EP0060439B1 - Weisstönerhaltige Spinnmassen zur Herstellung von Celluloseregeneratfasern - Google Patents
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- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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- D06L4/00—Bleaching fibres, filaments, threads, yarns, fabrics, feathers or made-up fibrous goods; Bleaching leather or furs
- D06L4/60—Optical bleaching or brightening
Definitions
- the dyes used are subject to a wide variety of chemical stresses, which are not found in any other dyeing process in this unusual combination.
- the dyes have to be both acid and alkali resistant to survive the treatment in the various spinning baths undamaged.
- Suitable heterocycles which can be formed by 2 of the radicals R 2 -R 3 are saturated 5- or 6-membered types, such as morpholine, piperidine, pyrrolidine and others
- Suitable heterocycles which can be formed by 3 of these radicals are saturated types, in particular pyridine.
- Suitable alkyl radicals are in particular those with 1-20 C atoms which can be substituted by CN, OH, halogen, C 1 -C 4 alkoxy or C 1 -C 2 alkylcarbonylamino.
- Suitable alkenyl radicals are in particular those with 2 to 10 carbon atoms.
- Suitable aralkyl radicals are phenyl-C i -C 3 alkyl radicals.
- Suitable aryl radicals are phenyl radicals which can be substituted by halogen, C 1 -C 4 alkyl or C 1 -C 4 alkoxy.
- Suitable cycloalkyl radicals are especially cyclohexyl radicals.
- Halogen is preferably understood to mean CI and Br.
- Suitable cellulose whitening agents from which the radical A is derived, are bistriazolylstilbene, bistilbene and especially bistriazinylaminostilbene disulfonic acids.
- optical brighteners according to the formulas II ⁇ IV as sulfonic acids or their water-soluble salts, in particular their alkali metal salts, with low molecular weight basic nitrogen compounds of the formula V where Y is a colorless, non-fluorescent anion or OH (-) .
- the reaction takes place in water and / or organic solvents, such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, glycol, glycol methyl ether, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, hexamethylphosphoric triamide at temperatures from 20 ° C. to the reflux temperature of the corresponding solvent.
- organic solvents such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, glycol, glycol methyl ether, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, hexamethylphosphoric triamide
- the poorly soluble brightener salts obtained in this way can be used as brightening agents directly or after prior fine grinding or liquid formation.
- the suspension obtained is then comminuted and wet-ground.
- Pre-shredding can be carried out using stone or tooth colloid mills.
- the subsequent wet comminution can be carried out in colloidal vibratory, cone and vibromills as well as in dissolvers or in sub-micron dispersers.
- continuous agitator mills with grinding media preferably those made of SiO 2 with a diameter of 0.2-5 mm, are preferably used.
- surface-active substances or hydrotropic substances such as e.g. As ethylene glycol or glycerin, preservatives, wetting agents, defoamers and / or water are added, unless this has already been done at an earlier point in time, for. B. before grinding.
- the complete reaction of the brightener salts II ⁇ IV with the basic nitrogen compounds V takes place in the grinder, preferably in a continuous agitator mill with Si0 2 grinding media.
- Suitable surface-active substances are all customary, cationic and nonionic surface-active substances, as are described, for example, in DE-A 2 334 769, pages 8-10 (corresponds to GB-A 1 417071).
- Nonionic surfactants are preferably used.
- the compounds of formula (I) show a more or less pronounced fluorescence in the dissolved or finely divided state. They are suitable for whitening cellulose regenerated fibers such as rayon and rayon, which can be processed into woven and non-woven materials (nonwovens).
- the amount of the compounds I used depends on the desired lightening effect. In general, 0.01-0.5% by weight of pure active substance (based on the fiber material to be lightened) is sufficient.
- the brightener of the formula (1) is reacted with 7.5 g of benzyldimethylphenylammonium chloride. 12.2 g of light yellow crystals with a melting point of 259260 ° C. are obtained, which can be recrystallized from ethylene glycol.
- the substance is practically insoluble in water and shows excellent white effects when incorporated into viscose.
- Brightener of the formula are refluxed with 10 g of benzyl-dodecyl-dimethylammonium chloride in 120 ml of dimethylformamide for 2 hours and, after cooling to 10 ° C., are filtered off. 8.7 g of light yellow crystals of mp: 182-184 ° C. are obtained, which can be recrystallized from ethylene glycol.
- 16 g of the optical brightener of formula 1 from Example 1 are homogenized with 16 g of benzyl-dodecyl-dimethylammonium chloride, 16 g of emulsifier W and 52 g of water with stirring and pre-comminuted with a toothed colloid mill.
- the suspension is wet-crushed at room temperature with 4 passes in a bead mill.
- Example 9 the brightener salts of Examples 4, 5 and 6, which are sparingly or insoluble in water, and the compounds (8) - (20) described in Example 8 can be formed into stable dispersions.
- Example 8 In the same way as described in Examples 10 and 11, the starting products (8) - (20) described in Example 8 can also be converted and formed into stable dispersions.
- a comparison of the brightening with equivalent amounts of the starting compound (1) shows that the whiteness obtained with the quaternary ammonium salt precipitated.
- Example 1 The corresponding amount of the pure active ingredient from Example 1 can also be used and spun in the same way.
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Description
- Bei der Spinnfärbung von künstlichen Cellulosefasern unterliegen die verwendeten Farbstoffe den vielfältigsten chemischen Beanspruchungen, die in dieser ungewöhnlichen Kombination bei keinem anderen Färbeverfahren gegeben sind. Beispielsweise müssen die Farbstoffe im hohen Maße sowohl säure- als auch alkalibeständig sein, um die Behandlung in den diversen Spinnbädern unbeschadet zu überstehen.
- Aus diesem Grunde werden bislang für diese Spinnfärberei fast ausschließlich Pigmente als Farbkörper eingesetzt. Weißtöner zur Spinnfärbung von Celluloseregeneratfasern haben sich hingegen bisher nicht am Markt durchsetzen können. Die üblichen Baumwollweißtöner versagen hier völlig, da sie den oben erwähnten drastischen Beanspruchungen nicht gewachsen sind.
- Daher ist bereits vorgeschlagen worden (vgl. DE-C 1 096 321 = GB-A 815 742), wasserlösliche Celluloseaufheller durch Umsetzung mit polymeren Aminen zu verlacken und die dabei gewonnenen wasserunlöslichen Aufhellungsmittel in Spinnmassen zur Herstellung von weißgetönten Cellulosekunstfasern einzuarbeiten.
- Es zeigte sich indessen, daß diese Aufhellerlacke zwar säure- und alkalistabil sind, jedoch nur unbefriedigende Aufhelleffekte liefern.
- Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man Celluloseregeneratfasern nach der Spinnfärbemethode ohne die genannten Nachteile weißtönen kann, wenn man Spinnmassen einsetzt, die in Wasser praktisch unlösliche niedermolekulare (d. h. keine polymeren Gruppen enthaltende) Aufhellersalze der Formel
enthalten,
worin - A das Anion eines hochaffinen anionischen Celluloseweißtöners,
- R1. gegebenenfalls substituiertes Alkyl, Alkenyl, Aralkyl, Aryl oder Cycloalkyl,
- R2, R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder R1, oder je 2 bzw. 3 dieser Reste gemeinsam unter Einschluß des N-Atoms einen Heterocyclus bilden, und
- n eine ganze Zahl>0 bedeuten.
- Geeignete Heterocyclen, die durch 2 der Reste R2-R3 gebildet werden können, sind gesättigte 5- oder 6-gliedrige Typen, wie Morpholin, Piperidin, Pyrrolidin u. a.
- Geeignete Heterocyclen, die durch 3 dieser Reste gebildet werden können, sind gesättigte Typen, insbesondere Pyridin.
- Geeignete Alkylreste sind insbesondere solche mit 1-20 C-Atomen die durch CN, OH, Halogen, Cl-C4-Alkoxy oder C1-C2-Alkylcarbonylamino substituiert sein können.
- Geeignete Alkenylreste sind insbesondere solche mit 2 bis 10 C-Atomen.
- Geeignete Aralkylreste sind Phenyl-Ci-C3-alkylreste.
- Geeignete Arylreste sind Phenylreste, die durch Halogen, C1-C4-Alkyl oder Cl-C4-Alkoxy substituiert sein können.
- Geeignete Cycloalkylreste sind vor allem Cyclohexylreste.
- Unter »Halogen« wird vorzugsweise CI und Br verstanden.
- Geeignete Celluloseweißtöner, von denen sich der Rest A ableitet, sind Bistriazolylstilben-, Bistilben-und vor allem Bistriazinylaminostilben-disulfonsäuren.
-
- X1 Amino, Methylamino, Ethylamino, Dimethylamino, Diethylamino, 2-Hydroxy-ethylamino, 3-Hydroxypropylamino, Di-(2-hydroxy-ethyl)amino, Di-(2-Hydroxy-propyl)amino, 2-Sulfo-ethylamino, Morpholino, Anilino, Chloranilino, Sulfoanilino, Methylanilino oder Disulfoanilino und
- X2 Hydroxy, Methoxy, Ethoxy, Methoxyethoxy, Chlor oder X1 bedeuten,
- X3 und X4 Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Phenyl oder Sulfophenyl bedeuten,
- X5 Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Methoxy, Ethoxy, Chlor oder Sulfo bedeuten.
- Bei der Herstellung der Verbindungen der Formel I geht man zweckmäßigerweise so vor, daß man optische Aufheller gemäß den Formeln II―IV als Sulfonsäuren bzw. deren wasserlösliche Salze, insbesondere deren Alkalisalzen, mit niedermolekularen basischen Stickstoffverbindungen der Formel V
worin Y ein farbloses, nichtfluoreszierendes Anion oder OH(-) bedeutet, umsetzt. - Die Umsetzung erfolgt in Wasser und/oder organischen Lösungsmitteln, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Glykol, Glykolmethylether, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, Hexamethylphosphorsäuretriamid bei Temperaturen von 20°C bis zur Rückflußtemperatur des entsprechenden Lösungsmittel.
- Die so erhaltenen schwerlöslichen Aufhellersalze können direkt oder nach vorheriger Feinmahlung oder Flüssigformierung als Aufhellungsmittel eingesetzt werden.
- Die erfindungsgemäßen Dispersionen können wie folgt hergestellt werden:
- Die Preßkuchen und/oder Pulver werden nach Zugabe eines oberflächenaktiven Stoffes und gegebenenfalls Wasser unter starken Rühren homogenisiert. Danach kann eine Erhöhung der Menge des oberflächenaktiven Stoffes, gegebenenfalls auf die gesamte, für die Stabilität der Dispersion benötigte Menge erfolgen.
- Die erhaltene Suspension wird dann vorzerkleinert und naßgemahlen.
- Die Vorzerkleinerung kann über Stein- oder Zahnkolloidmühlen erfolgen.
- Die anschließende Naßzerkleinerung kann in Kolloid-Schwing-, Kegel- und Vibromühlen sowie in Dissolvern oder in Sub-Mikron-Disperser erfolgen. Vorzugsweise werden jedoch kontinuierliche Rührwerksmühlen mit Mahlkörpern, vorzugsweise solche aus Si02 von 0,2-5 mm Durchmesser verwendet.
- Nach der Mahlbehandlung können gegebenenfalls noch weitere Mengen oberflächenaktiven Stoffe oder auch hydrotrope Substanzen wie z. B. Ethylenglykol oder Glycerin, Konservierungsmittel, Netzmittel, Entschäumer und/oder Wasser zugegeben werden, soweit dies nicht schon zu einem früheren Zeitpunkt z. B. vor der Mahlung erfolgte.
- Eine weitere Möglichkeit die erfindungsgemäßen in Wasser schwer- bzw. unlöslichen Aufhellungsmittel und ihre Dispersionen herzustellen stellt die Kombination des Reaktions- und Mahlvorganges dar:
- Dazu werden die Alkalisalze der Aufheller gemäß Formel li-IV zusammen mit den basischen Stickstoffverbindungen der Formel V sowie Wasser und oberflächenaktive Stoffe nach Homogenisierung und Vorzerkleinerung naßzerkleinert.
- Die vollständige Reaktion der Aufhellersalze II―IV mit den basischen Stickstoffverbindungen V findet dabei im Mahlapparat, vorzugsweise in einer kontinuierlichen Rührwerksmühle mit Si02-Mahlkörpern statt.
- Die nach den beiden Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten 1-25 %, vorzugsweise 5-20% der erfindungsgemäßen in Wasser schwer- bzw. unlöslichen Aufhellersalze, 1-50%, vorzugsweise 5-20% oberflächenaktive Stoffe, 0-15% Konservierungsmittel und Wasser, wobei ein Teil des Wassers durch hydrotrope Substanzen ersetzt werden kann (% = Gewichtsprozent).
- Als oberflächenaktive Stoffe kommen alle üblichen, kationischen und nichtionogenen oberflächenaktiven Stoffe in Betracht, wie sie beispielsweise in der DE-A 2 334 769, Seiten 8-10 (entspricht GB-A 1 417071) beschrieben sind.
- Bevorzugt werden nichtionogene Tenside eingesetzt.
- Die Verbindungen der Formel (I) zeigen in gelösten oder feinverteilten Zustand eine mehr oder weniger ausgeprägte Fluoreszenz. Sie eignen sich zum Weißtönen von Celluloseregeneratfasern wie Reyon und Zellwolle, die zu gewebten und ungewebten Materialien (Vliese) verarbeitet werden können.
- Die Einsatzmenge der Verbindungen I richtet sich nach dem angestrebten Aufhelleffekt. Im allgemeinen genügen 0,01-0,5 Gew.-Prozent reiner Wirksubstanz (bezogen auf das aufzuhellende Fasermaterial).
- 10 g des optischen Aufhellers der Formel
und 10 g Benzyl-n-dodecyldimethylammoniumchlorid werden in 100 ml Wasser 30 Min. am Rückfluß erhitzt. Danach wird bei ca. 60°C abfiltriert und mit 60°C warmen Wasser gewaschen. Nach Trocknen i. Vak. erhält man 14,5 g des quartären Ammoniumsalzes des opt. Aufhellers der obigen Formel vom Schmelzpunkt: 258-259°C, das in n-Butanol umkristallisiert werden kann. Die Substanz ist in Wasser unlöslich und zeigt eingearbeitet in Viskosespinnmassen auf der Faser hervorragende Weißeffekte. - Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben wird der Aufheller der Formel (1) mit 7,5 g Benzyldimethyl-phenylammoniumchlorid umgesetzt. Man erhält 12,2 g hellgelbe Kristalle vom Schmelzpunkt: 259260°C, die aus Ethylenglykol umkristallisiert werden können.
- Die Substanz ist in Wasser praktisch unlöslich und zeigt in Viskose eingearbeitet hervorragende Weißeffekte.
- 9,6 g des opt. Aufhellers der Formel
werden mit 6 g Benzyl-dimethyl-phenylammoniumchlorid in 200 ml Wasser 1 Std. am Rückfluß erhitzt. Abfiltrieren bei ca. 50―60°C und Trocknen i. Vak. liefert 8 g hellgelbes Kristallpulver vom Schmp.: 212-215°C, das aus n-Butanol umkristallisiert werden kann. Brillante Weißeffekte auf Reyonfasern. -
- 7 g des opt. Aufhellers der Formel
werden mit 10 g Benzyl-dodecyl-dimethylammoniumchlorid in 120 ml Dimethylformamid 2 Stunden am Rückfluß erhitzt und nach dem Abkühlen auf 10°C abfiltriert. Man erhält 8,7 g hellgelbe Kristalle vom Schmp.: 182-184°C, die aus Ethylenglykol umkristallisiert werden können. -
- 10g des optischen Aufhellers der Formel (1) und 3 g Triethylaminhydrochlorid in 150 ml Wasserwerden 1 Std. am Rückfluß erhitzt, abgekühlt und abfiltriert. Gelbliche Kristalle, die aus Methylglykol umgelöst werden können.
-
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- 20 g des nach Beispiel 1 hergestellten in Wasser unlöslichen Aufhellersalzes werden zusammen mit 20 g Emulgator W und 60 g Wasser homogenisiert und mit einer Zahnkolloidmühle vorzerkleinert. Die Suspension wird dann bei Raumtemperatur mit 4 Durchgängen in einer Perlmühle naßzerkleinert. Die resultierende stabile Dispersion ist leicht in die Spinnmassen einzuarbeiten und zeigt ebenfalls auf der versponnenen Faser hervorragende Weißeffekte.
- 16 g des opt. Aufhellers der Formel 1 aus Beispiel 1 werden mit 12,8 g Benzyldimethyl-phenyl- ammoniumchlorid, 16 g Emulgator W und 55,2 g Wasser unter Rühren homogenisiert und mit einer Zahnkolloidmühle vorzerkleinert. Die Suspension wird bei Raumtemperatur und 4 Durchgängen in einer Perlmühle naßzerkleinert. Die resultierende, stabile Dispersion ist leicht in die Spinnmasse einzuarbeiten und zeigt auf der versponnenen Faser hervorragende Weißeffekte.
- 16 g des optischen Aufhellers der Formel 1 aus Beispiel 1 werden mit 16 g Benzyl-dodecyl-dimethylammoniumchlorid, 16 g Emulgator W und 52 g Wasser unter Rühren homogenisiert und mit einer Zahnkolloidmühle vorzerkleinert. Die Suspension wird bei Raumtemperatur mit 4 Durchgängen in einer Perlmühle naßzerkleinert.
- In gleicher Weise wie in Beispiel 9 beschrieben lassen sich die in Wasser schwer- bzw. unlöslichen Aufhellersalze der Beispiel 4, 5 und 6 sowie die im Beispiel 8 beschriebenen Verbindungen (8)-(20) zu stabilen Dispersionen formieren.
- In gleicher Weise wie in den Beispielen 10 und 11 beschrieben, lassen sich auch die in Beispiel 8 beschriebenen Ausgangsprodukte (8)-(20) umsetzen und zu stabilen Dispersionen formieren.
- 1 kg Viskose (als Xanthogenat in Natronlauge gelöste 7%ige Cellulose) wird mit 1,2 % der gut geschüttelten Dispersion (16%ig bezogen auf Wirkstoff), deren Herstellung im Beispiel 9 oder 11 beschrieben ist, versetzt; es wird 6 Min. gut gerührt (70 U/Min.), bei ca. 200 Torr (0,26 bar) währen 60 Min. entlüftet und dann in ein Koagulationsbad, bestehend aus Schwefelsäure (8 %), Natriumsulfat (16 %) und Zinksulfat (3 %), abgesponnen und in üblicherweise aufgearbeitet. Eine Beeinflussung der Spinnbäder konnte weder in sauren noch im alkalischen Bereich festgestellt werden.
- Ein Vergleich der Aufhellung mit äquivalenten Mengen der Ausgangsverbindung (1) zeigt, daß man mit den gefällten quartären Ammoniumsalz höhere Weißgrade bekommt.
- In gleicher Weise kann auch die entsprechende Menge des reinen Wirkstoffes aus Beispiel 1 eingesetzt und versponnen werden.
sowie solche der Formel
sowie der Formel
Claims (8)
worin
steht.
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