Optische Aufheller
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Optische Aufheller (umgangssprachlich: Weißmacher, auch Weißtöner) sind fluoreszierende Substanzen, deren Funktion die Steigerung des Weißgrads, insbesondere durch Kompensation des Gelbstichs von Materialien ist.
[Bearbeiten] Einsatz
Ihre häufigste Verwendung finden sie in der Waschmittel-, Textil-, Faser-, Papier- und Kunststoffindustrie, um eine durch das Bleichen nicht restlos beseitigte, auf Reststoffen beruhende Gelblichkeit der Stoffe zu kompensieren.
[Bearbeiten] Wirkungsweise
Fluoreszenz ist die Ursache der aufhellenden Wirkung der optischen Aufheller. es sind Substanzen, die im „unsichtbaren“ Ultraviolett (bei 290-400 nm) absorbieren und nach intramolekularem Zwischenspiel des größten Teils der absorbierten Energie im Sichtbaren emittieren. Stoffe mit Fluoreszenzlicht bei 400-480 nm, Maximum bei 430-440 nm sind bevorzugt.
Durch die Emission von zusätzlichem blauem Licht erhöht sich die Remission auf über 100 %, dadurch erscheint das Material heller (”weißer als weiß“). Darüber hinaus ergibt die additive Hinzumischung von Blau eine Überdeckung von gelblichen Farbnuancen. Zusätzlich wirkt ein blaues Weiß intensiver erfasst und wird leichter mit Weiß assoziiert.
Weiße Papiere und weiße Textilien werden heute zumeist optisch aufgehellt. Der Stoff erscheint dadurch leuchtender. Unter ultraviolettem Schwarzlicht, wie dies in der Discothek eingesetzt wird wird auf Grund der hohen Lichtintensität und dem umgebenden Dunkel das emittierte Fluoreszenzlicht besonders intensiv und auch als deutlich blau wahrgenommen. Ähnliche verhältnisse finden sich auch im Bräunungsstudio. Im Gegensatz zur normalen Tagesumgebung, bei der bevorzugt Körperfarben gesehen werden, liegt im genannten Falle durch die Emission die Wirkung einer Lichtfarbe vor.
Optische Aufheller benötigen für ihre Wirkung UV-Licht. Besonders bei strahlender Sonne und klarem Himmel im Freien der unter künstlicher Beleuchtung wirkt das Weiß dann „weißer“.
[Bearbeiten] ergänzende Anmerkung
Die Elektronen vieler Stoffe können Quanten der Ultraviolett-Strahlung aufnehmen, dadurch werden sie angeregt. Beim schrittweisen Zurückfallen der Elektronenenergien in den Grundzustand emitteren manche Stoffe dabei sichtbares Licht. Diese Fluoreszenz, die bei vielen Mineralien auftritt, dient zum Beispiel auch in der Leuchtstoffröhre zum Umwandeln des für die Beleuchtung ansonsten nutzlosen Ultraviolett in sichtbares Licht.
[Bearbeiten] Stoffgruppen
Heute verwendete optische Aufheller lassen sich in 6 Gruppen einteilen[1]:
- Stilben-Verbindungen (etwa 80 % aller produzierten optischen Aufheller, für Zellulose und Polyamide geeignet)
- Ethylen-Derivate, die zwei hetero-aromatische Reste enthalten (hydrophob, als Zusätze in Schmelzspinnverfahren)
- Coumarin-Derivate (werden heute nicht mehr verwendet)
- 1,3-Diphenyl-2-pyrazoline (zur optischen Aufhellung von Protein-Fasern, Zelluloseacetat und Polyamiden)
- Naphthalimide (wichtigster Vertreter N-Methyl-4-methoxy-naphthalimid, sehr stabil)
- Verbindungen, bei denen ein kondensierter Aromat direkt mit einem Heteroaromaten verbunden ist (zum Beispiel das 2,4-Dimethoxy-6-(1'-pyrenyl)-1,3,5-triazin)
Heute werden etwa 400 verschiedene Stoffe als Optische Aufheller mit einer Gesamtmenge von über 33 000 t/a produziert. In dieser zahl sind verschiedene Applikationsformen des gleichen Grundkörpers mitgezählt.
Von den optischen Aufhellern deren Absorptionsmaximum kurzwelliger als sichtbares Licht ist müssen die bunten Tagesleuchtfarben unterschieden werden, die im grünen und gelben (Brilliantflavin) und im Roten (Rhodamin) fluoreszieren und hier ihre Anwendung für Effektzwecke und Sicherung finden.
[Bearbeiten] Verwendung
[Bearbeiten] Waschmittel
Im Waschmittelbereich sind optische Aufheller in erster Linie für das Waschen heller Textilien mit Vollwaschmitteln vorgesehen. Die Funktion der Waschmittel-Aufheller besteht im Ersetzen von Aufhellern, die ausgewaschen oder während des Tragens photochemisch abgebaut werden. Auf diese Weise wird eine zunehmende Vergilbung und Verblassung der Textilien verhindert und so die Nutzungsdauer erhöht. Der Gehalt von optischen Aufhellern in Waschmitteln bewegt sich von 0,03 % bis 0,3 % (Trockenmasse) mit einem Durchschnittswert von 0,15 %.
Die heutigen Waschmittel enthalten fast ausschließlich die beiden Stilbenderivate DAS1 (Dinatrium-4,4-bis-[(4-anilino-6-morpholino-1,3,5-triazin-2-yl)amino)]-stilben-2,2-disulfonat) und DSBP (Dinatrium-4,4-bis-(2-sulfostyryl)-biphenyl). Das Marktverhältnis von DAS1 zu DSBP beträgt in Europa ca. 85 % zu 15 %.
DAS1 und DSBP sind Natriumsalze aromatischer (bei DAS1 zusätzlich heterozyklischer) Sulfonsäuren. In gelöster Form liegen sie infolge der hohen Acidität von Sulfonsäuren bei pH-Werten von 6-8 als Anionen vor. Die Sulfonatgruppen sind für die mäßige Wasserlöslichkeit der ansonsten hydrophoben Aufheller verantwortlich.
Das früher verwendete Wäscheblau ließ die Wäsche eher grau erscheinen, weil die Absorption des blauen Lichts durch die Wäsche (Vergilben) durch die Absorption aller anderen Lichtanteile kompensiert wurde.
[Bearbeiten] Textilien
Als erstes entdeckte man, dass mit Aesculin (einem Extrakt der Roßkastanie) behandelte Wolle- und Flachsfasern eine deutliche optische Aufhellung erfuhren. Das vom Aesculin abgeleitete Methylumbelliferon war der erste industriell hergestellte Aufheller[2].
[Bearbeiten] Papier
Optische Aufheller werden bei der Herstellung von manchen Papiersorten rezeptiert. Papiere sind so „leuchtend“ weiß. Angewendet werden sie bei Magazinpapieren und Plakatpapieren, um hier eine bessere Helligkeit zu erreichen.
Weißpigment für Papier ist Titandioxid [3], dieses erhöht den Weißgrad, zur optischen Aufhellung werden fluoreszierende organische Stoffe zugesetzt.
Bei einer Überdosierung von optischen Aufhellern kann die Absorption bis ins Sichtbare reichen, so tritt ein gegenteiliger Effekt ein, das Papier wird nicht heller , sondern der Farbton geht ins Grünliche.
[Bearbeiten] Umweltrelevanz
Während des Waschvorgangs koppeln die optischen Aufheller an die Gewebefaser. Da es ein Gleichgewichtsprozess ist verbleibt ein Teil in der Waschlösung, in das Abwasser und die Kläranlage. An den Klärschlamm gehen bis zu 50 % der Aufheller über, der Rest wird in die Gewässer eingetragen. Wegen der Resistenz der Aufheller gegen mikrobiellen Abbau im Boden und im Wasser kann eine bedenkliche Akkumulation eintreten. In Gewässern und an Bodenoberfläche erfolgt bei Sonnenlicht ein langsamer photolytischer Abbau.
Eine hormonelle Wirkung von bestimmten Stoffklassen wird vermutet. Optisch aufgehellten Textilien wird, aufgrund des direkten Hautkontaktes unter Übernahme in den Körper, eine schädigende Wirkung zugeschrieben. Ökologisch arbeitenden Textil-, Waschmittel,- und Papierhersteller verzichten deshalb auf optische Aufheller.
[Bearbeiten] Übertragene Bedeutung
Im übertragenen Sinn werden in der Öffentlichkeitsarbeit beschönigende, verzerrende PR-Methoden auch als „Weißmacher“ bezeichnet. Meist ist das begrifflich etabliertere „Greenwashing“ gemeint, das für die Eigendarstellung von Unternehmen steht, die gezielt ein umweltbewusstes Image lancieren wollen.
[Bearbeiten] Einzelnachweise
[Bearbeiten] Weblinks
Siehe auch: Wäscheblau, Signalfarbe
