DE102004044066A1

DE102004044066A1 - Verfahren zum farbkonstanten Färben mit substantiven Reaktivfarbstoffmischungen

Info

Publication number: DE102004044066A1
Application number: DE200410044066
Authority: DE
Inventors: Heinrich Bernhardt
Original assignee: Dystar Textilfarben GmbH and Co Deutschland KG
Current assignee: Dystar Textilfarben GmbH and Co Deutschland KG
Priority date: 2004-09-11
Filing date: 2004-09-11
Publication date: 2006-03-30
Also published as: CN101233272A

Abstract

Verfahren zur Herstellung von farbkonstanten Färbungen mit Mischungen von substantiven Reaktivfarbstoffen auf Substraten aus natürlichen oder modifizierten hydroxygruppenhaltigen Fasermaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Laborfärbung, mittelbar oder unmittelbar, ein Korrekturfaktor zur Einstellung der Nachspeisung der Klotzflotte bestimmt wird, sodass die Anfangskonzentration im Foulardchassis über die gesamte Färbung erhalten bleibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Farbkonstanz beim halbkontinuierlichen oder kontinuierlichen Färben mit Mischungen von Reaktivfarbstoffen, die Substantivität zu cellulosischen Fasern besitzen.

Bei Klotzprozessen zur Aufbringung einer Farbstofflösung kommt es in Abhängigkeit von der Substantivität der verwendeten Farbstoffe zu unerwünschten Konzentrationsverschiebungen, beispielsweise zu Konzentrationsverminderungen, dem Tailing, oder aber zu einer Aufstärkung der Klotzflotte, dem Reverse-Tailing, die letztendlich zu einer Farbtonveränderung führen.

Diese Farbtonveränderungen setzen sich jedoch nicht bis zum Ende einer Metrage fort, sondern es stellt sich nach einer gewissen Lauflänge der Partie ein Gleichgewicht ein, der Farbton „steht".

In Abhängigkeit der Arbeitsparameter beträgt die Länge der Warenbahn, welche bis zur Einstellung des Gleichgewichtszustandes notwendig ist, wenige Meter bis zu mehreren hundert Meter.

Die Länge dieser Farbtonveränderung ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung für den Färber, denn ungünstigenfalls muss die vor dem Gleichgewichtszustand angefallene Farbware aussortiert und diskontinuierlich nachgefärbt werden. Dieses Problem wird umso bedeutender, je mehr Kurzmetragen gefärbt werden müssen.

Die Länge dieser Farbtonveränderung (Tailingstrecke) kann nach folgender Formel empirisch berechnet werden:

*zu erwartende

wobei g/lfdm für das Warengewicht pro laufendem Meter und FA für die Flottenaufnahme in % steht.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass eine gute Angleichung der Färbebedingungen zwischen Labor und Praxis bislang kaum möglich ist, da aufgrund kurzer Metragen im Labor der Gleichgewichtszustand gar nicht erst erreicht werden kann. Man erhält lediglich, bei Einhalten der färberischen Rahmenbedingungen, eine Färbung, die den ersten Metern in der Praxis entspricht. Die dann erfolgende Veränderung des Farbtones durch das Tailing/Reverse-Tailing auf den Praxismaschinen kann man auf diese Weise nicht vorherbestimmen.

Bisherige Methoden zur Erfassung des Tailings arbeiteten zumeist mit einer Klotzflotte, die während des Klotzvorganges nicht nachgespeist wurde.

Mit dem färberischen Ergebnis konnte bei dieser Methode keine qualitative Aussage über das zu erwartende Tailing gemacht werden. Die Aussage beschränkte sich auf die Einteilung in hochkritische, kritische, weniger kritische oder akzeptable Kombinationen.

Bei einem Wechsel der individuellen Farbstoffeinsatzmenge wurde diese Einteilung naturgemäß wieder hinfällig.

Daher war das Laborrezept in der Mehrzahl der Fälle nicht in die Praxis übertragbar, da es sich bei dem Farbton erst nach Erreichen des Gleichgewichtes um den Endfarbton handelte. Das bedeutet, dass ein aufwendiges Korrigieren der Färberezepturen, verbunden mit langen Stillstandszeiten und damit hohen Kosten, auf den Praxismaschinen nötig war.

Für Schwefelfarbstoffe sind Maßnahmen zur Vermeidung dieses Farbablaufs in der Praxis und im Labor in „Internationales Textil-Bulletin, 1/87" beschrieben.

Hierbei werden Nachsatzfaktoren für diese Farbstoffklasse bestimmt und so eine für Schwefelfarbstoffe zufrieden stellende Möglichkeit gefunden, ohne Endenabläufe zu färben und Laborrezepte ohne Schwierigkeiten in die Praxis zu übertragen.

Diese Methode ist allerdings für Reaktivfarbstoffmischungen nicht anwendbar, da sich diese in Abhängigkeit ihrer Einsatzmenge, ihres Chromophors, der Natur ihrer reaktiven Gruppe, sowie des verwendeten Alkalisystems, gegenseitig stark beeinflussen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren für Reaktivfarbstoffmischungen bereitzustellen, welches Farbkonstanz auf einer geklotzten Warenbahn vom Partie-Anfang bis zum Partie-Ende, das heißt eine gleich bleibende Klotzflottenkonzentration in allen Etappen des Färbevorgangs, gewährleistet.

Es wurde nun überraschender Weise gefunden, dass es möglich ist Reaktivfarbstoffe im Klotzverfahren ohne Konzentrationsverschiebungen zu färben, wobei zunächst im Labormaßstab die Korrekturparameter bestimmt werden, die nötig sind um eine Farbkonstanz auf der Gesamtlänge der Warenbahn zu erreichen, gefolgt von einer Umsetzung der Laborergebnisse unter Praxisbedingungen.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von farbkonstanten Färbungen mit Mischungen von substantiven Reaktivfarbstoffen auf Substraten aus natürlichen oder modifizierten hydroxygruppenhaltigen Fasermaterialien dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in einer Laborfärbung, unter Einhaltung einer zuvor ermittelten Kontaktzeit von dem zu färbenden Substrat mit der Färbeflotte, ein Korrekturfaktor bestimmt wird, mit dem die Einstellung der Nachspeisung der Klotzflotte erfolgt, sodass die Anfangskonzentration im Foulardtrog über die gesamte Färbung erhalten bleibt.

Hydroxygruppenhaltige Fasermaterialien sind beispielsweise cellulosische Fasermaterialien, wie die aus natürlicher Fasermaterialien zugänglichen Materialen wie Baumwolle, Jute und Leinen, und die aus cellulosischen natürlichen Materialien hergestellten modifizierten Fasermaterialien, wie Regeneratcellulose, beispielsweise Viskoseseide, und mit aminogruppenhaltigen Verbindungen modifizierten Cellulosefasern, wie sie beispielsweise aus den Dokumenten US 5,507,840 , US 5,565,007 und US 5,529,585 , aus der EP 066531 1 und aus DE 19519023 bekannt sind.

Als substantive Mischungen von Reaktivfarbstoffe sind insbesondere solche hervorzuheben, die als faserreaktiven Rest einen Rest der Vinylsulfonreihe besitzen, wie beispielsweise die Vinylsulfonylgruppe oder eine Ethylsulfonylgruppe, die in β-Stellung durch einen im alkalischen Medium eliminierbaren Substituenten substituiert ist, wie die β-Sulfatoethylsulfonyl-, β-Acetoxyethylsulfonyl-, β-Chlorethylsulfonyl- oder β-Thiosulfatoethylsulfonyl-Gruppe, des weiteren faserreaktive Reste aus der Chlortriazinyl-, Fluortriazinyl-, Fluorpyrimidinyl-, Chlor-fluor-pyrimidinyl- und Dichlorchinoxazinyl-Reihe, sowie Farbstoffe mit Kombinationen solcher Reaktivgruppen. Reaktivfarbstoffe der genannten Art sind dem Fachmann geläufig und beispielsweise im Dokument EP 513656 beschrieben.

Bevorzugte Mischungen von substantiven Reaktivfarbstoffen bei denen das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise eingesetzt wird, sind Trichromien bestehend aus:
C.I Reactive Yellow 37, C.I. Reactive Red 23, C.I. Reactive Blue 220, oder C.I. Reactive Orange 107, C.I. Reactive Red 198, C.I. Reactive Black 5, oder C.I. Reactive Orange 30, C.I. Reactive Brown 19, C.I. Reactive Blue 29, oder besonders bevorzugt Levafix^® Gelb CA, Levafix^® Rot CA, Levafix^® Blau CA.

In einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt:
Zunächst werden Laborfärbungen durchgeführt, wobei die rechnerischen Arbeitsparameter, wie das Verhältnis Chassisinhalt, Warengewicht, Flottenaufnahme, 2 bis 3 maliger Flottenumsatz so gewählt werden, dass das Erreichen des Gleichgewichtszustandes weitgehend demjenigen unter Praxisbedingungen entspricht. Überraschender Weise kommt es insbesondere darauf an die Kontaktzeit von dem zu färbenden Substrat mit der Färbeflotte so einzustellen, wie sie unter Praxisbedingungen vorliegt. Die bei dieser Laborfärbung erhaltene gefärbte Warenbahn zeigt dann die normalen Farbtonveränderungen (analog der Praxisfärbung) bis zur Erreichung des Gleichgewichtes.

Die so erhaltene Warenbahn wird dann farbmetrisch vermessen um die Veränderung des Farbtones bis zum Erreichen des Gleichgewichtszustandes zu beurteilen. Durch eine Korrekturberechnung eines handelsüblichen Farbmetrikprogrammes, wie beispielsweise DatacolorDCIMatch, ist es dann möglich durch den Vergleich des färberischen Ergebnisses auf der Ware bei Klotzbeginn mit dem Resultat nach Einpendeln des Gleichgewichtes, einen Korrekturfaktor zu ermitteln, welcher benötigt wird, um die der ersten Foulardtrogfüllung folgende Nachspeisung der Klotzflotte pro eingesetztem Farbstoff so aufzustärken, abzuschwächen oder beizubehalten, dass die Anfangskonzentration der Kombination oder Trichromie im Foulartrog erhalten bleibt, um eine Farbtonkonstanz auf der Gesamtlänge der Warenbahn zu erreichen.

Alternativ kann man im Praxis-oder Labor-Foulardchassis mittels einer speziellen Sonde die alkalische Farbstofflösung "online" messen, oder diese einem Zwischenbehälter zuführen, in welchem der pH- Wert in den sauren-neutralen Bereich verschoben wird und die Farbstofflösung damit ihren "Originalfarbton" annimmt. Es wird dann farbmetrisch in beiden Fällen sowohl die Konzentration bestimmt, das bedeutet ihre quantitative Zusammensetzung, aus den Einzelkomponenten ermittelt. Die Transmissionsmessungen erfolgen in definierten Zeitintervallen. Das Messergebnis entspricht einer direkten Momentaufnahme der Klotzflottenkonzentration, ohne den Umweg über das färberische Resultat auf der Ware abzuwarten, was zu einem Zeitverlust mit verzögerten Reaktionsmöglichkeiten führen würde. Damit kann bei einer individuellen Farbstoffeinspeisung zur Vermeidung von Farbtonveränderungen auf Konzentrationsschwankungen in der Klotzflotte unmittelbar reagiert werden.

Somit wird anhand der Laborfärbung, welche dem gewünschten Farbton entspricht, eine Vorlage für Reflektionsmessung der Färbung und Transmissionsmessung der Klotzflottenkonzentration erstellt um die Klotzflottenkonzentration auf der Praxismaschine kontinuierlich nachzuregulieren.

Dieses Verfahren ist anwendbar sowohl für die verarmende Klotzflotte, also bei normalem Tailing, bei dem eine aufstärkende Flotte nachgespeist wird, wie auch für sich aufstärkenden Flotten, dem Reverse-Tailing, bei dem eine abgeschwächte Flotte nachgespeist werden muss, oder der Kombination aus beiden Verhalten bei einer Mischung aus unterschiedlichen Farbstoffindividuen.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet damit Ausschussware im Bereich der Konzentrationsschwankungen sowie Musterungszeiten mit hohen Kosten auf Praxismaschinen und verleiht den Färbereien größere Flexibilität durch schnelleres Erreichen der gewünschten Farbtöne.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutern, ohne es in irgendeiner Weise auf die dort offenbarten Farbstoffe oder Farbstoffmischungen zu beschränken.

Beispiel 1
Eine Handtuchware mit einem Quadratmetergewicht von 500g wird in einer Laborfärbevorrichtung bestehend aus einem Laborfoulard mit einem 250 ml fassenden Foulardchassis mit folgenden Parametern gefärbt: Warenbreite: 0,10 m, Warenlänge: 20m, laufend Meter Gewicht 50g, Flottenaufnahme: 100%, Kontaktzeit Eintritt Klotzflotte > Austritt Quetschfuge- Foulard: 3 Sekunden. Klotztemperatur: 25°C.
Färberezept:

0,15 g/l C.I. Reactive Yellow 37
0,19 g/l C.I. Reactive Red 23
0,42 g/l C.I. Reactive Blue 220
15g/l Natriumcarbonat calc.
2g/l Natronlauge 50%
1 ml/l anionaktives Tensid (Netzmittel)

Die so geklotzte Ware wird gemäß cold pad Batch Bedingungen aufgerollt in Plastikfolie verpackt und bei definierter Temperatur z.B. bei 28°C während 16 Stunden verweilt.
Danach wird die Färbung wie üblich gespült, neutralisiert, heiß bis kochend zur Entfernung des unfixierten Farbstoffhydrolysats behandelt und anschließend getrocknet.
Beim der anschließenden Reflektionsmessung der Färbung, bei der der Anfang der Warenbahn als Standard dient und das Warenende damit verglichen wird stellt sich heraus, dass sich die Farbstoffkonzentration auf der Ware wie folgt verändert hat:
0,15 g/l C. I. Reactive Yellow 37 –20%
0,19 g/l C. I. Reactive Rot 23 + 9%
0,42 g/l C. I. Reactive Blue 220 +–0%
Das erhaltene δ E beträgt laut Farbmetrikprogramm bei dieser Färbung 2,6.
Aufgrund dieser Messergebnisse kann eine Korrektur der nachzuspeisenden Klotzflotte erfolgen, mit dem Ziel die Anfangskonzentration der Färbung über die Gesamtlänge der Färbung zu halten. Tailingkorrigierte Färbung:

Anfangskonzentration Korrigierter Nachlauf

0,15 g/l C. I. Reactive Yellow 37 0,12g/l

0,19 g/l C. I. Reactive Rot 23 0,21 g/l

0,42 g/l C. I. Reactive Blue 220 0,42g/l

Chemikalien wie zuvor.
Das jetzt erhaltene δ E beträgt nun nur noch 0,42 und liegt somit unterhalb einer von vielen Textilfärbereien einzuhaltenden Toleranzgrenze von < δ E 0,5.
Beispiel 2
Die gemäß Beispiel 1 ermittelten Korrekturdaten werden im Produktionsmaßstab folgendermaßen angewandt:
Die erste Chassisfüllung des Färbefoulards wird mit der Farbstoffkonzentration des Laborrezeptes (Anfangskonzentration) befüllt.
Danach erfolgt sofort mit dem Anfahren des Foulards das Nachspeisen der mittels Reflektionsmessung/Laborfärbung korrigierten Klotzflotte. Beim Anfahren der Maschine wird die zweite Konzentration in Form der korrigierten Klotzflotte nachgespeist, um Konzentrationsverschiebungen zu vermeiden.
Benötigt werden hierfür getrennte Farbstoffbehälter mit den Einzelkomponenten in vorzugsweise flüssiger Form.
Beispiel 3
Eine Färbung auf 100% Baumwollmaterial wird nach folgendem Rezept erstellt:
(Arbeitsparameter wie bei Beispiel 1)
1,5 g/l C. I. Reactive Yellow 37
1,25 g/l C. I. Reactive Red 23
0,84 g/l C. I. Reactive Blue 220
15 g/l Natriumcarbonat calc.
4g/l Natronlauge 50%
Mit dem Beginn des Klotzvorganges verändert sich die Klotzflottenkonzentration. Diese Konzentrationsveränderung wird von Beginn der Färbung an mittels einer Sonde, welche sich im Foulardchassis befindet per Transmissionsmessung ermittelt. Wie zuvor beschrieben ist ein Umpumpen der Klotzflotte zur Vermischung der Konzentrationsunterschiede, welche beim Klotzvorgang auftreten, zu empfehlen. Es werden damitverlässliche Messungen zu erhalten und Farbtonschwankungen über die Warenbreite vermieden.
Anhand der in kurzen Zeitintervallen durchgeführten Transmissionsmessungen erfolgt eine Rückmeldung über EDV an ein handelsübliches Farbstoffdosiersytem, in welchem sich die Einzelkomponenten der Trichromie in separaten Behältern befinden.
Die zuvor genannte Kombination verhält sich bei der zu färbenden Handtuchware in ihrer Konzentration wie folgt:
1,5 g/l C. I. Reactive Yellow 37 benötigen eine Abschwächung von –12%
1,25 g/l C. I. Reactive Red 23 benötigen eine Aufstärkung von + 17%
0,84 g/l C. I. Reactive Blue 220 benötigen weder Abschwächung noch Aufstärkung.
Da weder Tailing noch Reverse Tailing in dieser Mischung einen plötzlichen Abfall auf Endkonzentration erfahren, sondern dafür die gesamte Strecke Warenbahn benötigen, die einem zwei bis dreifachen Flottenumsatz im Foulardchassis entspricht, kann das System kontinuierlich während dieser Waren/Zeitstrecke nachregeln, bis die Konzentration zum Gleichgewicht kommt und der Nachlauf so korrigiert ist, dass er die Anfangskonzentration der Klotzflotte hält.
Die dafür benötigten Klotzflottenkorrekturen entsprechen dann den per Reflektionsmessung ermittelten.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass Laborfärbungen, bei Einhaltung der Rahmenparameter direkt in die Praxis übertragen werden können, ohne vorherige Ermittlung von Korrekturdaten. Diese ergeben sich nach der Färbung aus dem tatsächlichen Verbrauch der Einzelkomponenten.

Claims

Verfahren zur Herstellung von farbkonstanten Färbungen mit Mischungen von substantiven Reaktivfarbstoffen auf Substraten aus natürlichen oder modifizierten hydroxygruppenhaltigen Fasermaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Laborfärbung ein Korrekturfaktor zur Einstellung der Nachspeisung der Klotzflotte bestimmt wird, sodass die Anfangskonzentration im Foulardchassis über die gesamte Färbung erhalten bleibt.
Verfahren zur Simulation von Färbebedingungen mit Mischungen von substantiven Reaktivfarbstoffen im Klotzverfahren im Labormaßstab, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzeit von dem zu färbenden Substrat mit der Flotte den Praxisbedingungen angepasst wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Korrekturfaktor farbmetrisch über Reflexionsmessung ermittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Korrekturfaktor im Foulardchassis direkt über Transmissionsmessung in definierten Zeitintervallen bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass solche substantiven Reaktivfarbstoffe eingesetzt werden, die als faserreaktiven Rest mindestens einen Rest der Vinylsulfonreihe besitzen, wie beispielsweise die Vinylsulfonylgruppe oder eine Ethylsulfonylgruppe, die in β-Stellung durch einen im alkalischen Medium eliminierbaren Substituenten substituiert ist.
Verfahren nach mindestens Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass solche substantiven Reaktivfarbstoffen eingesetzt werden, die als faserreaktiven Rest mindestens einen Rest aus der Chlortriazinyl-, Fluortriazinyl-, Fluorpyrimidinyl-, Chlor-fluor-pyrimidinyl- und Dichlorchinoxazinyl-Reihe haben.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass solche substantiven Reaktivfarbstoffe eingesetzt werden, die als reaktive Gruppen Kombinationen eines Restes der Vinylsulfonreihe und einen Rest aus der Chlortriazinyl-, Fluortriazinyl-, Fluorpyrimidinyl-, Chlor-fluor-pyrimidinyl- und Dichlorchinoxazinyl-Reihe haben.
Farbkonstante Färbungen erhältlich nach dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren.