DE19613251A1 - Verwendung von Küpenfarbstoffen zur Erhöhung des Sonnenschutzfaktors von cellulosehaltigen Fasermaterialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung von Küpenfarbstoffen zur Erhöhung des Sonnenschutzfaktors von cellulosehaltigen Fasermaterialien, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß man cellulosehaltige Fasermaterialien mit einem oder mehreren Küpenfarbstoffen behandelt.

Die hautschädigende Wirkung von UV-Strahlung ist bekannt. Üblicherweise schützt man sich vor starker Sonnenbestrahlung, indem man eine UV-Absorber enthaltende Zusammensetzung (Sonnencreme) direkt auf die Haut aufträgt. In besonders sonnigen Bereichen der Erde, z. B. in Australien oder Amerika, steigt jedoch die Rate der durch UV-Strahlung bedingten Hautschädigungen in neuerer Zeit merklich an. Dement­ sprechend wird dem Schutz der Haut vor Sonnenbestrahlung in diesen Ländern eine erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt.

Die meisten cellulosehaltigen Fasermaterialien sind zumindest teilweise durchlässig für UV-Strahlung, so daß das bloße Tragen von Bekleidung keinen angemessenen Schutz der Haut vor Schädigungen durch UV-Strahlung bietet. Es ist daher vorgeschlagen worden, nicht nur die Haut direkt zu schützen, sondern auch die Durchlässigkeit der Bekleidung sowie weiterer aus cellulosehaltigen Fasermaterialien gefertigter Sonnenschutzartikel, wie Markisen oder Sonnenschirme für UV-Strahlung zu vermindern. Die im Bereich der cellulosehaltigen Fasermaterialien, insbesondere Textilmaterialien erzielten Ergebnisse bezüglich UV-Strahlung sind jedoch bisher noch nicht befriedigend, und es besteht daher ein Bedürfnis nach einer Verbesserung des Sonnenschutzfaktors von diesen Materialien.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man einen sehr guten Sonnenschutz erreichen kann, wenn man die cellulosehaltigen Fasermaterialien mit Küpenfarbstoffen behandelt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Verwendung von Küpenfarbstoffen zur Erhöhung des Sonnenschutzfaktors von cellulosehaltigen Fasermaterialien, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß man cellulosehaltige Fasermaterialien mit 0,01 bis 15 Gew.- %, bezogen auf das Gewicht des Fasermaterials, eines oder mehrerer Küpenfarb­ stoffe färbt oder bedruckt.

Vorteilhafterweise wird die Menge des Küpenfarbstoffes so gewählt, daß eine Erhöhung des Sonnenschutzfaktores von cellulosehaltigen Fasermaterialien um mindestens den Faktor 5 resultiert.

Unter Küpenfarbstoffen sind z. B. solche wie im Colour Index, 3. Auflage (3. Revision 1987 inclusive Additions and Amendments bis No. 85) als "Vat Dyes" beschriebene Farbstoffe zu verstehen.

Als geeignete Küpenfarbstoffe werden für die erfinderische Verwendung insbesondere indigoide Farbstoffe, Anthrachinonküpenfarbstoffe wie Acylaminoanthrachinone, Anthri­ mide, Anthrachino-Carbazolderivate, Anthrachinon-Acridone, Anthrachinon-Thiazolderi­ vate, Thiophenderivate, Anthrachinonyl-Azine oder Derivate von kondensierten Ring­ systemen, weiter Naphthalinküpenfarbstoffe, Perylenfarbstoffe, verschwefelte Carbazole oder Chinonfarbstoffe verwendet.

Als Beispiele für besonders geeignete Küpenfabstoffe seien die im Colour Index unter folgenden Bezeichnungen aufgeführten Farbstoffe genannt:
Vat Yellow 33, C.I. 65429; Vat Orange 1, C.I. 59 105; Vat Orange 2, C.I. 59705; Vat Orange 7, C.I. 71105; Vat Brown 1, C.I. 70800; Vat Red 13, C.I. 70320; Vat Violet 13, C.I. 68700; Vat Blue 5, C.I. 73065; Vat Blue 6, C.I. 69825; Vat Blue 18, C.I. 59815; Vat Blue 20, C.I. 59800; Vat Green 3, C.I. 69500; Vat Green 8, C.I. 71050; Vat Black 7, C.I. 59850; Vat Black 25, C.I. 69525; Vat Black 27, C.I. 69005; und Vat Black 29, C.I. 65225.

Weitere für die erfinderische Verwendung besonders geeignete Küpenfarbstoffe entsprechen den Formeln:

Die Küpenfarbstoffe sind bekannt und können nach den bekannten Verfahren hergestellt werden.

Unter cellulosehaltigen Fasermaterialien sind beispielsweise die natürliche Cellulosefaser, wie Baumwolle, Leinen und Hanf, sowie Zellstoff und regenerierte Cellulose zu verstehen. Die Küpenfarbstoffe sind auch zum Behandeln von hydroxylgruppenhaltigen Fasern geeignet, die in Mischgeweben enthalten sind, z. B. von Gemischen aus Baumwolle mit Polyesterfasern oder Polyamidfasern. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung werden cellulosehaltige Fasermaterialien mit einem Gewicht zwischen 30 und 200 g/m² bevorzugt. Bevorzugtes cellulosehaltige Fasermaterial ist Baumwolle. Die genannten Fasern können in verschiedenen Formen vorliegen, wie z. B. Flocke oder Garne, bzw. als Gewebe oder Gewirke.

Die Küpenfarbstoffe lassen sich auf die übliche für die Applikation von Küpenfarbstoffen bekannte Weise auf das Fasermaterial aufbringen, insbesondere in Form von wäßrigen Dispersionen oder als Leukoküpenester in Lösungen. Sie eignen sich sowohl für das Auszieh- und Pigmentierverfahren als auch zum Färben nach dem Foulard-Färbeverfahren. Das Auszieh- und Pigmentierverfahren wird im allgemeinen bei Temperaturen zwischen 20 und 90° C durchgeführt, bei einem Hochtemperaturverfahren zwischen 30 und 120°C. Für die Verküpung des dispersen Farbstoffes werden üblicherweise Natronlauge und Hydrosulfit verwendet, die Ware mit dieser Küpe behandelt und die dieser Behandlung anschließende Oxidation vorteilhafterweise mit Luftsauerstoff, Peroxiden, wie z. B. Wasserstoffperoxid oder chlorhaltigen Oxidationsmitteln, wie z. B. Natriumhypochlorit nach den bekannten Methoden durchgeführt. Bei einem Foulardverfahren wird zuerst der Farbstoff und anschließend Natronlauge und Hydrosulfit auf das Material appliziert und dieses wird vor dem Oxidationschritt in der Regel 20 sec bis 1 Minute bei 100 bis 105° C gedämpft.

Die Mengen, in denen man die Küpenfarbstoffe in den Färbebädern oder Druckpasten verwendet, können je nach der gewünschten Farbtiefe schwanken, im allgemeinen haben sich Mengen von 0,01 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere 0,05 bis 10 Gewichtsprozent, vor allem 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Färbeguts, als vorteilhaft erwiesen.

Die Färbeflotten können die allgemein üblichen Zusätze enthalten, beispielsweise Egalisier-, Dispergier- und Entlüftungshilfsmittel, Klotz- und Antischaummittel, Penetrationsbeschleuniger, Migrationsinhibitoren und Netzmittel.

Die mit den Küpenfarbstoffen behandelten Cellulosefasermaterialien zeichnen sich durch einen sehr hohen Sonnenschutzfaktor aus. Der Sonnenschutzfaktor wird definiert als Quotient aus schädlicher UV-Strahlungsdosis ohne Sonnenschutz und schädlicher UV-Strahlungsdosis mit Sonnenschutz. Dementsprechend stellt ein Sonnenschutzfaktor auch einen Maßstab für die Durchlässigkeit der unbehandelten und mit den in dieser Erfindung verwendeten Küpenfarbstoffen behandelten Fasermaterialien für die UV-Strah­ lung dar. Die Durchlässigkeit von Fasermaterialien für UV-Strahlung kann z. B. mit einer Transmissionsmessung mit einem Doppelmonochromator-Spektrophotometer, das mit einer Ulbrichtkugel ausgerüstet ist, gemessen werden.

Die Berechnung des Sonnenschutzfaktors kann z. B. nach der von B. L. Diffey und J. Robson in J. Soc. Cosmet. Chem 40 127-133 (May/June 1989) beschriebenen Methode erfolgen.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben. Teile bedeuten Gewichtsteile und Prozente Gewichtsprozente, sofern nichts anderes vermerkt. Gewichtsteile stehen zu Volumenteilen im Verhältnis von Kilogramm zu Liter.

Beispiel 1

Acht Muster je a 10 g eines 0,2 mm dicken gebleichten Baumwoll-Renforce-Gewebes von 135 g/m² werden einzeln in einem ®AHIBA-Färbeapparat bei einem Flottenverhältnis von 1 : 25 mit jeweils mit einer der ca. 1/1 Richttyptiefe entsprechenden Nuance gefärbt. Die einzelnen Flotten enthalten außer der entsprechenden Menge eines Küpenfarbstoffes der Formeln (100) bis (107) in mikrodisperser Form, jeweils 1 g/l eines handelsüblichen Egalisiermittels.

Vor dem Färben werden die Färbeflotten auf 40°C erwärmt und gut dispergiert. Danach werden die Gewebemuster in das ®AHIBA-Färbeapparat gegeben und bei 40°C 10 Minuten behandelt. Anschließend gibt man 5 g/l Natriumchlorid zu und erwärmt die Flotte innerhalb von 10 Minuten auf 60°C. Nach 20 Minuten versetzt man das Färbebad mit 7 ml/l einer 30%-iger Natronlauge und 2 g/l Natriumdithionit und behandelt die Gewebemuster weitere 35 Minuten. Anschließend werden die Gewebemuster dem Färbebad entnommen, mit kaltem Wasser gespült, naß aufgehängt und an der Luft oxidiert. Schlußendlich werden die Gewebemuster mit einer wäßrigen Lösung, enthaltend 1 g/l eines nichtionischen Netzmittels und 0,5 g/l Soda bei 90°C während 20 Minuten geseift, gespült, zentrifugiert und bei 100°C getrocknet.

Die Transmissionsspektren der gefärbten und fertiggestellten Muster werden im UV-Bereich vermessen und die Sonnenschutzfaktoren bestimmt. Die ermittelten Sonnenschutzfaktoren gibt die Tabelle 1 wieder.

Tabelle 1

Beispiel 2

Man verfährt wie im Beispiel 1 beschrieben, verwendet aber anstatt acht Muster je a 10 g eines 0,2 mm dicken gebleichten Baumwoll-Renforce-Gewebes von 135 g/m² acht Muster je a 10 g eines 0,52 mm dicken gebleichten Baumwolltrikots von 165 g/m². Zum Färben werden die Küpenfarbstoffe der Formeln (100) bis (107) in den in der Tabelle 2 angegebenen Mengen verwendet.

Die Transmissionsspektren der gefärbten und fertiggestellten Muster werden im UV-Bereich vermessen und die Sonnenschutzfaktoren bestimmt. Die ermittelten Sonnenschutzfaktoren gibt die Tabelle 2 wieder.

Tabelle 2

Claims (7)

1. Verwendung von Küpenfarbstoffen zur Erhöhung des Sonnenschutzfaktores von cellulosehaltigen Fasermaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß man die cellulosehaltigen Fasermaterialien mit 0,01 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Fasermaterials, eines oder mehrerer Küpenfarbstoffe färbt oder bedruckt.

2. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Fasermaterials, eines Küpenfarbstoffes, verwendet.

3. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Fasermaterials, eines Küpenfarbstoffes, verwendet.

4. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Küpenfarbstoffe indigoide Farbstoffe, Anthrachinonküpenfarbstoffe, Naphthalinküpen­ farbstoffe, Perylenfarbstoffe, verschwefelte Carbazole oder Chinonfarbstoffe verwendet.

5. Verwendung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Anthrachinon­ küpenfarbstoffe Acylaminoanthrachinone, Anthrimide, Anthrachino-Carbazolderivate, Anthrachinon-Acridone, Anthrachinon-Thiazolderivate, Thiophenderivate, Anthra­ chinonyl-Azine oder Derivate von kondensierten Ringsystemen verwendet.

6. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als cellulosehaltiges Fasermaterial Baumwolle verwendet.

7. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man cellulosehaltiges Fasermaterial mit einem Gewicht zwischen 30 und 200 g/m² verwendet.