Verfahren zum Färben von Polyamidfasern

Abstract

 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Färben von Fasermaterialien aus natürlichen oder synthetischen Polyamiden worin ais Egalisiermittel ein alkoxyliertes und quartenisiertes ungesättigtes Fettsäureamin, vorzugsweise ein Oleylamin, verwendet wird. Die vorliegende Verbindung führt zu sehr gleichmässigen Färbungen und ist bereits in kleinen Konzentrationen sehr wirksam

Beschreibung

[0001] Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Färben von natürlichen und synthetischen Polyamiden oder polyamidhaltigen Materialien mit Hilfe eines Egalisiermittels, was zu gleichmässigen Färbungen führt.

[0002] Egalisierhilfsmittel sind in der Regel grenzflächenaktive Textilfärbereihilfsmittel, welche die Aufgabe haben, die zu färbende Faser/Fasermischung gut zu netzen, das Durchfärben der Fasern zu fördern und zu rasches Aufziehen der Farbstoffe, das zur Inegalität (Fleckigkeit) führen kann, beim Färbeprozess zu verhindern. Als Egalisierhilfsmittel kommen u.a. Oleylsulfonate, Fettalkoholsulfonate, Fettsäurekondensationsprodukte, Alkyl- und Alkylarylpolyglykolether und allgemein grenzflächenaktive Stoffe in Frage.

[0003] Inegalitäten werden verursacht durch:

• Hohe und unterschiedliche Affinität des Farbstoffes auf der Faser
• Hohe und unterschiedliche Affinität der Faser für den Farbstoff
• Ungleichmässige Verteilung der Farbstofflösung auf dem Gewebe bzw. der Faser
• Temperaturunterschiede auf dem Gewebe bzw. der Faser

[0004] Ungenügende Egalität kann durch geeignete Färbetechniken (u.a. Verbesserung der Diffusion der Lösung innerhalb des Gewebes, pH-Kontrolle) und durch Egalisierhilfsmittel verhindert werden.

[0005] Egalisierhilfsmittel reduzieren hauptsächlich die Färbegeschwindigkeit, erhöhen die Migrationsgeschwindigkeit des Farbstoffes innerhalb des Gewebes und verbessern die Kompatibilität der Farbstoffe.

[0006] Egalisiermittel können auch andere Auswirkungen haben, die keinen direkten Einfluss auf die Farbstoff-Faser-Wechselwirkungen haben, aber trotzdem einen positiven Effekt auf die Färbung ausüben. Diese beinhalten die Verbesserung der Löslichkeit oder die Dispersionsstabilität des Farbstoffes.

[0007] Egalisierhilfsmittel können mehrere der obengenannten Effekte gleichzeitig ausüben. Egalisierhilfsmittel können in zwei Gruppen eingeteilt werden, in solche die eine Affinität zur Faser haben oder die eine Affinität gegenüber dem Farbstoff besitzen.

[0008] Egalisierhilfsmittel die eine Affinität gegenüber den Farbstoffen haben, formen eine Additionsverbindung mit dem Farbstoff, dessen Stabilität konzentrationsabhängig ist und normalerweise mit steigender Temperatur sinkt.

[0009] Daher wird das Farbstoff-Verteilungs-Gleichgewicht zwischen dem Farbstoff in Lösung und dem Farbstoff in der Faser zum Farbstoff in Lösung verschoben. Die erhöhte Farbstoffkonzentration in der Farbstofflösung erlaubt es, Bereiche des Gewebes, die unterschiedlich egal gefärbt wurden, durch die Farbstoffinigration zu egalisieren.

[0010] Wirksame Egalisierhilfsmittel haben eine Affinität gegenüber dem Farbstoff, die genügend ist, um die Absorptionsgeschwindigkeit zu reduzieren oder die Migrationsgeschwindigkeit zu beschleunigen. Auch Unterschiede im Absorptionsverhalten von unterschiedlichen Farbstoffen kann egalisiert werden, so dass die Farbstoffe in einem Farbstoffgemisch gleichmässig aufziehen.

[0011] Hilfsmittel mit einer Affinität für Farbstoffe können auch verwendet werden, um bereits gefärbte Materialien zu egalisieren. Hilfsmittel mit einer Affinität gegenüber Fasern werden auf die Faser aufgezogen in Konkurrenz zum Farbstoff. Diese Konkurrenzreaktion reduziert die Absorptionsgeschwindigkeit und fördert die Migrationsgeschwindigkeit.

[0012] Wichtige farbstoffaffine Egalisierhilfsmitteltypen für Polyamide sind nicht-ionische Tenside, kationische Verbindungen oder ethoxylierte Verbindungen.
Wichtige faseraffine Egalisierhilfsmitteltypen für Polyamide sind kationische Verbindungen.

[0013] Als Egalisiermittel für Polyamide werden häufig ethoxylierte Aminverbindungen, teils quarternisiert, eingesetzt, wie beispielsweise in EP-A-135 198, EP-A-305 858 oder EP-A-593 392 offenbart.

[0014] Trotzdem besteht weiterhin ein Bedarf an noch effektiveren Egalisiermitteln.

[0015] Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass ganz spezielle quartemisierte und ethoxylierte Aminverbindungen auf Basis ungesättigter Fettsäuren sich hervorragend als Egalisiermittel für Polyamide eignen.

[0016] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zum Färben von Fasermaterialien aus natürlichen oder synthetischen Polyamiden, wobei als Egalisiermittel eine oder mehrere Verbindungen der Formel (I) als Aktivsubstanz verwendet wird,

worin

R

ein einfach oder doppelt ungesättiger Alkenylrest mit 12 bis 24 C-Atomen ist,

X^-

ein Anion darstellt, und

(n+m)

einen durchschnittlichen Wert von 14 bis 29 aufweist.

[0017] Vorteilhaft ist das obige Verfahren wenn

R

einen Rest darstellt, der sich von Ölsäure, Linolsäure oder Linolensäure ableitet,

X^-

Chlorid, Bromid, Iodid, Methosulfat, Sulfat, Phosphat oder Acetat ist, und

(n+m)

einen durchschnittlichen Wert von 17 bis 19 aufweist.

[0018] Vorzugsweise handelt es sich bei der Aktivsubstanz um eine Verbindung der Formel (II),

worin

(n+m)

einen durchschnittlichen Wert von 17 bis 19 aufweist.

[0019] Vorteilhafterweise wird die Aktivsubstanz als wässrige Lösung eingesetzt, wobei die Konzentration der Aktivsubstanz 15 bis 35 Gew.- % beträgt.

[0020] Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der wässrigen Lösung die Konzentration der Aktivsubstanz 25 bis 35 Gew.- % beträgt und wenn als weitere Additive 0,1 bis 5 Gew.-% an schaumdämpfenden Substanzen enthalten sind.

[0021] Die Färbung erfolgt meist bei einem pH von 2 bis 9, vorzugsweise von 3 bis 8, insbesondere von 4 bis 7.

[0022] Weiterhin ist es vorteilhaft, dass man diskontinuierlich bei einem Flottenverhältnis von 1:3 bis 1:50, vorzugsweise von 1:5 bis 1:20 färbt, und bei kontinuierlicher Arbeitsweise bei einem Flottenverhältnis von 1:5 bis 1:500, vorzugsweise von 1:20 bis 1:300.

[0023] X^- steht für ein übliches anorganisches oder organisches Anion wie Halogenide (Chlorid, Bromid, Iodid), Sulfat, Sulfonat, Methosulfat, Ethylsulfat, Hydroxid, Phosphat, Phosphonat oder Acetat. Bevorzugt ist Chlorid.

[0024] Die vorliegende Aktivsubstanz ist bekannt (CAS-Nr. 747377-35-1 und 133189-76-1) und lässt sich auf einfache Art und Weise durch Alkoxylierung des entsprechenden Fettamins herstellen. Die Alkoxylierung könnte auch mit Propylenoxid statt mit Ethylenoxid oder Ethylenoxid und Propylenoxid, statistisch oder als Block alkoxyliert, erfolgen, jedoch zeigen ausschliesslich ethoxylierte Amine bessere Ergebnisse. Ausserdem könnte das erhaltene Alkoxylat noch vollständig oder teilweise sulfoniert oder sulfatiert werden, allerdings zeigen auch hier die nicht-sulfonierten bzw. nicht-sulfatierten Spezies eine bessere Wirksamkeit. Die Aktivsubstanz enthält im allgemeinen 15 bis 30 Ethylenoxideinheiten (EO), vorzugsweise 17 bis 19 EO. Besonders bevorzugt als Aktivsubstanz ist ein Oleylamin mit 17 bis 19 EO, das mit 1 EO quarternisiert wurde und als Gegenion Chlorid enthält.

[0025] Neben den erwähnten schaumdämpfenden Substanzen können noch weitere Additive wie Biozide, gegebenenfalls Dispergierhilfsmittel oder Netzmittel, wie z.B. sulfonierte oder sulfatierte Alkyl-, Alkenyl- oder Arylpolyglykolether, sulfonierte oder sulfatierte Alkyl-, Alkenyl- oder Arylaminpolyglykolether, und gegebenenfalls Entschäumer auf Basis Silikonöl oder Mineralöl verwendet werden. Als schaumdämpfende Substanz wird vorzugsweise 2-Ethylhexylisononansäureamid und als Netzkomponente mit zusätzlich schaumdämpfender Wirkung ein C_12-15-Alkohol mit 8 Ethylenoxid- und 4 Propylenoxideinheiten eingesetzt.

[0026] Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung in nicht einschränkender Art und Weise näher erläutern. Soweit nicht anders angegeben, bedeuten "Teile" oder "%" Gewichtsteile oder Gewichts-%.

Testmethoden

[0027] Nachfolgend werden einige Testmethoden beschrieben, die dem Fachmann auf diesem Gebiet wohlbekannt sind.

Ross-Miles Schaumtest

[0028] Hierbei wird das Schaumvolumen gemessen, nachdem eine bestimmte Flüssigkeitsmenge aus einer bestimmten Höhe gegossen wurde, und zwar das sofort gebildete Schaumvolumen als auch das Volumen nach einer Minute Wartezeit.

[0029] Dabei wird ein 1000 ml Messzylinder mit einem Innendurchmesser von 60 mm und einer inneren Höhe von 430 mm verwendet. Die Testflüssigkeit wird aus einem 2 1 Scheidetrichter durch eine Kapillare von 70 mm Länge und einem Innendurchmesser von 2 mm aus einer Höhe von 600 mm, gemessen vom Ausgang der Kapillare über dem Boden des Messzylinders, ausfliessen gelassen.

[0030] 500 ml der zu prüfenden Lösung werden in den Scheidetrichter eingefüllt und mit der durch die Kapillare bedingten Ausflussgeschwindigkeit von ca. 0,171/min in den Messzylinder auslaufen gelassen. Sobald die gesamte Lösung ausgelaufen ist, wird eine Stoppuhr in Gang gesetzt und das gesamte Volumen (Schaum- und Lösungsvolumen) an der Zylinderteilung abgelesen. Nach einer Minute wird die Ablesung wiederholt.

[0031] Für die Prüfung des alkalischen Schaumverhaltens wird eine Tensidkonzentration von 2 g/l in 2° Be-NaOH Lösung in demineralisiertem Wasser verwendet, wobei 2° Be-NaOH = 12 g/l NaOH fest oder 30 ml/l NaOH 36°Bé bedeutet. Die Testtemperatur beträgt 20 bis 25°C.

SCHAUMTEST NACH DER KONTINUIERLICHEN FLIESSMETHODE

[0032] 

Material:

1 hoher Messzylinder, Schlauchpumpe, Gummischlauch, 2 Glasröhrchen, 1 langes das von 1 cm über dem Boden bis zum Ende des Zylinders reicht und das mit einem Gummischlauch, der durch die Pumpe führt, mit einem kurzen, zweiten Glasröhrchen verbunden ist, das sich auf Höhe einer typischen Ross Miles Apparatur befindet.

Konzentration:

2g/l Tensidtestlösung in neutralem oder alkalischem Medium

Verfahren:

1.00 g Tensid wird bei Raumtemperatur (immer exakt die gleiche) in genau 500 ml deionisiertem Wasser aufgelöst und bis zum Erreichen einer homogenen Lösung oder Mischung gerührt. Diese Mischung wird vorsichtig in den 11 Messzylinder (vorher mit deionisiertem Wasser auswaschen) gegeben, so dass sich kein Schaum bildet. Eine Glasröhre transportiert die Lösung vom Boden (1 cm darüber) des Zylinders durch einen Gummischlauch mittels einer Schlauchpumpe zu der zweiten Glasröhre, wo die Lösung in den Zylinder fällt. Die Lösung wird kontinuierlich mit 180 ml/min. umgepumpt. Die Schaumhöhe nach 1 Minute, 5 und 10 Minuten wird dabei notiert. Nach 10 Minuten wird die Pumpe gestoppt. Auch die Schaumhöhe 1 Minute nach Ausschalten der Pumpe wird notiert.

Egalisierwirkung auf Polyamid mit Säurefarbstoffen: Säulentest

Material

[0033] Nylsuisse Gestrick PA 6.6 Art. 2044

Färbeapparat

[0034] Colorstar mit Spezialeinsatz für Säulen

Flottenverhältnis

[0035] 1:15; entmineralisiertes Wasser

Farbstoffe, Puffer

[0036] Gefärbt wurde mit verschiedenen Konzentrationen von mono- und disulfonierten Säurefarbstoffen auf Basis Azo oder Anthrachinon, wie z.B. Acid Blue 40, Acid Blue 72, Acid Blue 280, Acid Red 57, Acid Red 266, Acid Red 299, Acid Orange 127, Acid Orange 156 oder Mischungen daraus (Nylosan^® E und Nylosan^® N Farbstoffe der Fa. Clariant).

Färbeflotten:

Pufferlösung pH 5.

(Konzentrationsreihe ohne Egalisiermittel und mit 0, 5, 1, 1,5,2%)

Flottenzirkulation

[0037] 35 ml/min, (5 l/min kg = 1/3 Umwälzung/min)

Färbeverfahren

[0038] Die Flotte wird in den Färbeapparat gegeben, nach Stabilisierung des Durchflusses wird anschliessend das Textilmaterial zugegeben. Es wird mit voller Leistung von Raumtemperatur auf 98°C aufgeheizt, 15 min. bei 98°C behandelt, dann auf 70°C abgekühlt und anschliessend 10 min. mit kaltem Wasser gespült.

Bewertung

[0039] Die Stoffsäulen werden wie folgt illustriert:

Musterentnahme:

Die Stoffsäule wird in 4 gleiche Teile geteilt. Musterentnahme aus der Säule: unten, nach 1/4, 1/2, 3/4 und oben.

Beurteilung:

Beurteilt wird die Durchfärbung der Substratsäule.
Visuell wird gegenüber dem zu vergleichenden Produkt bewertet.

Zusammensetzung der erfindungsgemässen Zusammensetzung (nachfolgend "P1" genannt):

[0040] 

Bestandteil	%
Aktivsubstanz (quarternisiertes Oleylamin mit 17 bis 19 EO, quarternisiert mit 1 EO, Chlorid als Gegenion)	20.0
2-Ethylhexylisononansäureamid	0.10
C12-15-Alkohol mit 8 EO und 4 PO	0.90
entmineralisiertes Wasser	79.0

[0041] Weiterhin wurde folgende Produkte getestet:

P2:

Oleylamin mit 14 EO, quarternisiert mit 1 EO, Acetat als Gegenion

P3:

Oleylamin mit 15 EO, nicht quarternisiert

P4:

Talgfettamin 8 EO

P5:

Talgfettamin 7 EO mit 1 EO quarternisiert, Chlorid als Gegenion

Vergleichsprodukte aus dem Stand der Technik:

[0042] 

V1:

ein ethoxyliertes Behenylaminpropylamin (Sandogen^® NH der Fa. Clariant)

V2:

ein ethoxyliertes und sulfonisiertes langkettiges (C₂₀-C₂₂) Fettamin im Gemisch mit einem ebenfalls langkettigen, quarternisierten Fettamin

Ergebnisse:

[0043] Mit: +++++ = top egal; ++++ = egal; +++ = relativ egal; ++ = noch akzeptabel; + = unegal; 0 = relativ unegal; - = sehr unegal; ----- = total unegal
Beim Schaumtest ist der zuerst angegebene Wert der nach 10 min Zirkulation erhaltene Wert und der Wert in Klammern repräsentiert das Schaumvolumen, das man nach 1 min Stillstand der Pumpe erhält.

	Durchfärbung der Säule mit Nylosan N Farbstoffen	Durchfärbung der Säule mit Nylosan E Farbstoffen	Kontinuierlicher Schaumtest (2 g/l Substanz, neutral, 60 °C, 10 min zirkuliert)
ohne Hilfsmittel	total unegal (-----)	total unegal (-----)	0 (0)
mit 0.25 % P1	leicht unegal (+++)	leicht unegal (+++)	50 (5)
mit 0.5 % P1	mässig egal (++++)	mässig egal (++++)	50 (5)
mit 1.0 % P1	egal (+++++)	egal (+++++)	50 (5)
mit 2.0 % P1	egal (+++++)	egal (+++++)	50(5)
mit 0.25 % P2	n. akzeptabel (++)	n. akzeptabel (++)	320 (280)
mit 0.25 % P3	unegal (+)	unegal (+)	300 (250)
mit 0.25 % P4	sehr unegal (-)	sehr unegal (-)	200 (150)
mit 0.25 % P5	relativ unegal (0 bis +)	relativ unegal (0 bis +)	250 (200)
Stand der Technik mit 0.25 % V1	unegal (+)	unegal (+)	300 (200)
Stand der Technik mit 0.5 % V1	leicht unegal (+++)	leicht unegal (+++)	300 (200)
Stand der Technik 0.5 % V2	unegal (+)	unegal (+)	>700 (600)

[0044] Die Testergebnisse haben gezeigt, dass schon aber einer Einsatzmenge von 0.5 % der erfindungsgemässen Zusammensetzung die Durchfärbung der Polyamid-Säule gegeben ist, d.h. die Stoffmuster sind "egal" gefärbt, was ohne Hilfmittel nicht der Fall ist bzw. erzielt werden kann.

Ansprüche

1. Verfahren zum Färben von Fasermaterialien aus natürlichen oder synthetischen Polyamiden, dadurch gekennzeichnet, dass als Egalisiermittel eine oder mehrere Verbindungen der Formel (I) als Aktivsubstanz verwendet wird,
worin

R ein einfach oder doppelt ungesättiger Alkenylrest mit 12 bis 24 C-Atomen ist,

X^- ein Anion darstellt, und

(n+m) einen durchschnittlichen Wert von 14 bis 29 aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin

R einen Rest darstellt, der sich von Ölsäure, Linolsäure oder Linolensäure ableitet,

X^- Chlorid, Bromid, Iodid, Methosulfat, Sulfat, Phosphat oder Acetat ist, und

(n+m) einen durchschnittlichen Wert von 17 bis 19 aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin es sich bei der Aktivsubstanz um eine Verbindung der Formel (II) handelt,

worin

(n+m) einen durchschnittlichen Wert von 17 bis 19 aufweist.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivsubstanz als wässrige Lösung eingesetztz wird, wobei die Konzentration der Aktivsubstanz 15 bis 35 Gew.- % beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der wässrigen Lösung die Konzentration der Aktivsubstanz 25 bis 35 Gew.- % beträgt und dass als weitere Additive 0,1 bis 5 Gew.-% an schaumdämpfenden Substanzen enthalten sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man bei einem pH von 2 bis 9 färbt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man diskontinuierlich bei einem Flottenverhältnis von 1:3 bis 1:50 und kontinuierlich bei einem Flottenverhältnis von 1:5 bis 1:500 färbt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man diskontinuierlich bei einem Flottenverhältnis von 1:5 bis 1:20 und kontinuierlich bei einem Flottenverhältnis von 1:20 bis 1:300 färbt.