[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Netzmittel, die insbesondere als Mercerisierhilfsmittel
verwendet werden können.
[0002] Die Mercerisation ist ein üblicher Schritt bei der Verarbeitung von cellulosehaltigen
Fasermaterialien und betrifft die Behandlung dieser Materialien in wässrigen alkalischen
Flotten.
[0003] Für die Mercerisation geeignete Netzmittel sind schon seit langem bekannt. CH 192.832
beschreibt z.B.. Schwefelsäureester von Aethylenoxidaddukten aliphatischer Alkohole,
die die Netzfähigkeit der Mercerisierflotten erhöhen. Gemäss CH 271.087 wird das Netzvermögen
dieser Flotten durch eine Mischung von Alkylschwefelsäuren mit gewissen Alkoholen
und Aethern erhöht. Ferner ist aus DE 1.048.865 bekannt, die Schwefelsäureester gemäss
CH 192.832 im Gemisch mit einem verzweigten Fettalkohol als Netzmittel bei der Mercerisation
von Baumwollgarn einzusetzen.
[0004] Die diese Netzmittel enthaltenden stark alkalischen Mercerisierflotten besitzen jedoch
ein in vielen Fällen noch unzureichendes Netzvermögen. Dazu kommt, dass insbesondere
bei tieferen Temperaturen und hohen Laugenkonzentrationen diese Flotten zur Gelbildung
neigen können. Ihr grösster Nachteil ist aber in der z.T. sehr starken Schaumbildung
während der Mercerisation zu sehen, was das Arbeiten insbesondere auf Garnmercerisiermaschinen
sehr beeinträchtigen kann. Ferner stört die Bildung voluminöser Schaumschichten auch
die Aufkonzentrierung und Rückgewinnung der Alkalilauge aus den auf das Mercerisierbad
folgenden Waschbädern.
[0005] Unzureichende Netzwirkung und insbesondere zu starke Schaumbildung sind Nachteile,
die sich vor allem in der Garnmercerisation und bei den modernen, schnell arbeitenden
Mercerisiermaschinen auf drastische Weise bemerkbar machen. Da die zu mercerisierende
Ware mit hoher Geschwindigkeit durch die Flotte bewegt wird, muss sie innerhalb einer
kürzeren Zeit benetzt werden, als das bei langsamer arbeitenden Maschinen der Fall
ist. Die höhere Durchlaufgeschwindigkeit des zu mercerisierenden Materials gibt in
der Regel Anlass zu vermehrter Schaumbildung auf der Flotte. Bei der Garnmercerisation
verhindert dies nicht nur die schnelle sondern auch die gleichmässige Benetzung des
Garns. Gleichzeitig steigt die Konzentration an Mercerisierlauge in den der Mercerisierflotte
nachfolgenden Waschbädern schneller an. Dies bedeutet, dass bei kontinuierlicher Arbeitsweise
pro Zeiteinheit eine grössere Menge an Lauge aus diesen Waschbädern zurückgewonnen
werden muss. Die Durchführung sowohl der Mercerisation als auch der Laugenrückgewinnung
innerhalb einer kürzeren Zeit ist aber nur dann möglich, wenn sich die Schaumbildung
in Grenzen hält und das verwendete Netzmittel eine gute Netzwirkung besitzt.
[0006] Es wurden nun Netzmittel gefunden, die, in Mercerisierflotten eingesetzt, die genannten
Nachteile überwinden und sich durch eine gute Netzwirkung und sehr geringe Schaumbildung
auszeichnen.
[0007] Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Netzmittel, die
(a) Schwefelsäureester eines Fettalkohols mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
(b) Phosphorsäureester eines Monoalkohols mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen
(c) Alkohole mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen oder deren Kondensationsprodukte mit Paraformaldehyd
und
(d) ein Hydrotropierungsmittel enthalten.
[0008] Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner die Verwendung der Netzmittel bei
der Mercerisation cellulosehaltiger Fasermaterialien, die die Netzmittel enthaltenden
Mercerisierbäder, ein Verfahren zum Mercerisieren cellulosehaltiger Fasermaterialien,
das so mercerisierte Fasermaterial sowie ein Verfahren zur Reduzierung der Schaumbildung
bei der Rückgewinnung von Lauge aus Mercerisierwaschbädern.
[0009] Als Komponente (a) in den erfindungsgemässen Netzmitteln kommen Schwefelsäureester
von Fettalkoholen der Formel

in Betracht. Der Alkylrest R
1 in dieser Formel kann gesättigt oder ungesättigt, cyclisch, verzweigt- oder geradkettig
sein. Vorzugsweise enthält er 6 bis 18 Kohlenstoffatome und leitet sich z.B. von Hexanol,
Heptanol sowie Octyl-, Nonyl- und Decylalkohol ferner auch vom Lauryl-, Myristyl-,
Cetyl-, Stearyl- und Oleylalkohol ab. Bevorzugt sind die Schwefelsäureester von Fettalkoholen
mit 6 bis 12, insbesondere 8 oder 9 Kohlenstoffatomen. Besonders gute Ergebnisse werden
mit den Schwefelsäureestern von verzweigten Isomeren der genannten Alkohole erzielt,
wie z.B. 2-Aethylhexanol, Trimethylhexanol und Trimethylnonylalkohol. Die genannten
Schwefelsäureester können allein oder als (technisches) Gemisch untereinander in den
erfindungsgemässen Netzmitteln eingesetzt werden.
[0010] Die als Komponente (b) eingesetzten Phosphorsäureester eines Monoalkohols können
als Monoester der Formel (2a) R
2-O-PO
3H
2, als Diester der Formel (2b) (R -0-) PO H oder als Gemisch aus den Estern der Formeln
(2a) und (2b) vorliegen.
[0011] Darin enthalten die Reste R
2 vorzugsweise 4 bis 12, insbesondere 4 bis 6 Kohlenstoffatome. In Frage kommende Reste
R
2 sind in der Erläuterung für Komponente (a) aufgezählt. Hinzu kommen zusätzlich noch
Reste von Amyl- und insbesondere Butylalkohol. Die Phosphorsäureester können allein
oder auch als (technisches) Gemisch untereinander ververwendet werden. Besonders geeignet
ist Monobutylphosphat.
[0012] Als Komponente (c) können die unveresterten, in der Erläuterung für die Komponente
(a) genannten Fettalkohole verwendet werden. Diese können auch in Form von Kondensationsprodukten
mit Paraformaldehyd [(CH
2O)
x] verwendet werden. Die Komponente (c) kann wie die Komponenten (a) und (b) in Form
von (technischen) Gemischen der in Frage kommenden Alkohole zur Anwendung kommen.
[0013] Eine weitere Komponente, die in Kombination mit den genannten Komponenten (a) bis
(d) verwendet werden kann (Komponente (e)), ist ein Addukkt aus einem Organopolysiloxan,
vorzugsweise Dimethylpolysiloxan und Aethylen- oder Propylenoxid. Solche Addukte können
durch die wahrscheinliche Formel

dargestellt werden, worin q 3 bis 50, vorzugsweise 3 bis 25, r 2 oder 3, s 0 bis 15,
t 1 bis 25, x 3 bis 10 und R
3 Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Methyl, ist.
[0014] Derartige Polyäthersiloxane sind z.B. in DE 1 719 238 sowie in US 2 834 748, 3 389
160 und 3 505 377 beschrieben.
[0015] Weitere Polyäthersiloxane, welche als fakultative Komponente (e) verwendet werden
können, entsprechen der wahrscheinlichen Formel

worin R
3 und R
4 je Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Methyl sind, a'.1 bis 20, b'2
bis 20, c'l bis 50, d' 1 oder 2, vorzugsweise 1, und m 2 bis 5 ist.
[0016] Derartige Siloxanverbindungen sind in DE 1 795 557 beschrieben.
[0017] Bevorzugt sind nun solche Siloxanverbindungen, die einen Trübungspunkt von 20 bis
70, insbesondere von 25 bis 50°C aufweisen.
[0018] Als handelsübliche Komponente (
e) , welche der wahrscheinlichen Formel (3) entspricht, und einen Trübungspunkt von
32°C aufweist, eignet sich z.B. SILICONSURFACTANT L 546
®(Handelsmarke).
[0019] Die erfindungsgemässen Netzmittel können weitere Komponenten, wie z.B. Komplexierungsmittel
(Komponente (f)) enthalten.
[0020] Geeignete Komponenten (f) entsprechen vorzugsweise der Formel

worin R
1 and R unabhängig voneinander -CH
2OH, -CHO oder -C0
2M bedeuten, M Wasserstoff oder ein Alkalimetall, vorzugsweise Natrium, und x 2 bis
5 ist.
[0021] Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel (5) sind Hydroxycarbonsäuren der Formel

worin M und x die angegebenen Bedeutungen haben, oder ein Lacton dieser Hydroxycarbonsäuren.
Gluconsäure und Glucoheptansäure bzw. ihre Natriumsalze zeigen besonders gute Resultate.
[0022] Geeignete Hydrotropierungsmittel (Komponente (d)) entsprechen vorzugsweise der Formel

worin R
3 und R
4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere
Methyl sind, und x die angegebene Bedeutung hat.
[0023] In bevorzugten Verbindungen der Formel (7) ist x 1 und R
3 und R
4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl. Als besonders wertvolle Verbindung
ist z.B. das 2-Methyl-2,4-pentandiol zu nennen.
[0024] Erfindungsgamässe Netzmittel, die sowohl die Komponente (f) als auch die Komponente
(d) enthalten, führen zu besonders guten Resultaten. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang
die Kombination Gluconsäure (Natriumsalz)/2,4-Dihydroxy-2-methyl-pentan zu erwähnen.
[0025] Die Komponenten (a), (b), (c) und (d) und gegebenenfalls (e) und/oder (f) werden
vorzugsweise in Form einer wässrigen Lösung verwendet.
[0026] Vorzugsweise enthalten die wässrigen Lösungen der erfindungsgemässen Netzmittel 5-50%
der Komponente (a), 0,5-30% der Komponente (b), 0,5-5% der Komponente (c), 5-15% der
Komponente (d) und gegebenenfalls 0,1-1% der Komponente (e) und/oder 0,1-5% der Komponente
(f).
[0027] Sehr geeignet sind solche Netzmittel, die in wässriger Lösung 25-40% der Komponente
(a), 0,5-20% der Komponente (b), 0,5-2% der Komponente (c), 10-15% der Komponente
(d) und gegebenenfalls 0,1-0,5% der Komponente (e) und/oder 2-4% der Komponente (f)
enthalten.
[0028] Besonders bevorzugte Netzmittel enthalten in wässriger Lösung 30-35% der Komponente
(a), 0,5-10% der Komponente (b), 1-1,5% der Komponente (c), 10-15% der Komponente
(d), 0,1-0,5% der Komponente (e) und 2-4% der Komponente (f).
[0029] Die erfindungsgemässen Netzmittel eignen sich als Hilfsmittel bei Veredlungsprozessen
cellulosehaltiger Fasermaterialien. Insbesondere erweisen sie sich als wertvolle Netzmittel
bei der Mercerisation dieser Fasermaterialien. Zu diesem Zweck werden 1-20, vorzugsweise
2,5-10 g der oben genannten wässrigen Lösungen pro Liter Mercerisierflotte verwendet.
[0030] Cellulosefasern erhalten bei der Mercerisation beispielsweise einen höheren Glanz.
Gleichzeitig werden ihre Farbstoffaufnahmefähigkeit sowie die Reissfestigkeit verbessert.
Die Fasern werden dazu mit konzentrierten Laugen (etwa 22 -28%), wie z.B. wässrigen
Lösungen von Lithium-, Natrium- oder Kaliumhydroxid oder Mischungen dieser Hydroxide
behandelt. Dabei können die Fasern einer gleichzeitigen Streckung unterworfen werden,
wodurch sich eine weitere Steigerung des Glanzeffektes erreichen lässt.
[0031] Vorzugsweise beträgt die Temperatur der Mercerisierflotten etwa 5 bis 20°C. Je nachdem,
ob die Fasern in trockenem, vorgekochtem oder vorgenetztem Zustand mercerisiert werden,
spricht man von der Trocken-oder Nassmercerisation. Besonders die Trockenmercerisation
macht verständlicherweise die Verwendung von sehr wirksamen Netzmitteln erforderlich.
[0032] Als cellulosehaltige Fasermaterialien kommen vor allem Baumwolle und Mischgewebe
mit Regeneratcellulosen wie z.B. Zellwollen und Kunstseiden (Reyon) in Frage. Die
Mercerisation von Mischgeweben aus nativen (z.B. Baumwolle, sowie Hanf und Flachs)
und regenerierten Cellulosen stellt aber auf Grund der auseinanderstrebenden Eigenschaften
dieser Komponenten hohe Anforderungen an die Konzentration sowie Zusammensetzung der
Mercerisierlaugen. Deshalb wird Mischgewebe fast ausschliesslich trocken mercerisiert,
wodurch ein zusätzlicher (kritischer) Kontakt des Mischgewebes mit Koch- bzw. Netzbädern
vermieden wird.
[0033] Technisch wird die Mercerisation als Garn- oder Stückmercerisation durchgeführt.
Eine detaillierte Beschreibung dieser Verfahren sowie auch der Mercerisation im allgemeinen
ist z.B. in Lindner, Textilhilfsmittel und Waschrohstoffe, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft,
Stuttgart, 1964, Band 2, Seite 1474 ff gegeben.
[0034] Erfindungsgemässe Netzmittel, insbesondere solche, welche die Komponente (a) bis
(f) enthalten, ermöglichen aber auch eine schnelle und störungsfreie Rückgewinnung
der Lauge aus den auf das Mercerisierbad folgenden (Mercerisier-) Waschbädern. Beim
Abdestillieren des Wassers aus diesen Bädern, wodurch eine Aufkonzentrierung.der Lauge
auf den Laugengehalt des Mercerisierbades erreicht wird, zeigen diese Netzmittel eine
ausserordentlich geringe Tendenz zur Schaumbildung. Die erhaltene konzentrierte Lauge
kann dann im Mercerisierbad wieder verwendet werden.
[0035] Die erfindungsgemässen Netzmittel zeigen sich also hinsichtlich ihrer Netzwirkung
dem Stand der Technik mindestens ebenbürtig, weisen aber darüber hinaus den grossen
Vorteil auf, dass sie z.B. bei der erwähnten Laugenrückgewinnung kaum zur Schaumbildung
neigen.
[0036] Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie darauf zu beschränken.
Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anders angegeben.
[0037] Beispiel 1: In diesem Beispiel wird die Schrumpfgeschwindigkeit von Baumwolle in
Mercerisierlaugen gemäss DIN 53987 (Entwurf Juli 1973) bestimmt. Danach wird ein Glaszylinder
mit 150 ml einer auf 15°C abgekühlten Natronlauge (24%) gefüllt, die 5 g/1 des Netzmittels
der nachfolgenden Zusammensetzung enthält:
(a) 23,75 % Schwefelsäureester des 2-Aethyl-n-hexanols,
(b) 25,0 % Phosphorsäureester des Butanols,
(c) 1,0 % 2-Aethylhexanol und
(e) 0,25 % Siliconsurfactant L 546® (Handelsmarke) sowie 50,0 % Wasser.
[0038] Ein Baumwollstrang (Gewicht: 1g, Länge 24 cm), der mit einem Gewicht von 33 g beschwert
ist, wird in den gefüllten Zylinder eingetaucht und dann die Längenänderung des Stranges
in äquidistanten Zeitintervallen gemessen. Die daraus ermittelbare Schrumpfgeschwindigkeit
ist ein Mass für die Wirksamkeit der in der Mercerisierlauge verwendeten Netzmittel.
[0039] Zum Vergleich wird eine Mercerisierlauge verwendet, die als Netzmittel nur 5 g/1
des Schwefelsäureesters des 2-Aethyl-n-hexanols enthält, und die Schrumpfgeschwindigkeit
eines gleichen Baumwollstrangs bestimmt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen la) und
1b) zusammengefasst.
[0040] Durch Verwendung von z.B. 5 g/1 des erfindungsgemässen Netzmittels erhält man nach
bereits 30 Sekunden eine höhere Schrumpfung als mit dem Vergleichsnetzmittel nach
50 Sekunden.
[0041] Beispiel 2: Dieses Beispiel zeigt das Schaumverhalten der Mercerisierflotten in der
Applikation anhand des Glaszylinderschütteltests.
[0042] 100 ml Natronlauge (24%), die 1 bzw. 2 g/l des in Beispiel 1 verwendeten Netzmittels
enthält, werden in einen Glaszylinder eingefüllt und auf eine Temperatur von 25°C
gebracht. Der Glaszylinder wird dann 1 Minute kräftig geschüttelt und die Höhe des
entstandenen Schaums nach bestimmten Zeiten gemessen.
[0043] Zum Vergleich wird auch das Schaumverhalten einer Mercerisierflotte untersucht, die
anstelle des oben verwendeten Netzmittels 1 bzw.
[0044] 2 g/1 des Schwefelsäureesters des 2-Aethyl-n-hexanols enthält. Die Ergebnisse sind
aus der Tabelle 2 ersichtlich.

[0045] Während das Vergleichsnetzmittel z.T. sehr grosse Schaumhöhen zulässt, unterdrückt
das erfindungsgemässe Netzmittel die Schaumbildung vollständig.
[0046] Beisiel 3: Dieses Beispiel zeigt das Schaumverhalten eines nach der Mercerisierung
verwendeten Waschbades bei der Laugenrückgewinnung.
[0047] Aus 500 ml verdünnter Mercerisierlauge (15%), die
300 ml Natronlauge (24%)
5 g/1 Netzmittel gemäss Beispiel 1 und
192,5 ml Wasser
enthält, wird am Rotationsverdampfer bei etwa 10-20 mbar solange Wasser abdestilliert,
bis die Laugenkonzentration wieder 24% beträgt. Während der Destillation wird die
Höhe des entstandenen Schaums in Abhängigkeit von der Zeit gemessen.
[0048] Zum Vergleich wird dieser Vorgang mit 500 ml Mercerisierlauge, die 5 g/1 2-Aethyl-n-hexanol
als Netzmittel enthält, wiederholt.

[0049] Die Schaumentwicklung bei der Laugenrückgewinnung wird durch das erfindungsgemässe
Netzmittel gemessen am Vergleichsnetzmittel deutlich herabgesetzt.
[0050] Beispiel 4: Dieses Beispiel zeigt die Wirksamkeit der erfindungsgemässen Netzmittel
in stark alkalischen Mercerisierflotten.
[0051] Entschlichtetes Baumwollgewebe (Quadratmetergewicht 180 g) wird ohne Spannung auf
einem Nadelrahmen befestigt und während 1 Minute in eine Mercerisierflotte getaucht,
die pro Liter 311,9 gNatronlauge (was einer 25%igen Lösung entspricht) und 6 g eines
Netzmittels aus (a) 80 % einer 40%igen wässrigen Lösung von 2-Aethylhexylsulfat (Natriumsalz),
(b) 3 %einer 50%igen wässrigen Lösung von Monobutylphosphat, (c) 1,3 % 2-Aethyl-n-hexanol,
(
e) 0,5 % Siloconsurfactant L 546 ®, (f) 3;5 % Natriumgluconat und (
d) 11,7 % 2,4-Dihydroxy-2-methyl-pentan enthält. Die Temperatur der Mercerisierflotte
beträgt 18°C.
[0052] Anschliessend wird 1 Minute mit heissem Wasser (70°C) entlaugt und mit kaltem Wasser,
das 5 ml/1 Essigsäure (40 %) enthält, behandelt. Das Gewebe wird dann nachgespült,
auf einem Foulard abgequetscht und im Trockenschrank bei 100°C getrocknet. Der Glanz
und die Anfärbbarkeit des Gewebes sind deutlich verbessert.
l. Netzmittel, dadurch gekennzeichnet, dass sie
(a) Schwefelsäureester eines Fettalkohols mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen,
(b) Phosphorsäureester eines Monoalkohols mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen ,
(c) Alkohole mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen oder deren Kondensationsprodukte mit Paraformaldehyd
und
(d) ein Hydrotropierungsmittel
enthalten.
2. Netzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich als Komponente
(e) ein Addukt aus einem Organopolysiloxan und Aethylen- und/oder Propylenoxid und/oder
als Komponente (f) ein Komplexierungsmittel enthalten.
3. Netzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (a)
Schwefelsäureester eines Fettalkohols mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen enthalten.
4. Netzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (b)
Phosphorsäureester eines Monoalkohols mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen enthalten.
5. Netzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (c)
einen Alkohol mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen enthalten.
6. Netzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (d)
eine Verbindung der Formel

enthalten, worin R
3 und R
4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind,
und x 2 bis 5 ist.
7. Netzmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (d)
eine Verbindung der Formel

enthalten, worin R
3 and R
4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
8. Netzmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (d)
2-Methyl-2,4-pentandiol enthalten.
9. Netzmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (e)
ein Addukt aus einem Dimethylpolysiloxan und Aethylen-und/oder Propylenoxid enthalten.
10. Netzmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (f)
eine Verbindung der Formel

enthalten, worin R
1 und R
2 unabhängig voneinander -CH OH, -CHO oder -CO
2M sind, M Wasserstoff oder ein Alkalimetall und x 2 bis 5 ist.
11. Netzmittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (f)
eine Verbindung der Formel

enthalten, worin M und x die in Anspruch 10 angegebene Bedeutungen haben.
12. Netzmittel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente (f)
das Natriumsalz der Gluconsäure enthalten.
13. Netzmittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als wässrige
Lösung der Komponenten (a) bis (d) und gegebenenfalls (e) und/oder (f) vorliegen.
14. Verwendung der Netzmittel gemäss Anspruch 1 zur Mercerisierung cellulosischer
Fasermaterialien.
15. Verwendung der Netzmittel gemäss Anspruch 1 zur Garnmercerisierung.
16. Mercerisierbad, dadurch gekennzeichnet, dass es das Netzmittel gemäss Anspruch
1 enthält.
17. Verfahren zum Mercerisieren cellulosehaltiger Fasermaterialien, dadurch gekennzeichnet,
dass man ein Mercerisierbad gemäss Anspruch 16 verwendet.
18. Das mit dem Verfahren gemäss Anspruch 17 mercerisierte cellulosehaltige Fasermaterial.
19. Verfahren zur Reduzierung der Schaumbildung bei der Rückgewinnung von Lauge aus
Mercerisierwaschbädern, dadurch gekennzeichnet, dass man der Mercerisierlauge ein
Netzmittel gemäss Anspruch 1 zusetzt.