Brevet FR2516954A1 — publié le 19830527

La présente invention a pour objet un procédé de teinture rapide de fibres de polyester avec un mélange de colorants de dispersion. Dans les procédés de teinture, en particulier dans les procédés de teinture à haute température, il est hautement désirable d'écourter la durée du procédé afin de réduire les frais d'énergie Ceci est particulièrement important quand on teint le polyester à haute température, par exemple à 120-130 ; la teinture à haute température du polyester est effectuée habituel- lement pendant 40 à 90 minutes On a essayé d'écourter le temps de teinture pour le polyester, c'est-à-dire à obtenir un épuisement significatif du bain de teinture à un stade moins avancé du procédé de teinture. Cependant, ces teintures rapides doivent être réalisées sans affecter la reproductibilité et les solidités des teintures. La demanderesse a maintenant trouvé de façon surprenanteque les fibres de polyester peuvent être teintes rapidement à haute température, c'est-à-dire à une température supérieure à 100 , avec un mélange de colorants de dispersion ayant chacun des propriétés phy icochimiquesspécifiques. La présente invention concerne par conséquent un procédé de teinture rapide à une température supérieure à 1000 de substrats coristitués,en totalité ou en partie, de fibres de polyester, procédé selon lequel on teint le substrat avec un bain de teinture aqueux contenant un mélange d'au moins 2 colorants de dispersion ayant chacun individuellement i) un taux d'épuisement A 90 % après 5 minutes à 130 et > 95 % après 20 minutes à 130 pour une teinture d'intensité standard de 4 x 1/1, la température de teinture initiale étant de et la vitesse de chauffage de 3 / minute, ii) un coefficient de diffusion D à 130 ) l; 6 1010 cm 2. seconde 1 iii) un rapport C O , 14, dans lequel C signifie la RTT concentration de saturation en mg du colorant par g de substrat et RTT signifie la concentration de colo- rant en mg par g de substrat nécessaire pour la teinture d'intensité standard 1/1, et iv) un paramètre cinétique Z,> 1,6 10-4 o Z = k C \D RTT -1 1/ 2 o k = 1 cm seconde Les colorants de dispersion employés pour le procédé de l'invention ont de préférence un taux d'éouisement A, à différentestempératuresde teinture pour divers temps de traitement, comme indiqué dans le tableau ci-après Les échantillons de polyester texturisé (Dacron G 5 T 56, marque déposée de Du Pont) sont teints chacun dans un appareil de teinture clos avec un bain de teinture aqueux à un rapport de bain de 1:10 à une intensité standard de 4 x 1/1 On introduit un échantillon à 70 dans chacun d'une série de bains de teinture ayant la même composition et on réchauffe les bains de teinture à une vitesse de 3 minute à la température indiquée et on maintient à cette température pour la période de temps indiquee dans le tableau On retire les échantillons du bain de teinture, on les soumet pendant 20 minutes à 75 à un lavage réducteur avec un-bain contenant, par litre, 4 ml d'hydroxyde de sodium à 36 Be, 2 g d'hydrosulfite de sodium et éventuellement 0,5 ml d'un agent de dis- persion du commerce à base d'un alcool aliphatique éthoxylé La quantité de colorant de dispersion fixé par chaque échantillon est indiquée dans le tableau ci- après Elle peut être mesurée par spectrophotométrie, par exemple en partant de la solution obtenue après avoir fait bouillir au reflux l'échantillon teint, par exemple 2 fois pendant 15 minutes dans un solvant organique frais, comme par exemple le diméthylformamide. T A B L E A U Température en C Temps en minutes A en % 10 770 5 W 80 5 7790 5 990 130 20 995 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ I__ Le coefficient de diffusion D est déterminé selon la méthode décrite par Mamdouh Hlammoudeh et coll. dans Melliand 52 1063-1068 ( 1971); un film de polyester est enroulé sur unebaguette de verre et est teint pendant 2 heures à 130 comme décrit dans cet article. Les colorants de dispersion utilisés selon l'invention ont de préférence un coefficient de diffusion DÄ 1,8 1010 cm 2 seconde 1. Le rapport Co est un nombre sans unité C corres- RTT pond à la concentration infinie C as obtenue par extrapolation de la courbe de diffusion (concentra- tion de colorant qui a diffusé en fonction des couches de polyester enroulé) Le rapport Co est de préférence RTT ? 16. La valeur cinétique Z est un paramètre défini selon l'étude cinétique décrite par J Cegerra et coll. dans Textile Research Journal, Mai 1967, 348 Z est de préférence > 1,8 104 plus préférablement ;'2,0 104. Les colorants de dispersion qui sont mélangés selon le procédé de l'invention, appartiennent à différentes classes de colorants de dispersion Ces colorants de dispersion peuvent être par exemple des colorants styryliques, des colo- rants anthraquinoniques et en particulier des colorants azolques, tels que les colorants monoazolques, par exemple les colorants de la pyridône. Selon l'invention, les mélanges de colorants de dispersion appropriés pour la teinture rapide comprennent au moins deux colorants de:dispersion, c'est-à-dire au moins deux colorants de dispersion individuels Lorsque le procédé technique normal pour la préparation d'un colorant de dispersion fournit un mélange technique, par exemple un mélange d'isomères ou d'homologues, ce mélange doit être considéré comme un composant individuel Les combinaisons préférées de colorantsde dispersion sont des mélanges de 2 ou 3 colorants de dispersion individuels plus préférablement les mélanges basés sur un système dichromatique ou trichromatique. Selon l'intensité de la nuance désirée, les quantités de colorant de dispersion à employer dans le bain de teinture peut varier dans de larges limites. En général, on utilisera avantageusement, des quantités comprises entre 0, 001 et 30, de préférence entre 0,01 et 6 % en poidsde deux ou plusieurs colorants de disper- sion, calculées sur le poids du substrat de polyester. Le procédé de teinture de l'invention peut être effectué en continu, par exemple par foulardage ou par épuisement, de préférence par épuisement Le rapport du bain aux matières à teindre peut varier entre 0,2:-1 et 100:1, de préférence entre 1:1 et 1:15. Le procédé est effectué en général sous les conditions HT (haute température) habituelles, c'est-à-dire à une température supérieure à 100 , de préférence comprise entre 120 et 140 , plus préférablement comprise entre 120 et 130 Le substrat à teindre peut être introduit à une température d'environ 70 à 80 dans le bain de teinture et la température du bain de teinture est augmentée de préférence à une vitesse de 2 à 3 /minute. La température de teinture est en général maintenue entre 120 et 130 pendant 5 à 30 minutes, de préférence à 120 pendant 15 à 30 minutes, à 125 pendant 10 à minutes, plus préférablement pendant 10 à 15 minutes, ou à 130 pendant 5 à 15 minutes, plus préférablement pendant 5 à 10 minutes La matière teinte est ensuite lavée et séchée Apres la teinture, il n'est pas nécessaire d'effectuer un lavage réducteur. Quand le procédé de teinture est effectué par épuisement, il peut être mis en oeuvre dans un dispositif usuel clos et, avantageusement, résistant à la pression, destiné à la teinture HT, par exemple dans un appareil de teinture HT jet, un appareil de teinture HT à circulation de bain ou un appareil de teinture HT sur ensouple. Outre les colorants de dispersion, le bain de teinture peut contenir d'autres additifs, par exemple des acides ou des sels pour obtenir la valeur de p H adéquate, des agents de dispersion, des agents d'unisson, des véhiculeurs, etc On emploie de préférence des agents de dispersion anioniques, comme par exemple les alcools aliphatiques en C 6-C 20 sulfonés, les acides gras insaturés sulfonés, les esters d'acides gras ou les huiles sulfonés, telles que l'huile de ricin sulfonée, les amines grasses éthoxylées, les acides gras éthoxylés ou les alcools aliphatiques éthoxylés, les alkylsulfonates-,ls alkyl-arylsulfonates et autres. Les substrats de polyester appropriés sont les produits de polycondensation d'acides dicarboxyliques ou de leurs dérivés avec des alcools difonctionnels, en particulier les glycols La matière en polyester préférée est celle obtenue par polycondensation de l'acide téréphtalique avec l'éthylèneglycol Ces matières peuvent être utilisées sous n'importe quelle forme habituelle, par exemple sous forme de filés, de tissus et d'articles tricotés On peut également teindre selon le procédé de l'invention des mélanges de polyester avec d'autres fibres, comme par exemple le coton, pour ce qui concerne la partie polyester. Les mélanges de colorants de dispersion employés dans le procédé de l'invention sont constitués de quelques colorants de dispersion individuels, chacun d'eux remplissant les exigences i) à iv) indi- quées précédemment Avec ces mélanges, on obtient des teintures reproductibles présentant de bonnes solidités,en particulier une bonne solidité à la subli- mation Par ailleurs, le procédé de l'invention permet non seulement d'écourter de manière significative la durée de teinture auxtempératuresplus élevées, mais également d'obtenir des teintures avec un rende- ment tinctorial élevé, de sorte que le lavage réducteur subséquent desteintures n'est pas nécessaire, ce dernier étant une étape nécessaire et difficile dans les procédés de teinture connus jusqu'à présent. Les mélanges de colorant de dispersion connus et employés pour la teinture rapide, c'est-à-dire dans un temps plus bref, sont beaucoup plus complexes et tous les colorants de dispersion présents dans ces mélanges ne rem- plissentpas les conditions des paramètres i) à iv) indiqués précédemment Ces mélanges ne présentent pas tous les avantages mentionnés ci-dessus, en particulier le rendement tinctorial élevé Par exemple dans les systèmes trichromatiques connus, chaque couleur de base est obtenue à partir d'un mélange de deux ou plusieurs colorants de dispersion ayant des structures chimiques totalement différentes l'une de l'autre. En comparaison, un système trichromatique selon l'inven- tion peut consisterde seulement trois colorants de dispersion individuels, un colorant individuel pour chaque couleur de base. Les exemples suivants illustrent la présente invention sans aucunement en limiter la portée. Les parties et les pourcentages s'entendent en poids et les températures sont toutes indiquées en degrés Celsius. Exemple 1 Dans un appareil de teinture HT à circulation de bain (vitesse de circulation: 4 tours/minute), on teint 2200 g d'un filé de polyester texturisé, sous forme de bobine croisée, dans un rapport de bain de 1:7, en utilisant les-colorants suivants: 0,78 % du colorant C I Disperse Yellow 211 0,56 % du colorant rouge de formule I 02 HQ -N=N( Q N(CH 2 CH=CH 2)2 (I) NHSO 2 CH 3 et 0,6 I% du colorant C I Disperse Blue 148. Les colorants ont les propriétés suivantes: On chauffe le bain de teinture à partir de 70 à une vitesse de chauffage de 3 /minute Après avoir teint pendant 10 minutes à 125 ó ou pendant 5 minutes à 130 , on lave le filé et on le sèche Le taux d'épuisement du bain de teinture est > 95 %. On obtient un filé teint en brun présentant de bonnes solidités. Exemple 2 On procède comme décrit à l'exemple 1, mais on combine le colorant jaune et/ou bleu avec le ou les colorants rouges suivants: A en Z Colorants 1200 C 12,C 1300 C xi 10 G Dcm 2 sec 1C x 10-4 '10 ' 5 '10 ' O5 ' 20 ' RTT D.Yellow 21173 86 93 97 85 97 98 1,85 16,2 2,20 I 80 85 90 94 84 94 96 1,68 28,8 3,73 D Blue 148 79 88 90 93 81 93 96 1,96 23,5 3,29 A en % D Z Colorants 120 OC 1250 C 1300 C X 10 O Wcm 2 sec 11cc x 10 o Disperse 10 '5 ' io'Io 5 ' 20-' RTT ___ isers 73 82 90 90 96 91 96 97 1,88 21,2 2,89 Disperse 64 72 80 88 71 91 95 2,41 14,9 2,37 Red 106 REVENDICATIONS 1. Procédé de teinture rapide à une température supérieure à 100 de substràtsconstitués, en totalité ou en partie, de fibres de polyester, caractérisé en ce qu'on teint le substrat avec un bain de teinture aqueux contenant un mélange d'au moins deux colorants de dispersion ayant chacun individuel- lement i) un taux d'épuisement A $ 90 % après 5 minutes à 130 et, 95 % après 20 minutes à 130 pour une teinture d'intensité standard de 4 x 1/1, la température de teinture initiale étant de et la vitesse de chauffage de 3 /minute, ii) un coefficient de diffusion D à 130 > 1,6 10-10 cm 2seconde 1, iii) un rapport C > 14, dans lequel C signifie RTT la concentration de saturation en mg du colorant par g de substrat et RTT signifie la concentra- tion de colorant en mg par g de substrat nécessaire pour la teinture d'intensité stan- dard 1/1, et iv) un paramètre cinétique Z l,6 10 4 dans lequel Z k C O V o k = 1 cm 1 seconde 1/2 RTT 2. Un procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que le taux d'épuisement A est > 70 % apres minutes à 120 , 80 % après 5 minutes à 125 , % après 5 minutes à 130 et> 95 % après 20 minutes à 130 . 3. Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le coefficient de diffusion D est 1 8 10 10 cm 2 seconde -1 D estl 8 10-l cm 2 scod l 1 4. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport C est 16. RTT 5 Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le paramètre cinétique Z est 71 8 104 6. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les colo- rants de dispersion sont utilisés en des quantités comprises entre 0,001 et 30 % en poids,basé sur le poids du polyester. 7. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bain de teinture est chauffé à une vitesse de 2 à 3 par minute. 8. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on utilise un mélange de 2 ou 3 colorants de dispersion indivi- duels. 9. Un procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le colorant de dispersion indi- viduel peut être un mélange d'isomères ou d'homologues. 10. Un procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les colorants de dispersion sont choisis parmi les colorants C I Disperse Yellow 211, C I. Disperse Blue 148, C I Disperse Red 73, C I Disperse Red 106 et le colorant de formule I 1 02 N N:N Q N(CH 2 CH=CH 2)2(I NH 502 CH 3 11. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le poly- ester est teint par épuisement. 12. Un bain de teinture, caractérisé en ce qu'il contient un mélange d'au moins deux colorants de dispersion ayant -chacun les caractéristiques i) à iv) spécifiées à la revendication 1. 13. Un bain de teinture selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il contient 2 ou 3 colorants de dispersion. 14. Un bain de teinture selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il contient 2 ou 3 colorants de dispersion choisis parmi les colorants spécifiés à la revendication 10. 15 Un mélange de colorants de dispersion comprenant au moins 2 colorants de dispersion ayant chacun les caractéristiques i) à iv) spécifiées à la revendication 1. 16 Un substrat, caractérisé en ce qu'il a été teint selon le procédé spécifié à l'une quelconque des revendications 1 à 11.