Mitä tarkoittaa ”mercerisoitu” puuvilla?

Merserisointi on prosessi, jota sovelletaan selluloosakuituihin – tyypillisesti puuvillaan (tai puuvillalla päällystettyyn lankaan, jossa on polyesterisydän), mutta myös hamppu ja pellava voidaan mercerisoida – kiillon lisäämiseksi. Se tehdään kutomisen (kankaiden osalta) tai kehräämisen (lankojen tai lankojen osalta) jälkeen. Mutta jo varhain havaittiin, että prosessilla oli myös toissijaisia hyötyjä: mercerisoidut kuidut pystyivät imemään enemmän vettä ja siten myös enemmän väriainetta, mikä teki värjätyn kankaan väristä kirkkaamman ja syvemmän. Ero on dramaattinen: mercerisointi lisää väriaineiden imeytymistä jopa 25 prosenttia. Väri ei ole ainoastaan kirkkaampi, vaan se myös antaa kankaalle paremman kestävyyden useissa pesuissa, jolloin värit pysyvät kirkkaina ja muuttumattomina ajan myötä. Sen lisäksi, että käsittely lisää kiiltoa ja affiniteettia väriaineita kohtaan, se lisää kankaan lujuutta, sileyttä, homeenkestävyyttä ja vähentää myös nukkaantumista. Niinpä esimerkiksi laadukkaammat langat ja kankaat ovat aina mercerisoituja.

Prosessi juontaa juurensa 1880-luvulle. John Mercerille myönnettiin brittiläinen patentti hänen keksinnöstään, jonka mukaan puuvilla ja muut kuidut muuttivat luonnettaan, kun niitä altistettiin syövyttävälle soodalle (NaOh, tunnetaan myös nimellä natriumhydroksidi tai lipeä), rikkihapolle ja/tai muille kemikaaleille. Yksi näistä muutoksista oli se, että kaustinen sooda sai kuidun turpoamaan, muuttumaan pyöreäksi ja suoristumaan. Mutta mitä sitten – nämä muutokset eivät antaneet kuiduille kiiltoa, joten hänen patenttinsa jätettiin suurelta osin huomiotta. Sitten vuonna 1890 Horace Lowe havaitsi, että soveltamalla Mercerin ruokasoodaprosessia puuvillalankaan tai -kankaaseen jännityksen alaisena, kangas sai suuren kiillon NaOH:n luoman sileän, pyöreän pinnan aiheuttaman valon heijastumisen seurauksena. Menetelmästä tuli menestys yhdessä yössä, ja se mullisti puuvillateollisuuden. Loppu on historiaa.

Myöhemmät kokeet osoittivat, että puuvillakuidut roving-tilassaan (lankoja ei ole kierretty) imevät enemmän NaOH:ta kuin kierrettyinä olevat kuidut, minkä seurauksena ne imevät enemmän vettä tai väriainetta. Koska hieno, pitkä niitattu kuitu antaa parhaan imeytyvyyden pienimmällä kierrettävyydellä (jonkin verran kierrettä tarvitaan, jotta kiilto säilyy), yleensä pitkäkuituiset puuvillatyypit (Sea Island, Egyptian, Pima) valitaan merseroitavaksi langaksi. Mercerisoitu puuvillakangas aloitetaan siis parempilaatuisesta puuvillakuidusta.

Miten se tehdään?

Halutun kiillon ja vetolujuuden aikaansaamiseksi puuvillaa pidetään määrätyn jännityksen alaisena noin kymmenen minuuttia, jolloin siihen lisätään huoneenlämpötilassa 21-23 % kaustista natriumhydroksidia (NaOH:ta) ja kostutusaineita (joita käytetään helpottamaan NaOH:n kulkeutumista kuituihin). Tämän jälkeen kangas neutraloidaan happokylvyssä.

Hohto on seurausta valon heijastumisesta pinnasta. Mitä lasimaisempi pinta on, sitä parempi kiilto. Kehrätyssä ja käsitellyssä langassa on vielä hyvin hieno pienten kuitujen päiden peite (pörrö). Tämä karvoitus poistetaan kuljettamalla lanka (tai kangas) kontrolloidusti lämmitetyn ilmakehän läpi, jota kutsutaan polttamiseksi (aiemmin kaasukäyttöinen, nykyisin sähkökäyttöinen), ja tuloksena on puhtaampi pinta. (Kiilto on seurausta valon heijastumisesta pinnasta.) Mitä lasimaisempi pinta on, sitä parempi kiilto.)
Tiesitte, että minun on tutkittava natriumhydroksidin myrkyllisyysprofiilia, sillä natriumhydroksidia pidetään yhtenä kemian rakennusaineena. Se on erittäin voimakas emäs. Sitä käytetään teollisuudessa monissa eri kategorioissa: kemianteollisuudessa; sellun ja paperin valmistuksessa; puhdistustuotteissa, kuten viemäreissä, putkijohdoissa ja uuninpuhdistusaineissa ; öljyssä ja maakaasussa; selluloosakalvoissa; ja vedenkäsittelyssä sekä tekstiileissä. Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA) pitää natriumhydroksidia yleisesti ottaen turvallisena, eikä sen ole todettu aiheuttavan ravitsemuksellisia riskejä, joita ei voida hyväksyä, vaikka sitä käytetään yleensä vain elintarvikkeiden kanssa kosketuksiin joutuvilla pinnoilla eikä elintarvikkeissa.

Kemikaali on myrkyllinen luonnonvaraisille eläimille, ja EPA vaatii, että NaOH:ta sisältäviä jätevesiä ei saa päästää pohjaveteen. Koska natriumhydroksidi kuuluu niiden kemikaalien (suolojen) ryhmään, joita ylivoimaisesti eniten käytetään tekstiilien käsittelyssä, on tärkeää tiedostaa tekstiiliteollisuuden käyttämän NaOH:n valtava määrä. Puuvillatehtaiden jäteveden tavanomaiset suolapitoisuudet voivat olla 2 000-3 000 ppm, mikä ylittää huomattavasti liittovaltion suuntaviivat, jotka koskevat 230 ppm:n suolapitoisuuksia vesistössä. Jäteveden käsittely on siis erittäin tärkeää, koska ennaltaehkäisy on ainoa järkevä vaihtoehto ratkaista ympäristöongelmat, jotka liittyvät tähän vaikeasti käsiteltävään ja suuriin jätemääriin. Olen lukenut, että sähkökemiallinen kennokäsittely voisi korvata NaOH:n käytön merseroinnissa. Tämä prosessi tapahtuu matalajännitteisessä sähkökemiallisessa kennossa, joka merserisoi, hapattaa ja valkaisee valinnaisesti ilman jätevesiä ja ilman, että tarvitsee ostaa irtonaista syövyttävää ainetta, neutraloivia happoja tai valkaisuaineita.

.