13.3.4.2 Faserbeschichtung

Die Faserbeschichtung stellt die zweitwichtigste schrumpffeste Behandlung dar. Die Mechanismen der Zundermaskierung und des Punktschweißens können ohne eine Oberflächenbeschichtung nicht funktionieren, obwohl nicht alle Polymere durch diese Mechanismen arbeiten, da mehrere eindeutig zur Oberflächenreibungsmodifikation beitragen. Die Art und Weise, in der das Polymer abgeschieden wird, ist entscheidend für Polymere, von denen behauptet wird, dass sie entweder durch die ‚Zundermaskierung‘ oder durch ‚Punktschweißen‘ funktionieren. Für die Zundermaskierung muss das Polymer gleichmäßig auf die Faseroberfläche aufgetragen werden, während es für das Punktschweißen an Stellen konzentriert werden sollte, an denen sich die Fasern berühren.

Das Hauptproblem bei der Faserbeschichtung liegt in der Frage der Oberflächenausbreitung. Im unbehandelten Zustand hat die Wollfaser eine so hohe Oberflächenspannung, dass viele Materialien sie nicht benetzen können. Siliconpolymere sind die bedeutendste Gruppe von Materialien, die auf unbehandelter Wolle oder Wolle, die so behandelt wurde, dass sie ihre hohe Oberflächenspannung beibehält, von Wert sind. Andere Materialien neigen dazu, zu ‚perlen‘ oder Klumpen auf der Faser zu bilden. Dies kann natürlich nützlich sein, wenn die Absicht besteht, die Fasern miteinander zu ‚punktschweißen‘. Glücklicherweise steht eine breitere Palette von Materialien zur Verfügung, um die Oberflächenspannung zu reduzieren und die Faser benetzbar zu machen. Am häufigsten ist die Oxidation mit einer Chlorquelle (Byrne et al., 1979). Die Kontrolle der physikalischen Eigenschaften und der Chemie des eingesetzten Polymers kann dann die anderen Anforderungen erfüllen. Damit Polymere auf der Wollfaseroberfläche haften, muss die Oberfläche sauber und frei von Schmutz, Öl, Wachs, Weichmachern oder anderen Materialien sein, die eine störende Oberflächenbeschichtung bilden. Aufgrund der übermäßigen Verwendung von polymeren kationischen Farbfixiermitteln können schrumpfresistente Behandlungen versagen.

Schrumpffeste Behandlungen können auf allen Stufen der Herstellung von Wollartikeln angewendet werden. Es gibt einige grundlegende Einschränkungen, die die Nützlichkeit eines Prozesses und damit seine Anwendung an bestimmten Punkten des Produktionsweges einschränken. Diese variieren je nach Art des Prozesses.

Das Aufbringen eines Punktschweißpolymers muss nach der endgültigen Montage der Fasern erfolgen, da sonst die Faser–Faser-Bindungen durch eine nachfolgende Verarbeitung unterbrochen würden. In ähnlicher Weise wird jedes Verfahren, das auf einer gleichmäßigen Abscheidung oder Exposition der Fasern gegenüber einer chemischen Ausrüstung beruht, in Situationen, in denen sich die Fasern in einem solchen Zustand befinden, dass Behandlungsflotte ausreichend um sie herum zirkulieren kann, erfolgreicher sein.

Wollgesponnene Strickwaren aus vorbehandeltem Garn lassen sich viel schwieriger auf den richtigen Griff und die richtige Textur fräsen. Obwohl Strickwaren auf diesem Weg hergestellt wurden, hat sich das Erreichen einer zufriedenstellenden Ausrüstung als problematisch erwiesen. In einigen Fällen, nämlich bei Wollkleidern, ist es zweckmäßiger, die Schrumpfschutzbehandlung gleichzeitig mit dem Farbauftrag durch Bekleidungsfärbung durchzuführen. Im Vereinigten Königreich hat sich dieser kombinierte Prozess seit mehreren Jahrzehnten als sehr effektiv erwiesen. Es ist ökologisch akzeptabler im Energieverbrauch als die Anwendung von zwei getrennten Nassprozessen im Produktionsweg und die damit verbundene Trocknung. Der Hauptnachteil dieses Verfahrensweges besteht darin, dass es nicht möglich ist, Ingrain-Effekte im Kleidungsstück zu erzeugen, die durch das Mischen, Kardieren und Spinnen von verschiedenfarbigen Wollfasern erzeugt werden. Im Allgemeinen ist es eine gute Praxis, Kammgarnwolle auf der obersten Stufe und wollgesponnenes Produkt auf der Bekleidungsphase zu behandeln, obwohl es viele Ausnahmen gibt. ‚Punktschweißen‘ -Harzprozesse werden hauptsächlich für Gewebe verwendet und sind die Hauptroute für diese Art von Produkt (Heywood, 2003).

Derzeit wird der Großteil der weltweiten Produktion von maschinenwaschbarer Wolle mit Harz behandelt, indem Polyurethan auf Kleidungsstücke aufgetragen wird. Obwohl Harzbehandlungen wirksam sind, gehen Dehnbarkeit, Weichheit, Stoffgriff und andere für Wolle charakteristische Eigenschaften verloren. In den Kroy-Hercosett kontinuierlichen Prozessen für Tops wird Wolle durch viel Chlor beschädigt. Bei diesem Verfahren wird starke Säure verwendet, die ein Neutralisations- / Antichlorierungsverfahren erfordert, um Restchlor zu entfernen, das AOXs (absorbierbare organische Halogene) und Verschmutzung des Abwassers verursacht. Das oxidative Behandlungssystem ist eine Chlorabsaugungsmethode, die von Bereck und Reincke (1989) entwickelt wurde. Dies ist ein zweistufiges Verfahren, das Basolan DC umfasst, ein kommerzielles Dichlorisocyanursäure (DCCA) -Verfahren der BASF Co. in Deutschland und anschließende Wasserstoffperoxidbehandlungen.

Dies ist ein interessanter Prozess, der eine vollständige Erschöpfung von Chlor in der Textur von Wollstoffen durchführt und zu wenig oder keinem schädlichen Aktivchlor im Abwasser führt, da Peroxid als Antichlor-Mittel mit Chlor wirkt, wodurch das verwendete Chlor erheblich reduziert werden kann. Wollschäden können auch reduziert werden, um einen weicheren Griff zu erhalten, indem Schuppen auf der Faseroberfläche entfernt werden. Dieses Verfahren kann leicht durchgeführt werden, indem ein herkömmlicher Batch-Typ verwendet wird, Kleinchlorierungsgefäß bei einer niedrigeren Temperatur für eine lange Zeit, und somit ist die Temperaturregelung manchmal schwierig aufgrund einer Änderung des Klimas, was zu Unebenheiten in der Verarbeitung führt.Wasserfreies Natriumdichlorisocyanurat DCCA-Na, ein weißer Feststoff mit 63% verfügbarem Chlor, ist als hauptsächliches festes Chlorbleichmittel anerkannt. Es ist nützlich für die Behandlung von Faseroberflächen, um ein Schrumpfen zu verhindern, indem die Schuppen (teilweise Zerstörung) der Wollexokutikula durch oxidativen Angriff modifiziert werden (Dusenbury, 1964). Es ist auch bekannt, daß die Modifizierung der Faseroberfläche durch Chlorierung die absorbierte Farbstoffmenge erhöht (Millson und von Bergen, 1970). Eine bekannte DCCA-Formulierung, Basolan DCTM (BASF), kontrolliert bei Anwendung durch Absaugen bei 2,5% und 4,5 Gew.-% Faser (owf) die Schrumpfung auf ~ 8%. Frühe Studien zeigten, dass die Reaktion von DCCA-Na mit Wolle bei pH 5,5 und niedriger am effektivsten war, wenn sie bei 25 ° C oder 30 ° C angewendet wurde. Die anschließende Dechlorierung mit 3 g/ L Natriumbisulfit bei 50 °C verbesserte den Weißgrad, aber Veränderungen der Wolleigenschaften nach der Behandlung wurden nicht charakterisiert. Studien der Chlorvorbehandlung mit DCCA allein und gefolgt von Anwendungen kationischer Polymere, einschließlich solcher, die von Silikon, Polyamin und Polyurethan abgeleitet sind, lieferten Informationen über Schrumpfung und Vergilbungsentwicklung, wenn auch wenig Informationen über Änderungen der Wolleigenschaften (Levene, 1987).

Cardamone et al. (2004) verwendete DCCA allein in einem Konzentrationsbereich von 5% bis 40% owf. Behandlungen mit 5% bei 30 ° C für 60 Minuten aus einem Zitronensäure (CA) gepufferten System, pH 4, gefolgt von einer Antichlorierung mit Wasserstoffperoxid oder Wasserstoffbisulfit zeigten geringe Erhöhungen der Alkalilöslichkeit und der Berstfestigkeit. Weniger als 2% Chlor wird in 5% und 20% DCCA / antichlorierten verbrauchten Bädern nachgewiesen. Die 5% ige DCCA / Wasserstoffperoxid-Behandlung verbessert die Schrumpffestigkeit um 54% und den Weißgrad um 63% im Vergleich zu unbehandelten Stoffen. Im Fall von 5% owf DCCA besteht die Bedeutung der Antichlorierung darin, die Entwicklung von Gelbfärbung zu verhindern, den Weißgrad zu verbessern und die Schrumpfungsbeständigkeit bei minimaler chemischer und physikalischer Schädigung zu verbessern. Die DCCA-Behandlung mit Antichlorierung ist einfach, ohne Zusatzstoffe wirksam und einheitlich. Eine kontrollierte Oxidation um 5% und 20% DCCA ist wichtig, um die Faseroberfläche mit einer anionischen Ladung zu modifizieren. Dass die DCCA-Oxidation auf die Faseroberfläche beschränkt ist, zeigen konfokale mikroskopische Aufnahmen. Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) zeigt eine Skalenglättung, die mit einer geringen Änderung der Berstfestigkeit übereinstimmt. Im Fall von 20% DCCA weist eine hohe Alkalilöslichkeit jedoch auf eine chemische Schädigung durch Chlorierung hin, von der bekannt ist, dass sie Schwefel verursachtSpaltung der Schwefelbindung.

Cardamone und Yao (2004) berichteten über ein neuartiges Verfahren, die sogenannte ARS-Methode (Agricultural Research Service, United States) zum Bleichen und Schrumpfen von Wolle mit alkalischen H2O2-Systemen, gefolgt von einer Enzymbehandlung bei nahezu Raumtemperatur.

Im Mori Ecofriendly Treatment (MEFT) -Verfahren wurden Gewebeproben mit 0,05% iger nichtionischer Tensidlösung bei 20-25 °C mit einem Flottenverhältnis von 1:20 getränkt. Das Bad wurde gedreht, bis die Proben getränkt waren. Dann wurde 4% (owf) Calciumhypochlorit (Ca (ClO) 2·3H2O, das 70% als aktives Chlor enthält) zu der Lösung gegeben. Nach 5-minütigem Stehen wurden unter leichtem Rühren noch 12 ml/L H2O2 (35% ig) mit 2 g/L Natriumpyrophosphat als Peroxidstabilisator und 1 g/L Ethylendiamintetraessigsäure als Sequestriermittel zugegeben. Die gemischte Lösung (pH 5.0) wurde zur Vervollständigung der Umsetzung von Hypochloritionen mit Peroxid 20 Minuten bei 40°C gehalten und anschließend mit 6% (owf) Natriumsulfit und 1 ml/L Ameisensäure (FA; 80%) versetzt und auf pH 3,0 eingestellt. Die Behandlung wurde weiter 10 Minuten bei 50°C fortgesetzt. Die in Lösung verbleibenden Wasserstoffperoxidspezies wurden mit Sulfitionen in saurer Umgebung vollständig reduziert. Schließlich wurden nach einer allmählichen Abkühlung die aus der Lösung aufgenommenen Proben in Wasser gespült und an der Luft getrocknet.

Durch die Verwendung von Calciumhypochlorit, das im Vergleich zu DCCA leicht zersetzbar ist, wird das Ziel erreicht und auch das durch Chlorierung hervorgerufene Vergilbungsproblem gelöst. Wenn wir die im MEFT-Prozess verwendete Chlormenge mit DCCA vergleichen, nimmt sie von 3,0% auf 2,4% ab, was eine Reduzierung des effektiven Chlors um 20% bedeutet. Durch Anwendung des MEFT-Verfahrens wurden Wollgeweben hervorragende Eigenschaften im Antischmelz- und Gewebegriff verliehen, ohne dass sich die Bruchfestigkeit, der Weißgrad und die Färbbarkeit merklich änderten. Andere Eigenschaften, wie Hydrophilie, Entkalkung und Weichheit, sind vergleichbar mit den anderen Prozessen, wie Chlorierung (Mori und Matsudaira, 2013).