Das Projekt "Teilvorhaben 6: Erprobung und Optimierung verfahrenstechnischer Varianten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NIG Nahrungs-Ingenieurtechnik GmbH durchgeführt. Gegenstand des Verbundvorhabens waren veredelungstechnologische und umweltrelevante Untersuchungen zur Applikation von Farbstoffkonzentraten aus den einheimischen Färberpflanzen Färberwau, Kanadische Goldrute, Färberkamille, Krapp und Färberknöterich auf Cellulosefasern (Baumwolle, Leinen, Viskosefasern) und Proteinfasern (Wolle). Aus den verschiedenen Pflanzenteilen sollten Farbstoffextrakte gewonnen werden, die mit Hilfe von Membrantrennverfahren und enzymatischen Prozessen gereinigt werden. Auf den Einsatz giftiger Verbindungen wie Chromverbindungen sollte dabei weitestgehend verzichtet werden. Mit den gewonnenen Extrakten sollten Färbeversuche durchgeführt werden. Dabei sollten die Gebrauchseigenschaften (z.B. Naßechtheit und Lichtbeständigkeit), die Umweltverträglichkeit (Humantoxizität, Prozeßwasserbelastung) und die wesentlichen Verfahrensparameter (Reproduzierbarkeit, Lagerungsstabilität etc.) analysiert und bewertet werden. Die Ergebnisse der Extraktherstellung und Färbung im Labormaßstab sollten mit Hilfe der einschlägigen DIN-Normen ausgewertet und allen interessierten Textilunternehmen zur Verfügung gestellt werden. Aufgabe dieses Teilprojektes war die industrielle Erprobung, Bewertung und Optimierung der verfahrenstechnischen Varianten zur Rohstoffaufbereitung, Farbstoffextraktion, -aufbereitung, -konzentrierung und -trocknung. Aufgaben der anderen Partner waren die Produktion und Bereitstellung von pflanzlichem Ausgangsmaterial, die Untersuchung und Entwicklung verschiedener Extraktionsmethoden sowie von Technologien zur Protein- und Cellulosefaserfärbung.Im Rahmen von Versuchen zum Einfluss des Zerkleinerungsgrades der pflanzlichen Rohstoffe auf den Extraktionsverlauf konnte nachgewiesen werden, dass sich ein feines Vermahlen der Rohstoffe bei Reseda, Kamille und Krapp positiv auf den Farbstoffgehalt auswirkt und die Extraktionszeit entscheidend verkürzt. Als wichtiges Kriterium erwies sich auch die Optimierung der Reinigung der Krappwurzeln im Bereich der landwirtschaftlichen Produktion. Aus der Lösung dieses Problems in der Erstverarbeitung resultierten erhebliche Verbesserungen der Extrakteigenschaften. Versuche zur Vorextraktion mit verschiedenen Enzymen aus der Lebensmitteltechnologie ergaben keine verwertbaren Ergebnisse. Positive Ergebnisse zeigten hingegen insbesondere Variationen des Extraktionsmittels. Dabei erwiesen sich alkoholische Lösungsmittel als besonders vorteilhaft. Die Extraktionsverfahren wurden hinsichtlich Extraktionszeit und -temperatur für die einzelnen Pflanzen optimiert. Dabei wurde angestrebt, unerwünschte Begleitsubstanzen und Feststoffe zu minimieren und damit die Maschinengängigkeit zu verbessern. In den Färbeversuchen bei den Partnern, STFI und TITV, besonders aber auch in industriellen Praxistests zeigten sich diese Extrakte dann auch deutlich gegenüber klassischen wässrigen Extrakten im Vorteil.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Faerben von Cellulosefaserstoffen, Verbundkoordination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. An-Institut der Technischen Universität Chemnitz durchgeführt. Gegenstand des Verbundvorhabens waren veredelungstechnologische und umweltrelevante Untersuchungen zur Applikation von Farbstoffkonzentraten aus den einheimischen Färberpflanzen Färberwau, Kanadische Goldrute, Färberkamille, Krapp und Färberknöterich auf Cellulosefasern (Baumwolle, Leinen, Viskosefasern) und Proteinfasern (Wolle). Aus den verschiedenen Pflanzenteilen sollten Farbstoffextrakte gewonnen und mit Hilfe von Membrantrennverfahren und enzymatischen Prozessen gereinigt werden. Auf den Einsatz toxischer Substanzen, wie Chromverbindungen, sollte dabei weitestgehend verzichtet werden. Mit den gewonnenen Extrakten sollten Färbeversuche durchgeführt werden. Dabei sollten die Gebrauchseigenschaften (z.B. Naßechtheit und Lichtbeständigkeit), die Umweltverträglichkeit (Humantoxizität, Prozeßwasserbelastung) und die wesentlichen Verfahrensparameter (Reproduzierbarkeit, Lagerungsstabilität etc.) analysiert und bewertet werden. Die Ergebnisse der Extraktherstellung und Färbung im Labormaßstab sollten mit Hilfe der einschlägigen DIN-Normen ausgewertet und allen interessierten Textilunternehmen zur Verfügung gestellt werden. Aufgabe dieses Teilvorhabens war neben der Koordination des Gesamtverbundes die Entwicklung von Lösungsvarianten zur Färbung von Textilien aus Cellulosefaserstoffen. Aufgaben der anderen Partner waren die Produktion und Bereitstellung von Färberpflanzenmaterial, die Entwicklung von Verfahren zur Gewinnung und Stabilisierung von Farbstoffextrakten, die Entwicklung von Technologien zur Proteinfaserfärbung sowie die industrielle Erprobung und Optimierung der Verfahren.Hinsichtlich des effektiven Anbaus und der Ernte der einheimischen Färberpflanzen Färberwau, Färberhundskamille, Kanadische Goldrute, Krapp und Färberknöterich, der Entwicklung von Verfahren zur Gewinnung von Farbstoffextrakten, einschließlich der Rohstoff- und Extraktionsanalytik, sowie der industriellen Verwendung dieser Extrakte für die Applikation auf Textilien bestand zu Projektbeginn erheblicher Forschungsbedarf. Im Teilvorhaben erfolgten veredelungstechnologische und umweltrelevante Untersuchungen, Prüfungen und Bewertungen zum färberischen Verhalten der Extrakte auf Cellulosefasern. Es gelang innerhalb des Verbundvorhabens, lagerfähige Färberpflanzenextrakte zu entwickeln, die sich für die Anwendung auf industrieller Färbertechnik eignen. Die Führung des Veredelungsprozesses erfordert eine auf den jeweiligen Extrakt abgestimmte Vorbehandlung mit Metallsalzen, ein spezifisches Zeit-/Temperaturregime mit einem definierten pH-Wert sowie die Verwendung geeigneter Textilhilfsmittel beim Färben und ggf. eine spezielle Nachbehandlung. Für die untersuchten Färberpflanzen bzw. Extraktarten wurden spezifische Färbetechnologievorschläge erarbeitet. Die Verwendung umweltverträglicher Beizen und die Kombination von Extrakten führt zu vielfältigen Farbtönen von Beige über Gelb, Orange, Grün, Oliv, Rot, Blau bis Violett, die harmonisch miteinander kombinierbar sind.