vorherige Seite         zum Inhaltsverzeichnis        nächste Seite  

Farbstoffe

verwandte Seiten: Blauholz, Cochenille, Indigo, Krapp, Purpur, Reseda, Safran, Färben

 
In der Natur spielen Farben und Farbstoffe bei Tieren und Pflanzen eine bedeutende Rolle. Das grüne Chlorophyll in den Pflanzen ermöglicht die Fotosynthese, am Färbemuster erkennen sich die verschiedenen Tierarten, Farbe spielt bei der Tarnung und bei der Balz eine entscheidende Rolle. Der rote Blutfarbstoff Hämoglobin besitzt die Fähigkeit, Sauerstoff zu binden und abzugeben. Farben und Farbstoffe als Schmuckattribut oder als Symbol bei Ritualen aller Art begleiteten wie die Pigmente seit jeher das kulturgeschichtliche Leben der Menschen.
       Bild vergrößern  
Einteilung der Farbstoffe
 
Zu den natürlichen Farbstoffen zählen pflanzliche Produkte wie Blauholz, Curcuma, Indigo, Krappwurzel, Reseda, Safran, das aus Läusen gewonnene Cochenille oder das kostbare Purpur, welches aus der Drüse der Purpurschnecke gewonnen wird. Die natürlichen Farbstoffe können nach der Art der Färbemethode unterschieden werden: 
 
a) Beizenfarbstoffe färben eine Stofffaser erst, wenn diese mit einem Beizmittel wie Alaun vorgebeizt wurde. 
 
b) Küpenfarbstoffe wie der Indigo sind nicht wasserlöslich. Sie werden deshalb mit Hilfe eines Reduktionsmittels zu einer wasserlöslichen Leukoverbindung umgewandelt, bzw. verküpt. Die Textilien werden mit der Küpenlösung getränkt. Anschließend oxidiert man die Leukoverbindung wieder zum ursprünglichen Farbstoff. 
       Bild vergrößern  
c) Reaktivfarbstoffe enthalten eine Molekülgruppe, einen sogenannten Anker, welcher mit den OH-Gruppen der Cellulosefasern von Baumwolle eine neue chemische Verbindung bildet. Dies erklärt die hohe Wasch-, Licht- und Säureechtheit der Cibacron-Farbstoffe. 
 
d) Entwicklungsfarbstoffe wie das Anilinschwarz bilden die Farbe erst durch die chemische Reaktion des Farbstoffes mit der Textilfaser.
    Im Gegensatz zu den wasserunlöslichen Pigmenten sind Farbstoffe in Wasser oder anderen Lösungsmitteln oft löslich und färben Textilmaterialien wie Baumwolle, Seide und Wolle an. Beim Färbevorgang gehen die Farbstoffe chemische Verbindungen mit Atomen oder Atomgruppen der Stofffasermoleküle ein. Für die Färbung mit Farbstoffen ist kein Bindemittel notwendig. Die meisten heutigen Textilfarbstoffe, zum Beispiel die Anilinfarbstoffe, werden künstlich aus Erdölprodukten hergestellt.
 
 
Die Geschichte der Farbstoffe
 
Die ältesten Funde von Farbstoffen auf Textilgeweben stammen aus der Zeit um 3000 vor Christus. In germanischen Siedlungen aus der jüngeren Steinzeit wurden Reste von Samen und Pflanzen gefunden, die für das Färben geeignet sind. Spuren von pflanzlichen Farbstoffen wie Krapp, Indigo oder Safran wurden auf Mumienbändern und Textilresten in den altägyptischen Gräbern gefunden. Auch in der Türkei weisen zahlreiche Wandmalereien aus der Steinzeit auf das Tragen von farbiger Kleidung und auf die Tradition des Teppichwebens und -färbens hin.
 
Schon im Altertum glaubte man an die symbolische Wirkung der Farben. Tiere, Bäume und Gegenstände bestrich man mit roter Farbe, im Glauben sie schütze vor Gefahren. Während bei den Äygyptern die Farbe Rot als zerstörerisches Symbol galt, trugen es die Römer ganz bewusst. Der feuerrote Schleier der römischen Bräute, das Flammeum, galt als Sinnbild für Liebe und Fruchtbarkeit. Die Farbe Rot war in Rom auch die Farbe der Kaiser und des Adels. Ein feuriges Rot konnte damals nicht aus Pflanzen erhalten werden. Man verwendete einen Saft aus der Drüse von Purpurschnecken, der einen gelbroten Farbstoff enthielt. Um 1 Gramm Purpur zu gewinnen, mussten ca. 8000 Schnecken getötet werden! Dies erklärt, warum nur der römische Cäsar Purpurgewänder tragen durfte. Ein römischer Senator musste sich dagegen mit einem roten Streifen auf der Schulter begnügen. Ein roter Farbstoff (Orseille) konnte auch aus der Färberflechte Rocella tinctoria gewonnen werden, die heute noch in Kreta und im Mittelmeer häufig zu finden ist. Theophrastus (371-287 v. Chr.), ein griechischer Philosoph und Naturforscher berichtet über das Färben mit dieser Flechte, die „in ihrer Färbung viel schöner als die des Purpurs ist.“
 
Die Kunst des Färbens dürfte eines der ältesten Kunsthandwerke der Menschheitsgeschichte sein. Die Phönizier hatten in Tunis, Sidon (heute Saida in Libanon) und Tyros zahlreiche Färbebetriebe, welche die Kunst des Purpurfärbens beherrschten.
 
Im Reich Karls des Großen (747-814 nach Chr.) besaß der Anbau und Handel mit Färberwaid, Krapp und Reseda große wirtschaftliche Bedeutung. Der rote Purpur wurde allmählich durch das Cochenille der Kermeslaus verdrängt. Diesen Farbstoff gewann man aus getrockneten weiblichen Kermesschildläusen, welche als Saftsauger die Scharlacheichen des Mittelmeergebietes besiedeln. Durch die Kreuzzüge im Mittelalter gelangte die Färberkunst des Orients nach Mitteleuropa, und neue Farbstoffe wie Safran, Sandelholz oder Indigo bereicherten das Spektrum der pflanzlichen Farbstoffe. Das Beispiel zeigt, dass der Handel und der Verkehr mit anderen Völkern schon seit jeher eine Bereicherung für jede Kultur darstellte. Schon vor Beginn unserer Zeitrechnung gelangten Handelsgüter aus Indien und China über die Karawanenstraßen Zentralasiens nach Europa (Seidenstraße). Die Produktion von Seide entstand in China bereits um 2600 vor Christus.
    Mittelalterliche Darstellung eines Färbermeisters  
Die Entdeckung Amerikas 1492 und des ostindischen Seeweges 1498 brachten wiederum zahlreiche neue Farbstoffe nach Europa. Die Handelshäfen  in Holland und England wurden zu großen Umschlagsplätzen von tropischen Hölzern wie Blauholz und des Farbstoffes aus Indigo. Obwohl die einheimischen Waidbauern sich heftig gegen die Einführung des indischen Indigos wehrten, setzte sich dieser allmählich durch.
 
Die Eroberung Mexikos 1532 durch die Spanier brachte einen neuen roten Farbstoff nach Europa. Mit dem Cochenillerot aus getrockneten Läusen der amerikanischen Cochenillelaus, die auf dem mexikanischen Feigenkaktus Opuntia coccinelliferia saugt, konnte eine intensiv wirkende Färbung auf Textilien erreicht werden. Es verdrängte das Purpurrot und das Kermesrot vollständig. Ab 1824 wurde die Schildlaus auf den Kanarischen Inseln angesiedelt und ist bist heute dort anzutreffen.
 
Durch das Aufblühen der Zünfte im Mittelalter und durch die Öffnung der Seewege hatte das Färberhandwerk einen neuen, vorläufigen Höhepunkt erreicht. Mit dem Beginn des Industriezeitalters entstanden aber Manufakturen und Betriebe, welche mit technischen Maschinen arbeiteten und das traditionelle Handwerk verdrängten. Die entscheidende Grundlage für die Entwicklung der modernen Farbstoffchemie bildete die Entdeckung des Phenols und des Anilins im Steinkohleteer durch den deutschen Chemiker Friedlieb Ferdinand Runge im Jahre 1834.
 
Zwanzig Jahre später, im Jahre 1856, machte der 18jährige Student William Perkin in London eine zufällige Entdeckung. Eigentlich wollte er durch die Oxidation von Anilin Chinin, ein fiebersenkendes Mittel, herstellen. Er erhielt eine schwarzviolette Masse, aus der er durch Extraktion mit Alkohol einen violetten Farbstoff isolieren konnte, den er Mauvein nannte. Perkins Farbstoff war der erste künstlich hergestellte Anilinfarbstoff und vermochte Seide zu färben. Die Lyoner Seidefärber prägten eine neue Modefarbe (mauve, malvenfarbig), die im 19. Jahrhundert sehr beliebt war. Perkin gründete mit Vater und Bruder eine Fabrik für synthetische Farbstoffe und verdiente sehr viel Geld mit seiner Entdeckung.
 

Jahr	Entwicklungen und Erfindungen
1856	Der englische Chemiestudent Perkin stellt erstmals Mauvein, einen Anilinfarbstoff, her.
ab 1863	Gründung von Farbstofffabriken (Bayer, Hoechst, Badische Anilin- und Sodafabrik (BASF).
1868	Graebe und Liebermann gelingt die Alizarinsynthese (künstlicher „Krappfarbstoff“).
1877	Der Mengenanteil an künstlich produziertem Alizarin überholt das natürliche auf dem Weltmarkt.
1878	Dem deutschen Chemiker Adolf von Baeyer gelingt die Synthese von Indigo.
1884	Böttiger entwickelt Kongorot, den ersten direktfärbenden Azofarbstoff.
1893	Es sind bereits 324 künstliche organische Farbstoffe bekannt.
1896	Beginn der Indigoproduktion bei BASF.
1914	Der Marktanteil an natürlichem Indigo beträgt nur noch 4%.

  Tabelle: Die Entwicklung der Farbstoffchemie im 19. Jahrhundert  
In der Folgezeit verdrängten die aufkommenden, auf chemischem Wege hergestellten Farbstoffe die ehemaligen Naturfarbstoffe fast vollständig vom Markt. Die folgende Tabelle und die Grafiken zeigen diese Entwicklung auf.
     Bild vergrößern  
Mit dem Aufkommen der synthetischen Farbstoffe erlangte die Baumwollindustrie einen enormen Aufschwung. Die gängigen Pflanzenfarbstoffe färben zwar gut Wolle, Leinen und Seide, doch auf Baumwolle lassen sie sich nur schwer aufbringen. Die Entdeckung des künstlichen Indigos 1878 verhalf den aufkommenden Jeans einen neuen Aufschwung. Die um 1850 von dem Amerikaner Levi-Strauß erfundenen Hosen bestanden aus einem besonders strapazierfähigen Baumwollstoff und wurden mit dem blauen Küpenfarbstoff eingefärbt. Besonders gut auf Baumwolle haften jedoch die Direktfarbstoffe, welche durch einen komplizierten chemischen Vorgang in die Baumwollfaser eindringen. Synthetische Textilien wie Polyamid oder Polyester lassen sich nicht von Naturfarbstoffen, sondern nur von bestimmten synthetischen Farbstoffen anfärben. Dazu gehören zum Beispiel die anfangs besprochenen Reaktivfarbstoffe. Heute existieren tausende von künstlichen Farbstoffen. Fast alle werden wie die Synthetikfasern aus Erdölprodukten gewonnen.
     Bild vergrößern  
Seit einiger Zeit stehen viele synthetische Farbstoffe in der Diskussion, ob sie für die Umwelt verträglich sind. Bei deren Herstellung fallen zahlreiche giftige Zwischenprodukte an, die unter Umständen nicht ausreichend verarbeitet werden können und als Abfälle in die Umwelt gelangen. Betroffen sind die Abwässer der Farbenbetriebe und die Facharbeiter, welche die chemischen Reaktionsprozesse beaufsichtigen. Nach Angaben des Öko-Test-Magazins fallen beispielsweise bei der Herstellung von 100kg des Farbstoffes „Benzopurpurin 4 B“ 82kg zum Teil krebserzeugende Nebenprodukte wie Anilin oder Nitrobenzol und 668kg Abfälle wie Schwefelsäure oder quecksilberhaltiges Natriumamalgam an, welche auf Deponien gelagert werden müssen:
     Bild vergrößern  
Ein weiteres Problem entsteht dadurch, dass sich viele Farbstoffe durch Schweiß oder beim Waschen auswaschen und damit Farbstoffreste auf die Haut oder in das Abwasser gelangen. Viele Menschen reagieren mit Allergien und Hautkrankheiten, wenn sie mit bestimmten Farbstoffen in Kontakt kommen. Eine Aufnahme von allergieauslösenden Farbstoffen kann auch über Lebensmittelfarbstoffe erfolgen.
 
Aufgrund dieser Probleme diskutieren neuerdings wieder einige Chemiker wie Hermann Fischer von der Firma AURO, ob Naturfarbstoffe im Sinne einer Sanften Chemie, welche nur nachwachsende Rohstoffe verwendet und sämtliche Abfälle in den Produktions- und Stoffkreislauf zurückführt, wieder zunehmend eingesetzt werden sollten. Manche Firmen versuchen auf dieser Basis Neuentwicklungen voranzutreiben.
 
Der Firma BorgMann (>Internetseite) ist es beispielsweise gelungen, eine Textildruckfarbe zu entwickeln. Einer Bindemittel-Paste aus pflanzlich nachwachsenden Rohstoffen werden zur Erzeugung der Farbigkeit mineralische Pigmente zugefügt. Die Druckfarbe besitzt eine gute Wasch- und Lichtechtheit. Ob diese Technologien sich durchsetzen werden, ist noch fraglich, vor allem da derart große Anbauflächen zur Erzeugung pflanzlicher Rohstoffe bei einer globalen Gesamtversorgung nicht zur Verfügung stehen werden. Der Import von Produkten aus dem Ausland ist jedoch nichts Neues. So produziert China heute als weltweit größter Textilfarbstoffhersteller 19% aller Textilfarbstoffe. Da aber die fossilen Rohstoffe wie Erdöl allmählich zur Neige gehen werden, müssen in naher Zukunft neue Technologien überlegt werden.
 
 

Copyright: T. Seilnacht

www.seilnacht.com