<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur kontinuierlichen, alkalischen Hypochloritbleiche von Cellulosematerial
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bleichen von Cellulosematerial mittels Hypochlorit in alkalischer Lösung, das vorzugsweise halbkontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt wird.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils erforderliche Mindestmenge an Hypochlorit bei Erreichung eines Potentials von etwa 400 bis 450 mV im Bleichbad in einer Menge von 0, 01 bis 0, 1 g/l Hypochlorit, entweder in Einzeldosen oder fortlaufend zugesetzt wird, bis das Potential etwa 500 mV erreicht hat, welches Potential während des Gesamtverfahrens nicht überschritten werden darf.
Cellulosefasern mit Hypochlorit, wie Natriumoder Kalziumhypochlorit, zu bleichen, ist bekannt. Derartigen Verfahren hängt aber der Nachteil an, dass bei der Bleichung die Fasern angegriffen werden. Da man selbstverständlich ein besonderes Interesse daran hat, die Verfahren schnell durchzuführen, muss mit Konzentrationen gearbeitet werden, bei denen ein chemischer Angriff auf die Faser besonders zu befürchten ist.
Die vorliegende Erfindung hat demnach ein verbessertes Verfahren zum Ziel, mit dessen Hilfe das Bleichen den bisherigen Verfahren gegenüber wesentlich beschleunigt wird, ohne die Faser zu schädigen.
Aus einer Arbeit von R. L. Derry in J. Soc.
Dyers and Colorists, Seite 884 (1955) hat die Anmelderin die Schlussfolgerung gezogen, dass für eine beschleunigte Bleichung mehrere Faktoren berücksichtigt werden müssen. Diese sind die Temperatur, die Dauer der Bleichung und der tatsächliche Verbrauch an Hypochlorit während der Bleichung.
Es bietet natürlich keine Schwierigkeiten, die gewünschte Temperatur sowie die Dauer der Bleichung zu bestimmen und einzuhalten. Man war aber bisher nicht imstande, während der Bleichung die für den tatsächlichen Verbrauch an Hypochlorit wesentlichen Bedingungen zu beherrschen. Dieser Übelstand fällt umso mehr ins Gewicht, weil gerade dieser Faktor von ausschlaggebender Bedeutung ist.
Es ist nun gefunden worden, dass gerade im Gebiet von sehr niedrigen Hypochloritkonzentrationen in alkalischem Medium das Potential stark vom Gehalt an aktivem Chlor abhängt. Ferner ist noch erkannt worden, dass schnell und zweckmässig mit Hypochlorit in überraschend niedrigen Konzentrationen gebleicht werden kann, wenn besondere Bedingungen eingehalten werden.
Es muss hiefür gefordert werden, dass einmal die Bleichflüssigkeit alkalisch ist, ferner, dass das Bleichgut in fortwährender Berührung mit Hypochlorit ist und schliesslich, dass die Konzentration des Hypochlorits während des Bleichens sehr niedrig ist und niedrig bleibt.
Um die Einhaltung dieser Bedingungen zu überwachen, führt man Potentialmessungen durch.
Das Verfahren zum Bleichen wird demnach gemäss der Erfindung vorzugsweise in folgender Weise durchgeführt :
In das alkalische Hypochloritbad von sehr niedriger Konzentration wird das Bleichgut eingebracht. Das Potential des Bades, das laufend gemessen wird, zeigt an, wenn fast alles aktive Chlor verbraucht ist. Es tritt an dieser Stelle eine starke Änderung des Potentials auf. Es ist jetzt wieder erforderlich, neues Hypochlorit zuzugeben, wobei aber darauf geachtet werden muss, nur so viel zuzugeben, dass man im Gebiet sehr niedriger Konzentrationen bleibt. Die Folge von Verbrauch und Zugabe setzt sich bis zur Beendigung des Bleichprozesses fort.
Der Potentialverlauf hängt von verschiedenen Umständen ab. Als solche kommen beispielsweise in Frage : a) Die Apparatur. Es macht für den Potentialverlauf viel aus, ob man die Badflüssigkeit beispielsweise alle 10 Sekunden oder nur alle Minuten umlaufen lässt, obwohl beide Möglichkeiten beim erfindungsgemässen Verfahren durchaus realisierbar sind und auch zu durchaus zufriedenstellenden Ergebnissen führen. b) die Temperatur. Es kann z. B. bei 70 C, aber auch bei niederen und sogar bei etwas höheren Temperaturen gebleicht werden.
<Desc/Clms Page number 2>
c) die Alkalität des Bades und schliesslich d) die Qualität und Beschaffenheit des Bleichgutes.
Durch Veränderung eines dieser obigen Faktoren ergibt sich eine entsprechende Änderung der übrigen Faktoren, welche voneinander funk-
EMI2.1
herein zahlenmässig festgelegt werden können.
Die Potentialmessungen kann man z. B. in der Weise ausführen, wie dies in J. Dyers Colorists 68 (8), 294 (1952) beschrieben wird. Diese Regelung des Gehaltes an aktivem Chlor in sehr niedrigen Konzentrationen kann automatisch erfolgen, indem die Potentialänderungen auf elektrischem Weg einen Servomechanismus steuern, durch den im richtigen Augenblick Hypochlorit in gewünschter Menge zugeführt wird, ohne dass das Gebiet niedriger Konzentrationen verlassen wird.
In Richtung auf höhere Konzentrationen an aktivem Chlor sollen Konzentrationen von über 0, 1 gll Badflüssigkeit nicht überschritten werden.
Es kommt dann nämlich zu Überdosierungen, bei denen der Faserangriff, der ja gerade durch das erfindungsgemässe Verfahren verhindert werden soll, zu befürchten ist.
Es wurden zahlreiche Potentialmessungen an Bädern gemäss der Erfindung ausgeführt, wobei kein Bleichgut im Bade anwesend war. Es wurde dabei festgestellt, dass die Konzentration an aktivem Chlor niemals grösser ist als 0, 1 g aktives Chlor pro Liter Badflüssigkeit.
Die Konzentrationen, bei welchen man bisher bleicht, überschreiten diesen Wert wesentlich ; sie liegen meist über 0, 5 bis 2 g aktivem Chlor pro Liter Badflüssigkeit. Sogar bei der Nachbleichung, wie diese in Wäschereien durchgeführt wird, unterschreitet die Konzentration immer den Wert von 0, 25 g aktivem Chlor pro
EMI2.2
Die Unterschreitung von Konzentrationen an aktivem Chlor von 0, 01 g/l hat keinen Sinn, da dort das Potential mit sinkender Konzentration an aktivem Chlor sehr stark abnimmt.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich ausgezeichnet zur kontinuierlichen Bleichung.
Es sind nämlich keine Überdosierungen zu befürchten, da die Potentialmessung die Einhaltung der Konzentrationsgrenze einwandfrei zu überwachen gestattet und die Bleichung überraschend schnell und vollständig verläuft, obwohl bei nur sehr niedrigen Konzentrationen an aktivem Chlor gearbeitet wird.
Die Bleichung kann bedenkenlos bei erhöhter Temperatur z. B. bei 800 C, vorgenommen werden, ohne dass nachteilige Folgen auftreten.
Erhöhte Temperatur bringt vielmehr den Vorteil, dass die Dauer der Bleichung abgekürzt wird.
Es bleibt dem Einzelfall überlassen, in wieviel Anteilen die auf aktives Chlor umgerechnete Gesamtmenge an Hypochlorit dosisweise zugegeben wird. Dabei ist zu beachten, dass durch die Einzeldosis das Konzentrationsmaxi- mum an aktivem Chlor, das noch als zulässig betrachtet wird, nicht überschritten wird. Unter Cellulosematerial werden alle Materialien auf Cellulosebasis verstanden, d. h. es werden darunter
EMI2.3
oder teilweise aus natürlicher Cellulose, wie Baumwolle oder Leinen, bestehen, sondern auch solche, die teilweise oder ganz aus Reyon od. dgl. bestehen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Bleichen von Cellulosematerial bezieht sich selbstverständlich auch auf das Bleichen von Fasern, Geweben, Strängen und andern Produkten aus diesen Materialien.
Beispiel l : Ausgangsmaterial war ein mit Natronlauge abgekochtes Kattungewebe. Der Fluiditätskoeffizient war 3,6 rhé, die Weisse betrug 66, 3, gemessen nach Mededeling 75 III Vezelinstitut T. N. O." (Mitteilung 75 III des Faserinstitutes der Niederländischen Organisation für angewandte naturwissenschaftliche Forschung).
Das Gewebe wurde erfindungsgemäss in einer alkalischen (5 g Soda pro Liter) Hypochloritlösung bei 80 C gebleicht. Die Anfangskonzentration an aktivem Chlor betrug 0, 023 g pro Liter Badflüssigkeit. Innerhalb einer Stunde wurden dem Bad noch 9 Anteile von je 0, 023 g pro Liter zugesetzt. Insgesamt verbrauchte das Gewebe also 0, 23 g an aktivem Chlor pro Liter. Das Flottenverhältnis betrug 1 : 15.
Die Anteile von je 0, 023 g aktivem Chlor wurden jeweils zugegeben, sobald das Potential 400 mV betrug. Unmittelbar nach der Zugabe der einzelnen Anteile erhöhte sich das Potential, überschritt dabei aber nicht 500 mV. Das Potential wurde zwischen einer blanken Platinelektrode und einer Kalomelektrode, beide im Bad untergetaucht, gemessen. Die Zugabe der Einzelanteile erfolgte auf elektronischem, gesteuerten Weg.
EMI2.4
Kattungewebe mit einem Fluiditätskoeffizient von 3, 3 rhé wurde während 1 Stunden bei 70 C und einem Flottenverhältnis von 1 : 20 mit insgesamt 0, 6 g aktivem Chlor als Hypochlorit pro Liter, das auf 13 Anteile verteilt war, gebleicht, u. zw. in einer Lösung, die 5 g Soda pro Liter enthielt.
Die Weisse des so behandelten Gewebes betrug 85, der Fluiditätskoeffizient 8, 1 rhé. Die Zugabe der Einzeldosis erfolgte automatisch in dem Augenblick, wo ein Minimumwert des Potentials von 405 mV erreicht wurde.
EMI2.5
:2, 8 rhé ; es wurde dann 50 Minuten bei 70 C und einem Flottenverhältnis l : 20 mit insgesamt 1 g aktivem Chlor als Hypochlorit pro Liter, das auf 22 Anteile verteilt wurde, in einer Lösung, die noch 5 g Soda pro Liter enthielt,
<Desc/Clms Page number 3>
gebleicht. Die Weisse des behandelten Materials betrug 79, der Fluiditätskoeffizient 6, 5 rhé.
Die Dosierung erfolgte genau so wie in Beispiel 2.
Beispiel 4 : Rohkattun wurde 3 Stunden mit Natronlauge (1 Gew.-%) abgekocht und zeigte dann einen Fluiditätskoeffizient von 3,0rhé; es wurde dann 15 Minuten bis 80 C und einem Flottenverhältnis 1 : 15 mit insgesamt 0, 3 g aktivem Chlor als Hypochlorit pro Liter, das auf 6 Anteile verteilt war, in einer alkalischen Lösung gebleicht. Die Weisse des behandelten Tuches betrug 73, der Fluiditätskoeffizient ungefähr 5, 5 rhé. Die Dosierung erfolgte gemäss Beispiel 2, nur betrug hier der Minimumpotentialwert 450 mV statt 405 mV wie im Beispiel 2.
Beispiel 5 : Rohkattun wurde 3 Stunden mit Natronlauge (1 Gew.-%) abgekocht und zeigte dann einen Fluiditätskoeffizient von 3,0 rhé; es wurde dann 60 Minuten bei 60 C und einem Flottenverhältnis 1 : 15 mit insgesamt 0, 22 g aktivem Chlor als Hypochlorit pro Liter, das auf 4 Anteile verteilt war, in einer alkalischen Lösung gebleicht. Die Weisse des behandelten Materials betrug 72, der Fluiditätskoeffizient ungefähr 4, 5 rhé. Die Dosierung erfolgte gemäss Beispiel 2, nur betrug hier der Minimumpotentialwert 400 mV statt 405 mV wie in Beispiel 2.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt. Diese dienen lediglich einer Erläuterung der Erfindung. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass man die Anzahl der Anteile erhöhen kann, womit man sich dann auch immer mehr einem völlig kontinuierlichen Bleichprozess nähert.
Wenn jedesmal pro Einzeldosis dieselbe Menge an aktivem Chlor als Hypochlorit pro Liter Badflüssigkeit dem Bade zugesetzt wird und nach dem Vorzugsverfahren gemäss der Erfindung gearbeitet wird, geht der Verbrauch an aktivem Chlor gegen das Ende der Bleichung immer langsamer vor sich, was sich in stets zunehmenden Zeitabständen zwischen zwei nacheinander folgenden Einzeldosen zeigt.
Das eröffnet eine Möglichkeit, von vornherein den Zeitpunkt zu bestimmen, wobei der weitere Zusatz von Hypochlorit nicht mehr stattfindet, indem man nämlich z. B. eine automatische Schaltungsapparatur verwendet, welche keine weitere Dosierung zulässt, sobald die Zeitspanne zwischen einer vorletzten und einer letzten Dosis einen vorherbestimmten Wert überschritten hat.
Angenommen, man führe eine Serie Bleichprozesse p, q, r... durch. Bei all diesen Versuchen seien die Bedingungen hinsichtlich Badtemperatur, Konzentration und Grösse der Einzeldosis, Flottenverhältnis, Anfangszusammensetzung und Anfangspotential des blinden Bades gleich. Es wurde nun gefunden, dass, wenn man verschiedene Tücher P, Q, R... gemäss diesen Bedingungen bleicht, der chemische Angriff ungefähr derselbe ist, wenn man die Bleichung beendet, sobald der Zeitraum zwischen zwei Anteilen einen vorherbestimmten, für alle Tücher gleichen Wert überschreitet. Es ist daher möglich, ein Tuch unbekannter Herkunft bis etwa einem vorgegebenen Fluiditätskoeffizienten zu bleichen, indem man die Bleichung beendet, sobald eine vorbestimmte Zeitspanne zwischen zwei Anteilen überschritten wird.
Wenn also diese Zeitspanne überschritten wird und daher die Bleichung beendet wird, so ist der Fluiditätskoeffizient etwa der gleiche, unabhängig von Art und Qualität des Bleichgutes.
Das nächste Beispiel wird dies verdeutlichen.
Beispiel 6 : Sechs Kattuntücher P, Q, R, S, T und U hatten die folgenden Gewichte in Grammen pro m2.
EMI3.1
<tb>
<tb>
P <SEP> 165 <SEP> g/m2
<tb> Q <SEP> 190 <SEP> g/m2
<tb> R <SEP> 194 <SEP> g/m2
<tb> S <SEP> """""""""" <SEP> 214 <SEP> gJm2 <SEP>
<tb> T <SEP> 111 <SEP> g/m2
<tb> U.................... <SEP> 203 <SEP> g/m2
<tb>
EMI3.2
<tb>
<tb> Anfangsfluid. <SEP> Anfangs- <SEP> Anzahl <SEP> Bleichdosen <SEP> Endfluid. <SEP> End-BlauVersuch <SEP> mit <SEP> koeff. <SEP> Blauremission <SEP> total <SEP> in <SEP> koeff. <SEP> remission
<tb> rhé <SEP> % <SEP> Einzeldosen <SEP> Minuren <SEP> rhé <SEP> in <SEP> %
<tb> Pu <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 64, <SEP> 3 <SEP> 5/6 <SEP> 15/16 <SEP> 4, <SEP> 1/5, <SEP> 2 <SEP> 78, <SEP> 6/79, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Q1 <SEP> ............... <SEP> 2,9 <SEP> 59,6 <SEP> 21/20 <SEP> 48/51 <SEP> 6, <SEP> 1/6, <SEP> 0 <SEP> 80, <SEP> 0/80, <SEP> 4 <SEP>
<tb> R1 <SEP> .................
<SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 54, <SEP> 3 <SEP> 24/23 <SEP> 54/46 <SEP> 8, <SEP> 8/8, <SEP> 9 <SEP> 76, <SEP> 5/78, <SEP> 0 <SEP>
<tb> S1 <SEP> ................. <SEP> 3,3 <SEP> 58,1 <SEP> 16/17 <SEP> 40/41 <SEP> 6, <SEP> 0/6, <SEP> 5 <SEP> 78, <SEP> 7/78, <SEP> 8 <SEP>
<tb> T1 <SEP> ............... <SEP> 2,0 <SEP> 60,0 <SEP> 18/18 <SEP> 38/39 <SEP> 7, <SEP> 4/8, <SEP> 8 <SEP> 83, <SEP> 0/83, <SEP> 0 <SEP>
<tb> U1 <SEP> ................. <SEP> 3,5 <SEP> 57,1 <SEP> 17/18 <SEP> 49/46 <SEP> 6, <SEP> 4/5, <SEP> 4 <SEP> 80, <SEP> 1/77, <SEP> 5 <SEP>
<tb> P2 <SEP> ................ <SEP> 3,8 <SEP> 71,5 <SEP> 2/2 <SEP> 8#/8# <SEP> 5,8/5,7 <SEP> 83,0/82,9
<tb> Q2 <SEP> ................ <SEP> 2,6 <SEP> 65,5 <SEP> 3/3 <SEP> 10/9 <SEP> 5,0/4,9 <SEP> 79,0/78,5
<tb> R2 <SEP> ................
<SEP> 3,7 <SEP> 51,2 <SEP> 3/3 <SEP> 7/8 <SEP> 4, <SEP> 2/5, <SEP> 1 <SEP> 71, <SEP> 3/70, <SEP> 5 <SEP>
<tb> S1 <SEP> ............... <SEP> 3,3 <SEP> 62,6 <SEP> 2/2 <SEP> 6/7 <SEP> 4, <SEP> 7/4, <SEP> 7 <SEP> 76, <SEP> 0/75, <SEP> 6 <SEP>
<tb> T2 <SEP> """""""" <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 64, <SEP> 0 <SEP> 3/2 <SEP> 8/5 <SEP> 5, <SEP> 9/4, <SEP> 0 <SEP> 77, <SEP> 0/74, <SEP> 5 <SEP>
<tb> U2 <SEP> """""""" <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> 63, <SEP> 6 <SEP> 3/3 <SEP> 8/6 <SEP> 4, <SEP> 8/4, <SEP> 1 <SEP> 79, <SEP> 4/77, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 4>
Es wurden zwei Arten von Vorbehandlungen gegeben.
Erste Art : Das Tuch wurde jedesmal Stunde mit Sodalösung von 1% abgekocht ; man erhielt so sechs vorbehandelte Tücher Pi, Qi..
... UI.
Zweite Art : Das Tuch wurde jedesmal 5 Stunden mit Natronlauge von 1% abgekocht, man erhielt so sechs weitere vorbehandelte Tücher P2, Qu...... fuzz
All diese Tücher werden gemäss der Erfindung in einem Bad von 800 C gebleicht ; die Anfangskonzentration des Bades war immer dieselbe, so auch das Potential des blinden Bades ; jede Dosis von je 0, 033 g aktivem Chlor als Hypochlorit pro Liter Badflüssigkeit wurde zugegeben, sobald das Badpotential auf den Wert von 345 mV gesunken war. Die Bleichung wurde jedesmal beendet, sobald die Zeitspanne zwischen zwei Dosen mehr als 3t Minuten betrug. Das Maximumpotential war etwa 420 mV.
In der auf S. 3 befindlichen Tabelle sind der Anfangsfluiditätskoeffizient in rhé von jedem Tuch, seine Blau-remission in % (Mass für die Weisse), die Anzahl von Einzeldosen (in duplo), die Totaldauer der Bleichung in Minuten (in duplo), der Fluiditätskoeffizient in rhé des gebleichten Tuches (in duplo) und die Blau-remission in % des gebleichten Tuches (in duplo) vereinigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen, alkalischen Hypochloritbleiche von Cellulosematerial, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils erforderliche Mindestmenge an Hypochlorit bei Erreichung eines Potentials von etwa 400 bis 450 mV im Bleichbad in einer Menge von 0, 01 bis 0, 1 g/l Hypochlorit entweder in Einzeldosen oder fortlaufend zugesetzt wird, bis das Potential etwa 500 mV erreicht hat, welches Potential während des Gesamtverfahrens nicht überschritten werden darf.