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DE1444215A1 - Verfahren und Zusammensetzung zum Faerben von Polyamidfasern - Google Patents

Verfahren und Zusammensetzung zum Faerben von Polyamidfasern

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DE1444215A1
DE1444215A1 DE19631444215 DE1444215A DE1444215A1 DE 1444215 A1 DE1444215 A1 DE 1444215A1 DE 19631444215 DE19631444215 DE 19631444215 DE 1444215 A DE1444215 A DE 1444215A DE 1444215 A1 DE1444215 A1 DE 1444215A1
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DE
Germany
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hair
dye
alkyl radical
urea
naoh
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DE19631444215
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Inventor
George Stamford Alperin
Lecher Hans Zacharias
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P&G Hair Care Holding Inc
Original Assignee
Clairol Inc
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Publication date
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Description

Patentanwälte
Ef , P Η^Γ^.Ρ|^ΗΚΙΕ σ 708/Schr/Hg
Olairol Incorporated, 666 Fifth Avenue, TTew York, U»S.A·
Verfahren und Zusammensetzung zum Färben von Polyamidfasern,
Die Erfindung betrifft das Färben von Tolyansidfasern durch Lösungsmittel-Färbeverfahren, Sie betrifft insbesondere ein Verfahren unter Verwendung gewisser Alkylderivate des Harnstoffe als Lösungsmittel.
Es wurde kürzlich ein neues Veißahren zum Färben von Keratinfasern, einschließlich Haar, von L. Peters und C.B· Stevens, in J. Soc. Dyers & Oolourists, J72, 100, 241, 287 (1956) veröffentlicht» Das Verfahren wird mit Lösungsmittel-Färbeverfahren bezeichnet und leitet seinen Namen von der Tatsache her, daß ein organisches Lösungsmittel zu dem Färbebad hinzugegeben wird» Das Lösungsmittel übt eine gewisse Löseegewirkung auf den Farbstoff aus undjhat eine gewisse jedoch begrenzte Waaserlö slichkeit» Die vorzugsweise verwendeten Farbstoffe sind die Dispersfarben und die neutral färbenden Metallkomplexe von Azofarbstoffen. Ohne sich aaf eine bestimmte Theorie festzulegen, wird angenommen, daß das organische Lösungsmittel durch das Keratin bevorzugt adsorbiert wird und den Farbstoff durch die Lösungsmittelschicht aus der wäßrigen Phase zu dem Keratin hinführt. Daraus folgt, daß stark hydrophile und sehr wasserlösliche organische Lösungsmittel in diesem Verfahren nicht verwendbar sind, da sie dazu neigen, in der wäßrigen Phase zu bleiben. Andererseits sind auch Lösungsmittel»i
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_ ρ — ■
die in Wasser vollkommen unlöslich sind, nioht zu gebrauchen.
Das Lösungsinittel-l?ärbeverfahren hat beträchtliche Aufmerksamkeit der Textil-Ghemiker auf sich gezogen; vergl. L. Peters und O9B. Stevens, "The Dyer and Textile Printer" 115 327 (1956)} Gr.H· Lister, "Textil Rundschau" JM- 463 (1956) | M. Karrholm und J. Lindberg "Textile Research Journal" 528 (1956). Jedoch wies das Verfahren, soweit es das Färben menschlichen Haares betraf, zwei Nachteile auf. Mit den bisher offenbarten und verwendeten !lösungsmitteln wurde die Kopfhaut fleckigj noch schlimmer, die Kopfhaut wurde gereizt. Dies gilt insbesondere für Benzylalkohol, der andererseits das günstigste bisher offenbarte lösungsmittel darstellte.
Hauptzweck- der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen, d.h. Färbemedien zu verwenden, die die Kopfhaut weder fleckig machen noch reizen. Dieses Ziel der Erfindung wurde durch die Verwendung gewisser Alkylderivate des Harnstoffs als Lösungsmittel erreicht.
Die Erfindung kann zum Färben natürlicher oder synthetischer Polyamidfasern verwendet werdenfwie z.B. Wolle, Seide, ^yIon oder tierische Borsten und insbesondere Haar, das mit der Haut verbunden 1st(wie lebendes menschliches Haar, Pelze t Felle oder dergleichen. Die gemäß der Erfindung verwendeten Harnstoffderivate entsprechen der allgemeinen formel:
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in der S- einen (niederen) Alkylrest und Rp» R~ und R. Wasserstoff oder einen (niederen) Alkylrest bedeuten, und wobei diese Harnstoffderivate einen Schmelzpunkt von unter 400O haben· Der hier zur Bestimmung des Alkylrestes verwendete Ausdruck "niederer* bezieht sich auf einen Alkylrest mit 1-5 Kohlenstoff-
tert. Butyl, atomen,wie z.B. Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl*/Amvl und dergleichen· Die Wasserlöslichkeit des Harnstoffderivates ist vorzugsweise weniger als etwa 10# bei 250O.
&.US dem oben bezüglich des Lösungsmittel-Färbeverfahrens Gesagten wird es deutlich, daß das. Lösungsmittel eine Flüssigkeit sein muß, damit es die Punktion eines Parbstoffträgers übernehmen kann. Die maximal zulässige Temperatur zum Färben von Haar
auf dem menschlichen Kopf beträgt 40 G, und die Lösungsmittel müssen daher unterhalb dieser Temperatur flüssig sein. Es seind zwar bisher einige Alkylderivate des Harnstoffs offenbart worden, die dem Färbebad für menschliches Haar zugesetzt werden sollen, jedoch ist keine der Harnstoffverbindungen eine Flüssigkeit und kßine hat einen Schmelzpunkt unterhalb von 400O. Daher haben solche bisher bekannten Harnstoffverbindungen bei einem Färbeverfahren für menschliches Haar Anwendung gefunden, das nichts mit dem vorliegend in Betracht gezogenen Lösungsmittel-Färbeverfahren zu tun hat·
'S 1 ...
Bekantlich ist Harnstoff selbst eine silzähnliche, stark polare Verbindung. Tatsächlich haben Harnstoff und Thioharnstoff den Charakter von "Zwitterionen" (vergleiche H. Lecher und Heuck, Ann. 45B 176 (1924). In Alkylderivaten des Harnstoffs ist der polare Charakter allmählioh herabgesetzt. Der Schmelzpunkt nimmt ab, und die Tetra-(niedrigalkyl)-harnstoffe sind destillierbare
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Flüssigkeiten. Vor kurzem erschienene Veröffentlichungen von T. aaumann et al·, "HeIv. Chim. Acta" £1 1956, 1971 (1958) veröffentlichen die Dielektrizitätskonstanten und Dipolmomente von alkylsubstituierten harnstoffen. Um ein extremes Beispiel zu geben, Harnstoff selbst hat ein Dipolmoment /tu. 4,56 während Tetramethylharnstoff, Tatraäthylharnstoff, TetrabutÜylharnstoff und 1,1-Dtmethyl^^-Diäthylharnetoff Dipolmomente /U^ von nur 3,45 haben und Flüssigkeiten sind.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Farbstoffe sind in dem Harnstoffderivatesungsmittel löslich und haben in den Harnstofflösungsmitteln gemäß der Erfindung eine höhere Löslichkeit als in Wasser. Solche Farbstoffe haben gewöhnlich in Wasser eine geringe Löslichkeit, z.B. weniger als etwa 0,5# und vorzugsweise weniger als 0,196 bei 250C.
Die bevorzugten erfindungsgemäß verwendeten Farbstoffe^ sind die Dispersfarbstoffe und die neutralen vormetallisierten Farbstoffe. Dispersfarbstoffe sind in der Textilindustrie wohlbekannt^· und werden zum Färben von Celluloseacetat und anderen Polyesterfasern wowie Nylon verwendet. Sie sind strukturell durch die Abwesenheit von löslich-machenden Sulfonsäuregruppen gekennzeichnet. Neben diesem Erfordernis können sie zu verschiedenen chromophoren Klassen gehören, wie zu Nitrodiphenylaminen, z.B. Dispersorange 15 (CI. 10350), zu Azofarbstoffen, z.B., CI. Dispersorange 5 (CI* 11100) und zu Antraohinonen, z.B« Dispersviolett 4 (CI. 61105). Die Dispersfarbstoffe sind in der Textilliteratur eingehend beschrieben. Eine Aufzählung von Dispersfarbstof— fen ist zu entnehmen aus dem 1961 erschienenen "Technical Manual / of the American Association of Textile Chemists and Colorists", Band 38, Seiten 292 - 293; in "The Chemistry of Synthetic
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Dyes and Pigments" (1955) von H.A. Lubs, Seiten 167 - 174 und 417 - 426} sowie aus Vankataraman„ "The Chemistry of Synthetio Dyes" (1953), Band I, Seiten 639 - 646 und Band II, Seiten 803 - 812.
Die neutralen vormetallisierten Farbstoffe, die hier auch als neutral färbende metallisierte Azofarbstoffe bezeichnet werden, enthalten insbesondere Chrom- und Kobaltkomplexe von Azofarbstoffen mit geeigneten Chelatgruppen, wobei das Verhältnis von Metall zu Aaofarbstoff 1:2 beträgt. Sie sind ferner durch die Abwesenheit von löslichmaohenden Sulfonsäuregruppen gekennzeichnet· Solche Farbstoffe werden unter verschiedenen Handelsbezeichnungen verkauft, wie z.B. Cibalane, Irgalane, Irgacete, Capraoyle, Ienasyne und andere. Irgalane sind in einem Artikel von G, Schetty "J. Soc. Dyers·£ Colourists", TL » 705 (1955) beschrieben· Als Beispiel kann Irgalan Orange EL· erwähnt werden, welches das Natriumammoniumsalz des Chromkomplexes des Azofarbstoffes ist, der durch KuppüDeai von diazotiertem 3-Amino-4-hydroxyphenyl-methylsulfon mit 3'-Chlor-1-phenyl-3-methylpyrazolon-5(Beispiel 8 der US Patentsoarift 2551 056) erhalten wurde. Irgalangrau BL, wülches in Beispiel 13 der gleichen Patentschrift beschrieben ist, verwendet die gleiche Diazokomponente, jedoch ist die Kupplungskomponente das 1-Amino-7-hydroxynaphthalin-me thylure fan.
Cibalane werden in einem Artikel von C.Weidmann, "Am. Dyestuff Reporterw43 , 1.67 (1954) behandelt. Als Beispiel kann Cibalan Orange HL genannt werden, welches ein Chromkomplex des 2-Aminophenol-4-8Ul£onamids gekuppelt mit einem 1-p-Tolyl-3-methylpyrazolon-5 ist,
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Das erfindungsgemäße Färbeverfahren kann innerhalb eines weiten pH Bereichs angewendet werden, wie z.B. zwischen etwa 2 und 9». wobei der bevorzugte pH Bereich von der verwendeten Farbstofffclasse abhängt. Im Falle der neutralen vormetallisierten Färb- ! stoffe, bei denen die Säureform dieser Farbstoffe weniger wasserlöslich is* als die Salzform, wird ein pH Bereieh von etwa 3-6 bevorzugt. Der pH Wert kann auf den bevorzugten Wert durch Zugabe verschiedener anorganischer oder organischen Säuren oder saurer Salze zu der Färbezusammensetzung eingestellt wer>den, wie z.B. Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Amoniumsul— fat, Essigsäure, Ameisensäure, Zitronensäure,Milchsäure oder Weinsäure.
Beispiele von gemäß der Erfindung verwendeten Harnstoffderivaten mit einem Schmelzpunkt -unter 400C sinds Tetrapropylharnstoff; Tetraäthylharnstoff j 1,1-Dipropyl-^-diäthylharnstoff}1,1-Dibutyl-3-ätftylharnstof f j 1 -lthyl-1 -me thyl-3-äthyl-3-methylharnstoff j 1 -Äthyl-1 -propyl^-äthyl^-propylharnstoff j Tetrabuiylharnstoff und 1,1-Dimethyl-3,3-diäthylharnstoff. Vorzugsweise ist das HarnstoffderivaiJ ein Tetraalkylharnstoff mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen in jeder Alkylkette, wobei Tetraäthylharn— stoff bevorzugt ist.
Die Färbezusammensetzungen gemäß der Erfindung enthalten einen Farbstoff mit geringer Wasserlöslichkeit, der ebenfalls etwas löslich in dem lösungsmittel ist (wie z.B. ein Farbstoff auö den verschiedenen oben erwähnten Farbstoffklassen, die für diese Erfindung geeignet sind), Wasser und das Akylharnstofflösungsmittel. Zusätzlich kann die Zusammensetzung übliche Farbstoffzusätze, wie Verdickungsmittel,Detergentien usw. enthalten.
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* Die Menge der verschiedenen Bestandteile in der ^ärbezusammenseteung kann innerhalb eines weiten Bereichs variieren. Zum Beispiel kann die Menge des Harnstoffderivate vorzugsweise zwischen etwa 0,1 und IO3C liegen und insbesondere zwischen wtwa 1 und 5 Gew.jC der Färbezusammensetzung. Der Farbstoff kann innerhalb eines weiten Bereichs variieren, z.B. von etwa 0,001 bis 5?i und vorzugsweise von etwa 0,01 IaAs etwa 2 Gew.# der Zusammensetzung. Die Zusammensetzungen sind wäßrig, da sie etwas Wasser enthalten· Die Menge des Wassers ist nicht kritisch und kann innerhalb weiter Grenzen schwanken, z.B. von etwa 30 bis 99?C und vorzugsweise von 75 bis 99#» bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung* Vorzugsweise ist Wasser der Hauptbestandteil der Zusammensetzung, z.B. enthält die Zusammensetzung wenigstens Wasser»
Die erfindungsgemäßen FärbeEUsammensetzungen können in üblichen Itormen angesetzt werden, z.B. als Lösungen, Gele, Pasten, Emulsionen, Dispersionen und dergleichen und können duroh in der Färbetechnik übliche Methoden hergestellt werden. Sie können also durch Auflösen oder Dispergieren des Farbstoffs in dem Harnstoffderivat und Zugabe dieses Gemische zu dem Wasser hergestellt werden. Ebenso können alle Bestandteile gleichzeitig gemischt werden· IJm die Lösung oder Dispersion zu erleichtern, kann ein üblioher Mischer oder eine ^ispergiervorriohtung verwendet werden.
Die Färbezusammensetzungen können auf Folyeeidfaeern duroh übliche bekannte Techniken aufgebracht/werden. Wenn iie beispielsweise auf lebendes Haar auf dem menschlichen Kopf aufgebracht werden, kann dies unter Verwendung einer Bürste oder eines Pinsels,
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eines Schwämme oder anderer Aufbringgeräte geschehen, bisdas Haar richtig gefärbt ist. Die Reaktionszeit oder Kontaktzeit der Färbezusammensetzung mit den Polyami^fä&e^ ist nicht kritisch und kann innerhalb des weiten Bereichs, der in der Färbetechäik angewendet wird, variieren, wie z.B. innerhalb eines Zeitraums von etwa 5 Minuten bis 2 Stunden oder mehr, und vorzugsweise von etwa 10 bis 60 Minuten bei Anwendung zur Färbung von lebendem menschlichen Haar» Wie vorstehend erwähnt, wird das Färben von lebendem Haar, vorzugsweise bei Temperaturen unter 400C durchge-· führt, z.B. im Bereich von 15 bis 4O0O,,und vorzugsweise bei Umgebungstemperaturen, wie z.B. etwa 20 bis 350O.
Die hier verwendeten Colour Index (CI.) -Bezeichnungen sind in der Technik zur Bezeichnung eines Farbstoffs und der Strukturformel des Farbstoffs üblich. Ein Hinweis auf den Colour Index (CI.) ist ersichtlich au£ "Colour Index" 2.Auflage (1956), herausgegeben von The Society of Dyers and Colourists and the American Association of Textile Chemists and Coloizrists. Die hier verwendeten Prozentangaben für die Mengen verschiedener-Bestandteile sind auf das Gewicht bezogen·
Beispiel 1
Bs wird eine homogene Paste hergestellt, die 0,2g des Farbstoffs CI. Dispersviolett 4 (CI. 61105)» welcher 1 -Amino-4-methylamino-an-Äraohinon ist, 3g Tetraäthylharnstoff, 0,1g Zitronensäure und 4g Carboxymethylcellulose als Verdickungsmittel in 100ml Wasser enthält. Der pH Wert wird mit einer zusätzlichen kleinen Menge Zitronensäure auf 3,5 eingestellt. Die Paste wird auf lebendes normales graues Haar auf dem menschlichen Kopf gegossen;
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~9 -
und man läßt die Färbung während 20 Hinuten bei Raumtemperatur fortschreiten· Das Haar wird dann gewaschen, gespült und getrocknet· Das Haar zeigt eine kräftige gleichmäßige violette Farbe, die gegenüber Reiben und Waschen beständig ist. Wird ein ähnlicher Versuch unter Weglassen des Tetraäthylharnstoffs durchgeführt, so zeigt das Haar keine Farbstoffaufnähme· Das obige Verfahren und die Zusammensetzung können bei gebleichtem und dauergewelltem Haar anstelle von normalem grauen Haar durchgeführt werden, und die Wirkung des Zusatzes von Tdcaäthylharostoff (gegenüber der Blindprobe) ist sogar im Hinblick auf die Stärke der beobachteten Färbung noch ausgeprägter·
Beispiel 2
Das Verfahren des Beispiel 1 wird mit der Ausnahme durchgeführt, daß anstellte des Farbstoffs jenes Beispiels 0,2g Amoniumsalz des Chromkomplexes des durch Kupplung von Diazo-3-amino-4-hydroxyphenyl-methylsulion mit N-Carbo«ymethpxy-8-amino»2-naphthol erhältlichen Farbstoffs verwendet wird, in dem das Verhältnis von Farbstoff zu Metall 2 : 1 beträgt. Normales, graues Haar, dauergewelltes Haar und gebleichtes Haar werden sämtlich in Anwesenheit von Tetraäthylharnstoff zu einem gleichmäßigen Silberton gefärbt. In Abwesenheit von Tetraäthylharnstoff wird nur eine geringe Farbtönung bis sehr schwache Färbung erreicht.
Beispiel 3
Es wird eine faste aus 0,1g Farbstoff hergestellt, der das gemischte Hatriumamoniumsalz des Ohromkopplexes (im Verhältnis 2 ι 1) der Azoverbindung ist, welohe durch Kupplung von Diaaso-2-amino-phenol-4-sulfonamid mit p-Kresol erhalten wurde, und die
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2,5g Tetraäthylharnstoff, 4g Methyleellulose, genügend Wasser um das Volumen auf 100ml zu "bringen, und genügend Weinsäure, um den pH Wert auf 3 einzustellen, enthält. Wenn man die Färbp— zusammensetzung auf normales graues Haar, dauergewelltes Haar, oder gebleichtes Haar aufbringt und 20 Minuten bei Zimmertemperatur darauf einwirken läßt, so wird das. ganze Haar in kräftiger, gleichmäßiger Brauntönung gefärbt, die gegenüber Reiben und Waschen beständig ist. Ein ähnlicher Versuch unter Weglassen des Tetraäthylharnstoffs ergibt keine Färbung des normalen grauen Haars^' und geringe Farbtönung bei anäerem Haar.
Wenn anstelle des im vorhergehenden Absatz verwendeten Farbstoffs ein Salz des Chromkomplexes (im Verhältnis 1 t 2) des Azo-Kupplungsproduktes aue Diazo-2-aminophenol-4-sulfonamid und 1-p-Tolyl-3-methyl-5-pyrazolon verwendet wird, so kann eine kräftige orange Färbung des Haars beobachtet werden.
Beispiel 4
Das Verfahren des Beispiel 1 wird mit der Ausnahme durchgeführt, daß anstelle der 3g Tetraäthylharnstoff jenes Beispiels 1g Tetrapropylharnstoff verwendet wird. Es wird eine kräftige violette Färbung des grauen Haars erhalten, die gegenüber Reiben und Waschen beständig ist· Ähnliche Ergebnisse werden unter Verwendung von 1g 1,1-Diäthyl-3,3-dipropylharnstoff, anstelli von Tetrapropylharnstoff erhalben.
Beispiel 5
Man gießt eine Paste, bestehend aus 0,2g Farbstoff, CI. Dispersorange 5 (C.I. 11100) , welcher der durch Kupplung von diazotier-
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tem 2,6-Diohlor-4-nitroanilin mit H-Phenyl-N-methyl-äth|m.olamin erhaltene Azofarbstoff ist, 3g Tetraäthylharnstoff und 4g Methylcellulose sowie genügend Wasser, um das Gemisch auf 100ml zu "bringen, wobei die Pa&e einen pH: Wert von 6,5 aufweist, auf menschliches graues Haar und "bellet sie 20 Minuten "bei Zimmertemperatur auf dem Haar. Das Haar wird gewaschen, gespült und getrocknet, und zeigt eine kräftige Orangefärbung, viel stärker als bei ähnlichem Haar, das in Abwesenheit von Tetraäthylharnstoff gefärbt wurde. Substitution der Farbstoffkomponente ß.I. Dispersorange 5 in der Zusammensetzung und dem Verfahren dieses Beispiels durch 0.I. Dispersblau CI. (62500) oder Ο.χ. Dispersrot 17 (0.1. 11210) liefert entsprechende Tönung von grauem Haar mit hoher Festigkeit, wenn Tetraäthylharnstoff in dem Färbebad vorliegt.
Die vorstehend beschriebenen Beispiele dienen nur zur Erläuterung der Erfindung· Die Erfindung kann im Rahmen der Beschreibung innerhalb eines weiten Bereiche angewendet werden, und es kann jede Modifikation oder jegliches Äquivalent, das dem Fachmann entgegentritt, als im Rahmen der Erfindung liegend betrachtet werden.
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Claims (1)

  1. Uh κ Ί^-f* 144421R
    . β · l ι (Bob I ^^
    Pat ent ans prüphg."
    1, Verfahren sum lärbeii von Polyamidfaeern', dadurch gakünnaalohnetp daß man eine wäßrig© Färbalösung aufbringt, welche (a) ein©Harn" stoffderivat mit einem Sotmelspunkt von unter 40°0 mit &©r ®llgtra.sin@n Forsislt
    /-B1
    0 = 0
    in der E1 aimra niederen Alkylirest und Rgr E, und R^ Wasserstoff oder einen niederen Alkylrest bedeuten, und (b) einen organischen Farbstoff, wie einen Dispersfarbstoff oder ««inen neutral färbenden metallisierten Asofarbatoff enthält.
    2. Verfahren ©um Färben von Haar, das mit der Haut verbunden ist1, insbesondere zum Färben von lebendem meneohliohen Kopfhaar, dadurch gekennzeichnet, daß man die FärbeEueammenaetßung naoh Anspruch 1 bei einer Temperatur unter 400O auf das Haar aufbringt·
    5. Verfahren naoh Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß man ala Harnst off derivat OJetraäthylharnstoff verwendet«
    Verdähren naoh Anspruch 1 bis 3» daduroh gekennzeichnet, daß die ]?ärbezusammensetzung wenigstens 50 f> Wasser enthält.
    5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, daduroh gekennzalohnet, daß die Färbezusammensetßung einen pH-Wert von etwa 3 bia 6 hat.
    6. Gefärbire Polyamidfasern, dadurch gekennzeichnet» daß eier -gemäß
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    Copy
    4«t Verfahren, der ..Ansprüche- 1 &ta 6 gefärbt wurden,«-·
    7. Wäßrig* !färbe Bueammeneetjiung, dadurch g«kann.seiohnetf daß
    (α) etwa O1I bis 10 ^ einte Harnstoffderivat» mit einem Sohaalspunkt τοπ unter 400O der allgemeinen Formelt
    O=O
    in der H^ einen niederen Alkylrest und E2* H» und R. jeweils Wasserstoff oder einen niederen Alkylreet bedauton» und (b) etwa
    0|001 bie 5 einen organischen Farbstoffe» wie einen Dispersfarb stoff oder einen neutral färbenden metallisierten Azofarbatoff en hält.
    6. IPärbezusaaiaienaetzung naoh Anspruoh 7» daduroh gekennzeichnet $ daß das Harnstoffdaplvat l'etraäthylharnstoff iat,
    9« yärbözuBammensetzung nach Anepruoh 7 oder 8, daduroh gekennzeichnet, daß aie einen pH-Wert von etwa 3 bia 6 aufweist} und wenig"
    stens 50 # Wasser enthalte
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