DE19629985A1

DE19629985A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Färben von cellulosehaltigem Garn mit Indigo in einem einzigen Zug

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Publication number: DE19629985A1
Application number: DE19629985A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Krueger; Franz Dipl Ing Suetsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2016-07-26
Also published as: US5984980A; CH690274A5; ITMI971662A1; DE19629985B4; IT1293596B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum konti nuierlichen Färben von cellulosehaltigem Garn mit Indigo in einem einzigen Zug.

Das Färben von cellulosehaltigem Textilmaterial mit Küpenfarb stoffen ist allgemein bekannt. Um dem wasserunlöslichen Küpen farbstoff die erforderliche Substantivität zu verleihen, d. h., um ihn auf dem Textilmaterial zu fixieren, muß er zunächst durch Reduktion (Verküpung) in seine substantive wasserlösliche Leuko form überführt und dann durch Oxidation wieder zum Farbstoff pigment entwickelt werden.

Die meisten Küpenfarbstoffe zeichnen sich in ihrer Leukoform durch hohe Affinität zur Faser und damit durch hohe Baderschöp fungen von etwa 70 bis 95% aus.

Leukoindigo zieht dagegen bei einem einmaligen Färbevorgang nur zu etwa 10 bis 20% auf die Faser auf. Wegen dieser niedrigen Baderschöpfung ist das Färben mit Indigo nach diskontinuierlichen Ausziehverfahren (Färben aus dem Bad) problematisch.

Es ist deshalb üblich, das Färben mit Indigo kontinuierlich "in mehreren Zügen" vorzunehmen. Bei diesem Verfahren, welches im übrigen nur das Färben von Garn als Kabel oder als Garnschar, aber nicht das Färben von Stückware oder von Wickelkörpern erlaubt, wird der verküpte Indigo aus mehreren (meist fünf oder sechs) großvolumigen Färbeflotten mit niedriger Farbstoffkonzen tration durch mehrmaliges, kurzes (etwa 10-20 sec) Tauchen so wie Abquetschen und Oxidieren in den zwischengeschalteten Luft gängen appliziert. Das Färben in Zügen gilt jedoch nur als Notbe helf, da es unwirtschaftlich große Färbemaschinen erfordert und kleinere Färbepartien kaum realisierbar sind. Außerdem resultiert aus der Wiederholung des Färbevorgangs eine weitgehende Durch färbung des Textilmaterials, weshalb (insbesondere in dunklen Farben) extrem ringgefärbtes Kettgarn, das bei der Jeansherstel lung eingesetzt wird und Voraussetzung für die Erzeugung des "stone-wash"-Effektes bei der Jeanswäscherei ist, nur unzurei chend zu erhalten ist.

Ein weiteres Problem beim Färben mit Indigo besteht darin, daß die erhaltenen Färbungen aufgrund der niedrigen Baderschöpfung nur unzureichende Reibechtheit aufweisen, da sich im Färbebad verbliebener Farbstoff nach dem Oxidieren auf dem Textilmaterial absetzt und nicht fixiert ist.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den genannten Mängeln abzuhelfen und ein vorteilhaftes Verfahren zum kontinu ierlichen Färben von cellulosehaltigem Garn mit Indigo bereitzu stellen, mit dem auch dunkle Farben in zufriedenstellender Reib echtheit gefärbt werden können und ringgefärbtes Garn hergestellt werden kann.

Demgemäß wurde ein Verfahren zum kontinuierlichen Färben von cellulosehaltigem Garn mit Indigo in einem einzigen Zug gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den reduzierten In digo aus einer wäßrigen Färbeflotte, die Reduktionsmittel, Alkali und zusätzlich ein weiteres gelöstes Alkalimetallsalz in einer Konzentration von 200 bis 350 g/l als Elektrolyt enthält und deren pH-Wert auf 10,2 bis 11,3 eingestellt ist, auf das Garn aufbringt, den auf die Faser aufgezogenen reduzierten Indigo unter Aufrechterhaltung der hohen Elektrolytkonzentration wieder zum Pigment oxidiert und die Färbung in üblicher Weise fertig stellt.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß man das Färben bzw. das Aufziehen des reduzierten Farbstoffs auf die Faser in Gegenwart extrem hoher Elektrolytkonzentrationen vornimmt.

Dabei ist es wichtig, daß die hohe Elektrolytkonzentration bis zum Reoxidieren des reduzierten Farbstoffs zum Pigment aufrecht erhalten wird. Das kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß man das nach dem Abtrennen der Färbeflotte erhaltene, feuchte Garn, das noch ausreichende Mengen Elektrolyt enthält, ohne vor heriges Spülen der Oxidation zuführt.

Als Elektrolyt eignen sich vor allem im wesentlichen neutrale Alkalimetallsalze, die in Wasser eine ausreichende Löslichkeit aufweisen, um die gewünschte Konzentration an gelöstem Elektro lyt, die in der Regel bei 200 bis 350, bevorzugt 250 bis 330, besonders bevorzugt etwa 300 g/l Flotte beträgt, einzustellen.

Besonders geeignet sind neutrale Natriumsalze wie Natriumnitrat und vorzugsweise Natriumchlorid. Selbstverständlich können auch Mischungen mit weniger löslichen Salzen wie Natriumsulfat oder Natriumphosphat zum Einsatz kommen. Ebenfalls geeignet sind Natriumacetat und Natriumformiat.

Weiterhin ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich, daß der PH-Wert der Flotte auf einen gegenüber der üblichen Küpenfärberei (pH-Wert 13-13,5) deutlich verringerten pH-Wert von im allgemeinen 10,2 bis 11,3, bevorzugt 10,8 bis 11,1, einge stellt wird.

Dies läßt sich z. B. vorteilhaft erreichen, indem man anstelle des sonst üblichen Natriumhydroxids Natriumcarbonat als Alkali verwendet.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen gelingt es, die Substanti vität des Indigos so stark zu erhöhen, daß bereits bei einmaligem Tauchen (in einem Zug) über 95% des verküpten Indigos auf die Textilfaser aufziehen.

Beim erfindungsgemäßen Färbeverfahren geht man zweckmäßigerweise so vor, daß man den Indigo in vorreduzierter Form in der Redukti onsmittel, Alkali und zusätzlichen Elektrolyt enthaltenden wäßrigen Flotte vorlegt oder dieser Flotte während des Tauchens des Garns portionsweise oder kontinuierlich zusetzt. Geeignet sind hierfür z. B. die sogenannten "Stammküpen", d. h. die in einem vorgeschalteten Behälter durch Reduktion mit Natriumdithionit in Gegenwart von Natriumhydroxid bei erhöhter Temperatur hergestell ten Leukoindigolösungen, und vor allem alkalisch-wäßrige Leuko indigolösungen, wie sie bei der katalytischen Hydrierung von Indigo anfallen. Diese Lösungen enthalten im allgemeinen 10 bis 35 Gew.-% Leukoindigo und 2 bis 10 Gew.-% Alkali.

Da bei der Verwendung des vorreduzierten Indigos nur noch even tuell durch ungewollten Luftzutritt reoxidierter Indigo wieder reduziert werden muß, enthält die Färbeflotte üblicherweise nur 0,5 bis 1,5 g Reduktionsmittel, wobei als Reduktionsmittel bevor zugt Natriumdithionit eingesetzt wird.

Um das Flottentragevermögen des Garns zu erhöhen, ist es empfeh lenswert, der Färbeflotte ein Gleit- und Verdickungsmittel zuzu setzen. Geeignet sind hierfür Polymere mit polaren Gruppen auf Acrylatbasis.

Von besonderem Vorteil ist, daß man das Garn (als Kabel oder als Garnschar) erfindungsgemäß in kurzem Flottenverhältnis (in der Regel 1 : 20) färben kann.

Dabei kann man sowohl mit relativ langer Tauchzeit (ca. 1 min) und dem zufolge nahezu total erschöpften Färbeflotten als auch mit relativ kurzer Tauchzeit (ca. 1 bis 5 sec) und konstant ge haltener Leukoindigokonzentration sowie einer nachgeschalteten Fixierzone in sauerstofffreier Atmosphäre (etwa 1 min) arbeiten.

Die erschöpfte Färbeflotte kann nach Aufstocken mit Leukoindigo und Ergänzung von Reduktionsmittel, Alkali und Elektrolyt sowie gegebenenfalls Gleit- und Verdickungsmittel erneut zum Färben verwendet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens wird das Garn vor dem Aufbringen des Leukoindigos mit einer Vornetzflotte, die bereits Alkali und Elektrolyt enthält, vorimprägniert. Bevorzugt wird die Vornetzflotte hierfür auf 60 bis 95°C erhitzt. Nach der Behandlung wird das Garn üblicherweise abgequetscht und im Luftgang abgekühlt.

Durch diese Vorgehensweise kann eine besonders extreme Ringfär bung erreicht werden. Zudem kann eine die Benetzbarkeit erhöhende Vorbehandlung des Garns entfallen.

Die abschließende Oxidation des aufgezogenen Leukoindigos zum Pigment wird ohne vorheriges Spülen des Garns vorgenommen und er folgt vorteilhaft an der Luft.

Die Fertigstellung der Färbung kann wie üblich durch Spülen und Neutralstellen erfolgen, erforderlichenfalls können Wasch- oder Seifvorgänge nachgeschaltet werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann cellulosehaltiges Garn als Kabel oder als Garnschar vorteilhaft und zuverlässig in hoher Qualität kontinuierlich mit Indigo gefärbt werden. Die erhaltenen Färbungen zeichnen sich durch ihre hohe Reibechtheit und Egalität aus, auch dunkle (im allgemeinen etwa 2- bis 3%ige) Färbungen können problemlos erzielt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich besonders dadurch aus, daß extrem ringge färbtes Kettgarn, das einen quick wash down bei der Jeanswäsche erlaubt, leicht zu erhalten ist. Zudem kann in nur einem Zug und in kurzem Flottenverhältnis gefärbt werden, was den Ersatz der Färbestraßen durch kompaktere Färbemaschinen möglich macht.

Beispiel 1 Kontinuierliches Kettgarnfärben als Garnschar (Slasher)

Verwendet wurde ein Baumwollkettgarn von Nm 12 (12 km/kg Garn) mit 4080 Einzelfäden in der Kette. Die Laufgeschwindigkeit der Baumwollkette betrug 30 m/min, was einem Garndurchsatz von 10,2 kg/min entsprach. Die Partielänge betrug etwa 30000 m.

Vor dem Applizieren des reduzierten Indigos wurde die trockene Kettschar mit einer heißen Vornetzflotte (ca. 92°C), die

280 g/l Natriumchlorid und
20 g/l wasserfreies Natriumcarbonat

enthielt, imprägniert, dann auf etwa 60% Flottenauftrag abge quetscht und im nachfolgenden Luftgang abgekühlt. Die Vornetz flotte wurde dabei über eine automatische Nachlaufregelung aus einem Vorratsbehälter auf konstanter Füllhöhe gehalten.

Die anschließende Applikation der viskosen Färbeflotte, die

280 g/l Natriumchlorid
20 g/l wasserfreies Natriumcarbonat
30 g/l einer 20 gew.-%igen, alkalisch-wäßrigen Leukoindigo lösung (4,8 Gew.-% Natriumhydroxid, Handelsprodukt der BASF)
1 g/l Natriumdithionit (88%ig) und
30 g/l eines Gleit- und Verdickungsmittels

enthielt, erfolgte in einem Foulard mit sehr weichen Quetschwal zen und einem Sparvolumen-Trog von ca. 80 l Färbeflotteninhalt mit einer Tauchzeit von ca. 2 sec und einem Flottenauftrag von ca. 250%, d. h., einer Flottenaddition von 190%.

Der Foulardauslauf war so konstruiert, daß die Garnschar ohne Luftkontakt direkt nach leichtem Abquetschen in eine sauerstoff freie Verweilkammer mit gebundener Warenführung eintrat und ca. 60 sec bei Raumtemperatur zur Farbstoffixierung verweilte.

Nach Austritt aus der Verweilkammer wurde die Garnschar in einem zweiten Foulard mit hohem Druck auf einen Flottenauftrag von ca. 80% abgequetscht. Die farbstoffarme Quetschflotte wurde auf gefangen und nach Einstellen der gewünschten Viskosität und Er gänzen von Leukoindigo, Alkali, Elektrolyt und Natriumdithionit wieder dem Färbetrog zugeführt.

Im nachfolgenden Luftgang (ca. 60 sec) wurde der fixierte Leuko indigo zum Pigment oxidiert.

Anschließend wurden mit wenig Wasser ca. 85% der noch in der Garnschar enthaltenen erschöpften Flotte ausgewaschen. Die Wasch flotte wurde zur Wiederverwendung als Vornetzflotte aufgefangen und in einen Vorratsbehälter überführt.

Die Garnschar wurde nach dem Waschen auf Zylindertrocknern vor getrocknet, bevor das Schlichtemittel appliziert wurde.

Das Baumwollkettgarn enthielt 1,1% Indigo in einer extremen Ringfärbung.

Beispiel 2 Kontinuierliches Kettgarnfärben in Kabelform (Rope)

Verwendet wurde ein Baumwollkettgarn von Nm 12, das zum Färben in Form von 12 separaten Kabeln (Ropes) mit je 340 Einzelfäden vor lag. Die Laufgeschwindigkeit der Kabel betrug 25 m/min, was einem Garndurchsatz von 8,5 kg/min entsprach. Die Partielänge betrug etwa 30000 m.

Die trockenen Kabel wurden vor dem Applizieren des reduzierten Indigos analog Beispiel 1 mit heißer Vornetzflotte imprägniert, auf 60% Flottenauftrag abgequetscht und im Luftgang abgekühlt.

Die anschließende Applikation der viskosen Färbeflotte, die wie in Beispiel 1 zusammengesetzt war, erfolgte in einem Foulard mit sehr weichen Quetschwalzen und einem mit mehreren Umlenkwalzen versehenen Färbetrog in einer Tauchpassage mit einem Flotten auftrag von ca. 250%, d. h., einer Flottenaddition von 190%, unter Wiederverwendung der Quetschflotte.

Der Foulardauslauf war so konstruiert, daß die Kabel in einer nachfolgenden Rutsche unter Ausschluß von Luftsauerstoff zur Farbstoffixierung ca. 60 sec verweilten.

Nach Austritt aus der Verweilrutsche wurde analog Beispiel 1 vor gegangen: Die Kabel wurden auf 80% Flottenauftrag abgequetscht, der fixierte Leukoindigo wurde zum Pigment oxidiert, und die Fär bung wurde durch Waschen (unter Wiederverwendung der Waschflotte) und Trocknen fertiggestellt.

Das Baumwollkettgarn enthielt 1,1% Indigo in einer extremen Ringfärbung.

Beispiel 3 Kontinuierliches Kettgarnfärben im Färberohr (pige dyeing)

Zur Applikation der Färbeflotte, die

280 g/l Natriumchlorid
20 g/l wasserfreies Natriumcarbonat
10 g/l einer 20 gew.-%igen, alkalisch-wäßrigen Leukoindigo lösung (4,8 Gew.-% Natriumhydroxid, Handelsprodukt der BASF) und
1 g/l Natriumdithionit (88%ig)

enthielt, wurden die einzelnen Kabel aus dem Luftgang jeweils in eine eigene, separative Färberöhre eingeführt, d. h., der Färbe teil der Anlage bestand aus 12 Färberöhren von je 25 m Tauch länge. Die Färberöhren wurden durch ein Zirkulationssystem so mit frischer Färbeflotte versorgt, daß in den einzelnen Röhren iden tische Strömungsverhältnisse bei gleicher Farbstoffkonzentration vorlagen. Die Kabel und die Flotte bewegten sich in dieselbe Richtung, die Kabel jedoch mit doppelter Geschwindigkeit. Die Re lation von durchgesetztem Garn und Flotte betrug 1 : 8.

Nach dem Verweilen in den Färberöhren wurden die Kabel in einem Foulard mit hohem Druck auf einen Flottenauftrag von ca. 80% ab gequetscht, d. h., zu ca. 90% von der mitgerissenen, erschöpften Färbeflotte befreit. Die farbstoffarme Quetschflotte wurde aufge fangen und nach Ergänzen von Leukoindigo, Alkali, Elektrolyt und Natriumdithionit wieder dem Zirkulationssystem zugeführt.

Der fixierte Leukoindigo wurde anschließend analog Beispiel 1 zum Pigment oxidiert, und die Färbung wurde wie in Beispiel 1 durch Waschen (unter Wiederverwendung der Waschflotte) und Trocknen fertiggestellt.

Das Baumwollkettgarn enthielt 1,6% Indigo in einer guten Ring färbung.

Claims

1. Verfahren zum kontinuierlichen Färben von cellulosehaltigem Garn mit Indigo in einem einzigen Zug, dadurch gekennzeich net, daß man den reduzierten Indigo aus einer wäßrigen Färbe flotte, die Reduktionsmittel, Alkali und zusätzlich ein wei teres gelöstes Alkalimetallsalz in einer Konzentration von 200 bis 350 g/l als Elektrolyt enthält und deren pH-Wert auf 10,2 bis 11,3 eingestellt ist, auf das Garn aufbringt, den auf die Faser aufgezogenen reduzierten Indigo unter Aufrecht erhaltung der hohen Elektrolytkonzentration wieder zum Pig ment oxidiert und die Färbung in üblicher Weise fertigstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Elektrolyt Natriumchlorid einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkali Natriumcarbonat oder eine Mischung von Natriumhydroxid und Natriumhydrogencarbonat einsetzt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man als Reduktionsmittel Natriumdithionit einsetzt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß man der Färbeflotte vorreduzierten Indigo zugibt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß man ein Flottenverhältnis von 1 : 20 verwendet.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß man das trockene Garn vor dem Färben mit einer wäßrigen Flotte, die Alkali und zusätzlich ein weiteres gelö stes Alkalimetallsalz in einer Konzentration von 200 bis 350 g/l als Elektrolyt enthält und deren pH-Wert auf 10,2 bis 11,3 eingestellt ist, imprägniert.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß man das Garn als Kabel oder als Garnschar färbt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß man es zur Herstellung von ringgefärbtem Kettgarn anwendet.