Gärungsküpe

Die Küpenfärberei (auch als Küperei bezeichnet) bedient sich farbiger, 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.

Historie

Die Küpenfärberei gehört zu den ältesten Färbeprozessen. Bereits im Altertum wurde mit Färberwaid und Purpurschnecken eine waschechte Färbung erzielt.

Eigenschaften von Küpenfarbstoffen

Neben den Phthalocyanin-, Naphthol- und Dispersionsfarbstoffen sind diese Farbstoffe eine weitere Klasse, die keine nennenswerte Löslichkeit in Wasser aufweist. 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. Zu diesem Zeitpunkt wird in die Eigenschaften des Produkts entscheidend eingegriffen.

Prinzip des Färbens

Die Farbstoffe werden unter Anwendung von Reduktionsmitteln in wasserlösliche, andersfarbige Leukoverbindungen überführt. Voraussetzung dabei ist, dass das Farbstoffpigment in wässrigem Medium feinverteilt vorliegt. Die Korngröße der Farbpigmente 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 Farbstoffaggregate in wässrigem Medium werden dann 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. Währenddessen oxidiert der Luftsauerstoff 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 Leuko-Verbindung zu oxidieren.

Die Färbungen sind sehr echt, können durch Luft nicht angegriffen oder verändert werden und haften sehr gut auf der Faser.

Prinzip am Beispiel der Indigo-Färbung:
Indigo (blau) -> Leuko-Indigo (farblos-gelblich) -> Indigo (blau)

Färbeverfahren

Auf die Beschreibung der Färbeverfahren für Indigo wird an dieser Stelle nicht eingegangen.

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 bzw. -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 werden (am häufigsten) eingesetzt: Natriumhydrogensulfit (NaHSO₃), Natriumdithionit (Na₂S₂O₄), Natriumhydroximethansulfinat oder Borhydride. 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.

Oxidationsmittel

Neben Luftsauerstoff dienen hierzu (insbesondere bei den Leukoküpen-Farbstoffestern) anorganische Per-Verbindungen (z. B. Wasserstoffperoxid, H₂O₂), Kaliumdichromat (K₂Cr₂O₇), alkalische Natriumhypochlorit-Lösung (NaClO) oder Gemische aus Natriumchlorit (NaClO₂) und Essigsäure (CH₃COOH). Industrielle Bedeutung haben heute ausschließlich Wasserstoffperoxid und das Natriumsalz der 2-Nitro-5-Benzolsulfonsäure. Luftsauerstoff spielt bei der Färbung von Garn als Kreuzspule bei einigen Farbstoffen eine wichtige Rolle. Er wird mittels Vakuum durch die Spule gesaugt.

verwendete Farbstoffe

Folgende Farbstoffe werden für die Küpenfärberei verwendet:

• indigoide Farbstoffe: Indigo, Indirubin, Isoindigo, Purpur (Dibromindigo)
• Indanthrenfarbstoffe
• anthrachinonide Farbstoffe
• Phthalocyaninfarbstoffe
• Naphthalinfarbstoffe

Historisches

Bereits im Altertum waren Färbungen mit Indigo, Färberwaid und Purpur bekannt.