Verfahren zum Färben von Textilbahnen aus Polyesterfasern oder Gemischen aus Polyesterfasern mit anderen Fasern und entsprechender Jigger
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Jigger zum Färben von Textilbahnen aus Polyesterfasern (PES-Fasern) oder Gemischen von PES-Fasern mit anderen, natürlichen Fa¬ sern, insbesondere celllulosischen Fasern wie Baumwolle, aber auch Leinen, Wolle u.a., und synthetischen Fasern wie Viskosefasern u.a., bei denen eine Warenbahn von einer Docke abgewickelt, durch ein Färbebad geleitet und nachfolgend zu einer Docke wieder aufgewickelt wird und sich dieser Vorgang jeweils durch Richtungsumkehr der Bahnbewegung wiederholt. Gegenüber anderen üblichen Textilfasem ist die Färb- barkeit von Polyesterfasern beträchtlich schlechter. Dies ist durch ihre geschlossene Struktur und ihren hohen Orien¬ tierungsgrad gegeben. Daraus folgen ein geringes Quellver- mögen und hydrophobe Eigenschaften. Außerdem enthält die Polyesterfaser keine freien farbstoffbindenden Gruppen und besitzt nur eine geringe Affinität zu wasserlöslichen Farb¬ stoffen.
Bis auf einige Ausnahmen sind für die Polyesterfasern nur Dispersionsfärben verwendbar, mit denen die Polyester- textilien nach folgenden drei Grundverfahren gefärbt werden:
1) Färben bei Temperaturen bis 100°C auf bei atmosphä¬ rischem Druck arbeitenden Färbemaschinen unter Verwendung spezieller Hilfsmittel, der sog. "Carrier";
2) Färben bei Temperaturen zwischen 120°C und 130°C auf bei erhöhtem Druck arbeitenden sog. HT-Färbemaschinen;
3) Thermosolverfahren, bei dem der auf das Material aufgetragene Farbstoff durch Trockenhitze im Temperaturbe¬ reich von 190°C bis 220°C fixiert wird.
Das unter 3) genannte Thermosol-Verfahren ist wegen der vergleichsweise geringen Flottenaufnahme von etwa 35 % für das Färben von zu 100 % aus Polyesterfasern bestehenden Textilbahnen mit Nachteilen behaftet. Insbesondere läßt die Gleichmäßigkeit der Farbaufnahme zu wünschen übrig. Außerdem ist das Thermosol-Verfahren wie alle kontinuierlichen Ver- fahren ökonomisch nur für größere Färbepartien geeignet.
Das Färben mit Hilfe von Carriern gemäß 1) wurde vor allem in der ersten Phase der Einführung der Polyesterfasern in die Textilproduktion häufig ausgenutzt. Heute ist jedoch sein Anteil stark zurückgegangen. Die Carrier ermöglichen ein ausreichendes Quellen der PES-Fasern schon beim Tempera¬ turen von 95°C und fördern so die Farbstoffdiffusion in die PES-Faser. Die Carrier sind jedoch meistens toxisch und ihr Einsatz ist nicht im Einklang mit dem Umweltschutz.
Als Auszieh-Färbeverfahren wird deshalb vorwiegend das HT-Färben von 120°C bis 130°C verwendet. Färben bei Tempera¬ turen über 100°C ist jedoch nur auf Anlagen durchführbar, die für einen dem angeführten Temperaturbereich entsprechen¬ den Überdruck konstruiert sind.
So ist es bekannt, für das Färben PES-Fasern mit Dis- persionsfarbstoffen einen sogenannten HT-Jigger zu verwen¬ den, der eine Färbetemperatur im Bereich von 120° C bis 130° C ermöglicht. Zu diesem Zweck muß das Gehäuse des Jiggers einem Dampfdruck zwischen etwa 2 und 5 Bar standhalten. Entsprechend aufwendig sind die Konstruktion und der Betrieb einer solchen Anlage.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun¬ de, das Färben von Textilbahnen aus Polyester und seinen Gemischen zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Ein ausschlaggebender Faktor für das Färben von PES ist die Färbetemperatur. In drucklosen (atmosphärischen) Färbe¬ maschinen kann höchstens die Kochtemperatur der Flotte er¬ reicht werden, die bekanntlich von der Höhe des Standorts über dem Meer abhängig ist. Bei einer Höhe ü.M. von etwa 300 m liegt die maximale erreichbare Temperatur in geschlossenen Färbegefäßen bei etwa 98°C bis 99°C, und zwar unter Voraus¬ setzung einer perfekten Abdichtung des Haubenraumes des Jiggers . Bei der Erfindung wird die Textilbahn nach ihrem Aus¬ treten aus dem auf Siedetemperatur oder unmittelbar unter¬ halb der Siedetemperatur sich befindenden Färbebad durch Zuführen von Wärmeenergie auf Sattdampftemperatur von 100°C gebracht und unter diesen Betriebsbedingungen aufgedockt - die erreichte Temperatur wird also sozusagen "eingewickelt" und kommt dem Aufziehvorgang zugute. Schon ein Temperaturge¬ winn von nur wenigen Grad führt zu einer merklichen Erhöhung der Farbstoffausbeute von mehreren Prozent. Es wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme die äußerste unter Atmosphä- rendruck mögliche Temperaturerhöhung sichergestellt und zur Verbesserung des Verfahrensergebnisses genutzt. Die Erfin¬ dung gestattet es, Polyesterfasern umfassende Textilbahnen bei guter Farbtiefe und Farbechtheit in einer vergleichs¬ weise einfachen, keine druckfesten Gehäuse benötigenden Vorrichtung und unter vergleichsweise geringem Energieein¬ satz zu färben, ohne daß eine hohe Anzahl der Durchgänge der Ware durch das Färbebad erforderlich sind.
Die erfindungsgemäße zusätzliche Aufheizung erfolgt zweckmäßig durch das Aufblasen von Sattdampf (Anspruch 2). Der durch die Erfindung erzielbare Färberfolg wird durch eine geeignete Fabstoffauswahl gesteigert. Es werden
solche Dispersionsfarbstoffe ausgewählt, die unter den ange¬ führten Bedingungen, d.h. bei Temperaturen von etwa 100°C in die Polyesterfaser diffundieren und dieselbe färben. Die Auswahl wird außerdem durch Erfüllung folgender Kriterien bestimmt: a) Farbstoffausbeute beim Färben unter atmosphärischem Druck mindestens 65 % oder mehr bei 2 %iger Färbung, d.h. bei 2 % des Warengewichts an Farbstoff in der Flotte. b) Lichtechtheit bei der gleichen Farbtiefe mindestens 5 (DIN 54004) . c) Waschechtheit bei 60°C mindestens 4/4-5/4-5 (DIN 54010) . d) Echtheit im reduktiven Medium.
Als in diesem Sinn besonders vorteilhaft für das Färben von Textilbahnen aus PES-Fasern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren haben sich die folgenden Farbstofftypen aus der Gruppe der Dispersionsfarbstoffe erwiesen (Anspruch 3):
Colour Index Disperse Yellow 3 wie z.B. Cellitongelb G (BASF)
Colour Index Disperse Yellow 60 wie z.B. Resolingelb RL (Bayer) Colour Index Disperse Yellow 68 wie z.B. Samarongoldgelb HGL (Hoechst) - Colour Index Disperse Orange 3 wie z.B. Cellitonorgange GR (BASF) Colour Index Disperse Red 1 wie z.B. Cibacetscharlach 2B (Ciba-Geigy) Colour Index Disperse Red 50 wie z.B. Resolinscharlach RR (Bayer)
Colour Index Disperse Violet 1 wie z.B. Cibacetviolett 2R (Ciba-Geigy) Colour Index Disperse Blue 81 wie z.B. Resolinblau GRL (Bayer)
Diese Farbstoffe sind im weitesten Sinne "kleinmoleku¬ lare" Dispersionsfarbstoffe, also "Low energy" Typen mit hohem Migrationsvermögen, d.h. Farbstoffe, die eine geringe Energie für das Eindringen in die Faser benötigen, sowie akzeptabler Sublimierechtheit. Dies gilt - mit gewissen Einschränkungen - auch für "mittelmolekulare" Dispersions¬ farbstoffe, die "medium energy" Typen mit ausreichendem Migrationsvermögen sowie sehr guter Sublimierechtheit. Gro߬ molekulare Dispersionsfarbstoffe oder "high energy" Typen mit geringem Migrationsvermögen und maximaler Sublimierecht¬ heit erweisen sich in der Regel als weniger bis nicht ge¬ eignet.
Die genannten Dispersionsfarbstoffe erfüllen die vor¬ stehend erwähnten Kriterien. Mit diesen Farbstoffen sind auch Trichromien in dem erforderlichen Umfang möglich. Au¬ ßerdem wird eine ausreichende Sublimierechtheit gewährlei¬ stet. Besonders bei den genannten Farbstofftypen werden im Zusammenwirken mit der zusätzlichen Aufheizung, also bei höheren Färbetemperaturen, bessere Färbeergebnisse erzielt. Ein wichtiger weiterer Einflußfaktor zur Verbesserung des Färbeergebnisses bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Flottenverhältnis bzw. das Konzentrationsgefälle. Das Konzentrationsgefälle beeinflußt die Farbstoffdiffusion in die Faser. Gemäß Anspruch 4 sollte im Bereich der Flottenverhält¬ nisse von 1 : 1,3 bis 1 : 2,5 gefärbt werden. Daraus ergibt sich eine Verdoppelung der Farbstoffkonzentration in der Färbeflotte gegenüber den herkömmlichen Jiggern. Dieser Faktor beteiligt sich auch sehr deutlich an der Farbstoff- ausbeute.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung eines derartigen 2-Becken-Jiggers näher erläutert, die eine perspektivische, zum Teil aufgebrochene und schematisierte Darstellung eines in seinen Grundelemen- ten bekannten Jiggers erkennen läßt.
Der Jigger umfaßt in einem Gehäuse 10 zwei Wickelwalzen 21,22, zwischen denen eine Textilbahn 1 aus PES-Fasern hin- und hergewickelt wird und zwischen denen zwei kleine im Wechsel oder im gleichen Durchlauf nacheinander einsetzbare Becken 11 und 12 sowie dazwischen ein höhenverstellbares Breitstreck-Streichrohr 13 angeordnet sind. Ferner sind mit einstellbarer Kraft gegen die Wickelwalzen 21 und 22 anpre߬ bare Andrückwalzen 14, 15 vorgesehen, die eine saubere Wik- kelausbildung unterstützen sollen. Das Gehäuse 10 ist in geeigneter Weise gegen das Eindringen von bzw. den Austausch mit Außenluft wirkungsvoll abgedichtet. Es weist für den Partienwechsel eine verschwenkbare Zutrittsluke 16 auf.
Mittels einer Steuerungs- und Regeleinheit 17 sowie zugehörigen und in der Zeichnung nicht eigens dargestellten Temperaturfühlern werden die Färbeflotten 2, 3 in den Becken 11,12 unter Zuhilfenahme von Heizregistern 4 auf eine solche Temperatur eingeregelt, die gleich oder nur geringfügig, z. B. 1° C, kleiner als die Siedetemperatur der Färbeflotten unter den herrschenden atmosphärischen Druckbedingungen ist. Im Raum oberhalb der Färbebecken 11 und 12, von denen auch nur ein einziges verwendet werden kann, sind entlang ihrer Längserstreckung mit Düsen versehene, Sattdampf füh¬ rende Dampfsprüh-Rohre 18, 19 derart angeordnet, daß im Bereich der Wickelwalze, auf die die Textilbahn 1 aus PES- Fasern gerade aufgedockt wird (in der Zeichnung ist dies die Wickelwalze 22) die Textilbahn 1 über die gesamte Bahnbreite mit Sattdampf 24 bedüst wird. Die Dampfsprüh-Rohre 18 sind unmittelbar vor der Auflaufstelle der Textilbahn 1 auf den Wickel angeordnet und wirken gegen diese beim Aufwickeln dem Wickel zugewandten Seite der Textilbahn 1, so daß diese mit der erreichten Temperatursteigerung um einige Grad sogleich auf den Wickel aufläuft. Die Dampfsprüh-Rohre 19 wirken gegen den Außenumfang des Wickels . Mit dieser Bedüsung wird die Temperatur zumindest in der der Docke zulaufenden Zone der Textilbahn 1 sowie am Umfang der Docke auf Sattdampf¬ temperatur gesteigert. Es versteht sich, daß diese Satt-
dampfbedüsung auch beim Abziehen der PES-Textilbahn von der entsprechenden Docke (in der Zeichnung von der Wickelwalze 21) vorteilhaft fortgesetzt werden kann.
Grundsätzlich sind auch andere Beheizungsverfahren zum zusätzlichen Aufheizen der Textilbahn 1 einsetzbar. Die Regelung dieser Beheizung erfolgt ebenfalls durch die Steu¬ er- und Regeleinheit 17 unter Zuhilfenahme entsprechender Meßvorrichtungen.
Als von erheblichem Vorteil hat sich der Zusatz von sogenannten Filmbildnern zur Färbeflotte für PES-Fasern in den Becken 11,12 erwiesen. Durch Zusatz fumbildender Mittel auf der Basis von Acrylamidpolymeren konnte die Flottenauf¬ nahme um 10 % erhöht werden. Die größere Flottenmenge wirkte sich innerhalb des Warenwickels als besonders vorteilhaft aus, weil das Farbstoffangebot während der Verweilzeit auf der Docke höher war und die Farbstoffdiffusion beschleunigt wurde. Außerdem wurde eine bessere Egalität der Färbung festgestellt. Bereits 3 bis 5 g eines Filmbildners auf der Basis von Acrylamidpolymeren pro Liter Färbeflotte reichte hierfür aus .
Auf dem beschriebenen Jigger wurden folgende Färbever¬ suche gefahren:
Beispiel 1; Material: Dekostoff aus 100 % PES (vorgewaschen)
1200 m, 246,4 kg Färbeflotte: 400 1 Flottenverhältnis: 1 : 1,62
Färberezeptur: Disperse Orange 3 1,2 % Disperse Blue 81 0,55 %
Polymerisationsprodukt auf
Acrylamidbasis 4 g/1 pH 5,5
Temperatur Flotte Raum
Passage 1,2 Farbstoff dosieren 70°C 70°C
3,4 Färben 90°C 90°C 5-8 Färben 99°C 100°C 9 heiss Spülen 80°C 80°C 10,11 reduktive Reinigung 60°C 60°C
12 heiss Spülen 60°C 60°C 13 Spülen 40°C 40°C
14,15 kalt Spülen 20°C 20°C Geschwindigkeit : beim Färben 80 m/min. Spülen 140 m/min.
Beispiel 2:
Material: Gewebe aus 100 % PES 2150 m, 395 kg
Färbeflotte: 650 1 Flottenverhältnis: 1 : 1,65
Farbrezeptur: Disperse Yellow 60 0,21 %
Disperse Red 50 0,15 % Disperse Violett 0,62 %
PH 5,5
Temperatur
Flotte Raum
Passage 1,2 Farbstoff dosieren 70°C 70°C 3-8 Färben 99°C 100°C
9 heiss Spülen 80°C 80°C
10 60°C 60°C
11 40°C 40°C
12 kalt Spülen 20°C 20°C Geschwindigkeit : Färben 100 m/min.
Spülen 140 m/min.