Als Grundlage für die Steuerung von Färbeprozessen nach dem Ausziehverfahren werden heute Temperatursteuergeräte verwendet, die sich auf Zeiteinheiten beziehen. Üblicherweise wird pro Zeiteinheit dem Färbebad jeweils gleich viel Energie zugeführt, d. h. einer linearen Aufheizkurve gefolgt. Diese Temperatursteuergeräte vermögen nicht dem individuellen Verhalten des Färbebades, welches einer stetigen Änderung unterworfen ist, zu folgen. Dies schon deshalb nicht, weil die Zeit als solche das individuelle Verhalten des Färbebades nicht zu messen vermag. In der Folge muss für die Aufheizung des Bades jeweils eine genügende Zeitreserve eingebaut werden, um die Gefahr des unegalen Aufziehens des Farbstoffes auf das Substrat möglichst gering zu halten. Ein relativ grosser Zeitverlust beim Färben ist dadurch unvermeidlich.
Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, die Aufziehkurve mit Hilfe einer Bezugsgröbse zu messen, die sich direkt auf das individuelle Verhalten des Färbebades bezieht. Dadurch werden die genannten Nachteile behoben, insbesondere weil die Baderschöpfungsgeschwindigkeit während des gesamten Färbeverfahrens und in der Folge auch die Färbedauer optimal gehalten werden kann. Im weiteren wird ein egales Aufziehen des Farbstoffes auf das Substrat erreicht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung von Färbeprozessen. Das erfindungsgemässe Verfahren zum Färben von Textilmaterial nach dem Ausziehverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Baderschöpfung durch lineare Aufheizung, bezogen auf die Umwälzung der Flotte und/oder des Substrates ermittelt, hierauf die lineare Baderschöpfung pro Umwälzung der Flotte und/ oder des Substrates festlegt und darauf den Färbeprozess mittels der Funktion Baderschöpfung bezogen auf die Umwälzgeschwindigkeit der Flotte und/oder des Substrates steuert, wobei der Faktor Baderschöpfung pro Umwälzung konstant gehalten wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf die derart gefärbten textilen Materialien.
Unter der Baderschöpfung ist die Menge Farbstoff in Gewichtseinheiten oder in Prozenten der Anfangskonzentration des Farbstoffes im Bad zu verstehen, die letzterem entnommen wird bzw. auf das zu färbende Gut aufzieht.
Die Bezugsgrösse für die Baderschöpfung ist die Umwälzgeschwindigkeit.
Unter Umwälzgeschwindigkeit ist die Zeit zu verstehen, in welcher das Badvolumen einmal umgewälzt wird.
Man erhält also einen Faktor
Baderschöpfung
Umwälzgeschwindigkeit wobei man die Baderschöpfung im Färbeverfahren vorzugsweise konstant hält.
Dieses Verhältnis kann man auch als Baderschöpfung pro Umwälzung ausdrücken, das ist die Baderschöpfung, die stattfindet, wenn der Badinhalt einmal umgewälzt wird. Hält man die Baderschöpfung konstant, so erhält man, bezogen auf die Umwälzungszahl eine lineare Funktion. Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist es, dass man das Verhältnis Baderschöpfung pro Umwälzung während des gesamten Färbevorganges konstant hält. So kann man auch am Anfang der Färbung, wo infolge der niedrigen Badtemperatur die Aufziehgeschwindigkeit niedrig ist, optimal schnell aufheizen. Ebenso kann man bei höherer Temperatur, wo das Bad an Farbstoff bereits verarmt ist, optimal schnell bis zur Färbetemperatur erhitzen.
Da in der Praxis die Pumpleistung zumeist konstant gehalten wird, unterliegt die Umwälzgeschwindigkeit infolge Schrumpfung oder Quellung des Färbegutes, dessen Erreichen der Übergangstemperatur 1. Ordnung, Änderung der Viskosität des Bades und weiteren Faktoren einer ständigen Änderung. Dadurch kommt der Funktion Baderschöpfung pro Umwälzung eine besondere Bedeutung zu. In der Ausführung der erfindungsgemessen Steuerung geht man so vor, dass man die Umwälzgeschwindigkeit, z. B. mittels eines Durchflussmessers, und die Baderschöpfung, z. B. mittels bekannter optischer Methoden, misst. Hieraus lässt sich die Baderschöpfung pro Umwälzung errechnen. Liegt diese unter dem optimalen Wert, so wird das Bad weiter geheizt.
In praktischen Versuchen hat sich die Methode bewährt, ein Temperatur/Umwälzgeschwin digkeits-Programm zu erstellen, wobei diesem Programm die experimentell ermittelten Werte Baderschöpfung pro Umwälzung zugrunde gelegt werden. Dazu heizt man das Bad bezogen auf die Umwälzung linear auf und trägt die gemessenen Werte für die Temperatur, Baderschöpfung, Umwälzungen und gegebenenfalls auch für die Zeit in einem Diagramm ein. Man erhält eine Kurve, die beispielsweise eine Form wie in Fig. 1 gezeigt, aufweisen kann.
Um eine lineare Baderschöpfung pro Umwälzung zu erhalten, rechnet man die Werte um, oder einfacher, man zeichnet sie um. Man erhält dann das in Fig. 2 gezeigte Diagramm.
Aufgrund dieses Diagrammes ist es auch ohne weiteres möglich, eine geeignete Temperatur/Zeit-Funktion zu erstellen, welche auf dem Verhältnis Baderschöpfung pro Umwälzung basiert. Diese Temperatur/Zeit-Funktion ist in der Praxis von Bedeutung, weil mit ihr die Färbezeit stark optimiert werden kann und dabei an die Konstruktion des Färbeapparates keine grossen Anforderungen gestellt werden. Als Messmethode für die Konzentration verwendet man z. B. die bekannte Methode der colorimetrischen Vergleichsmessung. Dazu stellt man verschiedene Konzentrationen an Farbstoffen im Färbebad, die im Laufe des Färbeprozesses auftreten, her. Diese dienen im colorimetrischen Gerät als Vergleichslösung, wobei jeweils eine bestimmte Konzentration nach einer festgelegten Anzahl Umwälzungen erreicht sein muss.
Man kann diese Methode auch kontinuierlich gestalten, indem die vorgegebene Anfangskonzentration im Färbebad als Vergleichslösung eingegeben wird und diese kontinuierlich in Funktion der Umwälzgeschwindigkeit verdünnt und dieser Verdünnung folgend, auch die Badtemperatur gesteuert wird.
Instrumentell erheblich einfacher ist es allerdings, wenn man wie oben bereits dargelegt, den Konzentrationsverlauf zum voraus experimentell bestimmt und dann nach einer entsprechenden Temperatur/Umwälzungsgeschwindigkeits Funktion oder einer Temperatur/Zeit-Funktion arbeitet.
Wird die Flotte nicht zirkuliert, sondern das Substrat, so bezieht man die Umwälzgeschwindigkeit auf das umgewälzte Substrat, wobei in analoger Weise pro Durchgang des Substrates eine bestimmte Baderschöpfung stattfindet.
Werden sowohl das Substrat als auch das Bad umgewälzt und bleibt die Umwälzgeschwindigkeit des Substrates konstant, so genügt die Bad-Umwälzgeschwindigkeit als Bezugsgrösse.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist für alle bekannten Färbeapparate, die mit überschüssiger Flotte nach dem Ausziehverfahren arbeiten, anwendbar. So z. B. für Kreuzspulfärbeapparate, Baumfärbeapparate, Jetfärbeapparate, Jigger, Haspelkufe, Paddelfärbeapparate, Packapparate, Trommelfärbeapparate, Strangfärbeapparate, Fluid-o-Therm -Färbeanlagen.
Bei 2 oder mehreren hintereinander geschalteten Färbeapparaten kann man die Umwälzgeschwindigkeit auf das gesamte vorhandene Badvolumen der Färbeapparate beziehen, und die Baderschöpfung am Anfang und am Ende der gesamten zusammengeschalteten Einheit messen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist für alle Arten von zu färbenden Textilfasermaterialien anwendbar, die natürliche Fasern wie Baumwolle, Wolle, Seide oder synthetische Fäden bzw. Fasern aus Polymerisaten wie Polyäthylen, Polyisobutylen, Polypropylen, PVC, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinyläther oder Polyacrylnitril enthalten. Im weiteren sind Textilmaterialien wie Polyurethane, Polyamide, beispielsweise die bekannten Nylontypen aus Lactamen wie Caprolactam oder diejenigen aus Polymethylendiaminen und Dikarbonsäuren wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 610 u.a.m., oder Polyester sowie auch halbsynthetische Stoffe, z. B. Celluloseacetat oder regenerierte Cellulose, enthalten, nach dem erfindungsgemässen Verfahren anfärbbar.
In den folgenden Beispielen sind die Teile Gewichtsteile, Prozente Gewichtsprozente, Grade Celsiusgrade.
Beispiel 1
100 Teile Wollstrang werden in 2500 Teilen einer wässrigen Färbeflotte auf einem Strangfärbeapparat Typ COLOR HANK (Firma BelLrnann, Haagen) gefärbt. Die Flotte wird 8mal pro Minute umgewälzt und enthält: 3,6 Teile der Farbstoffes der Formel
EMI2.1
1 Teil eines Anlagerungsproduktes von Aminopropyltalgamin, 15 Mol Propylenoxid, 20 Mol Äthylenoxid und 1 Mol Amidosulfonsäure, 1,5 Teile Essigsäure 80% (pH-Endwert 4,8).
Der Färbeprozess für das Garn wird gemäss Diagramm von Fig. 3 gesteuert.
Es resultiert eine egale, brillante Rot-Färbung und man erreicht eine lineare Erschöpfung bei einer linearen Baderschöpfung von etwa 0,9% Baderschöpfung/Umwälzung.
Beispiel 2
In einem Kreuzspulfärbeapparat färbt man 100 Teile Courtelle Polyacryl-Garn in 1200 Teilen wässriger Färbeflotte, die 1 Teil des Farbstoffes 2-(4'-N-Äthyl-N-ss-hydroxy äthylaminophenylazo)-6-methoxybenzthiazol, quaterniert mit Methylchlorid, 1,5 Teile Natriumacetat und Essigsäure für einen pH-Wert von 4,5 enthält.
Der Garnfärbeprozess wird nach dem Diagramm gemäss Fig. 4 gesteuert.
Die resultierende Färbung ist bei einer linearen Baderschöpfung von etwa 1,2% Baderschöpfung/Umwälzung egal.
Beispiel 3
Auf einem HT-Baumfärbeapparat färbt man 100 Teile Polyamid 6,6 Maschwaren in 1000 Teilen wässriger Färbeflotte, die ein Anlagerungsprodukt von 2 Teilen Aminopropylfettamin und 100 Mol Äthylenoxid, 1,3 Teile des Farbstoffes
EMI2.2
bei einem pH-Wert von 6, eingestellt mit Mono + Dinatriumphosphat, enthält.
Der Färbeprozess wird gemäss Diagramm von Fig. 5 gesteuert.
Damit wurde bei einer linearen Erschöpfung von etwa 1% Baderschöpfung/Umwälzung eine egale, echte Blaufärbung erzielt.
Beispiel 4
Auf einem HT-Kreuzspulfärbeapparat färbt man 100 Teile Polyesterstoff, texturiert in 800 Teilen einer wässrigen Färbeflotte, die 1,1 Teile des Farbstoffes
EMI2.3
1 Teil eines hochsulfonierten Ölsulfonates, 1,6 Teile Ammoniumsulfat enthält und mit Ameisensäure auf pH 5,5 eingestellt wurde.
Die Prozesssteuerung erfolgt gemäss Diagramm von Fig. 6.
Baderschöpfung/Umwälzung = 1%. Die Färbung ist echt und egal.