændig jævn, rød farvning af bomuldsdelen, som v.h.a. en tilsluttet overfarvning af polyesterdelen med sædvanlige dispersionsfarvestoffer kan ændres til en ensartet nuance.

5 EKSEMPEL 3

Et garnfarveapparat med ensidig badcirkulation fyldes med 500 kg merceriseret bomuldsgarn. Behandlingsbadet består af 3.200 liter vand, hvori der er opløst 175 kg natrium-10 chlorid. I dette bad indføres i løbet af 10 min. 100 liter af en opløsning, som indeholder 5 kg af farvestoffet med formlen 0 NH? οόόΛ"

» I

0 NH

“Ά NH S03Na

20 »V

aA

F F

og 10 kg af farvestoffet med formlen 25 NaOOC—jj-b-N==N

V\

i 0H I

0 o

1 I

30 S03Na *

Cl u _ CO-NH

XCr

Farvetemperaturen på 50°C reguleres og indstilles eventuelt. Derefter tilsættes 200 liter af en opløsning, som indeholder 35 35 kg trikaliumphosphat-7-hydrat, på en sådan måde, at der v.h.a. en programreguleret stempelpumpe til at begynde med DK 167160 B1 11 i løbet af 20 min. sker en lineær tilsætning med en tilsætningshastighed på 1,2 liter/min. Derefter tilsættes resten af opløsningen med 100% progression i løbet af 30 min.

Efter yderligere 15 min. er farvningen færdig. Til 5 trods for vanskeligere farvebetingelser med en forholdsvis kort behandlingstid opnås et ensartet, olivengrønt garn uden fejl. Garnet er egnet til fremstilling af ensartede stoffer.

10 EKSEMPEL 4 I en haspelfarvemaskine uden badcirkulation farves 200 kg bomulds interlock i et badforhold på 1:20. Badet får tilført 60 g/liter natriumchlorid og efter fuldstændig fordeling 3% Cl nr. 20505 reaktionsdygtigt sort 5 og 0,65% af 15 farvestoffet med formlen

0H NH-TVnH-Q

Na03S O CH2 CHj S02 -<^-N=N_0Q V ^ 20 SD3Na S03Na der tilføres i opløst form. Efter indstilling af farvetemperaturen på 40“C tilsættes 100 liter alkaliopløsning, som indeholder 1,5 cm3/liter flydende kaustisk soda 50°Bé (beregnet på det samlede rumfang på 4000 liter) på en sådan 25 måde, at programændringen ved en samlet til sætnings tid på 45 min. sker efter 25 min. Først gennemføres en tilsætningskarakteristik med 60% progression, som efter 25 min. afbrydes, hvorefter der med den resterende alkaliopløsning gennemføres et fuldstændigt tilsætningsprogram med 80% pro-30 gression i løbet af den resterende tid på 20 min. 20 min. efter afslutningen af tilsætningsprocessen er farvningen færdig. Man opnås en dyb, marineblå farve med fuldstændig ensartethed på en kort samlet farvetid.

Hvis man sammenligner denne tilsætningskarakteristik 35 v.h.a. progressionsændring med den tilsætningskarakteristik, der tidligere blev anset for optimal standard, og som opnås DK 167160 B1 12 med 60% progression i løbet af 60 min. tilsætningstid, kan man sige, at den nye tilsætningskarakteristik opnået v.h.a. progressionsændring følger standarden til næsten 40 min. Først derefter bliver resten af alkaliet tilsat overpropor-5 tionalt hurtigt. På denne måde opretholdes i vidt omfang den tidligere fikseringskarakteristik; men den udfladning af fikseringskarakteristikken, som fører til unødvendig forlængelse af farvetiden, reduceres imidlertid i høj grad.

10

Claims (7)

1. Fremgangsmåde til ensartet farvning af cellulosefibre med reaktivfarvestoffer ved udtrækningsmetoden, kendetegnet ved, at man lineært, progressivt 5 eller degressivt tilsætter det til fikseringen af farvestoffet nødvendige alkali kontinuerligt eller i hovedsagen kontinuerligt inden for et forud bestemt tidsinterval, således at en tilsætningsproces med forud bestemt progression ikke bringes til afslutning, men efter en forud bestemt tid efter-10 følges af en tilsætningsproces med en anden progression.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første tilsætningsproces efterfølges af 2 eller flere progressive tilsætningsprocesser.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kende-15 tegnet ved, at tilsætningsprocesserne udføres ved konstant temperatur.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 3, kendetegnet ved, at materialet, der farves, består af blandinger af cellulosefibre med ikke-cellulosefibre.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 4, kende tegnet ved, at der anvendes reaktivfarvestoffer, som enten direkte eller først efter alkalipåvirkningen indeholder én eller flere vinylsulphon- eller vinylsulphonylaminochlor-triaz ingrupper.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 5, kende tegnet ved, at der som alkali anvendes alkalimetal-hydroxid eller alkalimetalsalte af carbonsyre, kiselsyre eller phosphorsyre.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendete g-30 net ved, at alkalierne anvendes i blanding med hinanden eller med alkalibindende midler.