Verlackung

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Verlackung

Verlackung ist eine Arbeitsmethode der Farbstoffherstellung. Die erzeugten Pigmente sind chemisch gesehen Salze, werden aber in der Farbstoffindustrie als „Lack“ bezeichnet.

Arbeitsweise

Unter Gesichtspunkten der Chemie ist eine Verlackung eine Salzbildung mit dem Ziel in Wasser unlösliche Reaktionsprodukte, also unlösliche Salze zu erhalten.

Coloristisch geeignete Farbstoffe sind wegen der einfacheren oder wirtschaftlicheren Herstellungsbedingungen oft in Wasser löslich. Insbesondere sind anionische und kationische Farbstoffe auf Grund der chemischen Struktur wasserlöslich. Diese Eigenschaft kann in bestimmten Anwendungsfällen stören. Um benötigte Echtheiten zu erreichen sind Pigmente nötig, so stört etwa beim Offsetdruckverfahren die besagte Löslichkeit des Farbmittels in Wasser. Um preiswerte Pigmente zu erhalten werden die funktionellen Gruppen als Ursache der Wasserlöslichkeit durch Umsetzen mit geeigneten Gegenionen umgesetzt.

Säurefarbstoffe (anionische Farbstoffe)

Diese enthalten Sulfonate oder Carboxylate. Für Sulfongruppen kommen Barium- und auch Calciumionen als geeignete Verlackungsmittel in Frage. Im Falle von Carboxylaten wird meist mit Bleiionen verlackt, was heute unter dem Aspekt des Umweltschutzes an Bedeutung verliert. Aluminium-, Eisen- und andere Schwermetallionen kommen ebenfalls zum Einsatz.

Basische Farbstoffe (kationische Farbstoffe)

Diese enthalten Amine als Reaktionsgruppe. Basische Farbstoffe sind brillant und farbstark und besitzen gute coloristische Eigenschaften. So kann eine Verlackung der basischen Gruppen am Farbstoff mit Heteropolysäuren coloristisch gute Pigmente mit ausreichenden Echtheiten ergeben.

Grundsubstanzen

Für die Verlackung besonders interessant sind

Die Qualitätskontrolle für diese Methode besteht darin, dass solange Schwermetallsalz zur Farbstofflösung zugesetzt wird bis sich auf einem Filterpapier kein „Farbhalo“ (=farbiger Auslauf) mehr um die Auftragungsstelle der Testprobe bildet.

Druckpigmente

Druckpigmente müssen

  • coloristischen Ansprüchen genügen (beispielsweise im Vierfarbdruck),
  • sollen wegen der geringen Schichtdicken eine hohe Deckkraft besitzen,
  • andererseits müssen die Teilchenformen und -größen Ansprüchen genügen um im Bindemittel dispergierbar zu sein
  • und müssen den einsatzabhängigen Echtheitsanforderungen gerecht werden.

Lackrot C

Dieses Druckfarbenpigment (C.I. Pigment Red 53) wird durch Azokupplung von 4-Chlor-Toluidinsäure mit β-Naphthol gewonnen. Obwohl auch die Löslichkeit des Natriumsalzes gering ist, kann das Pigment für Offsetdruckfarben kaum eingesetzt werden. Durch eine Verlackung als Calcium- besser als Bariumsalz lassen sich ausreichend unlösliche Pigmente herstellen. Diese haben die gewünschten coloristischen Eigenschaften des Azofarbstoffes und andererseits die bei der Nutzung bedingten Eigenschaften. Der bereits um 1900 produzierte Calciumlack wird noch heute als verlackter Farbstoff bezeichnet, was sich auch im Pigmentnamen äußert.

Scheckfarbstoff AS

Der Farbstoff ist wegen seiner Eigenschaft mit einem deutlichen Farbumschlag als Base-Säure-Indikator für den Wertpapierdruck geeignet. Aufgrund der Wasserlöslichkeit des Grundfarbstoffes bestehen wesentliche Einschränkungen für die einsetzbaren Druckverfahren. Der Grundkörper ist eine Carbonsäure und diese kann mit Bleiionen verlackt werden. Die Indikatoreigenschaft bleibt erhalten und der Bleigehalt ist für den Einsatzzweck vertretbar.

Rhodamin-Lack

Der kationische (basische) Farbstoff Rhodamin B entspricht in guter Näherung dem beim Skalendruck benötigten Magentafarbton. Der Farbstoff ist für Flexodruckfarben unmittelbar einsetzbar, unbehandelt aber nicht als Druckpigment, insbesondere beim Offsetdruck würde der Farbstoff ins Wasser gelangen und sich gleichmäßig über die Druckfläche verteilen..

Für basische Farbstoffe sind Säuren zur Salzbildung nötig. Praktisch eingesetzt werden komplexe Metallsäuren, meist Phosphor-Wolfram-Molybdän-Säure (PTM). Der entstehende PTM-Lacke auf Rhodaminbasis ist für die purpurrote Skalenfarbe nach DIN 16508/9 im Hoch- und Offsetdruck zugelassen. Allerdings ist die Lackierechtheit und die Alkaliechtheit oft noch zu gering.

Beizenfarbstoffe

Diese Farbstoffgruppe erhält meist durch eine Komplexbildung mit Metallionen ihre guten Echtheitseigenschaften. Diese Färbetechnik wird in der Textilfärbung genutzt. Die löslichen Farbstoffe werden zunächst auf die Faser aufgebracht und dann wird mit Metallsalzen „gebeizt“. Vorwiegend wird mit Chrom eine Fixierung auf der Faser durch Komplex- oder auch Salzbildung erreicht. Damit sind die Waschechtheiten wesentlich verbessert. Dieses Verfahren wird heute auf Grund von ökologischen Überlegungen nicht mehr industrielle eingesetzt. Für spezielle Färbetechniken spielt dies noch in der Hobbyfärberei ein Rolle. Auch bei Anfärbungen von biologischen Material zur mikroskopischen Untersuchung sind solche Farbstoffe noch im Einsatz im Mikromaßstab.

Farblacke biologischer Herkunft

Aus Pflanzen

Hämatein-Lack

Extraktiv kann aus Blauholz Hämatoxylin in Form farbloser Kristalle gewonnen werden, die an der Luft zu braunem Hämatein oxidieren:

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Hämatein bildet mit Zn2+; Fe3+; Cr3+; Al3+ braune bis violette Chelat-Komplexe. Diese Farblacke sind wenig lichtbeständig, werden aber als Anfärbemittel in der Histologie eingesetzt.

Krapp-Lack

Extraktiv kann aus der Pflanze „Echte Färberröte“ ein Alizazin-Glycosid in Form gelblicher Kristalle gewonnen werden. Beim Trocknen entsteht Alizarin.

Alizarin: gelb-orange (Alizarin bzw. 1,2-Dihydroxy-9,10-anthrachinon)

Alizarin bildet mit Ca2+; Fe3+; Cr3+; Al3+; Ti3+ rote bis rotviolette Chelat-Komplexe (beispielsweise der Alizarin Krapplack (Al)). Diese Farblacke werden einerseits als Nachweise für die entsprechenden Kationen in der analytischen Chemie und klinischen Chemie eingesetzt, ebenfalls sind es geschätzte Malerfarben. Historisch wurden Wolle und Seide mit Alizarin rot gefärbt. Synthetische Farbstoffe haben natürlich gewonnenes Alizarin vom Markt verdrängt.

Flavonoide Lacke

Extraktiv können aus diversen Pflanzen Grundstoffe für die Verlackung gewonnen werden.

Pflanze lat. Name Farbstoff
Färberreseda Reseda luteola Luteolin
Gelbholz oder Färbermaulbeerbaum Morus tinctoria Morin
Färbereiche Quercus tinctoria Quercetin
Kreuzbeere Rhamnus Rhamnetin, Flavone
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Flavone bilden mit verschiedenen Metallionen Farblacke in allen Farben. Wegen ihrer geringen Lichtechtheit haben diese keine praktische Bedeutung. Interessant ist jedoch, dass die Blütenfarbe standortabhängig, je nach geologisch vorhandenen Metall-Spuren, durch Bildung des Farblackes in den Blütenblättern verändert wird.

Aus Tieren

Carmin-Lack

Es handelt sich um ein dunkelrotes Pulver. Extraktiv kann aus Cochenille, einer Läuseart, Carminsäure gewonnen werden. Die getrockneten Körper von weiblichen Coccus cacti (L.) enthalten ungefähr 10 % Carminsäure. Diese Farbsäure wird in saurer Lösung extrahiert und bevorzugt mit Aluminium-Calcium-, Aluminium- und Aluminium-Zinn-Salzen verlackt, um einen Farblack mit einem brillanten Farbton zu erhalten. Im Color-Index wird es unter Natural Red 4 geführt und der chemische Aufbau als C.I. 75470. Andere Bezeichnungen sind Cochenille-Lack und Mönchslack. Die Licht- und Wetterechtheit ist nur gering, die Wasserechtheit ist abhängig vom Verlackungsmittel. In organischen Lösungsmitteln ist der Farblack unlöslich. Er ist hitzebeständiger als andere Lebensmittelfarbstoffe und kaum anfällig gegen Oxidation oder Reduktion.

Flavone: gelb-orange (Carminsäure bzw. (1R)-1,5-Anhydro-1-(7-carboxy- 1,4,6-trihydroxy-8-methyl-9,10-dioxo-9,10- dihydroanthracen-2-yl)-D-glucitol)

Carminsäure bildet mit Ca2+ und Al3+ wenig lichtechte dunkelrote, mit Sn2+ scharlachrote Chelat-Komplexe. Die Bildung des Farblackes wird als Nachweise für Al3+ in der analytischen Chemie verwendet. Carminsäurelacke wurden in Lippenstiften verwendet.

Einfluss des Metall-Kations auf die Farbe von Carminlacken
Verlackungsmetall Farbton
Aluminium karmesinrot
Aluminium/ Zinn scharlach
Barium stumpf violett
Chromium purpur
Kupfer bordeauxrot
Eisen purpur
Blei rotbraun
Magnesium pink
Quecksilber scharlachrot
Zinn scharlachrot
Uran grün
Zink purpurrot

Historisch war Carminlack ein wichtiges, weil farbreines natürliches Farbmittel. Bis über die Mitte des 19. Jahrhunderts wurde es verbreitet für die Textilfärbung wie auch als Pigment eingesetzt. Die „red coats“ in der britischen Armee wurden so gefärbt, bis dafür 1878 Azoscharlach eingeführt wurde.

Heute hat Carminlack seine Bedeutung als gutes Farbmittel für Lebensmittel, Arzneien und in der Kosmetik. Vorwiegend wird er für Wasseranfärbungen, Backwaren, Kosmetika und auch für Druckfarben genutzt. Er erfüllt die Bedingung, ein natürlicher Farbstoff – also kein Teerfarbstoff – zu sein und wird dauerhaft in den entsprechenden Listen ohne bekannte Zwischenfälle geführt. Seine Echtheiten sind besser als die anderer Lebensmittelfarbstoffe, und es ist das einzige natürliche Pigment, das für Kosmetika als Augen-Make-Up geeignet ist.

Indischgelb

Indischgelb ist ein historischer Magnesium-Calcium-Farblack der Euxanthinsäure. Euxanthinsäure ist ein pathologisches Stoffwechselprodukt von Rindern, die mit Mangobaumblättern gefüttert werden und unter Flüssigkeitsmangel leiden. Diese bilden einen intensiv gelbgefärbten Harn, aus dem sich die Euxanthinsäure beim Aufkonzentrieren abscheidet.

Flavone: gelb-orange (Indischgelb, Euxanthinsäure)

Indischgelb ist ein Xanthen-Farbstoff. Es fand Verwendung als Malerfarbe.

Literatur

  • W. Fühler (Hrsg.): Zusammensetzung, Herstellung und Verwendung von Druckfarben. Gebr. Schmidt, Stuttgart 1975.
  • Paul Rys, Heinrich Zollinger: Leitfaden der Farbstoffchemie. Verlag Chemie, Weinheim 1976

Weblinks



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