Was bedeutet „mercerisiert“?

Mercerisierung ist ein Verfahren, das auf Zellulosefasern angewendet wird – typischerweise Baumwolle (oder baumwollummanteltes Garn mit Polyesterkern), aber auch Hanf und Leinen können merzerisiert werden – um den Glanz zu erhöhen. Es wird nach dem Weben (bei Stoffen) oder Spinnen (bei Garnen oder Fäden) durchgeführt. Schon früh stellte man jedoch fest, dass das Verfahren auch sekundäre Vorteile hatte: Die merzerisierten Fasern konnten mehr Wasser und damit mehr Farbstoff aufnehmen, wodurch die Farbe des gefärbten Stoffes heller und tiefer wurde. Der Unterschied ist dramatisch: Durch die Mercerisierung wird die Absorption von Farbstoffen um bis zu 25 % erhöht. [1] Die Farbe ist nicht nur leuchtender, der Stoff ist auch widerstandsfähiger gegen mehrmaliges Waschen, sodass die Farben über die Zeit leuchtend und unverändert bleiben. Neben der Erhöhung des Glanzes und der Affinität zu Farbstoffen erhöht die Behandlung auch die Festigkeit, Glätte und Schimmelresistenz und verringert auch die Flusenbildung. Garne und Stoffe höherer Qualität werden daher beispielsweise immer merzerisiert.

Das Verfahren geht auf die 1880er Jahre zurück. John Mercer erhielt ein britisches Patent für seine Entdeckung, dass Baumwolle und andere Fasern ihren Charakter veränderten, wenn sie Ätznatron (NaOH, auch bekannt als Natriumhydroxid oder Lauge), Schwefelsäure und/oder anderen Chemikalien ausgesetzt wurden. Eine der Veränderungen war, dass Ätznatron die Fasern aufquellen, rund werden und sich glätten ließ. Aber was soll‘s – diese Veränderungen verliehen den Fasern keinen Glanz, also wurde sein Patent weitgehend ignoriert. Dann fand Horace Lowe 1890 heraus, dass durch die Anwendung von Mercers Ätznatronverfahren auf Baumwollgarn oder -gewebe unter Spannung, Der Stoff erhielt einen starken Glanz durch die Lichtreflexion auf der glatten, runden Oberfläche, die durch das NaOH entstand. Es wurde über Nacht zum Erfolg und revolutionierte die Baumwollindustrie. Der Rest ist Geschichte. [2]

Spätere Tests zeigten, dass Baumwollfasern im Roving-Zustand (ohne Drehung im Garn) mehr NaOH absorbieren als Fasern im verdrehten Zustand und daher mehr Wasser oder Farbstoff aufnehmen. Da feine, langstapelige Fasern die beste Absorption bei der geringsten Drehung bieten, ( manche Drehung ist erforderlich, um unter Spannung Glanz zu erzeugen. Normalerweise werden für das zu merzerisierende Garn langfaserige Baumwollarten (Sea Island, ägyptische Baumwolle, Pimabaumwolle) ausgewählt. Mercerisierter Baumwollstoff beginnt also mit einer Baumwollfaser besserer Qualität.

Wie wird es gemacht?

Um den gewünschten Glanz und die gewünschte Zugfestigkeit zu erzielen, wird Baumwolle bei Raumtemperatur etwa zehn Minuten lang unter einer bestimmten Spannung gehalten, wobei 21-23 %ige Natronlauge (NaOH) und Netzmittel (zur Erleichterung der Übertragung des NaOH in die Fasern) verwendet werden. Anschließend wird der Stoff in einem Säurebad neutralisiert.

Glanz entsteht durch die Lichtreflexion einer Oberfläche. Je glasartiger die Oberfläche, desto besser der Glanz. Garn hat im gesponnenen, behandelten Zustand noch eine sehr feine Schicht winziger Faserenden (Fussel). Dieser Fussel wird entfernt, indem das Garn (oder der Stoff) durch eine kontrollierte erhitzte Atmosphäre geführt wird, die als Sengen bezeichnet wird (früher mit Gas, heute eher mit Strom), wodurch eine sauberere Oberfläche entsteht. (Glanz entsteht durch die Lichtreflexion einer Oberfläche. Je glasartiger die Oberfläche, desto besser der Glanz.)
Sie wussten, dass ich mir das Toxizitätsprofil von Natriumhydroxid ansehen musste, das als einer der Bausteine ​​der Chemie gilt. Es ist eine sehr starke Lauge. Es wird in der Industrie in vielen Bereichen eingesetzt: chemische Produktion, Zellstoff- und Papierherstellung, Reinigungsprodukte wie Abflüsse, Rohrleitungen und Ofenreiniger, Erdöl und Erdgas, Zellulosefolie, Wasseraufbereitung sowie Textilien. Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) betrachtet Natriumhydroxid als allgemein sicher und erkennt an, dass es keine inakzeptablen Risiken für die Ernährung birgt, obwohl es im Allgemeinen nur auf Oberflächen verwendet wird, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, und nicht in Lebensmitteln.

Die Chemikalie ist giftig für die Tierwelt und die EPA schreibt vor, dass Abwässer, die NaOH enthalten, nicht ins Grundwasser eingeleitet werden dürfen. Da Natriumhydroxid zu der Gruppe der Chemikalien (Salze) gehört, die bei der Textilverarbeitung mit Abstand am häufigsten verwendet werden, ist es wichtig, die schiere Menge an NaOH zu kennen, die in der Textilindustrie verwendet wird. Übliche Salzkonzentrationen im Abwasser von Baumwollspinnereien können 2.000 – 3.000 ppm [3] betragen und liegen damit weit über den bundesstaatlichen Richtlinien für Salzkonzentrationen in Gewässern von 230 ppm. Deshalb ist die Abwasserbehandlung sehr wichtig, denn Prävention ist die einzige vernünftige Alternative zur Lösung der Umweltprobleme, die mit diesem schwer zu behandelnden Abfall in großen Mengen einhergehen. Ich habe gelesen, dass die Behandlung mit elektrochemischen Zellen ein Ersatz für die Mercerisierung mit NaOH sein könnte. Dieser Prozess findet in einer elektrochemischen Niederspannungszelle statt, die ohne Abwässer und ohne den Kauf großer Mengen ätzender, neutralisierender Säuren oder Bleichmittel merzerisiert, säuert und optional bleicht.