Verfahren zur permanenten Fixierung der auf mechanischem Wege erzeugten Eigenschaften und Zustände von textilen Keratinfasern oder keratinhaltigen Fasern und Mittel zur Durchführung des Verfahrens
Es ist seit langem bekannt, dass Keratinfasern und keratinhaltige Gewebe mittels Reduziermitteln, wie Natriumbisulfit, mit Alkalien oder auch mit Wasser behandelt werden können, und so die auf mechanische Weise erhaltenen Zustände oder Eigenschaften chemisch, d. h. permanent fixiert werden können. Dabei werden Quervernetzungen, die in den Molekülen, wie beispielsweise der Wolle, bestehen, aufgespalten und diese in der neu orientierten Lage wieder znriickge- bildet.
Der dafür verantwortliche Mechanismus ist seinerseits rein chemischer Natur, indem die Zystinbrücken und auch die verschiedenen Wasserstoffbrük- ken aufgespalten und in der neu orientierten Lage wieder zurückgebildet werden. Dabei entsteht nebenbei auch Lanthionin.
Nach weiteren Untersuchungen ist der Mechanismus auch auf physikalisch-chemische Vorgänge zurückzuführen, indem beispielsweise der physikalische Aufbau der Wolle, wie die Helix-Struktur, infolge der Aufspaltung von Nebenvalenzbindungen, wie den hydrophoben Bindungen der Wolle, verändert wird.
Neueste Untersuchungen haben gezeigt, dass dieser Mechanismus durch gut wasserlösliche organische Substanzen, wie hauptsächlich aliphatische Alkohole, un terstützt wird, wenn diese in Konzentrationen angewendet werden, welche so gross sind, dass eine Quellung möglich wird. Die erforderliche Konzentration der aliphatischen Alkohole liegt bei 20 bis 50 % in der Lösung.
Das permanente Fixieren von Textilien, welche mindestens teilweise aus Keratinfasern bestehen, mit Hilfe eines Alkanolaminsulfites, in Gegenwart eines Quellmittels, wie Harnstoff oder niedermolekulare Polyhydroxyverbindung, wie Äthylenglykol, ist aus der französischen Patentschrift Nr. 1 332 011 bekannt. Auf Seite 5, linke Spalte, letzter Absatz, werden diese niedermolekularen Polyhydroxyverbindungen näher definiert; es handelt sich hierbei ausschliesslich um mehrwertige Alkohole.
Wie aus den Beispielen in dieser Patentschrift ersichtlich ist, wird mit 2 % Natriumbisulfit und bis zu 40 % Harnstoff in Lösung gearbeitet. Bei derart hohen Konzentrationen kann eine Schädigung der Wolle eintreten und Farbveränderungen sind unbedingt zu erwarten.
Erfindungsgemäss werden aber nur einwertige Alkohole eingesetzt. Die erfindungsgemäss verwendete Menge des Alkohols ist im Gegensatz zu der in der angeführten Literatur so gering, dass sie weder eine Quellung noch eine Netzung auf der Faser verursacht.
Dieser Umstand wirkt sich als sehr vorteilhaft aus, da auf diese Weise die grösstmögliche Schonung der Faser gewährleistet wird, so dass mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens ein wesentlicher Fortschritt hinsichtlich der Verarbeitung von Keratinfasern und keratinhaltigen Fasern, insbesondere der Fertigung hochwertiger elastischer Gewebe erzielt wird. Anderseits bewirkt dieser relativ geringe Zusatz von Alkohol eine Herabsetzung der Menge des beschriebenen Salzes um 50 %. Trotzdem wird aber die gleiche Wirkung auf der Keratinfaser erreicht.
Es wurde nun gefunden, dass man die auf mechanischem Wege erzeugten Eigenschaften und Zustände von textilen Keratin- und keratinhaltigen Fasern besonders wirksam und schonend fixieren kann, wenn man auf die Fasern eine wässrige Lösung einwirken lässt, die ein Gemisch aus wenigstens einem schwefligsauren Salz eines Amins und/oder einem inneren Salz eines Schwefligsäureesters eines Hydroxylgruppen aufweisenden Amins und einem wasserlöslichen einwertigen aliphatischen Alkohol enthält und wenn man dabei die Konzentration der Lösung so wählt, dass sie das Gemisch in einer Menge von 0,1 bis 6,6 % enthält und einen Alkoholgehalt aufweist, der 2 bis 50 % des verwendeten Gemisches entspricht. Die Konzentration des Alkohols in der Lösung beträgt dann maximal 3,3 X.
Die grösste praktische Bedeutung in bezug auf schonendste Behandlung wurde bei einer Konzentration der Lösung von 3 % der erwähnten Salze und entsprechend dem angegebenen Alkoholgehalt von 6 %, bezogen auf das Salz, gefunden. Danach hat diese bevorzugte Behandlungsflotte folgende Zusammensetzung:
30 g/lSalz
1,8 g/l Alkohol, d. i. gleich 0,18 % in der Lösung
Bei den erfindungsgemäss verwendeten Salzen der schwefligen Säure mit einem Amin und/oder dem inneren Salz des Schwefligsäureesters eines Hydroxylgruppen enthaltenden Amins handelt es sich beispielsweise um Substanzen mit folgenden Formelbildern:
EMI2.1
Eines der beiden Salze überwiegt jeweils nach der Herstellungsmethode.
Als Kationen der Salze der schwefligen Säure kommen aliphatische oder aromatische Amine in Frage, die gegebenenfalls neben anderen möglichen Substituenten noch Hydroxylgruppen enthalten.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass das Keratin in keiner Weise geschädigt wird; ferner ist das Gemisch nicht hautschädigend und seine Anwendung ist von keiner Geruchsbelästigung begleitet. Der normale Gang der Verarbeitung der Keratinfasern wird in keiner Weise ungünstig beeinflusst, da keine Farbumschläge auftreten.
Die erfindungsgemäss verwendete Mischung kann daher sowohl vor als auch nach der Färbung angewendet werden; das Verfahren kann ausserdem in allen Stadien der Textilverarbeitung zur Anwendung kommen, d. h.
man kann die Flocke, das Garn in jeder Form, wie beispielsweise Kettbäume und Wickelkörper aller Art, und das Gewebe bzw. Gewirke, sowie Vliesfilze und auch Gewebefilze erfindungsgemäss veredeln. Das Verfahren beeinflusst im Gegenteil noch den Verarbeitungsprozess günstig, indem es Lauffalten vermeidet und Arbeitsgänge einspart. Die Durchführung des Verfahrens ist sehr einfach, da die Agentien substantiv auf die Faser aufziehen. Sie wirken zudem nicht korro- dierend.
Das Ziel der Behandlung ist die permanente Fixierung von Eigenschaften oder Zuständen der Keratinfaser oder keratinhaltigen Faser als Flocke, Faser, Gewebe, Gewirke oder Vlies, die man auf mechanische Art und Weise hervorgerufen hat.
So kann man zunächst dem fertigen Gewebe oder Gewirke grosse Vorzüge verleihen, indem man das geschlossene Warenbild, den Oberflächenglanz oder auch den Strich permanent fixiert. Ausserdem kann man die Krumpfechtheit bedeutend erhöhen, eine Eigenschaft, die besonders bei Gewirken von grosser Bedeutung ist. Prägeeffekte können ebenfalls permanent fixiert werden.
Eine besonders interessante Anwendung des Verfahrens ist die Herstellung von permanent elastischem Gewebe, d. h. von reinem Wollstretch. Dabei wird die Ware entweder in Kett- oder Schussrichtung gestaucht und dieser Zustand fixiert. Die Ware ist um den eingesprungenen Prozentsatz elastisch.
Beispiel I
Ein reinwollenes Strukturgewebe, rohweiss, wird mit einer 3 % igen wässrigen Lösung der Salze folgender Komponenten
EMI2.2
vermischt mit 6 5S Äthanol, behandelt.
Zusammensetzung der Lösung:
30 g/l des vorstehend beschriebenen Salzes 1,8 g/l Äthanol
Die Behandlung erfolgt auf dem Brennbock bei 950 C während 15 Minuten, anschliessend wird mit kaltem Wasser abgeschreckt und auf der Breitwaschmaschine gewaschen, gefärbt und fertig ausgerüstet.
Dabei werden im Vergleich mit einer Ausrüstung ohne Verwendung der beschriebenen Salze mit 6 % Äthanol- zusatz folgende Arbeitsgänge eingespart: a) zweimalige Brennbock-Behandlung, weil bei der Ausrüstung des Strukturgewebes ohne Verwendung der Salzkombination dreimaliges Brennen (Behandlung auf dem Brennbock) unbedingt erforderlich ist.
1. Rohbrennen (Brennen des Rohgewebes) 2. Brennbockbehandlung nach dem Waschen 3. Brennhockbehandlung nach dem Färben Die letzten 2 Brennhockbehandlungen werden eingespart.
b) Da bei der Behandlung des Strukturgewebes ohne Mitverwendung der beschriebenen Salzkombination während des Färbeprozesses sich sehr leicht Lauffalten bilden können, muss das Gewebe im Schlauch genäht werden. Das erfordert eine Zwischentrocknung vor dem Schlauchnähen. Durch die Anwendung der beschriebenen Salzkombination wurden die Zwischentrocknung und das Schlauchnähen zusätzlich zu den Einsparungen in der Verfahrensdurchführung nach a) eingespart.
c) Zu den Verfahrensvereinfachungen nach a) und b) kommt der Vorteil, dass das behandelte Gewebe, wie in diesem Beispiel beschrieben, ein unverändertes Ober flächenbild aufweist, das beim Dämpfen in der Konfektion unverändert erhalten bleibt. Diesen Vorteil besitzen Gewebe nicht, wenn sie dem dreimaligen Brennen unterworfen werden mussten, weil die vorbeschriebene Behandlung mit der Salzkombination nicht durchgeführt worden war. Die 3. Behandlung auf dem Brennbock nach dem Färben kann in der Regel nicht so intensiv als notwendig durchgeführt werden, weil Ausblutungsgefahr für die Färbung besteht. Daher ist die Warenbilderhaltung beim Dämpfen in der Konfektion wesentlich schlechter als bei Geweben, die mit der beschriebenen Salzkombination vor dem Waschen auf dem Brennbock behandelt worden sind.
Die beschriebene Behandlung erhöht den Nassknitterwinkel (Nassknittererholung) erheblich und dabei kann der erfindungsgemäss geringe Alkoholzusatz in seiner Wirkung deutlich erkannt werden.
Kette Schuss Nassknitterwinkel ohne die beschriebene Behandlung 810 940 nach der beschriebene Behandlung 1300 1380 nach gleicher Behandlung, aber 1040 1090 ohne den Alkoholzusatz bei gleicher {Behandlung, aber 1330 1350 mit 60 g/l der beschriebenen Salze ohne Alkoholzusatz
Die Verringerung der Nassknitterneigung und die Erhöhung der Nassknittererhoiung werden durch das beschriebene Verfahren insofern in der Praxis von Bedeutung sein, weil dadurch die Lauffaltenempfindlichkeit herabgesetzt wird. Ausserdem wird die Flächenstabilität beim Dämpfen und bei der Einwirkung von Feuchte verbessert.
Der relativ geringe Zusatz von Äthanol hat die Wirksamkeit einer 3 % igen Lösung der beschriebenen Salze einer 6 % igen Lösung gleichgestellt, wodurch eine Chemikalienersparnis von etwa 50 ?o gegeben ist.
Beispiel 2
Ein Gewirke wird mit einer 3 % igen wässrigen Lösung der Salze folgender Komponenten
EMI3.1
welche ausserdem 5 % n-Propanol enthalten, behandelt.
Zusammensetzung der Lösung:
30 g/l des vorstehend beschriebenen Salzes 1,5 g/l n-Propanol
Das Gewirke wird mit dieser Lösung imprägniert, auf eine Restfeuchte von etwa 25 % entwässert und getrocknet. Anschliessend erfolgt eine Behandlung während 3 Minuten auf der Plattendekatur. Durch diese Behandlung werden Formstabilität und Nassbeständigkeit des Gewirkes für die Praxis im bedeutenden Umfang erhöht.
Die Effektleistung der vorbeschriebenen Behandlung wird durch die Prüfung des Relaxations- und Filzeinganges bewiesen.
Durchführung der Prüfung: a) Trommelwaschmaschine b) Entspannen der Prüflinge:
25 Ltr. 1,25 % Phosphat-Pufferlösung (pH 7)
0,5 g/l nichtionogenes Netzmittel
Temperatur: 400 C
15 Minuten bei stehender Trommel, dann 5 Minu ten bei rotierender Trommel c) Waschen der Prüflinge (Filztest):
25 Ltr. 1,25 % Phosphat-Pufferlösung (pH 7)
30 Minuten bei rotierender Trommel bei 400 C
Die Beschickung der Trommelwaschmaschine beträgt 1 kg (Prüflinge + evtl. Zusatzladung). Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel soll 60 U./pro Minute sein.
Zusammensetzung der Phosphat-Pufferlösung: (pH7) 4,5 g/l Mononatriumphosphat (NaH.2PO4)
8 g/l Dinatriumphosphat (Na2HPO) Entspannungseingang Entspanaungseingang in % Filzeingang in % Prüfungsergebnisse L B F L B F ohne die beschriebene Behandlung 8 17 25 6 12 18 nach der beschriebenen Behandlung 3 6 9 4 6,5 10,5 nach gleicher Behandlung, aber ohne 5,5 10,5 16 6 8,5 14,5
Alkoholzusatz bei gleicher Behandlung, aber mit 4 5,5 9,5 4 8 12
60 g/l der beschriebenen Salze ohne Alkoholzus atz
Beispiel 3
Ein Wollfilz von 9 mm Stärke wird mit einer 6 S igen Lösung der Salze folgender Komponenten
EMI3.2
welche 10 % Äthanol enthalten, imprägniert. Zusammensetzung der Lösung: 60 g/l des Salzes, 6 g/l Athanol.
Man bringt den Filz auf etwa 50% Feuchtigkeit und behandelt ihn auf der Plattenpresse etwa 6 Minuten lang. Dadurch wird die Nassbeständigkeit weitgehend erhöht. Die Quellung des Filzes wird stark herabgesetzt.
Prüfung des Quellvermögens:
Einlegen der Filze während 2 Stunden in Wasser von 200 C unter Zusatz von 1 g/l Netzmittel Dickenänderung in S: ohne die beschriebene Behandlung 98,0 nach der beschriebenen Behandlung 15,6 nach gleicher Behandlung, aber ohne den
Alkoholzusatz 42,0 bei gleicher Behandlung, aber mit 60 g/l der beschriebenen Salze, ohne Alkoholzusatz 19,0
Beispiel 4
Eine Ware mit hoher Grundgarndrehung, niedriger Zwirndrehung, und einer kurzgebundenen Bindung im Schuss, sowie mit höherem Schussanteil wird mit dem Fixierprodukt, wie in Beispiel 1, foulardiert, über einen Spaunriegel, der etwa 6-8 m vor einer Fixiermaschine aufgestellt ist, geführt und in dem Brennbock, der reines Wasser mit 95 C enthält, aufgewickelt.
Die Spannung wird so reguliert, dass die Ware um die als Stretcheffekt gewünschte prozentuale Breite einspringt.
Die Ware wird in diesem gestreckten Zustand in dem Brennbock während 15 Minuten fixiert, anschliessend in kaltem Wasser abgeschreckt, getrocknet und fertig ausgerüstet. Auf diese Weise lassen sich elastische Dehnwerte, je nach dem Warengewicht, zwischen 1540 % erreichen. Diese Effekte sind permanent.
Durchführung der Prüfung zur Beurteilung der Effektleistung: pro cm Gewebebreite 1 kg Belastung Länge des Prüflings: 10 cm
Gesamtdehnung bleibende Dehnung ohne die beschriebene Behandlung 25 % 20 % nach der beschriebenen Behandlung 26 % 3 % nach gleicher Behandlung, aber ohne 25 % 14% den Alkoholzusatz bei gleicher Behandlung, aber mit 60 g/l 25 % 5 % der beschriebenen Salze ohne Alkohol zusatz
Beispiel 5
In einem Färbeapparat werden Garne aus Keratinfasern oder keratinfaserhaltigem Material mit einer Lösung behandelt, wie sie in Beispiel 2 beschrieben ist.
Das trockene Material wird mit dieser Lösung bei 950 C während 15 Minuten behandelt, die Lösung wird anschliessend ganz aus dem Färbeapparat abgelassen und das Material mit kaltem Wasser abgeschreckt, zugleich gespült und getrocknet. Durch diese Behandlung mit der beschriebenen Lösung wird das Verfilzen beim anschliessenden Färben verhindert und die weitere Verarbeitung des Garnes vereinfacht. Das Warenbild des aus diesem Garn hergestellten Gewirkes ist maximal gleichmässiger.
Werden 2 derartig behandelte Garne mit Rückdraht gezwirnt, dann hat die durch die Behandlung mit der Lösung fixierte Garndrehung das Bestreben, in ihre ursprüngliche Lage zurückzukehren. Nach einer Nassbehandlung tritt ein Längsschrumpf ein und das Garn wird elastisch.
Beispiel 6
Dieser Versuch wurde ausgeführt, um die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber dem bekannten Stand der Technik darzustellen.
Den Vergleichsversuchen wurde Beispiel 1 zugrunde gelegt, d. h. es wurde mit 30 g/l des beschriebenen Salzes gearbeitet, wobei folgende Zusätze verwendet wurden:
1) + 2 g/l Äthanol
2) + 4 g/l Äthanol
3) + 10 g/l Äthanol
4) + 2 g/l Äthylenglykol
5) + 10 g/l Äthylenglykol
6) + 2 g/l Glyzerin
7) + 10 g/l Glyzerin
Für die Durchführung der Vergleichsversuche wurde die international bekannte Prüfmethode für permanente Falten, die vom Internationalen Wollsekretariat unter dem Titel Methode IWS Finish 56 publiziert wurde, verwendet.
Die Vergleichsversuche ergaben die folgenden überraschenden Resultate:
Muster Nr. 1 - Faltenwinkel 500 a > 2 - 650 > > 3 - 720 > zu 4 - s 1210 > 5 - > 1000 > > 6 - 1290 > > 7 - 1160
Nach der IWSMethode wird die Haltbarkeit der Falte als zufriedenstellend bezeichnet, wenn der Mittelwert 900 oder weniger beträgt, als ungenügend, wenn der Mittelwert über 900 liegt.