MÉTODO DE COLORACIÓN DE UN SUSTRATO CON UNA SUSTANCIA DE COLORACIÓN REACTIVA EN DIÓXIDO DE CARBONO SUPERCRÍTICO O CASI SUPERCRÍTICO.

Un método de coloración de un sustrato con una materia de coloración reactiva en dióxido de carbono supercrítico o casi supercrítico,

dicho sustrato siendo seleccionado a partir del grupo que consiste en fibras de celulosa; fibras de celulosa modificadas; fibras de proteína;fibras sintéticas que contienen una pluralidad de grupos reactivos seleccionados a partir del grupo que consisten en hidróxilo, tiol, amina primaria y amina secundaria; y combinaciones de estas fibras, donde el método comprende los pasos posteriores de: - tratamiento previo del sustrato por humidificación del sustrato con un medio fluido conteniendo al menos 10 % en peso preferiblemente al menos 40 % en peso de uno o más compuestos de aceptor de enlace de hidrógeno orgánico seleccionados a partir del grupo que consiste en alcanoles C1-C5 comprendiendo un grupo hidróxilo, - coloración del sustrato por contacto del sustrato tratado previamente con dióxido de carbono supercrítico o casi supercrítico que contiene una materia de coloración reactiva

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un método de coloración de un sustrato, particularmente fibras, con una materia colorante reactiva en dióxido de carbono supercrítico o casi supercrítico.

Antecedentes de la invención

Colorear por métodos tradicionales a base de agua y procesos de lavado posteriores producen grandes cantidades de aguas residuales, normalmente coloreadas fuertemente. Además, durante la coloración, por ejemplo, las fibras de poliéster a partir de un medio acuoso, las fibras coloreadas tienen que ser sometida a una así llamada compensación de reducción que causa graves problemas adicionales.

Los inconvenientes mencionados medioambientales de métodos de coloración a base de agua se pueden superar por coloración a partir de dióxido de carbono supercrítico. Coloraciones supercríticas adicionalmente ofrecen la ventaja de que las densidades y viscosidades en dióxido de carbono supercrítico son inferiores y la difusión más rápida que en líquidos, acortando el tiempo de proceso.

La coloración de materiales de sustrato en dióxido de carbono líquido o supercrítica es bien conocida en la técnica. Es también conocido utilizar sustancias de coloración reactivas en métodos de coloración supercríticos que sean capaces de reaccionar con el sustrato bajo la formación de un enlace químico. Estas sustancias reactivas son normalmente derivados de CO2 soluble disperso (cromoforos) de colorantes que contienen un grupo reactivo que es capaz de reacción con residuos específicos en el sustrato.

Desafortunadamente, de los métodos de coloración supercríticos que utilzan las sustancias de coloración reactivas mencionados se ha descubierto que producen rendimientos de color decepcionante y que padecen de fijación pobre del colorante al sustrato.Diferentes intentos se han hecho para modificar la metodología de coloración para obtener resultados más satisfactorios con estas sustancias de coloración reactivas.

Ha sido propuesto, por ejemplo, pretratar el sustrato antes de la coloración para mejorar de reacción entre el sustrato y el colorante reactivo. Un método defendido es modificar químicamente el sustrato tratando el sustrato con uno o más reactivos capaces de reaccionar con grupos reactivos en el sustrato. US-B 5,578,088 describe un proceso para coloración de materiales de fibra que comprenden fibras de celulosa o una mezcla de fibras de celulosa y fibras de poliéster, que comprenden primero la modificación del material de fibra con uno o más compuestos que contienen grupos amino y luego la coloración del material de fibra modificado con una sustancia de coloración dispersa reactiva con la fibra en CO2 supercrítico.

5,298,032 describe un proceso para coloración de material textil de celulosa con tintes dispersos, que comprende el pretratamiento del material textil al menos el 5% en peso de un auxiliar que promueva la absorción del colorante y la coloración posterior del material pretratado con un colorante disperso a partir de CO2 supercrítico, siendo el auxiliar seleccionados a partir del grupo que consiste en un glicol de polialquileno, una alcanolamina y un compuesto aromático con diferentes grupos hidróxilo.

Maeda et al. (Coloración de fibras celulósicas con Colorantes Dispersos Reactivos en Dióxido de Carbono Supercrítico, Textil Res. J. 72(3), 240-244 (2002)) describen los resultados de experimentos en los que las fibras de celulosa son coloreadas a partir de dióxido de carbono supercrítico siguiendo al pretratamiento con dimetiléter de tetraetilenglicol o nmetil-2-pirrolidinona, usando sustancias de coloración reactivas que comprenden un Grupo de triazina para reacción con un grupo de triazina para la reacción con un grupo hidróxilo de fibras de celulosa. Los resultados muestran que el pretratamiento mejora el rendimiento de color. Los autores especulan que la solución de pretratamiento puede hinchar las fibras de celulosa. Además, la hipótesis de que los solventes de pretratamiento usados son capaces de formar enlaces de hidrógeno con las cadenas de celulosa que pueden ayudar a prevenir la dehinchazón completa de las fibras durante el tratamiento con dióxido de carbono supercrítico.

La solicitud de patente japonesa 2002-201575 describe un método de coloración de un material de fibra celulósica, comprendiendo dicho método el pretratamiento del material de fibra con un solvente polar capaz de hinchar la fibra y un agente alcalino, seguido de la coloración con una reacción con colorante por dispersión en un fluido mezclado de dióxido de carbono supercrítico y un solvente polar tal como etanol, acetona etc. Como ejemplos de solventes polares capaces de hinchar son mencionados el derivado de etilenglicol fibroso y N-metilpirrolidona.

A pesar del uso de sustancias colorantes reactivas y el pretratamiento con reactivos o solventes orgánicos, métodos conocidos de coloración supercríticos han producido rendimientos de color y propiedades de fijación de lavado que se pueden calificar de decepcionantes, especialmente en el caso de que estas técnicas se empleen para la coloración de fibras de celulosa (p. ej. algodón).

Resumen de la invención

Los inventores han descubierto de forma imprevista que las desventajas de los métodos de coloración supercríticos de la técnica anterior pueden ser eliminadas en gran medida primero por pretratamiento del sustrato por humidificación de éste con un medio fluido que contenga uno o más compuestos de aceptor de enlace de hidrógeno orgánico relativamente pequeño seguido de la coloración del sustrato contactando el sustrato pretratado con dióxido de carbono supercrítico o casi supercrítico con una materia colorante reactiva. Más particularmente, los inventores tienen encontrados que resultados excelentes se puede obtener por tratamiento previo del sustrato con uno o más compuestos de aceptadores de enlace de hidrógeno seleccionados del grupo que consiste en alcanoles C1 -C5 , comprendiente un grupo hidróxilo y no conteniendo ninguna materia colorante reactiva.

El presente método proporciona fijación excelente de la materia colorante en combinación con índices de reacción excepcionalmente altos. Además, el presente método permite la producción de sustratos coloreados que muestran resistencias del lavado sobresalientes y resistencia a frotación. Una ventaja importante del presente método es que pueden ser obtenidos muy buenas propiedades de coloración sin modificación química previa del sustrato.

Aunque los inventores no quieren ser atados por la teoría, se cree que los beneficios del presente método se deben en gran medida debido a la reactividad excepcionalmente alta de la materia colorante reactiva bajo condiciones de coloración supercríticas siguiendo al pretratamiento con los compuestos de aceptor de enlace de hidrógeno. Aunque los inventores no quieren ser atados por la teoría, se cree que tal pretratamiento hace que los sitios reactivos en el sustrato estén más accesibles a la materia colorante reactiva. Además, el tratamiento previo presenta un efecto favorable en la velocidad de reacción.

Descripción detallada de la invención

Por consiguiente, la invención se refiere a un método de tinte de un sustrato con una materia colorante reactiva en supercrítico o cerca de dióxido de carbono supercrítico, dicho sustrato siendo seleccionado del grupo que consiste en fibras de celulosa; fibras de celulosa modificadas; fibras de proteína; fibras sintéticas que contenien una pluralidad de grupos reactivos seleccionados del grupo que consisten en hidróxilo, tiol, amina primaria y amina secundaria; y combinaciones de estas fibras, donde el método comprende los pasos posteriores de: tratamiento previo del sustrato por humidificación del sustrato con un medio fluido que contiene al menos 10, % en peso, preferiblemente al menos 40 % en peso de uno o más compuestos de aceptor de enlace de hidrógeno orgánico seleccionados a partir del grupo que consiste en C1 -C5 alcanoles que comprenden un grupo hidróxilo; coloración del sustrato por contacto del sustrato tratado previamente con dióxido de carbono supercrítico o casi supercrítico con una sustancia colorante reactiva.

El sustrato de fibra en el presente método puede adecuadamente tomar la forma de hilo o tejido. El presente método es especialmente adecuado para coloración de tejidos, por ejemplo tejidos o entretejidos.

El término "medio fluido" como se usa en aquí... [Seguir leyendo]

1. Un método de coloración de un sustrato con una materia de coloración reactiva en dióxido de carbono supercrítico o casi supercrítico, dicho sustrato siendo seleccionado a partir del grupo que consiste en fibras de celulosa; fibras de celulosa modificadas; fibras de proteína; fibras sintéticas que contienen una pluralidad de grupos reactivos seleccionados a partir del grupo que consisten en hidróxilo, tiol, amina primaria y amina secundaria; y combinaciones de estas fibras, donde el método comprende los pasos posteriores de:

• tratamiento previo del sustrato por humidificación del sustrato con un medio fluido conteniendo al menos 10 % en peso preferiblemente al menos 40 % en peso de uno o más compuestos de aceptor de enlace de hidrógeno orgánico seleccionados a partir del grupo que consiste en alcanoles C1-C5 comprendiendo un grupo hidróxilo,

• coloración del sustrato por contacto del sustrato tratado previamente con dióxido de carbono supercrítico o casi supercrítico que contiene una materia de coloración reactiva.

2. Método según la reivindicación 1, donde los compuestos de aceptor de enlace de hidrógeno son seleccionados a partir del grupo que consisten en alcoholes primarios. alcoholes secundarios o combinaciones de los mismos.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, donde los compuestos de aceptor de enlace de hidrógeno son seleccionados a partir del grupo que consisten en metanol, etanol, propanol, isopropanol, n-butanol y 2-butanol.

4. Método según la reivindicación 1, donde uno o más aceptadores de enlace de hidrógeno se emplean en una cantidad de al menos 30%, preferiblemente al menos 50% en peso del sustrato.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el dióxido de carbono supercrítico o casi supercrítico que comprende la materia de coloración reactiva contiene entre 1 y 35 % en peso de dióxido de carbono de un cosolvente seleccionado del grupo que consiste en uno o más compuestos de aceptor de enlace de hidrógeno orgánico con 1-10 átomos de carbono, dichos compuestos de aceptor de enlace de hidrógeno conteniendo orgánico una o más funcionalidades seleccionadas de hidróxilo, éster, cetona, sulfóxido, sulfona, éter, amina, óxido amida terciaria, fosfato, carbonato, carbamato, urea, fosfina óxido y nitrilo.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la coloración se realiza a una temperatura de 80300 °C y una presión de 60-500 bar.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el dióxido de carbono supercrítico o casi supercrítico contiene al menos 0.05 mol.%, preferiblemente al menos 1 mol.% ácidos calculados en cantidad molar de sustancia de materia de coloración reactiva que se usa en el proceso de coloración.

8. Método según la reivindicación 8, donde uno o más ácidos son seleccionados a partir del grupo que consiste en HCl,C6H5 SO3, HNO3, CF3COOH, H3 PO3, HClO2, H3 PO4, CH2ClCOOH, HF, HNO2, HCOOH, C6HSCOOH, CH3COOH y H2CO3.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el sustrato es un material de fibra seleccionado a partir del grupo que consiste en algodón, lana, seda, poliéster, nilón, rayón y combinaciones de los mismos.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la materia de coloración reactiva es un derivado de cromoforo con un residuo cromofórico y un grupo reactivo, dicho grupo reactivo comprendiendo un residuo heterocíclico o cíclico aromático que ha sido sustituido por al menos un radical seleccionado a partir del grupo que consiste en haluro, alcoxi opcionalmente sustituido y amina opcionalmente sustituida y al menos un radical seleccionado a partir del que consiste en haluro, alcoxi no sostituido o sustituido, amina no sostituida o sustituida y tiol no sostituido o sustituido.