DE19807456A1 - Filzfrei ausgerüstete Wolle und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft filzfrei ausgerüstete Wolle oder Wollfasern, ein Verfahren zum Filzfrei-Ausrüsten von Wolle sowie die Verwendung eines Enzyms in einem solchen Verfahren.

Für das Filzfrei-Ausrüsten von Wolle sind eine Reihe von Ver­ fahren bekannt, die neben rein chemischen Oxidationsverfahren, insbesondere dem sogenannten Chlor-Verfahren, auch solche um­ fassen, bei denen eine enzymatische Behandlung mit einer physi­ kalischen (Corona-Vorbehandlung) und/oder chemischen, insbeson­ dere oxidativen Vorbehandlung kombiniert wird. Auch die rein enzymatische Behandlung wurde schon versucht.

Hinsichtlich des Filzfrei-Effekts ist bislang das Chlor-Verfah­ ren unübertroffen. Es baut die freien Enden der Schuppen der Wollfasern ab und glättet damit die Oberfläche der Wollfasern. Dieses Verfahren verändert die Natur der Wollfasern vergleichs­ weise stark. Außerdem ist es von einem deutlichen Vergilben der Ware begleitet.

Häufig wird dieses Chlorverfahren noch dadurch ergänzt, daß die chlorbehandelte Faser mit einer Polymerbeschichtung versehen wird, die zu einer zusätzlichen Glättung der Oberfläche der Fa­ ser führt. Diese Beschichtung führt allerdings zu einer weite­ ren Veränderung der Natur der Wollfaser.

Die bislang vorgeschlagenen rein enzymatischen Verfahren errei­ chen entweder keine ausreichende Filzfreiheit oder aber schädi­ gen die Fasern in einem solchen Ausmaß (die Reißfestigkeitsein­ buße beträgt oftmals mehr als 50%), daß die behandelten Fasern den üblichen Festigkeitsanforderungen nicht mehr genügen. In der Literatur wurde deshalb bis heute die Schlußfolgerung gezo­ gen, daß eine befriedigende Wollqualität nur von kombinierten chemisch-enzymatischen Verfahren zu erwarten ist (siehe z. B. den Schlußbericht zum AiF-Vorhaben Nr. 9703 GAG des Deutschen Wollforschungsinstituts an der RWTH Aachen e. V. vom 31. Mai 1997).

Um Umweltgesichtspunkte wenigstens teilweise berücksichtigen zu können sind diese vorgenannten kombinierten chemisch-enzymati­ schen Verfahren vorgeschlagen worden, welche allerdings einen erheblichen maschinen-technischen Aufwand erfordern und sich, wenn überhaupt, dann nur in geringem Maße in der Praxis durch­ gesetzt haben. Beispiele hierfür sind die in der WO 89/O39O9 und in der DE-A 43 44 428 beschriebenen Verfahren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren vorzu­ schlagen, mit dem unter möglichst weitgehender Vermeidung einer chemischen Behandlung oder Vorbehandlung ein Filzfrei-Effekt vergleichbar dem der Chlorbehandlung erzielbar ist.

Vorzugsweise sollte ein solches Verfahren ohne größeren maschi­ nen-technischen Aufwand, möglichst unter Verwendung herkömmli­ cher apparativer Ausrüstung durchführbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wol­ le in einer Flotte mit einem proteolytischen Enzym bei stehen­ der Ware und bewegter Flotte behandelt wird.

Unter der zu behandelnden Ware ist im Sinne der vorliegenden Erfindung Wolle in Form von Flocke, Kammzügen, Garnen, Geweben, Maschenstoffen oder dergleichen zu verstehen.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise des Durchströmens der En­ zymflotte durch die stehende Ware läßt sich zum einen in her­ kömmlichen Anlagen durchführen. Zum anderen läßt sich der An­ griff des proteolytischen Enzyms der Flotte auf die Wollfasern so steuern, daß einerseits ein ausreichender Filzfrei-Effekt erhalten wird, andererseits aber ein Abbau der Festigkeit der Wollfaser auf einen tolerierbaren Umfang begrenzt wird. Auch kann der natürliche Wollcharakter weitestgehend erhalten werden ohne Kompromisse bei der Filzfrei-Ausrüstung eingehen zu müs­ sen.

Die erhaltene Wollqualität ist in Bezug auf die erreichte Filz­ freiheit mindestens vergleichbar mit der in den komplizierteren Kombinationsverfahren erhaltenen, während andere Eigenschaften, wie z. B. der Schrumpf vergleichbar mit den Resultaten des reinen Chlor-Verfahrens sind.

Typischerweise weisen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen filzfrei ausgerüsteten Wollfasern eine veränderte Schuppenschicht auf, bei welcher zumindest teilweise freie Schuppenenden vorhanden sind, welche von der darunterliegenden liegenden Faserstruktur abgelöst und aufgestellt sind, wobei die Faserenden der Wollfasern im wesentlichen frei von Fibril­ lierungserscheinungen sind.

Bisher war man davon ausgegangen, daß zur Verbesserung der Filzfreiheit die Oberfläche der Wollfasern mit ihrer Schuppen­ schicht möglichst weitgehend geglättet werden muß. In diesem Sinne wurde sogar die Beschichtung der Wollfasern zur Erzeugung einer glatten Oberfläche angewandt, was aber natürlich sehr weitgehend den Wollcharakter verändert.

Im Gegensatz zu den Zielen der bekannten Filzfrei-Ausrüstver­ fahren, wo insbesondere mittels enzymatischem und/oder oxidati­ vem Abbau der Schuppenenden versucht wird, eine möglichst glat­ te Faseroberfläche zu erzeugen, erreicht die vorliegende Erfin­ dung mit einer völlig anderen Oberflächenstruktur der Fasern ein vergleichbares Ergebnis bei vergleichbarer Faserschädigung wie bei den bekannten Verfahren.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet trotz der erzielten, mit dem Chlorverfahren vergleichbaren Filzfrei-Eigenschaften ein Vergilben der Fasern und eröffnet beim Färben der Wolle zu­ sätzliche Möglichkeiten, da ohne die Notwendigkeit der Verdec­ kung von Vergilbungserscheinungen gearbeitet werden kann.

Bevorzugt vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren jeden Ein­ satz von oxidierenden Chemikalien, insbesondere von Chlor, so daß sich unter dem Gesichtspunkt der Umweltbelastung erhebliche Vorteile ergeben. Außerdem minimiert dies den maschinen-techni­ schen Aufwand.

Die Wolle wird bevorzugt in Form von Wollgarn behandelt, kann aber auch in bereits verarbeiteter Form als Wollgewebe oder -ge­ wirk dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen werden.

Der Enzymgehalt der Flotte wird bevorzugt im Bereich von 0,25 bis 3,0 g/l, weiter bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 2,0 g/l gewählt. Hier werden zum einen in vertretbaren Behandlungszei­ ten ausreichende Behandlungsresultate erzielt, während anderer­ seits der enzymatische Angriff noch beherrschbar und kontrol­ lierbar bleibt und eine Fibrillierung der Faserenden oder im zwischen den Faserenden liegenden mittleren Bereich der Faser vermieden wird. Bei der Fibrillierung wird die Schuppenstruktur soweit erodiert, daß die im Faserkern vorhandenen einzelnen Fi­ brillen freigelegt werden.

Bei der Wahl des Flottenverhältnisses hat sich ein Wert im Be­ reich von 1 : 3 bis 1 : 20, insbesondere aber von 1 : 6 bis 1 : 12 als vorteilhaft erwiesen.

Zur optimalen Nutzung der proteolytischen Enzymaktivität emp­ fiehlt sich ein leicht basischer pH-Wert, der vorzugsweise ge­ puffert wird.

Zur optimalen Vorbereitung der Ware wird diese bei etwas erhöh­ ter Temperatur, d. h. beispielsweise ca. 30°C, mit einer Tensid­ lösung benetzt und entlüftet. Erst danach wird vorteilhafter­ weise das Enzym zugegeben, was eine gleichmäßige enzymatische Behandlung der gesamten Ware in diesem Schritt gewährleistet.

Die proteolytische Flotte wird während der Behandlungsdauer be­ vorzugt auf einer Temperatur im Bereich von 45 bis 55°C gehal­ ten.

Obwohl sich selbstverständlich verschiedene proteolytische En­ zyme, vor allem mit mittlerer Aktivität, für das erfindungsge­ mäße Verfahren eignen, wurden beste Resultate mit dem Enzym Subtilisin, CAS No. 9014-01-1 erzielt.

Diese Protease ist bislang lediglich als Enzym für Haushalts­ waschmittel, Geschirrspülmittel und für das industrielle Wa­ schen bekannt geworden und unter der Bezeichnung Esperase auf dem Markt erhältlich (Novo Nordisk A/S, Dänemark).

Bevorzugt findet man bei der erfindungsgemäß behandelten Wolle eine große, wenn nicht die überwiegende Zahl der freien Schup­ penenden abgelöst und aufgestellt. Weiter bevorzugt wird die erodierende Behandlung zu dem Punkt geführt, zu dem in der un­ ter den Schuppenenden liegenden Faserstruktur noch keine Fi­ brillenstrukturen erkennbar werden.

Solchermaßen behandelte Wolle weist neben einem Maximum an ver­ bliebener Festigkeit eine ausgezeichnete Filzfreiheit auf.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung und anhand von Beispielen noch näher er­ läutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 Rasterelektronenmikroskopaufnahmen in den Vergrößerun­ gen 150, 500, 1000 und 2500 von Wolle als Streichgarn mit einem Titer von 5300 dtex (Nm 1,9/1); unbehandelt;

Fig. 2 bis Fig. 5 Rasterelektronenmikroskopaufnahmen der Wolle von Fig. 1 nach einer erfindungsgemäßen Enzym-Behandlung zur Filzfrei-Ausrüstung;

Fig. 6 Rasterelektronenmikroskopaufnahmen in den Vergrößerun­ gen 150, 500, 1000 und 2500 von einem Woll-Kammgarn mit einem Titer von 770 dtex (Nm 13/2) im unbehandelten Zu­ stand;

Fig. 7 Rasterelektronenmikroskopaufnahmen des Garns aus Fig. 6 nach einer herkömmlichen Chlorbehandlung;

Fig. 8 Rasterelektronenmikroskopaufnahmen des Garns aus Fig. 6 nach einer erfindungsgemäßen Enzym-Behandlung;

Fig. 9 Rasterelektronenmikroskopaufnahmen eines nicht erfin­ dungsgemäß behandelten Wollgarns; und

Fig. 10 Rasterelektronenmikroskopaufnahmen eines mittels eines kombinierten Oxidations-/Enzymverfahren behandelten Wollgarns.

Im folgenden sei anhand von Beispielen das erfindungsgemäße Verfahren noch näher erläutert:

Beispiele 1 bis 4

Das in Fig. 1 als Rohware gezeigte Wollgarn (Streichgarn 5300 dtex) in Kreuzspulaufmachung wird in einem Garnfärbeapparat bei einem Flottenverhältnis von 1 : 10 wie folgt behandelt:
Die Ware wird zunächst bei 30°C durch Zusatz einer Tensidlösung (0,5 g/l einer Tensidkombination auf der Basis nichtionogener Fettalkoholethoxylate, nämlich PERLAVIN NIC, erhältlich von Textilchemie Dr. Petry GmbH) optimal benetzt und entlüftet.

Danach erfolgt die Zugabe eines Puffers aus vorgemischten 2,6 g/l Natriumdihydrogenphosphat und 0,8 ml/l Natronlauge 50%ig zum Einstellen des pH-Werts der Flotte auf 8,0. Nach ca. 5 min Vorlaufzeit wird der pH-Wert nochmals überprüft und gegebenen­ falls durch Zugabe von weiterem Puffer erneut auf 8,0 einge­ stellt.

Hierauf wird die Flotte mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2°C/min auf 50°C aufgeheizt, der pH-Wert nochmals kontrolliert und gegebenenfalls erneut auf 8,0 eingestellt. Jetzt wird das Enzym Subtilisin, CAS No 9014-01-1 in den folgenden Verhältnis­ sen zugegeben:
Beispiel 1 0,25 g/l Flotte
Beispiel 2 0,5 g/l Flotte
Beispiel 3 1,0 g/l Flotte
Beispiel 4 2,0 g/l Flotte.

Ab dem Zeitpunkt der Enzymzugabe wird die Ware während 45 min weiterbehandelt (die Behandlungsdauer kann bei dem hier verwen­ deten Enzym problemlos in dem Bereich von 30 min bis 60 min va­ riiert werden, um die Behandlung an die zu behandelnde Wollqua­ lität anzupassen), die Temperatur wird bei 50°C gehalten.

Direkt nach Ablauf der gewählten Behandlungszeit wird durch ein schnelles Aufheizen auf 85°C die enzymatische Aktivität abge­ stoppt. Die Temperatur von 85°C wird für 10 min gehalten, da­ nach wird die Flotte auf ca. 60°C abgekühlt. Hierauf wird so­ fort 2 mal mit 50°C warmem Wasser, danach 1 mal mit kaltem Was­ ser gespült.

Wie im bekannten Filzfrei-Ausrüstprozeß üblich, folgt auch hier im Anschluß an die erfindungsgemäße Enzymbehandlung ein Avi­ vierprozeß mit einer 1- bis 3%igen wäßrigen Lösung eines han­ delsüblichen Naßparaffinierungsmittels (vorzugsweise Perifil 207, Textilchemie Dr. Petry GmbH, Reutlingen) um die Glätte und Geschmeidigkeit der Garne zu erhöhen und um damit die Weiter­ verarbeitbarkeit zu verbessern.

Die so erhaltenen Proben wurden entwässert, trocknen gelassen und im Rasterelektronenmikroskop untersucht. Die Ergebnisse be­ inhalten die Fig. 2 bis 5.

Während in den Elektronenmikroskopaufnahmen von Fig. 1 die un­ veränderte Schuppenschicht eng an der Faseroberfläche anliegen­ de freie Schuppenenden zeigt, weisen die erfindungsgemäß be­ handelten Fasern, wie aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich, mit steigendem Enzymgehalt der Flotte und bei sonst gleich gehalte­ nen Behandlungsbedingungen in wachsendem Maße von der darunter­ liegenden Faserstruktur abgelöste und aufgestellte Schuppenen­ den auf. Selbst bei der höchsten Enzymkonzentration in der Flotte kommt es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht zu einer völligen Erosion der Faseroberfläche bzw. der Schuppen, die die im Faserkern vorhandenen Fibrillen freilegen würde. Vielmehr wird auch beim Behandlungsergebnis des Beispiels 4 (Fig. 5) noch keine Fibrillenstruktur an der Faseroberfläche sichtbar.

Tabelle 1 faßt die bei der Untersuchung der Wollproben des un­ behandelten Materials sowie der gemäß den Beispielen 1 bis 4 behandelten Proben gefundenen Eigenschaften zusammen.

Die Überprüfung der Filzfreiheit erfolgte am behandelten Garn gemäß dem Standard-Verfahren des Internationalen Wollsekretari­ ats (IWS) (Testverfahren 31, Waschprogramm 5A) und ergab für alle Proben der Beispiele 1 bis 4 eine zufriedenstellende Filz­ freiheit, wobei der Test, insbesondere bei der Ware der Bei­ spiele 3 und 4, diesbezüglich hervorragende Ergebnisse erbrach­ te.

Tabelle 1

Darüber hinaus war der Weißgrad der Ware einer herkömmlich aus­ gerüsteten Ware überlegen. Der in der Tabelle 1 angegebene Weißgrad wurde über Datacolor-Weißmetrik (Fa. Datacolor GmbH) gemessen und nach Berger berechnet.

Die an den Fasern beobachteten Festigkeitsverluste waren stets kleiner oder gleich 30%.

Beispiele 5 und 6

Hier soll an einem Wollgarn (Kammgarn) der Effekt der herkömm­ lichen Chlorbehandlung und der erfindungsgemäßen Behandlung (gleiche Vorgehensweise wie für Beispiel 4 beschrieben) erläu­ tert werden:
Die hier zu besprechenden Ergebnisse wurden an einem Wollgarn erhalten, das in Form eines Kammgarns zu einer Maschenware ver­ arbeitet war (Kammgarn mit Titers 770 dtex auf einer Flach­ strickmaschine Universal Typ MC-642/8 einbettig mit einem Co­ ver-Faktor F_c=1,4 verstrickt).

In Fig. 6 ist die Wollfaserstruktur der unbehandelten Ausgangs­ ware gezeigt.

In Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel) wurde die Ausgangsware von Fig. 6 mit Basolan DC (Hersteller BASF AG) den Herstelleranga­ ben gemäß behandelt. Hierbei handelt es sich um ein typisches Chlor-Verfahren. Das Ergebnis zeigt Fig. 7.

In Beispiel 6 schließlich wurde die Ausgangsware von Fig. 6 ge­ mäß der Vorgehensweise von Beispiel 4 behandelt. Das Ergebnis zeigt Fig. 8.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Rohware liegen die freien Schuppe­ nenden wieder eng an der darunterliegenden Faseroberfläche an. In Fig. 7 wird die Erosion der Schuppen, insbesondere an ihren Endbereichen durch das Chlorverfahren deutlich, ebenso wie die geringer gewordene Dicke der Schuppen selbst. Fig. 8 schließ­ lich zeigt wieder das Ergebnis der erfindungsgemäßen Behandlung der Wolle mit teilweise abgelösten und aufgestellten freien Schuppenenden.

In Tabelle 2 sind die Prüfergebnisse der Proben der Beispiele 5 und 6 zusammengefaßt. Zum Vergleich werden die Werte für die Rohware mit angegeben. Der Weißgrad wurde wieder wie oben be­ schrieben gemessen und berechnet.

Beim Vergleich der Ergebnisse der Beispiele 5 und 6 wird deut­ lich, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei lediglich geringfü­ gigen Reißfestigkeitsverlusten zu einem Flächenschrumpf bzw. einem Filzverhalten führt, welcher(s) vergleichbar ist mit dem der chlorbehandelten Ware. Dabei konnte mit dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren nicht nur die Natur der Wollfasern weitgehend er­ halten werden, sondern es wurde darüber hinaus ein Weißgrad er­ halten, der erheblich besser war als bei der herkömmlich behan­ delten Ware (Beispiel 5).

Wie bereits bei den in Tabelle 1 wiedergegebenen Meßwerten des Weißgrades ist auch bei den in Tabelle 2 enthaltenen erkennbar, daß das erfindungsgemäße Verfahren sogar gegenüber der Rohware zu verbesserten Weißgraden führt.

Tabelle 2

Beispiel 7

In diesem Beispiel wurde die Enzymbehandlung bei bewegter Ware durchgeführt und ein zum Teil vollständiger Abbau der Schuppen erhalten. Der Abbau der Fasern ist hier soweit fortgeschritten, daß neben einer Fibrillierung der Fasern an den Faserenden zu­ sätzlich ein Aufspleißen zwischen den Faserenden, mitten in der Faser beobachtet werden kann (Fig. 9).

Beispiel 8

In diesem Beispiel wurde eine gemäß den Vorschriften der DE-A 43 44 428 mit einem kombinierten chemisch-enzymatisch Aus­ rüstverfahren behandelte Wolle untersucht. Die Schuppenenden wurden vergleichsweise wenig verändert, insbesondere stehen keine Schuppenenden von der Faseroberfläche ab (Fig. 10).

Claims (13)

1. Verfahren zum Filzfrei-Ausrüsten von Wolle unter Verwendung von einer ein proteolytisches Enzym enthaltenden Flotte, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Wolle bei stehender Ware und bewegter Flotte durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung chlorfrei und frei von anderen oxidierenden Che­ mikalien durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolle in Form von Wollgarn oder hieraus hergestell­ ten Geweben oder Gewirken behandelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Enzymgehalt der Flotte 0,25 bis 3,0 g/l, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 g/l beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flottenverhältnis 1 : 3 bis 1 : 20, bevorzugt 1 : 6 bis 1 : 12 be­ trägt.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der pH der Flotte alkalisch eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Behandlung mit der proteolytischen Flotte bei erhöhter Temperatur, insbesondere bei ca. 45 bis 55°C durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ware vor der Behandlung mit der en­ zymatischen Flotte mit einer Tensidlösung bei erhöhter Tem­ peratur benetzt und entlüftet wird.

9. Verwendung des Enzyms Subtilisin, CAS Nr. 9014-01-1 beim Filzfrei-Ausrüsten von Wollfasern, insbesondere in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Verwendung einer alkalischen Lösung des Enzyms gemäß An­ spruch 9 zur Behandlung von Wolle beim Filzfrei-Ausrüsten.

11. Filzfrei behandelte Wollfasern mit einer Schuppenschicht, bei welcher mindestens Teile der freien, an der Faserober­ fläche sichtbaren Schuppenenden sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die veränderte Schuppenschicht zumindest teilweise freie Schuppenenden aufweist, welche von der darunterlie­ genden liegenden Faserstruktur abgelöst und aufgestellt sind, und daß die Faserenden der Wollfasern im wesentlichen frei von Fibrillierungserscheinungen sind.

12. Wollfasern nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die überwiegende Zahl der freien Schuppenenden von der dar­ unterliegenden Faserstruktur abgelöst und aufgestellt sind.

13. Wollfasern nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die unter den Schuppenenden liegende Faserstruktur im wesentlichen frei von sichtbaren Fibrillenstrukturen ist.