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Verfahren zur Vorreinigung und
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zum Färben von textilen Materialien Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Vorreinigung und zum Färben von textilen Materialien aus'Polyester sowie Mischungen
von Polyester mit anderen Stoffen, bei dem Oligomerenabscheidungen auf den Materialien
sowie den zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Einrichtungen verhindert werden.
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Es ist bekannt, daß Oligomere des Polyester, insbesondere di8 oclischenOligomere,
zu Störungen des Betriebsablaufes beim Färben von polyesterhaltigen textilen Materialien
führen ("Forschungsbericht des Landes Nordrhein-Westfalen",
Nr.
2526, 1976). Dabei treten insbesondere die nachfolgend aufgeführten Störungen auf:
Abscheidung von Oligomeren im Färbeapparat (Pumpen, Filter u.a.), Abscheidung von
Oligomeren auf der Ware (Stauben, Veränderung des Warenbildes), erhöhter Faserabrieb
(Zusetzen von Fadenleitorganen), verstärkter Verschleiß von Nadeln in der Wirkerei,
unterschiedliche Fadenspannungen in der Weberei.
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Um die vorstehend aufgeführten Störungen bzw. Nachteile zu vermeiden,
ist bereits eine Vielzahl von Behandlungsmethoden zur Verhinderung der Oligomerenabscheidungen,
insbesondere der Abscheidung der cyclischen Oligomere, auf der Faseroberfläche und
in dem jeweiligen Färbeaggregat während des Färbens und/oder Ablassens der Färbeflotte
vorgeschlagen worden. Diese Methoden, die jedoch in der Fachwelt sehr umstritten
sind, sind nachstehend aufgeführt: 1. Färbebad so heiß wie möglich ablassen (1100C
bis 115°C), um ein Abfiltrieren und Abscheiden der sich bei tiefen Temperaturen
verstärkt bildenden Oligomere-Agglomerate zu verhindern; 2. keine Anwendung nichtionogener
Hilfsmittel, da diese Verbindungen angeblich mit Oligomeren schwerlösliche
Verbindungen
bilden; 3. Anwendung anionenaktiver Tenside als Dispergiermittel; 4. regelmäßiges
Auskochen der Färbeapparate mit Chlorlaugen oder Natriumhydrosulfit und Natronlauge,
um Oligomerenabscheidungen zu entfernen; 5. bei möglichst tiefen Temperaturen und
möglichst kurzen Färbezeiten arbeiten, eventuell in Gegenwart einer geringen Menge
eines Färbereihilfsmittels bzw.
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Carriers (nicht mehr als 1 g/l); 6. das nächste Behandlungsbad sollte
so weit vorgeheizt werden, daß auf dem Textilgut die Temperatur nicht unter 85 0C
sinkt; 7. eine Vorreinigung der Polyestafasern durch Extraktion mit organischen
Lösungsmitteln; und 8. Aufbringen eines Präparationsmittels, beispielsweise einer
öligen Substanz, bei der Nachbehandlung zur Verbesserung der Laufeigenschaften und
zur Eliminierung von ausgetretenen Oligomeren.
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(Siehe "BASF-Ratgeber Färben und Ausrüsten von Polyesterfasern", 1974,
Seiten 157 bis 159; "Zeitschrift für die gesamte Textilindustrie" Band 73, 1971,
Seite 159; Bayer Farben Revue" Nr. 18, 1970, Seite 6; "Chimia" Band 27, 1973, Seiten
457 bis 459; "Textil-Praxis" Band 30, 1975, Seiten 458 bis 460).
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Wie bereits bemerkt, sind die vorstehend aufgeführten Verfahren in
der Fachwelt sehr umstritten und bezüglich ihrer Wirkungen auf die Vermeidung von
Oligomerenabscheidungen in keiner Weise optimal. So zeigen beispielsweise neuere
Untersuchungen, das das Heißablassen der Färbeflotte keinen wesentlichen Einfluß
auf die Abscheidung der cyclischen Oligomere hat ("Melliand Textilberichte" Band
55, 1974, Seiten 141 bis 149 und "Melliand Textilberichte" Band 54, 1973, Seite
863). Aus diesen Untersuchungen geht ebenfalls hervor, daß die Anwendung von Dispergiermitteln
ebenfalls keine deutliche Senkung der auskristallisierten Oligomere herbeiführt
(Melliand Textilberichte" Band 55, 1974, Seiten 141 bis 149).
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Die Vorbehandlung von polyesterhaltigem textilen Material wird üblicherweise
bei 600C bis 900C unter Zusatz von Tensiden in alkalischer Flotte vorgenommen ("BASF-Ratgeber
Färben von Polyesterfasern", 8/1974, Seite 76 und Seiten 166 bis 169; "Chemiefasern"
Band 20, 1970, Seite 398);
"Textilveredlung" Band 5, 1970, Seite
93). Es hat sich dabei gezeigt, daß der Einsatz von Färbereihilfsmitteln in in saurem
Medium unter Färbebedingungen bzw. Carriern /die Oligomerenabscheidungen negativ
geeinflußt. Auch die Vorbehandlung mit organischen Lösungsmitteln bei Temperaturen
von 300C, 750C und 1200C ist untersucht worden ("Melliand Textilberichte" Band 56,
1975, Seite 392). Selbst nach einer 75-minütigen Behandlungszeit mit Perchloräthylen
bei 1200C lassen sich die bei einer anschließenden Färbung störenden Oligomere nur
zu 50 % aus dem Fasermaterial entfernen.
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Die Extraktion des cyclischen Trimeren mit organischen Ldsungsmitteln
wird als technisch nicht durchführbare Maßnahme angesehen ("Textil-Praxis" Band
30, 1975, Seite 458).
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Auch die übrigen der vorstehend genannten Behandlungsmethoden verhindern
nicht die Oligomerenabscheidungen, sondern stellen lediglich Verfahren dar, die
eine Beeinträchtigung der Verarbeitungaeigenschaften durch Oligomerenabscheidungen
mildern sollen. Es wird sogar neuerdings in der Fachwelt die Auffassung vertreten,
daß es kein Allheilmittel gegen die Abscheidung von cyclischen Oligomeren gäbe,
und daß Chemikalienzusätze zu Färbebädern, die ein wirkliches Lösen der Polyester-Oligomere
bewirkten, unbekannt seien ("Chimia" Band 27, 1973, Seite 457;
"Textil-Praxis"
Band 30, 1975, Seite 458; "Melliand Textilberichte" Band 50, 1969, Seiten 703 bis
711, 830 bis 832 und 953 bis 960). Ebenso wird die Auffassung vertreten, daß die
cyclischen Oligomere unter textilen Waschbedingungen im Alkalischen nicht löslich
sind ("Chemiefasern" Band 20, 1970, Seite 398).
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Zusammenfassend läßt sich daher sagen, daß ein technisch durchführbares
Verfahren, mit dem Oligomerenabscheidungen bei der Vorreinigung und beim Färben
von polyesterhaltigem textilen Material nahezu vollständig ausgeschaltet werden
können, noch nicht bekannt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vorreinigung
und'zum Färben von textilen Materialien aus Polyester sowie Mischungen von Polyester
mit anderen Stoffen zur Verfügung zu stellen, das bezüglich der Vermeidung von Oligomerenabscheidungen
auf den Materialien sowie den zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Einrichtungen
einen besseren Wirkungsgrad als bekannte derartige Verfahren besitzt, und mit dem
sich Oligomerenabscheidungen nahezu vollständig verhindern lassen.
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Diese Aufgabe wird bei einem eingangs genannten Verfahren dadurch
gelöst, daß man das textile Material bei Temperaturen zwischen 100C und 1800C mit
einer gegebenenfalls
Färbereihilfsmittel enthaltenden alkalischen
Flotte behandelt und danach färbt.
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Die besten Ergebnisse bei Verwendung einer kein Färbereihilfsmittel
enthaltenden alkalischen Flotte werden erhalten, wenn bei Temperaturen über 100°C
gearbeitet wird.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt eine
alkalische Flotte zur Verwendung, die nichtionogene Tenside enthält. Dabei wird
das textile Material bei Temperaturen oberhalb 1000C behandelt.
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Was den Temperaturbereich anbetrifft, in dem gearbeitet wird, so ist
anzumerken, daß allgemein vorzugsweise unter Hochtemperaturbedingungen, das heißt
bei Temperaturen über 190°C, gearbeitet wird. Diese Arbeitsweise führt zu den besten
Ergebnissen, wenn allein eine alkalische Flotte ohne zusätzliche Färbereihilfsmittel
und nichtionogene Tenside Anwendung findet. Auch bei Verwendung einer Flotte, die
nichtionogene Tenside, jedoch kein Färbereihilfsmittel enthält, lassen sich hierbei
die besten Ergebnisse erzielen. Es hat sich jedoch darüber hinaus gezeigt, daß beim
Einsatz einer alkalischen Flotte, die Färbereihilfsmittel enthält, der bevorzugte
Temperaturbereich, in dem gearbeitet werden sollte, im wesentlichen von der Konzentration
des Färbereihilfsmittels in der Flotte abhängt. So hat sich bei geringen Konzentrationen
des Färbereihilfsmittels in der
Flotte ebenfalls eine Arbeitsweise
bei Temperaturen über 1000C als geeignet erwiesen. Bei besonders hohen Konzentrationen
an Färbereihilfsmitteln in der Flotte können jedoch bereits Behandlungen in einem
Temperaturbereich unter 1000C zu hervorragenden Ergebnissen führen. Erfindungsgemäß
wird daher generell das Arbeiten unter Hochtemperaturbedingungen vorgeschlagen,
was jedoch nicht ausschließen soll, daß in bestimmten Sonderfällen, beispielsweise
dem vorstehend erwähnten Fall einer hohen Konzentration an Färbereihilfsmitteln
in der Flotte, bei Temperaturen unter 1000C, insbesondere von loOC an aufwärts,
gearbeitet werden kann und dabei auch günstige Ergebnisse erzielt werden.
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Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird somit eine Vorreinigung des
textilen Materials und eine Verhinderung von Oligomerenabscheidungen nicht dadurch
erreicht, daß die üblichen Vorreinigungs- und Färbeverfahren sowie die vorstehend
genannten bekannten Maßnahmen zur Verminderung von Oligomerenabscheidungen Anwendung
finden, sondern daß das textile Material vorzugsweise bei Temperaturen über 1000C
mit alkalischer Flotte behandelt wird, die gegebenenfalls ein Färbereihilfsmittel
enthält. Derartige Färbereihilfsmittel, die dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann
bekannt sind, wurden bisher nur in Verbindung mit einer sauren Flotte eingesetzt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu ausgezeichneten Ergebnissen
bezüglich der Vermeidung von Oligomerenabscheidungen auf den textilen Materialien
sowie den zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Einrichtungen.
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Allgemein läßt sich sagen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
im Gegensatz zu den bekannten Verfahren die Abscheidung von Oligomeren verhindert
werden kann. Dieser für die Fachwelt völlig überraschende Effekt wird auf eine Hydrolyse
der cyclischen Oligomere unter Bildung von löslichen Produkten und unter gleichzeitigem
Lösen oder Dispergieren von Faserbegleitstoffen zurückgeführt. Somit können erfindungsgemäß
nicht nur Oligomerenabscheidungen verhindert, sondern gleichzeitig damit auch die
übrigen Faserbegleitstoffe vorgereinigt und entfernt werden. Darüber hinaus führt
das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erhöhung und/oder Vergleichmäßigung der
Farbstoff'aufnahme und -QcL-Sorption. Daraus resultiert eine beträchtliche Verkürzung
der eigentlichen Färbezeit, Vorteilhafterweise werden bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren als Färbereihilfsmittel Derivate von äthoxylierten aromatischen Alkoholen,
Phenole und -derivate, Benzol und -derivate, Furan und -derivate, aromatische Ester
sowie deren Mischungen eingesetzt. Es ist jedoch jedem Fachmann klar, daß auch andere,
an dieser Stelle nicht genannte
Substanzen Verwendung finden können,
falls mit diesen eine Hydrolyse und/oder ein Lösen von Oligomeren, eine Vorreinigung
von Faserbegleitstoffen und eine Vorbereitung der Oberfläche und/oder der Faserstruktur
des textilen Materials zwecks höherer Farbstoffaufnahme bzw.
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Sorption erreicht werden kann.
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Was die Konzentrationen der verwendeten Färbereihilfsmittel anbetrifft,
so konnten die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn die Hilfsmittelkonzentrationin
der alkalischen Flotte 0,01 g/l bis 20 g/l betrug.
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Hervorragende Ergebnisse wurden mit einer zur Vorbehandlung verwendeten
Flotte erzielt, deren pH-Wert zwischen 8,5 und 1Q lag.
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Vorzugsweise wird mit einer Aufheizrate zwischen 0 K/min und 15 K/min
gearbeitet, und die Vorbehandlungszeit beträgt 0 bis 150 Minuten. Die nach der Vorbehandlung
des Materials vorzunehmende Färbung kann
der gleichen Flotte erfolgen, in der die Vorbehandlung durchgeführt worden ist.
Dabei wird die zur Vorbehandlung verwendete Flotte vorteilhafterweise auf einen
geeigneten pH-Wert eingestellt und gleichzeitig oder danach Farbstoff zugegeben.
Die Einstellung des pH-Wertes kann durch Zugabe eines geeigneten Neutralisationsmittels
erreicht
werden.
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Alternativ zu der vorstehend aufgeführten Lösung wird bei einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung das textile Material in einer von der zur Vorbehandlung
verwendeten Flotte verschiedenen Flotte gefärbt. Bei beiden Färbeverfahren, ob kontinuierlich
in einem Bad oder diskontinuierlich in zwei oder mehreren Bädern, wird erfindungsgemäß
eine wesentliche Verkürzung der Färbezeit erreicht. Bei Verwendung der zur Vorbehandlung
benutzten Flotte zum Färben beträgt die Färbezeit vorzugsweise 0,5 bis 300 Minuten.
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Im Anschluß an die Färbung wird als Nachbehandlung nur heiß und kalt
gespült, und/oder es werden die üblichen Nachbehandlungen durchgeführt. Eine zusätzliche
Farbstofffixierung und/oder Entfernung der Hilfsmittel wird vorteilhafterweise durch
eine Thermobehandlung mit Luft, Gas oder Vakuum durchgeführt.
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Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung sowie zum Nachweis der mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten vorteilhaften Wirkungen dienen die nachfolgenden
Beispiele: Beispiel 1: Zur Gewinnung von Vergleichswerten gegenüber den erfindungsgemäß
behandelten
textilen Materialien wurde Polyester wie folgt vorbehandelt und gefärbt: Vorbehandlung:
0,5 g/l nichtiogenes Tensid 2 g/l Soda Flottenverhältnis: 1 : 20; 30 min, 700C Färbung:
2 8 C.I. Disperse Blue 79 1 g/l Dispergiermittel 1 g/l Natriumacetat und mit Essigsäure
auf pH 4,5 bis 5 einstellen Temperaturführung: 600C
1300C Aufheizphase 1300C Färbephase, 60 min 1300C
800C Abkühlphase heiß und kalt spülen Reduktive Nachbehandlung: 1 g/l eines im Handel
erhältlichen Dispergiermittels 3 g/l Natronlauge, 32 Zig 2 g/l Natriumhydrosulfit
20 min bei 700C behandeln, anschließend heiß und kalt spülen Gesamtbehandlungszeit:
200 min Gesamtgehalt an cyclischem Trimeren in der Faser: AusganqsmaterLa: 1,1 %
bezogen auf die Fasereinwaage
Nach der Färbung und Nachbehandlung:
0,8 % bezog-en auf die Fasereinwaage Gehalt an cvclischem Trimeren in der Färbeflotte
:0,3 % bezogen auf die Fasereinwaage Gehalt an Faserbegleitstoffen vor der Behandlung:
3,1 % bezogen auf die Fasereinwaage Gehalt an Faserbegleitstoffen nach der Färbung:
0,4 % bezogen auf die Fasereinwaage Oberflächengehalt an cyclischem Trimeren auf
der Faser: Ausgangsmaterial: 0,0 % nach der Färbung und Nachbehandlung: 0,2 % Beispiel
2: Vorbehandlung: wie Beispiel 1 Färbung: 2 % C.I. Disperse Blue 79 1 g/l Dispergiermittel
1 g/l Natriumacetat und Essigsäure auf pH 4,5 bis 5 2 g/l Färbereihilfsmittel auf
Basis von Benzolderivaten Temperaturfhrung: analog Beispiel 1 Reduktive Nachbehandlung:
analog Beispiel 1 Gesamtgehalt an cyclischem Trimeren in der Faser: Ausangsmaterial:
1,1 % nach der Färbung: 0,3 %
Gehalt an cyclischem Trimeren in
der Flotte: 0,8 % bezogen auf die Fasereinwaage Gehalt an Faserbegleitstoffen: siehe
Beispiel 1 Gesamtbehandlungszeit: 200 min Oberflächengehalt an cyclischem Trimeren
auf der Faser: Ausgangsmaterial: 0,0 % bezogen auf die Fasereinwaage nach der Färbung:
0,1 % bezogen auf die Fasereinwaage Beispiel 3: Gemäß der erfindungsgemäßen Vorbehandlungs-
und Färbeverfahren wurde wie folgt verfahren: Vorbehandlung: 1 g/l Natriumhydroxid
2 g/l Benzolderivat Temperaturführung: 700C
1300C 30 min 1300C 10 min Bei 1300C wurden 2 % C.I. Disperse Blue 79 1,S g/l Säure
1 g/l Dispergiermittel
zudosiert und 10 min bei 1300C gefärbt,
auf 800C abgekühlt und heiß und kalt gespült.
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Eine Nachbehandlung wie bei Beispiel 1 und 2 entfällt.
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Gesamtgehalt an cyclischem Trimeren: Ausgangsmaterial: nach der F§rbun:
1,1 % bez. auf die Fasereinwaage 0,1 % " " " " Gehalt an cyclischem Trimerken in
der Flotte: O, 1 %, d.h. 90% des beim Färben ausgetretenen cyclischen Trimeren sind
in eine lösliche Form überführt worden.
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Oberflächen gehalt an cyclischem Trimeren auf der Faser: Aussangsmaterial:
0,0 % bezogen auf die Fasereinwaagenach der Färbung: 0,0 % bezogen auf die Fasereinwaage-Gehalt
an Faserbegleitstoffen vor der kombinierten Vorbehandlung und Färbung: 3,1 % " "
" " nach der kombinierten Vorbehandlung und Färbung: 0,1 % " " " " Farbechtheiten:
Reibechtheit der Färbung nach DIN 54021: trocken; Note 5 naß; Note 5 Trockenhitzefixier-
und -plissierechtheit nach DIN 54060: 30" 1500C 5 30" 1800C 5 30" 2100C 4
Die
mikroskopische Auswertung der Querschnitte zeigt eine gleichmäßige Durchfärbung
der Faser.
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Gesamtbehandlunqszeit: 60 min Beispiel 4: Färbung mit C.I. Disperse
Red 11, die nach LIDDIARD (siehe Zeitschrift "Xextilveredlung" Band 5, 1970, Seite
93) Reste von Faserbegleitstoffen durch Nuancenverschiebung markieren soll.
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Vorbehandlungs- und Färbebedingungen: wie unter Beispiel 3 Die Ware
zeigt einen einwandfreien Ausfall ohne Nuancenverschiebungen oder Verschlechterung
der Reibechtheit.
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Gesamtbehandlungszeit: 60 min Beispiel 5: Vorbehandlung: 3 g/l NaOH
3 g/l Benzolderivat
Teinperaturführung: 900C
130°C 14 min 1300C 10 min Gesamtgehalt an cyclischem Trimeren: Ausgangsmaterial:
1,1 % bez. auf die Fasereinwaage nach der Vorbehandlung: 0,2 % " " " " Gehalt an
cyclischem Trimeren in der Flotte: 0,15 8, d.h. 85 % des bei der Vorbehandlung ausgetretenen
cyclischen Trimeren sind in eine lösliche Form überführt worden.
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Beispiel 6: Vorbehandlung: 1 g/l Natriumhydroxit 5 g/l Phenolderivat
Temperaturführung: 40°C
900C 20 min 90UC 20 min Gesamtgehalt an cyclischem Trimeren: Ausgangsmaterial: nach
der Vorbehandlung: 1,1 % bez. auf die Fasereinwaage 0,4 % " " " " Gehalt an cyclischem
Trineren in der Flotte: 0,2 % " " " " Oberflächengehalt an cyclischem Trimeren auf
der Faser:
Ausqangsmaterial: 0,0 % bezogen auf die Faser-- ------
einwaage nach der Vorbehandlunq: 0,0 % bezogen auf die Faser------------------------
einwaage Beispiel 7: Vorbehandlung: 1 g/l NaOH Temperaturführung: 600C
1300C 30 min 1300C 30 min Gesamtgehalt an cyclischem Trimeren: Ausgangsmaterial:
1,1 % bez. auf d. Fasereinwaage nach der Vorbehandlung 0,6 % , " Gehalt an cyclischem
Trimeren in der Flotte: 0,2 % n 1l Beispiel 8: Vorbehandlung: 1,5 g/l Na3PO4 3 g/l
NP2 (Nonylphenol mit 2 mol Äthylenoxid) Temperaturführung: 700C
1300C 30 min
1300C 30 min Gesamtgehalt an cyclischen Trimeren:
Ausgangsmaterial: 1,1 % beogen auf die Fasereinwaage nach der Vorbehandlung: 0,6
% n Gehalt an cyclischem Trimeren in der Flotte als Rückstand: 0,2 % n n Die Beispiele
zeigen, daß durch diese neue Verfahrensweise erhebliche Kosten eingespart werden
im Vergleich mit den üblichen Verfahren. So reduziert sich der Bedarf an Wasser
und Energie auf die Hälfte, während die Zeiteinsparung ca.
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60 bis 80 % beträgt unter der Berücksichtigung der Ausfallzeiten für
Reinigung und Entfernung der Oligomere bei den konventionellen Färbeverfahren.