CH625287A5 - - Google Patents

Description

625287

PATENTANSPRÜCHE

1. Verwendung der Alkalisalze von 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten höchstens zweifach verzweigten Olefinsulfon-säuren als Netzmittel in 100 bis 450 g/1 an Natrium-, Kalium-und/oder Lithiumhydroxid enthaltenden wässrigen alkalischen Flotten in Mengen von 1 bis 5 g Olefinsulfonat pro Liter Flotte.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 7 bis 9 Kohlenstoffatome enthaltende Olefinsulfonate zum Einsatz gelangen.

3. Verwendung nach Anspruch 1 der Alkalisalze von Olefin-sulfonsäuren, welche aus Tripropylen, 2-Äthylhexen, 3-Methyl-hepten-{2), 3-Methylhepten-(3) oder deren Gemischen herstellt wurden.

4. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2 bis 3 g Olefinsulfonat pro Liter Flotte eingesetzt werden.

Das Mercerisieren von Cellulosefasern ist eine bekannte Massnahme der Textilveredelung.

Durch Mercerisieren bewirkt man eine Erhöhung des Glanzes, der Anfärbbarkeit, der Reissfestigkeit, der Feuchtigkeitsaufnahme und der Licht- und Wetterbeständigkeit der Cellulosefasern.

Der Mercerisierungsprozess besteht in einer Behandlung des unter Spannung stehenden cellulosehaltigen Fasermaterials mit Alkalilaugen hoher Konzentration bei vorwiegend niedrigen Temperaturen.

Damit der Vorgang der Mercerisierung rasch abläuft und somit ein hoher Durchsatz und eine gute Wirtschaftlichkeit der Verfahren gewährleistet ist, muss die Faser schnell und gleich-mässig mit der Alkalilauge durchtränkt werden.

Da hochprozentige Alkalihydroxidlösungen eine hohe Oberflächenspannung zeigen, ist der Einsatz von Netzmitteln notwendig. Es ist bereits bekannt, der Mercerisierlauge Phenole und Phenolderivate zuzusetzen (vgl. Lindner, Tenside -Textilhilfsmittel - Waschrohstoffe, 1964, Band II, Seite 1476 bis 1478). Die in der Alkalilauge gebildeten Phenolate sind an sich noch keine Netzmittel, wirken aber als Hydrotropika und Emul-gatoren auf die eigentlichen, den Netzeffekt bedingenden Aktivstoffe. Solche Aktivstoffe sind beispielsweise Alkansulfo-nate und Alkylsulfate.

Einstellungen, die Phenol und Phenolderivate enthalten, haben wegen der erforderlichen grossen Einsatzmengen ( 10-20 g/1) und der starken Geruchsbelästigung nur noch wenig Bedeutung, und kommen vor allem wegen der erheblichen Fischtoxizität der Phenole nicht mehr zum Einsatz.

Es sind jedoch auch phenolfreie Mercerisiernetzmittel bekannt. Dabei handelt es sich vor allem um Alkansulfonate und Alkylsulfate (DE-AS 1 154 460) sowie deren Mischungen, wie sie in einigen bekannten Handelsprodukten vorliegen. Diese Mittel des Standes der Technik verleihen den hochkonzentrierten Laugen eine gewisse Benetzungsfähigkeit, die jedoch noch nicht voll befriedigt. Auch die Löslichkeit der Mittel des Standes der Technik in hochkonzentrierten Alkalilaugen ist nicht immer ausreichend.

Es wurde nun gefunden, dass diese Nachteile des Standes der Technik überwunden werden durch Verwendung der Alkalisalze von 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthaltenden höchstens zweifach verzweigten Olefinsulfonsäuren als Netzmittel in 100 bis 450 g/1 an Natrium-, Kalium- und/oder Lithiumhydroxid enthaltenden wässrigen alkalischen Flotten in Mengen von 1 bis 5 g Olefinsulfonat pro Liter Flotte. Insbesondere enthalten die Laugen 330 bis 450 g/1 Alkalihydroxid.

Vorzugsweise werden 7 bis 9 Kohlenstoffatome enthaltende Olefinsulfonate zum Einsatz gelangen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin-dungsgemässen Verfahrens werden 2 bis 3 g Olefinsulfonat pro Liter Flotte eingesetzt. Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Alkalisalze von Olefinsulfonsäuren, welche aus Tripropylen, 2-Äthylhexen, 3-Methylhepten-{2), 3-Methylhep-ten-(3) oder deren Gemischen hergestellt wurden.

Es kann zweckmässig sein, zusätzlich zum erfindungsge-mäss zu verwendenden Olefinsulfonat Produkte einzusetzen, die als Hydrotropika, Emulgatoren, Schaumdämpfungsmittel usw. wirken.

In der Praxis finden beispielsweise Alkohole und Alkoholderivate, Carbonsäuren, Amine usw. Verwendung.

Die erfindungsgemässen Massnahmen erbringen gegenüber dem Stand der Technik den überraschenden technischen Fortschritt einer ansehnlichen Steigerung der Benetzungsfähigkeit hochkonzentrierter Lauge, wie den Tabellen 1 bis 8, insbesondere 3,4,7 und 8 zu entnehmen ist.

Die Schrumpfung der Garnlänge bzw. der Endschrumpf ist in hohen Laugenkonzentrationen nach der neuen Behandlung deutlich höher als bei Verwendung der Mittel des Standes der Technik.

Die Tabellen 1 bis 8 zeigen auch, dass die erfindungsge-mässe Lehre in hohem Masse kritisch ist: unverzweigte Sulfo-nate sowie solche mit mehr als 2 Verzweigungen und Sulfonate mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen zeigen nicht die erwünschte Wirkung.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, bewirken die erfindungsge-mäss zu verwendenden Mittel, wie in der Praxis gefordert, eine sehr gute Laugenbeständigkeit über längere Zeiträume ohne Verminderung des Netzvermögens der Lauge, d. h. sie sind absolut hydrolysebeständig.

Fig. 5 zeigt, dass die erfindungsgemäss zu verwendenden Netzmittel ein mehrmaliges Aufkonzentrieren (Eindampfen) der Lauge ermöglichen, da sie in erwünschter Weise nicht was-serdampfflüchtig, jedoch beständig gegen kochende Laugen sind. Diese Eigenschaft der Netzmittel ist für die Nass-Merceri-sation unabdingbar erforderlich.

Zudem zeigen die erfindungsgemäss einzusetzenden Verbindungen ein ausgezeichnetes Dispergier- und Schmutzlösevermögen, welches sich vor allem beim Laugieren und Mercerisieren von Rohbaumwolle vorteilhaft auswirkt.

Die erfindungsgemäss zu verwendenden Mittel haben zudem, gegenüber den üblichen Mischungen des Standes der Technik, den grossen Vorteil, dass sie ohne Zusatz von Hilfsmitteln bereits voll wirksam sind, d. h. es ist erfindungsgemäss möglich, mit absoluter Substanzeinheitlichkeit zu arbeiten. Dies hat zur Folge, dass eine ungleichmässige Verarmung der Lauge an Netz- und Hilfsmitteln (durch schwer überschaubare Adsorptionsvorgänge) ausgeschlossen bleibt.

Ein bedeutsamer Vorteil der erfindungsgemäss zu verwendenden Mittel besteht schliesslich darin, dass sie aus leicht zugänglichen wohlfeilen Ausgangsstoffen unter geringem Aufwand herstellbar sind.

Die erfindungsgemäss einzusetzenden Olefinsulfonate werden vorteilhaft aus einfach oder zweifach verzweigten Olefinen, welche 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten, hergestellt. Beispiele für Ausgangsstoffe sind: Tripropylen, 2-Äthylhexen, 3-Methylhepten-(2), 3-Methylhepten-(3) sowie Gemische der erwähnten Verbindungen.

Diese Ausgangsstoffe können nach einer der bekannten Methoden mit SOj bzw. komplexierten SO3 zu Olefinsulfonaten umgesetzt werden. Eine umfangreiche Beschreibung der Herstellungsmöglichkeiten findet sich in Tenside 4 (1967), Seite 286 ff., Autor F. Püschel.

Die Herstellung von Tripropylen ist z. B. beschrieben in: Winnacker und Küchler, Chem. Technologie, Band 3: Org. Technologie I, Seite 722 (1959), Carl Hauser Verlag, München.

Im nachfolgenden werden einige spezielle Herstellungsbei2

5

10

15

20

25

30

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45

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60

65

3

625 287

spiele für erfindungsgemäss einzusetzende Olefinsulfonate beschrieben:

Sulfonierung mit komplexiertem Schwefeltrioxid

In einem Rührkolben werden 2 Mol 2-Äthylhexen-( 1 ) und 5 500 ml Dichloräthan vorgelegt und bei 30-35 °C ein S03-Dioxan-Komplex (2,3 Mol SO3/3OO ml Dioxan) innerhalb von 45 Minuten portionsweise zugegeben. Nach einer Nachrührzeit von 4Vi Stunden wird der Reaktionsaustrag bei 40 °C im Wasserstrahlvakuum vom Lösungsmittel befreit und anschliessend mit 10 Natronlauge neutralisiert. Lösungsmittelreste werden durch kurzes Andestillieren entfernt. Die schwach gefärbte Sulfonat-lösung, die noch geringe Mengen anorganisches Salz enthält,

lässt sich bei Bedarf mit Wasserstoffperoxid bis zu einer Jodfarbzahl 1 (bezogen auf 5%ige Lösung) aufhellen. Ausbeute: 15 87%. _

Sulfonierung mit komplexem Schwefeltrioxid

In einem Rührkolben werden 2 Mol eines Gemisches aus 30% 2-ÄthyIhexen-(l),44% 3-Methylhepten-(2) und 26% 3-Me- 20 thylhepten-(3) gelöst in 500 ml Dichloräthan vorgelegt und bei 30 °C ein S03-Dioxan-Komplex (2 Mol S03/250 ml Dioxan) innerhalb von 50 Minuten portionsweise zugegeben. Nach einer Nachrührzeit von 4lA Stunden wird der Ansatz neutralisiert. Die wässrige Phase wird abgetrennt und Lösungsmitteire- 25 ste werden durch kurzes Andestillieren entfernt. Jodfarbzahl (bezogen auf 5%ige Lösung): 4,7 ; Ausbeute 92%.

Sulfonierung mit freiem Schwefeltrioxid

In einem Rührkolben werden 2 Mol 2-ÄthyIhexen-(l) vorge- 30 legt und auf 40 °C erwärmt. Anschliessend wird ein Gemisch von 2 Mol SO3 in 2000 ml Dichloräthan innerhalb von 2 Stunden zugetropft. Nach einer Nachreaktionszeit von 4 Stunden wird der Ansatz neutralisiert, die wässrige Phase abgetrennt und durch Andestillieren von Restmengen Lösungsmittel befreit. 35 Jodfarbzahl einer 5%igen Lösung: 2,4; Ausbeute 90%.

Die erfindungsgemäss zu verwendenden Mittel sind vor allem für Laugier- und Mercerisierlösungen bestimmt.

Die Prüfung des Netzvermögens der erfindungsgemässen Olefinsulfonate erfolgte in einem modifizierten Gerät nach 40 Hintzmann, welches in «Melliand Textilbericht» (1973), Heft 10, Seite 1112 und in «DIN 53 987» (August 1971) beschrieben ist.

Gearbeitet wurde mit einem Laugenvolumen von 450 cm3 und einer Laugentemperatur von 20 °C. Das verwendete Roh- 45 baumwollgarn (Nm 34) hatte doppelgeschlagen eine Stranglänge von 25 cm und ein Gewicht von (1,0 + 0,1) g. Die Garnstränge, die unmittelbar vor der Prüfung 24 Stunden im Normklima 20/65 DIN 50 014 aufbewahrt wurden, hatten eine Belastung von jeweils 20,0 g.

Die Wirksamkeit des Netzvermögens der erfindungsgemässen Produkte in den verschiedenen Prüflaugen wurde durch die Schrumpfgeschwindigkeit des behandelten Baumwollgarnes bestimmt. Der Längenschrumpf wurde nach jeweils 30,60,90, 120 und 150 Sekunden Einwirkungsdauer, die der in der Praxis gestellten Anforderungen der Kurzzeitbehandlung entspricht, gemessen. Als Bezugswert gilt der Endschrumpf, der nach einer Behandlungsdauer von 10 Minuten erhalten wird.

Die bei der Prüfung erhaltenen Schrumpfwerte sind tabellarisch und graphisch festgehalten. Zum Vergleich wurden a-Ole-finsulfonate aus Diisobuten, Hexen-(l),Octen-(l) und Dodecen-( 1 ), 2-Äthylhexylsulfat und drei handelsübliche Laugier- und Mercerisiernetzmittel in die Prüfungen einbezogen.

Die verwendeten Prüflaugen enthielten in:

Lauge la bis IIa Lauge lbbis IIb Lauge le bis 11c Lauge ld bis 1 ld

270 g Natriumhydroxid im Liter 300 g Natriumhydroxid im Liter 330 g Natriumhydroxid im Liter 360 g Natriumhydroxid im Liter und die nachstehend aufgeführten wasserfreien Produkte:

Lauge la bis ld 2gOIefinsulfonat-Na-Salzaus(erf.gem.) 2-Äthylhexen-(l)

Lauge 2abis2d 2g01efinsulfonat-Na-Salz aus (erf. gem.) T ri-propylen

Lauge 3a bis 3d 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz aus (z. Vgl.) Diisobuten

Lauge 4a bis 4d 2 g Olefinsulfont-Na-Salz aus (z. Vgl.) Hexen-(l)

Lauge 5a bis 5d 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz aus (z. Vgl.) Octen-(l)

Lauge 6a bis 6d 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz aus (z. Vgl.) Dode-cen-(l)

Lauge 7a bis 7d 2 g 2-Äthylhexylsulfat-Na-Salz (z. Vgl.)

Lauge 8a bis 8d 1,8 g Olefinsulfonat-Na-Salz aus 2-Äthylhe-xen-(l) + 0,2 g n-Hexanol (erf. gem.)

Lauge 9a bis 9d 2 g Handelsprodukt A (Stand der Technik) Lauge lOabis lOd 2 g Handelsprodukt B (Stand der Technik) Lauge 11 a bis 11 d 2 g Handelsprodukt C (Stand der Technik)

Bei den Handelsprodukten A, B und C handelt es sich nach Angaben der Hersteller um Gemische aus anionaktiven Netzmitteln (Sulfate oder/und Alkansulfonate) und Hilfsmittel.

Tabelle 1

Lauge

(270 g NaOH im Liter)

Schrumpfung der Garnlänge in mm/s la 2a

3a-6a 7a 8a 9a 10a IIa

30

60

90

120

150

10 min

250 180 169 167 250 182 178 177 nicht wirksam bzw. nicht messbar 250 233 215 204

250 250 250 250

172 191 229 176

166 179 199 170

165 172 178 170

166 176

195 164

169

170 169

166 175

191 164

167

168

169

165 174

181

164

165

166

167

in %/s 30

60 90 Bemerkungen

28,0 32,4 33,1 erf. gem.

27,2 28,7 29,2 erf. gem.

- - - z. Vgl.

6,8 14,0 18,3 z. Vgl.

31,2 33,6 34,0 erf. gem.

23,6 28,4 31,2 St.d.Techn.

8,4 20,4 28,8 St.d.Techn.

29,6 32,0 32,0 St.d.Techn.

625 287

4

Tabelle 2

Lauge Schrumpfung der Garnlänge

(300 g NaOH im Liter) in mm/s in %/s

0 30 60 90 120 150 10 min. 30 60 90 Bemerkungen lb

250 178 175 174

173

173

172

28,8

30,0

30,4

erf. gem.

2b

250 179 172 170

169

169

168

28,4

31,2

32,0

erf. gem.

3b-7b nicht wirksam bzw. nicht messbar

-

-

-

z. Vgl.

8b

250 176 171 169

169

169

169

29,6

31,6

32,4

erf. gem.

9b

250 189 174 172

171

171

170

24,4

30,4

31,2

St. d. Techn.

10b

250 225 192 181

174

171

169

10,0

23,2

27,6

St. d. Techn.

IIb

250 181 172 171

170

170

168

27,6

31,2

32,0

St. d. Techn.

Tabelle 3

Lauge Schrumpfung der Garnlänge

(330 g NaOH im Liter) in mm/s in %/s

0 30 60 90 120 150 (10 min. 30 60 90 Bemerkungen lc

250

198

177

175

174

173

170

20,8

29,2

30,0

erf. gem.

2c

250

192

182

174

170

169

167

23,2

27,2

30,4

erf. gem.

3c-7c nicht wirksam bzw. nicht messbar

-

-

-

z. Vgl.

8c

250

191

172

170

169

169

167

23,6

30,4

31,2

erf. gem.

9c

250

220

199

188

181

178

167

12,0

20,3

24,8

St. d. Techn.

10c

250

241

230

216

200

191

171

3,6

8,0

13,7

St. d. Techn.

11c

250

232

201

179

173

171

165

7,2

19,6

29,4

St. d. Techn.

Tabelle 4

Lauge Schrumpfung der Garnlänge

(360 g NaOH im Liter) in mm/s in %/s

0 30 60 90 120 150 10 min 30 60 90 Bemerkungen ld

250 203 178 173

172

172

171

18,8

28,7

30,7

erf. gem.

2d

250 229 190 177

172

170

168

8,4

24,1

29,2

erf. gem.

3d-7d nicht wirksam bzw. nicht messbar

-

-

-

z. Vgl.

8d

250 197 171 167

166

165

164

21,2

31,6

33,2

erf. gem.

9d

250 225 206 193

188

185

169

10,0

17,6

22,8

St. d. Techn.

lOd

250 242 230 211

198

186

167

3,2

8,0

15,6

St. d. Techn.

1 ld ausgefallen, nicht messbar

-

-

-

St. d. Techn.

Tabelle 5

Lauge (270 g NaOH im Liter) Schrumpf in mm/s Schrumpf in %

(bezogen auf Endschrumpf)

30 60 90 120 150 10 min 30 60 90 Bemerkungen la

70

81

83

84

84

85

82,3

95,3

97,5

erf. gem.

2a

68

72

73

74

74

76

89,8

94,7

95,9

erf. gem.

3a-6a nicht wirksam bzw. wenig löslich

-

-

-

z. Vgl.

7a

17

35

46

55

59

69

24,6

50,8

66,4

z. Vgl.

8a

78

84

85

86

86

86

90.7

97,7

97,7

erf. gem.

9a

59

71

78

81

83

85

69,3

83,5

91,7

St. d. Techn.

10a

21

51

72

80

82

84

25,0

60,7

85,8

St. d. Techn.

IIa

74

80

81

82

83

85

87,2

94,0

95,3

St. d. Techn.

5

625 287

Tabelle 6

Lauge (300 g NaOH im Liter)

Schrumpf in mm/s

Schrumpf in °/o

(bezogen auf Endschrumpf)

30

60

90

120

150

10 min

30

60

90

Bemerkungen lb

72

75

76

77

77

78

92,4

96,3

97,5

erf. gem.

2b

71

78

80

81

81

82

86,6

93,8

97,5

erf. gem.

3b-7b nicht wirksam bzw. wenig löslich

-

-

-

z. Vgl.

8b

74

79

81

81

81

81

91,4

98,2

100,0

erf. gem.

9b

61

76

78

79

79

80

76,3

95,3

97,5

St. d. Techn.

10b

25

58

69

76

79

83

30,2

70,0

83,1

St. d. Techn.

IIb

69

78

79

80

80

82

83,9

95,0

96,2

St. d. Techn.

Tabelle 7

Lauge (330 g NaOH im Liter)

Schrumpf in mm/s

Schrumpf in %

(bezogen auf Endschrumpf)

30

60

90

120

150

10 min

30

60

90

Bemerkungen lc

52

73

75

76

77

80

65,1

91,3

93,7

erf. gem.

2c

58

68

76

80

81

83

70,1

81,7

91,6

erf. gem.

3c-7c nicht wirksam bzw. wenig löslich

-

-

-

z. Vgl.

8c

59

76

78

79

79

81

72,8

93,9

96,3

erf. gem.

9c

30

51

62

69

72

83

36,2

61,5

74,7

St. d. Techn.

10c

9

20

34

50

59

81

11,1

24,7

41,8

St. d. Techn.

11c

18

49

71

77

79

85

21,3

57,9

83,7

St. d. Techn.

Tabelle 8

Lauge (360 g NaOH im Liter)

Schrumpf in mm/s

Schrumpf in %

(bezogen auf Endschrumpf)

30

60

90

120

150

10 min

30

60

90

Bemerkungen ld

47

72

77

78

78

79

59,5

91,1

97,3

erf. gem.

2d

31

60

73

78

80

82

37,9

73,2

89,0

erf. gem.

3d-7d nicht wirksam bzw. wenig löslich

-

-

-

z. Vgl.

8d

53

79

83

84

85

86

61,5

92,0

96,5

erf. gem.

9d

25

44

57

62

65

81

31,0

54,3

70,5

St. d. Techn.

lOd

8

20

39

52

64

83

9,6

24,1

47,0

St. d. Techn.

1 ld ausgefallen, nicht messbar

-

-

-

St. d. Techn.

G

5 Blatt Zeichnungen