DE10025155A1 - Verfahren zum Färben von Geweben aus Naturfasern - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Geweben aus Naturfasern oder von Geweben mit überwiegendem Naturfaseranteil, z. B. aus Baumwolle, Seide, Leinen oder dergleichen, gekennzeichnet durch DOLLAR A folgende Schritte: DOLLAR A a) Bereitstellung des Gewebes; DOLLAR A b) Beschichten des Gewebes mit einem Lack, der frei von natürlichen Harzen ist; DOLLAR A c) Kontaktieren des beschichteten Gewebes mit einem in Kohlendioxyd gelösten Farbstoff sowie DOLLAR A d) Trocknen des gefärbten Gewebes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Geweben aus Naturfasern
oder von Geweben mit überwiegendem Naturfaseranteil, z. B. aus Baumwolle,
Seide, Leinen oder dergleichen.
Die (Ab) Wasser-Problematik beim Färbeprozeß in der Textilindustrie ist
allgemein bekannt. Einerseits wird einwandfrei filtriertes Frischwasser benötigt,
um Anschmutzungen in den Spulen zu vermeiden. Andererseits fällt eine teure
Abwasseraufbereitung an.
Ausgehend von dieser Problematik ist es aus einem Artikel aus der Zeitschrift
"Economy" 3/2000, Seite 21 bekannt, synthetische Textilien ohne Wasser zu
färben. Als Lösungsmittel für die Farbstoffe dient Kohlendioxyd, das gleichzeitig
gasförmige und flüssige Eigenschaften aufweist. Die in dem Kohlendioxyd
gelösten Farbstoffe werden dann der Faser zugeführt. Der nicht verbrauchte
Farbstoff liegt nach der Behandlung pulverförmig vor und kann z. T.
wiederverwendet werden. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin,
daß die wasserfreie Färbung nur bei synthetischen Textilien funktioniert. Jedoch
läuft nur ca. 5% des "Färbe-Weltmarktes" auf synthetischen Fasern ab, so daß die
Wassereinsparung nicht so beträchtlich ist. Dagegen habe Substrate wie Gewebe
aus Naturfasern oder mit überwiegendem Naturfaseranteil von vorne herein keine
ausreichende Affinität zu den in Kohlendioxyd gelösten Farbstoffen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Färben von
Geweben zur Verfügung zu stellen, mit welchem Gewebe aus Naturfasern oder
mit überwiegendem Naturfaseranteil ohne des Einsatzes von Wasser gefärbt
werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-16.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Färben von Geweben aus
Naturfasern oder von Geweben mit überwiegendem Naturfaseranteil, z. B.
Baumwolle, Seide, Leinen oder dergleichen, wird nach Bereitstellung des
Naturgewebes dieses mit einem Lack beschichtet, der frei von natürlichen Harzen
ist. Nach seiner Austrocknung wird das mit dem Lack beschichtete Naturgewebe
mit einem in Kohlendioxyd gelösten Farbstoff kontaktiert. Der auf das
Naturgewebe aufgebrachte Lack kann den Farbstoff aufnehmen und fixieren. Die
nicht egal ausgerichteten Naturfasern können somit ebenfalls ohne Wasser gefärbt
werden. Schließlich wird das gefärbte Gewebe noch getrocknet.
Zusätzlich ergibt sich aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens der
außerordentliche Vorteil, daß die Atmungsaktivität der resultierenden gefärbten
Gewebe bzw. Kleidungsstücke erhalten bleibt, da der Lack sich um die einzelnen
Gewebefasern oder -fäden herumlegt und keine geschlossene Schicht auf der
Gewebeoberfläche bildet.
Darüber hinaus hat sich auch gezeigt, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren
ein physikalisch und mechanisch sehr gut stabiles Färben der Naturgewebe
gewährleistet wird.
Vorteilhafterweise kann auf die zu färbenden Gewebeoberflächen als ein von
natürlichen Harzen freier Lack ein Ormocer-Lack aufgetragen werden. Ormocer
steht für "organical modified ceramics" und hat sich bereits als hervorragender
Beschichtungswerkstoff für Naturfasern erwiesen.
Als Lack kann auch eine Acrylatdispersion auf wäßriger Basis verwendet werden.
Zweckmäßigerweise wird das Gewebe für eine gleichmäßige Beschichtung
einfach in den Lack eingetaucht.
Das für den Farbstoff als Lösungsmittel verwendete Kohlendioxyd liegt
vorteilhafterweise in einer teilweise flüssigen, teilweise gasförmigen Farm vor. In
diesem Zustand kann zum einen der Farbstoff im Kohlendioxyd gelöst werden,
zum anderen das Gewebe in ausreichendem Maße eingefärbt werden. Als
Farbstoffe können Dispersionsfarbstoffe verwendet werden, die bisher vor allem
zum Färben und Drucken von Kunstfasern eingesetzt werden. Beim Färben
dringen die molekulargelösten Farbstoffanteile durch Diffusion in die Kunstfaser
ein und bilden dort eine feste Lösung. Mit Hilfe des Lackes ist auch die Färbung
von Naturstoffen mit Dispersionsfarbstoffen möglich, wobei die
Dispersionsfarbstoffe in den Lack eindringen.
Zweckmäßigerweise liegt das Kohlendioxyd oberhalb seines kritischen Punktes
als überkritisches Kohlendioxyd vor. Oberhalb dieses kritischen Punktes liegt das
Kohlendioxyd nur in fluider Phase vor, wobei das Kohlendioxyd Eigenschaften
sowohl von Flüssigkeiten als auch von Gasen aufweist. Die besonders für die
Textilfärbung vorteilhaften Eigenschaften überkritischer Fluide bestehen darin,
daß ihre Dichte ähnlich hoch ist wie bei Flüssigkeiten, während die Viskosität und
die Diffusionseigenschaften einem Gas entsprechen. Durch die einer Flüssigkeit
ähnlichen Dichte des überkritischen Kohlendioxyds ist es möglich, ausreichend
Farbstoff darin zu lösen. Aufgrund der relativ niedrigen Viskosität sowie den
gasähnlichen Diffusionseigenschaften kann eine optimale Färbung des mit Lack
beschichteten Naturgewebes erzielt werden.
Mit besonderem Vorteil kann der Farbstoff in dem Kohlendioxyd bei einem
Druck von ca. 200-400 bar, insbesondere bei ca. 280 bar, und bei einer
Temperatur von ca. 100°C-200°C, insbesondere ca. 120°C, gelöst werden.
Zur Beschichtung des Gewebes kann dieses in das teilweise flüssige, teilweise
gasförmige, insbesondere überkritische Kohlendioxyd und den darin gelösten
Farbstoffen eingetaucht werden.
Vorteilhafterweise kann das teilweise flüssige, teilweise gasförmige
Kohlendioxyd mit dem darin gelösten Farbstoff einen Autoklaven durchströmen,
in dem sich das beschichtete Naturgewebe befindet. Der Färbeautoklav ist dabei
derart ausgebildet, daß der bevorzugte Zustand des Kohlendioxyds erhalten bleibt,
indem die erforderlichen Druck- und Temperaturverhältnisse aufrechterhalten
werden.
Die Färbung des beschichteten Naturgewebes kann mit einer über die
Behandlungszeit zunehmenden Temperatur des Kohlendioxyds erfolgen.
Zweckmäßigerweise kann dabei die Temperatur des Kohlendioxyds von ca. 90°C
auf ca. 120°C über die Behandlungsdauer erhöht werden. Dadurch kann eine
bessere, langanhaltendere und intensivere Färbung erzielt werden.
Nach dem Färbeprozeß kann das Gewebe bei ca. 130°C getrocknet werden, damit
die Lackbeschichtung vollständig austrocknet und der Farbstoff sicher im Lack
eingeschlossen wird.
Nach Beendigung des Färbevorganges wird der Färbeautoklav entspannt, so daß
aufgrund der Expansion das Kohlendioxyd gasförmig vorliegt und der
überschüssige Farbstoff als Pulver ausfällt. Das Kohlendioxyd kann abgesaugt
und wiederverwendet werden. Ebenso kann der pulverförmige Farbstoff für einen
neuen Färbeprozeß wieder eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles
anhand der einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert. Diese zeigt einen
prinzipiellen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zunächst wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Färben von Geweben
aus Naturfasern bzw. mit überwiegendem Naturfaseranteil das Naturgewebe 1
bereitgestellt. Im nächsten Schritt wird das Naturgewebe 1 mit einem Lack, der
frei von natürlichen Harzen ist, beschichtet. Es handelt sich dabei um einen
transparenten Lack, um die Farbgebung ausschließlich durch den späteren,
eigentlichen Färbeprozeß zu bewirken. Das Beschichten des Naturgewebes 1 mit
dem von natürlichen Harzen freien Lack erfolgt in einer Tauchanlage 2, um eine
gleichmäßige Beschichtung zu erreichen. Es ist jedoch auch möglich, daß z. B.
das Naturgewebe mit dem Lack bestrichen wird.
Als Lack wird ein Ormocer-Lack verwendet, der sich um die einzelnen
Gewebefasern herumlegt und somit Oberflächen geschaffen werden, die für den
nachfolgenden Färbeprozeß geeignet sind. Als Lack kann auch eine
Acrylatdispersion auf wäßriger Basis verwendet werden.
Vor dem eigentlichen Färbeprozeß trocknet das beschichtete Naturgewebe 1 in
der Trockenanlage 3 bei mindestens 130°C aus, so daß sich zum einen eine feste
Verbindung zum Naturgewebe eingestellt hat und zum anderen die
Voraussetzungen für die Aufnahme und Fixierung der später eingebrachten
Farbstoffe geschaffen wird. Im nächsten Verfahrensschritt wird das beschichtete
Gewebe in einem Färbeautoklaven 4 mit einem teilweise flüssigen, teilweise
gasförmigen Kohlendioxyd und einem darin gelösten Farbstoff, insbesondere
einem Dispersionsfarbstoff, kontaktiert. Das Kohlendioxyd liegt dabei als
überkritisches Kohlendioxyd vor, d. h. oberhalb seines kritischen Punktes als
fluide Phase. In diesem Zustand zeichnet sich das Kohlendioxyd durch besondere
färbetechnische vorteilhafte Eigenschaften aus, indem es eine ähnlich hohe Dichte
wie bei Flüssigkeiten und eine Viskosität und Diffusionseingenschaften wie bei
einem Gas aufweist. Das Kohlendioxyd hat dabei einen Druck von ca. 280 bar
und eine Temperatur von etwa 120°C. Die Temperatur des Kohlendioxyds kann
jedoch auch über die Behandlungszeit von ca. 90°C auf ca. 120°C zunehmen und
damit eine effektivere Färbung bewirken. Zur Kontaktierung strömt dabei das
überkritische Kohlendioxyd durch den Autoklaven, um eine gleichmäßige
Färbung des beschichteten Naturgewebes zu erreichen.
Das Färbemedium Kohlendioxyd durchläuft dabei verschiedene Phasenzustände.
Im Sammeltank 5 liegt es flüssig vor und wird bei seiner Weiterleitung durch den
Kühler 6 auf einer niedrigen Temperatur gehalten. Mit der Pumpe 7 wird das
Kohlendioxyd auf überkritischen Druck komprimiert und im Erhitzer 8 auf
überkritische Temperatur erwärmt. In der Farbstoffvorlage 9 löst das überkritische
Kohlendioxyd den Farbstoff und durchströmt den Färbeautoklaven 4. Dort wird
der Farbstoff an dem beschichteten Lack absorbiert. Vor dem Abscheider 10 wird
Kohlendioxyd im Druck reduziert, wird gasförmig und verliert sein
Lösungsvermögen. Der Farbstoff fällt als Pulver aus und kann problemlos
abgesaugt und wiederverwendet werden. Das farbstofffreie Kohlendioxyd
durchströmt einen Kondensator 11, so daß es sich wieder verflüssigt und wird in
den Sammeltank 5 zurückgeleitet.
Nach Beendigung des Färbevorganges wird der Kohlendioxydkreislauf gestoppt
und der Färbeautoklav 4 entspannt, so daß das gefärbte Naturgewebe entnommen
werden kann.
Das gefärbte Naturgewebe wird abschließend noch (bei mindestens 130°C)
getrocknet, damit der Farbstoff in dem Lack fest eingeschlossen wird.
1
Naturgewebe
2
Trockenanlage
3
Trockenanlage
4
Färbeautoklav
5
Sammeltank
6
Kühler
7
Pumpe
8
Erhitzer
9
Farbstoffvorlage
10
Abscheider
11
Kondensator
12
Druckregler
Claims (16)
1. Verfahren zum Färben von Geweben aus Naturfasern oder von Geweben
mit überwiegendem Naturfaseranteil, z. B. aus Baumwolle, Seide, Leinen
oder dergleichen,
gekennzeichnet durch
folgende Verfahrensschritte:
- a) Bereitstellung des Gewebes;
- b) Beschichten des Gewebes mit einem Lack, der frei von natürlichen Harzen ist;
- c) Kontaktieren des beschichteten Gewebes mit einem in Kohlendioxyd gelösten Farbstoff sowie
- d) Trocknen des gefärbten Gewebes.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf die zu färbenden Gewebeoberflächen als Lack ein Ormocer-Lack
aufgetragen wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Lack eine Acrylatdispersion auf wäßriger Basis verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gewebe zur Beschichtung in den Lack, der frei von natürlichen Harzen
ist, eingetaucht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das beschichtete Gewebe vor der Kontaktierung mit Kohlendioxyd
austrocknet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Lack mit Silizium versetzt ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gewebe mit einem teilweise flüssigen, teilweise gasförmigen
Kohlendioxyd und dem darin gelösten Farbstoff, insbesondere einem
Dispersionsfarbstoff, kontaktiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kohlendioxyd oberhalb seines kritischen Punktes als überkritisches
Kohlendioxyd vorliegt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Farbstoff in dem Kohlendioxyd bei einem Druck von circa 200 bar bis
400 bar, insbesondere ca. 280 bar, und bei einer Temperatur von ca. 100°C
bis 200°C, insbesondere ca. 120°C, gelöst wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das beschichtete Gewebe in das teilweise flüssige, teilweise gasförmige
Kohlendioxyd und dem darin gelösten Farbstoff eingetaucht wird.
11. Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das teilweise flüssige, teilweise gasförmige Kohlendioxyd mit dem darin
gelösten Farbstoff einen Autoklaven durchströmt, in dem das beschichtete
Naturgewebe gefärbt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das beschichtete Gewebe mit einer über die Behandlungsdauer
zunehmenden Temperatur des Kohlendioxyds kontaktiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur des Kohlendioxyds von ca. 90°C auf ca. 120°C über die
Behandlungsdauer erhöht wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gewebe bei mindestens 130°C getrocknet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der nicht verbrauchte Farbstoff nach der Behandlung des Gewebes bei eine
Druck- oder Temperaturabfall als Pulver ausfällt.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das gasförmige Kohlendioxyd nach der Behandlung des Gewebes abgesaugt
wird.
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