DE19543314C1

DE19543314C1 - Verfahren zum Färben von Textilbahnen aus Polyesterfasern oder Gemischen aus Polyesterfasern mit anderen Fasern und entsprechender Jigger

Info

Publication number: DE19543314C1
Application number: DE19543314A
Authority: DE
Inventors: Drahomir Dvorsky
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2015-11-22
Also published as: DE59603888D1; BR9611604A; ES2140139T3; US6036728A; WO1997019214A1; EP0865527B1; EP0865527A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Jigger zum Färben von Textilbahnen aus Polyesterfasern (PES-Fasern) oder Gemischen von PES-Fasern mit anderen, natürlichen Fa sern, insbesondere cellulosischen Fasern wie Baumwolle, aber auch Leinen, Wolle u. a., und synthetischen Fasern wie Viskosefasern u. a., bei denen eine Warenbahn von einer Docke abgewickelt, durch ein Färbebad geleitet und nachfolgend zu einer Docke wieder aufgewickelt wird und sich dieser Vorgang jeweils durch Richtungsumkehr der Bahnbewegung wiederholt.

Gegenüber anderen üblichen Textilfasern ist die Färb barkeit von Polyesterfasern beträchtlich schlechter. Dies ist durch ihre geschlossene Struktur und ihren hohen Orien tierungsgrad gegeben. Daraus folgen ein geringes Quellver mögen und hydrophobe Eigenschaften. Außerdem enthält die Polyesterfaser keine freien farbstoffbindenden Gruppen und besitzt nur eine geringe Affinität zu wasserlöslichen Farb stoffen.

Bis auf einige Ausnahmen sind für die Polyesterfasern nur Dispersionsfarben verwendbar, mit denen die Polyester textilien nach folgenden drei Grundverfahren gefärbt werden:

1) Färben bei Temperaturen bis 100°C auf bei atmosphä rischem Druck arbeitenden Färbemaschinen unter Verwendung spezieller Hilfsmittel, der sog. "Carrier";
2) Färben bei Temperaturen zwischen 120°C und 130°C auf bei erhöhtem Druck arbeitenden sog. HT-Färbemaschinen;
3) Thermosolverfahren, bei dem der auf das Material aufgetragene Farbstoff durch Trockenhitze im Temperaturbe reich von 190°C bis 220°C fixiert wird.

Das unter 3) genannte Thermosol-Verfahren ist wegen der vergleichsweise geringen Flottenaufnahme von etwa 35% für das Färben von zu 100% aus Polyesterfasern bestehenden Textilbahnen mit Nachteilen behaftet. Insbesondere läßt die Gleichmäßigkeit der Farbaufnahme zu wünschen übrig. Außerdem ist das Thermosol-Verfahren wie alle kontinuierlichen Ver fahren ökonomisch nur für größere Färbepartien geeignet.

Das Färben mit Hilfe von Carriern gemäß 1) wurde vor allem in der ersten Phase der Einführung der Polyesterfasern in die Textilproduktion häufig ausgenutzt. Heute ist jedoch sein Anteil stark zurückgegangen. Die Carrier ermöglichen ein ausreichendes Quellen der PES-Fasern schon beim Tempera turen von 95°C und fördern so die Farbstoffdiffusion in die PES-Faser. Die Carrier sind jedoch meistens toxisch und ihr Einsatz ist nicht im Einklang mit dem Umweltschutz.

Als Auszieh-Färbeverfahren wird deshalb vorwiegend das HT-Färben von 120°C bis 130°C verwendet. Färben bei Tempera turen über 100°C ist jedoch nur auf Anlagen durchführbar, die für einen dem angeführten Temperaturbereich entsprechen den Überdruck konstruiert sind.

So ist es bekannt, für das Färben PES-Fasern mit Dis persionsfarbstoffen einen sogenannten HT-Jigger zu verwen den, der eine Färbetemperatur im Bereich von 120° C bis 130°C ermöglicht. Zu diesem Zweck muß das Gehäuse des Jiggers einem Dampfdruck zwischen etwa 2 und 5 bar standhalten.
Entsprechend aufwendig sind die Konstruktion und der Betrieb einer solchen Anlage.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun de, das Färben von Textilbahnen aus Polyester und seinen Gemischen zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.

Ein ausschlaggebender Faktor für das Färben von PES ist die Färbetemperatur. In drucklosen (atmosphärischen) Färbe maschinen kann höchstens die Kochtemperatur der Flotte er reicht werden, die bekanntlich von der Höhe des Standorts über dem Meer abhängig ist. Bei einer Höhe ü.M. von etwa 300 m liegt die maximale erreichbare Temperatur in geschlossenen Färbegefäßen bei etwa 98°C bis 99°C, und zwar unter Voraus setzung einer perfekten Abdichtung des Haubenraumes des Jiggers.

Bei der Erfindung wird die Textilbahn nach ihrem Aus treten aus dem auf Siedetemperatur oder unmittelbar unter halb der Siedetemperatur sich befindenden Färbebad durch Zuführen von Wärmeenergie auf Sattdampftemperatur von 100°C gebracht und unter diesen Betriebsbedingungen aufgedockt - die erreichte Temperatur wird also sozusagen "eingewickelt" und kommt dem Aufziehvorgang zugute. Schon ein Temperaturge winn von nur wenigen Grad führt zu einer merklichen Erhöhung der Farbstoffausbeute von mehreren Prozent. Es wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme die äußerste unter Atmosphä rendruck mögliche Temperaturerhöhung sichergestellt und zur Verbesserung des Verfahrensergebnisses genutzt. Die Erfin dung gestattet es, Polyesterfasern umfassende Textilbahnen bei guter Farbtiefe und Farbechtheit in einer vergleichs weise einfachen, keine druckfesten Gehäuse benötigenden Vorrichtung und unter vergleichsweise geringem Energieein satz zu färben, ohne daß eine hohe Anzahl der Durchgänge der Ware durch das Färbebad erforderlich sind.

Die erfindungsgemäße zusätzliche Aufheizung erfolgt zweckmäßig durch das Aufblasen von Sattdampf (Anspruch 2).

Der durch die Erfindung erzielbare Färbeerfolg wird durch eine geeignete Farbstoffauswahl gesteigert. Es werden solche Dispersionsfarbstoffe ausgewählt, die unter den ange führten Bedingungen, d. h. bei Temperaturen von etwa 100°C in die Polyesterfaser diffundieren und dieselbe färben. Die Auswahl wird außerdem durch Erfüllung folgender Kriterien bestimmt:

a) Farbstoffausbeute beim Färben unter atmosphärischem Druck mindestens 65% oder mehr bei 2%iger Färbung, d. h. bei 2% des Warengewichts an Farbstoff in der Flotte.
b) Lichtechtheit bei der gleichen Farbtiefe mindestens 5 (DIN 54 004).
c) Waschechtheit bei 60°C mindestens 4/4-5/4-5 (DIN 54 010).
d) Echtheit im reduktiven Medium.

Als in diesem Sinn besonders vorteilhaft für das Färben von Textilbahnen aus PES-Fasern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren haben sich die folgenden Farbstofftypen aus der Gruppe der Dispersionsfarbstoffe erwiesen (Anspruch 3):

- Colour Index Disperse Yellow 3 wie z. B. Cellitongelb G (BASF)
- Colour Index Disperse Yellow 60 wie z. B. Resolingelb RL (Bayer)
- Colour Index Disperse Yellow 68 wie z. B. Samarongoldgelb HGL (Hoechst)
- Colour Index Disperse Orange 3 wie z. B. Cellitonorgange GR (BASF)
- Colour Index Disperse Red 1 wie z. B. Cibacetscharlach 2B (Ciba-Geigy)
- Colour Index Disperse Red 50 wie z. B. Resolinscharlach RR (Bayer)
- Colour Index Disperse Violet 1 wie z. B. Cibacetviolett 2R (Ciba-Geigy)
- Colour Index Disperse Blue 81 wie z. B. Resolinblau GRL (Bayer).

Diese Farbstoffe sind im weitesten Sinne "kleinmoleku lare" Dispersionsfarbstoffe, also "Low energy" Typen mit hohem Migrationsvermögen, d. h. Farbstoffe, die eine geringe Energie für das Eindringen in die Faser benötigen, sowie akzeptabler Sublimierechtheit. Dies gilt - mit gewissen Einschränkungen - auch für "mittelmolekulare" Dispersions farbstoffe, die "medium energy" Typen mit ausreichendem Migrationsvermögen sowie sehr guter Sublimierechtheit. Groß molekulare Dispersionsfarbstoffe oder "high energy" Typen mit geringem Migrationsvermögen und maximaler Sublimierecht heit erweisen sich in der Regel als weniger bis nicht ge eignet.

Die genannten Dispersionsfarbstoffe erfüllen die vor stehend erwähnten Kriterien. Mit diesen Farbstoffen sind auch Trichromien in dem erforderlichen Umfang möglich. Au ßerdem wird eine ausreichende Sublimierechtheit gewährlei stet. Besonders bei den genannten Farbstofftypen werden im Zusammenwirken mit der zusätzlichen Aufheizung, also bei höheren Färbetemperaturen, bessere Färbeergebnisse erzielt.

Ein wichtiger weiterer Einflußfaktor zur Verbesserung des Färbeergebnisses bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Flottenverhältnis bzw. das Konzentrationsgefälle. Das Konzentrationsgefälle beeinflußt die Farbstoffdiffusion in die Faser.

Gemäß Anspruch 4 sollte im Bereich der Flottenverhält nisse von 1 : 1,3 bis 1 : 2,5 gefärbt werden. Daraus ergibt sich eine Verdoppelung der Farbstoffkonzentration in der Färbeflotte gegenüber den herkömmlichen Jiggern. Dieser Faktor beteiligt sich auch sehr deutlich an der Farbstoff ausbeute.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung eines derartigen 2-Becken-Jiggers näher erläutert, die eine perspektivische, zum Teil aufgebrochene und schematisierte Darstellung eines in seinen Grundelemen ten bekannten Jiggers erkennen läßt.

Der Jigger umfaßt in einem Gehäuse 10 zwei Wickelwalzen 21, 22, zwischen denen eine Textilbahn 1 aus PES-Fasern hin- und hergewickelt wird und zwischen denen zwei kleine im Wechsel oder im gleichen Durchlauf nacheinander einsetzbare Becken 11 und 12 sowie dazwischen ein höhenverstellbares Breitstreck-Streichrohr 13 angeordnet sind. Ferner sind mit einstellbarer Kraft gegen die Wickelwalzen 21 und 22 anpreß bare Andrückwalzen 14, 15 vorgesehen, die eine saubere Wic kelausbildung unterstützen sollen. Das Gehäuse 10 ist in geeigneter Weise gegen das Eindringen von bzw. den Austausch mit Außenluft wirkungsvoll abgedichtet. Es weist für den Partienwechsel eine verschwenkbare Zutrittsluke 16 auf.

Mittels einer Steuerungs- und Regeleinheit 17 sowie zugehörigen und in der Zeichnung nicht eigens dargestellten Temperaturfühlern werden die Färbeflotten 2, 3 in den Becken 11, 12 unter Zuhilfenahme von Heizregistern 4 auf eine solche Temperatur eingeregelt, die gleich oder nur geringfügig, z. B. 1°C, kleiner als die Siedetemperatur der Färbeflotten unter den herrschenden atmosphärischen Druckbedingungen ist.

Im Raum oberhalb der Färbebecken 11 und 12, von denen auch nur ein einziges verwendet werden kann, sind entlang ihrer Längserstreckung mit Düsen versehene, Sattdampffüh rende Dampfsprüh-Rohre 18, 19 derart angeordnet, daß im Bereich der Wickelwalze, auf die die Textilbahn 1 aus PES- Fasern gerade aufgedockt wird (in der Zeichnung ist dies die Wickelwalze 22) die Textilbahn 1 über die gesamte Bahnbreite mit Sattdampf 24 bedüst wird. Die Dampfsprüh-Rohre 18 sind unmittelbar vor der Auflaufstelle der Textilbahn 1 auf den Wickel angeordnet und wirken gegen diese beim Aufwickeln dem Wickel zugewandten Seite der Textilbahn 1, so daß diese mit der erreichten Temperatursteigerung um einige Grad sogleich auf den Wickel aufläuft. Die Dampfsprüh-Rohre 19 wirken gegen den Außenumfang des Wickels. Mit dieser Bedüsung wird die Temperatur zumindest in der der Docke zulaufenden Zone der Textilbahn 1 sowie am Umfang der Docke auf Sattdampf temperatur gesteigert. Es versteht sich, daß diese Satt dampfbedüsung auch beim Abziehen der PES-Textilbahn von der entsprechenden Docke (in der Zeichnung von der Wickelwalze 21) vorteilhaft fortgesetzt werden kann.

Grundsätzlich sind auch andere Beheizungsverfahren zum zusätzlichen Aufheizen der Textilbahn 1 einsetzbar. Die Regelung dieser Beheizung erfolgt ebenfalls durch die Steu er- und Regeleinheit 17 unter Zuhilfenahme entsprechender Meßvorrichtungen.

Als von erheblichem Vorteil hat sich der Zusatz von sogenannten Filmbildnern zur Färbeflotte für PES-Fasern in den Becken 11, 12 erwiesen. Durch Zusatz filmbildender Mittel auf der Basis von Acrylamidpolymeren konnte die Flottenauf nahme um 10% erhöht werden. Die größere Flottenmenge wirkte sich innerhalb des Warenwickels als besonders vorteilhaft aus, weil das Farbstoffangebot während der Verweilzeit auf der Docke höher war und die Farbstoffdiffusion beschleunigt wurde. Außerdem wurde eine bessere Egalität der Färbung festgestellt. Bereits 3 bis 5 g eines Filmbildners auf der Basis von Acrylamidpolymeren pro Liter Färbeflotte reichte hierfür aus.

Auf dem beschriebenen Jigger wurden folgende Färbever suche gefahren:

Beispiel 1

Beispiel 2

Claims

1. Verfahren zum Färben von Textilbahnen aus Polye sterfasern (PES-Fasern) oder Gemischen von PES-Fasern mit anderen Fasern in einem Färbebad in einem Jigger,
bei dem die Textilbahn von dem einen Wickel des Jig gers abgewickelt und durch das Färbebad hindurchgeleitet und sogleich anschließend auf den anderen Wickel des Jig gers wieder aufgewickelt wird, wobei die Wickelrichtung nach dem Durchlauf der Länge der Textilbahn umkehrbar ist, und
bei dem das Färben unter atmosphärischen Druck ohne Luftzutritt oder Austausch mit der Umgebungsatmosphäre derart erfolgt, daß im Färbebad die Siedetemperatur der Farbflotte oder eine Temperatur von unmittelbar unterhalb der Siedetemperatur aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Textilbahn zumindest unmittelbar vor dem Auflaufen auf den jeweils aufwickelnden Wickel zusätzlich aufgeheizt wird.

2. Färbeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Aufheizen durch Aufblasen von Sattdampf auf die Textilbahn im Aufwickelspalt erfolgt.

3. Färbeverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Färbebad ein oder mehrere der Farbstofftypen zugegen sind: Colour Index Disperse Yellow 3
Colour Index Disperse Yellow 60
Colour Index Disperse Yellow 68
Colour Index Disperse Orange 3
Colour Index Disperse Red 1
Colour Index Disperse Red 50
Colour Index Disperse Violet 1
Colour Index Disperse Blue 81.

4. Färbeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flottenverhältnis 1 : 1,3 bis 1 : 2,5 beträgt.

5. Färbeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Färbeflotte ein das Flot tentragevermögen auf der Textilbahn aus PES-Fasern erhö hender Filmbildner zugegeben wird.

6. Färbeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Filmbildner auf der Basis von Acrylamidpolymeren.

7. Jigger zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
mit einem für den Partienaustausch zugänglichen an sonsten abgedichteten Gehäuse (10),
mit zwei in dem Gehäuse (10) drehbar gelagerten, im Wechsel antreibbaren Wickelwalzen (21, 22), zwischen denen die Textilbahn (1) hin- und herwickelbar ist,
mit mindestens einem Färbebad, durch welches die Textilbahn (1) beim Umwickeln hindurchleitbar ist
und mit einer Beheizungseinrichtung (17, 4) zum Halten des Färbebades auf der Siedetemperatur der Färbeflotte (2, 3) oder auf einer Temperatur von unmittelbar unterhalb der Siedetemperatur unter im wesentlichen atmosphärischen Druck innerhalb des Gehäuses (10), gekennzeichnet durch eine zusätzliche auf die Textilbahn (1) unmittelbar vor ihrem Auflaufen auf den jeweils aufwickelnden Wickel ein wirkende Aufheizeinrichtung, die die Textilbahn der Tempe ratur von Sattdampf aussetzt.

8. Jigger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizeinrichtung quer über die Breite der Tex tilbahn (1) wirksame Dampfsprüh-Rohre (18, 19) umfaßt, die mit Sattdampf beaufschlagbar sind.

9. Jigger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfsprüh-Rohre (18) auf der Einwickelseite der Textilbahn (1) angeordnet sind.

10. Jigger nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er vom 2-Becken-Typ ist.