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Institut Dr. Flad
Berufskolleg für Chemie, Pharmazie und Umwelt

Ausbildung mit Markenzeichen. Seit 1951.

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"Blaufärben von Wolle mit unterschiedlichen Verfahren und Farbstoffen"

von Natalja Sablowsky und Liana Lauer (Schuljahr 2004/05)

1 Einleitung Blaufärben von Wolle mit unterschiedlichen Verfahren und Farbstoffen
2 Historische Hintergründe
2-1 Geschichtliche Übersicht der Farbentwicklung
2-2 Die wichtigsten blaufärbenden Farbstoffe
3 Chemische Hintergründe
3-1 Alles über Wolle
3-2 Farbmittel
3-3 Färbeverfahren
3-4 Farberscheinung
4 Praktisches Färben
4-1 Das Färben von Wolle mit Naturfarbstoffe
4-2 Das Färben von Wolle mit synthetischen Farbstoffen
4-3 Das Färben mit Pigmenten
4-4 Echtheitsprüfungen
5 Vergleiche bei der Wollefärbung
5-1 Vergleich der färbetechnischen Verfahren
5-2 Vergleich der unterschiedlichen Farbmittel
5-3 Vergleich der natürlichen und synthetischen Farbstoffe
5-4 Vergleich der Beizmittel
5-5 Vergleich durch Variieren von pH-Werten
5-6 Vergleich bei unterschiedlichen Wollarten
5-7 Vergleich bei verschiedener Färbedauer
5-8 Preisvergleich beim Färben
6 Zusammenfassungen und Quellenangaben
6-1 Zusammenfassung
6-2 Summary
6-3 Quellenangaben

 

1. Einleitung zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

"Farbe und Form sind, wie Körper und Geist,
vorgesehen, zusammenzuspielen.
Fest durch die Schöpfung zusammengeschweißt:
Stoff und Empfinden von Farbe durch Fühlen.
Wo keine Sinne uns Antwort geben
lässt sich die Schönheit der Welt nicht erleben."

Harald Küppers, "Farbe, das Rätsel"[3]

Sehen ist ein hohes gut das uns in die Wiege gelegt wurde und in der Evolution des Menschen sich stets weiterentwickelt hat. Eines der feinsten Genüsse, die der Mensch empfinden kann, ist das Wahrnehmen der Farben.

Farben werden als etwas Selbstverständliches wahrgenommen, sie wirken auf uns ein, auch wenn wir sie nicht immer zur Kenntnis nehmen. Welche Bedeutung sie in unserem Leben haben, merken wir erst, wenn plötzlich alles grau und dunkel ist.

Seit der Antike ordnet man den Farben eine symbolische Bedeutung zu. Blau ist die Farbe des Wassers und des Himmels. Es symbolisiert die Ferne, das Göttliche oder das Geistige. Darüber hinaus werden mit der Farbe Blau Gefühle wie Harmonie und Sympathie assoziiert.

"Das Färben von Wolle", das Thema unserer Projektarbeit, gilt zurecht als Kunst. Sie fördert die menschliche Kreativität und Phantasie. Mit intensivem Nachforschen und stetigem Auseinandersetzen mit der Materie, aber auch Freude am Experimentieren, begann unsere Reise in die Welt der "blauen Farbe".

 

Quellen: [15,27]

 

2. Historische Hintergründe zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

 

2-1. Geschichtliche Übersicht der Farbentwicklung zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Vor Christus

  • Anorganische Farbpigmente wie Eisen- und Manganoxide benutzte man in Europa für Höhlenmalereien um 15000 bis 9000 v. Chr.
  • Ca. 6300-5700 v. Chr. verwendeten die Künstler Mineralien, um Tonstatuetten, Holz, Töpferwaren, Körbe usw. farbig zu gestalten.
  • Ca. 3000 v. Chr. färbten die Ägypter und Chinesen ihre Kleidungsstücke mit Indigoküpe.
  • Phönizier gewannen um 1000 v. Chr. aus der Kombination verschiedener Schneckenarten die "Purpurtöne".
  • Ca. 800 v. Chr. wurden verschiedene Naturfarbstoffe (Indigo, Safran, Krapp) zum färben von Teppich- und Stickgarnen verwendet.

Nach Christus

  • 1200 mittelalterliche Färberei mit Indigo, Safran, Sandelholz und Kermes.
  • 1400 bis 1600 durch Seereisen wurden neue Naturfarbstoffe wie Blau- Rotholz und Karmin entdeckt.
  • Im 15. Jh. bringen die Portugiesen Indigo aus Indien nach Europa.
  • Im Jahre 1771 wurde die Pikrinsäure entdeckt - erster synthetischer Farbstoff.
  • Im 1773 wurden folgende Farbstoffe in Deutschland bekannt und im Handel erhältlich: Blau-, Rot- und Gelbholz, Indigo, Pernambuk, Berliner Blau, Karmin.
  • Die Eigenschaften und Zusammensetzung des Blauholz-Farbstoffes wurde 1801 von der Chemiker E. Chevreul untersucht.
  • Friedlieb Ferdinand Runge gewann im Jahr 1834 Anilin aus Teer.
  • Ab 1863 Gründung der Farbstofffabriken (Bayer, Hoechst, Badische Anilin- und Sodafabrik)
  • 1868 gelang es den Chemikern Graebe und Liebermann den künstlichen Krappstoff herzustellen.
  • 1877 entwickelte H. Caro den Farbstoff Methylenblau.
  • 1878 gelang Adolf von Bayer die Synthese von Indigo

 

Quellen: [6,7,12,26,30,32]

 

2-2. Die wichtigsten blaufärbenden Farbstoffe zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

 

INDIGO

(Von span., lat., griech. Indikon das Indische, nach der Heimat Ostindien).

"Der König der Farbstoffe" kann pflanzlich aus der indischen Indigopflanze (Indigofera tinctoria) oder dem einheimischen Färberwaid (Isatis tinctoria) gewonnen werden. Beide Pflanzenarten unterscheiden sich in den Farbstoffvorstufen. Der Farbstoff gehört zu den ältesten organischen tiefblaufärbenden Textilfarbstoffen. Bereits im Jahre 3000 vor Chr. konnte Indigo auf den Gewändern in Theben am Nil nachgewiesen werden. Außerdem benutzte man Indigo im alten Ägypten, im Orient und in China zum Färben von Textilien. Nach Europa gelangte der Farbstoff mit der Entdeckung des Seeweges nach Ostindien. Indigo gehörte schon in kurzer Zeit zu den Haupthandelsgütern.

Indigofera tinctoria und Isatis tinctoria waren über Jahrhunderte in einem Konkurrenzkampf. Indigo aus der Indigoferapflanze gewährleistete nicht nur eine höhere Farbausbeute als beim Färberwaid, sondern auch eine bedeutend große Arbeitserleichterung für die Färber (Abb. 1).

Dadurch siegte die Indigoferapflanze im 17. Jahrhundert. Ihre Verwendung wurde hauptsächlich mit der Entwicklung der Teerfarbenindustrie beendet. Heute verwendet man die Färberwaidextrakte als Holzschutzmittel und für kosmetische Artikel wie Creme, Seife und Shampoo.

Indigopflanzen werden heute nur noch in kleinen Mengen zur Farbstoffgewinnung in Indien, Afrika sowie Amerika angebaut. Außerdem benutzt man sie in der Medizin zur Behandlung nervöser Störungen, sowie Epilepsie und Entzündungen.

Über viele Jahre hinaus wurde versucht den synthetischen Indigofarbstoff auf verschiedensten Wegen herzustellen.

  • 1826 konnte aus dem pflanzlichen Indigo Anilin gewonnen werden, das erst im Jahre 1897 von der Badischen Anilin- und Sodafabrik (BASF) zur Herstellung des synthetischen Indigos eingesetzt wurde (Heumann-Synthese).
  • Im Jahre 1834 entdeckte der deutsche Chemiker Friedlieb Ferdinand Runge das Anilin und Phenol im Steinkohleteer.
  • 1878 gelang es dem deutschen Chemiker Adolf von Baeyer die vollsynthetische Herstellung von Indigo aus Isatin.

Nach vielen Experimenten mit erfolglosen oder unrentablen Ergebnissen, konnte die Badische Anilin- und Sodafabrik (BASF) erst im Jahre 1897 den synthetischen Indigo zu einem sehr günstigen Preis anbieten.

Dabei wurde dieses Ergebnis zufällig entdeckt. Bei einem Versuch zerbrach das Thermometer und Quecksilber floss in den Reaktionskolben. Somit haben die Chemiker nach dem jahrelangen Forschen einen Katalysator für die Oxidation von Naphthalin mit rauchender Schwefelsäure gefunden. Somit war die Indigoproduktion aus pflanzlichen Rohstoffen fast völlig von dem Markt verdrängt.

Während dem ersten Weltkrieg ist die Nachfrage nach natürlichem Indigo wieder gestiegen, da viele Staaten vom Bezug des nur in Deutschland und in der Schweiz hergestellten synthetischen Indigos abgeschnitten waren. Der Verbrauch des Naturstoffes sank schnell durch synthetische Herstellung von Indigo, nun auch in den anderen Ländern. Um 1930 war dann die Indigokultur in Britisch-Indien so gut wie beendet.

 

Quellen: [6,7,14,27,33]

 

BLAUHOLZ


Abb. 2 Blauholzraspeln

Der Blauholzbaum wächst in der Nähe der Stadt Campeche (Mexiko) und erhielt daher den Namen Campecheholz.

Nach der Entdeckung der neuen Welt wurde das Blauholz nach Europa importiert und in Form des geraspelten Kernholzes als rotes Pulver oder als Extrakt eingesetzt (Abb. 2). Durch Betreiben der einheimischen Waidfabriken konnte sich die Blauholzfärberei jedoch zunächst nicht durchsetzen. Einige Zeit lang wurde sie sogar verboten. Erst im 17. Jahrhundert war Blauholz in Europa sehr begehrt und setzte sich zunehmend durch.

Mitte des 19. Jahrhunderts war Blauholz einer der wichtigsten Naturfarbstoffe. Mit der Entwicklung der künstlichen Farben, die ein deutlich besseres Färbeergebnis zeigten, verlor Blauholz an Bedeutung. Heute ist der Baum in weiten Teilen der Tropen verbreitet und wird vor allem zur Gewinnung von Hämatoxylin in Jamaika angebaut. Dieser Farbstoff wird wie in Mikroskopie sowie zur Herstellung von Tinte verwendet.

 

Quellen: [6,7,22,27]

 

METHYLENBLAU

Methylenblau ist ein Anilinfarbstoff. Er wurde zuerst von H. Caro dargestellt. In gelöster Form (Wasser und Spiritus) weist er eine blaue Farbe auf. Die Verwendung von Methylenblau ist sehr vielseitig. Er wird zum Färben von Baumwolle sowie mikroskopischer Präparate eingesetzt. Mediziner verwenden Methylenblau als Mittel gegen Malaria. Pharmazeuten wenden ihn als Antiseptikum sowie als Antidot bei Vergiftungen an. Und die Chemiker benutzen diesen Farbstoff z. B. als ein Redoxindikator.

 

Quellen: [24,28]

 

INDANTHRENBLAU

Indanthrenblau gehört zu den ersten synthetisch hergestellten organischen Farbstoffen. Im Jahre 1901 gelang es René Bohn (1862-1922) in der BASF die Indanthren-Synthese durch Verschmelzen von 2-Amino-anthrachinon in Alkali. Die von Bohn verwendete Bezeichnung "Indanthren" leitet sich von "Indigo" und "Anthrazen" ab.

R. Bohn schrieb über diesen neuen Farbstoff: "Dieses neue Blau lässt sich wie Indigo ausfärben und hat die gleiche Lichtechtheit. Aber der Farbstoff sitzt auf der Faser wie eingebrannt".

 

Quellen: [32]

 

BERLINERBLAU

Berlinerblau ist ein lichtechtes, ungiftiges, schwarzblaues Pigment, außerdem ist es der erste synthetisch hergestellte, anorganische Farbstoff. Er wurde erstmals um 1704 von dem Berliner Farbenmacher H. Diesbach im Labor zufällig entdeckt. Diesbach wollte einen roten Farbstoff aus Cochenilleläusen herstellen. Dabei merkte er, dass seine Pottasche, die er als alkalisches Medium benötigte, ausgegangen ist. Deswegen borgte er sich von seinem Kollegen Johann Conrad Dippel eine Lauge (gewonnen aus ätherischem Tieröl). Er stellte zu Hause überraschend fest, dass bei der Zugabe dieser Lauge eine Blaufärbung entsteht.

Dippel und Diesbach gingen gemeinsam nach Paris und produzierten ihr Berliner Blau dort unter dem Namen Pariser Blau. Sie hielten Ihr Betriebsgeheimnis eine Zeit lang geheim, aber schon 1724 war die Rezeptur in England bekannt, wo man ebenfalls Preußisch Blau herstellte.

 

Quellen: [21,27]

 

3. Chemische Hintergründe zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

"Die Kunst des Färbens", eine Tätigkeit die schon vor tausenden von Jahren praktiziert wurde, birgt viele Geheimnisse. Um die Färbeverfahren und die chemischen Vorgänge, die dahinter stecken, besser zu verstehen, haben wir gründlich recherchiert.

 

3-1. Alles über Wolle zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

 

3.1.1 Herkunft und Art der Wolle

Die Wolle ist das älteste Fasermaterial, dessen Hauptlieferant das Schaf ist. Sie ist das untere Fell, das als Isolation gegen Kälte oder Wärme dient.

Die Schafwolle weist von der tierischen Faser die beste Qualität auf. Die vielen Schafrassen liefern verschiedene Arten von Wolle:

Vlieswolle:
unsortierte, naturbelassene Wolle (Abb. 3).
Schurwolle:
sortiert, im Handel in verschiedene Qualitäten, gewaschen und ungewaschen (Abb. 4).
Schurwolle gesponnen:
maschinell oder handgesponnen (Abb. 5).

 

3.1.2 Aufbau der Wollfaser

Die Wollfaser wird in Haarfollikeln gebildet, wo Zellen herauswachsen und den Cortex bilden, den Kern der Wollfaser (Häutchen). Die anderen Zellen bilden die Cuticula (Außenhäutchen, Schuppen, die sich überlappen). Beide sind mit Eiweiße angefüllt. Die schuppenartige Struktur bewirkt, dass die Farbe leicht angenommen wird. Unter dem Mikroskop kann man deutlich den Aufbau der Wollfaser aus Cortex und Cuticula erkennen.

 

Chemische Zusammensetzung der Wolle:

Schwefel 3-4%
Wasserstoff 7%
Stickstoff 16-17%
Sauerstoff 22-25%
Kohlenstoff 50%

Wolle besitzt eine chemische Reaktionsbereitschaft von leicht alkalischer Natur. So geht sie eine chemische Verbindung ein mit Färbemittel, die einen leicht sauren Charakter haben.

Die Wollfaser ist ein Makromolekül, das aus Eiweißen besteht. Das Grundeiweiß der Wolle- Keratin -setzt sich aus 17 Aminosäuren zusammen. Die Eiweiße, die sehr feine, fadenförmige Strukturen (Fibrillen) bilden sind das Wichtigste beim binden des Farbstoffes.

Das Molekül hat Ladungsschwerpunkte, die zu Polykondensation führen können (Peptidbindungen). Die strukturellen Einheiten in der Kette wiederholen sich in "Identitätsperioden" von 0,51 nm bis 0,54 nm. Die Röntgenfeinstrukturanalyse zeigt, dass die Proteinkette in sich gefaltet ist und macht die Faser dadurch elastisch. Die Spiralstruktur entsteht, weil die Einzelfaser zusammen mit anderen Ketten durch Van der Waals'sche Kräfte erweitert wird (Abb. 8). Die Faltblattstruktur entsteht durch Dehnen der Wolle (Abb. 9).

 

Struktur der Wolle:

"In allen lebenden Zellen befinden sich Proteine, die mit Nucleinsäuren verbunden sind: Nucleoproteide. Die Nucleinsäuren sind Träger der Erbfaktoren und befinden sich in bestimmter Anordnung im Chromosom (Sequenz), die entscheidend für die Übermittlung der genetischen Information ist". [8]

 

3.1.3 Vorbereitung der Wolle zum Färben

Das Waschen der Wolle spielt eine wichtige Rolle, da alle tierischen Fasern große Mengen von Verunreinigungen (Schweiß, Fett) aufweisen. Durch Waschen mit Soda, Seifenlauge oder Wollwaschmittel wird die Wolle entfettet und gereinigt. Dadurch wird eine gleichmäßige und fleckenfreie Farbaufnahme gewährleistet. Ein schnelles, sonnenfreies Trocknen ist empfehlenswert.

Quellen: [2,5,8,9,16,18]

 

3-2. Farbmittel zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Farbmittel werden in Farbstoffe und Pigmente eingeteilt. Farbstoffe sind in Lösemittel vollständig löslich und gehen eine chemische Bindung ein, während Pigmente in Lösemittel unlöslich sind.

Die Farbstoffe und Pigmente haben eine internationale Zuteilungsnummer: Colour Index (C.I.).

 

3.2.1 Farbstoffe

Farbstoffe sind organische Substanzen, die die Eigenschaft haben andere Materialien zu färben. Die Farbstoffe teilt man in Naturfarbstoffe (pflanzliche und tierische) und synthetische Farbstoffe ein. Die synthetischen Farbstoffe dominieren heute den Farbenmarkt.

Aus der Vielzahl der bekannten blaufärbenden Farbstoffe haben wir uns für die folgenden entschieden.

Natürliche Farbstoffe
  INDIGO

Der Indigostrauch (Indigofera tinctoria) hat eine Höhe von 150 cm und gehört zur Familie der Papilonazeen. Indigo wird aus den Blättern der Pflanzen gewonnen.

Der natürliche Indigo liegt als Indican, das Glucosit der farblosen Enolform von Indoxyl vor, aus dem er durch Fermentation und anschließende Luftoxidation gewonnen wird. Das Indican wird durch ein Enzym gespaltet. Das entstandene Indoxyl ist wasserlöslich. Der Luftsauerstoff oxydiert Indoxyl zum blauen Indigo.

Indigogewinnung
Abb. 11 Indigogewinnung [19]

 

Quellen: [19,24,27,31]

 
BLAUHOLZ

Das Blauholz (Haematoxylum campechianum) ist ein Baum von 8 bis 10m Höhe. Der immergrüne Baum gehört zur Familie der Leguminosae. Das Kernholz ist fest und hart und die Rinde weich und dünn. Das Holz ist innen rot und wird an der Luft durch Oxidation schwarz. Es wird für Blaufärbung oft verwendet.

Blauholz enthält als Farbstoff Hämatoxylin C16H14O6, das durch Oxidation in Hämatein übergeht. Beide Inhaltsstoffe des Blauholzes gehören zu der Gruppe der Neoflavanoide. Hämatein, ein roter Farbstoff, ändert durch Auskochen, seine Farbe in blau.


Abb. 13 Oxidation des Hämatoxylins zur Hämatein [26]

 

Quellen: [26,27]

 
BROMBEEREN

Der Brombeerstrauch (Rubus fruticosus) ist eine Kletterpflanze, zwischen 50 und 300 cm groß. Die blauschwarzen Früchte sind keine Beeren, sondern Sammelsteinfrüchte.

Die Brombeeren enthalten Flavone, Anthocyanidine, Gerbstoffe, Vitamin A und C. Brombeeren sind ein altes Färbemittel für rote, violette und blaue Farbtöne. Die jeweilige Farbe hängt vom pH-Wert ab.

pH-Werte: < 4 rot
= 4 - 5 farblos
= 6 - 7 purpur
= 7 - 8 blauviolett
> 8 gelbgrün

Die wasserlöslichen Farbstoffen, die Anthocyane, sind die Glykoside der Anthocyanidine (1).


Abb. 15 Farbstoffe in Brombeeren [32]

Die Anthocyane werden mit Hilfe von Säuren in die Farbstoffkomponenten (Anthocyanidine) und Zucker aufgespaltet. Durch Hydrolyse entstehen die Flavyliumsalze. Die Kationen sind mesomeriestabilisiert (2).


Abb. 16 Flavyliumsalz [32]

Durch Neutralisation der Flavyliumsalze entstehen die blaue und violette Anthocyanidine (3).


Abb. 17 Anthocyanidine- blaue Farbtöne [32]

 

Quellen: [18,32,33]

 
HEIDELBEEREN

Die Stammpflanze (Vaccinium myrtillus) gehört zu der Familie Ericaceae. Die Heidelbeere ist ein sommergrüner, stark verzweigter, buschiger, bis 50 cm hoher Strauch. Die Frucht ist kugelförmig, blauschwarz gefärbt. Heidelbeeren enthalten Flavone und Anthocyanidine, die für Färbung zuständig ist. Farbstoffe- siehe Brombeeren (Abb. 15).

 

Quellen: [25,32,33]

 
 
Synthetische Farbstoffe
  INDIGO
Indigo
Abb. 19 Indigo

Indigo ist ein tief dunkelblaues, körniges Pulver, das wasser-, ether- und alkoholunlöslich ist. Konzentrierte Schwefelsäure löst es unter Sulfonierung auf. Das synthetische Indigo zersetzt sich oberhalb 390ºC.

Indigo wird durch Küpenverfahren auf die Faser aufgetragen. Vor dem Färbevorgang muss es zuerst in eine lösliche Form umgewandelt werden. Die Bildung der löslichen Form erfolgt in alkalischem Medium, durch Reduktion mit Natriumdithionit (Na2S2O4). Die reduzierte Form des Indigos heißt Leukoindigo.

Aus dem farblosen Leukoindigo entsteht durch Oxidation mit Luftsauerstoff wieder Indigo. Die blaue Form des Farbstoffes steht im Gleichgewicht mit der farblosen Form.

Indigo-Leukoindigo Gleichgewicht
Abb. 20 Indigo-Leukoindigo Gleichgewicht [19]

 

Quellen: [19, 24, 27, 31]

 
METHYLENBLAU
Methylenblaukristalle
Abb. 21 Methylenblaukristalle

Der Farbstoff Methylenblau kommt als dunkelgrün, glänzende Kristalle vor. Er erscheint in verschiedenen Hydratformen, besonders als Trihydrat.

Das Methylenblau ist ein wichtiger Indaminfarbstoff und wird in Farbstofftechnik vielseitig verwendet. Dies ist ein Molekül aus der tricyclischen merichinoiden Reihe.
Der Farbstoff geht in eine farblose Leukoform über, in eine reversible Reaktion (Redoxsystem).

Umsetzung des Methylenblaumoleküls
Abb. 22 Umsetzung des Methylenblaumoleküls [24]

 

Quellen: [24, 31]

 
TINTE
Blaue Tinte
Abb. 23 Blaue Tinte (Pelikan 4001)

Die Tinte (lat. tincta aqua) ist eine wasserlösliche Flüssigkeit, die seit vielen Jahren als Schreibmittel eingesetzt wird. Tinte entsteht aus organischen Farbstoffen, die sehr intensiv gefärbt und lichtbeständig sind.

Blaue Tinte enthält Triphenylmethanfarbstoffe (Methylviolett oder Kristallviolett). Das zentrale, ungesättigte C-Atom, an dem die drei aromatischen Reste hängen, ist für die Farbigkeit verantwortlich. Die vielen Elektronen im Molekül sind durch Licht anregbar, absorbieren verschiedene Wellenlängebereiche und geben die Komplementärfarbe blau zurück.

Struktur des Moleküls
Abb. 24 Struktur des Moleküls [31]

 

Quellen: [7, 31]

 
PATENTBLAU V( E 131)
 

Eine ganz andere Art von Farbstoffe sind die Lebensmittelfarbstoffe, bekannt unter "E-Zusatzstoffe".

Die wichtigsten drei Farbstoffe, die Lebensmittel blau färben, sind:

E 131 Patentblau V
E 132 Indigotin, Indigocarmin
E 133 Brillantblau FCF

Patentblau V, den wir für unsere Versuche ausgewählt haben, ist ein alkohol- und wasserlöslicher Farbstoff, der die hauptsächliche Verwendung in Färbung von Getränken, Glasuren und Süßwaren findet.

Im alkalischen Medium ist der Farbstoff blau und in saurem Medium ist er grüngelb.

Der Patentblau V (engl. patent blue) gehört zu der Gruppe der Triphenylmethanfarbstoffen, wie Kristallviolett (siehe Tinte).

Patentblau V
Abb. 25 Patentblau V [19]

Der Name der Verbindung ist:
N - [4-[[4-(diethylamino)phenyl] - (5-hydroxy-2,4-disulfophenyl)methylen]-2,5-cyclohexadien-1-yliden] - N-ethyl-ethanaminniumhydroxyd, Natrium oder Calciumsalz.

 

Quellen: [17, 33]

 

 

3.2.2 Pigmente

Das Färben von Wolle mit Pigmenten ist nicht geeignet, weil Pigmente unlösliche Verbindungen sind. Ein besonderer Vorzug der Pigmente ist die chemische Stabilität und die Wasser-, Licht- und Hitzebeständigkeit. Der Färbeeindruck entsteht durch Absorption oder Reflektion des Lichtes. Pigmente lassen sich in anorganische und organische Pigmente unterteilen.

Anorganische Pigmente
  BERGBLAU

Bergblau ist ein blaues Mineral und wurde in der alten griechischen und römischen Literatur als Pigment beschrieben. Es bildet tiefblaue bis schwarzblaue Kristalle. Das Pigment ist lichtbeständig und zersetzt sich ab 300ºC.

Pigment Blue 15 ist ein basisches Kupfercarbonat: 2 CuCO3 • Cu(OH)2.

 

Quellen: [11, 13, 27]

 
BERLINER BLAU

Berliner Blau oder Preußisch Blau ist ein dunkelblaues synthetisches Pigment: Fe4[Fe(CN)6]3 • x H2O.

Beim Zusammengießen von gelbem Blutlaugensalz - K4[Fe(CN)6]3 - und gelösten, dreiwertigen Eisensalzen (z. B. Eisenchlorid-FeCl3), entsteht das blaue Pigment. Bei Zugabe von Oxalsäure, bildet es eine blaue Lösung:

 

Quellen: [11, 13, 27, 31]

 
Organische Pigmente
  PIGMENTMISCHUNG- Color Spray Blue
Color Spray Blue
Abb. 26 Color Spray Blue

Basic Red 1
Basic Violet 11:1
Basic Violet 10
Basic Violet 16
Pigment Green 7
Pigment Blue 15

Diese Pigmente sind synthetisch hergestellt und lösen sich am besten in organischen Lösungsmitteln. Basic Red 1, Basic Violett 11:1 und Basic Violet 10 sind Xanthenfarbstoffe, die mit den Triarylmethanfarbstoffen verwandt sind. Wie diese, enthalten die Xanthenfarbstoffe ein zentrales C-Atom, das mit drei Arylresten verbunden ist (siehe Tinte). Pigment Green ist ein Phthalocyanin- Pigment. Durch eine Substitutionsreaktion mit Chlor entstehen die blaugrünen Phthalocyanin- Pigmente.


Abb. 27 Strukturformel: a Phthalocyanin[19] , b Xanthen [19]

 

Quellen: [18,19]

 

3-3. Färbeverfahren zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Anfärben bedeutet die Reaktion der Farbstoffe mit der Wollfaser. Die große Palette der Farbstoffe und Pigmente führt zu unterschiedlichen Färbtechniken. Zu den verschiedenen Verfahren gehören: Direktfarbstoffe, Entwicklungsfarbstoffe, Küpenfarbstoffe und Beizenfarbstoffe.

 

Direktfarbstoffe (Kationische, Anionische und Substantive Direktfarbstoffe):

werden direkt auf die Faser aufgetragen, durch Wasserstoffbrückenbindungen oder durch Van der Waals-Kräfte fixiert.

Für unsere Versuche haben wir die Direktfarbstoffe Simplicol (Kobalt- und Marineblau), Patentblau V, Methylenblau und Tinte verwendet.

 

Entwicklungs- oder Kupplungsfarbstoffe:

werden in zwei Schritten auf die Faser aufgetragen, z. B. der anorganische Farbstoff Berliner Blau, der heute nur noch historische Bedeutung hat. Bei der Färbung mit Brombeeren und Heidelbeeren handelt es sich ebenfalls um eine Entwicklungsfärbung.

 

Beizenfarbstoffe:

- werden durch Metallionen auf der Faser fixiert. Die zu färbenden Fasern werden mit Chrom (III)-, Eisen(III)- oder Aluminiumsalzen behandelt. Die Metallionen bilden mit Wasserdampf Metallhydroxide, die weiter mit dem Farbstoff zu einer fixierbaren Komplexverbindung reagieren. Der Farbstoff wird mit dem Metallion koordinativ gebunden.

Durch Beizen erreicht man eine Verstärkung der Farben, eine Mehrzahl von Farbtönen und sogar unterschiedliche Farben. Als Beizmittel werden in der Regel 1%-ige Kaliumaluminiumsulfat-Lösungen - KAl(SO4)2 - oder 1%-ige Kaliumdichromat-Lösungen - K2Cr2O7 - verwendet.

In unseren Versuchen haben wir den Beizenfarbstoff Blauholz verwendet.

 

Küpenfarbstoffe:

sind in Wasser unlösliche Farbstoffe. Sie werden durch Reduktion in eine lösliche "Leukoform" überführt. Die Küpenfarbstoffe sind in Zwischenräume der Fasern eingelagert, deshalb können sie leicht ausgewaschen werden.

Indigo, der älteste Küpenfarbstoff, haben wir in unseren Versuchen verwendet.

 

Quellen: [19, 23, 33, 34]

 

3-4. Farberscheinung zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Lichtspektrum
Abb. 28 Lichtspektrum [20]

Das weiße Licht lässt sich in seine Spektralfarben zerlegen, die eine bestimmte Wellenlänge aufweisen. Blau ist eine Spektralfarbe, aber auch eine Mischfarbe.

Die verschiedenen Farbstoffe erscheinen dem Auge als farbig, wenn sie Licht im Bereich von 400 und 750 nm absorbieren oder emittieren. Der Farbsinn nimmt die Farbe wahr, die komplementär zu dem Wellenlängebereich ist, den der Farbstoff absorbiert. Absorbiert der Farbstoff Licht zwischen 580 und 590 nm (gelb), empfindet man die Komplementärfarbe Blau. Die intensiv gefärbten Farbstoffe enthalten chromophore (Farbträger) und auxochrome (Farbverstärker) Substituenten.

Die Farbe in den organischen Farbstoffen ist durch die π-Elektronen bestimmt. Die Farbstoffmoleküle absorbieren eigentlich im UV-Bereich, aber durch die chromophoren Gruppen verschieben sich die Absorptionsbereiche im sichtbaren Bereich.

Wenn Licht auf den Farbstoff fällt, können verschiedene Auswirkungen entstehen: Wärmeausstrahlung, Fluoreszenz oder Umwandlung in chemische Energie.

Das Licht lässt sich als elektromagnetische Welle beschreiben. Die Absorption des Lichtes entsteht dadurch, dass die Elektronen in einen höheren Energiezustand (angeregter Zustand) angehoben werden. Die Anregungsenergie, die dazu nötig ist, wird dem Licht entnommen. Der Energieunterschied ist proportional zu der absorbierten Wellenlänge. Sie bestimmt damit die Farbe, in dem der Farbstoff erscheint.

 

Quellen: [1, 20, 34]

 

4. Praktisches Färben zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Zum Blaufärben von Wolle - Thema unseres Projektes - haben wir verschiedene Färbeversuche durchgeführt.
Jedes Rezept bezieht sich auf 25 g gereinigte Wolle (Rödel-100% Schurwolle).

 

4-1. Das Färben von Wolle mit Naturfarbstoffe zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

 

Färben mit BLAUHOLZ

Strukturformel des Farbstoffes:

Hämatoxylin
Hämatoxylin

Beizen: Die saubere Wolle wird ins Beizbad gelegt und wird langsam zum Sieden gebracht. Eine Stunde lang muss die Temperatur gehalten werden. Nachher lässt man die Wolle im Beizbad auskühlen. Dann wird sie gut ausgepresst und in den Farbsud gegeben.
Beizmittel: 1%ige-Kaliumdichromat-Lösung (K2Cr2O7).
Färben: 6,6g Blauholzspäne werden mit 500 mL Wasser in einem Becherglas versetzt und über Nacht zum Einweichen stehen gelassen. Nach einstündigem Kochen werden die Späne abfiltriert und der Farbsud abgekühlt. Die Wolle wird in den Farbsud für 30 Minuten gelegt und auf 60ºC erwärmt. Anschließend wird die gefärbte Wolle mit Essigsäure (w=0,01) abgespült.
Ergebnis: Die Wolle wurde gebeizt und ungebeizt gefärbt (Abb. 29). Es ist eine gleichmäßige Färbung zu beobachten. Durch das Variieren der Einlegezeit erreicht man unterschiedliche Farbintensitäten. Wir haben sehr dunkle, beinahe schwarze Färbung der Wolle erlangt.

Färben mit Blauholz
Abb. 29 Färben mit Blauholz

 

Quellen: [6,9,22]

 

Färben mit BROMBEEREN

Strukturformel des Farbstoffes:

Anthocyane
Anthocyane

Beizen: Die Wolle wird ungebeizt gefärbt.
Färben: Die tiefgefrorenen Beeren (450g) werden etwa eine Stunde lang in 500 mL Wasser kräftig gekocht. Danach werden die Früchte durch ein Tuch abgeseiht und als Säckchen in den Farbsud gehängt. Die ausgewaschene Wolle wird bis auf 70°C erwärmt und über mehrere Stunden, besser über Nacht, stehengelassen. Die Färbung wird in saurem und in alkalischem Medium durchgeführt. Es werden 5 mL Eisessig (17,5 M CH3COOH) dem Farbsud zugegeben, um einen pH-Wert von ungefähr 4 (für rote Farbtöne) und 5 mL Natronlauge (2 M NaOH), um einen pH-Wert von 8 (blaue Farbtöne) zu erzielen.
Ergebnis: Die gezielte Blaufärbung ist uns nicht gelungen. Wir erhielten aber trotzdem schöne Färbeergebnisse. Im Sauren (pH=4) färbte sich die Wolle rotbraun, wobei die Einlegedauer (3 Stunden, bzw. 3 Tage) keine Einwirkung auf die Farbe ausübte (Abb. 30). Im alkalischen Medium (pH=8) erzielten wir eine grüne Färbung der Wolle, wobei die unterschiedlichen Einlegezeiten (3 Stunden bzw. 3 Tage) verschiedene Farbintensitäten hervorriefen (Abb. 31).


Abb. 30 Färben mit Brombeeren in saurem Medium


Abb. 31 Färben mit Brombeeren in alkalischem Medium

 

Quellen: [2,4]

 

Färben mit HEIDELBEEREN

Strukturformel des Farbstoffes:

Anthocyane
Anthocyane

Beizen: Die Wolle wird ungebeizt gefärbt.
Färben: Die tiefgefrorenen Heidelbeeren (450 g) werden mit 500 mL Wasser eine Stunde lang kräftig gekocht. Nach dem Abseihen presst man die Früchte mit einem Mulltuch aus. Die Wolle wird in dem Sud bis auf 60°C erwärmt und zum Färben eingeweicht. Es wird in saurem Medium (pH-Wert = 4) mit 5 mL Eisessig (17,5 M CH3COOH) und in alkalischem Medium (pH-Wert = 8) mit 5 mL Natronlauge (2 M NaOH) gefärbt.
Ergebnis: Die gewünschte blaue Farbe ist uns nicht gelungen. Wir erzielten aber andere schöne Töne. Mit der Färbung im Sauren (pH=4) erreichten wir eine dunkel rote Farbe, wobei durch das Variieren der Einlegezeit (3 Stunden bzw. 3 Tage) die Farbintensität zunimmt (Abb. 32). Im alkalischen Medium (pH=8) erhielten wir unterschiedliche Färbeergebnisse. Durch das dreistündige Einlegen färbte sich die Wolle lila, nach drei Tagen war sie allerdings dunkelgrün (Abb. 33).


Abb. 32 Färben mit Heidelbeeren in saurem Medium


Abb. 33 Färben mit Heidelbeeren in alkalischem Medium

 

Quellen: [2,4]

 

Färben mit pflanzlichem INDIGO

Strukturformel des Farbstoffes:

Indican
Indican

Indigo mit Natriumdithionit reduziert

Beizen: Die Wolle wird mit 1%-iger Kaliumdichromat-Lösung- K2Cr2O7 - (Versuch Nr.1) und 1%-iger Kaliumaluminiumsulfatlösung- KAl(SO4)2 - (Versuch Nr.2) gebeizt.
Beizvorgang siehe 4.1
Färben: Zuerst wird eine "Indigofärbeküpe" hergestellt. 2 g Indigopulver wird mit 0,5 mL Wasser gut verrührt und mit 1,3 mL konzentrierter Natronlauge (10 M NaOH) versetzt. Danach werden 1,5 g Natriumdithionit (Na2S2O4) der Suspension zugegeben und auf etwa 70ºC erwärmt. Die Lösung wird langsam und vorsichtig durchgemischt, um die Umsetzung der Küpe mit Luftsauerstoff zu vermeiden. Nach einigen Minuten verschwindet die Blaufärbung und es entsteht eine gelb-bräunliche Flüssigkeit. Nur die Oberfläche der Küpe, wo die Luft Zutritt hat, bleibt blau. Die hergestellte Küpe wird in 500 mL Wasser gegeben und bis zum Sieden erhitzt. Anschließend wird die Wolle in die Küpe eingelegt, nach 15 Minuten herausgeholt und kurz ausgespült. Die Wolle färbt sich durch die Sauerstoffeinwirkung blau.
Ergebnis: Den Versuch haben wir zweimal durchgeführt. Es ist uns nicht gelungen die erwarteten Farbergebnisse zu erzielen. Es ist eine ungleichmäßige Verteilung der Farbe auf der Faser zu beobachten. Die ungebeizte Wolle färbte sich hellblau. Durch das Beizen mit Kaliumdichromat-Lösung erreichten wir rosafarbige Wolle (Abb. 34) Beim zweiten Versuch (Abb. 35) erzielten wir zwar die blaue Farbe, allerdings war diese nicht regelmäßig in der Wollfaser verteilt.


Abb. 34 Färben mit pflanzlichem Indigo - Versuch Nr. 1


Abb. 35 Färben mit pflanzlichem Indigo - Versuch Nr. 2

Quellen: [2,5,9,10,24,27]

 

Indigo mit konzentrierter Schwefelsäure versetzt

Beizen: Die Wolle wird ungebeizt gefärbt.
Färben: 1 g Indigopulver wird mit 50 mL konzentrierter Schwefelsäure (98%-iger H2SO4) versetzt und gut verrührt, wobei der Farbstoff durch Sulfonierung sich auflöst. Die entstehende Paste wird mit Wasser auf 500 mL verdünnt. Die Wolle wird kurz in der Lösung eingetaucht.
Ergebnis: Die Wolle ist gleichmäßig, intensivblau gefärbt (Abb. 36).


Abb. 36 Färben mit pflanzlichem Indigo - Versuch Nr. 3

Quellen: [2,5,9,10,18]

 

4-2. Das Färben von Wolle mit synthetischen Farbstoffen zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

 

Färben mit synthetischem INDIGO

Strukturformel des Farbstoffes:

Indigoblau
Indigoblau

Beizen: Die Wolle wird mit 1%-iger Kaliumdichromat-Lösung gebeizt.
Beizvorgang siehe 4.1.
Färben: Der Färbevorgang wird wie beim pflanzlichen Indigo durchgeführt. Der Unterschied besteht darin, dass die Hälfte der Menge an Indigopulver benötigt wird. 1g Indigo wird mit 1mL Ethanol (C2H5OH) gut verrührt.
Ergebnis: Der Farbstoff verteilte sich gleichmäßig auf der Wollfaser. Mit der ungebeizten Variante erreichten wir eine schöne blaue Farbe. Die gebeizte Wolle färbte sich aber sehr schlecht. Wir erzielten nur hellblaue Farbtöne (Abb. 37).


Abb. 37 Färben mit synthetischem Indigo

 

Quellen: [2,5,9,24,27]

 

Färben mit Methylenblau

Strukturformel des Farbstoffes:

Methylenblau
Methylenblau

Beizen: Die Wolle wird mit 1%-iger Kaliumdichromat-Lösung und 1%-iger Kaliumaluminiumsulfat-Lösung gebeizt.
Beizvorgang siehe 4.1.
Färben: 5 g Methylenblaupulver werden in 50 mL Wasser aufgelöst, kurz abgekocht und abfiltriert. Die Wolle wird in den Farbsud gelegt und auf 60ºC warm gehalten. Danach wird die Wolle herausgenommen und in Essigsäure (w=0,01) gespült.
Ergebnis: Unsere Idee, mehrere Beizen an einem Farbstoff auszuprobieren, hat ergeben, dass die Kaliumdichromat- Beize einen schwarzen und die Kaliumaluminiumsulfat-Beize einen blauen Farbton verursachten (Abb. 38). Die ungebeizte Wolle färbte sich dunkelviolett.


Abb. 38 Färben mit Methylenblau

 

Quellen: [24]

 

Färben mit PATENTBLAU V (E 131)

Strukturformel des Farbstoffes:

Patentblau V-E 131
Patentblau V-E 131

Beizen: Die Wolle wird mit 1%-iger Kaliumaluminiumsulfat-Lösung gebeizt.
Beizvorgang siehe 4.1.
Färben: 10 mL des flüssigen Farbstoffes (relative Dichte: d20=1,1011g/cm3) werden auf 100 mL verdünnt. Die Wolle wird in der Flüssigkeit für eine Stunde eingeweicht.
Ergebnis: Die Wolle färbt sich schön gleichmäßig blau, wenn sie vorher gebeizt wurde. Mit ungebeizten Fasern erreichten wir nur eine helle und schlecht verteilte Färbung.


Abb. 39 Färben mit Patentblau V (E 131)

 

Färben mit SIMPLICOL- Kobaltblau und Marineblau

Zusammensetzung des Färbesalzes:

Die Zusammensetzung des Farbstoffgemisches konnte aufgrund der fehlenden Informationen von Produzenten nicht genau ermittelt werden (siehe Anhang). Mit Hilfe der Dünnschichtchromatographie ist uns aber gelungen, das Substanzgemisch in seine Komponente zu trennen.


Abb. 40 Simplicol (Brauns Heitmann-Textilfarbe Serie 2600)

Auf den Chromatogrammen ist eine Auftrennung in mindestens 4 Komponenten bei Simplicol-Kobaltblau und in 6 Komponenten bei Simplicol-Marineblau erkennbar (Abb. 40).

Die parallel mitgelaufenen Referenzsubstanzen (Methylenblau und pflanzliches Indigo) zeigen, dass Indigo in Simplicol-Kobaltblau enthalten ist, was sich durch die berechneten Rf- Werte eindeutig belegen lässt (Abb. 41).

Rf-INDIGO = 0,85 Rf-SIMPLICOL-K = 0,85

  • Stationäre Phase:
    Kieselgel (40.80 mm)-Abb. 41
    Kieselgel (50.70 mm)-Abb. 42
  • Fließmittel: 1-Butanol / Methanol / Wasser (60:20:20)
  • Referenzsubstanzen: Methylenblau und Indigo
  • Temperatur: 21ºC
  • Laufzeit: 23 Minuten


Abb. 41 Chromatogramme: a Simplicol- Kobaltblau, b Simplicol- Marineblau


Abb. 42 Chromatogramme: a, b- siehe oben, c Methylenblau, d Indigo

Beizen: Die Wolle wird mit 1 %-iger Kaliumaluminiumsulfat-Lösung gebeizt.
Beizvorgang siehe 4.1.
Färben: 12,5 g Färbesalz werden in 500 mL Wasser gelöst und auf 60°C erwärmt. Zusätzlich wird 1 mL Eisessig (17,5 M CH3COOH) dazu gegeben. Die Wolle wird für 30 Minuten ins Farbbad eingetaucht. Nach dem Färben muss die Wolle mit Essigsäure (w= 0,01) ausgespült werden.
Ergebnis: Die Wolle haben wir mit den zwei verschiedenen Färbesalzen gefärbt, die jedermann zugänglich sind. Diese Färbemethode ist sehr einfach und weist sehr gute Ergebnisse auf. Die gebeizte Wolle färbte sich blau, hingegen die ungebeizte dunkelblau.

 

Färben mit TINTE Pelikan, Serie 4001 (Königsblau)

Strukturformel des Farbstoffes:


Kristallviolett

Beizen: Die Wolle wird mit 1%-iger Kaliumaluminiumsulfat-Lösung gebeizt.
Beizvorgang siehe 4.1.
Färben: Die Wolle wird für 30 Minuten in das Tintenbad gelegt. Danach wird sie ganz leicht ausgewaschen.
Ergebnis: Für die Tinte haben wir uns entschieden, da wir als Schüler jeden Tag damit konfrontiert sind. Deswegen war es für uns interessant auszuprobieren, wie solch eine Farbe an Textilien (in unserem Fall Wolle) haften bleibt. Das Ergebnis ist als schlecht einzustufen, weil sich die Tinte sehr leicht auswaschen lässt und somit zur Färbung absolut ungeeignet ist.


Abb. 45 Färben mit Tinte

 

4-3. Das Färben von Wolle mit Pigmenten zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Nachdem wir Wolle mit verschiedenen Farbstoffen eingefärbt haben, haben wir uns aus Neugierde entschieden, ein paar Pigmente auszuprobieren. Obwohl die Pigmente für die Färbung der Wolle nicht geeignet sind, waren die Ergebnisse gut. Bei der Färbung haben wir kein Beizmittel verwendet. Die Wolle wurde kurz mit Wasser abgespült oder einfach so gelassen.

 

Färben mit BERLINER BLAU

Chemische Formel des Pigmentes:

Färbung: Die Wolle wird in eine 10%-ige Lösung von gelbem Blutlaugensalz eingeweicht und dann in eine 1%-ige Eisen(III)-chlorid-Lösung gegeben. Anschließend kocht man das ganze kurz auf.
Ergebnis: Bei der Färbung mit diesem bekannten Pigment haben wir festgestellt, dass sich die Fasern sehr schön blau färben. Die Farbe bleibt allerdings nicht für lange Zeit haften.


Abb. 46 Färben mit Berliner Blau

 

Färben mit COLOR SPRAY BLUE

Zusammensetzung des Pigmentgemisches: Basic Red 1
Basic Violet 11:1
Basic Violet 10 16
Pigment Green 7
Pigment blue 15
Färbung: Die Wolle wird mit dem Pigmentgemisch (100 mL) eingesprüht, mit wenig Wasser nachgespült und getrocknet.
Ergebnis: Bei der Färbung mit dieser Pigmentmischung (organisch und anorganisch) erzielten wir eine schöne Blaufärbung. Durch Waschen spülte sich die Mischung allerdings wieder raus.


Abb. 47 Färben mit COLOR SPRAY BLUE

 

4-4. Echtheitsprüfungen zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Unter der Farbechtheit versteht man die Widerstandsfähigkeit von Färbungen gegen die verschiedensten mechanischen und chemischen Einflüsse. Diese Prüfungen sind national und international in Echtheitsnormen geregelt.

Wir beschränkten uns auf zwei Echtheitsprüfungen, die besonders wichtig bei der Betrachtung der Färbequalität sind und die uns eine einfache und erfolgreiche Prüfung ermöglichten.

 

4.4.1 Lichtechtheit

Definition: Die Zerstörung des Farbstoffes erfolgt nicht schlagartig, sondern allmählich und äußert sich je nach Abbaureaktion in einem mehr oder weniger schnellen Verblassen des Farbtons.
Früher hat man mehrere Wochen die natürliche Lichtquelle (Sonne) verwendet. Heute haben sich künstliche Lichtquellen durchgesetzt, um schneller an Ergebnisse zu gelangen.
Versuch: Mit Hilfe der CAMAG Universal UV-Lampe (Wellenlänge 365 nm) haben wir 7 Tage lang unsere gefärbte Wolle bestrahlt. Dabei haben wir uns nur auf bestimmte Farbstoffe beschränkt (Methylenblau, Simplicol Marine- und Kobaltblau), weil sie uns am meisten gelungen sind.
Ergebnis: Alle drei Farbstoffe (Methylenblau, Simplicol Marine- und Kobaltblau) weisen gleich gute Lichtechtheit auf, da keine Verblassung der gefärbten Wolle aufgetreten ist.

 

4.4.2 Waschechtheit

Definition: Darunter versteht man, dass die Farbe gegenüber Waschvorgängen aller Art widerstandsfähig ist. Waschechtheit wird hinsichtlich Waschtemperaturen und mechanischer Beanspruchung während der Wäsche untersucht.
Versuch: 3 g der gefärbten und 3 g der ungefärbten Wolle wird mit Natriumchlorid-Lösung (w=0,01) gewaschen und in 300 ml Wasser für 2 Minuten eingelegt.
Ergebnis: Anhand der Verfärbung von ungefärbter Wolle konnten wir die Waschechtheit prüfen.

Methylenblau wäscht sich stark aus. Simplicol Marine- und Kobaltblau weisen eine gute Waschechtheit auf (Abb. 48).


Abb. 48

a Verfärbung durch Methylenblau
b Verfärbung durch Simplicol-Marine
c Verfärbung durch Simplicol-Kobaltblau
d Ungefärbte Wolle

 

Quellen: [5,6,9]

 

5. Vergleiche bei der Wollefärbung zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Welche ist die am schönsten gefärbte Wolle? Welcher Versuch ist uns besser gelungen? Um diese Fragen zu beantworten haben wir ein paar Vergleiche gemacht. Natürlich hängt die Qualität der gefärbten Wolle von vielen Faktoren ab und somit eine generelle Beurteilung schwierig. Wir haben es trotzdem versucht!

 

5-1. Vergleich der färbetechnischen Verfahren zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Im experimentellen Teil unserer Projektarbeit haben wir verschiedene Färbetechniken ausprobiert. In nachstehender Tabelle haben wir unsere Ergebnisse dokumentiert.

Tabelle 1:

Verfahren Arbeitsschritte Schwierigkeitsgrad Zeitbedarf Farbintensität
Direktfärbung 1 einfach wenig hoch
Entwicklungsfärbung 1 einfach wenig schwach
Küpenfärbung 2 schwierig viel schwach
Beizenfärbung 2 schwierig viel hoch

Von den vielen Versuchen die wir durchgeführt haben, führen wir ein paar Beispiele auf, um die Unterschiede deutlicher darzustellen (Abb. 49).

 vspace=

Abb. 49 Vergleich der Verfahren:

  1. Direktfärbung mit Patentblau V
  2. Entwicklungsfärbung mit Brombeeren
  3. Küpenfärbung mit pflanzlichem Indigo
  4. Beizenfärbung mit Methylenblau.

Ergebnis:
Die Direktfärbungen und Beizenfärbungen sind am besten gelungen und am einfachsten durchzuführen.

 

5-2. Vergleich der unterschiedlichen Farbmittel zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

In der folgenden Tabelle sind alle Farbmittel - Farbstoffe und Pigmente -, mit denen wir gearbeitet haben, aufgelistet.

Tabelle 2:

Farbstoffe Pigmente
Blauholz Berliner Blau
Brombeeren Pigmentgemisch- Color Spray
Heidelbeeren
Pflanzlicher und synthetisches Indigo
Methylenblau
Patentblau V
Simplicol- Kobalt- und Marineblau
Tinte Pelican 4001

Die Farbstoffe haften auf der Faser besser als Pigmente. Die Farbintensität und die Lichtechtheit der Pigmente sind allerdings viel höher, z. B.: Berliner Blau und Patentblau V:

Abb. 50 Vergleich der Farbmittel
Abb. 50: Vergleich der Farbmittel

Ergebnis:
Farbstoffe sind als Farbmittel für die Wolle sehr gut geeignet.

 

5-3. Vergleich der natürlichen und synthetischen Farbstoffe zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Unsere Versuche haben ergeben, dass synthetische Farbstoffe schönere Farben erzeugen.
Am Beispiel von Indigo - den wir sowohl pflanzlich als auch synthetisch angewendet haben - können wir den Unterschied darstellen (Abb. 51):

Abb. 51:Vergleich der Farbstoffe
Abb. 51:Vergleich der Farbstoffe

Ergebnis:
Die Färbung mit synthetischen Farbstoffen erzielt eine schönere und intensivere Farbe.

 

5-4. Vergleich der Beizmittel zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Als Beizmittel haben wir entweder Kaliumaluminiumsulfat-Lösung- KAl(SO4)2- oder Kaliumdichromat-Lösung- K2Cr2O7- verwendet. Die Kaliumaluminiumsulfat-Lösung ist farblos, während die Kaliumdichromat-Lösung kräftig orange gefärbt ist. Daher ergeben sich auch Unterschiedliche Farbtöne der Wolle. Unabhängig von der Färbetechnik oder der Farbstoffe haben wir die Wolle, bei vielen Versuchen, gebeizt gefärbt, um intensivere und schönere Farben zu erzeugen (Abb. 52).


Abb. 52: nterschiedliche Beizmittel, gleicherFarbstoff (pflanzliches Indigo)

Ergebnis:
Durch beizen mit verschiedenen Beizmittel haben wir unterschiedliche Farbtöne erreicht.

 

5-5. Vergleich durch Variieren von pH-Werten zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Beim Färben mit Beeren war sehr interessant zu beobachten, dass die Farbe abhängig vom pH-Wert ist. In saurem Medium erhielten wir rötliche Farbtöne, in alkalischem Medium undefinierbare und grüne Farbtöne. Es ist uns nicht gelungen schöne, regelmäßige Farben in alkalischem Medium zu erzeugen. Aber es war faszinierend solch eine vielfältige Farbpalette herzustellen.

Färbung mit Beeren
Abb. 53: Färbung mit Beeren (Brombeeren und Heidelbeeren)

Ergebnis:
Der pH-Wert beeinflusst die Färbung. Wir erreichten verschiedene Farbtöne.

 

5-6. Vergleich bei unterschiedlichen Wollarten zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

In der Regel haben wir bearbeitete, maschinell gesponnene Wolle gefärbt. Wir hatten aber auch die Möglichkeit unbearbeitete, ungewaschene Wolle zu färben und wir haben es mit Indigo versucht. Die Wolle haben wir mit Wollwaschmittel gewaschen und nach Rezept gefärbt. (siehe 4.1- Indigo)

Ferner haben wir auch Schafwollen mit Alpakawolle (Lamawolle) verglichen. Beide Wollarten haben wir mit Simplicol- Kobaltblau und Marineblau gefärbt. (Rezepte siehe 4.1)

Ergebnis:
Bearbeitete, maschinell gesponnene Wolle ist einfacher zu färben. Die Farbe wird gleichmäßiger angenommen.
Durch die feinere Struktur ist die Alpakawolle wesentlich aufnahmefähiger als Schafwolle. Dementsprechend ist die Färbung wesentlich qualitativer.

 

5-7. Vergleich bei verschiedener Färbedauer zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Die Zeit spielt eine große Rolle bei der Färbung, weil sie manchmal die Intensität der Farbe beeinflusst.

Ergebnis:
Durch unterschiedliche Einwirkzeit der Farbe auf die Wollfasern erzielten wir unterschiedliche Blautöne. Längeres Einwirken ergibt dunklere Töne, kürzeres Einwirken entsprechend helleren Farbtönen.

 

5-8. Preisvergleich beim Färben zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Die Preise der Farbmittel sind sehr unterschiedlich, deshalb ist ein Preisvergleich nötig.

Tabelle 3:

Farbmittel Bezugsquelle Benötigte Menge Preis pro Menge Preis pro kg / L
Blauholz Bio Baumarkt-Kirchheim-Teck 10 g 1,20 12,20
Brombeeren Mix Markt-Creilsheim 450 g 2,10 4,67
Berliner Blau Institut Dr. Flad 5 g 0,10 19,50
Heidelbeeren Mix Markt-Creilsheim 450 g 2,10 4,67
Indigo pflanzlich Bio Baumarkt-Kirchheim-Teck 5 g 7,48 149,50
Indigo synthetisch Institut Dr. Flad 5 g 2,96 592,00
Methylenblau Pinguin Apotheke Kirchheim-Teck 10 g 10,49 104,9
Patentblau V (E 131) Pinguin Apotheke Kirchheim-Teck 10 mL 5,40 540,0
Pigmentgemisch COLOR SPRAY- Schlecker 100 mL 3,49 34,90
Tinte Pelikan Königsblau Serie 4001 Markt Kauf 30 mL 2,29 76,34
Simplicol- Kobaltblau Schlecker 150 g 2,29 15,26
Simplicol- Marineblau Schlecker 150 g 2,29 15,26

Ergebnis:
Die günstigeren Färbemittel sind die Naturfarbstoffe (Brombeeren, Heidelbeeren und Blauholz) und wesentlich teurer die synthetisch hergestellten Farbstoffe (Indigo und Patentblau V).

 

6. Zusammenfassungen und Quellenangaben zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

 

6-1. Zusammenfassung zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Abb. 59: Blaugefärbte Wolle Unsere Projektarbeit neigte sich dem Ende. Mit vielen gesammelten Erfahrungen, sowie Erfolgen und Niederlagen, kamen wir zu folgendem Ergebnis. Anhand einer ganzen Menge gefärbter Wolle haben wir verschiedene Faktoren, die das Färben der Wolle beeinflussen, verglichen. Dabei haben wir festgestellt, dass eine objektive Betrachtung nicht immer möglich ist, weil die Farbqualität und -intensität von vielen Faktoren abhängig ist.

Die Farbstoffe aus Heidel- und Brombeeren, sowie Blauholz führten uns nicht zu unserem gewünschten Ergebnis, sondern ergaben andere Farbtöne. Die Pigmente erzielten eine intensive blaue Farbe, die aber schlechte Haftung aufweist und somit als ungeeignet einzustufen ist. Mit Hilfe von Farbstoffen wie Methylenblau, Indigo, Patentblau V, Tinte, Simplicol Marine- und Kobaltblau konnten wir die besten "blauen" Ergebnisse erreichen.

Danach sind wir aus der Sicht des Verbrauchers ausgegangen. Das erste Kriterium, das dem Käufer sofort ins Auge fällt, ist natürlich der Preis. Dadurch verliert Patentblau V und Indigo an Bedeutung. Die Tinte ist zwar billig, wäscht sich aber stark aus und bleibt somit weiter als Schreibware nützlich. Und nun stehen uns Methylenblau, Simplicol Marine- und Kobaltblau zur Verfügung. Diese Farbstoffe mussten auf Licht- und Waschechtheit geprüft werden, da dem Konsumenten auch wichtig ist, wie lange sein Färbegut erhalten bleibt. Die Versuche zeigen, dass alle drei Farbstoffe ziemlich gleiche Licht-, aber unterschiedliche Waschechtheit aufweisen. Der Farbstoff Methylenblau ist stark auswaschbar und somit als ungeeignet für die Wolle einzustufen.

Aus all diesen Überlegungen und Vergleichen fällt nun die Wahl auf Simplicol Marineblau und Kobaltblau. Dieser Textilienfarbstoff ist somit unsere Empfehlung an die Verbraucher.

Die Projektarbeit war eine Herausforderung mit einem abwechselungsreichen Thema, dass von der Vergangenheit bis in die Gegenwart führt und unser chemisches Wissen vertieft. Wir bedanken uns für diese interessante Aufgabe!

 

6-2. Summary zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang

Our project paper is entitled "The Coloring of Wool into Blue, With the Help of Different Dye-Stuffs and Different Dyeing Methods”. We were a little bit surprised when we heard the theme of our project paper, because at that moment we knew only a few things about this topic. Although, having a lot of courage and patience on our side, we put on our "blue spectacles” and we began our trip in the "blue world”. The trip was interesting and full of surprises.

We found out that there were a lot of dyeing-stuffs with the help of which we could work. We chose the most well-known among them, but also which had a historical importance, being up-to-date too. At the beginning we were cautious, and we colored the wool with textile dyes, which were at hand for any consumer. And because the first attempt was a success, further we tried other natural and synthetic dyes like: Indigo, blue of methyl, blackberries, black currants, alimentary dyes and even blue ink. Although we had known from the beginning that the pigments were not adequate for dyeing wool, we made some experiments in the field, succeeding to dye the wool in beautiful, bright colors. An interesting experiment was the one with fruits, with blackberries and black currants, where we noticed the dependence of the dye upon the ph-of the medium. We obtained a huge palette of colors. The coloring with indigo was a little bit difficult, as we lacked experience in this method of dyeing. We made the experiment twice, without any extraordinary results. However, on the whole, we can say that we are pleased with the obtained results.

Finally, we tried to put on paper, all the things we knew about this theme and the results of our experiments. We also gave some recommendations to those ones who would like to dye wool, as we had done. It was a unique experience for us, which was not always easy. But it was a pleasure for us to do it and we enriched our palette of knowledge in the field of chemistry. We want to express our sincere thanks to all the persons which helped us!

 

6-3. Quellenangaben zum Seitenanfang nach oben zum Seitenanfang
[1] Breuer, H.: dtv- Atlas zur Chemie, Tafeln und Texte, Band 2, Organische Chemie und Kunststoffe, Deutscher Taschenbuch Verlag, 1994
[2] Fieler, G.: Farben aus der Natur, Verlag M & H Schaper, Hannover ,1978
[3] Küppers, H: Farbe- Ursprung, Systematik, Anwendung, Callwey Verlag München, 1987
[4] Meyer, U.: Farbstoffe aus der Natur, Verlag Die Werkstatt GmbH, 1997
[5] Nencki, L.: Die Kunst des Färbens mit natürlichen Stoffen. Verlag Paul Haupt Bern und Stuttgart, 1984
[6] Neubert D., Jantzen F, Hörnemann: Färbemittel aus der Natur, Hörnemann Verlag,Bonn-Röttgen,1980
[7] Schwedt, G.: Farbstoffen auf der Spur, Franckh'sche Verlagshandlung, W. Keller& Co., Stuttgart, 1986
[8] Sich, K.: Makromoleküle, Farbstoffe, Heilmittel, Hermann Schroedel Verlag KG, Hannover, 1973
[9] Iet van de Vrande: Wolle färben mit Naturfarben, Otto Maier Verlag, Ravensburg, 1982
[10] Weber, S: Färben aus dem Farbtopf der Natur, Franckh'sche Verlagshandlung, W. Keller & Co., Stuttgart, 1986
[11] http://www.agstuttgart.de (13.08.04)
[12] http://www.bayer.de (03.01.2005)
[13] http://www.chem.tu-freiberg.de (03.12.2004)
[14] http://www.dutly.ch/indigohtml/indigo1.html (03.012005)
[15] http://www.farbe.com/blau.htm (27.12.2004)
[16] http://www.fashion-base.de/Modelexikon/wolle.htm (22.01.2005)
[17] http://www.gesundheitpro.de (27.12.2004)
[18] http://www.infochembio.ethz.ch/links/en/colorchem.html (03.01.2005,30.01.2005)
[19] http://www.2k-software.de (17.01.2005,19.01.2005)
[20] http://www.lehrerfortbildung-bw.de (22.01.2005)
[21] http://www.miniatures.de (06.01.2005)
[22] http://www.naturfaerber.de/rezepte/blauholz.htm (04.01.2005)
[23] http://www.noris-color.de/allgemein.htm (02.01.2005)
[24] http://www.omikron-online.de (03.01.2005,15.01.2005)
[25] http://www.pharmakobotanik.de (03.01.2005)
[26] http://www.rossleben2001.werner-knoben.de (09.10.2004)
[28] http://www.stub.bildarchiv-dkg.uni-frankfurt.de (04.01.2005)
[29] http://www.tti.de (07.01.2005)
[30] http://www.tu-harburg.de/b/hapke/farbstof.html#farbst (03.01.2005)
[31] http://dc2.uni-bielefeld.de (02.01.2005)
[32] http://www.uni-bayreut.de (03.01.2005,17.01.2005)
[34] http://www.wikipedia.org (03.01.2005,24.01.2005,30.01.2005)

Alle Photos wurden von uns angefertigt.

 

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