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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen Färben eines
flächigen synthetischen Verbundmaterials aus dem, durch geeignete chemische
Verfahren, ein Produkt ähnlich natürlichem Leder hergestellt werden kann. Im
besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein chemisches Verfahren zum
Verarbeiten jeglicher Art von synthetischem Leder ("Lederimitat"), bestehend aus einem
flächigen Material aufweisend eine poröse (vesikulare) Polymermatrix eingebettet in
natürliche oder synthetische Fasern, welche zur Umformung des synthetischen Leders in
ein Produkt identisch in Erscheinung und Griff des natürlichen Leders geeignet ist, wie
dies in den italienischen Patenten Nummer 1 178.956 und 1 211 465 beschrieben ist,
eingereicht vom Anmelder der vorliegenden Anmeldung.
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Die obigen italienischen Patente betreffen ein chemisches Verfahren zur
Herstellung von Lederimitaten, die sehr ähnlich dem und mit dem bloßen Auge beinahe
nicht vom natürlichen Leder zu unterscheiden sind, aus flächigen Materialien mit einer
porösen Matrix (d. h. mit gleichmäßig verteilten Mikroporen) enthaltend oder nicht
natürliche oder synthetische Verstärkungsfasern, wobei ein Rohmaterial verarbeitet
wird, das normalerweise zur Herstellung von SOFRINA (eingetragene Handelsmarke)
von KURARAY CO. LTD. verwendet wird. Das chemische Verfahren umfaßt auch ein
Färbeschritt, welcher aus ein oder mehreren Stufen unter Verwendung von
Azofarbstoffen (beispielsweise BASACRIL - eingetragene Handelsmarke) und Ammoniak
besteht, in denen nacheinander oder in einer Mischung, Metallkomplex-Farbstoffe,
(premetallized dyes) oder spezifische Metallverbindungen für die Matrixfasern
(beispielsweise NYLON- Fasern (eingetragene Handelsmarke)), wie beispielsweise
Anilin, ISOLAN, TELON, LANACROM, ACIDOL (eingetragen Handelsmarken)
eingesetzt werden. Der Färbeschritt kann sowohl durch Gerbtechnik in
Rotationstrommeln als auch durch Textiltechnologie, unter Verwendung von
Färbevorrichtungen des JET- oder Fluß-Typs erfolgen, wobei die Streifen des flächigen
Materials zum Verarbeiten zu Ballen im ersten Fall und im zweiten unter Vereinigung
der Enden zu Schlaufen geformt werden, welche in die Maschinen gegeben und
zirkuliert werden.
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Welches der obigen Verfahren auch immer eingesetzt wird, der Färbeschritt
verlangt ein kontinuierliches, genaues Abmessen der Komponenten der
Färbemittellösung und eine Verarbeitungszeit von einigen Stunden, so daß relativ hohe
Verfahrenskosten entstehen. Darüber hinaus und besonders im Falle der
Rotationstrommeln kann keine kontinuierliche Kontrolle der Qualität des verarbeitenden
Materials erfolgen, so daß das gesamte Material im Falle ungenauer Färbeparameter
zerstört werden kann. Schließlich sind zahlreiche Arbeitsvorgänge während des
Verfahrens an dem flächigen Material notwendig, welches auf Rollen in Streifenform
vorliegt, wobei die Rollen zur Umformung des Materials in Ballen oder Schlaufen
entrollt und anschließend wiederum in Rollen überführt werden müssen. Ein ähnliches
Färbeverfahren für die zuvor spezifizierten Materialien wird auch in GB-A-2206363
offenbart, welches im wesentlichen dem zuvor genannten italienischen Patent Nummer
1211465 entspricht. Aus GB-A-1107035 ist des weiteren ein Färbeverfahren für
herkömmliche Textilien bekannt (niemals verwendet für Materialien aufweisend Fasern,
die in einer porösen Matrix eingebettet sind), wobei das Textil in Streifenform
wechselseitig einem Färbebad zugefügt werden: Dieses Verfahren stellt
zufriedenstellende Ergebnisse nur bei relativ langen Behandlungszeiten sicher.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Färben von
flächigen Materialien der zuvor genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches
schneller und relativ kostengünstig ist und welches zugleich ein Minimum von
Arbeitsvorgängen am Material während des Verfahrens benötigt und eine kontinuierliche
Überwachung der Färbestufe erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Färben eines flächigen synthetischen
Verbundmaterials zur Verfügung gestellt, welches dazu entworfen ist natürliches Leder
zu imitieren, wie in Anspruch 1 beansprucht.
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Eine nicht begrenzende Ausführungsform der vorliegender Erfindung wird
beispielhaft mit Hinweis auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, welche einen
schematischen Schnitt einer Vorrichtung zur Implementierung des Färbeprozeßes der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Umfangreiche Forschung und Versuche durch die Techniker des Anmelders
haben gezeigt, daß, unter der Voraussetzung, daß der Streifen einer vorgegeben
mechanischen Spannung unterworfen wird, das Färben eines Streifens aus porösem
Material durch einfaches Eintauchen in ein Färbemittelbad für eine gegebene Färbe-
Lösungsmittel/Emulsions-Formulierung und anderen vorgegebenen physiko-chemischen
Arbeitsparametern unter drastischer Verringerung der Färbezeit, teilweise von mehr als
60%, im Vergleich mit Färbeverfahren durch Rotationstrommeln und/oder
Textilmaschinen erzielt werden kann. Dies führt zu einer mittleren Verringerung der
Färbezeit im Bereich von einigen auf ein paar Stunden (beispielsweise von 6 auf weniger
als 3 Stunden), ohne daß sich das Endergebnis (Färbequalität und Verteilung über den
Streifen, Lebenszeit und Stabilität) wesentlich ändert, so daß eine drastische
Verringerung der Färbekosten erzielt wird. Darüber hinaus erlaubt das Tauchverfahren
eine leichtere Steuerung der physikalischen und chemischen Parameter des Bades,
(Temperatur, Konzentration, pH, usw.) sowie die Eliminierung von Arbeitsvorgängen
um das Material verarbeiten zu können, welches in Form von Rollen einfach in das Bad
abgerollt und anschließend aufgespult werden muß. Darüber hinaus ist zumindest ein
Teil des verarbeiteten Materials nicht dauerhaft mit der Färbe-Lösung/Emulsion in
Kontakt, so daß dieses hinsichtlich der Qualität geprüft werden kann.
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Das zu färbende Material, welches die obigen Ergebnisse erzielen soll, muß
notwendigerweise eine poröse Matrix (und vorzugsweise eine Faserverstärkung
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Faservlies, Polyamid-, Polyethylen- oder
Polyesterfasern eingebettet in die Matrix) aufweisen und wird chemisch in Streifenform
über den gesamten Abschnitt bestehend aus der porösen Matrix und der Verstärkung
(falls vorhanden) mit Farbstoffen enthaltend geeignete (bekannte) Hilfsmittel durch
wechselseitiges Zuführen des Streifens aus porösem Material und bei vorgegebener
Geschwindigkeit innerhalb des eine Lösung und/oder Emulsion des Färbemittels und der
Additive enthaltenden Bades verarbeitet, wobei der Streifen in Spannung gehalten wird.
Das synthetische Material in Streifenform wird wechselseitig in das Bad durch
alternierendes Auf und Abrollen des Streifens auf und von zwei gegenüberliegenden
Rollen mit Mitteln zum Aufrechterhalten des Streifens bei vorbestimmter Spannung
geführt, wobei es durch einen Behälter geleitet wird, der zwischen ihnen lokalisiert ist
und das Färbebad enthält.
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Im besonderen, und in der beiliegenden Zeichnung gezeigt, wird ein Streifen 1
eines bekannten mikroporösen (vesikularen) flächigen synthetischen Materials,
insbesondere hergestellt aus Polyurethan mit eingebetteten Polyamidfasern, die sich frei
in der porösen Matrix bewegen können (beispielsweise ein Rohmaterial zur Herstellung
von SOFRINA - eingetragene Handelsmarke) in einem Apparat 2 definiert durch ein
Druckbehälter 3 enthaltend einen Behälter 4 und zwei gegenüberliegende angetriebene
Rollen 5, 6 an gegenüberliegende Längsseiten des Behälters 4, verarbeitet. Der
Behälter 4 enthält ein Färbebad 7 von bekannter Zusammensetzung und, entsprechend A,
dem nur für Anschauungszwecke dargestellten Beispiel, einen angetriebenen
Spannungszylinder 10. Der Streifen 1 wird auf eine Rolle 11 gerollt, welche auf die
Rolle 5 übertragen wird, von Rolle 5 in Behälter 4 und durch das Bad 7 abgerollt und
auf die Rolle 6 aufgespult, von der er durch Invertierung der Rotationsrichtung auf die
Rolle 6 übertragen wird, wobei er anschließend durch Behälter 4 in Gegenrichtung
abgespult und auf Rolle 5 aufgerollt werden kann, so daß der Streifen 1 wechselseitig in
das Bad 7 geführt wird. Angetrieben von Motoren kann der Spannungszylinder 10
vertikal in den Behälter 4 und das Bad 7 bewegt werden, so daß die benötigte Spannung
auf dem Streifen 1 eingestellt werden kann, der durch das Bad 7 im Behälter 4 vor und
zurück geführt wird. Die Vorrichtung 2 enthält auch Mittel zur Steuerung der
Temperatur des Bades 7, beispielsweise eine Heiz/Kühlspule 15; bekannte Sensormittel
(nicht gezeigt), wie beispielsweise Thermometer, pH-Meter und Füllstandsensoren und
Mittel zur Zufuhr für das Bad 7, Waschlösungen und Säure und Base
pH-Korrekturlösungen alle von bekannter Art und daher aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt.
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Vorzugsweise liegt der Arbeitsdruck oberhalb des Atmosphärendrucks, wobei das
Bad 7 bei einer Temperatur über 100 Grad Celsius mit Hilfe eines Druckapparates 3
gehalten wird, innerhalb dessen die Rollen 5 und 6 sowie der Behälter 4 untergebracht
sind, wobei die Vorrichtung gegenüber Flüssigkeiten und dementsprechend Druckfest
ist, wobei der Spannungszylinder 10 durch Motoren 12 so positioniert wird, daß der
Streifen 1 wechselseitig durch das Bad 7 bei einer Spannung von nicht weniger als 30
Nw/sq. cm bezogen auf den Querschnitt des Streifens 1 durchgeführt wird. Die
angetriebenen Rollen 5 und 6 werden so betrieben, daß der Streifen 1 wechselseitig
durch das Bad 7 bei einer mittleren linearen Geschwindigkeit von etwa 20 Meter/Minute
und bei einer allgemeinen Geschwindigkeit im Bereich von 8 bis 40 Meter pro Minute
geführt wird. Bei Betreiben mit den obigen Parametern und herkömmlichen
Färbeformulierungen dauert der Färbeschritt durch Tauchen und wechselseitiges Führen
des Streifens im Bad 1 von 30 Minuten bis 4 Stunden, wonach der Streifen 1
gleichmäßig und stabil gefärbt ist und eine exzellente Erscheinung zeigt.
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Die vorliegende Erfindung wird nun des weiteren durch eine Zahl von
Anwendungsbeispielen dargestellt. Jedoch weisen nicht alle Beispiele alle Merkmalen
des Anspruchs 1 auf.
Beispiel 1
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12 Streifen von rohem "Sofrina" Material von Kuraray Co. Ltd - Japan (ein
poröses synthetisches Material aufweisend eine mikroporöse Polyurethan Matrix
eingebettet mit NYLON-Fasern (eingetragene Handelsmarke) und eine kompakte
Polyurethan-Oberfläche, die mit Prägung versehen ist, um natürliches Leder zu
imitieren), jeweils 10 Meter lang, 0,8 Millimeter dick und 182 Kilogramm schwer,
werden in 4 Chargen von jeweils 3 Streifen aufgeteilt und die Streifen der ersten 2
Chargen, A und B werden unter Verwendung einer wäßrigen Lösung mit 3 Gew.-%
LEVADERM (eingetragene Handelsmarke) wie folgt gefärbt:
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Die Streifen der Charge A werden gefaltet und in Ballen mit den Maßen
250 · 120 · 120 cm geschnürt und in einer etwa 5,6 m³ große Rotationstrommel der Art,
die zum Gerben verwendet wird, gegeben. In die Trommel, die mit einer
Geschwindigkeit von 15 Umdrehungen pro Minute betrieben wird, werden 300 Liter der
obigen 3%igen wäßrigen Lösung von Levaderm gegeben, und die Streifen werden mit
der Lösung 65 Minuten bei 40ºCelsius und 75 Minuten bei 60ºCelsius behandelt,
wobei die Temperatur langsam angepaßt wird, insgesamt etwa 6 Stunden. Nach
Waschen mit 650 Liter Wasser werden die Ballen herausgenommen und die Streifen
aufgespult, wobei die Farbe geprüft wird.
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Die Streifen in Charge B werden auf eine Rolle gespult und auf eine Jegger
Verarbeitungsmaschine entsprechend einer Vorrichtung, die schematisch in der
beigefügten Zeichnung dargestellt ist, verarbeitet. Jede Rolle wird auf eine angetriebene
Rolle gegeben, von der sie auf eine zweite Rolle umgespult wird, die gegenüber der
ersten liegt, und umgekehrt, so daß der Streifen wechselseitig durch den Tank zwischen
den Rollen geführt wird, der 60 Liter der obigen 3%igen Levaderm Lösung enthält
Der Streifen wird zwischen den Rollen bei einer Spannung von 40 Nw/sq.cm gehalten,
und durch den Tank, der die Lösung enthält, mit einer Geschwindigkeit von 30 Meter
pro Minute geführt. Umgebungsdruck wird angelegt, wobei die Temperatur bei 40ºC
für 30 Minuten gehalten wird, danach wird die Temperatur graduell auf 94ºC für 2,5
Stunden erhöht. Nach diesem Arbeitsschritt wird die Farbe der Streifen geprüft, welche
sich immer noch auf der Rolle befinden.
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Die Streifen der Chargen C und D werden in Ballen, wie für Charge A gebunden
und in einer 5,6 m³ großen Trommel, die bei einer Geschwindigkeit von 15
Umdrehungen pro Minute betrieben wird, zuerst mit 300 Liter einer wäßrigen Lösung
von oberflächenaktiven Mitteln bei 60ºCelsius für 20 Minuten und anschließend mit
300 Liter einer wäßrigen Lösung mit 30 Gew.-% Chromsulphat bei 60ºC und einem pH
von 3,2 behandelt. Nach 40 Minuten wird der pH durch Zugabe von 10 N NaOH
erhöht, wobei das Hydroxid durch ausgiebige Koagulation gefällt wird. Nach dem
Spülen wird die Trommel mit 300 Liter einer wäßrigen 6 Gew.-%igen
Asparaginaldehyd-Lösung 40 Minuten gefüllt, wonach 300 Liter einer 30%igen
wäßrigen schwefelsauren Fettsäureester-Lösung (schwefelsaures Walöl, "Sperm Oil")
für 45 Minuten gefüllt. Die Streifen in Charge C werden anschließend in einer
Rotationstrommel wie für Charge A gefärbt und jene in Charge D werden in eine Rolle
geformt und wie für Charge B gefärbt.
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Der Vergleich der Streifen in Charge A und C zeigen die gleiche Farbe und eine
gleichmäßige Färbung wie jene in Chargen B und D: Der Färbeschritt der Chargen A
und C dauerte jedoch etwa 6 Stunden verglichen mit nur 3 Stunden für die Chargen B
und D.
Beispiel 2
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12 Streifen wie in Beispiel 1 werden in zwei Chargen E und F von je 6 Streifen geteilt.
Die Streifen, entrollt und zu einer Schlaufe zusammengenäht, werden auf eine
Färbevorrichtung vom JET-Typ behandelt, wobei die gleichen Lösungen und
Arbeitsparameter wie für Chargen C und D verwendet werden, außer daß sie nach der
Fällung mit Chromsulfat und zuvor mit einer Glutaraldehydlösung behandelt werden,
wobei sie mit 650 Liter einer wäßrigen Emulsion behandelt werden, die 7 Gew.-%igen
APRITAN PQ (eingetragene Handelsmarke), ein bekannter Maleinsäurestyrol-Füllstoff,
der beim Gerben verwendet wird, und 2 Gew.-% BASITAN MN (eingetragene
Handelsmarke) und 3 Gew.-% TANIGAN PAK (eingetragen Handelsmarke) umfaßt,
bekanntes synthetisches auf Tannin basiertes Nachgerbmittel, das in der Gerbindustrie
verwendet wird. Die Streifen in Charge E werden anschließend auf der JET-Vorrichtung
durch Behandeln mit 650 Liter einer wäßrigen Lösung von 3 Gew.-% LEVADERM
(eingetragene Handelsmarke), ein bekannter Polyurethan Farbstoff, und 3 Gew.-%
SELLASET (eingetragene Handelsmarke), ein spezifischer bekannter Farbstoff für
Polyamidfasern, für 4 Stunden bei 98ºC gefärbt. Die Streifen in Charge F werden
andererseits aus der JET-Vorrichtung entnommen und zu einer Rolle geformt, nachdem
die Schlaufe aufgetrennt wurde, und anschließend mit identischer Färbelösung
(3 Gew.-% LEVADERM und 3 Gew.-% SELLASET) für 2 Stunden bei 98ºC und
Umgebungsdruck unter Verwendung einer Jegger Maschine und den gleichen
Parametern wie für Chargen B und D behandelt. Bei Vergleich der Chargen E und F
zeigte sich auch in diesem Fall die gleiche Farbe aber ein spürbarer Unterschied der
Dauer des Färbeschritts.
Beispiel 3
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24 Streifen des gleichen Materials wie im Beispiel 1, aber deren geschlossene
Polyurethan Oberfläche mechanisch durch ein Messer entfernt wird (und das
dementsprechend allein aus der microporösen Matrix und der Faserverstärkung besteht)
werden in zwei Chargen (1 und 2) von jeweils 12 Streifen geteilt und auf einer
Vorrichtung vom JET-Typ mit 500 Liter einer wäßrigen Lösung von 3% Anilin und 5%
24Bé Ammoniak (Gew.-% wird gemäß dem Gewicht der Streifen berechnet) für 90
Minuten behandelt. Nach Waschen im Wasser werden die Streifen anschließend unter
Verwendung mit den folgenden Formulierungen gefärbt:
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Streifen der Charge 1 werden auf der JET Vorrichtung wie folgt gefärbt:
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1.a) Drei Streifen werden bei 95ºCelsius 120 Minuten mit einer Farbstofflösung
bestehend aus einer wäßrigen Mischung von TELON A-3RL, ISOLAN K-3GLS
und TELON FRL (eingetragene Handelsmarken) in jeweiligen Anteilen von
1,6%; 0,2%; 0,3%, bezogen auf das Gewicht der Streifen, behandelt.
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1.b) Drei Streifen werden bei 30ºC für 15 Minuten mit einer Farbstofflösung
aufweisend 300 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Streifen, Wasser und 1 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht der Streifen, ABEGAL SW (eingetragene
Handelsmarke) behandelt. Die Temperatur wird anschließend auf 110ºC in 90 Minuten
erhöht, wobei 5 Gew.-% bezogen auf die Streifen eines Metallkomplex-Farbstoffes
(LANACROM und IRGALAN, eingetragene Handelsmarken) zugegeben und die
Streifen weitere 60 Minuten behandelt werden.
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1.c) Drei Streifen werden 90 Minuten und bei Steigern der Temperatur von 30 auf
96ºC mit einer Färbelösung aufweisend 300% Wasser, 300% AVOLAN IW
(eingetragene Handelsmarke), 10% ASTRAGAL (eingetragene Handelsmarke)
und 5% ISOLAN K-PRL (grey), jeweils bezogen auf das Gewicht der Streifen,
behandelt. Nach dem Waschen wird die Behandlung zweimal wiederholt für SO
bzw. 90 Minuten, um AVOLAN zu entfernen und ISOLAN auf 2% und
ASTRAGAL auf 4% zu reduzieren.
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1d) Drei Streifen werden bei 30ºC 60 Minuten mit einer Färbelösung aufweisend,
bezogen auf das Gewicht der Streifen, 200% Wasser und 30% organische
Pigmente (IRGAFIN - eingetragene Handelsmarke) behandelt. Essigsäure wird
anschließend zugegeben, um den pH auf 3,5 einzustellen. Die Temperatur wird auf
80ºC erhöht, wobei 2% TELON und 10% ASTRAGAL zugegeben werden und
die Temperatur auf 110ºC für 90 Minuten erhöht wird. An diesem Punkt wird
die Temperatur auf 60ºCelsius erniedrigt und eine weiterer Färbevorgang wird
bei einer Temperaturerhöhung auf 110ºCelsius in 60 Minuten durchgeführt.
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Die Streifen in Charge 2 werden unter Verwendung der gleichen Lösungen und
Zusammensetzungen gefärbt, allerdings wird eine Jegger-Vorrichtung mit dem gleichen
Arbeitsparametern wie im Beispiel 1 verwendet, außer daß die Geschwindigkeit der
Streifen durch den Behälter im Bereich von 8 bis 40 Meter pro Minute und die. Spannung
der Streifen 30 bis 38 Nw/sq.cm liegt, mit folgenden Färbelösungen im Behälter:
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2a) Drei Streifen werden mit der Lösung wie in Punkt 1.a) gefärbt, wobei der
Behälter eine Stunde bei 95ºC gehalten wird.
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2.b) Drei Streifen werden mit der vollständigen Lösung wie im Punkt 1.b)
(ABEGAL+LANACROM+IRGALAN) behandelt, wobei der Behälter 1,5
Stunden bei 110ºC und einem Druck 1,5 Bar gehalten wird.
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2.c) Drei Streifen werden nur einmal mit der vollständigen Lösung wie im Punkt 1.c)
(AVOLAN 3%, ISOLAN 10%, ASTRAGAL 5%), 1,5 Stunden bei 110ºC und
einem Druck von 1,6 Bar behandelt.
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2.d) Drei Streifen werden mit der vollständigen Lösung wie unter Punkt 1.d)
(IRGAFIN 30%, TELON 2%, ASTRAGAL 10%) 2,5 Stunden bei 110ºC und
einen Druck von 1,5 Bar behandelt, wobei nach einer 30 minütige Behandlung
Essigsäure zugegeben wird, um den pH zu variieren und Pigmente auszufällen.
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Proben werden aus den Streifen jeder Charge genommen und einer trockenen
Farbvergleichsuntersuchung unter Verwendung eines Spektrometers unterzogen,
nachdem sie zuvor mit einem synthetischen Schweißmittel, Alkohol, Wasser und
verlängerter Bestrahlung mit Sonnenlicht behandelt werden (Blauskalen-Bewertung;
BLUE scale evaluation).
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Die Ergebnisse waren im wesentlichen identisch für die 3 Gruppen von Streifen in der
jeweiligen Charge, die mit dem gleichen Färbebad behandelt wurden. Die Proben der
Charge 2, die bei einer Spannung von weniger als 32 Nw/sq.cm bei dem Durchführen
durch das Färbebad behandelt wurden, zeigten eine hellere und insgesamt weniger
gleichmäßig verteilte Farbe im Vergleich mit den entsprechenden Proben der Charge 1.