DE102008039500A1 - Verfahren zum Färben von textilen Materialien - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von flächigen textilen Materialien mit einem Farbstoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein konzentriertes Farbstoffsystem in einer Gesamtmenge von 1 bis 25 Gew.%, bezogen auf das textile Material, in mehreren Teilschritten auf das textile Material aufgebracht wird, wobei nach jedem Teilschritt der Farbstoff auf dem textilen Material fixiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet des Färbens von Textilmaterialien.
  • Ein Großteil der von der Textilindustrie verursachten Belastungen geht auf die heutigen Färbe- und Veredlungsverfahren zurück, die große Mengen von Wasser und Textilhilfsmitteln verbrauchen. Mit der Optimierung existierender Verfahren scheint eine Verbesserung hinsichtlich Minimierung der Umweltbelastung nur noch marginal möglich zu sein.
  • In diesem Zusammenhang ist das Färben von Denim-Artikeln mit Indigo von besonderem Interesse, da hierzu zumeist großtechnische Färbeanlagen mit großen Kapazitäten und somit auch mit großem Wasserbedarf bzw. Abwasserbelastungen eingesetzt werden.
  • So werden gemäß Stand der Technik in einem kontinuierlichen Ausziehfärbeverfahren Einzelfäden, die in der Aufmachungsform einer Fadenschar (Kettfäden) wie sie für das Weben benötigt werden oder in der Form eines Fadenkabels bei dem 300 bis 400 Kettfäden zum Kabel vereint sind, gefärbt. Dabei wird das Substrat kontinuierlich durch das Färbebad (im Folgenden auch als Flotte bezeichnet) geführt und vor dem Erreichen des Konzentrationsgleichgewichts wieder von der Flotte getrennt. Nach dieser Trennung wird der bereits auf die Kettfäden aufgezogene Farbstoff durch Oxidation in seine unlösliche Form gebracht und somit auf dem Substrat fixiert. Im weiteren Färbeverlauf werden die Kettfäden erneut der Flotte zugeführt und der Ausziehvorgang beginnt abermals. Der zuvor bereits in den Kettfäden vorhandene, oxidierte Farbstoff nimmt an diesem erneuten Färbevorgang nicht mehr teil, so dass eine weitere „Schicht” von reduziertem Farbstoff aus der Flotte auf die Kettfäden über die oxidierte erste Farbstoffschicht aufziehen kann. Dieser schichtweise Aufbau ermöglicht es letztlich, eine hohe Konzentration des Farbstoffes auf den Kettfäden zu erreichen.
  • Diese Verfahren werden für Kettfäden in sogenannten Breitfärbemaschinen und für Fadenkabel in Kabelfärbemaschinen durchgeführt, die mit Flottenvolumina von 5000 bis 7000 Liter arbeiten und in erheblichem Umfang Heizenergie, Elektriziät und Prozesschemikalien verbrauchen.
  • Außerdem stellt das mit den heutigen Verfahren in der Denim-Färberei mit Indigo erreichbare geringe Echtheitsniveau, insbesondere bei den Trocken- und Nassreibechtheiten, für die betroffene Industrie und für den Endverbraucher ein leidiges Problem dar.
  • Schließlich sind die genannten Verfahren technisch anspruchsvoll, weil eine Vielzahl von sich gegenseitig beeinflussenden Parametern mit hohem Aufwand an Mess- und Regeltechnik erfasst und kontrolliert werden muss.
  • Es besteht somit erheblicher Bedarf nach Färbeverfahren zum Färben von Textilmaterialien, die deutlich weniger Wasser und Energie verbrauchen, technisch einfacher zu handhaben und dabei Färbungen besserer Qualität liefern.
  • Mit vorliegender Erfindung wird nun ein Verfahren bereitgestellt, das zu einer deutlichen Verringerung von Wasser- und Energieverbrauch führt und das weniger Abfall an textilem Material produziert. Damit ist es wesentlich umweltfreundlicher und wirtschaftlicher als die bekannten Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren führt überdies zu einem deutlichen Anstieg der Echtheiten, besonders der Reibechtheit.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von flächigen textilen Materialien mit einem Farbstoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein konzentriertes Farbstoffsystem in einer Gesamtmenge von 1 bis 25 Gew.%, bezogen auf das textile Material, in mehreren Teilschritten auf das textile Material aufgebracht wird, wobei nach jedem Teilschritt der Farbstoff auf dem textilen Material fixiert.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind flächige textile Materialien insbesondere natürliche Materialien wie Baumwolle, Wolle, Leinen, Hanf, Sisal, Kapok, aber auch Materialien wie regenerierte Cellulose, Lyocell und Polylactat, sowie Materialien synthetischen Ursprungs wie Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril, Polypropylen und Polyurethan oder auch Mischungen der genannten Materialien.
  • Diese Materialien können in Form von Fasern (Watte, Fliese), Vorgarnen (Flyergarn, Lunte), Garnen (Einfach, Zwirn, gefachte Garne), Gewirken (Gewirk, Gestrik, Kettstuhl), Geweben (Leinwand, Köper oder Atlas, Schußsamte (Cord, Rutensamt) oder Doppelgewebe aufgeschnitten (Kett-Samt, Plüsch, Chiffon) oder unaufgeschnitten (Abstandsgewebe) oder sonstigen flächigen textilen Substraten, wie Nähgewirke, Fliese und Folien vorliegen.
  • Besonders bevorzugt sind Cellulosefasermaterialien, die als Fadenschar oder als Fadenkabel vorliegen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Farbstoffe, die dem Fachmann zum Färben von Textilmaterialien bekannten Farbstoffe.
  • So sind zum Färben von Cellulose-haltigen Materialien insbesondere Reaktivfarbstoffe, Küpenfarbstoffe, indigoide Farbstoffe wie insbesondere Indigo, Schwefelfarbstoffe und Direktfarbstoffe geeignet. Zum Färben von Polyester sind dagegen Dispersionsfarbstoffe und zum Färben von Polyamid und Wolle insbesondere Säurefarbstoffe oder Reaktivfarbstoffe geeignet.
  • Die genannten Farbstoffe sind bekannt, im Handel erhältlich und in der Literatur umfangreich beschrieben, beispielsweise in dem von der British Society of Dyers and Colourists und der American Association of Textile Chemists and Colorists herausgegebenen Standardwerk Colour Index.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mit besonderem Vorteil cellulosische Fasern, insbesondere aus Baumwolle, mit Indigo gefärbt. Dabei wird Indigo bevorzugt als Leukoindigo, also in reduzierer Form eingesetzt.
  • Gemäß erfindungsgemäßem Verfahren werden die Farbstoffe in Form konzentrierter Farbstoffsysteme eingesetzt. Diese enthalten Farbstoff bevorzugt in Mengen von 2 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Farbstoffsystem, wobei Mengen von 5 bis 20 Gew.-% besonders bevorzugt sind.
  • Als konzentrierte Farbstoffsysteme kommen insbesondere Farbstofflösungen, Farbstoffdispersionen, Farbstoff-Schäume und Farbstoff-Aerosole in Frage. Liegt das konzentrierte Farbstoffsystem in Form einer Lösung vor, so handelt es sich insbesondere um eine wässrige Lösung eines wasserlöslichen Farbstoffes, die den Farbstoff in den oben genannten Mengen enthält. Beispiele sind wässrige Lösungen von Reaktivfarbstoffen, Küpenfarbstoffen in reduzierter Form oder Leukoindigo.
  • Im Falle von Indigo kann die wäßrige Lösung von Leukoindigo durch Reduktion von Indigo mit einem Reduktionsmittel, insbesondere mit Natriumdithionit, hergestellt werden. Bevorzugt wird aber eine handelsübliche sogenannte Indigolösung verwendet, die durch katalytische Hydrierung von Indigo hergestelltes Leukoindigo enthält.
  • Es ist besonders bevorzugt, die Farbstofflösung gleichmäßig und fein auf das flächige textile Material aufzutragen.
  • Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer gaskinetischen Vorrichtung erfolgen. Dabei erzeugt eine einseitig und quer zu Laufrichtung plazierte Saugvorrichtung in dem flächigen textilen Materials eine negative Druckdifferenz zur inerten Umgebungsatmosphäre, während gleichzeitig auf der anderen Seite des flächigen textilen Materials eine Vorrichtung die Farbstofflösung gleichmäßig über die Breite des flächigen textilen Materials in die inerte Atmosphäre fein verteilt.
  • Die Vorrichtung zur Feinverteilung der Farbstofflösung arbeiter beispielsweise auf mechanischem Wege mittels Düsen oder sonstige Sprühvorrichtungen oder mittels Ultraschall.
  • Es ist weiterhin bevorzugt eine wässrige Farbstofflösung im Gemisch mit einem nichtpolaren Lösungsmittel einzusetzen. Geeignete nichtpolare Lösungsmittel sind beispielsweise Perchlorethylen und Trichlorethylen.
  • Das Mischungsverhältnis Wasser zu nichtpolarem Lösungsmittel beträgt insbesondere 10 bis 100 ml, besonders bevorzugt 15 bis 80 ml Wasser pro Liter nichtpolares Lösungsmittel.
  • Nach Applikation dieses Gemisches und Aufziehen des Farbstoffes auf das flächige textile Material wird das nichtpolare Lösungsmittel durch thermische Behandlung vollständig oder weitestgehend verdampft.
  • In einer Variante dieses Verfahren werden die wässrige Farbstofflösung und das nichtpolare Lösungsmittel mittels eines Emulgators in eine Emulsion überführt. Geeignete Emulgatoren sind insbesondere kationaktive Tenside.
  • Sie werden bevorzugt in Mengen von 0,05 bis 2,5, besonders bevorzugt von 0,5 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtsystem aus Farbstofflösung und nichtpolarem Lösungsmittel eingesetzt.
  • Wasserunlösliche Farbstoffe, wie insbesondere Dispersionsfarbstoffe, werden dagegen bevorzugt in Form einer Dispersion eingesetzt, wobei der Dispersionsfarbstoff mittels geeigneter Dispersionsmittel in Wasser dispergiert wird. Geeignete Dispersionsmittel sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungegemäßen Verfahrens liegt das konzentrierte Farbstoffsystem als Schaum vor. Geeignete Schäume können durch Verschäumen einer wässrigen Farbstofflösung mittels eines inerten Gases, insbesondere Stickstoff, in einem handelsüblichen Schaumgenerator hergestellt werden. Geeignete Schaumgeneratoren können als dynamische oder statische Mixer ausgebildet sein und sind beispielsweise in DE 25 23 062 und US 4,118,526 beschrieben.
  • In der Regel geschieht die Verschäumung unter Zuhilfenahme eines Schaumbildners. Als solche eignen sich insbesondere anionische oder nichtionische Tenside, die bekannt und handelsüblich sind. Geeignete Tenside sind beispielsweise der EP 0 162 018 zu entnehmen.
  • Die Verschäumung kann desweiteren in Gegenwart weiterer Hilfsmittel erfolgen. Beispielsweise können Netzmittel zugegeben werden, die die Penetration des Farbstoffes in das flächige textile Material zu erhöhen vermögen. Solche Netzmittel sind handelsüblich, wobei im Falle von Cellulosefasern das Produkt Sera® Wet D-IS besonders geeignet ist.
  • Netzmittel werden bevorzugt in Mengen von 1 bis 20, besonders bevorzugt von 2 bis 8%, bezogen auf zu verschäumende Mischung eingesetzt.
  • Desweiteren kann die Verschäumung in Gegenwart von Fixiermitteln erfolgen. Solche Mittel sind handelsüblich, wobei das Produkt Lava® Fix FF besonders geeignet ist. Fixiermittel werden bevorzugt in Mengen von 1 bis 15, besonders bevorzugt von 2 bis 8%, bezogen auf zu verschäumende Mischung eingesetzt. Da der Schaum nach seiner Applikation auf das flächige textile Material möglichst rasch und vollständig zerfallen soll, kann das flächige textile Material zuvor mit Hilfsmitteln imprägniert werden, welche den Zerfall des Schaums auf dem Substrat beschleunigen.
  • Ebenso kann man das flächige textile Material erhitzen oder abkühlen bevor man den Schaum darauf appliziert, um so durch die Temperaturdifferenz gegenüber dem Schaums ebenfalls den Zerfall des Schaums auf dem flächigen textilen Material zu beschleunigen.
  • Geeignete Hilfsmittel, welche den Zerfall des Schaums auf dem Substrat beschleunigen, sind zum Beispiel Alkohole, hydrophobe Füllstoffe und Silikonverbindungen. Solche Verbindungen sind handelsüblich und zum Beispiel als Sera® Air M-Top, Sera® Air M-HTS und Sera® Foam 58 K erhältlich.
  • Sie werden bevorzugt in Mengen von 0,01 bis 2,0, besonders bevorzugt von 0,02 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf das konzentrierte Farbstoffsystem eingesetzt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungegemäßen Verfahrens liegt das konzentrierte Farbstoffsystem als Aerosol vor. Geeignete Aerosole können durch Zerstäuben einer wässrigen Farbstofflösung hergestellt werden. Das Zerstäuben kann beispielsweise durch schnell drehende Rotoren oder mittels Einstoff- oder Zweistoffdüsen erfolgen. Entsprechende Vorrichtungen sind handelsüblich.
  • Bevorzugt wird das Aerosol in einer mit inertem Gas, insbesondere Stickstoff, gefüllten Kammer gebildet, die besonders bevorzugt das zu färbende flächige textile Material umgibt, so dass eine unmittelbare Applikation erfolgt. Wird eine Zweistoff-Düse verwendet, so wird als Treibgas ein inertes Gas, insbesondere Stickstoff, verwendet.
  • Die genannten konzentrierten Farbstoffsysteme werden in einer Gesamtmenge von 1 bis 25 Gew.-% auf das flächige textile Material aufgebracht, wobei Mengen von 5 bis 20 Gew.-% bevorzugt sind. Die genaue Menge ergibt sich aus dem Farbstoffgehalt des verwendeten konzentrierten Farbstoffsystems, sowie aus der gewünschten Farbtiefe des gefärbten Materials.
  • Auf den reinen Farbstoff bezogen werden je nach Farbstofftyp und gewünschter Farbtiefe insbesondere Farbstoffmengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 8 Gew.-% Farbstoff, bezogen auf auf das flächige textile Material, aufgebracht.
  • Die genannten Mengen an konzentriertem Farbstoffsystem werden in mehreren Teilschritten auf das flächige textile Material aufgebracht, wobei 2 bis 10 Teilschritte bevorzugt und 2 bis 6 Teilschritte besonders bevorzugt sind.
  • Die Gesamtmenge an konzentriertem Farbstoffsystem kann gleichmäßig auf die Teilschritte verteilt werden, so dass in jedem Teilschritt die gleiche Menge aufgetragen wird. Es können aber auch in jedem Teilschritt verschiedene Mengen gewählt werden, die sich zu der gesamten Auftragsmenge summieren.
  • Insbesondere kann das schrittweise Auftragen des konzentrierten Auftragssystems linear, das bedeutet die Menge je Teilschritt ist gleich groß, progressiv, das bedeutet die Mengen je Teilschritt werden größer, degressiv, das bedeutet die Mengen je Teilschritt werden größer, oder willkürlich, das bedeutet die Mengen je Teilschritt sind gleich oder unterschiedlich groß, erfolgen. Bei der progressiven Verfahrensweise können die je Teilschritt aufgetragenen Mengen regelmäßig oder unregelmäßig größer werden. Analoges gilt für die degressive verfahrensweise, das bedeutet, die je Teilschritt aufgetragenen Mengen werden regelmäßig oder unregelmäßig kleiner.
  • In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den verschiedenen Teilschritten verschiedene Farbstoffe aufgetragen. Dies können zwei oder mehr Farbstoffe der gleichen Farbstoffklasse sein, also beispielsweise zwei oder mehr Reaktivfarbstoffe. Es können aber auch Farbstoffe verschiedener Farbstoffklassen sein, beispielsweise Indigo und ein Schwefelfarbstoff.
  • Beispielsweise können im ersten und im letzten Teilschritt ein Farbstoff aufgetragen werden und in den übrigen Teilschritten ein anderer. Ebenso können auch nur der erste oder letzte oder der mittlere oder mehrere mittlere Teilschritte von den überigen abweichen.
  • Bevorzugt erfolgt der Auftrag in jedem Teilschritt nach dem Prinzip des Minimalauftrages. Dies bedeutet, das konzentrierte Farbstoffsystem wird in jedem Teilschritt in solchen geringen Mengen aufgetragen, dass durch Kapillarextraktion verursachter Entzug des Lösungsmittels bzw. der flüssigen Phase eine Überschreitung der Löslichkeitsgrenze des Farbstoffes und damit dessen Ausfällung auf bzw. in dem flächige textile Material erfolgt. Damit wird die Bindung des Farbstoffs an die Faser unmittelbar eingeleitet.
  • Es kann sinnvoll sein, die durch die Kapillarextraktion verursachte Separierung von Lösungsmittel und Farbstoff zu unterstützen bzw. zu beschleunigen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass durch Zuführen von Energie ein Teil des Lösungsmittels verdampft wird.
  • Das Aufbringen der konzentrierten Farbstoffsysteme auf die flächigen textilen Materialien kann nach allen bekannten Verfahren erfolgen. Insbesondere erfolgt es mittels bekannter Auftragssysteme bzw. Minimalauftragssysteme, wie beispielsweise Schaumauftragsysteme, Sprühdüsesysteme und Saugvorrichtungen.
  • Sofern das konzentrierte Farbstoffsystem in Form eines Schaumes aufgetragen wird, kann dies insbesondere nach bekannten Verfahren, wie sie zum Beispiel in DE 25 23 062 , EP 0 162 018 A1 und EP 1 591 578 A2 beschrieben sind, erfolgen.
  • Um eine gleichmäßige Verteilung des konzentrierten Farbstoffsystems zu erreichen, verwendet man vorzugsweise ein Hilfsmittel, das die Oberflächenspannung reguliert. Geeignete Hilfsmittel sind zum Beispiel anionische und nichtionogene Tenside. Solche Tenside sind handelsüblich und beispielsweise als Sera® Wet D-IS erhältlich.
  • Sie werden bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 1,0, besonders bevorzugt von 0,2 bis 0,4 Gew.-%, bezogen auf das konzentrierte Farbstoffsystem eingesetzt.
  • Die konzentrierten Farbstoffsysteme werden insbesondere gleichmäßig über die Breite und Länge des flächigen textilen Materials aufgetragen. Es ist aber auch möglich, die konzentrierten Farbstoffsysteme nur partiell aufzutragen und damit Drucke zu erzeugen.
  • Sofern luftempfindliche Farbstoffe gefärbt werden, kann das Auftragen der konzentrierten Farbstoffsysteme unter einer Inertgasatmosphäre erfolgen. Ein besonderes bevorzugtes Inertgas ist Stickstoff.
  • Beim Färben mit Indigo ist eine Inertgasatmosphäre besonders bevorzugt.
  • Im Idealfall fixiert der Farbstoff nach jedem Teilsschritt automatisch auf dem flächigen textilen Material und es müssen zwischen den Teilschritten keine weiteren Arbeitsschritte erfolgen. Dies trifft insbesondere auf das Färben mit Indigo zu, wo das aufgetragene Leukoindigo beim Zutreten von Luftsauerstoff automatisch und unmittelbar zum Indigo oxidiert und fixiert.
  • Insbesondere bei anderen Farbstoffklassen ist es möglich bzw. erforderlich zwischen den einzelnen Teilschritten weitere Bearbeitungsschritte, wie zum Beispiel ein Trocknungsschritt, ein Oxidationsschritt mittels einer oxidativen Flotte oder ein thermische Behandlung (Thermosolieren) einzufügen.
  • Nach dem Auftragen der vollständigen Farbstoffmenge ist eine zusätzliche Fixierung des Farbstoffes durch einen zusätzlichen physikalischen oder chemischen Prozess nicht zwingend erforderlich, kann jedoch zur Erhöhung des Fixiergrades beitragen.
  • Ebenso ist eine Nachreinigung des gefärbten flächigen textilen Material, also insbesondere die gemäß Stand der Technik erforderlichen Spül-, Wasch- und Seifschritte, nicht notwendig, kann jedoch zur Erhöhung des Echtheitsniveaus der Färbung erfolgen.
  • Es ist bevorzugt, das konzentrierte Farbstoffsystem nicht nur dann, wenn es als Aerosol vorliegt, sondern auch wenn es als Lösung, Dispersion oder Schaum vorliegt, in einer Behandlungskammer aufzutragen, die das flächige, textile Material umgibt. Gewünschtenfalls und bevorzugt im Falle des Färbens mit Indigo, ist diese Kammer mit Inertgas, insbesondere Stickstoff, beaufschlagt.
  • Zusätzlich kann der Behandlungskammer eine Vorrichtung vorgeschaltet sein, die die in dem flächigen textilen Material enthaltende Luft entfernt.
  • Beispielsweise wird das flächige textile Material durch eine Dampfschleuse in einen mit Sattdampf gefüllten Raum geführt, in dem der Dampf die anhaftende Luft verdrängt und ersetzt. Nach dem Passieren einer weiteren Schleuse in Warenlaufrichtung wird es mittels einer Kühltrommel gekühlt, wobei der nun kondensierende Dampf einen Unterdruck hinterlässt, wodurch der Raum mit nachströmenden Inertgas, insbesondere Stickstoff, aufgefüllt wird. Das so luftfrei gemachte flächige textile Material gelangt nun schließlich über eine weitere Schleuse in die eigentliche Färbemaschine bzw. Behandlungskammer.
  • Es ist auch möglich, eine Behandlungskammer mit mehreren Auftragssystemen auszurüsten, so dass alle Teilschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens während eines Durchlaufs des flächigen textilen Materials durch die Behandlungskammer erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sind insbesondere durch eine erhebliche Reduzierung des maschinellen Aufwandes zum Färben eines textilen Substrates aus.
  • 1 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel des Färbens von Kettfäden aus Baumwolle mit Indigo in einer vertikalen Aerosol-Kammer. Die Kettfäden (2) liegen auf einem Zettelbaumträger (1) vor und durchlaufen von der unteren Seite die vertikal verlaufenden, angepressten Walzen eines Quetschwerkes (3) in horizontale Richtung. In der sich ausbildenden Quetschfuge wird die in den Kettfäden vorhandene Luft zum größten Teil nach unten herausgepresst und nach dem Verlassen der Quetschfuge durch den aus dem Einlaufschacht (4) der Aerosol-Kammer (5) entgegenströmenden unter Kontrolle eines Drucksensors befindlichen Stickstoff ersetzt. In der Aerosol-Kammer (5) sind beidseitig und quer zur durchlaufenden Kettfadenschar so genannte Sprüharme (6) angebracht. Das Farbstoff-haltige Aerosol zum Anfärben der Kettfadenschar wird durch Zweistoff-Düsen erzeugt, welche auf den Sprüharmen (6) so verteilt sind, dass ein gleichmäßiges Aerosol-Medium über die gesamte Breite der Kettfadenschar entsteht. Als Treibgas wird insbesondere Stickstoff verwendet. Die in der Aerosol-Kammer (5) gefärbte Kettfadenschar verlässt umströmt von Stickstoff über den Auslaufschacht (7) die Aerosol-Kammer (5), um über Umlenkwalzen (8) in den Luftgang (9) überzuwechseln, wo die Oxidation des Leukoindigos zum Indigo erfolgt.
  • Im Vergleich mit den Verfahren des Standes der Technik, also für Kettfäden unter Einsatz der üblichen Breitfärbemaschinen, kann der gesamte bisher erforderliche sogenannte „Nassteil” d. h. Tröge mit Quetschwerken zum Netzen oder Vorfärben, Tröge und Quetschwerke zum Färben mit dazwischen befindlichen Luftgängen, Tröge und Quetschwerke zum Spülen, wegfalllen, ebenso beheizte Zylinder zum Vortrocknen der nassen Kettfäden vor dem Schlichten.
  • Das Investitionsvolumen für eine Färbevorrichtung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, ist somit im Vergleich zu einer Vorrichtung gemäß Stand der Technik deutlich verringert, da der Aufwand für Maschinenmaterial wie Tröge, Quetschwerke, Rohrleitungen, Substratführungselemente in ihrer Anzahl erheblich reduziert ist.
  • Durch den Wegfall dieses maschinellen Aufwandes ergeben sich außerdem erhebliche Einsparungen von Betriebskosten in Form von Heizenergie, der motorischen elektrischen Leistung des Mehrmotorenantriebes der Quetschwerke, sowie der zur Zirkulation der Flotte in Färbetrögen erforderlichen Pumpenmotoren. Eine weitere wichtige Einsparung ist der reduzierte Wasserverbrauch durch Wegfall des Waschwassers (6 bis 8 l/kg gefärbten Kettfäden) und dem wiederkehrenden Austausch der Flottevolumina in den Netz-, Färbe und Spültrögen (8000 l bis 11000 l pro Wechsel) welches sich natürlich dann auch nicht im Abwasser wiederfindet. Auch ist der Bedarf an Prozesshilfsmittel wie z. B. Reduktionsmittel für die Färbeflotte durch die fehlende Zwischenoxidation hinfällig.
  • Weiterhin verringert das erfindungsgemäße Verfahren das Spülen des gefärbten Materials nach der Farbstoffapplikation oder schließt es sogar aus. Schließlich werden die Personalkosten durch die stark reduzierte Größe der Anlage sowie durch den erheblich verringerten Aufwand an Messtechnik (pH-Wert, Redox-Potential, Farbstoffkonzentration, Salzgehalt und Flottenzirkulationsgeschwindigkeit) verringert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnt sich außerdem furch eine Reihe weiterer Vorteile aus. So führt es zu einer deutlichen Echtheitsbesserung, insbesondere der Reibechtheiten gemäß ISO 105 X 12. Der beim erfindungsgemäßen Verfahren anfallende Anteil an nicht verkaufsfähiger Ware (verursacht durch Farbton-Farbtiefenschwankung, Farbablauf über Breite und Länge der Partie, Stillstandsstellen und Fadenbrüche) wird nahezu gegen Null reduziert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, Kurzpartien (ab ca. 50 m) wirtschaftlich zu färben, was mit der bekannten Färbetechnik nicht möglich ist. Auf dem in Behandlung befindlichen Substrat kann ein Colorit-Wechsel stattfinden, ohne dass die Anlage gestoppt und neu gerüstet werden muss.
  • Durch den verringerten Wareneinzug kann auf die fortwährend bei dem Durchlauf des Substrates erfolgende Ketteilung wie sie in den jetzigen Färbeanlagen für Fadenscharfärbung praktiziert wird, verzichtet werden. Somit kann zu Beginn und zum Ende der Partie ein sogenannter Läufer aus Gewebe genutzt werden, wodurch der Verlust durch Stillstand der Anlage nochmals minimiert wird.
  • Beispiel
  • Färben einer Kettfadenschar aus reduziertem Indigo Aerosol-Medium Die Färbung erfolgt auf einer Anlage gemäß 1 und wird wie folgt gesteuert:
    Vor dem Start des Färbens wird die Aerosol-Kammer (5) mit Stickstoff geflutet, um die darin enthaltene Luft, d. h. den Sauerstoff zu entfernen. Dies erfolgt über die an den Sprüharmen (6) befindlichen Zweistoff-Düsen. Gleichzeitig wird die Vorzirkulation der Färbeflotte aus einem Sammelbehälter über Flottenzulaufleitungen zu den Sprüharmen (6) und über Flottenrücklaufleitungen zurück zum Sammelbehälter gestartet. Während dieser Phase des Vorlaufes werden der gewünschte Flottenauftrag über Durchflussmesser und dazu gehörende Regelventile eingestellt. Zur Aufrecherhaltung eines konstanten Vordrucks an Flottenzulaufleitungen wird über Drucksensoren und Regelventile der gewünschte Leitungsdruck eingestellt und während der gesamten Färbephase aufrechterhalten. Ist diese Voreinstellphase beendet wird das Quetschwerk (4) geschlossen und gestartet. Ist die vorgesehene Geschwindigkeit der Kettfadenschar erreicht werden die Steuerventile für den Flottenzulauf aller Zweistoff-Düsen in der Aerosol-Kammer (5) durch Öffnen der Steuerventile über den am Druckregler zuvor eingestellten Druckes freigegeben. Gleichzeitig werden die Steuerventile in den Flottenrücklaufleitungen geschlossen. Die Erzeugung des Aerosol-Mediums in der Aerosol-Kammer (5) wird mit Hilfe des zuvor schon an allen Zweistoff-Düsen in die Kammer einströmenden Treibgases gestartet und die durchlaufende Kettfadenschar wird angefärbt. Während der Färbephase wird der geschlossene unter Stickstoff stehende Sammelbehälter über eine automatische Niveauregelung aus einem Vorbehälter versorgt. Die Stickstoff-Atmosphäre in dem Sammelbehälter wird durch eine separate Versorgungseinrichtung und eine Regelung aus Drucksensor und Steuerventilen wechselnden Druckverhältnissen angepasst. Die während der Färbephase aus dem Aerosol-Medium in der Aerosol-Kammer (5) zurückbleibende Flotte wird in einer am Einlauf zur Kammer befindlichen Rinne aufgefangen und über eine Niveauregelung bestehend aus Niveausensor, Pumpe und Steuerventil in den Sammelbehälter zur Wiederverwendung zurückgeführt.
  • Die Kettfadenschar wird dann in den Luftgang (9) geführt, wo sie über mehrere Leitwalzen, die in einem Abstand von 30 bis 300 cm montiert sind, durch frei zugängliche Atmosphäre geführt wird. Dort wird der Leukoindigo durch Luftsauerstoff zum Indigo oxidiert. Die Verweilzeit im Luftgang beträgt zwischen 5 und 180 Sekunden.
  • Das erhaltene gefärbte Material weist im Vergleich zu konventionell gefärbtem Material gleicher Farbtiefe eine ausgepägtere Ringfärbung aus, die zudem kontrollierter herzustellen ist. Dies erlaubt in der nachfolgenden Waschung der konfektionierten Textilware eine einfacherere Entfernung (down wash) des Farbstoffes auf das gewünschte Maß, um die vom Verbraucher gewünschte Optik zu erreichen. Dies geht einher mit einer Einsparung an Waschwasser, Textilhilsmitteln und Energie für die Waschmaschine.
  • Ebenso erzeugt das erfindungsgemäße Verfahren, das als zwangsweise Applikation des Farbstoffs auf das Textilmaterial anzusehen ist, ein homogeneres Warenbild da der Farbstoff egal aufgetragen wird und nicht wie bei der bisherigen Färbetechnik vom örtlich unterschiedlich anfärbbaren Substrat im Ausziehverfahren aufgenommen werden muß.
  • Die Reibechtheit nach ISO 105 X 12 des gemäß oben beschriebenem Verfahren gefärbten Produktes beträgt 2,5, während ein gemäß Stand der Technik gefärbtes vergleichbares Produkt einen Wert von 1,5 aufweist.
  • Bei den Reib-Trockenchtheiten wird eine analoge Verbesserung von 3 auf 3–4 erhalten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • - EP 1591578 A2 [0050]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - ISO 105 X 12 [0070]
    • - ISO 105 X 12 [0077]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Färben von flächigen textilen Materialien mit einem Farbstoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein konzentriertes Farbstoffsystem in einer Gesamtmenge von 1 bis 25 Gew.%, bezogen auf das textile Material, in mehreren Teilschritten auf das textile Material aufgebracht wird, wobei nach jedem Teilschritt der Farbstoff auf dem textilen Material fixiert.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige textile Material ein Cellulosefasermaterial ist, das als Fadenschar oder als Fadenkabel vorliegt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Farbstoff Indigo oder Schwefelfarbstoff verwendet wird.
  4. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das konzentrierte Farbstoffsystem als Farbstofflösung, Farbstoffdispersion, Farbstoff-Schaum und Farbstoff-Aerosol vorliegt.
  5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das konzentrierte Farbstoffsystem Farbstoff in Mengen von 2 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Farbstoffsystem, enthält.
  6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das konzentrierte Farbstoffsystem als wäßrige Lösung, Schaum oder Aerosol von Leukoindigo vorliegt.
  7. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es 2 bis 10 Teilschritte umfasst.
  8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Teilschritten verschiedene Farbstoffe aufgetragen werden.
  9. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Teilschritten Leukoindigo und Schwefelfarbstoff aufgetragen werden.
  10. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Teilschritten keine weiteren Arbeitsschritte erfolgen.
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