Ökologie von Farbstoffen

Hauptanwendungsfelder und Ausziehgrade

Farbstoffe können entsprechend ihrer chemischen Zusammensetzung (Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe, Schwefelfarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe, indigoide Farbstoffe, Phthalocyanin-Farbstoffe etc.) oder entsprechend ihrer färbereitechnologischen Eigenschaften klassifiziert werden.

Jede der gegenwärtig in der Textilveredlung eingesetzte Farbstoffklasse hat ihre spezifischen, färbereitechnologischen Vorteile und ist daher nicht zu ersetzen. Zum Beispiel werden im Falle der Cellulosefärbung Direkt-, Reaktiv-, Küpen- und Schwefelfarbstoffe eingesetzt.

• Reaktivfarbstoffe führen zu brillanten Farben, ihre Nassechtheiten sind hervorragend, und sie sind gegenüber den Küpenfarbstoffen einfacher in der Anwendung und kostengünstiger. Einsatzgebiete für Bekleidung oder Bettwäsche sind weltweit am häufigsten.
• Küpenfarbstoffe besitzen sehr hohe Nass- und Lichtechtheiten, allerdings erreicht man damit eher stumpfe Farbtöne. Brillante Farben sind hierbei nicht möglich. Küpenfarbstoffe finden ihren Einsatz häufig in Mantel- oder Jackenoberstoffen und Handtüchern. Außerdem werden Küpenfarbstoffe im Druck für die Tarnkleidung des Militärs eingesetzt.
• Direktfarbstoffe kommen aufgrund ihrer geringen Kosten häufig zum Einsatz, können aber aufgrund ihrer geringen Nassechtheiten nicht für hochwertige Bekleidung eingesetzt werden. Meist werden Direktfarbstoffe im Bereich der Heimtextilien verwendet, da sie entgegen ihrer geringen Nassechtheit sehr gute Lichtechtheiten besitzen und sehr einfach in der Anwendung sind.

Für Polyester (PES) werden üblicherweise Dispersionsfarbstoffe verwendet. Die unterschiedlichen Echtheiten dieser Farbstoffe begründet sich in der Molekülgröße.

Je kleiner das Farbstoffmolekül, desto geringer die Echtheiten. Allerdings benötigen die kleinmolekularen Farbstoffe auch die geringste Energie, um in die Faser zu gelangen. Die höchste Energie benötigen demnach die großmolekularen Farbstoffe. Diese besitzen aber auch höchste Nass-, Reib-, und vor allem Lichtechtheiten. Diese großmolekularen Dispersionsfarbstoffe finden ihre Anwendung hauptsächlich im Automotivbereich. Hier werden die höchsten Anforderungen an die Heißlichtechtheit gestellt.

+++: sehr oft; ++: oft; +: in Gebrauch; D: hauptsächlich im Druck; =: möglich

Farbstoffspezifische ökologische Frachten (Ausziehgrad)

In Ausziehfärbungen verbleiben nicht-fixierte Farbstoffe im Färbebad und belasten das Abwasser in Abhängigkeit des Farbstofftyps und der Prozessbedingungen. Durchschnittliche Fixiergrade von Farbstoffen in Ausziehfärbeverfahren sind in Tabelle zusammengestellt.

Fixiergrade der wichtigsten Farbstoffklassen [Schulze-Rettmer, 1996]

Ökologie

Das Abwasser aus Ausziehfärbungen (ausgezogene Färbebäder und Spülbädern) und die Restflotten von Färbungen nach dem Auftragsverfahren sind mit Farbstoffen, Färbereihilfsmitteln, Salzen, Laugen und Säuren belastet. Handelsübliche Farbstoffformulierungen enthalten grob geschätzt einen Anteil an reinem Farbstoff von 30-50%.

Die weiteren Formulierungsbestandteile, deren Anteile je nach Farbstoffklasse variieren, sind biologisch meist nur schwer abbaubare Dispergiermittel, Stellmittel und weitere Additive. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die für die jeweiligen Farbstoffklassen typischen Abwasserbelastungen.