DE2832011A1 - Verfahren zum faerben und bedrucken von stoffen auf kunstfaserbasis mit hilfe von hierzu verwendbaren dispersionsfarbstoffen und faerbemischungen - Google Patents
Verfahren zum faerben und bedrucken von stoffen auf kunstfaserbasis mit hilfe von hierzu verwendbaren dispersionsfarbstoffen und faerbemischungenInfo
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Description
DR. BERC- DIPL. -ING. STAFF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
PATENTANWÄLTE
Postfach 860245 · 8000 München 86 £ Q O / U I (
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Anwaltsakte 29 218 20.JuIi 1978
PRODÜITS CHIMIQUES
UGINE KUHLMANN
75116 PARIS/FRANKREICH
VERFAHREN ZUM FÄRBEN UND BEDRUCKEN VON STOFFEN AUF KUNSTFASERBASIS MIT HILFE VON HIERZU VERWENDBAREN
DISPERSIONSFARBSTOFFEN UND FÄRBEMISCHUNGEN
2428-c- 909807/0776
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Die Erfindung betrifft das Färben und Bedrucken von Kunstfasern mit Hilfe von Dispersionsfarbstoffen und die Herstellung gebrauchsfertiger Färbemischungen auf Basis von Dispersionsfarbstoffen.
Es ist allgemein bekannt, daß viele Dispersionsfarbstoffe während des Färbeprozesses durch das Medium chemisch angegriffen
werden, ein Vorgang, den man allgemein als eine Hydrolyse,
eine Reduktion oder Oxidation bestimmter schwacher Funktionen des Farbmoleküls betrachtet. Eine ausführliche Liste solcher
Farbstoffe kann aufgestellt werden, beispielsweise ausgehend vom "Color Index", Bd. 2, 3* Ausgabe, Seiten 2479 - 2741 oder
von dem Artikel von B„L. NEAL, der am 21. September 1973 in
der Nätionalkonvention AATCC vorgetragen wurde, nämlich
"Characteristics of Disperse Dyestuffs for dyeing texturised
polyester".
Bekannt ist ebenfalls, daß das Auftreten dieser im Augenblick des Färbens unerwünschten Nebenreaktionen in praktischer Hinsieht
von den allgemeinen Anwendungsbedingungen abhängt, und zwar insbesondere von der Beschaffenheit der üblicherweise in der Färbeindustrie verwendeten Zusätze/ der Temperatur und ganz
besonders dem pH-Wert der Färbemedien. Auch wurden bestimmte Fasern für einen starken Abbaia der Farbstoffe im siedenden.
Färbebad verantwortlich gemacht. Hieraus resultiert eine
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geringere Farbausbeute und/oder ein veränderter Farbton der gefärbten Stoffe.
Diese Empfindlichkeit stellt somit einen großen Nachteil dar, der die Verwendung bestimmter Disperisonsfarbstoffe einschränkt
und sogar die Anwendung neuer, zu empfindlicher, ansonsten jedoch sehr bemerkenswerter Farbstoffe verbietet.
Angesichts dieser Situation bleibt den Farbstoffherstellern nichts anderes übrig, als den Verbrauchern besondere Anwendungsbedingungen
zu empfehlen, die häufig sehr streng sind, und zwar hauptsächlich in Bezug auf den pH, der genau eingestellt
werden muß. Zahlreiche Beispiele hierfür lassen sich aus den für den Handel bestimmten Unterlagen der verschiedenen Farbstoff
herstell er entnehmen.
Es wurde weiter vorgeschlagen, den Färbebädern bestimmte wasserlösliche
Carbonsäureester zuzusetzen (FR-PS 2 055 011, angemeldet
am 10. Juli 1970). Diese organischen Verbindungen werden jedoch in hohen Dosen eingesetzt, so daß die Herstellung unmittelbar
gebrauchsfertiger Färbemischungen nicht möglich ist und außerdem für den Verbraucher die Kosten des Färbens erheblich
steigen.
Es wurde nun gefunden, daß man durch Verwendung von Derivaten der Metalle, deren Ordnungszahl von 24 bis 30 liegt, während
des Färbens oder Bedrückens von Stoffen auf Basis von Kunstfasern mit Hilfe leicht zersetzbarer Farbstoffe,
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.ich gefärbt
ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen und kontinuierlich gefärbte oder bedruckte Artikel von gleichbleibenden und reproduzierbaren Farbtönen und -tiefen erhält. Man stellte völlig unerwarteterweise
fest, daß diese Derivate eine ausgezeichnete Wirkung auf die chemische Festigkeit der dispergierten Farbstoffe
haben, so daß während des gesamten Färbevorgangs kein Abbau des Farbstoffs stattfindet oder doch nur in geringem Maß.
Vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Färben
oder Bedrucken von Stoffen auf Basis von Kunstfasern durch Dis-· persionsfarbstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein
Derivat eines Metalls, dessen Ordnungszahl von 24 bis 30 liegt, verwendet wird.
Die Erfindung betrifft außerdem Färbemischungen zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein wie oben definiertes Metallderivat enthalten,
sowie die Herstellung solcher Mischungen.
Als erfindungsgemäße Metallderivate werden die der folgenden Metalle bevorzugt: Zink, Mangan, Nickel oder Kobalt. Das Metallderivat
ist vorzugsweise ein Salz, das sowohl ein anorganisches Salz (insbesondere Chlorid, Sulfat, Nitrat, Phosphat ) wie auch
irgend ein organisches Salz, insbesondere ein Carbonsäuresalz mit niederem Molekulargewicht (z.B. Formiat, Acetat, Oxalat), oder ein
Salz eines anionischen Dispergiermittels sein kann. In praktischer Hinsicht hat die Beschaffenheit selbst der verwendeten
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Kombination keinen Einfluß auf das Ergebnis. Die Verwendung
eines Gemischs aus mehreren Metallderivaten ist im allgemeinen nicht erforderlich, liegt jedoch im Rahmen der Erfindung.
Die Kunstfasern, auf die sich das erfindungsgemäße Verfahren bezieht, sind Celluloseesterfasern wie zum Beispiel Celluloseacetatund
Cellulosetriacetatfasern, synthetische Polyamidfasern, Polyurethan-, Polyolefin- oder Polyacrylnitrilfasern
und vor allem die Fasern aus linearen Polyestern wie zum Beispiel diejenigen, die man durch Kondensation von Terephthalsäure
mit Äthylenglycol oder durch Kondensation von Isophthal- oder Terephthalsäure mit 1,4-Bis-hydroxymethylcyclohexan erhält,
oder auch die Copolymerisate von Terephthal- und Isophthalsäure mit Äthylenglycol. Diese Stoffe können auch in
Form von Gemischen verwendet werden; Polyacrylnitril/Polyester, Polyamid/Polyester, Polyester/Viskose und insbesondere als
Mischstoffe: Polyester/Baumwolle und Polyester/Wolle. Schließlich können auch alle bekannten Formen von Materialen eingefärbt
werden: Wollhaar, Web- und Spinnware, Spulenware usw.
Zu den bei Raumtemperatur in Wasser unlöslichen oder schwer löslichen Dispersionsfarbstoffen, die von dem neuen, erfindungsgemäßen
Verfahren profitieren können, zählen alle sogenannten "plastolöslichen" Dispersionsfarbstoffe, die keine freien
Sulfongruppen enthalten und sich zum Färben von Kunstfasern eignen, wie beispielsweise die in "Colour Index", 3. Ausgabe
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— -β- —
1971 im Abschnitt "Disperse Dyes" aufgeführten Farbstoffe, die
zur folgenden Klasse gehören: Akridonfarbstoffe, nitrierte
Farbstoffe, Methin- und Polymethine,, Styrol- und Azostyrolsowie
Oxazinfarbstoffe, Farbstoffe der Xanthenreihe, Aminonaphthochinon-
und Cumarinfarbstoffe, und vor allem die Anthrachinon- und Azofarbstoffe. Auch Mischungen dieser Farbstoffe
können erfindungsgemäß verwendet werden. Diese Farbstoffe werden in fein verteilter Form, entweder als wässrige Dispersionen
oder in festem Zustand, eingesetzt.
Der zu verwendende Anteil an Metallderivat kann innerhalb
weiter Grenzen variieren. Er hängt insbesondere von der Beschaffenheit
des Farbstoffs und der des eingesetzten Metallderivats ab. Die zur Erzielung einon optimalen Stabilisierungseffekts erforderliche Menge kann leicht durch den Fachmann
durch einige vorher durchgeführte Versuche ermittelt werden, die für einen gegebenen Farbstoff und die gewünschten Anwendung
sbedingungen darin bestehen, daß man die Metallderivatmenge
verändert und ermittelt, bei welcher Menge die optimale Wirkung erzielt wird.
Das erfindungsgemäße Metallderivat kann den Färbebädern oder Druckpasten direkt bei ihrer Zubereitung zugesetzt werden.
Man kann es auch vorher zu den in Form von gebrauchsfertigen
Färbemischungen (Pasten oder Pulver) vorliegenden Dispersionsfarbstoffen hinzufügen.
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Diese Färbemischungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung darstellen, enthalten mindestens einen Dispersionsfarbstoff, mindestens ein oberflächenaktives Dispergiermittel,
mindestens ein wie oben definiertes Metallderivat und eventuell weitere Hilfsstoffe wie zum Beispiel Netz- oder Verdickungsmittel
usw... Sie können durch Anreiben der Komponenten in den üblichen Mahlvorrichtungen hergestellt werden, insbesondere
in den Naßmahlvorrichtungen, wie zum Beispiel den Kugel- oder Prallmühlen, usw... Eventuell kann anschließend getrocknet
werden.
Bei diesen Färbemischungen ist ein Metallderivatanteil zwischen 1 und 10 Gew.% (ausgedrückt in Metall) bezogen auf den reinen
Farbstoff im allgemeinen ausreichend, Wie bereits oben gesagt, hängt das optimale Verhältnis von der Beschaffenheit des Farbstoffs
ab und kann sehr leicht ermittelt werden.
Die oberflächenaktiven Dispergiermittel im Sinne der Erfindung' entsprechen den gewöhnlich als Schutzkolloide verwendeten Dispergiermitteln.
Bevorzugt werden anionische oberflächenaktive Dispergiermittel eingesetzt, wie zum Beispiel die Alkalisalze
von Fettsäuren mit hohem Molekulargewicht, die Kondensationsprodukte von Naphthalinsulfonsäure mit Formaldehyd oder ihre Alkalisalze,
die Lignosulfonate. Die zuzusetzende Dispergiermittelmenge kann in weiten Grenzen variieren; das Gewichtsverhältnis
von reinem Farbstoff zum Dispergiermittel liegt im allgemeinen zwischen 1/0,5 und 1/5. Ist das Metallderivat ein
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Salz eines anionischen Dispergiermittels, so ist das Vorhandensein
weiterer Dispergiermittel nicht unbedingt erforderlich.
Die Färbebäder werden vorteilhafterweise ausgehend von den erfindungsgemäßen Färbemischungen zubereitet, die direkt
gebrauchsfertig sind und lediglich mit Wasser verdünnt werden müssen. Allerdings kann man zu dem auf diese Weise vorbereiteten.
Färbebad je nach der angewandten Färbemethode eventuell noch übliche Hilfsmittel, wie zum Beispiel Netzmittel, Färbungsbeschleuniger,
Verdickungsmittel, Salze wie das Acetat oder Ammoniumsulfat, hinzugeben, wie auch Farbstoffe für Wolle oder
Baumwolle, wenn man Mischfasern färben möchte. Obwohl dies nach dem neuen Verfahren nicht unbedingt erforderlich ist, kann
das Färbebad auch sauer reagierende Substanzen enthalten, insbesondere niedere aliphatische Carbonsäuren wie Essig-, Oxal-
oder Weinsäure, um den pH-Wert auf einen Bereich zwischen drei und acht einzustellen.
Färbebäder können ebenfalls aus den im Handel erhältlichen dispergierten
Farbstoffen hergestellt werden. Hierbei genügt es, dem Bad,während es zubereitet wird, zusätzlich zu den oben angeführten
normalerweise verwendeten Hilsmitteln, mindestens ein erfindungsgemäßes Metallderivat als Farbstoffstabilisator
zuzusetzen. Die in diesem Fall einzusetzende Metallderivatmenge hängt auch von der gewünschten Farbintensität ab. Im allgemeinen
erweist sich ein Metallderivatanteil von 0,2 bis 2 Gew.%
-/11
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(ausgedrückt in Metall) bezogen auf den verwendeten handelsüblichen
Farbstoff als ausreichend. Das optimale Verhältnis kann leicht ermittelt werden, indem man wie oben beschrieben
verfährt.
Die aus den erfindungsgemäßen Färbemischungen oder durch Zusetzen des Metallderivats direkt zu den Bädern hergestellten
Färbebäder können nach jeder beliebigen der gewöhnlich angewandten Färbetechniken, kontinuierlich oder diskontinuierlich,
verwendet v/erden. Sie eignen sich insbesondere zum Färben nach dem Auslaugverfahren und noch besser nach dem sogenannten
"Hochtemperaturverfahren" in Umlaufgeräten, die Druckfestigkeit
bei Temperaturen zwischen 105 und 14O0C aufweisen»
Die erfindungsgemäß zubereiteten Färbebäder können auch zum kontinuierlichen Färben der synthetischen Fasermaterialien ver
wendet werden, d.h. durch Klotzen, Ausquetschen bis zum gewünschten Gehalt und anschließender Wärmebehandlung, die beispielsweise
eine Dampfbehandlung bei Temperaturen von 98 bis 1050C mit gesättigtem neutralem Dampf oder eine Thermofixierung
bei 180 bis 2000C sein kann.
Schließlich eignen sich die neuen Färbemischungen besonders gut für Druckzwecke, denn sie sind sofort nach Zugabe der gewöhnlichen
Hilfsmittel direkt verwendbar»
-/12
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Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung ohne
sie jedoch einzuschränken. Falls nicht anders angegeben, verstehen
sich die Teile und Prozente als Gewichtsteile und -prozente und die Temperaturen als Grad Celsius.
20 Teile Farbstoff 2-(2-Acetylamino~4-diäthylaminophenylazo)-3,5-dinitrobenzonitril,
ΊΟ Teile neutrales Natriumlignosulfonat,
2 Teile einfach hydratisiertes Manganosulfat und 68 Teile Wasser werden in einer Sandmühle angerieben, bis man eine feine
Dispersion erhält (zwischen etwa 1 und 5 μ). Nach Abtrennung des Sandes auf mechanischem Weg erhält man eine Färbemischung,
die sofort zur Zubereitung eines Färbebads verwendet werden kann.
Zu diesem Zweck gibt man 0,3 Teile der oben beschriebenen Mischung in 300 Teile Wasser, das 0,28 Teile mit 40 Molen
Äthylenoxid äthoxyliertes Rizinusöl und 0,02 Teile Natriumlaurylsulfat
enthält. Der pH-Wert des Bads, der bei etwa 7 liegt, wird nicht reguliert.
Nun gibt man 15 Teile Polyestergewebe hinzu und erhitzt in einem
Zeitraum von 45 Minuten bis auf 140°. Man färbt dann weitere
60 Minuten bei 140°. Nach Abkühlen wird der gefärbte Stoff
sorgfältig ausgespült und dann getrocknet. Man erhält auf diese Weise einu glänzende rötlich-blaue Färbung mit großer
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Farbausbeute. Ersetzt man das Mangansulfat in der oben beschriebenen
Färbemischung durch 2 Teile einfach hydratisierten Kobaltosulfats oder durch 3,4 Teile siebenfach hydratisierten
Zinksulfats, so erhält man ein völlig analoges Ergebnis.
Wird kein Mangan-, Kobalt- oder Zinksulfat zugesetzt, erhält man, obwohl die Bedingungen ansonsten gleich sind, eine grünlich-blaue,
wesentlich mattere Farbe von viel geringerer Farbausbeute. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein Teil des
Farbstoffs im Bad sich während des Erhitzens zersetzt hat; um eine Färbung zu erhalten, deren Glanz und Farbkraft der vergleichbar
wäre, die man mit Mangan-, Kobalt- oder Zinksulfat erhält, wäre es unbedingt erforderlich gewesen, den pH genau
auf 4,5 einzustellen, um das Zersetzungsphänomen auf ein Minimum zu beschränken.
Ein Färbebad wird hergestellt, indem man 1,8 Teile Farbstoff 2-^N,N-bis-(2-acetoxyäthyl) -^aminophenylazc^-S-nitrobenzonitrii,
30%ig, in 1800 Teile Wasser gibt, das 1,6 Teile mit 40 Molen Äthylenoxid äthoxyliertes Rizinusöl und 1,5 Teile
Dinaphthylmethandisulfonsäure-Natriümsalz enthält. Man trennt
in 6 gleiche Fraktionen und bringt jede Fraktion auf einen
bestimmten pH-Wert: 3-4-5-6-7 und 8,5 mit Hilfe von geeigneten sauren oder alkalischen Agenzien.
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Dann gibt man in jedes Bad 15 Teile eines Polyestergewebes
hinein, erhitzt innerhalb von 45 Minuten bis auf 140° und behält diese Temperatur noch 60 Minuten lang bei»
Nach Abkühlung, Ausspülen und Trocknen aller gefärbten Stoffe
lassen sich durch einen Vergleich der Färbereihe bedeutende Abweichungen feststellen: lediglich die bei einem pH von 4
und 5 durchgeführten Färbungen ergaben eine praktisch identische intensive Rotfärbung; das bei pH 3 gefärbte Gewebe zeigt vergleichsweise
eine wesentliche geringere Farbkraft, wobei die Verringerung der Ausbeute auf etwa 10% geschätzt werden kann;
bei den bei pH 6, 7 und 8,5 durchgeführten Färbungen beobachtet man eine fortschreitende Verschlechterung der Farbintensität a
die man für den am stärksten alkalischen pH auf etwa 50% festlegen kann. Schließlich ist festzustellen, daß alle schlechteren
Färbungen mehr ins Blaue gehen und matter sind.
Wendet man dagegen erneut die oben gewonnene Erfahrung bei
gleichen Bedingungen an, mit der Ausnahme, daß man vor Einstellung
des pH zu jeder Fraktion 0,019 Teile einfach hydratisierten Kobaltsulfats hinzugibt, stellt man eine völlige
Gleichmäßigkeit der verschiedenen gefärbten Stoffe fest, und zwar sowohl im Hinblick auf die Tönung als auch auf die Intensität,
wobei letztere gleich oder leicht höher ist als die, die man bei pH 4 und 5 in der ursprünglichen Durchführung
erhalten hatte. Dies beweist, daß man durch Zugabe von Kobalt-
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sulfat zu den Färbebädern eine beträchtliche Stabilisierung des Farbstoffs erreicht.
Zu 800 Teilen einer auf 90° wässrigen Lösung, die 231 Teile Dinaphthylmethandisulfonsäure in Form einer Schwefellösung
aus der Sulfonierung von Naphthalin und seiner Kondensation mit Formol, enthält, gibt man 79 Teile Calciumcarbonat, so daß
man einen pH von 4,5 erhält. Das unlösliche Calciumsulfat wird durch Filtration abgetrennt, Anschließend behandelt man das
das Calciumdinaphthylmethandisulfonat enthaltende FiItrat
mit 91,3 Teilen einfach hydratisierten Manganosulfats, das in
200 Teilen Wasser gelöst ist» Das Calciumsulfat, das sich gebildet hat, wird erneut durch Filtration abgetrennt, dann wird
das Filtrat bis zur Trockenheit eingedampft. Man erhält so 255 Teile Mangandinaphthylmethandisulfonat.
In eine Sandmühle gibt man 127 Teile Wasser, 6 Teile vorher hergestelltes Mangandinaphthylmethandisulfonat, 20 Teile
Natriumlignosulfonat und 43,4 Teile des Farbstoffs 4-(4-Chlor-2-nitrophenylazo)-3-carbamoyl-1-phenyl-5-pyrazolon.
Nach dem wie in Beispiel 1 durchgeführten Mahlen und anschließender Abtrennung des Sandes auf mechanischem Weg erhält man eine
beständige Farbstoffsuspension.
Das Färbebad wir hergestellt,indem 0,6 Teile der oben beschrie-
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benen Färbemischung in 300 Teile Wasser gegeben werden, das
0,28 Teile äthoxyliertes Rizinusöl und 0,02 Teile Natriumlaurylsulfat
enthält. Der pH des Bades liegt bei etwa 8,5. Man gibt 15 Teile Polyesterfasern hinzu und färbt unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1. Man erhält eine glänzende goldgelbe
Farbe mit einer 15% höheren Farbausbeute als bei einer unter denselben Bedingungen durchgeführten Färbung, bei der
jedoch kein Mangandinaphthylmethandisulfonat verwendet wurde.
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Claims (13)
- Patentansprüche :1» Verfahren zum Färben oder Bedrucken von Stoffen auf
Kunstfaserbasis mit Hilfe von Dispersionsfarbstoffen,
dadurch gekennzeichnet, daß man
in Gegenwart mindestens eines Derivates eines Metalles
mit einer Ordnungszahl von 24 bis 30 arbeitet. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Metallderivat ein anorganisches oder organisches Salz von Nickel, Kobalt, Zink oder Mangan ist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Metallderivat ein Salz eines anionischen Dispergiermittels ist.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Metallderivat Mangan-, Kobaltoder Zinksulfat oder Mangandinaphthylmethandisulfonat ist.-2-909807/0776
• (089) 988272 Maueikircheretc 45 - 8000 München 80 Banken: 988273 Telegramme: Bayerische Vereinsbank München 453100 988274 BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3890002624 983310 TELEX: 0524560BERGd Postscheck München 65343-808 - 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geke nnzeichnet, daß das Metallderivat in Mengen von 0,2 bis 2 Gew.% (ausgedrückt in Metall) bezogen auf den dispergierten Farbstoff verwendet wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennz eichnet, daß Fasern aus linearen Polyestern gefärbt oder bedruckt werden.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 zum Färben von Mischfasern, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbebad außerdem mindestens einen Farbstoff für Wolle oder Baumwolle enthält.
- ο Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 verwendbare Färbemischungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Dispersionsfarbstoff, mindestens ein oberflächenaktives Dispergiermittel und mindestens ein wie in Anspruch 1 definiertes Metallderivat enthalten.
- 9. Färbemischungen nach Anspruch 8, dadurch gekennz eichnet, daß das Metallderivat ein anorganisches oder organisches Salz von Nickel, Kobalt, Zink oder Mangan ist.909807/0776
- 10. Färbemischungen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennz eichnet, daß das Metallderivat ein Salz eines anionischen Dispergiermittels ist.
- 11. Färbemischungen nach Anspruch 8, dadurch gekennz e ichnet, daß das Metallderivat Mangan-, Kobalt- oder Zinksulfat oder Mangandinaphthylmethandisulfonat ist.
- 12. Färbemischungen nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Metallderivat in Mengen von 1 bis 10 Gewichts% (ausgedrückt in Metall) bezogen auf den reinen Farbstoff verwendet wird.
- 13. Färbemischungen nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von reinem Farbstoff zum Dispergiermittel im Bereich zwischen 1/0,5 und 1/5 liegt.909807/0 776
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