EP0121227B1 - Verfahren zur Reoxidation von Färbungen mit Schwefelfarbstoffen - Google Patents

Verfahren zur Reoxidation von Färbungen mit Schwefelfarbstoffen Download PDF

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EP0121227B1 EP84103399A EP84103399A EP0121227B1 EP 0121227 B1 EP0121227 B1 EP 0121227B1 EP 84103399 A EP84103399 A EP 84103399A EP 84103399 A EP84103399 A EP 84103399A EP 0121227 B1 EP0121227 B1 EP 0121227B1
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dyes
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    • D06P1/00—General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed
    • D06P1/22—General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed using vat dyestuffs including indigo
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06P1/30—General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed using sulfur dyes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S8/00—Bleaching and dyeing; fluid treatment and chemical modification of textiles and fibers
    • Y10S8/916—Natural fiber dyeing
    • Y10S8/918—Cellulose textile

Definitions

  • the present invention relates to a method for reoxidation in the alkaline medium of sulfur dyes which have previously been applied in a reduced form to a textile material containing cellulose fibers and fixed there.
  • the dyeing of cellulose-containing textiles with sulfur dyes is well known. Regardless of whether this is based on the actual sulfur dyes (CI Sulfur Dyes) or the soluble sulfur dyes (CI Leuco Sulfur Dyes, CI Solubilized Sulfur Dyes) or on vat sulfur dyes (CI Vat Dyes), the reduced form of a substantive leuco compound must be applied / drawn up dye after application to the dye in any case to be reoxidized for dye development.
  • DE-A-2 652 779 again describes a reoxidation process according to which the goods treated with pre-reduced sulfur dyes are oxidized by the action of an iodate or bromate and with the aid of a vanadate as catalyst.
  • a nitrate is expediently added to the oxidation bath as a corrosion inhibitor.
  • the question of color consistency and the risk of corrosion has not been addressed.
  • the object of the present invention was therefore to develop a novel, environmentally friendly oxidation process for sulfur dyes which is not affected by the disadvantages of the conventional working methods described at the outset. It should also allow both continuous and discontinuous feasibility and ensure the necessary security with regard to the constancy of the color tone obtained.
  • This object is achieved according to the invention by treating the fiber material treated with the dyes for the oxidation effect of an aqueous solution of N-halogenated organic sulfonamides of the general formula wherein R is an aryl radical, preferably phenyl, or a lower alkyl aryl radical, preferably mono- or dialkyl- (C 1 -C 4 ) phenyl, shark represents a halogen atom, especially chlorine but also bromine, and X represents a hydrogen atom or Alkali metal atom, preferably sodium, exposed at a temperature between 15 ° C and 98 ° C and at pH values in the range of 8 to 12.
  • the reoxidation is preferably carried out in the pH range between 8 and 10.
  • Suitable representatives according to the invention of such N-halo-aryl- or -alkylaryl-sulfonamides which are able to give off positively charged halogen during the oxidation process, are in particular the sodium salts of benzenesulfonic acid-N-chloramide (chloramine B) and of p-toluenesulfonic acid To name -N - chloramide (chloramine T), which give equivalent coloring results.
  • Such connections include described in Ullmann's Encyclopedia of Technical Chemistry, 4th edition, volume 9, pages 384-392 (especially pages 388 to 389) and in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Volume 5, pp. 565-580 (especially pp. 574-575).
  • the claimed process can be carried out either continuously or batchwise. In the case of continuous working technology, residence times of the material to be dyed between 5 and 120 seconds are sufficient.
  • sulfur dyes have been applied to the textile materials to be dyed, whether as linked sulfur dyes, leuco sulfur dyes or as sulfur dyes solubilized by thiosulfato groups. Regardless of the application, they are present in reduced form on the fiber after fixation and must therefore be reoxidized to the insoluble dye.
  • Dyeing practice offers inexpensive, physiologically safe and, with their end products, wastewater-free oxidizing agents for the development of sulfur dyes. Your dosage is easy and there are no difficulties in maintaining the color consistency. Even difficult oxidizable sulfur dyes are re-oxidized quickly and completely. The risk of corrosion is eliminated according to the process. The use of reoxidation catalysts is superfluous in the course of the oxidation method claimed.
  • the quantities of oxidizing agent used are expediently 0.3 to 5 g / l of benzene or p-toluenesulfonchloramide sodium in a continuous process, and 0.3 to 3% benzene or p-toluenesulfonchloramide sodium in a batch process (based on the weight of the goods) .
  • 150 kg of cotton yarn on packages are treated in the yarn dyeing machine with a liquor ratio of 1:10 and with changing circulation directions with an aqueous liquor which - based on the weight of the dry goods - contains.
  • the bobbin dyeing machine is loaded with the dry goods, the bath is now set at 30 ° C. with the aids (I-IV) and the circulation liquor is left Run 10 minutes and then add the dye. Then increase the bath temperature to 90 ° C and add the sodium sulfate 10 minutes after reaching the set dyeing temperature. After a further 35 minutes of dyeing at 90 ° C, the bath and the goods are cooled to 70 ° C, after which the material to be dyed is rinsed clear with water in the overflow. Then you drain the bathroom.
  • an aqueous oxidation bath with the addition of freshly prepared and the dyeing machine is loaded with this fleet. With the circulation set in motion, the dye fixed on the goods as a leuco compound is then oxidized for 10 minutes at 40 ° C., the dye is washed with water and the same is completed as usual.
  • dye development by oxidation can also be brought about at a temperature of 15 ° C. under otherwise identical conditions.
  • a batch of 1200 m of cotton twill is to be dyed continuously.
  • an aqueous block bath is used, which contains and brought to a temperature of 25 ° C.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reoxidation im alkalischen Medium von Schwefelfarbstoffen, welche zuvor in reduzierter Form auf ein Cellulosefasern enthaltendes Textilmaterial aufgebracht und dort fixiert worden sind.
  • Das Färben von cellulosehaltigen Textilien mit Schwefelfarbstoffen, sei es kontinuierlich oder diskontinuierlich, ist hinlänglich bekannt. Unabhängig davon, ob man hierzu von den eigentlichen Schwefelfarbstoffen (C.I. Sulphur Dyes) oder den löslichen Schwefelfarbstoffen (C.I. Leuco Sulphur Dyes, C.I. Solubilised Sulphur Dyes) oder von Küpenschwefelfarbstoffen (C.I. Vat Dyes) ausgeht, muss der in reduzierter Form einer substantiven Leukoverbindung aufgebrachte/aufgezogene Farbstoff nach der Applikation auf dem Farbgut in jedem Fall zur Farbstoff-Entwicklung reoxidiert werden.
  • Für diese zur Überführung der löslichen Leukoform in den unlöslichen Schwefelfarbstoff erforderliche Reoxidatoin sind schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, welche jedoch unter Praxisbedingungen den im nachfolgenden genannten Schwierigkeiten unterliegen:
    • Am gebräuchlichsten ist die Reoxidation der Leukofarbstoffe mittels Alkalibichromat und Essigsäure. Diese Oxidationsartim sauren Medium verläuft rasch und vollständig; sie ist auch nur wenig pH-abhängig. Nachteile bei einer solchen Arbeitsweise, die aufgrund von schärfer werdenden Auflagen der Abwassergesetzgebung bezüglich Reinerhaltung der Umwelt immer stärker ins Gewichtfallen, sind hingegen, dass das Abwasser mit giftigen Schwermetallsalzen belastet wird und durch diese saure Oxidation die maschinellen Einrichtungen der Korrosion ausgesetzt werden. Letzteres trifft übrigens für alle Oxidationsverfahren im sauren Medium zu. Obendrein wird durch die Oxidation mit Kaliumbichromat/Essigsäure die Wiederbenetzbarkeit des Färbegutes verschlechtert.
  • Die Oxidation der Leukofarbstoffe mit Hilfe von Wasserstoffperoxid im alkalischen Medium weist zwar die soeben besprochenen Mängel nicht auf, jedoch ist bei einem derartigen Vorgehen eine starke pH-Abhängigkeit zu beobachten. Letztere wirkt sich in unerwünschten Farbtonabweichungen innerhalb von Oxidationspartien oder von Partie zu Partie negativ auf das färberische Ergebnis aus.
  • Darüber hinaus kommt bei kontinuierlicher Prozessführung noch hinzu, dass im Falle der sauren Oxidation die Dosierung von Oxidationsmittel und Säure problematisch ist. Ebenso bringt der Zusatz von Katalysatoren bei der Oxidation mittels Wasserstoffperoxid im alkalischen Milieu keine wesentliche Verbesserung der Farbausbeuten.
  • So ist die oxidative Nachbehandlung von mit Schwefelfarbstoffen gefärbtem oder bedrucktem Cellulosefasergut mit dem Sauerstoff der Luft unter Verwendung eines chinoiden Reoxidationskatalysators aus der DE-A-2 434 095 bekannt. Diese Technik ist aber praktisch bedeutungslos geblieben.
  • In der DE-A-2 652 779 wird wiederum ein Reoxidationsverfahren beschrieben, gemäss dem man die mit vorreduzierten Schwefelfarbstoffen behandelte Ware durch die Einwirkung von einem Jodat oder Bromat sowie unter Zuhilfenahme von einem Vanadat als Katalysator oxidiert. Als Korrosionsinhibitor wird dem Oxidationbad zweckmässig ein Nitrat zugesetzt. Ausser dem relativ hohen Preis der Oxidationsmittel ist auch hier die Frage der Farbkonstanz und Korrosionsgefahr nicht bewältigt worden.
  • Die in der DE-B-2 641 777 erläuterte kontinuierliche Methode zur Reoxidation von Färbungen mit Schwefelfarbstoffen im alkalischen Medium unter Einsatz von Hypochloriten konnte sich schliesslich wegen der grossen Probleme bei der Dosierung der Oxidantien und den grossen Vorurteilen gegen eine Oxidation von Schwefelfarbstoffen mit Hypochlorit nicht durchsetzen. Ausserdem widerfahren diesem bekannten Verfahren grosse Schwierigkeiten im Hinblick auf die Reproduktion der Massnahmen zur Oxidation der Farbstoffe.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es also, ein neuartiges, von den eingangs geschilderten Nachteilen der herkömmlichen Arbeitsweisen nicht befallenes und umweltfreundliches Oxidationsverfahren für Schwefelfarbstoffe zu entwickeln. Es sollte ausserdem sowohl kontinuierliche als auch diskontinuierliche Durchführbarkeit gestatten und die erforderliche Sicherheit im Hinblick auf die Konstanz des erhaltenen Farbtones gewährleisten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man das mit den Farbstoffen behandelte Fasergut der Oxidationswirkung einer wässrigen Lösung von N-halogenierten organischen Sulfonamiden der allgemeinen Formel
    Figure imgb0001
    worin R einen Arylrest, vorzugsweise Phenyl, oder einen niederen Alkyl-arylrest, vorzugsweise Mono-oder Dialkyl-(C1-C4)-phenyl bedeutet, Hai für ein Halogenatom, vor allem Chlor aber auch Brom steht, und X ein Wasserstoffatom oder Alkalimetallatom, vorzugsweise Natrium darstellt, bei einer Temperatur zwischen 15°C und 98°C und bei pH-Werten im Bereich von 8 bis 12 aussetzt. Bevorzugt wird die Reoxidation im pH-Bereich zwischen 8 und 10 durchgeführt.
  • Als erfindungsgemäss geeignete Vertreter solcher N-Halogen-aryl- bzw. -alkylaryl-sulfonsäureamide, die in der Lage sind, beim Oxidationsvorgang positiv geladenes Halogen abzugeben, seien insbesondere die Natriumsalze von Benzolsulfonsäure-N-chloramid (Chloramin B) und von p-Toluolsulfonsäure-N--chloramid (Chloramin T) zu nennen, welche gleichwertige färberische Ergebnisse erbringen. Solche Verbindungen sind u.a. beschrieben in Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 9, Seiten 384-392 (besonders Seiten 388 bis 389) und in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Volume 5, pp. 565-580 (besonders pp. 574-575).
  • Über die Oxidationswirkung von Chloramin B oder T ist wohl im Zusammenhang mit der Entwicklung von Indigosol-Farbstoffen auf Baumwolle bereits im Chemical Abstracts, Band 48 (1954), Spalte 9066 f berichtet worden, ohne dass sich hieraus konkrete Aussagen über die dabei einzuhaltenden Oxidationsbedingungen herleiten lassen. Wie jedoch der Fachmann weiss, müssen Indigosole zunächst mittels starker Säuren gespalten werden, ehe sie der Reoxidation zugänglich sind. Unter derartigen sauren Bedingungen weisen aber die hier eingesetzten, in der Wärme Hypochlorit abspaltenden Chemikalien ein kräftigeres Oxidationspotential auf, als dies für die gegenüber den zugrundeliegenden Küpenfarbstoffen mit einem abweichenden Oxidationsverhalten ausgestatteten Schwefelfarbstoffe noch zuträglich wäre. Es hat deswegen in keiner Weise nahegelegen, den Oxidationsvorgang von N-chlorierten Sulfonamiden unter alkalischen Bedingungen zu konzipieren und dann, unter Umkehr der Reihenfolge der Behandlungsschritte gegenüber diesem Literaturzitat, auf das Färben mit Schwefelfarbstoffen zu übertragen.
  • Aufgrund der unter den angegebenen alkalischen pH-Bedingungen sich nach der vorliegenden Erfindung enstellenden milden Oxidationswirkung von Benzol- oder p-Toluolsulfonchloramid-Natrium erzielt man eine rasche und vollständige Oxidation der auf dem Fasergut befindlichen Leukoverbindungen, ohne dass die Farbstoff-Entwicklung den vom Stand der Technik her geläufigen Beeinträchtigungen unterliegt. Bei Schwefelschwarzfärbungen fällt weiterhin ins Gewicht, dass mit der im alkalischen pH-Bereich erfolgenden Reoxidation die Gefahr einer Faserschädigung beim Lagern der fertigen Färbungen deutlich vermindert ist.
  • Da der Zeitfaktor bei der erfindungsgemässen Oxidationsweise ohne grössere Bedeutung ist, kann das beanspruchte Verfahren sowohl kontinuierlich aus auch diskontinuierlich durchgeführt werden. In Falle der kontinuierlichen Arbeitstechnik sind Verweilzeiten des Färbegutes zwischen 5 und 120 Sekunden ausreichend.
  • Völlig belanglos ist es hierbei, in welcher Form die Schwefelfarbstoffe auf den zu färbenden Textilmaterialien appliziert worden sind, ob als verküpte Schwefelfarbstoffe, Leukoschwefelfarbstoffe oder als durch Thiosulfato-Gruppen löslich gemachte Schwefelfarbstoffe. Sie liegen unabhängig von der Applikation nach der Fixierung in reduzierter Form auf der Faser vor und müssen daher zum unlöslichen Farbstoff reoxidiert werden.
  • Mit Benzolsulfonchloramid-Natrium (N-Chlor-benzolsulfon-säureamid-Na) bzw. p-Toluolsulfonchloramid-Natrium (N-Chlor-4-toluolsulfonsäureamid-Na) der Formeln
    Figure imgb0002
    stehen der Färbereipraxis preiswerte, physiologisch unbedenkliche und mit ihren Endprodukten abwassertechnisch einwandfreie Oxidationsmittel für die Entwicklung von Schwefelfarbstoffen zur Verfügung. Ihre Dosierung ist problemlos und bezüglich Einhaltung der Farbkonstanz treten keine Schwierigkeiten auf. Selbst schwierige oxidierbare Schwefelfarbstoffe werden rasch und vollständig rebxidiert. Die Korrosionsgefahr ist verfahrensgemäss gebannt. Die Mitverwendung von Reoxidationskatalysatoren ist im Zuge der beanspruchten Oxidationsmethode überflüssig.
  • Da p-Toluolsulfonchloramid-Natrium über die Abspaltung von Natriumhypochlorit entsprechend der Gleichgewichtsreaktion (Chemismus in der freien Säureform angegeben)
    Figure imgb0003
    wirkt, war das oben bereits genannte, tiefsitzende Vorurteil gegen jede Einwirkung von Hypochloriten auf Färbungen mit Schwefelfarbstoffen zu überwinden gewesen. Analoges Verhalten gilt für Benzolsulfonchloramid-Natrium.
  • Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in der Praxis ist es möglich, pulverförmiges Benzol- oder p-Toluolsulfonchloramid-Natrium mit einem Dispergiermittel, z.B. vom Typ der Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensate, zu einem einfach anwendbaren Produkt zu mischen. Selbstverständlich ist nach der vorliegenden Erfindung der Einsatz von färbeartigen flüssigen Zubereitungen des Oxidationsmittels nicht ausgeschlossen, ja sogar vorteilhaft. Letztere erlauben eine gute Dosierbarkeit und ersparen das Lösen der Produkte.
  • Zweckmässigerweise betragen die Einsatzmengen an dem Oxidationsmittel bei kontinuierlicher Prozessführung 0,3 bis 5 g/I Benzol- oder p-Toluolsulfonchloramid-Natrium, und bei diskontinuierlicher Prozessführung 0,3 bis 3% Benzol-oderp-Toluolsulfonchloramid-Natrium (bezogen auf das Warengewicht).
  • Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne dieselbe darauf einschränken zu wollen.
    • Beispiel 1
  • 150 kg Baumwollgarn auf Kreuzspulen werden im Garnfärbeapparat bei einem Flottenverhältnis von 1:10 sowie unter wechselnder Zirkulationsrichtung mit einer wässrigen Flotte behandelt, die - bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware -
    Figure imgb0004
    enthält.
  • Zur Durchführung der Ausziehfärbung wird der Spulenfärbeapparat mit der trockenen Ware beschickt, man setzt nun das Bad bei 30°C mit den Hilfsmitteln (I-IV) an, lässt diese Zirkulationsflotte 10 Minuten vorlaufen und fügt dann den Farbstoff hinzu. Danach erhöht man die Badtemperatur auf 90°C und setzt 10 Minuten nach Erreichen der eingestellten Färbetemperatur das Natriumsulfat zu. Nach weiteren 35 Minuten Färbezeit bei 90°C kühlt man das Bad samt der Ware auf 70°C ab, worauf das Färbegut mit Wasser im Überlauf klargespült wird. Anschliessend lässt man das Bad ab.
  • Für die Farbstoff-Entwicklung wird ein wässriges Oxidationsbad unter Zusatz von
    Figure imgb0005
    frisch zubereitet und die Färbeanlage mit dieser Flotte beschickt. Unter in-Gang-setzen der Zirkulation oxidiert man nun den auf der Ware als Leukoverbindung fixierten Farbstoff während 10 Minuten bei 40°C,spütt die Färbung mit Wasser und stellt dieselbe wie üblich fertig.
  • Auf diese Weise erhält man eine gleichmässige, gut oxidierte Färbung auch bei dem bekanntermassen schwer oxidierbaren Farbstoff. Führt man hingegen die Oxidation des gleichen Farbstoffes in bekannter Weise bei pH 9-10 mit Hilfe von Wasserstoffperoxid durch, dann wird auf der gefärbten Ware leicht eine sogenannte Deckenbildung verursacht, bei der die äusseren Lagen der Kreuzspulen dunkler als die Innenlagen gefärbt sind.
  • Die Farbstoff-Entwicklung durch Oxidation kann im vorliegenden Fall auch bei einer Temperatur von 15°C unter sonst gleichen Bedingungen herbeigeführt werden.
    • Beispiel 2
  • Eine Partie von 1200 m Baumwollköper soll kontinuierlich gefärbt werden. Dazu wird ein wässriges Klotzbad angesetzt, welches
    Figure imgb0006
    enthält und auf eine Temperatur von 25° C gebracht.
  • Mit der so bereiteten Flotte klotzt man nun die Ware bei einer Flottenaufnahme von 80% (bezogen auf das Gewicht der trockenen Ware), dämpft das Farbgut sodann kontinuierlich 1 Minute im Sattdampf bei 102°C und spült die Ware anschliessend mit kaltem Wasser in 4 Waschabteilen einer Breitwaschmaschine.
  • Die Farbstoff-Entwicklung durch Oxidation erfolgt ebenfalls in einem Abteil der Breitwaschmaschine, das ein wässriges Bad von
    • 2 g/I Benzolsulfonchloramid-Natrium oder p-Toluolsulfonchloramid-Natrium, und
    • 1 g/I Soda kalz. (pH 6-10)

    enthält und auf 40°C erwärmt ist, wobei für den Durchlauf der Ware eine Verweilzeit von 20 Sekunden eingehalten wird. Dieses Oxidationsbad wird laufend mit einer wässrigen Lösung von
    Figure imgb0007
    und Soda zur Erhaltung von pH 9 nachgeschärft. Abschliessend wird die Färbung mit Wasser wiederum warm (40°C) und kalt gespült (3-4 Waschkasten) und wie üblich fertiggestellt.
  • Trotz der schweren Oxidierbarkeit des verwendeten Farbstoffes ist die so erzeugte Färbung einwandfrei oxidiert, wie Vergleiche mit auf bekannte Weise sorgfältig oxidierten Proben ergeben haben.

Claims (7)

1. Verfahren zur Reoxidation im alkalischen Medium von Schwefelfarbstoffen, welche zuvor in reduzierter Form auf ein Cellulosefasern enthaltendes Textilmaterial aufgebracht und dort fixiert worden sind, dadurch gekennzeichnet, dass man das mit den Farbstoffen behandelte Fasergut der Oxidationswirkung einer wässrigen Lösung von N-halogenierten organischen Sulfonamiden der allgemeinen Formel
Figure imgb0008
worin R einen Arylrest, vorzugsweise Phenyl, oder einen niederen Alkyl-arylrest, vorzugsweise Mono-oder Dialkyl-(C1-C4)-phenyl bedeutet, Hal für ein Halogenatom, vor allem Chlor oder auch Brom steht, und X ein Wasserstoffatom oder Alkalimetallatom, vorzugsweise Natrium darstellt, bei einer Temperatur zwischen 15°C und 98°C und bei pH-Werten im Bereich von 8 bis 12 aussetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reoxidation im pH-Bereich zwischen 8 und 10 durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reoxidation kontinuierlich durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reoxidation diskontinuierlich durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der kontinuierlichen Reoxidation eine Verweilzeit des Färbegutes von 5 bis 120 Sekunden eingehalten wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel 0,3 bis 5 g/I Benzol- oder p-Toluolsulfonchloramid-Natrium verwendet werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel 0,3 bis 3 Gew.-% (bezogen auf das Warengewicht) Benzol- oder p-Toluolsulfonchloramid-Natrium verwendet werden.
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