способ крашения целлюлозосодержащего текстильного материала

Формула изобретения

Способ крашения целлюлозосодержащего текстильного материала путем пропитки водным красильным раствором на основе активного красителя при 40 - 50^oС с последующим введением в красильный раствор водного раствора щелочного агента по заданной программе и фиксации красителя на волокне, отличающийся тем, что введение щелочного агента осуществляют в две стадии, сначала в количестве 12 60% от общего расхода щелочи в течение 15 25 мин с прогрессией от 0 до 60% а затем оставшиеся 40 88% щелочного агента в течение 20 30 мин с прогрессией от 80 до 100%

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается способов крашения целлюлозосодержащего текстильного материала.

При крашении материала из целлюлозного волокна активными красителями по методу выбирания существует часто риск получения неровной окраски, особенно в том случае, когда при использовании красителей с высокой реакционной способностью после прибавления щелочи, необходимой для реакции с волокном, фиксация начинается с высокой скоростью и достигает больших значений за короткий временный интервал. Если нанести на график величины фиксации в такой процедуре крашения в процентах от конечной фиксации по отношению к времени крашения, то получится картина чрезмерной фиксации, при которой непропорционально большое количество прибавленного красящего реагента будет фиксироваться в непропорционально короткий период всего временного интервала крашения. В качестве примера можно привести предназначенный для бумаги Levafix Бриллиантовый желтый E-GA по составленной описи Le Н1350 фирмы Байер AG.

Для того, чтобы гарантировать высокую степень ровной окраски в трудных условиях крашения, необходимо уменьшить чрезмерное увеличение фиксации в первоначальной фазе крашения и повлиять на реакцию с волокнами таким образом, чтобы фиксация протекала по крайней мере почти пропорционально времени крашения.

Первоисточник метода.

Эта цель может быть достигнута, например, путем прибавления щелочи не при оптимальной температуре крашения для того красящего реагента, о котором идет речь, а при самой низкой из возможных начальных температур, например при 20^oC, а затем медленным нагреванием до температуры крашения. Поскольку скорость реакции зависит от температуры, фиксация сначала будет тормозиться, и таким образом может быть получены необходимые более ровные характеристики фиксации.

Однако эта операция имеет ряд серьезных неудобств. В некоторых случаях не могут быть получены достаточно низкие начальные температуры, например, в тропических странах, где температура имеющейся в распоряжении воды для данной операции может быть значительно более высокой. Для случаев тепловых красящих реагентов, широко распространенных в настоящее время, рекомендуемая температура процесса лежит в пределах 40 50^oC, причем этот предел описан как недостаточно эффективный, так как не достигается больше достаточная температурная разница между начальной температурой и температурой крашения. Более того, обработка при низких температурах в отдельных случаях препятствует достижению хорошего качества, необходимого, например, для нитей изделий в связи с крашением в струемых красильных машинах и брашпильных красильных машинах, и является бесперспективной и имеет тенденцию к вытеснению. В колокольных красильных машинах предотвращается протекание потока через ванну в тех случаях, когда операции проводят при более низких температурах.

Однако если для предотвращения вышеупомянутых затруднений, прибавлять щелочь при оптимальной температуре крашения, то это должно проводиться строго порциями, или, если это будет сделано по-другому, то, как описано выше, будет получена слишком крутая характеристика фиксации. Эти порционные прибавления должны быть рассчитаны очень тщательно и реализовываться в контролируемые временные интервалы для того, чтобы избежать неожиданных изменений фиксации, что опять приводит к неровному окрашиванию. Такой операционный путь увеличивает время крашения и понижает продуктивность процесса. Более того, этот операционный путь предусматривает персональное участие и включает определенный риск проведения некорректной операции. Для того, чтобы избежать вышеописанных известных затруднений, были приняты во внимание следующие предложения, посредством которых будет достигнута целевая хорошая выровненность в окраске. В английском патенте О 126042 было предложено вводить красящий реагент в ванну, содержащую электролит и щелочь, таким образом чтобы менее, чем 10 красителя, находящегося в конце процесса крашения, присутствовало в несвязанном виде как реагирующая форма в ванне для крашения. Однако до сих пор не было возможности ввести этот метод в практику крашения что, в частности, зависит от того факта, что непрерывный расчет/тестирование концентрации красящего реагента в ванне для крашения имеет исключительно высокую стоимость (жидкостная хроматография высокого давления или посредством отдельных серийных тестов).

Кроме того, известен и внедрен в практику изотермический метод крашения, при котором в ванну, содержащую красящий агент и электролит при температуре крашения, добавляется автоматически-поступательно щелочь, необходимая для фиксации красящего реагента (английский патент О 126 042). Для реализации этого метода необходим компьютер, контролирующий дозирующий аппарат, который непрерывно или практически непрерывно прибавляет щелочь за предрешенный заранее временной интервал таким образом, что в начальной базе количество вышеупомянутой щелочи составляет маленькую величину, которая постепенно возрастает в течение процесса до тех пор, пока не будет прибавлено все количество щелочи.

Согласно английскому патенту О 126 042 прогрессия в процессе прибавления может, например, быть достигнута в том случае, если прибавление щелочи проводится по экспоненциальному уравнению. Посредством математического смешения с линейной функцией получаются различные ступени прогрессии (фиг. 4 английского патента О 126 042). Метод, формула изобретения которого дана в английском патенте О 126 042, уже удачно применяется в практике крашения.

Однако оказалось, что помимо всех преимуществ имеются некоторые недостатки. На фиг. 1 показана типичная фиксационная кривая для сульфатаэтилсульфонкрасящих агентов. Однако кривая показывает фактическое линейное удлинение главной части фиксации. Однако кривая части общего графика в начале прибавления и пологая часть графика в конце времени крашения показывают отсутствие необходимости увеличения времени крашения (с. Ungermann, tpi 39 (1984) [с. 495, фиг. 8] Следовательно, присутствуют непредсказуемые отклонения от идеального процесса по графику. Это показано на фиг. 1 посредством пунктирных линий. Если следовать предыдущему процессу фиксации, то можно путем изменения начала и конца графика достичь явной экономии во времени. Если положить в основу предыдущую временную необходимость, то при идеальном использовании этого временного периода будет получена несомненно более ровная фиксационная кривая и это даст в качестве результата улучшенную ровность окраски и/или улучшенную безопасность операции. Фиксационная кривая согласно фиг. 1 достигается оптимальным выбором прогрессии пробавления.

Если прибавить щелочь с малой прогрессией, время крашения будет понижаться до некоторого предела, но это будет оплачено нежелательным более резким (крутым) фиксационным процессом фиксации. Кроме того, будет значительно увеличен риск неоднородного крашения [ср. также Ungermann tpi, 39 (1984), с. 495, рис. 6]

Также при уменьшении времени прибавления время крашения будет уменьшаться только за счет более резкой кривой характеристики процесса, так как кривая прибавления останется той же кривой.

Из вышесказанного следует с очевидностью, что при использовании ранее известной и прогрессивной техники прибавления, описанной в английском патенте О 126 042, фиксация несомненной может не поддаваться влиянию в такой мере, что процесс фиксации начинает следовать идеальной кривой или следовать ей наилучшим образом.

Раскрытие сущности изобретения.

Достаточно удивительно, но было найдено, что необходимое влияние на процесс фиксации может быть достигнуто тем, что в процессе прибавления объединяются друг с другом две различные прогрессии прибавления. Это может быть реализовано таким образом, что во время всего периода прибавления после предопределенного временного интервала прибавление изменяется, начиная с первой прогрессии и дополняя ее второй прогрессией. Таким образом, прибавление может достичь тех характеристик, которые не были достигнуты по методу известного уровня техники.

На фиг. 1 показаны различные фиксационные характеристики; на фиг. 2 4 - сочетание различных прогрессий прибавления в виде кривых согласно настоящему изобретению.

Детальное описание предпочтительных примеров.

На фиг. 2 изображен процесс прибавления в виде кривой 1, которая отражает тот факт, что щелочь прибавляется за предопределенный временной интервал таким образом, как это описано в английском патенте О 126 042 смешением линейной и экспоненциальной функции. Согласно технологии вышеупомянутой патентной публикации это дает кривую прибавления с 50-ной прогрессией. Если выбрать временной интервал в 60 мин и принять его за 100 обозначенных на горизонтальной оси диаграммы (фиг. 2), то получится кривая фиксация сульфатоэтилсульфона как красящего агента (фиг. 1).

Если желательно сократить время прибавления до 80 и соответственно сократить также время крашения, необходимо применить кривую прибавления 2 при сохранении кривой прибавления. Однако с этим уменьшением времени крашения связан нежелательный более быстрый процесс фиксации. Однако если объединить две различные прогрессионные кривые и изменить общее время прибавления до 80 при 60-ной прогрессии, то получается кривая прибавления 3, которая соответствует кривой 1 в значительной степени и сразу же достигается максимальное значение 80 до конца временного интервала прибавления. При 70-ном времени прибавления с использованием кривой 2 содержание щелочи было бы сравнительно более высоким 50 чем при кривой 3. В этом случае возможно сохранить в значительной степени фиксационную кривую согласно фиг. 1. Затем щелочь не прибавляется ускоренно за меньший временной интервал до тех пор, пока кривая фиксации имеет тенденцию к выравниванию. Таким образом кривая фиксации в верхней части достигает необходимого удлинения и соответственно уменьшается время крашения без возникновения затруднений с ровностью окраски.

Если первоначально используются малые прогрессии или если первоначально ведется линейный или нисходящий процесс прибавления, то можно избежать начальной закругленной части фиксационной кривой, показанной на фиг. 1. На фиг. 3 показана комбинация двух кривых, из которых первая кривая удлиняет на 15 общее время прибавления, которое согласно кривой прибавления идет с сильным опережением. В первоначальной фазе прибавляется дополнительная щелочь, что вызывает более быстрый подъем кривой фиксации. Затем прибавление щелочи замедляется до тех пор, пока снова не будет выдерживаться первоначальная кривая прибавления. Кроме того такой расчет выражается в уменьшении времени крашения без затруднений в плане ровности окраски, так как процесс фиксации не изменяется в какой-либо степени, стоящей упоминания. Однако слишком медленная фиксация в первоначальной стадии будет ускорена.

В конечном счете путем соответствующих комбинаций подходящих кривых фиксации два типа расчетов, описанных выше, могут быть объединены друг с другом. Если линейное прибавление, достигнутое за короткий временной интервал, сопровождается резко увеличивающимся прибавлением, сокращенным по времени, протекает процесс прибавления (фиг. 4).

При увеличении прибавления щелочи в первоначальной фазе удается избежать или уменьшить закругленную часть фиксационной кривой. В результате этого будет быстро расти кривая фиксации. При использовании второй кривой прибавления концентрация щелочи будет уменьшаться во времени относительно кривой прибавления с 50%-ной прогрессией, которая рассматривается как оптимальная, и используется в ранее описанной технике прогрессивного прибавления согласно английскому патенту О 126 042, так что кривая фиксации (фиг. 1) будет подниматься с уменьшенным градиентом.

Выравнивания этих более благоприятных кривых фиксации по отношению к концу процесса крашения и, следовательно, временных потерь, в которых нет необходимости, можно будет избежать посредством пропорционально увеличивающегося прибавления щелочи за уменьшенный временной интервал.

Посредством подходящего выбора и комбинации двух кривых прибавления, с применением подходящего момента для возможных изменений реализуется возможность влиять на ранее не полностью удовлетворительные характеристики фиксации ранее неизвестным в практике путем, влиять таким образом, что эти характеристики будут исключительно близки к соответствующему идеальному процессу фиксации.

Метод по настоящему изобретению включает, таким образом, очевидный прогресс по отношению к ранее известному методу. До сих пор не удавалось посредством комбинации двух или по крайней мере двух кривых прибавления, описанных в английском патенте 0 126 042, сделать возможным изменение процесса прибавления без широких ограничений и его контроля, изменения таким образом, что достигаются оптимальные результаты в отношении выровненности окраски и расхода времени.

Метод по настоящему изобретению может быть использован при крашении волокон целлюлозы и смешанных волокон, содержащих волокна целлюлозы во всех стадиях обработки, например, в виде отходов шерсти, овчины (фабричной выделки или вязанных) и во всех используемых в настоящее время подходящих машинах или аппаратах. Красящие реагенты, которые могут быть использованы в связи с настоящим методом могут содержать комплексно связанные металлы или быть свободными от вышеупомянутых металлов и быть представлены моно-, полиазо-, антрахинон-, формазан-, фталоцианин- или оксазиновыми красящими агентами.

Они могут быть моно или полифункциональными красящими реагентами или могут, например, содержать по крайней мере одну из монохлортриазин-, дихлортриазин-, дихлорхиноксалин-, трихлорпиримидин-, монохлордифторпиримидин-, монофтортриазин-, винилсульфон-, или винилсульфонилфениламинохлортриазиновые группировок, в которых могут присутствовать в замаскированной форме по крайней мере два типа реакционноспособных групп, например, таких как сульфатоэтилсульфон или сульфаторэтилсульфонилфениламинохлортриазин соответственно.

В качестве щелочей могут быть использованы все щелочи, используемые в реактивном крашении, например гидроксид натрия, гидрокарбонат натрия, карбонат натрия, тринатрийфосфат, силикат натрия и соответствующие соединения с другими щелочными металлами, так же как и смесь названных соединений друг с другом и смеси с реагентами, связывающими щелочи.

Прибавление щелочи согласно настоящему изобретению производится аппаратами, например, согласно английскому патенту 0 126 042, причем прибавление запрограммировано таким образом, чтобы достичь необходимых характеристик прибавления (кривых прибавления).

Приведены следующие примеры для дальнейшего пояснения предлагаемого изобретения.

Пример 1. Крашение, соответствующее примеру 1 патента ЕР N 0126042, проведено таким образом, что сначала обрабатывают 300 кг хлопкового волокна при модуле ванны 1 10 красильным составом, содержащим краситель активный голубой РВ 19, C.I. (ц. индекс) N 61200 с концентрацией 2,5 и 50 г/л безводного сульфата натрия. После установки температуры до 40^oC прибавляют после десятиминутного фазового распределения 2 см³/л 32,5-ного раствора гидроксида натрия, разбавленного до 100 л воды. Щелочь вводится с 20-ной прогрессией; после 15 мин прибавляется остаток щелочного раствора в течение 30 мин с 90 -ной прогрессией, так что общее время прибавления составит 45 мин. Крашение будет закончено за 20 мин после полного прибавления гидроксида натрия. В результате оптимизированного процесса прибавления получено крашение с превосходной равномерностью окраски. Общее время обработки от начала прибавления составляет 65 мин по сравнению с ранне известными 90 мин. Для крашения, при котором щелочь прибавляется в течение 60 мин согласно простой кривой прибавления с 60-ной прогрессией, требуется на 40 больший расход времени.

Пример 2. Если вместо хлопковых вещей, используемых в примере 1, взять материал, состоящий из 50 хлопка и 50 полиэфира и использовать вместо красителя с инцветным индексом N 61200 реактивный голубой краситель формулы,



то достигается совершенно ровный красный цвет хлопковой части, цвет которой может быть изменен до любого моно-оттенка при последующем крашении полиэфирной части подходящим к дисперсионными красителями.

Пример 3. Аппараты для крашения нитей с циркуляцией в боковой ванне загружают 500 кг мерсирированных хлопковых нитей. Ванная для обработки содержит 3,200 л воды, в которой растворено 175 кг хлорида натрия. К этой основе вводится за 10 мин 100 л раствора, который содержит 5 кг красящего агента имеющего формулу, и 10 кг красящего агента, имеющего формулу



Контролируется температура крашения 50^oC и выдерживается по возможности в этой точке. Далее после этого прибавляют 200 л раствора, который содержит 35 кг трикалий фосфата-семигидрата, причем прибавляют таким образом, что используют программу, контролирующую линейное прибавление первоначально с помощью поршневого насоса в течение 20 мин, причем имеет место скорость прибавления 1,2 л/мин. Затем остаток раствора прибавляют с 100-ной прогрессией за 30 мин.

Через 15 мин крашение заканчивают. Несмотря на более трудные условия крашения с относительно коротким временем обработки, получается ровная оливково-зеленая пряжа без пятен, которая пригодна для производства любых однотонных вещей.

Пример 4. В брашпильной красильной машине без циркуляции в ванне окрашивается 200 кг хлопка в блоках при ванном соотношении 1 20. В ванну добавляют 60 г/л хлорида натрия и после полного перемешивания (распределения) прибавляют в растворенной форме 3 краситель цветной индекс N 20505 реактивный черный и 0,65-ный краситель, имеющий формулу



После доведения температуры до 40^oC прибавляют 100 л щелочного раствора, который содержит 1,5 см³/л жидкой каустической соды 50^o Боме /градусы ареометра/ (в расчете на общий объем 4000 л), прибавляют таким образом, чтобы из 45 мин общего времени прибавления изменения по программе имели место в течение 25 мин. Сначала реализуется кривая прибавления с 60-ной прогрессией, затем следует 25 мин перерыва, после чего оставшийся щелочной раствор прибавляется за оставшееся 20-минутное время по дополнительной программе прибавления с 80-ной прогрессией. Через 20 мин после конца процесса прибавления крашение заканчивается. Достигается глубокий цвет морской волны с превосходной выровненностью при общем коротком времени крашения.

Если сравнить эту кривую прибавления, полученную с использованием изменения прогрессии, с кривой прибавления, рассматриваемой как известный ранее оптимальный стандарт, который получен с 60-ной прогрессией за 60 мин прибавления, то можно утверждать, что новая кривая прибавления, полученная с прогрессионным изменением, следует стандарту в течение почти 40 мин. Затем остаток щелочи прибавляется с высокой пропорциональной скоростью. Таким образом начальная кривая фиксации сохраняется на большом протяжении, что, однако, уменьшает в значительной степени выровненность кривой фиксации, что приводит к ненужному увеличению продолжительности времени крашения.