ES2281908T3 - Agente para la tintura o impresion de materiales textiles. - Google Patents

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Klaus Dr. Walz
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Abstract

MEDIOS MEJORADOS PARA TEÑIR O ESTAMPAR MATERIALES TEXTILES DE FIBRAS NATURALES O SINTETICAS O MEZCLAS DE AMBAS QUE CONTENGAN ACIDO ASPARTICO O UN DERIVADO DEL MISMO Y COMO COMPONENTES ADICIONALES, SI ES PRECISO UTILIZARLOS, HUMECTANTES, EMULSIONANTES, IGUALADORES, DISPERSANTES, REDUCTORES, OXIDANTES, SOLUBILIZADORES, DESESPUMANTES, CONSERVANTES, REGULADORES DE PH, FORMADORES DE COMPLEJOS U OTROS MAS.

Description

Agente para la tintura o impresión de materiales textiles.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la tintura o impresión de materiales textiles de lana, algodón, algodón regenerado, yute, sisal, poliéster, poliamida, poliuretano, poliacrilonitrilo o fibras de polipropileno o mezclas de los mismos con uso de agentes que se caracterizan por un contenido de poli(ácido aspártico) (PAS) o un derivado del mismo. La invención se refiere además al uso de estos agentes para la tintura o impresión de los materiales textiles citados.
En el transcurso de las tinturas de materiales textiles de fibras naturales y/o sintéticas o en la impresión de estos materiales textiles se dan frecuentemente problemas de distinto tipo, por ejemplo, en lo referente a la igualado, la estabilidad de los baños o pastas de impresión o a la formación de pliegues de pasadas. En la mayoría de los casos se consigue mediante adición de coadyuvantes, que se pudieron optimizar al problema implicado, llegar a una solución satisfactoria de estos problemas. Sin embargo de forma no deseada en la mayoría de los casos la degradabilidad biológica de los coadyuvantes usados conduce a una fuerte carga de las respectivas aguas residuales. Ejemplos de coadyuvantes con degradabilidad biológica deficiente son condensados de naftaleno-formaldehído sulfonados, aminas grasas oxetiladas, sulfonatos de lignina, polimerizados o copolimerizados de ácido (met)acrílico.
Del documento DE-A 4.439.990 se conocen curtientes del cuero y agentes de fijación para colorantes, que contienen, entre otros, poli(ácido aspártico), sus sales y anhídridos.
Del documento US-A 5.408.029 se conocen agentes de tratamiento de fibras, que pueden contener polímeros de aminoácidos, entre otros, ácido aspártico.
Del documento US-A 5.131.768 se conocen tintas recargables que contienen, entre otros, poli(ácido aspártico).
Del documento US-A 3.846.380 se conoce un procedimiento de preparación para poli(ácido aspártico), como se puede usar en el estado de la técnica anteriormente citado.
Finalmente el documento DE-A-2.253.190 da a conocer derivados de poliaminoácido, procedimientos para su preparación y su uso como tensioactivos así como detergentes y cosméticos que contienen estos compuestos.
Se ha encontrado ahora que se pueden lograr tinturas o impresiones eficaces si se añaden a los baños de tintura (baños) o pastas de impresión coadyuvantes que contengan PAS o un derivado del mismo y dado el caso otros componentes conocidos. El PAS y sus derivados se caracterizan por una notable degradabilidad biológica.
La invención se refiere a un procedimiento para la tintura o impresión de materiales textiles citados mediante tratamiento de estos materiales textiles con baños de tintura o pastas de impresión que contienen coadyuvantes para tintura o impresión, que se caracteriza porque estos coadyuvantes contienen PAS o un derivado del mismo y como otros componentes dado el caso uno o varios de los componentes citados, en donde los coadyuvantes se usan en una cantidad de 0,2 a 10% en peso, referido al peso de material (peso de los materiales textiles).
La invención se refiere igualmente al uso de los agentes citados como coadyuvantes para la tintura o impresión de los materiales textiles citados.
Los agentes que se van a usan en el procedimiento de acuerdo con la invención se caracterizan sobre todo por su contenido en PAS o un derivado del mismo. Como derivados se tienen en cuenta sobre todo sales de Dingen de PAS que contienen como cationes Li^{+}, Na^{+}, K^{+}, Mg^{++}, Ca^{++}, NH_{4}^{+}, H_{3}N(CH_{2}CH_{2}OH)^{+}, H_{2}N(CH_{2}CH_{2}OH)_{2}^{+} o HN(CH_{2}CH_{2}OH)_{3}^{+}. La preparación y uso de PAS y sus derivados es objeto desde hace tiempo de múltiples publicaciones y patentes. Se hace referencia aquí a J. Org. Chem. 26 (1961), 1084, documentos US 4.839.461 (= EP 256366), DE-A 2253190, US 5.296.578, US 5.288.783, EP 593187, DE-A 4221875, DE-A 4900020 y DE-A 4307114.
El documento US' 461 citado describe la preparación de PAS a partir de anhídrido de ácido maleico, agua y amoniaco. El anhídrido de ácido maleico se transforma en medio acuoso con adición de solución de amoniaco concentrada a la sal de monoamonio. En una forma de realización preferida se prepara PAS sometiendo sal de monoamonio de ácido maleico preferiblemente a 150 a 180ºC en un reactor con un tiempo de permanencia de 5 a 300 minutos a una polimerización térmica, dado el caso llevada a cabo en continuo y haciendo reaccionar la polisuccinimida obtenida mediante hidrólisis dando PAS o una sal del mismo.
El PAS contiene en una forma de realización preferida esencialmente unidades de succinilo repetitivas de la siguiente estructura:
1
preferiblemente
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3
De forma adicional pueden estar contenidas mediante conducción de la reacción y elección de los materiales de partida adecuados otras unidades repetitivas, por ejemplo
a) unidades de ácido málico de fórmula
4
b) unidades de ácido maleico y ácido fumárico de fórmula
5
El análisis de la estructura química se realiza preferiblemente con RMN ^{13}C, FT-IR y por hidrólisis total con HPLC, CG y EM/CG.
En muchos procedimientos de preparación no se obtienen los ácidos puros sino en primer lugar los anhídridos correspondientes, por ejemplo, polisuccinimida. Tales productos de polimerización se pueden transformar mediante reacción con una base, dado el caso en presencia de agua en una sal que contiene PAA. Esta transformación de polímeros que contienen PSI en polímeros que contienen PAA se consigue a continuación en un dispositivo adecuado mediante hidrólisis. A este respecto es adecuado preferiblemente un valor del pH entre 5 y 14. En la forma especialmente preferida se elige un valor del pH de 7 a 12, especialmente con la adición de una base. Bases adecuadas son hidróxidos o carbonatos de metales alcalinos y de metales alcalinotérreos como, por ejemplo, sosa cáustica, potasa cáustica, soda o carbonato de potasio, amoniaco y aminas como trietilemina, trietanolamina, dietilamina, dietanolamina, alquilaminas etc. Se prefieren especialmente además de ácidos libres sus sales de Na, K o Ca.
La temperatura en la hidrólisis se encuentra de forma adecuada en un intervalo que incluye hasta el punto de ebullición de la suspensión de PSI y preferiblemente de 20 a 150ºC. La hidrólisis se lleva a cabo dado el caso a presión.
Sin embargo también es posible obtener el poli(ácido aspártico) libre mediante hidrólisis acuosa pura o tratamiento de la sal con ácidos o intercambiadores de iones ácidos. El término "poli(ácido aspártico)" (=PAA) comprende en la presente invención igualmente las sales, en caso que no se indique expresamente de otra forma. El producto final se obtiene mediante secado, preferiblemente secado por pulverización.
Polímeros preferidos tienen un peso molecular según análisis por cromatografía de exclusión molecular (de Mw = 500 a 10.000, preferiblemente de 700 a 5.000, con especial preferencia de 1.000 a 4.500). En general la proporción de la forma beta se encuentra en más del 50%, preferiblemente en más del 70%.
Como derivado de PAS se pueden usar además de las sales con los cationes anteriormente citados polisuccinimida, que se obtiene a temperatura elevada, preferiblemente de 100 a 240ºC, dado el caso en presencia de un catalizador, como en una cantidad de 0,01 a 1% en peso, referido al PAS, de un catalizador ácido, como ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido metanosulfónico y otros. La polisuccinimida se obtiene sin embargo también directamente en una serie de procedimientos de preparación. En un caso de este tipo se puede transformar la polisuccinimida mediante reacción con una base, dado el caso en presencia de agua, en una sal con uno de los cationes anteriormente citados. Esta transformación se consigue a continuación en el procedimiento de preparación en un dispositivo adecuado mediante hidrólisis. Se prefiere a este respecto un valor del pH entre 5 y 14, preferiblemente pH = 7 a 12. Bases adecuadas para la realización de una hidrólisis alcalina son hidróxidos o carbonatos de metales alcalinos o de metales alcalinotérreos como, por ejemplo, sosa cáustica, potasa cáustica, soda, carbonato de potasio, además de amoniaco y aminas, como trietilamina, trietanolamina, dietilamina, dietanolamina y etanolamina.
Otros derivados de PAS de utilidad en el procedimiento de acuerdo con la invención son aquellos en los que una parte de los grupos carboxilo están presentes en el PAS como amidas. La preparación de tales amidas de PAS puede realizarse a partir de la polisuccinimida citada con aminas primarias o secundarias (documentos DE-A 2253190, EP 274127, EP 406623, EP 519119, US 3.846.380, US 3.927.204, US 4.363.797). Las estructuras de succinimida restantes que quedan tras la formación de amida se pueden transformar a continuación mediante la apertura hidrolítica citada en presencia de bases en grupos carboxilo o carboxilato. En derivados preferidos contienen de 5 a 50% en moles, preferiblemente de 10 a 35% en moles de unidades de ácido aspártico presentes de tales estructuras de amida, mientras que los grupos carboxilo restantes están presentes en forma de grupos carboxilato.
Los agentes que se usan en el procedimiento de acuerdo con la invención contienen de 5 a 100% en peso, preferiblemente de 10 a 50% en peso de PAS, sus derivados (preferiblemente sus sales y amidas) o mezclas de los mismos, referido al peso total del agente. Los grupos amida de derivados de PAS contienen en el nitrógeno de la amida restos alifáticos saturados o insaturados con 2 a 20 átomos de C, que pueden estar sustituidos con grupos hidroxilo, o restos cicloalifáticos con 6 a 12 átomos de C. Ejemplos de tales restos en los grupos amida son: hidroxietilo, hidroxipropilo, butilo, hexilo, octilo, dodecilo, tetradecilo, hexadecilo, octadecilo, octadecenilo o ciclohexilo.
Los agentes que se usan en el procedimiento de acuerdo con la invención pueden contener además de su contenido en PAS o un derivado del mismo componentes adicionales. Entre los componentes adicionales se encuentran humectantes, emulsionantes, dispersantes o una mezcla de varios de ellos, que pueden ser de forma conocida anioactivos o no iónicos. Ejemplos de estos son: productos de reacción de compuestos hidroxílicos alifáticos, aralifáticos o aromáticos, ácidos carboxílicos, amidas de ácidos carboxílicos o aminas con óxido de etileno, sus hemiésteres de ácido sulfúrico o ésteres parciales de ácido fosfórico, ésteres de ácido graso de mono- o polisacáridos o ésteres de sorbitán y ácido graso y sus productos de etoxilación, sulfonatos de alcano C_{10}-C_{20}, bencenosulfonatos de alquilo C_{8}-C_{12}, sulfatos o fosfatos de alquilo C_{8}-C_{18} o ácidos sulfónicos aromáticos condensados, como sulfonatos de naftaleno-formaldehído. Sustancias del tipo citado pueden servir también como agentes de igualado. Estos son conocidos por el especialista en la técnica para estas aplicaciones.
Solubilizadores como componentes adicionales son, por ejemplo, glicoles, mono- y tetraalquilenglicoles, sus éteres o ésteres con alcoholes C_{1}-C_{4} o ácidos carboxílicos C_{1}-C_{4}.
Antiespumantes como componentes adicionales son, por ejemplo, antiespumantes que contienen aceites vegetales o aceites minerales, especialmente polímeros de bloque de óxido de propileno-óxido de etileno.
Ocasionalmente pueden estar presentes como componentes adicionales agentes reductores, agentes oxidantes, agentes de reserva, reguladores del pH, formadores de complejos o varios de ellos en una cantidad de 0 a 10% en peso, referido al peso total del agente que se va a usar en el procedimiento de acuerdo con la invención, lo que se tiene en cuenta en la cantidad en PAS y de tensioactivos anteriormente citados. El uso de tales agentes es habitual para el especialista en la técnica y se describe, por ejemplo, en Chwala/Anger, Handbuch der Textilhilfsmittel, editorial Chemie, Weinheim 1977.
Los componentes adicionales citados, su preparación y disponibilidad son conocidos como tales por el especialista en la técnica. Evidentemente se pueden usar para la consecución de tinturas o impresiones textiles optimizadas también varios de los citados componentes adicionales.
De forma preferida se encuentra presente al menos uno de los componentes adicionales citados. Estos se encuentran de acuerdo con la invención en una cantidad de 95 a 0% en peso, preferiblemente de 90 a 50% en peso, referido al peso total de los agentes de acuerdo con la invención.
Los materiales textiles que se tintan o imprimen con uso de los agentes que se usan en el procedimiento de acuerdo con la invención son lana, algodón o algodón regenerado, así como yute o sisal.
Como fibras sintéticas son de mencionar aquellas de poliésteres, poliamidas, poliuretanos, poliacrilonitrilo o polipropileno.
La tintura o impresión de materiales textiles se lleva a cabo con los colorantes adecuados para las fibras usadas, lo que es en principio conocido por el especialista en la técnica. Clases de colorantes adecuados para este fin se derivan, por ejemplo, del grupo de los colorantes ácidos, de las sustancias de complejos de metal libres de grupos sulfo o que contienen grupos sulfo, de colorantes reactivos, de colorantes de tina, de colorantes directos, de colorantes de azufre, de colorantes catiónicos o de colorantes de dispersión y de pigmentos.
De forma preferida se usan los agentes que se usan en el procedimiento de acuerdo con la invención en la tintura de algodón con colorantes directos y colorantes reactivos, en la tintura de fibras de poliéster con colorantes de dispersión o en la tintura de artículos mixtos de algodón-poliéster con colorantes directos o reactivos y colorantes de dispersión. La tintura o impresión de materiales textiles citados se realiza de forma conocida como en el procedimiento de estirado, en el procedimiento continuo, en el procedimiento de fulardado y permanencia en frío (Klotz-Kalt-Verweil (KKV)) y otros, así como en el marco de los procedimientos de impresión textil conocidos por el especialista en la técnica. Las cantidades que se usan en los procedimientos individuales en coadyuvante textil, las temperaturas que se aplican, la extensión de los baños y concentraciones son conocidos por el especialista en la técnica. Los agentes que se usan en el procedimiento de acuerdo con la invención se usan en una cantidad de 0,2 a 10% en peso, referido al peso de material del material textil que se va a tintar o imprimir.
Con ayuda de los agentes que se usan en el procedimiento de acuerdo con la invención se obtienen de forma predominante baños de tintura estables y con ello tinturas con igualado y brillo sobresalientes. Además se reduce la formación de pliegues de pasadas o se impiden por completo. Se obtienen también en la impresión textil ventajas correspondientes. En esto se pueden usar sino como agentes espesantes poliacrilato no contaminante usado en coadyuvantes de tintura o impresión, total o parcialmente con los agentes que se usan en el procedimiento de acuerdo con la invención.
Los agentes que se usan en el procedimiento de acuerdo con la invención poseen una notable degradabilidad biológica y por tanto contribuyen a una reducción de la carga de aguas residuales de operaciones con textiles. En el caso del uso parcial o completo de poliacrilato se obtiene además baños de tintura poco viscosos.
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Ejemplo 1
Se tinturan 100 g de hilo de algodón desteñido en un equipo de tintura por bobinado cruzado en la relación de baño de 1:10 a 80ºC, en donde se usó un baño de tintura que contenía por litro 4 g de Reactive Green 021 y 2 g del coadyuvante descrito más adelante. Después de un tiempo de tintura de 10 minutos se añadieron 80 g de cloruro de sodio, después de otros 30 minutos 5 g de bicarbonato de sodio y finalmente después de 30 minutos 10 g de carbonato de sodio. La tintura se completó en otros 60 minutos. Se obtuvo una tintura de igualado sobresaliente y no se reconocían filtraciones en la bobina.
El coadyuvante usado estaba constituido por una solución acuosa que contenía 12% de la sal de sodio de PAS y 10% de sal de sodio de un producto de condensación de naftaleno-formaldehído sulfonado.
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Ejemplo 2
Se tinturaron géneros de punto de algodón con un peso superficial de 250 g/m^{2} en la forma descrita en el ejemplo 1, en donde se usó en lugar del colorante ahí citado Reactivo Blue 116.
Se obtuvo una tintura azul de igualado sobresaliente. Los baños de tintura usados poseían una muy buena estabilidad, con lo que en el equipo de tintura no se generaban impregnaciones grasientas y con ello ninguna mancha sobre el material tinturado.
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Ejemplo 3
Se tinturó una gabardina de algodón desteñido con un peso superficial de 260 g/m^{2} según el procedimiento de fulardado y permanencia en frío con un baño del 80%, en donde se usó un baño que contenía por litro 30 g de Reactive Green 021, 2,5 g de PAS, 2 g de un humectante comercial (por ejemplo, de un producto de reacción de isotridecanol con 6 mol de óxido de etileno, 20 g de carbonato de sodio y 3 g de sosa cáustica de 38º Be. El tiempo de permanencia del material en estado húmedo fue de 48 horas. Después del lavado se obtuvo una tintura verde de igualado sobresaliente en la que además no se observaban los denominados sumideros de bordes o extremos.
Ejemplo 4
Se tinturó un tejido de algodón/poliéster (80:20) en un equipo de tintura de algodón en relación de baño 1:14 según el procedimiento de dos baños. El primer baño contenía además 0,385% (referido al material textil) de Disperse Yellow 042 y 1,9% de Disperse Blue 060, 1 g/l de la amida de PAS descritas más adelante como dispersante y 0,5 g/l de un agente de igualado comercial (por ejemplo, una mezcla 1:1 de ácido esteárico x 6 EO y nonilfenol x 10 EO). La tintura se inició a 80ºC. Con una velocidad de calentamiento de 1ºC/min se calentó hasta 130ºC y se tinturó a esta temperatura durante 45 minutos. A continuación se tinturó con un segundo baño a 80ºC, que contenía en primer lugar 2,0 g/l de la solución de amida de PAS descrita más adelante y al que se añadieron después de 10 minutos 0,0096% (referido al material textil) de Reactive Yellow 111 y 3,319% de Reactive Green 021. Después de respectivamente 30 minutos se añadieron al baño de tintura sucesivamente 80 g/l de cloruro de sodio, 2 g/l de carbonato de sodio y finamente lentamente 4 ml/l de sosa cáustica (38º Be). Después de una media hora más se obtuvo una tintura de igualado de superficie inmejorable. Debido a la elevada estabilidad de los baños de tintura se impiden filtraciones en los dispositivos interiores del equipo de tintura.
La amida de PAS usada se preparó calentando 48,4 partes de polisuccinimida y 40,5 partes de oleilamina en 103 partes de N-metilpirrolidona de 130 a 135ºC y se agitó durante 5 horas a esta temperatura. Después del enfriamiento hasta 90 a 95ºC se añadieron 295 partes de agua y 28 partes de sosa cáustica al 50% y se agitó luego 1 hora más aproximadamente de 95 a 100ºC. Se obtuvieron aproximadamente 500 partes de una solución al 20% de la amida de PAS como solución ligeramente turbia, que se pudo transformar mediante una filtración de clarificación en una solución clara.
Con igual éxito pudo llevarse a cabo la tintura usando en lugar de esta amida de PAS en el baño de tintura reactivo 2 g/l de un agente que estuviera constituido por 12% de un producto de condensación de naftaleno-formaldehído sulfonado, 10% de sal sódica de poli(ácido aspártico) y 78% de agua.

Claims (11)

1. Procedimiento para la tintura o impresión de materiales textiles de lana, algodón, algodón regenerado, yute, sisal, poliéster, poliamida, poliuretano, poliacrilonitrilo o fibras de polipropileno o sus mezclas, caracterizado porque se trata estos materiales textiles con baños de tintura o pastas de impresión que contienen como coadyuvante poli(ácido aspártico) o un derivado del mismo y uno o varios componentes adicionales como humectantes, agentes de igualado, dispersantes, agentes reductores, agentes oxidantes, solubilizantes, antiespumantes, agentes de reserva, reguladores del pH, formadores de complejos y los coadyuvantes se usan en una cantidad de 0,2 a 10% en peso, referido al peso de los materiales textiles que se van a imprimir o a tintar.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como derivados de poli(ácido aspártico) se usan sales que contienen como cationes Li^{+}, Na^{+}, K^{+}, Mg^{++}, Ca^{++}, NH_{4}^{+}, H_{3}N(CH_{2}CH_{2}OH)^{+}, H_{2}N(CH_{2}CH_{2}OH)_{2}^{+} o
HN(CH_{2}CH_{2}OH)_{3}^{+}, o polisuccinimida
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el poli(ácido aspártico) contiene unidades de succinilo repetitivas de estructura
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6 
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preferiblemente
7 
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8 
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4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el poli(ácido aspártico) contiene mediante ejecución de reacción y elección de productos de partida adecuados otras unidades repetitivas como
a) unidades de ácido málico de fórmula
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o
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b) unidades de ácido maleico y ácido fumárico de fórmula
10
5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los componentes adicionales están presentes en una cantidad de 90 a 50% en peso referido al peso total del agente de acuerdo con la invención.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material textil es hilo de algodón desteñido y el baño de tintura contiene Reactive Green 021 o Reactive Blue 116, sal de sodio del poli(ácido aspártico) y sal de sodio de un producto de condensación de naftaleno-formaldehído sulfonado.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como poli(ácido aspártico) se usa esencialmente un poli(ácido \beta-aspártico) con un peso molecular de 500 a 10.000, entendido como media ponderada.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como derivado de poli(ácido aspártico) se usan aquellos en los que una parte de los grupos carboxilo presentes en el poli(ácido aspártico) están presentes como amidas.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como humectantes, emulsionantes o dispersantes se usan productos de reacción de compuestos hidroxílicos alifáticos, aralifáticos o aromáticos, ácidos carboxílicos, amidas de ácidos carboxílicos o aminas con óxido de etileno, sus hemiésteres de ácido sulfúrico o ésteres parciales de ácido fosfórico, ésteres de ácido graso de mono- o polisacáridos o ésteres de sorbitán y ácido graso y sus productos de oxetilación, sulfonatos de alcano C_{10}-C_{20}, bencenosulfonatos de alquilo C_{8}-C_{12}, sulfatos o fosfatos de alquilo C_{8}-C_{18} o ácidos sulfónicos aromáticos condensados, como sulfonatos de naftaleno-formaldehído.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los baños de tintura o pastas de impresión contienen colorantes del grupo de los colorantes ácidos, de sustancias de complejos de metal libres de grupos sulfo o que contienen grupos sulfo, de colorantes reactivos, de colorantes de tina, de colorantes directos, de colorantes de azufre, de colorantes catiónicos, de colorantes de dispersión y de pigmentos.
11. Uso de poli(ácido aspártico) o un derivado del mismo y uno o varios componentes como humectantes, agentes de igualado, dispersantes, agentes reductores, agentes oxidantes, solubilizantes, antiespumantes, agentes de reserva, reguladores del pH, formadores de complejos en una cantidad de 0,2 a 10% en peso, referido al peso de los materiales textiles que se van a imprimir o a tintar, caracterizado porque estos se usan en baños de tintura o pastas de impresión para la tintura o impresión de materiales textiles de lana, algodón, algodón regenerado, yute, sisal, poliéster, poliamidas, poliuretano o fibras de polipropileno, o sus mezclas.
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