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Verfahren zur Herabsetzung des Filzvermögens von Wolle
Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von gänzlich oder zum Teil aus Wolle bestehenden Materialien, um deren Tendenz, beim Waschen zu verfilzen, herabzusetzen oder auszuschalten. Die Wolle kann in losen Fasern, aber auch in verarbeiteter Form wie z. B. Geweben oder Garnen vorliegen, die schon vorbehandelt wurden, z. B. durch Schwemmen, Bleichen, Färben, Bügeln u. dgl.
Der Ausdruck "Wolle" schliesst alle animalischen Fasern ein, welche Filzfähigkeit zeigen.
Unter"Verfilzen"versteht man bei der Beschreibung dieser Erfindung diejenige Eigenschaft gewöhnlicher Wolle, welche bewirkt, dass sich die einzelnen Fasern beim Waschen oder einer anderen Behandlung in einer wässerigen Flüssigkeit, in der das Wollmaterial wiederholt zusammengepresst und gescheuert wird, ineinander verschlingen, so dass dasselbe dichter und kompakter wird. Diese Eigenschaft des Verfilzens von Wollgarnen und Geweben ist der Grund für das Einschrumpfen, welches Wollgarne und Gewebe beim Waschen erleiden, so dass diese Materialien durch Behandlung nach dem erfindungsgemässen Verfahren auch weniger schrumpfbar gemacht werden.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Tendenz der Wolle zum verfilzen durch gemässigte Behandlung mit einem alkalischen Stoff in einer organischen Flüssigkeit herabgesetzt, ohne die Qualität des Materials abträglich zu beeinflussen.
Nach einer solchen Behandlung ist es zweckdienlich, das unveränderte Alkali, das Lösungsmittel und die Zersetzungsprodukte so weit zu entfernen oder unschädlich zu machen, dass die Qualität der Wolle sich auch während der folgenden Lagerung nicht verschlechtert. Wolle enthaltende Materialien, welche schon zum Teil verfilzt sind, können durch das hierin beschriebene Verfahren an einer weiteren Verfilzung gehindert werden.
Man nimmt an-obwohl dies die Erfindung in keiner Weise beschränkt-, dass die Wirkung der alkalischen Behandlung hauptsächlich auf die Oberfläche der Wollfasern begrenzt ist und dass jede wesentliche Ausdehnung dieser Wirkung auf das Innere der Fasern die Qualität derselben nachteilig beeinflusst. Unter dem Ausdruck "Qualität" soll hier eine Reihe von Eigenschaften der Wolle verstanden werden, z. B. Dehnungsfähigkeit, Griff, Farbe und Dauerhaftigkeit, welche beim Abschätzen des Wertes und der Verwendungsfähigkeit des Vollmaterials in Betracht gezogen werden müssen. Im allgemeinen wird die Qualität reduziert, wenn die Wolle an Gewicht verliert und in der Festigkeit vermindert, rauher, gelber oder weniger dauerhaft geworden ist.
Der Ausdruck "alkalischer Stoff" bezeichnet solche Substanzen, welche in Gegenwart von Wasser OH-Ionen bilden und umfasst die Alkalien, organische Basen oder Stoffe, welche ein Alkali oder eine organische Base bilden oder bilden können, wobei diese vorzugsweise von stärker basischer Natur als Ammoniak sind.
Geeignete alkalische Substanzen sind jene, die in Gegenwart einer entsprechenden Feuchtigkeitsmenge eine quellende Wirkung auf die Wolle ausüben und bis zu einem gewissen Grade eine chemische Veränderung oder Zersetzung der Wolle hervorrufen können ; vorzugsweise sind es jene Stoffe, die in dem verwendeten organischen Mittel löslich oder leicht verteilbar sind.
Unter diesen alkalischen Substanzen wurden als wirksam gefunden : organische Ammonium-, Sulphoniumund lodoniumhydroxyde, wie Benzyltrimethyl- ammoniumhydroxyd ; tertiäre Aminoxyde ; Hydrazin und seine Hydrate ; Metallalkyle, wie Natriumbutylat und Kaliumäthylat ; Natriumamid ; Metallverbindungen organischer Substanzen, welche in Wasser hydrolysieren, wie die Natriumderivate von Acetessigester, Aceton und Methyläthylketon ; Natrium-und Kaliumoxyde, Peroxyde oder Hydroxyde ; alkalische Substanzen, welche bei Normaltemperatur und Normaldruck gasförmig sind, können ebenfalls verwendet werden.
Diese Aufzählung umfasst nur Beispiele und ist nicht als erschöpfend anzusehen.
Als geeignete organische Mittel kommen in Betracht : aliphatische Alkohole, wie Methyl-, Äthyl-, Oleyl-und Rizinoleylalkohole und insbesondere Alkohole, welche 3-8 Kohlenstoffatome enthalten, wie Isopropyl-und Butylalkohole ; aromatische Alkohole, wie Benzylalkohol oder
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Phenyläthylalkohol (CeHg-CHs-CHaOH), hydroaromatische Alkohole, wie Cyclohexanol, die Methyl-, Äthyl-und Butylester des Äthylen- glykols ; Ester von Säuren, wie Diäthylzitrat, Äthylacetat, Amylacetat, Benzylchlorid ; Ketone wie Aceton oder Methyläthylketon ;
Pyridin,
Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen, Dichlor- äthylen, Butadien, Isobutylen, Petroleumdestillate wie Paraffin, Hexan und Weissöl (Siedegrenze 150-2600 C) und Petroleum. Auch diese Aufstellung ist nur erläuternd und stellt keine erschöpfende Aufzählung der verwendbaren Mittel dar.
Es wurde beobachtet, dass unter gewissen Ausführungsbedingungen der Erfindung nicht nur die Verfilzung der Wolle abgeschwächt wurde, sondern dass dieselbe dabei auch Ver- änderungen erfahren kann, welche ihre ursprüngliche Qualität herabsetzen. Es ist deshalb notwendig, Bedingungen für eine solche Behandlung festzusetzen, die die erforderliche Abschwächung der Neigung zur Verfilzung hervorrufen und gleichzeitig, wenn nötig, eine Änderung in der Qualität der Wolle, die für den beabsichtigten Zweck erwünscht ist, herbeiführen.
Bei der Ausführung der Erfindung ist es möglich, die erzielten Resultate ausreichend zu kontrollieren, da die Behandlungsbedingungen innerhalb weiter Grenzen verändert werden können. Es wurde gefunden, dass die Abschwächung des Verfilzungsvermögens und die Qualitätsänderung der behandelten Wolle kontrolliert werden können durch Änderung der :
1. Zusammensetzung des Behandlungsmittels hinsichtlich seines Gehaltes an einem oder mehreren der Alkalien und einem oder mehreren der oben genannten organischen Mittel,
2. Dauer der Behandlung,
3. Alkalienkonzentration,
4. Temperatur,
5. Relativen Proportionen von Wolle und Reagens,
6. Wassergehalte des Reagens,
7. Feuchtigkeitsgehalte der Wolle unmittelbar vor Behandlung mit dem Alkali.
Allen diesen Behandlungsbedingungen der Wolle muss Beachtung geschenkt werden, um die gewünschten Resultate zu erzielen.
Wenn die Wolle mit einer Ätznatronlösung in Äthylalkohol gekocht wird, kann sie gelblich werden, so dass daher gewöhnlich eine Behandlungstemperatur von nicht mehr als 600 e angezeigt ist ; wirkt aber nur eine beschränkte Menge des Reagens ein, kann eine hohe Temperatur Anwendung finden.
Ferner muss angeführt werden, dass die Erfindung mit Alkalilösungen ausgeführt wird, welche praktisch nicht wässerig sind, d. h. Lösungen, welche nur eine sehr kleine Menge Wasser oder überhaupt keines enthalten. Dieses Wasser kann entweder direkt zugegeben werden oder kann infolge der an sich schwierigen Herstellung vollkommen wasserfreier Komponenten der Alkalilösung aber auch dadurch, dass es beim Herstellen einer solchen Alkalilösung Schwierigkeiten bereitet, das Eindringen von Wasser zu verhindern, anwesend sein. Die bei dieser Erfindung verwendeten Alkalilösungen sind vorzugsweise solche, die nicht mehr als zwei Volumsprozent Wasser enthalten, jedoch können auch Lösungen mit grösserem Wassergehalt verwendet werden, d. h. Lösungen mit über 5% und sogar bis 12 oder
15 Vol.-% Wasser.
Es ist bekannt, dass Alkalilösungen mit beachtenswertem Wassergehalt auf die Wolle schädlich wirken, da die Qualität derselben herabgesetzt wird. Die durch eine solche Behandlung geschädigte Wolle hat gewöhnlich eine ausgesprochen gelbe Farbe, verbunden mit einer Verringerung des weichen Griffs und einem Gewichtsverlust des Textilgutes. Es ist daher auch Zweck der erfindungsgemässen Massnahmen, derartige schädliche Wirkungen wässeriger Alkalien zu verhindern.
Das Ausmass der sich durch die Zugabe von Wasser zur verwendeten Lösung des Alkalis in organischen Lösungsmitteln ergebenden Verminderung der Verfilzfähigkeit der Wolle schwankt je nach Zusammensetzung der Alkalilösung beträchtlich.
Der Feuchtigkeitsgehalt der Wolle bei Behandlung mit der Alkalilösung beeinflusst sowohl die Reduktion der Filzfähigkeit als auch die Qualitätsminderung der Wolle, so dass dieser Feuchtigkeitsgehalt je nach den erwünschten Resultaten in weiten Grenzen variiert werden kann. Im allgemeinen bewirkt ein Befeuchten der Wolle mit Wasser vor der Behandlung eine Verminderung der Qualität derselben. Man kann jedoch diese schädliche Wirkung bis zu einem gewissen Grade durch Verkürzung der Behandlungsdauer oder geeignete Wahl der sonstigen Behandlungsbedingungen verhindern. Aber selbst wenn diese Massnahmen getroffen werden, ist die Qualität der behandelten Wolle gewöhnlich weniger : zufriedenstellend als bei Behandlung in luftgetrocknetem Zustand. Anderseits aber ist die Alkalibehandlung vollkommen trockener Wolle wieder wenig wirksam.
Es wurde festgestellt, dass Wolle ohne nennenswerten Qualitätsverlust nahezu nichtfilzend gemacht werden kann, wenn dieselbe 12-18% Wasser enthält und mit Alkali in organischen Lösungsmitteln behandelt wird. Deshalb werden diese Arbeitsbedingungen vorgezogen.
Gewöhnlich steigt die Wirkung der Alkalibehandlung auf Wolle mit gegebenem Feuchtigkeitsgehalt mit dem Ansteigen der Temperatur und Behandlungsdauer. Bei Temperaturen unter 100 e ist die Wirkung langsam, bei 600 e überschreitenden Temperaturen schnell und schädlicher für die Wolle ; es ist daher ratsam, die Behandlung bei 15-20 C durchzuführen. Bei Verlängerung der Behandlungsdauer wird ein Punkt erreicht, am welchem eine weitere Behandlung für die Wolle schädlich ist, ohne ihre Verfilzungsfähigkeit nennenswert zu ver- ringern.
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Ferner kann die Behandlung unter vermindertem oder erhöhtem Druck durchgeführt werden.
Bei Ausführungsformen der Erfindung unter
Verwendung eines Reagens mit bei gewöhnlicher Temperatur und gewöhnlichem Druck gasförmigen Bestandteilen (z. B. Butadien) ist erhöhter Druck zweckmässig. Diese flüchtigen Bestandteile können dann zur gegebenen Zeit durch blosses Entspannen des Druckes entfernt werden.
Die Behandlungsbedingungen können auch derartig festgelegt werden, dass die wirksame Basenkonzentration während der Behandlung zu-oder abnimmt.
Die Reaktion kann in jedem Stadium der Behandlung unterbrochen werden und die Wolle der Einwirkung anderer reagierender Stoffe unterworfen werden. Anderseits kann man auch diese Reaktionsmittel vor der Alkalibehandlung mit der Wolle in Verbindung bringen.
Aus den obigen allgemeinen Feststellungen über die Art, in welcher Bedingungen, wie Zusammensetzung der Alkalilösung, Temperatur und Behandlungsdauer, Feuchtigkeitsgehalt der Wolle zur Zeit der Behandlung auf die erzielten Ergebnisse einwirken, kann man entnehmen, dass diese Bedingungen sehr variabel sind und ähnliche Resultate durch verschiedene Zusammenstellungen der Arbeitsbedingungen erzielt werden können.
Zur Erlangung eines besonders erwünschten Ergebnisses kann es notwendig werden, einige einfache Versuche zu machen, um die geeignetsten Bedingungen der zu verwendenden Behandlung festzustellen.
Die Behandlung der Wolle mit den Alkalilösungen kann auf jede zweckdienliche Art durchgeführt werden. Man führt die Wolle in die Alkalilösung ein, presst sie danach aus, um die noch anhaftende Lösung zu entfernen und lässt die Wolle dann bei Zimmertemperatur genügend lange trocknen, um das gewünschte Resultat zu erreichen. Man kann auch-und dies ist eines der bevorzugten Verfahren-die Wolle in der Alkalilösung belassen, bis die erwünschte Wirkung eingetreten ist und dann durch irgendeine geeignete Methode, wie z. B. Zentrifugieren des Materials soviel als möglich von der Behandlungsflüssigkeit aus der Wolle zu entfernen.
Es wurde gefunden, dass man eine schwächere Alkalilösung verwenden kann, wenn die Wolle eine beträchtliche Zeit mit einer relativ grossen Lösungsmenge in Kontakt bleibt, als für den Fall, dass die Wolle rasch mit einer verhältnismässig kleinen Flüssigkeitsmenge imprägniert und dann bei Zimmertemperatur liegen gelassen wird, um die Wirkung zu vervollständigen. Jedoch kann die bei der letztgenannten Imprägnierungsmethode erforderliche Erhöhung der Alkalikonzentration vermindert werden, indem man das Liegenlassen der imprägnierten Wolle bei relativ hoher Temperatur (50-100 C oder sogar höher) vornimmt.
Nachdem die Wolle unter zweckmässigen Bedingungen so lange mit der Alkalilösung in Kontakt war, um die gewünschte Verminderung ihrer Filzfähigkeit zu erzielen, soll das Alkali im Material durch Auswaschen mit Wasser unter nachfolgender Behandlung mit einer Säure oder durch direkte Säurebehandlung und Nachwaschen entfernt werden. Im ersteren Fall muss Sorge getragen werden, dass die Wolle nicht dadurch Schaden erleidet, dass sie mit einer hochkonzentrierten, wässerigen Alkalilösung in Berührung kommt. Wahlweise wird das Alkali in der Wolle an Stoffe gebunden, die zur Bildung von Produkten in oder auf der Wolle, die eine nützliche weich-und geschmeidigmachende oder andere Wirkungen verursachen, beitragen ; zu diesem Zweck können Säuren mit hohem Molekulargewicht, wie Oleinsäure und saure Oleylsulphate, verwendet werden.
Wenn organische Basen mit hohem Molekulargewicht als alkalische Reagentien verwendet werden, werden diese Wirkungen sowohl durch Neutralisation mit Säuren von niedrigem als auch von hohem Molekulargewicht erzielt.
Die Neutralisation kann auch durch Behandlung der alkalischen Wolle mit Säuregasen, Dämpfen oder einer Säurelösung in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt werden.
Obwohl die Erfindung grösstenteils für die allgemeine Behandlung von gänzlich oder zum Teil aus Wolle bestehenden Materialien benützt wird, ist es klar, dass auch eine örtliche Behandlung solcher Materialien zwecks Herstellung von speziellen Effekten stattfinden kann. Z. B. kann man eine Alkalilösung auf ein Wollgewebe durch Aufdrucken oder sonstige Verfahren ein- wirken lassen, um gestreifte oder andere Muster zu erzielen, so dass der Stoff beim späteren Waschen an den behandelten Stellen in geringerem Ausmass verfilzt.
Besonders geeignet ist die Erfindung zur Behandlung von Wollmaterialien, welche auch z. B. Baumwoll-und Zellwoll-und Kunstseidenfasern enthalten, da das Alkali auf diese Fasern keine nachteilige Wirkung hat. Das Wollmaterial kann ferner auch andere Fasern enthalten, wie z. B. Nylon, Flachs oder mit Zellulose umgebene Gummifäden, wie sie bei elastischen Gürteln und Bändern von Wollwaren verwendet werden.
Beispiel 1 s wurde eine Lösung von Ätznatron in Butylalkohol (0,64 g NaOH in 100 ccm Lösung) hergestellt, in welche 12, 5 Wollgewebe, das vorher im Dampf einer gesättigten Kochsalzlösung konditioniert worden war, eine Stunde bei 20 C eingebracht wurden. Danach wurde das Muster herausgenommen, zentrifugiert, in gesäuertem Wasser gewaschen und dann gut gespült und getrocknet.
Zur Bestimmung der Schrumpfung beim Waschen kann folgende Methode verwendet werden :
Ein Teil des Gewebes wird in Wasser getaucht und dann getrocknet, ohne das Gewebe zu spannen.
Ein Viereck von 10 cm Seitenlänge wird hienach auf diesem losen Gewebe angezeichnet. Darauf wird das Gewebe mit der Hand unter wiederholtem Anpressen in einer z% igen Seifenlösung bei
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30-40'C ungefähr 10 Minuten gewaschen.
(Wenn erwünscht, kann das Waschen zu Vergleichszwecken zugleich mit anderen Geweben durchgeführt werden. ) Dann wird das Gewebe in Wasser gespült und ohne Zug getrocknet.
Hierauf wird das markierte Viereck abgemessen und die sich ergebende Verringerung der Fläche errechnet. Das Ergebnis stellt die Oberflächenschrumpfung dar.
Bei kräftigem Waschen betrug die Oberflächenschrumpfung 7%, verglichen mit 34% des unbehandelten Gewebes.
Ein Wollstoff, der in ähnlicher Weise in einer Flüssigkeit, die 1. 4 g NaOH in ÄthylenglykolMonoäthyläther enthielt, behandelt wurde, wies ebenfalls eine verminderte Filzfähigkeit auf.
Beispiel 2 : 2 kg festes Ätznatron werden in 50 lmitMethylalkoho1 versetzten Spiritus (Handels- äthylalkohol) gelöst und in die Lösung während 3/4 Stunden ein lufttrockenes Stück gereinigten gestrickten Stoffes eingetaucht. Dann wurde der Stoff gemangelt, mit Brennspiritus gespült, mit verdünnter, wässeriger Essigsäure gewaschen, mit Wasser gespült und dann getrocknet. Es wurde gefunden, dass der Stoff beim Waschen in warmer Seifenlösung ein herabgesetztes Ver- filzvermögen besitzt.
Beispiel 3 : Lufttrockener, gereinigter, gestrickter Wollstoff wird in eine 10% ige Lösung von käuflichem Benzyltrimethylammoniumhydroxyd (welches aus einer wässerigen Lösung dieser Sub- stanz mit 60% Wasser besteht) inn-Butylalkohol bei Raumtemperatur getaucht, dann bei 500 e an der Luft getrocknet, weiters 5 Minuten lang auf 1200 e erhitzt, dann gründlich mit Wasser gewaschen, mit verdünnter, wässeriger Essigsäurelösung angesäuert, gründlich in Wasser gewaschen und getrocknet.
Das Gewebe wurde darauf zusammen mit einem unbehandelten Gewebe gewaschen und zeigt gegenüber diesem eine sehr verringerte Neigung zum Verfilzen.
Eine 20% ige Lösung kann auch während einer kürzeren Zeit verwendet werden. Die 10% ige Lösung des Benzyltrimethylammoniumhydroxyds enthielt 6% Wasser, während die 20% ige Lösung 12% Wasser aufwies.
Beispiel 4 : 2 kg lufttrockner, gereinigter, gestrickter Wollstoff wurde 10 Minuten bei 30 bis 40 C in eine Mischung von 10 1 Aceton und 30 1 Äthylendiamin eingetaucht. Dann wurde der Stoff herausgezogen, gemangelt und mit verdünnter Salzsäure angesäuert und durchgewaschen. Man stellte fest, dass der erhaltene Stoff beim Waschen mit warmer Seifenlösung einen beträchtlichen Widerstand gegenüber Verfilzung zeigt.
Beispiel 5 : 4, 5 kgfestesÄtznatron wurden mit 9 1 Weissöl in einer Kugelmühle gemahlen, bis das
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auf 80 ccm mit Weissöl verdünnt.
Ein gestricktes Wollstoff muster wurde mit Äthylglykoläther getränkt, durch eine Mangel durchgeschickt und in der Suspension ungefähr 10 Minuten bei normaler Temperatur bearbeitet. Dann wurde die Wolle wieder gemangelt, in verdünnte Säure getaucht und gut in Wasser gewaschen. Nach kräftigem Waschen und Reiben zusammen mit einem unbearbeiteten Muster wie sder behandelte Stoffabschnitt Verfilzungs- und Schrumpfungswiderstand auf.
Beispiel6 : Natriumamid wird mit einem Überschuss Anilin zur Reaktion gebracht, indem ein Strom von Kohlengas durch den Apparat geschickt wird. Die Alkalikonzentration der erzielten Mischung wurde zu 0,07 g NaOH pro 100 ccm gefunden. Lufttrockener Wollstoff wurde in diese Lösung von Natriumanilid in Anilin eine Stunde lang bei 80 C getaucht. Nach einer Endbehandlung in gebräuchlicher Art zeigte das Muster ein geringeres Verfilzen und Schrumpfen als mitgewaschenes unbehandeltes Gewebe.
Beispiel 7 : 12, 5g lufttrockener Wollstoff wurde
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wurde der Stoff zentrifugiert und die Behandlung wie in den vorhergegangenen Beispielen beendet.
Der behandelte Stoff wies eine reduzierte Verfilzungstendenz auf.
Die oben erwähnten KOH Alkohollösungen können durch eine 6% ige KOH Lösung in Butylalkohol bei 45 C ersetzt werden, wobei die Behandlungsdauer auf 2 Minuten herabgesetzt wird.
Beispiel8 : 0, 3 g Lithium wurden 100 ccmPro- pylalkohol beigegeben und bis zur Beendigung der Reaktion stehen gelassen. Ein Wollstoffmuster wurde 6 Stunden bei Raumtemperatur in die Mischung gelegt, danach herausgenommen, gewaschen und die Behandlung nach bekannter Art beendet. Der Wollstoff besass ein verringertes Filzvermögen.
Beispiel 9 : 10 ccm von einem Trialkylbenzylammoniumhydroxyd mit einem ungefähren Molekulargewicht von 170, welches vorher über metallischem Calcium getrocknet wurde, werden in 90 ccm Morpholin [NH (CHg. eH2) 20] gelöst. Ein Muster luftfeuchte Wollstoffes wurde in diese Lösung eine halbe Stunde lang eingetaucht, dann zentrifugiert, in verdünnte Säure getaucht und gut mit Wasser, Seife und Wasser gewaschen und getrocknet.
Es wurde gefunden, dass das Muster eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Verfilzung und Schrumpfung besass, wenn es in Seifenlösung gewaschen und gerieben wurde.
Die nach der Erfindung erzielten Produkte unterscheiden sich von nichtverfilzender, durch Behandlung mit Chlor oder Chlorverbindungen zubereiteter Wolle dadurch, dass sie gewöhnlich beim Einweichen in leicht alkalischer Flüssigkeit einen festeren und volleren Griff bekommen, jedoch beim Trocknen diese erhöhte Steifheit verlieren und ihren ursprünglichen Griff wieder erlangen. Diese Eigenschaft der eingeweichten Produkte steht in scharfem Gegensatz zu dem dünneren glatten Griff der mit Chlor oder Chlorverbindungen behandelten Wolle.