DE3732030A1 - Verfahren zur fluessigkeitsbehandlung von materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flüssigkeitsbehandlung von Materialien, insbesondere von Wolle, Seide, Federn und Daunen, Fellen, Leder, Baumwolle uns sonstigen Cellulosematerialien, Kunststoffen und Kunststoffasern wie Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril, Polypropylen, Polyurethan etc., Gummi, Kork usw. mittels in der Flüssigkeit gelöster oder dispergierter Chemikalien, wobei die in einen Behälter eingefüllte Flüssigkeit, in der sich die Materialien befinden, wenigstens zeitweise unter Unterdruck gesetzt und dabei ein gasförmiges Medium in die Flüssigkeit eingeleitet wird.

Verfahren zum Behandeln, d. h. Färben oder Fixieren, von Textilien aus Baumwolle oder Kunststoffen mit in Wasser gelösten Chemikalien, bei denen das Material und/oder die Flüssigkeit wenigstens zeitweise unter einem mehr oder weniger stark verringerten Außendruck gehalten werden, sind seit langem bekannt. Entsprechende Berichte liegen vor aus USA, Großbritannien, Schweiz, Schweden, Portugal, Sowjetunion und Deutschland. Obwohl in allen diesen Berichten nachzulesen ist, daß bessere und schnellere Ergebnisse erreicht worden sein sollen gegenüber den Standard-Verfahren, haben sich diese sogenannten Vakuumverfahren in der Praxis nicht einführen lassen. Der Grund liegt, wie aus der nachfolgenden Beschreibung zu erkennen sein wird, in einer unvollständigen Erkenntnis der erforderlichen Verfahrensschritte und -maßnahmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Flüssigkeitsbehandlung der eingangs genannten Art, d. h. unter Anwendung von Unterdruck im Behandlungsgefäß, anzugeben, das sich bei allen Arten von Textilien, insbesondere solchen aus natürlichen und vergleichbaren Kunststoff-Fasern, sowie bei mit Textilien vergleichbaren Materialien wie Fellen oder Leder anwenden läßt und beim Färben und allen damit vergleichbaren Arten von Flüssigkeitsbehandlungen dieser Materialien eine drastische Reduzierung der Verfahrensdauer und Verfahrenstemperatur ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit auf Temperaturen bis ca. 70 Grad C erwärmt wird, daß der Behälterdruck auf Werte gesenkt wird, die einer Siedetemperatur der Flüssigkeit von mindestens 5-10 Grad C unter der tatsächlichen Flüssigkeitstemperatur entsprechen und daß gleichzeitig eine geringe Menge des gasförmigen Mediums, die ausreicht, die Flüssigkeit in einen feinblasigen Schaum zu verwandeln, eingeleitet wird, wobei das gasförmige Medium derart ausgewählt ist, daß es sich nicht in Flüssigkeit verwandelt.

Es hat sich gezeigt, daß Behandlungstemperaturen von maximal 70 Grad in fast allen praktisch vorkommenden Fällen ausreichen, auch wenn exakt die gleichen Chemikalien und Rezepturen verwendet werden wie bei den bisherigen Standard-Verfahren mit höheren Temperaturen. Meistens können die Temperaturen sogar bis 50 Grad C gesenkt werden. Dies widerspricht dem allgemeinen Erfahrungssatz, daß chemische Reaktionen und physikalische Vorgänge, wie sie beim Färben von Textilien relevant sind, um so schneller ablaufen, je höher die Behandlungstemperatur gewählt wird. Es widerspricht auch dem Erfahrungssatz, daß gewisse Reaktionen erst ablaufen, wenn eine Temperatur- bzw. Druckschwelle überschritten wird. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es völlig überraschenderweise möglich, die bisherigen Schwellenwerte zu unterschreiten.

Die vorliegenden Berichte über die Vakuumbehandlung von Textilien zeigen, daß dabei im wesentlichen die Standard-Temperaturen beibehalten wurden. Als Beispiel sei verwiesen auf die SU-Zeitschrift "Textil. Prom.", 38 (1978) 1, Seite 59 bis 61 "Einfluß mechanischer Intensivierungsfaktoren auf die Garnfärbung", wo die eigentliche Färbung im Temperaturbereich zwischen 70 und 100 Grad C, d. h. praktisch ohne Unterdruck, durchgeführt wird, oder auf die DE-A-27 14 802, wo nach einer einleitenden Vakuumbehandlung bei Temperaturen zwischen 60 und 70 Grad C die Arbeitstemperatur rasch auf die gewünschte Höhe bis 130 Grad C gesteigert wird.

Daß die Reduzierung der Behandlungstemperatur auf erheblich geringere Werte als bisher, im Mittel liegen die tatsächlichen Behandlungstemperaturen nach den bisher durchgeführten Versuchen bei nur 50 bis 55 Grad C, eine drastische Reduzierung der Aufheizenergie und -zeiten ermöglicht, bedarf keiner besonderen Begründung.

Von wesentlicher Bedeutung für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Absenkung des Behälterdrucks auf Werte, die einer Siedetemperatur der Flüssigkeit entsprechen, die mindestens ca. 5-10 Grad C unter der tatsächlichen Flüssigkeitstemperatur liegt.

Beim Stand der Technik, beispielsweise der schon erwähnten DE-A-27 14 802, wird die Arbeitstemperatur der Behandlungsflüssigkeit unter Berücksichtigung des herrschenden Unterdrucks auf dem Siedepunkt gehalten. Ähnliches wird auch in der EP-B-22 572 vorgeschlagen. Diese Verhältnisse entsprechen dem Vorgang beim Kochen von Flüssigkeiten in offenen Gefäßen.

Wird beispielsweise Wasser in einem offenen Gefäß gekocht, so hat es definitionsgemäß eine Temperatur von 100 Grad C. Der Dampf unmittelbar über der Wasseroberfläche hat eine Temperatur von geringfügig unter 100 Grad C, da andernfalls die Wassermoleküle die Flüssigkeit nicht verlassen könnten. Die Flüssigkeit am Boden des Gefäßes hat dagegen eine Temperatur von geringfügig über 100 Grad C, damit die dampfförmigen Wassermoleküle den statischen Druck der Wassersäule überwinden können. Die Flüssigkeit hat also gegenüber dem sich darüber befindenden Dampf eine Übertemperatur von beispielsweise 1 Grad C. Entsprechend dieser Temperaturdifferenz ist der thermische Energieinhalt der Flüssigkeit kaum höher als der des Dampfes. Bei der vorliegenden Erfindung dagegen beträgt diese Temperaturdifferenz 10 Grad und mehr. Die Flüssigkeit hat also einen entsprechend höheren Energieinhalt.

Die erfindungsgemäßen Versuche haben jedoch gezeigt, daß diese erhöhte Temperaturdifferenz alleine nicht ausreicht, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen. Im übrigen ist dieses Merkmal an sich auch schon bekannt, und zwar durch die DE-B-22 15 297, wo das als Fixierflotte zum Fixieren von Dispersionsfarbstoffen auf Polyesterfasern verwendete Wasser eine Temperatur von 130 Grad C besitzt, während der Behälterdruck auf einen Wert reduziert wird, der einer Siedetemperatur des Wassers von ca. 10 Grad C entspricht.

Betrachtet man die in der DE-B-22 15 297, in der US-A-39 74 534 oder auch in der SU-Zeitschrift "Textil. Prom.", Moskau 36 (1976) 10, Seite 67 bis 69 "Färben von Garn auf Spulen im Vakuum" beschriebenen Verfahren, so stellt man fest, daß die Anwendung von Vakuum in allen diesen Fällen das Ziel hat, die Luft aus dem textilen Material zu entfernen, insbesondere dann, wenn es sich dabei um dicht gewickelte Garnspulen handelt. Aus diesem Grund wird in allen diesen Fällen vorgeschlagen, das zu behandelnde Gut zunächst trocken zu evakuieren und anschließend die Behandlungsflüssigkeit durch das Gut hindurch in das Vakuum einströmen zu lassen. Daß dabei der Behälterdruck sofort ansteigt auf Werte, die der Siedetemperatur der Behandlungsflüssigkeit entsprechen, versteht sich.

Wie die erfindungsgemäßen Versuche gezeigt haben, genügen die bisher beschriebenen Maßnahmen noch nicht, die Aufgabe der Erfindung zu lösen. Vielmehr muß als letztes Merkmal hinzukommen, daß eine relativ geringe Menge eines gasförmigen Mediums durch die Behandlungsflüssigkeit strömen muß. Dieses gasförmige Medium muß von solcher Natur sein, daß es nicht zu Flüssigkeit wird. Im einfachsten Fall handelt es sich um normale Luft.

Ohne Gaszugabe siedet auch die um ca. 10 und mehr Grad überhitzte Behandlungsflüssigkeit ruhig vor sich hin. Sobald jedoch das gasförmige Medium die Flüssigkeit durchströmt, verwandelt sich diese praktisch komplett in einen feinporigen Schaum und vergrößert dabei ihr Volumen auf das 1 1/2 bis 2-fache.

Der dadurch ausgelöste Wirkungsmechanismus konnte bisher nicht erklärt werden. Tatsache ist jedoch, daß erst die Gaszugabe die chemischen und physikalischen Prozesse beschleunigt und daß durch eine Variation der zugegebenen Gasmenge die Möglichkeit besteht, die chemischen und physikalischen Vorgänge zu beeinflussen.

Im Stand der Technik, beispielsweise der EP-B-22 572 wird die Zugabe von Dampf in die unter Vakuum stehende Behandlungsflüssigkeit vorgeschlagen; es hat sich jedoch gezeigt, daß eine Dampfzugabe nicht vergleichbar ist mit der erfindungsgemäßen Gaszugabe. Bei der Dampfzugabe entstehen in der Behandlungsflüssigkeit explosionsartige Stoßwellen, ausgelöst durch die unter der Wirkung des Unterdrucks zunächst expandierenden und anschließend infolge Abkühlung und Kondensation implodierenden Dampfblasen. Die Umwandlung der Behandlungsflüssigkeit in einen feinblasigen Schaum, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren eintritt, läßt sich bei der Verwendung von Dampf nicht erreichen.

Überraschenderweise steigt beim erfindungsgemäßen Verfahren die Verdampfungsrate der Behandlungsflüssigkeit kaum an.

Ein grundlegender Mangel der im Stand der Technik beschriebenen Vakuumverfahren dürfte darin liegen, daß gerade durch das Vakuum die in der Flüssigkeit gelösten Gase, bei Wasser sind das im wesentlichen Sauerstoff und Stickstoff, entfernt werden. Gerade dieser Gasgehalt ist jedoch von wesentlicher Bedeutung für das Verhalten des Mediums Wasser. Die Definition beispielsweise der Celsius-Thermometerskala basiert bekanntlich auf dem Gefrierpunkt und dem Siedepunkt von luftgesättigtem Wasser. Auch ist bekannt, daß die im Wasser gelösten Gasmoleküle die Keime für das Entstehen von Dampfblasen darstellen. Aus diesem Grunde werden zur Verhinderung des gefährlichen Siedeverzugs poröse, d. h. luftgefüllte Siedesteine eingesetzt.

Ein weiterer Vorteil der Blasenbildung besteht darin, daß z.B. Schlauchware gleichsam aufgeblasen wird und somit faltenfrei behandelt werden kann.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zum Bleichen von Textilien in wässriger Lösung wird eine wasserstoffperoxid-haltige Lösung von ca. 50 Grad C und als gasförmiges Medium Luft verwendet. Trotz der niedrigen Behandlungstemperatur ergeben sich höhere Bleichgrade als beim Stand der Technik, wo mit 95 Grad C gearbeitet wird. Obwohl nach den üblichen Regeln der Chemie die chemische Reaktion bei niedrigen Temperaturen langsamer abzulaufen pflegen, so fällt das Wasserstoffperoxid bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen erheblich schneller, so daß gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der Zerfall durch Pufferung gebremst werden muß. Die besseren Bleichgrade sind nicht zuletzt darauf zurückzuführen, daß Wasser bei 50 Grad C mehr Sauerstoff gelöst halten kann als bei 95 Grad C. Weshalb jedoch die chemische Reaktion der Umwandlung von Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff bei 50 Grad C erheblich schneller abläuft als bisher bei 95 Grad C, ist so nicht erklärbar.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung zum Färben von Wolle mit Säure-Farbstoffen in wässriger Lösung wird der ph-Wert bei 5 eingestellt und als gasförmiges Medium Luft verwendet. Zwar muß das beim Stand der Technik verwendete, den Färbevorgang katalytisch beschleunigende Lösungsmittel auch bei der erfindungsgemäßen Verfahrensvariante eingesetzt werden, jedoch kann der ph-Wert erheblich in Richtung Neutral verschoben werden, wodurch die Schädigung der Wollfasern durch den beim Stand der Technik erforderlichen niedrigen ph-Wert von 3-4 erheblich reduziert wird. Außerdem ist die Behandlungstemperatur geringer als beim Stand der Technik, wodurch die Wollfaser zusätzlich geschont und einem Verfilzen vorgebeugt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Verfahrens wird die Luftmenge an der oberen Grenze gewählt. Dadurch kann die Menge an Chemikalien in der Flüssigkeit reduziert werden, wodurch eine Entlastung der Abwässer möglich ist.

Grundsätzlich konnte bei fast allen Verfahrensvarianten beobachtet werden, daß durch Erhöhung des zugegebenen gasförmigen Mediums die Menge an Chemikalien, und zwar insbesondere an solchen Chemikalien, die die eigentliche Hauptreaktion durch Veränderung des Reaktionsgleichgewichts beschleunigen sollen, reduziert werden kann.

Wie schon erwähnt, wird eine bestimmte Mindestmenge an Gas benötigt, um die Flüssigkeit in einen feinblasigen Schaum umzuwandeln. Diese Mindestgasmenge, deren Absolutwert natürlich abhängig ist von der Art des Gases und der Art der Flüssigkeit sowie gegebenenfalls zugegebener Chemikalien, stellt die unterste Grenze dar. Darüber hinaus kann die Gasmenge gesteigert werden, wobei natürlich darauf geachtet werden muß, daß das Vakuum aufrecht erhalten werden kann, daß die Behandlungsflüssigkeit nicht zu sehr abgekühlt wird, daß das zu behandelnde Gut weiterhin ausreichend von der Behandlungsflüssigkeit benetzt wird usw.

Es versteht sich, daß nicht nur Wolle, sondern auch die mit Wolle gleichartigen Materialien Fell und Leder in gleicher Weise behandelt und gefärbt werden können. Bei diesen Materialien lagern sich die Farbstoffe an den Amino-Säuren an, die bei den Standardverfahren durch die niedrigen ph-Werte reaktionsfähig gemacht werden müssen. Dies ist jedoch bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen wesentlich gemildert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zum Färben, insbesondere von Baumwolle mit Küpen-Farbstoffen in wässriger Lösung wird die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit auf 55 Grad C eingestellt und als gasförmiges Medium Stickstoff oder auch Luft verwendet, wobei die Gasmenge im mittleren bis oberen Bereich gewählt wird. Die Art des Gases ist entsprechend der Reaktionsbedingungen beim Küpen-Färben neutral. Möglich wäre sogar die Zugabe von reduzierend wirkenden Gasen während des Imprägnierens, und das Umschalten auf oxidierend wirkende Gase bei der anschließenden Oxidierung des Farbstoffs zur Farbbildung.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zum Färben mit Substantiv-Farbstoffen in wässriger Lösung wird die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit auf 50 bis 55 Grad C eingestellt und als gasförmiges Medium Luft verwendet, wobei die Luftmenge im oberen Bereich gewählt wird. Durch die Auswahl einer relativ hohen Luftmenge läßt sich der Zusatz von Salzen, die die Löslichkeit des Farbstoffs in Wasser herabsetzen und die Absorption des Farbstoffs an der Faser verbessern, insgesamt reduzieren. Auch hat sich gezeigt, daß die Fixierung der Farbstoffe auf der Oberfläche oder auch in den Kapillaren der Faser, die, soweit bekannt, teils mechanisch, teils über H-Bindungen erfolgt, verbessert wird.

Besonders überraschende Ergebnisse ergeben sich bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Färben mit Reaktivfarbstoffen in wässriger Lösung. Hierbei wird die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit auf 50 bis 55 Grad C eingestellt und als gasförmiges Medium Luft verwendet, wobei die Gasmenge an der unteren Grenze gewählt wird. Die Verbindung der Reaktivfarbstoffe mit der Faser erfolgt bekanntlich durch kovalente Bindung des Farbstoffs an die Faser. Bei den Standardverfahren, beispielsweise wenn als Reaktivfarbstoff ein Monochlortriazin verwendet wird, mindestens 80 Grad C erforderlich, da bei niedrigen Temperaturen sich dieser Farbstoff nicht mit der Faser verbindet und ausgewaschen werden kann. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen dagegen ergibt sich schon bei 50 bis 55 Grad C eine tiefere Färbung und eine höhere Waschbeständigkeit der Färbung als bei dem Stand der Technik. Die erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen sind also in der Lage, entgegen dem bisherigen Wissen bei Behandlungstemperaturen unterhalb der bisherigen Temperaturschwelle kovalente Bindungen zwischen Farbstoff und Faser entstehen zu lassen.

Ebenso überraschend ist die gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung bestehende Möglichkeit, kaltfärbende und heißfärbende Farbstoffe zu mischen und damit eine einwandfreie, farbtiefe und waschechte Färbung zu erzeugen. Bei den Standardverfahren ist es dagegen nicht möglich, mit einer Mischung von kaltfärbenden und heißfärbenden Farbstoffen eine einwandfreie reaktive Färbung zu erhalten.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Verfahrensvariante zum Färben von Polyester mit Pigment-Farbstoffen in wässrigem Medium wird die Behandlungsflüssigkeit zunächst auf 130 Grad C aufgeheizt und unmittelbar anschließend unter Unterdruck gesetzt, worauf sie sich auf die gemäß der Erfindung bevorzugten Temperaturbereiche abkühlt. Dabei wird als gasförmiges Medium wieder Luft verwendet, wobei die Luftmenge im oberen Bereich gewählt wird. Das Aufheizen auf 130 Grad C ist erforderlich, um die Polyesterfaser in einen plastischen Zustand zu bringen, der die Aufnahme der Pigmentfarbstoffe erst ermöglicht. Anschließend wird der Behälterdruck auf die üblichen Werte abgesenkt, worauf die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit wegen des Verdampfungsprozesses absinkt, bis die bevorzugten Werte unter 70 Grad C, speziell zwischen 50 und 60 Grad C erreicht werden.

An dieser Verfahrensvariante ist zu erkennen, daß nicht das Beseitigen der Luft aus dem Gewebe ausschlaggebend für den erfindungsgemäßen Erfolg ist, denn bei Anlegen des Vakuums ist das zu färbende Polyestermaterial bereits völlig benetzt. Beim Stand der Technik dagegen, beispielsweise der DE-A 19 27 651 oder der DE-A 27 14 802, die beide die Behandlung von Polyesterfasern betreffen, wird zuerst das Vakuum angelegt und anschließend auf die Erweichungstemperatur von 130 Grad C aufgeheizt.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Anwendung beim Waschen von Textilien und dergleichen mit waschaktiven Substanzen, wie Seifen, Tensiden und/oder Detergentien in wässriger Lösung. Dabei wird die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit auf ca. 55 Grad C eingestellt und als gasförmiges Medium Luft verwendet, wobei die Luftmenge im oberen Bereich gewählt wird. Trotz der niedrigen Temperatur werden bei Anwendung derselben waschaktiven Substanzen wie bei den Standardverfahren identische bis höhere Sauberkeitsgrade erreicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Verfahrensvariante kann die Konzentration der waschaktiven Substanzen um bis zu zwei Drittel gegenüber dem bei herkömmlichen, unter Umgebungsdruck arbeitenden Verfahren üblichen und Nötigen gesenkt werden. Daß dadurch nicht nur die Kosten gesenkt, sondern insbesondere die Abwasserbelastung der Umwelt drastisch reduziert werden kann, bedarf keiner besonderen Erwähnung. Trotzdem werden wenigstens gleichgute Waschergebnisse erzielt. Diese Ergebnisse lassen eine Revolution der Waschtechnik erwarten.

Die durch die Zugabe des gasförmigen Mediums, der Einfachheit halber Luft, erreichte Schaumbildung ist so stark, daß der Behandlungslösung schaumbremsende Substanzen zugegeben werden können und müssen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die Auswahl des gasförmigen Mediums. Je nach den gewünschten Reaktionsbedingungen kann es sich um ein chemisch neutrales Gas wie Stickstoff, um ein oxidierendes Gas wie Sauerstoff oder Chlor oder um ein reduzierendes Gas wie Wasserstoff oder Amoniak handeln. In allen Fällen wird dieses Gas von der Vakuumpumpe abgesaugt und kann in einer entsprechenden Gasfalle zurückgewonnen und beispielsweise wieder in den Kreislauf gegeben werden. Es können also ohne weiteres auch teuere oder umweltgefährdende Gase verwendet werden.

Auch die Behandlungsflüssigkeit kann relativ frei verwendet werden, da wegen des geschlossenen Vakuumsystems eine Gefährdung des Bedienungspersonals oder der Umwelt ausgeschlossen werden kann.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Verfahrenskurven soll die Erfindung mit ihren verschiedenen Varianten erläutert werden. Dargestellt sind die Zeit-Temperatur-Verläufe verschiedener Färbeverfahren, und zwar:

Fig. 1 beim Färben von Baumwollgarnen auf Kreuzspulen mit Küpen-Farbstoffen (Indanthren),

Fig. 2 beim Färben von Baumwollgarnen auf Kreuzspulen mit Substantiv-Farbstoffen,

Fig. 3 beim Färben von Baumwollgarnen auf Kreuzspulen mit Reaktiv-Farbstoffen,

Fig. 4 beim Färben von Baumwollstückware in der Kufe mit Küpen-Farbstoffen,

Fig. 5 beim Färben von Baumwollstückware in der Kufe mit Substantiv-Farbstoffen,

Fig. 6 beim Färben von Baumwollstückware in der Kufe mit Reaktiv-Farbstoffen.

Die römischen Ziffern in den Figuren haben folgende Bedeutung:

I= Zirkulieren, II= Aufheizen, III= Färben, IV= Spülen, V= Oxidieren VI= Seifen VII= Heizen VIII= Abkühlen IX= Bleichen.

Fig. 1 zeigt mit dünner Strichstärke den Zeit-Temperatur-Verlauf der herkömmlichen Küpen-Färbung. Nach dem Aufheizen (II) wird bei 80 Grad C das Baumwollgarn imprägniert (III). Anschließend wird abgekühlt (VIII) und oxidiert (V), wobei sich die Farbe ausbildet. Anschließend wird auf 95 Grad C aufgeheizt (VII) und bei dieser Temperatur geseift, d. h. gewaschen (VI). Nach einem abschließenden Abkühlen (VIII) ist der Färbevorgang beendet. Hierzu werden 215 min. benötigt.

Die in größerer Strichstärke dargestellte Kurve zeigt denselben Färbevorgang bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen. Es werden lediglich Temperaturen von 50 Grad maximal benötigt und der Färbeprozeß ist bereits nach 125 min.beendet. Ein Vergleich der beiden Kurvenflächen läßt die erhebliche Energieersparnis erkennen.

Fig. 2 zeigt den Vergleich zwischen Standard-Verfahren und erfindungsgemäßer Verfahrenstechnik beim Färben von Baumwollgarnen mit Substantiv-Farbstoffen. Die Substantiv­ bzw. Direkt-Farbstoffe besitzen ein ziemlich hohes Molekulargewicht und die Eigenschaften von Kolloiden. Ihre Fixierung auf der Faser erfolgt sowohl mechanisch als auch über Wasserstoff-Brücken-Bindungen. Die Menge des an der Faser absorbierten Farbstoffs wird durch Zusatz von Salzen - Kochsalz, Glaubersalz - gesteigert, die die Löslichkeit des Farbstoffes in der Flüssigkeit herabsetzen.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel zeigt ein Vergleich der beiden Meßkurven die drastische Energieeinsparung. Zusätzlich zu der Energieeinsparung ist hier jedoch auch eine Einsparung an Salzen möglich, da deren Wirkung bis zu einem gewissen Grad durch eine Erhöhung der Gasmenge ersetzt werden kann. Wie die anschließenden Vergleichsmessungen gezeigt haben, sind die Farbdichte und die Waschechtheit der Färbung unter erfindungsgemäßen Bedingungen sogar geringfügig besser als beim herkömmlichen Standard-Verfahren.

Fig. 3 zeigt die entsprechenden Zeit-Temperatur-Verläufe beim Reaktiv-Färben von Baumwolle. Auch hier ist durch einen Vergleich der Kurven die drastische Einsparung von Energie und Zeit sofort zu erkennen. Besonders überraschend ist aber, daß die kovalente Bindung zwischen Faser und Farbstoff, in diesem Fall Monochlortriazin, schon bei 50 Grad C gebildet wird. Ein Vergleichsversuch mit demselben Farbstoff und ebenfalls 50 Grad C, jedoch ohne Unterdruck und Luftzugabe, ergab keine waschechte Färbung.

Auch bei der Reaktiv-Färbung konnte der Zusatz an Chemikalien wie Netzmitteln usw. unter den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen gegenüber den beim Standard-Verfahren nötigen Mengen um bis zu zwei Drittel gesenkt werden, ohne die Ergebnisse zu verschlechtern.

Daß in allen Fällen eine hohe Egalität erreicht wurde, versteht sich von selbst.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen die Temperatur-Zeit-Verläufe bei der Färbung von Stückware in der Kufe, und zwar Fig. 4 beim Färben mit Küpen-Farbstoff (Indanthren), Fig. 5 beim Färben mit Substantiv-Farbstoffen und Fig. 6 beim Färben mit Reaktiv-Farbstoffen. In allen drei Fällen ist dem eigentlichen Färbevorgang ein Bleichprozeß (IX) vorgeschaltet. Dieser erfolgte unter Verwendung von Wasserstoffperoxid, wobei sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen bei 50 Grad ein schnellerer Wasserstoffperoxid-Zerfall ergab als beim Standard-Verfahren bei 80 Grad. Dieser Zerfall war so stark, daß er durch Pufferung gebremst werden mußte. Gleichwohl ergab sich am Ende des Bleichvorgangs mit 50 Grad C ein höherer Weißgrad des Gewebes als beim Standard-Verfahren.

Die Reduzierung von Temperatur und Zeit beim Färben (III) und Seifen (VI) entspricht wieder den Verhältnissen bei der Garnfärbung gemäß den Fig. 1 bis 3.

Da bei allen Färbeverfahren ein Waschvorgang folgt, konnte auch bestätigt werden, daß die Waschergebnisse bei 50 Grad C und erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen nicht schlechter sind als bei den Standard-Verfahren mit 95 Grad C. Dabei konnte jedoch die Menge der zugegebenen waschaktiven Substanzen um bis zu zwei Drittel gegenüber den beim Standard-Verfahren benötigten Mengen reduziert werden.

Abschließend sei noch erwähnt, daß die Echtheitsprüfungen der nach den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen gefärbten Ware nach DIN 54 006 (Wasserechtheit), DIN 54 014 (Waschechtheit bei 40 Grad C) und DIN 54 010 (Waschechtheit bei 60 Grad C) durchgeführt wurden. Dabei ergaben sich für den Fall der Färbung von Baumwollgarn auf der Kreuzspule mit Substantiv-Farbstoffen folgende Ergebnisse:

Diese Untersuchung zeigt, daß die Ergebnisse mit Vakuum im Durchschnitt einen halben Punkt besser sind.

Claims (18)

1. Verfahren zur Flüssigkeitsbehandlung von Materialien, insbesondere von Wolle, Seide, Federn und Daunen, Fellen, Leder, Baumwolle und sonstigen Cellulosematerialien, Kunststoffen und Kunststoffasern, wie Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril, Polypropylen, Polyurethan etc., Gummi, Kork usw. mittels in der Flüssigkeit gelöster oder dispergierter Chemikalien, wobei die in einen Behälter eingefüllte Flüssigkeit, in der sich die Materialien befinden, wenigstens zeitweise unter Unterdruck gesetzt und dabei ein gasförmiges Medium in die Flüssigkeit eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit auf Temperaturen bis ca. 70 Grad C erwärmt wird, daß der Behälterdruck auf Werte gesenkt wird, die einer Siedetemperatur der Flüssigkeit von mindestens 5-10 Grad C unter der tatsächlichen Flüssigkeitstemperatur entsprechen und daß gleichzeitig eine geringe Menge des gasförmigen Mediums, die ausreicht, die Flüssigkeit in einen feinblasigen Schaum zu verwandeln, eingeleitet wird, wobei das gasförmige Medium derart ausgewählt ist, daß es sich nicht in Flüssigkeit verwandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Bleichen von Textilien in wäßriger Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß eine 0-abspaltende, z. B. Wasserstoffperoxid (H₂O₂)-haltige Lösung von ca. 50 Grad C und als gasförmiges Medium Luft verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerfall der Wasserstoffperoxid 0-abspaltenden Lösung durch Pufferung gebremst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 zum Färben von Wolle mit Säure-Farbstoffen in wäßriger Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Behandlungsflüssigkeit bei 5 eingestellt und als gasförmiges Medium Luft verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge im mittleren Bereich gewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 zum Färben von Zellulose mit Küpen-Farbstoffen in wäßriger Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit auf ca. 55 Grad C eingestellt und als gasförmiges Medium Stickstoff oder Luft verwendet wird, wobei die Gasmenge im mittleren bis oberen Bereich gewählt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 zum Färben mit Substantiv-Farbstoffen in wäßriger Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit auf ca. 50-55 Grad C eingestellt und als gasförmiges Medium Luft verwendet wird, wobei die Luftmenge im oberen Bereich gewählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 zum Färben mit Reaktiv-Farbstoffen in wäßriger Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit auf ca. 50-55 Grad C eingestellt und als gasförmiges Medium Luft verwendet wird, wobei die Gasmenge an der unteren Grenze gewählt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktivfarbstoff eine Mono- oder Di-Chlortriazin-Lösung bei ca. 55 Grad C verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß kaltfärbende und heißfärbende Farbstoffe gemischt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 zum Färben von Polyester mit Pigment-Farbstoffen in wäßriger Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit zunächst auf 130 Grad C aufgeheizt und unmittelbar anschließend unter Unterdruck gesetzt wird, worauf sie sich abkühlt, und daß als gasförmiges Medium Luft verwendet wird, wobei die Luftmenge im oberen Bereich gewählt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 zum Waschen von Textilien mit waschaktiven Substanzen wie Seifen, Tensiden und/oder Detergentien in wäßriger Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit auf ca. 55 Grad C eingestellt und als gasförmiges Medium Luft verwendet wird, wobei die Luftmenge im oberen Bereich gewählt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der waschaktiven Substanzen um bis zu 2/3 gegenüber dem bei herkömmlichen, unter Umgebungsdruck arbeitenden Verfahren üblichen und Nötigen gesenkt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsflüssigkeit schaumbremsende Substanzen zugegeben werden.

15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Netzmittel um bis zu 2/3 gegenüber dem bei herkömmlichen, unter Umgebungsdruck arbeitenden Verfahren üblichen und Nötigen gesenkt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Medium ein chemisch neutrales Gas wie Stickstoff verwendet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Medium ein oxidierendes Gas wie Sauerstoff oder Chlor verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Medium ein reduzierendes Gas wie Wasserstoff oder Amoniak verwendet wird.