DE2331669C3 - Verfahren zum Färben von Synthesefasern - Google Patents

Description

Verfahren zum Färben von Synthesefasern nach Ausziehprozessen unter Hochtemperatur (HT)-Bedingungen sind in zahlreichen Varianten hinlänglich bekannt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Färben von synthetische Fasern enthaltenden textlien Wickelkörpern mit wasserunlöslichen Dispersionsfarbstoffen nach der Ausziehmethode bei Temperaturen von 110° bis 145° C, bei welchem die Wickelkörper in einem Färbebehälter vor dem Färben erhitzt und entlüftet sowie anschließend mit der in einem Ansatzbehälter separat auf etwa Färbetemperatur erhitzten und unter einem relativen Überdruck von 4,9 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.

Ein derartiges Verfahren ist in der DT-OS 1785278 und der DT-OS 2203401 beschrieben. Entsprechend diesem Stand der Technik ist die Entlüftung des Behandlungsbehälters und des textlien Materials durch Vakuum charakteristisch. Dies geschieht in der Absicht, die heiße Behandlungsflotte möglichst widerstandslos und schnell aus dem Ansatzbehälter in den Behandlungsbehälter überführen zu können. Da man in technischen Anlagen der Praxis-Größenordnung mit Hilfe von Vakuumpumpen nur ein partielles Vakuum erzeugen kann, verbleibt immer noch ein Restdruck, der einen gewissen Widerstand leistet. Das Vakuum führt außerdem zw mgläufig zu einer starken Abkühlung des gesamten Sytems durch die Expansion der Luft bzw. Verdunstung von Feuchtigkeit, sei es aus dem Material oder aus anhaftender Flotte. Dies ist auch dann der Fall, wenn das System (Apparat + textiles Material) vor dem Evakuieren (z.B. durch Dampf) vorgewärmt wurde. Es entsteht

ein erhebliches Temperaturgefälle zwischen Ware und Färbeflotte, was bei dem raschen Kontakt zu starken Unegalitäten Anlaß gibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben bezeichnete Hochdruckausziehverfahrc η so zu verbessern, daß sich besonders egale Färbungen auf den synthetischen Fasermaterialien auch bei sonst schwierig zu färbenden Kombinationen mehrerer Farbstoffe sowie bei gleichzeitiger wesentlicher Färbezeitverkürzung erzielen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wickelkörper unmittelbar vor der Überführung der Färbeflotte einer die Färbetemperatur aufweisenden Heißdampfatmosphäre ausgesetzt werden, und daß die Färbeflotte gegen den Druck der luftfreien Heißdampfatmosphäre gleichzeitig von innen und außen in die Wickelkörper eingeleitet wird. 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 Synthesefasern, z. B. aufgespulten Fäden oder Stückwarenwickeln auf Färbebäumen, beschickten Autoklav übergeleitet wird. Dies geschieht derartig, daß man über entsprechend groß dimensionierte Rohrleitungen, Pumpen und ein Verteilerventil die Flotte gleichzeitig sowohl von innen a's auch von außen in die Wickelkörper einpreßt. Auf diese Weise gelingt es, selbst bei texturierten Synthesefäden 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 genommen. Dieses schnelle »Einschießen« der Färbeflotte erreicht man durch einen hohen Preßdruck auf der Seite des Ansatzbehälters (Druckdifferenz 5 bis 10 bar). Der Färbebehälter wird durch Druckdampf vorher entlüftet und gleichzeitig die Ware vorgewärmt. Das textile Material kann trocknen oder vorgewaschen sein, was sich im Färbebehälter selbst durchführen läßt.

Der Färbebehälter ist druckdicht, gut isoliert und mittels eines Wärmeaustauschers von hoher Kapazität versehen, um die Färbetemporatur konstant halten zu können. Die Flotte selbst wird im Ansatzbehälter auf etwa 140° C erhitzt und sodann in den dampfgcf üllten Färbebehälter eingepreßt. Im Rahmen dieses Vorganges kann der Färbebehälter, sofern der entsprechende Differenzdruck herrscht, auch bei geschlossenem Ventil vollständig gefüllt werden, da mit steigendem Druck der vorher vorhandene Dampf kondensiert.

Eine Abwandlung dieses Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der mit Druckdampf gefüllte Färbebehälter an eine absperrbare Kondensationsanlage angeschlossen wird. Dadurch bildet sich ebenfalls eine relative Druckdiffe-

renz 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, wird mit Hilfe einer Zirkulationspumpe das Färbebad abwechselnd von innen nach außen und von außen nach innen durch den Materialwickel gepumpt. 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 Ziehgeschwindigkeiten mit genügend hohen Förderleistungen der Pumpe zu arbeiten. Oberhalb von 60 l/kg, min ergeben sich gute Färbeergebnisse. Bei schwieriger egal zu färbenden Farbstoffen oder Farbstoff kombinationen muß mit einer Förderleistung von mehr als 80 l/kg, min gearbeitet werden.

Durch das Kennzeichen der Zuführung der gesamten Färbeflotte in das Färbegefäß mit großer Geschwindigkeit auf und in das mehr oder weniger trokkene Material in Form von Wickelkörpern unterscheidet sich das Verfahren von den bisher durchgeführten HT-Färbeprozessen, die einschließlich ihrer Verfahrensvarianten in der Literatur ausgiebig diskutiert worden sind. Es wird also erfindungsgemäß nicht etwa nur ein Teil der Färbeflotte oder eine konzentrierte Farbstoffdispersion in den Färbebehälter eingebracht, sondern die gesamte Färbeflotte nahezu sch'agartig eingepreßt. Daß unter diesen Bedingungen egale Färbungen zu erzielen sind, ist nicht voraussehbar gewesen, da alle Dispersionsfarbstoffe bei diesen Temperaturen ein außerordentlich hohes Ziehvermögen besitzen.

Es konnte außerdem nicht erwartet werden, daß die Farbstoff dispersionen bei so hohen Temperaturen, Druckdifferenzen und möglichen Turbulenzen noch für das Eindringen in Wickelkörper geeignet sind. Ferner ist es überraschend, daß die Farbstoffdispersionen auch bei Kombination mehrerer Dispersionsfarbstoffe unter diesen erschwerten apparativen Bedingungen stabil bleiben und nicht zu Agglomerationen neigen.

Als wesentlicher Vorteil wirkt sich bei dem beanspruchten Verfahren die Tatsache aus, daß bei den angewandten hohen Temperaturen das Ziehvermögen der Farbstoffe voll ausgenützt werden kann.

Das beschriebene Verfahren wird normalerweise in wäßrigem Medium vorgenommen; es kann jedoch auch ohne weiteres für das Färben aus organischen Lösemitteln Anwendung finden. Im letzteren Fall sind dann für die Verfahrensbedingungen selbstverständlich der für das betreffende Lösungsmittel typische Siedepunkt sowie Dampfdruck zu berücksichtigen.

Für die Durchführung des beanspruchten Verfahrens sind sämtliche Faserarten synthetischer Herkunft in jeder Verarbeitungsform geeignet, die nach der HT-Färbemethode gefärbt werden können. Vorzugsweise wird das neue Verfahren jedoch für texturierte Faser aus Polyamid- und aus linearem Polyestermaterial angewendet, da solche Fasern infolge ihrer thermischen Vorbehandlung beim Texturieren besonders zu unegalem Färben neigen.

Beim Färben von Polyesterfasern sind außer Dispergier- und Egalisiermitteln und den Chemikalien zur pH-Einstellung keine weiteren Zusätze erforderlich. Die pH-Konstanz des Färbebades zwischen pH 4,5 und 5,5 ermöglicht die Reproduzierbarkeit der Färbungen mit Dispersionsfarbstoffen und wird durch bekannte, geeignete Puffersysteme erreicht. Es kann sowohl trockenes als auch nasses Material behandelt werden.

Der ausschlaggebende Unterschied des Prinzips der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, daß der Behandlungsbehälter nicht evakuiert, sondern mit Hochdruck-Sattdampf (etwa von der gleichen Temperatur wie der nachfolgend vorzunehmende Färbe-

>° prozeß) gefüllt wird, bis die Temperatur ausgeglichen ist. Der Behandlungsbehälter enthält also stets eine Dampfatmosphäre. Bei der raschen Überleitung der ebenfalls unter Hochdruck stehenden Färbeflotte aus dem Ansatz- in den Behandlungsbehälter wird dort

¹S der Dampf durch den angelegten Differenzdruck restlos kondensiert, wobei sogar noch die Kondensationswärme frei wird. Eine Temperaturerniedrigung findet also nicht statt, die wie oben beschrieben stören könnte.

Außer dem Vordämpfen des Materials zum Aufheizen des Wickelkörpers auf Färbetemperatur hat sich beim erfindungsgemäßen Verfahren aber auch das gleichzeitige Einschießen der vorerhitzten Flotte von innen und von außen in das Farbgut als wesentlich erwiesen, einmal für die Gleichmäßigkeit 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 Gegebenheiten 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 be* hellen Nuancen. Sehr helle Farbtöne lassen sich erfahrungsgemäß nach der Vakuummethode überhaupt nicht einwandfrei färben. Ein weiterer nachweisbare Nachteil der Vakuumtechnik ist die unkontrollierbare Deformation der Wickelkörper und die Beanspruchung vor allem hochempfindlichen, 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 Einfließen erhitzter Färbeflüssigkeiten nach der Vakuumtechnik auftretenden Temperaturdifferenzen, welche vor allem in den Bereichen über 100° C sich sehr rasch in großen Affinitätsunterschieden auswirken, ausgeschaltet. Die Farbflotte trifft nach der beanspruchten Methode überall gleiche Temperaturbedingungen an und kühlt selbst nicht örtlich ab.

Den Zufälligkeiten im Zuge der Strömung bei der Vakuummethode wird nach der vorliegenden Erfindung bewußt das Eindrücken des Färbebades gleichzeitig von innen und außen entgegengesetzt, wozu noch kommt, daß auch die Umwälzpumpe, noch während des Eindrückens der Flotte in das Farbgut, in Gang gesetzt wird. Das Farbguv ist somit nur der Strömungsdruckdifferenz, nicht aber zusätzlich den hohen Druckdifferenzen zwischen Ansatzbehälter und Vakuum ausgesetzt. Der Druck im Färbegefäß ist allein

durch die Temperatur der Flotte bestimmt. Die Druckdifferenz ist lediglich durch das MaB des Überdrucks auf dem Ansatzgefäß über den durch die Flotlentemperatur 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 linearen, texturieren Polyesterfäden werden in einen Färbebehälter, geeignet für Hochtemrv:raturfärbungen, eingebracht; dieser Behälter wird daraufhin durch Sattdampf von 2 bar ent-I uftet und mit der Ware vorgewärmt. Gleichzeitig wird in einem Ansatzbehälter die gesamte für die Färbung notwendige Flottenmenge vorbereitet, welche das 1 ((fache des Warengewichtes beträgt und - bezogen auf das trockene Warengewicht - einen Dispersionsfarbstoff sowie ein Netzmittel enthält. Über dem Flottenniveau wird ein Preßluftdruck von 5,5 bar eingestellt.

Der unter Druck stehende Flottenansatz wird jetzt auf 140° C erhitzt. Durch Öffnen eines Sperrventils in einer geeigneten Verteilerleitung läßt man die erhitzte Flotte in den Färbebehälter innerhalb von 7 bis 10 Sekunden eintreten. Dabei soll ein Einströmen der Farbstoffzubereitung in den Wickelkörper sowohl von innen als auch von außen erfolgen. Es stellt sich dann nach dem Beginn der Flottenzirkulation eine Mischtemperatur um 130° C ein. Bei wechselseitiger Flotten/.irkulation wird nunmehr die Badtemperatur auf 135° C erhöht, und die Ware wird 20 Minuten bei dieser Temperatur gefärbt. Abschließend wird das gefärbte Material auf übliche Weise reduktiv nachbehandelt und getrocknet.

Man erhält eine gleichmäßige Färbung.

Beispiel 2

Webware aus linearen Polyester-Fäden, wobei die Kette aus normalen Fäden, der Schuß aus texturierten Fäden besteht, wird auf einen Färbebaum gewickelt in einen Färbebehälter gemäß Beispiel 1 eingebracht. Nach dem Schließen des Behälters wird die Luft aus dem Behälter derartig entfernt, daß man am Boden des Gefäßes mit überhitztem Wasserdampf von 130° C während 10 Minuten cinbläst und die Luft durch die Überlauflcitung der offenen Zirkulation verdrängt. Sobald Dampf austritt, wird die Überlaufleitung geschlossen. Das Einblasen von Dampf wird daraufhin so lange fortgesetzt, bis in dem Färbegefäß

'5 ein Innendruck von 2,7 bar erreicht ist. Dieser Dampfdruck wird 5 Minuten lang aufrechterhalten. Durch diese Behandlung wird eine Entlüftung des Textilmaterial und ein Vorwärmen des Apparates erreicht. Nach 5 Minuten wird der Sattdampf abgelassen und durch eine Kühlvorrichtung kondensiert. Dadurch wird der Druck im Färbebehälter erniedrigt. Sodann wird die Färbeoperation wie in Beispiel J durchgeführt.

Beispiel 3

Garnwickelkörper aus linearen Polyesterfasern und Zellwolle in einem Mischungsverhältnis 67.33 werden gemäß Vorschrift von Beispiel 1 behandelt und gefärbt.

Man erhält eine Färbung des Polycsterfaseranteils

der Ware. Die Färbung des Cellulosefaseranteils kann unter Verwendung geeigneter Farbstoffe, wie /.B.

Direkt-, Reaktiv- Leukoküpenester-Farbstoffen und anderen einbadig oder zweibadig erfolgen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfuhren zum Färben von synthetische Fasern enthaltenden textlien Wickelkörpern mit wasserunlöslichen Dispi rsionsfarbstoffen nach der Ausziehmethode bei Temperaturen von 110° bis 145° C, bei welchem die Wickelkörper in einem Färbebehälter vor dem Färben erhitzt und entlüftet sowie anschließend mit der in einem Ansatzbehälter separat auf etwa Färbetemperatur erhitzten und unter einen relativen Überdruck von 4,9 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Wikkelkörper unmittelbar vor der Überführung der Färbeflotte einer etwa Färbetemperatur aufweisenden Heißdampf atmosphäre ausgesetzt werden, und daß die Färbeflotte gegen den Druck der luftfreien Heißdampfatmosphäre gleichzeitig von innen und außen in die Wickelkörper eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der relative Überdruck zur Überführung der Färbeflotte aurch Druckluft erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelkörper einer Sattdampfatmosphäre ausgesetzt werden, und der Färbebehälter zur Vergrößerung des relativen Überdrucks an eine absperrbare Kondensationsleitung angeschlossen ist.