Was bedeutet „mercerisierte“ Baumwolle?

Mercerisieren ist ein Verfahren, das auf Zellulosefasern – in der Regel Baumwolle (oder baumwollummantelte Fäden mit Polyesterkern), aber auch Hanf und Leinen – angewendet wird, um den Glanz zu erhöhen. Es wird nach dem Weben (bei Stoffen) oder Spinnen (bei Garnen oder Fäden) durchgeführt. Doch schon früh stellte man fest, dass das Verfahren auch einen sekundären Nutzen hat: Die mercerisierten Fasern können mehr Wasser und damit auch mehr Farbstoff aufnehmen, wodurch die Farbe des gefärbten Stoffes heller und intensiver wird. Der Unterschied ist dramatisch: Die Mercerisierung erhöht die Absorption von Farbstoffen um bis zu 25 %. Die Farbe wird nicht nur heller, sondern der Stoff wird auch widerstandsfähiger gegen mehrmaliges Waschen, so dass die Farben im Laufe der Zeit leuchten und unverändert bleiben. Die Behandlung erhöht nicht nur den Glanz und die Affinität zu den Farbstoffen, sondern auch die Festigkeit, die Glätte und die Schimmelresistenz und verringert die Flusenbildung. Hochwertige Garne und Stoffe werden daher immer mercerisiert.

Das Verfahren geht auf die 1880er Jahre zurück. John Mercer erhielt ein britisches Patent für seine Entdeckung, dass Baumwolle und andere Fasern ihren Charakter verändern, wenn sie mit Natronlauge (NaOh, auch bekannt als Natriumhydroxid oder Lauge), Schwefelsäure und/oder anderen Chemikalien behandelt werden. Eine der Veränderungen bestand darin, dass Natronlauge die Fasern anschwellen, rund werden und sich aufrichten ließ. Aber was soll’s – diese Veränderungen verliehen den Fasern keinen Glanz, so dass sein Patent weitgehend ignoriert wurde. Dann fand Horace Lowe 1890 heraus, dass durch die Anwendung von Mercers Natronlauge-Verfahren auf Baumwollgarn oder -gewebe unter Spannung das Gewebe durch die Lichtreflexion an der glatten, runden Oberfläche, die durch die NaOH entsteht, einen hohen Glanz erhält. Es wurde über Nacht ein Erfolg und revolutionierte die Baumwollindustrie. Der Rest ist Geschichte.

Spätere Tests bewiesen, dass Baumwollfasern in ihrem Roving-Zustand (ohne Drall in den Garnen) mehr NaOH absorbieren als Fasern in gedrehtem Zustand und folglich mehr Wasser oder Farbstoff aufnehmen. Da feine, langstapelige Fasern die beste Absorption bei geringster Verdrehung aufweisen (eine gewisse Verdrehung ist für die Behandlung unter Spannung erforderlich, um den Glanz zu erhalten), werden in der Regel die langfaserigen Baumwollsorten (Sea Island, Egyptian, Pima) für Garne ausgewählt, die mercerisiert werden sollen. Um den gewünschten Glanz und die gewünschte Zugfestigkeit zu erhalten, wird die Baumwolle bei Raumtemperatur etwa zehn Minuten lang unter einer bestimmten Spannung gehalten, wobei zwischen 21 % und 23 % Natronlauge (NaOH) und Netzmittel (zur Erleichterung des Eindringens von NaOH in die Fasern) verwendet werden. Anschließend wird der Stoff in einem Säurebad neutralisiert.

Glanz ist das Ergebnis der Lichtreflexion auf einer Oberfläche. Je glasartiger die Oberfläche ist, desto besser ist der Glanz. Im gesponnenen und behandelten Zustand hat das Garn noch einen sehr feinen Belag aus winzigen Faserenden (Fussel). Dieser Flaum wird entfernt, indem das Garn (oder der Stoff) durch eine kontrollierte, erhitzte Atmosphäre geleitet wird, die als Sengen bezeichnet wird (früher mit Gas befeuert, heute mit Strom), wodurch eine sauberere Oberfläche entsteht. (Der Glanz ist das Ergebnis der Lichtreflexion auf 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 Grundbausteine der Chemie gilt. Es ist ein sehr starkes Alkali. Es wird in der Industrie in vielen Bereichen eingesetzt: in der chemischen Industrie, in der Zellstoff- und Papierherstellung, in Reinigungsprodukten wie Abflüssen, Rohrleitungen und Ofenreinigern, in der Erdöl- und Erdgasindustrie, bei der Herstellung von Zellulosefolien, in der Wasseraufbereitung und in der Textilindustrie. Die US Food and Drug Administration (FDA) hält Natriumhydroxid im Allgemeinen für unbedenklich und erkennt an, dass es keine unannehmbaren 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 wild lebende Tiere, und die EPA schreibt vor, dass Abwässer, die NaOH enthalten, nicht in das Grundwasser eingeleitet werden dürfen. Da Natriumhydroxid zu den Chemikalien (Salzen) gehört, die bei der Textilverarbeitung mit Abstand am häufigsten verwendet werden, ist die schiere Menge an NaOH, die von der Textilindustrie verwendet wird, wichtig zu wissen. Die übliche Salzkonzentration in Abwässern von Baumwollspinnereien kann 2.000 bis 3.000 ppm betragen und liegt damit weit über den Bundesrichtlinien für Salzkonzentrationen im Fluss von 230 ppm. Die Behandlung der Abwässer ist also sehr wichtig, denn die Vermeidung ist die einzige vernünftige Alternative zur Lösung der Umweltprobleme, die mit diesem schwer zu behandelnden, großvolumigen Abfall verbunden sind. Ich habe gelesen, dass eine elektrochemische Zellbehandlung ein Ersatz für die Verwendung von NaOH zur Mercerisierung sein könnte. Dieser Prozess erfolgt in einer elektrochemischen Zelle mit niedriger Spannung, die mercerisiert, säuert und gegebenenfalls bleicht, ohne dass Abwässer entstehen und ohne dass große Mengen an Laugen, neutralisierenden Säuren oder Bleichmitteln gekauft werden müssen.