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Verfahren zur Herstellung künstlicher Schwämme aus Viscose Es ist
bekannt, künstliche Schwämme in der Weise herzustellen, daß man zunächst Viscose
mit porenbildenden und faserigen Stoffen vermischt. Als Porenbildner werden gewöhnlich
Salzkristalle, wie Nag S 04. i O H2 O (Glaubersalz), verwendet. Als faseriges Material
benutzt man gewöhnlich eine kurzstapelige Faser, wie Baumwolle.
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Man hat auch schon die Verwendung stärkerer Fasern, nämlich natürlicher
Bastfasern, wie gehechelter Flachs oder Hanf, vorgeschlagen.
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Aus Viscose wird zusammen mit den porenbildenden Stoffen, z. B. Salzkristallen,
und den Verstärkungsfasern eine Paste hergestellt, welche in Formen oder ohne solche
koaguliert und in der bekannten Weise zersetzt wird. Die so erhaltenen zersetzten
geformten Erzeugnisse werden dann in bekannter Weise von den Salzen und anderen
Verunreinigungen durch Waschen befreit; schließlich werden sie, soweit erforderlich,
auf die gewünschten Abmessungen geschnitten und getrocknet.
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Die bisher nach dem bekannten Verfahren erhaltenen Kunstschwämme haben
jedoch gewisse Nachteile. Wenn man Baumwolle oder ähnliches Material, welches fast
vollständig aus Cellulose besteht, verwendet, erhält man Schwämme, welche hinsichtlich
des Quellungsvermögens, der Wasseraufnahme und der Benetzung gute Ergebnisse liefern;
die Festigkeit der Erzeugnisse entspricht aber oft nicht den Anforderungen.
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Bei Verwendung von Bastfasern können zwar festere Schwämme erhalten
werden; diese haben aber den Nachteil, daß Quellung, Wasseraufnahme und Benetzung
den Anforderungen nicht entsprechen.
Erfindungsgemäß ist es nun
möglich, Schwämme herzustellen, welche sowohl ,hinsieb@bli@ch der Festigkeitseigenschaften
als auch in bezug auf Benetzung, Ouellung und Wasseraufnahmevermögen den höchsten
Anforderungen genügen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß natürliche
Bastfasern, wiie gehechelter Flachs oder Hanf, durch einen Veredelungs- oder Reinigungsprozeß
mindestens teilweise von den pektinartigen Begleitstoffen befreit und diese Fasern
dann vorzugsweise in trockenem und gewolftem Zustand mit Viscose und porenbildenden
Bestandteilen vermischt werden, worauf dieses Gemisch in bekannter Weise koaguliert,
zersetzt und zu gebrauchsfertigen Schwämmen weiterverarbeitet wird. Im folgenden
werden die Einzelheiten der Bastfaserbehandlung beschrieben, doch soll diese Behandlung
als solche im Rahmen der Erfindung nicht geschützt sein.
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Der im Handel erhältliche sogenannte gehechelte Flachs, der durch
Rösten, Klopfen, Brechen, Schwingen und schließlich Hecheln erhalten und als solcher
in der Industrie verwendet wird, enthält einen hohen Anteil von Inkrusten. Außer
Lignin, Mineralstoffen und Spuren von Fetten und Ölen bestehen diese Inkrusten zum
größten Teil, nämlich zu etwa 80%, aus sogenannten Pektocellulosen, die als eine
Kombination von Cellulose mit Pektinstoffen betrachtet werden müssen. Wahrscheinlich
bestehen diese- zum großenTeil aus Polygalacturonsäuren mit Carboxylgruppen, die
teilweise durch Methanol verestert sind. Das Veredeln bzw. Reinigen dieser Fasern
kann erfolgen, indem man sie mit verdünnten Alkalien, z. B. Natronlauge, vorzugsweise
bei höherer Temperatur, behandelt.
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Um Schädigungen durch Oxydation zu verhindern, wird diese Behandlung
zweckmäßig unter Ausschluß von Luft durchgeführt. Während dieser Behandlung tritt
ein beachtlicher Gewichtsverlust auf. Überraschenderweise ist gefunden worden, daß
sich im gleichen Verhältnis, wie sich der Gewichtsverlust erhöht, das Wasseraufnahmevermögen
und die Benetzung der mit diesen Fasern hergestellten Schwämme verbessern. Es ist
gefunden worden, daß es zur Herstellung von Schwämmen mit guter Benetzung und Wasseraufnahme
erforderlich ist, daß der Gewichtsverlust der Bastfasern mindestens 20% beträgt:
Bei Anwendung von Flachsfasern ist ein Gewichtsverlust von 25% notwendig; im Falle
der Hanffasern können gute Ergebnisse schon mit einem Gewichtsverlust von 2o % erzielt
werden. Die besten Ergebnisse erhält man mit Flachsfasern bei einem Gewichtsverlust
von 3o bis 35 0%. Ein über 35 % hinausgehender Gewichtsverlust ist weniger günstig.
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Man kann den gewünschten Gewichtsverlust unter Atmosphärendruck und
sogar bei niedrigen Temperaturen erzielen, wenn Behandlungsdauer, Temperatur und
Konzentration des alkalischen Reinigungsmittels richtig eingestellt werden.
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Man erhält eine sehr gute Reinigung, wenn gehechtelter Flachs 2 oder
3 Stunden in einem Autoklav mit i%iger Natronlauge (Verhältnis von Flüssigkeit zu
gehecheltem Flachs = io : i) bei einer Temperatur von i2o° behandelt wird. Der Gewichtsverlust
der Flachsfaser beträgt dann 3o -bis-35'/0. Ein Gewichtsverlust von 251/o wird erhalten,
indem man 8 Stunden mit 6%iger Natronlauge, berechnet auf trockenen Flachs, bei
einer Temperatur von 1o5° kocht.
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Im -.Falle der etwas empfindlicheren Hanffasern wird'eine Behandlung
mit einer heißen Soda- oder Wasserglaslösung vorgezogen. Das Kochen muß dann ohne
Druck oder nur mit wenig erhöhtem Druck durchgeführt werden. Während der Behandlung
verlieren die Hanffasern etwa 2o % ihres Gewichts, was für die vorliegenden Zwecke
ausreicht.
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Es ist überraschend, daß die Festigkeit der in dieser Weise behandelten
Fasern derart bleibt, daß die Kunstschwämme,- die unter Verwendung dieser Fasern
hergestellt wrden, eine bessere Festigkeit aufweisen, als sie unter Anwendung von
Baumwollfasern erzielt werden kann.
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Um die Fasern für die Anwendung gemäß der Erfindung geeignet zu machen,
werden sie vor und nach der chemischen Behandlung noch einer anderen Behandlung
unterworfen.
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Vor der chemischen Behandlung werden die gehechelten Fasern, die gewöhnlich
in der Form von Strängen geliefert werden, auf einen geeigneten Stapel, z. B. 2
cm, geschnitten und dann gereinigt.
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Die lockere Fasermasse wird dann in den Digerierapparat gebracht,-
in- welchem die Behandlung vorzugsweise bei einem Verhältnis von Flüssigkeit zu
Fasermasse von io : i durchgeführt wird.
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Nach dem Waschen folgt die weitere Behandlung. In chemischer Hinsicht
sind die Fasern nun ausreichend für die Verwendung bei der Herstellung von Kunstschwämmen
vorbehandelt; es ist aber eine weitere Behandlung erwünscht, um eine gute Verteilung
in der Viscose zu erzielen.
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Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, die Fasern zunächst zu
trocknen und dann zu wolfen. Die auf diese Weise erhaltene lockere und trockene
Fasermasse kann dann in dem- Viscose-Salz-Gemisch unter Rühren, gewünschtenfalls
durch Einblasen, fein verteilt werden.
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Die Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens werden noch dadurch
verbessert, daß die Bastfasern während der. Reinigung automatisch etwas aufgerauht
werden und während dieses Prozesses die Faserenden mehr oder weniger aufgespalten
werden. Dies ergibt eine günstige Wirkung bezüglich der Adhäsion zwischen Fasern
und Cellulose nach der Zersetzung der Viscose. Beispiel Im Handel erhältlicher gehechelter
Flachs in Strangform wurde auf einen Stapel von 2 cm geschnitten. Die geschnittenen
Fasern wurden geöffnet. Die Fasermasse wurde dann in einen verschließbaren Kessel
gebracht, welcher mit i%iger Natronlauge gefüllt war. Es wurde eine solche Menge
des geschnittenen Flachses zugegeben, daß das Flüssigkeits-Flachs-Verhältnis io
: i war. Es
lagen also io % NaOH, berechnet auf trockenen Flachs,
vor. Diese Masse wurde 3 Stunden unter Druck bei iao° gekocht, dann sorgfältig gewaschen,
filtriert und getrocknet. Die getrockneten Fasern wurden dreimal durch einen Wolf
geschickt. 3,41g dieser getrockneten Fasern wurden mit Druckluft und unter heftigem
Rühren in ein Viscose-Salz-Gemisch eingeblasen. Dieses Gemisch war erhalten worden
durch Vermischen von ioo kg Viscose mit einem Cellulosegehalt von 8,2'/o mit 52o
kg gekörntem Glaubersalz. Das so erhaltene Gemisch »Viscose-Salzkristalle-Fasern«
wurde dann in Formen gebracht und in diesen in bekannter Weise zersetzt. Die zersetzte
Schwammmasse wurde durch Waschen und weitere Nachbehandlungen gereinigt und dann
zu der gewünschten Größe zerschnitten und schließlich getrocknet.
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Die erhaltenen Schwämme hatten eine sehr gute Festigkeit. Sie konnten
leicht befeuchtet werden, wobei Wasseraufnahme und Quellung nach dem Auspressen
allen Erfordernissen entsprachen.
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Beim Vergleich mit Schwämmen, die in gleicher Weise hergestellt worden
waren, wobei aber an Stelle von 3,4 kg gereinigter Flachsfaser 3,8 kg Baumwolle
dem Viscose-Salz-Gemisch zugesetzt worden waren, ergab sich, daß die mit gereinigten
Flachsfasern hergestellten Schwämme immer mindestens zweimal so lang und oft sogar
viermal so lang oder noch länger verwendet werden konnten als mit Baumwolle hergestellte
Schwämme.
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Insbesondere wenn die Schwämme für allgemeine Zwecke beim Waschen
von Scheiben und Kraftwagen verwendet werden, ist der Unterschied in der Lebensdauer
überraschend groß.
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Schwämme, die in gleicher Weise hergestellt sind, aber unter Zusatz
von 3,5 kg gehecheltem, nicht gereinigtem Flachs, sind zwar fest, aber für praktische
Zwecke unbrauchbar, weil sie eine schlechte Benetzung und schlechte Wasseraufnahme
zeigen. Nach dem Auspressen eines solchen Schwammes dehnt er sich kaum wieder aus.