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Verfahren zur Vorbehandlung von Materialien zum Färben.
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lustes der salzbildenden Komponente und der Bildung von unlöslichem Amid durch Wasserabspaltung in eine unlösliche Form übergeführt. Diese beiden polymeren Produkte bilden starke Bindungen sowohl untereinander als auch mit der Oberfläche der Unterlage aus Bindungen, die wahrscheinlich auf elektrostatischer Anziehung und auf covalente chemischen Kräften beruhen. Wahrscheinlich bilden die im polymeren Acetamino-Kohlehydrat vorhandenen-OH-NH-und CONH-Gruppen starke covalente Bindungen mit dem polymerisierten Chromkomplex.
Der resultierende, fest mit der Unterlage verbundene Film besitzt eine merklich erhöhte Affinität für alle handelsüblichen Farbstoffe, welche, wie angenommen wird, auf einer synergistischen Wirkung zwischen den beiden Bestandteilen beruht, wodurch eine haltbare, festhaftende, vernetzte Schicht eines komplexen Polymeren von besonders grosser Annahmefähigkeit für Farbstoffe gebildet wird.
Von den erwähnten Chromkomplexen vom Werner-Typ wird p-Aminobenzoato-Chrom (III) chlorid bevorzugt, weil es die besten Resultate liefert und für die Erzielung mittlerer wie auch dunkler Farbtöne verwendet werden kann. Der Tannatkomplex eignet sich hauptsächlich zur Erzeugung dunkler Farbtöne, z. B. schwarz und dunkelbraun. Diese Chromkomplexe können z. B. durch Umsetzung einer basischen Chromlösung mit der entsprechenden Säure (p-Aminobenzoe-, ss-Resorcyl-, Gerb-, Glycol-, Thioglycol-, Sorbinsäure oder Glycin) in Gegenwart von Isopropanol gemäss den Verfahren der USA-Patentschriften Nr. 2,544, 667 oder Nr. 2, 683, 156 hergestellt werden.
Das desacetylierte Chitin kann erhalten werden, indem man rohes Chitin nacheinander mit kalzinierter Soda und Salzsäure erhitzt, um die Kalksalze und anhaftenden Proteine zu entfernen, wonach das Natriumhydroxyd oder sonstige Alkali bei erhöhter Temperatur unter Bedingungen, die eine Oxydation ausschliessen, digeriert wird. Das so gewonnene desacetylierte Chitin wird mit wässeriger Essigsäure oder Itaconsäure unter Bildung des wasserlöslichen Essigsäure-oder Itaconsäuresalzes umgesetzt. Ausser dem bevorzugten Essigsäure- oder Itaconsäuresalz können auch andere Salze verwendet werden, z. B. diejenigen, die bei Umsetzung des desacetylierten Chitins mit Ameisensäure, Brenztraubensäure oder Milchsäure entstehen.
Für Einzelheiten bezüglich der Herstellung solcher Säuresalze von desacetyliertem Chitin wird auf die USA-Patentschriften Nr. 2,040, 879 und Nr. 2,040, 880 verwiesen.
Besonders bevorzugt wird das Reaktionsprodukt des desacetylierten Chitins mit Itaconsäure. Itaconsäure und desacetyliertes Chitin werden im wesentlichen in gleichen Gewichtsteilen angewendet. Die mit Hilfe des Chromkomplexes und dem itaconsäuresalz von desacetyliertem Chitin erhaltenen Farbtöne sind im allgemeinen kräftiger und heller als die mit dem Essigsäuresalz oder andern Salzen resultielenden.
Dies beruht darauf, dass bei der Härtung des Filmes bzw. der Schicht die Itaconsäure mit den primären Aminogruppen (im desacetylierten Chitin und bzw. oder im Chromkomplex, falls dieser solche Gruppen enthält) in Reaktion tritt, wobei ein N-substituiertes ex-Lactam gebildet wird, das geringere Farbverluste während der Wärmebehandlung verursacht. Ausserdem ist die Viskosität der Lösung bzw. Mischung, die auf das Material aufgebracht wird, kleiner, wenn sie statt Essigsäure Itaconsäure enthält. Daher nimmt das Material die Lösung oder Mischung leichter auf, wodurch die Konzentration des Chromkomplexes und des desacetylierten Chitins auf dem Material erhöht wird und eine bessere Entwicklung der Farbe nach Behandlung mit dem Farbstoff erfolgt.
Chromkomplex und desacetyliertes Chitin werden vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 bis 6 Teilen wasserlöslichem desacetyliertem Chitin (worin die für die Löslichmachung erforderliche Säure etwa die Hälfte ausmacht) zu 1 - 6 Teilen Chromkomplex (in Form einer Isopropanollösung mit einem Gehalt von etwa 60 bis 75 Gel.-% Isopropanol) mit 88 - 98 Teilen Wasser vermischt.
Die Lösung kann in beliebiger Weise z. B. mittels Färbefoulard, durch Eintauchen, Besprühen usw.
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handelten Material ab. Eine Aufnahme (Gewichtszunahme) von 10 bis 80 Gew.-% kann gute Resultate ergeben. Die Aufbringungstemperatur ist nicht kritisch ; bevorzugt wird ein Bereich von 10 bis 440C.
Das behandelte Material wird getrocknet und dann durch einen Härteofen, der auf einer Temperatur von 94 bis 177 C, vorzugsweise 149 bis 1550C für Glasfaserstoffe und 116 bis 1440C für Polypropylenewebe, mit einer solchen Geschwindigkeit geführt, dass die Verweilzeit 1 - 5 min oder mehr beträgt, je nach der Temperatur, d. h. bei niedrigen Temperaturen ist die Verweilzeit länger und umgekehrt. Nahe der oberen Grenze des jeweiligen Temperaturbereiches beträgt die Verweilzeit höchstens etwa 2 min.
Temperatur und Verweilzeit sollen so gewählt werden, dass eine Härtung der Mischung aus Chromkom-
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Temperatur für jede beliebige Verweilzeit kann leicht festgestellt werden, indem man eine Probe des betreffenden Materials während der vorgesehenen Zeit erhitzt und diejenige Temperatur ermittelt, bei welcher sich das Material zu runzeln oder zu deformieren beginnt.
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Das so vorbehandelte Material hydrolysiert auch bei Behandlung mit heissem Wasser oder verdünntem Alkali nicht leicht. Säuren, z. B. Schwefel-oder Salzsäure bewirken eine Ablösung der Schicht. Dieser Umstand kann für die Erzeugung gewisser Ziereffekte nutzbar gemacht werden, indem man die Filme, Stoffe und bzw. oder Garne vor oder nach dem Färben oder Bedrucken in bestimmten Bereichen mit Säure behandelt, wodurch der Film in diesen Bereichen entfernt und so an diesen Stellen ein Muster erzeugt wird.
Das Färben oder Bedrucken des vorbehandelten Materials erfolgt nach üblichen Methoden.
Nachstehend werden Beispiele für verwendbare Farbstofftypen angeführt :
Reaktive Farbstoffe, Chromfarbstoffe, Säurefarbstoffe, Direktfarbstoffe, flüssige Schwefelfarbstoffe, Indigosolfarbstoffe, basische Farbstoffe, disperse Acetatfarbstoffe, Küpen- und Naphtholfarbstoffe.
Die flüssigen Schwefel- und Chromfarbstoffe erweisen sich als besonders geeignet für die Färbung von erfindungsgemäss vorbehandeltem Polypropylen, insbesondere von Polypropylengeweben und-garnen. Bekanntlich ist Polypropylen ungewöhnlich schwer zu färben und kann nach den meisten bisher bekannten Färbeverfahren nicht in befriedigender Weise gefärbt werden.
Die Menge des verwendeten Farbstoffes hängt selbstverständlich von def gewünschten Farbe bzw. dem Farbton ab. Für Färbemittel, die zur Entwicklung der Farbe einen Oxydationsvorgang erfordern, wird vorzugsweise Wasserstoffperoxyd oder Natriumperborat bei ungefähr 490C angewendet.
Da Säuren offenbar die Haftfestigkeit der Schicht ungünstig beeinflussen, ist Natriumbichromat und Essigsäure abzulehnen ; ebensowenig ist die Anwendung des Farbstoffes in stark sauren Medien, wie Schwe- felsäure, zu empfehlen. Bei der Entwicklung von Indigosolen ergab eine Mischung von 2% Natriumnitrit und 41o Chloressigsäure, bei 380C während 1/2 min angewendet, gute Resultate.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung, ohne dass die Erfindung auf diese Beispiele beschränkt ist. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile und Prozentangaben auf das Gewicht.
Beispiel l : Die Vorbehandlungslösung hatte folgende Zusammensetzung : l, 8% desacetyliertes Chitin,
1, 6% konzentrierte Essigsäure,
2, 6% p-Aminobenzoat-Chrom (III) chlorid (mit einem Gehalt von ungefähr 65% Isopropylalkohol) und
94 % Wasser.
Muster von zwei heissgereinigten Glasfaserstoffen, nämlich Bouclé und "casement Weave", und ein Glasfasergarn wurden in die Vorbehandlungslösung getaucht. Der Boucle nahm 40% Flüssigkeit auf"case- ment weave"19% und das Garn 14-15%. Die feuchten Proben wurden auf einer Trockenbüchse getrock- net und während 2 min auf 149 - 1540C erhitzt.
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820C getaucht, ohne dass merkliche Hydrolyse eintrat.
Die Färbung erfolgte durch Tauchen der vorbehandelten Stoff- und Garnmuster in Bechergläser, die die unten angegebenen Farbstoffe in den angegebenen Mengen enthielten. Reaktive Farbstoffe, z. B.
1% Cibacron Yellow R (C. J. I, Reactive Yellow 3) oder l% ProcionBrilliantRedH3B (C. J. I, Reactive Red 3), wurden in 10% Harnstoff (zur Lösung des Farbstoffes) enthaltenden Färbebädern verwendet. Zum Färben wurden die Muster 1 h lang bei 930C in das Färbebad getaucht. Für die Fixierung der Farbe ist kein Alkali erforderlich ; offenbar fixieren sich Farbstoffe dieser Klasse an dem Überzugsfilm von selbst.
Die Verwendung von Alkali beim Färben oder Bedrucken des vorbehandelten Materials mit reaktiven Farbstoffen setzt nur den Farbwert herab.
Alle Proben wurden gleichmässig gefärbt ; die Farbe wurde gut aus dem Färbebad aufgenommen.
Chromfarbstoffe, z. B. lqo Printing Chrome Brown D. S. (Carbic Colors & Chemical Co., N. J., USA), oder l% Chromocitroinine R (C. J. II, 22880) wurden während 1 h bei ungefähr 820C im Färbebad belas- - sen.
Die Ergebnisse waren in allen Fällen ausgezeichnet ; der Farbstoff wurde stets in derselben Weise gleichmässig aufgenommen. Neolan-Farbstoffe gelangten bei 82 C während 1 h zur Einwirkung. Hilfsstoffe wurden nicht benötigt. Die z. B. mit 1% Neolan Red 3B (C. J. I, Acid Red 191) oder 1% Neolan Orange R (C. J. II, 18870) erzielten Ergebnisse waren ausgezeichnet.
In jedem Falle wurde eine gleichmässige Färbung erzielt.
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Flüssige Schwefelfarbstoffe, z. B. 3% So - Dye - Sul. Liquid Brown HPCF (Southern Dyestuff Corp., N. C., USA), wurden mit Hilfe von 1% So-Dye Fide B (wässerige Mischung von Natriumsulfid und Natriumpolysulfiden) während 1 h bei 71 - 760C zur Einwirkung gebracht. Sie wurden in einer 1 Gew. -%igen
HO-Lösung (Konzentration 35 Gew. -0/0) entwickelt. Die Ergebnisse waren ausgezeichnet ; in jedem Fall wurde eine gleichmässige Färbung erzielt.
Zur Färbung mit Indigosolen wurde das Material während 1 h bei 60-65 C in dem Färbebad belas-
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tate erzielt.
Ausgezeichnete Naphthol-Färbungen wurden erhalten, indem auf einem Färbefoulard bei 820C naphtholiert, kalt gekuppelt und dann das so behandelte Material einer Seifebehandlung unterzogen wurde.
Ein basischer Farbstoff, l% Rhodamin 6CDN Ex. konz. (C. J. II, 45160) wurde durch 1stündiges Tauchen der Probe bei 820C zur Anwendung gebracht. Man erhielt gleichmässig gefärbte Stoffe und Garne.
Küpenfarbstoffe, z. B. 21o Calcoloid Navy Blue NTC Single Paste (C. J. II, 59815), 21o Calcoloid Jade Green NC Supra Double Paste (C. J. II, 59825) oder 21o Calcoloid Yellow CCD Single Paste (C. J. II, 67300) wurden bei 600C mit 1, 5% Natronlauge (Konzentration 25%) und 0, 75% Natriumbisulfit reduziert ; der vorbehandelte Stoff wurde während 1 h bei 60-71 C in der reduzierten Farbstofflösung belassen, dann folgte die Entwicklung bei 490 C mit 1% Hz .
Ausgezeichnete Ergebnisse wurden erhalten ; die Färbungen waren durchwegs gleichmässig.
An den wie oben beschrieben gefärbten Mustem wurden Echtheitsprüfungen vorgenommen. Diese Tests umfassten Belichtungen mit einem Fadeometer während 10,20, 30 und 40 h, ferner Probewaschungen mit der Hand -in einer 0, 2% Seife (Oleatflocken) enthaltenden Lösung bei 60 C, u. zw. fünfmal während je 5 min. Die Prüfung ergab eine gute Farbechtheit, besonders im Falle der Küpenfarbstoffe, der Schwefelfarbstoffe, der Naphthole, der Chromfarbstoffe, der reaktiven Farbstoffe und der Neolanfarbstoffe.
Beispiel 2-8 : Bei dieser Versuchsreihe wurde eine Vorbehandlungslösung verwendet, die in jedem Fall eo desacetyliertes Chitin, 21o Essigsäure (Konzentration 84%) und 93% Wasser enthielt. Weiters enthielt sie je 3% p-Aminobenzoato-Chrom (III) chlorid (Beispiel 2) bzw. ss-Resorcylato-Chrom (III) chlorid (Beispiel 3), Glycinato-Chrom (III) chlorid (Beispiel 4), Tannato-Chrom (III) chlorid (Beispiel 5), Glycolat-Chrom (III) chlorid (Beispiel 6), Thioglycolato-Chrom (III) chlorid (Beispiel 7) und Sarbato Chrom (III) chlorid (Beispiel 8).
Heissgereinigte Glasfaserstoffmuster wurden mit der jeweiligen Lösung auf dem Färbefoulard impräg-
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Die Stoffmuster wurden dann in üblichen Färbebädern mit Chrom- bzw. Schwefel-, Küpen- und re- aktiven Farbstoffen gefärbt. In jedem Fall wurden gleichmässige Färbungen erzielt.
Beispiel 9 -15: Diese Gruppen von Beispielen unterscheiden sich von den Beispielen 2-8 da- durch, dass die in den Beispielen 2 - 8 verwendeten Vorbehandlungslösungen auf ein vorgereinigtes Poly- )propylengewebe (100%Polypropylen) zur Anwendung gelangten. Die Flüssigkeitsaufnahme betrug zwischen
38 und 40%. Nach dem Trocknen wurden die Stoffmuster während 5 min bei 1350C gehärtet. Die Färbe- verfahren waren die gleichen wie oben für die jeweiligen Farbstoffe angegeben wurde. In allen Fällen wurden gleichmässige Färbungen erzielt.
Beispiel 16, 17 und 18 : Bei diesen Beispielen hatte die Vorbehandlungslösung folgende Zu- sammensetzung : 93% Wasser 2% desacetyliertes Chitin 21o Essigsäure (84% zig)
3% p-Aminobenzoato-Chrom (III) chlorid.
Beispiel 16 betraf die Imprägnierung eines Gewebes aus verseiftem Celluloseacetat (ForLisan) mit dieser Lösung auf dem Färbefoulard. Flüssigkeitsaufnahme 81%. Der Stoff wurde dann getrocknet und während 2 min bei 1600C gehärtet. Beispiel 17 betraf die Imprägnierung eines weissen Polyäthylengewe-
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bes auf dem Färbefoulard. Flüssigkeitsaufnahme 70%. Der Stoff wurde getrocknet und auf einer Trockenbüchse (Temperatur 1070C) während 20 min gehärtet. Diese Härtungsmethode wurde angewendet, um ein Schmelzen des Materials zu vermeiden.
Nach Beispiel 18 wurde ein Polypropylengarn in die Lösung getaucht und bei niedrigem Druck auf eine Feuchtigkeitsaufnahme von ungefähr 90% ausgequetscht. Das Garn wurde dann getrocknet und während 5 min bei 138 C gehärtet.
Die so vorbehandelten Stoff- und Garnmuster wurden dann mit folgenden Farbstoffen gefärbt :
6 % So-Dye-Sul. Liquid Green BGCF (C. J. I, Sulfur Green 16)
2 % Anthracene Brown S (C. J. 11, 58200)
3 % Metrovat Jade Green Dbl. Paste (C. J. 11, 59825)
2 % Neolan Violet 7R (C. J. I, Acid Violet 59)
2 % Procion Brilliant Red H3B (C. J. I, Reactive Red 3)
1, 5% Lumicrease Green 3LB (C. J. I, Direct Green 31)
In jedem Fall wurden gleichmässige Färbungen erzielt.
Beispiel 19 : Vorbehandlung eines Polypropylen-Reyon-Mischgewebes.
Die Vorbehandlungslösung war die gleiche wie in Beispiel 16. Flüssigkeitsaufnahme 85%. Der Stoff wurde dann getrocknet und während 2 min bei 160 C gehärtet. Färbeversuche mit verschiedensten Farbstofftypen ergaben gute, gleichmässige Färbungen.
Beispiel 20 : Ein Acrylgewebe (Orlon) wurde mit der in Beispiel 1 verwendeten Lösung vorbehandelt und hierauf 2 min bei 149 - 1540C gehärtet. Dann wurde es mit Procion Brilliant Red H3B (C. J. I, Reactive Red 3) durch Tauchen von Mustern in eine lloige Farbstofflösung gefärbt.
Ein anderes Muster wurde mit So-Dey-Sul. Liquid BrownHFCF (SouthernDeystaffCorp., N. C. USA) gefärbt. Die Resultate waren gut, die erzeugten Färbungen waren gleichmässig und von guter Farbechtheit.
Bei s pie 1 21 : Ein Acrylgewebe (Orlon, ungef. 2, 7 m je 0,45 kg) wurde wie in Beispiel 1 beschrieben, vorbehandelt und mit den reaktiven Farbstoffen Ramazol Black B (C. J. I, Reactive Black 5), Remazol Red Violet R (C. J. I, Reactive Violet 4), Cibacron Brilliant Orange G (C. J. I, Reactive Orange 2) und Procion Brilliant Red H3B (C. J. I, Reactive Red 3) gefärbt, wie in Beispiel 1 unter "Reaktive Farbstoffe" angegeben. Dann wurde eine Bleichpaste (Natrium Formaldehyd-sulfoxylat in entsprechender Verdickung) auf den gefärbten Stoff aufgedruckt. Das bedruckte Gut wurde getrocknet und gedämpft, wobei eine ansprechende Musterung erhalten wurde, bei der die Grundfarbe an den bedruckten Stellen entfernt und damit ein Farbkontrast erzielt war.
Ähnliche Effekte wurden durch Färben mit Chromfarbstoffen und Bedrucken mit einer Bleichpaste, Trocknen und Dämpfen erzielt.
Beispiel 22 : Polyestergarn (Dacron) wurde in das Vorbehandlungsbad gemäss Beispiel 1 getaucht,
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gefärbt. Eine andere vorbehandelte Probe dieses Garnes wurde mit dem reaktiven Farbstoff Cibacron Yellow R (C. J. I, Reactive Yellow 3) gefärbt. In beiden Fällen resultierten gleichmässige Färbungen von guter Farbechtheit.
Beispiel 23 : Ein Gewebe aus 6, 50/0 Dacron und 35% Baumwolle (ungefähr 3,6 m je 0,45 kg) wurde wie in Beispiel 1 beschrieben, vorbehandelt. Es wurde dann auf einem üblichen Jigger bei 820C während 1 1/2 h mit l% Chromocitronine R (ein Chromfarbstoff C. J. 11, 22880) gefärbt und anschliessend durch Führen über Dampftrommeln getrocknet. Das Stück wurde gleichmässig und echt gelb gefärbt.
Beispiel 24 : Ein Glasfasergewebe (142 g per 0,836 m2) wurde mit der Lösung gemäss Beispiel 1 vorbehandelt und dann 2 min bei 1490C gehärtet. Es wurde dann auf einer üblichen Zeugdruckmaschine
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waschen und getrocknet. Die Färbung war an den bedruckten Stellen gleichmässig, scharf begrenzt und gut fixiert.
Beispiel 25 : Ein heiss gereinigtes Glasfasergewebe wurde mit folgender Lösung vorbehandelt :
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2 % desacetyliertes Chitin
2, 5% Itaconsäure
3 % p-Aminobenzoato Chrom (III) chlorid
92, 5% Wasser.
Feuchtigkeitsaufnahme 20%. Die feuchten Muster wurden auf einer Trockenbüchse getrccknet und 2 min bei 149 - 1540C gehärtet.
Die so vorbereiteten Muster wurden mit folgenden Farbstoffen gefärbt :
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C. 2 % Novochrome Brilliant Orange (Chromfarbstoff) (C. J. I, Mordant Orange 36)
D. 1, 5% LumicreaseGreen3LBkonz. (100% Direktfarbstoff) (C. J. I, Direkt Green 31)
E. 2 % Neolan Violet 7R (saurer Farbstoff) (C. J. I, Acid Violet 59)
F. 2 % Procion Brilliant Red H3B. (reaktiver Farbstoff) (C. J. I, Reactive Red 3).
In allen Fällen wurden gleichmässige Färbungen erzielt.
In den Beispielen 1 und 16 - 25 führt der Ersatz des p-Aminobenzoato-Chrom (III) chlorides durch ss-Resorcylato-, Glycinato-, Tannato- (wenn dunkle Farben gewünscht werden), Glycolato-, Thioglycolato-oder Sorbato Chrom (III) chlorid zu guten Resultaten, wenn auch nicht so guten wie bei der Verwendung von p-Aminobenzoato-Chrom (III) chlorid. Die Kombination dieser andern Chromchloride mit den Säuresalzen von desacetyliertem-Chitin liefert aber weit bessere Ergebnisse beim Färben und Drucken als sie mit Hilfe bisher bekannter Verfahren erhalten werden konnten.
Der Ersatz des in den Beispielen 1-25 verwendeten Essigsäuresalzes durch andere wasserlösliche Salze von desacetyliertem Chitin, insbesondere das Itaconsäuresalz, ergibt gute, echte, gleichmässige Färbungen und Drucke.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Vorbehandlung von Materialien wie Fasern, Filme und Garne, insbesondere Garne
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Cellulosetriacetat und verseiftem Celluloseacetat, Seide, Wolle oder aus Gemischen solcher Fasern sowie von ganz oder zum Teil aus derartigen Fasern erzeugten Stoffen und von durch Auspressen hergestellten Produkten, um diese annahmefähig für Farbstoffe zu machen, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit einer wässerigen Lösung eines reaktionsfähigen Chromkomplexes vom Werner-Typ und eines wasserlöslichen desacetylierten Chitins behandelt wird, wonach das behandelte Material zwecks Erzeugung einer, ein Copolymer aus dem Komplex und dem desacetyliertem Chitin darstellenden, für Farbstoffe annahmefähigen Oberflächenschicht einem Härtungsvorgang unterzogen wird.