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Dokumentenidentifikation DE3626410A1 19.02.1987
Titel Verfahren zum Klotzfärben von Cellulose-Textilmaterialien
Anmelder CIBA-GEIGY AG, Basel, CH
Erfinder Töpfl, Rosemarie, Dornach, CH
Vertreter Zumstein, F., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Assmann, E., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Klingseisen, F., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 05.08.1986
DE-Aktenzeichen 3626410
Offenlegungstag 19.02.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.02.1987
IPC-Hauptklasse D06P 1/642
IPC-Nebenklasse D06P 3/62   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klotzfärben von Textilmaterialien, die ganz oder teilweise aus Cellulosefasern bestehen, mit substantiven Farbstoffen.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Cellulosematerialien mit wässerigen Färbeflotten klotzt, die ausser den Farbstoffen eine kationische faserreaktive Verbindung, welche das Reaktionsprodukt aus einer, vorzugsweise unsubstituierten Imidazolverbindung und einem Epihalogenhydrin ist, enthalten, und anschliessend die Fixierung der Farbstoffe nach der Kaltverweil-Methode durchführt.

Die erfindungsgemäß verwendeten kationischen Verbindungen stellen Imidazoliumsalze dar, welche an beiden Stickstoffatomen faserreaktive Gruppierungen aufweisen, die durch Addition des Epihalogenhydrins entstanden sind.

Sie sind bevorzugt solche der Formel

worin

X1 und X2, unabhängig voneinander, je die Gruppe
oder vorzugsweise
Hal ein Halogenatom, wie z. B. Brom oder vorzugsweise Chlor,

n 1 oder 2,

Q ein Anion einer starken anorganischen oder organischen Säure bedeuten und

der Imidazolring A unsubstituiert oder durch Methyl oder Ethyl substituiert ist.

Die Methyl- und Ethylreste können in 2-, 4- oder 5-Stellung sein.

Die faserreaktiven Gruppen X1 und X2 sind vorzugsweise identisch und sind in erster Linie

(Chlorhydringruppen).

Als Anionen Q kommen sowohl Anionen anorganischer Säuren, wie z. B. das Chlorid-, Bromid-, Fluorid-, Jodid-, Sulfat- oder Phosphat-Ion als auch organischer Säuren, z. B. aromatischer oder aliphatischer Sulfonsäuren, wie z. B. Benzolsulfonat-, p-Toluolsulfonat-, Chlorbenzolsulfonat-, Methan- oder Ethansulfonat-Ion, ferner die Anionen niederer Carbonsäuren, wie z. B. Acetat-, Propionat- oder Oxalation. Q ist vor allem das Chlorid-, Bromid- oder Sulfation.

Typische Vertreter der erfindungsgemäss zur Anwendung gelangenden Imidazoliumverbindungen sind

1,3-Bis-(3&min;-chlor-2&min;-hydroxypropyl)-imidazolium-chlorid,

1,3-Bis-(3&min;-chlor-2&min;-hydroxypropyl)-imidazolium-sulfat,

1,3-Bis-(3&min;-chlor-2&min;-hydroxypropyl)-2-methyl-imidazolium-sulfat,

1,3-Bis-(3&min;-chlor-2&min;-hydroxypropyl)-4-methyl-imidazolium-sulfat, oder

1,3-Bis-(3&min;-chlor-2&min;-hydroxypropyl)-2-ethyl-4-methyl-imidazolium- sulfat.

Die zwei erstgenannten Vertreter sind besonders bevorzugt.

Die Herstellung der Imidazoliumsalze erfolgt in an sich bekannter Weise. Vorzugsweise kann die Herstellung dadurch erfolgen, dass man 1 Mol einer entsprechenden Imidazolverbindung oder vorzugsweise deren Säuresalze z. B. mit Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure, mit 2 Mol eines Epihalogenhydrins, wie z. B. Epibromhydrin, β-Methylepichlorhydrin oder vorzugsweise Epichlorhydrin umsetzt.

Die Umsetzungsbedingungen für die Herstellung der Imidazoliumsalze sind so zu wählen, dass weder infolge zu hoher pH-Werte des Reaktionsmediums noch infolge zu hoher Temperatur ein vorzeitiger Austausch beweglicher Substituenten eintritt. Man arbeitet daher bevorzugt in verdünntem, wässerigem Medium unter möglichst schonender Temperatur und pH-Verhältnissen zweckmässig bei einer Temperatur von 30 bis 95°C und einem pH-Wert von 5 bis 8, vorzugsweise 5,5 bis 7, wobei zur Erzielung des erwünschten pH-Wertes eine Halogenwasserstoffsäure, wie z. B. Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure hinzugefügt werden kann.

Die Umsetzung der Imidazolverbindungen mit dem Epihalogenhydrin kann auch durch Erhitzen der Komponenten auf Temperaturen von 40 bis 95°C in einem organischen Lösungsmittel erfolgen.

Geeignete organische Lösungsmittel, die das Reaktionsmedium bilden, sind cycloaliphatische oder vorzugsweise aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Cyclohexan, Benzol, Toluol oder Xylol; Chlorkohlenwasserstoffe, wie z. B. Ethylenchlorid, Tetrachlorethylen oder Chlorbenzole, wie z. B. Chlorbenzol, Chlortoluol oder Dichlorbenzol; cyclische Ether, wie z. B. Dioxan oder Tetrahydrofuran; Dimethylsulfoxid oder Nitrile aliphatischer Monocarbonsäuren, wie z. B. Acetonitril, Propionitril oder Butyronitril. Auch Mischungen der genannten Lösungsmittel können verwendet werden.

Als Imidazolkomponente für die Herstellung der erfindungsgemäss verwendeten Imidazoliumsalze kommen z. B. Imidazol, 4-Methyl-imidazol, 4-Methyl-2-ethyl-imidazol, 4,5-Dimethyl-imidazol, 4-Ethyl- imidazol und die entsprechenden Säuresalze in Betracht.

2-Methylimidazol und vor allem Imidazol sind besonders bevorzugt.

Die Mengen, in denen das Imidazoliumsalz in den Färbeflotten eingesetzt wird, können in weiten Grenzen schwanken. So haben sich Mengen von 5 bis 100 g vorzugsweise 20 bis 50 g je Liter Färbeflotte als vorteilhaft erwiesen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für das Färben von Textilien, die aus Cellulose bestehen oder diese enthalten.

Als Cellulosefasermaterial kommt solches aus regenerierter oder insbesondere natürlicher Cellulose in Betracht, wie z. B. Zellwolle, Viskoseseide, Celluloseacetat, Hanf, Leinen, Jute oder vorzugsweise Baumwolle, sowie Fasermischungen z. B. solche aus Polyamid/Baumwolle oder insbesondere aus Polyester/Baumwolle, wobei der Polyesteranteil gegebenenfalls vor- oder nachgefärbt werden kann.

Das Textilgut kann in beliebiger Form vorliegen, wie z. B. als Garn, Garnstrang, Gewebe, Gewirke, Filz, vorzugsweise in Form von textilen Flächengebilden wie Gewebe oder Maschenware, die ganz oder teilweise aus nativer, regenerierter oder modifizierter Cellulose bestehen.

Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Farbstoffen handelt es sich um die üblicherweise zum Färben von Cellulose-Textilmaterialien verwendeten substantiven Farbstoffe.

Als Substantivfarbstoffe sind die üblichen Direktfarbstoffe geeignet, beispielsweise die in Colour Index, 3. Auflage (1971) Band 2 auf den Seiten 2005-2478 genannten "Direct Dyes".

Es handelt sich hierbei vorwiegend um solche Farbstoffe, die mindestens zwei saure salzbildende Gruppen, wie z. B. Carboxylgruppen, Phosphonsäuregruppen oder Sulfonsäuregruppen aufweisen. Vorzugsweise enthalten die Farbstoffe drei bis fünf Sulfonsäuregruppen. Zusätzlich zu den sauren Gruppen können die Farbstoffe weitere jedoch keine salzbildende, wasserlöslichmachende Gruppen, wie z. B. Carbonsäureamid-, Sulfonsäureamid-, Acylamino- oder Alkylsulfonylgruppen enthalten. Zweckmässigerweise beträgt die Löslichkeit der Farbstoffe in der Färbeflotte bei Raumtemperatur mehr als 5 g im Liter, vorzugsweise 10 bis 80 g/l. Als Grundkörper der Farbstoffe eignen sich besonders solche aus der Reihe Azo- (Mono- oder Polyazo), Anthrachinon- und Phthalocyaninfarbstoffe, wobei die Azo- und Phthalocyaninfarbstoffe sowohl metallfrei als auch metallhaltig sein können.

Die Menge der Farbstoffe richtet sich in der Regel nach der gewünschten Farbstärke und beträgt zweckmäßig 0,1 bis 100 g pro Liter Flotte, vorzugsweise 5 bis 60 g/l Flotte.

Ausser den kationischen Imidazoliumsalzen und den Farbstoffen enthalten die erfindungsgemäss verwendeten Flotten noch alkalisch reagierende Verbindungen, wie z. B. Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Natriumhydroxid, Dinatriumphosphat, Trinatriumphosphat, Borax, wässeriges Ammoniak oder Alkalispender, wie z. B. Natriumtricloracetat oder Natriumformiat. Die Einsatzmenge der Alkalien beträgt für Alkalimetallhydroxide vorzugsweise 5 bis 20 g/l Flotte und für Alkalimetallcarbonate vorzugsweise 10 bis 30 g/l Flotte.

Der pH-Wert der Färbeflotten beträgt somit in der Regel 8 bis 13,5, vorzugsweise 9 bis 13.

Gewünschtenfalls können die Flotten auch Harnstoff, Glycerin, Natriumformiat, Elektrolyte, wie z. B. Natriumchlorid oder Natriumsulfat, alkalibeständige Netzmittel, Homopolymerisate oder Mischpolymerisate des Acrylamids oder Methacrylamids oder Pfropfpolymerisate, wie sie in EP-A-1 11 454 beschrieben sind, sowie auch Verdickungsmittel, wie z. B. Alginate, Stärkeether oder Johannisbrotkernmehlether enthalten.

Die Klotzstufe erfolgt auf einem Foulard und kann bei 20 bis 70°C vorzugsweise jedoch bei Raumtemperatur, vorgenommen werden, wobei der Abquetscheffekt zweckmäßig 60 bis 120 Gew.% beträgt.

Die Fixierstufe erfolgt durch Lagerung der geklotzten und vorzugsweise aufgerollten Ware in der Regel bei Raumtemperatur (15 bis 30°C), zweckmässigerweise während 3 bis 24 Stunden.

Gegebenenfalls kann auch bei leicht erhöhter Temperatur (30 bis 80°C) gelagert werden.

Man erhält nach dem erfindungsgemässen Verfahren gleichmässige und farbkräftige Ausfärbungen, die sich gegenüber bekannten Verfahren durch eine verbesserte Farbausbeute auszeichnen. Insbesondere werden Färbungen auf Cellulosefasermaterial mit Substantivfarbstoffen erzeugt, welche eine erhebliche Verbesserung der Nassechtheiten zeigen.

In den folgenden Herstellungsvorschriften und Beispielen beziehen sich die Prozentansätze, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht. Die Mengen beziehen sich bei den Farbstoffen auf handelsübliche, d. h. coupierte Ware und bei den Hilfsmitteln auf Reinsubstanz. Die fünfstelligen Colour-Index Nummern (C. I.) beziehen sich auf die 3. Auflage des Colour-Index.

Herstellungsvorschrift

13,6 g Imidazol werden in 166,4 g Wasser und 5,1 g Schwefelsäure (96%) gelöst. Man erwärmt die Lösung auf 60°C und lässt auf diese Lösung 37 g Epichlorhydrin im Verlaufe von 30 Minuten zutropfen, wobei die Temperatur auf 74°C steigt. Nach beendetem Zutropfen wird das Reaktionsgemisch 4 Stunden bei 90°C gerührt. Die erhaltene Lösung wird zur Trockene eingedampft. Man erhält 55,5 g 1,3-Bis-(3&min;- chlor-2&min;-hydroxypropyl)-imidazoliumsulfat.

Beispiel:

Ein Baumwolltricot, gebleicht und mercerisiert, wird auf einem Foulard mit einer Flotte, welche im Liter

20 g des Farbstoffes Direct Orange 34 C. I. 40215

100 g Harnstoff

40 g 1,3-Bis-(3&min;-chlor-2&min;-hydroxypropyl)-imidazoliumsulfat und

35 g Natriumhydroxidlösung (30%)

enthält, imprägniert. Die Flottenaufnahme beträgt 100%. Hiernach wird das Gewebe aufgerollt und luftdicht verpackt 20 Stunden bei Raumtemperatur unter ständigem Drehen gelagert. Anschliessend wird die Ware kalt und heiss gespült. Man erhält eine farbstarke und gleichmässig orange Färbung mit ausgezeichneten Echtheiten.

Gegenüber eine Färbung ohne den Zusatz des Imidazoliumsalzes zeichnet sich die gemäss dem Beispiel erhaltene Färbung durch eine 50%ige Verbesserung der Farbtiefe aus.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Färben von Textilmaterialien, die ganz oder teilweise aus Cellulosefasern bestehen, mit substantiven Farbstoffen dadurch gekennzeichnet, dass man die Cellulosematerialien mit einer wässerigen Färbeflotte, die ausser dem Farbstoff eine kationische Verbindung, welche das Reaktionsprodukt aus einer Imidazolverbindung und einem Epihalogenhydrin ist, enthält, klotzt und anschliessend die Fixierung der Farbstoffe nach der Kalt-Verweil-Methode durchführt.
  2. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Färbung mit Farbstoffen durchführt, deren Löslichkeit in der Klotzflotte bei Raumtemperatur mehr als 5 g im Liter beträgt.
  3. 3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Färben aus alkalischem Medium erfolgt.
  4. 4. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kationische Verbindung ein Imidazoliumsalz der Formel
    ist, worin

    X1 und X2, unabhängig voneinander, je die Gruppe
    Hal ein Halogenatom

    n 1 oder 2

    Q ein Anion einer starken anorganischen oder organischen Säure bedeuten und

    der Imidazolring A unsubstituiert oder durch Methyl oder Ethyl substituiert ist.
  5. 5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel der Ring A unsubstituiert ist.
  6. 6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel X1 und X2 identisch sind.
  7. 7. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel X1 und X2 die Chlorhydringruppe
    darstellen.
  8. 8. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kationische Verbindung

    1,3-Bis-(3&min;-chlor-2&min;-hydroxypropyl)-imidazolium-chlorid oder 1,3-Bis-(3&min;-chlor-2&min;-hydroxypropyl)-imidazolium-sulfat ist.
  9. 9. Wässerige Flotte zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen substantiven Farbstoff und eine kationische Verbindung, welche das Reaktionsprodukt aus einer Imidazolverbindung und einem Epihalogenhydrin ist, enthält.
  10. 10. Das gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 gefärbte Cellulosefasermaterial.






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