EP3728726A1 - Verfahren zum färben der oberfläche eines werkstücks - Google Patents

Verfahren zum färben der oberfläche eines werkstücks

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EP3728726A1
EP3728726A1 EP18829187.6A EP18829187A EP3728726A1 EP 3728726 A1 EP3728726 A1 EP 3728726A1 EP 18829187 A EP18829187 A EP 18829187A EP 3728726 A1 EP3728726 A1 EP 3728726A1
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dispersion
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Tung Pham
Amalid Mahmud-Ali
Markus Krüger
Günter GRABHER
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Grabher Guenter Textilveredelungs GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a process for dyeing the surface of a polypropylene workpiece with a colorant. Moreover, the invention relates to a product comprising a colored polypropylene workpiece.
  • Polypropylene workpieces are e.g. as polypropylene fibers in textile fabrics widely used.
  • a particular characteristic of polypropylene fibers results from their construction as a hydrocarbon-based fiber, which has very hydrophobic properties.
  • polypropylene fibers are also used e.g. used in the automotive industry (e.g., as carpets).
  • the most commonly used dyeing method relies on the incorporation of dye at the level of fiber production.
  • a dye-containing master batch is mixed with the polypropylene during the melt spinning process for the production of the fibers, resulting in the extrusion process colored fibers.
  • any colors with very high fastness requirements can be produced.
  • the method is economical only at relatively high production rates because the entire spin line must be filled with colored polymer and high levels of transitional colors between two shades are incurred as waste.
  • This object is achieved by a method for dyeing the surface of a workpiece with a colorant, characterized in that the workpiece is impregnated in a first step with a cationic polypropylene dispersion and dyed in a subsequent second step with an anionic colorant.
  • the object is achieved by a product comprising a workpiece having on the surface a layer comprising polypropylene and at least one cationic surfactant, wherein on the layer an anionic colorant is arranged.
  • Polypropylene dispersions have been known for some time. This is a substantially aqueous system in which polypropylene is dispersed. In certain cases, an emulsion may also be present. In this case polypropylene with short chain lengths and low isotacticity is used.
  • a cationic polypropylene dispersion is understood to mean one which has a cationic surfactant. The cationic surfactant attaches to the dispersed polypropylene.
  • polypropylene dispersion is a dispersion of polypropylene with a cationic surfactant.
  • the impregnation with the cationic polypropylene dispersion is carried out in the simplest case by immersing the workpiece in a bath in which the cationic polypropylene dispersion is present.
  • a layer of polypropylene with cationic surfactant forms on the surface of the workpiece. This layer is adsorbed on the surface and the cationic surfactant gives it on the surface the character of a positive charge.
  • the workpiece is preferably one which has plastic. Particularly preferably, it is a workpiece which comprises polypropylene.
  • the workpiece is dried after impregnation with the cationic polypropylene dispersion.
  • this is done by removing the workpiece from the bath in which the cationic polypropylene dispersion is located and drying in air. By increasing the temperature drying can be accelerated.
  • the anionic colorant may be any anionic colorant used in the dyeing industry. They are preferably anionic dyes. Particularly preferred are anionic dyes which are normally used in wool dyeing, for example anionic natural dyes. Anionic dyes are sometimes referred to as acid dyes.
  • the steps of drying and heating can be combined and done simultaneously in one step.
  • the method is preferably used in the textile industry, so that the workpiece preferably comprises polypropylene fibers.
  • the polypropylene workpiece can be flat. It preferably comprises polypropylene fibers. It can be e.g. to trade a fabric, knits, fleece, etc. Analogously, films, plates, irregularly structured workpieces and thick workpieces can be modified.
  • the layer is partially or completely melted onto the surface of the polypropylene workpiece.
  • the invention also relates to a process for dyeing the surface of a workpiece with a colorant, which is characterized in that the workpiece is impregnated in a first step with an anionic polypropylene dispersion and dyed in a subsequent second step with a cationic colorant becomes.
  • the invention also relates to a product comprising a workpiece having on the surface a layer comprising polypropylene and at least one anionic surfactant, wherein on the layer a cationic colorant is arranged.
  • the workpiece comprises a plastic, preferably polypropylene, particularly preferably comprises polypropylene fibers.
  • the workpiece can be formed flat, in particular comprise at least one woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, a layer, a plate, an irregularly constructed workpiece or a combination thereof.
  • the layer is melted onto the surface of the workpiece.
  • the invention also relates to a product comprising a workpiece which has on the surface a layer which comprises polypropylene and at least one cationic surfactant, wherein an anionic active substance is arranged on the layer.
  • the invention also relates to a product comprising a workpiece which has on the surface a layer comprising polypropylene and at least one anionic surfactant, wherein a cationic active substance is arranged on the layer.
  • polypropylene workpieces e.g., polypropylene fibers or polypropylene fiber textile fabrics
  • a cationic polypropylene dispersion the surface charge of the fibers can be increased to such an extent that staining with anionically charged dyes, e.g. for wool or polyamide is possible.
  • a polypropylene fiber is impregnated with a cationic polypropylene dispersion from the aqueous phase. If a polypropylene dispersion with 40% solids content is used, it can be applied undiluted or preferably diluted with water to the fiber material by immersion and squeezing. The amount of deposited on the fabric polypropylene dispersion moves at a liquor pick-up of 80%, between 32% and 3% of the weight of the goods. In a preferred embodiment, between 20% and 10% of polypropylene dispersion is applied, and more preferably between 25% and 15% of the product mass is applied to polypropylene dispersion.
  • the aqueous phase is dried, the temperature being carried out in customary drying apparatuses, for example clamping frames, drum dryers, pressure dryers corresponding to the form of formation of the fibers, and the drying temperature preferably between 80 ° C. and 130 ° C., more preferably between 105 and 15 ° C. lies.
  • the drying energy can be transmitted by hot air, superheated steam, contact heat, infrared radiation or microwave radiation, although other drying methods can be used.
  • the applied polypropylene dispersion is fixed by a thermal step on the goods.
  • the required temperature of the fixation depends on the molecular weight of the polypropylene dispersion used and is usually between 1 10 ° C and 160 ° C, preferably between 115 and 155 ° C, more preferably between 120 ° C and 140 ° C.
  • the required lower limit of the temperature is determined by the fixation of the PP dispersion and the upper limit is determined by the maximum treatment temperature of the PP fiber. If the lower limit is not reached, adsorption takes place, but the fixation of the dispersion is not ideal for certain textile applications in which frequent cleanings (especially at high temperatures) occur. If the upper temperature limit is exceeded, a thermal change of the fiber structure of the PP fiber begins, which would result in the loss of the molecular orientation and thus the specific fiber properties.
  • Such a surface treated with a cationic polypropylene dispersion fiber can now be dyed with conventional acid dyes. Similar to wool and silk, the fiber now has sufficient cationic charges on the surface, which allow the anionic acid dye to bind.
  • a thus treated PP fiber can also be advantageously used in admixture with other fibers, e.g. Wool, dye polyamide one bath.
  • other fibers may be admixed and these may be dyed by the appropriate methods, for example, a PP / polyester fiber blend may be dyed by the same procedures as a wool / polyester fiber blend.
  • the cationic polypropylene dispersion is applied locally by an application technique, eg by printing, spraying, etc., pattern or local staining can also be achieved in a subsequent process or in the printing process.
  • an application technique eg by printing, spraying, etc.
  • pattern or local staining can also be achieved in a subsequent process or in the printing process.
  • functional substances for example antimicrobial agents, optical brighteners, at the existing cationic centers in an analogous manner.
  • the modified fibers carry a negative charge and the dyeing is carried out with cationic dyes.
  • the technique can be adapted to other fibers, in particular the hard-to-dye fibers of UHMPE (Ultra high molecular weight polyethylene) or aromatic polyamides (eg Kevlar, Nomex), aromatic polyesters (eg Vextran) or also to call glass fibers.
  • UHMPE Ultra high molecular weight polyethylene
  • aromatic polyamides eg Kevlar, Nomex
  • aromatic polyesters eg Vextran
  • the thermal treatment conditions must be adapted to the resistances and properties of the fibers, e.g. by using low-melting polypropylene dispersions or by using polyethylene dispersions.
  • a knit fabric made from PP fibers is impregnated with a cationic PP dispersion (eg Michern emulsion, 28640 40% PP volume fraction) by an impregnation process.
  • a cationic PP dispersion eg Michern emulsion, 28640 40% PP volume fraction
  • the different concentrations of PP dispersion listed in Table 1 are applied and fixed after drying at 100 ° C at elevated temperature between 110 and 155 ° C.
  • the liquor pickup when applying the dispersion is about 100%.
  • PP samples are subjected to the same thermal treatment.
  • the values of the color coordinates clearly show the higher dye uptake and color depth that could be achieved by the treatment.
  • the fastness remains at a good level, the higher color depth results in a reduction in the authenticity.
  • the dispersion of cationic polypropylene is diluted with water (60% dispersion and 40% water).
  • the fixing temperature used is 130 ° C. for 10 minutes.
  • the dyeing with acid dye is carried out analogously to application example 1.
  • Figures 1 and 2 shows laser scanning microscope photographs of treated (Figure 1) and untreated PP fibers ( Figure 2). It can be clearly seen in the figures that deposits are formed by layer formation on the treated PP fibers.

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Abstract

Verfahren zum Färben der Oberfläche eines Werkstücks mit einem Farbmittel, dadurch wobei das Polypropylen-Werkstück in einem ersten Schritt mit einer kationischen Polypropylendispersion imprägniert wird und in einem anschließenden zweiten Schritt mit einem anionischen Farbmittel gefärbt wird.

Description

VERFAHREN ZUM FÄRBEN DER OBERFLÄCHE EINES WERKSTÜCKS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben der Oberfläche eines Polypropylen- Werkstücks mit einem Farbmittel. Außerdem betrifft die Erfindung ein Erzeugnis, umfassend ein gefärbtes Polypropylen-Werkstück.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Polypropylen-Werkstücke sind z.B. als Polypropylenfasern in textilen Faserstoffen weit verbreitet in Verwendung. Eine besondere Charakteristik von Polypropylenfasern ergibt sich aus deren Aufbau als Kohlenwasserstoffbasierte Faser, die sehr hydrophobe Eigenschaften aufweist. Die geringe Kapazität von Polypropylenfasern zur Feuchteaufnahme aus der Luft oder als Kapillarwasser, machen diese Fasern besonders interessant für Einsatzgebiete in denen eine rasche Trocknung und ein vermindertes Nässegefühl gefordert sind. Typische Einsatzbereiche sind daher Sportunterwäsche oder hautnahe Schichten in Einwegwindeln. Polypropylenfasern werden aber auch z.B. in der Automobilindustrie (z.B. als Teppiche) eingesetzt.
Insbesondere in textilen Anwendungen besteht ein Bedarf nach gefärbten Polypropylenfasern, was sich einerseits aus funktionalen und andererseits aus optischen sowie modischen Gründen ergibt. Daher sind Färbeverfahren für Polypropylen (PP) von großem Interesse. Der hydrophobe Charakter von PP begründet zwar die besonderen funktionellen Eigenschaften, macht jedoch durch das Fehlen von funktionellen Gruppen die Anhaftung von Farbstoffen bei wässrigen Färbeprozessen sehr schwer. Auch das Färben mit anderen Systemen ist bei Polypropylenfasern praktisch sehr schwierig, da die Farbstoffe am PP nicht haften.
Das am häufigsten verwendete Färbeverfahren beruht auf der Einbringung von Farbstoff auf der Ebene der Faserherstellung. Dabei wird ein den Farbstoff enthaltender Master-Batch mit dem Polypropylen während des Schmelzspinnvorgangs zur Herstellung der Fasern gemischt, bei dem aus dem Extrusionsvorgang farbige Fasern hervorgehen. Nach diesem Verfahren der Massefärbung von PP können beliebige Farben mit sehr hohen Echtheitsanforderungen erzeugt werden. Da die gefärbten Fasern im Rahmen des Faserspinnprozesses entstehen, ergeben sich jedoch mehrere kritische Nachteile: Die Methode ist nur bei relativ hohen Produktionsmengen wirtschaftlich, da die komplette Spinnanlage mit farbigem Polymer gefüllt werden muss und hohe Mengen an Übergangsfarben zwischen zwei Farbtönen als Abfall anfallen. Die Färbung erfolgt auf der Ebene der Fasern und ist damit in späteren Prozessen nicht veränderbar, ebenso können keine Garne oder Flächen gefärbt oder bedruckt werden, was die technische Flexibilität sehr stark einschränkt. Um bereits hergestellte Fasern auf Polypropylenbasis färbbar zu machen, wurden verschiedene Konzepte in der Literatur vorgeschlagen. Mehrere Färbetechniken versuchen die Haftung von Farbmitteln an Textilien mit Polypropylenfasern dadurch zu verbessern, dass Polymere mit funktionellen Gruppen in die Spinmasse eingebracht werden. Diesen „Inkorporationstechniken“ haftet jedoch der Nachteil an, dass eine gleichzeitige Veränderung der Fasereigenschaften eintritt, wodurch sich das Textil anderen Faserpolymeren annähert und damit die besonderen Eigenschaften der Polypropylenfaser verlorengehen. Andere Techniken versuchen das Farbmittel und die Polypropylenfasern durch Reaktion zu verbinden, was aufwändig ist und bedenkliche Chemikalien erfordert.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass nach dem Stand der Technik verschiedene Verfahren zur Farbgebung von Polypropylen verfügbar sind. Jedes dieser Verfahren weist jedoch spezifische Nachteile auf, weshalb heute nur wenige Verfahren tatsächlich angewandt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Färben von Werkstücken aus Polypropylen, welches auf bestehenden textilen Verarbeitungsanlagen mit bestehenden textilen Farbstoffen in nützlichen Farbtiefen und mit brauchbaren Farbechtheiten durchführbar ist. Auch entsprechend gefärbte Werkstücke sollen bereitgestellt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Färben der Oberfläche eines Werkstücks mit einem Farbmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück in einem ersten Schritt mit einer kationischen Polypropylendispersion imprägniert wird und in einem anschließenden zweiten Schritt mit einem anionischen Farbmittel gefärbt wird.
Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch ein Erzeugnis, umfassend ein Werkstück, welches an der Oberfläche eine Schicht aufweist, welche Polypropylen und zumindest ein kationisches Tensid aufweist, wobei auf der Schicht ein anionisches Farbmittel angeordnet ist.
Polypropylendispersionen sind bereits seit längerem bekannt. Dabei handelt es sich um ein im Wesentlichen wässriges System, in welchem Polypropylen dispergiert ist. In bestimmten Fällen kann auch eine Emulsion vorliegen. In diesem Fall wird Polypropylen mit kurzen Kettenlängen und geringer Isotaktizität verwendet. Unter einer kationischen Polypropylendispersion versteht man eine solche, welche ein kationisches Tensid aufweist. Das kationische Tensid lagert sich am dispergierten Polypropylen an.
Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass die Polypropylendispersion eine Dispersion aus Polypropylen mit einem kationischen Tensid ist.
Das Imprägnieren mit der kationischen Polypropylendispersion erfolgt im einfachsten Fall dadurch, dass das Werkstück in ein Bad getaucht wird, in welchem sich die kationische Polypropylendispersion befindet. Dadurch bildet sich eine Schicht aus Polypropylen mit kationischem Tensid auf der Oberfläche des Werkstücks aus. Diese Schicht ist an der Oberfläche adsorbiert und das kationische Tensid verleiht diesem an der Oberfläche den Charakter einer positiven Ladung.
Beim Werkstück handelt es sich bevorzugt um eines, welches Kunststoff aufweist. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein Werkstück, welches Polypropylen aufweist.
Weiters kann vorgesehen sein, dass das Werkstück nach dem Imprägnieren mit der kationischen Polypropylendispersion getrocknet wird. Im einfachsten Fall erfolgt dies dadurch, dass das Werkstück aus dem Bad entnommen wird, in welchem sich die kationische Polypropylendispersion befindet, und an Luft getrocknet wird. Durch Temperaturerhöhung kann die Trocknung beschleunigt werden.
Obwohl sich herausgestellt hat, dass die Imprägnierung des Werkstücks mit der kationischen Polypropylendispersion bereits zu einer Schicht führt, der dauerhaft an der Oberfläche anhaftet (adsorbiert), hat es sich dennoch als vorteilhaft erwiesen, wenn das Werkstück nach dem Imprägnieren mit der kationischen Polypropylendispersion auf über 100°C, vorzugsweise auf zwischen 110 und 155°C, erwärmt wird. Dadurch schmilzt die Schicht aus Polypropylen mit kationischem Tensid auf der Oberfläche des Werkstücks leicht an und schmilzt an das Werkstück an. Allerdings handelt es sich nicht um ein vollständiges Schmelzen der Schicht sondern um einen Vorgang, bei dem - ähnlich dem Sintern - nur die Oberfläche leicht erweicht.
Das Anschmelzen der Schicht aus Polypropylen mit kationischem Tensid auf der Oberfläche des Werkstücks erhöht die Haltbarkeit der Färbung signifikant und ermöglicht es auch, dass das Erzeugnis im Kochwaschgang gereinigt werden kann. Als anionisches Farbmittel können sämtliche anionische Farbmittel zum Einsatz kommen, die in der Färbemittelindustrie eingesetzt werden. Bevorzugt handelt es sich um anionische Farbstoffe. Besonders bevorzugt handelt es sich um anionische Farbstoffe, die normalerweise in der Wollfärbung eingesetzt werden, beispielsweise anionische Naturfarbstoffe. Anionische Farbstoffe werden manchmal auch als Säurefarbstoffe bezeichnet.
Die Schritte des Trocknens und des Erwärmens können kombiniert werden und gleichzeitig in einem Schritt erfolgen.
Das Verfahren wird bevorzugt in der Textilindustrie eingesetzt, sodass das Werkstück bevorzugt Polypropylenfasern aufweist.
Das Polypropylen-Werkstück kann flächig sein. Bevorzugt umfasst es Polypropylenfasern. Es kann sich z.B. um ein Gewebe, Gestricke, Vlies usw. handeln. Sinngemäß können auch Folien, Platten, unregelmäßig aufgebaute Werkstücke und dicke Werkstücke modifiziert werden.
Hinsichtlich des Erzeugnisses kann vorgesehen sein, dass die Schicht auf die Oberfläche des Polypropylen-Werkstücks teilweise oder vollständig angeschmolzen ist.
Wie weiter unten dargelegt, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Färben der Oberfläche eines Werkstücks mit einem Farbmittel, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Werkstück in einem ersten Schritt mit einer anionischen Polypropylendispersion imprägniert wird und in einem anschließenden zweiten Schritt mit einem kationischen Farbmittel gefärbt wird.
Die oben dargelegten Details gelten für eine kationische und ein anionisches Farbmittel mit geänderten Vorzeichen auch für die Variante anionische Polypropylendispersion und kationisches Farbmittel.
Daher betrifft die Erfindung auch ein Erzeugnis, umfassend ein Werkstück, welches an der Oberfläche eine Schicht aufweist, welche Polypropylen und zumindest ein anionisches Tensid aufweist, wobei auf der Schicht ein kationisches Farbmittel angeordnet ist.
In allen Ausführungsvarianten ist bevorzugt vorgesehen, dass das Werkstück einen Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen, umfasst, besonders bevorzugt Polypropylenfasern aufweist. Weiters kann das Werkstück flächig ausgebildet sein insbesondere zumindest ein Gewebe, ein Gestrick, ein Vlies, eine Schicht, eine Platte, ein unregelmäßig aufgebautes Werkstück oder eine Kombination daraus umfassen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schicht auf die Oberfläche des Werkstücks angeschmolzen ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Erzeugnis, umfassend ein Werkstück, welches an der Oberfläche eine Schicht aufweist, welche Polypropylen und zumindest ein kationisches T ensid aufweist, wobei auf der Schicht ein anionischer Wirkstoff angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Erzeugnis, umfassend ein Werkstück, welches an der Oberfläche eine Schicht aufweist, welche Polypropylen und zumindest ein anionisches Tensid aufweist, wobei auf der Schicht ein kationischer Wirkstoff angeordnet ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder haben herausgefunden, dass durch eine Imprägnierung von Werkstücken aus Polypropylen (z.B. Polypropylenfasern oder textilen Flächen aus Polypropylenfasern) mit einer kationischen Polypropylendispersion die Oberflächenladung der Fasern soweit erhöht werden kann, dass eine Anfärbung mit anionisch geladenen Farbstoffen, wie sie z.B. für Wolle oder Polyamid verwendet werden, möglich ist.
In einer erfindungsgemässen Ausführung wird eine Polypropylenfaser mit einer kationischen Polypropylendispersion aus wässriger Phase imprägniert. Wird eine Polypropylendispersion mit 40 % Feststoffgehalt verwendet, so kann diese unverdünnt oder bevorzugt mit Wasser verdünnt auf das Fasermaterial durch Eintauchen und Abquetschen aufgetragen werden. Die Menge der auf der Ware abgelagerten Polypropylendispersion bewegt sich dabei bei einer Flottenaufnahme von 80 %, zwischen 32 % und 3 % des Warengewichts. In einer bevorzugten Ausführungsform werden zwischen 20 % und 10 % an Polypropylendispersion aufgetragen und besonders bevorzugt werden zwischen 25 % und 15 % der Warenmasse an Polypropylendispersion aufgetragen.
Nach dem Aufträgen erfolgt ein Abtrocknen der wässrigen Phase, wobei die Temperatur in üblichen Trocknungsapparaten z.B. Spannrahmen, Trommeltrockner, Drucktrockner entsprechend der Aufmachungsform der Fasern erfolgt und die Trocknungstemperatur bevorzugt zwischen 80 °C und 130 °C, besonders bevorzugt zwischen 105 und 1 15 °C liegt. Die Trocknungsenergie kann dabei durch Heißluft, überhitzten Dampf, Kontakthitze, Infrarotstrahlung oder Mikrowellenstrahlung übertragen werden, wobei auch andere Trocknungsmethoden verwendet werden können.
Anschließend an die Trocknung wird die aufgetragene Polypropylendispersion durch einen thermischen Schritt auf der Ware fixiert. Die erforderliche Temperatur der Fixierung hängt dabei von der verwendeten Molekülmasse der Polypropylendispersion ab und liegt üblicherweise zwischen 1 10 °C und 160 °C, bevorzugt zwischen 115 und 155 °C, besonders bevorzugt zwischen 120 °C und 140 °C. Die erforderliche Untergrenze der Temperatur wird dabei durch die Fixierung der PP-Dispersion bestimmt und die Obergrenze durch die maximale Behandlungstemperatur der PP-Faser bestimmt. Wird die Untergrenze unterschritten so erfolgt zwar eine Adsorption, die Fixierung der Dispersion ist allerdings für bestimmte textile Anwendungen, bei denen es zu häufigen Reinigungen (insbesondere bei hohen Temperaturen) kommt, nicht ideal. Wird die Temperaturobergrenze überschritten, so beginnt eine thermische Veränderung der Faserstruktur der PP-Faser, was den Verlust der molekularen Orientierung und damit der spezifischen Fasereigenschaften zur Folge hätte.
Eine solcherart mit einer kationischen Polypropylendispersion oberflächen-behandelte Faser kann nun mit üblichen Säurefarbstoffen gefärbt werden. Analog zu Wolle und Seide verfügt die Faser nun an der Oberfläche über ausreichend kationische Ladungen, welche die Bindung des anionischen Säurefarbstoffs ermöglichen.
Damit lässt sich eine so behandelte PP-Faser auch vorteilhaft in Mischung mit anderen Fasern z.B. Wolle, Polyamid einbadig färben. In analoger Weise können auch andere Fasern zugemischt werden und diese nach den entsprechenden Verfahren gefärbt werden, um ein Beispiel zu nennen kann eine PP/Polyesterfasermischung nach denselben Verfahren wie eine Wolle/Polyesterfasermischung gefärbt werden.
Durch die Verwendung bestehender Farbstoffgruppen kann eine große Breite an Farbnuancen erreicht werden und es können übliche Färbeanlagen für die Prozesse verwendet werden. Ist die Grundlage dieser Erfindung bekannt, so können auch andere Varianten der Anwendungstechnik eingesetzt werden, z.B. Pad-Dry-Thermosol Techniken.
Wird die kationische Polypropylendispersion durch eine Applikationstechnik lokal aufgetragen, z.B. durch Drucken, Sprühen etc. so kann auch eine mustermäßige oder lokale Anfärbung in einem folgenden Prozess oder beim Druckprozess erreicht werden. Anstelle der negativ geladenen Farbstoffe können auch funktionale Stoffe z.B. antimikrobielle Wirkstoffe, optische Aufheller an den vorhandenen kationischen Zentren in analoger Weise gebunden werden.
Nach Kenntnis der gegenständlichen Erfindung ist auch eine analoge Verfahrensweise durch Verwendung anionischer Polypropylendispersion möglich, wobei in diesem Falle die modifizierten Fasern eine negative Ladung tragen und die Färbung mit kationischen Farbstoffen erfolgt. Durch entsprechende Anpassung und fachmännische Optimierung kann eine Anpassung der Technik an andere Fasern erfolgen, insbesondere sind dabei die schwer zu färbenden Fasern aus UHMPE (Ultra high molecular weight polyethylene) oder aromatischen Polyamide (z.B. Kevlar, Nomex), aromatische Polyester (z.B. Vextran) oder auch Glasfasern zu nennen. Dabei sind die thermischen Behandlungsbedingungen an die Beständigkeiten und Eigenschaften der Fasern entsprechend anzupassen, z.B. durch Verwendung niederschmelzender Polypropylen Dispersionen oder durch Verwendung von Polyethylen-Dispersionen.
ANWENDUNGSBEISPIELE:
Anwendungsbeispiel 1
Ein Gestrick, welches aus PP-Fasern hergestellt wurde wird durch ein Imprägnierverfahren mit einer kationischen PP-Dispersion (z.B. Michern Emulsion, 28640 40 % PP Volumsanteil) imprägniert. Dabei werden die in Tabelle 1 genannten unterschiedliche Konzentrationen an PP-Dispersion aufgetragen und nach dem Trocknen bei 100 °C bei erhöhter Temperatur zwischen 110 und 155 °C fixiert. Die Flottenaufnahme beim Aufträgen der Dispersion beträgt dabei ca. 100 %. Zum Vergleich werden PP-Muster derselben thermischen Behandlung unterzogen. Anschließend erfolgt ein Anfärben mit einem anionischen Farbstoff (Säurefarbstoff Nylosan Rot F-2R) mit einer Farbtiefe von 1 % (10 mg Farbstoff / g Ware) bei 60 °C (1 h), nach dem Färben wird zweimal bei 60 °C für 10 min gespült und ein weiteres Mal für 10 min mit kaltem Wasser. Die Farbstoffaufnahme kann anhand der CIELab-Koordinaten und des K/S-Wertes bei 480 nm bewertet werden. Die Stabilität der Färbung wird durch die Nassechtheit bewertet (DIN 54006, Note 5 sehr gut, Note 1 sehr schlecht). Tabelle 1. Imprägnierung von PP-Gestricken mit kationischer PP-Dispersion (Doppelbestimmungen). Bedingungen, Farbkoordinaten und Echtheiten
Probe Gehalt an Fixier- K/S Echtheit Echtheit
Dispersion temp.
% Farbänd. Anbl. Wolle
1a 100 110 49.49 43.25 21.82 5.97 3.5 3-3.5
1 b 100 110 48.72 45.30 24.28 6.73 3.5-4 3.5
2a 100 130 47.56 46.87 25.10 8.26 3.5-4 4
2b 100 130 48.29 46.44 23.95 7.18 3.5-4 4
3a 100 155 47.33 43.56 22.13 7.08 4 4-4.5
3b 100 155 49.23 44.16 20.11 6.33 4 4-4.5
4a - 110 71.00 14.23 4.65 0.70 4-4.5 4.5-5
4b - 110 71.99 12.39 5.82 0.69 4-4.5 4.5-5
5a - 130 68.93 16.07 7.19 0.92 4-4.5 3.5
5b - 130 68.77 13.40 7.02 0.88 4-4.5 3.5
6a - 155 70.63 14.30 5.98 0.75 4-4.5 4-4.5
6b - 155 66.95 17.82 12.15 1.21 4-4.5 4-4.5
Die Werte der Farbkoordinaten zeigen deutlich die höhere Farbstoffaufnahme und Farbtiefe, die durch die Behandlung erreicht werden konnte. Die Echtheiten verbleiben auf gutem Niveau, durch die höhere Farbtiefe ergibt sich eine Verminderung der Echtheit.
Anwendungsbeispiel 2
Garnproben aus Vectran (aromatische Polyester, Nm36/2) und UHMPE (Ultra high molecular weight polyethylen, Nm 54/2) werden in analoger Weise zu Anwendungsbeispiel 1 behandelt und gefärbt.
Die Dispersion aus kationischem Polypropylen wird dabei mit Wasser verdünnt (60 % Dispersion und 40 % Wasser). Als Fixiertemperatur werden 130 °C für 10 min angewandt. Die Färbung mit Säurefarbstoff erfolgt analog zu Anwendungsbeispiel 1. Tabelle 2. Imprägnierung von Gestricken mit kationischer PP-Dispersion
(Doppelbestimmungen). Bedingungen, Farbkoordinaten und Echtheiten
Probe Material Gehalt an L* a* b* K/S Echtheit Echtheit
Disp.
Farbänd. Anbl.
% Wolle
~7ä Vectran 6Ö 52.28 43.97 30.19 5781 4-4,5 2 5
7b Vectran 60 53.15 44.20 29.55 5.54 4-4,5 3
8a UHMPE 60 54.35 51.76 37.55 6.96 3,5-4 3,5
8b UHMPE 60 56.34 47.50 32.62 5.07 4 3,5
9a Vectran - 72.51 11.43 14.67 0.62 -
9b Vectran - 74.07 10.70 14.82 0.55 -
10a UHMPE - 77.70 20.32 17.20 0.58 -
10b UHMPE - 79.56 19.95 16.91 0.50 -
Die Echtheiten der unbehandelten Proben wurde nicht bestimmt, da eine geringe Farbaufnahme beobachtet wurde und die Echtheit daher ohne weitere Relevanz war.
Fig. 1 und 2 zeigt Laser-Scanning Mikroskop Fotos von behandelten (Fig. 1) und unbehandelten PP-Fasern (Fig. 2). Deutlich ist in den Figuren erkennbar, dass auf den behandelten PP-Fasern Ablagerungen durch Schichtbildung gebildet werden.
Auch mittels FT-IR ist die Anwesenheit von Tensiden erkennbar.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Färben der Oberfläche eines Werkstücks mit einem Farbmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück in einem ersten Schritt mit einer kationischen Polypropylendispersion imprägniert wird und in einem anschließenden zweiten Schritt mit einem anionischen Farbmittel gefärbt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polypropylendispersion eine Emulsion aus Polypropylen mit einem kationischen Tensid ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach dem Imprägnieren mit der kationischen Polypropylendispersion getrocknet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach dem Imprägnieren mit der kationischen Polypropylendispersion auf über 100°C, vorzugsweise auf zwischen 110 und 155°C, erwärmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück einen Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen, umfasst, besonders bevorzugt Polypropylenfasern aufweist.
6. Verfahren zum Färben der Oberfläche eines Werkstücks mit einem Farbmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück in einem ersten Schritt mit einer anionischen Polypropylendispersion imprägniert wird und in einem anschließenden zweiten Schritt mit einem kationischen Farbmittel gefärbt wird.
7. Erzeugnis, umfassend ein Werkstück, welches an der Oberfläche eine Schicht aufweist, welche Polypropylen und zumindest ein kationisches Tensid aufweist, wobei auf der Schicht ein anionisches Farbmittel angeordnet ist.
8. Erzeugnis, umfassend ein Werkstück, welches an der Oberfläche eine Schicht aufweist, welche Polypropylen und zumindest ein anionisches Tensid aufweist, wobei auf der Schicht ein kationisches Farbmittel angeordnet ist.
9. Erzeugnis nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück einen Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen, umfasst, besonders bevorzugt Polypropylenfasern aufweist.
10. Erzeugnis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück flächig ausgebildet ist, insbesondere zumindest ein Gewebe, ein Gestrick, ein Vlies, eine Schicht, eine Platte, ein unregelmäßig aufgebautes Werkstück oder eine Kombination daraus umfasst.
11. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht auf die Oberfläche des Werkstücks angeschmolzen ist.
12. Erzeugnis, umfassend ein Werkstück, welches an der Oberfläche eine Schicht aufweist, welche Polypropylen und zumindest ein kationisches Tensid aufweist, wobei auf der Schicht ein anionischer Wirkstoff angeordnet ist.
13. Erzeugnis, umfassend ein Werkstück, welches an der Oberfläche eine Schicht aufweist, welche Polypropylen und zumindest ein anionisches Tensid aufweist, wobei auf der Schicht ein kationischer Wirkstoff angeordnet ist.
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