DE2215336B2 - Verfahren und vorrichtung zum faerben von synthetischen fasern mit wasserunloeslichen farbstoffen aus organischen loesungsmitteln nach der ausziehmethode - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum faerben von synthetischen fasern mit wasserunloeslichen farbstoffen aus organischen loesungsmitteln nach der ausziehmethodeInfo
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Description
Es ist allgemein bekannt, daß synthetische Fasern, wie
Polyester-, Polyamid-, Polyolefin- oder Celluloseacetatfasern, mit wasserunlöslichen Farbstoffen (ähnlich den
sogenannten Dispersionsfarbstoffen) aus organischen Lösungsmitteln, z. B. Kohlenwasserstoffen, halogenierten
Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Estern, Ketonen, Aldehyden, Amiden etc., gefärbt werden können.
Das Färbeprinzip von einigen dieser beschriebenen
iS Verfahren beruht darauf, daß die Farbstoffe aus einer
echten Lösung in dem organischen Lösungsmittel auf das Textilmaterial aufziehen. Die für diese Arbeitsweise
geeigneten Farbstoffe müssen im Verlauf der Färbeoperation eine günstige Verteilung zwischen Substrat und
μ Flotte aufweisen. Da solche Farbstoffe aber in der Regel
nur eine niedrige Löslichkeit zwischen 0,2 und 2,0 g/l im organischen Färbebad besitzen, so ist auch die
Farbstoffmenge, die man einer bestimmten Flotte zugeben kann, stets begrenzt. Man erzielt deswegen bei
*5 der Anwendung von kleineren Flottenverhältnissen (die
wegen der höheren Farbstoffausbeute auf der Faser empfehlenswert sind) keine sehr tiefen Töne. Dieser Typ
von Färbeverfahren besitzt somit den Nachteil, daß der Farbstoff nur wenig auszieht, weil der Verteilungskoeffizient
sehr zu Ungunsten der Faser liegt, was normalerweise einen hohen Verlust an Farbstoff
bedeutet.
Es ist auch schon versucht worden, die für tiefere Töne notwendige zusätzliche Farbstoffmenge dem
Färbebad in fester Form zur Verfügung zu stellen. In diesem Zusammenhang hat man sich bemüht, den
Farbstoff als stabile Dispersion in dem Lösungsmittel anzuwenden. Solche Dispersionen im organischen
Medium sind jedoch erfahrungsgemäß weniger stabil als die entsprechenden Dispersionen in Wasser und
deswegen für die modernen Flottenzirkulationsfärbeverfahren kaum brauchbar. Die Herstellung derartiger
Dispersionen auf Basis organischer Lösungsmittel ist außerdem noch schwieriger und mindestens ebenso
kostspielig wie die Erzeugung von in Wasser dispergierbaren Farbstoffen. Damit geht aber ein entscheidender
Vorteil der Lösungsmittel-Färberei verloren.
Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, den Farbstoff als Festkörper einzusetzen, wobei dieser von einem Filter,
das in dem Flottenkreislauf vor dem Färbegut deponiert ist, in dem Maße von der ständig durchzirkulierenden
Flotte nachgelöst werden soll, wie er von dem Färbegut absorbiert wird. Die Art solcher Filter ist unterschiedlich,
aber meist stammen diese aus der Chemischreinigungsindustrie, wo sie zum Auffangen von Faserpartikeln
bestimmt sind. Die Ansprüche, die an ein derartiges Filter gestellt werden, sind in der Chemischreinigung
nicht groß; sie sind indessen in einer Färbemaschine enorm. Bedenkt man, daß der Hauptvorteil der
modernen Apparatefärberei in dem viel höheren Massentransport zwischen Flotte und Färbegut besteht,
dann ist es dem Fachmann klar, daß ein auf diesem Gebiet eingesetztes Filter sehr hohe Flottendurchsätze
ermöglichen muß, sogar noch unter strenger Beibehaltung seiner Funktion als Filter. Dies kann ein Filter nur
tun, indem es sehr hohen Drücken widersteht oder indem es dem durchströmenden Medium eine sehr
große Filterfläche anbietet. Das letztere Prinzip ist
't
bereits durch Einsatz eines sogenannten Anschwemmfilters (OE-PS 2 87 630) beschrieben worden. Ein Filter
dieses Typs besteht aus einem feinen Filterpulver, angeschwemmt auf einem grob porösen Trägerfilter,
und findet z.B. sehr breite Verwendung in der Chemischreinigungsindustrie. Wenn nun ein solches
Filter während des Chemisch-Reinigungspro^esses versagt und durchlässig wird, dann verursacht diese
Stö/ung keine peimanente Schäden auf der Ware,
wohingegen ein Versagen in einem Färbeapparat zu «° sofortiger Abfiltration von festen Farbstoffteilchen auf
dem Färbegut führt, die eine fleckige Färbung ergeben,
welche nachträglich meist nicht mehr egalisiert werden kann. Da die Lösegeschwindigkeit von der Größe der zu
lösenden Farbstoffteilchen abhängt, müssen diese Teilchen möglichst klein sein. Deswegen müssen
Anschwemmfilter mit sehr engen Poren verwendet werden, wodurch die Fiottenzirkufation wiederum
erheblich erschwert wird. Derartige »Depotverfahren« können somit mit vielen Schwierigkeiten bezüglich
Flottendurchsatz durch das Filter, Porosität des Filters. Farbstoffsorption an dem Filtermaterial, Teilchengröße
des Farbstoffes und nicht zuletzt wegen schlechter Reproduzierbarkeit der Färbungen, besonders im Falle
von Farbstoffmischen, verbunden sein. Die Zusammen-Setzung solcher Filter und die Form der hierzu
eingesetzten Farbstoffe ist sehr schwierig aufeinander abzustimmen, damit die gewünschte Farbnefe in einer
bestimmten Zeit ohne gleichzeitige Farbstoffablagerungen auf dem Färbegut erzielt werden kann.
Ferner steht bei der Durchführung dieses bekannten Färbeschemas das Anschwemmfilter ständig unter dem
Druck der Umwälzpumpe, wodurch es sehr beansprucht wird. Die Flottenzirkulation kann bei dieser Anordnung
nicht unterbrochen werden, weil sonst das Filter durch den stattfindenden Druckausgleich (rückströmende
Flotte) ausgelöst wird.
Ein weiterer Nachteil des Färbens aus organischen Lösungsmitteln nach dem Depot-Verfahren besteht
darin, daß wegen der im allgemeinen hohen Löslichkeit solcher geeigneten Farbstoffe im Lösungsmittel der
Verteilungskoeffizient oft sehr niedrig ist. Dadurch ist die Farbstoffmenge, die sich nach Erreichen des
Gleichgewichts auf der Faser befindet, sehr stark vom Flottenverhältnis abhängig. Die Anwendung eines
niedrigen Flottenverhältnisses bei dem Depotverfahren verbietet sich aber deshalb, weil durch das Depot die zur
Zirkulation notwendige Flottenmenge größer wird. 1st man jedoch in der Lage, das Depot aus dem
Flottenkreislauf auszuschalten, dann kann durch Abdestillieren eines Teiles der nach Abschaltung des Depots
zu großen Flottenmengen ein kleineres Flottenverhältnis und somit eine höhere Farbstoffkonzentration auf
der Faser erreicht werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, bei einem gattungsgemäßen Verfahren eine bessere Ausnutzung
der gelösten Farbstoffe und damit eine gleichmäßigere und tiefere Färbung des Textilguts zu
erreichen, ohne dabei das Farbstoffdepot zu stark zu beanspruchen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Farbstoffdepot während des Lösungsvorgangs unter
Atmosphärendruck steht und die Zufuhr der Färbeflotte in das Bad eines Färbeapparates im Verlauf der
Färbeoperation durch chargenweise Entleerung der Färbeflotte aus einem Vorratsbehälter erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, den Farbstoff aus einem Depot unter
normalem Atmosphärendruck herauszulösen, ohne den
Depotträger stark zu beanspruchen. Trotzdem wird ein
ausreichend schneller Transport von gelöstem Farbstoff zur Oberfläche des Textilguts gewährleistet, und zwar in
dem Maße, wie derselbe für das eigentliche Färben (Sorption an und Diffusion ia das Textilgut) verbraucht
wird. Gleichzeitig kann sicherer kontrolliert werden, daß keine Festteilchen auf das Textilgut kommen und
dort zu Ablagerungen und fleckigen Färbungen führen.
Die Erfindung weist gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik noch weitere Vorteile auf:
1. Das Filter steht nicht unter Druck. Dadurch ergeben sich geringere mechanische Anforderun
gen an das Depotsystem und günstigere Strömungsverhältnisse bei der Flottenzirkulation.
2. Das Filter kann aus der Flottenzirkulation ausgeschaltet
werden. Sollten feste Farbstoffartikel in der Flotte auftreten, die zu Flecken auf der Ware
führen, kann auf andere Flottenzirkulation umgeschaltet werden.
3. Die Flotte verweilt länger im Depotsystem, wodurch sie ausreichend Zeit hat, eine gesättigte
Farbstofflösung zu bilden.
4. Der Kessel mit Hebersystem erlaubt eine automatische
Erneuerung der Färbeflotte, wobei die Flottenmenge der gewünschten Füllhöhe des Baumfärbeapparates angepaßt werden kann.
5. Durch Verdampfen eines Teils der Flotte kann das Flottenverhältnis in der zweiten Hälfte des
Färbeprozesses in weiten Grenzen verkleinert werden.
6. Eine weitere Verengung des Flottenverhältnisses kann durch Eindrücken von Preßluft, Stickstoff
oder ähnlichen Gasen erreicht werden.
Gegebenenfalls kann im Rahmen der neuen Arbeitsweise der Kessel aus der Flottenzirkulation ausgeschaltet
und noch während des Färbens ein Teil der Flotte verdampft werden, wodurch die Färbeflotte konzentrierter
und das Flottenverhältnis kleiner, beispielweise von etwa 1 :20 auf 1:5 bis 1:3 verringert wird.
Hierdurch wird eine wesentlich bessere Ausnutzung des Farbstoffs erreicht. Ebenso kann verfahrensgemäß
durch Eindrücken von Preßluft oder geeigneter ungiftiger und ungefährlicher Gase in den Färbeapparat
das Flottenniveau beliebig variiert werden.
Die zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens benutzte Vorrichtung, auf die sich die vorliegende
Erfindung ebenfalls erstreckt, besteht im wesentlichen aus
a) einem Baumfärbeapparat
b) einem verschließ- sowie beheizbaren, mit Einfüllstutzen für den Farbstoff versehenen, zylindrischen
und nach unten konisch zulaufenden Kessel, und
c) einem verschließ- sowie beheizbaren Vorratsbehälter für das als Färbemedium benötigte Lösungsmittel,
die in der Reihenfolge Baumfärbeapparat, Kessel und Vorratsbehälter freistehend und übereinander angeordnet
sowie untereinander mittels mindestens einer durch Ventile regelbaren Leitung verbunden sind.
Der Kessel ist durch eine waagrecht angebrachte Filtereinheit unterteilt, welche als Depotträger für den
festen Farbstoff sowie gleichzeitig als Filter und zum Ablauf für den gelösten Farbstoff dient. Der Kessel ist
ferner mit dem Baumfärbeapparat durch Rohrleitungen verbunden, durch den die Färbeflotte im Kreislauf
führbar ist, wobei diese Leitungen Ventile zwecks
den Kessel aufweisen. Im Baumfärbeapparat sind
schließlich Mittel vorgesehen, um die Behandlungsflüssigkeit teilweise daraus verdrängen zu können.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung
zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Beim Arbeiten mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird in einem Vorratsbehälter 2 durch einen Wärmetauscher 3 das Lösungsmittel auf eine
Anfangstemperatur gebracht, die bei dessen Siedepunkt oder 5 bis 50°C darunter liegt. Von hier aus läßt man das
erwärmte Lösungsmittel dann über einen Dreiwegehahn 4 und über Leitungen 5 und 6 in einen Filterkessel 7
laufen. In dem Filterkessel 7 hat man zuvor den Farbstoff durch einen Einfüllstutzen 8 auf ein Depot-Filter
9 gebracht, welches aus normalem Filterpapier aus Cellulose, Acetylcellulose oder ähnlich modifizierter
Cellulose besteht. An seiner Stelle kann auch ein Filter aus handelsüblichem Glasfaserpapier, eine entsprechende
Filzscheibe aus nativer oder Regeneratcellulose oder aus Wolle oder Tierhaaren verwendet werden. Das
Depot-Filter 9 liegt auf einem normalen, durch Winkeleisen verstärkten Metallsieb 10 aus Edelstahl,
Kupfer oder anderem korrosionsbeständigem Material mit 100 bis 10 000 Maschen pr j Quadratzentimeter und
wird durch den Metallring 11 an seinem Platz gehalten.
Das erwärmte Lösungsmittel fließt aus der Leitung 6 auf den Farbstoff, wobei es ein Verteilerblech 12 passiert,
das für eine gleichmäßige Verteilung des Lösungsmittels auf das ganze Filter sorgt. Zur Reinigung des
Filterkessels 7 sowie des Depot-Filters 9. die jeweils beim Wechsel des eingesetz'en Farbstoffs erforderlich
wird, kann nach Entfernen eines Deckels 13 die Leitung 6 abmontiert werden. Sie ist mit der Leitung 5 durch
einen sogenannten Bajonettverschluß verbunden. Das Verteilerblech 12 kann nun entfernt werden, womit das
Depot-Filter 9 voll zugänglich geworden ist. Nach dem Lösen des Farbstoffes sickert die Färbeflotte einfach
unter statischem Druck durch das Depot-Filter 9, wodurch das ganze Depotsystem sehr wenig beansprucht
wird, und sammelt sich in dem durch einen Wärmetauscher 15 heizbaren unterem Teil eines
Kessels 14. Dieses Reservoir für die Färbeflotte enthält einen heberähnlichen Überlauf 16, durch die der
Kesselinhalt nach Erreichen eines bestimmten Niveaus automatisch entleert wird, sofern eines der Ventile 17,
18, 19 oder 20 geöffnet ist. Die Höhe des Niveaus, bei dem die automatische Entleerung erfolgt. Scann durch
öffnen eines der Ventile 17 bis 20 reguliert werden. Bei der Entleerung fließt die Flotte, welche mit Hilfe des jo
Wärmetauschers 15 auf Siedetemperatur oder darunter gebracht bzw. gehalten wird, durch Leitungen 22 und 23,
die durch einen Dreiwegehahn 24 verbunden sind, an einem Schauglas 21 vorbei in eine Pumpe 25. Bei
eingeschalteter Pumpe 25 wird die Flotte sodann in den Baumfärbeapparat 1 gedrückt, wobei dieser über ein
Ventil 29 und eine Leitung 42 entlüftet werden kann. Der Kessel 14 steht über einen Hahn 37, eine Leitung 32
und einen Kühler 33 oder über Leitungen 38 und 40 und einen Kühler 39 mit der Atmosphäre in Verbindung, te
Durch geeignete Wahl eines der Ventile 17 bis 20 kann man die Menge der Färbeflotte gerade so bemessen,
daß der Baumfärbeapparat 1 voll oder zu einem beliebigen Bruchteil mit Flotte gefüllt wird. Sobald sich
die Flotte im Baumfärbeapparat 1 befindet, werden die Dreiwegehähne 24 und 30 derart geschaltet, daß die
Zirkulation der Flotte durch Leitungen 26, 34 und 23 erfolgen kann, wobei das Ventil 29 geschlossen ist
( = kleiner Kreislauf). Falls gewünscht, kann durch Öffnen eines Ventils 35 eine Bypass-Leitung 36
betriebsfertig gemacht werden, womit sich die durch den Baumfärbeapparat 1 zirkulierende Menge Färbeflotte
regulieren läßt. Während die Flotte — wie beschrieben — zirkuliert und die im Baumfärbeapparat
1 rotierende Ware gefärbt wird, läuft weiter heißes Lösemittel durch das Depot-Filter 9, löst neue Mengen
Farbstoff, und die erhaltene Lösung sammelt sich im Kessel 14. Sobald der Flottenstand wieder die
notwendige Höhe erreicht hat, so daß das Färbebad durch den Überlauf 16 abzufließen beginnt, wird durch
automatische Umschaltung oder Umschaltung von Hand des Dreiwegehahns 24 die Verbindung zur Pumpe
25 hergestellt. Gleichzeitig werden die Dreiwegehähne 30, 31 und 4 so gedreht, daß die alte, an Farbstoff
verarmte Flotte durch die Leitungen 26, 27, 5 und 6 in den Filterkessel 7 zurückgedrückt wird ( = großer
Kreislauf). Sobald der Baumfärbeapparat 1 mittels der Pumpe 25 wieder mit frischer Flotte gefüllt ist, werden
die Dreiwegehähne 24 und 30 derart gestellt, daß die frische Färbeflotte durch die Leitungen 26, 34 und 23
zirkulieren kann. Die mehr oder weniger erschöpfte alte Flotte läuft daraufhin durch das Depot-Filter 9, wobei
sie weiteren Farbstoff löst und wieder eine hohe konzentrierte Lösung bildet. Dieser Vorgang wiederholt
sich in regelmäßiger Folge so lange, bis der auf dem Depot-Filter 9 befindliche Farbstoff vollständig aufgelöst
ist. Ist dieser Punkt erreicht, dann wird bei der nächsten Entleerung des Kessels 14 die alte Färbeflotte
nicht mehr in den Filterkessel 7, sondern durch entsprechende Stellung des Dreiwegehahns 31 in den
Kesse! 14 gepumpt. Hier wird die Flotte zum Sieden gebracht, wobei ein Teil derselben als Dampf über den
Hahn 37 durch das Kühlsystem Leitung 32 und Kühler 33 in einen Vorratsbehälter destilliert wird. Die im
Kessel 14 befindliche Flotte wird dadurch konzentrierter. Die Zirkulation geht nunmehr wie folgt: Leitungen
26, 27, 28 bei entsprechender Stellung der Dreiwegehähne 30 und 31, sodann durch den Kessel 14. Ventil 41.
Leitung 34, Dreiwegehahn 24 sowie Leitung 23 zur Pumpe 25.
Ist die Flottenmenge durch fortlaufende Verdampfung so gering geworden, daß eine Zirkulation auf dem
beschriebenen Wege in Frage gestellt und die Gefahr des Auftretens von Luftblasen in der Färbeflotte
gegeben ist, dann kann man entweder auf Zirkulation über die Leitungen 26, 34, 27 durch entsprechende
Stellung der Dreiwegehähne 30 und 24 und Schließen des Ventils 41 umstellen, oder man drückt Preßluft
durch das Ventil 29 in den Baumfärbeapparat 1, bis der Flottenspiegel so erniedrigt wird, daß die rotierende
Ware nur noch zu 1As bis Vs in die Flotte eintaucht
Dadurch wird weitere Flotte in den Kessel 14 gedrückt, die dort abdestilliert werden kann.
Gegen Ende des Färbeprozesses kann man die Flotte noch beliebig lange im kleinen Kreislauf zirkulieren
lassen, dann wird die Flotte aus dem Baumfärbeapparat
1 abgelassen, womit die Färbung beendet ist
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zum Färben von synthetischen Fasern mit wasserunlöslichen Farbstoffen aus
organischen Lösemitteln nach der Ausziehmethode, indem man auf die Fasern bei erhöhter Temperatur
eine zirkulierende Färbeflotte einwirken läßt, die durch Extrahieren des festen Farbstoffes bzw. einer
festen Farbstoffkombination aus einem Farbstoffdepot mittels eines heißen organischen Lösungsmittels
oder Lösungsmittelgemisches bzw. der erhitzten, im Kreislauf befindlichen sowie an Farbstoff verarmten
Färbeflotte gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Farbstoffdepot während des Lösungsvorgangs unter Atmosphärendruck steht und die Zufuhr der Färbeflotte in das Bad eines
färbeapparates im Verlauf der Färbeoperation durch chargenweise Entleerung der Färbeflotte aus
einem Vorratsbehälter erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des Flottenverhältnisses
ein Teil des Lösungsmittels während der Färbeoperation aus dem Vorratsbehälter abdestilliert
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flottenverhältnis von etwa 1 :20
auf 1 : 5 bis 1 : 3 verringert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flottenverhältnis durch
Eindrücken von Preßluft in den Färbeapparat unter Regelung der Menge der dort anwesenden Färbeflotte
beliebig variiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß anstelle von Preßluft andere geeignete ungiftige sowie ungefährliche Gase verwendet
werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus
einem Baumfärbeapparat, einem verschließ- sowie beheizbaren, mit Einfüllstutzen versehenen, zylindrischen
und nach unten konisch zulaufenden Kessel, und einem verschließ- sowie beheizbaren Vorratsbehälter
die in der Reihenfolge Baumfärbeapparat, Kessel und Vorratsbehälter freistehend und übereinander
angeordnet sowie untereinander mittels mindestens einer durch Ventile regelbaren Leitung
verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (14) durch eine waagrecht angebrachte
Filtereinheit (9) bis (11) unterteilt ist, welche als Depotträger für den festen Farbstoff sowie gleichzeitig
als Filter und zum Ablauf für den gelösten Farbstoff dient, und durch Leitungen (5,6, 23,26,27,
34) mit dem Baumfärbeapparat (1) verbunden ist, durch den die Färbeflotte im Kreislauf führbar ist,
wobei diese Leitungen (5,6,23,26,27,34) Ventile (4,
17-20, 24, 30, 31, 35, 41) zwecks Entnahme bzw. Rückgabe von Färbeflotte aus bzw. in den Kessel
(14) aufweisen, und im Baumfärbeapparat (1) Mittel zum teilweisen Verdrängen der Färbeflotte aus dem
Baumfärbeapparat (1) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (14) mittels einer Bypass-Leitung
(36) aus der Flottenzirkulation ausschaltbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennieichnet,
daß die Färbeflotte aus dem Kessel (14) durch einen mit in verschiedenen Höhen angebrachten
Ventilen (17) bis (20) versehenen Oberlauf (16) automatisch entleerbar ist
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