DE3632795A1 - Verfahren zum kontinuierlichen faerben einer bahn einer dickflorigen ware - Google Patents
Verfahren zum kontinuierlichen faerben einer bahn einer dickflorigen wareInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Färben einer
Bahn einer dickflorigen Ware.
Bei einer Florware, beispielsweise einem Teppich, sitzen Knoten oder
Noppen auf einem Grundgewebe oder dergleichen. Die Enden der Knoten
oder Polfäden sind leicht zu öffnen; an ihrer Basis laufen jedoch die
Knoten oder Noppen zusammen, so daß dort ein Öffnen problematisch oder
unmöglich ist. Es wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um solche
Florware gleichförmig zu färben. Dazu gehört ein als Heißfärben bezeichnetes
Verfahren, bei dem eine Kleinstmenge an heißer Farbflotte
mit der erwärmten Ware umgesetzt wird und das sich durch Energie- und
Materialeinsparung sowie durch verbesserte Produktivität auszeichnet.
In der japanischen Patentanmeldung 59-1 23 957 ist eine nach dem Heißfärbeverfahren
arbeitende Sprühfärbevorrichtung beschrieben. Diese
Vorrichtung weist eine Einrichtung gemäß Fig. 2 auf, welche den Flor
2 auf der Ware 1 mittels einer Florteilerwalze 3 öffnet, während die
Ware erhitzt und fortbewegt wird, wobei mittels Sprühvorrichtungen 4
heiße Farbflotte 5 in die geöffneten Florteile eingespritzt wird. Dies
erlaubt es, die Färbereaktion in einer kurzen Zeitspanne mit einer
Kleinstmenge an Farbflotte durchzuführen, die in die Spalte zwischen
den benachbarten Polfäden gleichförmig eingebracht wird. Selbst bei
einer solchen Vorrichtung ist jedoch die Florteilung schwierig, wenn
die Ware dick oder der Flor dicht ist. Wenn dementsprechend der Spritzdruck
erhöht wird, um die Farbflotte in die Tiefe des Flors zu zwingen,
ist eine große Menge an Farbflotte erforderlich, insbesondere
wenn die Farbflotte heiß ist und das zu färbende Material aus einer
reaktionsfreudigen Faser, beispielsweise einer synthetischen Polyamidfaser,
Wolle und Seide, besteht. Ein weiteres Problem besteht darin,
daß der in der Farbflotte enthaltene Farbstoff nach Aufbringen auf
die Oberflächenschicht der Noppen mit diesen sofort eine chemische
Bindung eingeht, so daß in der Farbflotte wenig Farbstoff verbleibt,
wenn diese den Basisteil der Noppen erreicht. Dies führt zu ungefärbten
Teilen und/oder zu einem ungleichmäßigen Einfärben, und der Griff
der Oberflächenschicht wird beeinträchtigt.
Um diese Nachteile auszuräumen, wurde versucht, der Farbflotte ein
Verzögerungsmittel zuzusetzen, um die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen
dem Farbstoff und den Fasern zu vermindern und die Farbstoffaufnahme
zu senken, so daß der Farbstoff langsam reagieren kann, während
die Farbflotte in die Tiefe des Flors wandert. Ein solches Vorgehen
kann jedoch dazu führen, daß Farbstoff unfixiert bleibt oder
Teile des Flors nicht gefärbt werden. Außerdem kann schlechtes Flüssigkeitsrückhaltevermögen
auf der Floroberfläche zu einem Mattieren
führen, während schlechte Koagulation von Farbstoff auf der Floroberfläche
geringe Farbechtheit zur Folge hat. Das konventionelle Heißfärbeverfahren
war daher für ein kontinuierliches Färben einer Bahn
einer dickflorigen Ware unbefriedigend, insbesondere wenn die Ware
aus einer reaktionsfreudigen Faser, beispielsweise einer Polyamidfaser,
Wolle und Seide, besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
zum kontinuierlichen Färben einer Bahn einer dickflorigen Ware zu
schaffen, das die vorstehend geschilderten Mängel ausräumt. Insbesondere
soll ein kontinuierliches Färbeverfahren geschaffen werden,
das es erlaubt, dickflorige Ware bis zur Wurzel des Flors innerhalb
kurzer Zeit gleichmäßig zu färben, wobei eine geringe Aufnahme der
Farbflotte erfolgt, ohne daß die Reaktionsfähigkeit zwischen dem Farbstoff
und der Ware vermindert und der Griff der Ware beeinträchtigt
wird. Es soll dafür gesorgt werden, daß Anormalitäten wie unfixierter
Farbstoff, ungefärbte Teile und frosting-Effekte, ausgeschlossen werden.
Die Farbstärke auf der Warenoberfläche soll höher als bei konventionellen
kontinuierlichen Färbeverfahren sein. Es soll für Energie-
und Materialeinsparung gesorgt werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Färben einer
Bahn einer dickflorigen Ware erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Warenbahn vorgewärmt und eine Farbflotte in Form einer auf nahe
den Siedepunkt erhitzten Öl-in-Wasser-Emulsion aufgesprüht wird, wobei
die Farbflotte Wasser, mindestens einen Farbstoff, Alkylphenylpolyoxyäthylenäther
und Mittel zum Einstellen des pH-Wertes enthält.
Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen:
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen kontinuierlichen
Färbeverfahrens verwendeten Vorrichtung, und
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der bei einem
konventionellen Verfahren verwendeten Farbstoffsprühzone.
Der bei dem vorliegenden Verfahren der Farbflotte zuzusetzende Alkylphenylpolyoxyäthylenäther
ist ein nichtionisches oberflächenaktives
Mittel entsprechend der Formel
Der Äther sollte vorzugsweise eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe
R mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen und 3 bis 12 Mol Äthylenoxid aufweisen.
Im Falle von zwei Mol Äthylenoxid oder weniger wird keine Emulsion gebildet.
Bei 13 oder mehr Mol Äthylenoxid wird das Mittel zu löslich
in Wasser, um seinen Zweck zu erfüllen. Weil Polyamidfasern, Wolle
und Seide hydrophob (lipophil) sind, ist die als Farbflotte verwendete
Emulsion für gewöhnlich vom Wasser-in-Öl-Typ mit einem hydrophoben
organischen Lösungsmittel, wie Perchloräthylen, als der äußeren
Phase. Dieser Typ ist jedoch im Hinblick auf die Sicherheit, die
Handhabung und die Kosten nicht zufriedenstellend. Der vorliegend verwendete
Alkylphenylpolyoxyäthylenäther stellt ein typisches nichtionisches
oberflächenaktives Mittel dar, das benutzt wird, um die Farbflotte
aus einer konventionellen Wasser-in-Öl-Emulsion in eine Öl-in-Wasser-Emulsion
zu überführen. In der dieses oberflächenaktive Mittel
(normalerweise in einer Konzentration von etwa 1 g/l) enthaltenden
Farbflotte ist der Farbstoff in die Wasserphase und die Alkylphenylpolyoxyäthylenätherphase
aufgeteilt. Wenn die Farbflotte erhitzt wird,
werden Mizellen aus Alkylphenylpolyoxyäthylenäther gebildet, und der
Farbstoff in der Wasserphase wandert in die Mizellen. Vorzugsweise
sollten Farbstoffe mit Farbstoffen von ähnlichen Eigenschaften kombiniert
werden (beispielsweise Sulfonamidfarbstoffe, Monosulfonfarbstoffe
oder Disulfonfarbstoffe). Müssen im Hinblick auf die Farbechtheit
oder aus anderen Gründen unterschiedliche Arten von Farbstoffen
gemischt werden, lassen sich durch Zugabe von Polyoxyalkylamin zu dem
Farbstoff die Färbeeigenschaften und die Permeabilität des Farbstoffes
auf wirkungsvolle Weise einstellen oder verbessern.
Als Mittel zum Einstellen des pH-Wertes wird für gewöhnlich Essigsäure
verwendet. Eine Säure mit einem niedrigeren Siedepunkt wird für
eine solche Einstellung leicht nutzlos, weil sie beim Erhitzen leicht
abgedampft wird. Es ist daher zweckmäßig, als Mittel zum Einstellen
des pH-Wertes nichtflüchtige aliphatische zweibasische Säuren zu verwenden,
beispielsweise Dikarbonsäuren wie Bernsteinsäure, Adipinsäure
und Glutarsäure mit einem Puffereffekt, und zwar einzeln oder als Gemisch,
obwohl es wichtig ist, daß das Mittel zum Einstellen des pH-Wertes
keine Selektivität gegenüber sauren Farbstoffen hat. Wie aus
der nachstehenden Tabelle hervorgeht, sind diese Säuren sehr stabil
in Verbindung mit metallisierten Farbstoffen in einem sauren heißen
Farbstoffbad.
Die in der Tabelle zusammengestellten Ergebnisse wurden wie folgt
erhalten.
Lanyl Rot GW und Lanyl Marineblau BW wurden jeweils in Wasser bei einer
Konzentration von 3,0 g/l aufgelöst und eine der verschiedenen
Säuren oder eines der angegebenen Salze wurde der Lösung in einem Anteil
von 2,0 g/l zugesetzt. Nach 60minütigem Kochen wurde jede Lösung
bei 90°C mit Toyo Filterpapier No. 5A gefiltert. Die Menge des
Restniederschlages auf dem Filterpapier wurde ausgewertet und in fünf
Stufen von Spurenmenge bis zu sehr großer Menge unterteilt, wobei die
Stufen mit , ┤, ∆, × und ×× bezeichnet sind.
Bei Verwendung der aliphatischen zweibasischen Säuren werden deren
Wasserstoffionen von der Faser innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne
adsorbiert; diese Wasserstoffionen bilden Färbestellen für den
sauren Farbstoff und dienen der Bindung der Moleküle der sauren Farbstoffe.
Im Hinblick auf das Reaktionsvermögen sowohl des Farbstoffes
als auch der Faser werden die zweibasische Säure zweckmäßig in einer
Menge verwendet, die es erlaubt, den pH-Wert auf 4,5 bis 6,5 einzustellen.
Wenn der pH-Wert unter 4,0 liegt, kann es in dem heißen
Farbstoffbad zu einer Zerstörung des Farbstoffes kommen.
Das Vorgehen zur Zubereitung der erfindungsgemäß verwendeten Farbflotte
ist nicht in besonderer Weise beschränkt. Eine Emulsion vom
Öl-in-Wasser-Typ wird ohne weiteres erzielt, indem zweckentsprechende
Mengen an Farbstoff, Wasser, Alkylphenylpolyoxyäthylenäther, ein
Gemisch aus organischen Säuren wie Bernsteinsäure, Adipinsäure und
Glutarsäure, sowie, falls erwünscht, ein Mittel zum Einstellen des
Farbstoffaufnahmevermögens und/oder ein Permeabilitätspromotor gemischt
und mittels eines Mischers gründlich verrührt werden. Diese
Stoffe können auf einmal oder in mehreren Teilen gemischt werden.
Unter dem vorliegend verwendeten Begriff "vorgewärmte Florware" soll
eine Florware verstanden werden, die durch Heißluft oder Wasserdampf
auf etwa die Färbereaktionstemperatur erhitzt ist. Die Erhitzungsverfahren
und die dazu verwendete Einrichtung unterliegen keiner besonderen
Beschränkung. Die unten erwähnte Verfahrensstufe sollte jedoch
vorzugsweise während oder nach dem Vorwärmen der Florware eingeschoben
werden, weil sie die Wirkung des vorliegenden Verfahrens verbessert.
Bei der Vorbehandlung wird die Florware von der Rückseite oder
beiden Seiten mit einer wäßrigen Lösung eines Addukts von Phenol mit
Äthylenoxid, die auf nahe den Siedepunkt vorgewärmt ist, gleichförmig
besprüht und danach angefeuchtet. In der nächsten Befeuchtungszone
wird die Florware dann von ihrer Rückseite zu ihrer Vorderseite von
Frischdampf durchdrungen, während sie durch Kontakt mit einer Heizwalze
oder einer Trommelheizvorrichtung erhitzt wird, um das Addukt
von Phenol mit Äthylenoxid in die Textur der Florware gründlich eindringen
zu lassen. Das Addukt von Phenol mit Äthylenoxid sollte vorzugsweise
2 bis 3 Mole Äthylenoxid aufweisen. Ein solches Addukt
dient dem Zweck, selbst Fasern mit geringem Reaktionsvermögen quellen
zu lassen, den Diffusionsweg für den Farbstoff zu erweitern und
den Farbstoff durch Adsorption an der Faseroberfläche wirkungsvoll
anzuziehen. Die Konzentration eines solchen Addukts in Wasser unterliegt
keiner besonderen Beschränkung; sie kann in der Größenordnung
von 1 g/l liegen.
Die "Temperatur nahe dem Siedepunkt" für die wäßrige Lösung ist im
wesentlichen gleich der Temperatur der vorgewärmten Florware, die im
allgemeinen 70 bis 100°C und vorzugsweise 90 bis 100°C beträgt. Die
hinteren Teile des Flors stehen normalerweise von der Rückseite der
Florware vor. Die wäßrige Lösung des Phenol-Äthylenoxid-Addukts, die
auf diese hinteren Teile aufgesprüht wird, wird von einer Heiztrommel
oder dergleichen rasch erhitzt und gezwungen, um den Basisabschnitt
des Flors herum einzudringen. Diese Infiltration wird durch das Bedampfen
mit Frischdampf von der Rückseite der Ware in der nächsten
Befeuchtungszone unterstützt, und der Flor wird mit dem Addukt gleichförmig
befeuchtet, ohne durch die Dichte der Konvergenz beeinflußt zu
werden. Außerdem wird durch Aufquellen, Befeuchtung und Temperaturanstieg
die Ware für das Färben in der nächsten Zone, d. h. der Farbflotten-Sprühzone,
vorbereitet.
Bei dem vorliegend in der Farbflotte verwendeten Alkylphenylpolyoxyäthylenäther
handelt es sich um ein nichtionisches oberflächenaktives
Mittel der oben angeführten Formel. Seine organischen/anorganischen
Eigenschaften werden durch die Anzahl der Kohlenstoffatome
(8 bis 12) der Alkylgruppe und die Molzahl (3 bis 12) des Äthylenoxids
auf gute Permeabilität eingestellt. Außerhalb der genannten
Bereiche läßt die Permeabilität der Farbflotte zu wünschen übrig.
Die Adipinsäure, Glutarsäure, Bernsteinsäure und dergleichen, welche
der Farbflotte vorliegend zugesetzt werden, bewirken offensichtlich,
daß sich ihre Säurewasserstoffionen mit der Aminogruppe entweder am
Ende des Nylons oder mit den Bindeteilen des sauren Amids leicht
binden, weil ihre Methylengruppen (-CH₂-) und die Methylengruppen in
der Nylonkette anziehen. Außerdem ist in Betracht zu ziehen, daß
die organischen Eigenschaften ihrer Methylengruppen und diejenigen
des oberflächenaktiven Mittels aufeinander unter Verbesserung der
Stabilität einwirken. Es wird angenommen, daß in Verbindung mit der
allgemeinen Pufferwirkung als Karbonsäure die Dissoziationsfunktion
von Dikarbonsäuren den pH-Wert stabil macht. Die vorliegend erläuterte
Farbflotte kann daher unter dem Einfluß des in ihr enthaltenen
Alkylphenylpolyoxyäthylenäthers und der Dikarbonsäuren in den Basisteil
des Flors eindringen und die Flüssigkeitsrückhaltewirkung des
Flors überwinden.
Eine Vorrichtung der in Fig. 1 veranschaulichten Art wurde vorgesehen,
um in der vorliegend erläuterten Weise eine Bahn aus dickfloriger
Ware kontinuierlich zu färben. Die in eine Trockenwärmezone A eingeführte
Ware 1 wird mittels einer Heizvorrichtung 56 und mittels Luft
oder überhitztem Wasserdampf, die mittels eines Gebläses 7 auf beide
Oberflächen der Ware aufgeblasen werden, erhitzt. Die erhitzte Ware
1 wird in einer Vorbehandlungszone B mit einer wäßrigen Lösung aus
einem Phenoladdukt mit Äthylenoxid besprüht, welche über Düsen 8
eingebracht wird, und die Ware wird in feuchtem Zustand von ihrer
Rückseite aus mittels einer Heiztrommel 9 erhitzt. Während die Heiztrommel
9 mit der Rückseite der Ware in Kontakt steht, wird die in
der Rückseite befindliche Vorbehandlungslösung gezwungen, in Richtung
auf die Vorderseite der Ware einzudringen, und diese Lösung
benetzt die Wurzel des Flors 2, wo die Garne dicht liegen, in
gleichförmiger Weise. Nach dem Vorbeilauf an der Oberfläche der
Heiztrommel 9 wird die Ware mittels Frischdampf, der über Frischdampfdüsen
10 in einer Befeuchtungszone C eingeblasen wird, erhitzt
und befeuchtet, um dann in eine Farbflotten-Sprühzone D eingeleitet
zu werden. In dieser Zone wird eine vorgewärmte Farbflotte auf
die Ware gesprüht, wärend der Flor durch die Florteilerwalze 3 geteilt
wird. Anschließend wird die Ware 1, deren Fasern mit dem Farbstoff
reagiert haben, einer Nachbehandlungsstufe (beispielsweise
Waschen, Trocknen und dergleichen) zugeleitet.
- (1) Rohware
Nylonfaser: 100%; Florlänge: 10 mm; Flor: 400 g/cm² - (2) Vorbehandlungslösung
Addukt von Phenol mit 2 Mol Äthylenoxid: 1 g/l, 90°C; Sprühdruck: 5 kg/cm²; Aufnahme: 100% - (3) Zusammensetzung der Farbflotte
Metallisierter Farbstoff (Gemisch aus Isolan grau PGL, gelb KRLS und orange KRLS, jeweils 0,3 g/l, gefertigt von Bayer Co., Westdeutschland), 1 g/l Addukt von Nonylphenol mit 7 Mol Äthylenoxid, 0,1 g/l Isopropylalkohol, 0,2 g/l Polyäthersulfat (Nikkasansalz 7000, hergestellt von Nikka Chemical Industries), 0,2 g/l Polyoxyäthylenalkylaminäther (Sanmol AN-3L, hergestellt von Nikka Chemical Industries) und ein Gemisch von jeweils 0,2 g/l Bernsteinsäure, Adipinsäure und Glutarsäure. Temperatur der Farbflotte: 90°C; Sprühdruck: 7 kg/cm²; Aufnahme: 250%; Sprühatmosphärenfeuchtigkeit: 90%.
Unter Verwendung der oben genannten Rohware, Vorbehandlungslösung
und Farbflotte erfolgte mittels der in Fig. 1 veranschaulichten Vorrichtung
ein kontinuierliches Färben. Es ergaben sich keine ungefärbten
Teile in der Tiefe des Flors; auch ein frosting-Effekt war nicht
zu beobachten. Die Vorschubgeschwindigkeit der Ware betrug 12 m/min.
Mittels der in Fig. 1 veranschaulichten Vorrichtung wurde unter den
gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 mit folgender Ausnahme kontinuierlich
gefärbt. Die Temperatur der Vorbehandlungslösung betrug
80°C. Es wurde mit einem Sprühdruck von 7 kg/cm³ gearbeitet. Die Aufnahme
betrug 20%. Es erfolgte eine Dampfbehandlung während 30 s. Die
Farbflotte bestand aus metallisiertem Farbstoff (ein Gemisch von jeweils
0,3 g/l Acidol grau MG, gelb M-GL und orange M-RL, gefertigt
von der BASF Co., Westdeutschland), 3 g/l Addukt von Nonylphenol mit
7 Mol Äthylenoxid, 0,6 g/l Polyäthersulfat (Nikkasansalz 7000),
0,3 g/l Isopropylalkohol, 0,2 g/l Polyoxyäthylenalkylaminäther (Sanmol
AN-3L, gefertigt von der Nikka Chemical Industries) und ein Gemisch
von jeweils 0,5 g/l Bernsteinsäure, Adipinsäure und Glutarsäure.
pH-Wert der Farbflotte: 4,5; Sprühdruck: 10 kg/cm²; Aufnahme: 300%;
Bedampfungsdauer: 2 m. Die verwendete Rohware bestand zu 100% aus
Wolle; Florlänge: 12 mm; Flormasse je Flächeneinheit: 900 g/m².
Wie im Beispiel 1 lagen in der Tiefe des Flors keine ungefärbten
Teile vor; auch frosting-Effekte waren nicht vorhanden.
Der gleiche Teppich wie im Beispiel 1 wurde mittels der in Fig. 1
veranschaulichten Vorrichtung kontinuierlich gefärbt. Die Vorbehandlung
erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1. Die
Farbflotte bestand aus: Metallisiertem komplexen Farbstoff (einem
Gemisch von jeweils 0,3 g/l Isolan grau PGL, Isolan gelb KRLS und
Isolan orange KRLS), 1,5 g/l Addukt von p-Toluolsulfonamid mit 4 Molen
Äthylenoxid und Essigsäure, eingestellt auf einen pH-Wert von 4,5.
Diese Farbflotte wurde auf den Teppich bei 90°C mit einem Sprühdruck
von 7 kg/cm³ aufgesprüht. Trotz höherer Aufnahme ergaben sich um die
Florwurzel herum ungefärbte weiße Abschnitte, die Qualität war sehr
schlecht.
Claims (8)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Färben einer Bahn einer dickflorigen
Ware, dadurch gekennzeichnet, daß
die Warenbahn vorgewärmt und eine Farbflotte in Form einer auf
nahe den Siedepunkt erhitzten Öl-in-Wasser-Emulsion aufgesprüht
wird, wobei die Farbflotte Wasser, mindestens einen Farbstoff,
Alkylphenylpolyoxyäthylenäther und ein Mittel zum Einstellen des
pH-Wertes enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkylphenylpolyoxyäthylenäther
eine Alkylgruppe mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen
und Äthylenoxid mit einer Molzahl von 3 bis 12 aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Mittel zum Einstellen des pH-Wertes eine Dikarbonsäure verwendet
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Mittel zum Einstellen des pH-Wertes ein Gemisch von Bernsteinsäure,
Adipinsäure und Glutarsäure verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Warenbahn durch Aufsprühen einer erhitzten
wäßrigen Lösung eines Addukts von Phenol mit Äthylenoxid
vorbehandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Äthylenoxid
eine Molzahl von 2 bis 3 hat.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die wäßrige Lösung eine Konzentration von etwa 1 g/l hat.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die wäßrige Lösung eine Temperatur von 70 bis 100°C
hat.
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