DE19755647A1 - Verfahren zum Färben von Polyesterfasern aufweisendem Textilgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Polyesterfasern aufweisendem Textilgut, bei dem das Textilgut in einem alkalischen, einen Dispersionsfarbstoff enthaltenden Färbebad bei einer Temperatur oberhalb von 100°C behandelt wird.

Durch Polyester-Färbeverfahren bei Temperaturen oberhalb 100°C - also unter Überdruck - lassen sich kürzere Färbezeiten als unter Normaldruck erreichen. Außerdem sind Durchfärbung, der Ausgleich von Fixier- und Verstreckungs­ unterschieden, die Farbausbeute und die Farbechtheiten unter Hochtemperatur-(HT)-Bedingungen verbessert. Jedoch tritt unter HT-Bedingungen bei den üblicherweise verwendeten Färbeverfahren im sauren Färbebad folgendes Problem auf: Während des Färbeprozesses werden niedermolekulare Oligomere aus dem Faserinneren freigesetzt, die bei der Erspinnung von Polyesterendlosfasern als Nebenprodukte auftreten. Diese niedermolekularen Oligomere lagern sich im sauren Färbebad beim Abkühlen der Färbeflotte auf der Faseroberfläche und an den Oberflächen der Färbevorrichtungen ab. Durch diese Ablagerungen werden die technologischen Eigenschaften des Textilgutes, wie z. B. Lauf- und Griffeigenschaften, erheblich verschlechtert. Außerdem werden die Färbevorrichtungen durch die Oligomerablagerungen verschmutzt. Weiterhin sind insbesondere bei dunklen Farbnuancen bei Verwendung eines sauren Färbebads reduktive oder alkalische Reinigungsvorgänge erforderlich.

Aus diesem Grunde ist die Verwendung alkalischer Färbebäder vorgeschlagen worden. Unter alkalischen Bedingungen ist die Löslichkeit der Oligomere erhöht. Weiterhin findet eine teil­ weise Verseifung der freigesetzten Oligomere statt, wodurch die unerwünschten Ablagerungen erheblich reduziert werden. Weiterhin kann bei alkalischem Färben in vielen Fällen auf eine reduktive oder alkalische Nachbehandlung verzichtet werden. Bei Verwendung der bekannten sauren Färbebäder stellt der Färbeprozeß im allgemeinen die einzige Behandlungsstufe in saurem Medium dar. Durch alkalisches Färben kann dement­ sprechend ein pH-Wechsel vermieden und damit das Risiko durch eingeschlepptes Alkali minimiert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß einbadige Färbeverfahren von Polyester- Cellulose-Fasermischungen mit Direktfarbstoffen auch im Alka­ lischen möglich werden, was zusätzliche Auswahlmöglichkeiten für entsprechende Direktfarbstoffe schafft. Außerdem wird es bei Verwendung eines alkalischen Färbebads grundsätzlich mög­ lich, das Auswaschen bzw. Entschlichten von Polyesterstoffen einbadig mit der Färbung zu kombinieren. Weiterhin wird die Rekristallisation von Faserabbauprodukten aus Splitting- und Abschälprozessen durch das Alkali verhindert.

Bei alkalischer Färbung treten jedoch verschiedene Probleme auf, die zu einem unbefriedigenden Färbeergebnis führen kön­ nen:
Zum einen wird die erhoffte Reduktion von Oligomerablagerun­ gen bei bekannten alkalischen Färbebädern häufig nicht er­ reicht.

Weiterhin sind die im sauren Färbebad verwendeten Dispersi­ onsfarbstoffe im alkalischen Färbebad teilweise instabil. Die Zerstörung der Farbstoffe erfolgt dabei durch Hydrolyse von Esterverbindungen in den Seitenketten der Farbstoffmoleküle. Der Grad dieser Hydrolyse ist empfindlich vom pH-Wert des Färbebades während des gesamtes Färbeprozesses abhängig. Bei bekannten Verfahren ist der pH-Wert Schwankungen unterworfen, die zu nicht reproduzierbaren Färbeergebnissen führen können. Ein weiteres Problem stellen Schwermetallionen und mehr­ wertige Metallionen im Färbebad dar, deren Vorhandensein in wechselnden Konzentrationen großtechnisch nicht zuverlässig ausgeschlossen werden kann. Der Einfluß der Schwermetall- und Metallionen (z. B. Cu²⁺, Fe²⁺) auf das Färbeergebnis ist im alkalischen Färbebad im allgemeinen erheblich größer als im sauren Färbebad. Auch ist der Einfluß von Härtebildnern im Wasser des Färbebades auf das Färbeergebnis im Alkalischen wesentlich größer als im Sauren. Auch weitere Substanzen, wie z. B. Glucose als Abbauprodukt von Schlichteresten, können im Alkalischen das Färbeergebnis negativ beeinflussen. Der stär­ kere Einfluß der vorgenannten Substanzen im Alkalischen be­ ruht z. T. darauf, daß das Reduktionspotential im Alkalischen stets größer ist als im Sauren, so daß es zu einer irreversi­ blen Reduktion der Farbstoffe kommen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Färben von Textilgut aus Polyester und dessen Fasermischungen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die vorste­ hend genannten Probleme vermieden werden. Insbesondere soll die Ablagerung von Oligomeren auf Färbegut und Färbevorrich­ tungen vermieden und gleichzeitig ein großtechnisch reprodu­ zierbares, gleichbleibend hochwertiges Färbeergebnis erzielt werden. Weiterhin soll erfindungsgemäß ein Färbebad geschaf­ fen werden, mit dem die vorstehend genannten Probleme gelöst werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß einem Aspekt der Er­ findung dadurch, daß der pH-Wert des Färbebades durch anfäng­ liche Zugabe eines Puffergemisches aus Glycin und Natronlauge vor Beginn des Färbevorganges eingestellt wird, und daß der pH-Wert durch die Wirkung des Puffergemisches von Beginn bis zum Ende des Färbevorganges im wesentlichen konstant gehalten wird. Dieser Lösung liegt die Erkenntnis zu Grunde, daß bei bekannten alkalischen Färbeverfahren der pH-Wert nicht aus­ reichend stabil gehalten wird. Vor allem durch die Verseifung der Oligomere nimmt der anfangs eingestellte pH-Wert durch Verbrauch von Alkali zum Ende des Färbeprozesses hin ab, was zur Folge hat, daß anfänglich verseifte und gelöste Oligomere wieder ausfallen. Diesem Effekt wird durch ein leistungsfähi­ ges Puffergemisch entgegengewirkt. Außerdem werden uner­ wünschte pH-Änderungen durch saure oder alkalische Färbebad­ bestandteile durch das Puffersystem verhindert und somit ein gleichbleibendes Färbeergebnis erzielt.

Der Glycin-Puffer arbeitet chemisch wie folgt:

Die protonierte Form beider Endgruppen liegt nur im Sauren, die deprotonierte Form nur im Alkalischen vor. Durch Zugabe der Natronlauge wird das Zwitterion zum Carboxylat-Anion de­ protoniert. Selbstverständlich ist hierzu auch die Verwendung einer anderen Lauge, z. B. Soda oder Na₃PO₄ denkbar. Jedoch hat sich erwiesen, daß bei jeweils gleichem pH-Wert mittels NaOH die beste Farbstoffstabilität erzielt wird. Das gewählte Puffersystem besitzt eine hohe Kapazität, ist für den ge­ wünschten pH-Bereich (um pH 9,3) optimal geeignet, ökologisch unbedenklich und großtechnisch anwendbar.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß dem Puffergemisch Natriumchlorid zugesetzt wird. Dadurch wird das Glycin in Lösung gehalten, indem zu den io­ nischen Gruppen des Glycins entsprechende Gegenionen gelie­ fert werden. Dadurch wird vermieden, daß die Zwitterionen durch gegenseitige Anziehung agglomerieren. Das Salz hat dagegen keinen direkten Einfluß auf die Pufferwirkung. NaCl zeigt weiterhin keine negativen Auswirkungen auf das Färbeergebnis.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die vorstehend genannten Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Färbebad vor Beginn des Färbevorganges Natriumperborat zugegeben wird, derart, daß bei der Färbetemperatur Wasserstoffperoxid als Oxidati­ onsmittel und ein Puffergemisch aus Borax und Natronlauge freigesetzt wird. Das Natriumperborat erfüllt eine Doppel­ funktion: Zum einen setzt es bei der Färbetemperatur H₂O₂ frei und wirkt somit als Oxidationsmittel, wodurch reduktiven Vorgängen, die das Färbeergebnis im Alkalischen negativ be­ einflussen können, entgegengewirkt wird. Insbesondere wird einer Dehalogenierung der Farbstoffe durch Schwermetalle un­ ter reduktiven Bedingungen entgegengewirkt. Zum anderen wer­ den bei der Zersetzung von Natriumperborat Borax und Natron­ lauge frei. Diese wirken als Puffergemisch und können somit den pH-Wert des Färbebades im gewünschten Färbebereich stabi­ lisieren. Somit kann bereits durch die Zugabe von Natriumperborat das Färbebad gepuffert werden. Vorzugsweise wird Natriumperborat jedoch zusammen mit dem vorstehend beschriebenen Glycin-Puffer eingesetzt. Selbstverständlich ist auch der Einsatz von Perborat-Salzen mit anderen Kationenpartnern denkbar.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß das Färbebad ein Seque­ striermittel mit den wesentlichen Bestandteilen Nitrilotries­ sigsäure und Polycarboxylaten aufweist. Durch das Seque­ striermittel werden mehrwertige Metallionen und Schwermetalle sowie Wasserhärtebildner, die das Färbeergebnis negativ be­ einflussen können, gebunden. Der Einsatz der genannten Seque­ striermittel erfolgt vorzugsweise in Kombination mit dem Gly­ cin-Puffer und dem Natriumperborat, kann jedoch auch bereits isoliert zu einer deutlichen Verbesserung bekannter alkali­ scher Färbeverfahren verwendet werden. Das Sequestriermittel mit den wesentlichen Bestandteilen Nitrilotriessigsäure und Polycarboxylaten hat sich im pH-Bereich von 9 bis 10 als be­ sonders wirksam erwiesen, ohne daß ein negativer Einfluß auf die Farbstoffe (z. B. Demetallisierung) zu verzeichnen wäre.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann der Anfangs-pH-Wert des Färbeprozesses im Bereich von etwa 9,3 bis 9,4 liegen. In diesem pH-Bereich ist die Mehrzahl der verfügbaren Dispersionsfarbstoffe noch ausreichend stabil.

Weiterhin kann in zweckmäßiger Ausgestaltung vorgesehen sein, daß der End-pH-Wert des Färbeprozesses den Wert 9,0 nicht un­ terschreitet. Dieses wird durch eine entsprechende Puffer­ kapazität erreicht. Auf diese Weise wird ein Ausfallen bereits in Lösung befindlicher Oligomere zum Ende des Färbeprozesses hin zuverlässig vermieden.

Das Konzentrationsverhältnis von Glycin zu Natronlauge (33%-ig) in dem Puffergemisch kann vorzugsweise etwa 1,9 oder we­ niger betragen. Die Menge an Natronlauge ist so anzupassen, daß ein Ausgangs-pH-Wert von 9,3 bis 9,4 erreicht wird. Die Menge an Glycin bestimmt die Pufferkapazität zur Kompensation alkaliverbrauchender Substanzen.

Das Konzentrationsverhältnis von Glycin zu Natriumchlorid be­ trägt vorzugsweise etwa 1,3.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert:
Zum Färben von 100 g Textilgut aus reinem Polyester in einem Flottenverhältnis von 1 : 10 wird ein Färbebad mit den nachfol­ gend genannten Inhaltsstoffen (Rest: Wasser) angesetzt. Dabei sind die genauen Einsatzmengen an die Wasserinhaltsstoffe und die Konzentration von Fremdstoffen im Färbegut anzupassen:

2,5 bis 1,3 g Glycin;
1,9 bis 0,8 g NaCl;
0,1 g Natriumperborat;
0,3 bis 0,15 g des Polycarboxylate enthaltenden Sequestrier­ mittels mit dem Markennamen Periquest BSD (Hersteller: Dr. Petri);
1,2 bis 0,6 g Nitrilotriessigsäure;
Zugabe von Natronlauge, bis ein Anfangs-pH-Wert von 9,3 bis 9,4 erreicht wird;
1,0 g Dispergiermittel;
Farbstoff-Trichromie mit hoher Stabilität im Färbe-pH-Be­ reich:
0,5 g Dorospers Gelb KHM (Hersteller: M. Dohmen GmbH);
0,7 g Dorospers Rot KRG (Hersteller: M. Dohmen GmbH);
0,3 g Dorospers Blau KGN (Hersteller: M. Dohmen GmbH).

Das Textilgut wird mit einem üblichen Hochtemperaturfärbever­ fahren bei ca. 130°C in einem Färbeaggregat gefärbt. An­ schließend ist lediglich ein heißes Spülen erforderlich. Da­ mit wird eine reproduzierbare Färbung mit technologisch ver­ bessertem Textilgut erzeugt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Färben von Polyesterfasern aufweisendem Textilgut, bei dem das Textilgut in einem alkalischen, einen Dispersionsfarbstoff enthaltenden Färbebad bei ei­ ner Temperatur oberhalb von 100°C behandelt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Färbebades durch anfängliche Zugabe eines Puffergemisches aus Glycin und Natronlauge vor Beginn des Färbevorganges eingestellt wird, und daß der pH-Wert durch die Wirkung des Pufferge­ misches von Beginn bis zum Ende des Färbevorganges im we­ sentlichen konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Puffergemisch Natriumchlorid zugesetzt wird.

3. Verfahren zum Färben von Polyesterfasern aufweisendem Textilgut, bei dem das Textilgut in einem einen Dispersi­ onsfarbstoff enthaltenden alkalischen Färbebad bei einer Temperatur oberhalb von 100°C behandelt wird, insbeson­ dere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Färbebad vor Beginn des Färbevorganges Natriumperbo­ rat zugegeben wird, derart, daß bei der Färbetemperatur Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel und ein Pufferge­ misch aus Borax und Natronlauge freigesetzt wird.

4. Verfahren zum Färben von Polyesterfasern aufweisendem Textilgut, bei dem das Textilgut in einem einen Dispersi­ onsfarbstoff enthaltenden alkalischen Färbebad bei einer Temperatur oberhalb von 100°C behandelt wird, insbeson­ dere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Färbebad ein Sequestriermittel mit den wesentlichen Bestandteilen Nitrilotriessigsäure und Poly­ carboxylaten aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anfangs-pH-Wert des Färbeprozesses im Bereich von etwa 9,3 bis 9,4 liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der End-pH-Wert des Färbeprozesses den Wert 9,0 nicht unterschreitet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Konzentrationsverhältnis von Glycin zu Natronlauge (33%-ig) in dem Puffergemisch etwa 1,9 oder weniger beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Konzentrationsverhältnis von Glycin zu Natriumchlorid etwa 1,3 beträgt.

9. Färbebad zum alkalischen Färben von Polyesterfasern auf­ weisendem Textilgut mit einem Dispersionsfarbstoff bei einer Temperatur oberhalb von 100°C, insbesondere zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbebad ein Puf­ fergemisch aus Glycin und Natronlauge enthält, derart, daß der pH-Wert des Färbebades während des Färbevorganges bis zum Ende des Färbevorganges im wesentlichen konstant bleibt.

10. Färbebad zum alkalischen Färben von Polyesterfasern auf­ weisendem Textilgut mit einem Dispersionsfarbstoff bei einer Temperatur oberhalb von 100°C, insbesondere zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem Färbebad nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Färbebad Natriumperborat enthält.

11. Färbebad zum alkalischen Färben von Polyesterfasern auf­ weisendem Textilgut mit einem Farbstoff bei einer Tempe­ ratur oberhalb von 100°C, insbesondere zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem Färbebad nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, das Färbebad ein Sequestriermittel mit den we­ sentlichen Bestandteilen Nitrilotriessigsäure und Poly­ carboxylaten enthält.