Bemerkungen über das Verhalten der vegetabilischen und animalischen Faser beim Carbonisiren der Wolle und des Tuches; von Prof. Dr. Julius Wiesner. Wiesner, über Carbonisiren der Wolle und des Tuches. Die rasche und anscheinend vollständige Zerstörung der Pflanzenstoffe beim Carbonisiren (Entkletten, épaillage) der Wolle oder der Loden hat mich zunächst veranlaßt, diesen Proceß durch eigene Anschauung und selbstständige Versuche kennen zu lernen. Die hierbei gewonnenen, ziemlich präcisen Resultate drängten mich, auch den etwaigen Veränderungen nachzugehen, welche bei diesem Fabrikationsverfahren die thierische Faser erleidet. Hierbei erhielt ich einige ganz überraschende Versuchsergebnisse. Da nun meines Wissens die Veränderungen, welche die animalische und vegetabilische Faser bei Anwendung des Carbonisirungsverfahrens erleidet, nicht in so genauer Weise wie bei meinen Versuchen verfolgt wurden, so bringe ich meine Wahrnehmungen hiermit um so lieber zur allgemeinen Kenntniß, als dieser Fabrikationsproceß sich bereits einer ausgedehnten Anwendung erfreut. Ueber den Zweck des Carbonisirens, sowie über die verschiedenartige Durchführung desselben ist in diesen Blättern so ausführlichVgl. Jullion 1855 138 74. Leloup 1856 139 465. Böttger 1858 148 319. Cliff 1860 158 443. Boode 1870 198 263. Duclaux, Lechartier und Raulin 1874 213 65. Lix 1876 219 182. Barral und Salvetat 1876 219 469. Notizen 1872 203 159. 1874 213 174. abgehandelt worden, daß es mir überflüssig erscheint, hierüber erst eingehend zu berichten. Es genügt anzuführen, daß hierfür in der Regel eine schwachprocentige Schwefelsäure angewendet wird, mit welcher bei gewöhnlicher Temperatur die Wolle oder der Loden durch kurze Zeit behandelt wird, worauf die adhärirende Flüssigkeit mechanisch — am besten durch Centrifugiren — entfernt und das feuchte Material auf 50 bis 100°, wohl auch darüber, erhitzt wird. Schließlich beseitigt man die noch anhaftende Schwefelsäure durch Sodabäder und Wasser. Nunmehr zerstäubt die vegetabilische Faser angeblich vollständig, während die Wolle bei all diesen Processen keine merkliche Veränderung erfahren haben soll. Ich beschränke mich im Nachfolgenden blos auf die Beurtheilung des Carbonisirens mittels Schwefelsäure. Ueber andere zum Carbonisiren gleichfalls verwendbare Substanzen (vgl. 1876 219 469) stehen mir keine eigene Erfahrungen zu Gebote. Bei dem Umstande, daß die Stoffe, welche an der Zusammensetzung der vegetabilischen Gewebe und Organe Antheil nehmen, gegen Schwefelsäure ein sehr verschiedenartiges Verhalten zeigen, schien es mir nothwendig, zunächst die in der Wolle auftretenden Pflanzenstoffe kennen zu lernen. Ich ließ einige größere Mengen verschiedener roher (europäischer) Wollen sorgfältigst von allen fremden anhängenden Bestandtheilen befreien und sortirte die letztern. Dieselben bestanden fast nur aus vegetabilischen Stoffen, neben welchen kleine, ganz unerhebliche Mengen von Erde und klein Fragmente von Insectencadavern auftraten. Unter den vegetabilischen Stoffen fanden sich: 1) Sogen. Kletten, nämlich verschiedene, mit Stacheln versehene Früchte. Ich beobachtete darunter die Früchte von Xanthium spinosum, Echinospermum Lappula, Galium aparine, Medicago minima und Daucus Carota. Es werden die kleinern dieser aus der Wolle mechanisch außerordentlich schwer zu entfernenden stachlichen Früchte bekanntlich als „Wollläuse“ bezeichnet. 2) Stroh- und Grastheile, namentlich Spindeln der Blüthen- oder Fruchtähren. 3) Grobe Gewebsfasern, besonders Jute; zweifellos von den Wollsäcken herrührend. 4) Blatt- und Stengelfragmente der verschiedensten krautartigen Gewächse. Zu den vegetabilschen Stoffen ist wohl auch der unter die Verunreinigungen der Wolle relativ so reichlich auftretende Schafkoth zu zählen, welcher ja der Hauptmasse nach aus vegetabilischen Stoffen, vorzugsweise aus cuticularisirter, verholzter oder reiner Cellulose besteht. Um den Einfluß des Carbonisirens auf die genannten vegetabilischen Stoffe kennen zu lernen, erschien es nothwendig, zu untersuchen, wie sich bei diesem Processe verhält: die reine Cellulose, die verholzte und die mit einer Cuticula überzogene Zellwand. Auf die im Zellinhalte dieser Vegetabilien auftretenden Stoffe ist im Grunde nicht nöthig, Rücksicht zu nehmen, und zwar aus zweierlei Gründen. Erstens weil die Zellinhaltsstoffe wie Stärke, Chlorophyllkörner, Protoplasmareste bei dem Processe des Carbonisirens gewiß zerstört werden, und zweitens, weil die Zellinhaltsstoffe, welche Beschaffenheit sie auch immer besitzen mögen, bei der Zerstörung der sie umhüllenden Zellenmembran eine aus losen Theilchen bestehende Masse bilden müssen, welche schon beim Waschen der Wolle, bezieh. des Tuches abgingen. — Die Cellulose findet sich in ziemlich reinem Zustande in einzelnen Bast- und Markgeweben der oben genannten vegetabischen Verunreinigungen der Wolle vor, ferner im Schafkoth. Verholzte Cellulose bildet die Hauptmasse des festen Zellgerüstes jener Pflanzenstoffe. Die mit Cuticula überzogene Zellwand tritt in allen Hautgeweben der oben genannten Früchte, der Blätter und Stengelfragmente auf. Zu den Versuchen mit reiner Cellulose wurde schwedisches Filtrirpapier, zu den mit verholzter Cellulose sowohl Jute, deren Zellen, wie meine frühern Untersuchungen lehrtenVgl. Wiesner: Die Rohstoffe des Pflanzenreiches (Leipzig 1873) S. 393 ff., stark verholzt sind, als dünne Fichtenholzspäne (sehr dünne Längsschnitte von Fichtenholz) genommen. Als Versuchsobject für mit Cuticula überzogene Zellwand diente rohe Baumwolle. Die genannten Substanzen wurden in eine verdünnte Schwefelsäure mit bestimmtem Procentgehalt eingelegt, mit dieser durch eine Viertelstunde bei gewöhnlicher Temperatur in Berührung gelassen, hierauf durch Auspressen zwischen Filterpapier sorgfältig von der adhärirenden Flüssigkeit befreit und schließlich einer bestimmten erhöhten Temperatur ausgesetzt. Es ergab sich hierbei folgendes. Verholzte Pflanzenfasern werden schon bei Behandlung mit ein- bis zweiprocentiger Schwefelsäure (HO, SO3) und hierauf folgendes Erwärmen bei 45 bis 50° nach Ablauf von drei Viertel bis einer Stunde brüchig und nehmen eine dunkle, bräunliche Farbe an. Auf 55° erhitzt, nehmen diese Fasern bereits einen kohligen Charakter an. Reine Cellulose verhält sich etwas resistenter. Mit ein- bis zweiprocentiger Schwefelsäure behandelt, wird sie bei Erhitzung auf 50 bis 55° nach Ablauf von etwa einer Stunde brüchig, beginnt sich bei 60° zu bräunen und verkohlt erst bei 65°. Eine noch größere Widerstandskraft zeigt bei diesem Processe die Baumwolle, da dieselbe bei Behandlung mit ein- bis zweiprocentiger Schwefelsäure erst bei 60 bis 62° brüchig wird, und die Bräunung erst bei 70 bis 72° beginnt. Erst einige Grade darüber tritt Verkohlung ein. Rascher als mit ein- bis zweiprocentiger Schwefelsäure gelingt der mechanische Zerfall und die Verkohlung der drei genannten Arten von vegetabilischen Fasern bei Behandlung mit höherprocentiger Schwefelsäure und bei Anwendung noch höherer, als den oben genannten Temperaturen. Immer ist es aber die verholzte Faser, welche unter gleichen Verhältnissen der Behandlung zuerst, die mit Cuticula versehene Zellwand, welche zuletzt verkohlt, während die reine Cellulose ein intermediäres Verhalten zeigt. Noch bevor die Anzeichen beginnender Verkohlung sich einstellen und die angesäuerte und erwärmte Faser noch ihre ursprüngliche Farbe besitzt, wird dieselbe so brüchig, daß sie bei dem leisesten Druck in eine staubige Masse zerfällt. Für die Beseitigung der vegetabilischen Verunreinigungen aus der Wolle (oder dem Tuche) ist es also gar nicht nöthig, die Bräunung oder gar die Verkohlung der Pflanzenstoffe abzuwarten. Die beim Carbonisiren verkohlenden Pflanzenstoffe verbreiten einen nicht unangenehmen, caramelartigen Geruch. Aus der verkohlten Substanz läßt sich eine bräunliche, in Wasser lösliche Substanz abscheiden. Ob dieselbe Caramel ist, habe ich nicht untersucht. Doch scheint kein Zucker beim Proceß des Carbonisirens, wenigstens nicht in nachweisbaren Mengen, gebildet zu werden. Ich habe nämlich weder in der zur Vorbehandlung der Cellulose benützten verdünnten Schwefelsäure, noch in der unverkohlten, mit Schwefelsäure vorbehandelten und erhitzten Faser durch das Trommer'sche Reagens Zucker nachzuweisen vermocht. Nach meinen Erfahrungen kann man die oben genannten vegetabilischen Verunreinigungen der Wolle durch zwei- bis dreiprocentige Schwefelsäure und Erwärmen auf 50 bis 60° in einer Stunde völlig zerstören. Es scheint mir der Erwähnung werth, daß nach meinen Untersuchungen durchaus nicht alle vegetabilischen Gewebe so leicht mittels Schwefelsäure und Erhitzen zerstörbar sind wie die reine, verholzte oder mit Cuticula versehene Cellulose. Es gilt dies namentlich für die peridermatischen Gewebe, beispielweise für viele Rinden. Wenn man z. B. Kork, welcher der beste Repräsentant dieser Gewebe ist, mit fünfprocentiger Schwefelsäure durch eine Viertelstunde bei gewöhnlicher Temperatur behandelt und nach Entfernung der adhärirenden Flüssigkeit auf 60 bis 70° erhitzt, so gibt sich an denselben keine merkliche Veränderung kund. Es fragt sich nun, welche Veränderungen die animalische Faser erleidet, wenn sie jenen Processen unterworfen wird, bei welchen die obengenannten vegetabilischen Stoffe zerstört werden? Zur Lösung dieser Frage schien es mir nöthig, die absolute Festigkeit der unveränderten und hierauf die der carbonisirten Thierfaser zu prüfen. Da die thierischen Haare sowohl im anatomischen Baue, als auch in der chemischen Zusammensetzung mit einander im Wesentlichen übereinstimmen, so ist es begreiflich, daß zu diesen vergleichenden Untersuchungen sich jenes thierische Haar am besten eignet, welches die möglichste Constanz im Baue sowohl, als in den Dimensionen des Querschnittes zeigt. Ich fand hierzu das Roßhaar am passendsten, weitaus passender als das Wollhaar des Schafes; ich wählte deshalb zunächst ersteres zu meinen Versuchen. Ich suchte Roßhaarfäden (Schwanzhaare) aus, welche bei einer Länge von 10 bis 15cm ziemlich genau einen Querschnittsdurchmesser von 0mm,16 hatten, bestimmte an jedem einzelnen Faden die absolute Festigkeit direct durch Zerreißproben, unterwarf das längere Stück des zerrissenen Fadens allen Processen des Carbonisirens durch so lange Zeit und bei so hoher Temperatur, bis eine Vergleichsprobe von Baumwolle in Staub zerfiel, und bestimmte an den so behandelten Faden neuerdings die absolute Festigkeit. Ehe ich meine diesbezüglichen Beobachtungsresultate mittheile, bemerke ich, daß die absolute Festigkeit eines bereits durch successive Belastung zerrissenen Fadens neuerdings an der hierbei resultirenden Hälfte bestimmt und dieselbe im allgemeinen merklich vermindert gefunden wurde. Es wurden im Ganzen mit Roßhaar vierzig Versuche gemacht, welche folgende Resultate ergaben: Ein- bis fünfprocentige Schwefelsäure (HO, SO3) erhöhte die absolute Festigkeit des regelrecht carbonisirten Roßhaares. Bei Verwendung einer sechsprocentigen Schwefelsäure blieb die absolute Festigkeit nahezu dieselbe, bei Benützung höherprocentiger Schwefelsäure nahm die Festigkeit ab. Einige Versuchsergebnisse mögen zur Erläuterung dieser Sätze hier ziffermäßig angeführt werden. Textabbildung Bd. 220, S. 458 Procentgehalt der verwendeten schwefelsäure.; Temperatur.; Zerreißgewicht für; unverändertes Roßhaar.; carbonisirtes Roßhaar. Ausgewählte Angoraziegenhaare von gleichmäßiger Dicke ergaben im allgemeinen dieselben Resultate wie Roßhaare. Zerreißversuche mit ausgewählten Haaren der Zackelwolle zeigten beim Carbonisiren mit ein- bis vierprocentiger Schwefelsäure eine Steigerung der absoluten Festigkeit. In fünfprocentiger Schwefelsäure wurde die absolute Festigkeit des Haares nicht merklich geändert, bei höheren Concentrationen der benützten Schwefelsäure verminderte sich die absolute Festigkeit. Ich bemerke noch, daß ich Zackelwolle mit achtprocentiger Schwefelsäure behandelte, und nachher bei 50 bis 60° bis zum vollständigen Zerfall eine nebenher zum Versuche genommene Baumwolle erwärmte und gefunden habe, daß erstere dem Anschein nach keine Veränderung in Betreff der Festigkeit erlitt. Erst bei den Zereißversuchen stellte es sich heraus, daß die absolute Festigkeit der Wolle erheblich gelitten hatte. Da es für ein regelrechtes Carbonisiren nothwendig erscheint, die Faser, in welcher Form immer sie diesem Processe unterworfen wurde, mit schwach alkalischen Flüssigkeiten und hierauf mit Wasser zu behandeln, um etwa noch der Faser anhaftende Schwefelsäure, welche in der Folge vielleicht schädigend auf die Faser einwirken könnte, zu entfernen, habe ich auch eine Reihe von Versuchen in der Weise ausgeführt, daß ich die regelrecht carbonisirte Faser mit schwacher Sodalösung und hierauf mit Wasser behandelte. Es hat sich hierbei, wie auch nicht anders zu erwarten stand, keine Verminderung der absoluten Festigkeit der Faser ergeben. Die Zunahme der absoluten Festigkeit von Thierhaaren beim Carbonisiren unter Anwendung niedrigprocentiger Schwefelsäure und nicht zu hohen Temperaturen dürfte wahrscheinlich darauf beruhen, daß die Säure, ohne die Substanz der Faser merklich chemisch zu verändern, die histologischen Elemente zum schwachen Aufquellen bringt und hierdurch das Gefüge des Haares an Dichtigkeit gewinnt. Es dürfte nicht unberechtigt sein, sich vorzustellen, daß beim Carbonisiren des thierischen Haares die Festigkeit des letztern in ähnlicher Weise, wie dies beim vegetabilischen Pergament (vgl. 1876 220 380) der Fall ist, gewinnt, nämlich durch Dichterwerden des Gefüges: hier in Folge des Aufquellens der Fasern des Papiers, dort in Folge des Quellens der Elementarorgane des Haares, in erster Linie wohl der Zellen der substantia fibrosa.