EP0179353B1

EP0179353B1 - Verfahren zum Färben auf einem Jigger

Info

Publication number: EP0179353B1
Application number: EP85112764A
Authority: EP
Inventors: Erik Dipl.-Ing. Henningsen
Original assignee: Vald Henriksen AS
Current assignee: Vald Henriksen AS
Priority date: 1984-10-10
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1989-03-08
Also published as: DE3568601D1; DK483384D0; DK483384A; EP0179353A1; DK149965B; ATE41180T1; DK149965C

Description

Die vorligende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Textilfasern auf einem Jigger, wobei die notwendige Menge Farbstoff in zwei oder mehreren Teilmengen aufgeteilt wird. Der Jigger ist, wie bekannt, eine Maschine der Art, wo eine Gewebebahn, auch eine Warenbahn genannt, wechselweise von der einen zweier Rollen abgewickelt und darauf aufgewickelt und während der Passage zwischen den beiden Rollen in einem Farbbad hineingetaucht gehalten wird.
Die im Farbbad hineingetauchte Warenbahnlänge ist üblicherweise in der Größenordnung von 2 m, und da die Geschwindigkeit der Warenbahn in der Größenordnung von 80 - 200 m/min. ist, wird eine bestimmte Stelle der Warenbahn sich während einer Passage im Farbbad in einer Periode der Größenordnung 1/3 - 3/4 sek. aufhalten.
Es ist wahrscheinlich experimentell und allgemein anerkannt, daß nur äußerst geringe Farbstoffmengen auf die Fasern der Ware während deren sehr kurzen Aufenhaltes im Farbbad während der Passage substantivisch absorbiert werden. Der Farbstoff wird vom Farbbad auf die Warenbahn durch einen Austausch eines gewissen Flüssigkeitsvolumens in der Warenbahn mit einem entsprechenden Flüssigkeitsvolumen vom Farbbad überführt, und die eigentliche Absorption des Farbstoffs im Fasermaterial geschieht durch die (viel längere) Periode, wo die Warenbahn sich auf den Rollen aufgewickelt befindet, falls die Bedingungen für Farbstoffabsorption, wie z. B. optimale Temperatur und ähnliches, gegeben sind.
Falls der Jigger unter Verhältnissen betätigt wird, wo die Bedingungen für eine Farbstoffabsorption optimal sind, besteht eine große Gefahr für eine ungleichmäßige Farbverteilung längs der Warenbahn, weil die Farbstoffkonzentration in der, während der Passage von der Warenbahn aufgenommenen, Flüssigkeitsmenge wegen des Verdünnungseffekts von der einen Seite der Bahn zur anderen exponentiell variiert.
Wird bei der ersten Passage am Jigger somit die ganze Farbstoffmenge von Anfang an dem Bad zugesetzt, so läßt sich die Farbstoffkonzentration in der Warenbahn K_v im Verhältnis zur Anfangskonzentration K_bo des Bads während der Passage in folgender Weise berechnen:

M_v = das Trocken gewicht der Ware
f = die gesamte Badmengs das rockengewicht der Ware f₁ = die Flüssigkeitsmenge in aufgewickelter Warenbahn
f₁ das Troc ce-1 n ämc der are _ die Badmenge im Farbbottich f-f₁ das Trockengewicht der Ware
= die Flüssigkeitsmenge in aufgewickelter Warenbahn F ^f1f-f₁ die Badmenge im Farbbottich
K_b = die augenblickliche Farbstoffkonzentration im Farbbad im Bottich
V_v = Flüssigkeitsmenge in der aufgewickelten Warenbahn = f₁. M_w
V_b = das Badvolumen Badmenge im Farbbottich = (f - f₁) . M_v
p = Der Austauschgrad, d. h. der Teil der in der Ware enthaltenen Flüssigkeit, der bei der Passage ausgetauscht wird.
u = Der Teil der ganzen Warenlänge, der eben durch das Bad passiert hat, so daß u = 0 am Anfang der Passage und u = 1 am Ende der Passage ist.

Der Austritt des Farbstoffs aus dem Bad ist:
. du
mit der Randbedingung K_h = K_ho für u = 0 ist die Lösung dieser Differentialgleichung:
oder für die Konzentration in der Ware, wo K_u = Kb - P
Die nachfolgende Passage wird zwar die ungleichmäßige Konzentrationsverteilung von der ersten Passage etwa aufgrund der entgegengesetzten Wirkung der neuen exponentiellen Farbstoffaufnahme wieder ausgleichen eine volle Ausgleichung ist aber nicht erreichbar.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 106.342 ist ein Verfahren zum Färben auf einem Jigger bekannt, wobei versucht wird, das ungleichmäßige Färben durch allmählichen Zusatz der gesamten Farbflotte zum Jiggerbottich während der ersten Passage zu beseitigen, wobei aber eine kleine Menge der Flotte zum Decken der Bodenwalzen im voraus zugesetzt sein kann.
Dieses Verfahren gewährleistet auch keine gleichmäßige Farbverteilung, da die Badkonzentration doch im Laufe der Passage aufgrund der steigenden Gewebegeschwindigkeit auf dem in der deutschen Patentschrift beschriebenen altmodischen Jigger abnimmt. Das Verfahren ist ferner unpraktisch, da es einen Behälter der gleichen Größe wie der Jiggerbottich zum Aufbewahren der gesamten Farbflotte erfordert.
Um ein ungleichmäßiges Färben der Warenbahn zu vermeiden hat man daher im Laufe der Zeit eine Praxis entwickelt, wonach:

1. Die gesamte Farbstoffmenge in mehrere Teilmengen aufgeteilt wird, am meisten zwei, und die Zuführen der Farbstoffmenge mit einer Teilmenge vor dem Anfang jeder neuen Passage geschieht.
2. Das Färben fängt mit einer so niedrigen Temperatur an, daß die Farbstoffabsorption in der aufgewickelten Warenbahn gering ist. Im Laufe einer Reihe von Passagen wird das Bad dann stufenweise zur optimalen Farbtemperatur beheizt.
3. Man stellt die Geschwindigkeit der Farbstoffabsorption chemisch ein, beispielsweise durch ein sukzessives Erhöhen der Elektrolytkonzentration im Bad (Zusatz von Salz).

Ein allgemeines Verfahren ist heute, die obigen Maßnahmen 1 und 2 in folgender Weise beispielsweise zu kombinieren:

1.1. Die Hälfte oder zwei Drittel der gesamten Farbstoffmenge wird dem Bad vor der ersten Passage bei einer Temperatur von 50°C zugesetzt, wo die Farbstoffabsorption nicht zu beachten werden braucht.
1.2. Der Rest der Farbstoffmenge wird vor Anfang der zweiten Passage, noch bei 50° C, zugesetzt.
2.1. Vor Anfang der 3. Passage wird auf 60° C beheizt
2.2. Vor Anfang der 4. Passage wird auf 70° C beheizt
2.3. Vor Anfang der 5. Passage wird auf 80° C beheizet
2.4. Vor Anfang der 6. Passage wird auf 90° C beheizet
2.5. Vor Anfang der 7. Passage wird auf 100°C beheizt
2.6. Hiernach läuft eine gewisse Anzahl Passagen bei 100°C, bis Gleichgewicht zwischen der Farbstoffkonzentration in der Flüssigkeitsphase und der Farbstoffkonzentration im Fasermaterial sozusagen erreicht worden ist.

Die normale heutige Praxis ist noch, die drei obigen Maßnahmen zu kombinieren, um ein ungleichmäßiges Färben der Warenbahn zu vermeiden, es geht aber auch aus dem Beispiel hervor, daß diese Praxis viel Zeit und Arbeit erfordert.
Die erwähnten Nachteile gelten dem Jigger als Maschinentyp, unabhängig davon ob er eine Maschine ist, die nicht unter Druck gesetzt werden und daher höchstens bei einer Badtemperatur von 100°C arbeiten kann, oder ob er ein HT-Jigger (Hochtemperatur-Jigger) ist, der unter Druck gesetzt werden und daher bei höheren Temperaturen arbeiten kann.
Die Anschaffung eines HT-Jiggers ist aber erheblich teurer als die 100°C Maschine, und es ist daher für die Rentabilität entscheidend, daß die Vorgangzeit auf ein Minimum herabgesetzt werden kann.
Von den Fasertypen, die Farbtemperaturen über 100° C erfordern, ist die Polyesterfaser die wichtigste, und die optimale Farbtemperatur dieser Faser liegt bei 115 - 135°C, abhängig davon, ob man mit niedermolekularen oder hochmolekularen Farbstoffen arbeitet. Bei diesen Temperaturen ist die Farbstoffabsorption nicht mit chemischen Mitteln steuerbar, und es ist daher üblich, die Farbstoffabsorption durch stufenweises Heben der Temperatur von einem Bereich, wo die Absorption sozusagen Null ist, bis zum optimalen Bereich zu steuern. Da die Grenzen dieses Bereichs sehr eng sind, erwies es sich als notwendig, die Temperatur in sehr kleinen Stufen zu heben. Das Verfahren ist ferner dadurch schwierig, daß es notwendig sein kann, verschiedene Farbstoffgruppen für das gleiche Färben anzuwenden, so daß man für jede Farbstoffgruppe einen kritischen Temperaturbereich zu passieren hat. Da jede Jiggerpassage 30 - 60 Min. dauern kann, ist zu verstehen, daß dieses Verfahren viel Zeit erfordert.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Färben auf einem Jigger, das ein gleichmäßiges Färben der Warenbahn sichert, und das nicht die Nachteile der bekannten Verfahren, d. h. eine schlechte wirtschaftliche Ausnutzung des Jiggers aufgrund eines zeitraubenden und arbeitserfordernden stufenweisen und langsamen Heizens des Farbbads, darstellt. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilmenge dem Farbbad während des Stillstehens des Jiggers zugesetzt wird, währenddessen das Farbbad auf den Temperaturbereich für eine optimale Farbstoffabsorption beheizt wird, daß nach Betätigung des Jiggers die übrige Teilmenge oder übrigen Teilmengen von Farbstoff ins Farbbad linear als Funktion der Gewebemenge, die das Farbbad passiert, eingegeben wird (werden), wobei die Anzahl der Passagen der Gewebemenge durch das Farbbad der Anzahl von Farbstoffteilmengen entspricht und das Farbbad eine Temperatur ir.nerhalb des Bereiches für optimale Farbstoffabsorption aufweist.
Es erwies sich in der Praxis, daß hierdurch ein gleichmäßiges Färben erreicht wird, und ein Berechnen, vgl. unten, bestätigt dieses Ergebnis.
Als Grundlage für das Berechnen bestehen zwei Voraussetzungen:

1. Der Farbstoff wird in die Warenbahn während der Passage durch das Bad infolge eines Austausches einer bestimmten Flüssigkeitsmenge zwischen der Flüssigkeitsphase der Warenbahn und dem Farbbad aufgenommen. Diese Voraussetzung gilt auch bei der ersten Passage, da die Warenbahn naß ist, beispielsweise durch ein vorhergehendes Waschen, wenn sie in den Jigger eingesetzt wird.
2. Der Farbstoff wird von der Flüssigkeitsphase der Warenbahn von den Fasern absorbiert, während die Ware im aufgewickelten Zustand ist, so daß die Flüssigkeitsphase der Warenbahn keinen Farbstoff enthält, wenn die Ware das Bad das nächste Mal passiert.

Die zweite Voraussetzung ist im ausreichenden Grade nur korrekt, so lange der Farbvorgang weit vom schließlichen Gleichgewichtszustand ist, es ist aber eben in dieser Anfangsphase, daß die Gefahr für eine ungleichmäßige Farbaufnahme am größten ist. Wenn man sich dem schließlichen Gleichgewichtszustand nähert, wird die Absorptionsgeschwindigkeit niedriger und die Gefahr für eine ungleichmäßige Farbaufnahme herabgesetzt.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung ist die gesamte Farbstoffmenge M. Eine Teilmenge davon M₁ wird vor Anfang des Vorganges zugesetzt, und das Farbbad enthält somit die Farbstoffmenge
Die Warenbahn nimmt während einer Passaae eine Farbstoffmenae
auf, und diese Menge wird durch Dosieren einer oder mehrerer Teilmengen während der nachfolgenden Passaaen ersetzt.
Falls gewünscht wird, daß die Teilmengen über n Passagen dosiert werden, ist die gesamte Farbstoffmenge

Dies gibt für

n = 1 0,52
n = 2 : ^M1/M = 0,36
n=3:^M1 _/M=0,27
n =4 ?=0,21

Dieses Beispiel zeigt, daß eben im extremen Fall, wo n = 1 gewählt wird, sich 48 % des Farbstoffs beim Verfahren gemäß der Erfindung während der ersten Passage gleichmäßig verteilen lassen. Die Praxis erwies dann auch, daß das Aufteilen der Farbstoffmenge in nur zwei Teilmengen oft reicht, ein gleichmäßiges Farbverteilen zu sichern.
Nach diesem Dosieren von n Teilmengen des Farbstoffs ist die kritische Periode für Farbabsorption vorbei, da der Gleichgewichtszustand sich nähert. Die restliche Farbstoffabsorption geschieht dann bei traditionellem Passagelaufen ohne Gefahr für Ungleichmäßigkeiten.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher veranschaulicht worden.
Diese zeigt eine Prinzipskizze eines Hochdruckjiggers zum Ausüben des Verfahrens gemäß der Erfindung. 1 ist der Hochdruckbehälter, 2 ist der Jiggerbottich mit der Farbflotte oder dem Bad 3. Über dem Bottich weist der Jigger zwei Rollen 4 und 5 auf, auf die die Warenbahn wechselweise ab- und aufgewickelt wird, da sie während einer solchen Passage durch das Bad 3 um zwei Bodenwalzen 6 und 7 herum passiert. Der Jigger weist ferner eine Zirkulationspumpe 8 für das Farbbad auf, die mit dem Bottich 2 durch Rohre 9 und 10 verbunden ist. Im Anschluß der Zirkulationspumpe ist eine Dosiervorrichtung 11 für Farbstoff vorgesehen.
Da die Rolle 4 angenommen wird, die Aufwickelrolle während einer gegebenen Passage zu sein, bewegt sich die Gewebebahn in die durch die Pfeile gezeigte Richtung, und eine Länge der Gewebebahn entsprechend dem Abstand zwischen den Punkten A und B via die Bodenwalzen 7 und 8 ist immer im Bad hineingetaucht. Diese Länge ist in der Größenordnung von 2 m. Die Treibvorrichtungen der Rollen 4 und 5 sind nicht gezeigt, sie sind aber wohlbekannter Art und derart, daß die Gewebebahn sich mit hauptsächlich konstanter Geschwindigkeit bewegt.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden nur Hilfsstoffe wie z. B. Egalisierungsmittel, Metallkomplexbildner und ähnliche, aber nicht Farbstoff, von Anfang an dem Bad zugesetzt. Der Jigger wird dann betätigt und das Bad auf den Temperaturbereich beheizt, der für die Farbabsorption optimal ist. Während dieser Heizungsperiode kann die Gewebebahn eine oder mehrere Passagen durch das farblose Bad durchführen, so daß ein Temperaturgleichgewicht zwischen dem Bad und der Geweberolle besteht, wenn die gewünschte Temperatur erreicht worden ist. Zu dieser Zeit wird dann während eines Stillstehens des Jiggers die erste Teilmenge des Farbstoffs auf einmal zugesetzt, und wenn der Jigger betätigt wird, wird die Dosiervorrichtung 11 geöffnet, und eine zweite Teilmenge des Farbstoffs wird im Laufe der ersten Passage gleichmäßig dosiert. In dieser Weise wird während der zweiten und der dritten Passage usw fortgesetzt, bis alle Teilmengen des Farbstoffs zugesetzt worden sind. Wie oben erwähnt ist es aber oft ausreichend, die Farbstoffmenge nur in zwei Teilmengen aufzuteilen, d. h. daß aller Farbstoff nach der ersten Passage zugesetzt worden ist. Wenn aller Farbstoff zugesetzt worden ist, wird ein traditioneller Passagevorgang fortgesetzt, bis die gewünschte Farbnuance erreicht worden ist, d.h. eine Anzahl von erfahrungsgemäß bekannten Passagen, die von den betreffenden Textilfasern und den angewendeten Farbstoffen abhängen.
Wenn oben von einem Stillstehen des Jiggers gesprochen wird, ist hier zu verstehen, daß der Jigger keinen Passagevorgang der Gewebebahn durchführt. Er kann aber gut eine Pendelung während des Stillstehens durchführen, d. h. daß der Jigger am einen Gewebeende kurze Hin- und Herbewegungen durchführt, um eine Seitenschwere der Rollen zu vermeiden.

Claims

Verfahren zum Färben von Textilfasern auf einem Jigger, wobei die notwendige Farbstoffmenge in zwei oder mehreren Teilmengen aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilmenge dem Farbbad während des Stillstehens des Jiggers zugesetzt wird, währenddessen das Farbbad auf den Temperaturbereich für eine optimale Farbstoffabsorption beheizt wird, daß nach Betätigung des Jiggers die übrige Teilmenge oder übrigen Teilmengen Farbstoff ins Farbbad linear als Funktion der Gewebemenge, die das Farbbad passiert, eingegeben wird (werden), wobei die Anzahl der Passagen der Gewebemenge durch das Farbbad der Anzahl von Farbstoffteilmengen entspricht und das Farbbad eine Temperatur innerhalb des Bereiches für die optimale Farbstoffabsorption aufweist.