DE4237823A1 - Verfahren zum Färben eines Substrates in einem überkritischen Fluid - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben eines Substrates in einem überkritischen Fluid mit den Merkma­ len des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patent­ anspruchs 1 ist aus der DE 39 06 724 A1 bekannt. Hierbei wer­ den bei dem bekannten Verfahren textile Substrate in einem überkritischen Fluid gefärbt, wobei eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform dieses bekannten Verfahrens Farbstoffe einsetzt, die ausschließlich aus dem eigentlichen Farbkörper bestehen und nicht die üblichen Zusätze, wie z. B. Stellmittel, Dispergato­ ren und/oder Emulgatoren, enthalten.

Das bekannte Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß sol­ che Farbstoffe, die lediglich den pulverigen Farbkörper ent­ halten und bei denen die zuvor genannten Zusätze (z. B. Stell­ mittel, Dispergatoren, Emulgatoren) fehlen, allenfalls im La­ bormaßstab handhabbar sind. Dies hängt damit zusammen, daß die zuvor genannten Zusätze verhindern, daß sich das Farbstoffpul­ ver beispielsweise elektrostatisch auflädt, so daß ein derar­ tig elektrostatisch aufgeladenes Farbstoffpulver, sobald das entsprechende Gebinde geöffnet wird, überall anhaftet und so­ mit zu erheblichen Störungen und Fehlproduktionen in der Fär­ berei führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, das großtechnisch ohne die zuvor genannten Schwierigkeiten anwend­ bar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, daß hier zunächst ein herkömmlicher, mit Zusätzen versehener und somit ein handelsüblicher Farbstoff ausgewählt wird, wobei dieser herkömmliche Farbstoff vor dem Färben des Substrates jedoch einer Trennung unterworfen wird, derart, daß bei der Trennung die Zusätze und der zusatzfreie Farbstoff (Farbkörper) jeweils separat anfallen. Der so von den Zusätzen befreite Farbstoff, bei dem es sich um den reinen Farbkörper handelt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entweder di­ rekt in dem für das Färben eingesetzte überkritische Fluid oder in einer anderen Flüssigkeit aufgenommen, so daß der in der anderen Flüssigkeit aufgenommene zusatzfreie Farbstoff später dann zum Färben des Substrates in dem überkritischen Fluid eingesetzt werden kann. Dies führt dazu, daß bei der an­ schließenden Färbung das zu färbende Substrate mit dem den reinen Farbkörper enthaltenden überkritischen Fluid durch­ strömt bzw. angeströmt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. So ist zunächst festzuhalten, daß man bei dem erfindungs­ gemäßen Verfahren jeden handelsüblichen Farbstoff einsetzen kann, da man vor der eigentlichen Färbung die zuvor beschrie­ bene Auftrennung zwischen den Zusätzen und dem Farbstoff her­ beiführt, so daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf we­ nige, zur Zeit nur im Labormaßstab erhältliche zusatzfreie Farbstoffe eingeschränkt ist. Bedingt dadurch, daß das erfin­ dungsgemäße Verfahren auf handelsübliche Farbstoffe zurück­ greift, treten bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens nicht die Probleme auf, die eingangs beispielhaft in Ver­ bindung mit den pulvrigen, zusatzfreien Farbstoffen beschrie­ ben sind. Im einzelnen bedeutet dies, daß bei dem erfindungs­ gemäßen Verfahren keine statische Aufladung des eingesetzten Farbstoffes auftritt, da hier entweder der zusatzfreie Farb­ stoff direkt in dem für die Färbung eingesetzten überkriti­ schen Fluid oder in der anderen Flüssigkeit aufgenommen wird, so daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein unerwünschtes Verstauben von zusatzfreiem Farbstoffpulver auftreten kann, da ein zusatzfreies Farbstoffpulver nicht für die Atmosphäre frei zugänglich in Erscheinung tritt. Dies wiederum führt dazu, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Produktionsablauf nicht gestört wird. Bedingt dadurch, daß für die Auftrennung des herkömmlichen Farbstoffes in Zusätze und zusatzfreiem Farbstoff (Farbkörper) ein relativ geringer appa­ rativer Aufwand erforderlich ist, zeichnet sich das erfin­ dungsgemäße Verfahren desweiteren durch eine hohe Wirtschaft­ lichkeit aus.

Eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß der zusatzfreie Farbstoff nach Abtrennung der Zusätze isoliert wird und der isolierte Farbstoff dann in der anderen Flüssigkeit unter Ausbildung eines flüssig formierten, zusatzfreien Farbstoffes aufgenommen wird.

Abhängig von dem jeweils eingesetzten handelsüblichen Farb­ stoff richtet sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Auswahl der anderen Flüssigkeit, in der der zusatzfreie Farb­ stoff aufgenommen, d. h. vorzugsweise gelöst oder dispergiert, wird. Für zusatzfreie Farbstoffe kommen beispielsweise Wasser, Aceton, Alkohole (C₁ bis C₄ Alkohole) und/oder chlorierte Koh­ lenwasserstoffe jeweils allein oder in Mischung in Frage, wo­ bei für zusatzfreie Dispersionsfarbstoffe insbesondere Aceton, Aceton-Wasser-Gemische (Mischungsverhältnis V : V etwa 9 : 1) oder halogenierte Kohlenwasserstoffe (Chlorbenzol, Methylenchlorid) eingesetzt werden.

Um die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderliche Tren­ nung zwischen Zusätzen und Farbstoff durchzuführen, können grundsätzlich alle an sich bekannten Trennverfahren, wie bei­ spielsweise Osmose, Membranfiltration, Chromatografie oder Ionenaustausch, angewendet werden.

Für spezielle Farbstoffe, wie beispielsweise Dispersionsfarb­ stoffe, besteht darüber hinaus noch die Möglichkeit, hier eine Aufschlämmung in Wasser herzustellen, und anschließend die sich dabei bildende Dispersion, beispielsweise durch eine plötzliche Veränderung der Temperatur und/oder des pH-Wertes, zu brechen, so daß sich aus dem Dispersionsfarbstoff zusatz­ freie Farbstoffagglomerate ausbilden, die dann entsprechend, beispielsweise durch Filtration und/oder durch Zentrifugieren, abgetrennt werden. Der so isolierte zusatzfreie Farbstoff wird entweder direkt in dem für das Färben eingesetzten überkriti­ schen Fluid aufgenommen oder es wird durch Zusatz einer der zuvor genannten Flüssigkeiten der flüssig formierte, zusatz­ freie Farbstoff hergestellt, der dann lagerfähig ist und zu einem späteren Zeitpunkt zum Färben verwendet wird.

Ebensogut können aus wäßrigen Lösungen von wasserlöslichen Farbstoffen, wie beispielsweise Reaktivfarbstoffen, Säurefarb­ stoffen oder Substantivfarbstoffen, die Zusätze dadurch ent­ fernt werden, daß man den zusatzfreien Farbstoff (Farbkörper) durch Zusatz von Salzen aussalzt.

Eine besonders geeignete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Trennung der Zusätze von dem zu­ satzfreien Farbstoff dadurch erfolgt, daß der herkömmliche, die Zusätze enthaltene Farbstoff extrahiert wird. Abhängig von den jeweils eingesetzten herkömmlichen Farbstoff, dem chemi­ schen Aufbau der darin enthaltenen Zusätze und dem chemischen Aufbau des Farbkörpers richtet sich bei dieser Extraktion die Auswahl des für die Extraktion eingesetzten Fluids.

Grundsätzlich kann bei der Extraktion das Fluid derart ausge­ wählt werden, daß aus dem herkömmlichen Farbstoff entweder die Zusätze oder der zusatzfreie Farbstoff (Farbkörper) herausge­ löst wird, was dann zur Folge hat, daß sich entweder die Zu­ sätze im Extrakt befinden und der Farbkörper als Extraktions­ rückstand verbleibt oder der Farbkörper im Extrakt gelöst ist und sich die Zusätze im Extraktionsrückstand befinden.

Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß bei der Extraktion ein solches Fluid ausgewählt wird, das die Zusätze aus dem eingesetzten herkömmlichen Farb­ stoff löst. Hierbei fällt somit der reine Farbkörper als Ex­ traktionsrückstand an, wobei sich diese Verfahrensweise insbe­ sondere dann anbietet, wenn der so abgetrennte zusatzfreie Farbstoff unmittelbar im Anschluß an die Extraktion zum Färben des Substrates in dem hierfür eingesetzten überkritischen Fluid aufgenommen wird.

Eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Zusätze aus dem herkömmlichen Farbstoff mit einem solchen Fluid extra­ hiert werden, das zum Färben des Substrates anschließend ein­ gesetzt wird. Diese Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens weist dann den zusätzlichen Vorteil auf, daß be­ dingt durch die Identität der Fluida auf die Bevorratung von weiteren Fluida verzichtet werden kann. Auch können Reste des bei der Extraktion der Zusätze eingesetzten Fluids, die ggf. nach der Extraktion des herkömmlichen Farbstoffes in dem dann anfallenden Extraktionsrückstand, d. h. somit in dem zusatz­ freien Farbstoff, verbleiben, die sich hieran anschließende Färbung nicht stören. Bei dieser Verfahrensweise des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist es nicht unbedingt zwingend erfor­ derlich, daß die Extraktion mit dem Fluid im überkritischen Zustand durchgeführt wird, wie dies später für das Färben des Substrates erforderlich ist. Vielmehr bietet es sich an, hier die Extraktion der Zusätze mit dem Fluid im nicht überkriti­ schen Zustand durchzuführen, da eine Reihe von Zusätzen in ei­ nem nicht überkritischen Fluid gut löslich sind, während der zusatzfreie Farbstoff hingegen erst in dem selben Fluid im überkritischem Zustand löslich wird. Dies erlaubt eine beson­ ders wirksame und schnelle Auftrennung des herkömmlichen Farb­ stoffes in Zusätze und zusatzfreien Farbstoff.

Eine andere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfah­ rens beruht darauf, daß für die Extraktion ein solches Fluid ausgewählt wird, das aus dem herkömmlichen Farbstoff nicht, wie vorstehend beschrieben, die Zusätze sondern den zusatz­ freien Farbstoff löst. Hierbei fällt somit der zusatzfreie Farbstoff im Extrakt an, so daß ein derartiger Farbstoff be­ sonders leicht isoliert und in einer anderen Flüssigkeit auf­ genommen werden kann oder direkt als flüssig formierter, zu­ satzfreier Farbstoff gelagert wird, so daß ein derartiger flüssiger und zusatzfreier Farbstoff dann beim späteren Färben keine Probleme, beispielsweise kein unerwünschtes Verstauben, bereitet.

Eine besonders geeignete Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zur Extraktion des zusatzfreien Farbstoffes ein Fluid ausge­ wählt wird, das den zusatzfreien Farbstoff löst, sieht vor, daß hier als Fluid ein organisches Lösungsmittel verwendet wird. Der nach der Extraktion in dem organischen Lösungsmittel enthaltende zusatzfreie Farbstoff kann dann als flüssig for­ mierter, zusatzfreier Farbstoff gelagert werden oder dadurch isoliert werden, daß das eingesetzte organische Lösungsmittel verdampft wird, so daß der reine Farbkörper fest anfällt. Die­ ser reine, zusatzfreie Farbkörper wird dann entweder direkt in dem für das Färben eingesetzten überkritischen Fluid aufgenom­ men oder zur späteren Verwendung in einer anderen Flüssigkeit unter Ausbildung eines zusatzfreien flüssigen Farbstoffes ge­ löst und/oder dispergiert.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wird ebenfalls der zusatzfreie Farbstoff durch ein or­ ganisches Lösungsmittel, das den zusatzfreien Farbstoff löst, extrahiert. Abweichend zu der zuvor beschriebenen Ausführungs­ variante wird dabei jedoch der zusatzfreie Farbstoff aus dem organischen Lösungsmittel dadurch isoliert, daß der zusatz­ freie Farbstoff an einem Absorber bzw. Adsorber ab- und/oder adsorbiert wird. Der so ab- bzw. adsorbierte reine Farbkörper kann dann direkt dem bei der Färbung eingesetzten überkriti­ schen Fluid oder der anderen Flüssigkeit zugesetzt werden, wo­ bei der Absorber bzw. Adsorber wiedergewonnen wird.

Eine andere, besonders geeignete Ausführungsvariante des er­ findungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Extraktion des herkömmlichen Farbstoffes mit einem Fluid im überkritischen Zustand durchgeführt wird. Hierbei weist diese Ausführungsva­ riante des erfindungsgemäßen Verfahrens den Vorteil auf, daß die Extraktion und somit die Trennung in Zusätze und Farbstoff innerhalb von sehr kurzen Zeiten abläuft, was darauf zurückge­ führt wird, daß ein überkritisches Fluid aufgrund seiner rela­ tiv niedrigen, mit entsprechenden Gasen vergleichbaren Visko­ sität den zu extrahierenden herkömmlichen Farbstoff sehr gut durchdringt, was abhängig von dem eingesetzten Fluid zu einem ausgezeichneten und schnellen Lösen der Zusätze oder des zu­ satzfreien Farbstoffes führt. Darüber hinaus weist ein derar­ tiges überkritisches Fluid noch den Vorteil auf, daß es beson­ ders einfach und schnell durch eine Temperaturerhöhung, Volu­ menvergrößerung oder Druckabsenkung in das entsprechende Gas überführbar ist, so daß dann je nach Auswahl des eingesetzten überkritischen Fluids der extrahierte, zusatzfreie Farbstoff oder die Zusätze fest bzw. flüssig anfallen, während das gas­ förmige Fluid aufgefangen und erneut verwendet werden kann.

Die Auswahl des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jeweils zur Extraktion eingesetzten überkritischen Fluids richtet sich danach, ob man die Zusätze oder den zusatzfreien Farbstoff (Farbkörper) extrahieren will. Sollen beispielsweise mit dem überkritischen Fluid polare Zusätze, wie z. B. ionische Disper­ gier- bzw. Emulgiermittel, extrahiert werden, so wählt man hierfür vorzugsweise polare überkritische Fluida, wie bei­ spielsweise Ammoniak, Fluor-Chlor-Alkane oder Mischungen von Ammoniak und/oder Fluor-Chlor-Alkane mit nicht polaren über­ kritischen Fluida, wie beispielsweise Alkane, Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid, aus. Soll hingegen ein unpolarer, zu­ satzfreier Farbstoff (Farbkörper) mit dem überkritischen Fluid extrahiert werden, so werden als überkritisches Extraktions­ fluid Alkane, insbesondere Ethan, Propan oder Pentan, Kohlen­ dioxid und/oder Kohlenmonoxid jeweils allein oder in Mischung eingesetzt.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der zuvor beschrie­ benen Verfahrensweise, bei der man den herkömmlichen Farbstoff mit einem Fluid und vorzugsweise einem überkritischen Fluid extrahiert, sieht vor, daß man dem Fluid bzw. dem überkriti­ schen Fluid bei der Extraktion einen Moderator zusetzt. Dieser Moderator gestattet es, das Löseverhalten des Fluids bzw. des überkritischen Fluids auf den jeweils zu extrahierenden Be­ standteil (Zusätze oder zusatzfreier Farbstoff) des herkömmli­ chen Farbstoffes abzustimmen, so daß besonders schnelle Ex­ traktionszeiten resultieren. Als Moderatoren kommen dabei ins­ besondere polare Verbindungen, wie vorzugsweise Wasser, Alko­ hole und/oder Salze, in Frage. Die Konzentration dieser Mode­ ratoren variiert zwischen etwa 1 Vol.% und etwa 10 Vol.%, vor­ zugsweise zwischen etwa 2 Vol.% und etwa 5 Vol.%, bezogen auf das Volumen des jeweils verwendeten Fluids bzw. des eingesetz­ ten überkritischen Fluids oder des Fluidgemisches bzw. des überkritischen Fluidgemisches.

Wie bereits vorstehend erwähnt ist, kann bei Verwendung von überkritischen Fluida zur Extraktion von herkömmlichen Farb­ stoffen der im Extrakt anfallenden Farbstoffbestandteil (Zusätze oder zusatzfreier Farbstoff) dadurch besonders ein­ fach isoliert werden, daß eine Temperaturerhöhung, Druckver­ minderung und/oder Volumenvergrößerung herbeigeführt wird. Hierbei fallen dann die im Extrakt enthaltenden flüssigen oder festen Bestandteile (Zusätze oder zusatzfreier Farbstoff) an, während das eingesetzte überkritische Fluid als Gas entweicht, das entsprechend aufgefangen und ggf. wiederverwendet wird. Wird hingegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der herkömm­ liche Farbstoff mit anderen, nicht überkritischen Fluida ex­ trahiert, so bietet es sich an, hier die im Extrakt nach der Extraktion vorhandenen Farbstoffbestandteile (Zusätze oder zu­ satzfreier Farbstoff) durch eine Phasentrennung, flüssig-flüs­ sig-Extraktion, eine Ad- und/oder Absorption und/oder Filtra­ tion zu entfernen, so daß man das an Zusätzen bzw. an zusatz­ freiem Farbstoff freie Fluid dann zur weiteren Extraktion wie­ derverwenden kann.

Die Temperatur, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wäh­ rend der Extraktion angewendet wird, richtet sich allgemein gesprochen nach dem jeweils eingesetzten Fluid. Üblicherweise variiert die Extraktionstemperatur zwischen 10°C und 240°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 180°C.

Wird beispielsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Auftrennung des herkömmlichen Farbstoffes bei der Extraktion mit einem überkritischen Fluid gearbeitet, liegt die Extrakti­ onstemperatur bei der Verwendung von Ethan als Extraktions­ fluid oberhalb von 35°C, während der entsprechende Druck über 50 bar liegt. Bei Einsatz des überkritischen Fluids Propan liegt die Extraktionstemperatur oberhalb von 100°C und der Druck bei der Extraktion über 42 bar, während mit überkriti­ schem Pentan bei einer Temperatur oberhalb von 197°C und ei­ nem Druck oberhalb von 34 bar, mit überkritischem Trifluor- Chlor-Ethan bei einer Temperatur oberhalb von 29°C und einem Druck oberhalb von 38 bar, mit überkritischem Ethylen bei ei­ ner Temperatur oberhalb von 9°C und einem Druck oberhalb von 50 bar, mit überkritischem Ammoniak bei einer Temperatur ober­ halb von 132°C und einem Druck oberhalb von 120 bar, mit überkritischem Kohlendioxid bei einer Temperatur oberhalb von 32°C und einem Druck oberhalb von 74 bar der handelsübliche Farbstoff extrahiert wird.

Auch die Extraktionszeit richtet sich bei dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren nach dem jeweils aufzutrennenden herkömmlichen Farbstoff sowie dem eingesetzte Fluid. Üblicherweise variiert die Extraktionszeit zwischen 2 Minuten und 20 Minuten, vor­ zugsweise zwischen 5 Minuten und 15 Minuten.

Wie bereits vorstehend erwähnt ist, kann bei dem erfindungsge­ mäßen Verfahren jeder herkömmliche Farbstoff eingesetzt wer­ den. Besonders geeignet ist es jedoch, wenn man als herkömmli­ chen Farbstoff einen Dispersionsfarbstoff auswählt, da bei Di­ spersionsfarbstoffen eine besonders einfache Auftrennung des herkömmlichen Farbstoffes in Zusätze und zusatzfreie Farb­ stoffe (Farbkörper), insbesondere auch durch Extraktion, mög­ lich ist. Dies hängt damit zusammen, daß derartige Dispersi­ onsfarbstoffe in der Regel mit ionischen Dispergatoren/Emul­ gatoren als Zusätze versetzt sind, während der eigentliche zu­ satzfreie Farbstoff (Farbkörper) unpolar ist.

Bezüglich der Substrate, die nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren gefärbt werden, ist festzuhalten, daß das erfindungsge­ mäße Verfahren insbesondere auch zum Färben von textilen Sub­ straten geeignet ist. Hierbei können solche textilen Substrate vorzugsweise eingesetzt werden, die mit Dispersionsfarbstoffen färbbar sind, wie insbesondere Textilien, die Polyesterfasern (Polyethylenterephthalat), aliphatische oder aromatische Poly­ amidfasern (Kevlar, Nomex, Polyamid6, Polyamid6.6) Polyimid­ fasern, Polyalkylenfasern, insbesondere Polyethylen-Fasern oder Polypropylen-Fasern, enthalten oder aus diesen Fasern be­ stehen.

Überraschend konnte festgestellt werden, daß nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren insbesondere textile Substrate, wie vorzugsweise Garne, Stickgarne, Nähgarne, Flächengebilde oder konfektionierte textile Teile, einwandfrei innerhalb von kürzester Zeit gefärbt werden können.

Unter den Begriff Zusätze im Sinne der vorliegenden Anmeldung werden alle Stoffe verstanden, die in einem herkömmlichen Farbstoff vorhanden sind und die in ihrer chemischen Zusammen­ setzung von dem eigentlichen Farbstoff, d. h. dem Farbkörper, abweichen. Insbesondere fallen unter diesen Begriff Stellmit­ tel, Öle, Dispergatoren und Emulgatoren.

Der Begriff Farbstoff umfaßt in der vorliegenden Anmeldung nicht nur einen einzelnen Farbstoff sondern auch eine Mischung von Farbstoffen, wobei eine derartige Mischung von Farbstof­ fen, die in der Regel aus drei bis zwölf Farbstoffen besteht, üblicherweise in der Praxis zum Färben eingesetzt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher er­ läutert. Hierbei zeigt die einzige Figur der Zeichnung eine schematische Ansicht einer Apparatur zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens.

Die in der Zeichnung schematisch abgebildete Apparatur weist einen Autoklaven 2 zur Aufnahme des zu färbenden textilen Sub­ strates auf, wobei der Autoklave 2 über eine Ringleitung 6 mit einer Zirkulationspumpe 4 verbunden ist, so daß über die Pumpe 4 das beim Färben eingesetzte überkritische Fluid gefördert wird und somit das in dem Autoklaven angeordnete textile Sub­ strat von dem überkritischen Fluid angeströmt bzw. durchströmt wird.

In einer Bypassleitung 7 zur Ringleitung 6 ist ein weiterer Autoklave 1 vorgesehen, wobei der weitere Autoklave zur Auf­ nahme des beim Färben verwendeten Farbstoffes bzw. Farbstoff­ gemisches dient. In einer weiteren Bypassleitung 8 bzw. 9 zur Ringleitung 6 befindet sich ein Expansionsautoklave 3. Deswei­ teren weist die Apparatur Ventile 11 bis 18 auf, die in den entsprechenden Leitungen 5 bis 10 angeordnet sind.

30 g eines herkömmlichen Dispersionsfarbstoffes, der mit Zu­ sätzen versehen war, wurde in dem weiteren Autoklaven 1 ange­ ordnet. Über die Leitung 5 und das geöffnete Ventil 17 wurde aus einem nicht gezeigten Reservoir Kohlendioxid bei einer Temperatur von 45°C und einem Druck von 90 bar eingespeist, wobei das überkritische Kohlendioxid mit 2 Vol.% Wasser ver­ setzt war. Dieses überkritische Kohlendioxid wurde zunächst für 5 Minuten über die geöffneten Ventile 14 und 13 und die Leitungen 7 und 6 derart zirkulieren gelassen, daß das über­ kritische und mit Wasser versetzte Kohlendioxid den in dem weiteren Autoklaven 1 angeordneten Farbstoff extrahierte. Zu diesem Zeitpunkt waren die Ventile 11, 12, 15, 16, 17 und 18 geschlossen.

Nach Ablauf der Extraktionszeit von fünf Minuten wurde das Ventil 15 geöffnet, was dazu führte, daß das überkritische Kohlendioxid in das Expansionsgefäß 3 expandierte. Hiernach wurde das Ventil 15 geschlossen. Bei der Expansion fiel am Bo­ den des Expansionsgefäßes 3 eine milchige Flüssigkeit an, die neben Wasser die aus dem Farbstoff extrahierten Zusätze enthielt. Diese milchige Flüssigkeit wurde über das als Schleuse ausgebildete Ventil 18 abgelassen. Nachdem das Ventil 18 geschlossen wurde, wurde über die Leitung 5 und das geöff­ nete Ventil 17 weiteres überkritisches Kohlendioxid der Appa­ ratur zugeführt, wobei dieses überkritische Kohlendioxid auf einen Druck von 190 bar und eine Temperatur von 130°C ge­ bracht wurde. Nach Schließen des Ventiles 17 wurde dieses überkritische Kohlendioxid zunächst über die Bypassleitung 7 und die geöffneten Ventile 14 und 13 durch den weiteren Auto­ klaven 1 gepumpt, so daß in diesem überkritischen Kohlendioxid der in dem Autoklaven verbliebene zusatzfreie Farbstoff aufge­ nommen werden konnte. Anschließend wurden die Ventile 14 und 13 geschlossen, was zur Folge hatte, daß das mit zusatzfreiem Farbstoffe beladene überkritische Kohlendioxid nunmehr mittels der Pumpe 4 über die Ringleitung 6 und die geöffneten Ventile 11 und 12 durch das im Autoklaven 2 angeordnete textile Sub­ strat gepumpt wurde. Das in dem Reservoir 3 befindliche Koh­ lendioxid wurde dabei über das geöffnete Ventil 16 und die Leitung 9 in den Strom des überkritischen Fluid eingeführt.

Nach einer Gesamtfärbezeit von 7 Minuten wurde das überkriti­ sche Kohlendioxid über einen nicht gezeigten Filter und ein entsprechendes Ablaßventil abgelassen, so daß das in dem Auto­ klaven angeordnete gefärbte Substrat dem Autoklaven entnommen werden konnte. Hier zeigte sich, daß das textile Substrat, bei dem es sich um eine 1-kg-Garnspule handelte, gleichmäßig ge­ färbt war.

Von der Färbung wurden jeweils die Reibechtheit, die Trocken­ hitze-Fixierechtheit und die Waschechtheit bestimmt. Hierbei konnte festgestellt werden, daß die entsprechende Benotungen um eine Note besser war im Vergleich zu den entsprechenden An­ gaben des Farbstoffherstellers für eine wäßrige Färbung mit dem identischen Farbstoff.

Claims (19)

1. Verfahren zum Färben eines Substrates in einem überkriti­ schen Fluid, bei dem ein an Zusätzen freier Farbstoff in dem überkritischen Fluid aufgenommen und hiermit das zu färbende Substrat an- und/oder durchströmt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß ein herkömmlicher, mit Zusätzen versehener Farbstoff ausgewählt wird, daß vor dem Färben des Substrates eine Tren­ nung zwischen Zusätzen und zusatzfreien Farbstoff durchgeführt wird und daß der abgetrennte zusatzfreie Farbstoff direkt in dem für das Färben eingesetzten überkritischen Fluid oder in einer anderen Flüssigkeit aufgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusatzfreie Farbstoff nach Abtrennung der Zusätze isoliert wird und der isolierte Farbstoff dann in der anderen Flüs­ sigkeit unter Ausbildung eines flüssig formierten zusatzfreien Farbstoffes aufgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusatzfreie Farbstoff in Wasser, Aceton, Alkohol und/oder in einem chlorierten Kohlenwasserstoff unter Ausbildung des flüs­ sig formierten Farbstoffes aufgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der herkömmliche Farbstoff zur Trennung der Zusatzstoffe von dem zusatzfreien Farbstoff extrahiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Extraktion ein solches Fluid ausgewählt wird, daß die Zu­ sätze aus dem herkömmlichen Farbstoff löst.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze aus dem herkömmlichen Farbstoff mit einem solchen Fluid extrahiert werden, das zum Färben des Substrates einge­ setzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für die Extraktion ein solches Fluid ausgewählt wird, das aus dem herkömmlichen Farbstoff den zusatzfreien Farbstoff löst.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Extraktion des herkömmlichen Farbstoffes ein organisches Lö­ sungsmittel verwendet wird und daß das organische Lösungsmit­ tel zur Isolierung des darin extrahierten zusatzfreien Farb­ stoffes nach der Extraktion verdampft wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der herkömmliche Farbstoff mit einem organischen Lösungsmittel ex­ trahiert wird und daß nach der Extraktion der in dem organi­ schen Lösungsmittel gelöste und zusatzfreie Farbstoff an einem Absorber und/oder Adsorber ab- und/oder adsorbiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der herkömmliche Farbstoff mit einem Fluid im überkritischen Zustand extrahiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als überkritisches Fluid Alkane, insbesondere Ethan, Propan oder Pentan, Ammoniak, Fluor-Chlor-Alkane, Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid jeweils allein oder in Mischung ausge­ wählt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem für die Extraktion eingesetzten Fluid ein Moderator zugesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Moderator polare Verbindungen, insbesondere Wasser, Alko­ hole und/oder Salze, verwendet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Extraktion bei einer Temperatur zwischen 10°C und 240°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 180°C, durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der herkömmliche Farbstoff 2 bis 20 Minuten, vorzugsweise 5 bis 15 Minuten, mit dem Fluid extrahiert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach der Extraktion des herkömmlichen Farb­ stoffes die im Extrakt enthaltenen Zusätze oder der im Extrakt enthaltene zusatzfreie Farbstoff durch eine Phasentrennung, eine flüssig-flüssig-Extraktion, eine Ad- und/oder Absorption und/oder Filtration aus dem Extrakt entfernt werden bzw. wird und daß das an Zusätzen bzw. an zusatzfreiem Farbstoff freie Fluid dann zur weiteren Extraktion wiederverwendet wird.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als herkömmlicher Farbstoff ein Disper­ sionsfarbstoff ausgewählt wird.

18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat ein textiles Substrat, insbe­ sondere ein Garn, ein Stickgarn, ein Nähgarn, ein Flächenge­ bilde oder ein konfektioniertes Teil, gefärbt wird.

19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Substrat Polyester, Polyamid, Polyalkylene enthält oder aus diesen besteht.