Wat betekent “gemerceriseerd” katoen?

Merceriseren is een proces dat wordt toegepast op cellulosevezels – meestal katoen (of met katoen bedekte draad met een polyester kern) maar hennep en linnen kunnen ook worden gemerceriseerd – om de glans te verhogen. Het wordt gedaan na het weven (in het geval van stoffen) of spinnen (voor garens of draden). Maar al vroeg ontdekte men dat het proces ook secundaire voordelen had: de gemerceriseerde vezels konden meer water absorberen en daardoor meer kleurstof opnemen, waardoor de kleur van de geverfde doek helderder en dieper werd. Het verschil is dramatisch: merceriseren verhoogt de absorptie van kleurstoffen met maar liefst 25%. De kleur is niet alleen helderder, het doek is ook beter bestand tegen meerdere wasbeurten, waardoor de kleuren na verloop van tijd helder en onveranderd blijven. De behandeling verhoogt niet alleen de glans en de geschiktheid voor verfstoffen, maar verhoogt ook de sterkte, de gladheid en de weerstand tegen schimmel en vermindert pluizen. Zo worden garens en stoffen van hogere kwaliteit altijd gemerceriseerd.

Het proces gaat terug tot de jaren 1880. John Mercer kreeg een Brits octrooi voor zijn ontdekking dat katoen en andere vezels van karakter veranderden wanneer ze werden blootgesteld aan bijtende soda (NaOh, ook bekend als natriumhydroxide of loog), zwavelzuur en/of andere chemicaliën. Een van de veranderingen was dat natronloog de vezel deed opzwellen, rond en recht worden. Maar wat dan nog – deze veranderingen gaven de vezels geen glans, dus werd zijn patent grotendeels genegeerd. In 1890 ontdekte Horace Lowe dat door Mercer’s bijtende sodaproces toe te passen op katoengaren of -weefsel onder spanning, het weefsel een hoge glans kreeg als gevolg van de weerkaatsing van het licht op het gladde, ronde oppervlak dat door de NaOH was ontstaan. Het werd in één klap een succes en revolutioneerde de katoenindustrie. De rest is geschiedenis.

Later bleek uit tests dat katoenvezels in de roving-staat (geen twist in de garens) meer NaOH zouden absorberen dan vezels in gedraaide toestand en als gevolg daarvan meer water of verfstof zouden absorberen. Aangezien fijne, lang geniete vezels de beste absorptie geven met de laagste twist, (enige twist is nodig voor behandeling onder spanning om glans te krijgen) zijn het gewoonlijk de lange vezeltypes van katoen (Sea Island, Egyptisch, Pima) die worden geselecteerd voor garen dat wordt gemerceriseerd. Gemerceriseerd katoenen weefsel begint dus met een betere kwaliteit katoenvezel.

Hoe wordt het gedaan?

Om de gewenste glans en treksterkte te krijgen, wordt katoen ongeveer tien minuten onder een bepaalde spanning gehouden met een toepassing van 21%-23% bijtende soda (NaOH) en bevochtigingsmiddelen (gebruikt om de overdracht van het NaOH in de vezels te vergemakkelijken), bij kamertemperatuur. Daarna wordt de stof geneutraliseerd in een zuurbad.

Luster is het resultaat van de weerkaatsing van licht op een oppervlak. Hoe glasachtiger het oppervlak, hoe beter de glans. Garen in gesponnen, behandelde staat heeft nog een zeer fijne bedekking van kleine vezeleinden (fuzz). Dit wordt verwijderd door het garen (of weefsel) door een gecontroleerde verwarmde atmosfeer te voeren, het zogenaamde schroeien (vroeger gasgestookt, tegenwoordig elektrisch), waardoor een schoner oppervlak wordt verkregen. (Glans is het resultaat van de weerkaatsing van licht op een oppervlak. Hoe glasachtiger het oppervlak, hoe beter de glans.)
Je wist dat ik zou moeten kijken naar het toxiciteitsprofiel van natriumhydroxide, dat wordt beschouwd als een van de bouwstenen van de chemie. Het is een zeer krachtige alkali. Het wordt in de industrie in een groot aantal categorieën gebruikt: chemische productie; pulp- en papierproductie; schoonmaakproducten zoals afvoerbuizen, pijpleidingen en ovenreinigers; aardolie en aardgas; cellulosefilm; en waterbehandeling, alsmede textiel. De Food and Drug Administration (FDA) van de VS beschouwt natriumhydroxide in het algemeen als veilig, en erkent dat het geen onaanvaardbare voedingsrisico’s oplevert, hoewel het in het algemeen alleen wordt gebruikt op oppervlakken die met voedsel in aanraking komen, en niet in levensmiddelen.

De chemische stof is giftig voor in het wild levende dieren, en de EPA eist dat afvalwater dat NaOH bevat niet in het grondwater wordt geloosd. Omdat natriumhydroxide tot de groep chemische stoffen (zouten) behoort die veruit het meest worden gebruikt bij de textielverwerking, is het van belang te beseffen hoeveel NaOH alleen al door de textielindustrie wordt gebruikt. De gebruikelijke zoutconcentraties in afvalwater van katoenfabrieken kunnen 2.000 – 3.000 ppm bedragen, veel meer dan de federale richtlijnen voor zoutconcentraties in de waterloop van 230 ppm. Behandeling van het afvalwater is dus zeer belangrijk, aangezien preventie het enige redelijke alternatief is om de milieuproblemen op te lossen die samenhangen met dit moeilijk te behandelen afval in grote hoeveelheden. Ik heb gelezen dat elektrochemische celbehandeling een substituut zou kunnen zijn voor het gebruik van NaOH om te merceriseren. Dit proces vindt plaats in een elektrochemische cel met een laag voltage die merceriseert, verzuurt en eventueel bleekt zonder afvalwater en zonder de aankoop van bijtende stoffen in bulk, neutraliserende zuren of bleekmiddelen.