Upload
maik
View
151
Download
9
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Farbstoffe und Pigmente. Exkurs in die Welt der Farbmittel und des Färbens. Inhalt. Farbstoffe und Pigmente - Früher und heute Allgemeine Einteilung der „Farbmittel“ Entstehung der Farbwahrnehmung Farbigkeit und Molekülstruktur Pigmente – Lackfarben – Dispersionsfarben Farbstoffgruppen - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Farbstoffe und PigmenteExkurs in die Welt der Farbmittel und des Färbens
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Inhalt Farbstoffe und Pigmente - Früher und heute Allgemeine Einteilung der „Farbmittel“ Entstehung der Farbwahrnehmung Farbigkeit und Molekülstruktur Pigmente – Lackfarben – Dispersionsfarben Farbstoffgruppen Färben von Textilien
Beantwortung offener Fragen Literaturverzeichnis
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Farbstoffe und Pigmente – Früher und heute
Natürliche Farbstoffe (ab Steinzeit) Aus Pflanzensäften, Tieren, Insekten Z.B. Purpur Purpurschnecke (teuerster
Farbstoff) Synthetische Farbstoffe (ab 19. Jahrhundert)
1856 Mauvein ( Sir William Henry Perkin, Oxidation von verunreinigtem Anilin) 1. technisch genutzter synthetischer Farbstoff
Heute: Ca. 7000 Farbstoffe Jährlich ca. 400 000 Tonnen für Textilindustrie
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Allgemeine Einteilung der „Farbmittel“ 1. Gruppe: Farbstoffe
im Anwendungsmedium löslich, organisch
2. Gruppe: Pigmente im Anwendungsmedium unlöslich
Anorganische Pigmente Bunt- (z.B. Chromate) & Weißpigmente (z.B. Gips,
Kreide, TiO2) Organische Pigmente
Buntpigmente (z.B. Azofarbstoffe)
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Entstehung der Farbwahrnehmung
Entstehung von Farbeindrücken Bündelung ins Auge einfallender Lichtstrahlen
durch Linse auf Netzhaut (Stäbchen / Zapfen) Additive Farbmischung → im Sehapparat Subtraktive Farbmischung → am Objekt
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Lichtabsorption Elektronen werden durch Strahlung angeregt
Grundzustand (HOMO) angeregt (LUMO) ein Teil wird absorbiert, der Rest reflektiert
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Fluoreszenz & Phosphoreszenz
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Nach Absorption: Rückkehr in HOMO unter Lichtemission
Rückkehr in HOMO über metastabilen Zustand Abgabe von thermischer Energie
Lumineszenz
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Chemolumineszenz: Bei Reaktion entstehen
angeregte Produkte Rückkehr zum
Grundzustand (HOMO) unter Lichtemission
Biolumineszenz: Bei Organismen Durch Enzyme
gesteuerte Redoxreaktionen
Abstand zwischen HOMO & LUMO muss stimmen Nur bei ausgedehnten System konjugierter
Doppelbindungen! (min. 9) „Chromophore“ Je ausgedehnter, desto kleiner der Abstand
absorbiertes Licht ist langwelliger Farbe ist dunkler
Bathochromie: Farbvertiefung durch Zusammenspiel funktioneller Gruppen Vergrößern Pi-Elektronensystem Delokalisierung Durch +M-Effekte (Auxochrome) & -M-Effekte
(Antiauxochrome)
Struktur von Farbmolekülen
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Pigmente Anorganisch und organisch Natürlich und synthetisch
Weißpigmente: Streuen auftreffendes Licht z.B. Kreide, „Bleiweiß“ (PbCO3), Titanoxid (TiO2)
Buntpigmente: Absorbieren einen Teil des Lichts Organisch klarer, intensiver z.B. Azopigmente, Eisenoxide
Nicht haftend Färbung von Bau- / Kunststoffen & Druckverfahren
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Lackfarben & Dispersionsfarben
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Lacke: Pigmente & Zusätze
in Bindemitteln Bindemittel:
größter Anteil filmbildend Elastizität, Resistenz
Zusätze: Stabilität, Haltbarkeit
Dispersionsfarben: Pigmente, Zusätze &
Bindemittel in Wasser (Emulsion)
Füllstoffe (Kreide, Spate, Glimmer)
Zusätze (z.B. Weichmacher, Konservierungsmittel)
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Azofarbstoffe Größte Farbstoffgruppe Nur synthetisierbar Merkmal: Azogruppe
→ Herstellung
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Hers
tellu
ng
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Azofarbstoffe Größte Farbstoffgruppe Nur synthetisierbar Merkmal: Azogruppe Viele Variationen Verwendung
Färben von Textilien/Papier Lebensmittelfarbe→ Indikator
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Methylorange als Indikator
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Triphenylmethanfarbstoffe Malachitgrün
Färbemittel für Textilien Fuchsin
Aldehydnachweis Methylviolett
Kopierfarben, Medizin Fluorescin
Warntafeln Eosin, Erythrosin
rote Farbe Aurin, Phenolphtalein
pH-Indikator
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Phenolphthalein
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
pH < 8,2 Absorption findet im UV-
Bereich statt → farblos Lacton-Ring stört π-
Elektronensystem
pH > 8,2 Absorption findet im Bereich
des sichtbaren Lichts statt → rotviolett
Öffnung des Lacton-Rings → π-Elektronensystem ist störungsfrei
Carbonylfarbstoffe Merkmal
min. 2 Carbonylgruppen
Untergruppen Anthrachinonfarbstoffe Indigofarbstoffe Indanthrenfarbstoffe
Eigenschaften Hohe Lichtechtheit Temperaturbeständigkeit
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Indigo - Früher Gewinnung
In warmen Regionen → Indican (Indigopflanze) In kalten Regionen → Isatan (Färberwaid)
Herstellung Früher: Vergärung der Blätter mit Urin → Indoxyls Isolierung des Pigments
Vergärung in großen Becken Abfiltrieren, pressen und trocknen des Pigments 100kg Blätter → 1,5 – 2kg Indigopigment
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Indigo - Heute Nach 30-jähriger Forschung → 1897
erstmalig synthetischer Indigo
Heute hauptsächlich für Jeans (Blue Denim) → 97% <1%: Wachsdruck, Wollfärbung,
Lebensmittelfarbe, etc.
Jährlich 50.000t Indigo weniger als 1% aus Pflanzen
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Färben gleich Drucken?
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Drucken: Aufbringen des
Farbmittels von einer Seite
Pigmente in Druckpasten
für Gewebe / Gewirke
Oft nicht farbecht
Färben: Farbmittel wird
von allen Seiten herangebracht
als Lösung oder Emulsion
für verschiedene Textilien
Oft sehr farbecht
Farbechtheit – Das „Verankerungsprinzip“
Einlagerung Haftung durch Absorption Ionenbindung ionische Gruppen Koordinative Bindung:
Mit Metallsalzen vorbehandelt Verankerung an Metall-Ionen
Wasserstoffbrückenbindung Van-der-Waals-Kräfte Elektronenpaar-Bindungen zwischen Faser
und Farbstoff
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Wichtige FärbeverfahrenDirektfärben Einziehen in die Faser
Substantives Direktfärben (WBB / Van-der-Waals-Kräfte)
Ionische Direktfärbung Entwicklungsfärben Entsteht auf der Faser
Zweikomponentenfärbung (Azofarbstoffe) Mit Kupplungskomponente grundiert Diazoniumsalz
Küpenfärben (Carbonylfarbstoffe) Reduzierte Form auf Faser oxidiert
BeizenfärbenReaktivfärben Farbstoffe mit Ankergruppen
Reaktion mit OH-/NH2-Gruppen
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
Literaturverzeichnis Dr. Arnold, Karin & Prof. Dr. Helmut Barthel, 2010. „Chemie
Oberstufe“. 1. Auflage, 2. Druck 2011, Cornelsen Verlag, Berlin
Bildquellen: [Stand: 01.02.2013, 18:30 Uhr UTC+1] http://www.yatego.com/wuermchen04/
p,506ec2f84a8ea,4f59fbe40c5aa2_9,kinderzimmer-kita-schlaflicht-phosphoreszierend-nachtleuchtend-selbstleuchtend-glow-in-the-dark-stern-engel-mond-leuchted-im-dunkeln-fluoreszierend-sternenhimmel-tuer-wand-decke-fenster-deko-aufkleber-wandtattoo-decal
http://www.agnihotra.ch/wp-content/2008/10/pigmente.jpg http://www.bucolin.de/wp-content/uploads/slider/lackfarbe-eimer.jpg http://jcnf.de/images/sponsoren/profi-team-kaarst-textildruck-big.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Erythrosine.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fluorescein.png http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gentian_Violet.png http://de.wikipedia.org/wiki/Lebensmittelfarbstoff http://www.hechler-nickel.com/shop/1427-3575-thickbox/lala-berlin-
triangle-schal-scarf-plo-classic-indigo-blau.jpg http://www.experimentalchemie.de/bilder01/versuch-007/jeans.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2c/
Fuchsin.svg/344px-Fuchsin.svg.png
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer
21.04.23
Von Eric Eiser, Robin Schorer und Pascal Schweitzer