EP3927879A1 - Method for producing coloured fibrous materials and the use thereof - Google Patents

Method for producing coloured fibrous materials and the use thereof

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EP3927879A1
EP3927879A1 EP20705968.4A EP20705968A EP3927879A1 EP 3927879 A1 EP3927879 A1 EP 3927879A1 EP 20705968 A EP20705968 A EP 20705968A EP 3927879 A1 EP3927879 A1 EP 3927879A1
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EP
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vat
fiber
urea
dyes
vat dyes
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EP20705968.4A
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Andreas Merkel
Frank GÄHR
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Gebr Otto Baumwollfeinzwirnerei & Co Kg GmbH
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Gebr Otto Baumwollfeinzwirnerei & Co Kg GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a process for the production of colored fiber materials based on m-aramid fibers or fiber blends containing m-aramid fibers subsequently dyed with vat dyes, and the use of the colored fiber materials for the production of items of clothing.
  • aramid fibers are one of the most frequently used types of fiber in terms of quantity, primarily due to their inherently self-extinguishing properties.
  • Known m-aramids are, for example, Nomex ® from. DuPont de Nemours, Teijinconex ® from. Teijin or Yantai Newstar ® from. Yantai.
  • the dyeing of textiles made of m-aramid fibers as well as fiber blends containing them is a major problem.
  • m-aramid fibers can be dyed with selected cationic dyes under high temperature conditions in the exhaust or continuous process (see e.g. Fiebig D., Strandr B.
  • the T g is relevant to the extent that dye molecules above the T g are given the opportunity to diffuse into the interior of the fiber because of the chain mobility that occurs.
  • the effect of a carrier is to promote this chain mobility so that, depending on the carrier concentration, dyeing is possible at a significantly lower temperature.
  • Roberts and Solanki J. Soc. Dyers Col. 95 (1979), 226 and ibid. 427) the action of a carrier leads to a plasticization of the polymer with a simultaneous lowering of the T g .
  • piece dyeing of m-aramids is carried out at around 120 ° C, ie under FIT (flea temperature) conditions, in a weakly acidic medium with the addition of considerable amounts (30-90 g / l) of carrier.
  • FIT farnesoid temperature
  • the cationic dyeings carried out in production today according to the state of the art result in weakly colored textile samples that are only superficially colored.
  • the carriers used are usually aromatics. Frequently used are e.g. Benzyl alcohol,
  • Phenoxypropanol or phenoxyethanol Further compounds which can develop the effect of a carrier are N-cyclohexylpyrrolidone, acetophenone, 1,2,4-trichlorobenzene, 1-methylnaphthalene, o-dichlorobenzene or n-butylbenzoate (Roberts G. and Solanki R. in J. Soc. Dye. Col. 95: 226 and ibid. 427 (1979). Due to their generally low water solubility, the presence of
  • Emulsifying auxiliaries required so that they are emulsified in the aqueous dye liquors.
  • Vat dyes are usually used for cellulosic fiber materials, specifically when high color fastness properties are required.
  • the indanthrene dyes developed by BASF Ludwigshafen, which have excellent lightfastness, are known here.
  • the general process principles on which the dyeing of cotton with vat dyes is based are known to the person skilled in the art.
  • the first step of the dyeing process is the vatting of the water-insoluble dye by means of suitable reducing agents in an alkaline medium. The result is the water-soluble, molecularly present and generally yellowish leuco form.
  • the alkaline leuco form molecules have a high affinity especially for cellulose, so that they are easily absorbed by the cellulose fiber. After absorption, oxidation takes place with atmospheric oxygen (or other oxidizing agents), whereby the water-insoluble dye regresses and is firmly anchored in the cellulose pore system.
  • the last step in the coloring process is an after-soaping process, during which dyes adhering to the surface are removed and the brilliance of the coloring is increased.
  • the constitution of the dye and the temperature-dependent affinity of the dye to be considered for the fiber different variants of the standard process have developed. In addition to this standard process, there are also some special vat dyeing procedures that can be of particular interest for the coloring of synthetic fibers.
  • US Pat. No. 6,942,706 B2 describes a process based on vat acids for dyeing synthetic fibers, which is said to be suitable for providing high depths of color and wash fastness.
  • the fibers are treated with leukocyte acids under suitable conditions.
  • the decisive factor is maintaining a weakly acidic reducing environment, with special reducing agent admixtures paired with controlled additions of citric acid.
  • Gähr and Berndt found when comparing the various methods, the color depths determined on the basis of the K / S values are always lower when the carrier is omitted for the vat acid method than with the Leuko-HT method. Furthermore, in the presence of a carrier, the lightfastness grades also deteriorate significantly here.
  • vat pigments are applied using a pigment block process and fixed with hot air or superheated steam.
  • the coloring takes place exclusively in the pigment form without the addition of a reducing agent and alkali. Very good light fastness properties are obtained.
  • a carrier benzyl alcohol
  • Spun-dyed fibers made from m-aramid are about twice as expensive as undyed fibers.
  • Knitted goods which include knitted goods and knitted goods, are significantly more sensitive to mechanical stress than woven fabrics when subjected to thermal or hydrothermal treatment. They lose their elasticity more quickly, which is expressed in the tensile / elongation test with regard to Flysteresis in a reduced rebound force and an increased permanent elongation.
  • a particular disadvantage of the carrier dyeing is that the dyed m -aramid fibers still contain residues of carrier which are difficult to remove by simple washing processes at the end of the finishing chain. This means that in the dyed aramid-containing fibers, yarns or textiles when they are delivered to the customer, carriers are often still present, at least in traces (see example 1).
  • the object of the present invention is therefore to provide industrial practice with a process for the subsequent dyeing of m-aramid fibers and fiber blends containing m-aramid which dispenses with the use of carriers that are harmful to the environment and health and still provides good color yields and fastness properties.
  • suitable spinning solvents for m-aramids which act as carrier-like plasticizers, must be ruled out.
  • the dyeing process according to the invention should also be suitable for lightfast dyeing for m-aramid-containing knitted goods without a significant loss of the elastic properties occurring.
  • the method according to the invention should be able to be carried out on conventional dyeing apparatus and machines in the textile industry. In particular, it should allow working in quasi-open dyeing machines.
  • the above objects are achieved by a method for producing colored fiber materials on the basis of m-aramid fibers or fiber blends containing m-aramid fibers that are subsequently colored with vat dyes, which is characterized in that the m-aramid fibers are Aramid fibers are subsequently colored with vat dyes by a) vat dyes in an aqueous dispersion containing flarnea and / or flomologe and / or derivatives of flarnea are applied directly to the m-aramid fibers or fiber blends containing m-aramid fibers and
  • vat pigment is carried out on the fiber materials, or b) the vat dyes by adding
  • Reducing agents are converted into the leuco form in an alkaline medium, the resulting vat containing flarnea and / or flomologues and / or derivatives of flarnea and the vat being brought into contact with the m-aramid fibers or the fiber blends containing m-aramid fibers, the
  • Vat dyes are formed oxidatively from the leuco form and the vat dyes are fixed on the fiber materials.
  • Flarnea is a substance that is well tolerated by the environment and the body. Other advantages of flarea are: the odorlessness,
  • the dyeing of the m-aramid fibers can be carried out according to the usual dyeing practice for vat dyes.
  • An essential feature of the process is therefore the addition of urea and / or suitable homologues and / or derivatives of urea to the actual dye liquors.
  • it is essential to add the urea and / or one or more suitable homologues and / or derivatives of urea before the first step of the dyeing process, namely before the vat dye pigment is absorbed (process step a )) or the vat dye in the leuco form (process step b)) on the respective fiber material so that it can develop its effect - analogously to a carrier.
  • the use of urea as such is particularly advantageous.
  • various urea derivatives are also suitable for replacing these, in whole or in part.
  • urea derivatives When selecting suitable urea derivatives, it is important that these are similar to urea in terms of water solubility.
  • Urea dissolves very well in water. At 5 ° C 97 g / l dissolve and at 25 ° C 1200 g / l.
  • the water solubility of the homologues and derivatives of urea should not deviate too far therefrom. The minimum limit could be a value of 20 g / l at 20 ° C.
  • Urea homologues that still show suitability here include biuret, which is readily soluble in hot water, but significantly less in cold water, namely at 20 g / l at 20 ° C.
  • N, N'-dimethylurea which is easily soluble in water (765 g / l at 21.5 ° C.), is also suitable.
  • Urea derivatives based on substitution are also suitable: tetramethyl urea, O-alkyl urea.
  • the type of fibers that are to be colored subsequently is not critical. It is preferred that the m-aramid fibers and the fiber blends containing m-aramid fibers are based on fiber flocks, fiber cables, rovings, rovings, yarns, woven fabrics, knitted fabrics, in particular knitted and knitted fabrics, braids or fleece. It is particularly preferred if the fiber blends containing m-aramid contain further fibers which can be dyed with vat dyes, in particular in the form of viscose, modal, lyocell, polyamide and / or polypropylene fibers and / or wool.
  • the further fibers mentioned experience an advantageous design in that they are inherently flame-retardant and have an LOI according to ASTM D2863 of at least 23, in particular at least 27.
  • the further fibers are advantageously in the form of cellulose, regenerated cellulose, aliphatic, aliphatic-aromatic and aromatic polyamide and / or polyester fibers.
  • the particle size of the vat dyes in process step a), which are used in pigment form, is not critical. It is useful if, in process step a), they have a particle size of about 0.1 to 3 mm, preferably about 0.1 to 1.5 mm, in particular about 0.2 to 0.8 mm.
  • vat dyes are used in the form of indigo, indigo derivative, anthraquinone, anthraquinone oxazole, anthraquinone carbazole, indanthrone, flavanthrone, benzanthrone or pyranthrone dyes or sulfur dyes.
  • indigo indigo derivative
  • anthraquinone anthraquinone oxazole
  • anthraquinone carbazole anthraquinone carbazole
  • indanthrone flavanthrone
  • benzanthrone or pyranthrone dyes or sulfur dyes or sulfur dyes.
  • vat dyes are listed as CI Vat Green 1, Vat Green 13, CI Vat Red 32, CI Vat Red 10, CI Vat Blue 4, CI Vat Blue 20, CI Vat Yellow 28, CI Vat Orange 29, CI Vat Brown 9, CI Vat Black 9 and / or CI Sulfur Black 9 are used
  • the invention is not subject to any critical restrictions. It is preferred that the aqueous dispersion in process step a) and the vat in process step b) with a padder, a pad or a squeegee can be applied continuously or the contacting with the fiber material is carried out in the form of a discontinuous exhaust process. It is also preferred that the aqueous dispersion in process step a) and the vat in process step b) have about 0.1 to 10 mol / l, in particular 1 to 5 mol / l and particularly preferably 2 to 4 mol / l flarnea and / or Contain flarea derivative. For the broader range from about 0.1 to 10 mol / l, the following advantageous framework conditions also apply: 0.4 to 10 mol / l, preferably 0.6 to 10 mol / l and in particular 0.8 to 10 mol / l.
  • the concentration of the vat dyes in the aqueous dispersion after process step a) or in the alkaline medium after process step b) it is preferred that the vat dyes in the aqueous dispersion of process step a) in a concentration of 1.5 to 110 g / l, in particular from 5 to 60 g / l, and in the alkaline medium in process step b) in a concentration of 0.05 to 30 g / l, in particular from 0.2 to 20 g / l.
  • An advantageous further development of the method according to the invention consists in that, after the vat dyes have been formed in method step b), an after-soaking step is carried out.
  • the vat dyes are fixed in process step a) and process step b) as a) dry heat fixation between 140 and 260 ° C , in particular between 170 and 220 ° C, (thermosol process), b) steam setting at a temperature between 100 and 160 ° C, in particular between 110 and 155 ° C, and / or c) exhaust dyeing between 70 and 150 ° C, in particular between 98 and 125 ° C.
  • carrier materials in particular benzyl alcohol, N-cyclohexylpyrrolidone, phenoxypropanol or phen - oxyethanol, are largely excluded.
  • the method according to the invention can be carried out on many common dyeing apparatus and machines in the textile industry. These include discontinuous processes which are carried out in the form of exhaust or piece dyeing using liquor ratios customary in practice. For example, a jigger, a reel runner or a dye jet can be used for exhaust dyeing. Other dyeing methods of piece dyeing or yarn dyeing, such as dyeing on the tree or on the bobbin, are special
  • the leuco dye is initially vat in an alkaline medium by adding a reducing agent, then brought into contact with the fiber material and, after being evenly absorbed, oxidized or fixed.
  • the alkaline medium is preferably brought to a pH of 9 to 13.5, in particular with sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution and / or ammonia from 10 to 11. Vatting is preferably carried out with a
  • the oxidation or reoxidation of the leuco dye is preferably carried out with hydrogen peroxide or atmospheric oxygen.
  • the leuco dye on the fiber is advantageously fixed by means of a suitable one
  • the fiber materials containing m-aramid are first impregnated with the urea-containing vat dye liquor using a suitable applicator.
  • the dye liquors are also referred to as padding liquors.
  • Padding liquor is understood to mean a highly concentrated solution of one or more dyes with which a textile web is impregnated with the aid of a suitable applicator.
  • Suitable application devices are, for example, a padder, a pad, roller or doctor blade systems. A padder is preferably used in the method according to the invention.
  • Process a) is preferred for the continuous procedure.
  • Working according to method b) is not excluded.
  • the dye After application and an optionally carried out predrying, the dye is then fixed by a heat treatment when working according to the preferred process variant a).
  • the actual fixing reaction of the dye in the m-aramid fiber is carried out according to the usual technical processes
  • the heat treatment is carried out according to the usual methods of Textile finishing. These are known to the person skilled in the art and their design is variable and can be adapted to the particular situation in operation. It can be carried out, for example, by the pad steam (pad steaming process) or by the pad dry process (pad dry heat fixing process). These continuous processes can be carried out, for example, with a damper or a tenter frame or a roller runner.
  • urea acts as a moisture-regulating medium due to its hygroscopicity. As a result, a constantly moist level on the fiber surface is maintained for a relatively long time, so that drying out is avoided and an environment favorable for dye diffusion is thus maintained.
  • the dye liquor is vat before being applied to the fiber material.
  • the heat treatment is carried out technically in accordance with the possibilities set out in the previous section.
  • the fixing reaction in the fiber takes place through subsequent oxidation of the applied dye by suitable oxidizing agents (see above), whereby the dye is converted into its insoluble form.
  • the m-aramid materials dyed by the process according to the invention are distinguished by good to very good color fastnesses.
  • the fastness properties are not negatively influenced by the addition of urea. This is due to the fact that the urea is completely removed in the washing processes after the dyeing, while with conventional carriers, depending on the intensity of the washing process, more or less large amounts can still be analytically detected (see example 1).
  • Carriers that may be mentioned are, in particular, benzyl alcohol, 2-phenoxyethanol, acetophenone, phenols such as o-phenylphenol or chlorocresols.
  • the amount of carrier that can be analytically determined by chromatography in the dyed m-aramid fibers produced according to the invention is therefore below the detection limit, but is ⁇ 0.1 ppm.
  • vat pigment process Particularly good lightfastness grades are possible with the vat pigment process.
  • the combination of a padder and a tenter frame is suitable as a preferred method for coloring m-aramid vat pigment.
  • concentration of the vat dye pigments and the urea in the dye liquor can be varied over a wide range.
  • concentration of the vat dye pigments and the urea in the dye liquor can be varied over a wide range.
  • Vat dye pigments are usually made on the basis of the usual specifications. This includes the color depth to be achieved and the desired color shade.
  • the preferred urea concentration in the padding liquor is between 0.1 mol I -1 and
  • 6.5 mol I -1 preferably between 1.5 and 4 mol I -1 and particularly preferably between 2.3 and 3.5 mol I -1 .
  • Compliance with the following framework conditions is also particularly advantageous: 0.4 to 6.5 mol I -1 , in particular 0.6 to
  • 6.5 mol I -1 particularly preferably from 0.8 to 6.5 mol I -1 and very particularly preferably 1 to 6.5 mol I -1 .
  • dye liquor according to the invention contain further auxiliaries. Mention should be made of migration inhibitors, leveling aids, defoamers, softening aids, complexing agents and sequestering agents as well as salts. Further additions are not excluded as long as they do not negatively affect the stability of the dye liquor.
  • a particular advantage of the process according to the invention results when the vat dyes both in process step a) and in the
  • Process step b) can be used as a mixture. This enables im
  • Color templates is desirable. This means that in addition to special color tones, colors in melange tones are also possible. Dyed fiber materials containing m-aramid are obtained which are characterized by a
  • Wash fastness at least 4-5 and / or their rub fastness is at least 3.
  • Vat dyes are used.
  • the person skilled in the art is free to use suitable preliminary experiments to select those vat dyes which are particularly advantageous within the scope of the invention.
  • the dyed fibers produced by the process according to the invention also no longer contain any spinning solvents, since these are largely extracted from the fiber in the course of the dyeing and the subsequent rewashing.
  • Spinning solvents that are particularly harmful to health or classified as CMR substances such as dimethylacetamide, dimethylformamide or dimethylimidazolidinone are to be mentioned.
  • the spinning solvent content in the m-aramid fibers dyed according to the invention is less than 1 ppm.
  • Another advantage of the method according to the invention is that the elastic properties of the dyed m-aramid-containing textiles are largely retained.
  • the method according to the invention is therefore also particularly suitable for dyeing knitted goods due to the milder fixing conditions that prevail.
  • the action of carriers leads to increased swelling of the fibers and mobility of the molecular chains of the m-aramids under the hydrothermal conditions of FIT dyeing.
  • knitted fabrics therefore generally have a stiffer fabric handle and reduced elasticity, which is perceived as annoying.
  • Hydrotropic substances such as urea only have a marginal influence on fiber swelling in m-aramid fibers, so that the elasticity of the knitted fabrics obtained with the dyeing process according to the claims is largely retained (see Example 6).
  • the teaching according to the invention includes urea or a suitable urea derivative as an essential component in the coloring formulations.
  • Urea and urea derivatives serve as a substitute for the toxic carriers that are usually used.
  • the amount required is, as determined, preferably in a range that is also customary for carriers (50-100 g / l). In this regard, reference is made to Example 2 below (Table 7).
  • the maximum determined in relation to the color depth is around 2 mol / l urea (corresponding to 120 g / l).
  • Tests in the range from 6 to 60 g / l showed color depths according to Table 7 below for olive (Ci. Wet Vat Green 26). Reference is made to Examples 6 and 7 below for carrying out the test.
  • the dyeings were carried out in the form of exhaust dyeings on the dye tree.
  • a knitted fabric called Nomex was used
  • Comfort ® consisting of 93% Nomex ® , 5% Kevlar ® and 2% antistatic fibers.
  • Aqueous liquors were made up with the following composition: The liquors each contained 90 g / l flarnea, 6 g / l stabilized formaldehyde sulfoxylate (reducing agent Rongal FIT), 10 ml / l 32.5% strength by weight sodium hydroxide solution and 2 g / l of a dispersing aid (naphthalene sulfonate).
  • the dyeing of the goods was carried out in the wound body (tree) in 400 ml dye beakers in a Turbomat (Ahiba) at a liquor ratio of 1:12.
  • 1st bath 1.5 g / l dispersant, 10 min at 100 ° C
  • 2nd bath 1 g / l anionic surfactant, 15 min at 100 ° C
  • 3rd bath deionized water, 10 min at 100 ° C
  • the following table shows the color depths of the colorations based on the K / S value.
  • the values in brackets for the K / S values and light fastness ratings stand for the corresponding dyeings without the addition of urea.
  • Table 1a Color depths (K / S values) and light fastness ratings
  • the fiber materials dyed, oxidized and rinsed with carrier were extracted with isopropanol in a Soxhlet extractor and the benzyl alcohol content in the extracts was determined by means of FIPLC. Based on the fiber weight, the amount of benzyl alcohol averages 0.33% by weight ( ⁇ 0.3% by weight).
  • the label Yantai Newstar ® was wound 50/1 Nm on a dyeing bobbin m-aramid yarn employed.
  • the yarn was dyed in a laboratory bobbin dyeing apparatus (Mathis AG, CH-Oberhasli) with a liquor ratio of 1: 5.
  • the liquor is heated to 60 ° C. and then to 115 ° C. at 3 ° C./min 35 min at 115 ° C
  • Nomex ® III of Fa. DuPont du Nemours of 95% Nomex ®, 5% Kevlar ® (p-aramid) pulled consisting zoom in for the experiments.
  • the fabric had a basis weight of 262 g / m 2 and moderate crystallinity.
  • the fabric with dimensions of 45 cm ⁇ 30 cm was pre-washed and dried in a weakly alkaline medium with the addition of surfactants customary for this purpose.
  • a padding liquor of the following composition was then applied using a padder:
  • Dye liquor 7 30.1 g / l C.I. Vat Brown 9 + 25.3 g / l C.I. Vat Orange 29
  • the color depth was determined based on the K / S values; for dye liquor 7 (Pantone) at 500 nm and for dye liquor 8 (olive) at 440 nm.
  • the lightfastness scores achieved in each case for the urea-free dye liquors Nos. 9-7 and 9-8 are shown in brackets in Table 4b.
  • Table 4a Color depths (K / S values)
  • the dyeings were carried out with process parameters which are identical to those of Example 4. However, two commercially available carriers were used in the formulations instead of flare.
  • Dye liquor No. x, y-8 color shade olive Table 4
  • V a Color depths (K / S values)
  • Example 5 (coloring of a highly crystalline m-aramid by the pad-dry, thermosol or block-dry method on the tenter frame,
  • Example 6 (Dying of a knitted fabric made of Nomex ® Comfort on the tenter frame / process step a)) A knitted fabric with the name Nomex ® Comfort, consisting of 93% Nomex ® , 5% Kevlar ® and 2%
  • the liquor pick-up was 93%.
  • the pre-drying and fixing of the dyeings took place on a tenter at 100 ° C / 2 m in or 180 ° C / 3 min.
  • the amount of flarnea in the liquors was 150 g / l in each case (analogous to Example 4).
  • e rest, 1 and e rest, 2 Permanent elongation after the 1st or 2nd cycle.
  • Example 7 (concentration series urea / process step a))
  • Example 6 Analogously to Example 6, a knitted fabric with the designation Nomex ® Comfort was used. The procedure was analogous to Example 6 with variable urea concentration in the dye liquors 7 and 8. Table 7: Color depths (K / S values)
  • Example 8 (coloring of a fiber mixture)
  • the two dye liquors 7 and 8 were used.
  • the liquor uptake was 70%.
  • the pre-drying and fixing of the dyeings was carried out analogously to Example 5 in a tenter at 100 ° C / 2 min or 180 ° C / 3 min.
  • the fiber blended fabric from Example 8 was used and, as described under Example 1 by the vat method, with the urea-containing dye liquor 1 and the benzyl alcohol-containing dye liquor 1 -BA in the exhaust process on the dye tree (laboratory dyeing machine "Turbomat" from Ahiba) in a liquor ratio of 1: 12.
  • a dyeing of the fiber material was dyed without the addition of flare or carrier under identical parameters (dye liquor 1-0), then oxidized, re-soaped and rinsed as described in Example 1. After drying and conditioning The Limiting Oxygen Index of the colored materials was determined in accordance with ASTM D2863 in a standard climate. Table 9: Limiting Oxygen Index

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Abstract

The invention relates to a method for producing coloured fibrous material on the basis of m-aramide fibres or m-aramide-fibre-containing fibre mixtures subsequently dyed with vat dyes, wherein the use of a carrier that is harmful to health and the environment can be done away with. This method is characterised in that the m-aramide fibres are subsequently dyed with vat dyes, wherein a) vat dyes in an aqueous dispersion containing urea and/or homologues and/or derivatives of urea are applied directly to the m-aramide fibres or the m-aramide-fibre-containing fibre mixtures, and then a fixing of the vat pigment on the fibrous materials is carried out, or b) the vat dyes are transformed into the leuco form with the addition of reducing agents in an alakli medium, wherein the relevant vat contains urea and/or homologues and/or derivatives of urea, and the vat is brought into contact with the m-aramide fibres or the m-aramide-fibre-containing fibre mixtures, the vat dyes are formed oxidatively from the leuco form and a fixing of the vat dyes on the fibrous materials is carried out. The fibrous materials obtained according to this method can be used advantageously for the production of clothing and items of equipment, in particular flame-retarding or fire-protection textiles for personal protective clothing, in particular for military, fire-fighting and police personnel, workwear or for use in objects. The particular advantage of the method according to the invention is that it provides coloured fibrous materials with high colour fastness and good colour yield, without bringing about a significant loss in elastic properties.

Description

Verfahren zur Herstellung farbiger Fasermaterialien und deren Verwendung Process for the production of colored fiber materials and their use
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung farbiger Fasermaterialien auf der Basis von mit Küpenfarbstoffen nachträglich eingefärbten m-Aramid-Fasern oder m-Aramid-Fasern enthaltenden Fasermischungen sowie die Verwendung der farbigen Fasermaterialien zur Herstellung von Bekleidungsstücken. The invention relates to a process for the production of colored fiber materials based on m-aramid fibers or fiber blends containing m-aramid fibers subsequently dyed with vat dyes, and the use of the colored fiber materials for the production of items of clothing.
Aramidfasern gehören im Bereich der persönlichen Schutzbekleidung vor allem aufgrund ihrer inhärent selbstverlöschenden Eigenschaften zu den mengenmäßig am häufigsten verwendeten Faserarten. Bekannte m-Aramide sind zum Beispiel Nomex® der Fa. DuPont de Nemours, Teijinconex® der Fa. Teijin oder Yantai Newstar® der Fa. Yantai. Ein großes Problem stellt die Anfärbung von Textilien aus m-Aramidfasern sowie diese enthaltenden Fasermischungen dar. Grundsätz- lich lassen sich m-Aramidfasern mit ausgewählten kationischen Farbstoffen unter Hochtemperatur-Bedingungen im Auszieh- oder Kontinueverfahren färben (siehe z.B. Fiebig D., Küster B., Herlinger H. :„Eine Möglichkeit zur kontinuierlichen Fär- bung von Poly-m-phenylenisophthalamid", textilpraxis intern. 49 (1994), 260-262, 265, 266 oder die DE 10 2009 039 606 B3). Voraussetzung ist, dass dem Färbe- bad relativ hohe Mengen an Carriern (Färbebeschleunigern) zugesetzt werden müssen. Dies ist vor allem der Tatsache geschuldet, dass die Glasumwandlungs- temperaturen (Tg) von m-Aramiden sehr hoch liegen. Für Poly-m-phenyleniso- phthalamid als typisches m-Aramid liegt der Tg bei ca. 270°C. Die Glasumwand- lungstemperatur ist bei Polymeren die Temperatur, ab der die Makromoleküle in den amorphen Bereichen eine gewisse Beweglichkeit bekommen. Färbetechnisch ist der Tg dahingehend relevant, dass Farbstoffmoleküle aufgrund der eintre- tenden Kettenbeweglichkeit oberhalb des Tg die Möglichkeit bekommen, ins Faserinnere zu diffundieren. Die Wirkung eines Carriers besteht darin, diese Kettenbeweglichkeit zu fördern, so dass Färbungen, je nach Carrierkonzentration, bei deutlich tieferer Temperatur ermöglicht werden. Nach Roberts und Solanki (J. Soc. Dyers Col. 95 (1979), 226 und ibid. 427) führt die Wirkung eines Carriers zu einer Plastifizierung des Polymers bei gleichzeitiger Fierabsenkung des Tg. Ein ähnlicher Effekt tritt ein, wenn den Färbebädern Lösemittel zugesetzt werden, die beim Erspinnen der m-Aramide relevant sind, also zum Beispiel Dimethylacetamid (siehe z.B. Moore R. F., Weigmann H.-J. :„Dyeability of Nomex Aramid Yarn", Textile Res. J. 56 (1986), 254-260), 1,3-Dimethylimidazolidinon oder ausgewählte ionische Flüssigkeiten. Für die praktische Anwendung in der Färberei verbieten sich jedoch solcherlei Zumischungen. In the area of personal protective clothing, aramid fibers are one of the most frequently used types of fiber in terms of quantity, primarily due to their inherently self-extinguishing properties. Known m-aramids are, for example, Nomex ® from. DuPont de Nemours, Teijinconex ® from. Teijin or Yantai Newstar ® from. Yantai. The dyeing of textiles made of m-aramid fibers as well as fiber blends containing them is a major problem. In principle, m-aramid fibers can be dyed with selected cationic dyes under high temperature conditions in the exhaust or continuous process (see e.g. Fiebig D., Küster B. , Herlinger H.: "A possibility for continuous dyeing of poly-m-phenylene isophthalamide", textilpraxis intern. 49 (1994), 260-262, 265, 266 or DE 10 2009 039 606 B3). The prerequisite is that Relatively large amounts of carriers (dyeing accelerators) have to be added to the dye bath. This is mainly due to the fact that the glass transition temperatures (T g ) of m-aramids are very high. For poly-m-phenylene isophthalamide as typical m-aramid, the T g is about 270 ° C. The glass transition temperature in polymers is the temperature from which the macromolecules in the amorphous areas get a certain mobility. In terms of dyeing technology, the T g is relevant to the extent that dye molecules above the T g are given the opportunity to diffuse into the interior of the fiber because of the chain mobility that occurs. The effect of a carrier is to promote this chain mobility so that, depending on the carrier concentration, dyeing is possible at a significantly lower temperature. According to Roberts and Solanki (J. Soc. Dyers Col. 95 (1979), 226 and ibid. 427) the action of a carrier leads to a plasticization of the polymer with a simultaneous lowering of the T g . A similar effect occurs when solvents are added to the dyebaths that are relevant when spinning the m-aramids, for example dimethylacetamide (see, for example, Moore RF, Weigmann H.-J.: "Dyeability of Nomex Aramid Yarn", Textile Res . J. 56 (1986), 254-260), 1,3-dimethylimidazolidinone or selected ionic liquids, but such admixtures are prohibited for practical use in dyeing.
Carrierfärbungen Carrier dyeing
Üblicherweise wird eine Stückfärbung von m-Aramiden bei etwa 120°C, also unter FIT(Flochtemperatur)-Bedingungen, im schwach sauren Milieu unter Zusatz erheb- licher Mengen (30-90 g/l) an Carrier durchgeführt. Ohne Zusatz eines Carriers in der Färbeflotte resultieren bei den nach dem Stand der Technik heutzutage in der Produktion durchgeführten kationischen Färbungen farbschwache, nur oberfläch- lich angefärbte Textilmuster. Bei den verwendeten Carriern handelt es sich in der Regel um Aromaten. Häufig eingesetzt werden z.B. Benzylalkohol, Usually, piece dyeing of m-aramids is carried out at around 120 ° C, ie under FIT (flea temperature) conditions, in a weakly acidic medium with the addition of considerable amounts (30-90 g / l) of carrier. Without the addition of a carrier in the dye liquor, the cationic dyeings carried out in production today according to the state of the art result in weakly colored textile samples that are only superficially colored. The carriers used are usually aromatics. Frequently used are e.g. Benzyl alcohol,
Phenoxypropanol oder Phenoxyethanol. Weitere Verbindungen, die die Wirkung eines Carriers entfalten können, sind N-Cyclohexylpyrrolidon, Acetophenon, 1,2,4- Trichlorbenzol, 1-Methylnaphthalin, o-Dichlorbenzol oder n-Butylbenzoat (Roberts G. und Solanki R. in J. Soc. Dye. Col. 95 (1979), 226 und ibid. 427). Aufgrund ihrer im Allgemeinen geringen Wasserlöslichkeit ist die Anwesenheit von Phenoxypropanol or phenoxyethanol. Further compounds which can develop the effect of a carrier are N-cyclohexylpyrrolidone, acetophenone, 1,2,4-trichlorobenzene, 1-methylnaphthalene, o-dichlorobenzene or n-butylbenzoate (Roberts G. and Solanki R. in J. Soc. Dye. Col. 95: 226 and ibid. 427 (1979). Due to their generally low water solubility, the presence of
Emulgierhilfsmittel erforderlich, damit diese in den wässrigen Farbstoffflotten emulgiert werden. Emulsifying auxiliaries required so that they are emulsified in the aqueous dye liquors.
Bei allen zur Verfügung stehenden Carriern handelt es sich um gesundheits- und umweltgefährdende Stoffe. In der Praxis der Carrierfärbung sind daher weitrei - chende und teure Maßnahmen erforderlich, um Emissionen von Carriern in die Luft und ins Abwasser zu minimieren. Gleichzeitig bedeutet dieses kritische Emissionsverhalten eine deutliche Einschränkung in Bezug auf die zur Verfügung stehenden Färbeverfahren. Gefärbt wird üblicherweise in geschlossenen, Hoch- temperatur- und Überdruck-geeigneten Apparaten. Färbungen in quasi offenen Systemen wie zum Beispiel in einem Dämpfer oder auf einem Spannrahmen sind praktisch nicht möglich. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Lichtechtheit der mit kationischen Farbstoffen und Carriern gefärbten Aramidmuster mangelhaft ist, was für viele Applikationen nicht genügend ist. Dispersionsfarbstoffe, die nach gängigen Rezepturen für Dispersionsfärbungen auf Aramid mit Carrierzusatz ge- färbt werden, zeigen eine relativ schwache Farbausbeute. Gleichzeitig sind die Lichtechtheiten, selbst bei Verwendung von hochlichtechten Dispersionsfarbstoff- typen, generell schlecht (siehe F. Gähr, S. Berndt in TextilPlus 2018, Heft 5/6, S. 16-19). All available carriers are hazardous to health and the environment. In the practice of carrier dyeing, extensive and expensive measures are therefore required to minimize emissions from carriers to the air and wastewater. At the same time, this means critical Emission behavior is a significant limitation with regard to the available dyeing processes. Coloring is usually done in closed, high-temperature and overpressure-suitable machines. Coloring in quasi-open systems such as in a damper or on a stenter frame is practically impossible. Another disadvantage is that the lightfastness of the aramid samples dyed with cationic dyes and carriers is poor, which is insufficient for many applications. Disperse dyes, which are dyed according to current formulations for dispersion dyeing on aramid with the addition of a carrier, show a relatively poor color yield. At the same time, the light fastness properties are generally poor, even when using highly lightfast disperse dye types (see F. Gähr, S. Berndt in TextilPlus 2018, issue 5/6, pp. 16-19).
Verfahren der Faservorbehandlung Process of fiber pretreatment
Weitere nach dem Stand der Technik beschriebene Alternativen zielen auf die Vorbehandlung der Faser durch geeignete Maßnahmen ab, die eine erhöhte Af- finität der Faseroberfläche zu verschiedenen Farbstoffen auslösen. In DE 43 35 717 A1 wird die Behandlung von aromatischen Polyamiden in einer alkoholischen Lösung eines hydrolysierbaren Alkoxysilans wie (3-Triethoxysilylpropyl)octadecyl- dimethyl-ammonium-chlorid beschrieben. Das ausgerüstete, kationisierte Faser- material kann danach reaktiv gefärbt werden. Nachteile des Verfahrens sind zum einen die lösemittelbasierte Prozessführung, zum anderen werden aufgrund der Kationisierung und der dadurch erzeugten Randfärbungen mangelhafte Farbecht- heiten erhalten. In Melliand Textilber. 4/2018, 159-161 wird die Möglichkeit der Ausrüstung von Aramiden mit Polyvinylamin zur Verbesserung der UV-Beständig- keit und Färbbarkeit beschrieben. Die mit anionischen Farbstoffen erzielbaren Farbechtheiten, insbesondere die Licht- und Reibechtheit, sind aber auch bei diesem Verfahren aufgrund der Randfärbung mangelhaft. Auch physikalische Vor- behandlungsmaßnahmen, wie z.B. eine Faseraktivierung durch Plasmen, sind zwar generell von Interesse, jedoch sind die Farbechtheiten auch hier äußerst unbe- friedigend. Die Wirkung des Plasmas bleibt auf die Faseroberfläche beschränkt (ca. 4-10 nm), so dass Randfärbungen die Regel sind und infolgedessen fast zwangsläufig schlechte Echtheiten resultieren. Küpen- und Küpenpigmentfärbung Further alternatives described according to the prior art aim at the pretreatment of the fiber by means of suitable measures which trigger an increased affinity of the fiber surface for various dyes. DE 43 35 717 A1 describes the treatment of aromatic polyamides in an alcoholic solution of a hydrolyzable alkoxysilane such as (3-triethoxysilylpropyl) octadecyldimethylammonium chloride. The finished, cationized fiber material can then be dyed reactively. Disadvantages of the process are, on the one hand, the solvent-based process management, and, on the other hand, poor color fastness is obtained due to the cationization and the marginal colorations it produces. In Melliand Textilber. 4/2018, 159-161 describes the possibility of equipping aramids with polyvinylamine to improve UV resistance and colorability. The color fastness properties that can be achieved with anionic dyes, in particular the light fastness and rubbing fastness, are, however, inadequate even with this method because of the edge coloring. Physical pretreatment measures, such as fiber activation by plasmas, are also generally of interest, but here too the color fastness properties are extremely unsatisfactory. The effect of the plasma remains limited to the fiber surface (approx. 4-10 nm), so that edge colorations are the rule and consequently poor fastness properties almost inevitably result. Vat and vat pigment coloring
Als Alternative zum Färben mit kationischen (basischen) Farbstoffen sind im Stand der Technik Ansätze beschrieben, m-Aramide mit Küpenfarbstoffen einzu- färben. Küpenfarbstoffe werden gewöhnlich für cellulosische Fasermaterialien verwendet, und zwar dann, wenn hohe Farbechtheiten gefordert sind. Bekannt sind hier die von der BASF Ludwigshafen entwickelten Indanthrenfarbstoffe, die exzellente Lichtechtheiten aufweisen. Die allgemeinen Verfahrensprinzipien, die dem Färben von Baumwolle mit Küpenfarbstoffen zugrunde liegen, sind dem Fachmann bekannt. Erster Schritt des Färbeprozesses ist die Verküpung des wasserunlöslichen Farbstoffes durch geeignete Reduktionsmittel in alkalischem Medium. Es entsteht die wasserlösliche, molekular vorliegende und im Allgemei - nen gelblich erscheinende Leukoform. Speziell zur Cellulose besitzen die Moleküle der Leukoform im Alkalischen eine hohe Affinität, so dass sie gut auf die Cellulo- sefaser aufziehen. Nach dem Aufziehen erfolgt die Oxidation durch Luftsauerstoff (oder andere Oxidationsmittel), wodurch sich der wasserunlösliche Farbstoff zurückbildet und dabei im Porensystem der Cellulose fest verankert wird. Letzter Schritt der Färbung ist ein Nachseifprozess, bei dem oberflächlich anhaftende Farbstoffe entfernt werden und auch die Brillanz der Färbung gesteigert wird. Je nach Redoxpotenzial, Farbstoffkonstitution und temperaturabhängiger Affinität des jeweils zu betrachtenden Farbstoffs zur Faser haben sich unterschiedliche Varianten des Standardverfahrens entwickelt. Neben diesem Standardprozess gibt es noch einige besondere Verfahrensweisen der Küpenfärbung, die speziell für die Kolorierung synthetischer Fasern interessant sein können. In der WO 96/04420 A1 ist das Färben von Textilien aus Synthesefasern mit Küpenfarbstoffen im alka - lischen Medium beschrieben. Die Färbung eines Nomex®-Gewebes läuft bei 135°C ab, und zwar ohne Carrier. Dafür müssen jedoch sehr hohe Mengen an Alkali und Reduktionsmittel eingesetzt werden, was wiederum zu einer extrem starken Faserschädigung führt. As an alternative to dyeing with cationic (basic) dyes, approaches are described in the prior art for dyeing m-aramids with vat dyes. Vat dyes are usually used for cellulosic fiber materials, specifically when high color fastness properties are required. The indanthrene dyes developed by BASF Ludwigshafen, which have excellent lightfastness, are known here. The general process principles on which the dyeing of cotton with vat dyes is based are known to the person skilled in the art. The first step of the dyeing process is the vatting of the water-insoluble dye by means of suitable reducing agents in an alkaline medium. The result is the water-soluble, molecularly present and generally yellowish leuco form. The alkaline leuco form molecules have a high affinity especially for cellulose, so that they are easily absorbed by the cellulose fiber. After absorption, oxidation takes place with atmospheric oxygen (or other oxidizing agents), whereby the water-insoluble dye regresses and is firmly anchored in the cellulose pore system. The last step in the coloring process is an after-soaping process, during which dyes adhering to the surface are removed and the brilliance of the coloring is increased. Depending on the redox potential, the constitution of the dye and the temperature-dependent affinity of the dye to be considered for the fiber, different variants of the standard process have developed. In addition to this standard process, there are also some special vat dyeing procedures that can be of particular interest for the coloring of synthetic fibers. The dyeing of textiles made of synthetic fibers with vat dyes in an alkaline medium is described in WO 96/04420 A1. The dyeing of a Nomex ® fabric takes place at 135 ° C without a carrier. For this, however, very large amounts of alkali and reducing agent have to be used, which in turn leads to extremely severe fiber damage.
Gähr und Berndt beschreiben in TextilPlus 2018, Heft 5/6, S. 16-19 ein Leuko-HT- Verfahren, welches an den oben beschriebenen Prozess des Küpenfärbens von Baumwolle angelehnt ist. Jedoch sind zum Färben von Artikeln aus 100% m -Ara- mid sowie z.B. Nomex® Comfort (93% m-Aramid, 5% p-Aramid und 2% Antistatik- faser), analog zur Färbung mit kationischen Farbstoffen, FIT-Bedingungen (115°C) sowie der Zusatz eines Carriers notwendig. Die resultierenden Textilmuster sind bei Carrierzusatz farbtief. Die Lichtechtheiten liegen ohne Carrierzusatz je nach Farbstoff auf einem deutlich höheren Niveau als bei kationisch gefärbten Ara- miden. Der Zusatz eines Carriers im Färbebad führt, analog der kationischen Fär- bung, generell zu deutlich verbesserten Farbausbeuten, gleichzeitig ergeben sich durch den Carrier jedoch Einbußen in der Lichtechtheit um 1 -2 Notenpunkte. In TextilPlus 2018, issue 5/6, pp. 16-19, Gähr and Berndt describe a Leuko-HT process that is based on the process of vat dyeing of cotton described above. However, 100% m -Ara- mid and eg Nomex ® Comfort (93% m-aramid, 5% p-aramid and 2% antistatic fibers), analogous to dyeing with cationic dyes, FIT conditions (115 ° C) and the addition of a carrier necessary. The resulting textile samples are deep in color when a carrier is added. Without the addition of a carrier, the light fastness properties are, depending on the dye, at a significantly higher level than in the case of cationically colored aramids. The addition of a carrier in the dyebath generally leads, analogously to the cationic dyeing, to significantly improved color yields, but at the same time the carrier results in a loss of light fastness of 1-2 points.
In der US 6,942,706 B2 wird für die Färbung von synthetischen Fasern ein Ver- fahren auf der Basis von Küpensäuren beschrieben, das angeblich geeignet ist, hohe Farbtiefen und Waschechtheiten zu liefern. Hierbei werden die Fasern mit Leukoküpensäuren unter geeigneten Bedingungen behandelt. Entscheidender Faktor ist das Aufrechterhalten eines schwach sauren Reduktionsmilieus, wobei spezielle Reduktionsmittelzumischungen gepaart mit kontrollierten Nachsätzen an Citronensäure einzuhalten sind. Wie Gähr und Berndt (s.o.) beim Vergleich der verschiedenen Verfahren festgestellt haben, liegen die anhand der K/S-Werte be- stimmten Farbtiefen bei Weglassen des Carriers für das Küpensäureverfahren stets niedriger als beim Leuko-HT-Verfahren. Weiterhin verschlechtern sich in Gegenwart eines Carriers auch hier die Lichtechtheitsnoten deutlich. US Pat. No. 6,942,706 B2 describes a process based on vat acids for dyeing synthetic fibers, which is said to be suitable for providing high depths of color and wash fastness. The fibers are treated with leukocyte acids under suitable conditions. The decisive factor is maintaining a weakly acidic reducing environment, with special reducing agent admixtures paired with controlled additions of citric acid. As Gähr and Berndt (see above) found when comparing the various methods, the color depths determined on the basis of the K / S values are always lower when the carrier is omitted for the vat acid method than with the Leuko-HT method. Furthermore, in the presence of a carrier, the lightfastness grades also deteriorate significantly here.
In der DE 10 2015 114 501 A1 ist ein Verfahren beschrieben, welches ohne den Verküpungsschritt arbeitet. Die Küpenpigmente werden nach einem Pigment- Klotz verfahren appliziert und mit Heißluft oder Heißdampf fixiert. Die Färbung findet demnach ausschließlich in der Pigmentform ohne Zugabe eines Reduktions- mittels und Alkali statt. Es werden sehr gute Lichtechtheiten erhalten. Um gute Farbausbeuten zu erzielen, ist aber auch nach diesem Verfahren der Zusatz eines Carriers (Benzylalkohol) notwendig. DE 10 2015 114 501 A1 describes a method which works without the linking step. The vat pigments are applied using a pigment block process and fixed with hot air or superheated steam. The coloring takes place exclusively in the pigment form without the addition of a reducing agent and alkali. Very good light fastness properties are obtained. In order to achieve good color yields, the addition of a carrier (benzyl alcohol) is necessary even after this process.
Probleme nach dem Stand der Technik Prior Art Problems
Alle beschriebenen Verfahren der nachträglichen Einfärbung von m -Aramidfasern, sei es diskontinuierlich oder kontinuierlich, haben die Nachteile erstens einer mangelhaften Farbaufnahme, sofern auf Carrier verzichtet wird und zweitens, dass die gefärbten Textilien ungenügende Farbechtheiten, insbesondere eine schlechte Lichtechtheit aufweisen. Dies ist die Ursache dafür, dass der überwie- gende Anteil gefärbter Aramidfasern heute immer noch spinngefärbt in den Handel kommt (>90%), dies mit sämtlichen Nachteilen, die von spinngefärbten Fasern hinreichend bekannt sind: All the methods described for the subsequent dyeing of m -aramid fibers, be it discontinuously or continuously, have the disadvantages, firstly, of inadequate color absorption if no carrier is used and, secondly, that the dyed textiles have inadequate color fastnesses, in particular one have poor lightfastness. This is the reason why the majority of dyed aramid fibers are still spun-dyed on the market today (> 90%), with all the disadvantages that are well known of spun-dyed fibers:
- ein rascher Wechsel auf den vom Kunden gewünschten Farbton ist erschwert, - a quick change to the color required by the customer is difficult,
- viele Farbtöne für die Dichromie- oder Trichromiefärbungen die Voraussetzung sind, sind nicht einstellbar und daher nicht realisierbar, - many color tones for which dichromatic or trichromatic colors are required, cannot be set and therefore cannot be implemented,
- es müssen ständig spinngefärbte Fasern in größerer Menge vorgehalten - spun-dyed fibers have to be kept in large quantities at all times
werden, um bei Bedarf, d.h. Auftragseingang, rasch reagieren zu können, to be used if necessary, i.e. Incoming orders, to be able to react quickly,
- bei Fasermischungen müssen die Farbtöne beider Fasern meist entsprechend angepasst sein, - In the case of fiber blends, the color tones of both fibers must usually be adjusted accordingly,
spinngefärbte Fasern aus m-Aramid liegen kostenmäßig auf einem etwa doppelt so hohen Preisniveau wie ungefärbte Fasern. Spun-dyed fibers made from m-aramid are about twice as expensive as undyed fibers.
Das Thema der nachträglichen Einfärbung von m-aramidhaltigen Fasermateria- lien, und zwar in den notwendigen hohen Echtheiten und ohne Ei nsatz von Carriern, genießt aus diesen Gründen in der Textilindustrie daher eine hohe Priorität. Die Verwendung von Carriern stellt aus ökologischer Sicht ein großes Problem dar. Von diesen geht eine starke Geruchsbelästigung am Arbeitsplatz aus und sie machen aufwändige Maßnahmen hinsichtlich der Minimierung von Emis- sionen und getrennter Entsorgung von carrierhaltigen Restflotten erforderlich. The subject of the subsequent coloring of m-aramid-containing fiber materials, namely with the necessary high fastness properties and without the use of carriers, therefore enjoys a high priority in the textile industry. The use of carriers is a major problem from an ecological point of view. They emit a strong odor nuisance at the workplace and they require complex measures with regard to the minimization of emissions and separate disposal of residual fleets containing carriers.
Ein weiteres Problem der Carrierfärbung ergibt sich beim Färben von Fasermi - schungen aus m-Aramid mit anderen flammhemmenden Fasern, wie zum Beispiel Viskose FR, Modal FR oder Lyocell FR (FR = flame retardant). Die flammhemmen- den Cellulosefasern werden den m-Aramidfasern gerne aus Komfortgründen zuge- mischt. Die nachträgliche Einfärbung erfolgt mit kationischen Farbstoffen. In der Regel enthalten sie zum Zweck der Schwerentflammbarkeit Additive auf Basis von Phosphor-Schwefel-Verbindungen (siehe z.B. R. Wolf„Flame Retardant Viscose Rayon Containing a Pyrophosphate" in Ind. Eng. Chem. Res. Dev. 20 (1981), 413- 420). Die entsprechenden Additive, die bis zu einem Gehalt an 20 Gew. -% bezo- gen auf die Cellulosefaser enthalten sind, werden unter den HT-Bedingungen der für den Aramidanteil notwendigen Carrierfärbung sukzessive extrahiert. Dies führt zu einem deutlichen Verlust der Flammbeständigkeit des Faserblends insgesamt. Auch aus diesem Grund ist der Wunsch in der Praxis groß, auf ein Verfahren zu- greifen zu können, das den Zusatz eines Carriers überflüssig macht. Another problem with carrier dyeing arises when dyeing fiber blends of m-aramid with other flame-retardant fibers, such as viscose FR, Modal FR or Lyocell FR (FR = flame retardant). The flame-retardant cellulose fibers are often mixed with the m-aramid fibers for reasons of comfort. Subsequent coloring is done with cationic dyes. As a rule, they contain additives based on phosphorus-sulfur compounds for the purpose of flame retardancy (see, for example, R. Wolf “Flame Retardant Viscose Rayon Containing a Pyrophosphate” in Ind. Eng. Chem. Res. Dev. 20 (1981), 413 - 420) The corresponding additives, which are contained up to a content of 20% by weight based on the cellulose fiber, are successively extracted under the HT conditions of the carrier dye required for the aramid content, which leads to a significant loss of the Overall flame resistance of the fiber blend. For this reason, too, there is a great desire in practice to be able to access a method that makes the addition of a carrier superfluous.
Ein weiterer Nachteil nach dem Stand der Technik durchgeführter Färbefahren mit Carriern ist der, dass solche Färbungen bei Maschenwaren zu unbefriedigenden textilen Eigenschaften führen. Maschenwaren zeichnen sich gegenüber Geweben durch eine deutlich höhere Elastizität und, vor allem im Falle von Bekleidungstex- tilien, auch durch einen leichteren und meist weicheren Griff aus. Maschenwaren, zu denen Strickwaren und Wirkwaren zählen, sind bei thermischer oder hydro- thermischer Behandlung wesentlich empfindlicher gegen mechanischen Stress als Gewebe. Sie verlieren rascher ihre Elastizität, was sich im Zug-/Dehnungsversuch bezüglich der Flysterese in einer verminderten Rücksprungkraft und einer erhöh - ten bleibenden Dehnung ausdrückt. Diese vorteilhaften Eigenschaften werden im Zuge einer Einfärbung unter HT-Bedingungen bei Zusatz der erwähnten aromati- schen Carrier negativ beeinflusst. A further disadvantage of dyeing runs with carriers carried out according to the prior art is that such dyeings lead to unsatisfactory textile properties in knitted fabrics. Compared to woven fabrics, knitted goods are characterized by a significantly higher elasticity and, especially in the case of clothing textiles, also by a lighter and mostly softer handle. Knitted goods, which include knitted goods and knitted goods, are significantly more sensitive to mechanical stress than woven fabrics when subjected to thermal or hydrothermal treatment. They lose their elasticity more quickly, which is expressed in the tensile / elongation test with regard to Flysteresis in a reduced rebound force and an increased permanent elongation. These advantageous properties are negatively influenced in the course of coloring under HT conditions when the aromatic carriers mentioned are added.
Ein besonderer Nachteil der Carrierfärbung ist der, dass die gefärbten m -Aramid- fasern noch Reste an Carrier enthalten, die durch einfache Waschprozesse am Ende der Veredelungskette nur schwer zu entfernen sind. Dies bedeutet, dass in den gefärbten aramidhaltigen Fasern, Garnen oder Textilien bei Auslieferung an den Kunden häufig noch Carrier zumindest in Spuren vorhanden ist (siehe Beispiel 1). A particular disadvantage of the carrier dyeing is that the dyed m -aramid fibers still contain residues of carrier which are difficult to remove by simple washing processes at the end of the finishing chain. This means that in the dyed aramid-containing fibers, yarns or textiles when they are delivered to the customer, carriers are often still present, at least in traces (see example 1).
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, der industriellen Praxis ein Ver- fahren zur nachträglichen Einfärbung von m-Aramidfasern und m-Aramid enthal- tenden Fasermischungen bereitzustellen, das auf die Verwendung umweit- und gesundheitsschädlicher Carrier verzichtet und trotzdem gute Farbausbeuten und Echtheiten liefert. Gleichzeitig ist der Einsatz von in Frage kommenden Spinnlöse- mitteln für m-Aramide, die als carrierähnlich wirkende Plastifizierungsmittel wirken, auszuschließen. The object of the present invention is therefore to provide industrial practice with a process for the subsequent dyeing of m-aramid fibers and fiber blends containing m-aramid which dispenses with the use of carriers that are harmful to the environment and health and still provides good color yields and fastness properties. At the same time, the use of suitable spinning solvents for m-aramids, which act as carrier-like plasticizers, must be ruled out.
Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, Färbungen in Farbtönen, die nach dem Stand der Technik üblicherweise auf m-Aramid nur über Di- oder Trichromien erreicht werden, in hohen Echtheiten und ohne Verwendung eines Carriers zu realisieren. Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll das erfindungsgemäße Färbe- verfahren auch für m-aramidhaltige Maschenwaren zur lichtechten Einfärbung geeignet sein, ohne dass ein signifikanter Verlust der elastischen Eigenschaften eintritt. It is a further object of the invention to achieve dyeings in color shades which, according to the prior art, are usually achieved on m-aramid only via di- or trichromats, with high fastness properties and without using a carrier. According to a further object of the invention, the dyeing process according to the invention should also be suitable for lightfast dyeing for m-aramid-containing knitted goods without a significant loss of the elastic properties occurring.
Gemäß einer weiteren Aufgabe soll das erfindungsgemäße Verfahren auf gängigen Färbeapparaten und Maschinen der Textilindustrie durchführbar sein. Insbesondere soll es das Arbeiten in quasi offenen Färbemaschinen erlauben. According to a further object, the method according to the invention should be able to be carried out on conventional dyeing apparatus and machines in the textile industry. In particular, it should allow working in quasi-open dyeing machines.
Lösung solution
Erfindungsgemäß werden die obigen Aufgaben durch ein Verfahren zur Fierstel- lung farbiger Fasermaterialien auf der Basis von mit Küpenfarbstoffen nachträg- lich eingefärbten m-Aramid-Fasern oder m-Aramid-Fasern enthaltenden Faser- mischungen gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die m-Aramid-Fasern nachträglich mit Küpenfarbstoffen eingefärbt werden, indem a) Küpenfarbstoffe in einer Flarnstoff und/oder Flomologe und/oder Derivate von Flarnstoff enthaltenden wässrigen Dispersion direkt auf die m-Aramid-Fasern oder die m- Aramid-Fasern enthaltenden Fasermischungen aufgebracht werden und According to the invention, the above objects are achieved by a method for producing colored fiber materials on the basis of m-aramid fibers or fiber blends containing m-aramid fibers that are subsequently colored with vat dyes, which is characterized in that the m-aramid fibers are Aramid fibers are subsequently colored with vat dyes by a) vat dyes in an aqueous dispersion containing flarnea and / or flomologe and / or derivatives of flarnea are applied directly to the m-aramid fibers or fiber blends containing m-aramid fibers and
anschließend eine Fixierung des Küpenpig ments auf den Fasermaterialien durchgeführt wird, oder b) die Küpenfarbstoffe durch Zusatz von then a fixation of the vat pigment is carried out on the fiber materials, or b) the vat dyes by adding
Reduktionsmitteln in alkalischem Medium in die Leukoform überführt werden, wobei die anfallende Küpe Flarnstoff und/oder Flomologe und/oder Derivate von Flarnstoff enthält und die Küpe mit den m-Aramid-Fasern oder den m-Aramid- Fasern enthaltenden Fasermischungen in Kontakt gebracht wird, die Reducing agents are converted into the leuco form in an alkaline medium, the resulting vat containing flarnea and / or flomologues and / or derivatives of flarnea and the vat being brought into contact with the m-aramid fibers or the fiber blends containing m-aramid fibers, the
Küpenfarbstoffe oxidativ aus der Leukoform gebildet werden und eine Fixierung der Küpenfarbstoffe auf den Fasermaterialien durchgeführt wird. Vat dyes are formed oxidatively from the leuco form and the vat dyes are fixed on the fiber materials.
Die obigen Aufgaben werden also erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Fär- ben mit Küpenfarbstoffen unter gleichzeitiger Einwirkung von Flarnstoff und/oder Flomologe und/oder Derivate hiervon durchgeführt wird. Überraschenderweise wurde gefunden, dass Flarnstoff eine positive Wirkung auf die The above objects are thus achieved according to the invention in that the dyeing with vat dyes is carried out with the simultaneous action of flarnea and / or flomologe and / or derivatives thereof. Surprisingly, it has been found that flarnea has a beneficial effect on the
Färbegeschwindigkeit und die Farbtiefe ausübt, ohne die Farbechtheiten zu verschlechtern. Beim Flarnstoff handelt es sich um eine gut umweit- und körperverträgliche Substanz. Weitere Vorteile von Flarnstoff sind: die Geruchsneutralität, Dyeing speed and depth without deteriorating the color fastness. Flarnea is a substance that is well tolerated by the environment and the body. Other advantages of flarea are: the odorlessness,
eine hervorragende Wasserlöslichkeit, die zum einen den Einsatz von Emul- gierhilfsmitteln erübrigt und zum zweiten für eine leichte Auswaschbarkeit des Harnstoffs am Ende der Färbung sorgt, excellent water solubility, which on the one hand makes the use of emulsifying aids unnecessary and on the other hand ensures that the urea can be easily washed out at the end of the dyeing process
seine hydrotropen Eigenschaften, die für die Löslichkeit der handelsüblichen Küpenfarbstoffpigmente förderlich sind und zur Beschleunigung der Farbstoff- diffusion in die m-Aramidfasern beitragen, its hydrotropic properties, which are beneficial for the solubility of the commercially available vat dye pigments and contribute to the acceleration of the dye diffusion into the m-aramid fibers,
seine hygroskopischen Eigenschaften, die insbesondere bei Farbstofffixie- rungsprozessen in einem Dämpfer oder auf einem Spannrahmen zum Tragen kommen. its hygroscopic properties, which are particularly useful in dye fixation processes in a steamer or on a tenter frame.
Die Färbung der m-Aramidfasern kann nach Verfahren der für Küpenfarbstoffe üblichen Färbepraxis durchgeführt werden. The dyeing of the m-aramid fibers can be carried out according to the usual dyeing practice for vat dyes.
Essentielles Merkmal des Verfahrens ist demzufolge die Zumischung von Harnstoff und/oder von geeigneten Homologen und/oder Derivaten des Harnstoffs zu den eigentlichen Färbeflotten. Dabei ist es beim Verfahrensschritt a) als auch beim Verfahrensschritt b) unerlässlich, den Harnstoff und/oder ein oder mehrere geeig- nete Homologe und/oder Derivate des Harnstoffs bereits vor dem ersten Schritt des Färbeprozesses, nämlich vor dem Aufziehen des Küpenfarbstoffpigments (Verfahrensschritt a)) bzw. des Küpenfarbstoffs in der Leukoform (Verfahrens- schritt b)) auf das jeweilige Fasermaterial, einzusetzen, damit dieser bzw. dieses seine Wirkung - analog einem Carrier - entfalten kann. Bei dieser Maßnahme ist der Einsatz von Harnstoff als solchem besonders vorteilhaft. Jedoch sind auch verschiedene Harnstoffderivate geeig net, diesen, ganz oder auch teilweise, zu er- setzen. Bei der Auswahl geeigneter Harnstoffderivate ist es wichtig, dass diese im Hinblick auf die Wasserlöslichkeit dem Harnstoff ähnlich sind. Harnstoff löst sich sehr gut in Wasser. Bei 5°C lösen sich 97 g/l und bei 25°C 1200 g/l. Um den er- findungsgemäß angestrebten Nutzen zufriedenstellend zu erreichen, sollte die Wasserlöslichkeit der Homologen und Derivate des Harnstoffs hiervon nicht zu weit abweichen. Man könnte als Minimalgrenze einen Wert von 20 g/l bei 20°C bezeichnen. Zu Harnstoffhomologen, die hier noch Eignung zeigen, zählt Biuret, das in heißem Wasser gut löslich ist, deutlich weniger jedoch in kaltem Wasser, nämlich mit 20 g/l bei 20°C. Geeignet ist auch N,N'-Dimethylharnstoff, das in Wasser leicht löslich ist (765 g/l bei 21,5°C). Des Weiteren sind noch folgende auf Substitution zurückgehende Harnstoffderivate geeignet: Tetramethylharnstoff, O- Alkylharnstoff. An essential feature of the process is therefore the addition of urea and / or suitable homologues and / or derivatives of urea to the actual dye liquors. In process step a) as well as in process step b), it is essential to add the urea and / or one or more suitable homologues and / or derivatives of urea before the first step of the dyeing process, namely before the vat dye pigment is absorbed (process step a )) or the vat dye in the leuco form (process step b)) on the respective fiber material so that it can develop its effect - analogously to a carrier. In this measure, the use of urea as such is particularly advantageous. However, various urea derivatives are also suitable for replacing these, in whole or in part. When selecting suitable urea derivatives, it is important that these are similar to urea in terms of water solubility. Urea dissolves very well in water. At 5 ° C 97 g / l dissolve and at 25 ° C 1200 g / l. In order to satisfactorily achieve the benefit sought according to the invention, the water solubility of the homologues and derivatives of urea should not deviate too far therefrom. The minimum limit could be a value of 20 g / l at 20 ° C. Urea homologues that still show suitability here include biuret, which is readily soluble in hot water, but significantly less in cold water, namely at 20 g / l at 20 ° C. N, N'-dimethylurea, which is easily soluble in water (765 g / l at 21.5 ° C.), is also suitable. There are also the following Urea derivatives based on substitution are suitable: tetramethyl urea, O-alkyl urea.
Die Erfindung kann vielfältige vorteilhafte Weiterbildungen erfahren, auf die zu- nächst nachfolgend eingegangen wird: Bei der Durchführung des erfindungsge- mäßen Verfahrens ist die Art der Fasern, die nachträglich eingefärbt werden sol- len, nicht kritisch. Es ist bevorzugt, dass die m-Aramid-Fasern und die m-Aramid- Fasern enthaltenden Fasermischungen auf Faserflocken, Faserkabeln, Kammzü- gen, Vorgarnen, Garnen, Geweben, Maschenwaren, insbesondere Gestricke und Gewirke, Geflechte oder Vlies beruhen. Besonders bevorzugt ist es, wenn in den m-Aramid enthaltenden Fasermischungen weitere mit Küpenfarbstoffen einfärb- bare Fasern enthalten sind, insbesondere in Form von Viskose-, Modal-, Lyocell-, Polyamid- und/oder Polypropylen-Fasern und/oder Wolle. Die angesprochenen weiteren Fasern erfahren dadurch eine vorteilhafte Ausbildung, dass sie inhärent flammhemmend sind und einen LOI nach ASTM D2863 von mindestens 23, insbe- sondere von mindestens 27, aufweisen. Vorteilhafterweise liegen die weiteren Fa- sern als Cellulose-, Celluloseregenerat-, aliphatische, aliphatisch-aromatische und aromatische Polyamid- und/oder Polyester-Fasern vor. Bei Einsatz von weiteren Fasern ist es vorteilhaft, wenn diese, bezogen auf das Gesamtgewicht der Faser- mischungen, etwa 1 bis 75 Gew.-%, insbesondere etwa 5 bis 60 Gew.-%, ausma- chen. The invention can experience a wide variety of advantageous developments, which are initially discussed below: When carrying out the method according to the invention, the type of fibers that are to be colored subsequently is not critical. It is preferred that the m-aramid fibers and the fiber blends containing m-aramid fibers are based on fiber flocks, fiber cables, rovings, rovings, yarns, woven fabrics, knitted fabrics, in particular knitted and knitted fabrics, braids or fleece. It is particularly preferred if the fiber blends containing m-aramid contain further fibers which can be dyed with vat dyes, in particular in the form of viscose, modal, lyocell, polyamide and / or polypropylene fibers and / or wool. The further fibers mentioned experience an advantageous design in that they are inherently flame-retardant and have an LOI according to ASTM D2863 of at least 23, in particular at least 27. The further fibers are advantageously in the form of cellulose, regenerated cellulose, aliphatic, aliphatic-aromatic and aromatic polyamide and / or polyester fibers. When using further fibers, it is advantageous if these make up about 1 to 75% by weight, in particular about 5 to 60% by weight, based on the total weight of the fiber mixtures.
Die Partikelgröße der Küpenfarbstoffe beim Verfahrensschritt a), die in Pigment- form eingesetzt werden, ist nicht kritisch. Es ist zweckmäßig, wenn diese im Ver- fahrensschritt a) eine Partikelgröße von etwa 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise etwa 0,1 bis 1,5 mm, insbesondere von etwa 0,2 bis 0,8 mm, aufweisen. The particle size of the vat dyes in process step a), which are used in pigment form, is not critical. It is useful if, in process step a), they have a particle size of about 0.1 to 3 mm, preferably about 0.1 to 1.5 mm, in particular about 0.2 to 0.8 mm.
In der Wahl der Küpenfarbstoffe ist der Fachmann nicht eingeschränkt. Es gilt als bevorzugt, dass die Küpenfarbstoffe in Form von Indigo-, Indigoderivat-, Anth- rachinon-, Anthrachinonoxazol-, Anthrachinoncarbazol-, Indanthron-, Flavanthron- , Benzanthron- oder Pyranthron-Farbstoffen oder Schwefelfarbstoffen eingesetzt werden. Konkret bevorzugte Küpenfarbstoffe werden als C.I. Vat Green 1, Vat Green 13, C.I. Vat Red 32, C.I. Vat Red 10, C.I. Vat Blue 4, C.I. Vat Blue 20, C.I. Vat Yellow 28, C.I. Vat Orange 29, C.I. Vat Brown 9, C.I. Vat Black 9 und/oder C.I. Sulphur Black 9 eingesetzt. The person skilled in the art is not restricted in the choice of vat dyes. It is considered to be preferred that the vat dyes are used in the form of indigo, indigo derivative, anthraquinone, anthraquinone oxazole, anthraquinone carbazole, indanthrone, flavanthrone, benzanthrone or pyranthrone dyes or sulfur dyes. Concretely preferred vat dyes are listed as CI Vat Green 1, Vat Green 13, CI Vat Red 32, CI Vat Red 10, CI Vat Blue 4, CI Vat Blue 20, CI Vat Yellow 28, CI Vat Orange 29, CI Vat Brown 9, CI Vat Black 9 and / or CI Sulfur Black 9 are used.
Auch beim Auftrag der wässrigen Dispersion im Verfahrensschritt a) und der Küpe im Verfahrensschritt b) unterliegt die Erfindung keinen kritischen Einschränkun- gen. Es gilt als bevorzugt, dass die wässrige Dispersion im Verfahrensschritt a) und die Küpe im Verfahrensschritt b) mit einem Foulard, einer Pflatsche oder ei- ner Rakel kontinuierlich aufgetragen werden oder das Inkontaktbringen mit dem Fasermaterial in Form eines diskontinuierlichen Ausziehverfahrens durchgeführt wird. Ferner ist es bevorzugt, dass die wässrige Dispersion im Verfahrensschritt a) und die Küpe im Verfahrensschritt b) etwa 0,1 bis 10 mol/l, insbesondere 1 bis 5 mol/l und besonders bevorzugt 2 bis 4 mol/l Flarnstoff und/oder Flarnstoffderi- vat enthalten. Für den weiter gefassten Bereich von etwa 0,1 bis 10 mol/l gelten noch folgende vorteilhafte Rahmenbedingungen: 0,4 bis 10 mol/l, vorzugsweise 0,6 bis 10 mol/l und insbesondere 0,8 bis 10 mol/l. When applying the aqueous dispersion in process step a) and the vat in process step b), the invention is not subject to any critical restrictions. It is preferred that the aqueous dispersion in process step a) and the vat in process step b) with a padder, a pad or a squeegee can be applied continuously or the contacting with the fiber material is carried out in the form of a discontinuous exhaust process. It is also preferred that the aqueous dispersion in process step a) and the vat in process step b) have about 0.1 to 10 mol / l, in particular 1 to 5 mol / l and particularly preferably 2 to 4 mol / l flarnea and / or Contain flarea derivative. For the broader range from about 0.1 to 10 mol / l, the following advantageous framework conditions also apply: 0.4 to 10 mol / l, preferably 0.6 to 10 mol / l and in particular 0.8 to 10 mol / l.
Im Hinblick auf die Konzentration der Küpenfarbstoffe in der wässrigen Dispersion nach Verfahrensschritt a) bzw. im alkalischen Medium nach Verfahrensschritt b) ist es bevorzugt, dass in der wässrigen Dispersion des Verfahrensschritts a) die Küpenfarbstoffe in einer Konzentration von 1,5 bis 110 g/l, insbesondere von 5 bis 60 g/l, und im alkalischen Medium im Verfahrensschritt b) in einer Konzentra- tion von 0,05 bis 30 g/l, insbesondere von 0,2 bis 20 g/l, enthalten sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass nach Bildung der Küpenfarbstoffe im Verfahrensschritt b) ein Nachseifschritt durchgeführt wird. With regard to the concentration of the vat dyes in the aqueous dispersion after process step a) or in the alkaline medium after process step b), it is preferred that the vat dyes in the aqueous dispersion of process step a) in a concentration of 1.5 to 110 g / l, in particular from 5 to 60 g / l, and in the alkaline medium in process step b) in a concentration of 0.05 to 30 g / l, in particular from 0.2 to 20 g / l. An advantageous further development of the method according to the invention consists in that, after the vat dyes have been formed in method step b), an after-soaking step is carried out.
Nach dem Auftrag bzw. der Ausbildung der Küpenfarbstoffe nach dem Verfah- rensschritt a) bzw. Verfahrensschritt b) ist es bevorzugt, dass die Fixierung der Küpenfarbstoffe im Verfahrensschritt a) und Verfahrensschritt b) durchgeführt wird als a) Trockenhitzefixierung zwischen 140 und 260°C, insbesondere zwischen 170 und 220°C, (Thermosolverfahren), b) Dampffixierung bei einer Temperatur zwischen 100 und 160°C, insbesondere zwischen 110 und 155°C, und/oder c) Ausziehfärbung zwischen 70 und 150°C, insbesondere zwischen 98 und 125°C. Im Hinblick darauf, dass die Erfindung besonders vorteilhaft mit ihren Effekten in Erscheinung tritt, wenn keine Carrier-Materialien vorliegen, gilt es demzufolge als sehr zweckmäßig, dass bei der Durchführung des Verfahrens Carrier-Materialien, insbesondere Benzylalkohol, N-Cyclohexylpyrrolidon, Phenoxypropanol oder Phen- oxyethanol, weitgehend ausgeschlossen sind. After the application or formation of the vat dyes according to process step a) or process step b), it is preferred that the vat dyes are fixed in process step a) and process step b) as a) dry heat fixation between 140 and 260 ° C , in particular between 170 and 220 ° C, (thermosol process), b) steam setting at a temperature between 100 and 160 ° C, in particular between 110 and 155 ° C, and / or c) exhaust dyeing between 70 and 150 ° C, in particular between 98 and 125 ° C. In view of the fact that the effects of the invention are particularly advantageous when there are no carrier materials, it is therefore considered very useful that when carrying out the method, carrier materials, in particular benzyl alcohol, N-cyclohexylpyrrolidone, phenoxypropanol or phen - oxyethanol, are largely excluded.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäß erhaltenen Verfahrenserzeugnisses als solches erweist sich in seiner Verwendung. Dabei gilt die Verwend ung zur Herstellung von Bekleidungsstücken und Ausrüstungsgegenständen, insbesondere von flammhemmenden oder Feuerschutztextilien für persönliche Schutzbeklei- dung, insbesondere für Militär-, Feuerwehr- und Polizeipersonal, von Berufsbe- kleidung, von Gesichtsmasken und Schutzhauben (Balaclava), von Handschuhen, von Unterwäsche (long-arm-shirts, Long-Johns), von Hüllen für Heißluftballone oder zum Einsatz im Objektbereich, als besonders bevorzugt. The particular advantage of the process product obtained according to the invention as such is shown in its use. The use for the manufacture of clothing and equipment, in particular flame-retardant or fire protection textiles for personal protective clothing, in particular for military, fire brigade and police personnel, of work clothing, of face masks and protective hoods (balaclava), of gloves, applies Underwear (long-arm-shirts, long-johns), covers for hot air balloons or for use in the contract sector, are particularly preferred.
In Übereinstimmung mit den obigen bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung sollen die nachfolgenden Ausführungen verstanden werden, die einerseits weitere vorteilhafte Weiterbildungen betreffen, jedoch auch der Erläuterung des oben im Einzelnen dargestellten erfindungsgemäßen Verfahrens dienen sollen: In accordance with the above preferred embodiments of the invention, the following statements should be understood, which on the one hand relate to further advantageous developments, but are also intended to explain the method according to the invention described in detail above:
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf vielen gängigen Färbeapparaten und Maschinen der Textilindustrie durchführbar. Hierzu zählen diskontinuierliche Verfahren, die in Form einer Auszieh- oder Stückfärbung unter Anwendung praxisüblicher Flottenverhältnisse durchgeführt werden. Für die Ausziehfärbung kann beispielsweise ein Jigger, eine Haspelkufe oder ein Färbe-Jet eingesetzt werden. Andere Färbeverfahren der Stückfärbung oder der Garnfärbung, wie zum Beispiel das Färben auf dem Baum bzw. auf der Spule, sind besonders The method according to the invention can be carried out on many common dyeing apparatus and machines in the textile industry. These include discontinuous processes which are carried out in the form of exhaust or piece dyeing using liquor ratios customary in practice. For example, a jigger, a reel runner or a dye jet can be used for exhaust dyeing. Other dyeing methods of piece dyeing or yarn dyeing, such as dyeing on the tree or on the bobbin, are special
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Für das advantageous embodiments of the method according to the invention. For the
Arbeiten nach dem Ausziehverfahren wird bevorzugt aus der Küpe und unter HT- Bedingungen in geeigneten Überdruck Behältern gefärbt. Der Leukofarbstoff wird in alkalischem Medium durch Reduktionsmittelzugabe zunächst verküpt, dann mit dem Fasermaterial in Kontakt gebracht, und nach dem gleichmäßigen Aufziehen oxidiert bzw. fixiert. Das alkalische Medium wird vorzugsweise mit Natronlauge, Kalilauge und/oder Ammoniak auf einen pH-Wert von 9 bis 13,5, insbesondere von 10 bis 11, eingestellt. Das Verküpen erfolgt vorzugsweise mit einem Working according to the exhaust process is preferably dyed from the vat and under HT conditions in suitable overpressure containers. The leuco dye is initially vat in an alkaline medium by adding a reducing agent, then brought into contact with the fiber material and, after being evenly absorbed, oxidized or fixed. The alkaline medium is preferably brought to a pH of 9 to 13.5, in particular with sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution and / or ammonia from 10 to 11. Vatting is preferably carried out with a
Reduktionsmittel in Form eines HT-stabilen Formaldehydsulfoxylats oder Reducing agent in the form of an HT-stable formaldehyde sulfoxylate or
Flydroxymethansulfinats. Die Oxidation bzw. Reoxidation des Leukofarbstoffs wird vorzugsweise vorgenommen mit Wasserstoffperoxid oder Luftsauerstoff. Flydroxymethanesulfinate. The oxidation or reoxidation of the leuco dye is preferably carried out with hydrogen peroxide or atmospheric oxygen.
Zwischenmaßnahmen sind möglich. So erfolgt zweckmäßigerweise eine Fixierung des sich auf der Faser befindenden Leukofarbstoffs mittels geeigneter Interim measures are possible. The leuco dye on the fiber is advantageously fixed by means of a suitable one
Maßnahmen, wobei verschiedene vorteilhafte Möglichkeiten bestehen, so eine Trockenhitzefixierung, eine Dampffixierung sowie eine Ausfärbung . Auf diese Maßnahmen wird nachfolgend noch eingegangen. Measures, whereby there are various advantageous options, such as dry heat fixation, steam fixation and coloration. These measures will be discussed below.
Prinzipiell entspricht obiges Auftragsverfahren dem Stand der Technik, jedoch mit dem Unterschied, dass die Färbeflotten Harnstoff oder geeignete In principle, the above application process corresponds to the state of the art, but with the difference that the dye liquors are urea or suitable
Harnstoffderivate anstelle eines Carriers enthalten. Insbesondere ist es dem Fachmann überlassen, das Färben nach der Maßnahme b) oder auch nach der Maßnahme a) vorzunehmen, bei der fein st verteilte Küpenpigmente herangezogen werden. Hier wird also auf die Verküpung verzichtet. Contain urea derivatives instead of a carrier. In particular, it is left to the person skilled in the art to undertake the dyeing according to measure b) or also according to measure a), in which finely distributed vat pigments are used. So there is no connection here.
Aufgrund der Geruchsneutralität von Harnstoff ist aber auch eine kontinuierliche Verfahrensweise möglich. Hierbei werden die m-Aramid enthaltenden Fasermate- rialien zunächst mittels eines geeigneten Auftragsgerätes mit der harnstoffhalti - gen Küpenfarbstoffflotte imprägniert. Die Farbstoffflotten werden auch als Klotz- flotten bezeichnet. Unter Klotzflotte wird eine hochkonzentrierte Lösung eines oder mehrerer Farbstoffe verstanden, mit der eine Textilbahn unter Zuhilfenahme eines geeigneten Auftragsgeräts imprägniert wird. Geeignete Auftragsgeräte sind zum Beispiel ein Foulard, eine Pflatsche, Walzen- oder Rakelsysteme. Bevorzugt kommt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Foulard zum Einsatz. Due to the odorless nature of urea, however, a continuous procedure is also possible. Here, the fiber materials containing m-aramid are first impregnated with the urea-containing vat dye liquor using a suitable applicator. The dye liquors are also referred to as padding liquors. Padding liquor is understood to mean a highly concentrated solution of one or more dyes with which a textile web is impregnated with the aid of a suitable applicator. Suitable application devices are, for example, a padder, a pad, roller or doctor blade systems. A padder is preferably used in the method according to the invention.
Für die kontinuierliche Verfahrensweise ist das Verfahren a) bevorzugt. Ein Arbeiten nach Verfahren b) ist jedoch nicht ausgeschlossen. Process a) is preferred for the continuous procedure. Working according to method b) is not excluded.
Nach dem Auftrag und einer optional durchgeführten Vortrocknung wird der Farb- stoff beim Arbeiten nach der bevorzugten Verfahrensvariante a) anschließend durch eine Heißbehandlung fixiert. Die eigentliche Fixierreaktion des Farbstoffs in der m-Aramidfaser erfolgt nach den technisch üblichen Verfahren durch After application and an optionally carried out predrying, the dye is then fixed by a heat treatment when working according to the preferred process variant a). The actual fixing reaction of the dye in the m-aramid fiber is carried out according to the usual technical processes
Trockenhitze bei Temperaturen zwischen 150 bis 250°C oder durch Heißdampf bei 120 bis 170°C. Die Heißbehandlung erfolgt nach üblichen Verfahren der Textilausrüstung. Diese sind dem Fachmann bekannt und in ihrer Ausgestaltung variabel und der jeweiligen Situation im Betrieb anpassbar. Sie kann bei - spielsweise nach dem Pad Steam- (Klotz-Dämpfverfahren) oder nach dem Pad- Dry-Verfahren (Klotz-Trockenhitzefixierverfahren) durchgeführt werden. Diese kontinuierlichen Verfahren können beispielsweise mit einem Dämpfer bzw. einem Spannrahmen oder einer Rollenkufe durchgeführt werden. Während dieses Heiß- behandlungsschritts wirkt Harnstoff, aufgrund seiner Hygroskopizität, als feuchte- regulierendes Medium. Dadurch wird ein konstant feuchtes Niveau an der Faser- oberfläche relativ lange aufrechterhalten, so dass eine Austrocknung vermieden wird und somit ein für die Farbstoffdiffusion günstiges Milieu aufrechterhalten wird. Dry heat at temperatures between 150 to 250 ° C or using superheated steam at 120 to 170 ° C. The heat treatment is carried out according to the usual methods of Textile finishing. These are known to the person skilled in the art and their design is variable and can be adapted to the particular situation in operation. It can be carried out, for example, by the pad steam (pad steaming process) or by the pad dry process (pad dry heat fixing process). These continuous processes can be carried out, for example, with a damper or a tenter frame or a roller runner. During this heat treatment step, urea acts as a moisture-regulating medium due to its hygroscopicity. As a result, a constantly moist level on the fiber surface is maintained for a relatively long time, so that drying out is avoided and an environment favorable for dye diffusion is thus maintained.
Kommt die Verfahrensvariante b) für den kontinuierlichen Prozess zum Einsatz, wird die Farbstoffflotte vor dem Auftrag auf das Fasermaterial verküpt. Die Heißbehandlung wird technisch entsprechend den im vorhergehenden Abschnitt dargelegten Möglichkeiten ausgeführt. Die Fixierreaktion in der Faser erfolgt durch anschließende Oxidation des aufgebrachten Farbstoffs durch geeignete Oxidationsmittel (siehe oben), wodurch der Farbstoff in seine unlösliche Form überführt wird. If process variant b) is used for the continuous process, the dye liquor is vat before being applied to the fiber material. The heat treatment is carried out technically in accordance with the possibilities set out in the previous section. The fixing reaction in the fiber takes place through subsequent oxidation of the applied dye by suitable oxidizing agents (see above), whereby the dye is converted into its insoluble form.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefärbten m-Aramidmaterialien zeichnen sich durch gute bis sehr gute Farbechtheiten aus. Im Gegensatz zu ge- wöhnlichen Carriern werden die Echtheiten durch die Harnstoffzugabe nicht nega - tiv beeinflusst. Dies hat seine Ursache darin, dass der Harnstoff bei den Wasch- prozessen nach der Färbung komplett entfernt wird, während bei üblichen Car- riern, je nach Intensität der Waschprozesse, immer noch mehr oder weniger große Mengen analytisch nachweisbar sind (siehe Beispiel 1). Als Carrier sind ins- besondere Benzylalkohol, 2-Phenoxyethanol, Acetophenon, Phenole wie o-Phenyl- phenol oder Chlorkresole zu nennen. Die analytisch durch Chromatographie erfassbare Carriermenge in den nach dem erfindungsgemäß erzeugten gefärbten m-Aramidfasern liegt daher unterhalb der Nachweisgrenze, ist aber <0,1 ppm. The m-aramid materials dyed by the process according to the invention are distinguished by good to very good color fastnesses. In contrast to conventional carriers, the fastness properties are not negatively influenced by the addition of urea. This is due to the fact that the urea is completely removed in the washing processes after the dyeing, while with conventional carriers, depending on the intensity of the washing process, more or less large amounts can still be analytically detected (see example 1). Carriers that may be mentioned are, in particular, benzyl alcohol, 2-phenoxyethanol, acetophenone, phenols such as o-phenylphenol or chlorocresols. The amount of carrier that can be analytically determined by chromatography in the dyed m-aramid fibers produced according to the invention is therefore below the detection limit, but is <0.1 ppm.
Besonders gute Lichtechtheitsnoten sind mit dem Küpenpigmentverfahren möglich. Als bevorzugtes Verfahren für die Küpenpigmentfärbung von m-Aramid ist die Kombination aus einem Foulard und einem Spannrahmen geeignet. Die Konzentration der Küpenfarbstoffpigmente und des Harnstoffs in der Farbflotte kann über einen weiten Bereich variiert werden. Die Konzentration der Particularly good lightfastness grades are possible with the vat pigment process. The combination of a padder and a tenter frame is suitable as a preferred method for coloring m-aramid vat pigment. The concentration of the vat dye pigments and the urea in the dye liquor can be varied over a wide range. The concentration of
Küpenfarbstoffpigmente erfolgt in der Regel anhand üblicher Vorgaben. Hierzu zählen die zu erzielende Farbtiefe und der gewünschte Farbton. Die bevorzugte Harnstoffkonzentration in der Klotzflotte beträgt zwischen 0,1 Mol I-1 und Vat dye pigments are usually made on the basis of the usual specifications. This includes the color depth to be achieved and the desired color shade. The preferred urea concentration in the padding liquor is between 0.1 mol I -1 and
6,5 Mol I-1, bevorzugt zwischen 1,5 und 4 Mol I-1 und besonders bevorzugt zwischen 2,3 und 3,5 Mol I-1. Besonders vorteilhaft ist auch die Einhaltung folgender Rahmenbedingungen: 0,4 bis 6,5 Mol I-1, insbesondere 0,6 bis 6.5 mol I -1 , preferably between 1.5 and 4 mol I -1 and particularly preferably between 2.3 and 3.5 mol I -1 . Compliance with the following framework conditions is also particularly advantageous: 0.4 to 6.5 mol I -1 , in particular 0.6 to
6,5 Mol I-1, besonders bevorzugt von 0,8 bis 6,5 Mol I-1 und ganz besonders bevorzugt 1 bis 6,5 Mol I-1. 6.5 mol I -1 , particularly preferably from 0.8 to 6.5 mol I -1 and very particularly preferably 1 to 6.5 mol I -1 .
Neben einem oder mehreren Küpenfarbstoffen, in Pigmentform oder gelöst in der Leukoform, sowie Harnstoff und/oder Harnstoffderivat kann die In addition to one or more vat dyes, in pigment form or dissolved in the leuco form, as well as urea and / or urea derivative, the
erfindungsgemäße Farbstoffflotte weitere Hilfsmittel enthalten. Zu nennen sind Migrationsverhinderer, Egalisierhilfsmittel, Entschäumer, Weichgriffhilfsmittel, Komplexbildner und Sequestriermittel sowie Salze. Weitere Zusätze sind nicht ausgeschlossen, soweit diese die Stabilität der Färbeflotte nicht negativ beeinflus- sen. dye liquor according to the invention contain further auxiliaries. Mention should be made of migration inhibitors, leveling aids, defoamers, softening aids, complexing agents and sequestering agents as well as salts. Further additions are not excluded as long as they do not negatively affect the stability of the dye liquor.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich, wenn die Küpenfarbstoffe sowohl bei dem Verfahrensschritt a) als auch bei dem A particular advantage of the process according to the invention results when the vat dyes both in process step a) and in the
Verfahrensschritt b) in Mischung eingesetzt werden. Dies ermöglicht, im Process step b) can be used as a mixture. This enables im
Gegensatz zu einer Färbung in der Spinnmasse, abgestufte bi - oder trichrome Färbungen, deren Realisierung zum Zwecke des Erzielens bestimmter In contrast to a coloration in the spinning mass, graduated bi - or trichrome colorations, the realization of which is intended to achieve specific
Farbtonvorlagen wünschenswert ist. Das heißt, dass neben speziellen Farbtönen auch Färbungen in Melange-Tönen möglich sind. Es werden gefärbte m-Aramid enthaltende Fasermaterialien erhalten, die gekennzeichnet sind durch eine Color templates is desirable. This means that in addition to special color tones, colors in melange tones are also possible. Dyed fiber materials containing m-aramid are obtained which are characterized by a
Lichtechtheit nach DIN EN ISO 105 B-02 (50°C und 72 h Belichtung) von mindestens 4, eine Waschechtheit nach DIN EN ISO 105-C08 von mindestens 4 sowie eine Reibechtheit nach DIN EN ISO 105-X12 trocken von mindestens 2-3. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lichtechtheit der erfindu ngsgemäß gefärbten m-Aramid enthaltenden Fasermaterialien mindestens 4-5, deren Light fastness according to DIN EN ISO 105 B-02 (50 ° C and 72 h exposure) of at least 4, a wash fastness according to DIN EN ISO 105-C08 of at least 4 and a rub fastness according to DIN EN ISO 105-X12 dry of at least 2-3 . It is particularly advantageous if the lightfastness of the fiber materials containing m-aramid dyed according to the invention is at least 4-5
Waschechtheit mindestens 4-5 und/oder deren Reibechtheit mindestens 3 beträgt. Bei der Verwirklichung der Erfindung kann auf handelsübliche Wash fastness at least 4-5 and / or their rub fastness is at least 3. When implementing the invention can be on commercially available
Küpenfarbstoffe zurückgegriffen werden. Bei der Verwirklichung der Erfindung steht es dem Fachmann frei, mit geeigneten Vorversuchen solche Küpenfarbstoffe auszuwählen, die im Rahmen der Erfindung besonders vorteilhaft sind. Vat dyes are used. When implementing the invention, the person skilled in the art is free to use suitable preliminary experiments to select those vat dyes which are particularly advantageous within the scope of the invention.
Im Gegensatz zu spinngefärbten Fasern enthalten die nach dem erfindungsge- mäßen Verfahren erzeugten gefärbten Fasern auch keine Spinnlösungsmittel mehr, da diese im Zuge der Färbung und der anschließenden Nachwäsche wei - testgehend aus der Faser extrahiert werden. Als Spinnlösungsmittel sind insbe- sondere gesundheitlich bedenkliche oder als CMR-Stoffe eingestufte Spinnlö- sungsmittel wie Dimethylacetamid, Dimethylformamid oder Dimethylimidazo- lidinon zu nennen. Der Gehalt an Spinnlösungsmittel beträgt in den erfindungs- gemäß gefärbten m-Aramidfasern weniger als 1 ppm. In contrast to spun-dyed fibers, the dyed fibers produced by the process according to the invention also no longer contain any spinning solvents, since these are largely extracted from the fiber in the course of the dyeing and the subsequent rewashing. Spinning solvents that are particularly harmful to health or classified as CMR substances such as dimethylacetamide, dimethylformamide or dimethylimidazolidinone are to be mentioned. The spinning solvent content in the m-aramid fibers dyed according to the invention is less than 1 ppm.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der weitgehende Erhalt der elastischen Eigenschaften der gefärbten m-Aramid enthaltenden Textilien. Another advantage of the method according to the invention is that the elastic properties of the dyed m-aramid-containing textiles are largely retained.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aufgrund der herrschenden milderen Fixierbedingungen daher besonders auch zur Färbung von Maschenwaren. Die Einwirkung von Carriern führt zu einer verstärkten Quellung der Faser und Be- weglichkeit der Molekülketten der m-Aramide unter den hydrothermischen Bedin- gungen der FIT-Färbung. Nach dem Trocknen wird bei Maschenwaren daher in der Regel ein steiferer Warengriff und eine verminderte Elastizität erhalten, was als störend empfunden wird. Durch die Eliminierung von Carriern aus der Färbeflotte entfällt dieser Quellungsschritt beim erfindungsgemäßen Verfahren. Hydrotrop wirkende Substanzen wie Harnstoff zeigen in Bezug auf die Faserquellung bei m - Aramidfasern einen nur marginalen Einfluss, so dass die Elastizität der mit dem anspruchsgemäßen Färbeverfahren erhaltenen Maschenwaren weitgehend erhal - ten bleibt (siehe Beispiel 6). The method according to the invention is therefore also particularly suitable for dyeing knitted goods due to the milder fixing conditions that prevail. The action of carriers leads to increased swelling of the fibers and mobility of the molecular chains of the m-aramids under the hydrothermal conditions of FIT dyeing. After drying, knitted fabrics therefore generally have a stiffer fabric handle and reduced elasticity, which is perceived as annoying. By eliminating carriers from the dye liquor, this swelling step is omitted in the process according to the invention. Hydrotropic substances such as urea only have a marginal influence on fiber swelling in m-aramid fibers, so that the elasticity of the knitted fabrics obtained with the dyeing process according to the claims is largely retained (see Example 6).
Beim Färben von Fasermischungen aus m-Aramid mit anderen flammhemmenden Fasern wie zum Beispiel Viskose FR, Modal FR oder Lyocell FR (FR=flame retar- dant) wird das der Cellulosefaser zugegebene Flammschutzmittel nicht extrahiert. Demzufolge wird die Flammwidrigkeit entsprechender Faserblends durch den Färbeprozess kaum verändert. Entsprechende Versuche mit Zahlenangaben zum Wert des Limiting Oxygen Index (LOI) sind in Beispiel 9 angegeben. Der LOI ist ein Maß für die Güte der Flammschutzausrüstung. Der LOI nach ASTM D2863 gibt den Grenzwert des Volumenbruchs an Sauerstoff in einem Sauerstoff/Stickstoff- Gasgemisch wieder, bei dem ein textiles Flächengebilde von oben nach unten gerade noch brennt. Je höher der LOI-Wert, desto besser ist der Flammschutz- effekt. Ab einem LOI von 24 spricht man von flammhemmenden und bei Werten von 27 und höher von selbstverlöschenden Eigenschaften. Nach allgemeinem Konsens besitzen inhärent flammhemmende Fasermaterialien mit dem Zusatz „FR" (FR = flame retardant) einen LOI von mindestens 28. Der LOI von gängigen Nomex®-Artikeln liegt zwischen 28 und 30. When dyeing fiber blends made of m-aramid with other flame-retardant fibers such as viscose FR, Modal FR or Lyocell FR (FR = flame retardant), the flame retardant added to the cellulose fiber is not extracted. As a result, the flame resistance of corresponding fiber blends is hardly changed by the dyeing process. Corresponding experiments with numerical data on the value of the Limiting Oxygen Index (LOI) are given in Example 9. The LOI is a measure of the quality of the flame retardant equipment. The LOI according to ASTM D2863 gives the limit value of the volume fraction of oxygen in an oxygen / nitrogen Gas mixture again, in which a textile fabric is still burning from top to bottom. The higher the LOI value, the better the flame retardant effect. From an LOI of 24, one speaks of flame-retardant properties and values of 27 and higher, self-extinguishing properties. According to general consensus, inherently flame-retardant fiber materials with the addition "FR" (FR = flame retardant) have an LOI of at least 28. The LOI of common Nomex ® products is between 28 and 30.
Es erscheint zweckmäßig, den Grundgedanken der Erfindung noch einmal herauszustellen. Die erfindungsgemäße Lehre bezieht als essentiellen Bestandteil in die Färberezepturen Harnstoff bzw. ein geeignetes Harnstoffderivat ein. It seems expedient to emphasize the basic idea of the invention again. The teaching according to the invention includes urea or a suitable urea derivative as an essential component in the coloring formulations.
Harnstoff und Harnstoffderivat dienen als Ersatz der in der Regel üblichen toxischen Carrier. Die notwendige Einsatzmenge liegt, wie ermittelt, vorzugsweise in einem Bereich, der auch für Carrier üblich ist (50-100 g/l). Diesbezüglich sei auf das nachfolgende Beispiel 2 (Tabelle 7) verwiesen. Das ermittelte Maximum in Bezug auf die Farbtiefe liegt bei etwa 2 mol/l Harnstoff (entsprechend 120 g/l).Urea and urea derivatives serve as a substitute for the toxic carriers that are usually used. The amount required is, as determined, preferably in a range that is also customary for carriers (50-100 g / l). In this regard, reference is made to Example 2 below (Table 7). The maximum determined in relation to the color depth is around 2 mol / l urea (corresponding to 120 g / l).
Es wird vermutet, dass der Harnstoff - analog einem Carrier - die Faserquellung und damit die Farbstoffaufnahme begünstigt. It is assumed that the urea - similar to a carrier - promotes fiber swelling and thus dye absorption.
Versuche im Bereich von 6 bis 60 g/l (entsprechend 0,1 bis 1 mol) zeigten für Oliv (Ci. Wet Vat Green 26) Farbtiefen gemäß der folgenden Tabelle 7. Zur Versuchsdurchführung sei auf die nachfolgenden Beispiele 6 und 7 verwiesen. Tests in the range from 6 to 60 g / l (corresponding to 0.1 to 1 mol) showed color depths according to Table 7 below for olive (Ci. Wet Vat Green 26). Reference is made to Examples 6 and 7 below for carrying out the test.
Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail with the aid of the following examples.
Die Bestimmung der Lichtechtheit erfolgte in allen Beispielen nach DIN EN ISO 105-B02, Juli 2002: The lightfastness was determined in all examples according to DIN EN ISO 105-B02, July 2002:
Gerät: Xenotest Beta LM der Fa. Atlas Device: Xenotest Beta LM from Atlas
Lichtechtheit bei 50 °C Lightfastness at 50 ° C
Bewertung nach 72 Stunden Belichtung Evaluation after 72 hours of exposure
Bestimmung der Waschechtheit nach EN ISO 105-C08: Determination of wash fastness according to EN ISO 105-C08:
Prüfung A1M mit Mehrfaser-Begleitgewebe Examination A1M with multifiber accompanying fabric
40°C / 150 ml / 45 min / 10 Stahlkugeln 40 ° C / 150 ml / 45 min / 10 steel balls
4 g/l Skip-Waschmittel (ohne opt. Aufheller) Bestimmung der Reibechtheiten trocken/nass nach EN ISO 105 - X12: 4 g / l skip detergent (without optical brightener) Determination of the rubbing fastness dry / wet according to EN ISO 105 - X12:
Begleitgewebe Baumwolle, ISO 105 - F09 Cotton accompanying fabric, ISO 105 - F09
Beispiel 1 (Ausziehfärbung von Stückware/ Verfahrensschritt b)): Example 1 (exhaust dyeing of piece goods / process step b)):
Die Färbungen wurden in Form von Ausziehfärbungen auf dem Färbebaum durch- geführt. Verwendet wurde eine Maschenware mit der Bezeichnung Nomex The dyeings were carried out in the form of exhaust dyeings on the dye tree. A knitted fabric called Nomex was used
Comfort®, bestehend aus 93% Nomex®, 5% Kevlar® und 2% Antistatikfaser. Es wurden wässrige Flotten folgender Zusammensetzung angesetzt: Die Flotten ent- hielten jeweils 90 g/l Flarnstoff, 6 g/l stabilisiertes Formaldehydsulfoxylat (Reduk- tionsmittel Rongal FIT), 10 ml/l 32,5 gew.%-ige Natronlauge sowie 2 g/l eines Dispergierhilfsmittels (Naphthalinsulfonat). Comfort ® , consisting of 93% Nomex ® , 5% Kevlar ® and 2% antistatic fibers. Aqueous liquors were made up with the following composition: The liquors each contained 90 g / l flarnea, 6 g / l stabilized formaldehyde sulfoxylate (reducing agent Rongal FIT), 10 ml / l 32.5% strength by weight sodium hydroxide solution and 2 g / l of a dispersing aid (naphthalene sulfonate).
Farbstoffflotte 1 für den Farbton Oliv: Dye liquor 1 for the color olive:
5% C.I. Vat Green 13, bezogen auf das Gewicht des Fasermaterials 5% C.I. Vat Green 13 based on the weight of the fiber material
Farbstoffflotte 2 für den Farbton Pantone: Dye liquor 2 for the color shade Pantone:
2,5% C.I. Vat Brown 9 + 2,1% C.I. Vat Orange 29 2.5% C.I. Vat Brown 9 + 2.1% C.I. Vat Orange 29
Farbstoffflotte 3 für den Farbton Gelblich-Blau: Dye liquor 3 for the yellowish blue color:
1,7% C.I. Vat Blue 4 + 0,6% C.I. Vat Green 1 + 0,3% C.I. Vat Yellow 28 1.7% C.I. Vat Blue 4 + 0.6% C.I. Vat Green 1 + 0.3% C.I. Vat Yellow 28
Farbstoffflotte 4 für den Farbton dunkeloliv: Dye liquor 4 for the color dark olive:
6,0% C.I. Vat Black 9 + 2,5% C.I. Vat Green 1 6.0% C.I. Vat Black 9 + 2.5% C.I. Vat Green 1
Die Färbungen der Ware wurden im Wickelkörper (Baum) in 400 ml Färbebechern in einem Turbomat (Fa. Ahiba) bei einem Flottenverhältnis von 1 : 12 durchge- führt. The dyeing of the goods was carried out in the wound body (tree) in 400 ml dye beakers in a Turbomat (Ahiba) at a liquor ratio of 1:12.
Färbung : Coloring:
Mit 3°C/min auf 115°C aufheizen, 35 min bei 115°C Heat at 3 ° C / min to 115 ° C, 35 min at 115 ° C
Abkühlen cooling down
Oxidation: Oxidation:
4 g/l Wasserstoffperoxid (35%-ig), pH 5, 35 min bei Raumtemperatur. 4 g / l hydrogen peroxide (35%), pH 5, 35 min at room temperature.
Seifen und Spülen: Soaps and rinses:
1. Bad: 1,5 g/l Dispergator, 10 min bei 100°C 1st bath: 1.5 g / l dispersant, 10 min at 100 ° C
2. Bad: 1 g/l anionaktives Tensid, 15 min bei 100°C 2nd bath: 1 g / l anionic surfactant, 15 min at 100 ° C
3. Bad: deionisiertes Wasser, 10 min bei 100°C 3rd bath: deionized water, 10 min at 100 ° C
4.-6. Bad : deionisiertes Wasser, 80°C, je 3 min 4th-6th Bath: deionized water, 80 ° C, 3 min each
In der nachfolgenden Tabelle sind die Farbtiefen der Färbungen anhand des K/S- Wertes dargestellt. Die Werte in Klammern für die K/S-Werte und Lichtechtheits- noten stehen für die entsprechenden Färbungen ohne Harnstoffzugabe. The following table shows the color depths of the colorations based on the K / S value. The values in brackets for the K / S values and light fastness ratings stand for the corresponding dyeings without the addition of urea.
Tabelle 1a : Farbtiefen (K/S-Werte) und Lichtechtheitsnoten Table 1a: Color depths (K / S values) and light fastness ratings
Veraleichsbeispiel 1 : Comparison example 1:
Die Färbungen wurden identisch durchgeführt, mit dem Unterschied, dass anstelle von Harnstoff in der Farbstoffflotte 70 g/l Benzylalkohol als Carrier zugesetzt wurde (Farbflotte„Nr.-BA"). Tabelle 1 V: Farbtiefen (K/S-Werte) und Lichtechtheitsnoten für Carrierfärbung mit Benzylalkohol The dyeings were carried out identically, with the difference that instead of urea in the dye liquor, 70 g / l benzyl alcohol was added as a carrier (dye liquor "No. BA"). Table 1 V: Color depths (K / S values) and lightfastness ratings for carrier dyeing with benzyl alcohol
Die mit Carrier gefärbten, oxidierten und gespülten Fasermaterialien wurden im Soxhlet-Extraktor mit Isopropanol extrahiert und der Gehalt an Benzylalkohol in den Extrakten mittels FIPLC bestimmt. Bezogen auf das Fasergewicht ergibt sich eine Benzylalkoholmenge von durchschnittlich 0,33 Gew. -% (±0,3 Gew.-%). The fiber materials dyed, oxidized and rinsed with carrier were extracted with isopropanol in a Soxhlet extractor and the benzyl alcohol content in the extracts was determined by means of FIPLC. Based on the fiber weight, the amount of benzyl alcohol averages 0.33% by weight (± 0.3% by weight).
Beispiel 2 (Garnfärbung/Verfahrensschritt b)): Example 2 (yarn dyeing / process step b)):
Eingesetzt wurde ein m-Aramid-Garn der Bezeichnung Yantai Newstar® 50/1 Nm auf Färbespule gewickelt. Die Garnfärbung wurde in einem Labor-Spulenfärbe- apparat (Fa. Mathis AG, CH-Oberhasli) mit einem Flottenverhältnis von 1 : 5 durch- geführt. The label Yantai Newstar ® was wound 50/1 Nm on a dyeing bobbin m-aramid yarn employed. The yarn was dyed in a laboratory bobbin dyeing apparatus (Mathis AG, CH-Oberhasli) with a liquor ratio of 1: 5.
Farbstoffflotte 5 für den Farbton Oliv: Dye liquor 5 for the color olive:
5% C.I. Vat Green 13 (bezogen auf das Gewicht des Fasermaterials) 5% C.I. Vat Green 13 (based on the weight of the fiber material)
38 ml/l Natronlauge 32,5%-ig 38 ml / l sodium hydroxide solution 32.5%
11 g/l Rongal Reducer HT (stab. Formaldehydsulfoxylat) 11 g / l Rongal Reducer HT (regular formaldehyde sulfoxylate)
Varianten: Variants:
a) ohne weiteren Zusatz a) without further addition
b) 30 g/l 2-Phenoxyethanol b) 30 g / l 2-phenoxyethanol
c) 150 g/l Harnstoff c) 150 g / l urea
Färbung : Coloring:
Aufheizen der Flotte auf 60°C und dann mit 3°C/min auf 115°C aufheizen 35 min bei 115°C The liquor is heated to 60 ° C. and then to 115 ° C. at 3 ° C./min 35 min at 115 ° C
Oxidation, Seifen und Spülen analog Beispiel 1. Oxidation, soaping and rinsing analogous to Example 1.
Tabelle 2 : Farbtiefen (K/S-Werte) und Lichtechtheitsnoten Table 2: Color depths (K / S values) and light fastness ratings
Beispiel 3 (Ausziehfärbuna ohne Verküpuna/Verfahrensschritt a)): Example 3 (exhaust dye without vatting / process step a)):
In einem Becherfärbeapparat Labomat der Fa. Mathis AG wurde eine Ausziehfär- bung mit der Farbstoffflotte 2 aus Beispiel 1 bei einem Flottenverhältnis von 1 : 20 durchgeführt, jedoch ohne die Zusatzstoffe Natronlauge und Formaldehydsulf- oxylat (Reduktionsmittel Rongal HT). Die Bedingungen der Färbung und des Seif-/ Spülvorgangs waren identisch, der Oxidationsschritt entfiel. Die Färbungen ent- hielten zum einen 150 g/l Harnstoff (= Flotte 6j und zum anderen 70 g/l Benzyl- alkohol (= Flotte 6-BA). In a Labomat cup dyeing machine from Mathis AG, exhaust dyeing was carried out with dye liquor 2 from Example 1 at a liquor ratio of 1:20, but without the additives sodium hydroxide solution and formaldehyde sulfoxylate (reducing agent Rongal HT). The conditions for the dyeing and the soaping / rinsing process were identical, the oxidation step was omitted. The dyeings contained on the one hand 150 g / l urea (= liquor 6j and on the other hand 70 g / l benzyl alcohol (= liquor 6-BA).
Tabelle 3 : Farbtiefen (K/S-Werte) und Lichtechtheitsnoten Table 3: Color depths (K / S values) and light fastness ratings
Beispiel 4 (Pad Steam- oder Klotz-Dämpf-Verfahren/Verfahrensschritt a)): Example 4 (pad steam or block steaming process / process step a)):
Es wurde Gewebe mit der Bezeichnung Nomex® III der Fa. DuPont du Nemours bestehend aus 95% Nomex®, 5% Kevlar® (p-Aramid) für die Versuche heran- gezogen. Das Gewebe hatte ein Flächengewicht von 262 g/m2 und eine moderate Kristallinität. It has tissue called Nomex ® III of Fa. DuPont du Nemours of 95% Nomex ®, 5% Kevlar ® (p-aramid) pulled consisting zoom in for the experiments. The fabric had a basis weight of 262 g / m 2 and moderate crystallinity.
Das Gewebe in einer Dimension von 45 cm x 30 cm wurde unter Zusatz von hier- zu üblichen Tensiden in schwach alkalischem Medium vorgewaschen und getrock- net. Anschließend wurde mittels eines Foulards eine Klotzflotte folgender Zusam - mensetzung aufgebracht: The fabric with dimensions of 45 cm × 30 cm was pre-washed and dried in a weakly alkaline medium with the addition of surfactants customary for this purpose. A padding liquor of the following composition was then applied using a padder:
x,y,z g/l Farbstoff x, y, z g / l dye
150 g/l Flarnstoff (= 2,5 Mol/I) 150 g / l flarea (= 2.5 mol / l)
2 g/l Dispergator (Naphthalinsulfonat) 2 g / l dispersant (naphthalene sulfonate)
pH 6-7 a) Farbton Pantone (braun): pH 6-7 a) Color Pantone (brown):
Farbflotte 7: 30,1 g/l C.I. Vat Brown 9 + 25,3 g/l C.I. Vat Orange 29 Dye liquor 7: 30.1 g / l C.I. Vat Brown 9 + 25.3 g / l C.I. Vat Orange 29
b) Farbton Oliv: b) Olive color:
Farbflotte 8: 43 g/l C.I. Vat Green 13 Dye liquor 8: 43 g / l C.I. Vat Green 13
Des Weiteren wurden für beide Farbtöne die Flotten ohne Harnstoff als Vergleich angesetzt und analog gefärbt (= Flotten Nr. 9-7 und 9-8). In addition, the liquors without urea were used as a comparison for both color shades and colored analogously (= liquors no. 9-7 and 9-8).
Flottenaufnahme: jeweils 70% Fleet pick-up: 70% each
Vortrocknung: Dämpfer ohne Feuchte 2 min, 100°C, 20% Gebläse Pre-drying: steamer without moisture 2 min, 100 ° C, 20% fan
Fixierung: Fixation:
Dämpfer: 5 min, 155°C, 45% Dampf Steamer: 5 min, 155 ° C, 45% steam
Nachseifen und Spülen erfolgten analog Beispiel 1. Subsequent soaping and rinsing were carried out as in Example 1.
Die Farbtiefe wurde anhand der K/S-Werte bestimmt; für Farbflotte 7 (Pantone) bei 500 nm und für Farbflotte 8 (Oliv) bei 440 nm. Die für die harnstofffreien Farbflotten Nr. 9-7 und 9-8 jeweils erreichten Lichtechtheitsnoten sind in der Tabelle 4b in Klammern gehalten. Tabelle 4a : Farbtiefen (K/S-Werte) The color depth was determined based on the K / S values; for dye liquor 7 (Pantone) at 500 nm and for dye liquor 8 (olive) at 440 nm. The lightfastness scores achieved in each case for the urea-free dye liquors Nos. 9-7 and 9-8 are shown in brackets in Table 4b. Table 4a: Color depths (K / S values)
Tabelle 4b: Lichtechtheitsnoten Table 4b: Lightfastness ratings
Vergleichsbeispiel 2 (mit Carrier): Comparative example 2 (with carrier):
Die Färbungen wurden mit Prozessparametern durchgeführt, die mit denen des Beispiels 4 identisch sind . Jedoch wurden in den Rezepturen anstelle von Flarnstoff zwei handelsübliche Carrier eingesetzt. The dyeings were carried out with process parameters which are identical to those of Example 4. However, two commercially available carriers were used in the formulations instead of flare.
Farbflotte 10: 30 g/l 2-Phenoxyethanol Dye liquor 10: 30 g / l 2-phenoxyethanol
Farbflotte 11 : 70 g/l Benzylalkohol Dye liquor 11: 70 g / l benzyl alcohol
Farbstoffflotte Nr. x,y-7: Farbton Pantone Dye liquor no. X, y-7: color shade Pantone
Farbstoffflotte Nr. x,y-8: Farbton Oliv Tabelle 4 V a: Farbtiefen (K/S-Werte) Dye liquor No. x, y-8: color shade olive Table 4 V a: Color depths (K / S values)
Tabelle 4 V b: Lichtechtheitsnoten Table 4 V b: light fastness ratings
Beispiel 5: (Färbung eines hochkristallinen m-Aramids nach dem Pad-Dry-, Thermosol- oder Klotz -Trocken -Verfahren auf dem Spannrahmen, Example 5: (coloring of a highly crystalline m-aramid by the pad-dry, thermosol or block-dry method on the tenter frame,
Verfahrensschritt a)) Process step a))
Es wurde ein Gewebe mit der Bezeichnung Nomex® 450 der Fa. DuPont de Nemours für die Versuche herangezogen, bestehend aus 100% m -Aramid mit hoher Kristallinität. Das Flächengewicht betrug 140 g/m2, die Garnstärke Nm 60/2. Die Färberezepturen entsprachen denen aus Beispiel 4. Die Flottenauf- nahme betrug 74%. Die Vortrocknung und Fixierung der Färbungen erfolgte auf einem Spannrahmen bei 100°C / 2 min beziehungsweise. 180°C / 3 min. It was used for the tests, a fabric with the name Nomex ® 450 of Messrs. Du Pont de Nemours, consisting of 100% aramid m with high crystallinity. The basis weight was 140 g / m 2 , the yarn thickness Nm 60/2. The dyeing recipes corresponded to those from Example 4. The liquor uptake was 74%. The pre-drying and fixing of the dyeings took place on a tenter frame at 100 ° C / 2 min respectively. 180 ° C / 3 min.
Nachseifen und Spülen erfolgten analog Beispiel 1. Tabelle 5a : Farbtiefen (K/S-Werte) Subsequent soaping and rinsing were carried out as in Example 1. Table 5a: Color depths (K / S values)
Tabelle 5b: Lichtechtheitsnoten Table 5b: Lightfastness ratings
Tabelle 5c: Waschechtheitsnoten / Änderung der Farbe Anbluten von Begleitgewebe: Table 5c: Washfastness grades / change in color staining of accompanying fabric:
Änderung der Farbe: Change of color:
Tabelle 5d : Reibechtheiten Table 5d: Rubbing fastnesses
Beispiel 6: (Färbung einer Maschenware aus Nomex® Comfort auf dem Spann- rahmen/Verfahrensschritt a))Es wurde eine Maschenware mit der Bezeichnung Nomex® Comfort, bestehend aus 93% Nomex®, 5% Kevlar® und 2% Example 6: (Dying of a knitted fabric made of Nomex ® Comfort on the tenter frame / process step a)) A knitted fabric with the name Nomex ® Comfort, consisting of 93% Nomex ® , 5% Kevlar ® and 2%
Antistatikfaser eingesetzt. Antistatic fiber used.
Die Flottenaufnahme betrug 93%. Die Vortrocknung und Fixierung der Färbungen erfolgte auf einem Spannrahmen bei 100°C / 2 m in bzw. 180°C / 3 min. Die Flarnstoffmenge in den Flotten betrug jeweils 150 g/l (analog Beispiel 4). The liquor pick-up was 93%. The pre-drying and fixing of the dyeings took place on a tenter at 100 ° C / 2 m in or 180 ° C / 3 min. The amount of flarnea in the liquors was 150 g / l in each case (analogous to Example 4).
Nachwäsche und Spülen erfolgten analog Beispiel 1. Post-washing and rinsing were carried out analogously to Example 1.
Tabelle 6a : Farbtiefen (K/S-Werte) Table 6a: Color depths (K / S values)
Tabelle 6b: Lichtechtheit Table 6b: Lightfastness
An den verschieden behandelten Maschenwaren wurden mittels eines Zugprüf- geräts (Universalzugprüfgerät der Fa. Zwick) Flysteresemessungen durchgeführt Bestimmt wurde die Kraft bei 38% Dehnung sowie die Restdehnung nach Ent- lastung. In Anlehnung an DIN 53835-13 wurden Dehnungs-/Entlastungs-Zyklen durchgeführt bei vorgegebener Dehngrenze von 38%. Es wurden jeweils die Mittelwerte aus 5 Einzelbestimmungen ermittelt. Tabelle 6c: Werte für die Kraftaufnahme und die bleibende Dehnung im Flysteresis measurements were carried out on the variously treated knitted fabrics by means of a tensile tester (universal tensile tester from Zwick). The force at 38% elongation and the residual elongation after unloading were determined. On the basis of DIN 53835-13, expansion / relief cycles were carried out with a specified yield strength of 38%. The mean values from 5 individual determinations were determined in each case. Table 6c: Values for the force absorption and the permanent elongation im
Hystereseversuch (bei einer maximalen Verdehnung von 38%) Hysteresis attempt (with a maximum elongation of 38%)
F 38, 1 und F 38,2: Kraft bei 38% Dehnung im 1. bzw. 2. Zyklus F 38, 1 and F 38.2 : force at 38% elongation in the 1st and 2nd cycle
e rest, 1 und e rest,2 : Bleibende Dehnung nach dem 1. bzw. 2. Zyklus. e rest, 1 and e rest, 2 : Permanent elongation after the 1st or 2nd cycle.
Zur Erläuterung: In order to explain:
Je höher die Kraftaufnahme und je kleiner die bleibende Dehnung, umso besser verhält sich das Material gefühlsmäßig in seinen elastischen Eigenschaften. The higher the force absorption and the smaller the permanent elongation, the better the material's feel in terms of its elastic properties.
Beispiel 7: (Konzentrationsreihe Harnstoff/Verfahrensschritt a)) Example 7: (concentration series urea / process step a))
Analog Beispiel 6 wurde eine Maschenware mit der Bezeichnung Nomex® Comfort eingesetzt. Es wurde analog Beispiel 6 verfahren bei variabler Harnstoffkonzen- tration in den Farbstoffflotten 7 und 8. Tabelle 7: Farbtiefen (K/S-Werte) Analogously to Example 6, a knitted fabric with the designation Nomex ® Comfort was used. The procedure was analogous to Example 6 with variable urea concentration in the dye liquors 7 and 8. Table 7: Color depths (K / S values)
Beispiel 8: (Färbung einer Fasermischung) Example 8: (coloring of a fiber mixture)
Es wurde ein Gewebe aus 63% Nomex®/30% Viskose FR/5% Kevlar® und 2% Antistatikfaser mit einem Flächengewicht von 290 g/m2 in der Dimension von 40 cm x 30 cm, vorgewaschen, eingesetzt. There was a fabric of 63% Nomex ® / 30% viscose FR / 5% Kevlar ® and 2% antistatic fiber having a basis weight of 290 g / m 2 in the dimension of 40 cm x 30 cm, pre-washed, are used.
Verwendet wurden die beiden Farbstoffflotten 7 und 8. Die Flottenaufnahme betrug 70%. Die Vortrocknung und Fixierung der Färbungen erfolgte analog Beispiel 5 in einem Spannrahmen bei 100°C / 2 min bzw. 180°C / 3 min. The two dye liquors 7 and 8 were used. The liquor uptake was 70%. The pre-drying and fixing of the dyeings was carried out analogously to Example 5 in a tenter at 100 ° C / 2 min or 180 ° C / 3 min.
Des Weiteren wurden für beide Farbtöne die Flotten ohne Flarnstoff, aber mit Carrier Benzylalkohol, als Vergleich angesetzt und analog gefärbt (= Flotten Nr. 10-7 und 10-8). Tabelle 8a: Farbtiefen (K/S-Werte) Furthermore, the liquors without flare but with carrier benzyl alcohol were used as a comparison for both color shades and dyed in the same way (= liquors no. 10-7 and 10-8). Table 8a: Color depths (K / S values)
Tabelle 8b: Lichtechtheit Table 8b: Lightfastness
Beispiel 9: Example 9:
Es wurde das Fasermischgewebe aus Beispiel 8 eingesetzt und, wie unter Beispiel 1 nach dem Küpenverfahren beschrieben, mit der harnstoffhaltigen Farbstoffflotte 1 sowie der benzylalkoholhaltigen Farbstoffflotte 1 -BA im Ausziehverfahren auf dem Färbebaum (Laborfärbeapparat„Turbomat" der Fa. Ahiba) bei einem Flotten- verhältnis von 1 : 12 gefärbt. Vergleichend wurde eine Färbung des Fasermaterials ohne Flarnstoff- bzw. Carrierzusatz unter identischen Parametern gefärbt (Farb- flotte 1-0). Anschließend wurde wie in Beispiel 1 beschrieben oxidiert, nachgeseift und gespült. Nach der Trocknung und Konditionierung im Normklima wurde je- weils der Limiting Oxygen Index der gefärbten Materialien nach ASTM D2863 bestimmt. Tabelle 9: Limiting Oxygen Index The fiber blended fabric from Example 8 was used and, as described under Example 1 by the vat method, with the urea-containing dye liquor 1 and the benzyl alcohol-containing dye liquor 1 -BA in the exhaust process on the dye tree (laboratory dyeing machine "Turbomat" from Ahiba) in a liquor ratio of 1: 12. For comparison, a dyeing of the fiber material was dyed without the addition of flare or carrier under identical parameters (dye liquor 1-0), then oxidized, re-soaped and rinsed as described in Example 1. After drying and conditioning The Limiting Oxygen Index of the colored materials was determined in accordance with ASTM D2863 in a standard climate. Table 9: Limiting Oxygen Index

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung farbiger Fasermaterialien auf der Basis von mit Kü- penfarbstoffen nachträglich eingefärbten m-Aramid-Fasern oder m-Aramid-Fasern enthaltenden Fasermischungen, dadurch gekennzeichnet, dass die m-Aramid-Fa- sern nachträglich mit Küpenfarbstoffen eingefärbt werden, indem 1. A method for producing colored fiber materials based on m-aramid fibers or fiber blends containing m-aramid fibers subsequently dyed with vat dyes, characterized in that the m-aramid fibers are subsequently dyed with vat dyes by
a) Küpenfarbstoffe in einer Harnstoff und/oder Homologe und/oder Derivate von Harnstoff enthaltenden wässrigen Dispersion direkt auf die m-Aramid- Fasern oder die m-Aramid-Fasern enthaltenden Fasermischungen aufge- bracht werden und anschließend eine Fixierung des Küpenpigments auf den Fasermaterialien durchgeführt wird, oder a) vat dyes in an aqueous dispersion containing urea and / or homologues and / or derivatives of urea are applied directly to the m-aramid fibers or the fiber mixtures containing m-aramid fibers, and the vat pigment is then fixed on the fiber materials will, or
b) die Küpenfarbstoffe durch Zusatz von Reduktionsmitteln in alkalischem Me- dium in die Leukoform überführt werden, wobei die anfallende Küpe Harn- stoff und/oder Homologe und/oder Derivate von Harnstoff enthält, und die Küpe mit den m-Aramid-Fasern oder den m-Aramid-Fasern enthaltenden Fasermischungen in Kontakt gebracht wird, die Küpenfarbstoffe oxidativ aus der Leukoform gebildet werden und eine Fixierung der Küpenfarbstoffe auf den Fasermaterialien durchgeführt wird. b) the vat dyes are converted into the leuco form by adding reducing agents in an alkaline medium, the resulting vat containing urea and / or homologues and / or derivatives of urea, and the vat with the m-aramid fibers or the fiber blends containing m-aramid fibers are brought into contact, the vat dyes are oxidatively formed from the leuco form and the vat dyes are fixed on the fiber materials.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die m-Aramid-Fa- sern und die m-Aramid-Fasern enthaltenden Fasermischungen auf Faserflocken, Faserkabeln, Kammzügen, Vorgarnen, Garnen, Geweben, Maschenwaren, insbe- sondere Gestricke und Gewirke, Geflechte oder Vlies beruhen. 2. The method according to claim 1, characterized in that the m-aramid fibers and the fiber blends containing m-aramid fibers on fiber flocks, fiber tows, slivers, rovings, yarns, woven fabrics, knitted fabrics, in particular knitted and knitted fabrics, Braids or fleece are based.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den m- Aramid enthaltenden Fasermischungen weitere mit Küpenfarbstoffen einfärbbare Fasern enthalten sind, insbesondere in Form von Viskose-, Modal-, Lyocell-, Poly- amid- und/oder Polypropylen-Fasern und/oder Wolle. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the m-aramid-containing fiber mixtures contain further fibers which can be dyed with vat dyes, in particular in the form of viscose, modal, lyocell, polyamide and / or polypropylene Fibers and / or wool.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Fasern inhärent flammhemmend sind und einen LOI nach ASTM D2863 von mindestens 23, insbesondere von mindestens 27, aufweisen. 4. The method according to claim 3, characterized in that the further fibers are inherently flame-retardant and have an LOI according to ASTM D2863 of at least 23, in particular of at least 27.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Fasern als Cellulose-, Celluloseregenerat-, aliphatische, aliphatisch-aromatische und aromatische Polyamid- und/oder Polyester-Fasern vorliegen. 5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the further fibers are present as cellulose, regenerated cellulose, aliphatic, aliphatic-aromatic and aromatic polyamide and / or polyester fibers.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Fasern, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermischungen, etwa 1 bis 75 Gew.-%, insbesondere etwa 5 bis 60 Gew. -%, ausmachen. 6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the further fibers, based on the total weight of the fiber mixtures, make up about 1 to 75% by weight, in particular about 5 to 60% by weight.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Küpenfarbstoffe im Verfahrensschritt a) eine Partikelgröße von etwa 0,1 bis 3 mm, insbesondere von etwa 0,2 bis 0,8 mm, aufweisen. 7. The method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the vat dyes in method step a) have a particle size of about 0.1 to 3 mm, in particular about 0.2 to 0.8 mm.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Küpenfarbstoffe in Form von Indigo-, Indigoderivat-, Anth- rachinon-, Anthrachinonoxazol-, Anthrachinoncarbazol-, Indanthron-, Flavanthron- , Benzanthron- oder Pyranthron-Farbstoffen oder Schwefelfarbstoffen eingesetzt werden. 8. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the vat dyes are in the form of indigo, indigo derivative, anthroquinone, anthraquinone oxazole, anthraquinone carbazole, indanthrone, flavanthrone, benzanthrone or pyranthrone dyes or sulfur dyes are used.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass d ie Küpenfarbstoffe als C.I. Vat Green 1, Vat Green 13, C.I. Vat Red 32, C.I. Vat Red 10, C.I. Vat Blue 4, C.I. Vat Blue 20, C.I. Vat Yellow 28, C.I. Vat Orange 29, C.I. Vat Brown 9, C.I. Vat Black 9 und/oder C.I. Sulphur Black 9 eingesetzt wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that the vat dyes as C.I. Vat Green 1, Vat Green 13, C.I. Vat Red 32, C.I. Vat Red 10, C.I. Vat Blue 4, C.I. Vat Blue 20, C.I. Vat Yellow 28, C.I. Vat Orange 29, C.I. Vat Brown 9, C.I. Vat Black 9 and / or C.I. Sulfur Black 9 is used.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Dispersion im Verfahrensschritt a) und die Küpe im Verfahrenschritt b) mit einem Foulard, einer Pflatsche oder einer Rakel kontinuierlich aufgetragen werden oder das Inkontaktbringen mit dem Fasermate- rial in Form eines diskontinuierlichen Ausziehverfahrens durchgeführt wird. 10. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the aqueous dispersion in process step a) and the vat in process step b) are continuously applied with a padder, pad or doctor blade, or they are brought into contact with the fiber material in the form a discontinuous exhaust process is carried out.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Dispersion im Verfahrensschritt a) und die Küpe im Verfahrensschritt b) etwa 0,1 bis 10 mol/l, insbesondere 1 bis 5 mol/l und besonders bevorzugt 2 bis 4 mol/l Harnstoff und/oder Harnstoffderivat ent- halten. 11. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the aqueous dispersion in process step a) and the vat in process step b) about 0.1 to 10 mol / l, in particular 1 to 5 mol / l and particularly preferably 2 to Contains 4 mol / l urea and / or urea derivative.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die wässrige Dispersion im Verfahrensschritt a) und die Küpe im Verfah- rensschritt b) etwa 0,4 bis 10 mol/l, vorzugsweise 0,6 bis 10 mol/l und insbeson- dere 0,8 bis 10 mol/l Harnstoff und/oder Homologe und/oder Derivate von Harn- stoff enthält. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the aqueous dispersion in method step a) and the vat in method step b) are about 0.4 to 10 mol / l, preferably 0.6 to 10 mol / l and in particular contains 0.8 to 10 mol / l urea and / or homologues and / or derivatives of urea.
13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der wässrigen Dispersion des Verfahrensschritts a) die Küpenfarbstoffe in einer Konzentration von 1,5 bis 110 g/l, insbesondere von 5 bis 60 g/l, und im alkalischen Medium im Verfahrensschritt b) in einer Konzentra- tion von 0,05 bis 30 g/l, insbesondere von 0,2 bis 20 g/l, enthalten sind. 13. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the aqueous dispersion of process step a) the vat dyes in a concentration of 1.5 to 110 g / l, in particular from 5 to 60 g / l, and in an alkaline medium are contained in process step b) in a concentration of 0.05 to 30 g / l, in particular 0.2 to 20 g / l.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bildung der Küpenfarbstoffe im Verfahrensschritt b) ein Nachseifschritt durchgeführt wird. 14. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that after formation of the vat dyes in process step b), a post-soaping step is carried out.
15. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Küpenfarbstoffe im Verfahrensschritt a) und Verfahrensschritt b) durchgeführt wird als a) Trockenhitzefixierung zwischen 140 und 260°C, insbesondere zwischen 170 und 220°C, (Thermosolverfahren), 15. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fixation of the vat dyes in process step a) and process step b) is carried out as a) dry heat fixation between 140 and 260 ° C, in particular between 170 and 220 ° C, (thermosol process) ,
b) Dampffixierung bei einer Temperatur zwischen 100 und 160°C, insbeson- dere zwischen 110 und 155°C, und/oder b) Steam fixation at a temperature between 100 and 160 ° C, in particular between 110 and 155 ° C, and / or
c) Ausziehfärbung zwischen 70 und 150°C, insbesondere zwischen 98 und 125°C. c) exhaust dyeing between 70 and 150 ° C, in particular between 98 and 125 ° C.
16. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des Verfahrens Carrier-Materialien, insbesondere Benzylalkohol, Acetophenon oder 2-Phenoxyethanol, weitgehend ausgeschlossen sind. 16. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that carrier materials, in particular benzyl alcohol, acetophenone or 2-phenoxyethanol, are largely excluded when carrying out the method.
17. Farbige Fasermaterialien auf Basis von eingefärbten m-Aramid-Fasern oder m- Aramid-Fasern enthaltenden Fasermischungen, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit Küpenfarbstoffen gefärbt sind und einen Gehalt an Carriern von weniger als 15 ppm, insbesondere weniger als 10 ppm, aufweisen, insbesondere erhältlich nach dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16. 17. Colored fiber materials based on colored m-aramid fibers or fiber blends containing m-aramid fibers, characterized in that these are colored with vat dyes and have a content of carriers of less than 15 ppm, in particular less than 10 ppm, in particular obtainable by the process according to at least one of claims 1 to 16.
18. Farbige Fasermaterialien nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die farbigen Fasermaterialien in Form von farbigen Faserflocken, Faserkabeln, Kamm- zügen, Vorgarnen, Garnen, Geweben, Maschenwaren, insbesondere Gestricken und Gewirken, Geflechten oder Vlies vorliegen. 18. Colored fiber materials according to claim 17, characterized in that the colored fiber materials are in the form of colored fiber flocks, fiber cables, slivers, rovings, yarns, woven fabrics, knitted fabrics, in particular knitted and knitted fabrics, braids or fleece.
19. Farbige Fasermaterialien nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Gehalt an Carriern von weniger als 5 ppm, insbesondere weniger als 1 ppm, aufweisen. 19. Colored fiber materials according to claim 17 or 18, characterized in that they have a content of carriers of less than 5 ppm, in particular less than 1 ppm.
20. Verwendung der farbigen Fasermaterialien nach einem der Ansprüche 17 bis 19 oder erhältlich nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Fierstellung von Bekleidungsstücken und Ausrüstungsgegenständen, insbesondere von flammhemmenden oder Feuerschutztextilien für persönliche Schutzbekleidung, insbesondere für Militär-, Feuerwehr- und Polizeipersonal, von Berufskleidung, von Gesichtsmasken und Schutzhauben (Balaclava), von Fland- schuhen, von Unterwäsche (log-arm-shirts, Long-Johns), von Hüllen für Fleißluft- ballone oder zum Einsatz im Objektbereich . 20. Use of the colored fiber materials according to one of claims 17 to 19 or obtainable by a method according to at least one of claims 1 to 16 for the production of clothing and equipment, in particular of flame-retardant or fire protection textiles for personal protective clothing, in particular for military, fire-fighting and Police personnel, work clothing, face masks and protective hoods (balaclava), flan boots, underwear (log arm shirts, long johns), covers for industrial balloons or for use in the contract sector.
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