Küpenfärberei

Die Küpenfärberei (auch als Küperei bezeichnet) bedient sich in der Regel wasserunlöslicher Farbstoffe zum Färben von Textilien auf Cellulosebasis. Obwohl diese Farbstoffklasse auch Affinität zu Protein- bzw. Polypeptidfasern (Wolle, Seide aber auch Polyamid) zeigt, findet sie heute fast ausschließlich auf Baumwolle und Leinen, selten auf Celluloseregeneratfasern, sowie deren Mischungen mit Polyethylenterephthalatfasern (Polyester) Verwendung.

Geschichte

Die Küpenfärberei gehört zu den ältesten Färbeprozessen. Bereits im Altertum waren waschechte Färbungen mit vergorenem Färberwaid, Indigo und Purpur ^[1] bekannt.

Küpe bezeichnet heute die Farbflotte, der Begriff leitet sich ursprünglich von der Bezeichnung des „Küpe“ genannten Gefäßes, d.h. einem Bottich, her.

Eigenschaften von Küpenfarbstoffen

Diese Farbstoffe sind eine Klasse, die keine nennenswerte Löslichkeit in Wasser besitzt. Der aus der Syntheseschmelze gewonnene Farbstoff wird als „Presskuchen“ gelagert. Eine direkte Weiterverarbeitung erfolgt nur selten. Der für die spätere Anwendung so wichtige Finish ist meist zeitlich und heute sehr oft auch geografisch vom Ort der Synthese getrennt. Durch den Finishprozess werden die Anwendungseigenschaften (z.B. Dispergierbarkeit, Haltbarkeit usw.) des Pigments stark beeinflusst.

Prinzip des Färbens

Die Farbstoffe werden unter Anwendung von Reduktionsmitteln in wasserlösliche, andersfarbige Leukoverbindungen überführt. Voraussetzung dabei ist, dass der Farbstoff in wässrigem Medium fein verteilt vorliegt. Die Korngröße der Farbstoffe ist für die Geschwindigkeit der Reduktionsreaktion wie auch für die gleichmäßige Verteilung auf dem textilen Material von entscheidender Bedeutung. Die überwiegend in reduzierter Form vorliegenden in Wasser gelösten Farbstoffe werden als Küpe bezeichnet. (Bei anderen Färbeverfahren wird das Analogon meist Färbeflotte genannt.)

Im einfachsten Fall wird das zu färbende Gewebe einfach in die Küpe getaucht, ausgewrungen und an der Luft verhängt. Der Luftsauerstoff oxidiert die (lösliche) Leukoverbindung wieder zum ursprünglichen, wasserunlöslichen Farbstoff, der dann fest in der Faser haftet. Anstelle von Luftsauerstoff können auch geeignete, die Faser kaum schädigende Oxidationsmittel eingesetzt werden, um die Leukoverbindung zu oxidieren. Die Färbungen sind sehr echt, können durch Luft nicht angegriffen oder verändert werden und haften sehr gut auf der Faser.

Färbeverfahren

Zur Färbung mit echtem Purpur siehe: Purpurküpe. Auf die Beschreibung der Färbeverfahren für Indigo wird nicht an dieser Stelle eingegangen, sondern unter Blaudruck. Die Wahl des richtigen Färbeverfahrens ist neben der elementar wichtigen Auswahl der Farbstoffkombination von entscheidendender Bedeutung, um ein befriedigendes Färbeergebnis zu erhalten. Dabei orientiert es sich neben der zu erzielenden Farbtiefe, in erster Linie an der Färbemaschine oder -apparat, auf dem die Färbung, abhängig von der Aufmachungsform des textilen Substrates, durchgeführt werden soll. Von industrieller Bedeutung sind heute ausschließlich das Klotzdämpfverfahren (Pad Dry - Pad Steam - Verfahren) und das Nassdampfverfahren (Pad Steam - Verfahren)

Reduktionsmittel

Als Reduktionsmittel können unter anderem eingesetzt werden: Natriumhydrogensulfit (NaHSO₃), Natriumdithionit (Na₂S₂O₄), Natriumhydroxymethansulfinat oder Borhydride.^[2] Industrielle Bedeutung hat ausschließlich Natriumdithionit erlangt. Elektrochemische Prozesse funktionieren technisch, konnten aber bis heute keine wirtschaftliche Bedeutung erlangen. Bis in das 19. Jahrhundert wurden als Reduktionsmittel auf Harnstoff basierende Mischungen verwendet, insbesondere direkt als Urin.

Oxidationsmittel

Neben Luftsauerstoff dienen hierzu (insbesondere bei den Leukoküpen-Farbstoffestern) anorganische Perverbindungen (Wasserstoffperoxid, H₂O₂), Kaliumdichromat (K₂Cr₂O₇), alkalische Natriumhypochlorit-Lösung (NaClO) oder Gemische aus Natriumchlorit (NaClO₂) und Essigsäure (CH₃COOH).^[2] Industrielle Bedeutung hat heute vor allem Wasserstoffperoxid. Luftsauerstoff spielt bei der Färbung von Garn als Kreuzspule bei einigen Farbstoffen eine wichtige Rolle. Er wird mittels Vakuum durch die Spule gesaugt.

Elektrochemische Reduktion und Oxidation

Einer Forschungsgruppe des Forschungsinstitutes für Textilchemie und Textilphysik der Universität Innsbruck ist es gelungen, gewisse Küpenfarbstoffe durch elektrochemische Verfahren zu reduzieren und oxidieren. Dadurch ließe sich eine Verringerung der Chemikalien und eine Verbesserung des Umweltschutzes in der Färberei erreichen.^[3]

Geeignete Farbstoffe

Für die Küpenfärberei sind folgende Farbstoffe und Farbstoffgruppen geeignet, die sich durch Reduktion in eine färbungsgeeignete und durch Oxidation in eine haftende, pigmentartige Form bringen lassen.

• Indigoide Farbstoffe
  • Indigo,
  • Indirubin,
  • Isoindigo,
  • Purpur (Dibromindigo)
• Indanthrenfarbstoffe
• anthrachinonide Farbstoffe
• Phthalocyaninfarbstoffe mit besonderer Reaktionsgruppe
• Naphthalinfarbstoffe

Literatur

Heinrich Zollinger: Chemie der Farbstoffe. Zürich.

Weblinks

Färben mit Küpe

Einzelnachweise