PL190791B1

PL190791B1 - Stężone roztwory leukoindyga

Info

Publication number: PL190791B1
Application number: PL345865A
Authority: PL
Inventors: Manfred Gäng; Rudolf Krüger; Peter Miederer
Original assignee: Dystar Textilfarben Gmbh & Co
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2006-01-31
Also published as: TR200100046T2; JP2002520469A; IL140579A; EP1097184B1; ZA200101170B; EA200100109A1; SK20202000A3; ATE215115T1; IL140579A0; CA2336643A1; CN1309685A; PL345865A1; KR20010079528A; EP1097184A1; CZ2001108A3; ES2175998T3; CA2336643C; PT1097184E; AU764125B2; ID27156A

Abstract

1. Stezone roztwory leukoindyga, znamienne tym, ze zawieraja zasadniczo 25-55% wag. leukoindyga w postaci soli leukoindyga, mieszanine co najmniej dwóch wodorotlenków metali alka- licznych w ilosci zasadniczo stechiometrycznie wystarczajacej do przeprowadzenia leukoindyga w obojetna sól leukoindyga, przy czym zaden z wodorotlenków metali alkalicznych nie jest obecny w ilosci wiekszej niz 70% molowych, oraz wode. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy nowych stężonych roztworów leukoindyga zawierających zasadniczo od 25 do 55% wag. leukoindyga w postaci soli leukoindyga, mieszaninę co najmniej dwóch wodorotlenków metali alkalicznych w ilości zasadniczo stechiometrycznie wystarczającej do przeprowadzenia leukoindyga w obojętną sól leukoindyga, przy czym żaden z wodorotlenków metali alkalicznych nie jest obecny w ilości większej niż 70% molowych, oraz wodę.

Wynalazek dotyczy ponadto wytwarzania roztworów leukoindyga i ich zastosowania do barwienia celulozowego materiału tekstylnego.

Indygo jest dobrze znanym barwnikiem kadziowym, który stosuje się do barwienia celulozowego materiału tekstylnego, zwłaszcza bawełnianej przędzy osnowowej na wyroby z błękitnego drelichu.

W celu barwienia w wodzie nierozpuszczalnym indygiem, najpierw poddaje się je redukcji (kadziowaniu) w celu przeprowadzenia w rozpuszczalną w wodzie postać leuko, która wykazuje powinowactwo do włókien i którą, po przejściu na barwiony materiał, utlenia się następnie do nierozpuszczalnego w wodzie barwnika kadziowego w postaci pigmentu.

W WO-A-94/23114 ujawniono ekologicznie korzystny sposób barwienia, w którym stosuje się indygo w postaci roztworu leukoindyga w wodnym roztworze ługu, otrzymanym drogą katalitycznej redukcji zawiesiny indyga i który powoduje zdecydowane zmniejszenie poziomów siarczanu lub składników organicznych w ściekach w porównaniu ze zwykłymi sposobami barwienia.

Jednakże z uwagi na to, że dotychczas nie było możliwe otrzymanie stężonych roztworów leukoindyga, które byłyby trwale i nie wykazywałyby skłonności do krystalizacji, roztwory leukoindyga stosowane zgodnie z WO-A-94/23114 zawierały leukoindygo jedynie w ilości 20% wag.

Celem wynalazku jest dostarczenie bardzo stężonych roztworów leukoindyga, co pozwala jeszcze bardziej zmniejszyć objętość przyrządzanego roztworu do barwienia, a tym samym jeszcze skuteczniej zmniejszyć ryzyko przelania się kąpieli farbiarskiej, a także przyczynia się do obniżenia kosztów transportu roztworu barwnika od producenta do farbiarza.

Stwierdzono, że cel ten spełniają stężone roztwory leukoindyga, zdefiniowane na wstępie.

Wynalazek dotyczy także sposobu wytwarzania takich roztworów leukoindyga drogą katalitycznego uwodornienia alkalicznych wodnych zawiesin indyga, zgodnie, z którym prowadzi się etapowe uwodornianie, przy czym najpierw uwodornia się zawiesinę indyga o stężeniu 20-30% wag. zawierającą 4-10% wag. mieszaniny co najmniej dwóch wodorotlenków metali alkalicznych, przy czym żaden z wodorotlenków metali alkalicznych nie jest obecny w ilości większej niż 70% molowych, z wytworzeniem leukoindyga, po czym dodaje się dodatkową ilość indyga do osiągnięcia wymaganej zawartości leukoindyga, oraz, w razie potrzeby, dodatkową ilość mieszaniny wodorotlenków metali alkalicznych i kontynuuje się uwodornianie.

Wynalazek dotyczy ponadto kolejnego sposobu wytwarzania, zgodnie z którym prowadzi się katalityczne uwodornianie alkalicznej wodnej zawiesiny indyga o stężeniu 20-30% wag. zawierającej 4-10% wag. wyżej opisanej mieszaniny wodorotlenków metali alkalicznych, po czym otrzymany roztwór leukoindyga doprowadza się do wymaganej zawartości leukoindyga przez odparowanie.

Wreszcie wynalazek dotyczy sposobu zastosowania roztworów leukoindyga do barwienia celulozowego materiału tekstylnego.

Roztwory leukoindyga według wynalazku zawierają 2 -55% wag., korzystnie 30-55% wag., korzystniej 35-50% wag., a szczególnie korzystnie 40-45% wag. leukoindyga w postaci soli leukoindyga z metalem alkalicznym.

Drugi podstawowy składnik roztworów leukoindyga według wynalazku stanowi mieszanina wodorotlenków metali alkalicznych, z użyciem której kadziowe leukoindygo w postaci kwasu przeprowadza się w sól kadziowego leukoindyga.

Mieszanina wodorotlenków metali alkalicznych według wynalazku zawiera, co najmniej dwa różne wodorotlenki metali alkalicznych, z tym że zawartość żadnego z wodorotlenków metali alkalicznych w mieszaninie nie powinna stanowić więcej niż 70% molowych.

Do odpowiednich wodorotlenków metali alkalicznych należy np. wodorotlenek litu, wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu, które mogą występować w postaci mieszaniny trójskładnikowej lub w postaci odpowiednich mieszanin dwuskładnikowych, przy czym w tym przypadku mieszaniny wodorotlenku sodu i wodorotlenku potasu są korzystne.

W mieszaninach dwóch wodorotlenków metali alkalicznych udział jednego z wodorotlenków wynosi korzystnie 70-30% molowych, a udział drugiego wynosi odpowiednio 30-70% molowych. Szczególnie korzystne są udziały 60-40% molowych z jednej strony i 40-60% molowych z drugiej strony. Bardzo korzystPL 190 791 B1 nie dwa wodorotlenki (a zwłaszcza wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu) są obecne w przybliżeniu w równych wagowo ilościach i ich stosunek wagowy wynosi od 0,8:1 to 1,2:1, zwłaszcza około 1:1.

Roztwory leukoindyga według wynalazku zawierają mieszaninę wodorotlenków metali alkalicznych w ilości, która jest zasadniczo stechiometrycznie wystarczająca do wytworzenia w całości obojętnej soli kadziowej, czyli 1,5-2,5 mola mieszaniny wodorotlenków metali alkalicznych na mol leukoindyga.

Nieoczekiwanie roztwory leukoindyga według wynalazku są bardzo trwałe i w przeciwieństwie do znanych roztworów leukoindyga, w których leukoindygo jest obecne wyłącznie w postaci soli sodowej, nie wykazują skłonności do wykrystalizowania. Tak np. roztwory leukoindyga według wynalazku o stężeniu do około 40% wag. wykazują nieograniczony czas przechowywania w atmosferze azotu w niskiej temperaturze, do około 10°C (transport i manipulowanie roztworami o stężeniu 30-35% wag. jest nawet możliwy podczas mrozów); roztwory o stężeniu 50-55% wag. korzystniej jest przechowywać w temperaturze 40-60°C, aby uniknąć krystalizacji.

Roztwory leukoindyga według wynalazku można dogodnie wytwarzać dwoma sposobami według wynalazku.

Zgodnie z jednym sposobem wytwarzanie obejmuje stopniowe uwodornianie katalityczne. Zastosowana procedura jest dogodnie następująca.

Najpierw alkaliczną, wodną zawiesinę indyga o niskim stężeniu, zawierającą około 20-30% wag. indyga i 4-10% wag. mieszaniny wodorotlenków metali alkalicznych według wynalazku, uwodornia się w zwykły sposób z uż yciem katalizatora niklowego (niklu Raney'a), zazwyczaj pod ciś nieniem wodoru 0,2-0,6 MPa w temperaturze wynoszącej zazwyczaj 60 - 90°C. Następnie dodaje się indyga w takiej ilości, aby osiągnąć ostatecznie pożądaną zawartość leukoindyga, w postaci stałej lub jako wodną zawiesinę, oraz, w przypadku, gdy niewystarczającą ilość wodorotlenków metali alkalicznych zastosowano w pierwszym etapie, uzupełniającą ilość mieszaniny wodorotlenków metali alkalicznych, po czym uwodornianie kontynuuje się. Po odsączeniu katalizatora roztwór leukoindyga przechowuje się w atmosferze gazu obojętnego, takiego jak azot.

Zazwyczaj dwa etapy uwodorniania trwają łącznie od około 10 do 12 godzin.

Zgodnie z drugim sposobem najpierw wytwarza się roztwór leukoindyga o stężeniu 20-30%, drogą katalitycznego uwodornienia, sposobem podobnym do opisanego powyżej, który następnie zatęża się przez odparowanie aż do osiągnięcia żądanej zawartości leukoindyga.

Usuwanie wody na drodze destylacji korzystnie prowadzi się w atmosferze beztlenowej pod ciśnieniem od około 6 do 100 kPa i w temperaturze od 45 do 100°C.

Obydwa sposoby według wynalazku tworzą prostą i powtarzalną drogę wytwarzania nowych roztworów leukoindyga.

Są dogodne do barwienia celulozowego materiału tekstylnego, np. prowadzonego sposobem według WO-A-94/23114.

P r z y k ł a d y

Wytwarzanie roztworów leukoindyga według wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Do 1 litrowego szklanego autoklawu, wyposażonego w mieszadło tarczowe, dodano 262 g wodnej zawiesiny indyga o stężeniu 23%, zawierającej 48 g (1,2 mola) wodorotlenku sodu i 45 g (0,8 mola) wodorotlenku potasu i 6 g niklu Raney'a w postaci wodnej zawiesiny o stężeniu 50% wag., po czym mieszaninę przedmuchano azotem, ogrzano do 70°C i prowadzono uwodornianie pod ciśnieniem wodoru 0,3 MPa przez 8 godzin.

Po dekompresji i ochłodzeniu do 30°C kolejną porcję 262 g granulowanego indyga, 48 g wodorotlenku sodu i 45 g wodorotlenku potasu, oraz 2 g niklu Raney'a dodano do roztworu leukoindyga o stężeniu 23% wag, otrzymanego w pierwszym etapie uwodorniania. Po przedmuchaniu azotem roztwór leukoindyga uwodorniano w temperaturze 70°C pod ciśnieniem wodoru 0,3 MPa przez kolejne 3 godziny.

Po dekompresji, przedmuchaniu azotem i ochłodzeniu do temperatury pokojowej katalizator odsączono.

Otrzymano roztwór leukoindyga o stężeniu 46% wag., nie wykazujący skłonności do krystalizacji przy przechowywaniu w atmosferze azotu w temperaturze pokojowej.

P r z y k ł a d 2

Porcję 500 ml roztworu leukoindyga, otrzymanego w pierwszym etapie przykładu 1, przedmuchano azotem, po czym poddano obróbce, najpierw pod ciśnieniem 12 kPa, a następnie 8 kPa,

PL 190 791 B1 w temperaturze łaźni 120°C, w celu oddestylowania 213 ml wody w ciągu 2 godzin. Otrzymany roztwór ochłodzono do temperatury pokojowej w atmosferze azotu.

Otrzymany roztwór leukoindyga o stężeniu 40% wag. nie wykazywał skłonności do krystalizacji podczas przechowywania przez 4 miesiące w atmosferze azotu w temperaturze pokojowej.

P r z y k ł a d 3

Do 1 litrowej kolby do uwodorniania, wyposażonej w szybkoobrotowe mieszadło, dodano mieszaniny 474 g wodnego roztworu soli leukoindyga o stężeniu 23% wag. (sól potasowa/sól sodowa, stosunek wagowy 1:1), 90 g wodnego roztworu mieszaniny wodorotlenków metali alkalicznych o stężeniu 45% wag. (KOH/NaOH, stosunek wagowy 1:1) i 220 g suchego indyga, zawierającego 10 g niklu Raney'a o stężeniu 50% wag., mieszaninę przedmuchano azotem, ogrzano do 70°C i uwodorniano wodorem pod ciśnieniem atmosferycznym przez około 4 godziny. 10 Po przedmuchaniu azotem i ochłodzeniu do 40-50°C, katalizator odsączono i stężenie soli leukoindyga doprowadzono do 40% wag. przez dodanie wody.

P r z y k ł a d 4

Z 750 g wodnego roztworu soli leukoindyga o stężeniu 15-25% wag. (sól potasowa/sól sodowa, stosunek wagowy 1:1) oddestylowano 333 g w temperaturze łaźni 140°C pod zmniejszonym ciśnieniem, przepuszczając przez roztwór niewielki strumień azotu. Otrzymano roztwór leukoindyga o stężeniu 45% wag.

P r z y k ł a d 5

Mieszaninę 500 g wody, 132 g suchego indyga, 12,8 g stałego wodorotlenku sodu, 17,9 g stałego wodorotlenku potasu i 7,7 g stałego wodorotlenku litu, dodano 5 g niklu Raney'a w postaci wodnej zawiesiny o stężeniu 50% wag., mieszaninę przedmuchano azotem, ogrzano do 70°C i uwodorniano pod ciśnieniem atmosferycznym przez około 3,5 godziny.

Otrzymany roztwór leukoindyga o stężeniu około 20% wag. doprowadzono do zawartości leukoindyga 45% wag. w sposób podobny, jak w przykładzie 4, przez oddestylowanie 226 g wody.

Claims

1. Stężone roztwory leukoindyga, znamienne tym, że zawierają zasadniczo 25-55% wag. leukoindyga w postaci soli leukoindyga, mieszaninę co najmniej dwóch wodorotlenków metali alkalicznych w ilości zasadniczo stechiometrycznie wystarczającej do przeprowadzenia leukoindyga w obojętną sól leukoindyga, przy czym żaden z wodorotlenków metali alkalicznych nie jest obecny w ilości większej niż 70% molowych, oraz wodę.

2. Roztwory leukoindyga według zastrz.1, znamienne tym, że zawierają wodorotlenki metali alkalicznych wybrane z grupy obejmującej wodorotlenek litu, wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu.

3. Roztwory leukoindyga według zastrz. 2, znamienne tym, że zawierają wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu.

4. Roztwory leukoindyga według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że zawierają wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu w stosunku molowym od 3:2 do 2:3.

5. Roztwory leukoindyga według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają 35-45% wag. leukoindyga.

6. Sposób wytwarzania roztworów leukoindyga zdefiniowanych w zastrz.1, drogą katalitycznego uwodorniania alkalicznych wodnych zawiesin indyga, znamienny tym, że prowadzi się uwodornianie, przy czym najpierw uwodornia się wodną zawiesinę indyga o stężeniu 20-30% wag. zawierającą 4-10% wag. mieszaniny co najmniej dwóch wodorotlenków metali alkalicznych, przy czym żaden z wodorotlenków metali alkalicznych nie jest obecny w ilości większej niż 70% molowych, z wytworzeniem leukoindyga, po czym ewentualnie dodaje się dodatkową ilość indyga do uzyskania wymaganej zawartości leukoindyga, oraz ewentualnie dodatkową ilość mieszaniny wodorotlenków metali alkalicznych i kontynuuje się uwodornianie, po czym otrzymany roztwór leukoindyga ewentualnie doprowadza się do wymaganej zawartości leukoindyga przez odparowanie.

7. Zastosowanie roztworów leukoindyga zdefiniowanych w zastrz. 1, do barwienia celulozowego materiału tekstylnego.