<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING Werkwijze voor het verbeteren van de weerstand tegen kleurvlekken van garens en afgeleide produkten.
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verven van garens, bestaande uit zijde, wol, polyamide, polyster, polyacryl en alle gemodificeerde synthetische vezels, die kunnen geverfd worden, waarbij de weerstand van de geverfde garens tegen kleurvlekken verhoogd wordt en waarbij ook andere verbeterde eigenschappen bekomen worden.
Met garens dient verstaan te worden al dan niet verwerkte garens in ruwe (ecru) toestand of veredeld, zowel glanzend als mat, in de vorm van garens of verwerkt garen tot weefsel, vilt, breiwerk, non-woven produkten, tapijt eventueel getuft, enz... In deze beschrijving zal voor de vereenvoudiging het garen in welke vorm dan ook "substraat" genoemd worden.
Met de term verven wordt elke werkwijze bedoeld waarmede kleurstof op een substraat wordt aangebracht, zoals verven, bedrukken, spacen, besproeien, enz...
Het verwijderen van vlekken uit een substraat al dan niet gekleurd en in het bijzonder vlekken veroorzaakt door natuurlijke of synthetische kleurstoffen, zoals bijvoorbeeld aanwezig in koffie, thee, wijn, fruitsappen,
<Desc/Clms Page number 2>
inkten, enz... is nog steeds een delikaat probleem daar de gekleurde vlekken ofwel sporen nalaten (verkleuring van het oorspronkelijk substraat door de kleurstof van de vlek) ofwel door het reinigen de kleurstof van het substraat aantasten.
De uitvinding heeft tot doel een verfwerkwijze voor te stellen waarbij de weerstand van een al dan niet gekleurd substraat tegen kleurvlekken met zowel anionisch, kationisch als dispers karakter gevoelig verbeterd wordt en waarbij eveneens een verbeterd antistatisch effekt bekomen wordt alsmede een verhoogde weerstand tegens vervuiling, schimmels, huismijt en oxydatieve bleekmiddelen.
Het is bekend tannine te gebruiken voor het fixeren van kleurstof na het verfproces. Anderzijds is uit de industrie van badkledij eveneens bekend gekleurd nylon weefsel te behandelen met extrakten van gallotannine om de weerstand tegen verbleken van de kleur door chloor te verbeteren. Hierbij werd vooropgesteld dat door nabehandeling van gekleurd nylon weefsel met gallotannine extrakten, de kleurstof in de vezel migreert en dat het gallotannine extrakt op de kleur gefixeerd werd.
Tijdens doorgedreven onderzoek op dit gebied is nu verrassender wijze gebleken dat de weerstand tegen kleurstoffen van substraat wezenlijk verbeterd wordt wanneer het substraat tijdens het verfproces behandeld worden met looizuur.
Volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt het te behandelen substraat, bij voorkeur op kamer-temperatuur, doordrenkt met een oplossing van looizuur in zuur midden, wordt het bevochtigd substraat geverfd, wordt de kleurstof en het looizuur gefixeerd door luchtvrij stomen met verzadigde stoom en wordt het gekleurde substraat gespoeld en eventueel gedroogd.
De behandeling geschiedt met looizuur, wat in feite een mengsel is van verbindingen bestaande uit een glucoseketen welke 5 tot 10 maal gesubstitueerd is met galluszuur of trihydroxy 3, 4, 5-benzeen-carbonzuur-l.
<Desc/Clms Page number 3>
Zo bevat looizuur bij voorbeeld nonagalloylglucose, een glucoseketen 5 maal gesubstitueerd met galluszuur waarbij het 4 maal om bigalluszuur gaat en waarvan de formule is :
EMI3.1
CH-0-bigalluszuur I CH I CH I 0 CH I I LAH I CH2
EMI3.2
Volgels de uitvinding wordt bij voorkeur voor looizuur met een hoog moleculair gewicht gekozen wordt. Alhoewel looizuur met een moleculair gewicht van 1000 kan gebruikt worden wordt voordeligerwijze een looizuur met een moleculair gewicht van 2000 tot 3500 aangewend.
Bij de onderhavige werkwijze vormt het looizuur zoutbindingen en/of covalente bindingen met de functionele groepen van de vezel van het te verven substraat.
Het looizuur wordt gebruikt in een waterige oplossing, waarbij het voor de verfvakman duidelijk is dat ontijzerd en onthard water gebruikt wordt.
De te gebruiken oplossing zal 10 tot 50 g looizuur per liter water bevatten, en bij voorkeur 25 tot 35 g/l.
Teneinde oxidatie van het vlot te vermijden wordt er een weinig van een alifatisch monocarbonzuur met een kookpunt lager dan 100oC, bvb. azijnzuur toegevoegd. Het is tevens aan te raden teneinde oxidatie van het substraat, tijdens en na het fixeren van de kleur, te vermijden ook een niet vluchtig, niet hygroscopisch en bij voorkeur niet corroderend zuur toe te voegen, hiertoe komt een alifatisch carbonzuur zoals bijvoorbeeld citroenzuur of polyacrylzuren in aanmerking. Het is tevens voordelig een bevochtiger, zoals bijvoorbeeld isopropanol, aan het vlot toe te voegen.
<Desc/Clms Page number 4>
Volgens een voorkeurwerkwijze kan aan het bevochtigingsvlot eveneens een complexvormend produkt toegevoegd worden, bestaande bvb. uit een meerwaardig zout dat de nog vrije OH groepen van het looizuur bindt.
Hiertoe kan bvb. kaliumantimoniumtartraat (braakwijnsteen-zuur) of kaliumaluminiunsulfaat (kaliumaluin), gebruikt worden in een concentratie met verhouding tot het looizuur tussen 1/2 en 2/1.
Het complexvormend produkt wordt bij voorkeur bij kamertemperatuur in water opgelost en aan de oplossing wordt een niet vluchtig zuur, dat niet verdampt tijdens het stomen van het geverfde substraat, toegevoegd. Als niet vluchtig zuur komen alifatische carbonzuren in aanmerking in een concentratie van 1 tot 10 g/l water.
De oplossing met complexvormend produkt kan bij de oplossing met looizuur gevoegd worden en de zuurgraad van dit mengsel moet voldoende zuur zijn en bvb een pH = 2 tot 4 bij voorkeur 2 tot 3 hebben.
Bij de aangegeven verhoudingen zal de pH ongeveer 3 bedragen. In geval de zuurgraad 4 bereikt, dient de zuur concentratie te worden verhoogd.
Het te kleuren substraat wordt met de looizuuroplossing of met een mengsel van looizuur en complexvormend produkt doordrenkt en vervolgens koud geverfd.
De te gebruiken kleurstof wordt in water opgelost, eventueel door verwarmen, en vervolgens met koud water op het gewenste volume gebracht. Men zal bij voorkeur in zuur midden werken, door bvb. een alifatisch carbonzuur met kookpunt lager dan 1000C toe te voegen.
Wanneer de kleurstof opgedrukt wordt zal een zuurbestendig verdikkingsmiddel zoals een polysaccharide bvb Xanthaangum toegevoegd worden. Indien er een complexvormend produkt gebruikt wordt zal men er voor zorgen dat deze niet coaguleert met het verdikkingsmiddel.
Voor de kleurstoffen, die men kan gebruiken bij toepassing van de uitvinding komen in't algemeen zowel
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
zure, basische, metaalcomplexe als disperse kleurstoffen in aanmerking. Het is echter aangewezen kleurstoffen te kiezen die in het kader van de te volgen werkwijze passen en geen nevenreakties veroorzaken met de gebruikte reagentia en produkten.
Zo is het aangewezen, indien een complexvormend produkt op basis van braakwijnsteenzuur of kaliumaluin gebruikt wordt, kleurstoffen te kiezen die niet gevoelig zijn aan deze produkten.
Een goede voorselektie van kleurstoffen zal ook gemaakt worden op basis van de voor de vakman voor de handliggende criteria. Zo is het nuttig voor de te volgen werkwijze kleurstoffen te gebruiken die snel fixeren.
Bij wijze van geenszins beperkende voorbeelden, worden hierna een reeks kleurstoffen vermeld die goed in het kader van de uitvinding passen. De weergegeven lijst vermeldt het kleurindexnummer (in het engels) zoals gebruikelijk in de praktijk :
Acid Yellow 219 en 230
Acid Orange 116 en 156
Acid Red 42,299 en 395
Acid Blue 40,113, 129 en 344
Acid Black 172
Mordant Orange 6
Basic Yellow 21 en 45
Basic Orange 28
Basic Red 23 en 73
Basic Blue 22,45 en 123
Disperse Yellow 2
Disperse Red 55. 1 en 340
Disperse Blue 7
Acid Yellow 121
Acid Red 243
Acid Black 172
Verschillende andere kleurstoffen werden getest en gaven eveneens voldoening.
Nadat het substraat geverfd is, wordt het door een
<Desc/Clms Page number 6>
stoomkast geleid, waar het met luchtvrij verzadigde stoom gedurende een halve tot enkele minuten gestoomd wordt.
Na het stomen wordt het gekleurde substraat gespoeld.
Het spoelen kan zowel met koud als met warm water geschieden. Wanneer geen complexvormend produkt gebruikt wordt, zal men bij voorkeur koud spoelen. Wordt er wel een complexvormend produkt gebruikt, dan is het voordelig te spoelen met warm water (600C - 900C).
Aan het spoelwater wordt voordeligerwijze een antioxidant toegevoegd bij voorkeur een niet vluchtig, niet hygroscopisch en niet corroderend zuur, bvb. een alifatisch carbonzuur, in een concentratie die kan varieren van 0, 1 tot 5 g/l.
De beschreven uitvoeringsvormen die vooral gericht zijn op een continu proces, kunnen volgens een verdere uitvoeringsvorm eveneens toegepast worden in een discontinu proces. In dit geval wordt volgens de uitvinding het looizuur en de kleurstof in dezelfde kuip gezamenlijk op het substraat aangebracht en wordt volgens een voorkeurwerkwijze de pH van het vlot gestuurd door de concentratie looizuur.
Wanneer een substraat volgens een van deze uitvoeringsvormen gekleurd wordt, wordt een ongekende weerstand tegen kleurvlekken van natuurlijke of synthetische oorsprong met zowel een anionisch, kationisch als dispers karakter vastgesteld.
Vlekken van koffie op 70oC, Cool-aid (sterk gekleurde frisdrank), wijnvlekken, inkt, enz... kunnen meestal eenvoudig verwijderd worden door deppen met water. Indien er in ernstige gevallen na deppen met water toch restvlekken zouden overblijven kan een behandeling met huishoudelijk bleekwater toegepast worden zonder dat de kleur van het substraat aangetast wordt.
Bijkomend voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat het gekleurde substraat een betere weerstand heeft tegen produkten zoals terpentijn en white spirit. Ook een gevoelig verhoogde weerstand tegen
<Desc/Clms Page number 7>
oxidatieve bleekmiddelen werd vastgesteld. Vooral na behandeling met een mengsel van looizuur en een complexvormend produkt heeft het substraat een verbeterd anti-statisch profiel. Vorder werd tevens een verbeterde weerstand tegen huismijt en schimmels genoteerd.
Verdere proeven werden uitgevoerd in verband met lichtechtheid, wasechtheid, weerstand aan bleekmiddelen, enz... Hieruit bleek dat de werkwijze geen negatieve invloed heeft op bovenstaande echtheidseigenschappen.
De werkwijze wordt hierna meer in detail beschreven
EMI7.1
aan de hand van volgende niet beperkende voorbeelden :Voorbeeld 1
Men bereidt een waterige oplossing met zacht water door 25 g looizuur met een moleculair gewicht van 3500 koud in 1 liter water op te lossen. Hieraan wordt 2 g van een mengsel van polyacrylzuren (Eulysine S BASF) en 5 ml azijnzuur 80% als antioxidans en 5 ml isopropanol als bevochtiger toegevoegd.
De pH bedraagt 2. 2 Een stuk substraat (A) uit polyamide 66 wordt bij kamertemperatuur in deze oplossing gedrenkt en vervolgens uitgeperst tot een opname gelijk aan 100% substraat. Het nog natte substraat wordt bedrukt met Acid Yellow 219. Hiertoe wordt 1 g kleurstof in 0. 1 liter warm water opgelost en met koud water aangelengd tot 1 liter.
Aan deze oplossing wordt 5 ml azijnzuur 80% toegevoegd, zodat een pH van 3. 5 bekomen wordt, vervolgens wordt Xanthaangum van het type Kelzan toegevoegd tot de gewenste viscositeit bekomen wordt.
Nadat het substraat bedrukt is, wordt het gestoomd met luchtvrij verzadigde stoom bij 980C gedurende 2 minuten en vervolgens gespoeld met koud water. Aan het spoelwater en/of in het laatste spoelbad wordt 2 g van een mengsel polyacrylzuren (Eulysine S) per liter water toegevoegd. Het substraat wordt dan gedroogd bij 100 C.
<Desc/Clms Page number 8>
Voorbeeld 1 bis
Een stuk substraat (B) uit hetzelfde materiaal als substraat (A) wordt geverfd met eenzelfde kleurstofoplossing nadat het bevochtigd was met een waterige oplossing van azijnzuur waaraan isopropanol was toegevoegd, maar zonder dat er looizuur werd toegevoegd. Het gekleurde substraat werd op dezelfde wijze gestoomd en gespoeld maar zonder toevoeging van polyacrylzuur in het spoelwater.
Beide substraten werden aan volgende proeven onderworpen : Proef 1 : Koffieproef :
Een cylinder met 4 cm doormeter met een hoogte van 40 cm werd op het substraat geplaatst, vanonder in de cylinder werd 10 ml hete koffie op 70 C ingespoten, terwijl men vanboven in de cylinder een gewicht van 300 g liet vallen, de ingeperste koffie liet men gedurende 2 u inwerken in het substraat.
Na 2 u werd werd de koffievlek met lauw water gedept en met vochtabsorberend materiaal opgedroogd.
Bij substraat A was de vlek volledig verdwenen.
Bij substraat B was de vlek opgetrokken maar nog zichtbaar (80% was verwijderd), een verdere behandeling met huishoudbleekwater, dat 1 g/l actieve chloor bevatte, was nodig om de vlek te verwijderen. Het chloorwater liet een licht zichtbare bleke vlek achter.
Proef 2 : Rode wiln proef :
Met hetzelde proefmateriaal werd een vlek rode wijn van 10 ml op het substraat aangebracht en liet men gedurende 2 u inwerken.
Na afwassen met lauw water bleef op substraat A een licht spoor achter dat volledig kon verwijderd worden met
<Desc/Clms Page number 9>
huishoudbleekwater dat 0. 2 g/l actieve chloor bevatte.
Op substraat B bleef een duidelijke vlek achter, die slechts kon verwijderd worden met huishoudbleekwater dat 2 g/l actieve chloor bevatte, de kleur van het substraat was echter duidelijk aangetast door de chloor.
Proef 3 : Chloorproef :
Op het substraat wordt, met een pipet, 2 ml van oplossing van respectievelijk 1 g/l, 3 g/l en 10 g/l actieve chloor aangebracht, de vlekken werden na 24 u visueel beoordeeld.
Op substraat A werd geen verkleuring vastgesteld bij 1 g/l en 3 g/l, bij 10 g/l trad een lichte verkleuring op.
Op substraat B gaf de oplossing van 1 g/l een lichte verkleuring, en was de kleur sterk aangetast bij 3 g/l. Bij 10 g/l was de kleur volledig verdwenen.
Hogere concentraties chloor werden niet getest daar deze het substraat zouden aantasten.
Proef 4 : Herhaalde vlekken :
De koffieproef (proef 1) werd verschillende malen op dezelfde plaats van het substraat herhaald en telkens afgewassen met lauw water. Op het substraat A verdween de koffievlek na 3 beurten zonder sporen na te laten. Wanneer een vierde maal een vlek aangebracht werd (op dezelfde plaats) bleef na afwassen met lauw water een lichte verkleuring achter, 85% van de vlek kon met water verwijderd worden. Bij een vijfde herhaalde vlek kon nog 70% van de vlek verwijderd worden, zonder dat de kleur van het substraat aangetast werd.
Proef 5 : Lichtechtheid
Een deel van substraat A werd belicht volgens DIN-norm 54004 wat overeenkomt met ISO norm 105/B02 (Xenontest).
<Desc/Clms Page number 10>
De vlekbestandigheidsproef (proef 1) zoals hierboven beschreven werd uitgevoerd op het belichte deel na 24 uur belichting, na 48 uur belichting, na 72 uur belichting... tot na 240 uur belichting. De effectiviteit van de viekverwijderingsbehandeling werd vergeleken met een niet belicht deel van substraat A.
Er werd geen verschil genoteerd tussen het belichte deel en het niet belichte deel, zelfs niet na 240 uur belichting.
Proef 6 : Shampoo test
Een deel van substraat A werd behandeld met een tapijtshampoo van het handelsmerk Marc, waarbij shampoo gemengd wordt met water, de gevormde schuim wordt met een borstel op het substraat aangebracht, men laat vervolgens de shampoo op het substraat drogen en verwijdert de shampoo met een stofzuiger.
Na deze behandeling werd proef 1 hierboven beschreven uitgevoerd op het met shampoo behandelde deel en vergeleken met een deel van substraat A dat geen shampoo behandeling had ondergaan. Er werd geen wezenlijk verschil vastgesteld.
De shampoo behandeling beinvloedt de efficientie van de vlekverwijdering niet.
Voorbeeld 2
Men bereidt een waterige oplossing met ontijzerd en door permutiet onthard water door 30 g looizuur met een moleculair gewicht van 2500 koud in 1 liter water op te lossen. Hieraan wordt 5 ml azijnzuur 80% als antioxidans en 10 ml isopropanol als bevochtiger toegevoegd.
Men bereidt een tweede oplossing door 30 g kaliumaluin in koud water (ontijzerd en onthard) op te lossen waaraan 2 g van een mengsel van polyacrylzuren (Eulysine S BASF) wordt toegevoegd.
Beide oplossingen worden gemengd en de pH wordt ingesteld op 2, 5 met hetzelfde mengsel van polyacrylzuren.
<Desc/Clms Page number 11>
Een stuk substraat C uit polyamide 6 wordt met dit mengsel geimpregneerd en uitgeperst.
Men bereidt een oplossing van Acid Blue 129 door de kleurstof in warm water op te lossen en op het gewenste volume te brengen met koud water. Aan deze oplossing wordt 5 ml per liter azijnzuur toegevoegd.
Het uitgeperste substraat wordt geimpregneerd met kleurstof, dan gestoomd met luchtvrij verzadigde stoom bij 98 C gedurende 150 seconden en dan gespoeld met water op 80 C waaraan 0, 5 g/l polyacrylzuurmengsel is toegevoegd. De pH van het substraat bedroeg na spoelen 6, 7. Het substraat wordt vervolgens gedroogd bij 100 C.
Voorbeeld 2bis
Een stuk substraat D, uit hetzelfde materiaal als substraat C, werd met dezelfde kleurstof geverfd maar volgens de klassieke methode zonder bevochtiging met looizuur.
Proeven De hogervermelde proeven werden herhaald en gaven voor wat de koffieproef betreft dezelfde resultaten.
Bij de rode wijnproef kon de vlek met lauw water verwijderd worden zonder dat er sporen nagelaten werden.
Bij de chloorproef gaf het behandelde substraat zelfs met een vlek van 10 g/l actieve chloor geen verkleuring.
Ook wat betreft lichtechtheid en shampootest werden gelijkaardige tot nog betere resultaten bekomen.
Een vlekkenproef met Cool-aid, een sterk gekleurde frisdrank, werd uitgevoerd volgens de methode beschreven voor de rode wijnproef. Na 2 uur inwerken werd de vlek gedept met lauw water en bleef een lichte verkleuring achter, welke te verwijderen was met huishoudbleekwater dat 0. 2 g/l actieve chloor bevatte.
Bij een vergelijkende proef met substraat D behandeld
<Desc/Clms Page number 12>
volgens voorbeeld 2 bis kon de vlek met water niet verwijderd worden en was tot 4 g/l actieve chloor nodig om de vlek te verwijderen waardoor een duidelijke verkleuring van het substraat achterbleef.
De uitgevoerde proeven hebben aangetoond dat wanneer een complexvormend produkt aan het looizuur toegevoegd wordt, de gunstige resultaten nog verbeterd worden.
Voorbeeld 3
In een haspelkuip met een inhoud van 20. 000 liter, gevuld met koud zacht water (pH = 8. 2) wordt 840 kg substraat bestaande uit polyamide 66 ingebracht. Men laat de machine gedurende een tiental minuten draaien om het substraat te bevochtigen. Vervolgens wordt er koud kleurstof, opgelost in zuur milieu, toegevoegd alsmede een looizuur oplossing tot de pH van het vlot een zuur midden aangeeft.
Men laat de machine zowat een kwartuur draaien en voegt dan een oplossing die 1 g/l van een mengsel van polyacrylzuren (Eulysine S BASF) bevat als antioxidant toe.
De pH wordt verder geleidelijk gestuurd tot een waarde van ongeveer 4, 5 terwijl men ook geleidelijk verwarmt zodat de temperatuur van het vlot ongeveer 1 C stijgt per minuut tot een temperatuur bekomen wordt van zowat 90"C. Men behoudt deze temperatuur gedurende ongeveer 45 minuten en laat dan de kuip afkoelen. Het substraat wordt dan uit de kuip genomen en gedroogd.
De proeven beschreven bij voorbeeld 1 werden eveneens op dit substraat uitgevoerd en gaven vergelijkbare resultaten.
Het is duidelijk dat de uitvinding niet beperkt is tot de beschreven voorbeelden, maar elke werkwijze omvat waarbij een substraat bevochtigd wordt met een wateroplossing van looizuur tijdens het verven.
<Desc/Clms Page number 13>
De concentraties, temperaturen en reaktietijden worden door de vakman ingesteld in funktie van de gebruikte reagentia, produkten, kleurstoffen, type substraat, enz...
In de voorbeelden werd eenvoudigheidshalve en om de vergelijking tussen de verschillende voorbeelden te vergemakkelijken, als niet vluchtig zuur een mengsel van polyacrylzuren gebruikt, het is evident dat eveneens andere niet vluchtige alifatische zuren kunnen gebruikt worden.
Dezelfde opmerking geldt voor wat betreft het gebruik van azijnzuur dat kan vervangen worden door een ander alifatisch zuur met kookpunt beneden de 100 C, en voor het gebruik van de bevochtiger, behoudens isopropanol kan elke bevochtiger gebruikt worden die geen ongewenste reaktie veroorzaakt met looizuur en/of de andere gebruikte produkten.