DE3608742A1 - Verfahren zum faerben von tier-, pflanzen- oder kunststoffasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Färben, Entfärben bzw. Bleichen von Tier-, Pflanzen- oder Kunststoffasern, insbesondere mit kapillaraktiven Eigenschaften bzw. von aus solchen Fasern bestehenden oder gebildeten Materialien in Bleich-, Beiz- und/oder Farbstoff-Flotten, indem Fasern bzw. Fasermaterialien und Flotte in einem Behälter unter abgestimmten Bedingungen zusammengebracht werden.

Unter Bleichen versteht man die Entfärbung der Materialien, speziell durch Oxidation oder Reduktion. Die verwendeten Chemikalien und die Verfahrenstechnik müssen sorgfältig auf die jeweiligen Materialien abgestimmt sein. Da sich viele Chemikalien z.B. beim Erhitzen viel zu schnell zer­ setzen, werden abgestimmte Stabilisatoren benötigt, um die sogenannten Zerfallskurven zu beeinflussen. Diese Stabilisatoren verteuern und komplizieren das Bleichen jedoch wieder.

Mit Färben wird allgemein der Vorgang bezeichnet, mit dem einem ungefärbten bzw. unbunten Stoff eine Farbe bzw. einem farbigen Stoff eine andere Farbe gegeben wird. Auch das sogenannte Weißfärben, d.h. das Aufbringen von Komplementärfarben, die sich zu Weiß ergänzen oder das Aufbringen von optischen Aufhellern, fällt hierunter. In der Textil-, Pelz- und Lederfärberei erfolgt das Färben im allgemeinen durch Eintauchen des Färbegutes als Faser, Faden oder Stück in die Färbeflotte, wobei der Farbstoff durch Adsorption an der Oberfläche, durch Eindiffundieren, durch Bildung auf bzw. in der Faser oder durch chemische Bindung auf das Färbegut übergeht. Die Behandlung erfolgt überwiegend in wässrigen Lösungen oder Suspensionen von Farbstoffen unter Zusetzen von Färbereihilfsmitteln, wie Netzmitteln, Salzen, Alkalien, Säuren usw. Dabei wird die auf Jiggern, Haspelkufen, Sternen, Foulards und dergleichen aufgebrachte Ware in der ruhenden Flotte bewegt oder die Flotte durchströmt die von Kreuzspulen oder Färbebäumen gehaltene Ware.

Besondere Färbeverfahren sind das Jet-, Hochtemperatur-, Pad Roll-, Pad Steam-, Stand fast- und Thermosol-Verfahren. Bekannt, wenn auch nicht gebräuchlich, ist auch das sogenannte Schaumfärben. Hierbei werden in der Flotte durch Zugabe von Schaumbildnern kleinporige Blasen erzeugt, mit deren Hilfe spezielle Farbstoffe, deren Moleküle sowohl hydrophile, als auch hydrophobe Enden besitzen, auf das Färbegut übertragen werden.

Es sind auch Färbeverfahren bekannt, die statt Wasser andere Lösungsmittel verwenden, meist flüchtige Kohlen­ wasserstoffe. Diese Verfahren fanden jedoch keinen Eingang in die Praxis wegen der schädlichen, oft sogar giftigen oder explosiven Eigenschaften der Lösungsmittel.

Ziel aller Färbeverfahren ist es, mit möglichst minimalem Aufwand eine Verbindung zwischen den Farbstoffen und dem Färbegut herzustellen, deren Festigkeit und Beständigkeit für den Echtheitsgrad der Färbung von maßgebendem Einfluß ist. Die dabei ablaufenden Vorgänge sind teils chemischer, teils physikalischer Natur. Insbesondere bei den kapillaraktiven Fasern, deren wohl bekannteste Vertreter Wolle und Baumwolle sind, wobei aber auch Kunstfasern nicht ausgeschlossen werden, überwiegen eindeutig die physikalischen Vorgänge auf der Grundlage der kapillaren und osmotischen Kräfte. Diese wirken in gleicher Weise sowohl beim Kalt- und Kochfärben, beim Entfärben, als auch beim Bleichen.

Die Bleich- und Färbeverfahren sind großenteils zeit- und energieintensiv. Die Flotte muß gleichmäßig bewegt werden und insbesondere die Temperatur muß auf die richtigen Werte gebracht werden, wobei oftmals eine Temperaturerhöhung während des Vorgangs bis auf die Kochtemperatur vorgeschrieben ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches energiesparend ist, eine erhöhte Schonung des Färbeguts erlaubt und weitere Verfahrens­ parameter erschließt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Behälter wenigstens zeitweise ein Unterdruck erzeugt wird.

Durch den Unterdruck wird in an sich bekannter Weise der Siedepunkt der Lösungsmittel, z.B. des Wassers, herabgesetzt. Dadurch kann das an den Fasern adsorbierte bzw. das in den Kapillaren sitzende Wasser bei Temperaturen sieden bzw. verdampfen, bei denen das Gewebe nicht geschädigt wird und die sich mit relativ geringem Energieeinsatz erzeugen lassen. Da sich während des Vorgangs alles in einem geschlossenen Vakuumsystem befindet, können keine schädlichen, giftigen oder explosiven Stoffe mehr frei werden.

Der größte Effekt läßt sich erzielen, wenn das Vakuum so eingestellt wird, daß die Flotte am oder knapp unterhalb des Siedepunktes gehalten wird. Hierbei treten noch keine störenden Dampfblasen auf.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Unterdruck zeitweise verstärkt und verringert. Während der Unterdruckphase wird das in den Kapillaren sitzende Wasser herausgezogen, wobei es je nach Stärke des Unterdrucks in die Dampfform übergeht; mit steigendem Druck wird bleich- oder farbstoffhaltige Flotte zum Eintreten in die Kapillaren veranlaßt. Die Aufnahme der Bleich- oder Farbstoffe durch die Faser wird auf diese Weise erheblich beschleunigt.

Verstärkt wird der beschriebene Effekt dann, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Unterdruck erzeugt wird, bevor Fasern bzw. Fasermaterialien und Flotte zusammengebracht werden. Hier werden also bei relativ starkem Unterdruck das Bleich- oder Färbegut und insbesondere seine Kapillaren möglichst stark entwässert, ohne daß dabei hohe, die Fasern schädigende Temperaturen angewendet werden müssen; wenn dann die Flotte in den Behälter strömt, wird der Unterdruck reduziert und ein Verdampfen der Flotte verhindert.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Unterdruck schlagartig erzeugt, insbesondere durch Herstellen einer Verbindung zwischen dem Behälter und einem stark evakuierten Kessel. Bei einer derartigen plötzlichen Druckverringerung setzt eine ebenso plötzliche Verdampfung ein, wobei gegebenenfalls über den Effekt der Siedeverzögerung das schlagartige Ver­ dampfen noch verstärkt wird. Die Flotte kommt in diesem Fall an allen Stellen praktisch gleichzeitig und heftig in Bewegung. Sind, wie beim Schaumfärben vorgeschlagen, Schaumbildner in der Flotte, tritt eine intensive Schaum­ bildung ein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung läßt sich der Behälter, der Flotte und Färbegut aufnimmt, nicht nur evakuieren, sondern auch unter Druck setzen, um gegebenenfalls, beispielsweise zum Fixieren von Polyester, entsprechende Temperaturerhöhungen einstellen zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur energiesparenden Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 9, gegebenenfalls auch des Patentanspruchs 10.

Besonders sparsam ist eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11, da hier die wesentlichen Komponenten, wie Umwälzpumpe und Wärmetauscher für die Flotte sowie Vakuumpumpe und Wasserabscheider zweifach genutzt werden, d.h. also nur geringen Stillstandszeiten unterworfen sind.

Anhand der Zeichnung sollen das erfindungsgemäße Verfahren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung beispielhaft erläutert werden.

Man erkennt zwei Behälter (1, 1 a) zur Aufnahme des Bleich- oder Färbeguts (2, 2 a). Als Bleich- oder Färbegut kommen nicht nur Garne auf Spulen, sondern grundsätzlich alle Materialien in allen Stufen der Verarbeitung in Frage. Die Behälter sind über Verbindungsleitungen (3, 3 a) und Klappenventile (13, 13 a) mit einem für beide Kessel (1, 1 a) gemeinsamen Anlagenteil verbunden. Dieser gemeinsame Anlagenteil besteht im wesentlichen aus einer Umwälzpumpe (4), einem Wärmetauscher (5) und einem Flottenvorratsbe­ hälter (6), der über absperrbare Ventile (7, 8) mit dem gemeinsamen Anlagenteil in Verbindung steht.

Im Boden jedes Behälters sind Umschaltventile (14, 14 a) angeordnet, die es erlauben, die Strömungsrichtung der Flotte (10) in den Behältern (1, 1 a) umzukehren.

Die Behälter (1, 1 a) stehen über Verbindungsleitungen (12, 12 a), in die Absperrventile (11, 11 a) eingesetzt sind, mit einer für beide Behälter (1, 1 a) gemeinsam wirkenden Vakuumpumpe (16), der ein Flüssigkeitsabscheider (15) vorgeschaltet ist, in Verbindung.

In die Leitung zu der Vakuumpumpe (16) bzw. dem Wasser­ abscheider (15) kann bei Bedarf ein (nicht dargestellter) Vakuumkessel eingeschaltet werden, um durch schlagartiges öffnen eines der Vakuumventile (11, 11 a) einen plötzlichen Druckabfall in einem der Behälter (1, 1 a) zu erzeugen. Normalerweise wird eine solche Blasenbildung vermieden, indem das Vakuum so eingestellt wird, daß die Flotte an oder knapp unter dem Siedepunkt gehalten wird.

Wie die Zeichnung zeigt, sind die Klappenventile (13) geschlossen und die Klappenventile (13 a) geöffnet. Da­ durch kann über die Umwälzpumpe (4) und den Wärme­ tauscher (5) zum Erwärmen oder Abkühlen Flotte über die Leitungen (3 a) und das Behälterventil (14 a) durch den rechten Behälter (1 a) fließen und dabei das Bleich- oder Färbegut (2 a) durchströmen. Die im Kreis umgewälzte Flottenmenge kann mit Hilfe des Vorratsbehälters (6) und der über Ventile (7, 8) verschließbaren Verbindungs­ leitungen zu dem gemeinsamen Anlagenteil je nach Bedarf verringert oder vermehrt werden.

Oberhalb der Flotte (10) im Behälter (1 a) wird über die Verbindungsleitung (12 a), das geöffnete Ventil (11 a), den Wasserabscheider (15) und die Vakuumpumpe (16) ein Unterdruck aufrechterhalten. Der Unterdruck selbst kann konstant sein oder auch zeitlich variieren, so wie es erforderlich ist. Während der rechte Behälter (1 a) mit Flotte (10) gefüllt ist, ist der linke Behälter (1) flüssigkeitsleer. Er kann in dieser Zeit über die Vakuumleitung (12) und das Ventil (11) ebenfalls unter Vakuum gesetzt werden, um im Bleich- oder Färbegut (2) befindliches Wasser, insbesondere Kapillarwasser, zu entfernen. Es ist jedoch auch möglich, während dieser Zeit bei geschlossenem Ventil (11) den Behälter (1) zu entleeren bzw. frisch zu bestücken.

Um bei Bedarf die Farbstoffe auf dem Färbegut (2, 2 a) fixieren bzw. zwischenfixieren zu können, ohne das Färbegut aus den Behältern (1, 1 a) herausnehmen zu müssen, ist in dem gemeinsamen Anlagenteil ein Anschluß (9) vorgesehen, durch den Heißluft oder Dampf, gegebenen­ falls unter Überdruck, eingeleitet werden können.

Claims (11)

1. Verfahren zum Färben, Entfärben bzw. Bleichen von Tier-, Pflanzen- oder Kunststoffasern, insbesondere mit kapillaraktiven Eigenschaften bzw. von aus solchen Fasern bestehenden oder gebildeten Materialien in Bleich-, Beiz- und/oder Farbstoff-Flotten, indem Fasern bzw. Fasermaterialien und Flotte in einem Behälter unter abgestimmten Bedingungen zusammenge­ bracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter wenigstens zeitweise ein Unterdruck erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum so eingestellt wird, daß die Flotte am oder knapp unterhalb des Siedepunktes gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Unterdruck regelmäßig verstärkt und verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck schlagartig erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck durch Herstellen einer Verbindung zwischen dem Behälter und einem evakuierten Kessel erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flotte ein Schaumbildner zugegeben wird.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck erzeugt wird, bevor Fasern bzw. Fasermaterialien und Flotte zusammengebracht werden.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fixieren oder Zwischenfixieren der Farben Druck und Temperatur im Behälter zeitweise erhöht werden.

9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, mit einem Behälter, in dem Fasern bzw. Fasermaterialien und Flotte zusammengebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumpumpe (16) und dieser vorgeschaltet ein Flüssigkeitsabscheider (15) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vakuumkessel mit einer absperrbaren Verbin­ dungsleitung großen Querschnitts zum Behälter (1, 1 a) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Behälter (1, 1 a) vorgesehen sind, die über entsprechende Verbindungsleitungen (12, 12 a) abwechselnd mit der Vakuumpumpe (6) verbindbar sind.