DE10317058A1

DE10317058A1 - Verfahren zum Färben eines flächenförmigen textilen Werkstücks

Info

Publication number: DE10317058A1
Application number: DE2003117058
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fechner; Werner Hartmann
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2004-11-11
Also published as: WO2004090223A1

Abstract

Verfahren zum Färben eines flächenförmigen textilen Werkstücks 1, insbesondere von Flachgewebe oder Polware aus PES-Fasern/Filament mit den folgenden Verfahrensschritten: DOLLAR A - Farbauftrag auf das Werkstück 1; DOLLAR A - Aufheizen des Werkstücks 1 in einer Sattdampfatmosphäre bei Atmosphärendruck; DOLLAR A - Aufheizen des Werkstücks 1 auf Thermoisoliertemperatur.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben eines flächenförmigen textilen Werkstücks, insbesondere von Flachgewebe oder Polware aus PES-Fasern/Filament.
Wenn im Vorstehenden und Folgenden von „flächenförmigem textilen Werkstück" oder auch nur von „Werkstück" die Rede ist, so sind hiermit flächenhafte Gebilde aus Gewebe, Vlies und auch sämtliche Formen von Teppichen und Teppichware, auch in Form von Warenbahnen, gemeint.

Es ist beispielsweise aus der WO 02/29153 A2 bekannt, Teppichware nach dem Farbauftrag durch Infrarotstrahlung auf 180°F bis 210°F (ca. 80°C bis 100°C) aufzuheizen, um den aufgebrachten Farbstoff an den Fasern des Werkstücks zu fixieren.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Farbtiefe und die Gleichmäßigkeit der Färbung des Endprodukts insbesondere dann häufig unzureichend ist, wenn es sich um dunkle Farbtöne handelt. Insbesondere dann, wenn es sich um Florware wie Teppichware, Möbelstoff oder Autositzbezüge handelt, die auf Grund ihrer Dicke größere Mengen an Feuchtigkeit während des Färbevorganges speichert, als Flachgewebe, führt die während des Trocknungsvorgangs entstehende Verdampfungskälte dazu, daß sich keine gleichmäßige Temperatur in dem Werkstück einstellt, sondern dessen Temperatur über seine Fläche und Dicke variiert. Ferner wird, solange noch eine Restfeucht von 25% vorhanden ist, die Kühlgrenztemperatur, die ca. 70°C beträgt, nicht überschritten. Hierdurch findet noch keine wesentliche Fixierung des Farbstoffs im Polyestermaterial statt, da hierzu Temperaturen oberhalb der unteren Glastemperatur von ca. 70°C–80°C notwendig sind.

Die Erzielung der gewünschten Endtemperatur, gleichmäßig über die Dicke und die Fläche des Werkstücks verteilt, bereitet besondere Schwierigkeiten. Denn mittels Infrarotstrahlung kann lediglich bis zu einer Restfeuchte von 25% bezogen auf das Werkstückgewicht getrocknet werden, da bei tieferen Restfeuchtewerten die Gefahr der teilweisen Überhitzung oder sogar des Verbrennens des Werkstücks besteht.

Bei dem des weiteren bekannten „Pad-steam-Verfahren" zum Färben derartiger Werkstücke erfolgt die Farbstoffixierung in einem Spiraldämpfer, in dem eine Sattdampfatmosphäre herrscht. In diesem Spiraldämpfer bewegt sich das Werkstück auf einer spiralförmigen Walzenanordnung von außen zum Zentrum des Dämpfers und tritt dort seitlich über eine Schwertführung aus. Das Werkstück wird dann in einem Waschvorgang von nichtfixierten Farbresten und anderen auswaschbaren Bestandteilen gereinigt und schließlich getrocknet.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß die maximale Temperatur, auf die das Werkstück erhitzt wird, lediglich etwa 100°C beträgt, die Farbfixierung insbesondere bei dunklen Farbtönen erfordert jedoch das Halten des Werkstücks bei dieser Temperatur über erhebliche Zeiträume, so daß im Falle des kontinuierlichen Verfahrensablaufs die das Werkstück bildende Warenbahn nur langsam vorlaufen kann oder sehr große Dämpfervolumina zur Verfügung stehen müssen, um eine ausreichende Verweilzeit des Werkstücks in der Sattdampfatmosphäre sicherzustellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Färben eines flächenförmigen textilen Werkstücks, insbesondere von Flachgewebe oder Polware aus Polyester-Fasern oder -Filament zu schaffen, mit dem eine tiefe Durchfärbung des Werkstücks auch bei dickeren Florwaren gleichmäßig über die Werkstückfläche möglich ist. Insbesondere soll das Verfahren geeignet sein, auch dunkle Farbtöne gleichmäßig erzielen zu können.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß die folgende Verfahrensschritte aufweist:

– Farbauftrag auf das Werkstück;
– Aufheizen des Werkstücks in einer Sattdampfatmosphäre bei Atmosphärendruck
– Aufheizen des Werkstücks auf Thermosoliertemperatur.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich durch das Aufheizen des Werkstücks in einer Sattdampfatmosphäre auf eine Temperatur zwischen 90°C und 110°C (je nach Umgebungsdruck die Temperatur der Sattdampfatmosphäre) eine besonders gleichmäßige Farbstoffverteilung ergibt. Dieser Effekt läßt sich dadurch erklären, daß der Sattdampf zu einem sehr schnellen und gleichmäßigen Erwärmen des Werkstücks und des aufgetragenen Farbstoffs führt. Dieser zieht dann besonders gleichmäßig auf die Faser auf.

Versuche haben gezeigt, daß selbst hochflorige Werkstücke, wie Möbelstoffe oder Autositzbezüge bereits nach ca. 12 Sekunden Verweildauer in der Sattdampfatmosphäre die Temperatur von etwa 100° C angenommen haben.

Legt man eine typische Vorlaufgeschwindigkeit bei einem kontinuierlichen Färbeverfahren von ca. 20 m/min zugrunde, so erfordert die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich ein Dämpfervolumen, das für die Aufnahme von 4 Metern in Vorlaufrichtung des Werkstücks ausreicht.

Es sind daher kleine Dämpfer ausreichend, wodurch sich die Kosten der zur Anwendung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung deutlich reduzieren.

Handelt es sich bei dem zu färbenden Werkstück um kontinuierlich vorlaufendes Flachgewebe, das regelmäßig mit einer Vorlaufgeschwindigkeit von 60 m/min gefärbt wird, so ist demgemäß ein Dämpfervolumen zur Aufnahme von 12 Metern in Längsrichtung des Werkstücks erforderlich, um zu einer Verweildauer in dem Dämpfer von 12 Sekunden zu gelangen.

Erfindungsgemäß wird das Werkstück nach Verlassen der Sattdampfatmosphäre weiter erhitzt, und zwar auf Thermosoliertemperatur. Sie beträgt üblicherweise ca. 190°C bis 210°C. Auf dieser Temperatur wird das Werkstück für eine Dauer von ca. 20–60 Sekunden gehalten, um den sogenannten Thermosolierprozeß in Gang zu setzen, in dem der Farbstoff in das textile Material des Werkstücks diffundiert.

Energetisch besonders günstig wirkt sich aus, daß zwischen dem Verlassen der Sattdampfatmosphäre und dem Aufheizen des Werkstücks auf maximal ca. 210°C kein nennenswerter Wärmeverlust zu verzeichnen ist.

Nach Abschluß des Thermosolierprozesses schließen sich die Schritte des Waschens des Werkstücks zur Entfernung nichtfixierter Farbreste und sonstiger auswaschbarer Verunreinigungen sowie des Trocknens des Werkstücks zum Endprodukt an.

Der Farbauftrag kann in bekannter Weise durch Foulardieren erfolgen. Hierbei wird das Werkstück in bekannter Weise durch ein Farbflottenvolumen geführt. Dieses Verfahren eignet sich erfahrungsgemäß für einen Farbauftrag bis maximal 100% bezogen auf das Gewicht des zugeführten Werkstücks.

Eine andere Möglichkeit des Farbauftrags besteht in der Direktinjektion. Bei diesem Verfahren wird die Farbflotte kontinuierlich und gleichmäßig über die Auftragsbreite von unten in das Werkstück – bei Polgewebe in den Pol – gepreßt. Die Kanalhöhe ist stets kleiner als die Dicke der Ware eingestellt. Dadurch verdichtet sich der Flor in der Auftragszone ein wenig. Die einströmende Farbflotte füllt das freie Volumen zwischen den Polfasern bis in den Rücken hinein vollständig aus. Es entsteht ein geringer hydraulischer Druck, der eine gleichmäßige Flottenverteilung in der Polware garantiert. Durch die anschließende Expansion des Werkstücks in der Auftragszone entsteht ein geringer hydraulischer Druck, der zu einer hohen, gleichmäßigen Flottenaufnahme in dem Werkstück führt. Flottenaufträge von bis zu 350% bezogen auf das Gewicht des zugeführten Werkstücks sind dadurch möglich. Die Direktinjektion wird daher bevorzugt Anwendung finden, wenn dunkle Farbtöne eingefärbt werden sollen.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das Werkstück vor dem Aufheizen auf Thermosoliertemperatur einer Zwischentrocknung unterzogen wird. Als Trocknungsaggregrat können dann Infrarot-Strahler mit sehr großer Wärmeübertragung eingesetzt werden. Die Zeitdauer der Trocknung vor dem Thermosolierprozeß kann daher reduziert werden.

Die Zwischentrocknung wird vorzugsweise bis zu einer Restfeuchte von 25% bezogen auf das Werkstückgewicht durchgeführt. Darüber hinausgehende Trocknungen mittels der Infrarot-Strahler empfehlen sich nicht, da bei geringeren Restfeuchten eine Entzündungsgefahr besteht.

Handelt es sich bei dem Werkstück um ein solches mit Dipolverhalten, so kann die Zwischentrocknung auch durch Einwirkung eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes erfolgen. Versuche haben gezeigt, daß die Einwirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder sich auch positiv auf die Farbstoffdiffusion in die Faser auswirken können. Desweiteren ist es denkbar, Infrarot- und Hochfrequenztrocknung simultan durchzuführen, um besonders hohe Trocknungsraten zu erzielen.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Trocknung durch eine Heißdampfbehandlung vor.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das Werkstück nach der dem Waschen folgenden Trocknung einer Fixierungsbehandlung unterzogen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt. Bei dem Werkstück handelt es sich dann um eine Warenbahn, an der kontinuierlich die genannten Verfahrensschritte durchgeführt werden.

In der Zeichnung sind die Verfahrensschritte einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens grafisch dargestellt.
Die das zu färbende Werkstück 1 bildende Warenbahn 2, die kontinuierlich im Sinne der Pfeile P verlagert wird, durchläuft zunächst eine Farbauftragsvorrichtung 3, bei der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Farbauftrag durch Direktinjektion erfolgt. Dazu wird die zugeführte Warenbahn 2 derart um Umlenkrollen 4, 4'' herumgeführt, daß der Flor, der in der Zeichnung durch die quer zur Warenbahn verlaufenden, mit F bezeichneten Striche symbolisiert sind, beim Durchtritt durch den Auftragsbereich 5 nach unten gerichtet sind. Die Zufuhr der Färbeflotte erfolgt in dem Auftragsbereich 5 demgemäß von unten.
Die Warenbahn umschlingt um einen Winkel um etwa 180° eine oberhalb des Auftragsbereichs 5 angeordnete, angetriebene Walze 6, und wird über Umlenkrollen 7, 7'' einem Dämpfer 8 in dessen Bodenbereich zugeführt.
Der Dämpfer 8 ist mit einer Sattdampfatmosphäre einer Temperatur von ca. 100°C gefüllt. Er enthält in seinem Inneren Umlenkrollen 9, um die die Warenbahn 2 in einer Einfachschlaufe durch das Innenvolumen 10 des Dämpfers 8 geführt werden. Es ist so bemessen, daß die Verweildauer einer Stelle der Warenbahn 2 hierin mindestens 12 Sekunden beträgt. Vor dem Austritt aus dem Dämpfer 8 umschlingt die Warenbahn 2 eine angetriebene Walze 11, und wird anschließend über Umlenkrollen 12, 12'' wiederum in einer Einfachschlaufe durch einen gasbetriebenen Infrarot-Trockner 13 geführt. Die Leistung des Infrarot-Trockners ist so bemessen, daß die Restfeuchte der Warenbahn 2 nach Durchlauf durch den Trockner etwa 25% des Warenbahngewichts beträgt.
Die Warenbahn ist im Ausgangsbereich des Infrarot-Trockners 13 wiederum um eine angetriebene Walze 11 herumgeführt. Sie gelangt über eine weitere Walze 12 auf das umlaufende Band 14 eines Siebbandtrockners 15, in dem sie auf eine Thermosoliertemperatur von ca. 190°C bis zu 210°C für die Dauer von ca. 20 bis 60 Sekunden aufgeheizt wird. Während des Durchganges der Warenbahn 2 durch den Siebbandtrockner 15 erfolgt die Resttrocknung und der Thermosolierprozeß.
Anstatt eines Siebbandtrockners kann im Spannrahmentrockner oder auch eine Hotflue Verwendung finden.
Nach Durchtritt durch den Siebbandtrockner wird die Warenbahn 2 in der Zeichnung nicht dargestellten Wasch- und Endtrocknungsvorrichtungen zugeführt.

Claims

Verfahren zum Färben eines flächenförmigen textilen Werkstücks 1, insbesondere von Flachgewebe oder Polware aus PES-Fasern/Filament mit den folgenden Verfahrensschritten: – Farbauftrag auf das Werkstück 1 – Aufheizen des Werkstücks 1 in einer Sattdampfatmosphäre bei Atmosphärendruck; – Aufheizendes Werkstücks 1 auf Thermosoliertemperatur;
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Waschens des Werkstücks 1 nach dem Aufheizen auf Thermosoliertemperatur.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Trocknens des Werkstücks nach dem Waschen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbauftrag durch Foulardieren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbauftrag durch Direktinjektion erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück 1 vor dem Aufheizen auf Thermosoliertemperatur einer Zwischentrocknung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischentrocknung bis zu einer Restfeuchte von ca. 25% bezogen auf das Werkstückgewicht durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung durch Infrarot-Bestrahlung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei es sich bei dem Werkstück 1 um eine solches mit Dipolverhalten handelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück 1 einem hochfrequenten elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung durch eine Heißdampfbehandlung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es kontinuierlich durchgeführt wird und das flexible Werkstück 1 eine Warenbahn 2 ist.