Beizenfarbstoffe

Beizenfarbstoffe sind eine Farbstoffgruppe, die vorwiegend für das Färben von Wolle, Seide und anderen Proteinfasern verwendet wird. Sie gehen mit Metallsalzen wie beispielsweise Chrom-. Aluminium-, Kupfer- und Eisensalzen schwerlösliche Verbindungen ein. Diese Verlackung bewirkt die Fixierung der Farbstoffe auf der Faser. Werden Chromsalze verwendet, spricht man von Chromierungsfarbstoffen. Bei den Beizenfarbstoffen handelt es sich überwiegend um Anthrachinon- und Azofarbstoffe.^[1]

Gemäß Colour Index werden die Beizenfarbstoffe als Mordant Dyes bezeichnet. So ist beispielsweise die systematische Bezeichnung von Alizarin, einem historisch wichtigen Beizenfarbstoff, C.I. Mordant Red 11.^[2]

Die Beizenfarbstoffe waren vor der Erfindung der synthetischen Farbstoffe das bedeutendste Farbstoffsortiment. Der wichtigste Vertreter war das Türkischrot, ein Aluminium-Calcium-Komplex von Alizarin, dem Hauptinhaltsstoff des Färberkrapp. Ursprünglich wurde bei der Türkischrotfärbung hauptsächlich mit Aluminium-, Eisen- und Zinnsalzen gefärbt, die Verwendung von Chromsalzen kam am Ende des 19. Jahrhunderts dazu und erlangte eine immer größere Bedeutung. Mit der Entwicklung der Alizarin-Synthese 1869 nahm die Chemie der synthetischen Beizenfarbstoffe einen großen Aufschwung. Da jedoch die Färbung von Baumwolle mit Beizenfarbstoffen sehr umständlich war und viele Arbeitsschritte erforderte, wurden die Beizenfarbstoffe mit der Erfindung neuer Farbstoffklassen in der Baumwollfärberei verdrängt. Die Färbung von Wolle mit Beizenfarbstoffen war wesentlich einfacher. Insbesondere konnte mit der Erfindung besser wasserlöslicher sulfogruppenhaltiger Beizenfarbstoffen das Färbeverfahren weiter vereinfacht werden. Etwa zeitgleich wurden zur Komplexbildung befähigte Hydroxy- und Hydroxycarboxyazofarbstoffe entwickelt, die als Beizenfarbstoffe verwendet werden konnten.^[3]

Die meisten Beizenfarbstoffe gehören zur Stoffgruppe der Anthrachinon- oder der Azofarbstoffe.

Bei den Anthrachinon-Beizenfarbstoffen handelt es sich im Wesentlichen um Derivate von 1-Hydroxyanthrachinon, wobei 1,2-Dihydroxyanthrachinon (Mordant Red 11, Alizarin) die größte technische Bedeutung hat.^[4.1]

Beispiele für Anthrachinon-Beizenfarbstoffe
Mordant Red 11	Mordant Orange 14
Mordant Brown 42	Mordant Red 3

Die Azo-Beizenfarbstoffe, die mit Chrom- oder Kupfersalzen Komplexverbindungen bilden, lassen sich in zwei Gruppen unterteilen – Azofarbstoffe mit Salicylsäure als Kupplungskomponente sowie Azofarbstoffe, bei denen ein Arylrest eine Hydroxy- oder Aminogruppe und der zweite Arylrest eine Hydroxy-, Amino- oder Carboxylgruppe aufweist, wobei beide Substituenten ortho-ständig zur Azogruppe sind. Von technischer Relevanz sind dabei die o,o′-Dihydroxyazofarbstoffe.^[4.2]

Beispiele für Azo-Beizenfarbstoffe
Mordant Yellow 1: Azo-Beizenfarbstoff mit Salicylsäure als Kupplungskomponente	Mordant Black 9: Azo-Beizenfarbstoff mit einem o,o′-Dihydroxyazo-Strukturelement

Bei den Farbstoffen für Wolle werden fast ausschließlich Chromsalze verwendet, während bei Baumwollfärbungen die Kupfersalze eine größere Rolle spielen.^[4.2]

Das Färbeverfahren mit Beizenfarbstoffen aus der Gruppe der Hydroxyanthrachinone ist sehr aufwändig und kompliziert. Dies ist trotz ihrer sehr guten Licht- und Waschechtheit ein Grund dafür, dass sie insbesondere bei der Baumwollfärberei durch andere, wesentlich einfacher zu färbende Farbstoffgruppen verdrängt wurden. Da die Farbstoffe keine nennenswerte Affinität zur Textilfaser haben, muss das Textil zunächst vorgebeizt werden. Dabei wird bei dem sogenannten Altrotverfahren die Baumwolle mit Tournantöl, einem künstlich ranzig gemachten Olivenöl, mehrfach präpariert und getrocknet. Anschließend wird die meist aus Aluminiumsulfat oder Calciumverbindungen bestehende Metallbeize aufgebracht, bevor dann der eigentliche Färbevorgang erfolgt. Nach einem neueren modifizierten Verfahren, dem Neurotverfahren, wird das Textil einmalig mit sulfiertem Rizinusöl vorbehandelt und auch die Nachbehandlung kann einfacher durchgeführt werden.^[5.1] Das Vorbeizen von Wolle ist deutlich einfacher und besteht darin, dass das zu färbende Material mit einer Alaunlösung, der Weinstein und Oxalsäure zugesetzt sind, gekocht wird.^[3]

Beim Färben von Wolle mit Chromierungsfarbstoffen auf der Grundlage von Azofarbstoffen gibt es unterschiedliche Verfahren. Bei dem sogenannten Vorchromierverfahren wird zunächst das Textil mit Chromverbindungen vorbehandelt und anschließend gefärbt. Dieses Verfahren eignet sich auch für Hydroxyanthrachinonfarbstoffe. Bei dem Nachchromierverfahren wird dagegen zunächst mit dem chromierbaren Farbstoff gefärbt und anschließend erfolgt im gleichen Färbebad die Fixierung des Farbstoffs mit Chromsalzen, typischerweise Dichromaten, die durch die Wolle selbst zu Chrom(III)-Verbindungen reduziert werden. Werden der Färbevorgang und die Chromierung gleichzeitig durchgeführt, so spricht man vom Einbadchromierverfahren. Dieses kann angewendet werden, wenn sich der vorliegende Farbstoff-Chromkomplex nicht in unlöslicher Form im Färbebad abscheidet. Das bedeutendste dieser drei Verfahren ist das Nachchromierverfahren.^[5.2]