Wie man mit Gerbstoffen und Eisensulfat das tiefste Schwarz erzeugt.

Wenn du meine Blogs gelesen hast, hast du sicher schon das eine oder andere über das Erzeugen dunkler Farbtöne mit der magischen Verbindung von Tanninen und Eisensulfat gelesen. (Siehe diesen Blog)

In diesem Blog erklären wir, warum es eine bestimmte Reihenfolge gibt, auf die du achten solltest.

Zuerst: Wie funktioniert das?

Die Reaktion zwischen Tanninen und Eisensulfat führt zur Bildung eines dunkel gefärbten Komplexes, der allgemein als Eisentannat bekannt ist. Diese chemische Reaktion wird seit Langem bei der Herstellung von Tinte zum Schreiben und Zeichnen verwendet. Wenn wir diese Kombination also auf Stoff anwenden, erzeugen wir de facto schwarze Tinte direkt auf unserem Textil.

Dieser Prozess besteht aus zwei Komponenten:

1. Tannine. Das sind polyphenolische Verbindungen, die in verschiedenen Pflanzenteilen vorkommen, etwa in Rinden, Schalen und Gallen. Sie enthalten phenolische Hydroxylgruppen, die mit Metallionen reagieren können.
2. Eisensulfat (Eisen(II)-sulfat), ein Salz, das Eisen(II)-Ionen (Fe²⁺) enthält.

Wenn Tannine mit Eisensulfat in Kontakt kommen, bilden die Eisen(II)-Ionen einen Komplex mit den phenolischen Hydroxylgruppen in den Tanninen.

Dieser Komplex ist je nach verwendeten Tanninen schwarz oder dunkel blauschwarz. Im Färbebad und sogar außerhalb davon werden die Eisen(II)-Ionen im Komplex oxidiert, sodass Eisen(III)-Ionen (Fe³⁺) entstehen. Dieser Prozess kann durch Luftkontakt oder andere Oxidationsmittel ausgelöst werden. Die Oxidation von Eisen(II) zu Eisen(III) führt zu einem Farbwechsel von einem helleren zu einem dunkleren Ton.

Normalerweise spielt beim Herstellen von Tinten die Reihenfolge der Materialien keine Rolle. Wenn wir jedoch dunkle Farbtöne auf Stoff erzeugen, ist sie sehr wohl wichtig. Warum ist das so?

Nicht alle Beizen haften bei Proteinfasern (Wolle und Seide) auf dieselbe Weise wie bei Cellulosefasern (Baumwolle, Hanf, Leinen, Viskose und Ramie). Daher sind die Aufnahmewerte des Beizsalzes nicht gleich.

Das liegt daran:

1. Beizen enthalten oft Metallionen, die mit funktionellen Gruppen in Fasern Komplexe bilden können. Cellulosefasern besitzen hauptsächlich Hydroxylgruppen (-OH), die mit Metallionen weniger reaktiv sind als die funktionellen Gruppen in Proteinen, etwa Aminogruppen (-NH₂) und Carboxylgruppen (-COOH).
2. Beizen reagieren in der Regel leichter mit geladenen oder polaren funktionellen Gruppen. Proteinfasern haben Amino- und Carboxylgruppen, die leicht ionische Wechselwirkungen mit Metallionen eingehen können, wodurch die Affinität zu Beizen erhöht wird.
3. Auch die strukturellen Unterschiede zwischen Cellulose und Proteinen beeinflussen die Zugänglichkeit reaktiver Oberflächen. Die komplexere Struktur von Proteinfasern ermöglicht eine größere Vielfalt an Bindungsstellen, die mit Beizen reagieren können.

In der Praxis bedeutet das, dass, wenn du 100 Gramm Wolle und 100 Gramm Baumwolle jeweils mit 2 Gramm Eisensulfat beizst, die Wolle stärker gebeizt wird als die Baumwolle.

Andererseits haben Tannine im Allgemeinen eine höhere Affinität zu Cellulose als zu Proteinen.

Hier sind einige Gründe dafür:

1. Tannine sind polyphenolische Verbindungen und besitzen Hydroxylgruppen (-OH), die leicht Wasserstoffbrücken mit den Hydroxylgruppen in Cellulose bilden können.
2. Die Wechselwirkung zwischen Tanninen und Cellulose ist oft günstiger als die zwischen Proteinfasern und Tanninen, und zwar aufgrund der spezifischen Anordnung der Hydroxylgruppen in der Cellulose.
3. Die Hydroxylgruppen in Cellulose und Tanninen können Wasserstoffbrückenbindungen eingehen, was zur starken Affinität zwischen beiden beiträgt. Proteine haben weniger verfügbare Hydroxylgruppen, und die Wechselwirkungen können im Vergleich zu denen mit Cellulose schwächer sein.
4. Tannine können mit Cellulosefasern auch ionische Wechselwirkungen eingehen. Zwar besitzen Proteine Amino- und Carboxylgruppen, die ebenfalls ionische Wechselwirkungen eingehen können, doch die spezifische Anordnung und Verfügbarkeit dieser Gruppen kann zu stärkeren Wechselwirkungen mit Cellulose führen.
5. Cellulosefasern haben eine lineare und geordnete Struktur, die eine besser zugängliche Oberfläche für die Wechselwirkung mit Tanninen ermöglicht. Die unregelmäßige und komplexere Struktur von Proteinen begrenzt die Verfügbarkeit reaktiver Oberflächen für die Bindung von Tanninen.

In der Praxis bedeutet das, dass, wenn du 100 Gramm Wolle und 100 Gramm Baumwolle jeweils mit 20 Gramm Eichenmahlgallenpulver gerbst, die Baumwolle einen höheren Tanningehalt aufweist als die Wolle.

Für unsere Stoffe läuft diese komplexe Erklärung auf eine einfache „Regel“ hinaus, wenn du die dunkelsten Grautöne und Schwarztöne auf deinen Stoffen erzeugen möchtest:

Bei Cellulose: erst Tannin, dann Eisensulfat.

Bei Protein: erst Eisensulfat, dann Tannin.

Wie immer: Bei Eisensulfat sparsam dosieren, wenig reicht schon weit. Ich verwende maximal 2 % WOF.

Beispiel A: Baumwollproben. 1 Cutch, 2 Cutch und dann Eisensulfat. 3 Eisensulfat und dann Cutch.

Beispiel B: Seidenproben. 1 mit Eichenmahlgallen gefärbt. 2 Eichenmahlgallen und dann Eisensulfat. 3 Eisensulfat und dann Eichenmahlgallen.

Beispiel C: Seidengrieß. 1 Seidengrieß mit Granatapfelschalen gefärbt. 2 Granatapfelschalen mit einer Nachbeize aus Eisensulfat. 3 Eisensulfat beizen und dann mit Granatapfelschalen färben.

Ich freue mich darauf, eure Ergebnisse mit diesem Experiment zu sehen!