DE579170C - Verfahren zur Gewinnung textiler Rohfasern aus Pflanzenstengeln - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung textiler Rohfasern aus Pflanzenstengeln Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Pflanzenstengeln, insbesondere von Stengeln des spanischen Ginsters (Spartium junceum) oder etwa Flachs, Hanf, Ramie usw., um daraus textile Rohfasern zu gewinnen. Für diesen Zweck wird ein neues Verfahren vorgeschlagen, mittels dessen bei einer Behandlung von wesentlich kürzerer Dauer als bisher eine vollständige Trennung der textilen Rohfaser von den Stengeln bzw. aus dem Bast oder der Rinde und gleichzeitig die Beseitigung der in den Zellen enthaltenen Inkrusten erreicht wird, wobei auch die Ablösung der Fasern leichter als bisher möglich ist.
• Man hat bereits vorgeschlagen, spröde Pflanzenhaare oder Pflanzenseiden (Samenhaare von Kapok o. dgl.) dadurch weich zu machen, daß man sie mit einer Leimlösung oder Glyzerinlösung behandelt. Dabei ist für vereinzelte Fälle auch ein geringfügiger Alkalizusatz empfohlen worden. Sogar in der Wärme, bei Temperaturen bis ioo° C, läßt sich jedoch mittels einer wässerigen Leim- oder Glycerinlösung eine wirkliche Aufbereitung von Pflänzenstengeln im Sinne der Erfindung auch dann nicht erreichen, wenn man der Lösung eine geringe Menge Alkali zusetzt. Das ältere Verfahren eignet sich nur zu dem Zweck, für den es geschaffen ist, nämlich zum Weichmachen von Pflanzenfasern, die nicht mehr erst zu isolieren sind, sondern ein an sich schon in Faserform vorliegendes Spinngut bilden. Sie lassen sich nur deshalb nicht unmittelbar verspinnen, weil sie im natürlichen Zustande glatt und spröde sind, und durch das ältere Verfahren werden sie lediglich rauh und weich gemacht, wozu häufig schon die Behandlung mit reinem Wasser im warmen oder kochenden Zustande ausreicht.
• Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, welches aus den harten unbiegsamen Pflanzenstengeln erst die textilen Rohfasern erzeugen will, die in der Stengelrinde enthalten und durch die Rinde auch mit dem holzigen Stengelkern verbunden sind. Die Aufgabe der Erfindung ist es also, drei verschiedene Arbeiten zu leisten. Zunächst soll die Stengelrinde vom holzigen Stengelkern getrennt werden. Sodann wird die Rinde zerfasert, d. h. die in der Rinde enthaltenen Textilfasern werden von den Zellen der Epidermis, des Parenchym und des Collenchym befreit, so daß nunmehr die wirkliche textile Rohfaser isoliert ist. Schließlich wird dann aus dem Zelleninneren der isolierten Textilfaser der Proteingehalt entfernt.
• Um diesen Erfolg zu erzielen, schlägt die Erfindung vor, die Pflanzenstengel in einer verdünnten Lauge zu kochen, welche etwa 3 bis 5 0/Q Alkalihydroxyd und eine geringe Menge, etwa 0,05 bis 0,15°/o, Aminosäure enthält. Weiterhin schlägt dann die Erfindung noch vor, die Bildung der Aminosäure oder Aminosäuren dadurch zu bewerkstelligen, daß man eine Zugabe von Proteinen in das Laugenbad macht.
• Von dem oben beschriebenen älteren Verfahren unterscheidet sich das neue Verfahren durch wesentliche Abweichungen in den Mengenverhältnissen der Badbestandteile. Diese sollen nicht mehr eine lediglich erweichende Wirkung ausüben (hoher Gehalt an Leim oder Glycerin und nur in Einzelfällen eingeringfügiger Alkalizusatz), sondern ein alkalisches Bad mit etwa 3 bis 5°/a Alkalihydroxyd greift jetzt das Rohgut kräftig an, und der geringe Zusatz an Aminosäure (oder Protein zur Bildung von Aminosäure) dient dabei als Beschleuniger. Auf der Beschleunigungswirkung der sehr geringen Menge Aminosäure, deren erstmalige Erkenntnis und Verwertung das Verdienst der Erfindung ist, beruht der Erfolg, daß die textilen Rohfasern vollkommener und in kürzerer Behandlungszeit als bisher aus den Pflanzenfasern gewonnen werden.
• Auch die vorliegende Erfindungsaufgabe hat man schon zu lösen versucht. Ein Vorschlag zur Gewinnung textiler Rohfasern aus Pflanzenstengeln geht dahin, die Stengel in einem Bade zu kochen, das nur aus Wasser und einer Zuckerart unter Ausschluß von Alkali besteht. Dieses Verfahren hat aber lediglich eine physikalische, nämlich eine allein lösende Wirkung, ohne daß eine chemische Veränderung der Stoffe eintritt. Die Dauer der Behandlung ist unbedingt .eine sehr große, und ein guter Erfolg in bezug auf die 'Isolierung der Textilfasern kann innerhalb einer für die Praxis brauchbaren Zeit nicht eintreten.
• Andererseits hat man bereits vorgeschlagen, die Stengel in Wasser von etwa 30' C einzuweichen, sie dann mehrere Stunden hindurch in einem alkalischen Bade zu kochen und schließlich unter gleichzeitiger mechanischer Einwirkung auszuwaschen. Schon aus der mehrstündigen Dauer der Behandlung ergibt sich, daß ein lediglich alkalisches Bad nicht den gleichen Erfolg wie das neue Verfahren hat. An die Stelle mehrerer Stunden tritt beim Erfindungsgegenstande eine Behandlungsdauer von etwa 45 bis 6o Minuten. Infolge der Beschleunigerwirkung des geringfügigen Gehaltes an Aminosäure im alkalischen Bade wird in der erheblich kürzeren Arbeitszeit durch das neue Verfahren eine Aufbereitung der Pflanzenstengel erreicht, bei welcher ein mechanisches Abkämmen o. dgl. der textilen Rohfaser nicht erforderlich ist.
• Ein weiterer bekannter Vorschlag geht dahin, zur Behandlung der Pflanzenstengel ein Bad zu benutzen, welches entweder aus Wasser, Alkalien und Glycerin (oder Milchsäureester) oder sogar nur aus Wasser und Glycerin (oder Milchsäureester) besteht. Aminosäure ist bei diesen Bädern also in keinem Falle vorhanden. Ein gleicher Erfolg bei gleich kurzer Behandlungsdauer, wie er bei dem neuen Verfahren vorliegt, kann infolgedessen überhaupt nicht eintreten.
• Sodann hat man folgendes vorgeschlagen. Die Pflanzenstengel sollen in einem Bade gekocht werden, -,@#elches entweder besonders stark alkalisch sein soll und mineralische Öle und Fette ohne ein Lösungs- oder Emulgierungsmittel enthält oder aber eine Natronlauge von etwa 5 bis 6 ° B6 mit einem Zusatz von i bis 1,50/0 wasserlöslichen oder emulgierten Fetten oder Ölen und einem Löslichmachungs- oder Eznulgierungsmittel ist. Das zuerst genannte Bad enthält keine Aminosäure, und in dem zweiten Bade findet binnen weniger Minuten eine vollständige Verseifung der Öle oder Fette statt, zumal das Kochen unter sehr hohem Überdruck erfolgt.
• Es wird nämlich mit einer Kochdauer von 4.1/2 bis 5 Stunden bei 8 atü gearbeitet, und der Zweck des Verfahrens ist weniger die Gewinnung von Textilfasern als die Herstellung von Papierstoff. Selbst wenn nun beim zweiten Bade mit Seife, sulfonierten Ölen oder Fetten oder aber mit Leim, Kasein oder Eiweißkörpern als Lösungs- oder Emulgierungsmittel sich (bei Leim o. dgl.) eine Aminosäure bilden könnte, wird deren Beschleunigungswirkung durch die Verzögerungswirkung der verseiften Öle oder Fette vernichtet. Übrigens erscheint bei dem hohen Druck und der unumgänglichen Verseifung die Bildung von Aminosäure mindestens als außerordentlich zweifelhaft.
• Schließlich geht ein älterer Vorschlag dahin, die Pflanzenstengel in einem Bade so zu kochen, daß der Bast nur gelockert, sein Schlauch- oder Bandcharakter aber nicht zerstört wird, damit man den ganzen Bast schlauch- oder bandartig abstreifen kann. Das Bad soll entweder lediglich aus Wasser oder aus Wasser und Alkalien oder aber aus Wasser und Zuckerarten bestehen. Aminosäure ist nicht vorhanden, denn eine Zusammenwirkung von Alkalien und Zuckerarten ist nicht vorgesehen. Auch hier liegt also außer sehr wichtigen Unterschieden im Verfahren selbst eine grundsätzlich andere Aufgabe vor.
• Allen bekannten Verfahren gegenüber zeichnet sich der Erfindungsgegenstand durch seine neuartige Zusammenwirkung von Alkali und Aminosäure oder mit anderen Worten durch die Beschleunigung der Wirkung eines alkalischen Bades mittels einer geringen Menge Aminosäure aus. Die Behandlung hat zwei Reaktionen zur Folge. Durch die Einwirkung des kaustischen Alkalis im Bade wird die Lösung und Hydrolyse der Hemicellulose, d. h. der Inkrusten, herbeigeführt, während die Cellulose selbst praktisch unverändert bleibt. Dieser Aufschließungsvorgang wird nun zweitens durch die Aminosäure oder Aminosäuren (Glykokol, Leucin, Glutamin usw.) derart beschleunigt, daß in einer ganz erheblich kürzeren Zeit als bisher eine überlegen vollkommene Aufschließung der Rinde in textile Rohfaser erfolgt.
• Infolge der Gegenwart von Aminosäuren im Behandlungsbade findet ferner eine Umwandlung der in den Zellen der Pflanzenstengel enthaltenen Proteine statt. Sie werden unter der Einwirkung des verdünnten und heißen alkalischen Bades hydrolysiert, und es entstehen Aminosäuren der bereits erwähnten Art. Die Behandlung findet also in einem Bade statt, welches schon dieselben Stoffe in Lösung enthält, die auch bei der Befreiung des Zelleninneren von seinen Inkrusten gebildet werden. Hierauf dürfte, wenn man von außerdem möglichen katalytischen Wirkungen absieht, die Schnelligkeit der Reaktion sehr wesentlich beruhen. Die Aminosäuren werden zweckmäßig auch bei Beginn im Bade selbst erzeugt, indem man diesem eine Proteinsubstanz (Leim, Gelatine tierischer Provenienz o. dgl.) zusetzt. Ein LTberschuß ist nicht schädlich, verbessert aber die Aufschließung auch nicht.
• Nachstehendes Beispiel erläutert das neue Verfahren näher in seinen Einzelheiten.
• Eine gewogene Menge ausgetrockneter Ginsterstengel wurde in einen Kupferkessel eingelegt, der eine Ätznatronlauge von 5 ° B6 (Konzentration 3,350/,) in so großer Menge enthielt, daß die Stengel vollständig eintauchten. Gewöhnlicher Leim war in einer Menge von 0,r50/, der alkalischen Lösung zugesetzt, und die Flüssigkeit war zum Sieden gebracht worden. Schon nach einer Viertelstunde zeigte sich, daß die Aufschließung der Stengelrinde beachtlich vorgeschritten war. Das Kochen wurde noch eine weitere halbe Stunde fortgesetzt, dauerte also im ganzen 45 Minuten. Die Stengel wurden herausgenommen und einem starken Wasserstrahl ausgesetzt. Die Fasern trennten sich mit der größten Leichtigkeit und praktisch vollkommen von dem holzigen Kern. Die an der Luft getrockneten Fasern waren weich und widerstandsfähig. Der holzige Stengelkern glich einem glatten weichen Strohhalm, der nicht schleimig oder sonst ungünstig verändert war. Die Faserausbeute betrug etwa 1o °/, des Rohgutes.
• An Stelle von Ätznatron kann man auch ein äquivalentes Alkali benutzen. Zum Vergleich wurde ein Versuchmii dem oben beschriebenen älteren Verfahren durchgeführt, nach welchem die Pflanzenstengel in einem Bade aus Wasser und einer Zuckerart gekocht werden sollen.
• Die gleiche Menge Ginsterstengel wie im obigen Beispiel wurde in demselben Kessel in einer ro°/,igen Zuckerlösung gekocht. Der Zuckergehalt erschien hoch genug, zumal er wegen der Wasserverdampfung während der Versuchsdauer noch erheblich zunimmt. Nach einstündiger Kochung war noch nicht einmal der Beginn einer Lockerung der Stengel oder ihrer Rinde erkennbar. Eine Abtrennung von Fasern war nicht möglich. Nach einer weiteren Stunde, also nach im ganzen 2 stündiger Kochung, wurden die Stengel herausgenommen. Jetzt konnte man zwar die Rinde als dünne Haut abnehmen, aber sie war nicht zu textilen Rohfasern aufgeschlossen. Der holzige Stengelkern war völlig unverändert.
• Bei unmittelbarem Zusatz von Aminosäure gemäß Erfindung kann man z. B. ein Bad aus einer wässerigen 5 °/,igen Ätznatronlösung herstellen, in das man ungefähr o,10/, Glykokol hineingibt. Arbeitet man damit in der im obigen Beispiel angegebenen Weise, so erzielt man denselben günstigen Erfolg.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Gewinnung textiler Rohfasern aus Pflanzenstengeln, insbesondere aus solchen von Ginsterarten, durch Kochen der Stengel in alkalischen Bädern, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stengel in verdünnten, etwa 3 bis 50/, Alkallhydroxyd und eine geringe Menge, etwa 0,05 bis o,15 °/,, Aminosäure enthaltenden Laugen kocht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bildung der Aminosäure oder Säuren durch Zugabe von Proteinen in das Laugenbad bewerkstelligt.