DE2357447B2

DE2357447B2 - Verfahren zum faerben von synthetische fasern enthaltenden textilen wickelkoerpern

Info

Publication number: DE2357447B2
Application number: DE19732357447
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich von der Dipl.-Chem. Dr. 6000 Frankfurt; Reuther Albert 6230 Schwalbach; Wassmuth Hans-Joachim 6234 Hattersheim Eltz
Original assignee: Verfahren zum Färben von synthetische Fasern enthaltenden textilen Wickelkörpern Hoechst AG, 6000 Frankfurt
Priority date: 1973-11-17
Filing date: 1973-11-17
Publication date: 1976-11-11
Also published as: SE7402063L; ES422805A1; BR7402004A; CA1037657A; DK82174A; CH594771B; AT347396B; GB1465502A; ATA121074A; DE2357447A1; BE811108A; CH217774A4; FR2251659A1; DD109699A5; JPS5082383A; SE404042B; CS182242B2; JPS5747314B2; AU6564374A; IT1002946B

Description

Ausziehverfahren zum Färben von Synthesefasern unter Hochtemperatur (HT)-Bedingungen sind auf entsprechenden druckdichten Anlagen, wie HT-Jet-Färbeanlagen, -jigger, -Haspelkufen, -Baumfärbeapparaten o. ä. hinlänglich bekannt. Im allgemeinen werden dabei, je nach Anlage, Faserart und Farbstoffklasse, Färbezeiten von 60 bis 180 Minuten benötigt, um das Ausziehen der Farbstoffe so zu steuern, daß egale Färbungen erzielt werden. Unter den thermischen Bedingungen dieser Verfahren ist die Affinität der Farbstoffe stark erhöht, so daß man für das Ausegalisieren diese langen Färbezeiten in Anspruch nehmen muß.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Färben von synthetische Fasern enthaltenden textlien Wickelkörpern nach der Ausziehmethode bei Temperaturen über 100⁰C, bei welchem die Wickelkörper in einem Färbebehälter vor dem Färben erhitzt und entlüftet und unmittelbar im Anschluß daran mit der in einem Ansatzbehälter separat auf etwa Färbetemperatur erhitzten und mit einem relativen Überdruck bis 9,8 bar gesetzten gesamten Färbeflotte in Kontakt gebracht werden, wobei die Färbeflotte aus dem Ansatzbehälter in den Färbebehälter überführt wird, worauf die Färbebehandlung durch Zirkulation der Färbeflotte zu Ende geführt wird. Ein derartiges Verfahren ist in der DT-OS 17 85 278 und der DT-OS 22 03 401 beschrieben. Entsprechend diesem Stand der Technik ist die Entlüftung des Behandlungsbehälters

ίο und des textlien Materials durch Vakuum charakteristisch. Dies geschieht in der Absicht, die heiße Behandlungsflotte möglichst widerstandslos und schnell aus dem Ansatzbehälter in den Behandlungsbehälter überführen zu können. Da man in technischen Anlagen der Praxis-Größenordnung mit Hilfe von Vakuumpumpen nur ein partielles Vakuum erzeugen kann, verbleibt immer noch ein Restdruck, der einen gewissen Widerstand leistet. Das Vakuum führt außerdem zwangläufig zu einer starken Abkühlung des gesamten

Systems durch die Expansion der Luft bzw. Verdunstung von Feuchtigkeit, sei es aus dem Material oder aus anhaftender Flotte. Dies ist auch dann der Fall, wenn das System (Apparat + textiles Material) vordem Evakuieren (z. B. durch Dampf) vorgewärmt wurde. Es entsteht

ein erhebliches Temperaturgefälle zwischen Ware und Färbeflotte, was bei dem raschen Kontakt zu starken Unegalitäten Anlaß gibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben bezeichnete Hochdruckausziehverfahren so zu verbessern. daß sich besonders egale Färbungen auf synthetischen Fasermaterialien mit ionischen Farbstoffen auch bei sonst schwierig zu färbenden Kombinationen mehrerer Farbstoffe sowie bei gleichzeitiger wesentlicher Färbezeitverkürzung erzielen lassen.

Was das Färben von textlien Wickelkörpern aus Synthesefasern mit wasserunlöslichen Dispersionsfarbstoffen anbetrifft, so wurde aus diesem Anlaß in der DT-OS 23 31 669 bereits eine Arbeitsweise vorgeschlagen, gemäß der die Wickelkörper unmittelbar vor der

Überführung der Färbeflotte einer die Färbetemperatur aufweisenden Heißdampfatmosphäre ausgesetzt werden, und bei der die Färbeflotte gegen den Druck der luftfreien Heißdampfatmosphäre gleichzeitig von innen und außen in die Wickelkörper eingeleitet wird.

Es bestand jedoch das Bedürfnis, dieses Hochdruckausziehverfahren auch auf das Fräben von Synthesefasern mit ionischen Farbstoffen zu übertragen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Rahmen des Verfahrens der nicht vorveröffentlichten DT-OS 23 31 669 mit wasserlöslichen kationischen oder anionischen Farbstoffen anfärbbare synthetische Fasern verwendet werden, der relative Überdruck größer als 3 bar ist, und die Färbetemperaturen zwischen 100° bis 120° C liegen.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß in einem HT-Behälter eine Färbeflotte mit den gewählten Druck- und Temperaturbedingungen angesetzt und von dort mittels Druck (Druckdampf, Preßluft, Pumpdruck) in einen anderen, dampfgefüllten sowie mit den Wickelkörpern aus den genannten Synthesefasern, z. B. aufgespulten Fäden oder Stückwarenwickels auf Färbebäumen, beschickten Autoklav übergeleitet wird. Dies geschieht derartig, daß man über entsprechend groß dimensionierte Rohrleitungen, Pumpen und ein Verteilerventil die Flotte gleichzeitig sowohl von innen als auch von außen in die Wickelkörper einpreßt. Auf diese Weise gelingt es, selbst bei stark gekräuselten Polyacrylnitrilfasern bzw. bei texturierten Polyamidfa-

sern ohne Deformation von Wickel und Fäden die Flotte in extrem kurzer Zeit gleichmäßig im Färbegut zu verteilen. Es werden dafür im allgemeinen Zeiten von weniger als 60 Sekunden, meistens sogar weniger als 30 Sekunden in Anspruch genommen. Dieses schnelle »Einschießen« »Einschließen« der Färbeflotte erreicht man durch einen hohen Preßdmck auf der Seite des Ansatzbehälters (Druckdifferenz 3-10 bar). Der Färbebehälter wird durch Druckdampf vorher entlüftet und gleichzeitig die Ware vorgewärmt. Das textile Material kann trocken oder vorgewaschen sein, was sich im Färbebehälter selbst durchführen läßt.

Der Färbebehälter ist druckdicht, gut isoliert und mit einem Wärmeaustauscher von hoher Kapazität versehen, um die Färbetemperatur konstant halten zu können.

Die Flotte selbst wird im Ansatzbehälter auf Temperaturen zwischen 100° und 120⁰C (beim Färben von Polyacrylnitril- und Polyurethanfasern nicht höher als 110'C) erhitzt, und sodann in den danipfgefüllten Färbebehälter eingepreßt. Im Rahmen dieses Vorganges kann der Färbebehälter, sofern der entsprechende Differenzdruck herrscht, auch bei geschlossenem Ventil vollständig gefüllt werden, da mit steigendem Druck der vorher vorhandene Dampf kondensiert. *5

Eine Abwandlung dieses Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der mit Druckdampf gefüllte Färbebehälter an eine absperrbare Kondensationsanlage angeschlossen wird. Dadurch bildet sich ebenfalls eine relative Druckdifferenz aus, wodurch es wiederum möglich ist, bei geschlossenem Entlüftungsventil den Färbebehälter ganz mit der Farbiitoffzubereitung zu füllen.

Nachdem sich die gesamte Färbeflotte im Färbebehälter befindet, also nach abgeschlossenem Einschießen, wird mit Hilfe einer Zirkulationspumpe das Färbebad abwechselnd von innen nach außen und von außen nach innen durch den Materialwickel gepumpt. Die gewählte Färbetemperatur wird dabei aufrechterhalten. Nunmehr erfolgt in kurzer Zeit das endgültige Fixieren des Farbstoffes. Von Vorteil ist es, bei den unter diesen Temperaturbedingungen hohen Ziehgeschwindigkeiten mit genügend hohen Förderleistungen der Pumpe zu arbeiten. Bei 40-60 1/kg.min ergeben sich gute Färbeergebnisse. Bei schwieriger egai zu färbenden Farbstoffen oder Farbstoffkombinationen muß mit einer Förderleistung von mehr als 601/kg.min gearbeitet werden.

Durch das Kennzeichen der Zuführung der gesamten Färbeflotte in das Färbegefäß mit großer Geschwindigkeit auf und in das mehr oder weniger trockene Material in Form von Wickelkörpern unterscheidet sich das Verfahren von den bisher durchgeführten HT-Färbeprozessen, die einschließlich ihrer Verfahrensvarianten in der Literatur ausgiebig diskutiert worden sind. Es wird also erfindungsgemäß nicht etwa nur ein Teil der Färbeflotte oder eine konzentrierte Farbstofflösung in den Färbebehälter eingebracht, sondern die gesamte Färbeflotte nahezu schlagartig eingepreßt. Daß unter diesen Bedingungen egale Färbungen zu erzielen sind, ist nicht voraussehbar gewesen, da alle kationischen Farbstoffe und auch die Säurefarbstoffe bei diesen Temperaturen ein außerordentlich hohes Ziehvermögen besitzen.

Es konnte außerdem nicht erwartet werden, daß die Farbstofflösungen bei so hohen Temperaturen und Druckdifferenzen wegen der thermischen Eigenschaften der Fasern noch für das Eindringen in Wickelkörper geeignet sind

Als wesentlicher Vorteil wirkt sich bei dem beanspruchten Verfahren die Tatsache aus, daß bei den angewandten hohen Temperatüren das Ziehvermögen der Farbstoffe voll ausgenützt werden kann.

Die gute Egalität der Färbungen wird dadurch erreicht, daß es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt, das Einschießen der Flotte extrem schnell zu vollziehen und dadurch die Ware sofort und an jeder Stelle in Kontakt damit zu bringen und dann unmittelbar mit hoher Flottenumwälzung weiterzufärben.

Das beschriebene Verfahren wird normalerweise in wäßrigem Medium vorgenommen; es kann jedoch auch ohne weiteres für das Färben aus organischen Lösemitteln Anwendung finden. Im letzteren Fall sind dann für die Verfahrensbedingungen selbstverständlich der für das betreffende Lösungsmittel typische Siedepunkt sowie dessen Dampfdruck zu berücksichtigen.

Für die Durchführung des beanspruchten Verfahrens sind sämtliche Faserarten synthetischer Herkunft in jeder Verarbeitungsform geeignet, die nach der HT-Färbemethode mit ionischen Farbstoffen gefärbt werden können.

Hierunter sind auf der einen Seite Polyamid-, Polyurethan-, basisch-modifizierte Polyester- oder Polyolefinfasern zu verstehen, die mit anionischen Farbsstoffen wie Säure-, Chrom-, Metallkomplex- und Reaktivfarbstoffen anfärbbar sind.

Auf der anderen Seite handelt es sich hierbei auch um Polyacrylnitril- bzw. sauer-modizizierte Polyester- oder andere Polymerfasern, die mit kationischen (basischen) Farbstoffen anfärbbar sind. Vorzugsweise wird das neue Verfahren jedoch für texturierte Fasern aus Polyamid. Polyacryl und modifiziertem Polyester angewendet, da solche Fasern infolge ihrer thermischen Vorbehandlung beim Texturieren wie auch wegen der hohen Farbstoffaffinität besonders zu unegalem Färben neigen.

Beim Färben von Polyacrylnitrilfasern und Polyamidfasern sind außer Egalisiermitteln und den Chemikalien zur pH-Einstellung keine weiteren Zusätze erforderlich. Die pH-Konstanz des Färbebades zwischen pH 4.5 und 5,5 ermöglicht die Reproduzierbarkeit der Färbungen und wird durch bekannte, geeignete Puffersysteme erreicht. Es kann sowohl trockenes als auch nasses Material behandelt werden.

Der ausschalggebende Unterschied des Prinzips der vorliegenden Erfindung gegenüber dem durch die DT-OS 17 85 278 bzw. DT-OS 22 03 401 gegebenen Stand der Technik besteht nun darin, daß der Behandlungsbehälter nicht evakuiert, sondern mit Hochdruck-Sattdampf (etwa von der gleichen Temperatur wie der nachfolgend vorzunehmende Färbeprozeß) gefüllt wird, bis die Temperatur ausgeglichen ist. Der Behandlungsbehälter enthält also stets eine Dampfatmosphäre. Bei der raschen Überleitung der ebenfalls unter Hochdruck steher.den Färbeflotte aus dem Ansatz- in den Behandlungsbehälter wird dort der Dampf durch den angelegten Differenzdruck restlos kondensiert, wobei sogar noch die Kondensationswärme frei wird. Eine Temperaturerniedrigung findet also nicht statt, die wie oben beschrieben stören könnte.

Außer dem Vordämpfen des Materials zum Aufheizen des Wickelkörpers auf Färbetemperatur hat sich beim erfindungsgemäßen Verfahren aber auch das gleichzeitige Einschießen der vorerhitzten Flotte von Innen und von Außen in das Farbgut als wesentlich erwiesen, einmal für die Gleichmäßigkeit der Färbung, zum anderen für die Schonung des Materialblocks. Nur

auf diese Weise ist ein isothermisches Schnellfärben auf Wickelkörper aus Synthesefasern mit egalem Farbausfall erst möglich.

Im Gegensatz dazu ist bei dem bekannten Prozeß die Strömungsrichtung der einschließenden Flotte im Warenblock lediglich von innen nach Außen durch das angelegte Vakuum vorgegeben und erfolgt einseitig entsprechend den Gegebenhehen in der Dichte der Wicklung unterschiedlich unter gleichzeitiger ebenfalls unterschiedlicher Abkühlung und ebensolcher Verarmung der Flotte an Farbstoff. Das Resultat ist eine nicht mehr zu beseitigende Unegalität der Fräbung, vor allem bei hellen Nuancen.

Sehr helle Farbtöne lassen sich erfahrungsgemäß nach der Vakuummethode überhaupt nicht einwandfrei färben. Ein weiterer nachweisbarer Nachteil der Vakuumtechnik ist die unkontrollierbare Deformation der Wickelkörper und die Beanspruchung vor allem hochempfindlichen, texturierten Farbgutes.

Diese zuvor geschilderten Nachteile werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden. Durch das Vordämpfen des Materials wird die Ware nicht nur entlüftet sondern vor allem auf Färbetemperatur aufgeheizt. Letzteres gilt auch für die Apparatur. Damit werden die beim Einfließen erhitzter Färbeflüssigkeiten nach der Vakuumtechnik auftretenden Temperaturdifferenzen, welche vor allem in den Bereichen über 100° C sich sehr rasch in großen Affinitätsunterschieden auswirken, ausgeschaltet. Die Farbflotte trifft nach der beanspruchten Methode überall gleiche Temperaturbedingungen an und kühlt selbst nicht örtlich ab.

Den Zufälligkeiten im Zuge der Strömung bei der Vakuummethode wird nach der vorliegenden Erfindung bewußt das Eindrücken des Färbebades gleichzeitig von Innen und Außen entgegengesetzt, wozu noch kommt, daß auch die Umwälzpumpe, noch während des Eindrückens der Flotte in das Farbgut, in Gang gesetzt wird. Das Farbgut ist somit nur der Strömungsdruckdifferenz, nicht aber zusätzlich den hohen Druckdifferenzen zwischen Ansatzbenälter und Vakuum ausgesetzt. Der Druck im Färbegefäß ist allein durch die Temperatur der Flotte bestimmt. Die Druckdifferenz ist lediglich durch das Maß des Überdrucks auf dem Ansatzgefäß über den durch die Flottentemperatur gegebenen Dampfdruck gegeben. Da diese Druckdifferenz sowohl von Innen nach Außen als auch umgekehrt auf das Farbgut wirkt, ist eine Deformation des Warenwickels nicht zu befürchten.

Beispiel 1

Wickelkörper aus Polyacrylnitrilfasern werden in einen Färbebehälter, geeignet für Hochtemperaturfärbungen, eingebracht. Dieser Behälter wird daraufhin durch Sattdampf von 1,2 bar entlüftet und so die Ware vorgewärmt.

Gleichzeitig wird in einem druckdichten Ansatzbehälter die gesamte für die Färbung notwendige wäßrige Flottenmenge vorbereitet, welche das 1Ofache des Warengewichts beträgt und einen kationischen Farbstoff, kationisches Egalisierhilfsmittel sowie pH-regulierende Substanzen enthält. Über dem Flottenniveau wird ein Preßluftdruck von 5,5 bar eingestellt.

Der unter Druck stehende Flottenansatz wird jetzt auf 105° C erhitzt. Durch öffnen eines Sperrventils in einer geeigneten Verteilerleitung läßt man die erhitzte Flotte in den Färbebehälter innerhalb von 7-10 Sekunden eintreten. Dabei soll ein Einströmen der Farbstoffzübereitung in den Wickelkörper sowohl von innen als auch von außen erfolgen. Es stellt sich dann nach dem Beginn der Flottenzirkulstion eine Mischtemperatur von 102⁰C ein. Bei wechselseitiger Flottenzirkulation wird nunmehr die Badtemperatur auf 105° C erhöht und die Ware 30 Minuten bei dieser Temperatur gefärbt. Abschließend wird das gefärbte Material auf übliche Weise mit Wasser heiß und kalt gespült sowie getrocknet Man erhält eine gleichmäßige Färbung.

Beispiel 2

Garnwickelkörper aus Polyacrylnitrilfasern und Zellwolle in einem Mischungsverhältnis 60:40 werden gemäß Vorschrift von Beispiel 1 behandelt und gefärbt.

Man erhält eine gleichmäßige Färbung des Polyacrylnitrilanteil der Ware.

Die Färbung des Cellulosefaseranteils kann untei Verwendung geeigneter Farbstoffe, wie z. B. Direkt-, Reaktiv-, Leukoküpenester-Farbstoffen und anderen gegebenenfalls einbaif ig oder zweibadig erfolgen.

Beispiel 3

Garnwickelkörper aus Polyacrylnitrilfasern und Wolle in einem Mischungsverhältnis 55 :45 werden gemäß Vorschrift von Beispiel 1 mit einer wäßrigen Flotte gefärbt, die einen kationischen Farbstoff samt Zusätzen enthält. Man erhält eine gleichmäßige Färbung des Polyacrylnitrilanteils der Ware.

Die Färbung des Wollfaseranteils kann unier Verwendung geeigneter Farbstoffe, wie z. B. Säure-, Metallkomplex- und Reaktiv-Farbstoffen gegebenenfalls einbadig oder zweibadig erfolgen.

Beispiel 4

Wickelkörper aus sauer modifizierten, texturierten Polyesterfäden werden in einen Färbebehälter, geeignei für Hochtemperaturfärbungen, eingebracht. Dieser Behälter wird daraufhin durch Sattdampf von 1,25 bar entlüftet und so die Ware vorgewärmt.

Gleichzeitig wird in einem druckdichten Ansatzbehälter die gesamte für die Färbung notwendige wäßrige Flottenmenge vorbereitet, welche das lOfache des Warengewichts beträgt und einen kationischen Farbstoff samt Zusätzen enthält. Die weitere Behandlung der Ware erfolgt gemäß Beispiel 1; es wird jedoch die Färbeflüssigkeit bei 110°C eingeschossen und die Ware 30 Minuten bei dieser Temperatur gefärbt. Man erhält eine gleichmäßige Färbung.

BeisDiel 5

Wirkware aus Polyacrylnitrilfasern wird auf einem Färbebaum aufgewickelt und in einem Färbebehälter gemäß Beispiel 1 eingebracht und wie dort beschrieben behandelt.

Man erhält eine gleichmäßige Färbung.

Beispiel 6

Wickelkörper aus Kräuselnylon werden in einen FärbebehälU r eingebracht, der für Hochtemperaturfärbungen geeignet ist. Dieser Behälter wird daraufhin durch Sattdampf von 1,5 bar entlüftet und so die Ware vorgewärmt.

Gleichzeitig wird in einem druckdichten Ansatzbehälter die gesamte für die Färbung notwendige wäßrige Flottenmenge im Verhältnis 1 :10 zum Warengewicht vorbereitet, die einen anionischen Farbstoff, anionische Egalisierhilfsmittel sowie pH-regulierende Substanzen enthält. Über dem Flottenniveau im Ansatzbehälter

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^ 8

wird ein Preßluftdruck von 5,5 bar eingestellt. nunmehr die Badtemperatur wieder auf 115⁰C und Der unter Druck stehende Flottenansatz wird dann verfährt dann weiter wie in Beispiel 1 angegeben, auf 115°C erhitzt. Wie in Beispiel 1 wird die Flotte jedoch während einer Färbezeit von nur 15 Minuten, sodann aus dem Ansatzbehälter in den Färbebehälter Es resultiert eine egale Färbung auf den Polyamidgedrückt, wobei sich zu Beginn der Flottenzirkulation 5 Wickeln, eine Mischtemperatur von 11O⁰C einstellt. Man erhöht

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Färben von synthetische Fasern enthaltenden textlien Wickelkörpern nach der Ausziehmethode bei Temperaturen über 100°C bei welchem die Wickelkörper in einem Färbebehälter vor dem Färben durch Behandeln mit einer etwa Färbetemperatur aufweisenden Heißdampfatmosphäre erhitzt und entlüftet und unmittelbar im Anschluß daran mit der in einem Ansatzbehälter separat auf etwa Färbetemperatur erhitzten und mit einem relativen Überdruck bis 9,8 bar gesetzten gesamten Färbeflotte in Kontakt gebracht werden, wobei die Färbeflotte aus dem Ansatzbehälter in den Färbebehälter gegen den Druck der luftfreien Heißdampfatmosphäre bei gleichzeitigem Einleiten von innen und außen in die Wickelkörper überführt wird, worauf die Färbebehandlung durch Zirkulation der Färbeflotte zu Ende geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit wasserlöslichen kationischen oder anionischen Farbstoffen anfärbbare synthetische Fasern verwendet werden, der relative Überdruck größer als 3 bar ist, und die Färbetemperaturen zwischen 100° bis 12O⁰C liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der relative Überdruck zur Überführung der Färbeflotte durch Druckluft erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelkörper einer Sattdampfatmosphäre ausgesetzt werden und der Färbebehälter zur Vergrößerung des relativen Überdruckes an eine absperrbare Kondensationsleitung angeschlossen ist.

4. Verfahren nach Ansnpruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als synthetische Fasern Polyamid-, Polyurethan-, basisch-modifizierte Polyester- oder Polyolefinfasern verwendet werden, die mit anionischen Säure-, Chrom-, Metallkomplex- und Reaktivfarbstoffen anfärbbar sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als synthetische Fasern Polyacrylnitril- bzw. sauer-modifizierte Polyester- oder andere Polymerfasern verwendet werden, die mit kationischen Farbstoffen anfärbbar sind.