DE3811060A1 - Verfahren und vorrichtung zum erstellen von faerberezepten fuer kurze flottenverhaeltnisse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Erstellen von Färberezepten nach der Ausziehfärbetechnik für sehr kurze Flottenverhältnisse in Musterfärbeapparaten mit einsetzbaren - in einem erhitzbaren, die beabsichtigte Färbetemperatur herbeiführenden Medium gelagerten (Blockerhitzung) oder durch ein solches erhitzbares Medium (Wasser, Öl, Sand) bewegten - verschließbaren zylindrischen Färbekapseln zur Aufnahme von Materialträger, Färbeflotte und flächigem Farbgut nach üblichen, den verwendeten Farbstoffen typischen Färbevorschriften.

Färberezepte für Produktionspartien werden im allgemeinen durch Färbungen kleiner Musterabschnitte in Musterfärbeapparaten nach dem später im Großen zu verwendenden Rezept erstellt. Dabei ist es wichtig, daß die jeweiligen Verfahrensbedingungen - wie Temperatur, Chemikalien- und Hilfsmittelzusätze sowie insbesondere auch das Flottenverhältnis - beim Färben dieser Proben genau den später im industriellen Maßstab anzuwendenden entsprechen, damit die per Musterfärbung ermittelten Rezepte sich problemlos in die Praxis übertragen lassen.

Dieses Färben der Muster gemäß den herkömmlichen Methoden geschieht je nach Aufmachungsform des Textilmaterials auf verschiedene Weise:

So werden beispielsweise Garnsträngchen oder loses Material auf einem kleinen Materialträger befestigt und in der auf Färbetemperatur gebrachten Färbeflotte hin- und herbewegt, wobei meist ein langes Flottenverhältnis vorliegt.

Textile Flächengebilde hingegen werden meist auf einem Materialträger befestigt oder auf einen solchen locker aufgewickelt und dann in einem verschließbaren, meist zylindrischen Behälter gefärbt.

Dieser Behälter (auch Färbekapsel oder Bombe genannt) wird entweder in einen drehbaren Heizblock eingebracht und durch dessen Heizleistung auf die notwendige Färbetemperatur erwärmt oder aber in Kreisform durch ein erhitztes Medium - z.B. ein Wasser-, Öl-, Luft- oder Sandbad - bewegt, wobei er ebenfalls auf die Färbetemperatur gelangt.

Durch die Gesamtbewegung des Behälters, oft in einer Schräglage oder sogar im Taumelgang, werden in ihm Färbeflotte und Farbgut ebenfalls intensiv bewegt und damit die Egalität der Färbung herbeigeführt.

Durch die Entwicklung von stets moderneren Färbemaschinen für die laufende Produktion mit immer kürzeren Flottenverhältnissen tauchte bei dieser Art der Rezepterstellung das Problem auf, daß die nach den oben erwähnten Prinzipien durchgeführten Färbungen bei kurzen oder sehr kurzen Flottenverhältnissen - besonders im Falle von voluminösem Material wie z.B. Gewirken - nicht mehr egal zu realisieren waren. Gemäß den hohen Ansprüchen, die man heutzutage an die Musterkonformität von Färbungen stellt, werden solche Musterfärbungen als unbrauchbar eingestuft, da sie sich für die Beurteilung der Genauigkeit des Rezepts nicht verwenden lassen.

Der nachstehend erläuterten Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, Musterfärbungen auf flächigem Textilgut nach dafür üblichen Färberezepten, aber bei Flottenverhältnissen von 1 : 2 bis 1 : 5, unter Gewährleistung von egalem Farbausfall (Aussehen, Warenbild) in Laborfärbegeräten zu erzeugen. Aus diesem Grund hatte man Überlegungen anzustellen, welche Ursachen bei den geforderten extrem kurzen Flottenverhältnissen auf den üblichen Laborfärbeapparaten zu unegalen Färbungen führen können. Hierbei ist als der wichtigste Faktor erkannt worden, daß ungleichmäßige Flottenverteilung im Inneren der während des Färbevorgangs geschlossenen Bombe schuld an den Unegalitäten sein muß.

Die zuvor umrissene Aufgabe wird erfindungsgemäß nunmehr dadurch gelöst, daß

• a) das Farbgut (in Stückform) auf einen zylindrischen Materialträger, der bei waagrechter Auflage einen Liniendruck von mindestens 10 g/cm auf die Unterlage ausübt, aufgewickelt wird,
• b) die zylindrische Färbekapsel - in waagrechter Lage beidseitig fest eingespannt - in Form einer Kreisdrehung, die quer zu seiner Länge verläuft, abwechselnd vor- und rückwärts bewegt wird, so daß ein rollender Umlauf des Materialträgers und des darauf aufgewickelten Farbguts in ihm in beiden Drehrichtungen erfolgt, wobei die Färbekapsel selbst keine Eigenrotation vollführt, und daß
• c) das Flottenverhältnis zwischen 1 : 2 und 1 : 5 liegt.

Wie nämlich durch Versuche mit Materialträgern verschiedenen Gewichts herausgefunden wurde, erbringt erfindungsgemäß eine diesbezügliche Gewichtserhöhung - anstelle des Einsatzes des bisher üblichen leichten Materialträgers - vorteilhaft ein gleichzeitiges Intensivieren des durch den Materialträger erzeugten Walkeffektes mit sich, woraus ein günstiger Einfluß auf die Erzielung einwandfreier Egalität der Färbemuster auch bei Anwesenheit von minimalen Flottenmengen resultiert.

Zweckmäßig wird man in Übereinstimmung damit das Gewicht des Materialträgers je nach der Struktur (Fadendichte) der zu färbenden Proben so auswählen, daß im Falle des Einsatzes von Farbgut aus dicht geschlagenen (meist flachen) Geweben der Liniendruck zwischen 10 und 45 g/cm liegt, bei Einsatz von Farbgut aus locker eingestellten (meist voluminösen) Geweben und Gewirken der Liniendruck jedoch mindestens 45 g/cm beträgt.

Eine zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens geeignete Vorrichtung vom Typ eines auf den Labormaßstab angepaßten Musterfärbegerätes, auf die sich die in Rede stehende Erfindung ebenfalls bezieht, besteht im wesentlichen aus einem kastenförmigen Gefäß (A), verschließbar mit einem Deckel (D) - der gleichzeitig die Materialbeschickung ermöglicht - sowie ausgerüstet als Außenhülle zur Aufnahme eines mittels einer Heizung (H) erhitzbaren, die beabsichtigte Färbetemperatur herbeiführenden sowie eine durchquerende Passage zulassenden Mediums (M) und einer durch dieses Medium (M) bewegbaren mechanischen Anordnung aus einem Paar von um eine gemeinsame Achse drehbaren, zueinander senkrecht stehenden sowie hintereinander tandemartig auf der gleichen Achse festverankerten Halterungen (C) als beidseitige Befestigungsmittel für dazwischen gespannte, verschließbare zylindrische Färbekapseln (B) zur Aufnahme je eines Materialträgers (T), von flächigem Farbgut (F) und Färbeflotte, welche gemeinsam mit (C) die unter Zuhilfenahme eines außerhalb von (A) angebrachten Motors bewirkte Rotationsbewegung durch das Medium (M) mitvollziehen.

Apparate der oben erläuterten Bauart sind dem Prinzip nach zwar bekannt, jedoch haben sich diese für die eingangs geschilderten Probleme im Zusammenhang mit der Herstellung von egalen Musterfärbungen nach üblichen Färberezepten bei der Anwendung von niedrigen Flottenverhältnissen im Bereich von 1 : 2 bis 1 : 5 als nicht zweckmäßig erwiesen. Entsprechend der Weiterentwicklung dieser herkömmlichen Musterfärbeapparate waren daher laut dieser Erfindung für den besagten Prototyp zusätzlich einige weitere Voraussetzungen zu erfüllen, nämlich daß:

• a) die Färbekapseln (B) beidseitig fest und waagrecht (horizontal) in den eine Drehbewegung - abwechselnd im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn - ausführenden Halterungen (C) gelagert sind, so daß sie selbst keine Eigenrotation vollführen können, und daß
• b) die Materialträger (T), auf denen das flächige Farbgut (F) aufgewickelt ist, zylindrische Form aufweisen und aufgrund ihrer Materialbeschaffenheit bei waagrechter Auflage mindestens einen Liniendruck von mindestens 10 g/cm auf die Unterlage ausüben.

Ein Ausführungsbeispiel für eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung ist in den weiter unten angegebenen Zeichnungen schematisch dargestellt. Hiervon zeigt die Abbildung in

Fig. 1 eine Illustration des Musterfärbegerätes als Gesamtanlage schematisch im Querschnitt, in

Fig. 2 eine perspektivisch geöffnete Färbekapsel (B) mit darin befindlichem Materialträger (T) und darauf aufgewickeltem Farbgut (F), und in

Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Halterung (C) sowie den dazugehörigen Ausschnitt einer Färbekapsel (B) in Perspektive.

Die dabei verwendeten Bezugszeichen sind mit den im Text für diesen Zweck gebrauchten Buchstaben identisch und haben folgende Bedeutung:

A = Gefäß-Außenhülle mit erhitzendem Medium M
B = Färbekapsel
C = Halterung mit abwechselnder Drehrichtung
D = Deckel für Gefäß A
F = Farbgut
H = Heizung
L = Vierkantloch
M = erhitzendes Medium (Sand-, Öl, Heißluftbad, Wasserbad)
R = Rille auf dem Farbträger T
T = Materialträger
V = Verschluß der Färbekapsel B
Z = Vierkantzapfen

Die vorstehend erwähnten Halterungen (C) für die dazwischen gespannten Färbekapseln (B) können erfindungsgemäß als kreisförmige Scheiben ausgebildet sein. Entsprechend der in Fig. 1 gezeigten besonderen Variante stellen diese Halterungen (C) vorteilhaft mehrere (mindestens 4), sternartig in einer Ebene nach allen Richtungen von der Drehachse (Welle) ausgestreckte Arme dar.

Diese Lagerung aus Färbekapseln (B) geschieht gemäß Fig. 3 am besten dadurch, daß die Halterungen (C) einseitig nicht mit den sonst üblichen runden Bohrungen, sondern mit Vierkantlöchern (L), und entsprechend die Färbekapseln (B) mindestens einseitig anstelle der üblichen runden Zapfen mit Vierkantzapfen (Z) versehen sind. Es wird erfindungsgemäß so sichergestellt, daß die Färbekapseln (B) fest in (C) gelagert sind, die Bewegungen von (C) wohl mitmachen, aber sich selbst nicht drehen können. Auf diese Weise kommt dann der gewünschte Walkeffekt auf die in die Flotte eingetauchte Ware (F) zustande.

Vorzugsweise sind dabei die als Materialträger (T) dienenden Metallzylinder mit einer spiralartigen, 2-3 mm breiten und ca. 2 mm tiefen Rille (R) auf ihrer Manteloberfläche versehen.

Eine vom gerade vorgestellten Apparatetyp abweichende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem vorzugsweise zylinderförmigen Heizblock aus einem erhitzbaren, die Wärme speichernden sowie übertragbarem festen Material (wie Metall oder Keramik), welcher mit Bohrungen zur Aufnahme von Färbekapseln samt diesbezüglichen Verschlußkappen ausgestattet ist, der als ganzes um eine Achse (Welle) drehbar gelagert ist und auf dieser Basis unter Zuhilfenahme eines Motors in Rotation (Uhrzeigersinn - Gegenuhrzeigersinn) versetzt werden kann. Die in diesem Fall bestehenden Forderungen an die Beschaffenheit der Färbekapseln bleiben die gleichen, wie sie zuvor unter a) und b) bei der Abhandlung der anderen apparativen Variante erfindungsgemäß definiert worden sind.

Das beanspruchte Verfahren wird wie folgt ausgeführt:

Das flächige Farbgut (F) wird auf einen erfindungsgemäßen Materialträger (T) relativ locker aufgewickelt und in die Färbekapsel (B) eingebracht. Dann füllt man die nach einem üblichen Färberezept für ein Flottenverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 5 berechnete und hergestellte Färbeflotte in die Kapsel (B) ein, worauf letztere verschlossen [üblicher Schraubverschluß (V) mit Dichtung] wird. Nach dem festen Einsetzen der Kapsel (B) in die Halterung (C) wird nun die Anlage in Betrieb genommen sowie auf Rotation geschaltet. Das erhitzende Medium wird zugleich auf die Färbetemperatur erhitzt und während der vorgesehenen Färbezeit auf dieser Temperatur gehalten. Nach Ablauf der Färbeoperation kann die Kapsel (B) der Anlage entnommen, abgekühlt und geöffnet werden.

Das Farbgut (F) wird sodann aus der Kapsel (b) entleert, wie üblich nachbehandelt, getrocknet und kann dann begutachtet werden.

Die nachfolgenden Beispiele sollen vor allem die Unterschiede zu bisher üblichen Färbeverfahren erläutern und aufzeigen, daß jede Maßnahme der Erfindung beachtet werden muß. Sie sollen das beanspruchte Verfahren in keiner Weise, vor allem nicht in Bezug auf verwendete Farbstoffe, Farbstoffklassen oder Färberezepte einengen, sondern dienen lediglich der Demonstration der erfindungsgemäßen Maßnahmen und ihrer Auswirkungen. Im Einklang damit wurde für die Ausführungsbeispiele ein loses, voluminöses Gewirke zusammen mit einem Materialträger von höherem Liniendruck (über 45 g/cm) verwendet, weil unter diesen Bedingungen die erfindungsgemäß erzielten Effekte besser zum Ausdruck kommen.

Beispiel 1

Ein Streifen Baumwolltrikot (lose Einstellung : voluminöses Textil) mit den Abmessungen 9 cm 72 cm und einem Gewicht von 10 g soll erfindungsgemäß wie folgt gefärbt werden:

Hierzu wickelt man das Farbgut auf einen Zylinder aus nichtrostendem Stahl mit 11 cm Länge und einem Gewicht von 550 g auf und beschickt damit eine übliche, mit einem Schraubverschluß und einer Dichtung ausgestattete Färbebombe.

Separat davon wird eine wäßrige Flotte von 20°C hergestellt, die

6,6 g/l
des Farbstoffes Reactive Blue 19 mit der C.I.-Nr. 61200,
50 g/l	Glaubersalz,
5 g/l	Soda kalz. und
2 ml/l	Natronlauge (32,5%ig)

enthält. Von dieser Flotte werden 30 ml, das entspricht einem Flottenverhältnis 1 : 3, in die Bombe zu dem Farbgut zugegeben und sodann wird die Bombe dicht verschlossen.

Nun bringt man die, auf die beschriebene Art beladene Bombe in einen Musterfärbeapparat üblicher Bauweise, ausgestattet mit einem Wasserbad und einer sternartigen Halterungsvorrichtung, so ein, daß sie auf einem Armpaar des Sterns fest, d.h. nicht drehbar in waagrechter Lage, verankert ist und durch die Rotation der jetzt in Betrieb gesetzten Halterungsvorrichtung in dem bereits 60°C aufweisenden und auf dieser Temperatur gehaltenen Wasserbad vor und rückwärts bewegt wird.

Nach 70 Minuten Laufzeit (10 Minuten werden erfahrungsgemäß für die Erwärmung von Bombe und Inhalt auf die Wasserbadtemperatur benötigt) wird die Bombe aus dem inzwischen abgeschalteten Färbeapparat entnommen und mit kaltem Wasser abgekühlt.

Nach dem Austragen der Färbung aus der Bombe wird diese gründlich mit Wasser gespült, 10 Minuten neutral mit einem wäßrigen Bad unter Zusatz von 0,5 g/l Oleylmethyltaurin geseift, abschließend heiß (80°C) sowie kalt mit Wasser gespült und danach getrocknet.

Man erhält eine egale Blaufärbung des Musterabschnittes.

Vergleichsversuch

Verfährt man zur Herstellung der Färbeprobe genau so wie vorangehend beschrieben ist, verwendet aber einen Materialträger von nur 110 g Gewicht, dann erhält man eine unegale blaue Färbung des Baumwollstreifens.

Beispiel 2

Ein dem Beispiel 1 entsprechender Musterabschnitt wird wie dort angegeben gefärbt, hier jedoch unter Verwendung nachfolgender, wäßriger Flotte:

0,66 g/l des schwarzen Reaktivfarbstoffes der Formel

0,33 g/l des gelben Reaktivfarbstoffes der Formel

0,33 g/l des orangen Reaktivfarbstoffes der Formel

50 gl/ Glaubersalz,
 5 g/l Soda und
 2 ml/l Natronlauge (32,5%ig).

Es wird beim Färben ein Flottenverhältnis 1 : 2,5 eingehalten, d.h. von oben genannter Flotte werden jeweils 25 ml pro Bombe eingesetzt.

Nach dem Färben erhält man eine egale Färbung in einem empfindlichen Sandton.

Vergleichsversuch

Wird bei der Durchführung der Färbeoperation wie oben verfahren, jedoch die Bombe dabei nicht fest eingespannt, so macht sie infolge des schweren Materialträgers selbst die Rollbewegung mit und überträgt diese nicht auf ihren Inhalt. Man erhält daher in diesem Fall nur eine unegale, unbrauchbare Färbung.

Beispiel 3

Verfährt man zur Färbung des Musterstreifens genau nach den Vorschriften wie in Beispiel 1 oder 2, verwendet jedoch an dieser Stelle 40 ml einer wäßrigen Flotte (Flottenverhältnis 1 : 4) mit

1 g/l des dunkelblauen Reaktivfarbstoffes der Formel

30 g/l Glaubersalz und
 3 g/l Soda

dann wird eine egale Blaufärbung erzielt. Der genannte Farbstoff neigt bekanntermaßen leicht zur Ausbildung von unegalen Färbungen.

Vergleichsversuch

Führt man die Färbung gemäß obigem Beispiel in einem Apparat mit schräger Aufhängung der Bombe und nur 220 g schwerem Materialträger aus, so erhält man eine absolut unegale Färbung des Baumwolltrikots.

Claims (8)

1. Verfahren zum Erstellen von Färberezepten nach der Ausziehfärbetechnik für sehr kurze Flottenverhältnisse in Musterfärbeapparaten mit einsetzbaren - in einem erhitzbaren, die beabsichtigte Färbetemperatur herbeiführenden Medium gelagerten (Blockerhitzung) oder durch ein solches erhitzbares Medium (Sand, Öl, Wasser) bewegten - verschließbaren zylindrischen Färbekapseln zur Aufnahme von Materialträger, Färbeflotte und flächigem Farbgut nach üblichen, den verwendeten Farbstoffen typischen Färbevorschriften, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Farbgut (in Stückform) auf einen zylindrischen Materialträger, der bei waagrechter Auflage einen Liniendruck von mindestens 10 g/cm auf die Unterlage ausübt, aufgewickelt wird,
• b) die zylindrische Färbekapsel - in waagrechter Lage beidseitig fest eingespannt - in Form einer Kreisdrehung, die quer zu seiner Länge verläuft, abwechselnd vor- und rückwärts bewegt wird, so daß ein rollender Umlauf des Materialträgers und des darauf aufgewickelten Farbgutes in ihm in beiden Drehrichtungen erfolgt, wobei die Färbekapsel selbst keine Eigenrotation vollführt, und daß
• c) das Flottenverhältnis zwischen 1 : 2 und 1 : 5 liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz von Farbgut aus dicht geschlagenen Geweben der Liniendruck zwischen 10 und 45 g/cm betragen muß.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz von Farbgut aus locker eingestellten Geweben oder Gewirken der Liniendruck mindestens 45 g/cm betragen muß.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, im wesentlichen bestehend aus einem kastenförmigen Gefäß (A), verschließbar mit einem Deckel (D) sowie ausgerüstet als Außenhülle zur Aufnahme eines mittels einer Heizung (H) erhitzbaren, die beabsichtigte Färbetemperatur herbeiführenden sowie eine durchquerende Passage zulassenden Mediums (M) und einer durch dieses Medium (M) bewegbaren mechanischen Anordnung aus einem Paar von um eine gemeinsame Achse (Welle) drehbaren, zueinander senkrecht stehenden sowie hintereinander tandemartig auf der gleichen Achse festverankerten Halterungen (C) als beidseitige Befestigungsmittel für dazwischen gespannte, verschließbare zylindrische Färbekapseln (B) zur Aufnahme je eines Materialträgers (T), von flächigem Färbegut (F) und Färbeflotte, welche gemeinsam mit (C) die unter Zuhilfenahme eines außerhalb von (A) angebrachten Motors bewirkte Rotationsbewegung durch das Medium (M) mitvollziehen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) diese Färbekapseln (B) beidseitig fest und waagrecht in den eine Drehbewegung - abwechselnd im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn - ausführenden Halterungen (C) gelagert sind, so daß sie selbst keine Eigenrotation vollführen können, und daß
• b) die Materialträger (T), auf denen das flächige Farbgut (F) aufgewickelt ist, zylindrische Form aufweisen und aufgrund ihrer Materialbeschaffenheit bei waagrechter Auflage einen Liniendruck von mindestens 10 g/cm auf die Unterlage ausüben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (C) für die dazwischen gespannten Färbekapseln (B) als kreisförmige Scheiben ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (C) für die dazwischen gespannten Färbekapseln (B) als sternartig in einer Ebene nach allen Richtungen von der Drehachse (Welle) ausgestreckte Arme ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (C) mit Bohrungen versehen sind, welche Vierkantlöcher (L) darstellen, und daß die Färbekapseln (B) mindestens einseitig entsprechend eingepaßte Vierkantzapfen (Z) aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Materialträger (T) auf ihrer Manteloberfläche mit einer spiraligen, 2-3 mm breiten und ca. 2 mm tiefen Rille (R) versehen sind.