DE2624176C2 - Verfahren zum Strangfärben nach dem Ausziehprinzip - Google Patents

Description

io

Die Erfindung bett ifft ein Verfahren zum Strangfärben nach dem Ausziehpr.nzip in Färbeaggregaten mit bewegter textiler Ware, insbes:. idere Jet-Färbeanlagen, und Zugabe eines flüssigen Farbstoffkonzentrats zu der auf Färbetemperatur aufgeheizten, noch keinen Farbstoffenthaltenden Flotte.

Beim Ausziehverfahren zieht der Farbstoff aus der Flotte auf die Faser des Textilguts auf. Dadurch tritt im Laufe der Zeit in der Flotte eine Verarmung an Farbstoff ein, der zunehmend von der Faser aufgenommen wird. Der Übergang des Farbstoffs von der Flotte auf die Faser soll möglichst vollständig sein, um eine hohe Farbausbeute zu erzielen. ⁴^

Beim herkömmlichen Ausziehverfahren werden der Flotte Hilfsmittel und Farbstoffe unter solchen Bedingungen zugegeben, daß die Farbstoffe zunächst nicht auf das Textilgut aufziehen können. Anschließend werden die Bedingungen allmählich so geändert, daß die ~'° Farbstoffe langsam aufziehen. Das übliche Mittel, um das Aufziehen der Farbstoffe zu kontrollieren, ist die Temperatur. Die Farbstoffe werden bei einer Temperatur zugegeben, die so niedrig ist, daß noch kein Farbstoff in die Faser eindringt. Sodann wird die Temperatur ■" langsam, nach einem auf Farbstoffe und Färbegut abgestimmten Programm erhöht, so daß der Farbstoff hinreichend langsam aufzieht, um eine gleichmäßige und egale Färbung zu ermöglichen. Ein bestimmter Farbton wird in den seltensten Fällen mit einem einzigen ^b0 Farbstoff erreicht. Normalerweise werden drei und mehr Farbstoffe verwendet. Dann kommt es vor, daß ein Farbstoff »vorzieht«, d. h. daß seine Aufziehphase wesentlich früher beginnt. Das kann eine schlechte Reproduzierbarkeit einer Färbung zur Folge haben. Der ^b3 Färbeprozeß nach dem Abziehverfahren wird unter Atmosphärendruck oder, insbesondere für Polyesterfasern unter Überdruck, als Hochtemperaturfärbung (HT-Verfahren) durchgeführt. Es ist das entscheidende Kennzeichen der Stück- bzw. Strangfärberei nach dem Ausziehverfahren, daß die Farbstoffkonzentration zu Beginn der Färbung hoch ist und mit fortschreitender Farbstoffadsorption durch das Färbegut abnimmt.

Die Egalität, d. h. die Gleichn-.äßigkeit einer Färbung nach Farbton und Farbtiefe, ist beim Slrangfärben nach dem Ausziehprinzip zufriedenstellend gelöst, wenn mit langer Flotte gearbeitet und die Aufziehe eschwindigkeit durch sorgfältige und langsame Temperatursteigerung niedrig gehalten wird- Unter der »langen« Flotte versteht der Fachmann ein Flottenverhältnis, d. h. das Verhältnis von Warengewicht zu Flotte von 1 :15 bis 1 :20. Mit solchen Flottenverhältnissen wird nach dem HT-Verfahren vor allem auf der Haspelkufe gearbeitet (HT-Haspelkufe). Um Energie, Farbstoffe und Hilfsmittel einzusparen, wurde versucht, mit kurzen Rotten, d. h. mit weniger Flotte bei mehr Ware zu arbeiten. Bei modernen Düsenfärbemaschinen liegt das Flottenverhältnis um 1 :10 und es wird versucht, die Flottenmenge noch weiter zu vermindern.

Zugleich ist man bestrebt, beim Ausziehverfahren mit kürzeren Aufheiz- und Färbezeiten auszukommen. Bei Schnellfärbeverfahren mit hohen Aufziehgeschwindigkeiten zieht der Farbstoff jedoch oft unegal auf. Es kommt zu Lauffalten und Farbunegalitäten, und deshalb muß der unegal aufgezogene farbstoff in einer nachgeschalteten Ausgleichphase wieder egalisiert werden. Die modernen Schnellfärbemaschinen haben hohe Flottenumwälzraten, damit das Färbegut möglichst häufig mit der kurzen Flotte in Berührung kommt. Weil es aber in Kurzflottenmaschinen meist nur kurzfristig von der Flotte umspült ist, sonst aber z. B. auf einem Siebboden abtropft, führt das höhere Farbstoff angebot in Falten zu Unegalitäten. Von modischen Effekten abgesehen, sind unegale Färbungen unbrauchbar und müssen in einer nachgeschalteten Ausgleichsphase mühsam wieder egalisiert werden, wodurch der Zeitgewinn beim Aufziehen mehr als eingebüßt wird. Die hohen Farbstoffkonzentrationen der kurzen Flotte, die besonders bei Dispersionsfarbstoffen der Gefahr der Koagulation mit sich bringen (Dispersionsinstabilität), und die geschilderten Egalitätsprobleme setzten den Schnellfärbemethoden Grenzen und behinderten die generelle Einsatzfähigkeit der modernen Kurzflottenfärbemaschinen.

Aufgabe der Erfindung war es nun, die oben beschriebenen Nachteile der konventionellen Verfahren zu vermeiden und in relativ einfacher Art und Weise zu egalen Färbungen mit Hilfe des Strangfärbeverfahren nach dem Ausziehprinzip in Färbeaggregaten mit bewegter textiler Ware zu gelangen.

Es wurde nun gefunden, daß egale Färbungen mit Hilfe des Verfahrens zum Strangfärben nach dem Ausziehprinzip in Färbeaggrejaten mit bewegter Ware, insbesondere Jet-Färbeanlagen und Zugabe eines flüssigen Farbstoffkonzentrats zu der auf Färbetemperatur aufgeheizten, noch keinen Farbstoff enthaltenden Flotte erhalten werden, indem man das Farbstoffkonzentrat gleichmäßig über die Aufziehphase verteilt kontinuierlich einspeist, wobei die Farbstoffkonzentration in der Flotte nicht mehr als das Doppelte der jeweiligen Gleichgewichtskonzentration beträgt.

In der DE-AS 22 35 110 wird ein Hochtemperatur (HT)-Färbeverfahren unter Einsatz geschlossener Färbeaggregate beschrieben, wobei die Zugabe eines flüssigen Farbstoffkonzentrats zu der auf Färbetemperatur aufgeheizten Flotte auf einmal und in kurzer Zeit ^,

erfolgt (siehe dazu Spalte 2, Zeile 20 der DE-AS 22 35 110).

Demgegenüber kommt es erfindungsgempß darauf an, daß man das Farbstoffkonzentrat gleichmäßig über die Aufziehphase verteilt, kontinuierlich einspeist und wobei die Farbstoffkonzentration in der Flotte nicht mehr als das Doppelte der jeweiligen Gleichgewichtskonzentration beträgt.

Das in bezug auf den vorliegenden Erfindungsgegenstand vorliegende ältere Recht entsprechend DE-PS 25 34 562 betrifft ein Verfahren zum isothermischen Hochtemperaturfärben von textlien Wickelkörpern aus hydrophoben synthetischen Fasern in einem geschlossenen Färbesystem mit wasserunlöslichen Dispersionsfarbstoffen unter Einsatz einer durch das Textilgut zirkulierenden Flotte nach der Ausziehmethode. Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist hingegen ein Strangfärbeverfahren, das zwar gleichfalls nach dem Ausziehprinzip, jedoch mit bewegter Ware, insbesondere in Jetfärbeanlagen arbeitet.

Da vorder erfindungsgemäßen Zugabe des Farbstoffkonzentrats zur Flotte das Aufheizen der flotte in Gegenwart des Textilguts und in Abwesenheit des Farbstoffs erfolgt, kommt man mit sehr kurzen Aufheizzeiten aus. Wenn bei der Färbetemperatur der Farbstoff so zudosiert wird, daß das Farbstoffangebot sehr gering bleibt, dann halten sich Farbstoffaufnahme und Farbstoffzugabe gewissermaßen die Waage, so daß ein örtlich auftretendes Überangebot an Farbsioff, das bei der bekannten Verfahrensführung zu Strangfalten und Farbstreifen bzw. Farbabläufen führt, gar nicht vorkommen kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die Farbstoffkonzentration in der Flotte während der Aufziehphase nicht mehr als das Doppelte der jeweiligen Gleichgewichtskonzentration, das entspricht weniger als ¹Ao der üblichen Anfangskonzentration des Farbstoffs beim Ausziehverfahren. In der Regel kommt man mit Vi₀₀ bis '/looo der üblichen Anfangskonzentration des Farbstoffs in der Flotte aus. Nach dem herkömmlichen Färbeverfahren beträgt die Farbstoffkonzentration zu Beginn der Färbung bei einer einprozentigen Färbung (lkg Farbstoff auf 100 kg Färbegut) und einem Flottenverhältnis von 1 :10 (1 kg Textilgut auf 101 Flotte) 0,1% oder 1 g/Liter. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die Farbstoffkonzentration für dieselbe Färbung nur etwa 0,001% bis 0,05%. Die direkte Folge dieser niedrigen Konzentration ist eine sehr hohe Egalität.

Zur Definition der Gleichgewichtskonzentration sei bemerkt:

Wenn im Endzustand des üblichen Ausziehverfahrens kein Farbstoff aus der Flotte mehr auf die Faser aufzieht, hat die Flotte trotzdem noch einen Gehalt an Farbstoff. Die Endkonzentration der verbrauchten Flotte läßt sich durch einen einfachen Vorversuch für das jeweiliege Textilgut und die gewünschte Farbstoffkombination leicht feststellen. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Konzentration des Farbstoffs auf der Faser und in der Flotte ein. Entsprechendes gilt auch für den genannten Färbevorgang, d. h. es besteht ein Lösungsgleichgewicht zwischen Farbstoff in der Faser und Farbstoff in der Flotte. Solange nur sehr wenig Farbstoff aufgezogen ist und die Faser noch begierig Farbstoff aufnimmt, ist die jeweilige Gleichgewichtskonzentration. bei der ohne neue Farbstoffzugabe keine Farbvertiefun^ mehr eintritt, wesentlich geringer als die dem gewünschten Farbton der Faser

entsprechende Endkonzentration der Flotte. Diese Farbstoffkcnzentration (g/l) wird als Gieichgewichtskonzentration bezeichnet. Bei dem erfindungsgemäßen Ausziehverfahren wird Farbstoffkonzentration in der Flotte unter Färbebedingungen von Anfang an nur wenig über der jeweiligen Gleichgewichtskonzentration gehalten. Die Farbstoffkonzentration in der Flotte gemäß der Erfindung beträgt dabei nicht mehr als das Doppelte der jeweiligen Gleichgewichtskonzentration.

Während bei den üblichen Ausziehverfahren bei einem enormen Oberangebot an Farbstoff in der Flotte zu Beginn der Färbung wenigstens innerhalb der kritischen Temperaturzone, in der der Farbstoff aufzieht, langsam aufgeheizt werden mußte, das Aufziehen des Farbstoffs also durch die Temperatursteigerung geregelt wurde und die Farbstoffkonzentration mit fortschreitender Adsorption durch das Färbegut abnahm, wird erfindungsgemäß der Flotte erst dann, wenn sie -Jie Färbetemperatur erreicht hat, durch sorgfältige Zudosierung nur so -.venig Farbstoff beigegeben, wie direkt aufziehen kann. Während der Färbung bleibt die Farbstoffkonzentration etwa konstant in der Größenordnung der erwähnten Endkopzentration und in der Regel sogar darunter, um sie erst am Ende der Färbung zu erreichen. Die zwar äußerst niedrige Farbstoffkonzentration in der Flotte steigt also beim erfindungsgemäßen Verfahren geringfügig bis zur Endkonzentration an (siehe Zeichnung).

Die kontrollierte Zufuhr des Farbstoifs während der Aufziehphase erfolgt aus Gründen der leichten Handhabung zweckmäßig als Lösung oder Dispersion mit dem Fachmann hierfür zur Verfugung stehenden Mitteln, z. B. durch Einpumpen oder Einsaugen und Mengenregelung mit Hilfe einer Lochblende oder eines Ventils oder durch Einspeisen mit Hilfe einer Dosierpumpe. Am zweckmäßigsten wird ein flüssiges Farbstoffkonzentrat kontinuierlich in den Flottenumlauf eingespeist. Wenn das vor der Umwälzpumpe geschieht, dann sorgt die Pumpe für eine gleichmäßige Verteilung des Farbstoffs in der Flotte. Da erfindungsgemäß die insgesamt benöiigte Farbstoffmenge nicht auf einmal, sondern gleichmäßig über die Aufziehphase verteilt, zugeführt wird, werden pro Flottenumlauf etwa 0.5% bis 5% der insgesamt benötigten Farbstoffmenge zugesetzt- Weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu keinem Zeitpunkt des Färbevorgangs ein Farbstoffüberangebot vorliegt und der Farbstoff in dem Maße auf die Faser aufzieht, wie er angeboten wird, so daß die Flotte nach jedem Umlauf verbraucht ist. d. h. die jeweilige Gleichgewichtskonzentration erreicht hat, können auch Farbstoffe mit hoher Affinität zum Färbegut verwendet werden. Ihre hohe Aufziehgeschwindigkeit ist sogar von besondrem Vorteil, weil die Färbezeit dann noch weiter verkürzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren entfallet seine entscheidenden Vorteile in Kurzflottenmaschinen. weil es durch die niedrigen Farbstoffkonzentrationen während der Färbung nicht mehr zu Koagulationserscheinungen kommt und Unterschiede im Flottenangebot, z, B, in den Falten, nicht mehr zu Unegalitäten führen. Es wird also möglich, mit extrem kurzen Flotte;! und Flottenverhältnissen von I : 3 bis I : 6 zu arbeiten.

Die Färbetemperaturen halten sich im üblichen Bereich von Raumtemperatur bis ca. 140° C. insbesondere 80— I4O°C, und riciiten sich im einzelnen nach den Aufziehbereichen der verwendeten Farbstoffe und nach den Eigenschaften und der Verträglichkeil der Fasern des Textilgutes. Die sich daraus ergebende optimale

Kärbetemperatur wird zweckmäßig während der Aufziehphase beibehalten, wie das die Zeichnung für ein Beispiel erkennen läßt. Da das Aufziehen der Farbstoffe nicht mit der Aufheizgeschwindigkeit gesteuert wird und die Flotte beim Aufheizen noch keinen Farbstoff enthält, kann beliebig schnell und beispielsweise durch Zugabe von Hochdruckdampf in wenigen Minuten aufgeheizt werden. Die Temperatursteuerung wird also wesentlich vereinfacht. Um die Vorteile dieser Schnellfärbemethode nach dem Aufziehverfahren möglichst zu nutzen, wird man. sofern das möglich ist. unter HT-Bedingungen arbeiten. Das gilt beispielsweise für das Färben von Polyesterfasern, gegebenenfalls im Gemisch mit Zellwolle, Baumwolle oder Wolle. Zum Färben von Gemischen von Polyesterfasern mit Wolle kann auch vorteilhaft mit Carrier gearbeitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein für Gewebe aus synthetischen Fasern, z. B. auch Polyamidfasern, Polyacrylnitrilfasern, und Acetatfasern. Mischgeweben mit natürlichen Fasern sowie Gewebe aus Naturfasern mit Erfolg anwendbar.

Da die Farbstoffzugabe wegen der sehr hohen Aufziehgeschwindigkeit unter optimalen Färbebedingungen in 10 bis 30 min durchgeführt werden kann, bringt das neue Verfahren zusammen mit der kurzen Aufheizzeit eine wesentliche Verkürzung der Färbezeit bzw. eine sehr wirtschaftliche Nutzung der Maschinen. Wegen der völligen Egalität der Färbung können die Vorteile der Kurzflottenmaschinen und des Schnellfärbens voll genutzt werden, und die nachgeschaltete Egalisierung entfällt.

Anhand des Beispiels sei das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert:

Auf einer Strangfärbemaschine wird eine l%ige Färbung (10 g Farbstoff/kg Ware) einer dichten, schweren Polyester-Zellwoll-Ware (505 g/m) einmal nach dem klassichen. d. h. bekannten Verfahren und zum anderen nach dem neuen erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt. Der Farbstoff zieht gut auf, so daß eini Farbausbeute von etwa 98% erreicht wird. Dii Endkonzentration in der Flotte betrug 0.04 g/l. Da Flotlenverhältnis war 1 : 6 (I kg Ware in 6 I Flotte). Dii Flotte wurde ca. 5—6mal pro min umgewälzt. In de Zeichnung sind die Temperaturen und die Farbstoffkon zentrationen während der beiden Färbeprozesse übe der Zeit aufgetragen. Die gestrichelten Linien gelten fü das klassiche Verfahren, die ausgezogenen Linien fü das erfindungsgemäße Verfahren, !n beiden Faller wurde warmes Wasser von 50³C vorgelegt. Bei den bekannten Verfahren werden bei dieser Temperatur di Hilfsmittel zugegeben (H). Nach einem Aufheizen au 70°C wird die gesamte Farbstoffmenge zugegeben (F, Dann wird langsam bis zur Färbetemperatur von 130⁰C aufgeheizt, und hier verweilt das Textilgut noch 40 min worauf abgekühlt wird. Die Farbstoffkonzentratior beträgt im Zeitpunkt F 1.8 g/l und fällt dann wahrem des Aufheizens und dem Verweilen bei der Färbetempe ratur bis zur Endkonzentration von 0.04 g/l ab. Di( gefärbte Ware war in dieser Form unbrauchbar unc bedurfte noch einer 2stündigen Egalisierungsbehand lung auf der Haspel mit 8 ml Carrier/I, um eine verkaufsfähige Ware zu ergeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde ir etwa 12 Minuten von 50⁰C auf die Färbetemperatur vor 130° C aufgeheizt, und währenddessen wurden die Hilfsmittel (H) zugegeben. Kurz nach Erreichen de Färbetemperatur wurde mit der Farbstoffzugabe (BF begonnen und diese nach 25 Minuten beendet (EF₁ Nach einer Verweilzeit von 10 Minuten wurde abge kühlt. Die Konzentrationskurve läßt erkennen, daß dit Farbstoffkonzentration zunächst unter der Endkonzen tration des bekannten Färbeverfahrens bleibt. Die Egalität der Färbung war ausgezeichnet, ein Ausgleichs verfahren daher überflüssig. Die Ware war direk verkaufsfähig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Strangfärben nach dem Aueziehprinzip in Färbeaggregaten mit bewegter textiler Ware, insbesondere Jet-Färbeanlagen, und Zugabe eines flüssigen Farbstoffkonzentrats zu der auf Färbetemperatur aufgeheizten, noch keinen Farbstoff enthaltenden Flotte, dadurch gekennzeichnet, daß man das Farbstoffkonzentrat gleichmäßig über die Aufziehphase verteilt kontinuierlich einspeist, wobei die Farbstoffkonzentration in der Flotte nicht mehr als das Doppelte der jeweiligen Gleichgewichtskonzentration beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbkonzentrat vor der Umwälz- ·⁵ pumpe eingespeist wird

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Farbstoffe mit hoher Affinität zum Färbegut verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche t bis 3, -° dadurch gekennzeichnet, daß zum Färben von Polyesterfasern, gegebenenfalls im Gemisch mit Zellwolle, Baumwolle, oder Wolle, unter HT-Bedingungen gearbeitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- -"> zeichnet, daß zum Färben von Gemischen von Polyesterfasern und Woiie mit Carrier gearbeitet wird.