DE4344021A1

DE4344021A1 - Färbung von beschlichteten textilen Flächengebilden aus Synthesefasermaterial in überkritischem Medien

Info

Publication number: DE4344021A1
Application number: DE4344021A
Authority: DE
Inventors: Dierk Dr Knittel; Eckhard Prof Dr Schollmeyer
Original assignee: DEUTSCHES TEXTILFORSCHZENTRUM; Deutsches Krebsforschungszentrum DKFZ
Current assignee: DEUTSCHES TEXTILFORSCHZENTRUM; Deutsches Krebsforschungszentrum DKFZ
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: DE4344021B4

Description

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, das unter Verwendung ökologisch unbedenklicher Mittel eine Färbung von textilen Flä chengebilden oder Garnen (Vliesen, Flocke, Filamenten) aus Synthesefaserma terial verschiedenster Aufmachung gewährleistet, ohne daß vor dem Färbevor gang ein Entschlichtungs- oder anderer Reinigungsprozeß angewandt zu werden braucht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um die Verwendung über kritischer Fluide, auch als "superkritische Fluide oder überkritische bzw. superkritische Gase" bezeichnet als Trägermedium für den auf das Textilgut aufzubringenden Farbstoff. Aus diesem Trägermedium läßt sich der Farbstoff unter Variation der Verfahrensparameter (Druck, Temperatur) auf bzw. in den jeweiligen textilen Materialien dauerhaft abscheiden. Unter überkritischen Fluiden sind solche, ursprünglich gasförmigen oder flüssigen Systeme (oder Mischungen davon) zu verstehen, die durch entsprechende Änderung des Druckes und Änderung der Temperatur über ihren kritischen Punkt gebracht werden. Hier nehmen solche fluiden Systeme besondere Löseeigenschaften an.

Überkritische Fluide werden bereits vielfältig zur Extraktion von Inhalts stoffen aus Polymeren oder aus Naturprodukten in Laboratorien und in der Technik eingesetzt. In diesen Fällen ist entweder der gewonnene Extrakt das Hauptziel der Anwendung (Hopfen) oder das nach der Extraktion verbleibende Gut (Kaffee).

Der Einsatz überkritischer fluider Systeme zur Färbung von Synthesefaserma terial ist aus Patenten und Publikationen bekannt, jedoch sind in den be kannten Verfahren Auflagerungen am Textil, wie es Schlichten, Avivagen, Präparationen, Spulöle, darstellen, bisher als störend für den Färbeprozeß angesehen worden.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, daß die zu fär bende, beschlichtete (präparierte) Ware in einem Druckbehälter mit einem Fluid, das unter überkritischen Bedingungen steht und das den Farbstoff gelöst enthält, in Kontakt gebracht wird und daß durch Variation der Druck- und Temperaturbedingungen, der Variation der Zusammensetzung des überkriti schen Fluids, eine Durchdringung der Ware mit Farbstoff und eine Fixierung des Farbstoffs erreicht wird. Wobei abhängig vom am Gewebe vorhandenen Schlichtetyp die Farbstoffrezeptierung an zu erzielende Farbtöne anzupassen ist.

Aus den nachstehend angeführten Ausführungsbeispielen wird ersichtlich, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren textile Materialien verschieden ster Konstitution und Konstruktion (aus Synthesefasermaterial) effektiv gefärbt werden können, ohne daß, wie zuvor erwartet, vor dem Färbevorgang eine Entschlichtung oder anders geartete Reinigungsoperation vorgenommen zu werden braucht.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Versuche zum Färben von beschlichtetem (aviviertem) Polyethylenterephthalat gewebe (PES) in überkritischem CO₂:

Probenmaterial
1) PES-Echtheitsgewebe im Laborfoulard beschlichtet (Beschlichtungsgrad gravimetrisch ermittelt, in Gew.-%),
2) PES-Gewebe aus Textilveredlungsbetrieb (d. h. nur kettgeschlichtet) mit Eastman WD, einer Polyesterschlichte (2,2% bezogen auf′s Ge webegewicht) beschlichtet. Hierzu wird vergleichend ein PES-Material eingesetzt, das durch Extraktion mit Dichlormethan gereinigt worden war.
Schlichte (-typen)
Gerol PAN20® (Polyacrylat)
Schlichte 3248® (Polyacrylat, BASF)
Ensimol B® (EO-Addukt; Avivagemittel)
Grünau Kaltschlichte 900®) (filmbildende, nichtion. Polymere)
Wisester JB/25® (Polygon-Chemie; anion. Polyester schlichte)
Eastman WD® (Polyesterschlichte)
Tallopol KSB® (Fa. Stockhausen).

Farbstoffe

Es werden stellmittelfreie, wasserunlösliche Farbstoffe verschiedener Herkunft verwendet (Fa. Bayer; Fa. Ciba-Geigy), die mit Bay1, Bay4 bzw. DTNW12, DTNW21 und DTNW27 bezeichnet werden.

Apparatives

Abb. 1 zeigt die Hochdruckanlage, die für die Färbeexperimente verwen det wurde. Der Färbebehälter besteht aus einem beheizbaren Stahlautoklaven mit 300 cm³ Volumen, der mit einem Rührer und einem perforierten Stahlzylin der als Färbebaum ausgestattet ist. Gasförmiges Kohlendioxid wird von einem Membrankompressor auf Arbeitsdruck komprimiert bzw. wird CO₂ aus einer Steigrohr-CO₂-Flasche flüssig eingefüllt.

Abb. 1 Schem einer Hochdruck-CO₂-Färbeapparatur.

Für den Färbeprozeß wird ein Gewebestreifen von 2-4 g um den Färbebaum, ein perforierter Edelstahlzylinder, gewickelt. Der (meist) pulverförmige Farb stoff (bzw. -mischung) wird auf den Autoklavenboden gegeben. Mengenangaben an Farbstoff (in Gew. -%) sind auf das Textil-Probengewicht bezogen. Die Führung von Druck und Temperatur folgt im wesentlichen der in [1,2] empfoh lenen Vorgehensweise und umfaßt Behandlungstemperaturen um 120-130°C und Drücke von 250-310 bar bei Färbezeiten von 10-25 Minuten.

Die nachstehende Tabelle gibt Schlichteart, Farbstoffart und -menge für die Versuche an:

Tabelle 1

Färbebedingungen in überkritischem CO₂ an geschlichteter Ware aus Synthesefasermaterial

Die nachfolgende Tabelle gibt die visuelle Beurteilung der erhaltenen Fär bungen wieder, die direkt auch dem Färbevorgang bzw. nach einer anschlie ßenden Acetonspülung erhalten werden. Tabelle 3 zeigt anhand von Remissionsdaten nach dem CIE-Lab-System die Färbeergebnisse an.

Tabelle 2

Visuelle Bewertung aus überkritischem CO₂ gefärbter, geschlichte ter PES-Materialien

Tabelle 3

Beispiele von Remissionsdaten der gefärbten Proben

Die an den gefärbten Geweben ermittelten Echtheitszahlen bzgl. Waschung, Abrieb und Lichtstabilität liegen in praxisrelevanten Bereich.

Unerwarterweise zeigen Proben (z. B. Gewebematerial 2), die nur auf einem Fadensystem (Kette) eine Auflagerung besitzen, nach dem vorliegenden Verfah ren eine egale, streifenlose, intensive Färbung.

Die Versuche DK-S10-DK-S11 wurden als Simultanfärbungen von jeweils unbe schlichtetem und beschlichtetem Material durchgeführt. Als Auflagerung wurde ein auf das Gewebe aufgebrachtes Textilhilfsmittel (sowohl Schlichtemittel als auch Avivage mit permanenten Griffeigenschaften) eingesetzt. Hierzu wurde das jeweilige Gewebe aus 5%iger Tallopol KSB-Lösung vor der Färbung behandelt und nach Trocknung zum Färben eingesetzt.

Farbstoffbestimmungen an den Simultanfärbungen DK-S11 zeigten, daß auf das beschlichtete Material mit 1,59 mg Farbstoff pro g Gewebe um 3% mehr Farbstoff aufgenommen wurde, als von dem unbeschlichtetem Vergleichsmate rial. Nach Spülung der Proben aus Versuch DK-S11 mit Aceton zeigte das beschlichtet gefärbte Gewebe eine um 2 Bewertungsnoten bessere Trocken- und Naßreibechtheit als das im unbeschlichteten Zustand gefärbte Material.

Im Versuch DK-S12 wurde gezeigt, daß das aufgebrachte, griffeste Textil hilfsmittel Tallopol KSB unter den angewandten Färbebedingungen (280 bar, 130°C, Farbstoffangebot 0,5%, 15 Min., Druckexpansion kontinuierlich) 5,4 mg Farbstoff DTNW21 aufnimmt, was deutlich über der unter vergleichbaren Bedingungen von PES aufnehmbaren Menge liegt.

Tabelle 4

Visuelle Bewertung der Simultanfärbungen aus überkritischem CO₂ von geschlichtetem und ungeschlichtetem PES-Material

Literatur
[1] E. Schollmeyer, D. Knittel, H.-J. Buschmann, G. M. Schneider, K. Poula kis (Erf.): "Färbeverfahren"
Dt. Pat. P 39 06 724.-6, DE 39 06 724 A1, 13.09.1990.
[2] W. Saus, D. Knittel, E. Schollmeyer, H.-J. Buschmann (Erf.): "Verfahren zum Färben von hydrophobem Textilmaterial mit Dispersions farbstoffen aus überkritischem CO₂"
Ciba-Geigy AG, Basel, 17.05.91, Nr. 1-18653/P1, EP 92810343.1, 08.05.92.

Claims

1. Verfahren zum Färben von Synthesefasermaterial unterschiedlicher Auf machung (Garne, Filamente, Gewebe, Vliese, Gelege, Flocke) unter Färbebe dingungen überkritischer Fluidsysteme unter Verwendung von wasserunlösli chen Farbstoffen (Dispersionsfarbstoffen), beinhaltend das Färben der o.g. Materialien mitsamt den aus textilen Vorbehandlungsprozessen enthal tenen Auflagerungen (wie etwa Schlichten, Spulöle, Avivagen) zur Erzie lung besserer Reibechtheiten und zur Erzielung höherer Farbstoffaufnahme.

2. Verfahren nach Anspruch 1, derart daß die am Textilmaterial aus den dem Färben vorgehenden Verarbeitungsschritten vorhandenen Auflagerungen eine im Färbeprozeß gesteigerte Farbstoffaufnahme durch das Synthesefasermate rial verursachen (Moderatorwirkung).

3. Verfahren nach Anspruch 1, derart daß die Reibechtheit einer Färbung von Synthesefasermaterial durch die überkritisch-färberische Behandlung bei Anwesenheit von Auflagerungen verbessert werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, derart daß sowohl nur an der Kette geschlich tete bzw. mit Auflagerungen versehenen Materialien als auch an Kette und Schuß (Gewebe betreffend) mit Auflagerungen versehene Gewebematerialien gleichermaßen mit egalem Ergebnis gefärbt werden können, ohne daß eine Kettstreifigkeit der Färbung eintritt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, derart daß die genannten Auflagerungsmittel aus den Substanzklassen der Phosphorsäureester, der Polyester, der Poly acrylate, der Ethylenoxidaddukte, der Silikon- und Fluorpolymerpräpara tionen, der Mineralölverbindungen, der Derivate aus Naturstoffen (Stärke-, Chitosan-, Cellulosederivate) bestehen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, derart daß durch die vorgesehene Behandlungs art ein kompletter Verfahrensschritt (Entschlichtung) der Textilveredlung eingespart werden kann.

7. Verfahren nach Anspruch 1, derart daß die Auflagerung, die bereits beim Färbeprozeß am Textilmaterial vorhanden ist, permanent ist, d. h. in Folgeschritten der Verarbeitung bzw. des Gebrauchs festhaftend für die Gebrauchsdauer ist.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1-7, derart daß das überkritische Fluid aus überkritischem CO₂ oder überkritischem Distickstoffoxid oder deren Mi schungen besteht.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1-8, derart daß dem überkritischen Fluid zur Variation seiner Polarität Moderatoren wie Wasser, Alkohole, Ketone bzw. Kohlenwasserstoffe zugesetzt werden.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1-9, derart daß im Druckbereich von 250 bis 400 bar und im Temperaturbereich von 80-320°C gefärbt wird.

11. Verfahren nach Ansprüchen 1-10, derart daß die am Textilgut vorhandene Schlichte bzw. Auflagerung im Bereich bis zu 3 Gewichtsprozent vorliegt.

12. Verfahren nach Ansprüchen 1-11, derart daß für das Verfahren Textilmate rial aus Mischfasern bzw. Fasermischungen eingesetzt wird.