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Verfahren zur Überwachung der Mischungsverhältnisse der Vorprodukte
von Oxydationsfarbstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der
Mischungsverhältnisse der annähernd farblosen Vorprodukte, die durch Oxydation zu
Farbstoffen entwickelt werden und zum Verändern der Farbe von keratinhaltigem Material
dienen.
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Oxydationsfarbstoffe, die aus aromatischen p-Diaminen in Gegenwart
von aromatischen Aminophenolen und/oder Dioxybenzolen und/oder allen Substitutionsprodukten
unter Einwirkung von aktivem Sauerstoff gebildet werden, sind Farbstoffe, welche
außerordentlich diffizil sind und z. B. auf Einwirkung von Chemikalien, Luft, Licht,
Schweiß und Feuchtigkeit im fertigen Zustand wie auch bei der Bildung außerordentlich
leicht ansprechen. Dies macht sich in einer Anderung der Farbnuance bemerkbar, die
in den meisten Fällen unerwünscht ist und in vielen Fällen als störend empfunden
wird.
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Es war bisher allgemein üblich, Produkte in ihren Ausfärbungen (Textilien,
Papier, Druckfarben, kosmetische Produkte, keratinhaltiges Material) bei den einzelnen
Produktionschargen an Hand von Standardausfärbungen visuell zu kontrollieren, und
zwar wurden die neuen Chargen durch besonders geschultes Personal (Koloristen) verglichen
bzw. angeglichen. Es ist leicht einzusehen, daß eine solche Kontrolle außerordentlich
vom subjektiven Empfinden des betreffenden Beobachters abhängig ist.
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Ebenso abhängig ist diese Vergleichsmethode von der verwendeten Beleuchtung
der Probe wie auch von dem Zustand des Färbegutes.
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Auch der Hersteller von Haarfarben hat mit diesen visuell geringfügigen,
im Effekt jedoch wesentlichen Schwankungen in der Produktion von Markenartikeln
zu kämpfen. Um diese Schwankungen richtig erkennen und möglichst ausgleichen zu
könnten, sucht man seit längerer Zeit nach einer Methode, die eine absolute Bestimmung
jeglicher Farbnuance ohne subjektive Beeinflussung gestattet und die in sich keine
Schwankungsmöglichkeiten zusätzlich neu schafft.
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Es ist bekannt, daß die üblichen Methoden der Nuancetestung von Farbstoffen
durch die verschiedensten Momente beeinflußt werden (z. B.
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Schwankungen im Färbematerial, Schwankungen in den Färbebedingungen,
Temperatur, Alterung) Selbst die genaueste Einhaltung der Rezeptur und der Herstellungsvorschriften
genügt nicht, um die Vielfalt der chemischen Reaktionen gerade bei der Herstellung
von Haarfarbstoffen gleichbleibend zu halten.
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In dem speziellen Fall der Färbung mit Oxydationsfarbstoffen besteht
die Schwierigkeit, daß es sich nicht um fertige Farbstoffe, sondern um deren Vorprodukte
in bestimmter Kombination handelt, die
oft selbst keine Farbe zeigen, sondern diese
erst - am Färbegut bei Zugabe anderer Chemikalien bilden.
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Der einfachste Weg, eine Kontrolle der Färbepräparate durchzuführen,
ist z. B. der, solche Färbepräparate auf einem Materialmuster, z. B. auf Haarsträhnen,
auszufärben und visuell zu beurteilen. Die Ergebnisse dieser Methode sind außerordentlich
ungenau, da beispielsweise Haarmaterial nie gleichbleibend zu beschaffen ist und
so nur grobe Nuanceschwankungen beobachtet werden können. Zu dieser Methode muß
noch bemerkt werden, daß ein zusätzlicher Fehler durch die subjektive Beurteilung
des Beobachters aufgenommen wird.
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Eine andere und wohl die gebräuchlichste Methode zur Kontrolle neu
hergestellter Farbstoffchargen ist die Direktfärbung gegen ein jeweiliges Standardpräparat
auf dem Färbegut. Dies stößt bei lebendem Haar auf besondere Schwierigkeiten: Um
möglichst gleichartige Bedingungen für die beiden zu vergleichenden Ausfärbungen
zu haben, teilt man vorteilhaft die Haare durch einen Mittelscheitel in eine rechte
und linke Hälfte, von denen eine mit dem Standard-, die andere mit dem Vergleichspräparat
gefärbt wird. Auch diese Methode ist ebenso wie die oben beschriebene eine rein
individuelle Angelegenheit, bedingt durch die Auftrageart sowie durch die zum Aufbringen
des Vergleichspräparates benötigte Zeit. Es ist leicht verständlich, daß Vergleichs-
und Standardmittel hierbei unterschiedliche Einwirkzeiten erhalten, da beide Mittel
nicht gleichzeitig aufgetragen werden können. Infolge der subjektiven Beurteilung
des Beobachters und der Abhängigkeit vom lebenden Objekt (Haarqualität, natürliche
Haarfarbe, Ergrauungsgrad usw.) ist eine solche Testung nie reproduzierbar
und
exakt. Als weitere Fehlerquelle kommt noch die variable Art der Beleuchtung bei
der Beurteilung hinzu.
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Die apparative Messung oder Darstellung von Farben mit Hilfe eines
elektrischen Meßgerätes ist lediglich bekannt für die kolorimetrische Analyse gefärbter
chemischer Verbindungen. Bekannt ist ferner die Produktion von unebenen Glasplatten
zusammen mit Farbfilterplatten, die verschiedenfarbige Zonen aufweisen, zur Darstellung
von Farbübergängen und -mischungen auf der Projektionswand. Die Ermittlung der Farbzusammensetzung
von gefärbtem keratinhaltigem Material, wie Haare, Wolle und Pelze, ist damit nicht
möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, mit dem Farbschwankungen
- beim Färben von Haaren und anderem keratinhaltigem Material, wie Wolle und Pelze,
mit Oxydationsfarbstoffen -durch unbeeinflußbare, fast absolute Testungen bei den
einzelnen Produktionschargen exakt festgestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem
Verfahren der eingangs genannten Art in gleicher Weise wie beim Färben des keratinhaltigen
Materials die Mischung aus den Vorprodukten und dem Oxydationsmittel zur Färbung
einer an sich farblosen Folie aus Kunststoffen, die Stickstoff im Molekül enthalten,
benutzt und der spektrale Verlauf der Transmission der gefärbten Folie spektralfotometrisch
untersucht wird.
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- Um das erfindungsgemäße Verfahren aufzufinden, waren zwei Voraussetzungen
wesentlich: 1. Die Haarfarbe sollte an einem synthetischen Material ausgefärbt werden,
welches immer gleichbleibend hergestellt werden kann.
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2. Die Beurteilung dieser Ausfärbungen sollte möglichst apparativ,
im Gegensatz zu den bisherigen subjektiven Methoden, erfolgen können.
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Um diese Bedingungen zu erfüllen, mußte zunächst ein Kunststoff gefunden
werden, welcher sich in gleicher Weise anfärben läßt wie menschliches Haar bzw.
Wolle und Pelze. Außerdem mußte nach einer Form des Kunststoffes gesucht werden,
die die günstigste Voraussetzung für diesen Zweck bietet. Liegt z. B. der Kunststoff
als Faden vor, so müßten Büschel angefärbt werden, deren Gleichheit in der Menge
der Fasern schwer zu erreichen ist und deren objektive Auswertung auf Schwierigkeiten
stößt.
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Es wurde gefunden, daß für diesen speziellen Verwendungszweck dünne
Folien am besten zur quantitativen Farbanalyse geeignet sind. In diesem Fall liegt
immer eine gleichmäßige Oberfläche vor, die zur Farbbeurteilung sehr wichtig ist,
da Streulicht und Reflexionsvorgänge die Beurteilung fehlerhaft beeinflusses können.
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Gefärbte Blätter sind bisher nur dazu verwendet worden, Farbmischungen
zu ermitteln, z. B. für den Mehrfarbendruck. Dabei waren die Farbblätter die zum
Vergleich mit dem angestrebten Vorbild dienenden Standardmittel. Das Material der
Farbblätter ist für dieses Verfahren unwesentlich.
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Demgegenüber spielt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Folie
lediglich die Rolle des Farbstoffträgers.
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Es mußte eine Folie gefunden werden, die in ihrem chemischen Aufbau
möglichst dem natürlichen Aufbau der Proteine- und ihrem färberischen Verhalten
gleichzusetzen
ist. Die zunächst für diese Methode interessanten Kunststoffe sind: a) makromolekulare
Verbindungen mit reinen C-C-Atombindungen in der Hauptvalenz, b) makromolekulare
Verbindungen mit O-Atombindungen in der Hanptvalenz, c) makromolekulare Verbindungen
mit N-Atombindungen in der Hauptvalenz, d) makromolekulare Verbindungen mit 0- und
N-Atombindungen in der Hauptvalenz.
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Es wurde gefunden, daß Kunststoffe der Gruppe c) in ihrem färberischen
Verhalten den natürlichen Proteinen entsprechen, was auf den inneren Aufbau des
Kunststoffes zurückzuführen ist, welcher entsprechend dem Keratin als Grundeinheit
die Gruppierung -CO-NH- aufweist neben einem paraffinartigen Anteil. Die Säureamidgruppen
bewirken die Angreifbarkeit durch Säuren und Laugen und die endständigen Amino-
bzw. Carboxygruppen weisen eine gewisse Hydrophilie auf, welche den hydrophoben
Charakter des Paraftinanteils zum Teil aufhebt. Dadurch weisen diese Stoffe eine
gewisse Sorption und Quellung auf, womit ein besseres coloristisches Verhalten verbunden
ist. Wichtig ist, daß der so in den Kunststoff eingebaute Stickstoff durch seine
Restvalenzen besonders bindungsaktiv für die Oxydationsfarbstoffe und deren Vorprodukte
ist.
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Bei der Durchführung des Verfahrens werden Folienabschnitte geeigneter
Größe in die gebrauchsfertige Lösung des Färbemittels gegeben und dort für etwa
5 bis 30 Minuten der Farbstoffeinwirkung überlassen, ähnlich wie es bei einer Haarfärbung
der Fall ist. Abgespült und getrocknet können die so gewonnenen gefärbten Folien
zur optischen Auswertung verwendet werden.
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Um gut reproduzierbare Werte zu erhalten, müssen diese Folien 18
bis 24 Stunden »reifen«. In dieser Zeitspanne erfolgt die maximale Farbstoffbildung,
die sich in der Farbtiefe der Folie zeigt. Es ist günstig, diesen Reifungsprozeß
im Dunkeln bei Zimmertemperatur vor sich gehen zu lassen.
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Bei Verwendung von Polyamidfolien konstanten Querschnittes (0,005
bis 0,1 mm) wird eine gleichmäßige, dem natürlichen Keratin entsprechende Anfärbung
erzielt, die vorteilhafterweise nicht absolut, sondern im Vergleich mit einem Standardpräparat
gemessen wird. Abgesehen von der visuellen Auswertung, die zwar möglich, aber nicht
empfehlenswert ist, beruht die Farbmessung auf der Messung der Durchlässigkeit (Transmission)
bzw. der Reflexion von Licht bestimmter Wellenlängen. Die im Handel befindlichen
elektrischen Meßgeräte wurden getestet und schließlich ein Spektralphotometer derart
umkonstruiert, daß eine Auswertung folgendermaßen erfolgen kann: Die in ihren optischen
Werten zu messende Farbfolie wird am besten in einem Rahmen senkrecht zum Strahlengang
eingespannt. Der monochromatische Lichtstrahl kann durch Ausblenden der entsprechenden
Wellenlängenbereiche des von einem Prisma, Gitter oder Interferenzfilters erzeugten
Farblichtes erhalten werden, oder aber auch durch Verwendung einzelner auswechselbarer
Farbfilter. Der Vorteil der erstgenannten Anordnung ist der, daß man durch entsprechende
Zusatzeinrichtungen ein kontinuierlich arbeitendes, selbstschreibendes Gerät verwenden
kann. Es ist wichtig, daß die Messung der durch die
Meßfolie gelangten
Lichtintensität durch eine entsprechende Fotozelle möglichst dicht hinter der Folie
geschieht, damit eventuell auftretendes Streulicht miterfaßt wird. Durch diese Anordnung
können die Absorptions- oder Transmissionskurven der Farbfolien aufgenommen und
festgehalten bzw. verglichen werden. Durch Messung der Leerwerte der ungefärbten
Folien und Berücksichtigung dieser Werte können die reinen Farbstoffwerte ermittelt
werden.
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Die Kunststoffolien sind nur Mittel zum Zweck, um die jeweilige Farbstoffkonzentration
und Nuancierrichtung des Präparates exakt festzustellen.
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Die so erhaltenen Meßwerte sind infolge der gleichbleibenden Qualität
der Folien sehr gut reproduzierbar.
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In der Zeichnung werden einige Beispiele von Transmissionskurven
aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich von verschiedenen Oxydationsfarbmischungen
gezeigt. Aufgetragen sind die Transmissionswerte in Prozent gegen die zugehörigen
Wellenlängen der verwendeten Strahlung. Mit Hilfe dieser Kurven kann man für jede
beliebige Farbnuance die entsprechenden Anteile an Blau, Grün, Gelb, Rot sowie auch
die Farbtiefe bzw. Sättigung feststellen.
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Patentansprüche: 1. Verfahren zur Überwachung der Mischungsverhältnisse
der annähernd farblosen Vorprodukte, die durch Oxydation zu Farbstoffen entwickelt
werden und zum Verändern der Farbe von keratinhaltigem Material dienen, d a d u
r c h gekennzeichnet, daß in gleicher Weise wie beim Färben des keratinhaltigen
Materials die Mischung aus den Vorprodukten und dem Oxydationsmittel zur Färbung
einer an sich farblosen Folie aus Kunststoffen, die Stickstoff im Molekül enthalten,
benutzt und der spektrale Verlauf der Transmission der gefärbten Folie spektralfotometrisch
untersucht wird..