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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kurzflottenfärbe-
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verfahren für Stückwaren aus Cellulosefasern in Strangform.
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Das Färben von Gewirken aus Cellulosefasern in Strangform erfolgt
vornehmlich auf Haspelkufen, teilweise auf solchen von besonderer Bauart, in Flottenverhältnissen
über 1 : 10, meistens zwischen 1 : 20 und 1 : 30, nach Ausziehfärbeverfahren. Diese
hohen Flottenverhältnisse sind bisher durch die hohe Empfindlichkeit von Maschenware
gegen die mechanische Beanspruchung beim Laufen auf der Haspelkufe und die Forderung,
egale Färbungen zu erzeugen, erforderlich gewesen. Aufgrund langjähriger Erfahrungen
und Versuche in der Praxis glaubte man, daß nur bei in der Flotte schwimmender Ware
Lauffalten und vor allem die gefürchteten Scheuerstellen vermieden werden könnten.
Hierzu ist behauptet worden, nur die schwimmende Ware sei genügend vom Gewicht der
übereinanderliegenden Schlingen und Schlaufen der Warenstränge entlastet und lasse
sich von der Haspel einwaiidfrei und ohne Maschenverzug transportieren. Ferner war
man der Meinung, daß nur in langen Flottenverhältnissen eine ausreichende Verlegung
der Falten in den Strängen garantiert sei, welche Voraussetzung für das Vermeiden
von Lauffalten ist.
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Versuche mit dem Ziel, beim Farben von strangförmiger Stückware aus
Cellulosefasern auf der Haspelkufe das Flottenverhältnis auf Zahlenwerte unter 1:15
herabzusetzen, sind vielerorts unternommen worden; sie sind jedoch daran gescheitert,
daß es nicht möglich gewesen ist, die oben geschilderten Laufschwierigkeiten zu
beheben. Auch auf besonders konstruierten Haspelkufen war man nicht in der Lage,
das Flottenverhältnis im gewünschten Maße zu verkleinern.
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Von seiten der Färbeverfahren scheinen einer Verkürzung des Flottenverhältnisse
s keine Schwierigkeiten entgegenzustehen, denn seit langem sind Färbeverfahren im
Flottenverhältnis 1:3 bis 1:5 z.B. auf dem Jigger, bekannt. Jedoch ist der
Jigger
für das Färben von strangförmiger Maschenware nicht geeignet (Internationales Lexikon
Textilveredlung und Grenzgebiete, Fischer-Bobsien, 4. Auflage, 1975 Seiten 745,
1566, 1562). Bei dünnen Geweben dauert eine Passage auf dem Jigger viel zu lange.
Es ist dann aus diesem Grunde bei voller Beladung des Jiggers keine endengleiche
Färbung' mehr zu erhalten. Solche Textilien werden daher gerne auf Haspelkufen gefärbt.
Aus den geschilderten Gründen wird die herkömmliche Haspelkufe überall dort angetroffen,
wo Maschenwaren und leichtere Gewebe zu färben sind.
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Man war also allein infolge der obengenannten Laufschwierikeiten gezwungen,
für das Färben von Trikotagen und Geweben in Strangform das große Flottenverhältnis
mit all seinen Nachteilen wie hoher Wasserverbrauch, hoher Energieaufwand zum Aufheizen
dieser Wassermengen, hoher Hilfsmittelbedarf, verringerte Farbausbeute usw. in Kauf
zu nehmen.
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Auch die hohen, beim Färben mit Reaktivfarbstoffen benötigten Elektrolytengen
werden in kurzen Flottenverhältnissen entsprechend reduziert, da es bei ihnen nur
auf ihre Konzentration ankommt. Damit brauchen aber wiederum die in g/l angegebenen
großen Mengen solcher Substanzen, wie sie in Flottenverhältnissen über 1 : 15 anfallen,
nicht mehr gelöst zu werden.
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Zur Vermeidung der zuvor erwähnten Laufschwierigkeiten von strangförmiger
Stückware ist bereits im Rahmen der Patentanmeldung P 27 41 266.4 vorgeschlagen
worden, beim Färben von tzschenwaren und Geweben in Strangform auf der Haspelku'e
nach der Ausziehmethode unter Anwendung eines Flottenverhältnisses von 1 : 3 bis
1 : 8 (von Gewicht der trockenen Ware) den hierfür verwendeten wäßrigen Flotten,
enthaltend für den Fasertyp geeignete Farbstoffe oder Farbstoffvorprodukte und gegebenenfalls
Fixierchemikalien, als Hilfsmittel 2-8 g/ von 40-50 gewichtsprozentigen Gemischen
aus sulfGniertem
ölsäurebutylamid und blsäuresulfonat im Verhältnis
2:1 bis 1:1 in Mischung mit N-Alkyl-α-sulfo-succinamidsäuren bzw. deren Salzen
gemäß der allgemeinen Formel I
worin R eine verzweigte oder unverzweigte Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 10 bis 30
C-Atomen, vorzugsweise 12 bis 20 C-Atomen, oder eine Gruppe der Formel '-NH-(CH)n-,
n eine ganze Zahl von 2 bis 4, X ein Natrium-, Kalium- oder Ammoniumion bedeutet
und R' die gleiche Bedeutung wie R hat, zuzusetzen. Das auf diese weise benutzte
Ijilfsmittel entfaltet dann die Wirkung eines Weichmachers, welcher die Fasern geschmeidig
macht und mit einem glättenden Film umgibt.
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In Weiterentwicklung dieses Erfindunqsgedankens nach Patentanmeldung
P 27 41 266.4 wurde nun gefunden, daß sich- bei dem zuvor beschriebenen Verfahren
gleichwertige färberische Ergebnisse erzielen lassen, wenn man anstelle der genannten
ölsäurederivate als Mischungskomponente für die Verbindunqen der Formel I hier Glycerinäther-Derivate
gemäß der allgemeinen Formel II
verwendet, worin R¹ und R² gleiche oder verschiedene, verzweigte oder unverzweigte
C4-C8-AlkylgruDpell, vorzugsweise verzweigte C8-Alkylgrup2en, Y Null oder eine Zahl
von 1 bis 4 und Z eine Gruppe der Formel - (CH2)m-COOMe,
- S03Me2
oder PO3Me3, m 1, 2 oder 3 und Me ein Alkalimetall-, Ammonium- oder Trialkylammonium-ion
bedeutet.
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Die N-Alkyl-o&-sulfo-succinamidsäuren der Formel I sind aus der
US-PS 2 427 242 und aus J.Am.Oil Chem.Soc. 51 (1974), 7, S. 297-301 bekannt. Sie
werden erhalten durch Reaktion von Maleinsäureanhydrid mit einem langkettigen Amin
und ansc'.iließende Addition von Natriumpyrosulfit. Als langkettige Amine kommen
dabei solche mit der oben angegebenen Anzahl der Kohlenstoffatome in Betracht, insbesondere
solche, deren Alkylkette sich von natürlich vorkommenden Fettsäuren ableiten, wie
Stearylamin, Palmitylamin, Oleylamin oder von natürlich vorkommenden Gemischen von
Fettsäuren, wie Talgfettamin oder Cocosfettamin.
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Die Glycerinäther-Derivate der Formel II werden erhalten durch Umsetzung
von 1,3 Dialkoxypropanolen-2 oder deren Xthoxylierungsprodukten mit i-Halogenalkan-carbonsäuren,
-sulfonsäuren oder -phosphonsäuren gemäß den Angaben der DT-PS 12 56 640 oder durch
Veresterung dieser Xthoxylierungsprodukte von 1,3 - Dialkoxypropanolen mit Schwefel-
oder Phosphonsäure (DT-OS 2 139 448).Die Summe der C-Atome in den beiden Resten
R1 und R2 für die Glycerinätherderivate der Formel II soll vorzugsweise zwischen
10 und 16 liegen.
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Die erfindungsgemäß als Hilfsmittel gebrauchten Gemische aus N-Alkyl-oL-sulfo-succinamidsäuren
bzw. deren Salze der Formel I und Glycerinäther-Derivaten der Formel II können auch
in Mischung mit mindestens einer der folgenden Verbindungen verwendet werden: a)
Polyäthylenglykole mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht zwischen 400 und
800, b) Polyäthylenglykole gemäß der allgemeinen Formel III HO(CH2CH2O)plt worin
p eine ganze Zahl von 100 bis 400, vorzugsweise von 100 bis 250 bedeutet, entsprechend
einem
Molekulargewicht zwischen 4000 bis 10 000 (handelsübliche
Wachse).
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c) 80 - 100 gewichtsprozentige Einstellungen aus dem Monostearinsäure-1,4-butandiolester,
veräthert mit 7 Mol Xthylenoxid, d) 20-50 gewichtsprozentige Einstellungen des Kondensationsproduktes
aus Stearinsäure und mit 5 Mol Athylenoxid oxäthyliertem Ammoniak, e) 40-50 gewichtsprozentige
Gemische aus sulfoniertem blsäurebutylamid und ölsäuresulfonat im Gewichtsverhältnis
2 : 1 bis 1 : 1.
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f) sulfonierte und oxäthylierte Fettsäurekondensationsprodukte mit
einem Anteil von 3 - 60 Gewichtsprozent an nicht umgesetzter oder nur sulfonierter
Fettsäure, g) Äthylenoxid-Propylenoxid-Blockpolymere, welche beidseitig alkyliert
sein können, wobei beidseitig ein C1- bis C7-Alkylrest oder C8 bis C18-Alkylrest,
oder an einem Ende ein C1- bis C7-Alkylrest und am anderen Ende ein C8 - bis C 18-Alkylrest
gegeben sein kann, und h) nichtionische Äthylenoxid-Addukte auf Basis von langkettigen
Alkoholen (C12 - C20) oder C4 - Cg Alkylphenolen, vorzugsweise Nonylphenol. Der
Äthoxylierungsgrad liegt im allgemeinen bei 20 - 80, vorzugsweise 20 - 30 Einheiten
Äthylenoxid pro OH-Gruppe.
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Besondere Beachtung für dieses neue Verfahren verdient die Vorbehandlung
des Textilgutes, da nur gut saugfähige Ware eine gleichmäßige und rasche Verteilung
der verminderten Flottenmenge im Farbgut sicherstellt. Durch eine effektive Vorbehandlung,
welche meist in einer alkalischen .~kochung besteht, wird aber gerade das Laufverhalten
der Gewirke und Gestricke beeint;-ächtigt. Es werden dadurch nämlich die natürlichen,
glättenden saumwollbestandteile und eventuellePräparationen vom Farbgut entfernt.
Dieses durch
die Vorbehandlung verursachte schlechtere Laufverhalten
und die höhere Farbstoffkonzentration in der kurzen Färbeflotte erhöhen somit die
Gefahr, unegale Färbungen zu erhalten. Beim Färben mit Reaktiv- und Direkt-Farbstoffen
kommt noch dazu, daß die hohen, für das Färben notwendigen Elektrolytkonzentrationen
eine weitere Verminderung der Glätte des Materials bewirken und damit keinesfalls
eine Verbesserung der Ausgangsbasis bringen.
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Im allgemeinen wird daher das Farbgut vor dem Färben alkalisch abgekocht
und dann, am besten gleich naß oder feucht, zum Färben gebracht. Man erspart auf
diese Weise die hohen Kosten für das Zwischentrocknen. Die in den Strängen erhaltene
Feuchtigkeit wird dann von der Flottenmenge des Färbebades abgezogen, d eh. sie
wird im Flottenverhältnis 1:3 bis 1 : 8 mit berücksichtigt.
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Die alkalische Abkochung kann durch Anwendung eines aus der DT-OS
2 360 985 bekannten Netzmittelgemisches umgangen werden. Man netzt danach die Rohware
auf der Haspelkufe vor, spült die Netzmittel aus und rechnet beim Färben die in
der Ware enthaltene Feuchtigkeit auf das Flottenverhältnis 1:3 bis 1:8 an.
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Aus der DT-OS 2 254 498 sowie der DT-AS 2 254 497 sind bereits Kurzflottenfärbeverfahren
bekannt, bei denen die Flotten 0,2 bis 10 g/l (bzw. 0,2 bis 6 g/l) eines anionaktiven,
aliphatischen Tensides enthalten können. Praktische Beispiele, welche entsprechend
dieser Arbeitsweise das Färben von Cellulosesträngen auf der Haspelkufe belegen,
sind in den erwähnten J.iteraturstellen jedoch nicht offenbart. Das erfindungsgemäße
Verfahren konnte demzufolge durch diesen Stand der Technik nicht nahegelegt werden,
um so mehr als die hier venzendeten Hilfsmittel in den obngenannten Druckschriften
weder einzeln noch dem näheren Typ nach genannt sind und somit jeglicher Hinweis
auf das Verhalten dieser Mittel fehlt.
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Es ist für den Fachmann überraschend, daß ohne eine tiefgreifende
änderung der normalen Färbeverfahren, lediglich durch den Zusatz der obengenannten
Hilfsmittel, das Laufverhaiten der Warenstränge so beeinflußt werden kann, daß eine
Verkürzung des Flottenverhältnisses auf Werte von 1:3 -1:8 möglich ist, und daß
- obwohl in der Praxis bisher negative Erfahrungen gesammelt wurden - egale und
farbstarke Färbungen erhalten werden.
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Die Durchführung des beanspruchten Verfahrens weicht nicht von den
bekannten Färbeverfahren auf herkörrlichen Haspelkufen ab, ist jedoch durch die
einschneidende Verkürzung des Flottenverhältnisses auf Werte von 1:3 bis 1:8, vorzugsweise
1:5 bis 1:8, und den Zusatz der obengenannten Hilfsmittel in Mengen von 2-8 g/l
zu den Färbeflotten gekennzeichnet. Die einzusetzenden Weichmacher werden auf das
angewendete Flottenverhältnis (also 1:3 bis 1:8) bezogen. Zeit-und Temperaturparameter
werden verfahrensgenäß nicht geändert.
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Uberraschnderweise spielt beim Färben mit Reaktivfarbstoffen entsprechend
dem neuen Verfaiiren die Färbetemperatur, welch noch beim Färben auf dem Jigger
einen großen Einfluß auf die Farbausbeute hat, keine so große Rolle mehr. Färbungen,
welche bei gleicher Färbezeit einmai bei erhöhter Temperatur (Gn°C! und einmal bei
400C durchgeführt werden, weisen nicht die starken Farbtiefenunterschiede auf, wie
das bei gleiche Färbungen auf dem Jigger der Fall ist.
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Bei der Durchführung des neuen turzflottenfärbeverfahrens ist es günstig,
die Flotte zunächst zum Vornetzen der Ware, zum Lösen von Farbstoff und zum lösen
von Hilfsmitteln und Chemikalien aufzuteilen ur:d diese Flottenanteile erst in der
Haspelkufe ieder zur Gesamtfärbeflotte, welche dann alle ihre Bestandteile und Zusätze
enthält, zurt Färben zu vereinigen.
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Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn für das erfindungsgemäße
Verfahren flach gebaute Haspelkufen eingesetzt werden und wenn nach Möglichkeit
Stränge mit gleicner Länge in einer Färbepartie gefärbt werden.
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Ein weiterer Vorteil des hierin beschriebenen Kurzflottenfärbeverfahrens
ist die deutlich verringerte Abwasserbelastung durch die Färbebadzusätze, welche
im allgemeinen nach g/l berechnet sind und daher bei herabgesetztem Flottenverhältnis
in deutlich reduzierter Quantität anfallen.
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Mit den verringerten Einsatzmengen ist auch eine Kostenersparnis ver:nden.
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Als Farbstoffs für das vorliegende Verfahren Xo,.nen xgorzugsweise
die im Colour Index. 3. Ausgabe (1971) als Direct Dyes bezeichneten substanti:en
Farbstoffe, ferner .Teukokpeflester farbstoffe, in Colour Index als Solubilised
Vat Dyes bezeichnet, und Kombinationen von Azoic Coupling Components und Azoic Diazo
Components, auch als Entwicklungsfarbstoffe bekannt, in Betracht. Auch Küpenfarbstoffe
und Schwefelfarbstoffe sind geeignet, soweit sie für die Haspelkufenfärberei eingesetzt
werden können.
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Als Reaktivfarbstoffe kommen für das vorliegende Verfahren die unter
diesem Begriff bekannten organiscl,en Farbstoffe zum Einsatz. Es handelt sich hierbei
vorwiegend um( solche Farbstoffe, die mindestens eine mit Polyhydroxylfasern reaktionsfAhige
Gruppe, eine Vorstufe hierfür oder einen mit der Polyhydroxylfaser reaktionsfähigen
Substituenten enthalten. Als Grundkörper derartiger organischer Farbstoffe eignen
sich besonders solche aus der Reihe der Azo-, Anthrachinon- und Phthalocyaninfarbstoffe,
wobei die Azo-und Phthalocyanin-Farbstoffe sowohl metall frei als auch metallhaltig
sein können. Als reaktionsfähige Gruppen und Vorstufen, die im alkalischen Medium
solche reaktionsfähige Gruppen bilden, seien beispielsweise Epoxygruppen, die Äthylenimidgrupper
die Vinylgruppierung im Vinylsulfon-oder im Acrylsäurerest, ferner die ß-Sulfatoäthylsulfongruppe
oder
die B-Chloräthylsulfongruppe genannt. Außerdem kommen für diese Verfahren Derivate
der Tetrafluorcyclobutyl-Reihe, z.B. der Tetrafluorcyclobutylacrylsäure in Frage.
Als reaktionsfähige Substituenten in Reaaktivfarbstoffen kommen solche in Betracht,
die leicht abspaltbar sind und einen elektrophilen Rest hinterlassen. Als Beispiele
derartiger Substituenten seien genannt llalogenatome an folgenden Ringsystemen:
Chinolin, Triazin, Pyrimidin, Phthalazin und Pyridazon. Es können auch Farbstoffe
mit mehreren Reaktivgruppen unterschiedlicher Art verwendet werden.
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Als sonstige Zusätze zu den Färbeflotten kommen die für das Färben
bekannten Hilfsmittel und Chemikalien in Betracht, z.B.
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die Fixieralkalien Natronlauge, Soda, Trinatriumphosphat u.a..
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Netzmittel sind verfahrensgemäß im allgemeinen nicht crford.erlich,
da gute Benetzbarkeit der Ware für die Durchführung des Verfahrens vorausgesetzt
wird. In den Fällen, in denen die Ware nach der Vorbehandlung vor dem Färben zwischengetrocknet
worden ist, können sie sie jedoch für die rasche lsiederbenetzung als günstig erweisen.
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Färbt man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, also bei Flottenverhältnissen
von 1:3 bis 1:8, dann ergibt sich als weiterer Vorteil, daß z.B. die Verkürzung
des Flotter.verhältnisses nicht dadurch erreicht wird, daß man bei norrr:alr, also
in unveranderter Beschickung der Haspelkufe mit Ware weniger Flotte verwendet, sondern
dadurch, dass man bei gleicher Flottenmcnge die Haspelkufe mit einer größeren Warenmenge
beladen kann.
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Man färbt also während eines Färbezyklus eine größere Menge an Textilmaterial.
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Dabei wird einfach eine größere Anzahl von Strängen mit normaler Länge
gefärbt und es ist f£ir den Fachmann überraschend, daß entgegen sEinen Erwartungen
keine Verschlngungcn bzw.
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Verknotungen der Stränge auftreten.
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Bei einer Verbesserung der Haspelkufe durch anbringen perforierter
Trennbleche zwischen den einzelnen Strängen ist es mit dem neuen Verfahren sogar
möglich, in noch kürzeren Flottenverhältnissen, z.B. 1:4 bis 1:3, zu färben.
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Wie auf Haspelkufen 1ä3t sich das beanspruchte Verfahren auch auf
allen Anlagen durchführen, bei denen die Ware in Strangform transportiert wird,
z.B. Jetfärbeanlagen.
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Das neue Verfahren ist für alle cellulosehaltigen Fasern geeignet,
so auch für deren Mischgespinste mit Synthesefasern.
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Das folgende Beispiel soll das Verfahren in verschiedenen Ausführungsformen
demonstrieren, es jedoch in keiner Weise auf bestimmte Ausführungsformen einengen,
aa hierfür oft betriebliche, maschinelle Voraussetzungen den Auschlag geben.
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Beispiel 80 kg eines Baumwoll-Trikots sollen auf einer Haspelkufe
im Flottenverhältnis 1 : 6 gefärbt werden.
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Dazu bestellt man eine Flotte mit 480 1 Wasser von 600C, beschickt
diese mit 8 g/l einer 15 gewichtsprozentigen, wäßrigen Hilfsmitteleinstellung aus
9 Gew.-% Dinatriumsalz der N-Octadecyl- 4-sulfo-succinamidsäure, 5 Gew.-% Natriumsalz
des Schwefelsäurehalbesters von Glycerin-1,3-bis-(2-äthyl-hexyl)-äther sowie 1 Gew.-8
Polyäthylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 6000 und läßt
das Textilgut zur gleichmäßigen Verteilung des Hilfsmittels 5 Minuten in der angesetzten
Flotte vorlaufen.
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Dann werden diesem blinden Färbebad bei laufender Haspei noch 1,6
kg (= 2 % vom Warengewicht) des Farbstoffes Direct Black 51 mit der C.L.-Nr. 27
720, gelöst in 10 1 kochendem Wasser, zugesetzt. Nunmehr treibt man die Flotte zum
Sieden und setzt sodann 8 kg (= 10 % vom }',arengewicht) Glaubersatz kalz. zu.
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Danach wird die Zufuhr von Heizdampf abgestellt und die Ware unter
diesen Bedingungen weitere 30 Minuten im erkaltenden Bad gefärbt.
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Nach abschließenden Klar spülen des so behandelten Textilguts mit
Wasser erhält man eine egale Graufärbung. Dabei sind keine Schwiorigkeitn aufgetreten,
welche auf schlechtes Laufverhalten des Trikots zurückzufihren wären und als eine
Folge des kurzen Flottenverhältnisses von 1 : 6 angesehen werden müßten.