DE1025703B

DE1025703B - Process for the comminution of dyes distributed in liquids by means of sound waves

Info

Publication number: DE1025703B
Application number: DEB18873A
Authority: DE
Inventors: Dr Georg Boehner; Dr Enno Luebcke
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1952-01-30
Filing date: 1952-01-30
Publication date: 1958-03-06

Description

Verfahren zum Zerkleinern von in Flüssigkeiten verteilten Farbstoffen mittels Schallwellen Es ist bekannt, daß man durch Schallschwingungen, insbesondere Ultraschall, feste und flüssige Stoffe verteilen kann. Zum Beispiel ist beschrieben worden, daß sich die festen Kakaobestandteile in Schokolademassen von über 90 °/o Feststoffgehalt in feinste Verteilung überführen lassen, wenn man die Masse begast. Auch Feinverteilungen flüssiger Stoffe in flüssiger Phase, Emulsionen, hat man durch Einwirkenlassen von Ultraschallwellen auf die Mischungen der Stoffe hergestellt. Feste Stoffe von geringer Kohäsion und leichter Spaltbarkeit, z. B. Graphit und Schwefel, sind ebenfalls bereits mit Hilfe von Ultraschallwellen in Wasser oder Öl zerkleinert worden. Speziellere Maßnahmen sind vorgeschlagen worden für das Zerkleinern von Mineralien mit Hilfe von Ultraschall unter gleichzeitigem Einleiten von Gasen, z. B. Luft. Schaummittel und außerdem die Grenzflächenspannung zwischen Mineral und Wasser erhöhende und gleichzeitig die Grenzflächenspannung zwischen Mineral und Luft erniedrigende Mittel sollen den Vorgang begünstigen. Die Mitverwendung von oberflächenaktiven Stoffen, die eine Erniedrigung der Oberflächenspannung zwischen den Festteilchen und Wasser herbeiführen, ist hierbei nicht vorgeschlagen worden.Process for the comminution of dyes distributed in liquids by means of sound waves It is known that sound vibrations, in particular Can distribute ultrasound, solid and liquid substances. For example is described that the solid cocoa constituents in chocolate masses of over 90% Allow the solids content to be converted into the finest distribution when the mass is gassed. Fine distributions of liquid substances in the liquid phase, emulsions, have also been dealt with Allowing ultrasonic waves to act on the mixtures of substances produced. Solid materials of low cohesion and easy cleavage, e.g. B. graphite and Sulfur, are also already in water or with the help of ultrasonic waves Oil has been crushed. More specific measures have been suggested for grinding of minerals with the help of ultrasound with simultaneous introduction of gases, z. B. Air. Foaming agent and also the interfacial tension between mineral and water increasing and at the same time the interfacial tension between mineral and agents that degrade the air are said to favor the process. The co-use of surfactants that lower the surface tension between Bringing about the solid particles and water has not been suggested here.

Man hat auch schon Dispergiermittel bei Zerkleinerungsverfahren mitverwendet, z. B. bei der Naßmahlung von Erzen.Dispersants have also been used in comminution processes, z. B. in the wet grinding of ores.

Die Zerkleinerung von Farbstoffen war ebenfalls Gegenstand mancher Vorschläge und Untersuchungen. Farbstoffaufschlämmungen sind bereits der Einwirkung von Ultraschall unterworfen worden. Erfahrungsgemäß erzielt man dabei nur Erfolge, wenn die Konzentration der Aufschlämmungen 4 bis 5 °/o an Farbstoff nicht übersteigt. In einer ausführlicheren Arbeit wird über die Abhängigkeit des Zerkleinerungsgrades gereinigter und handelsüblicher Anthrachinonfarbstoffe von der Intensität des Schallfeldes, von der Einwirkungszeit, von der Farbstoffkonzentration und von dem verwendeten Stabilisator bzw. Dispergiermittel berichtet. Es wird dabei festgestellt, daß man in einer Farbstoffdispersion mit einem Gehalt von 3,5 °/o eines gereinigten Anthrachinonfarbstoffes mit 0,02 °/o Saponin als Stabilisator, bezogen auf Farbstoff, nur eine Zerkleinerung bis auf ungefähr 15,u erhält. Sobald die Einwirkung des Schallfeldes aufhört, ballen sich die Teilchen wieder zusammen. Verwendet man 0;5 °/o Sulfitablauge, bezogen auf Farbstoff, dann erhält man bei gereinigtem, also nicht handelsüblichem Farbstoff eine Teilchengröße bis zu 2 ,u. Die Teilchen ballen sich auch nicht wieder zusammen. Dagegen kann man bei einem handelsüblichen Farbstoff gleicher Konzentration auch nach längerer Ultraschallbehandlung nur eine Zerkleinerung bis auf 10 ,u erzielen. Ein anderer handelsüblicher Anthrachinonfarbstoff, der in 1 °/oiger Konzentration der Ultraschallbehandlung in Gegenwart von Sulfitablauge unterworfen wird, ergibt eine Teilchengröße bis zu ungefähr 3 ,u. Die Autoren schlossen daraus, daß bei gleichen Bedingungen die erzielte Teilchengröße proportional zur Farbstoffkonzentration ist, und es wurde daraus gefolgert, daß man bei größeren Konzentrationen stärkere Schallquellen benötige.The comminution of dyes has also been the subject of many proposals and studies. Dye slurries have been subjected to ultrasound exposure. Experience has shown that success is only achieved if the concentration of the slurry does not exceed 4 to 5% of dye. In a more detailed work, the dependence of the degree of comminution of purified and commercially available anthraquinone dyes on the intensity of the sound field, the exposure time, the dye concentration and the stabilizer or dispersant used is reported. It is found that in a dye dispersion with a content of 3.5% of a purified anthraquinone dye with 0.02% saponin as a stabilizer, based on the dye, only a comminution to about 15 µ is obtained. As soon as the effect of the sound field ceases, the particles clump together again. If 0.5% of the sulphite waste liquor is used, based on the dye, a particle size of up to 2 , u. The particles do not clump together again either. On the other hand, with a commercially available dye of the same concentration, even after prolonged treatment with ultrasound, it is only possible to achieve a size reduction of up to 10 µ. Another commercially available anthraquinone dye, which is subjected to ultrasonic treatment in 1% concentration in the presence of sulphite waste liquor, gives a particle size of up to about 3, u. The authors concluded from this that, under the same conditions, the particle size achieved is proportional to the dye concentration, and it was concluded from this that stronger sound sources are required for higher concentrations.

Die bekannten Vorschriften und die im vorstehenden referierte Arbeit enthalten keine Vorschläge und legen auch nicht nahe, wie man handelsübliche Farbstoffaufschlämmungen, die sogenannten Farbstoffteige, mittels Schallwellen ohne Anwendung besonders energiereicher Schallquellen wirksam zerkleinern kann.The known regulations and the work referred to above do not suggest or suggest how to make commercial dye slurries, the so-called dough dough, which is particularly rich in energy by means of sound waves without application Can effectively crush sound sources.

Es wurde nun gefunden, daß man in Wasser aufgeschlämmte Textilfarbstoffe, insbesondere Farbstoffteige mit einem Gehalt von 10 bis 20"/, Farbstoff, mittels Schallwellen in Gegenwart von Dispergiermitteln, wie Sulfitablauge, die eine Erniedrigung der Oberflächenspannung zwischen den Farbstoffteilchen und dem Wasser herbeiführen, mit besonderer Wirksamkeit zerkleinern kann, wenn man die Schallbehandlung in Gegenwart von etwa 10 bis 15 °/o Dispergiermittel, bezogen auf den Farbstoff, und bei Temperaturen um 50° C oder darüber ausführt.It has now been found that textile dyes suspended in water, in particular dye doughs with a content of 10 to 20 "/, dye, means Sound waves in the presence of dispersants, such as sulphite waste liquor, which cause a degradation bring about the surface tension between the dye particles and the water, Can shred with particular effectiveness if one has the sonic treatment in the presence from about 10 to 15% dispersant based on the dye and at temperatures around 50 ° C or above.

Die Dispergiermittel wählt man zweckmäßig so, daß sie nicht gleichzeitig flockend auf die Farbstoffaufschlämmung wirken. Dies ist bei der Mehrzahl der bekannten Dispergiermittel der Fall, und man kann sich durch einen kurzen Vorversuch von der Brauchbarkeit des einzelnen Dispergiermittels überzeugen. Geeignete Dispergiermittel sind beispielsweise Dextrin, Cellulosesulfitablauge, polyacrylsaures Ammonium, Kondensationsprodukte aus Phenol und 2-Oxynaphthalin-6-sulfonsäure (vgl. deutsche Patentschrift 546 744), Schwefelsäureester von höhermolekularen Fettalkoholen, das Natriumsalz der Benzylnaphthalinsulfonsäure, das Natriumsalz des Kondensationsprodukts aus Naphthalinß-sulfonsäure und Formaldehyd, Kondensationsprodukte aus höhermolekularen Alkoholen oder Alkylnaphtholen mit Äthylenoxyd oder Ester der Sulfonbernsteinsäure (vgl. USA.-Patentschrift 2(728 091).The dispersants are expediently chosen so that they do not occur simultaneously act to flocculate the dye slurry. This is the case with the majority of the known ones Dispersant is the case, and a short preliminary test of the Convince usability of the individual dispersants. Suitable dispersants are for example dextrin, cellulose sulfite waste liquor, polyacrylic acid ammonium, condensation products from phenol and 2-oxynaphthalene-6-sulfonic acid (see German patent 546 744), Sulfuric acid esters of higher molecular weight fatty alcohols, the sodium salt of benzylnaphthalenesulfonic acid, the sodium salt of the condensation product of naphthalene-sulfonic acid and formaldehyde, condensation products from higher molecular weight alcohols or alkyl naphthols with ethylene oxide or sulfonic succinic acid ester (cf. USA.-Patent 2 (728 091).

Bei dem kontinuierlichen Verfahren läßt man die Färbstoffdispersion an dem Schallwellenerzeuger vorbeifließen. Als Wandungen für die Behandlungsgefäße haben sich Kunststoffe, insbesondere Polystyrol, zweckmäßig von unter 0,5 mm Dicke, als besonders geeignet erwiesen.In the continuous process, the dye dispersion is left flow past the sound wave generator. As walls for the treatment vessels plastics, especially polystyrene, are expediently less than 0.5 mm thick, proved to be particularly suitable.

Mit dem Verfahren können nunmehr handelsübliche Farbstoffaufschlämmungen, wie sie in den sogenannten Farbstoffteigen mit 10 bis 200/, Farbstoffgehalt vorliegen, unmittelbar der wirksamen Zerkleinerung mittels Schallwellen unterworfen werden. Dagegen konnte man bisher nur sehr verdünnte Aufschlämmungen dieser Art benutzen; man mußte sie nach der Behandlung mit Schallwellen für den praktischen Gebrauch wieder aufkonzentrieren, wobei ein Teil des Zerkleinerungseffektes durch Aggregation wieder verlorenging. Beispiel 500 ccm einer 10°/oigen Aufschlämmung von aus Schwefelsäure ungelöstem N,N'-Dihydroanthrachinon-1,2,2',2'-azin werden mit 5 g Cellulosesulfitablauge versetzt und dann 20 Minuten lang bei einer Temperatur von 50°C mit Ultraschallwellen von einer Frequenz von 22 Kilohertz behandelt. Die Schalleistung beträgt 700 akustische Watt.The process can now be used to produce commercially available dye slurries, as they are in the so-called dyestuff dough with 10 to 200 /, dyestuff content, are immediately subjected to effective crushing by means of sound waves. On the other hand, it has hitherto only been possible to use very dilute slurries of this type; they had to be used for practical use after being treated with sound waves concentrate again, part of the crushing effect by aggregation got lost again. Example 500 cc of a 10% slurry of sulfuric acid undissolved N, N'-dihydroanthraquinone-1,2,2 ', 2'-azine are mixed with 5 g of cellulose sulfite waste liquor added and then for 20 minutes at a temperature of 50 ° C with ultrasonic waves handled by a frequency of 22 kilohertz. The sound power is 700 acoustic Watt.

Je 10 ccm der Ausgangs- und der beschallten Aufschlämmung werden mit 200 ccm Wasser verdünnt und durch gleichartige Papierfilter (Schleicher und Schüll Nr. 1450) abgesaugt. Während der Filterrückstand bei der unbehandelten Aufschlämmung 0,728 g beträgt, bleiben bei der mit Ultraschallwellen behandelten Aufschlämmung nur 0,019 g auf dem Filter zurück.10 cc each of the starting and the sonicated slurry are with 200 ccm of water diluted and filtered through paper filters of the same type (Schleicher and Schüll No. 1450). While the filter residue in the untreated slurry 0.728 g remain with the ultrasonic wave treated slurry only 0.019 g back on the filter.

Verwendet man 500 ccm einer 19%igen Aufschlämmung des im Absatz 1 genannten Farbstoffs mit 25 g Cellulosesulfitablauge und verfährt man in gleicher Weise, wie im Absatz 1 und 2 beschrieben, so erhält man eine Aufschlämmung, die nur 0,84 g Filterrückstand ergibt, während die unbehandelte Aufschlämmung 1,34 g ergibt.If you use 500 cc of a 19% slurry of the in paragraph 1 said dye with 25 g of cellulose sulfite waste liquor and the same procedure is followed As described in paragraphs 1 and 2, a slurry is obtained which yields only 0.84 g of filter residue, while the untreated slurry 1.34 g results.

Ähnliche Ergebnisse erhält man bei Verwendung von Ultraschallwellen mit einer Frequenz von etwa 200 Kilohertz.Similar results are obtained when using ultrasonic waves with a frequency of about 200 kilohertz.

Claims

PATENT CLAIM Process for comminuting textile dyes suspended in water by means of sound waves in the presence of dispersants, such as sulphite waste liquor, which bring about a lowering of the surface tension between the dye particles and the water, in particular for slurry insulation of 10 to 20% dye, characterized in that the Sonic treatment in the presence of about 10 to 500 l of dispersant, based on the dye, and at temperatures of 50 ° C. or above, preferably continuously. Documents considered: German Patent No. 817 605; U.S. Patent No. 2,496,557; French Patent No. 832,364; Fiat Reports, Vol. 17, V 40699; Bergmann, "The Ultrasound". 1949, p.567 (Bibliography). Cited earlier rights: German patents No. 904 019, 916 988.