DE2215336C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Färben von synthetischen Fasern mit wasserunlöslichen Farbstoffen aus organischen Lösungsmitteln nach der Ausziehmethode - Google Patents

Description

Es ist allgemein bekannt, daß synthetische Fasern, wie Polyester-, Polyamid-, Polyolefin- oder Celluloseacetatfasern. mit wasserunlöslichen Farbstoffen (ähnlich den

ίο sogenannten Dispersionsfarbstoffen) aus organischen

Lösungsmitteln, z. B. Kohlenwasserstoffen, halogenier-

len Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Estern, Ketonen, Aldehyden, Amiden etc., gefärbt werden können.

Das Färbeprinzip von einigen dieser beschriebenen

Verfahren beruht darauf, daß die Farbstoffe aus einer echten Lösung in den* organischen Lösungsmittel auf das Textilmaterial aufziehen. Die für diese Arbeitsweise geeigneten Farbstoffe müssen im Verlauf der Färbeoperation eine günstige Verteilung zwischen Substrat und

ίο 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

der Anwendung von kleineren Flottenverhältnissen (die wegen de^r 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 Verteilungskoef fizient 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 Chemischreini-

5S gungsindustrie, 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

bereits durch Einsatz eines sogenannten Anschwemmfilters (OE-PS 2 87 630) beschrieben worden. Ein Filter dU'ses 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-Reinigungsprozesses versagt und durchlässig wird, dann verursacht diese Störung keine permanente 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 Flottenzirkulation 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 hier/.u eingesetzten Farbstoffe ist sehr schwierig aufeinander abzustimmen, damit die gewünschte Farbtiefe in einer bestimmten Zeit ohne gleichzeitige Farbstoffablagerun gen 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. Ist 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 ivtaße. wie derselbe für das eigentliche Färben (Sorption an und Diffusion in 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 Anforderungen an das Depotsystem und günstigere Strö-

•5 mungsverhällnisse bei der Flottenzirkulalion.

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 Floitenzirkulation umgeschaltet werden.

3. Die Flotte verweilt länger im Depotsysiem, wodurch sie ausreichend Zeit hat, eine gesättigte Farbstoff lösung zu bilden.

4. Der Kessel mit Hebersystem erlaubt eine automatics sehe Erneuerung der Färbeflotte, wobei die Flottenmenge der gewünschten Füllhohe des Baumfärbeapparates angepaßt werden kann.

5. Durch Ve^rdampfen 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 rlen 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 Entnahme bzw. Rückgabe von Färbeflotte aus bzw. in

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 erfindungsgernäßcn 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 Filterkesscl 7 laufen. In dem Filtcrkessel 7 hat man zuvor den Farbstoff durch einen Einfüllstutzen 8 auf ein Depot-Filter 9 gebracht, welches aus normalem Filterpapier aus Cellulose, Acctylcellulosc oder ähnlich modifizierter Cellulose besteht. An seiner Stelle kann auch ein Filter aus handelsüblichem Glasfaserpapier, eine entsprechende Filzscheibe aus nativcr oder Regeneratcellulose oder aus Wolle oder Tierhaaren verwendet werden. Das Depot-Filter 9 liegt auf einem normalen, durch Winkelcisen verstärkten Mclallsicb 10 aus Edelstahl. Kupfer oder anderem korrosionsbeständigem Material mit 100 bis 10 000 Maschen pro Quadratzentimeier und J5 wird durch den Mctallring 11 an seinem Platz gehalten. Das erwärmte Lösungsmittel fließt aus der Leitung 6 auf den Farbstoff, wobei es ein Vcrtcilcrblech 12 passiert, das für eine gleichmäßige Verteilung des Lösungsmittels auf das ganze Filter sorgt. Zur Reinigung des Filtcrkcsscls 7 sowie des Depot-Filters 9, die jeweils beim Wechsel des eingesetzten 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 Vcrtcilcrblech 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 hcbcrähnlichcn 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, kann durch öffnen eines der Ventile 17 bis 20 reguliert werden. Bei der Entleerung fließt die Flotte, welche mit Hilfe des Wärmetauschers 15 auf Siedetemperatur oder darunter gebracht b/w. gehalten wird, durch Leitungen 22 und 23. die durch einen Drciwcgchahn 24 verbunden sind, an einem .Schauglas 21 vorbei in eine Pumpe 25. Bei eingeschalteter Pumpe 25 wird die Flotte sodann in den SS Baumfarbcapparat 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, to Durch geeignete Wahl eines der Ventile 17 bis 20 kann man die Menge der Färbeflotte gerade so bemessen, daß der Baumfarbcapparat t 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 werdep 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 Fillerkessel 7 zurückgedrückt wird ( = großer Kreislauf). Sobald der Baumfarbcapparat 1 mittels der Pumpe 25 wieder mit frischer Flotte gefüllt ist, werden die Dreiwegehähnc 24 und 30 derart gestelll, 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 Filtcrkessel 7, sondern durch entsprechende Stellung des Dreiwcgchahns 31 in den Kessel 14 gepumpt. Hier wird die Flotte zum Sieden gebracht, wobei ein Teil derselben als Dampf über den 1 lahn 37 durch das Kühlsystem Leitung 32 und Kühler 3J 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 Drciwcgchähne 30 und 31, sodann durch den Kessel 14, Ventil 41, Leitung 34, Drciwcgchahn 24 sowie Leitung 23 zur Pumpe 25.

Ist die Floiienmengc durch fortlaufende Verdampfung so gering geworden, daß eine Zirkulation auf dem beschriebenen Wege in Frage gestellt und die Gefaht des Auftretens von Luftblasen in der Färbeflotte gegeben ist, dann kann man entweder auf Zirkulatior über die Leitungen 26, 34, 27 durch entsprechendt Stellung der Dreiwegehähne 30 und 24 und Schließer des Ventils 41 umstellen, oder man drückt Preßluf durch das Ventil 29 in den Baumfarbeapparat 1, bis dci Flottenspicgcl so erniedrigt wird, daß die rotierend! Ware nur noch zu '/i bis 'Λ in die Floitc eintaucht Dadurch wird weitere Flotte in den Kessel 14 gedrückt die dort abdcstillicrt werden kann.

Gegen linde des Förbeproacsscs kann man die Flotti noch beliebig lange im kleinen Kreislauf zirkulierci lassen, dann wird die Flotte aus dem Baumffirbcappara 1 abgelassen, womit die Färbung beendet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Färben von synthetischen Pasern mit wasserunlöslichen Farbstoffen aus

• organischen Lösemitteln nach der Ausziehmethode, indem man auf die Fasern bei erhöhter Temperatur eine zirkulierende Färbeflotte einwirken IaQt, die durch Extrahieren des festen Farbstoffes bzw. einer festen Farbstoff kombination aus einem Farbstoffdepot mittels eines heißen organischen Lösungsmittels oder Lösungsmittelgeinisches bzw. der erhitzten, im Kreislauf befindlichen sowie an Farbstoff verarmten Färbefloite 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.

1 Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Flottenverhälinis von etwa I : 20 auf 1 : 5 bis 1 : 3 verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flottenverhältnis durch Eindrücken von Preßlufi 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 Elaumfärbeapparat, 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 Floltenzirkulation ausschaltbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Färbeflotte aus dem Kessel (14) durch einen mit in verschiedenen Höhen angebrachten Ventilen (17) bis (20) versehenen Überlauf (16) automatisch entleerbar ist.