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Verfahren zur Herstellung von Stärkelösungen, insbesondere für das Sehliehten und Appretieren von Textilien, und Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stärkelösungen, insbesondere für das Schlichten und Appretieren von Textilien, und Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Erfindung macht sich die Fähigkeit der Persulfate, d. s. die Salze der Perschwefelsäure HSOg-
0. 0-SOgH, zunutze, Stärke in eine lösliche Modifikation überzuführen.
Schon vor langer Zeit ist in der deutschen Patentschrift Nr. 134301 beschrieben worden, Per- sulfate zum Löslichmachen von Stärke in der Weise zu verwenden, dass man Stärkemehl mit etwa 3-5% Ammoniumpersulfat mischte, mit kaltem Wasser versetzte, das Gemisch unter zeitweisem Umschütteln, etwa 10 Stunden lang, stehen liess, hernach das Wasser von der aufgeschlossenen Stärke abgoss, filtrierte, bis zur vollständigen Entfernung des Ammoniumsulfat wusch und dann die aufgeschlossene Stärke bei entsprechender Temperatur im Trockenraume trocknete.
Um von diesem Trockenprodukt ausgehend zu einer zum Schlichten in der Textilindustrie verwendbaren Lösung zu gelangen, wurde das Trockenprodukt mit Wasser erhitzt, wobei es sich nach den Angaben der Patent- schrift allmählich vollständig verflüssigt und eine Lösung ergibt, die sich beim Abkühlen zu einer gelatineartigen Masse verfestigt.
Dieses bekannte Verfahren hat sich in der Praxis nicht eingeführt. Das bei Durchführung dieses Verfahrens durch die langdauernde Einwirkung von Persulfat auf Stärke in der Kälte im ersten Verfahrensgang entstehende Reaktionsgemisch ist schon aus dem Grunde nicht unmittelbar zu brauchen, weil es ein inhomogenes System darstellt ; zudem reagiert dieses Reaktionsgemisch zufolge der Bildung von sauren Sulfaten bzw. freier Schwefelsäure durch Zersetzung des Persulfates stark sauer. Es ist daher notwendig, in einem zweiten Verfahrensgang die veränderte Stärke von der sauren Lösung durch Filtration abzutrennen und säurefrei zu waschen, worauf der Trockenprozess folgt, wie dies in der genannten Literaturstelle beschrieben ist.
Erst die Verflüssigung des Trockenproduktes ergibt die gebrauchsfertige Stärkelösung. Es liegt auf der Hand, dass dieses mehrstufige Verfahren beträchtliche Schwierigkeiten verursacht und sehr viel Zeit beansprucht.
Das vorliegende Verfahren beseitigt alle diese Nachteile, da es in viel kürzerer Zeit und erheblich einfacher durchzuführen ist. Es besitzt den Vorteil, unmittelbar zu gebrauchsfertigen Stärkelösungen zu führen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung von Stärkelösungen, insbesondere für das Schlichten und Appretieren von Textilien, mit Hilfe von Persulfaten besteht im Wesen darin, dass man die Persulfate in Gegenwart von Wasser auf die Stärke oder stärkehaltigen Ausgangsstoffe in der Wärme bis zur Bildung einer Stärkelösung einwirken lässt. Die Bezeichnung Stärkelösung bedeutet selbstverständlich im Sinne der üblichen Fachtechnik die sogenannten Pseudolösungen von Stärke in Wasser. Um in dieser Weise unmittelbar für technische Zwecke anwendbare Stärkelösungen zu erhalten, trägt man zweckmässig dafür Sorge, dass die sauren Zersetzungsprodukte des Persulfates den Gebrauchswert der erhaltenen Stärkelösungen nicht beeinträchtigen.
Ein erheblicher Gehalt der Stärkelösung an sauren Bestandteilen könnte unter Umständen dazu führen, dass die Werkstoffe der Apparaturen und sonstigen maschinellen Hilfsmittel, die im Zuge der Anwendung der Stärkelösungen mit diesen oder den mit den Stärkelösungen imprägnierten Fasern, Stoffen usw. in Berührung kommen, angegriffen werden, was schon mit Rücksicht auf die Gefahr der Bildurg von Missfärbungen, wie Rostflecken, auf der Ware vermieden werden soll.
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Erfindungsgemäss kann man das Ziel, Stärkelösungen zu gewinnen, die praktisch neutral oder alkalisch reagieren, auf verschiedenen Wegen erreichen. So wurde durch zahlreiche Untersuchungen festgestellt, dass die zur t'berführnng der Stärke in eine Stärkelösung in der Wärme erforderliche Menge Persulfat gegenüber jener des bekannten in der Kälte arbeitenden Verfahrens weitaus geringer ist und ohne Beeinträchtigung der Wirkung so niedrig bemessen werden kann, dass die erhaltenen Stärkelösungen praktisch neutral oder alkalisch sind.
Im allgemeinen erhält man gegen Methylorange neutral reagierende Lösungen, wenn die Menge des angewendeten Persulfates 0#5% oder weniger auf lufttrockene Stärke gerechnet, beträgt ; es hat sich ferner gezeigt, dass schon 0'l-0'2% Persulfat (auf das Gewicht der lufttrockenen Stärke berechnet) genügen, um die Stärke in den Zustand einer gleichmässig und für die praktische Anwendung ausreichend dünnflüssigen farblosen Lösung überzuführen, die gegenüber Methylorange eine neutrale oder schwach alkalische Reaktion zeigt.
Die bei Anwendung so geringer Mengen Persulfat entstehenden entsprechend geringen Mengen saurer Reaktionsprodukte werden nämlich zum Teil von der Stärke bzw. von in dieser enthaltenen basisehen Stoffen, zum Teil durch die im Wasser stets vorhandenen Härtebildner vollständig abgebunden. so dass gegebenenfalls, wie die nachfolgende Tabelle zeigt, trotz der Bildung saurer Reaktionsbestandteile die Lösung neutral oder schwach alkalisch reagiert.
Tabelle :
EMI2.1
<tb>
<tb> Ansatz <SEP> Kaliumpersulfatzusatz
<tb> 1. <SEP> 10 <SEP> g <SEP> Stärke <SEP> in <SEP> 200 <SEP> cm3 <SEP> dest. <SEP> Wasser <SEP> (lufttrocken) <SEP> 0#1 <SEP> g <SEP> = <SEP> 1-0%
<tb> 2.10 <SEP> g <SEP> Stärke <SEP> in <SEP> 200 <SEP> cm3 <SEP> dest. <SEP> Wasser <SEP> (lufttrocken) <SEP> 0-08 <SEP> g <SEP> = <SEP> 0-8%
<tb> 3.10 <SEP> g <SEP> Stärke <SEP> in <SEP> 200 <SEP> ft <SEP> dest. <SEP> Wasser <SEP> (lufttrocken) <SEP> 0-06 <SEP> g <SEP> = <SEP> 0'6%
<tb> 4.10 <SEP> g <SEP> Stärke <SEP> in <SEP> 200 <SEP> cm3 <SEP> dest. <SEP> Wasser <SEP> (lufttrocken) <SEP> 0'04 <SEP> g <SEP> = <SEP> 0'4%
<tb> 5.10 <SEP> g <SEP> Stärke <SEP> in <SEP> 200 <SEP> cm2 <SEP> dest. <SEP> Wasser <SEP> (lufttrocken) <SEP> 0. <SEP> 02 <SEP> g <SEP> = <SEP> 0'2%
<tb> 6.10 <SEP> g <SEP> Stärke <SEP> in <SEP> 200 <SEP> cm3 <SEP> dest.
<SEP> Wasser <SEP> (lufttrocken) <SEP> ohne <SEP> 0
<tb>
Die Zersetzung des Persulfats liefert theoretisch folgende Säuremengen :
EMI2.2
<tb>
<tb> 1. <SEP> 0-0363 <SEP> g <SEP> HSO4 <SEP> = <SEP> 0-0182% <SEP> H2SO4 <SEP> in <SEP> Lösung
<tb> 2. <SEP> 0-0290 <SEP> g <SEP> H2So4 <SEP> = <SEP> 0-0145% <SEP> H. <SEP> SO <SEP> in <SEP> Lösung
<tb> 3. <SEP> 0-0218 <SEP> g <SEP> H2SSO <SEP> = <SEP> 0-0109% <SEP> H2SO4 <SEP> in <SEP> Lösung
<tb> 4. <SEP> 0-0145 <SEP> g <SEP> HS0SO= <SEP> 0-0073% <SEP> H2SO4 <SEP> in <SEP> Lösung
<tb> 5. <SEP> 0-0073 <SEP> g <SEP> H2SO4 <SEP> = <SEP> 0-0086% <SEP> H2SO4 <SEP> in <SEP> Lösung
<tb> 6. <SEP> ohne <SEP> Persulfat <SEP> ==-
<tb>
EMI2.3
verbraucht wurde.
Ergebnisse : Verhalten und Reaktion der erhaltenen Stärkelösungen.
EMI2.4
<tb>
<tb>
1. <SEP> sehr <SEP> dünnflüssig, <SEP> farblos <SEP> 50 <SEP> cm2 <SEP> verbrauchen <SEP> 1#2 <SEP> cm3 <SEP> n/10 <SEP> NaOH
<tb> 2. <SEP> sehr <SEP> dünnflüssig, <SEP> farblos <SEP> 50 <SEP> cm3 <SEP> verbrauchen <SEP> 0#8 <SEP> cm2 <SEP> n/10 <SEP> NaOH
<tb> 3. <SEP> noch <SEP> sehr <SEP> dünnflüssig, <SEP> farblos <SEP> 50 <SEP> em3 <SEP> verbrauchen <SEP> 0'4 <SEP> cm3 <SEP> H/10 <SEP> NaOH
<tb> 4. <SEP> dünnflüssig, <SEP> farblos <SEP> 50 <SEP> cm3 <SEP> verbrauchen <SEP> # <SEP> n/10 <SEP> NaOH <SEP> oder <SEP> HCI
<tb> 5. <SEP> noch <SEP> gut <SEP> flüssig, <SEP> farblos <SEP> 50 <SEP> cm3 <SEP> verbrauchen <SEP> 0'2 <SEP> cm3 <SEP> n/10 <SEP> HCl
<tb> 6.
<SEP> Galerte, <SEP> nicht <SEP> flüssig <SEP> 50 <SEP> cm3 <SEP> verbrauchen <SEP> 0#6 <SEP> cm3 <SEP> n/10 <SEP> HCl
<tb>
In der Lösung befinden sich demnach praktisch folgende Säure- bzw. Alkalimengen :
EMI2.5
<tb>
<tb> 1. <SEP> 0-012% <SEP> H, <SEP> SO4
<tb> 2. <SEP> 0-008% <SEP> H2S04
<tb> 3. <SEP> 0#004% <SEP> H2SO4
<tb> 4. <SEP> neutral <SEP> (Umkehrung)
<tb> 5. <SEP> 0'0016% <SEP> NaOH
<tb> 6. <SEP> 0#0048% <SEP> NaOH.
<tb>
EMI2.6
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wird dieses Ziel erreicht, wenn man als Neutralisationsmittel alkalisch reagierende Derivate oder Anlagerungsverbindungen des Wasserstoffsuperoxyds, also Verbindungen, die in Lösung unmittelbar Wasserstoffsuperoxyd abspalten, wie Perkarbonate, Perborate, Perphosphate oder die in Gegenwart von Säure Wasserstoffsuperoxyd liefern, wie Peroxyde der Erdalkalien usw., verwendet.
Ganz besonders zweckmässig ist die Anwendung von Perpyrophosphat, da dieses Salz gleichzeitig für Eisen eine Schutzwirkung aufweist. Selbstverständlich kann man die beiden Massnahmen, nämlich Einschränkung der verwendeten Persulfatmengen auf 0'5% oder weniger und den Zusatz der Neutralisationsmittel auch gemeinsam anwenden. Hiedurch ist in jedem Falle die volle Sicherheit dafür gegeben, dass auch bei wechselnder Härte des Wassers und bei wechselnder Art der Stärke die Abbindung der gebildeten sauren Zersetzungsprodukte des Persulfates bewirkt wird.
Die Herstellung der Stärkelösungen kann entweder im Betriebe, in welchem die Anwendung der Lösungen erfolgt, oder in einem gesonderten Betriebe erfolgen. Im ersteren Falle können dem Verbraucher zweckmässig fertige Mischungen in die Hand gegeben werden, die Persulfat und feste Neutralisationsmittel der oben bezeichneten Art in solchen Mengenverhältnissen enthalten, dass die durch Zersetzung des Persulfates entstehenden sauren Reaktionsprodukte neutralisiert werden ; ein geringer Überschuss an Neutralisationsmitteln kann vorteilhaft sein. Solchen Mischungen kann allenfalls auch schon die Stärke zugesetzt werden, so dass der Verbraucher die ihm gelieferte Mischung lediglich in einer angegebenen Menge Wasser zu verteilen und kurze Zeit bis zur Bildung einer gleich-. mässigen Lösung zu erhitzen hat.
Beispiele für solche Mischungen sind :
EMI3.1
<tb>
<tb> 1. <SEP> 65 <SEP> Teile <SEP> Kaliumpersulfat <SEP> + <SEP> 35 <SEP> Teile <SEP> Vatriumperkarbonat
<tb> 2.45 <SEP> Teile <SEP> Kaliumpersulfat <SEP> + <SEP> 55 <SEP> Teile <SEP> Natriumperpyrophosphat
<tb> 3.80 <SEP> Teile <SEP> Kaliumpersulfat <SEP> + <SEP> 20 <SEP> Teile <SEP> Kalziumsuperoxyd
<tb> 4.85 <SEP> Teile <SEP> Kaliumpersulfat <SEP> + <SEP> 15 <SEP> Teile <SEP> Magnesiumsuperoxyd
<tb> 5.50 <SEP> Teile <SEP> Kaliumpersulfat <SEP> + <SEP> 50 <SEP> Teile <SEP> Perborat.
<tb>
Ähnliche Mischungen können mit Natrium-oder Ammoniumpersulfat hergestellt werden. Man kann auch verschiedene Persulfate miteinander und als Neutralisationsmittel Persalze mit Peroxyden in den Mischungen kombinieren.
Persulfate allein oder die verschiedenen Kombinationen von Persulfat mit Peroxyden und Persalzen können ferner mit Seifen oder Fettstoffen, Gummi, Dextrine usw. zusammengemischt werden und in dieser Form als Mittel zur Herstellung von Schlichten und Appreturen für das Verfahren ver-
EMI3.2
Die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist die denkbar einfachste. Z. B. wird die oben angeführte Mischung von Kartoffelstärke und einem Prozent (1 %) eines Gemisches von 45 Teilen Kaliumpersulfat und 55 Teilen Natriumperpyrophosphat in einer Menge von 0'5 kg in 10 l kaltem Wasser zunächst durch langsames Eintragen verteilt und die Aufschlemmung zweckmässig am Wasserbad unter Umrühren allmählich auf etwa 80-900 C gebracht. Nach 20-30 Minuten ist die Verflüssigung erreicht. Die Lösung ist völlig farblos, reagiert schwach alkalisch und gibt eine rein blaue Jodreaktion.
Die Lösung ist dünnflüssig und für Schichtung von Textilfäden sehr geeignet, insbesondere bei Anwendung rasch laufender Maschinen. Bei Verwendung zu Appreturzwecken ergibt sie bei guter Versteifung zufolge des starken Eindringens ill die Faser eigenartige Wirkungen, die insbesondere durch Ausgiebigkeit gekennzeichnet sind. Die Bereitung der Schlichten und Appreturen (eventuell Druckverdickungen) kann durchwegs in üblicher Weise durch Aufkochen im offenen Topf oder im Druckkessel erfolgen, doch soll dafür gesorgt sein, dass während des Verkleisterungsvorganges gut gerührt wird, um jede Klumpenbildung auszuschalten und die Rohstoffe voll auszunützen.
Es sei noch bemerkt, dass die nach einer der oben angegebenen Ausführungsformen der Erfindung gemeinsam mit Persulfaten verwendeten Wasserstoffsuperoxydderivate bzw. Ankgerungs- verbindungen zwar auch selbst eine Aufsehlusswirkung auf Stärke besitzen und zum Teil für diesen Zweck verwendet worden sind, im Rahmen des vorliegenden Verfahrens jedoch nicht als Äquivalente für Persulfate angesehen werden können ; der Aufschluss von Stärke mit Perborat oder Perkarbonat erfordert nicht nur etwa, die zehnfache Menge an sauerstoffabgebenden Mitteln, verglichen mit Persulfaten, um zu einer Lösung etwa gleicher Viskosität zu gelangen, sondern verläuft auch, wie dies bekannt ist, in anderer Art als mit Persulfaten.
Die gemeinsame Anwendung von Persulfaten und Peroxydderivaten führt zu für technische Zwecke günstigen Veränderungen der Stärke, die durch eines dieser Mittel allein nicht erzielt werden können. Es ist dies noch ein Nebenvorteil, der zu der Neutralisationswirkung dieser Verbindungen hinzukommt.