Hoe maak je de donkerste zwarten met tannines en ijzersulfaat.

Als je mijn blogs hebt gelezen, heb je vast al eens iets voorbij zien komen over het creëren van donkere tinten met behulp van de magische samensmelting van tannines met ferrosulfaat. (Zie deze blog)

In deze blog leggen we uit waarom er een bepaalde volgorde is waar je op moet letten.

Eerst: hoe werkt het?

De reactie tussen tannines en ferrosulfaat resulteert in de vorming van een donkergekleurde verbinding, beter bekend als ijzertannaat. Deze chemische reactie wordt al lang gebruikt bij de productie van inkt voor schrijven en tekenen. Dus wanneer we deze combinatie op textiel gebruiken, maken we feitelijk zwarte inkt rechtstreeks op onze stof.

Er zijn twee componenten in dit proces:

1. Tannines. Dit zijn polyfenolische verbindingen die voorkomen in verschillende plantendelen, zoals schors, doppen en galnoten. Ze bevatten fenolische hydroxylgroepen die kunnen reageren met metaalionen.
2. Ferrosulfaat (ijzer(II)sulfaat), een zout dat ijzer(II)-ionen (Fe²⁺) bevat.

Wanneer tannines in contact komen met ferrosulfaat, vormen de ijzer(II)-ionen een complex met de fenolische hydroxylgroepen in de tannines.

Dit complex is zwart of donker blauwzwart van kleur, afhankelijk van de gebruikte tannines. In het verfbad en zelfs daarbuiten ondergaan de ijzer(II)-ionen in het complex oxidatie om ijzer(III)-ionen (Fe³⁺) te vormen. Dit proces kan blootstelling aan lucht of andere oxiderende middelen omvatten. De oxidatie van ijzer(II) naar ijzer(III) leidt tot een kleurverandering van een lichtere tint naar een donkerdere kleur.

Meestal maakt de volgorde van de materialen bij het maken van inkt niet uit. Maar wanneer we donkere tinten op stof creëren, maakt die volgorde juist heel veel uit. Waarom is dat zo?

Niet alle beitsmiddelen hechten op dezelfde manier aan eiwit (wol en zijde) als aan cellulose (katoen, hennep, linnen, viscose en ramie). Daarom zijn de opname-niveaus van het beitszout niet hetzelfde.

Dat komt doordat:

1. Beitsmiddelen bevatten vaak metaalionen die complexen kunnen vormen met functionele groepen op vezels. Cellulosevezels hebben voornamelijk hydroxyl (-OH)-groepen, die minder reactief zijn met metaalionen dan de functionele groepen in eiwitten, zoals aminogroepen (-NH₂) en carboxylgroepen (-COOH).
2. Beitsmiddelen reageren doorgaans gemakkelijker met geladen of polaire functionele groepen. Eiwitvezels hebben amino- en carboxylgroepen die gemakkelijk ionische interacties met metaalionen kunnen aangaan, wat de affiniteit voor beitsmiddelen vergroot.
3. De structurele verschillen tussen cellulose en eiwitten beïnvloeden ook de toegankelijkheid van reactieve oppervlakken. De complexere structuur van eiwitvezels zorgt voor meer uiteenlopende plekken die met beitsmiddelen kunnen reageren.

In de praktijk betekent dit dat wanneer je 100 gram wol en 100 gram katoen beitst, elk met 2 gram ferrosulfaat, de wol sterker zal worden gebeits dan het katoen.

Aan de andere kant: tannines hebben over het algemeen een hogere affiniteit voor cellulose dan voor eiwitten.

Hier zijn enkele redenen voor:

1. Tannines zijn polyfenolische verbindingen en hebben hydroxyl (-OH)-groepen die gemakkelijk waterstofbruggen kunnen vormen met de hydroxylgroepen in cellulose.
2. De interactie tussen tannines en cellulose is vaak gunstiger dan de interactie tussen eiwitvezels en tannines, vanwege de specifieke rangschikking van de hydroxylgroepen in cellulose.
3. De hydroxylgroepen in cellulose en tannines kunnen waterstofbruggen vormen, wat bijdraagt aan de sterke affiniteit tussen beide. Eiwitten hebben minder beschikbare hydroxylgroepen, en de interacties kunnen zwakker zijn in vergelijking met die met cellulose.
4. Tannines kunnen ook ionische interacties aangaan met cellulosevezels. Hoewel eiwitten amino- en carboxylgroepen hebben die ionische interacties kunnen aangaan, kan de specifieke rangschikking en beschikbaarheid van deze groepen zorgen voor sterkere interacties met cellulose.
5. Cellulosevezels hebben een lineaire en geordende structuur, waardoor er een beter toegankelijk oppervlak is voor interactie met tannines. De onregelmatige en complexere structuur van eiwitten beperkt de beschikbaarheid van reactieve oppervlakken voor tanninebinding.

In de praktijk betekent dit dat wanneer je 100 gram wol en 100 gram katoen tannineert, elk met 20 gram eikengalpoeder, het katoen hogere tanninegehaltes zal hebben dan de wol.

Voor onze stoffen komt deze complexe uitleg neer op een eenvoudige 'regel' wanneer je de donkerste grijstinten en zwarttinten op je stoffen wilt creëren:

Voor cellulose: eerst tannine, daarna ferrosulfaat.

Voor eiwit: eerst ferrosulfaat, daarna tannine.

Zoals altijd: wees zuinig met ferrosulfaat, een beetje gaat een lange weg. Ik gebruik maximaal 2% WOF.

Voorbeeld A: katoenmonsters. 1 cutch, 2 cutch en daarna ferrosulfaat. 3 Ferrosulfaat en daarna cutch.

Voorbeeld B: Zijde-monsters. 1 geverfd met eikengallen. 2 eikengallen en daarna ferrosulfaat. 3 Ferrosulfaat en daarna eikengallen.

Voorbeeld C: zijden noil. 1 Zijden noil geverfd met granaatappelschillen. 2 granaatappelschillen met een nabeitsing van ferrosulfaat. 3 Beits met ferrosulfaat en verf daarna met granaatappelschillen.

Ik ben benieuwd naar jullie resultaten met dit experiment!