Ueber Mercerisirung und Deformation der Baumwolle (Natronbaumwolle).Enthalten im Jahresberichte der Wiener Handelsakademie, 1897. Von Vorstand Professor Eduard Hanausek. Mit Abbildungen. Ueber Mercerisirung und Deformation der Baumwolle (Natronbaumwolle). In den letzten 10 Jahren sind zahlreiche SeidenimitationenFr. R. v. Höhnel:„Ueber Collodiumseide“ in den Mittheil. des k. k. technolog. Gewerbe-Mus. (Section f. chem. Gewerbe), 1890 IV Nr. 1, 2, 3 und 4.Ed. Hanausek,„Künstliche Seide“, in den Mittheil. aus dem Laboratorium für Waarenkunde an der Wiener Handelsakademie (Jahresbericht 1890).D. p. J. 1892 285 231, 286 107; 1897 303 167, 304 192.Zeitschrift für Nahrungsmittel-Untersuchung, Hygiene und Waarenkunde (Dr. H. Heger), Wien, 1897 177.E. Cadoret,„Die künstliche Seide“, Commissionsverlag von Kramer und Bauer in Crefeld.Osterreichs Wollen- und Leinenindustrie, Reichenberg, 1897 Nr. 12 S. 642: „Die Seidenglanzerzeugung auf der Baumwolle“ von Dr. A. G. aufgetaucht, ohne dass wesentlich praktische Erfolge erzielt wurden. Von solchen seidenähnlichen Präparaten sind beispielsweise zu erwähnen: die Collodiumseide, die präparirte, nicht explosive Tetraacetylcellulose von Cross und Beran, die nach Langhans mit Phosphorsäure und Schwefelsäure behandelte Cellulose, die Millar'sche Chromgelatine, die gechlorte Wolle, die nach Heberlein mit alkoholischen Farbstoff- und Collodiumlösungen imprägnirten Fasern, die nach Knecht mit Lanuginsäure und Formaldehyd animalisirte Baumwolle, die nach F. A. Bernhardt mit extrem alkalischer oder saurer Flüssigkeit vorbereiteten, mit Lauge imprägnirten und durch rollende Pressung behandelten Baumwollwaaren u.a.m. Nach E. Thiele soll in Paris neuerlich auch wieder Glas in den Bereich der Seidenimitationen gezogen worden sein. In jüngster Zeit ist aber eine Seidenimitation in den Verkehr gesetzt worden, der eine erhöhte Bedeutung in der Praxis zukommen dürfte. Mein verehrter College, Prof. Dr. Cicalek, hat mir zwei Muster für Möbelstoffe und Tapeten vorgelegt, welche ausserordentlich gelungene Seidenimitationen sind. Die erste orientirende Prüfung der Fasern liess im Sahlbande, in der Kette, im Schusse und im Flore als Spinnfaser die Baumwolle diagnosticiren. Die eingehenderen Beobachtungen über die Structur der Faser führten zur Annahme, dass die Baumwolle in einem gewissen Sinne mercerisirt sei. John Mercer hatte schon im J. 1844 nachgewiesen, dass die Baumwolle nach der Einwirkung von concentrirter Natronlauge eigenthümlich verändert werde; sie zeigt nämlich eine Contraction, eine Zunahme der Festigkeit um 40 Proc. und ein erhöhtes Ausfärbevermögen. Die Crefelder Strang- und Stückfärberei von Thomas und Prevost hat auf Grund besonderer Versuche constatirt, dass die Natronlauge auf in Spannung befindliche Baumwolle derselben einen der Chappeseide ähnlichen Glanz ertheilt. Das Verfahren ist auch in der Weise abgeändert worden, dass die mit Lauge behandelte Baumwolle erst nach dem Einschrumpfen gestreckt wird. Die genannte Firma hatte auf mein Ansuchen die Güte, einige Garnproben und Stoffmuster zu übermitteln, und zwar: Textabbildung Bd. 306, S. 20 Mercerisirte, in Wasser präparirte Baumwollhaare in ihrer besonderen Quellung. Das Lumen verengt; Inhalt granulös; Cuticularschichte fehlt. Vergr. 450 : 1. Einen weissen Strähn Nr. 160, einen citronengelben Strähn Nr. 160, einen neublauen Strähn Nr. 100, zwei rothe Strähne Nr. 80 und 120, einen grünen Strähn Nr. 100 und einen licht drapfärbigen Strähn Nr. 2/40, ferner einen violetten, blauen und graubraunen Satin. Textabbildung Bd. 306, S. 20 Fig. 3.Mercerisirtes Baumwollhaar mit körneliger Oberfläche. Vergr. 450 : 1. Textabbildung Bd. 306, S. 20 Fig. 4.Mercerisirtes Baumwollhaar mit korkzieherartiger Windung. Vergr. 450 : 1. Eine weitere Vervollkommnung in der Verbesserung der Seidenimitation hat die Firma Mommer und Comp. in Barmen dadurch angestrebt, dass dieselbe die nach der Prevost'schen Methode mercerisirten Stoffe noch durch das mechanische Verfahren Deissler's appretirt. Die Zeuge werden nämlich unter hohem Drucke zwischen Stahlplatten oder Walzen warm gepresst, die an der Oberfläche eine sehr zarte, parallele lineare Gravur besitzen. Diese auf die Fasern aufgeprägte Streifung soll gewissermaassen die fibrillöse Structur der Seidenfaser erzeugen und dadurch einen erhöhten Seidenglanz hervorrufen. In der That soll man mit dieser combinirten Appretur schon vorzügliche Resultate erzielt haben. Während der Drucklegung dieser Abhandlung hat die Neue Augsburger Cattundruckfabrik in Augsburg Baumwollwaaren in den Verkehr gebracht, welche den Seidenglanz nicht durch Streckung der Waare erhalten. Zur näheren Prüfung der Veränderungen der mercerisirten Baumwolle wurden die nach dem Prevost'schen Verfahren behandelten weissen und gefärbten Garnfäden mikroskopisch und mikrochemisch untersucht. Das mikroskopische Bild der mercerisirten Baumwolle ist von dem eines nicht präparirten Baumwollhaares auffallend und typisch verschieden. Bezüglich des weissen Garnes ist insbesondere zu bemerken, dass diese Sorte nicht nur durch einen hohen seidigen Glanz, sondern auch durch den krachenden Griff der Seide ausgezeichnet ist. Die dem weissen Garne entnommenen, mercerisirten (in Wasser präparirten) Baumwollhaare erscheinen zumeist gestreckt, schlicht, also nur an kurzen Strecken oder gar nicht korkzieherartig gewunden, im Ganzen massig, knorrig oder wulstig, aber nicht tonnenförmig gequollen (Fig. 1 bis 3). Diejenigen Haare, welche die bekannte schraubenartige Windung haben, sind weitlumig und histologisch wenig verändert (Fig. 4). Die Haare der äusseren Schichten des Garnes zeigen in Folge der grösseren Torsion Längsfalten, die Haare in den inneren Lagen häufig nach der Breitseite Quetschfalten. Textabbildung Bd. 306, S. 20 Mercerisirtes Baumwollhaar in Kupferoxydammoniak. Zellwand oft streifig. – Vergr. 450 : 1. Die Oberfläche der Fasern lässt oft eine intermittirende Doppelstreifung und eine Körnelung (Fig. 3) erkennen. Die Cuticularschichte ist meist ganz demolirt. Das Lumen der Fasern ist streckenweise sehr verbreitert, dann wieder kaum als schmaler Streifen oder als dunkle Linie kenntlich, oder es verschwindet ganz. Die breiteren Stellen des Lumens sind häufig (im ungefärbten Haare) wie mit einer granulirten Masse erfüllt (Fig. 1, 3 und 6). Im polarisirten Lichte treten keine von der naturellen Baumwolle verschiedenen Erscheinungen auf. Die Breite der Haare ist 20 bis 37 μ; im Mittel 25 μ. Der Gesammteindruck der durch den Spinnprocess bedingten Demolirungen der Faser ist bei der mercerisirten Baumwolle wesentlich anders, als der bei den naturellen Baumwollhaaren. Textabbildung Bd. 306, S. 20 Fig. 7.Deformirtes Baumwollhaar nach der Behandlung mit d. Wolfe. Windung noch korkzieherartig. Die Oberfläche streiflg, wenig aufgefasert. Vergr. 450 : 1. In dieser Richtung konnte eine im Laboratorium für Waarenkunde parallel geführte wissenschaftliche Untersuchung zum Vergleiche gebraucht werden, die zur Aufgabe hat, zu erforschen, in welcher Weise überhaupt die verschiedenen Fasern in den einzelnen Hauptstadien der Spinnereitechnik und endlich in der Papiererzeugung deformirt werden. Die typischen Demolirungen sollen zu einer Charakteristik und zu der Diagnose der Fasern, namentlich solcher in Papierzeug, festgehalten und benutzt werden, worüber demnächst ein Bericht folgt. Zur Durchführung dieser Aufgabe im Hinblicke auf die hier in Betracht kommende Baumwolle musste eine Gewähr darüber gegeben sein, dass immer dieselbe Qualität der Baumwolle von der ersten bis zur letzten Stufe des Spinnprocesses, d. i. bis zum Feingespinnst, in den einzelnen Proben vorausgesetzt werden durfte. Durch die gefällige Vermittelung des Fabrikanten Leopold Parma in Tichau hatte die Spinnfabrik Hermann Pollak's Söhne in Böhmisch-Trübau und Parnik die Freundlichkeit, mir solche entsprechende Sortimente nach der angegebenen Voraussetzung zur Verfügung zu stellen, was an dieser Stelle dankend vermerkt wird. Die Deformationen und Fracturen der Haare wurden nun in zahlreichen Fällen der Reihe nach aus den Proben gemäss der Behandlung mit dem Oeffner, der Schlag- und Wickelmaschine, der Karde, der Strecke, dem Grob-, Mittel- und Feinflyer und endlich mit der Feinspindelbank bezieh. mit dem Selfactor beobachtet, gesichtet, und in den charakteristischen Formen als Leitelemente festgehalten. Die Baumwolle der Proben des Spinnprocesses war bester amerikanischer Qualität; die Haare hatten einen Stapel von 25 bis 35 mm und eine Breite von 13 bis 34 μ im Mittel: 24 μ. Textabbildung Bd. 306, S. 21 Fig. 8.Demolirtes Baumwollhaar aus dem Batteur. Cuticularschichte häufig ausgefranst. Das Haar ist durch Längs- und Querrisse verletzt. Vergr. 450 : 1. Die Fasern der ersten Stufe der Verarbeitung zeigen nach dem Oeffnen mit dem Wolfe meist Schlingen, an der Oberfläche Streifungen, Quetschungen und Querrisse, aber keine abstehenden Fäserchen (Fig. 7). Die durch Abreissen entstandenen Enden der Fasern sind stumpf und nicht faserig. Der Längsverlauf der Fasern lässt häufig die korkzieherartige Windung erkennen. Man gewinnt den Eindruck, dass diesen mechanischen Process eben nur widerstandsfähigere Haare passiren, die kurzen und gebrochenen Fasern aber durch die Maschinen als Abfall ausgeworfen werden. Die Behandlung der Baumwolle mit dem Batteur bietet schon auffälliger deformirte Elemente. Die Haare sind zumeist an der Oberfläche mit deutlicher Doppelstreifung versehen, welche manchmal das Aussehen eines Doppelfeilhiebes annimmt. An der Krümmungsstelle der Haare sind derbere Verletzungen durch Einrisse; solche treten in engbegrenzten Flächen auch an geraden Stellen der Haare auf. Bei den Wendepunkten der Schraubenwindungen der Haare sind Zerrungen nach der Breitseite der Faser zu constatiren (Fig. 8). Textabbildung Bd. 306, S. 21 Fig. 9.Deformirtes Baumwollhaar aus dem Vliesse nach der Karde. Die Demolirungen der Haare des Wickels (Watte) bestehen also nicht in Knoten und Schlingen, sondern in Längs- und Querrissen, Dehnungen und Streifungen, erstrecken sich aber nur auf kürzere Faserlängen, wo sie dann sofort markirt erscheinen (Fig. 8). Das Kardiren der Baumwolle äussert sich vorwiegend in einer Verletzung der Aussenschichten der Fasern. Die aus den früheren Stadien herrührenden Oberflächendeformationen können leicht neben den in diesem Processe neu auftretenden Demolirungen erkannt werden; es kommen dazu: die Aufspleissungen der Cuticular- und nächstliegenden Wandschichten, das Ausfransen der Fasern und das reichlichere Auftreten von Längsrissen an der Faser. Damit steht die Erscheinung im Zusammenhange, dass die Haare nach dieser Arbeitsstufe meist zerfaserte Enden haben. Sowohl in den vorhergehenden Arbeitsstufen als auch in diesem Stadium des Krempeins wurden Haare mit ihren natürlichen Spitzenden beobachtet und dabei ermittelt, dass die Oberfläche der Haare nach der Spitze zu immer geringere oder gar keine Demolirungen besitzt. Die dem Vliess der Karde entnommenen Haare sind also durch solche Elemente als „Leiter“ charakterisirt, welche nach der Längsrichtung Streifen und Risse und reichlich seitlich abstehende faserige Theile der Zellwand aufweisen (Fig. 9). Textabbildung Bd. 306, S. 21 Fig. 10.Demolirtes Baumwollhaar aus dem äusseren Theile des Grobflyervorgarnes. – Vgr. 450 : 1. Die Baumwollhaare aus den gestreckten und doublirten Bändern zeigen dieselben typischen Veränderungen wie die Fasern aus der Karde, wozu aber noch eine scharfe Contourirung von Längsfalten, Längs- und Querrissen wegen des Streckens kommt; in Folge des mechanischen Einlaufes des Bandes in die Kanne sind an den Fasern Knickungsstellen zu sehen. Die theilweise, etwa in zwei Dritteln der Breite des Haares, quer gerissenen Fasern sind für dieses Stadium des Spinnprocesses eine specielle Fractur der Haare. Die Rissenden sind stumpf und verbreitert. Das Haar erscheint vor dem Rissquerschnitt eingeschnürt. Die unmittelbaren Faserstrecken vor der Haarspitze sind unverändert. Dieser Arbeitsprocess bedingt relativ eine Zunahme der demolirten und gebrochenen Fasern. Das Vorgespinnst mit schwachem, aber bleibendem Draht konnte sowohl im Grobflyer, als auch im Mittel- und Feinflyer beobachtet werden. Dabei war an der Thatsache festzuhalten, dass die Deformationen am äusseren Umfange eines gedrehten Fadens voraussichtlich weitergehende sein müssen, als im inneren. Textabbildung Bd. 306, S. 21 Fig. 11.Deformirtes Baumwollhaar aus dem äusseren Theile des Garnes des Mittelflyers. – Vgr. 450 : 1. Die Grobflyervorgarne haben am äusseren Umfange des Fadens Haare, welche deutlich schraubenförmig angeordnete Längsstreifen und auch Querlinien erkennen liessen. Die Fasern sind oft verbreitert, gebrochen oder mit Knickungsstellen behaftet (Fig. 10). Die Fasern aus dem Mittelflyergarne sind stärker torsirt; relativ kommen weniger gerissene Haare vor. Dieselben Erscheinungen sind im gesteigerten Grade im Vorgarne des Feinflyers zu erkennen. Aufgespleisste Stellen sind im Mittel- und Feinflyer seltener (Fig. 11). Die Demolirungen an Haaren aus dem Pincops (Nr. 32) sind wieder spärlicher im Vergleiche mit den Verletzungen der Fasern aus den vorhergehenden Arbeitsstadien. Man findet nur in den äusseren Schichten des Feingespinnstes den Typus stark torsirter Elemente (Fig. 12 bis 14); im Inneren des Fadens haben die Haare einen der mechanisch unveränderten Baumwolle annähernd ähnlichen Habitus (Fig. 15). Textabbildung Bd. 306, S. 22 Deformirte Baumwollhaare aus dem Faden des Pincops (äussere Lagen). Die Deformationen sind relativ geringer als die aus den Vorstadien des Spinnens. – Vergr. 450 : 1. Wenn die Formen der Veränderungen im Verlaufe des Spinnprocesses an naturellen, also nicht mercerisirten Baumwollhaaren – wie dies hier ausführlich dargethan wurde – mit denen der präparirten Fasern in Relation gesetzt werden, so treten die gegensätzlichen Verhältnisse mit überzeugender Klarheit hervor (Fig. 1 bis 3). Man vermag mit Sicherheit die für jede der beiden Fälle charakteristischen mechanischen Structuren zu erkennen. Textabbildung Bd. 306, S. 22 Fig. 14.Deformirte Baumwollhaare aus dem Faden des Pincops (äussere Lagen). Die Deformationen sind relativ geringer als die aus den Vorstadien des Spinnens. Vergr. 450 : 1. Die Festigkeit der mercerisirten Garne wurde nach Versuchen mit dem Zerreissapparate von Prof. N. Teclu geprüft und eine Erhöhung der Zugfestigkeit des präparirten Baumwollhaares constatirt. Das mikrochemische Verhalten der mercerisirten Baumwolle (Natronbaumwolle) zeigt einige hervorragende Erscheinungen. Wird die Natronbaumwolle in frisches Kupferoxydammoniak eingelegt, so tritt eine schwache Quellung ein; solche Haare, welche vorher kein Lumen erkennen liessen, werden oft weitlumig (Fig. 5 und 6). Allein die Quellung zeigt nicht die bekannte tonnenförmige Schwellung und nicht das streckenweise Einschnüren des naturellen Haares; es entsteht kein faltiger Schlauch und aussen keine Ablösung von Fragmenten der Cuticula. Die Faser zeigt im Längsverlaufe ein wechselnd weites Lumen, entsprechend der ursprünglichen korkzieherartigen Windung des Haares; die Enden werden trichterförmig aufgetrieben (Fig. 5 und 6); andere Haare wieder haben auch nach der Quellung ein unterbrochenes Lumen. Die Wand der Haare besitzt manchmal eine zarte Streifung (Fig. 5). Jodjodkalium und Schwefelsäure reagiren blau. Chromsäure und Salzsäure bedingen keine wesentlichen Veränderungen. Nitrirte Baumwollhaare (Schiessbaumwolle) sind dickwandig, englumig oder ganz ohne Lumen. Ihre Festigkeit und Elasticität zeigt gegenüber der unveränderten Baumwolle eine Abnahme, was aus dem Vorhandensein von Deformationen an den Haaren geschlossen werden kann. Die Natronbaumwolle hat die gegentheiligen Eigenschaften. Jodjodkalium und Schwefelsäure reagiren die Nitrobaumwolle gelb bis bräunlich und 70procentige Schwefelsäure ruft keine Veränderung hervor. Von besonderer Tragweite für die praktische Verwerthung der Natronbaumwolle als Seidenimitation ist der Umstand, ob der Seidenglanz nicht unter dem äusseren Einflüsse der Atmosphärilien, namentlich in feuchter Luft, leidet. Im Waarenlaboratorium wurden dahin einige Versuche abgeführt. Das in kaltes Wasser für längere Zeit eingelegte und dann langsam, in anderen Fällen rasch getrocknete eingelegte Garn behielt den seidigen Glanz; das weisse Garn auch den krachenden Griff. Textabbildung Bd. 306, S. 22 Fig. 15.Baumwollhaar vor dem Spinnprocess. Vergr. 450 : 1. Die Haltbarkeit der Zeuge für Kleider u. dgl. soll nach mir zugekommenen Mittheilungen in einigen Fällen von entsprechend langer Dauer sein. Die Kosten des Prevost'schen Verfahrens sind sehr gering; 1 k Waare wird um 2 M. mercerisirt. Endlich hätte diese Seidenimitation auch eine zollpolitische Bedeutung. Nach einigen Staaten ist die Einfuhr der Textilwaaren mit Effectfäden aus Seide einem höheren Zoll unterworfen, bei Anwendung seidenähnlicher Effectfäden würde diese Bestimmung derzeit hinfällig. Laboratorium für Waarenkunde an der Wiener Handelsakademie.