ES2229146T3 - Uso de pigmentos para teñir por dispersion desde un medio acuoso. - Google Patents

Uso de pigmentos para teñir por dispersion desde un medio acuoso.

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Abstract

Uso de pigmentos o mezclas de pigmentos de acuerdo con la fórmula (I) en la que R1-R4, independientemente entre sí, significan H, halógeno, -NO2, -CN, -OH, -CH3, -NH2 o NHCH3, para teñir materiales de fibras hidrófobas semisintéticos o sintéticos, caracterizado porque el proceso de tinción tiene lugar en un medio acuoso.

Description

Uso de pigmentos pata teñir por dispersión desde un medio acuoso.
La invención se refiere al uso de ciertos pigmentos como tintes dispersos en medios acuosos.
La palabra "pigmento" procede del latín (pigmentum) y originalmente indicaba un color en el sentido de una materia colorante, pero posteriormente se amplió para indicar decoración con colores (por ejemplo, maquillaje). A finales de la Edad Media, la palabra también se usó para todos los tipos de extractos de plantas y hortalizas, especialmente los usados para colorear. La palabra pigmento aún se usa en el sentido en la terminología biológica; se utiliza para hacer referencia a colorantes de organismos vegetales o animales que existen como granos muy pequeños dentro de las células o las membranas celulares, como depósitos en tejidos, o suspendidos en fluidos corporales.
El significado moderno asociado con la palabra pigmento se originó en este siglo. De acuerdo con las normas aceptadas (DIN 55943 y DIN 55945), la palabra pigmento significa una sustancia que consta de pequeñas partículas que es prácticamente insoluble en el medio aplicado y se usa considerando sus propiedades colorantes, protectoras o magnéticas. En el término general "materiales colorantes", que denota todos los materiales usados por sus propiedades colorantes, se incluyen tanto los pigmentos como los tintes. Las características que distinguen a los pigmentos de los tintes orgánicos solubles es su baja solubilidad en disolventes y aglutinantes. Los pigmentos pueden caracterizarse por su composición química y por sus propiedades ópticas o técnicas.
En el Color Index (C.I.), los pigmentos normalmente se denominan "C.I. pigment XY xy". Algunos compuestos pueden denominarse "C.I. Solvent XY xy" debido a su tendencia a migrar en aplicaciones de polímeros, aunque en agua o en disolventes orgánicos estos compuestos pueden satisfacer los criterios de insolubilidad para los pigmentos, de acuerdo con las normas DIN 55943 y DIN 55945.
Los pigmentos pueden clasificarse en dos categorías:
(i) pigmentos inorgánicos, y
(ii) pigmentos orgánicos.
Las áreas más importantes de uso de los pigmentos son pinturas, barnices, plásticos, pinturas de artista, tintas de impresión para papel y materiales textiles, decoración de cuero, materiales de construcción (cemento, materiales de enfoscado, ladrillos de hormigón y baldosas - principalmente basados en pigmentos de óxido de hierro y óxido de cromo), imitaciones de cuero, revestimientos de suelo, goma, papel, cosméticos, vidriados cerámicos y esmaltes.
La industria de las pinturas usa casi exclusivamente pigmentos de alta calidad. Es importante un tamaño de partículas óptimo y uniforme porque influye sobre el brillo, el poder de cobertura, el poder colorante y el poder de aclaramiento. Las películas de pintura no deben ser demasiado espesas, por lo tanto se necesitan pigmentos con un buen poder colorante y poder de cobertura en combinación con propiedades de dispersión óptimas.
Se usan pigmentos blancos para colorear de blanco y para cubrir, pero también para rebajar (aclarar) pigmentos coloreados y negros. Deben tener un tono de color intrínsico mínimo.
Cuando se elige un pigmento para una aplicación particular, normalmente tienen que considerarse varios puntos. Las propiedades colorantes (por ejemplo, color, poder colorante o poder de aclaramiento, y poder de cobertura) son importantes para determinar la eficacia de la aplicación y, por lo tanto, los aspectos económicos. También son importantes las siguientes propiedades:
1) Propiedades químicas y físicas generales: composición química, humedad y contenido de sales, contenido de materia soluble en agua y soluble en ácido, tamaño de partículas, densidad y dureza.
2) Propiedades de estabilidad: resistencia a la luz, a la intemperie, al calor y a los agentes químicos, propiedades anticorrosivas, y retención del brillo.
3) Comportamiento en aglutinantes: interacción con las propiedades aglutinantes, dispersibilidad, propiedades especiales en ciertos aglutinantes, compatibilidad y efecto de solidificación.
Un campo de aplicación importante es la tinción en masa de fibras poliméricas, en particular de fibras de poliéster. El proceso en el que el polímero fundido se tiñe directamente y se centrifuga se denomina "teñido por centrifugación". El pigmento se "disuelve" en el polímero fundido, por ejemplo, en el caso del poliéster a temperaturas por encima de 260ºC. Para el proceso de centrifugación en estado fundido las temperaturas normalmente son mayores, por ejemplo, en el caso del poliéster, de aproximadamente 285ºC. Sólo hay algunas clases de pigmentos que pueden resistir estas altas temperaturas sin degradación significativa de la molécula de tinte.
Los tintes dispersos son colorantes con baja solubilidad en agua que, en su forma coloidal dispersa, son adecuados para teñir e imprimir fibras y tejidos hidrófobos.
Se han creado modelos para teñir fibras de poliéster con tintes dispersos. Cuando el tinte se aplica desde un medio acuoso, se adsorbe de la solución acuosa dispersa molecularmente sobre la superficie de la fibra y después se difunde al interior de la fibra. Los siguientes parámetros determinan la velocidad de tinción y, en alguna medida, las propiedades de nivelado:
(1) la velocidad de disolución durante la transición desde el estado cristalino disperso del tinte a la fase dispersa molecularmente, y
(2) la velocidad de difusión en la superficie de la fibra y, especialmente, en el interior de la fibra.
Las velocidades de los dos procesos varían con la temperatura.
Las diferencias en la geometría y en la polaridad de las moléculas de colorante pueden conducir a amplias variaciones en estas propiedades específicas del colorante o en el acabado y pueden tener un efecto destacado sobre las características de absorción de todos los tintes, independientemente de si se usan procesos de tinción de un sólo componente o de combinación. Por ejemplo, puede producirse una tinción no uniforme cuando una distribución desigual del tamaño de las partículas tiene como resultado una estabilidad de dispersión insuficiente y, de esta manera, crecen cristales y precipitan en la superficie del substrato.
Como la temperatura en el proceso de tinción normalmente está por debajo de 120ºC, la estabilidad de las moléculas de tinte frente a la temperatura no tiene gran importancia. En algunos casos, la temperatura del proceso de tinción puede ser de hasta 130-140ºC. Los tintes dispersos aplicados industrialmente se basan en numerosos sistemas de cromóforos. Aproximadamente un 60% de todos los productos son tintes azo y aproximadamente un 25% son tintes de antraquinona, quedando distribuido el resto entre quinoftalona, metino, naftalimida, naftoquinona y tintes nitro. Las moléculas de tinte normalmente se modifican con muchos substituyentes para optimizar sus propiedades de acuerdo con el producto a teñir.
Sorprendentemente, se descubrió que ciertos pigmentos usados para la tinción en masa de fibras poliméricas, en particular fibras de poliéster (por ejemplo, pigmentos de las marcas comerciales Polysynthren® y Sandoplast®, ambas marcas comerciales de CLARIANT) pueden usarse para teñir fibras textiles en medios acuosos.
Existe una serie limitada de pigmentos de estructura química muy diferente, usados como tintes de dispersión para la tinción en masa de poliéster. Son elementos comunes que tienen estructuras más bien simétricas, compactas y rígidas con grupos laterales más bien limitados, optimizadas en su estabilidad a las altas temperaturas del proceso de tinción por centrifugación.
En el Color Index se indican ejemplos preferidos de pigmentos Polysynthren® y Sandoplast® que pueden usarse de acuerdo con la invención, tales como C.I. Solvent Red 135 y C.I. Solvent Orange 60.
La invención se refiere al uso de pigmentos o mezclas de pigmentos de acuerdo con la fórmula (I)
1
en la que R_{1}-R_{4}, independientemente entre sí, significan H, halógeno, -NO_{2}, -CN, -OH, -CH_{3}, -NH_{2} o NHCH_{3}, en un proceso de tinción que tiene lugar en un medio acuoso.
Preferiblemente se usan pigmentos o mezclas de pigmentos donde R_{1}-R_{4}, independientemente entre sí, significan H, halógeno o -CN.
Más preferiblemente, se usan pigmentos o mezclas de pigmentos donde R_{1}-R_{4}, independientemente entre sí, significan H, -Cl o -CN.
Se prefiere especialmente pigmentos de fórmula (I) o mezclas de pigmentos de fórmula (I) donde todos los R_{1}-R_{4} son H o -Cl.
El pigmento en el que todos los R_{1}-R_{4} de fórmula (I) son -Cl se conoce como C.I. Solvent Red 135 (Polysynthren® Red GFP, marca comercial registrada de CLARIANT).
El pigmento en el que todos los R_{1}-R_{4} de fórmula (I) son H se conoce como C.I. Solvent Orange 60 (Sandoplast® Orange 3G, marca comercial registrada de CLARIANT).
De acuerdo con la invención, los pigmentos de fórmula (I) se usan para teñir e imprimir materiales de fibras hidrófobas semisintéticos y, preferiblemente, sintéticos, especialmente materiales textiles. También pueden teñirse o imprimirse por medio de los tintes de esta invención materiales textiles que constan de tejidos mezclados que contienen tales materiales de fibras hidrófobas semisintéticos.
Los materiales textiles semisintéticos adecuados son principalmente acetato de celulosa 2½, poliamidas y poliésteres de alto peso molecular de triacetato de celulosa, así como mezclas de los mismos con celulosa.
Los materiales textiles hidrófobos sintéticos constan principalmente de poliésteres aromáticos lineales, por ejemplo, de los que constan de ácido tereftálico y glicoles, en particular etilenglicol o condensado de ácido tereftálico y 1,4-bis(hidroximetil)ciclohexano; de policarbonatos, por ejemplo, los que constan de alfa,alfa-dimetil-4,4'-dihidroxidifenil-metano y fosgeno, y de fibras basadas en cloruro de polivinilo y poliamida.
Los materiales sintéticos hidrófobos pueden estar en forma de estructuras con forma de lámina o con forma de hebra, y pueden procesarse, por ejemplo, hasta hilos o telas tejidas, tricotadas o de malla. Los pigmentos de fórmula (I) también son adecuados para teñir materiales sintéticos hidrófobos en forma de microfibras.
Es conveniente convertir los pigmentos de acuerdo con la fórmula (I) antes del uso, en una formulación de tinte. Esto se consigue triturando el tinte hasta un tamaño medio de partículas de 0,1 a 10 micrómetros. La trituración puede realizarse en presencia de dispersantes. Típicamente, el pigmento seco se tritura con un dispersante y posteriormente se seca al vacío o por secado por pulverización. Añadiendo agua a la formulación obtenida de esta manera pueden prepararse pastas de impresión y baños de tinte.
Los pigmentos de acuerdo con la fórmula (I) se aplican a los materiales textiles por métodos de tinción o impresión conocidos, por ejemplo, los descritos en la solicitud de patente francesa Nº 1445371.
Típicamente, se tiñen materiales de fibra de poliéster desde una dispersión acuosa por el proceso de exhaustación en presencia de dispersantes aniónicos o no iónicos habituales y en presencia o ausencia de agentes para aumentar el volumen habituales (soporte) en el intervalo de temperaturas de 65ºC a 140ºC.
El acetato de celulosa 2½ preferiblemente se tiñe a una temperatura de 65ºC a 85ºC y el triacetato de celulosa a temperaturas de hasta 125ºC.
Los pigmentos de acuerdo con la fórmula (I) son adecuados para la tinción por el proceso de termosol, para el proceso de exhaustación y continuo y para impresión, tal como en procesos modernos de formación de imágenes, por ejemplo, impresión por termotransferencia o impresión con chorro de tinta.
Los tintes se transportan desde un licor acuoso por el proceso de exhaustación, y la relación del licor puede elegirse entre un amplio intervalo, por ejemplo de 1:4 a 1:100, preferiblemente de 1:6 a 1:50.
El tiempo de tinción es de 20 a 90 minutos, preferiblemente de 30 a 80 minutos.
Los licores de tinte también pueden comprender otros aditivos, por ejemplo auxiliares de tinción, dispersantes, agentes humectantes y antiespumantes.
El licor también puede comprender ácidos minerales, tales como ácido sulfúrico o ácido fosfórico, o convenientemente también ácidos orgánicos, por ejemplo ácido fórmico o ácido acético y/o sales, tales como acetato amónico o sulfato sódico. Los ácidos principalmente sirven para ajustar el pH de los licores de tinte, que preferiblemente está en el intervalo de 4 a 5.
Los pigmentos normalmente están presentes en los licores de tinte en forma de una dispersión fina. Son dispersantes adecuados para la preparación de esta dispersión, por ejemplo, dispersantes aniónicos, tales como condensados de ácido sulfónico aromático/formaldehído, condensados de aceite de cresol sulfonado/formaldehído, lignin sulfonatos o copolímeros de derivados de ácido acrílico, preferiblemente condensados de ácido sulfónico aromático/formaldehído o lignin sulfonatos, o dispersantes no iónicos basados en polióxidos de alquileno que se pueden obtener, por ejemplo, por reacción de poliadición a partir de óxido de etileno u óxido de propileno. En los documentos US 4.895.981 o US 5.910.624 se indican otros dispersantes adecuados.
Los tintes o impresiones obtenidos de esta manera tienen buenas características generales de resistencia; son particularmente destacables la resistencia a la termomigración, la resistencia a la luz, la resistencia a la termofijación y al plisado, así como la excelente resistencia a la humedad.
La invención también se refiere a materiales de fibras hidrófobas semisintéticos o, preferiblemente, sintéticos que se tiñeron o imprimieron con pigmentos de fórmula (I).
En los siguientes ejemplos, las partes y porcentajes son en peso. Las temperaturas se proporcionan en grados centígrados.
Ejemplo de aplicación
17,5 partes del pigmento de la siguiente fórmula (Ia)
2
con 32,5 partes de un agente de dispersión comercial basado en lignin sulfonatos, se pulverizaron hasta que se obtuvo un polvo. 1,2 partes de esta preparación de tinte se añaden a 2000 partes de agua desmineralizada a 70ºC que contiene 40 partes de sulfato amónico; y el valor de pH del baño de tinte se fija a 5 con ácido fórmico al 85%. En este baño de tinte se ponen 100 partes de tejido de fibra de poliéster lavado, el recipiente de cierra, se calienta a 130ºC durante el transcurso de 20 minutos y la tinción se continúa durante 60 minutos más a esta temperatura. Después de la refrigeración, el tejido de fibra de poliéster se retira del baño de tinte, se aclara, se enjabona y se limpia por reducción con hidrosulfito sódico de la forma habitual. Después de la termofijación (180ºC, 30 minutos), se obtiene un tinte de color naranja con propiedades generales de resistencia muy buenas, especialmente resistencia a la luz y a la sublimación, en particular una excelente resistencia a la humedad.
La tinción de hilo de poliéster puede realizarse de manera análoga con el pigmento de acuerdo con la siguiente fórmula (Ib)
3
Se obtiene un teñido azul.

Claims (5)

1. Uso de pigmentos o mezclas de pigmentos de acuerdo con la fórmula (I)
4
en la que R_{1}-R_{4}, independientemente entre sí, significan H, halógeno, -NO_{2}, -CN, -OH, -CH_{3}, -NH_{2} o NHCH_{3}, para teñir materiales de fibras hidrófobas semisintéticos o sintéticos, caracterizado porque el proceso de tinción tiene lugar en un medio acuoso.
2. Uso de un pigmento de acuerdo con la reivindicación 1, donde R_{1}-R_{4}, independientemente entre sí, significan H, halógeno o -CN.
3. Uso de un pigmento de acuerdo con la reivindicación 1, donde R_{1}-R_{4}, independientemente entre sí, significan H, -Cl o -CN.
4. Uso de un pigmento de acuerdo con la reivindicación 1, donde todos los R_{1}-R_{4} son H.
5. Materiales de fibras hidrófobas semisintéticos o sintéticos teñidos a partir de un licor acuoso por el proceso de termosol, por el proceso de exhaustación o continuo o por impresión, usando pigmentos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
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