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Dokumentenidentifikation DE69110603T2 18.01.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0478301
Titel Verfahren zum Färben von Fasermaterial.
Anmelder Springs Industries Inc., Fort Mill, S.C., US
Erfinder Holsten, John R., Spartanburg, South Carolina 29301, US;
Neely, Nigel E., Rock Hill, South Carolina 29730, US
Vertreter Endlich und Kollegen, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69110603
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 25.09.1991
EP-Aktenzeichen 913087367
EP-Offenlegungsdatum 01.04.1992
EP date of grant 21.06.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.01.1996
IPC-Hauptklasse D06P 3/24
IPC-Nebenklasse D06P 1/649   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Fasermaterial und insbesondere von Fasermaterialien, die flammhemmende Eigenschaften besitzen und schwer zu färben sind, wie zum Beispiel aromatische Polyamide, Polybenzimidazole oder aromatische Polyimide.

Hintergrund der Erfindung

Es gibt verschiedene anerkannte Verfahren zum Färben von und/oder Einbringen von Zusätzen in Fasern und andere Fasermaterialien, wie zum Beispiel Verfahren, die organische Lösungsmittel wie Dimethylsulfoxid ("DMSO"), Dimethylacetamid ("DMAc"), Dimethylformamid ("DMF"), N-Methylpyrrolidon ("NMP"), N-Cyclohexyl-2-Pyrrolidon ("CHP"), Acetophenon, Acetanilid und Methylbenzoat verwenden. Beispielhafte Systeme, die diese organischen Lösungsmittel verwenden, wurden vorgeschlagen in US-A-3,558,267 von Langenfeld, US-A- 3,741,719 von Ramanathan et al, US-A-4,525,168 von Kelly und US-A-4,898,596 von Riggins et al sowie in GB-A- 1,275,459 von Gruen und GB-A-1,282,113 von Burtonshaw et al. Neben diesen organischen Lösungsmitteln wurde in US-A- 4,780,105 von White et al vorgeschlagen, aromatische Polyamide mit einem kationischen Farbstoff und mit einem Färbehilfsmittel, das N-substituierte Phthalimide (z.B. ein Gemisch aus N-Butylphthalimid und Isopropylphthalimid) enthält, zu färben.

Obwohl Färbeverfahren, bei denen verschiedene Träger verwendet werden, allgemein verfügbar sind, besteht nach wie vor der Wunsch nach Verfahrensverbesserungen, die die Färbbarkeit von Fasern und daraus hergestellten Geweben verbessern. Verbesserungen in der Aufnahme des Farbstoffs und ein gleichmäßigeres Färben verbessern im allgemeinen die ästhetische Wirkung der Fasern. Ein weiteres Beispiel besteht darin, daß bestimmte Färbetechniken mit dem unerwünschten Nebeneffekt verbunden sind, daß die Fasern das Lösungsmittel halten. Die Retention des Lösungsmittels kann sich sowohl auf das Aussehen der Fasern als auch auf ihre Flammbeständigkeit ungünstig auswirken. Dies ist besonders frustrierend beim Färben von Fasern wie zum Beispiel solchen aus aromatischen Polyamiden, d.h. Poly(m-phenylenisophthalamid) ("Nomex ") und Poly(p-phenylenterephthalamid) ("Kevlar "), Polybenzimidazolen, aromatischen Polyimiden und dergleichen, die ausgezeichnete flammhemmende Eigenschaften besitzen, aber auch schwer zu färben sind. Um diese Fasern zu färben, müssen einige der verschiedenen organischen Lösungsmittel und Träger, z.B. DMAc, DMSO, DMF, Acetophenon, etc., und die N-substituierten Phthalimide verwendet werden, aber diese Verbindungen können bei manchen Menschen zu Gesundheitsproblemen führen, und wenn sie nicht wasserlöslich sind, werden sie nach dem Färben leicht von den Fasern gehalten. Somit können bekannte Techniken zum Färben dieser Fasern insofern kontraproduktiv sein, als eines der durch die Retention des Lösungsmittels oder Trägers verursachten Probleme, z.B. geringere Flammbeständigkeit, die Zugabe einer beachtlichen Menge Flammschutzmittel erfordert, um die Herabsetzung der flammhemmenden Eigenschaften der Fasern zu kompensieren.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Färben von Fasermaterialien anzugeben, und insbesondere ein Verfahren anzugeben, das ein oder mehrere besonders vorteilhafte Ergebnisse liefert, wie zum Beispiel eine erhöhte Effizienz bei der Aufnahme des Farbstoffs, ein gleichmäßigeres Färben und eine Verringerung der Retention des Lösungsmittels. Das verbesserte Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn es bei schwer zu färbenden Fasern wie zum Beispiel Fasern aus aromatischen Polyamiden wie Nomex - und Kevlar -Fasern, Polybenzimidazolfasern, Fasern aus aromatischen Polyimiden, Fasern aus Copolymeren der Monomere derselben und Mischungen daraus verwendet wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Fasermaterial, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Fasern aus aromatischen Polyamiden, Polybenzimidazolfasern, Fasern aus aromatischen Polyimiden, Fasern aus Copolymeren der Monomere derselben oder Mischungen daraus, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: das Fasermaterial wird mit einem Gemisch (z.B. einer Lösung oder Dispersion), das einen Farbstoff in einem Farbstoffträger (z.B. in einem Färbebad) enthält, der ein N-substituiertes aromatisches Carbonamid oder ein N,N-disubstituiertes aromatisches Carbonamid oder ein Gemisch derselben umfaßt, in Berührung gebracht, und der Farbstoff wird in dem Fasermaterial fixiert. Die Verwendung des Trägers der vorliegenden Erfindung führt zu verbesserten Färbeeigenschaften. Beispielsweise läßt sich eine verbesserte Effizienz bei der Aufnahme des Farbstoffs gegenüber vergleichbaren Werten anderer Träger erreichen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umf aßt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte: Fasern aus aromatischen Polyamiden, Polybenzimidazolfasern, Fasern aus aromatischen Polyimiden, Fasern aus Copolymeren der Monomere derselben oder Mischungen daraus werden mit einem Gemisch aus einem Träger und einem in dem Träger löslichen oder dispergierten Farbstoff in Berührung gebracht, wobei der Träger ein N-substituiertes aromatisches Carbonamid oder ein N,N-disubstituiertes aromatisches Carbonamid oder ein Gemisch derselben, einen Emulgator und ein Flammschutzmittel enthält, und der Farbstoff wird in den Fasern fixiert. Der Emulgator liefert verbesserte Färbeeigenschaften (z.B. verbesserte Aufnahme des Farbstoffs und gleichinäßigeres Färben), während die Verwendung des Flammschutzmittels in geringen Mengen (z.B. weniger als etwa 2 g/100 ml) zu "überlegenen flammhemmenden Eigenschaften" in den Fasern führt, d.h. weniger als 25 Prozent des aus den Fasern hergestellten Gewebes wird bei dem Beflammungstest nach der Federal Test Method Nr. 191-5905 verbrannt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Wie oben zusammengefaßt, stellt die vorliegende Erfindung ein verbessertes Trägersystem und ein auf einem Träger basierendes Verfahren zum Färben von und/oder Einbringen von anderen Zusätzen in Fasermaterialien bereit. Der Träger und das Verfahren eignen sich besonders zur Verwendung bei der Reduzierung der ungünstigen Auswirkungen von Färbeverfahren auf die Aufnahme des Farbstoffs, die Gleichmäßigkeit des Färbens und die flammhemmenden Eigenschaften des Fasermaterials. Der Träger umfaßt ein N-substituiertes aromatisches Carbonamid oder ein N,N-disubstituiertes aromatisches Carbonamid oder ein Gemisch derselben. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Trägersystem einen Emulgator und/oder ein Flammschutzmittel enthalten.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise mit den üblichen Färbetechniken verwendet werden. Der Farbstoff und der Träger sowie Emulgator, Flammschutzmittel und/oder sonstige Zusätze werden normalerweise zugegeben, indem ein Gemisch (z.B. ein Bad, eine Lösung, Dispersion oder dergleichen) von dem Farbstoff und dem Träger der vorliegenden Erfindung hergestellt wird und die Faser und/oder das Gewebe anschließend mit diesem Gemisch in Berührung gebracht und der Farbstoff dann in der Faser fixiert wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein textiles Faserinaterial, z.B. Faser, Vlies, Garn, Faden, Faserband, Webstoff, Wirkstoff, Vliesgewebe und dergleichen, imprägniert, im Klotzbad gefärbt oder in anderer Weise mit dem Bad und den in dem Substrat fixierten Farbstoffen und/oder Zusätzen in Berührung gebracht, wobei herkömmliche Vorrichtungen wie zum Beispiel eine Düsenfärbemaschine oder andere geeignete Vorrichtungen verwendet werden.

Der Träger der vorliegenden Erfindung umfaßt ein N-substituiertes aromatisches Carbonamid oder ein N,N-disubstituiertes aromatisches Carbonamid oder ein Gemisch derselben. Im allgemeinen lassen sich diese Verbindungen durch die folgende Formel darstellen:

wobei R eine aromatische oder substituierte aromatische Verbindung, R' H oder Alkyl und R" Alkyl, eine aromatische oder substituierte aromatische Verbindung oder Aralkyl ist. Beispiele für diese Verbindungen sind:

Benzanilid
N,N-Dimethylbenzamid
N,N-Diethyl(m-toluamid)

N-substituierte und N,N-disubstituierte aromatische Carbonamide wurden bisher als Oberflächenweichmacher für Nylon verwendet, wie sie in US-A-3,634,023 von Foote beschrieben sind, auf die hier Bezug genommen wird. Der Anmelderin ist jedoch nichts bekannt über die Verwendung von N-substituierten oder N,N-disubstituierten aromatischen Carbonamiden als Träger beim Färben von Fasern.

Ein besonders bevorzugtes N,N-disubstituiertes aromatisches Carbonamid ist N,N-Diethyl(m-toluamid), "DEET". DEET ist bei Zimmertemperatur flüssig und wird vorwiegend als Insektenschutzmittel und Harzlösemittel und darüberhinaus als oberflächenweichmacher verwendet. Vorzugsweise enthält das Trägersystem auch eine Verbindung, die es ermöglicht, daß Farbstoff und Träger sowie andere Zusätze in Suspension oder Dispersion gehalten werden, d.h. einen Emulgator. Außerdem kann die Verbindung als Färbehilfsmittel oder Egalisierungsmittel wirken.

Ein besonders bevorzugter Emulgator ist Phosphoteric T-C6 , ein amphoteres Tensid, erhältlich bei Mona Industries, Inc., Patterson, New Jersey. Ein weiterer besonders bevorzugter Emulgator ist Solv-It , ein Mehrkomponentensystem, das eine Mischung aus Tensiden und einem Alkylester einer aromatischen Carbonsäure enthält und bei Apollo Chemical Company, Burlington, North Carolina, erhältlich ist.

Ein weiterer besonders bevorzugter Emulgator ist Witcomul AM2-10C, erhältlich bei Witco Chemical, New York, New York. Witcomul AM2-10C ist eine Mischung aus der freien Säureform eines phosphatierten, ethoxylierten Dialkylphenols, das etwa 2 bis 20 mol Ethylenoxid enthält, und einem nichtionischen propoxylierten, ethoxylierten Alkohol, der etwa 20 bis 75 mol Propylenoxid und 20 bis 75 mol Ethylenoxid enthält. Weitere Verbindungen, die sich zur Verwendung mit dem Träger als Färbehilfsmittel eignen, sind Diphenyl, 1- Methylnaphthalin, 2-Methylnaphthalin, Alkyl- und Arylbenzoate, Chlortoluole, und dergleichen.

Vorzugsweise kann dem Träger in dem Färbebad auch ein Flammschutzmittel zugesetzt sein, das als Oberflächenbehandlung nach dem Färben aufgebracht wird oder in anderer Weise in die Faser eingebracht wird, um überlegene flammhemmende Eigenschaften zu erzielen. Ein besonders bevorzugtes Flammschutzmittel ist Antiblaze 100, ein nichtzyklischer Chloralkyldiphosphatester, erhältlich bei Albright & Wilson Americas, Inc., Richmond, Virginia.

Weitere in Frage kommende Flammschutzmittel sind andere nichtzyklische Flammschutzmittel auf Mono- und Polyphosphonatbasis und/oder Phosphatbasis, die bei Albright & Wilson Americas, Inc. erhältlich sind. Außerdem handelt es sich bei einer weiteren Klasse von geeigneten Flammschutzmitteln um jene auf der Basis primärer Guanidinphosphate.

Vorzugsweise kann das Verhältnis von N-substituiertem oder N,N-disubstituiertem aromatischem Carbonamid zu Emulgator zu Flammschutzmittel im Bereich von etwa 2:3:0,1 bis etwa 8:1:0,5, vorzugsweise von etwa 2:3:0,3 bis etwa 3:2:0,3, und noch mehr bevorzugt bei etwa 4:1:0,3 liegen, wenn Solv- It oder Phosphoteric T-C6 verwendet wird, und im Bereich von etwa 2:0,1:0,1 bis etwa 8:1:1,5, vorzugsweise von etwa 4:0,1:0,1, bis 3:0,3:0,5, und noch mehr bevorzugt bei etwa 4:0,2:0,4, wenn Witcomul AM2-10C verwendet wird. Das Gesamtgewicht des Trägers in dem Färbebad liegt im Bereich von etwa 1 bis etwa 3 Prozent bezogen auf das Gewicht des Färbebades. Die Gewichtsprozent können mit Wasser oder einer anderen mit dem Träger mischbaren oder darin dispergierbaren Flüssigkeit reguliert werden.

Angesichts der bis heute erzielten wünschenswerten Ergebnisse wird angenommen, daß die Verwendung des Trägers der vorliegenden Erfindung bei einer großen Vielzahl von anderen Zusätzen wie Weichmacher, UV-Absorber, IR-Absorber, Antistatikmittel, Schaumdämpfungsmittel, Bakterizide, Fungizide, Antivirusmittel oder dergleichen sowie bei einer großen Vielzahl von Fasermaterialien möglich ist und gefärbte Fasern umfaßt, aus denen Gewebe wie zum Beispiel Webstoffe, Vliesstoffe oder Wirkstoffe hergestellt wurden.

Der Träger wird zum Färben einer Vielzahl von flammhemmenden Fasern verwendet, die schwer zu färben sind, nämlich Fasern aus aromatischen Polyamiden, Polybenzimidazolen und aromatischen Polyimiden, Copolymeren der Monomere derselben und Mischungen daraus. Wie oben erwähnt, ist der Träger besonders wünschenswert zur Verwendung bei aromatischen Polyamiden. Fasern aus aromatischen Polyamiden besitzen flammhemmende Eigenschaften und werden oft allgemein als "Aramidfasern" bezeichnet und sind beispielsweise beschrieben in Kirk-Othmer, The Encyclopedia of Chemical Technology, 3 Auflage, Vol. 3, S. 213-242, auf die hier Bezug genommen wird Der Begriff "aromatische Polyamide" oder "Aramide" umfaßt unter anderem Poly(m-phenylenisophthal amid) (z.B. Nomex ), Poly(p-phenylenterephthalamid) (z.B. Kevlar ), Polyparabenzamid, Copolymere der Monomere derselben, und Mischungen daraus. Nomex ist in drei Formen erhältlich bei Dupont, Wilmington, Delaware. Nomex T-450 ist 100 Prozent ungefärbtes Poly(m-phenylenisophthalamid); Nomex T-456 ist 100 Prozent düsengefärbtes Poly(m-phenylenisophthalamid); und Nomex T-455 ist eine Mischung aus 95 Prozent Nomex (Poly(m-phenylenisophthalamid)) und 5 Prozent Kevlar (Poly(p-phenylenterephthalamid)). Nomex T-455 mit einem Anteil von 5 Prozent Kevlar ist der gewerblich am häufigsten verwendete Typ von Nomex . Angesichts der Tatsache, daß sich der Kevlar -Anteil von Nomex T-455 bei einer Temperatur über etwa 121ºC (250ºF) gleichmäßiger färben läßt, wird davon ausgegangen, daß der Träger der vorliegenden Erfindung bei Temperaturen über etwa 121ºC (250ºF) zum gleichmäßigeren Färben von Mischungen anderer Fasern mit Kevlar verwendet werden kann.

Eine weitere Gruppe von Fasern, die flammhemmende Eigenschaften besitzen und schwer zu färben sind, sind die Polybenzimidazolfasern, die bei Hoechst-Celanese, Charlotte, North Carolina erhältlich und in der US-A-2,895,948 von Brinker et al beschrieben sind, auf die hier Bezug genommen wird. Polybenzimidazole verwenden spezielle Dicarbon- und Tetraminverbindungen als Monomere und besitzen die Struktureinheit mit der folgenden Formel:

wobei R und R' aromatische Gruppen sind.

Eine weitere Gruppe von Fasern, die flammhemmende Eigenschaften besitzen und schwer zu färben sind, sind aromatische Polyimidfasern, wie sie in der US-A-4,758,649 von Asano et al beschrieben sind, auf deren Offenbarung hier Bezug genommen wird. Die aromatischen Polyimide haben die Struktureinheit mit der folgenden Formel:

wobei R und R' aromatische Gruppen sind.

Außerdem können die Copolymere der Monomere oder Mischungen der aromatischen Polyamide, Polybenzimidazole und/oder aromatischen Polyimide vorteilhafterweise mit dem Träger gemäß vorliegender Erfindung gefärbt werden. Beispielsweise können aromatische Polyamidfasern und Polybenzimidazolfasern in einem Gewichtsverhältnis von etwa 60:40 bis etwa 80:20 aromatische Polyamidfasern zu Polybenzimidazolfasern gemischt werden. Die Mischungen können in Form inniger Mischungen, Streckenmischungen, Corespun-Mischungen und dergleichen vorliegen. Außerdem können andere Kunstfasern wie Acryl-, Modacryl-, Polyester- und aliphatische Polyamidfasern in vorteilhafter Weise mit dem Trägersystem der vorliegenden Erfindung gefärbt werden.

Farbstoffe, die vorteilhafterweise mit dem Träger der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen saure Farbstoffe (z.B. Azo-, Triarylmethan-, Anthrachinonfarbstoffe etc.); basische Farbstoffe (z.B. Triphenylmethan-, Thiazidfarbstoffe, etc.); Direktfarbstoffe (z.B. sulfonierte Azofarbstoffe, etc.); Beizenfarbstoffe; Küpenfarbstoffe; Dispersionsfarbstoffe (z.B. Nitroarylamin-, Azooder Anthrachinonfarbstoffe und dergleichen mit Aminogruppen); Reaktionsfarbstoffe; und Mischungen derselben mit der Maßgabe, daß die Farbstoffe sich unter den üblichen Färbebedingungen nicht zersetzen. Besonders wirksame Farbstoffe zum Färben von Fasern aus aromatischen Polyamiden, Polybenzimidazolen und aromatischen Polyimiden sind die basischen Farbstoffe (manchmal bezeichnet als "kationische Farbstoffe"). Beispiele für diese Klasse sind die Basacryl Farbstoffe von der BASF, Charlotte, North Carolina und die Maxillion Farbstoffe von der Ciba-Geigy Corporation, Greensboro, North Carolina.

Im Gebrauch wird der Farbstoff und/oder sonstige Zusatz auf die Fasern eines Gewebes vorzugsweise mit einem einstufigen großtechnischen Verfahren bei 38ºC bis 149ºC (100ºF bis 300ºF) und mit einem Druck von 1 bis 4 x 10&sup5; N/m² (1 bis 4 atm) aufgebracht. Das Gewebe wird vorzugsweise vorgespült und nachgespült. Das Gewebe kann dadurch gespült werden, daß es durch eine heiße Waschlösung in einer Düsenfärbemaschine oder sonstigen Waschvorrichtung geführt wird. Die Düse wird dann mit Wasser und sonstigen Hilfsstoffen einschließlich dem Farbstoff und dem Träger der vorliegenden Erfindung mit oder ohne Emulgator und mit oder ohne Flammschutzmittel oder sonstigen Zusatz gefüllt. Temperatur und Druck werden dann auf eine Temperatur über etwa 121ºC (250ºF) und vorzugsweise etwa 132ºC (270ºF) und einen Druck über etwa 2,53 N/m² (2,5 atm) erhöht und etwa 30 Minuten bis etwa 1,5 Stunden auf diesem Wert gehalten, während der Strahl einwirkt. Dann läßt man das Gewebe abkühlen, das Färbebad wird weggegossen, das Gewebe gespült und dann nachgespült unter Verwendung eines Netzmittels und calcinierter Soda in dem Strahl. Das fertige Gewebe enthält mehr als 90 Prozent des zugegebenen Farbstoffs, und vorzugsweise wurden etwa 98 Prozent von dem Gewebe aufgenommen. Der Farbstoff, das Flammschutzmittel und/oder der Zusatz wird während des Färbens in der Faser fixiert.

Weitere Vorzüge und Vorteile der Erfindung werden aus den folgenden veranschaulichenden Beispielen offensichtlich.

BEISPIEL 1

Unter Verwendung von Fasern des Typs Nomex T-455 (95% Nomex und 5% Kevlar ) und einer Düsenfärbevorrichtung wird die Düse in einem Verhältnis Flotte zu Ware von 10:1 mit Frischwasser, 2,0% owf calcinierter Soda und 2,0% owf Netzmittel gefüllt, und die Temperatur des aus den Fasern hergestellten Gewebes wird auf 71ºC (160ºF) angehoben. Die Düsenfärbemaschine läuft 30 Minuten bei einer Temperatur von 71ºC (160ºF). Das Färbebad wird dann weggegossen, und das Gewebe wird mit kaltem Wasser klargespült.

Es erfolgt ein Färbedurchgang bei einem Verhältnis Flotte zu Ware von 10:1 mit einem Färbebad, das N,N-Diethyl(m- toluamid) (nachfolgend in den Beispielen bezeichnet als "DEET") in einer Menge von 2 g/100 ml Färbebad als Träger enthält. Das Bad wird unter etwa 49ºC (120ºF) eingestellt und für 10 Minuten in Betrieb genommen. Eine marineblaue kationische Farbstoffzusammensetzung, die 11,25% owf (= on weight of fiber/nach Fasergewicht) 100% Basacryl Blue X- 3GL, 1,41% owf Basacryl Red G1 und 0,90% owf 200% Basacryl Golden Yellow X-GFL enthält, wird zugesetzt und 10 Minuten durch die Düse geführt. Natriumnitrat wird in einer Menge von 2 g/100 ml Färbebad über einen Zeitraum von 10 Minuten zugesetzt, anschließend wird 2% owf Ameisensäure zugegeben. Die Temperatur wird auf 132ºC (270ºF) und der Druck auf etwa 2,89 x 10&sup5; N/m² (2,85 atm) erhöht. Das gefärbte Gewebe wird auf 71ºC (160ºF) abgekühlt, und der Farbton wird geprüft. Wenn der Farbton akzeptabel ist, wird das Färbebad weggegossen, und das Gewebe wird in kaltem Wasser klargespült.

Dann wird bei einem Verhältnis Flotte zu Ware von 10:1 nachgespült in einem Bad, das etwa 2% owf Netzmittel und etwa 2% owf calcinierte Soda enthält. Die Temperatur wird auf 71ºC (160ºF) angehoben, und die Fasern des Gewebes werden 30 Minuten bei 71ºC (160ºF) gewaschen. Das Waschbad wird weggegossen, und das Gewebe wird gespült, bis die Spülflüssigkeit klar ist. Das Gewebe wird dann getrocknet.

Die Tiefe des Farbtons der Gewebe wird subjektiv durch Betrachten ermittelt, und objektiv anhand der Skala L*, a*, b*. Dabei wird ein bei HunterLab, Fairfax, Virginia erhältliches Kolorimeter verwendet, das auf einen Leuchtwinkel von 10º eingestellt ist und eine Lichtquelle D65 besitzt. Die Skala L*, a*, b* basiert auf der Gegenfarbentheorie des Farbensehens, die besagt, daß es im menschlichen Auge eine Signalschaltstufe zwischen den Lichtrezeptoren in der Netzhaut und dem Sehnerv gibt, der die Farbsignale zum Gehirn führt. In dieser Schaltstufe wird die Roterregung mit der Grünerregung verglichen, um eine Rot-Grün-Farbdimension zu erzeugen. Die Grünerregung (oder Rot- und Grünerregung zusammen, je nach der verwendeten Theorie) wird in ähnlicher Weise mit der Blauerregung verglichen, um eine Gelb-Blau- Farbdimension zu erzeugen. Diese zwei Dimensionen werden oft, aber nicht immer, mit den Symbolen "a*" bzw. "b" bezeichnet. Die erforderliche dritte Dimension, "L*" für Helligkeit (lightness), ist normalerweise eine nichtlineare Funktion, wie zum Beispiel die Quadratwurzel oder die Kubikwurzel von einer der Dimensionen. Das fertige Gewebe von Beispiel 1 hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 20,27, einen Wert a* von -0,19 und einen Wert b* von -6,99. Vergleich zu den mit anderen Trägern, wie zum Beispiel CHP und substituierte N-Phthalimide, erhaltenen Werten zufriedenstellend.

BEISPIEL 2

Um die Wirksamkeit eines N-substituierten Carbonamids anstelle eines N,N-disubstituierten aromatischen Carbonamids aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß Benzanilid in einer Menge von 1,5 g/100 ml Färbebad als Träger verwendet wird. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 19,77, einen Wert a* von -0,14 und einen Wert b* von -6,09.

BEISPIEL 3

Um die Wirksamkeit eines anderen N,N-disubstituierten aromatischen Carbonamids aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß N,N-Dimethylbenzamid als Träger verwendet wird. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 19,31, einen Wert a* von 1,03 und einen Wert b* von -9,32.

Die Ergebnisse der Beispiele 1-3 zeigen, daß die Verwendung verschiedener N-substituierter und N,N-disubstituierter aromatischer Carbonamide als Träger bei Zugabe zum Färbebad eine ausgezeichnete Farbtiefe bewirkt.

BEISPIEL 4

Um die Wirksamkeit des Zusetzens eines Emulgators auf zuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß ein amphoteres Tensid (Phosphoteric T-C6 ) als Emulgator in einer Menge von 0,2 g/100 ml Färbebad in dem Trägersystem enthalten ist. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 18,57, einen Wert a* von 0,44 und einen Wert b* von -6,19.

BEISPIEL 5

Um die Wirksamkeit des Zusetzes eines anderen Emulgators aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß Solv-It in einer Menge von 0,5 g/100 ml Färbebad in dem Träger enthalten ist. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 18,81, einen Wert a* von 0,05 und einen Wert b* von -5,96.

BEISPIEL 6

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung bei Zugabe eines Flammschutzmittels zu dem Träger nachzuweisen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß das Trägersystem das Flammschutzmittel Antiblaze 100 in einer Menge von 0,92 g/100 ml Färbebad enthält. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 17,35, einen Wert a* von 0,95 und einen Wert b* von -6,71. Dies zeigt, daß sich verbesserte Färbeeigenschaften ergeben, wenn in dem Träger ein Flammschutzmittel enthalten ist. Wenn die Schritte von Beispiel 1 wiederholt werden mit CHP in einer Menge von 2,0 g/100 ml Färbebad und Antiblaze 100 als Trägersystem in einer Menge von 0,9 g/100 ml Färbebad, hat das Gewebe einen Wert L* von 18,89, einen Wert a* von 0,72 und einen Wert b* von -5,92. Dies zeigt, daß sich bei Verwendung des Trägers der vorliegenden Erfindung bessere Färbeeigenschaften ergeben als bei Verwendung von CHP und Antiblaze 100 als Trägersystem.

BEISPIEL 7

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung für den Fall aufzuzeigen, wo in dem Träger ein Emulgator und ein Flammschutzmittel enthalten sind, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß das in einer Menge von 2,65 g/100 ml Färbebad verwendete Trägersystem Phosphoteric T-C6 in einer Menge von 0,5 g/100 ml Färbebad und das Flammschutzmittel Antiblaze 100 in einer Menge von 0,15 g/100 ml Färbebad in einem Gewichtsverhältnis von 4:1:0,3 DEET zu Emulgator zu Flammschutzmittel enthält. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 17,01, einen Wert a* von 0,25 und einen Wert b* von -6,00.

BEISPIEL 8

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung für den Fall aufzuzeigen, wo ein anderer Emulgator in dem Träger enthalten ist, wird Beispiel 7 wiederholt mit der Ausnahme, daß Solv-It verwendet wird, und der marineblaue kationische Farbstoff 11,25% owf 100% Basacryl Blue X-3GL, 1,41% owf 100% Basacryl Red GL und 0,90% owf 200% Basacryl Golden Yellow X-GFL enthält. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 18,00, einen Wert a* von 1,09 und einen Wert b* von -6,68.

BEISPIEL 9

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung für den Fall nachzuweisen, wo ein anderer Emulgator in dem Träger enthalten ist, wird Beispiel 7 wiederholt mit der Ausnahme, daß Witcomulör AM2-10C in einer Menge von 0,5 g/100 ml Färbebad anstelle von Phosphoteric T-C6 verwendet wird, und der marineblaue kationische Farbstoff 11,25% owf 100% Basacryl Blue X-3GL, 1,41% owf Basacryl Red GL und 0,90% owf 200% Basacryl Golden Yellow X-GFL enthält. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 17,45, einen Wert a* von 0,40 und einen Wert b* von -5,99.

Die Ergebnisse von Beispiel 6-9 zeigen, daß eine ausgezeichnete Farbtiefe erreicht werden kann, wenn ein Emulgator und/oder ein Flammschutzmittel in dem Trägersystem enthalten sind.

Die gefärbten Gewebe von Beispiel 6 und 8 wurden mit dem Beflammungstest nach der Federal Test Method Nr. 191-5905 auch auf ihre Feuerbeständigkeit untersucht. Beim Test Nr. 191-5905 wird der Widerstand eines Gewebes oder anderer Textilien gegenüber der Ausbreitung von Flammen aus einer Feuerquelle gemessen. Eine erste Probe mit den Maßen 2 3/4 Zoll x 12 Zoll (70 mm x 120 mm) wird einer 3 Zoll (76 mm) hohen heißen Butangasflamme ausgesetzt, indem sie 12 Sekunden vertikal in die Flamme gehängt wird, wobei der tiefste Punkt der Probe immer 1 1/2 Zoll (38 mm) über dem Mittelpunkt des Brenners liegt. Nach 12 Sekunden wird die Probe langsam aus der Flamme gezogen, und die Dauer des Aufflammens wird gemessen. Dann wird die Probe wieder in die Flamme gegeben und nach 12 Sekunden wieder langsam herausgezogen, und die Dauer des Aufflammens wird gemessen. Außerdem wird eine zweite Probe nach fünf Waschgängen bei 60ºC (140ºF) unter den in AATCC Method 125-3II, B. beschriebenen Bedingungen getestet. Als Ergebnis ist angegeben, wieviel Prozent von der ursprünglichen Probe ("Original") und nach fünf Waschgängen ("nach/5") verbraucht sind, wobei

Verbrauch in %

wobei L = ursprüngliche Länge der Probe

A = Länge des nichtverkohlten Teils der Probe von oben an der Seite nach unten, wobei an der Spitze weniger verkohlt ist, wo der unverkohlte Bereich eine Breite von weniger als 1 Zoll (25 mm) erreicht.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben, wo als Standard eine lediglich gewaschene Probe von Nomex T-455 verwendet wurde.

TABELLE 1
Beispiel Nr. Durchschn. verbr. Kettfaden (%) Durchschn. verbr. Schußfaden (%) Standard Original Nach/5

Die Ergebnisse zeigen, daß überlegene flammhemmende Eigenschaften (d.h. weniger als 25% verbrannt) bei Verwendung eines Trägers mit einem Flammschutzmittel allein und/oder eines Trägers mit einem Emulgator und einem Flammschutzmittel erreicht werden können. Die bei Verwendung des Träger- Systems der vorliegenden Erfindung erreichten flammhemmenden Eigenschaften sind jedoch günstiger als bei dem lediglich gewaschenen herkömmlichen Nomex T-455.

BEISPIEL 10

Um die Wirksamkeit des Trägers mit einem Emulgator und einem Flammschutzmittel bei unterschiedlichen Gewichtsverhältnissen aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 8 wiederholt, wobei das Trägersystem insgesamt nur in einer Menge von 2,0 g/100 ml Färbebad verwendet wird, abgesehen davon, daß das Gewichtsverhältnis 3:2:0,3 DEET zu Solv-It zu Flammschutzmittel beträgt. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 18,06, einen Wert a* von 0,14 und einen Wert b* von -7,75.

BEISPIEL 11

Um die Wirksamkeit des Trägers mit einem Emulgator und einem Flaminschutzmittel bei unterschiedlichen Gewichtsverhältnissen aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 10 wiederholt mit der Ausnahme, daß das Gewichtsverhältnis 2:3:0,3 DEET zu Solv-It zu Flammschutzmittel beträgt. Das fertige Gewebe hatte einen tiefen Blauton und einen Wert L* von 19,30, einen Wert a* von 0,66 und einen Wert b* von -10,56. Dies zeigt, daß bei einem Verhältnis von weniger als 2:3:0,3 die mit dieser Trägersystemkombination erreichten verbesserten Färbeeigenschaften allmählich wieder schlechter werden, so daß auch die Wirksamkeit des Trägers abnimmt.

BEISPIEL 12

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß es sich bei der verwendeten Faser um 100% Kevlar handelt, der Träger in einer Menge von 2,0 g/100 ml Färbebad im Verhältnis 4:1 DEET zu Solv- It vorliegt, und der marineblaue kationische Farbstoff 14,63 % owf Basacryl Blue X-3GL, 0,93% owf Basacryl Red GL und 1,00% owf 200% Basacryl Golden Yellow X-GFL enthält. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 20,12, einen Wert a* von -1,57 und einen Wert b* von -6,97.

BEISPIEL 13

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß es sich bei der verwendeten Faser um 100% Kevlar handelt, der Träger in einer Menge von 2,0 g/100 ml Färbebad im Verhältnis 4:1:0,3 DEET zu Solv-It zu Flammschutzmittel Antiblaze 100 vorliegt, und der marineblaue kationische Farbstoff 14,63% owf Basacryl Blue X-3GL, 0,93% owf Basacryl Red GL und 1,00% owf 200 % Basacryl Golden Yellow X-GFL enthält. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 19,06, einen Wert a* von -1,39 und einen Wert b* von -6,78.

Die Beispiele 12 und 13 zeigen, daß der Träger mit Emulgator oder mit Emulgator und Flammschutzmittel zum wirksamen Färben von Kevlar verwendet werden kann.

BEISPIEL 14

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung weiter aufzuzeigen, wird Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß es sich bei der verwendeten Faser um 100% PBI handelt, der verwendete Träger in einer Menge von 2,0 g/100 ml Färbebad im Verhältnis 4:1 DEET zu Emulgator Solv-It enthalten ist, und der blaue kationische Farbstoff 6,00% owf 100% Basacryl Blue X3GL, 1,00% owf Basacryl Red GL und 0,01% owf 200% Basacryl Golden Yellow X-GFL enthält. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 23,95, einen Wert a* von -3,47 und einen Wert b* von 0,27.

BEISPIEL 15

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung beim Färben von 100% PBI weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 14 wiederholt mit der Ausnahme, daß der Träger im Verhältnis 4:1 DEET zu Phosphoteric T-C6 vorliegt. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 21,32, einen Wert a* von -2,78 und einen Wert b* von -2,23.

Die Beispiele 14 und 15 zeigen, daß der Träger mit Emulgator zum wirksamen Färben von 100% PBI verwendet werden kann.

BEISPIEL 16

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung bei einer Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß die verwendete Faser eine Mischung aus PBI und Nomex T-455 im Verhältnis 20:80 ist, der verwendete Träger in einer Menge von 2,0 g/100 ml Färbebad in einem Verhältnis von 4:1 DEET zu Emulgator Solv-It vorliegt, und der kationische blaue Farbstoff 6,00% owf 100% Basacryl Blue X-3GL, 1,00% owf Basacryl Red GL und 0,01% owf 200% Basacryl Golden Yellow X-GFL enthält. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 23,78, einen Wert a* von 0,50 und einen Wert b* von -16,31.

BEISPIEL 17

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung bei einer Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 16 wiederholt mit der Ausnahme, daß der verwendete Träger im Verhältnis 4:1 DEET zu Phosphoteric T-C6 vorliegt. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 23,63, einen Wert a* von 0,74 und einen Wert b* von -17,47.

Die Beispiele 16-17 deuten darauf hin, daß eine Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern mit dem Träger und dem Emulgator wirksam gefärbt werden kann.

BEISPIEL 18

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung bei einer Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern weiter aufzuzeigen, und um zu zeigen, wie wichtig das Vorhandensein des Trägers ist, werden die Schritte von Beispiel 16 wiederholt mit der Ausnahme, daß Solv-It nur in einer Menge von 0,38 g/100 ml Färbebad verwendet wird. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 28,59, einen Wert a* von -0,99 und einen Wert b* von -15,95.

BEISPIEL 19

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung bei einer Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern weiter aufzuzeigen, und um zu zeigen, wie wichtig das Vorhandensein des Trägers ist, werden die Schritte von Beispiel 16 wiederholt mit der Ausnahme, daß Phosphoteric T-C6 nur in einer Menge von 0,38 g/100 ml Färbebad verwendet wird. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 28,93, einen Wert a* von -0,90 und einen Wert b* von -16,13.

BEISPIEL 20

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung bei einer Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern weiter aufzuzeigen, und um zu zeigen, wie wichtig das Vorhandensein des Trägers ist, werden die Schritte von Beispiel 16 wiederholt mit der Ausnahme, daß Witcomul AM2-10C nur in einer Menge von 0,38 g/100 ml Färbebad verwendet wird. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 29,30, einen Wert a* von -0,88 und einen Wert b* von -14,20.

Die Beispiele 18-20 und die hohen Werte für L* zeigen, daß die Verwendung des Trägers der vorliegenden Erfindung insofern notwendig ist, als die Verwendung eines Emulgators ohne den Träger der vorliegenden Erfindung zu einem schlechten Färbeergebnis führt.

BEISPIEL 21

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung mit Flammschutzmittel bei einer Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 16 wiederholt mit der Ausnahme, daß der Träger im Verhältnis 4:1:0,3 DEET zu Solv-It zu Flammschutzmittel Antiblaze 100 enthalten ist. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 23,66, einen Wert a* von 0,63 und einen Wert b* von -16,31.

BEISPIEL 22

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung mit Flammschutzmittel bei einer Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 16 wiederholt mit der Ausnahme, daß der Träger im Verhältnis 4:1:0,3 DEET zu Phosphoteric T-C6 zu Flammschutzmittel Antiblaze 100 enthalten ist. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 24,87, einen Wert a* von 0,17 und einen Wert b* von -17,19.

BEISPIEL 23

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung mit Flammschutzmittel bei einer Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 16 wiederholt mit der Ausnahme, daß der Träger in einem Verhältnis von 4:1:0,3 DEET zu Witcomul AM2-10C zu Flammschutzmittel Antiblaze 100 enthalten ist. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 21,43, einen Wert a* von 1,24 und einen Wert b* von -13,27.

Die Beispiele 21-23 zeigen, daß eine Mischung aus PBI- und Nomex -Fasern mit dem Träger, einem Emulgator und einem Flammschutzmittel wirksam gefärbt werden kann.

BEISPIEL 24

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung bei einer Mischung aus PBI- und Kevlar -Fasern weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß es sich bei der verwendeten Faser um eine Mischung aus PBI und Kevlar im Verhältnis 40:60 handelt, der verwendete Träger in einer Menge von 2,0 g/100 ml Färbebad in einem Verhältnis von 4:1 DEET zu Solv-It enthalten ist, und der marineblaue kationische Farbstoff 69,00% owf 100% Basacryl Blue X-3GL und 15,00% owf Basacryl Red GL enthält. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 23,44, einen Wert a* von 1,68 und einen Wert b* von -5,34, was darauf hindeutet, daß eine PBI/Kevlar -Mischung mit dem Träger plus Emulgator wirksam gefärbt werden kann.

BEISPIEL 25

Um die Wirksamkeit des Trägers der vorliegenden Erfindung mit Flammschutzmittel bei einer Mischung aus PBI und Kevlar -Fasern weiter aufzuzeigen, werden die Schritte von Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß es sich bei der verwendeten Faser um eine PBI/Kevlar -Mischung im Verhältnis 40:60 handelt, der verwendete Träger in einer Menge von 2,0 g/100 ml Färbebad im Verhältnis 4:1:0,3 DEET zu Solv-It zu Flammschutzmittel Antiblaze 100 enthalten ist, und der marineblaue kationische Farbstoff 69,00% owf Basacryl Blue X-3GL und 15,00% owf Basacryl Red GL enthält. Das fertige Gewebe hatte einen Wert L* von 24,03, einen Wert a* von 1,68 und einen Wert b* von -5,44, was zeigt, daß eine PBI/Kevlar -Mischung mit dem Träger plus Emulgator und Flammschutzmittel wirksam gefärbt werden kann.

Die Ergebnisse von Beispiel 24-25 deuten darauf hin, daß Mischungen aus Kevlar und PBI mit dem Trägersystem der vorliegenden Erfindung wirksam gefärbt werden können.

In der Beschreibung und den Beispielen wurden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung offenbart, und obwohl spezielle Fachausdrücke verwendet werden, sind sie lediglich im übergreifenden und beschreibenden Sinn gemeint und in keiner Weise als Einschränkung zu verstehen, da der Umfang der Erfindung durch die nun folgenden Ansprüche festgelegt ist.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Färben von Fasermaterial umfassend die folgenden Schritte:

ein Fasermaterial, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend aromatische Polyamidfasern, Polybenzimidazolfasern, aromatische Polyimidfasern, Fasern aus Copolymeren der Monomere derselben, oder Mischungen daraus, wird mit einem Gemisch aus einem Träger und einem in dem Träger löslichen oder dispergierten Farbstoff in Berührung gebracht, wobei der Träger ein N-substituiertes aromatisches Carbonamid oder ein N,N-disubstituiertes aromatisches Carbonamid oder ein Gemisch daraus umfaßt; und

der Farbstoff wird in dem Fasermaterial fixiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Träger einen Emulgator enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Emulgator eine Mischung ist aus der freien Säureform eines phosphatierten ethoxylierten Dialkylphenols, das etwa 2 bis 20 Mol Ethylendoxid enthält, und einem nichtionischen propoxylierten-ethoxylierten Alkohol, der etwa 20 bis 75 Mol Propylenoxid und 20 bis 75 Mol Ethylenoxid enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Träger ein Flammschutzmittel enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das N,N-disubstituierte aromatische Carbonamid N,N-Diethyl(m-toluamid) oder N,N-Dimethylbenzamid ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das N-substituierte aromatische Carbonamid Benzanilid ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem es sich bei dem aromatischen Polyamid um Poly(m-phenylenisophthalamid), Poly(p-phenylenterephthalamid), Copolymere der Monomere derselben oder Mischungen daraus handelt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Faser eine Mischung aus aromatischen Polyamidfasern und Polybenzimidazolfasern umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Fasermaterial mit dem Gemisch aus Träger und Farbstoff bei einer Temperatur von 38ºC (100ºF) bis 149ºC (300ºF) und bei einem Druck von 1 - 4 x 10&sup5; N/m² (1 bis 4 atm) in Berührung gebracht wird.







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