Es ist allgemein bekannt, dass synthetische Fasern, wie Polyester-, Polyamid-, Polyolefin- oder Celluloseacetatfasern, mit wasserunlöslichen Farbstoffen (ähnlich den sogenannten Dispersionsfarbstoffen) aus organischen Lösungsmitteln, z. B. Kohlenwasserstoffen, halogenierten Kohlenwasser stoffen, Alkoholen, Estern, Ketonen, Aldehyden, Amiden usw., gefärbt werden können (vgl. DOS 1 619 564, DOS 1 906 842, DOS 1 918 340, DOS 1 922 56<B>1</B>, DOS 1 931 911, DOS 1 932 828 und DOS 1 935 483).
Das Färbeprinzip von einigen dieser beschriebenen Ver fahren beruht darauf, dass die Farbstoffe aus einer echten Lösung in dem organischen Lösungsmittel auf das Textil material aufziehen. Die für diese Arbeitsweise geeigneten Farbstoffe müssen im Verlauf der Färbeoperation eine gün stige Verteilung zwischen Substrat und Flotte aufweisen. Da solche Farbstoffe aber in der Regel nur eine niedrige Löslich keit zwischen 0,2 und 2,0 g/1 im organischen Färbebad besitzen, so ist auch die Farbstoffmenge, die man einer be stimmten Flotte zugeben kann, stets begrenzt. Man erzielt deswegen bei der Anwendung von kleineren Flottenverhält nissen (die wegen der höheren Farbstoffausbeute auf der Faser empfehlenswert sind) keine sehr tiefen Töne.
Dieser Typ von Färbeverfahren besitzt somit den Nachteil, dass der Farbstoff nur wenig auszieht, weil der Verteilungskoeffizient sehr zu Ungunsten der Faser liegt, was normalerweise einen hohen Verlust an Farbstoff bedeutet.
Es ist auch schon versucht worden, die für tiefere Töne notwendige zusätzliche Farbstoffmenge dem Färbebad in fester Form zur Verfügung zu stellen: In diesem Zusammenhang hat man sich bemüht, den Farbstoff als stabile Dispersion in dem Lösungsmittel anzu wenden (wie bei den herkömmlichen Verfahren aus Wasser). Solche Dispersionen im organischen Medium sind jedoch erfahrungsgemäss weniger stabil als die entsprechenden Dis persionen in Wasser und deswegen für die modernen Flotten- zirkulationsfärbeverfahren kaum brauchbar.
Die Herstellung derartiger Dispersionen auf Basis organischer Lösungsmittel ist ausserdem noch schwieriger und mindestens ebenso kost spielig wie die Erzeugung von in Wasser dispergierbaren Farbstoffen. Damit geht aber ein entscheidender Vorteil der Lösungsmittel-Färberei verloren.
Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, den Farbstoff als Fest körper einzusetzen, wobei dieser von einem Filter, das in dem Flottenkreislauf vor dem Färbegut deponiert ist, in dem Masse von der ständig durchzirkulierenden Flotte nachgelöst werden soll, wie er von dem Färbegut sorbiert wird. Die Art solcher Filter ist unterschiedlich, aber meist stammen diese aus der Chemischreinigungsindustrie, wo sie zum Auffangen von Faserpartikeln bestimmt sind. Die Ansprüche, die an ein derartiges Filter gestellt werden, sind in der Chemischreini- gung nicht gross; sie sind indessen in einer Färbemaschine enorm.
Bedenkt man, dass der Hauptvorteil der modernen Apparatefärberei in dem viel höheren Massentransport zwi schen Flotte und Färbegut besteht, dann ist es dem Fachmann klar, dass ein auf diesem Gebiet eingesetztes Filter sehr hohe Flottendurchsätze ermöglichen muss, sogar noch unter stren ger Beibehaltung seiner Funktion als Filter. Dies kann ein Filter nur tun, indem es sehr hohen Drücken widersteht oder indem es dem durchströmenden Medium eine sehr grosse Filterfläche anbietet. Das letztere Prinzip ist bereits durch Einsatz eines sogenannten Anschwemmfilters (DOS <B>1918</B> 309) beschrieben worden. Ein Filter dieses Typs be steht aus einem feinem Filterpulver, angeschwemmt auf einem grob porösen Trägerfilter, und findet z.
B. sehr breite Ver wendung in der Chemischreinigungsindustrie. Wenn nun ein solches Filter während des Chemisch-Reinigungsprozesses versagt und durchlässig wird, dann verursacht diese Störung keine permanenten Schäden auf der Ware, wohingegen ein Versagen in einem Färbeapparat zu sofortiger Abfiltration von festen Farbstoffteilchen auf dem Färbegut führt, die eine fleckige Färbung ergeben, welche nachträglich meist nicht mehr egalisiert werden kann. Da die Lösegeschwindigkeit von der Grösse der zu lösenden Farbstoffteilchen abhängt, müssen diese Teilchen möglichst klein sein.
Deswegen müssen An schwemmfilter mit sehr engen Poren verwendet werden, wo durch die Flottenzirkulation wiederum erheblich erschwert wird. Derartige s < Depotverfahren können somit mit vielen Schwierigkeiten bezüglich Flottendurchsatz durch das Filter, Porosität des Filters, Fabstoffsorption an dem Filtermaterial, Teilchengrösse des Farbstoffes und nicht zuletzt wegen schlechter Reproduzierbarkeit der Färbungen, besonders im Falle von Farbstoffmischungen, verbunden sein.
Die Zusam mensetzung solcher Filter und die Form der hierzu einge setzten Farbstoffe ist sehr schwierig aufeinander abzustimmen, damit die gewünschte Farbtiefe in einer bestimmten Zeit ohne gleichzeitige Farbstoffablagerungen auf dem Färbegut er zielt werden kann. Demzufolge wäre eine Vorrichtung, die ohne Anschwemmfilter mindestens denselben Massen transport von gelösten Farbstoffmolekülen zur Oberfläche des Textilsubstrates zulässt, ein technischer Fortschritt.
Ein weiterer Nachteil des Färbens aus organischen Lösungs mitteln besteht darin, dass wegen der hohen Löslichkeit des Farbstoffs im Lösungsmittel der Verteilungskoeffizient oft sehr niedrig ist. Dadurch ist die Farbstoffmenge, die sich nach Erreichen des Gleichgewichts auf der Faser befindet, sehr stark vom Flottenverhältnis abhängig. Die Anwendung eines niedrigen Flottenverhältnisses bei dem Depotverfahren ver bietet sich aber deshalb, weil durch das Depot die zur Zirku lation notwendige Flottenmenge grösser wird.
Ist man jedoch in der Lage, das Depot aus dem Flottenkreislauf auszuschal ten, dann kann durch Abdestillieren eines Teiles der nach Abschaltung des Depots zu grossen Flottenmengen ein enge res Flottenverhältnis und somit eine höhere Farbstoffkonzen- tration auf der Faser erreicht werden.
Es wurde nun gefunden, dass sich synthetische Fasern mit wasserunlöslichen Farbstoffen aus organischen Lösungsmitteln nach der Ausziehmethode färben lassen, wenn man auf das Textilmaterial bei erhöhter Temperatur eine zirkulierende Färbeflotte einwirken lässt, die durch Extrahieren des festen Farbstoffes bzw. einer festen Farbstoffkombination aus einem Depot mittels eines heissen organischen Lösungsmittels bzw. der erhitzten, im Kreislauf befindlichen sowie an Farbstoff verarmten Färbeflotte gewonnen und im Verlauf der Färbe operation durch diskontinuierliche Entleerung dieser Lösung aus einem Vorratsgefäss dem Bad zugeführt wird, wobei das Depot während des Lösungsvorgangs unter normalem At mosphärendruck steht.
Das erfindungsgemässe Verfahren beruht auf dem Grund gedanken, den Farbstoff aus einem Depot unter normalem Atmosphärendruck herauszulösen, ohne den Depotträger stark zu beanspruchen. Trotzdem wird ein ausreichend schnel ler Transport von gelöstem Farbstoff zur Oberfläche der Ware gewährleistet, und zwar in dem Masse, wie derselbe für das eigentliche Färben (Sorption an und Diffusion in das Textil substrat) verbraucht wird. Gleichzeitig kann sicherer kon trolliert werden, dass keine Festteilchen auf die Ware kommen und dort zu Ablagerungen und fleckigen Färbungen führen.
Gegebenenfalls kann im Rahmen der neuen Arbeitsweise das Depotgefäss aus der Flottenzirkulation ausgeschaltet und noch während des Färbens ein Teil der Flotte verdampft wer den, wodurch die Färbeflotte konzentrierter und das Flotten verhältnis kleiner, beispielsweise von etwa 1:20 auf 1:5 bis 1:3 verringert wird. Hierdurch wird eine wesentlich bessere Ausnutzung des Farbstoffs erreicht. Ebenso kann verfahrens- gemäss durch Eindrücken von Pressluft oder Inertgas in den Färbeapparat das Flottenniveau beliebig variiert und auf diese Weise das Flottenverhältnis weiter verändert werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann eine Vorrichtung, die im wesentlichen aus a) einem Baumfärbeapparat an sich bekannten Typs, z. B. analog DOS<B>1</B>964 593, b) einem verschliess- sowie beheizbaren, mit Einfüllstutzen für den Farbstoff versehenen, zylindrischen und nach unten konisch zulaufenden Kessel, und c) einem verschliess- sowie beheizbaren Vorratsgefäss für das als Färbemedium benötigte Lösungsmittel, der Reihenfolge a, b und c nach angeordnet in freistehender, übereinanderliegender Position sowie untereinander mittels mindestens einer, durch Hähne regelbaren Rohrleitung ver bunden, besteht, verwendet werden.
Der Kessel b selbst, dessen Fassungsvermögen zwischen 500 und 4000 1, vorzugsweise zwischen 1000 und 2000 1, schwankt, besteht aus korrosionsbeständigem Material, z. B. V2A- oder V4A-Stahl, und ist - im allgemeinen etwa in der Mitte - durch eine waagrecht angebrachte Filtereinheit, z. B. ein Metallsieb mit daraufliegendem Filter, unterteilt, welche als Filter und zum Abfluss für den gelösten Farbstoff dient. Der Kessel b ist ferner mit dem Färbeapparat a durch Rohr leitungen verbunden, durch die - gegebenenfalls unter Ein schaltung einer Pumpe - Behandlungsflüssigkeit im Kreislauf geführt werden kann, wobei diese Rohrleitungen Ventile zwecks Entanhme bzw.
Rückgabe von Behandlungsflüssigkeit aus bzw. in den Kessel b aufweisen. 1m Färbeapparat a sind schliesslich Mittel vorgesehen, um die Behandlungsflüssigkeit teilweise daraus verdrängen zu können.
Beim Arbeiten mit dieser Anlage wird in dem Vorrats behälter 2 durch den Wärmeaustauscher 3 das Lösungsmittel auf eine Anfangstemperatur gebracht, die bei dessen Siede punkt oder 5 bis 50 C darunter liegt. Von hier aus lässt man das erwärmte Lösungsmittel dann über den Dreiwegehahn 4 und die Leitungen 5 und 6 in den Filterkessel 7 laufen. In dem Filterkessel 7 hat man zuvor den Farbstoff durch den Einfüllstutzen 8 auf das Depot-Filter 9 gebracht, welches aus normalem Filterpapier aus Cellulose, Acetylcellulose oder ähnlich modifizierter Cellulose besteht.
An seiner Stelle kann auch ein Filter aus handelsüblichem Glasfaserpapier, eine entsprechende Filzscheibe aus nativer oder Regeneratcellulose oder aus Wolle oder Tierhaaren verwendet werden. Das Depot-Filter 9 liegt auf einem normalen, durch Winkeleisen verstärkten Metallsieb 10 aus Edelstahl, Kupfer oder anderem korrosionsbeständigem Material mit 100 bis 10 000 Maschen pro Quadratzentimeter und wird durch den Metallring 11 an seinem Platz gehalten. Das erwärmte Lösungsmittel fliesst aus der Leitung 6 auf den Farbstoff, wobei es das Verteiler blech 12 passiert, das für eine gleichmässige Verteilung des Lösungsmittels auf das ganze Filter sorgt.
Zur Reinigung des Filterkessels 7 sowie des Depot-Filters 9, die jeweils beim Wechsel des eingesetzten Farbstoffs erforderlich wird, kann nach Entfernen des Deckels 13 die Rohrzuleitung 6 abmon tiert werden. Sie ist mit der Rohrleitung 5 durch einen soge nannten Bajonettverschluss verbunden, der sich durch eine Drehung um 90 nach links lösen und durch entgegengesetzte Drehung wieder befestigen lässt. Das Verteilerblech 12 kann nun entfernt werden, womit das Filter 9 voll zugänglich ge worden ist. Nach dem Lösen des Farbstoffes sickert die Färbe flotte einfach unter statischem Druck durch das Filter 9, wo durch das ganze Depotsystem sehr wenig beansprucht wird, und sammelt sich in dem durch den Wärmeaustauscher 15 heizbaren unteren Teil des Depots 14.
Dieses Reservoir für die Färbeflotte enthält eine heberähnliche Vorrichtung 16, durch die der Kesselinhalt nach Erreichen eines bestimmten Niveaus automatisch entleert wird, sofern eines der Ventile 17, 18, 19 oder 20 geöffnet ist. Die Höhe des Niveaus, bei dem die automatische Entleerung erfolgt, kann durch Öffnen eines der Ventile 17 bis 20 reguliert werden. Bei der Entlee rung fliesst die Flotte, welche mit Hilfe des Wärmeaustau- schers 15 auf Siedetemperatur oder darunter gebracht bzw. gehalten wird, durch die Leitungen 22 und 23, die durch den Dreiwegehahn 24 verbunden sind, am Schauglas 21 vorbei in die Pumpe 25.
Bei eingeschalteter Pumpe wird die Flotte sodann in den Baumfärbeapparat 1 gedrückt, wobei dieser über Ventil 29 entlüftet werden kann. Der Kessel 14 steht über den Hahn 37, die Leitung 32 und den Kühler 33 oder die Leitungen 38 und 40 und den Kühler 39 mit der Atmo sphäre in Verbindung.
Durch geeignete Wahl eines der Ventile 17 bis 20 kann man die Menge der Färbeflotte gerade so bemessen, dass der Färbeapparat 1 voll oder zu einem beliebigen Bruchteil mit Flotte gefüllt wird. Sobald sich die Flotte im Färbeapparat 1 befindet, werden die Dreiwegehähne 24 und 30 derart ge schaltet, dass die Zirkulation der Flotte durch die Leitungen 26, 34 und 23 erfolgen kann, wobei das Entlüftungsventil 29 geschlossen ist (= Kleiner Kreislauf). Falls gewünscht, kann durch Öffnen des Ventils 35 der Bypass 36 betriebsfertig gemacht werden, womit sich die durch den Färbeapparat 1 zirkulierende Menge Färbeflotte regulieren lässt.
Während die Flotte - wie beschrieben - zirkuliert und die im Färbeapparat 1 rotierende Ware gefärbt wird, läuft weiter heisses Lösemittel durch das Filter 9. löst neue Mengen Farbstoff und die erhal tene Lösung sammelt sich im Kessel 14. Sobald der Flotten stand wieder die notwendige Höhe erreicht hat, so dass das Färbebad durch den Überlauf 16 abzufliessen beginnt, wird durch automatische Umschaltung oder Umschaltung von Hand des Dreiwegehahns 24 die Verbindung zur Pumpe 25 hergestellt. Gleichzeitig werden die Dteiwegehähne 30, 31 und 4 so gedreht, dass die alte, an Farbstoff verarmte Flotte durch die Leitungen 26, 27, 5 und 6 in den Filterkessel 7 zurückgedrückt wird (= Grosser Kreislauf).
Sobald der Färbe apparat 1 mittels der Pumpe 25 wieder mit frischer Flotte gefüllt ist, werden die Dreiwegehähne 24 und 30 derart ge stellt, dass die frische Färbeflotte durch die Leitungen 26, 34 und 23 zirkulieren kann. Die mehr oder weniger erschöpfte alte Flotte läuft daraufhin durch das Filter 9, wobei sie wei teren Farbstoff löst und wieder eine höher konzentrierte Lösung bildet. Dieser Vorgang wiederholt sich in regelmässi- ger Folge so lange, bis der auf dem Filter befindliche Farb stoff vollständig aufgelöst ist.
Ist dieser Punkt erreicht, dann wird bei der nächsten Entleerung des Kessels 14 die alte Färbeflotte nicht mehr in den Filterkessel 7, sondern durch entsprechende Stellung des Dreiwegehahns 31 in den Vorrats kessel 14 gepumpt. Hier wird die Flotte zum Sieden gebracht, wobei ein Teil derselben als Dampf über den Hahn 37 durch das Kühlsystem Rohrleitung 32 und Kühler 33 in einen Vor ratsbehälter destilliert wird. Die im Kessel 14 befindliche Flotte wird dadurch konzentrierter. Die Zirkulation geht nun mehr wie folgt: Leitungen 26, 27, 28 bei entsprechender Stellung der Dreiwegehähne 30 und 31, sodann durch den Kessel 14, Ventil 41, Leitung 34, Dreiwegehahn 24 sowie Leitung 23 zur Pumpe 25.
Ist durch fortlaufende Verdampfung die Flottenmenge so gering geworden, dass eine Zirkulation auf dem beschriebe nen Wege in Frage gestellt und die Gefahr des Auftretens von Luftblasen in der Färbeflüssigkeit gegeben ist, dann kann man entweder auf Zirkulation über die Leitungen 26, 34, 27 durch entsprechende Stellung der Dreiwegehähne 30 und 24 und Schliessen des Ventils 41 umstellen, oder man drückt Pressluft durch Ventil 29 in den Färbeapparat 1, bis der Flottenspiegel so erniedrigt wird, dass die rotierende Ware nur noch zu '/3 bis '/5 in die Flotte eintaucht. Dadurch wird weitere Flotte in den Behälter 14 gedrückt, die dort ab destilliert werden kann.
Gegen Ende des Färbeprozesseses kann man die Flotte noch beliebig lange im kleinen Kreislauf zirkulieren lassen, dann wird die Flotte aus dem Färbeapparat abgelassen, womit die Fäibung beendet ist.
Das geschilderte Verfahren hat gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik folgende Vorteile: 1. Das Filter steht nicht unter Druck. Dadurch ergeben sich geringere mechanische Anforderungen an das Depot system und günstigere Strömungsverhältnisse bei der Flotten zirkulation.
2. Das Filter kann aus der Flottenzirkulation ausgeschaltet werden.
Sollten feste Farbstoffartikel in der Flotte auftreten, die zu Flecken auf der Ware führen, kann auf andere Flotten zirkulation umgeschaltet werden.
3. Die Flotte verweilt länger im Depotsystem, wodurch sie ausreichend Zeit hat, eine gesättigte Farbstofflösung zu bilden. 4. Das Vorratsgefäss mit Hebersystem erlaubt eine auto matische Erneuerung der Färbeflotte, wobei die Flotten menge der gewünschten Füllhöhe des Färbeapparates ange- passt werden kann.
5. Durch Verdampfen eines Teils der Flotte kann das Flottenverhältnis in der zweiten Hälfte des Färbeprozesses in weiten Grenzen verkleinert werden.
6. Eine weitere Verengung des Flottenverhältnisses kann durch Eindrücken von Pressluft, Stickstoff oder ähnlichen Gasen erreicht werden. Beispiel 1 3 kg des Farbstoffs der Formel
EMI0003.0008
werden durch den Einfüllstutzen 8 der in der Abbildung erläuterten Vorrichtung auf das Filter 9 gebracht. Dann lässt man aus dem Kessel 2 langsam 2000 I auf 100 C erwärmtes Perschloräthylen über den Dreiwegehahn 4 sowie die Lei tungen 5 und 6 auf den Farbstoff fliessen. Während die sich hier bildende Farbstofflösung durch das Filter läuft und sich irri Behälter 14 sammelt, wird der Färbeapparat 1, z.
B. des in der DOS 1 964 593 beschriebenen Typs, mit 100 kg eines auf einem Färbebaum aufgewickelten Polyestergewebes be schickt. Wenn die im Vorratsbehälter 14 befindliche Färbe flotte, die durch den Wärmeaustauscher 15 auf 100 C gehal ten wird, das Niveau des Ventils 18 erreicht hat, beginnt die automatische Entleerung von 14, wobei von den Ventilen 17 bis 20 nur Ventil 18 geöffnet ist. Das letztere Ventil ist in der Höhe so angeordnet, dass bei diesem Niveau der Kessel 14 etwa 10001 enthält. Sobald nun die Farbstofflösung am Schau glas 21 vorbeifliesst, wird automatisch oder mit Hand der Dreiwegehahn 24 so einreguliert, dass die Verbindung zur Pumpe 25 hergestellt ist.
Sodann schaltet sich die Pumpe au tomatisch oder durch Betätigung per Hand ein und fördert die Flotte in den Färbeapparat 1, wobei dieser bei geöffnetem Ventil 29 durch 42 entlüftet wird. Nach dem Einlaufen der Flotte in den Färbeapparat werden die Dreiwegehähne 24 und 30 so gedreht, dass die Flotte über die Leitungen 26, 34 und 23 zirkulieren kann. Ein Volumen von 1000 I Flotte reicht im vorliegenden Fall gerade aus, diese Zirkulation zu er möglichen. Das Ventil 29 ist hierbei geschlossen.
Nachdem die zweite Hälfte der ursprünglichen 2000 1 Per chloräthylen, diesmal auf 120 C erhitzt, durch das Filter (9) gelaufen sind, ist das Niveau im Kessel (14) wieder so hoch gestiegen, dass die Flotte durch Ventil (18) abzulaufen beginnt, wobei das Schauglas (21) erneut passiert werden muss. Auf diesem Weg werden die Dreiwegehähne (24) und (30) so geschaltet, dass die frische Flotte von der Pumpe (25) in den Färbebehälter (1) gesteuert wird. Gleichzeitig wird das alte, erschöpfte Bad durch die Hähne (30), (31) und (4) in das Depot (7) gedrückt, wo nunmehr der bisher noch ungelöste Lest des Farbstoffs gelöst wird.
Die frische Färbeflotte zirkuliert dann durch die Leitungen (26), (34) und (23) bei entsprechender Stellung der Hähne (30) und (24) so lange, bis sie wiederum gegen konzentriertere Flotte aus dem Behälter (14) ausgetauscht wird.
Da im Anschluss an die beschriebenen Massnahmen der Farbstoff im Depot (7) bei einer Löslichkeit von 2 g/1 bei 120 C nun restlos gelöst ist, wird die erschöpfte Flotte durch die Dreiwegehähne (30) und (31) in den Vorrats behälter (14) zurückgepumpt. Durch stärkere Erwärmung wird hier ein Teil dieser Flotte verdampft. Der Lösemittel dampf entweicht bei entsprechender Stellung des Hahnes (37) durch Leitung (32), wird im Kühler (33) kondensiert und fliesst in einen Vorratsbehälter. Die auf diese Weise durch Eindampfen konzentrierter gewordene Flotte wird nun durch Ventil (41) und Hahn (24) der Pumpe (25) zugeführt und erneut zur Färbeoperation eingesetzt.
Das Verdampfen des Lösemittels kann so lange fortgesetzt werden, bis die Menge des Färbebades nicht mehr zur Aufrechterhaltungdes Kreis laufs ausreicht. Dieser Zustand tritt ein, wenn etwa 900 1 Flotte abgedampft sind. Dann kann die Zirkulation nur noch über Leitung (34) bis zur Beendigung des Färbens fortgesetzt werden. Schliesslich wird die Flotte abgelassen und die Ware wird wie üblich fertiggestellt.
Man erhält eine Blaufärbung mit guten Echtheitseigen schaften.
Beispiel 2 Zur Durchführung der Färbung verfährt man wie in Bei spiel 1 angegeben. Vor Beendigung des Färbens wird jedoch in diesem Fall mittels Pressluft, die man durch Leitung 42 und Ventil 29 eindrückt, etwa die Hälfte der im Färbeapparat 1 befindlichen Flotte (etwa 450 1) durch die Leitungen 26, 27 und 28 in den Behälter 14 zurückgeschickt und kann hier zu sätzlich verdampft werden. Dadurch wird am Ende des Färbe prozesses ein Flottenverhältnis von 1 :6 bis 1 :7 erreicht.
Die so erhaltene Färbung ist tiefer als diejenige von Bei spiel 1.
Um deutlich zu machen, wie durch Abdestillieren eines Teils des Lösungsmittels die nach Erreichen des Gleich gewichts auf der Faser befindliche Farbstoffmenge zunimmt, soll hier die Farbstoffausbeute in Abhängigkeit vom ange wendeten Flottenverhältnis berechnet werden. Als Farbstoff ausbeute wird hierbei der Anteil an Farbstoff verstanden, der sich im Gleichgewicht auf dem textilen Substrat befindet. Der gesamte eingesetzte Farbstoff wird hierbei gleich eins gesetzt. Die Berechnung erfolgt nach der Gleichung:
EMI0003.0030
Hierbei ist K der Verteilungskoeffizient. Für den Farb stoff in Beispiel 1 ist K etwa 5,0. F ist das reziproke Flotten verhältnis. In Beispiel 1 sinkt das Flottenverhältnis von 1:20 auf 1:11; F ist also 20 bzw. 11.
In Beispiel 2 wird das Flotten verhältnis sogar auf 1 :6 verkleinert; also F = 6. Nach der angegebenen Gleichung ist die Ausbeute A für K = 5 und F = 20; A = 0,20 F = 11; A = 0,31 F = 6 ; A = 0,45 Durch Änderung des Flottenverhältnisses steigt die Aus- beute also auf über das Doppelte. Dadurch wird die Färbung in vielen Fällen erst rentabel.
Beispiel 3 Bei der Herstellung der Färbung verfährt man wie in Bei spiel 1 angegeben, jedoch unter Verwendung von 3 kg des Farbstoffs nachstehender Konstitution.
EMI0004.0001
Man erhält eine tiefe Rotfärbang mit hervorragenden Echtheitseigenschaften Beispiel 4 Die Färbung wird nach der Vorschrift gemäss Beispiel 1 vorgenommen, jedoch wird hier an Stelle von 20001 Perchlor- äthylen die gleiche Menge Trichloräthylen verwendet. Dieses Lösemittel wird nur auf 70 C erhitzt und sonst wie in Bei spiel 1 beschrieben gehandhabt. Beispiel 5 Man verfährt bei der Erzeugung der Färbung wie in Bei spiel 1 beschrieben, arbeitet jedoch hier mit einem Gesamt volumen von etwa 1200 1 Lösemittel.
Durch Öffnen des Ven tils 20 lässt man nur 600 1 Flotte in den Färbeapparat 1 ein laufen. Durch rechtzeitiges Schliessen des Ventils 29 sorgt man dafür, dass die Flotte den Apparat 1 nur zu etwa '/3 füllt. Man färbt dann bei nur teilweise gefülltem Apparat.
Beispiel 6 Man färbt die Ware wie in Beispiel 1 angegeben, jedoch erfolgt während der Färbeoperation die Steuerung der Hähne 24, 30, 31 und 4 automatisch. Die Regelung wird durch eine bekannte optische Vorrichtung am Schauglas 21 vorgenom men.
Beispiel 7 Man färbt wie in Beispiel 1 angegeben, als Material liegt jedoch in diesem Fall auf einem Keabaum aufgewickeltes Garn vor.
It is generally known that synthetic fibers, such as polyester, polyamide, polyolefin or cellulose acetate fibers, with water-insoluble dyes (similar to the so-called disperse dyes) from organic solvents, e.g. B. hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, alcohols, esters, ketones, aldehydes, amides, etc., can be colored (see. DOS 1 619 564, DOS 1 906 842, DOS 1 918 340, DOS 1 922 56 <B> 1 < / B>, DOS 1 931 911, DOS 1 932 828 and DOS 1 935 483).
The dyeing principle of some of these methods described is based on the fact that the dyes are absorbed onto the textile material from a real solution in the organic solvent. The dyes suitable for this procedure must have a favorable distribution between substrate and liquor in the course of the dyeing operation. Since such dyes usually only have a low solubility between 0.2 and 2.0 g / 1 in the organic dye bath, the amount of dye that can be added to a certain liquor is always limited. Therefore, when using smaller liquor ratios (which are recommended because of the higher dye yield on the fiber), no very deep tones are achieved.
This type of dyeing process thus has the disadvantage that the dye does not take off very much because the distribution coefficient is very much to the disadvantage of the fiber, which normally means a high loss of dye.
Attempts have also been made to provide the dyebath with the additional amount of dye necessary for deeper tones in solid form: In this context, efforts have been made to use the dye as a stable dispersion in the solvent (as in the conventional processes from water ). However, experience has shown that such dispersions in an organic medium are less stable than the corresponding dispersions in water and are therefore hardly usable for modern liquor circulation dyeing processes.
The production of such dispersions based on organic solvents is also more difficult and at least as expensive as the production of water-dispersible dyes. However, this means that one of the decisive advantages of solvent dyeing is lost.
It has also been proposed to use the dye as a solid, which is to be redissolved by a filter that is deposited in the liquor circuit in front of the dyed material in the mass of the constantly circulating liquor as it is sorbed by the dyed material. The type of filters varies, but most of them come from the dry cleaning industry, where they are designed to collect fiber particles. The demands that are made of such a filter are not great in dry cleaning; however, they are enormous in a dyeing machine.
If one considers that the main advantage of modern apparatus dyeing is the much higher mass transport between liquor and material to be dyed, then it is clear to the person skilled in the art that a filter used in this field must enable very high liquor throughputs, even while strictly maintaining its function as Filter. A filter can only do this by withstanding very high pressures or by offering the medium flowing through a very large filter surface. The latter principle has already been described using a so-called precoat filter (DOS <B> 1918 </B> 309). A filter of this type be available from a fine filter powder, washed ashore on a coarse porous carrier filter, and is z.
B. Very wide use in the dry cleaning industry. If such a filter fails and becomes permeable during the chemical cleaning process, then this disruption does not cause permanent damage to the goods, whereas a failure in a dyeing machine leads to the immediate filtration of solid dye particles on the dyed material, which result in a blotchy coloration can usually no longer be equalized subsequently. Since the rate of dissolution depends on the size of the dye particles to be dissolved, these particles must be as small as possible.
Therefore, alluvial filters with very narrow pores must be used, which in turn is made considerably more difficult by the liquor circulation. Such s <depot processes can thus be associated with many difficulties in terms of liquor throughput through the filter, porosity of the filter, dye sorption on the filter material, particle size of the dye and, last but not least, because of poor reproducibility of the dyeings, especially in the case of dye mixtures.
The composition of such filters and the shape of the dyes used for this purpose is very difficult to match so that the desired depth of color can be achieved in a certain time without simultaneous dye deposits on the dyed material. Accordingly, a device that allows at least the same mass transport of dissolved dye molecules to the surface of the textile substrate without a precoat filter would be a technical advance.
Another disadvantage of dyeing from organic solvents is that, because of the high solubility of the dye in the solvent, the partition coefficient is often very low. As a result, the amount of dye that is on the fiber after equilibrium is reached is very much dependent on the liquor ratio. The use of a low liquor ratio in the depot process is therefore advisable because the depot increases the amount of liquor required for circulation.
If, however, one is able to switch off the depot from the liquor cycle, then by distilling off part of the liquor that is too large after the depot has been switched off, a narrower liquor ratio and thus a higher dye concentration on the fiber can be achieved.
It has now been found that synthetic fibers can be dyed with water-insoluble dyes from organic solvents according to the exhaust method if a circulating dye liquor is allowed to act on the textile material at an elevated temperature, which is produced by extracting the solid dye or a solid dye combination from a depot a hot organic solvent or the heated, circulating and dye-depleted dye liquor obtained and fed in the course of the dyeing operation by discontinuous emptying of this solution from a storage vessel into the bath, the depot being under normal atmospheric pressure during the dissolution process.
The method according to the invention is based on the basic idea of dissolving the dye from a depot under normal atmospheric pressure without placing great stress on the depot carrier. Nevertheless, a sufficiently fast transport of dissolved dye to the surface of the goods is guaranteed, to the extent that it is used for the actual dyeing (sorption on and diffusion into the textile substrate). At the same time, it can be checked more reliably that no solid particles get on the goods and lead to deposits and blotchy colors.
If necessary, the depot vessel can be switched off from the liquor circulation within the scope of the new method of operation and part of the liquor is evaporated during the dyeing process, making the dye liquor more concentrated and the liquor ratio smaller, for example from about 1:20 to 1: 5 to 1: 3 is decreased. This results in a much better utilization of the dye. Likewise, according to the method, the liquor level can be varied as desired by pressing compressed air or inert gas into the dyeing apparatus, and in this way the liquor ratio can be further changed.
To carry out the method according to the invention, an apparatus which essentially consists of a) a tree dyeing apparatus of the type known per se, e.g. B. analogous to DOS <B> 1 </B> 964 593, b) a closable and heatable, provided with a filler neck for the dye, cylindrical and downwardly conical boiler, and c) a closable and heatable storage vessel for the as Staining medium required solvents, arranged in the order a, b and c in a free-standing, superimposed position and connected to one another by means of at least one pipe that can be regulated by taps, is used.
The boiler b itself, the capacity of which varies between 500 and 4000 1, preferably between 1000 and 2000 1, consists of corrosion-resistant material, e.g. B. V2A or V4A steel, and is - generally about in the middle - by a horizontally mounted filter unit, z. B. a metal sieve with a filter on top, subdivided, which serves as a filter and drain for the dissolved dye. The boiler b is also connected to the dyeing apparatus a by pipes through which - if necessary with a pump switching - treatment liquid can be circulated, these pipes having valves for the purpose of removal or
Have return of treatment liquid from or into the boiler b. Finally, means are provided in the dyeing apparatus a in order to be able to partially displace the treatment liquid therefrom.
When working with this system, the solvent is brought to an initial temperature in the supply container 2 through the heat exchanger 3, which is at the boiling point or 5 to 50 C below. From here the heated solvent is then allowed to run into the filter vessel 7 via the three-way valve 4 and the lines 5 and 6. In the filter vessel 7, the dye has previously been brought through the filler neck 8 onto the depot filter 9, which consists of normal filter paper made of cellulose, acetyl cellulose or similarly modified cellulose.
A filter made of commercially available fiberglass paper, a corresponding felt disk made of native or regenerated cellulose or made of wool or animal hair can also be used in its place. The depot filter 9 lies on a normal metal screen 10 made of stainless steel, copper or other corrosion-resistant material with 100 to 10,000 meshes per square centimeter and is held in place by the metal ring 11. The heated solvent flows from the line 6 onto the dye, where it passes the distributor plate 12, which ensures an even distribution of the solvent over the entire filter.
To clean the filter vessel 7 and the depot filter 9, which is required when changing the dye used, after removing the cover 13, the pipe 6 can be abmon benefits. It is connected to the pipeline 5 by a so-called bayonet lock, which can be released by turning 90 to the left and fastened again by turning in the opposite direction. The distributor plate 12 can now be removed, with which the filter 9 has become fully accessible. After the dye has dissolved, the dye liquor simply seeps under static pressure through the filter 9, where very little is stressed by the entire depot system, and collects in the lower part of the depot 14 which can be heated by the heat exchanger 15.
This reservoir for the dye liquor contains a siphon-like device 16, by means of which the contents of the kettle are automatically emptied after a certain level has been reached, provided one of the valves 17, 18, 19 or 20 is open. The height of the level at which the automatic emptying takes place can be regulated by opening one of the valves 17 to 20. During emptying, the liquor, which is brought or kept to boiling temperature or below with the help of the heat exchanger 15, flows through the lines 22 and 23, which are connected by the three-way valve 24, past the sight glass 21 into the pump 25.
When the pump is switched on, the liquor is then pressed into the tree dyeing apparatus 1, which can be vented via valve 29. The boiler 14 is via the tap 37, the line 32 and the cooler 33 or the lines 38 and 40 and the cooler 39 with the atmosphere in connection.
By suitable choice of one of the valves 17 to 20, the amount of the dye liquor can be dimensioned so that the dyeing apparatus 1 is filled with liquor to the full or any fraction. As soon as the liquor is in the dyeing machine 1, the three-way taps 24 and 30 are switched so that the liquor can be circulated through the lines 26, 34 and 23, the vent valve 29 being closed (= small circuit). If desired, the bypass 36 can be made ready for operation by opening the valve 35, whereby the amount of dye liquor circulating through the dyeing apparatus 1 can be regulated.
While the liquor - as described - circulates and the goods rotating in the dyeing machine 1 are dyed, hot solvent continues to run through the filter 9. Dissolves new amounts of dye and the solution obtained collects in the boiler 14. As soon as the liquor has reached the required level again has reached so that the dyebath begins to drain through the overflow 16, the connection to the pump 25 is established by automatic switching or switching by hand of the three-way valve 24. At the same time, the partial valve 30, 31 and 4 are turned so that the old liquor depleted of dye is pushed back through the lines 26, 27, 5 and 6 into the filter tank 7 (= large circuit).
As soon as the dyeing apparatus 1 is filled with fresh liquor again by means of the pump 25, the three-way cocks 24 and 30 are provided in such a way that the fresh dye liquor can circulate through the lines 26, 34 and 23. The more or less exhausted old liquor then runs through the filter 9, where it dissolves white direct dye and again forms a more concentrated solution. This process is repeated in regular succession until the dye on the filter is completely dissolved.
If this point is reached, then the next time the kettle 14 is emptied, the old dye liquor is no longer pumped into the filter kettle 7, but by the appropriate position of the three-way valve 31 in the reservoir 14. Here the liquor is brought to the boil, part of which is distilled as steam via the tap 37 through the cooling system pipeline 32 and cooler 33 in a storage tank before. The liquor in the boiler 14 is thereby more concentrated. The circulation now proceeds as follows: lines 26, 27, 28 with the corresponding position of the three-way cocks 30 and 31, then through the boiler 14, valve 41, line 34, three-way cock 24 and line 23 to the pump 25.
If, through continuous evaporation, the amount of liquor has become so small that circulation on the path described is called into question and there is a risk of air bubbles appearing in the dye liquid, then you can either switch to circulation via lines 26, 34, 27 by appropriate Change the position of the three-way cocks 30 and 24 and close the valve 41, or press air through valve 29 into the dyeing apparatus 1 until the liquor level is lowered so that the rotating goods are only '/ 3 to' / 5 immersed in the liquor . As a result, more liquor is pressed into the container 14, which can be distilled from there.
Towards the end of the dyeing process, you can let the liquor circulate in a small circuit for as long as you like, then the liquor is drained from the dyeing apparatus, which ends the coloring.
The method described has the following advantages over the prior art known to date: 1. The filter is not under pressure. This results in lower mechanical demands on the depot system and more favorable flow conditions in the liquor circulation.
2. The filter can be switched off from the liquor circulation.
If there are solid dye items in the liquor that lead to stains on the goods, you can switch to other liquor circulation.
3. The liquor stays longer in the depot system, which gives it sufficient time to form a saturated dye solution. 4. The storage vessel with a siphon system allows the dye liquor to be renewed automatically, whereby the amount of liquor can be adjusted to the desired filling level of the dyeing apparatus.
5. By evaporating part of the liquor, the liquor ratio in the second half of the dyeing process can be reduced within wide limits.
6. A further narrowing of the liquor ratio can be achieved by forcing in compressed air, nitrogen or similar gases. Example 1 3 kg of the dye of the formula
EMI0003.0008
are brought onto the filter 9 through the filler neck 8 of the device illustrated in the figure. Then slowly 2000 l of perchlorethylene heated to 100 ° C. are allowed to flow from the boiler 2 via the three-way valve 4 and the lines 5 and 6 onto the dye. While the dye solution forming here runs through the filter and collects irri container 14, the dyeing machine 1, z.
B. of the type described in DOS 1 964 593, with 100 kg of a polyester fabric wound on a dye tree be sent. When the dye liquor in the reservoir 14, which is held at 100 C by the heat exchanger 15, has reached the level of the valve 18, the automatic emptying of 14 begins, with only valve 18 of the valves 17 to 20 being open. The height of the latter valve is arranged in such a way that the boiler 14 contains about 10001 at this level. As soon as the dye solution flows past the viewing glass 21, the three-way valve 24 is automatically or manually adjusted so that the connection to the pump 25 is established.
The pump then switches on automatically or when operated by hand and conveys the liquor into the dyeing apparatus 1, the latter being vented through 42 when the valve 29 is open. After the liquor has entered the dyeing machine, the three-way taps 24 and 30 are turned so that the liquor can circulate via the lines 26, 34 and 23. A volume of 1000 l of liquor is just sufficient in the present case to make this circulation possible. The valve 29 is closed here.
After the second half of the original 2000 1 per chloroethylene, this time heated to 120 C, has passed through the filter (9), the level in the boiler (14) has risen so high that the liquor begins to run off through valve (18), the sight glass (21) has to be passed again. In this way, the three-way cocks (24) and (30) are switched so that the fresh liquor is controlled by the pump (25) into the dye container (1). At the same time, the old, exhausted bath is pressed through the taps (30), (31) and (4) into the depot (7), where the previously undissolved residue of the dye is now dissolved.
The fresh dye liquor then circulates through the lines (26), (34) and (23) with the appropriate position of the taps (30) and (24) until it is again exchanged for more concentrated liquor from the container (14).
Since, following the measures described, the dye in the depot (7) is now completely dissolved at a solubility of 2 g / l at 120 ° C., the exhausted liquor is discharged through the three-way taps (30) and (31) into the storage container (14 ) pumped back. Part of this liquor is evaporated here due to increased warming. The solvent vapor escapes through line (32) when the tap (37) is in the appropriate position, is condensed in the cooler (33) and flows into a storage container. The liquor which has become more concentrated in this way by evaporation is now fed through valve (41) and tap (24) to the pump (25) and used again for the dyeing operation.
The evaporation of the solvent can be continued until the amount of the dye bath is no longer sufficient to maintain the cycle. This condition occurs when about 900 liters of liquor have evaporated. Then the circulation can only be continued via line (34) until the dyeing is finished. Finally, the fleet is drained and the goods are completed as usual.
A blue dyeing with good fastness properties is obtained.
Example 2 To carry out the dyeing, the procedure given in Example 1 is followed. Before the end of the dyeing, however, in this case about half of the liquor in the dyeing apparatus 1 (about 450 l) is sent back through the lines 26, 27 and 28 into the container 14 by means of compressed air, which is pressed in through the line 42 and valve 29 can also be vaporized here. As a result, a liquor ratio of 1: 6 to 1: 7 is achieved at the end of the dyeing process.
The coloration obtained in this way is deeper than that of Example 1.
In order to make it clear how, by distilling off part of the solvent, the amount of dye on the fiber after equilibrium is reached, the dye yield should be calculated as a function of the liquor ratio applied. The dye yield is understood here to mean the proportion of dye that is in equilibrium on the textile substrate. The entire dye used is set equal to one. The calculation is based on the equation:
EMI0003.0030
Here K is the distribution coefficient. For the dye in Example 1, K is about 5.0. F is the reciprocal fleet ratio. In example 1 the liquor ratio drops from 1:20 to 1:11; So F is 20 or 11.
In Example 2, the liquor ratio is even reduced to 1: 6; thus F = 6. According to the equation given, the yield A for K = 5 and F = 20; A = 0.20 F = 11; A = 0.31 F = 6; A = 0.45 By changing the liquor ratio, the yield doubles. In many cases, this is what makes the dyeing profitable.
Example 3 The dyeing is carried out as described in Example 1, but using 3 kg of the dye of the constitution below.
EMI0004.0001
A deep red dyeing with excellent fastness properties is obtained. Example 4 The dyeing is carried out according to the procedure of Example 1, but here the same amount of trichlorethylene is used instead of 20001 perchlorethylene. This solvent is only heated to 70 C and otherwise handled as described in Example 1. Example 5 The procedure for producing the coloration is as described in Example 1, but using a total volume of about 1200 liters of solvent.
By opening the valve 20, only 600 liters of liquor are allowed to run into the dyeing apparatus 1. Closing the valve 29 in good time ensures that the liquor only fills the apparatus 1 to about 1/3. Then dyeing is carried out with the apparatus only partially filled.
Example 6 The goods are dyed as indicated in Example 1, but the taps 24, 30, 31 and 4 are controlled automatically during the dyeing operation. The control is vorgenom men by a known optical device on the sight glass 21.
Example 7 The dyeing is carried out as described in Example 1, but the material in this case is yarn wound on a kea tree.