Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum trokkenen thermischen Übertragen von organischen Verbindungen auf Warenbahnen, welche a) einen endlosen oder endlichen bahnförmigen Träger, welcher sich in Längsrichtung fortbewegen lässt und welcher senkrecht darauf angeordnet Metallnadeln aufweist; b) ein Mittel zum Auftragen von organischen Verbindungen auf den Träger; c) eine Einrichtung, welche dazu bestimmt ist, eine Warenbahn bei Vorrichtungsbetrieb dem als Applikationsorgan fungierenden Träger zuzuführen; d) ein Mittel zum Erhitzen der Nadeln des Trägers; e) eine Einrichtung mittels welcher die Warenbahn nach auf sie erfolgender Übertragung der zu applizierenden organischen Verbindungen vom Metallnadeln aufweisenden Träger ablös- und wegführbar ist, umfasst und f) gegebenenfalls ein Mittel zum Erwärmen der Warenbahn, aufweist.
Bei Vorrichtungsbetrieb wird längs einer bestimmten Strecke, welche in Laufrichtung nach dem Auftragsmittel liegt, die mit einem Auftrag versehene Nadelseite des Trägers zur Warenbahn gewandt und mit der Warenbahn in Kontakt gehalten. Hierbei bewegen sich Träger und Warenbahn synchron fort und passieren zusammen das Wärmemittel. Nach erfolgter Übertragung der organischen Verbindungen vom Träger auf die Warenbahn werden Warenbahn und Träger voneinander getrennt.
Als Warenbahnen kommen vor allem organische Fasermaterialien in Betracht.
Das Fasermaterial selber besteht aus natürlichen oder vor allem synthetischen Fasern wie sie in der schweizerischen Patentschrift 576 552 beschrieben sind.
Die organischen Verbindungen, die in der erfindungsgemässen Vorrichtung applizierbar sind, können in der Regel als wässrige Zubereitungen vorliegen. Diese Zubereitungen können neben den auf die Warenbahn übergehenden Verbindungen auch mindestens ein unterhalb 250 "C stabiles Bindemittel, Wasser und/oder ein organisches Lösungsmittel enthalten. Geeignete Binde- und Lösungsmittel sind in der schweizerischen Patentschrift 576 552 offenbart.
Vorzugsweise wird aber ohne jeglichen Bindemittelzusatz gearbeitet.
Es ist insbesondere auch möglich, die übergehende Verbindung, insbesondere Chemikalien, für sich allein, d. h. ohne Lösungsmittel und Bindemittel, auf den inerten Träger aufzutragen.
Das Gewichtsverhältnis unter den einzelnen Komponenten der zur Vorbehandlung der Metallnadeln verwendeten Zubereitung kann sehr verschieden sein und liegt z. B. für die auf das Fasermaterial zu übertragenden Verbindungen innerhalb 0,1 bis 100 Gew.-%, für das Bindemittel innerhalb 0 bis 30 Gew.-01o, für das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch innerhalb 0 bis 99,9 Gew;olo bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung.
Unter den in der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendbaren Chemikalien, die auf die Warenbahn übergehen, sind z. B. optische Aufheller und vor allem Textilbehandlungsmittel zu verstehen, die in der schweizerischen Patentschrift 576 552 näher beschrieben sind.
Das gleiche gilt auch für Dispersionsfarbstoffe, die ebenfalls in der erfindungsgemässen Vorrichtung einsetzbar sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist in Figur 1 abgebildet.
Die Warenbahn 9 wird in dem Heizaggregat 4, z. B.
einem Infrarotstrahler, vorgeheizt. Die Rundschablone 1 trägt z. B. einen Farbstoff auf die Bürste 2 auf, diese ihrerseits überträgt den Farbstoff auf das Nadelband 3, das Nadelband bewegt sich in Uhrzeigerrichtung, kommt zwischen den Rollen 8 mit der Warenbahn 9, z. B. einem Teppich, in Kontakt und wird durch Heizung 5 auf Transfertemperatur erwärmt. Bei 5 handelt es sich z. B. um eine Spirale für Induktionsheizung. 7 zeigt die Laufrichtung der Warenbahn 9 an.
Die Heizvorrichtung 6 sorgt für eine Fixierung des Farbstoffes.
Der in der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendete bahnförmige Träger (a) isf vorzugsweise endlos, doch kann er auch den zu behandelnden Warenbahnen aus organischem Material angepasst sein, d. h. in kürzere oder längere Stücke geschnitten sein. Zweckmässig handelt es sich um ein endloses, mit Nadeln besetztes Band, welches kontinuierlich und synchron mit der Warenbahn läuft. Das Nadelbett, d. h. der eigentliche umlaufende mit Nadeln besetzte Träger, besteht aus verschiedensten Materialien, insbesondere aus Metallfasern, Textilfasern oder Kunststoff. In der Regel ist der Träger inert, d. h. er weist keine Affinität zu der die zu übertragende Verbindung enthaltenden Zubereitungen auf.
Vorteilhafte Träger sind z. B. Metallfaservliese oder Filze, die mit Polyester, Glas oder Keramikgewebe oder einer anderen hitzebeständigen Faser verstärkt sind. Metallfaserlagen oder z. B. auch Aluminiumfolienschichten verbessern die Wärmeleitfähigkeit der darauf angebrachten Nadeln und verkleinern dadurch den Temperaturgradienten zwischen Nadelspitze und Nadelbett.
Bei den Nadeln handelt es sich z. B. um Metalldrähte, welche einen Durchmesser von 0,1 bis 3 mm aufweisen. Auch die Länge dieser Nadeln kann stark variieren und z. B. 1 bis 20 mm vorzugsweise 2 bis 10 mm betragen.
Die Stärke bzw. der Durchmesser der Nadeln hängt von der Besetzungszahl ab. Die Besetzungszahl des Beschlages kann zwischen 10 und 200 Nadeln pro cm2 liegen. Bei niederer Besetzungszahl, z. B. 30 bis 50 Nadeln pro cm2, kann der Drahtdurchmesser 1 bis 3, vorzugsweise 2 mm betragen. Bei höheren Besetzungszahlen, z. B. 100 bis 200 Nadeln pro cm2, kann die Drahtstärke von 1 mm bis auf 0,3 mm reduziert werden. Die schwächeren Drähte sind vor Verbiegen durch die höhere Besetzungszahl geschützt.
Bei möglichst vielen dünnen Nadeln pro Flächeneinheit muss die zu transferierende organische Verbindung nurnoch kleine Distanzen von der Nadel zur empfangenden Warenbahn überwinden, beispielsweise nur 0,2 mm bei einer Besetzungszahl von 200 mit einem Drahtdurchmesser von 0,3 mm. Beim Transferieren von Farbstoffen entsteht so jeweils eine gleichmässig gefärbte Fläche.
Bei Verwendung dicker Drähte von z. B. 1 bis 3 mm und grösser, entstehen Mustereffekte, wie sie die Pointilisten mit ihrer Maltechnik erzielen.
Die Nadeln oder Drähte können runde, drei-, vier- oder sechseckige Querschnitte haben; sie können zusätzlich mit Vertiefungen, Aussparungen und so weiter versehen sein.
Bei den Metallnadeln handelt es sich vorzugsweise um Nadeln aus gut leitendem Metall wie Eisen-, Kupfer- oder vor allem Stahlnadeln.
Der Auftrag der zu übertragenden organischen Verbindung erfolgt durch Bepinseln oder Bestreichen des Nadelbettes oder vorzugsweise nicht direkt auf das Nadelband, son deren über Bürsten. Die Borstenfeinheit ist hierbei variabel.
Die Bürsten rotieren mehr oder weniger schnell und nehmen den Farbstoff-oder das Chemikal von einer Pflatschwalze, die ihrerseits in die Farbstoff- oder die Chemikalienzubereitung eintaucht, auf.
In Figuren 2A, B, C sind einige mögliche Auftragsvorrichtungen aufgezeichnet.: Fig. 2A Flächiger Auftrag (Druck) 1 Rundschablone 2 Weiches, poröses Material, in welches die Nadeln eintau chen und die organische Verbindung aufnehmen.
(Schwamm, Filz, Bürsten) 3 Nadelband 7 Laufrichtung Fig. 2B Ganzflächiger Auftrag (uni) 11 Übertragungswalze
2 Bürste
3 Nadelband 10 Pflatschwerk
7 Laufrichtung Fig. 2C Ganzflächig für Pulver und Pasten 13 Pulver oder Pasten
12 Dosierwalze mit Vertiefungen
3 Nadelband
2 Übergabebürste
7 Laufrichtung
Auf das Nadelband können 1 bis 100 g, vorzugsweise 15 bis 40 g pro m2 Träger der auf das Fasermaterial zu übertragenden Verbindung aufgebracht werden.
Je nach gewünschter Auftragsmenge kann die Umdrehungszahl variiert werden. Bei diesem Auftrag werden Nadelspitzen und Nadelgrund mit unterschiedlicher Konzentration der zu übertragenden Verbindungen versehen. Dies bewirkt zusammen mit der Eintauchgeschwindigkeit der Nadeln in den Flor und dem Grad der Erwärmung der Nadeln, dass während des Eintauchens im Falle von Farbstoffen Hell Dunkel-Gefälle, sowohl vom Florgrund zur Florhöhe als auch umgekehrt erzeugt werden.
Damit sich auf dem Nadelband keine Krusten bilden, sollte die Farbstoff- oder Chemikalienzubereitung nach Möglichkeit frei von krustenbildenden und nicht verdampfenden oder nicht sublimierenden Produkten sein. Soll nur ein Teil der Nadeln beispielsweise in einer abgegrenzten Fläche (Muster mit Farbstoff oder Chemikalien) versehen werden, wird eine mit scheuerfestem Schaumgummi oder anderem porösem Material überzogene Walze anstelle der Bürsten für den Farbstoffauftrag auf die Nadeln benutzt. Der poröse Wal zenüberzug wird seinerseits mittels einer Rundschablone mit Farbstoff oder Chemikalien bedruckt.
Für helle Anfärbungen kann der musterförmige Farbstoffauftrag auf das poröse Liefermaterial auch mittels bekannter Drucktechniken, wie über eine gravierte Walze mit Abstreichrakel oder Tiefdruck und so weiter erfolgen.
Die Nadelband- und Warenbahnführung ist durch Leitwalzen vorteilhaft so gestaltet, dass die Nadeln allmählich in den Flor bis zum Grundgewebe eindringen und ebenso allmählich wieder herausgenommen werden. Der Flor wird deshalb weder aufgerauht noch deformiert oder anderweitig beschädigt.
Befinden sich die Metalldrähte im Flor, werden sie durch Heissluft, Infrarotstrahler oder am besten nach dem Prinzip der induktiven Metallerhitzung von der Seite ihrer Verankerung her auf 180 bis 220 "C erhitzt. Die Nadeln lässt man 10 bis 100 Sekunden im Flor verweilen.
Diese Verweilzeit wird durch eine Geschwindigkeit des Trägers und der Warenbahn von 1 bis 30 m/min gewährleistet. Während dieser Zeit geben die Metalldrähte die organische Verbindung an die sie umgebenden Fasern ab. Die Nadeln können auch schon bevor sie im Flor stecken auf eine erhöhte Temperatur gebracht oder etwas verzögert in den Flor eingefahren werden. Dies bewirkt eine stärkere Übertragung der organischen Verbindungen auf die Florspitzen als den Florgrund.
Der Flor der Warenbahn wird vor dem Eintauchen der Nadeln, welche die zu übertragende Verbindung tragen mittels z. B. Infrarotstrahlen oder Heissluft möglichst auf die Transfertemperatur der organischen Verbindung erwärmt.
Diese Massnahme verhindert ein zu starkes Abkühlen der Nadeln und verkleinert wiederum die Temperaturdifferenz zwischen Nadelgrund und Nadelspitze.
Beim Auftrag mit Walzen mit poröser Oberfläche stechen die Nadeln des umlaufenden Trägers in die poröse Oberfläche ein und nehmen die nötige Menge der zu übertragenden Verbindung auf.
An Stellen, an denen keine Übertragung ist, tauchen die Nadeln in den nicht mit einer organischen Verbindung versehenen, d. h. sauberen Walzenbelag ein. Anschliessend werden die Nadeln z. B. durch Heissluft oder Infrarotstrahler getrocknet. Wird z. B. ein Teppich uni gefärbt, muss der Farbstoff nicht quantitativ von der Nadel verdampfen bzw. sublimieren, es muss lediglich eine konstante Menge ergänzt werden. Sofern man die organische Verbindung musterförmig auf die Warenbahn übertragen will, so ist es zweckmässig, wenn diese Verbindung nach Möglichkeit quantitativ verdampft, damit saubere Muster entstehen.
Gegebenenfalls ist es vorteilhaft, die Nadeln nach dem Auftrag zu reinigen. Diese Reinigung kann z. B. durch eine kurzzeitige Überhitzung der Nadeln an einer von der Warenbahn entfernten Stelle oder durch Behandlung mit lösungsmittelhaltigen Rundbürsten geschehen.
Zur vollständigen Fixierung der übertragenen Verbindung und um etwaige Ungleichmässigkeiten auszuegalisieren, kann es vorteilhaft sein, die Warenbahn bzw. deren Flor vor, während oder nach der Transferierung der Verbindung zu erhitzen.
Es ist auch möglich, mehrere Farben bzw. Chemikalienauftragswerke an einem Nadelband zu installieren oder mehrere Nadelbänder hintereinander in den Warenbahnflor eingreifen zu lassen, um ihn musterförmig oder uni zu färben bzw. auszurüsten.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass die Nadeln in kleinen flächenartigen Einheiten z. B. in 10 cmx30 cm grossen Rechtecken eingebettet sind und diese sogenannten Nadeleinheiten sich mit bekannten Transportsystemen zu jeder beliebigen Fläche zusammensetzen bzw. aneinanderreihen lassen. Auf diese Weise kann eine kontinuierlich fortbewegte Warenbahn mit einem kontinuierlich gebildeten Nadelband angefärbt bzw. ausgerüstet werden. Der Farbstoffbzw. Chemikalienauftrag erfolgt wie vorher angegeben entweder auf die Einzelelemente oder auf das bereits gebildete Endlosband. Die Heizung der Nadeln erfolgt hier wiederum vorteilhaft induktiv.
Die Einzelelemente werden mittels umlaufenden Bändern oder Ketten befördert. Sie stellen nur auf der kontinuierlich fortbewegten, zu behandelnden Warenbahn ein kontinuierliches oder auch unterbrochenes Band dar. Haben sie den Farbstoff bzw. die Chemikalien an die Warenbahn abgegeben, werden sie sofort dem Auftragswerk zurückgeführt, um wieder beladen in den Prozess eingeschleust werden zu können. Wie schon vorher erwähnt findet die Wärmebehandlung bzw. der Wärmetransfer bei Temperaturen von mindestens 80 "C, vorzugsweise 100 bis 220 "C statt. Ganz besonders bevorzugt sind Temperaturen von 180 bis 220 "C.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat den Vorteil, dass damit vor allem voluminöse Aufmachungsformen von textilen Warenbahnen erfolgreich mit Farbstoffen oder Chemikalien nach dem Thermotransferverfahren behandelt werden können. Somit eignet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung vor allem zum Behandeln von Teppichen oder Möbelplüschen und ähnlichen voluminösen Textilmaterialien. Es handelt sich hierbei um durchwegs dicke Materialien, wie Plüsch oder Teppiche, insbesondere Möbelplüsch oder Florteppiche.
Prozente und Teile in den nachfolgenden Herstellungsvorschriften und Beispielen, welche sich auf Ausführungsformen bzw. -möglichkeiten des Verfahrens zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung beziehen, sind Gewichtsprozente und Gewichtsteile.
Herstellungsvorschriften für Farbstofftinten
A. 40 Teile des gelben Dispersionsfarbstoffes der Formel
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werden mit 100 Teilen Äthylcellulose in 1100 Teilen eines 1 :1-MethyläthylketonlÄthanol-Gemisches während 5 Stunden bei 20 "Cin einer Sandmühle gemahlen und zu einer homogenen Tinte dispergiert B. Verwendet man anstelle des gelben Dispersionsfarbstoffes 40 Teile des roten Dispersionsfarbstoffes der Formel
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und verfährt im übrigen, wie unter A angegeben, so erhält man eine entsprechende rote Tinte.
C. Verwendet man anstelle des gelben Dispersionsfarbstoffes 40 Teile des blauen Dispersionsfarbstoffes der Formel
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und verfährt im übrigen, wie unter A angegeben, so erhält man eine entsprechende blaue Tinte.
Beispiel 1
Eine 3,750/Die Farbstofftinte gemäss Vorschrift A wird mit der Vorrichtung gemäss Fig. 2A auf ein Nadelband mit rostfreien Stahlnadeln aufgetragen. Das Lösungsmittel verdunstet bei Raumtemperatur. Die aufgetragene Tintenmenge beträgt 10% des zu färbenden Teppichflorgewichts (600 g/m2, 5 mm Florhöhe). Die Nadeln ragen 10 mm aus ihrer Filzeinbettung heraus. Auf einem Quadratzentimeter stehen ca. 40 Nadeln. Das Nadelband wird in ein bahnförmiges Polyamid-6,6-Tufting-Teppichstück mit der in Fig. 1 abgebildeten Vorrichtung eingestochen, wobei die Heizaggregate 4, 5 und 6 auf 200 "C erhitzt werden. Das Nadelband 3 bleibt 2 min im Polyamid-Teppich 9 stecken.
Der auf die Nadeln aufgetragene gelbe Farbstoff geht während dieser zwei Minuten auf die umgebenden Teppichfasern über, penetriert in die Fasern und gibt einen von Florgrund bis Florspitze gleichmässig durchgefärbten gelben Teppich.
Beispiel 2
Die Tinten gemäss Vorschriften A, B und C werden jeweils als 3,750/Die Tinten wie in Beispiel 1 mit drei verschiedenen Auftragsvorrichtungen räumlich sauer voneinander getrennt auf das Nadelband aufgetragen, jedoch so, dass die aufgetragene Menge der Tinten A, B und C 60% des Teppichflorgewichtes betragen und wie im Beispiel 1 beschrieben auf den Polyamid-6,6-Tufting-Teppich transferiert. Es entstehen scharfe Trennlinien zwischen den einzelnen Farbstoffflächen, so dass eine musterförmige Anfärbung des Teppichs erzielt wird.
Beispiel 3 50 Teile der Verbindung der Formel
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werden in 40 Teilen Äthanol gelöst und auf ein Nadelband mit 25 Nadeln pro cm2, die aus ihrer Baumwolltucheinbet tung 8 mm herausragen, mit einer Auftragsvorrichtung ge mäss Fig. 2B so aufgepflatscht, dass 5%, berechnet auf das
Gewicht der Teppichfasern, der obigen Verbindung auf den
Nadeln ist. Das Lösungsmittel trocknet bei Raumtemperatur sehr schnell weg. Der Nadelträger wird in einen Polya mid-6,6- oder Polyester-Teppichflor (600 g/m2, 5 mm Flor höhe) eingedrückt und wieder aus dem Flor herausgenom men, wie in Fig. 1 angegeben. Nur das Wärmeaggregat 5 wird benötigt und auf 200 "C erhitzt. Die Verweilzeit der Nadeln im Teppich beträgt 3 Minuten.
Teppichstücke, die so behandelt sind, nehmen weniger trockenen Schmutz auf als die unbehandelten Stücke, d. h.
sie zeigen eine Antisoilingwirkung. Darüber hinaus versikkert aufgeschütteter Rotwein oder Fruchtsaft erst nach ca. 5 Minuten im Teppich, so dass reichlich Zeit bleibt, die fleckenbildende Flüssigkeit vor ihrem Eindringen in den Teppich zu entfernen. Hierdurch entsteht ein deutlicher Fleckenschutz.
Unbehandelte oder nur oberflächlich behandelte Teppiche nehmen aufgeschüttete Flüssigkeit sofort in sich auf.
Beispiel 4
Jeweils 50 Teile eines Kondensationsproduktes aus 1 Mol Diäthylentriamin, 2 Mol Stearinsäure und 1 Mol Acrylnitril werden in 40 Teilen Methyläthylketon gelöst. Diese konzentrierte Lösung wird auf ein Nadelband, das 30 Nadeln pro cm2 aufweist, die aus ihrer Stahlfaservlieseinbettung 8 mm herausragen, mittels einer Auftragsvorrichtung gemäss Fig. 2B so aufgepflatscht, dass eine Auflage auf dem Nadelband entsteht, die 3,3%, berechnet auf das Gewicht der Teppichfasern, beträgt. Das Nadelband wird wie in Beispiel 5 angegeben in einen Polyamid-6,6- oder Polyester-Teppich Flor eingestochen und wieder aus dem Flor herausgenommen.
Die elektrostatische Aufladung zeigt für die unbehandelten und behandelten Teppiche folgende Werte:
Reib- unbehandelt behan partner delt Polyamid-6,6-Teppich Leder 1000Volt 0 Volt (600 g/m2, 5 mm Florhöhe) Polyester-Veloursteppich PVC 3800 Volt 0 Volt (600 g/m2, 4,5 mm Florhöhe) Beispiel 5
Mit einer dicht besetzten Rundbürste 2 mit weichen Borsten von 8 mm Länge wird von einem Trog 10, der die Verbindung der Formel
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als 10061oige, viskose Flüssigkeit enthält, auf einen waagrecht über die sich drehende Bürstenwalze geführtes Nadelband, wie in Fig. 2B angegeben, aufgepflatscht. Das Nadelband, weist 25 Nadeln pro cm2 auf, die 8 mm aus ihrer Stahlfaservlieseinbettung herausragen.
Zuvor wird überschüssiges Flammschutzmittel durch eine rakelähnliche Anordnung abgestrichen. Die beladenen Nadeln werden in einen Polyacrylnitril-Teppich (550 g/m2, 5 mm Florhöhe) wie in Fig. 1 angegeben, eingestochen. Das Nadelband-Teppich-Sandwich wird von der Nadelbandseite her 5 Minuten lang im Wärmeaggregat 5 auf 200 "C erhitzt. Danach wird das Nadelband vom Polyacrylnitril-Teppich entfernt. Der so behandelte Teppich wird im Vergleich mit einem nur oberflächlich behandelten Teppich und mit einem unbehandelten Teppich nach DIN 51 960 auf seine Flammfestigkeit getestet. Im DIN 51 960 Test wird das bei 70 "C ungetrocknete Teppichmuster in waagrechter Lage einer Alkoholflamme ausgesetzt.
Falls 10 Proben eines Musters sich nicht entzünden lassen und nach Erlöschen der Flamme der Brand weder mit Flammenerscheinung noch durch Nachglimmen weiterleiten, so ist dieses Muster als schwer entzündlich zu bezeichnen. Sofern die Probe unter dem Einfluss der Alkoholflamme zunächst in Brand gerät, aber der Brand sich nicht zu einer Probekante fortsetzt, so kann die längste Brandstrecke in mm gemessen werden. Ebenfalls kann die Brandflecktiefe, bezogen auf die ursprüngliche Oberfläche der Probe, an Probenquerschnittsflächen in mm gemessen werden. Während der nur oberflächlich behandelte und der unbehandelte Teppich nach DIN 51 960 leicht entzündlich sind, brennt der behandelte Teppich nicht mehr. Er ist nach DIN 51 960 schwer entzündlich.
Zudem werden folgende Brandstrecken und Brandflecktiefen ermittelt: Muster Brandstrecke Brandflecktiefe in mm in mm mit dem Nadelband behan- 40 mm 4 mm delter Teppich nur oberflächlich be- brennt voll- brennt vollhandelter Teppich ständig ab ständig ab unbehandelter Teppich brennt voll- brennt voll ständig ab ständig ab
The subject of the invention is a device for the dry thermal transfer of organic compounds to webs of material, which a) an endless or finite web-shaped carrier which can be moved in the longitudinal direction and which has metal needles arranged vertically thereon; b) a means for applying organic compounds to the support; c) a device which is intended to feed a web of material to the carrier functioning as an application organ when the device is in operation; d) means for heating the needles of the carrier; e) a device by means of which the material web can be detached and removed from the carrier having metal needles after the transfer of the organic compounds to be applied to it, and f) optionally has a means for heating the material web.
When the device is in operation, the needle side of the carrier provided with an application is turned towards the material web along a certain distance which lies in the running direction after the application means and is kept in contact with the material web. Here, the carrier and the web move synchronously and pass the heating medium together. After the organic compounds have been transferred from the carrier to the web, the web and carrier are separated from one another.
Organic fiber materials in particular come into consideration as material webs.
The fiber material itself consists of natural or, above all, synthetic fibers as described in Swiss patent 576 552.
The organic compounds which can be administered in the device according to the invention can generally be in the form of aqueous preparations. In addition to the compounds transferred to the web, these preparations can also contain at least one binding agent, water and / or an organic solvent which is stable below 250 ° C. Suitable binders and solvents are disclosed in Swiss patent 576 552.
However, it is preferred to work without any addition of binder.
In particular, it is also possible to use the transferring compound, in particular chemicals, on its own, ie. H. to be applied to the inert carrier without solvents or binders.
The weight ratio among the individual components of the preparation used for pretreating the metal needles can be very different and is e.g. B. for the compounds to be transferred to the fiber material within 0.1 to 100 wt .-%, for the binder within 0 to 30 wt .-%, for the solvent or solvent mixture within 0 to 99.9 wt .-% based on the Total weight of the preparation.
Among the chemicals which can be used in the device according to the invention and which are transferred to the web of material B. optical brighteners and especially textile treatment agents that are described in the Swiss patent 576 552.
The same also applies to disperse dyes, which can also be used in the device according to the invention.
A preferred embodiment of the device according to the invention is shown in FIG.
The web 9 is in the heating unit 4, for. B.
an infrared heater, preheated. The round template 1 carries z. B. a dye on the brush 2, this in turn transfers the dye to the needle tape 3, the needle tape moves clockwise, comes between the rollers 8 with the web 9, z. B. a carpet, in contact and is heated by heater 5 to transfer temperature. 5 is z. B. a coil for induction heating. 7 shows the running direction of the web 9.
The heating device 6 ensures that the dye is fixed.
The web-shaped carrier (a) used in the device according to the invention is preferably endless, but it can also be adapted to the webs of organic material to be treated, i.e. H. be cut into shorter or longer pieces. It is expedient to use an endless belt with needles, which runs continuously and synchronously with the material web. The needle bed, d. H. the actual circumferential support, which is studded with needles, consists of a wide variety of materials, in particular metal fibers, textile fibers or plastic. Usually the carrier is inert; H. it has no affinity for the preparations containing the compound to be transferred.
Advantageous carriers are, for. B. metal fiber fleece or felts that are reinforced with polyester, glass or ceramic fabric or another heat-resistant fiber. Metal fiber layers or z. B. aluminum foil layers also improve the thermal conductivity of the needles attached to it and thereby reduce the temperature gradient between the needle tip and the needle bed.
The needles are z. B. to metal wires, which have a diameter of 0.1 to 3 mm. The length of these needles can vary widely and z. B. 1 to 20 mm, preferably 2 to 10 mm.
The strength or the diameter of the needles depends on the occupation number. The number of occupants in the fitting can be between 10 and 200 needles per cm2. With a low occupation, e.g. B. 30 to 50 needles per cm2, the wire diameter can be 1 to 3, preferably 2 mm. With higher occupation numbers, e.g. B. 100 to 200 needles per cm2, the wire thickness can be reduced from 1 mm to 0.3 mm. The weaker wires are protected from bending by the higher occupation number.
With as many thin needles as possible per unit area, the organic compound to be transferred only has to overcome small distances from the needle to the receiving material web, for example only 0.2 mm with an occupancy of 200 with a wire diameter of 0.3 mm. When dyes are transferred, an evenly colored surface is created.
When using thick wires of e.g. B. 1 to 3 mm and larger, create pattern effects like those achieved by pointilists with their painting technique.
The needles or wires can have round, triangular, square or hexagonal cross-sections; they can also be provided with depressions, recesses and so on.
The metal needles are preferably needles made of highly conductive metal such as iron, copper or, above all, steel needles.
The organic compound to be transferred is applied by brushing or brushing the needle bed or, preferably, not directly onto the needle tape, but via brushes. The fineness of the bristles is variable.
The brushes rotate more or less quickly and pick up the dye or chemical from a nipping roller, which in turn dips into the dye or chemical preparation.
Some possible application devices are shown in FIGS. 2A, B, C: FIG. 2A Flat application (printing) 1 Round template 2 Soft, porous material into which the needles immerse and absorb the organic compound.
(Sponge, felt, brushes) 3 needle tape 7 running direction Fig. 2B full-surface application (uni) 11 transfer roller
2 brush
3 needle tape 10 patting mechanism
7 Direction of travel Fig. 2C over the entire surface for powder and pastes 13 powder or pastes
12 metering roller with recesses
3 needle tape
2 transfer brush
7 Direction of travel
1 to 100 g, preferably 15 to 40 g per m2 of carrier of the compound to be transferred to the fiber material can be applied to the needle tape.
The number of revolutions can be varied depending on the desired application quantity. In this application, the needle tips and the needle base are provided with different concentrations of the compounds to be transferred. This, together with the speed of the needles dipping into the pile and the degree of heating of the needles, causes light-dark gradients to be created during the immersion in the case of dyes, both from the pile base to the pile height and vice versa.
So that no crusts form on the needle tape, the dye or chemical preparation should, if possible, be free of crust-forming, non-evaporating or non-subliming products. If only a part of the needles is to be provided, for example in a delimited area (pattern with dye or chemicals), a roller coated with abrasion-resistant foam rubber or other porous material is used instead of the brush to apply dye to the needles. The porous roll cover is in turn printed with dye or chemicals using a round stencil.
For light colors, the pattern-like application of the dye to the porous delivery material can also be carried out using known printing techniques, such as an engraved roller with a doctor blade or gravure printing and so on.
The needle tape and web guide is advantageously designed by means of guide rollers so that the needles gradually penetrate the pile to the base fabric and are also gradually removed again. The pile is therefore neither roughened nor deformed or damaged in any other way.
If the metal wires are in the pile, they are heated to 180 to 220 "C from the side where they are anchored by hot air, infrared heaters or, best of all, using the principle of inductive metal heating. The needles are left in the pile for 10 to 100 seconds.
This dwell time is ensured by a speed of the carrier and the material web of 1 to 30 m / min. During this time, the metal wires release the organic compound to the surrounding fibers. The needles can also be brought to a higher temperature before they are stuck in the pile or inserted into the pile with a slight delay. This causes a stronger transfer of the organic compounds to the pile tips than the pile base.
The pile of the web is before the dipping of the needles, which carry the connection to be transferred by means of z. B. infrared rays or hot air heated as possible to the transfer temperature of the organic compound.
This measure prevents the needles from cooling down too much and in turn reduces the temperature difference between the needle base and the needle tip.
When applying with rollers with a porous surface, the needles of the circumferential support pierce the porous surface and absorb the required amount of the compound to be transferred.
In places where there is no transmission, the needles dip into those not provided with an organic compound, i.e. H. clean roller coating. Then the needles z. B. dried by hot air or infrared heaters. Is z. If, for example, a carpet is dyed in a solid color, the dye does not have to evaporate or sublime quantitatively from the needle, it just has to be added a constant amount. If the organic compound is to be transferred to the web in the form of a pattern, it is useful if this compound evaporates quantitatively as far as possible so that clean patterns are created.
It may be advantageous to clean the needles after application. This cleaning can e.g. This can be done, for example, by briefly overheating the needles at a point remote from the web or by treating them with round brushes containing solvents.
To completely fix the transferred connection and to level out any unevenness, it can be advantageous to heat the web or its pile before, during or after the transfer of the connection.
It is also possible to install several colors or chemical applicators on a needle belt or to have several needle belts engage one after the other in the web pile in order to dye or finish it in a pattern or solid color.
Another embodiment is that the needles in small flat-like units z. B. are embedded in 10 cm x 30 cm rectangles and these so-called needle units can be assembled or lined up with known transport systems for any surface. In this way, a continuously moving material web can be colored or equipped with a continuously formed needle tape. The dye or Chemicals are applied, as previously stated, either to the individual elements or to the endless belt that has already been formed. The needles are again heated inductively here.
The individual elements are conveyed by means of circulating belts or chains. They only represent a continuous or interrupted belt on the continuously moving material web to be treated. Once they have released the dye or the chemicals to the material web, they are immediately returned to the application unit so that they can be loaded into the process again. As mentioned before, the heat treatment or heat transfer takes place at temperatures of at least 80 "C, preferably 100 to 220" C. Temperatures from 180 to 220 ° C. are very particularly preferred.
The device according to the invention has the advantage that it allows especially voluminous forms of textile material webs to be treated successfully with dyes or chemicals using the thermal transfer process. Thus, the device according to the invention is particularly suitable for treating carpets or furniture plush and similar voluminous textile materials. These are consistently thick materials, such as plush or carpets, in particular furniture plush or pile carpets.
Percentages and parts in the following production instructions and examples, which relate to embodiments or possibilities of the method for operating the device according to the invention, are percentages and parts by weight.
Manufacturing regulations for dye inks
A. 40 parts of the yellow disperse dye of the formula
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are ground with 100 parts of ethyl cellulose in 1100 parts of a 1: 1 methyl ethyl ketone / ethanol mixture for 5 hours at 20 "C in a sand mill and dispersed to form a homogeneous ink B. Instead of the yellow disperse dye, 40 parts of the red disperse dye of the formula are used
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and if the rest of the procedure is as indicated under A, a corresponding red ink is obtained.
C. Instead of the yellow disperse dye, 40 parts of the blue disperse dye of the formula are used
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and if you proceed as indicated under A, you will get a corresponding blue ink.
example 1
A 3.750 / die dye ink according to regulation A is applied with the device according to FIG. 2A to a needle tape with stainless steel needles. The solvent evaporates at room temperature. The amount of ink applied is 10% of the weight of the carpet pile to be dyed (600 g / m2, pile height 5 mm). The needles protrude 10 mm from their felt embedding. There are about 40 needles on a square centimeter. The needle tape is pierced into a sheet-like polyamide-6,6-tufted carpet piece with the device shown in FIG. 1, the heating units 4, 5 and 6 being heated to 200 ° C. The needle tape 3 remains in the polyamide carpet for 2 minutes 9 stuck.
The yellow dye applied to the needles is transferred to the surrounding carpet fibers during these two minutes, penetrates into the fibers and gives a yellow carpet that is evenly colored from the pile base to the pile tip.
Example 2
The inks according to regulations A, B and C are each applied as 3.750 / The inks as in Example 1 with three different application devices spatially separated from each other on the needle tape, but in such a way that the applied amount of inks A, B and C 60% of the Carpet pile weight and transferred as described in Example 1 to the polyamide 6,6 tufted carpet. There are sharp dividing lines between the individual areas of dye, so that the carpet is colored in a pattern.
Example 3 50 parts of the compound of formula
EMI3.4
are dissolved in 40 parts of ethanol and applied to a needle tape with 25 needles per cm2, which protrude 8 mm from their cotton cloth embedding, with an applicator according to FIG. 2B so that 5%, calculated on the
Weight of carpet fibers, the above compound on the
Needles is. The solvent dries off very quickly at room temperature. The needle carrier is pressed into a polyamide 6,6 or polyester carpet pile (600 g / m2, 5 mm pile height) and again taken out of the pile, as indicated in FIG. Only the heating unit 5 is required and heated to 200 ° C. The dwell time of the needles in the carpet is 3 minutes.
Carpet pieces treated in this way pick up less dry dirt than the untreated pieces; H.
they show an antisoiling effect. In addition, poured red wine or fruit juice only seeps into the carpet after approx. 5 minutes, so that there is plenty of time to remove the staining liquid before it penetrates the carpet. This creates a clear protection against stains.
Untreated or only superficially treated carpets absorb spilled liquid immediately.
Example 4
In each case 50 parts of a condensation product of 1 mole of diethylenetriamine, 2 moles of stearic acid and 1 mole of acrylonitrile are dissolved in 40 parts of methyl ethyl ketone. This concentrated solution is padded onto a needle tape that has 30 needles per cm2, which protrude 8 mm from its steel fiber fleece embedding, using an application device according to FIG Weight of the carpet fibers. As indicated in Example 5, the needle tape is inserted into a polyamide 6,6 or polyester carpet pile and removed again from the pile.
The electrostatic charge shows the following values for the untreated and treated carpets:
Rubbing untreated treated with partner delt Polyamide-6.6 carpet leather 1000 volt 0 volt (600 g / m2, 5 mm pile height) polyester velor carpet PVC 3800 volt 0 volt (600 g / m2, 4.5 mm pile height) Example 5
With a densely packed round brush 2 with soft bristles 8 mm long, a trough 10, which contains the compound of the formula
EMI4.1
contains as 10061oige, viscous liquid, flapped onto a needle tape guided horizontally over the rotating brush roller, as indicated in FIG. 2B. The needle tape has 25 needles per cm2, which protrude 8 mm from its steel fiber fleece embedding.
Beforehand, excess flame retardant is wiped off using a squeegee-like arrangement. The loaded needles are inserted into a polyacrylonitrile carpet (550 g / m2, 5 mm pile height) as indicated in FIG. The needle tape-carpet sandwich is heated from the needle tape side for 5 minutes in the heating unit 5 to 200 ° C. The needle tape is then removed from the polyacrylonitrile carpet. The carpet treated in this way is compared with a carpet that has only been treated on the surface and with an untreated one Carpet tested for flame resistance in accordance with DIN 51 960. In the DIN 51 960 test, the carpet sample, undried at 70 "C, is exposed to an alcohol flame in a horizontal position.
If 10 samples of a sample cannot be ignited and after the flame has gone out, the fire does not pass on either with the appearance of a flame or by afterglow, this sample is to be described as difficult to ignite. If the sample initially catches fire under the influence of the alcohol flame, but the fire does not continue to the edge of the sample, the longest burning distance can be measured in mm. The depth of the burn mark, based on the original surface of the specimen, can also be measured on specimen cross-sectional areas in mm. While the only superficially treated and the untreated carpet according to DIN 51 960 are easily ignitable, the treated carpet no longer burns. According to DIN 51 960, it is difficult to ignite.
In addition, the following burn routes and burn mark depths are determined: Sample burn route burn mark depth in mm in mm treated with the needle tape 40 mm 4 mm carpet only superficially burned fully burned fully treated carpet constantly burned off untreated carpet burned fully burned down completely from