Chemie am Menschen - Färbeverfahren

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Die wichtigsten Färbeverfahren im Überblick

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Faerben-von-Textilien

 

 

 

Von der Färbung einer Textile erwartet man, dass möglichst farbechte Färbungen erreicht werden. Die Farbechtheit beschreibt das Verhalten von gefärbten Textilien unter bestimmten Umwelt- bzw. Alltagseinflüssen. Der Farbstoff sollte sich also nicht schon bei der ersten Wäsche von der Faser lösen oder sich durch Reibung ablösen. Entsprechend fest muss der Farbstoff auf oder in der Faser verankert werden. Außerdem sollte der Farbstoff speichel- und schweißecht, wetterecht, reibeecht und gegenüber Sonneneinwirkung beständig sein.

 

 

Direktfärbung

Zunächst muss das Farbmittel auf bzw. in die Faser gelangen. Wenn der Farbstoff direkt auf die Faser aufgebracht wird, nennt man das Färbeverfahren Direktfärben. Bei diesem Verfahren ist keine Vorbehandlung der Faser nötig. Der wasserlösliche Farbstoff diffundiert direkt aus dem pH-neutralen Färbebad, der sogenannten Flotte, in die Faser und verankert sich dort. Je nachdem wie die Verankerung stattfindet, unterscheidet man zwei Typen:

Bei der substantiven Direktfärbung, die bei Cellulosefasern und nicht bei Proteinfasern angewendet werden kann, haftet der Farbstoff durch van-der-Waals-Wechselwirkungen an den unpolaren Anteilen der Faser und durch „Wasserstoffbrücken“ an den polaren Anteilen der Faser. Diese Verankerung ist in der Regel nicht besonders fest, so dass Stoffe, die mit dieser Färbemethode gefärbt worden sind, meistens nicht waschecht sind. Zu den substanziellen Farbstoffen zählen vor allem Azofarbstoffe.

Bei der ionischen Direktfärbung tragen die Farbstoffmoleküle eine Ladung. Solche Farbstoffe gehen mit entgegengesetzt geladenen Atomgruppen der Faser Ionenbindungen ein. Besonders Proteinfasern wie Wolle oder Seide können auf diese Weise gut gefärbt werden. Besonders geeignet sind hier saure Farbstoffmoleküle, die durch Protonenabgabe Anionen bilden. Daher heißen sie auch anionische Farbstoffe. Im gleichen Zug werden die Aminogruppen der Proteinfaser protoniert, wodurch Ammonium-Gruppen mit positiver Ladung entstehen. Zwischen den Anionen und Kationen können nun Ionenbindungen ausgebildet werden. Diese Bindungen sind stärker als zwischenmolekulare Kräfte. Daher sind die Textilien, die mit diesem Verfahren gefärbt wurden, etwas waschechter als die, die mit der substantiven Direktfärbung gefärbt wurden.

 

 

Entwicklungsfärbung

Beim sogenannten Entwicklungsfärben entstehen die Farbstoffe erst direkt auf der Faser. Zu diesem Verfahren zählen die Küpenfärbung, die Beizenfärbung und die Reaktivfärbung.

Da Küpenfarbmittel wasserunlöslich sind, besitzen sie eine weitaus höhere Waschechtheit als die zuvor angesprochenen Direktfarbstoffe. Die Küpenfärbung wird ausführlich hier behandelt.

Die Beizenfärbung wird heute aufgrund der hohen Schwermetallbelastung der Fasern und der Gewässer kaum noch verwendet. Bei diesem Verfahren wurden die Fasern vor der Färbung mit besonderen Salzen, meistens Aluminium- und Eisensalze, vorbehandelt. Diese Salze lagern sich in die Fasern ein und bilden mit den Farbstoffmolekülen stabile Komplexverbindungen infolge der Ausbildung von koordinativen Bindungen. Es entsteht eine Art Farblack. Die Beizenfärbung fand vor allem bei Wolle Anwendung, weil die Amino-Gruppen der Peptidketten als Liganden eingebunden sind und der Farbstoff daher besonders gut an den Fasern haftet. 

Bei der Reaktivfärbung besitzt das Farbstoff-Molekül eine vom Chromophor getrennte reaktive Ankergruppe, die mit den Hydroxy-fGruppen von Cellulosefasern eine kovalente Bindung unter Bildung einer Ether-Gruppe eingehen kann. Dadurch ist der Farbstoff besonders fest mit der Faser verankert.

reaktivfaerben 

Dispersionsfärbung

Die Dispersionsfärbung wird bei unpolaren Fasern wie z. B. Polyesterfasern angewandt. Das wasserunlösliche, Farbmittel wird mit Hilfsstoffen zu einer Suspension verarbeitet, in der das Farbmittel sehr fein verteilt ist. Die Faser wird durch Temperatur oder anderen Hilfsmitteln „aufgeweitet“. Anschließend diffundiert das Farbmittel in die Faser, wo es von der Faser adsorbiert wird. Bei der üblichen Nutztemperatur sind die Farbmittelteilchen im Molekülgitter „gefangen“. Hierdurch erreicht man eine sehr waschechte und lichtechte Färbung.

 

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