DE19805859A1 - Wäßrige Alkaliformulierung und deren Verwendung in Verfahren zum Färben von cellulosischen Textilien - Google Patents

Description

Cellulosische Textilmaterialien werden nach sogenannten Druck-, Auszieh- und Klotzverfahren gefärbt. Besondere Bedeutung hat hierbei das Färben unter Anwendung von faserreaktiven Farbstoffen, die während des Färbeprozesses mit der Faser eine kovalente Bindung einzugehen vermögen, da sich die mit ihnen erhältlichen Färbungen vor allem durch gute Naßechtheiten auszeichnen, was bei der Anwendung von nicht-faserreaktiven Farbstoffen nicht oder nur schwer erreicht werden kann. Die kovalente Bindung zwischen den faserreaktiven Farbstoffen und der Faser kann im allgemeinen aber nur eingegangen werden, wenn der Färbeprozeß unter alkalischen Bedingungen durchgeführt wird. Als alkalisch bindende Mittel werden Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallhydrogencarbonate und Alkalimetallhydroxide oder Mischungen davon und in der Klotzfärberei zudem Alkalimetallsilikate, gegebenenfalls zusammen mit einem Alkalimetallhydroxid oder -carbonat, eingesetzt, wobei unter Alkalimetall neben Natrium und Kalium auch Lithium verstanden wird. Vor allem Gemische von Alkalimetallcarbonaten und Alkalimetallhydroxiden zeigen einen hohen Wirkungsgrad und werden bevorzugt verwendet, wobei das Alkalisystem jeweils auf die spezifische faserreaktive Gruppierung des Farbstoffes und den speziellen Färbeprozeß abgestimmt ist.

Der Einsatz eines Färbeverfahrens nach einer Ultrakurzflottenmethode, wie beispielsweise dem Klotzverfahren, bei welchem die Behandlungsflotte auf eine textile Warenbahn aufgebracht und auf der Warenbahn überschüssige Flotte anschließend abgequetscht wird, kann in einstufiger und in zweistufiger Weise durchgeführt werden. Die zweistufigen Verfahrensweisen, bei welchem man zunächst das textile Material mit einer Farbstofflösung mit einer bestimmten Flottenaufnahme imprägniert, die so imprägnierte Ware sodann trocknet und anschließend in einem weiteren Imprägnierungsschritt mit einer alkalischen, elektrolytsalzhaltigen Flotte überklotzt, hat den Nachteil des hohen maschinellen Einsatzes und der Verwendung von Elektrolytsalzen in der zweiten Verfahrensstufe. Demgegenüber wird in einem einstufigen Verfahren die komplette Behandlungsflotte, die sowohl den faserreaktiven Farbstoff als auch das alkalisch bindende Mittel sowie gegebenenfalls weitere Hilfsmittel enthält, in einem Arbeitsgang auf das Textilmaterial aufgebracht, woraufhin der Fixierprozeß des Farbstoffes auf dem Textilmaterial erfolgt.

Eine dieser einstufigen Verfahrensweisen ist das sog. Klotz-Kaltverweil- Verfahren, das vornehmlich für Farbstoffe eingesetzt wird, die eine faserreaktive Gruppe der Vinylsulfonreihe, wie die β-Sulfatoethylsulfonyl-Gruppe, enthalten. In diesem Falle werden als alkalisch bindende Agenzien oft Alkalimetallsilikate in Form von Wasserglas (Na₂O : SiO₂ im Verhältnis von 1 : 2 bis 1 : 3,5) eingesetzt, wobei in Abhängigkeit von der zu erzielenden Farbtiefe der Färbeflotte zwischen 60 und 130 g Wasserglas von 38° Bé und 6 bis 40 ml etwa 32 gew.-%iger wäßriger Natronlauge pro Liter zugesetzt werden. Wasserglas hat hier den Vorteil, daß es eine pH-Wert-puffernde Wirkung besitzt und die Stabilität von Klotzflotten von Reaktivfarbstoffen erhöht. Positiv wirkt sich zudem bei der Anwendung von Wasserglas im Klotzverfahren aus, daß auch die Kanten der zu färbenden Warenbahn gleiche Farbtiefe und -nuance aufweisen, da Wasserglas einen Schutzfilm gegenüber dem Kohlendioxid der Umluft bildet. Doch bietet die Verwendung von Wasserglas nicht nur Vorteile. Nachteilig ist zum Beispiel, daß Wasserglas stark zur Kristallisation und somit zum Verschmutzen von Maschinen neigt, daß eine Neutralisation der Ware vor dem Waschprozeß nicht möglich ist und daß die Verwendung von Dampf zur Fixierung der Farbstoffe nicht uneingeschränkt möglich ist; des weiteren können unschöne Griffeffekte auftreten.

In der Literatur wurden bereits Versuche beschrieben, um solche Nachteile zu beheben. So wird beispielsweise gemäß der U.S.-Patentschrift Nr. 4 555 348 ein wäßriges Puffersystem mit einem pH-Wert zwischen 11 und 13, das verschiedene Phosphatsalze enthält, Färbeflotten zugesetzt. In Färbebädern für Ausziehverfahren ist solch ein wäßriges Puffersystem ohne Zweifel geeignet, nicht jedoch in der Anwendung beim Färben gemäß Klotzverfahren. Das Puffersystem hat zudem den Nachteil, daß die Phosphatsalze in Kläranlagen Umweltprobleme schaffen.

Soweit aus der Technik das Färben nach dem sog. Klotz-Kaltverweil-Verfahren beschrieben wird, so wird der Färbeflotte (Klotzflotte) im allgemeinen eine bestimmte, mit der in der Klotzflotte enthaltenen Farbstoffmenge abgestimmte Menge an Natronlauge sowie etwa 30 g/l Elektrolytsalz, wie Natriumchlorid und Natriumsulfat, zugesetzt. Hierbei ist jedoch in der Regel die Klotzflottenstabilität unbefriedigend, wodurch sich Ausbeuteverluste in der Farbstärke der Färbungen ergeben.

Es bestand deshalb die Aufgabe, beim Färben nach Ultrakurzflottenverfahren, beispielsweise nach Klotzverfahren, wie insbesondere dem Klotz-Kaltverweil- Verfahren, eine wäßrige alkalihaltige Formulierung zu finden, die der Färbeflotte zugesetzt werden kann, mit der die erwähnten Nachteile nicht verursacht werden.

Es wurde nun gefunden, daß, insbesondere als Ersatz für Wasserglas in Ultrakurzflottenverfahren, wie Klotzverfahren, eine wäßrige Lösung aus einem Alkalimetallhydroxid und einem Alkalimetallchlorid, wobei in dem einen Fall das Alkalimetali Kalium und in dem anderen Fall das Alkalimetall Natrium ist, im molaren Verhältnis von 1 : 1,55 bis 1 : 1,2, bevorzugt 1 : 1,4 bis 1 : 1,25, in überraschender Weise die gewünschte vorteilhafte Wirkung aufweist, wobei die erfindungsgemäße alkalische Formulierung in ihrer Anwendung insbesondere auch den Vorteil hat, dosierbar zu sein. Bevorzugt ist das Alkalimetallhydroxid in der erfindungsgemäßen Formulierung in einer Menge von 90 bis 50 g und das Alkalimetallchlorid in einer Menge von 204 bis 88 g im Liter enthalten.

Die Erfindung betrifft somit diese Lösung als auch deren Anwendung in wäßrigen, faserreaktive Farbstoffe enthaltenden Ultrakurzflotten, wie Klotzflotten. Die erfindungsgemäße Alkaliformulierung aus Kaliumchlorid/Natriumhydroxid oder Natriumchlorid/Kaliumhydroxid, die gegebenenfalls übliche Färbehilfsmittel enthält, wie ein anionisches Netzmittel, besitzt eine puffernde Wirkung in dem pH-Bereich zwischen 12 und 13, abhängig von dem Verhältnis Alkalimetallchlorid/Alkalimetallhydroxid in der Formulierung. Die erfindungsgemäße Anwendung/Verwendung der erfindungsgemäßen Alkaliformulierung erfolgt in der Weise, daß man eine wäßrige Lösung eines oder mehrerer faserreaktiver Farbstoffe, die gegebenenfalls übliche Färbehilfsmittel enthält, mit der erfindungsgemäßen Alkaliformulierung vermischt (wobei man in der Regel 100 Liter einer wäßrigen Farbstofflösung mit etwa 10 bis 14 000 g Farbstoff mit 6 bis 14 Liter der erfindungsgemäßen Alkaliformulierung versetzt) und mit der so erhaltenen alkalischen Färbeflotte in üblicher Weise ein cellulosisches Textilmaterial imprägniert, beispielsweise durch Aufsprühen oder Klotzen, und den oder die Farbstoffe unter für faserreaktive Farbstoffe üblichen Verfahrensbedingungen fixiert.

Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zum Färben von cellulosischem Textilmaterial, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine wäßrige Farbstofflösung, die im Liter beispielsweise etwa 0,1 bis 140 g eines oder mehrerer faserreaktiver Farbstoffe und gegebenenfalls übliche Färbehilfsmittel enthält, mit der erfindungsgemäßen Alkaliformulierung, beispielsweise mit 60 bis 140 ml, bezogen auf 1 Liter der Farbstofflösung, vermischt, die so erhaltene alkalische Färbeflotte auf das cellulosische Textilmaterial in einer Menge von 60 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Ware, aufbringt, beispielsweise durch Aufsprühen oder Klotzen, bevorzugt mittels eines üblichen Klotzverfahrens, und den oder die Farbstoffe unter für faserreaktive Farbstoffe üblichen Verfahrensbedingungen fixiert.

Solche in der Technik geläufigen, mit einem Imprägniervorgang (Klotzvorgang) verbundene Färbeverfahren zum Aufbringen von faserreaktiven Farbstoffen und deren Fixierung auf cellulosischen Textilmaterial sind beispielsweise die Klotz- Kaltverweil-Verfahren, Pad-Dry-Pad-Steam-Verfahren, Pad/Air-Steam-Verfahren und das Thermosol/Pad-Steam-Verfahren. Die hierbei erhältlichen Färbungen zeichnen sich durch eine bessere Auswaschbarkeit, Neutralisationsmöglichkeit (die bei Verwendung von Wasserglas durch Behandlung in einem säurehaltigen Bad ohne SiO₂-Bildung nicht möglich ist) und einen besseren Griff aus.

Die durch Vermischen der erfindungsgemäßen Alkaliformulierung mit einer wäßrigen Lösung von faserreaktiven Farbstoffen erhältliche alkalische Färbeflotte zeigt eine hohe Klotzflottenstabilität und kann in allen Ultrakurzflottenverfahren, wie Klotzverfahren, in denen üblicherweise bisher Alkalimetallsilikate (Wasserglas) als Alkalispender und/oder pH-Wert-puffernde Agenzien eingesetzt werden, verwendet werden und diese ersetzen.

Unter cellulosischen Textilmaterialien werden alle zu textilen Gebilden, insbesondere Geweben und Gewirken, verarbeiteten Fasermaterialien verstanden, die cellulosische Fasern enthalten oder daraus bestehen, wie beispielsweise Baumwolle, Jute und Leinen, des weiteren auch solche Materialien aus cellulosischen natürlichen Fasermaterialien, die modifiziert wurden, wie beispielsweise Regeneratcellulose, wie Viskoseseide, und mit aminogruppenhaltigen Verbindungen modifizierte Cellulosefasern, wie sie beispielsweise aus den U.S.-Patentschriften Nrs. 5 507 840, 5 565 007 und 5 529 585, aus der Europäischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 0 615 311 und aus der Deutschen Offenlegungsschrift 19 519 023 bekannt sind.

Faserreaktive Farbstoffe sind allseits und zahlreich bekannt und in der Literatur beschrieben. Als faserreaktive Farbstoffe sind insbesondere solche hervorzuheben, die als faserreaktiven Rest einen Rest der Vinylsulfonreihe besitzen, wie beispielsweise die Vinylsulfonylgruppe oder eine Ethylsulfonylgruppe, die in β-Stellung durch einen im alkalischen Medium eliminierbaren Substituenten substituiert ist, wie die β-Sulfatoethylsulfonyl-, β-Acetoxyethylsulfonyl-, β-Chlorethylsulfonyl- oder β-Thiosulfatoethylsulfonyl- Gruppe, des weiteren faserreaktive Reste aus der Chlortriazinyl-, Fluortriazinyl-, Fluorpyrimidinyl- und Chlor-fluor-pyrimidinyl-Reihe sowie Farbstoffe mit Kombinationen solcher faserreaktiven Gruppen.

Die nachstehenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Teile sind Gewichtsteile, Prozentangaben sind Gewichtsprozente, sofern nicht anders vermerkt. Gewichtsteile beziehen sich zu Volumenteilen wie Kilogramm zu Liter.

Beispiel 1

10 Teile eines gebleichten Baumwollgewebes werden bei 20°C mit einer Flottenaufnahme von 60%, bezogen auf das Gewicht der Ware, mit einer wäßrigen Lösung geklotzt, die in 1000 Vol.-Teilen 10 Teile des Farbstoffes mit einem Elektrolytsalzgehalt von etwa 50% der nachstehend angegebenen Formel (A), 10 Teile des Farbstoffes mit einem Elektrolytsalzgehalt von etwa 50% der nachstehend angegebenen Formel (B), 10 Teile des Farbstoffes mit einem Elektrolytsalzgehalt von etwa 50% der nachstehend angegebenen Formel (C), 0,7 Teile Natriumhydroxid und 13,75 Teile Kaliumchlorid enthält (die Färbeflotte wird durch Zugabe von 80 Teilen einer erfindungsgemäßen Alkaliformulierung, welche in 1000 Teilen etwa 71,5 Teile Natriumhydroxid und etwa 170 Teile Kaliumchlorid enthält, zu einer wäßrigen Lösung der genannten Farbstoffe, die sodann auf 1000 Teile mit Wasser aufgefüllt wird, erhalten).

Das so mit der Färbeflotte imprägnierte Gewebe wird abgetafelt oder auf eine Docke gewickelt und sodann zwölf Stunden bei 20°C verweilen lassen. Anschließend wird es einem für faserreaktive Farbstoffe üblichen Waschprozeß zugeführt.

Man erhält eine braune Färbung, die gegenüber einer nach einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik unter Anwendung von Wasserglas und Natriumcarbonat erhaltenen Färbung die gleiche Farbtiefe und ein gleich gutes Echtheitsniveau aufweist und bei der die Kanten des Gewebes durchgehend gefärbt sind.

Beispiel 2

Man verfährt gemäß der Verfahrensweise des Beispieles 1, verwendet jedoch eine wäßrige Färbeflotte, die in 1000 Vol.-Teilen 16 Teile des Farbstoffes mit einem Elektrolytsalzgehalt von etwa 50% der nachstehend angegebenen Formel (D), 12,6 Teile des Farbstoffes mit einem Elektrolytsalzgehalt von etwa 50% der nachstehend angegebenen Formel (E), 13,3 Teile des Farbstoffes mit einem Elektrolytsalzgehalt von etwa 50% der Formel (B) und 58,5 Teile des Farbstoffes mit einem Elektrolytsalzgehalt von etwa 50% der Formel (C) sowie 20,65 Teile Kaliumchlorid und 8,55 Teile Natriumhydroxid (entsprechend etwa 120 Teilen der in Beispiel 1 erwähnten erfindungsgemäßen, zur Farbstofflösung zugesetzten Alkaliformulierung) enthält.

Es wird eine tiefgraue Färbung erhalten, die gegenüber einem nach im Stand der Technik üblichen Standardverfahren, bei denen die Färbeflotte Wasserglas, Natriumcarbonat und Harnstoff enthält, erhaltenen Färbung einen gleich tiefen Farbton sowie ein gleich gutes Echtheitsniveau aufweist.

Beispiel 3

Ein mercerisiertes Baumwollgewebe mit einem Gewicht von etwa 120 g/m² wird in einem Foulard mit einer wäßrigen Färbeflotte, die in 1000 Vol.-Teilen 50 Teile des Farbstoffes mit einem Elektrolytsalzgehalt von etwa 50% der Formel (A), 6,4 Teile Natriumhydroxid und 15,5 Teile Kaliumchlorid sowie ein übliches anionisches Netzmittel enthält (bspw. erhältlich durch Vermischen der wäßrigen Lösung des Farbstoffes (A) mit 90 Teilen der erfindungsgemäßen Alkaliformulierung von Beispiel 1 und Zugabe eines anionischen Netzmittels), mit einer Flottenaufnahme von 80%, bezogen auf das Gewicht der Ware, bei 20°C geklotzt. Das geklotzte Gewebe wird sodann in ein Fixieraggregat, in dem eine Temperatur von 120°C und eine Luftfeuchtigkeit von 25% besteht, mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min eingefahren und darin während 2,5 Minuten bei einer Naßtemperatur von 70°C gehalten, wobei der Farbstoff auf dem Gewebe fixiert. Das das Fixieraggregat verlassende gefärbte Material besitzt noch eine Restfeuchte von 15% und wird anschließend einem kontinuierlichen, für Reaktivfarbstoffe üblichen Auswaschprozeß unterzogen und fertiggestellt.

Die Färbung zeichnet sich durch ein sehr gleichmäßiges Warenbild und eine glatte Oberfläche aus. Der Farbton ist um 5% tiefer als eine Färbung, die nach einem herkömmlichen Pad-Dry-Pad Steam-Verfahren unter Anwendung eines Farbstoffklotzes, Trockners und eines Chemikalienklotzes mit 900 ml/l Wasserglas und 100 ml/l Natronlauge von 38° Bé als alkalispendendes Mittel hergestellt wird.

Beispiel 4

In einem Foulard wird bei einer Flottenaufnahme von 90%, bezogen auf das Gewicht der Ware, ein Gewebe aus Viskosefasern mit einem Gewicht von etwa 100 g/m² mit einer wäßrigen Färbeflotte, die in 1000 Vol.-Teilen 50 Teile des Farbstoffes mit einem Elektrolytsalzgehalt von etwa 50% der Formel (F)

6,4 Teile Natriumhydroxid, 15,5 Teile Kaliumchlorid und 2 Teile eines handelsüblichen anionischen Netzmittels enthält (erhältlich analog Beispiel 3), bei 20°C imprägniert. Das so geklotzte Gewebe wird abgetafelt oder auf eine Docke gewickelt und 12 Stunden bei 20°C zur Fixierung des Farbstoffes auf dem Fasermaterial verweilen lassen. Anschließend wird die gefärbte Ware in üblicher Weise gespült, gewaschen und fertiggestellt. Man erhält eine rote, farbstarke Färbung, die dieselbe Farbtiefe aufweist wie eine Färbung, die nach dem Pad- Steam-Verfahren hergestellt wurde.

Claims (6)

1. Wäßrige Alkaliformulierung, enthaltend ein Alkalimetallhydroxid und ein Alkalimetallchlorid, wobei in dem einen Fall das Alkalimetall Kalium und in dem anderen Fall das Alkalimetall Natrium ist, im molaren Verhältnis von 1 : 1,55 bis 1 : 1,2.

2. Alkaliformulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallhydroxid und das Alkalimetallchlorid im molaren Verhältnis von 1 : 1,4 bis 1 : 1,25 vorliegen.

3. Alkaliformulierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 90 bis 50 g Alkalimetallhydroxid und 204 bis 88 g Alkalimetallchlorid im Liter enthalten sind.

4. Verwendung einer wäßrigen Alkaliformulierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Alkaliformulierung mit einer wäßrigen Lösung eines oder mehrerer faserreaktiver Farbstoffe vermischt und mit der so erhaltenen alkalischen Färbeflotte in üblicher Weise ein cellulosisches Textilmaterial imprägniert und den oder die Farbstoffe unter den für faserreaktive Farbstoffe üblichen Verfahrensbedingungen fixiert.

5. Verfahren zum Färben von cellulosischen Textilmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Alkaliformulierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer wäßrigen Lösung eines oder mehrerer faserreaktiver Farbstoffe vermischt und das cellulosische Textilmaterial mit der so erhaltenen alkalischen Färbeflotte imprägniert und den oder die Farbstoffe unter den für faserreaktive Farbstoffe üblichen Färbebedingungen fixiert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensbedingungen denen des Klotz-Kaltverweil-, Pad-Dry-Pad-Steam-, Pad/Air-Steam- oder Thermosol/Pad-Steam-Verfahrens entsprechen.