Verven van textiel

Verven is het proces waarbij textiel geverfd wordt door het in een waterbad onder te dompelen, het verfbad.279 De condities in het verfbad moeten zodanig zijn dat de kleurstof affiniteit krijgt met de vezel.280 Het verven van textiel behelst een interactie tussen de kleurstof, het water en de vezels van het textiel. Het water dient als medium dat de kleurstofmoleculen overbrengt op de vezel. De polaire groepen in de kleurstofmoleculen worden aangetrokken door het water, waardoor de kleurstof oplost. Het is echter de bedoeling dat de kleurstof zich aan het textiel hecht. Dat betekent dat de kleurstof vervolgens weer moet worden afgestoten door het water (adsorptie) en moet worden aangetrokken door de vezel (absorptie).281 Alle acties van het verfproces zijn er in feite op gericht om dit proces te bewerkstelligen. Het proces wordt bevorderd met behulp electrolyten zoals natrium chloride (NaCl) en natriumsulfaat (Na2SO4),

die de negatief geladen vezels neutraliseren zodat ze de kleurstofmoleculen kunnen aantrekken.282 Ook het toevoegen van hitte aan het verfbad bevordert de migratie van de

kleurstof naar de textielvezels: het verhoogt de energie van de moleculen en zorgt ervoor dat de polymeren van de vezels opzwellen, waardoor ze beter toegankelijk worden voor de

kleurstofmoleculen. Na het afkoelen en drogen van de vezels sluit het polymeersysteem zich weer en worden de kleurstofmoleculen als het ware opgesloten in de vezels.283

Bindingsmechanismen

Zowel kleurstofmoleculen als moleculen van de diverse vezels bevatten polaire functionele groepen waarmee ze elkaar aan kunnen trekken.284 Bruselius Scharff onderscheidt vier bindingsmechanismen die kleurstoffen kunnen aangaan met de vezels:

grondtoestand naar aangeslagen toestand. Christie 2001, p.18. Zie ook fig 2.1 in Tímár-Balászy en Eastop 1998, p.68

274 _{Chromofoor komt van het Griekse 'chroma' = kleur en 'phore' = dragen. Auxochroom komt van het Griekse} 'auxein' = verhogen en 'chroma' = kleur. Gohl en Vilensky 1980, p.120

275 _{De belangrijkste chromofore groepen zijn: Azo (–N=N–), carbonyl (C=O), methine (–CH=) en Nitro (NO} 2) groepen. Christie 2001, p.27

276 _{Gohl en Vilensky 1980, p.121. Christie noemt als meest voorkomende auxochrome groepen: hydroxyl (OH) en} amino (NR2) groepen. Christie 2001, p.27. Voor een overzicht van chromofore en auxochrome funtionele groepen, zie ook Tímár-Balászy en Eastop 1998, pp.68-69

277 _{Christie 2001, p.26}

278 _{Tímár-Balászy en Eastop 1998, p.97} 279 _{Gohl en Vilensky 1980, p.125} 280

Broadbent 2001, p.16

281 _{'Adsorptie', uit het water; 'absorptie', opname door de vezel. Broadbent 2001, pp.15-16} 282 _{Gohl en Vilensky 1980, p.125}

283

Golh en Vilensky 1980, p.127 284 _{Tímár-Balászy en Eastop 1998, p.71}

- intermoleculaire bindingen, ook wel 'secundaire bindingen': Londonkrachten, dipool- dipoolinteracties en waterstofbruggen;

- ionbindingen (anionen en kationen);

- de vorming van (vrijwel) onoplosbare chemische verbindingen in de vezel; - covalente bindingen.

Kleurstofffen die onoplosbare complexen vormen en kleurstoffen die covalente bindingen aangaan met de vezel, hebben over het algemeen een goede wasechtheid.285 Intermoleculaire verbindingen en ionbindingen zijn niet zo sterk en de kleurstoffen die hiermee gebonden zijn aan de vezel hebben een slecht wasechtheid. De reactieve kleurstoffen die in de jaren vijftig van de twintigse eeuw ontwikkeld werden zijn de enige kleurstoffen die aan de vezel binden door middel van covalente bindingen. Alle overige kleurstoffen binden aan de vezel met ionbindingen of met de drie verschillende intermoleculaire bindingen.286

Vezels

Er zijn dierlijke, plantaardige, halfsynthetische en synthetische textielvezels, die verschillend van chemische en fysieke samenstelling zijn. Dierlijke vezels zoals wol en zijde bestaan uit proteïnen (eiwitten), dat zijn polymeren opgebouwd uit aminozuren (afb.62).287 Wol heeft de meeste aminogroepen (NH2), vijf keer zoveel als zijde.288 Bovendien heeft wol meer amorfe

delen.289 Om deze twee redenen is wol makkelijker te verven dan zijde. Plantaardige vezels zoals katoen en linnen bestaan grotendeels uit cellulose. Cellulose bevat veel hydrofiele zijgroepen, hydroxyl groepen (OH) (afb.63).290 Viscose is de eerste halfsynthetische vezel, die werd ontwikkeld uit cellulose.291 De eerste synthetische vezels werden pas in de jaren twintig van de twintigste eeuw ontwikkeld en worden hier buiten beschouwing gelaten.

De functionele groepen van de vezels, de aminogroepen bij dierlijke vezels en de hydroxygroepen bij cellulose, spelen een belangrijke rol bij het aantrekken van kleurstoffen.292 Het verschil in samenstelling van verschillende vezels, in het bijzonder tussen dierlijke en plantaardige, betekent dat niet alle kleurstoffen geschikt zijn voor alle vezels. Specifieke kleurstoffen hebben vaak affiniteit met specifieke textielvezels. In paragraaf 3.1.3 zal dit verder aan de orde komen.

Om een gelijkmatige verving van textiel te krijgen is het van belang dat kleurstoffen de tijd krijgen om door de textiel te migreren voordat ze zich aan de vezel binden. Als de

aantrekkingskracht tussen de kleurstofmoleculen en de textielvezels te groot is, dan kunnen de kleurstofmoleculen zich te snel binden is er geen tijd om gelijkmatig door de textiel te

migreren.293 De eigenschap om gelijkmatig te verven wordt 'levelling' genoemd, waarbij 'good levelling' betekent dat de kleurstof gelijkmatig verft.294 Dat betekent dus tegelijkertijd dat de binding tussen kleurstof en molecuul zwakker is.295 Dit aspect speelt in het bijzonder bij zure kleurstoffen (zie paragraaf 3.1.3).

285 _{Bruselius Scharff 1999, p.656} 286

Tímár-Balászy en Eastop 1998, p.71 287 _{Boersma 2000, p.22}

288 _{De synthetische vezel nylon bevat ook aminozuren, maar ongeveer twintig keer minder dan wol en nylon is} bovendien veel kristallijner van structuur dan wol. Toch betekent dit dat nylon vaak met dezelfde kleurstoffen geverfd kan worden als wol. Gohl en Vilensky 1980, pp.132-133

289 _{Een amorfe structuur is opener dan een kristallijne structuur zoals linnen dat bijvoorbeeld heeft. Door de} openheid kunnen kleurstoffen makkelijker tot de vezel doordringen

290 _{Boersma 2000, p.22}

291 _{Zie over viscose paragraaf 1.1.2} 292

Christie 2001, p.120 293 _{Christie 2001, p.121}

294 _{Garner 1967, p.2. Levelling zou vertaald kunnen worden als 'egaliseren'. De Engelse term wordt hier echter} aangehouden, omdat dit de term is die in de vakliteratuur gehanteerd wordt

Afb.62 Structuur van proteïne (Bron: http://www.chm.bris.ac.uk/,

gedownload 16 mei 2015)

Afb.63 Structuur van cellulose (Bron: http://static.sewanee.edu/,

gedownload 16 mei 2015)