Farbenhändlerin auf einem Markt in Peru
(Foto: Daggi)

Färben

Experimente:
Versuch: Substantivfärbung mit künstlichen Farbstoffen
Versuch: Färben mit Berliner Blau
Versuch: Substantivfärben mit Biofarbstoffen
Versuch: Färben mit Anilinschwarz
Versuch: Küpenfärbung mit Indigo
Versuch: Beizenfärbung

Was einen Farbstoff auszeichnet
Nicht jeder farbige Stoff ist ein Farbstoff im technischen Sinne. Um färbend zu wirken, muss der Stoff auf der Faser oder auf der Oberfläche ausreichend fest haften. Außerdem muss er stabil sein gegenüber folgenden Einwirkungen:

• Mechanischer Abrieb,
• Herauslösen beim Waschen,
• Säuren oder Laugen,
• Licht- und UV-Bestrahlung,
• Oxidation durch Sauerstoff oder Ozon, Peroxide in Waschmitteln oder Chlor im Schwimmbad.

Einige dieser Einwirkungen könnt ihr nach den im folgenden Text beschriebenen Färbeverfahren im Schullabor rasch nachvollziehen:

-	Kongorot ist instabil gegenüber Säuren und färbt sich schon unter Einwirkung einer Zitrone um (-> Versuch 7).
-	Der Farbstoff der preußischen Uniformen, das Berliner Blau, entfärbt sich bei Einwirkung von schwachen Alkalien wie Soda (-> Versuch 8). (Dass die Österreicher weiße Uniformen trugen, hatte seinen Grund darin, dass sie sich die Preise für Farbstoffe nicht leisten konnten und nur mit gebleichten Leinen in den Krieg ziehen mussten. Aus dieser Not machten sie später eine Tugend, wie die weißen Kaiseruniformen zeigten.)
-	Indigo entfärbt sich unter Einwirkung von Ozon. Der Farbstoff ist so empfindlich, dass man ihn sogar (bzw. eine lösliche Variante) in den Teströhrchen zum Nachweis von Ozon einsetzt.

Die wichtigsten Färbeverfahren
1 Direktfärbung und Substantivfärbung
Hierbei wird ein fertiger Farbstoff auf die Faser aufgezogen. Einfachstes Beispiel ist das Färben mit pflanzlichen Biofarbstoffen (-> Versuch 6). Als Farbgeber kann alles dienen, "was Flecken macht":

• Zwiebelschalen,
• Rote Bete-Saft,
• Kirschsaft,
• Spinat,
• dunkelrote Stockrosen,
• Rotwein (usw.).

Gut gelingt die Direktfärbung auch mit Kongorot oder Kristallviolett (-> Versuch 7).

Bild 11: Strukturformel von Kristallviolett

Sind die Direktfarbstoffe ungeladen, so spricht man von Substantivfarbstoffen. Sie werden durch Wasserstoffbrückenbindungen oder durch van der Waals-Kräfte fixiert.

2 Reaktivfärbung
Bei diesem Färbungstyp wird der Farbstoff über kovalente Brücken verankert. Beispiele für reaktive Ankergruppen sind Cyanurchlorid und andere heterocyclische Substanzen.

Cyanurchlorid

3 Entwicklungsverfahren
3a Komponentenfärben
Hier wird der Farbstoff aus den niedermolekularen mehr oder weniger farblosen Bausteinen erst auf der Faser synthetisiert. Beispiele sind der anorganische Farbstoff Berliner Blau (-> Versuch 8) und der Azofarbstoff Anilinschwarz (-> Versuch 9). Berliner Blau hat als Farbstoff nur noch historische Bedeutung; Anilinschwarz dient noch zum Färben von Leder oder Jeansstoff.

Bild 12: Reaktion zur Bildung von Berliner Blau

Bild 13: Bildung von Anilinschwarz

Die endgültige Struktur des Anilinschwarz soll so aussehen:

3b Küpenfärbung
In Wasser unlösliche Farbstoffe bringt man auf die Faser, in dem man sie zuvor in eine lösliche (meist mehr oder weniger farblose) "Leukoform" überführt. Dies geschieht z. B. durch Reduktion in einer Lösung ("Küpe"). Ein Beispiel ist das Indigo, dessen phenolische Form Indigweiß bzw. das sich im alkalischen Milieu daraus bildende Anion löslich ist. Früher dienten als Reduktionsmittel anaerobe Bakterien, heute nimmt man Natriumdithionit (-> Versuch 10). Nach dem Auftragen des Leukoindigo wird die Textilie in der frischen Luft mit Sauerstoff in Kontakt gebracht ("Verhängen"), wodurch sich der Farbstoff zurückbildet.

Bild 14: Reaktion zur Bildung von Leukoindigo, dessen Anion und Rückreaktion zu Indigo

Auf einer Gastwebseite schildert Georg Stark, wie man früher, als man das Dithionit noch nicht kannte, mit Indigo gefärbt hat. Er nimmt zur Bereitung seiner Küpe wie um 1750 Kalkstein als Alkali und Eisen(II)-sulfat (Eisenvitriol) als Reduktionsmittel ("Vitriolküpe"). Schauen Sie sich die schöne Webseite mal an, vor allem auch schon deshalb, weil Georg Stark dieses alte Handwerk noch heute betreibt! Vor allem erfährt man auch, was es alles für Sprichwörter um das "Blaue Wunder" Indigo gibt.

3c Beizenfärbung
Hierbei werden die Farbstoffmoleküle mit Hilfe eines Metall-Ions auf der Faser fixiert. Dieses Ion bildet zwischen Faser und Farbstoff Komplexbindungen aus. Diese Bindungen sind oftmals sehr stabil. Je nach Metall-Ion kann der Farbstoff eine andere Färbung zeigen. Ein Beispiel ist das Alizarin (-> Versuch 11).

Bild 15: Beizenfärbung mit Alizarin

Bild 16: Färbeergebnisse mit Alizarin bei verschiedenen Komplexbildnern

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