Die Van-der-Waals-Kräfte sind eine Art von schwachen Anziehungskräften, die zwischen Molekülen oder Atomen auftreten. Obwohl sie im Vergleich zu kovalenten oder ionischen Bindungen sehr schwach sind, spielen sie eine wichtige Rolle bei vielen physikalischen und chemischen Prozessen, wie zum Beispiel bei der Fixierung der Farbstoffe in Polyesterfasern.

Was sind Van-der-Waals-Kräfte?

• Sie entstehen durch temporäre oder dauerhafte elektrische Ladungsverschiebungen innerhalb von Molekülen oder Atomen.
• Diese Verschiebungen führen dazu, dass sich in einem Molekül kurzzeitig eine kleine positive und eine kleine negative Ladung bildet.
• Diese temporären Ladungen können andere Moleküle anziehen, weil sie ebenfalls eine Ladungsverschiebung haben.

Wie funktionieren sie?

• Stellen dir vor, du hast zwei kleine Magneten, die sehr schwach magnetisiert sind. Sie ziehen sich an, weil ihre kleinen Magnetfelder sich gegenseitig anziehen, obwohl die Magneten selbst keine starken Magnete sind.
• Bei Molekülen sind die Van-der-Waals-Kräfte ähnlich: Die temporären Ladungen in einem Molekül ziehen die in einem anderen Molekül an.

Warum sind sie wichtig bei Polyester-Farben?

• Die Farbstoffpigmente und die Polyesterfasern ziehen sich durch diese schwachen Kräfte an.
• Bei hohen Temperaturen öffnen sich die Polymerketten, sodass die Farbstoffe besser in die Fasern eindringen und durch Van-der-Waals-Kräfte gehalten werden.
• Diese Kräfte sorgen dafür, dass die Farbstoffe dauerhaft in der Faser verbleiben, auch nach vielen Waschgängen.
• Die Wechselwirkungen wirken nur über sehr kurze Distanzen. Sie treten nur zwischen dem jeweiligen Molekül und den direkt benachbarten Molekülen auf.
• Die Stärke der Van-der-Waals-Kräfte steigt jedoch mit zunehmender Molekülmasse und mit zunehmendem Atomradius im Molekül, weil dadurch die Bindungsfläche (= Oberfläche) größer ist.
• Je größer das Farbstoffmolekül, desto langsamer erfolgt eine Migration in der Faser und desto schwächer ist das Ausgleichsvermögen für eine egale Färbung.
• Je größer das Farbstoffmolekül, desto besser sind die Echtheiten des Farbstoffes.
• Eine Kombination von großmolekularen (z.B. Blaufarbstoffe) und kleinmolekularen Farbstoffen (z.B. Gelbtöne) in einer Rezeptur führen dadurch zwangsläufig zu Unegalitäten in der Färbung.
• In den Farbkarten werden die Farbstoffgammen nach einheitlichen Verhalten (ähnliche Molekulargrößen) zusammenfasst
  • Low-Energy: niedrigmolekulare Farbstoffkörper (gutes Egalisierungsvermögen, aber niedriges Echtheitsniveau)
  • Medium-Energy: mittelmolekulare Farbstoffkörper
  • High-Energy: hochmolekulare Farbstoffkörper (schlechtes Egalisierungsvermögen, aber hohes Echtheitsniveau)

Zusammenfassung:

Die Van-der-Waals-Kräfte sind schwache, aber wichtige Anziehungskräfte, die zwischen Molekülen wirken und dafür sorgen, dass Dinge wie Farbstoffe an Fasern haften bleiben.