Wie die objektive Farbanalyse natürlichen Farbstoffen in der Textilindustrie zum Erfolg verhilft

Natürliche Farbstoffe erfreuen sich wieder wachsender Beliebtheit. Die Farbanalyse kann dazu beitragen, die Leistung solcher Farbstoffe zu verbessern. Bildquelle: Flickr-Benutzer Darlene

Seit Tausenden von Jahren werden natürliche Pigmentquellen wie Pflanzen, Lehm und Insekten verwendet, um Stoffen eine Vielzahl ästhetisch ansprechender Farbtöne zu verleihen. Diese natürlichen Farbstoffe ermöglichten einen virtuellen Regenbogen von Textilfarben, von einfachen Pigmenten aus einer einzigen Quelle bis hin zu komplexen, mehrstufigen Farbstoffkombinationen, die hochspezialisierte und streng gehütete Kenntnisse erfordern. Nach dem Erscheinen des ersten synthetischen Farbstoffs im Jahr 1856 eroberten künstliche Pigmentiermittel jedoch schnell den Textilmarkt und ermöglichten eine größere Farbvielfalt, eine höhere Farbechtheit, eine wirtschaftlichere Produktion und eine größere Farbintensität. Doch trotz der Vorteile synthetischer Pigmente haben wachsende Bedenken hinsichtlich der Toxizität, der gesundheitlichen Auswirkungen und der Umweltbelastung durch künstliche Farbstoffe einige Textildesigner und -hersteller dazu veranlasst, sich sowohl altbewährten als auch neu entdeckten Pigmentierungsverfahren zuzuwenden.1 Dieses wiedererwachte Interesse an natürlichen Farbstoffen hat die Forscher dazu veranlasst, Naturfarbstoffformulierungen und Färbeverfahren mit Hilfe moderner Spektraltechnologien genauer zu untersuchen, um die Leistung umweltfreundlicher, umweltverträglicher Farbstoffe zu verbessern und mit synthetisch gefärbten Produkten zu konkurrieren.

Die spektrophotometrische Analyse von Naturfarbstoffen verbessert unser Verständnis des Farbstoffverhaltens und erweitert die Möglichkeiten zur Herstellung schöner, haltbarer Textilien. Bildquelle: Unsplash Benutzer Trang Nguyen

Objektive Analyse von natürlichen Farbstoffen

Obwohl natürliche Farbstoffe mindestens seit dem Neolithikum verwendet werden, war eine objektive Quantifizierung ihrer Farbeigenschaften und ihrer Leistung in bestimmten Stoffen bis vor kurzem nicht möglich. Mit den heutigen hochentwickelten spektrophotometrischen Instrumenten können Forscher die Auswirkungen von Naturfarbstoffen auf verschiedene Stoffe analysieren, um Textilherstellern bei der Auswahl der richtigen Farbstoffe für ihre Materialien und Zwecke zu helfen. Eine 2009 in Materials veröffentlichte Studie untersuchte zum Beispiel das Verhalten von Naturfarbstoffen aus Pfingstrose, Granatapfel, Nelke, Coptis chinensis und Gallnuss-Extrakten in Baumwoll-, Seiden- und Wollstoffen. Die mittels Spektralanalyse ermittelten CIE L*,a,*b*-Werte wiesen darauf hin, dass das endgültige Farbergebnis "signifikant von der Struktur des Farbstoffs und der Art des Gewebes abhängt"2 Genauer gesagt, ergab der Vergleich der Farbwerte, dass "Wolle die höchsten a*- und b*-Werte für alle Farbstoffe aufwies, gefolgt von Seide und Baumwolle, was darauf hindeutet, dass die Zunahme von Rötung und Vergilbung in der Reihenfolge Wolle > Seide > Baumwolle erfolgte." Eine andere Forschergruppe untersuchte mit Hilfe der kolorimetrischen Analyse natürliche Gelbpigmentierungsquellen und stellte fest, dass Granatapfelschalenfarbstoff in Nylongeweben hellere und echtere Gelbtöne erzeugt als Schweiß.3 Da die Erforschung natürlicher Farbstoffe als Reaktion auf das wachsende Interesse an einer umweltfreundlichen Textilverarbeitung weiter voranschreitet, wird die spektralfotometrische Analyse eine erweiterte Erkennung der Farbmöglichkeiten ermöglichen, die sich aus den Wechselwirkungen zwischen Farbstoff und Gewebe ergeben, und bei der Farbstoffauswahl helfen.

Bewertung der Auswirkungen von Beizmitteln und anderen Behandlungen

Die Farbstoffe selbst sind jedoch nicht der einzige zu berücksichtigende Faktor. Obwohl einige natürliche Farbstoffe wie Indigo und Flechten allein verwendet werden können, ist häufig eine Beizbehandlung erforderlich, um die Pflanzenfarbstoffe an die Textilfasern zu binden und die Farbechtheit zu fördern. Da Naturfarbstoffe in der Regel eine deutlich geringere Farbechtheit aufweisen als synthetische Farbstoffe, gilt das Beizverfahren als kritischer Aspekt bei der Herstellung von Textilien, die kommerziell genutzt werden können und mit künstlichen Pigmenten konkurrieren. Beizmittel können jedoch die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Textilien verändern und mit Farbstoffen in einer Weise interagieren, die das Farbverhalten beeinflusst. In vielen Fällen ist dieser Effekt von Vorteil; wie im International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering dargelegt, "verbessert die Beizung im Allgemeinen die Farbstoffleistung und hilft dem Färber, ein breites Farbspektrum auf einer Vielzahl von natürlichen und synthetischen Fasern mit erweiterten Farbanteilen und besseren Echtheitseigenschaften zu erzielen."4

Das Spektrum der Farbmöglichkeiten kann durch nachfolgende chemische Behandlungen wie Flüssigammoniakanwendungen, die mit Farbstoffen und Beizmitteln interagieren, um einzigartige Farbvariationen zu erzeugen, noch erweitert werden. Eine Studie, die in Coloration Technology veröffentlicht wurde, ergab, dass mit Beize gefärbte Wolle, die mit einer Reihe von natürlich vorkommenden roten, braunen und gelben Pigmenten gefärbt wurde, darunter Krapp, Walnuss, rote Zwiebel, Granatapfel und Schweiß, nach der Ammoniakbehandlung niedrigere *L-Werte aufwies und dass die Abnahme der *L-Werte proportional zur Stärke der Ammoniaklösung war.5 Auch andere signifikante Farbwertveränderungen wurden beobachtet, darunter ein Anstieg der *C-Werte bei mit Schweiß und weißer Zwiebel gefärbter Wolle, ein Rückgang der *C-Werte bei mit roter Zwiebel und Cochenille gefärbter Wolle und ein Rückgang der a*-, b*- und C*-Werte bei mit Krapp und Walnussschalen gefärbter Wolle. Wenn Sie die Auswirkungen von Beizmitteln und anderen chemischen Behandlungen auf natürlich gefärbte Stoffe verstehen, können Sie das Potenzial dieser Pigmentierungsverfahren nutzen, um genau den gewünschten Farbton zu erzielen.

Die Behandlung mit Beizmitteln kann dazu führen, dass diese pilzgefärbte Wolle ihre Pigmentierung beibehält, kann aber auch die Farbgleichheit in bestimmten Geweben beeinträchtigen. Bildquelle: Flickr-Benutzer AnnaKika

Auswahl der Beizmittel

Beizmittel erhöhen zwar die Farbechtheit, können aber auch die Gleichmäßigkeit der Farbe beeinträchtigen, was die Wahl des Beizmittels zu einem kritischen Faktor für die erfolgreiche Anwendung von Naturfarbstoffen macht. In einer Anfang dieses Jahres veröffentlichten Studie untersuchten Forscher mit Hilfe der Zweistrahl-Reflexionsspektralphotometrie die Auswirkungen von Beizmitteln auf die Farbechtheit von Seidenstoffen, die mit Mango-, Guaven- und Hennaextrakten gefärbt wurden.6 Die Spektraldaten zeigten, dass nicht gebeizte Proben durchweg eine bessere Farbechtheit aufwiesen als gebeizte Proben. Während jedoch alle Beizmittel zu einer schlechteren Ebenheit führten, wirkten sich verschiedene Beizmittel unterschiedlich stark auf die Farbgleichmäßigkeit aus, wobei Alaun und Alaun-Zinn durchweg zu einer besseren Ebenheit führten als Eisen(II)-sulfat und Eisen(II)-sulfat-Zinn/Alaun-Kombinationen. Eine objektive Analyse der Auswirkungen von Beizmitteln auf das Verhalten von Naturfarbstoffen in bestimmten Geweben ist sowohl für die Auswahl von Naturpigmenten als auch für die Festlegung von Verarbeitungsmethoden, mit denen die gewünschten Farbergebnisse erzielt werden können, von entscheidender Bedeutung.

Erweiterung des Potenzials natürlicher Farbstoffe durch Farbanalyse

Spektralphotometrische Instrumente ermöglichen eine detaillierte, objektive Bewertung von natürlichen Farbstoffen und Färbeprozessen, um die Verwendung natürlicher Pigmente zu erweitern und zu verfeinern. So erhalten Textilhersteller die Informationen, die sie benötigen, um erfolgreich von synthetischen Farbstoffen wegzukommen und gesündere, umweltfreundlichere Alternativen einzusetzen. HunterLab ist seit über 60 Jahren ein Pionier auf dem Gebiet der spektralphotometrischen Farbmessung. Unser umfassendes Angebot an Spektralphotometern wird von Forschern, Chemikern und Textilherstellern gleichermaßen nachgefragt, um genaue und zuverlässige Farbdaten zu erhalten, die unser Verständnis von Farbstoffformulierung und Färbeprozessen fördern. Ganz gleich, ob Sie die Auswirkungen natürlicher Pigmente auf Textilien in einer Laborumgebung untersuchen, die Beziehung zwischen natürlichen Farbstoffen und Beizbehandlungen bewerten oder Färbeprozesse innerhalb einer Produktionslinie überwachen möchten, wir haben die Werkzeuge, die Sie für eine präzise und aussagekräftige Analyse der Spektralinformationen benötigen. Kontaktieren Sie uns, um mehr über unsere innovativen Produkte, Softwarepakete und erstklassigen Kundendienstleistungen zu erfahren.