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Synthetische Gerbstoffe aus Basel
Hubert Wachsmann
Sehr früh wurde Basel ein wichtiger Ort für die Synthese von Gerbstoffen, weil die traditionsreiche J.R.Geigy AG, als Handelsfirma schon 1758 gegründet, mit natürlichen Farbextrakten und Gerbstoffextrakten bestens eingeführt war. Als 1856 Perkin den ersten synthetischen Farbstoff hergestellt hatte, lag der Gedanke nahe, auch Gerbstoffe zu synthetisieren. Diese waren zwar preislich nicht so attraktiv, aber dafür in weit grösseren Mengen gebraucht. Mit der Industrialisierung stieg der Bedarf gerade auch bei den vegetabil gegerbten Gewichtsledern, aber die hochwertigen, vegetabilen Gerbstoffe waren aus Übersee besonders im ersten Weltkrieg immer schwieriger zu erhalten.
Phenol – Formaldehyd Kondensationen hatte L.H.Baekeland 1910 zur Herstellung von einem vielseitig einsetzbaren Kunstharz, dem Bakelit, eingeführt.
1911 wurde von Edmund Stiasny, dem späteren Direktor des Lederinstituts in Darmstadt, der erste Gerbstoff patentiert, der bei der BASF auf grosses Interesse stiess. Es brauchte allerdings einige Zeit und etliche Anstrengungen , bis die BASF das berühmte NERADOL D in die Praxis einführen konnte. Aus Phenolsulfosäuren hatte man durch Formaldehydkondensation ein wasserlösliches Produkt erhalten, das man anteilig- bis zu 5 %- mit pflanzlichen Gerbstoffen einsetzen konnte. Die Dispergierwirkung des synthetischen Produktes wirkte gerbbeschleunigend, ergab eine hellere Lederfarbe und konnte sogar Gerbschlämme teilweise lösen. Nur eine eigentliche Gerbwirkung hatte NERADOL D nicht, weshalb die Erwartungen an einen synthetischen Gerbstoff doch eher enttäuscht wurden. Inzwischen war der erste Weltkrieg vorbei und hochwertige Pflanzengerbstoffe wieder verfügbar.
Die Ende der 20er Jahre einsetzende Wirtschaftskrise liess den Ersatz der Gerbstoffe aus Übersee wieder wichtig erscheinen, weshalb besonders in Deutschland und der Schweiz zu den bekannten Hilfsgerbstoffen echte Austauschgerbstoffe gesucht wurden. Mit der zunehmenden Gasfabrikation fiel immer mehr Teer und somit wichtige Rohstoffe an. In dieser Zeit hat der 1892 im Rheinland geborene Josef Schäfer sein Chemiestudium fast vollendet, als er 1915 in den Krieg musste, den er recht gut überstanden hatte und bereits 1919 promovieren konnte.
Seine erste Anstellung trat er bei Elektrowerken Wesseling an, wo er sich um die Teerverwertung bemühte und sich deshalb mit synthetischen Gerbstoffen befasste. So war Schäfer schon früh mit dem Thema vertraut, als er 1925 in eine kleine Tochterfirma ins südbadische Haltingen versetzt wurde. Von da wechselte Schäfer bereits 1926 zur J. R. Geigy AG nach Basel und das Ehepaar Schäfer verlegte seinen Wohnsitz nach Riehen bei Basel.
Josef Schäfer hatte sich inzwischen ausführlich mit der Chemie der pflanzlichen Gerbstoffe befassen können, die damals an verschiedenen Instituten intensiv bearbeitet wurden. Er wusste schon bald, dass man im Gegensatz zu den Farbstoffen nicht das Naturprodukt nachbauen kann, sondern dass die vegetabilen Gerbstoffe ein komplexes System von niedermolekularen bis zu hochmolekularen, nur noch kolloidal gelösten Stoffen, darstellen. Den dispergierend wirkenden Nichtgerbstoffen kommen dabei ebenso wichtige Funktionen zur Unterstützung der gerbenden und füllend wirkenden Gerbstoffe zu. Die Gerbstoffe selbst sollten eben nicht zu wasserlöslich sein, was ihre Gerbwirkung beeinträchtigt.
Dr. Josef Schäfer ( 1926 )
Damals kannte man schon die schwächende Wirkung der Sulfitierung auf die Gerbwirkung pflanzlicher Gerbstoffe, beispielsweise beim kaltlöslichen Quebrachoextrakt. Beim NERADOL D erwies sich die grosse Zahl der Sulfogruppen ebenfalls nachteilig. Die schon vorher versuchte Sulfokondensation war aus Kostengründen wieder verlassen worden, aber Josef Schäfer fand den Weg zu einem durchschlagenden Erfolg durch ein Syntheseverfahren und die hohe Qualität der so erhaltenen Produkte. Entscheidend war die Kondensation der Sulfone mit Naphthalinsulfosäure, wodurch die löslichmachende Sulfogruppe im Nachbarkern eingebaut war und die phenolische OH- Gruppe wenig beeinflusste. Verschiedene Phenole, unterschiedliche Molekülgrössen und Methoden der Kondensation wurden angewandt. Die Formaldehyd- Harnstoffkondensation verbesserte beispielsweise die Lichtechtheit und vermied die Vergilbung bei der Lagerung weisser Leder.
Das 4, 4`-Dihydroxydiphenylsulfon war die Basis für das IRGATAN LV ®, einem der ersten Ausstauschgerbstoffe und Weissgerbstoffe, der dank seiner guten Gerbwirkung besonders auch als Alleingerbstoff für alle Arten weisser Leder- auch für Reptilleder - verwendet wurde. Wegen seiner hohen Adstringens ist er bis in die Neuzeit ein weltweit sehr verbreiteter Schrumpfgerbstoff. Für die Herstellung von Schrumpfleder waren ausgefeilte Verfahren entwickelt worden, wobei wenig oder gar keiner Flotte, Vorentwässerung der Blössen und exakt gesteuerte Säurezugabe und Temperaturkontrolle wichtig waren.
IRGATAN AG I ® machte sich als Sulfon- und Austauschgerbstoff einen Namen, weil es gerade schwereren Ledern guten Stand und einen kernigen Schnitt verlieh, was bei Sohlleder oder technischen Ledern eine wichtige Rolle spielte.
Etwa gleichzeitig um 1930 wurde im I.G.Werk Leverkusen in der wieder aufgenommenen Gerbstoffforschung von J. Huismann und G. Mauthe mit einem Polysulfonamid –ein weiss gerbender Austauschgerbstoff, das TANIGAN supra LL ® entwickelt.Mit TANIGAN extra A ® wurde bereits 1934 in Leverkusen ein hochwertiger Austauschgerbstoff eingeführt, der ähnlich wie einzelne IRGATANE die Zulassungshürden des Deutschen Lederinstituts in Freiberg/Sa., die als Standards galten, nehmen konnte. Die in einigen I.G. Werken parallel unternommenen Syntheseanstrengungen für Syntane (Ludwigshafen, Leverkusen, Hoechst, Casella ) beschleunigten die Entwicklung.
Aus Haltingen brachte Schäfer auch den weltweit ersten Kombinationsgerbstoff aus Syntanen und Chromgerbstoffen, das TANNESCO ® mit, das bereist 1919 patentiert worden war. Erst wesentlich später kam die helle, lichtechte Variante auf den Markt, die im aufkommenden Trend zu weichen Nappaledern ab 1960 ein Bestseller wurde. Als grosser Erfolg erwies sich ein spezielles Syntan mit dem Zusatz von Natriumsilicofluorid als mildem, depotartigen Säurespender, der als Vorgerbstoff für leichte pflanzlich gegerbte Leder erstmals eine ganz helle Farbe zuliess. Leider war Josef Schäfer bereits um 1941 erkrankt und starb 1942 im Alter von nur 50 Jahren.
Zu einem guten Teil wurde auf seinen Grundlagen die Gerbstoffchemie und wichtige Gerbereihilfsmittel auch in der Folge von Forschern wie R. Biedermann , A. Würmli bei der J.R.Geigy und bei der Ciba-Geigy dann auch von A.Lauton erfolgreich weiter geführt, wobei letzterer bei TFL in Basel tätig war. Der Ursprung bei J.R. Geigy AG ist bis heute im Namen der IRGATANE verewigt.Trotz aller Neuentwicklungen haben die phenolischen Syntane, die immer weiter verbessert werden konnten, einen wichtigen Platz behalten und der Vision Stiasny`s Recht gegeben, dass NERADOL nur ein Anfang war.
Lit:
K. Faber, „ Gerbung, Gerbmittel und Nachgerbung“ in H. Herfeld „ Bibliothek des Leders“ 1984 Bd 3
G. Otto „50 Jahre Synthetische Gerbstoffe“ BASF Ludwigshafen 1962
G. Reich , „Fortschrittsbericht, Theorie und Praxis der organischen Gerbstoffe“ Das Leder, 7/8 1996
J. Schäfer „Vom Hilfsgerbstoff zum Austauschgerbstoffe“ Vortrag am Deutschen Lederinstitut Freiberg/Sa Februar 1940
H.Bruhin „Josef Schäfer 1892-1942“ eine Biografie im Jahrbuch der Schweiz. Ges. für Familienforschung vorgesehen 2005