PL102783B1 - Sposob barwienia materialu wlokienniczego pochodzenia naturalnego lub z tworzyw sztucznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób szybkiego, ciaglego i bezwodnego lub zasadniczo bezwodne¬ go barwienia materialów wlókienniczych i z two¬ rzyw sztucznych.

Przy obecnym polozeniu nacisku na kontrole zanieczyszczenia srodowiska oczywista jest spra¬ wa, ze zwieksza sie zapotrzebowanie na bardziej efektywne srodki do kontroli tego zanieczyszcze¬ nia, z uwagi na surowosc przepisów regulujacych te kontrole, nie wspominajac o kosztach. W przy¬ padku farbiarni obróbka scieków z tych zakla¬ dów jest szczególnie kosztowna, a w pewnych przy¬ padkach obróbka potrzebna do uzyskania zgody wladz zajmujacych sie ochrona srodowiska na wy¬ dalanie scieków z farbiarni do wód gruntowych (w postaci rzek, zbiorników wodnych itp.) jest w rzeczywistosci na tyle kosztowna, ze nie jest moz¬ liwa do przeprowadzenia. W rzeczywistosci istnie¬ ja spolecznosci w róznych czesciach swiata nie ze¬ zwalajace na budowanie farbiarni i zakladów wy¬ konczeniowych w swoich granicach.

Celem wynalazku bylo opracowanie sposobu barwienia materialów wlókienniczych i z tworzyw sztucznych, który umozliwialby wyeliminowanie wszelkich zanieczyszczajacych odcieków jak rów¬ niez likwidacje zanieczyszczenia powietrza, co do¬ tychczas ma miejsce podczas operacji barwienia.

Barwienie materialu wlókienniczego w bezwod¬ nej kapieli barwiacej na przyklad w glikolu lub eterze glikolu, a mianowicie sposób barwienia ny- 2 lonu zostal opisany wiele lat temu we francuskim opisie patentowym nr 955 260 /odpowiadajacym szwajcarskiemu opisowi patentowemu nr 230 89il|/.

Ponadto pózniej w opisie patentowym St. Zjedno- czonych Am. nr 2 88211(9 opisano sposób barwie¬ nia poliestru w bezwodnej kapieli barwiacej za¬ wierajacej rózne glikole. Patrz takze opis patento¬ wy St. Zjednoczonych Am. nr 2 461« 6.1l2. Etap per se przemywania barwionych materialów wlókien^ niczych w niskowrzacej cieczy, na przyklad alko¬ holu, zostal opisany w wyzej wymienionym fran¬ cuskim opisie patentowym nr 955 260, chociaz po¬ dano, ze jest sprawa obojetna jaka ciecz zastosuje sie do przemywania czy wode, czy niskowrzacy u alkohol l/patrz francuski opis patentowy str. 2 wiersz 58/. Jednakze w zadnej publikacji nie u- jawniono etapów barwienia i przemywania przy calkowitym zawracaniu do Obiegu róznych stoso¬ wanych materialów oraz przy calkowicie lub za- sadniczo calkowicie bezwodnym ukladzie umozli¬ wiajacym zmniejszenie kosztów i co wazniejsze uwzgledniajac obecne problemy ochrony srodowiska i oszczednosci energii.

Nalezy szczególnie zaznaczyc, ze wynalazek w efekcie umozliwia stosowanie bezwodnego lub za¬ sadniczo bezwodnego zamknietego lufo zasadniczo zamknietego ukladu obróbczego unikajac tym sa¬ mym koniecznosci wydalania potencjalnie zanie¬ czyszczajacych wodnych scieków do wód grunto- wych. Jezeli w wyniku dlugotrwalej pracy nagro- 102 7833 madzi sie wieksza /chociaz nadal stosunkowo malai/ ilosc wody, na przyklad z zastosowania wodnych koncentratów barwnikowych do przygotowania roz¬ tworu obróbczego barwnika i wysokowrzacej or¬ ganicznej cieczy w formie rozcienczonej i/lub z wilgoci istniejacej zawsze w powietrzu stosowa¬ nym w etapach chlodzenia i suszenia, wówczas wode te mozna latwo usuwac z dowolnej cieczy obróbkowej znanym sposobem, na przyklad prze¬ puszczajac ja przez zloze przemyslowego srodka odwadniajacego, takiego jak Drierite.

Po pokryciu wstepnych wydatków inwestycyj¬ nych na niezbedne urzadzenia, opisany ponizej sposób jest stosunkowo niedrogi, a ponadto ma miejsce znacznie mniejsze zuzycie energii na pro¬ wadzenie procesu. Ta ostatnia cecha jest szcze¬ gólnie korzystna z uwagi na ogólny brak zródel energii.

Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze barwi sie materialy wlókiennicze lub z tworzyw sztucznych barwnikiem rozpuszczonym, zawieszo¬ nym lub zdyspergowanym w stosunkowo wysoko¬ wrzacej cieczy, takiej jak glikol lub eter glikolu a nastepnie przemywa sie barwiony material w stosunkowo niskowrzacej cieczy, takiej jak meta¬ nol lub etanol albo w stosunkowo niskowrzacym chlorowcowanym rozpuszczalniku weglowodoro¬ wym, takim jakCH^Cl2, CC14 lub CHC18. Pluczko¬ wy roztwór poddaje sie nastepnie odpowiedniej obróbce dla odzyskiwania i/lub oddzielania z nie¬ go poszczególnych skladników, na przyklad przez destylacje w stosunkowo niskiej temperaturze.

Obróbka ta umozliwia odbieranie niskowrzacej cie¬ czy od góry w postaci pary, która mozna nastep¬ nie latwo skraplac, podczas gdy wysokowrzaca ciecz oraz resztki barwnika pozostaja w naczyniu.

Destylowana niskowrzaca ciecz odzyskuje sie i w sposób ciagly zawraca do obiegu poprzez pluczke, podczas gdy wysokowrzaca ciecz zawierajaca reszt¬ ki barwnika zawraca sie do obiegu poprzez far- biarke po odpowiednim uzupelnieniu barwnika za¬ absorbowanego uprzednio przez material wlókien¬ niczy poddawany barwieniu.

Sposób wedlug wynalazku nadaje sie zwlaszcza do barwienia poliestrowych materialów wlókienni¬ czych, przez które rozumie sie material wlókien¬ niczy na bazie tereftalanu polietylenu itp., lecz nie jest ograniczony do barwienia tego typu materia¬ lów. Moze on byc zastosowany do barwienia ny¬ lonu, wlókien akrylowych lub innych znanych ma¬ terialów wlókienniczych. Material wlókienniczy poddawany operacji barwienia stosuje sie w do¬ wolnej znanej postaci, na przyklad w postaci ciag¬ lych wlókien, wlókien cietych, kabla, tkaniny itp.

Mozna stosowac przedze w postaci przedzy osno¬ wowej skladajacej sie z dziesiatek lub nawet se¬ tek pojedynczych nitek.

Chociaz barwienie materialów poliestrowych roz¬ winelo sie znacznie w ostatnim okresie czasu, to w wiekszosci przypadków istnieje nadal koniecz¬ nosc stosowania do tego celu pomocniczych srod¬ ków do barwienia takich jak pochodne fenolu. Te pochodne fenolu sa wyjatkowo trudne do usuwa¬ nia z odcieków po operacji barwienia i odpowied- 783 4 nio dlatego sposób wedlug wynalazku stanowi szczególnie atrakcyjna metode unikniecia trudnos¬ ci w tym zakresie. Ponadto sposób barwienia we¬ dlug wynalazku umozliwia usytuowanie farbiarni na obszarach ubogich w wode.

Po przemyciu materialu wlókienniczego w nisko¬ wrzacej cieczy, na przyklad w metanolu, dopro¬ wadza sie go nastepnie do niskotemperaturowej suszarki w celu usuniecia i odzyskania wszelkich io sladów metanolu.

Chociaz sam etap barwienia mozna wykonywac w dowolny znany sposób, to szczególnie efektyw¬ ny jest sposób opisany w opisie patentowym St.

Zjednoczonych Am. nr 3 958 260 dotyczacy urza- dzenia. Z barwiarki material wlókienniczy korzyst¬ nie przeprowadza sie przez strefe chlodzenia, w której obniza sie jego temperature od podwyzszo¬ nej temperatury tuz ponizej temperatury wrzenia niskowrzacego rozpuszczalnika do, na przyklad, okolo 60°C, a nastepnie przepuszcza sie go przez pluczke, w której przemywa sie \go niskowrzaca ciecza, korzystnie metanolem.

Etap przemywania mozna prowadzic w dowolny znany sposób, chociaz korzystnie stosuje sie kas- kadowy uklad pluczkowy zawierajacy szereg eta¬ pów przemywania, w którym metanol wprowadza sie przed punktem gdzie material wlókienniczy lub z tworzywa sztucznego opuszcza pluczke, a na¬ stepnie przepuszcza sie go wspólpradowo z kie- runkiem ruchu materialu wlókienniczego poprzez szereg kaskadowych stref z powrotem do punktu tuz za wejsciem tego materialu do pluczki, gdzie stezenie wysokowrzacej cieczy jest najwieksze oraz najwiecej jest resztek unoszonego nieutrwalonego barwnika.

Metanol lub inny niskowrzacy roztwór pluczko¬ wy doprowadza sie nastepnie do odpowiedniego separatora, na przyklad urzadzenia destylacyjnego, gdzie metanol oddestylowuje sie w stosunkowo 40 niskiej temperaturze, skrapla sie go i nastepnie zawraca do metanolowej pluczki.

Po przejsciu przez pluczke z niskowrzaca ciecza material wlókienniczy przeprowadza sie do nisko¬ temperaturowej suszarki w celu odparowania re- 45 sztek .niskowrzacej cieczy takiej jak metanol, znaj¬ dujacej sie nadal na tym materiale. Odparowany w ten sposób metanol przepuszcza sie do góry do skraplacza, w którym ulega on skropleniu a na¬ stepnie zawraca sie go do etapu przemywania 50 metanolem. Material wlókienniczy opuszcza suszar¬ ke w gotowej formie do dalszej obróbki, której tradycyjnie poddaje sie barwione materialy wló¬ kiennicze. 55 Jak zaznaczono powyzej czesciowo wyczerpany roztwór barwnika opuszczajacy etap barwienia za¬ wraca sie do etapu barwienia po dodaniu do nie¬ go w miare potrzeby uzupelniajacych ilosci barw¬ nika i/lub w razie potrzeby uzupelniajacych ilosci 60 glikolu lub eteru glikolu jak równiez z dodatkiem glikolu lub eteru glikolu odzyskiwanego z urzadze¬ nia destylacyjnego.

Po zakonczeniu barwienia danej partii materialu wlókienniczego glikol lub eter glikolu zawiera- 65 jacy barwnik magazynuje sie oddzielnie i stosuje102 783 ponownie w przypadku koniecznosci powtórzenia barwienia podobnym odcieniem barwnika. W tym czasie barwiarke bardzo latwo czysci sie nisko¬ wrzaca ciecza, na przyklad metanolem, a w ten sposób zastosowany metanol zawraca sie do urza¬ dzenia destylacyjnego w celu jego oczyszczenia, oddzielenia i zawrócenia do obiegu do etapu prze¬ mywania metanolem dla nastepnej partii materia¬ lu przeznaczonego do barwienia.

Sposób wedlug wynalazku zostanie blizej wy¬ jasniony w odniesieniu do zalaczonego rysunku, na którym przedstawiono schematycznie rózne etapy procesu.

Material wlókienniczy 1 przeznaczony do bar¬ wienia prowadzi ,sie do barwiarki 2, w której poddaje sie go dzialaniu odpowiedniego barwnika rozpuszczonego, zawieszonego lub zdyspergowanego w odpowiedniej wysokowrzacej cieczy takiej jak glikol etylenowy, glikol dwuetylenowy, glikol trójetylenowy, glikol czteroetylenowy, glikol pro¬ pylenowy albo metylo- lub etylo- jedno- lub dwu- etery tych glikoli.

Czesciowo wyczerpany roztwór barwnika usuwa sie z barwiarki 2 przewodem 3, z którego kieruje sie go do magazynowego zbiornika dla mieszani¬ ny resztek barwnika i wysokowrzacej -cieczy. Ze zbiornika 4 mieszanine barwnika i wysokowrzacej cieczy zawraca sie do obiegu poprzez przewód 5 do barwiarki 2.

W razie potrzeby uzupelniajacy barwnik dodaje sie przewodem 6 a uzupelniajaca wysokowrzaca ciecz dodaje sie w razie potrzeby przewodem 7.

Barwiony material wlókienniczy opuszcza bar- wiarke 2 po usunieciu z niego wiekszosci resztko¬ wego lub nie utrwalonego barwnika oraz resztko¬ wej wysokowrzacej cieczy za pomoca znanych nie pokazanych elementów, na przyklad przepuszczajac material pomiedzy walcami wyzymajacymi usytu¬ owanymi w poblizu wylotu z barwiarki.

Przewodem 8 material wlókienniczy przekazuje sie do chlodzacej komory 9. W komorze tej ma¬ terial wlókienniczy oziebia sie od temperatury tuz ponizej normalnej temperatury wrzenia niskowrza- cego rozpuszczalnika do temperatury, na przyklad okolo (i^C przepuszczajac chlodzace powietrze po¬ przez przewód 10, komore 9 i wylotowy prze¬ wód 11.

Barwiony material w stanie oziebionym ozna¬ czony odnosnikiem 12 doprowadza sie do pluczki 13 z niskowrzaca ciecza, gdzie przemywa sie go usuwajac resztki wysokowrzacej cieczy i resztki nie utrwalonego barwnika. Jako ciecz pluczkowa korzystnie stosuje sie metanol lub inny nisko- wrzacy alkohol alifatyczny albo chlorowcowany weglowodór o powyzej opisanych wlasnosciach.

(Roztwór pluczkowy odprowadza sie z metanolo¬ wej pluczki 13 przewodem 14 oraz doprowadza sie do regeneracyjnego urzadzenia 15, które odpo¬ wiednio moze miec postac urzadzenia destylacyj¬ nego. W urzadzeniu tym stosunkowo lotna nisko¬ wrzaca ciecz, na przyklad metanol, odparowuje sie i zawraca przewodem 16 poprzez nie pokazany skraplacz do metanolowej pluczki 13. W razie po¬ trzeby uzupelniajace ilosci metanolu doprowadza sie przewodem 17. 6 Powracajac do separatora lub urzadzenia desty¬ lacyjnego 15 nalezy zaznaczyc, ze odzyskiwana wysokowrzaca ciecz e resztkowym barwnikiem po¬ zostajacym po odparowaniu z niej metanolu zawra- ca sie do obiegu przewodem 18 do zbiornika 4 cze¬ sciowo wyczerpanego roztworu barwnika, przez co zawraca sie ja do operacji barwienia prowadzo¬ nej w barwiarce 2.

Powracajac do metanolowej pluczki 13 nalezy podkreslic, ze pary stosunkowo niskowrzacej cie¬ czy pluczkowej, na przyklad metanolu, usuwa sie przewodem 19 i przekazuje do skraplacza 20. Tam pary te skrapla sie do cieklej postaci a powstala ciecz zawraca sie do metanolowej pluczki 13 po- przez przewód 21.

Po etapie przemywania material wlókienniczy oznaczony odnosnikiem 22 przekazuje sie do su¬ szarki 23, gdzie doprowadza sie go do stycznosci z powietrzem wprowadzanym przewodem 24. Po- wietrze to moze byc cieple lub gorace i otrzymy¬ wane jest z nie pokazanego urzadzenia grzejnego.

Powietrze przeplywa przez i/lub w stycznosci z przemytym materialem wlókienniczym porywajac resztki niskowrzacej cieczy przylegajacej do tego materialu oraz opuszcza suszarke 23 poprzez prze¬ wód 25. Powietrze opuszczajace przewód 25 i uno¬ szace pary niskowrzacej cieczy kieruje sie nastep¬ nie do skraplacza 20, gdzie niskowrzaca ciecz od¬ zyskuje sie i zawraca do obiegu do etapu meta- nolowego plukania poprzez przewód 21. Powietrze usuwa sie ze skraplacza 20 poprzez nie pokazane znane elementy odpowietrzajace.

W ten sposób barwiony i ewentualnie ochlodzo¬ ny, przemyty i wysuszony material wlókienniczy lub z tworzywa sztucznego oznaczony 26 odpro¬ wadza sie z suszarki 23 jako wykonczony bar¬ wiony material wlókienniczy lub z tworzywa sztucznego przygotowany do innych, wykonywa¬ nych w miare potrzeby operacji wykanczajacej 40 obróbki wlókienniczej.

Jak pokazano na schematycznym rysunku, prze¬ plyw materialowy jest calkowicie cykliczny .bez lub zasadniczo bez odprowadzania odcieków z u- kladu. W konsekwencji w ukladzie tym nie ma 45 zupelnie problemów normalnie wystepujacych w farbiarniach, gdzie stosuje sie uklady wodne lub w przewazajacej czesci wodne i gdzie wodne sub¬ stancje w pewnym miejscu ukladu musza byc wy¬ dalane z zakladu do rzek, zbiorników wodnych 50 lub innych wód powierzchniowych stwarzajac nie¬ bezpieczenstwo zanieczyszczenia srodowiska o nie¬ pozadanym charakterze. Ponadto stosowanie nisko¬ wrzacej cieczy do operacji przemywania wymaga znacznie mniejszej ilosci energii doprowadzajacej 55 do ukladu, co stanowi dodatkowa wysoce pozadana ceche sposobu wedlug wynalazku.

Dla dokladniejszego zilustrowania wynalazku podano nastepujace przyklady: Przyklad I. Tkanine nylonowa typu 66 60 barwi sie w glikolu etylenowym zawierajacym 0,5% barwnika Acid Blue nr 25. Próbke barwi sie w temperaturze li4l9|0C w ciagu Ii2 sekund. Po ochlo¬ dzeniu próbke przemywa sie metanolem i naste- nie suszy w niskiej temperaturze. W wyniku tej 65 operacji barwienia uzyskuje sie ciemnoniebieski102 783 7 odcien o znacznie wiekszej trwalosci niz przy barwieniu znanymi sposobami. Ponadto czesciowo wyczerpany roztwór Ibarwnika po dodaniu uzupel¬ niajacej ilosci glikolu etylenowego zawraca sie do operacji barwienia, oddestylowywuje sie metanol z przemycia i tak odzyskany metanol zawraca sie do obiegu.

Przyklad II. Poliestrowa tkanine barwi sie w roztworze barwiacym zawierajacym glikol ety¬ lenowy i 0,5p/o Disperse Blue nr 56. Poliestrowy material barwi sie w temperaturze U60°C w ciagu sekund. Po barwieniu próbke przemywa sie w metanolu i suszy w niskiej temperaturze. Po barwieniu uzyskuje sie pelny blekit o doskonalej trwalosci. Oddzielanie i odzyskiwanie glikolu ety¬ lenowego jak i metanolu prowadzi sie jak. opisano powyzej.

Przyklad III. Welniana tkanine barwi sie w glikolu etylenowym zawierajacym 0,5fyo Acid Blue nr .215. Próbke barwi sie w temperaturze 149°C w ciagu 12 sekund. Po oziebieniu próbke przemywa sie metanolem i nastepnie suszy w niskiej tem¬ peraturze. W wyniku barwienia uzyskuje sie ciem¬ noniebieski odcien o znacznie wiekszej trwalosci niz przy barwieniu znanymi sposobami. Ponadto czesciowo wyczerpany roztwór barwnika po do¬ daniu uzupelniajacej ilosci glikolu etylenowego za¬ wraca sie do operacji barwienia. Pluczkowy me¬ tanol oddestylowuje sie i tak odzyskany zawraca sie do obiegu w powyzej opisany sposób.

Przyklad IV, Tkanine akrylowa barwi sie w roztworze barwiacym zawierajacym glikol ety¬ lenowy i 0,5% Disperse Blue nr 56. Akrylowy ma¬ terial barwi sie w temperaturze 160°C w ciagu 36 sekund. Po barwieniu próbke przemywa sie metanolem i suszy w niskiej temperaturze. W wy¬ niku barwienia uzyskuje sie pelny blekit o dosko¬ nalej trwalosci. Oddzielanie i odzyskiwanie gliko¬ lu etylenowego jak równiez metanolu mozna pro¬ wadzic w sposób opisany powyzej.

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe 11. Sposób barwienia materialu wlókienniczego pochodzenia naturalnego lub z tworzywa sztuczne¬ go barwnikiem rozpuszczonym albo zawieszonym albo zdyspergowanym w wysokowrzacej organicz¬ nej cieczy pozbawionej lub zasadniczo pozbawio- 8 nej wody, który prowadzi sie w stosunkowo wy¬ sokiej temperaturze, po czym barwiony material wlókienniczy lub z tworzywa sztucznego chlodzi sie oraz przemywa niskowrzaca organiczna ciecza 5 pozbawiona lub zasadniczo pozbawiona wody a na¬ stepnie suszy sie przemyty i barwiony material, znamienny tym, ze operacje barwienia, plukania i suszenia prowadzi sie cyklicznie w zasadniczo zamknietym ukladzie, w którym czesciowo wyczer- 10 pany roztwór barwnika z etapu barwienia zawra¬ ca sie do obróbki nastepnego materialu wlókien¬ niczego pochodzenia naturalnego lub tworzywa sztucznego przeznaczonego do barwienia, przy czym oddziela sie i odzyskuje niskowrzacy roztwór 15 pluczkowy a odzyskana z niego niskowrzaca ciecz pluczkowa zawraca sie do obiegu do etapu prze¬ mywania zas resztki wysokowrzacej cieczy zawie¬ rajacej resztki barwnika zawraca sie do etapu barwienia, przy czym niskowrzaca ciecz odparo- 20 wana z materialu wlókienniczego w etapie susze¬ nia odzyskuje sie i zawraca do etapu przemywa¬ nia niskowrzaca ciecza. i2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako wysokowrzaca organiczna ciecz stosuje sie 25 ciecz wybrana z grupy obejmujacej glikol etyle¬ nowy, glikol dwuetylenowy, glikol trójetylenowy, glikol czteroetylenowy, glikol propylenowy oraz metylo- i etylo- jedno i dwu- etery tych glikoli. 13. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 2$ jako wysokowrzaca organiczna ciecz stosuje sie nizszy glikol alkilenowy. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako wysokowrzaca organiczna ciecz stosuje sie nizszy eter alkilowy nizszego glikolu alkilenowe- 35 gO. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako niskowrzaca organiczna ciecz stosuje sie niz¬ szy alkanol. 6. Sposób wedlug zastrz. 1>, znamienny tym, ze 40 jako niskowrzaca organiczna ciecz stosuje sie me¬ tanol. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako niskowrzaca organiczna ciecz stosuje sie ciecz z grupy obejmujacej CH2C1* CC14 i CHC18. 45 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako niskowrzaca organiczna ciecz stosuje sie chlo¬ rowcowany weglowodór parafinowy.102 783