Wie Indigo wird - Material, Herstellung, Geschichte, verwendet, die Verarbeitung, Teile, Struktur, Schritte,
Hintergrund
Indigo, oder Indigotin, ist ein Farbstoff ursprünglich aus den Sorten der Indigo und Färberwaid Pflanzen extrahiert. Indigo wurde während der gesamten antiken Welt für seine Fähigkeit, farbige Stoffe ein tiefes Blau bekannt. Ägyptische Artefakte lassen vermuten, dass Indigo so früh wie 1600 v.Chr. Verwendet wurde und es hat sich in Afrika, Indien, Indonesien und China.
Der Name Indigo stammt aus dem römischen Begriff indicum, die ein Produkt von Indien bedeutet. Dies ist etwas irreführend, da die Pflanze in vielen Gebieten der Welt angebaut wird, einschließlich Asien, Java, Japan und Mittelamerika. Ein anderer alter Ausdruck für den Farbstoff ist gleich Null, von dem der arabische Begriff für Blau, al-nil, abgeleitet ist. Das englische Wort Anilin stammt aus der gleichen Quelle.
Der Farbstoff kann aus verschiedenen Pflanzen gewonnen werden, aber historisch gesehen die Indigopflanze war das am häufigsten verwendet, weil es ist weiter verbreitet ist. Es gehört zur Familie der Leguminosen und mehr als dreihundert Arten identifiziert worden. Indigo tinctoria und I. suifruticosa sind die häufigsten. In der Antike war indigo ein kostbares Gut, weil Pflanzenblätter nur über geringe Menge des Farbstoffs (ca. 2-4%) enthalten. Daher wird eine große Anzahl von Anlagen erforderlich, um eine signifikante Menge an Farbstoff zu erzeugen. Indigo-Plantagen wurden in vielen Teilen der Welt gegründet, um eine kontrollierte Versorgung zu gewährleisten.
Die Nachfrage nach Indigo während der industriellen Revolution dramatisch zugenommen, aufgrund der Popularität von Levi Strauss # x0027 teil; s blauen Jeans. Die natürlichen Extraktionsverfahren waren teuer und konnten die Masse Mengen nicht produzieren für die wachsende Bekleidungsindustrie erforderlich. So begann Chemiker für synthetische Methoden suchen, den Farbstoff zu erzeugen. 1883 Adolf von Baeyer (von Baeyer Aspirin Ruhm) erforscht indigo # x0027; s chemische Struktur. Er fand, dass er konnte Omega-Bromacetanilid mit einem Alkali (eine Substanz, die einen hohen pH-Wert ist) behandeln Oxindol zu produzieren. Später auf der Grundlage dieser Beobachtung identifiziert K. Heumann einen Syntheseweg Indigo herzustellen. Innerhalb 14 Jahre führte ihre Arbeit in der ersten kommerziellen Produktion des synthetischen Farbstoff. Im Jahr 1905 Baeyer den Nobelpreis für seine Entdeckung ausgezeichnet.
Rohes Material
Die Rohstoffe in der natürlichen Produktion von Indigo verwendet werden, sind Blätter aus einer Vielzahl von Pflanzenarten, darunter Indigo, Färberwaid und polygonum. Es werden nur die Blätter verwendet, da sie die größte Konzentration an Farbstoffmoleküle enthalten. In dem synthetischen Verfahren wird eine Reihe von Chemikalien, wie unten beschrieben, verwendet.
Der Herstellungsprozess
natürliche Extraktion
- 1 Pflanzenextraktion von Indigo erfordert mehrere Schritte, da der Farbstoff selbst tatsächlich in der Natur nicht existieren. Die Chemikalie, die in Anlage gefunden verlässt, ist wirklich Indican, eine Vorstufe zu Indigo. Das alte Verfahren Indican von Pflanzenblättern und wandelt es in Indigo zu extrahieren seit Tausenden von Jahren unverändert geblieben. In diesem Verfahren wird eine Reihe von Tanks in einer schrittweisen Art und Weise angeordnet ist. Die oberen meisten Tanks sind ein Fermentationsbehälter, in denen die frisch geschnittenen Pflanzen angeordnet sind. Ein Enzym, wie indimulsin bekannt ist hinzugefügt, um das in Indican Indoxyl und Glucose zu hydrolysieren, oder zu brechen. Während dieses Verfahrens wird Kohlendioxid abgegeben wird und die Brühe in dem Tank dreht ein trübes gelb.
2 Nach etwa 14 Stunden wird die sich ergebende Flüssigkeit wird in einen zweiten Behälter abgelassen. Hier wird die Indoxyl reiche Mischung wird mit Paddles gerührt mit Luft zu mischen. Dadurch kann die Luft den Indoxyl zu Indigotin zu oxidieren, die mit dem Boden des Behälters absetzt. Die obere Schicht der Flüssigkeit wird siphoniert entfernt und das abgesetzte Pigment zu einem dritten Tank überführt wird, wo es erhitzt wird, um den Fermentationsprozess zu stoppen. Das resultierende Gemisch wird filtriert, um Verunreinigungen zu entfernen, und getrocknet, um eine dicke Paste zu bilden.
Historisch gesehen, haben die Japaner ein anderes Verfahren verwendet, das aus der Extraktion von indigo Polygonum Pflanze beinhaltet. In diesem Verfahren ist die Pflanze gemischt mit Weizenschalenpulver, Kalksteinmehl, Lauge Asche und Sake. Das Gemisch wird für etwa eine Woche fermentieren das Farbstoff Pigment zu bilden, die Sukumo genannt wird.
synthetische Produktion
- 3 Eine Vielzahl von synthetischen chemischen Verfahren verwendet worden, um Indigo herzustellen. All diese Verfahren beinhalten eine Reihe von chemischen Reaktanten unter kontrollierten Bedingungen zu kombinieren. Die Reaktanten durchlaufen eine Reihe von Reaktionen, die bei der Bildung des Indigo-Moleküls führen. Eine Anzahl von anderen chemischen Nebenprodukten wird auch in dieser Reaktion erzeugt wird.
- 4 Diese Synthesereaktionen werden in großem Edelstahl oder Glasreaktionsbehälter durchgeführt. Diese Schiffe sind mit Jacken ausgestattet Dampf und Kaltwasser zu ermöglichen, um die Charge zu fließen, wie die Reaktionen fortschreiten. Aufgrund der Komplexität dieser chemischen Prozesse wird der Farbstoff in der Regel chargenweise hergestellt. Es gibt jedoch ein paar Methoden, die von den Deutschen Fertigung für kontinuierliche Verfahren erfunden.
Arten von Reaktionen
Nachbehandlungen
6 nach dem chemischen Reaktionsprozess abgeschlossen ist, muss der fertige Farbstoff Verunreinigungen zu entfernen, werden gewaschen und anschließend getrocknet. Das getrocknete Pulver kann in Fässern oder rekonstituiert mit Wasser gefüllt werden, um eine 20% ige Lösung zu bilden, und in Eimern gefüllt.
Das chemische Symbol für Indican, die Verbindung in den Blättern der Indigo-Pflanze gefunden, die verwendet wird, Indigo-Farbstoff zu bilden.
Qualitätskontrolle
Während Indigo Herstellung wird der Reaktionsprozess kontinuierlich die Chemikalien kombiniert werden in den richtigen Verhältnissen zu gewährleisten, überwacht. Schlüsselelemente, die kontrolliert werden müssen, umfassen den pH-Wert (oder Säure / Base-Qualität des Charge), die Temperatur (die die Geschwindigkeit der Reaktion steuert), und die Reaktionszeit (die den Grad der Fertigstellung bestimmt). Wenn eine dieser Variablen von den Spezifikationen abweichen, kann das resultierende Reaktionsprodukt beeinflusst werden. Typischerweise schlechte Qualitätskontrolle führt zu einer geringeren Ausbeute des Farbstoffs, was die Kosten für den Hersteller erhöht.
Um sicherzustellen, dass die Hersteller können konsequent den gleichen Farbton des Farbstoffs kaufen, Indigo ist eine Color-Index-Nummer zugewiesen, die ihre Schatten definiert. Es wird als # X0022; CI natürliche blaue CI 75780. # x0022;
Byproducts / Abfall
Indigo-Produktion produziert eine Vielzahl von Abfallprodukten, die sorgfältig behandelt werden müssen. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Reaktanten, gibt es andere Reaktionsnebenprodukte, die zusammen mit dem Indigo hergestellt werden. Einige dieser Materialien werden als gefährlich eingestuft und müssen mit den lokalen und bundesstaatlichen chemischen Entsorgung Richtlinien gemäß entsorgt werden. Diese Abfall Chemikalien können die Umwelt in mindestens drei verschiedenen Arten eingeben. Die erste ist, während die eigentliche Herstellung des Moleküls. Die zweite ist, wenn der Farbstoff auf das Garn aufgebracht wird, und die dritte ist, wenn der Farbstoff in das Waschwasser während der anfänglichen Stonewash oder Naßbehandlung des Gewebes eluiert wird. Diese letzte Strecke tritt normalerweise bei der Herstellung von Denim-Stoffe.
Die Zukunft
Wo Erfahren Sie mehr
Kirk, R. E. und D. F. Othmer (Hrsg.) Encyclopedia of Chemical Technology: Alkoholate, Metall zu Antibiotika (Peptides). Wiley-Interscience, John Wiley and Sons, 1978.
Periodika
Guilbaut, G. B. und D. W. Kramer. # X0022; Resorufin Butyrat und Indoxylacetat als fluorogene Substrate für Cholinesterasen # x0022. Analytical Chemistry 37 (1965): 120-23.