Ausziehverfahren zum Färben von Synthesefasern unter Hochtemperatur(HT)-Bedingungen sind auf entsprechenden druckdichten Anlagen, wie HT-Jet-Färbeanlagen, -Jigger, -Haspelkufen, -Baumfärbeapparaten od. ä. hinlänglich be kannt. Im allgemeinen werden dabei, je nach Anlage, Faserart und Farbstoffklasse, Färbezeiten von 60 bis 180 Minuten be nötigt, um das Ausziehen der Farbstoffe so zu steuern, dass egale Färbungen erzielt werden.
Unter den thermischen Be dingungen dieser Verfahren ist die Affinität der Farbstoffe stark erhöht, so dass man für das Ausegalisieren diese langen Färbezeiten in Anspruch nehmen muss.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Färben von synthetische Fasern enthaltenden textilen Wickelkörpern mit wasserlöslichen kationischen oder anioni- schen Farbstoffen nach der Ausziehmethode bei Temperaturen von 100 bis 120 C, bei welchem die Wickelkörper in einem Färbebehälter vor dem Färben erhitzt und entlüftet sowie an- schliessend mit dex in einem Ansatzbehälter separat auf etwa Färbetemperatur erhitzten und unter einem relativen Über druck von 2.9 bis 9.8 bar gesetzten gesamten Färbeflotte durch Überführung der Färbeflotte aus dem Ansatzbehälter in den Färbebehälter in Kontakt gebracht werden,
worauf die Färbebehandlung durch Zirkulation der Färbeflotte zu Ende geführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wickel körper unmittelbar vor der Überführung der Färbeflotte einer etwa Färbetemperatur aufweisenden Heissdampfatmosphäre ausgesetzt werden, und dass die Färbeflotte gegen den Druck der luftfreien Heissdampfatmosphäre gleichzeitig von innen und aussen in den Wickelkörper eingeleitet wird.
Nach dem oben bezeichneten Hochdruckausziehverfahren lassen sich besonders egale Färbungen auf den synthetischen Fasermaterialien mit ionischen Farbstoffen auch bei sonst schwierig zu färbenden Kombinationen mehrerer Farbstoffe sowie bei gleichzeitiger wesentlicher Färbezeitverkürzung er zielen.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass in einem HT-Behälter eine Färbeflotte mit den gewählten Druck- und Temperaturbedingungen angesetzt und von dort mittels Druck (Druckdampf, Pressluft, Pumpdruck) in einen anderen, dampfgefüllten sowie mit den Wickelkörpern aus den genannten Synthesefasern, z. B. aufgespulten Fäden oder Stückwarenwickeln auf Färbebäumen, beschickten Autoklav übergeleitet wird.
Dies geschieht im allgemeinen derartig, dass man über entsprechend gross dimensionierte Rohrleitungen, Pumpen und ein Verteilerventil die Flotte gleichzeitig sowohl von innen als auch von aussen in die Wickelkörper ein- presst. Auf diese Weise gelingt es, selbst bei stark gekräuselten Polyacrylnitrilfasern bzw. bei texturierten Polyamidfasern ohne Deformation von Wickel und Fäden die Flotte in extrem kurzer Zeit gleichmässig im Färbegut zu verteilen. Es werden dafür im allgemeinen Zeiten von weniger als 60 Sekunden, meistens sogar weniger als 30 Sekunden in Anspruch genom men.
Dieses schnelle Einschiessen der Färbeflotte erreicht man durch einen hohen Pressdruck auf der Seite des Ansatz behälters (Druckdifferenz 3-l0 at). Der Färbebehälter wird durch Heissdampf vorher entlüftet und gleichzeitig die Ware vorgewärmt. Das textile Material kann trocken oder vorge waschen sein, was sich im Färbebehälter selbst durchführen lässt.
Der Färbebehälter ist druckdicht, gut isoliert und mit einem Wärmeaustauscher von hoher Kapazität versehen, um die Färbetemperatur konstant halten zu können.
Die Flotte selbst wird im Ansatzbehälter auf Temperatu ren zwischen 100 und 120 C (beim Färben von Polyacryl nitril- und Polyurethanfasern nicht höher als<B>110'</B> C) erhitzt, und sodann in den dampfgefüllten Färbebehälter eingepresst. Im Rahmen dieses Vorganges kann der Färbebehälter, sofern der entsprechende Differenzdruck herrscht, auch bei geschlos- senem Ventil vollständig gefüllt werden, da mit steigendem Druck der vorher vorhandene Dampf kondensiert.
Eine Abwandlung dieses Verfahrens nach der vorliegen den Erfindung besteht darin, dass der mit Druckdampf ge füllte Färbebehälter an eine absperrbare Kondensationsanlage angeschlossen wird. Dadurch bildet sich ebenfalls eine relative Druckdifferenz aus, wodurch es wiederum möglich ist, bei geschlossenem Entlüftungsventil den Färbebehälter ganz mit der Farbstoffzubereitung zu füllen.
Nachdem sich die gesamte Färbeflotte im Färbebehälter befindet, also nach abgeschlossenem Einschiessen, kann mit Hilfe einer Zirkulationspumpe das Färbebad abwechselnd von innen nach aussen und von aussen nach innen durch den Ma terialwickel gepumpt werden. Die gewählte Färbetemperatur wird dabei aufrechterhalten. Nunmehr erfolgt in kurzer Zeit das endgültige Fixieren des Farbstoffes. Von Vorteil ist es, bei den unter diesen Temperaturbedingungen hohen Ziehge schwindigkeiten mit genügend hohen Förderleistungen der Pumpe zu arbeiten. Bei 40-601/kg. min ergeben sich gute Färbeergebnisse.
Bei schwieriger egal zu färbenden Farbstof fen oder Farbstoffkombinationen muss mit einer Förderleistung von mehr als 601/kg. min gearbeitet werden.
Durch das Kennzeichen der Zuführung der gesamten Färbe flotte in das Färbegefäss mit grosser Geschwindigkeit auf und in das mehr oder weniger trockene Material in Form von Wickelkörpern unterscheidet sich das Verfahren von den bis her durchgeführten HT-Färbeprozessen, die einschliesslich ihrer Verfahrensvarianten in der Liteiatur ausgiebig disku tiert worden sind. Es wird also erfindungsgemäss nicht etwa nur ein Teil der Färbeflotte oder eine konzentrierte Farbstoff lösung in den Färbebehälter eingebracht, sondern die gesamte Färbeflotte nahezu schlagartig eingepresst.
Dass unter diesen Bedingungen egale Färbungen zu erzielen sind, ist nicht vor aussehbar gewesen, da alle kationischen Farbstoffe und auch die Säurefarbstoffe bei diesen Temperaturen ein ausseror- dentlich hohes Ziehvermögen besitzen.
Es konnte ausserdem nicht erwartet werden, dass die Farb- stofflösungen bei so hohen Temperaturen und Druckdifferen zen wegen der thermischen Eigenschaften der Fasern noch für das Eindringen in Wickelkörper geeignet sind.
Als wesentlicher Vorteil wirkt sich bei dem erfindungsge- mässen Verfahren die Tatsache aus, dass bei den angewandten hohen Temperaturen das Ziehvermögen der Farbstoffe voll ausgenützt werden kann.
Die gute Egalität der Färbungen wird dadurch erreicht, dass es nach dem erfindungsgemässen Verfahren gelingt, das Einschiessen der Flotte extrem schnell zu vollziehen und da durch die Ware sofort und an jeder Stelle in Kontakt damit zu bringen und dann unmittelbar mit hoher Flottenumwäl zung weiterzufärben.
Als Farbstoffe kommen die üblichen Handelsmarken von kanonischen Farbstoffen und anionischen Farbstoffen in Pul verform oder in flüssiger Einstellung zur Anwendung. Der artige Farbstoffe sind im Colour Index, 3. Auflage, unter der Klassenbezeichnung Basic Dyes , Acid-Dyes bzw. Reac- tive Dyes beschrieben.
Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind sämtliche Faserarten synthetischer Herkunft in jeder Verarbeitungsform geeignet, die nach der HT-Färbemethode mit ionischen Farbstoffen gefärbt werden können.
Hierunter sind auf der einen Seite Polyamid-, Polyurethan, basisch-modifizierte Polyester- oder Polyolefinfasern zu ver stehen, die mit anionischen Farbstoffen wie Säure-, Chrom-, Metallkomplex- und Reaktivfarbstoffen anfärbbar sind.
Auf der anderen Seite handelt es sich hierbei auch um Polyacrylnitril- bzw. sauer modifizierte Polyester- oder andere Polyrrerfasern, die mit kationischen (basischen) Farbstoffen anfärbbar sind. Vorzugsweise wird das neue Verfahren je- doch für texturierte Fasern aus Polyamid, Polyacryl und modi fiziertem Polyester angewendet, da solche Fasern infolge ihrer thermischen Vorbehandlung beim Texturieren wie auch we gen der hohen Farbstoffaffinität besonders zu unegalem Fär ben neigen.
Beim Färben von Polyacrylnitrilfasern und Polyamidfasern sind ausser Egalisiermitteln und den Chemikalien zur pH-Ein- stellung keine weiteren Zusätze erforderlich. Die pH-Kon- stanz des Färbebades zwischen pH 4,5 und 5,5 ermöglicht die Reproduzierbarkeit der Färbungen und wird durch bekannte, geeignete Puffersysteme erreicht. Es kann sowohl trockenes als auch nasses Material behandelt werden.
Wichtig für ein egales Färben ist, dass die Flottenzirku lation beim Umschalten nicht unterbrochen wird, was, wie allgemein bekannt, durch eine Vierwegeschaltung oder eine Klappensteuerung erreicht wird.
In der FR-PS 1 597 516 wird ein Verfahren beschrieben, gemäss dem das zu färbende Textilgut entlüftet, erhitzt und sodann von heisser Färbeflotte durchströmt wird. Entspre chend diesem Stand der Technik ist die Entlüftung des Be handlungsbehälters und des textilen Materials durch Vakuum charakteristisch. Dies geschieht in der Absicht, die heisse Be handlungsflotte möglichst widerstandslos und schnell aus dem Ansatzbehälter in den Behandlungsbehälter überführen zu können. Da man in technischen Anlagen der Praxis-Grössen- ordnung mit Hilfe von Vakuumpumpcn nur ein partielles Vakuum erzeugen kann, verbleibt immer noch ein Restdruck, der einen gewissen Widerstand leistet.
Das Vakuum führt ausserdem zwangsläufig zu einer starken Abkühlung des ge samten Systems durch die Expansion der Luft bzw. Ver dunstung von Feuchtigkeit, sei es aus dem Material oder aus anhaftender Flotte. Dies ist auch dann der Fall, wenn das System (Apparat und textiles Material) vor dem Evakuieren (z. B. durch Dampf) vorgewärmt wurde. Es entsteht ein er hebliches Temperaturgefälle zwischen Ware und Färbeflotte, was bei dem raschen Kontakt zu starken Unegalitäten Anlass gibt.
Der ausschlaggebende Unterschied des Prinzips der vor liegenden Erfindung besteht nun darin, dass der Behandlungs behälter nicht evakuiert, sondern mit Heissdampf (etwa von der gleichen Temperatur wie der nachfolgend vorzunehmende Färbeprozess) gefüllt wird, bis die Temperatur ausgeglichen ist. Der Behandlungsbehälter enthält also stets eine Dampf atmosphäre. Bei der raschen Überleitung der ebenfalls unter Hochdruck stehenden Färbeflotte aus dem Ansatz- in den Behandlungsbehälter wird dort der Dampf durch den ange legten Differenzdruck restlos kondensiert, wobei sogar noch die Kondensationswärme frei wird. Eine Temperaturerniedri gung findet also nicht statt, die wie oben beschrieben stören könnte.
Ausser dem Vordämpfen des Materials zum Aufheizen des Wickelkörpers auf Färbetemperatur hat sich beim erfin- dungsgemässen Verfahren aber auch das gleichzeitige Ein- schiessen der vorerhitzten Flotte von innen und von aussen in das Farbgut als wesentlich erwiesen, einmal für die Gleich- mässigkeit der Färbung, zum anderen für die Schonung des Materialblocks. Nur auf diese Weise ist ein isothermisches Schnellfärben auf Wickelkörper aus Synthesefasern mit egalem Farbausfall erst möglich.
Im Gegensatz dazu ist bei dem bekannten Prozess die Strömungsrichtung der einschiessenden Flotte im Warenblock lediglich von innen nach aussen durch das angelegte Vakuum vorgegeben und erfolgt einseitig entsprechend den Gegeben heiten in der Dichte der Wicklung unterschiedlich unter gleichzeitiger ebenfalls unterschiedlicher Abkühlung und ebensolcher Verarmung der Flotte an Farbstoff. Das Resultat ist eine nicht mehr zu beseitigende Unegalität der Färbung, vor allem bei hellen Nuancen. Sehr helle Farbtöne lassen sich erfahrungsgemäss nach der Vakuummethode überhaupt nicht einwandfrei färben. Ein weiterer nachweisbarer Nachteil der Vakuumtechnik ist die unkontrollierbare Deformation der Wickelkörper und die Beanspruchung vor allem kochempfind lichen, texturierten Farbgutes.
Diese zuvor geschilderten Nachteile werden im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens vermieden. Durch das Vordämpfen des Materials wird die Ware nicht nur entlüftet, sondern vor allem auf Färbetemperatur aufgeheizt. Letzteres gilt auch für die Apparatur. Damit werden die beim Einflies- sen erhitzter Färbeflüssigkeiten nach der Vakuumtechnik auf tretenden Temperaturdifferenzen, welche vor allem in den Bereichen über 100 C sich sehr rasch in grossen Affinitäts- unterschieden auswirken, ausgeschaltet. Die Farbflotte trifft nach dem erfindungsgemässen Verfahren überall gleiche Tem peraturbedingungen an und kühlt selbst nicht örtlich ab.
Den Zufälligkeiten im Zuge der Strömung bei der Vakuum methode wird nach dem neuen Verfahren bewusst das Ein drücken des Färbebades gleichzeitig von innen und aussen entgegengesetzt, wozu noch kommt, dass auch die Umwälz- pumpe noch während des Eindrückens der Flotte in das Farb- gut in Gang gesetzt wird. Das Farbgut ist somit nur der Strö- mungsdruckdifferenz, nicht aber zusätzlich den hohen Druck differenzen zwischen Ansatzbehälter und Vakuum ausgesetzt. Der Druck im Färbegefäss ist allein durch die Temperatur der Flotte bestimmt.
Die Druckdifferenz ist lediglich durch das Mass des Überdrucks auf dem Ansatzgefäss über den durch die Flottentemperatur gegebenen Dampfdruck gegeben. Da diese Druckdifferenz sowohl von innen nach aussen als auch umgekehrt auf das Farbgut wirkt, ist eine Deformation des Warenwickels nicht zu befürchten. Beispiel 1 Wickelkörper aus Polyacrylnitrilfasern werden in einen Färbebehälter, geeignet für Hochtemperaturfärbungen, einge bracht. Dieser Behälter wird daraufhin durch Sattdampf von 1,2 kp/cm' entlüftet und so die Ware vorgewärmt.
Gleichzeitig wird in einem druckdichten Ansatzbehälter die gesamte für die Färbung notwendige wässrige Flotten menge vorbereitet, welche das 10fache des Warengewichts beträgt und - bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware 0,5 % des kationischen Farbstoffes der Formel
EMI0002.0049
2% Natriumacetat, 2,5% eines kationaktiven Retarders auf Basis von Kokosfettalkyl-dimethyl-benzyl-ammonium- chlorid und 1 cm'/l Essigsäure (60%ig) enthält. Über dem Flottenniveau wird ein Pressluftdruck von 5,5 kp/cm' eingestellt.
Der unter Druck stehende Flottenansatz wird jetzt auf <B>105'C</B> erhitzt. Durch Öffnen eines Sperrventils in einer geeig neten Verteilerleitung lässt man die erhitzte Flotte in den Färbebehälter innerhalb von 7-10 Sekunden eintreten. Dabei soll ein Einströmen der Farbstoffzubereitung in den Wickel körper sowohl von innen als auch von aussen erfolgen. Es stellt sich dann nach dem Beginn der Flottenzirkulation eine Misch temperatur von 102 C ein. Bei wechselseitiger Flottenzirku lation wird nunmehr die Badtemperatur auf<B>105'</B> C erhöht und die Ware 30 Minuten bei dieser Temperatur gefärbt. Abschliessend wird das gefärbte Material auf übliche Weise mit Wasser heiss und kalt gespült sowie getrocknet. Man erhält eine gleichmässige Rotfärbung.
Wird in obigem Beispiel anstelle des genannten kationi- schen Farbstoffes das Produkt Basic Blue 3 (C.1.-Nr. 51004) verwendet, erhält man eine gleichmässige Blaufärbung.
Beispiel 2 Wickelkörper aus Polyacrylnitrilfasern werden in einen Färbebehälter eingebracht, der für Hochtemperaturfärbungen geeignet ist. Nach dem Schliessen des Behälters wird die Ware mit Sattdampf von 105 C vorgewärmt und dann 10 Minuten bei 90 C mit einer wässrigen Flotte behandelt, die - bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware 2,4 % eines kationaktiven Retarders auf Basis von Kokos- fettalkyl-dimethyl-benzyl-ammonium-chlorid, 2 % Natrium acetat und 1 cm'/! Essigsäure (60%ig) enthält.
Anschliessend wird diese Flotte mittels Pressluft in den Ansatzbehälter gedrückt und mit (bezogen auf das Ge wicht der trockenen Ware) 0,9% des kationischen Farbstoffes Basic Red 9 (C.1.-Nr. 42520) sowie gegebenenfalls mit Essigsäure zur Korrektur des pH- Werts auf 5 versetzt. Über der Ansatzflotte wird ein Druck von 6 kp/cm' mit Pressluft erzeugt und die so vorbereitete Flotte auf 105 C erhitzt.
Die weitere Behandlung zur Färbung der Ware erfolgt sodann wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch mit 20 Minuten Färbezeit bei 105 C.
Man erhält eine gleichmässige Rotfärbung. Beispiel 3 Garnwickelkörper aus Polyacrylnitrilfasern und Zellwolle in einem Mischungsverhältnis 60:40 werden gemäss Vorschrift von Beispiel 1 behandelt und gefärbt.
Man erhält eine gleichmässige Rotfärbung des Polyacryl nitrilanteils der Ware.
Die Färbung des Cellulosefaseranteils kann unter Verwen dung geeigneter Farbstoffe, wie z. B. Direkt-, Reaktiv-, Leuko- küpenester-Farbstoffen und anderen gegebenenfalls einbadig oder zweibadig erfolgen.
Beispiel 4 Garnwickelkörper aus Polyacrylriitrilfasern und Wolle in einem Mischungsverhältnis<B>55:45</B> werden gemäss Vorschrift von Beispiel 1 mit einer wässrigen Flotte gefärbt, die - bezo gen auf das Gewicht der trockenen Ware - 1,5% des kationischen Farbstoffes der Formel
EMI0003.0039
20/ü Natriumacetat und 1 cm'/l Essigsäure (60%ig) enthält.
Man erhält eine gleichmässige Bordo-Färbung des Poly- acrylnitrilanteils der Ware.
Die Färbung des Wollfaseranteils kann unter Verwen dung geeigneter Farbstoffe, wie z. B. Säure-, Metallkomplex- und Reaktiv-Farbstoffen, gegebenenfalls einbadig oder zwei badig erfolgen.
Beispiel 5 Wickelkörper aus sauer modifizierten, texturierten Poly esterfäden werden in einen Färbebehälter, geeignet für Hoch temperaturfärbungen, eingebracht. Dieser Behälter wird darauf hin durch Sattdampf von 1,25 kp/cm' entlüftet und so die Ware vorgewärmt.
Gleichzeitig wird in einem druckdichten Ansatzbehälter die gesamte für die Färbung notwendige wässrige Flotten menge vorbereitet, welche das 10fache des Warengewichts beträgt und (bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware) 0,2% des kationischen Farbstoffes Basic Green 4 (C.1.- Nr. 4200), 1 g/1 eines nichtionogenen Dispergiermittels auf Basis des Umsetzungsproduktes von 1 Mol Stearyl- alkohol mit 25 Mol Äthylenoxid,
enthaltend 25% Poly- äthylenglykol vom Molgew. ca. 6000, 3 g/1 Natriumsulfat krist., 2% Natriumacetat und 2% Essigsäure (60%ig) enthält. Die weitere Behandlung der Ware erfolgt gemäss Beispiel 1; es wird jedoch die Färbeflüssigkeit bei 110 C ein geschossen und die Ware 30 Minuten bei dieser Temperatur gefärbt.
Die Nachbehandlung der Färbung erfolgt zunächst durch heisses Zwischenspülen mit Wasser bei 90 C und danach mit einer wässrigen Flotte, die 3 g/1 Natriumcarbonat wasserfrei, 3 g/1 Natriumdithionit und 3 g/1 Natriumsulfat krist.
enthält, während 10 Minuten bei 85'C. Abschliessend wird die Ware nochmals heiss und kalt mit Wasser gespült sowie getrocknet.
Man erhält eine gleichmässige Grünfärbung. Beispiel 6 Wirkware aus Polyacrylnitrilfasern wird auf einem Färbe baum aufgewickelt und in einen Färbebehälter gemäss Bei spiel 1 eingebracht und wie dort beschrieben behandelt.
Man erhält eine gleichmässige Rotfärbung. Beispiel 7 Wickelkörper aus Kräuselnylon werden in einen Färbe behälter eingebracht, der für Hochtemperaturfärbungen ge eignet ist. Dieser Behälter wird daraufhin durch Sattdampf von 1,5 kp/cm' entlüftet und so die Ware vorgewärmt.
Gleichzeitig wird in einem druckdichten Ansatzbehälter die gesamte für die Färbung notwendige wässrige Flottenmenge im Verhältnis 1 : 10 zum Warengewicht vorbereitet, die - auf das Gewicht der trockenen Ware bezogen 0,6% des anionischen Farbstoffes Acid Blue 41 (C.1.-Nr. 62130), 2,5% des Umsetzungsprodukts von 1 Mol Cyanurchlorid mit 3 Mol Metanilsäure, <B><I>0,
5%</I></B> einer Mischung aus<I>75</I> r'c des Umsetzungsprodukts von 1 Mol Stearylamin mit 10 Mol Äthylenoxid und 25 % Dodecylsulfonsäure und 0,8% Essigsäure (60%ig) enthält. Über dem Flottenniveau im Ansatzbehälter wird ein Pressluftdruck von 5,5 kp/cm' eingestellt.
Der unter Druck stehende Flottenansatz wird dann auf 115 C erhitzt. Wie in Beispiel 1 wird die Flotte sodann aus dem Ansatzbehälter in den Färbebehälter gedrückt, wobei sich zu Beginn der Flottenzirkulation eine Mischtemperatur von 110 C einstellt. Man erhöht nunmehr die Badtemperatur wieder auf<B>115'C</B> und verfährt dann weiter wie in Beispiel 1 angegeben, jedoch während einer Färbezeit von nur 15 Mi nuten.
Es resultiert eine egale Blaufärbung auf den Polyamid- Wickeln.