140 Stfipel, Ergebnisse fiber die Adsorp t ion yon Cel lu loseglykola t [ Kolloid- Zeitschrift

A~zs dem Laboratorium der Sei/en]abrik Hochdor] (Schweiz)

Neue Ergebnisse fiber die Adsorpt ion yon Ce | lu loseg |yko ia t aus koUoiden LGsungen an Text i l fasern

VO~b J~. K , ~ p e l (Eingegangen am 21. Oktober 1955)

Adsorptionsvorg~nge werden grunds~tz- lich entweder dutch Anreicherung der zu adsorbierenden Verbindung an der adsorp- tionsf~higen GrenzflSche oder du tch Yer- a rmung des dispergierenden ~ed iums an dieser Verbindung best immt. Die Einsicht in das Grenzfi~chengeschehen wird z. ]3. dann kompliziert, wenn mit der Ad- sorption eine dri t te Phase, bzw. ein grenz- il~chenlies Medium entsteht. Dieser Fal l t r i t t ein, wenn ein auf Textilfasern ~dsorbiertes Pigment mat kolloiden w/~- rigen L6sungen yon Celluloseglykolat in ]3erfihrung kommt . ]3is vor kurzem war man allgemein der Ansicht, daB Cellulose- glykolat unter den ]3edingungen des Wasch- vorganges dutch Cellulosefasern adsorbiert werde, war B a r t h o l o m 4 und Mitarbeiter (1) dutch ehemische Analyse der aaf Textil adsorbierten C~rboxymethylcellulose nach- zuweisen schienen. Die l%esorptionsver- hinderung yon Kohlenstoffpigment dutch Celluloseglykolat wurde dutch den Yer- fasser im selben Sinn interpretiert (2) und war Ausg~ngspunkt einer Arbeitshypothese iiber die Zus~mmenh~nge zwischen Kon- st i tut ion (Polymerisationsgrad und Ver - ~therungsgrud) tier Carboxymethyleellu- lose mi t der resorptionsverhindcrnden Kraft (3). E xperimentelle Unst immigkeiten fiber diese I-/ypothese lfihrten d~zu, den gesamtenAdsorpt ionskomplex der Carboxy- methylcellulose an Textilfasern einer kri- tischen Prtifung zu unterziehen. Diese be- s tand experimentell darin, die adsorbierte Carboxymethylcellulose sichtbar ztt ma- chen, was dttrch Elektronenmikroskopie dutch die Sehwierigkeit der Identffizierung des Abgebildeten nieht eindeutig gel~ng, abet du tch die Anwendung der Fhtoreszenz- mikroskopie imUV-Licht m6glich wurde (4). I m Fluorochrom-Acridinorange warde ein im UY-Licht rot leuchtender Indikator ftir adsorbierte Carboxymethylcellulose ge- funden.

lVl_it dieser ~ e t h o d e ist ein einfaches und sicheres Kri ter ium gegeben, ob und aui welcher Substanz CeUuloseglykolat ~dsor- biert wird. L6sungen yon 0,025 -- 0,1 g/1 Carboxymethylcellulose warden weder yon

Cellulosefasern noch Protcinfasern adsor- biert. Yerschiebungen des p ~ vom neutralen ins stark alkulische Bereich (bis p~ 12,3), Zusatz verschiedener grenzfl~ehenaktiver Stoffe, polymerer Phosphate, Silikate, _&l- kalicarbonate, sowie s der Be- dingungen darch l~ngeres Koehen oder Stehenlassen tier Flot ten bei 5 ~ C i~nderten nichts am Adsorptionsverhalten der Ca- rboxymethylcelluiose. Sie warde unter die- sen Bedingungen hie yon einer Faser, wohl aber yon zugesetzten Pigmenten aus Kohlen- stoff, Silikaten, Metalloxyd bestehend schnell und de utlich adsorbiert (5). Dieses unerwartete Verhalten wurde in letzter Zeit bier best~tigt (6).

Anderseits ist die Adsorption yon Cellu- loseglykolat an Textilfasera ein bekannter, in der Textilindustrie technisch realisierLer Prozel~, so dab die neue Fragestelhmg die Bedingungen, unter welchen Adsorption yon Celluloseglykolat an Baumwolie ein- tri t t , zam Gegenstand hatte. Mittcls der Fluoreszenzmikroskopie konnten wir fcst- stellen, daB ab eiaer bes t immten Konzen- trat ion (1,3 g/1 CeHuloseglykolat) die wi~B- rigen L6sungen mit Acridinorange unter dem UV-Mikroskop so stark gelborange ztt leuchten beginnen, "dab Adsorptions- vorg~nge nur mehr schwer zu tmterscheiden sind. HOhere Konzentration, etwa ab 5 g/1 Carbo xymethylcellulo se verunmSglichen die Feststellung der Adsorption vOllig. Grundsgtzlich ergaben Versuche mit h6- heren Konzentrat ionen im neutr~len Be- reich (p~ 6,9--7,2 wurden so untersueht), dab ein Festhal ten der hochmolekularen Komponente dutch die Faser stattfindet, dieses j edoehauf nu t sehr schwaehenKr/iften beruhen kann, da bereits einfache Spil- lungen des Textils mit kaltem, neutraiem Wasser, die scheinb~r ~dsorbierte Carboxy- methylcellulose entfernten. Daraus folgern wit, dal~ das Aufbringen yon Cellulose- glykolut an! neatralen L6sungen hoher Konzentrat ion auf Textilfasern auf einem ~ui]erliehen, dutch die Feins t ruktur der Faser bedingten Meehanismus beruhen diirfte. Werden derartig behandelte Fusern getroeknet, so sitzt die Carboxymethyl-

Band 145 ] Dohnetseh, Elemente der Feinstruktur natiirlieher Zellulosefasern 141 Heft 3 (1956) J

cellulose wesentlich fester und l~13t sieh erst drench hartn~ekiges Auswssehen mit alkslisehen Flot ten und dsnn nut zum Tell entfernen.

Die zweite u bes tsnd in Anwendung sauren Milieus. Dsdureh, alas war durch die Fluoreszenzmikroskopie so- for~ ersiehtlieh~ tr i t t schnelle Adsorption yon Celluloseglykolst bzw. Celluloseglykol- s~ure auf Cellulosefssern (untersucht wur- den Watte, Baumwolle, Viskosegarn und aueh Itolzschliff) und Proteinfasern (Schaf- wolle, Seide) ein. Der adscrbierte oder ge- f~llte Cellulose~ther wird yore Textil lest zurtiekgehMten, l~l~t sieh dutch Wasser- w~schen k s u m entfernen, und such starke AlkMien ftihren nu t teilweise zum Ziel. Bereits 0~2 g/1 C~rboxymethyleellulo se wer- den bei PH 4 grogtefls zur Adsorption ge- bracht. Die Adsorption finder such in Gegenwsrt grenzfl~ehen~ktiver Substanzen (Dodecylbenzolsulfonat, Dodeeyl-, Tetra- decyl-, Hexadeeyl- und Octadecylsulfi~t, sek. Trideeylsulfat, sek. Alkylsulfonat einer durchschnit t l iehen Kettenl~nge yon C~

und Fet ts~urekondensat ionsprodukte wur- den verwendet), P igmenten wie Rug, Sili- katen und Metslloxyden stst t .

Zusammen]assung

1. Man war bisher der Meinung, dab die t/esorp- t ionsverhinderung yon Pigmentschutz durch Cellu- loseglykolat im Waschvorgang auf Adsorption an der Faser zu erklSren sei.

2. Wir fanden dureh Fluoreszenzmikroskopie unter Verwendung yon Acridinorange als Indikator, dag Celluloseglykolat unter den Bedingungen des Wasehprozesses am Schmutz adsorbiert wird.

3. Die Bedingungen, unter welehen Cellulosegly- kolat tatsiiehlieh yon Texti lfasern adsorbiert wird (Textilausriistung), sind saures Milieu. Dieser Ad- sorptionsmeehanismus unterset~eidet sieh wesentlieh yon dem, der beim Wasehvorgang stattfindet.

Schrifltum 1) B a r t h o l o m 6 , E. und K. F. B u s c h m a n n :

Melliand-Textilber. 39, 249 (1949). 2) S t t i p e l , It . : Fet te & Seifen 55, 501; 583 (1953). 3) S t S p e l , H. : Synthetische Waseh- und t~eini-

gungsmittel, Seiten 210, 394 (Stuttgart 1954). 4) S t t i p e l , H. und E. R o h r e r : Fet te & Seifen 56,

58~ (1954). 5) S~i ipe l , H.: Melliand-Textilber. 36, 355 (1955). 6) S t ~ w i t z , J. , W. K l a u s und H, K r a m e r :

Kolloid-Z. 142, 166 (1955).

Elemente der Feinstruktur natiirlicher Zellulosefasern in hochverdi innten LSsungen

Von H. D olm e t s c h (N eumi~nster)

Mit 36 Abbildungen (Eingegangen am 1% November 1955)

Die ann~hernd rechtwinklige Durehdrin- gung zweier periodiseher Bauprinzipien der sekund~ren Verdickungssehiehten der Fa- serzellw~nde ist bereits in versehiedenen ~Iitteilungen besprochen worden, wobei auf die Folgerungen hingewiesen wurde, die sich hiersus fiir die Deutung einer Reihe auff~lliger morphologiseher Beobachtungen ergeben (1).

Kristallitstr~nge, ill welche sich die Fibril- len bei intensiveren Eingriffen welter 15rags ~ufspslten lassen, dem Elektronenmikro- skop vorbehalten bleibt. Im Gegensatz zu diesel" abbsufreien L s n g s aufspsltbarkeit gelingt es~ mit Hilfe von Quellungsmetho- den im gleichen Tell der Zellwand in regel-

Voraussetzungen ].i~r die MOglichkeit der [solierung de]inierte~" Strukturelemente

Die umfangreiehe Sekund~rwand der Faserzelle, in der die teehnisch genutzte Zellulose fiberwiegend lokalisiert ist, t~gt sich auf verschiedene Weise leieht in gleiehartige Fibrillen yon Faserl~nge zer- teilen, ohne dal.~ die Viskosit~t als lying fiir die Kettenl~nge tier ZeUulose absinkt. Diese Fibrillen kSnnen mit ihrem Dureh- messer yon etwa 0~3 # noeh liehtmikrosko- piseh abgebildet werden (Abb. 1), w~hrend die Untersuehung der Mikrofibrillen und

Abb. 1. Ausschnitt ~us der Sekundgrwand einer deligni- fizierten Buehenholzfaser, die auf chemischem Wege abbaufrei in ihre Fibrfllen zorlegt w~arde (480-faoh)