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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von feinkörnigen, wasserunlöslichen
Seifen mehrwertiger Metalle mit höhermolekularen gesättigten Fettsäuren durch Fällung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von wasserunlöslichen
Salzen mehrwertiger Metalle mit höhermolekularen gesättigten Fettsäuren durch Fällung.
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Seit langer Zeit erfolgt die Herstellung von wasserunlöslichen, aus
wässerigen Lösungen gefällten Metallsalzen höhermolekularer gesättigter Fettsäuren
in der Weise, daß man die in Wasser gelöste Alkaliseife einer solchen Fettsäure
mit einem in Wasser gelösten mineral sauren Metallsalz umsetzt, das erhaltene Fällungsprodukt
abtrennt, aus ihm die noch vorhandenen wasserlöslichen Salze auswäscht, es trocknet
und gegebenenfalls zerkleinert.
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Bei der technischen Durchführung ergeben sich jedoch Schwierigkeiten,
wenn einheitlich zusammengesetzte Produkte verlangt werden. Besonders nachteilig
ist das Zusammenballen des bei der Fällung erhaltenen wasserunlöslichen Salzes,
weil hierbei wasserlösliche Seife, wasserlösliches Metallsalz und bei der Umsetzung
neu gebildetes wasserlösliches Alkalisalz eingeschlossen werden. Die eingeschlossenen
Stoffe sind durch Auswaschen, den darauffolgenden Arbeitsgang, nur schwer zu entfernen.
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Um wenigstens das Einschließen von Bestandteilen der Ausgangslösungen
zu verringern, hat man bereits vorgeschlagen, die beiden miteinander zu mischenden
Lösungen gleichzeitig, entsprechend dem stöchiometrischen Verhältnis der in ihnen
gelösten Stoffe zusammenfließen zu lassen. Auf diese Weise soll dafür gesorgt werden,
daß immer nur eine geringe Menge an Reaktionsteilnehmern im Umsetzungsgefäß vorhanden
ist, um die Gefahr des Einschließens von Reaktionslösungen zu verringern. Zum Beseitigen
eines Überschusses an löslichen Salzen wird die gefällte Ntetallseife angesäuert
und vor der Waschung einer Alterung unterworfen (USA.-Patentschrift 2 417 071).
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Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß nicht bereits im
Augenblick des Entstehens, sondern erst in einem zusätzlichen Arbeitgang, dem Alterungsprozeß.
die Feinkörnigkeit des Metallseifenniederschlages erzielt wird. Dadurch besteht
zu lange die Möglichkeit, daß wasserlösliche Salze eingeschlossen werden, die auch
durch Auswaschen nur schwer zu entfernen sind.
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Im Gegensatz hierzu werden Metallseifen in erforderlicher Feinkörnigkeit
bereits bei der Fällung erhalten, wenn man nach folgendem neuen Verfahren arbeitet:
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verseift man die gewünschte Bettsäure mit einer
wässerigen Natrium- oder Kaliumcarbonatlösung bei einer 10 bis 300 C über dem Erstarrungspunkt
(Titer) der Fettsäure liegenden Temperatur. Die Konzentration der
erhaltenen Seifenlösung
soll 5 bis 200/o betragen und die Lösung noch 2 bis 10°to Natrium- oder Kaliumcarbonat
enthalten. Der auf Verseifungstemperatur gehaltenen wässerigen Seifenlösung wird
unter Rühren bei einem niedrigen Titer der Fettsäure eine kalte (etwa 200 C), bei
höherem Titer eine erwärmte 5 bis 30°/oige Metallsalzlösung mit einem pH-Wert von
3 bis 5 zugefügt. Zweckmäßig verwendet man zum Ansäuern der Metallsalzlösung eine
möglichst starke Säure, bei Verwendung von Sulfaten oder Chloriden z. B. Schwefel-
oder Salzsäure. Auf diese Weise erhält man als Endprodukt einen sehr feinkörnigen
Niederschlag von lockerer Beschaffenheit, der sich leicht auswaschen läßt. Wenn
ein hochvoluminöses Endprodukt erhalten werden soll, ist es vorteilhaft, den gewaschenen
Filterkuchen mit einem Wassergehalt von 50 bis 10°/o während der Trocknung mechEanisch
aufzulockern.
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Ein wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens ist die durch das überschüssige
Carbonat hervorgerufene Kohlendioxydentwicklung. Diese bedingt eine wesentliche
Oberflächenvergrößerung während der Fällungsreaktion und ermöglicht die Bildung
eines feinkörnigen Niederschlages. Außerdem ist der Gehalt an freier Fettsäure des
nach diesem Verfahren hergestellten Produktes unerwarteterweise erhebLich niedriger
als der nach den bisher bekannten Verfahren hergestellten Sletallseifen.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten wasserunlöslichen
Metall salze von höhermolekularen
gesättigten Fettsäuren zeichnen
sich gegenüber den nach bekannten Arbeitsweisen hergestellten Produkten durch ihre
einheitliche Beschaffenheit, ihr geringes Volumgewicht und hohe Reinheit aus. Das
erfindungnsgemäße Verfahren ist einfach durchzuführen und bedarf keiner kostspieligen
apparativen Einrichtungen. Der Arbeitsgang der Alterung wird eingespart. Eine kontinuierliche
Arbeitsweise wird erreicht, wenn die Zuflüsse der Lösungen in der Mitte des Reaktionsgefäßes
liegen und der an die Oberfläche steigende Fällungsniederschlag abgezogen wird,
während die verbrauchten Lösungen aus dem unteren Teil des Reaktionsgefäßes laufend
abfließen.
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Für die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Metallsalze
kommen als Fettsäurekomponenten einerseits alle höheren gesättigten Fettsäuren,
wie z. B. Palmitin-, Stearin-, Arachin- und Behensäure oder Mischungen derselben,
in Frage, während andererseits von den Metallsalzen diejenigen wasserlöslichen Verbindungen
geeignet sind, die die entsprechenden wasserunlöslichen Salze der Fettsäuren ergeben
und als mehrwertige Metalle beispielsweise Magnesium, Zink, Calcium, Aluminium,
Strontium, Barium oder Kadmium enthalten. Die folgenden Beispiele dienen der weiteren
Erläuterung der neuen Arbeitsweise.
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Beispiel 1 Zur Herstellung von Magnesiumstearat werden 1,18 kg Soda
in 701 Wasser gelöst, die Lösung auf 800 C erwärmt und 6,00kg Stearinsäure mit einer
Säurezahl von 198 und einem Titer von 63,10 C langsam zugegeben. 2,70kg kristallisiertes
Magnesiumsulfat werden in 251 etwa 500 C warmem Wasser gelöst, der pH-Wert durch
Zugabe von Schwefelsäure auf etwa 3,5 eingestellt und diese Lösung unter Rühren
der auf 800 C gehaltenen Seifenlösung zugefügt. Hierbei fällt das Magnesiumstearat
als weißer feinkörniger Niederschlag aus. Der Niederschlag wird mit reinem Wasser
gewaschen und bei etwa 75 bis 850 C getrocknet. Nach Erreichen eines Feuchtigkeitsgehaltes
von etwa 20°/o wird der Filterkuchen aufgelockert und auf einen Wassergehalt von
2e/o weitergetrocknet.
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Ausbeute 6,92 kg.
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Beispiel 2 Zur Herstellung von Zinkstearat werden 1,18 kg Soda in
701 Wasser gelöst, die Lösung auf 800 C erwärmt und 6,00kg der im Beispiel 1 verwendeten
Stearinsäure langsam zugegeben. 3,05 kg kristalk.-siertes Zinksulfat werden in 25
1 etwa 600 warmem Wasser gelöst, der pH-Wert durch Zugabe von Schwefelsäure auf
etwa 4,0 eingestellt und diese Lösung unter Rühren der auf 800 C gehaltenen Seifenlösung
zugefügt.
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Hierbei fällt das Zinkstearat als weißer feinkörniger Niederschlag
aus. Er wird mit klarem Wasser gewaschen und bei etwa 75 bis 850 C getrocknet. Nach
Erreichen eines Feuchtigkeitsgehaltes von etwa 250/0 wird der Filterkuchen aufgelockert
und auf einen von rassergehalt von 0,1 °/o getrocknet. Ausbeute 7,34 kg.
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Beispiel 3 Zur Herstellung von Kupferpalmitat werden 2,15 kg Soda
in 1101 Wasser gelöst, die Lösung auf 750 C erwärmt und 10,00kg Palmitinsäure mit
einer Säurezahl von 217,4 und einem Titer von 57,6 langsam zugegeben.4,97 kg kristallisiertes
Kupfersulfat werden in 301 etwa 200 C kaltem Wasser gelöst, der pR Wert durch Zugabe
von Schwefelsäure auf 4,5 eingestellt
und diese Lösung unter Rühren der auf 750 C
gehaltenen Seifenlösung zugefügt. Hierbei fällt das Kupferpalmitat als blauer Niederschlag
aus. Dieser Niederschlag wird mit reinem Wasser gewaschen und bei etwa 55 bis 600
C getrocknet. Nach Erreichen eines lReuchtigkeitsgehaltes von etwa 35°/o wird der
Filterkuchen aufgelockert und auf einen Wassergehalt von 0,40/o weitergetrncknet.
Ausbeute 13,31 kg.
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Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des
Verfahrens. Mit 1 ist ein Reaktionsbehälter von beispielsweise 2001 Fassungsvermögen
bezeichnet, der mit einem Heizmantel 11 versehen ist. Die Beheizung kann mit Dampf
oder Heißwasser erfolgen; es ist beispielsweise aber auch eine Beheizung mit Öl
möglich. Im Inneren des Behälters etwa in seiner Mitte - ist ein Reaktionsgefäß
2, dessen Größe ein Zehntel bis ein Viertel des mit 1 bezeichneten Reaktionsbehälters
betragen kann, mit Hilfe von Armen 3 od. dgl. aufgehängt. Dem Inneren des Reaktionsgefäßes
2 strömt die Metallsalzlösung über eine Leitung 4 und die Seifenlösung über eine
Leitung 5 zu. Außerdem ist im Inneren des Reaktionsgefäßes 2 eine Rührvorrichtung,
beispielsweise ein Flügelrührer 6, angeordnet, der über eine Welle 7 auf irgendeine
Weise angetrieben wird. Das innige Gemisch aus Fällungsprodukt und verblrauchter
Lösung fließt laufend über den Rand des Reaktionsgefäßes 2 in den Behälter t. Die
verbrauchte Lösung wird am Boden des Gefäßes 1 durch Leitung 8 über die Absperrvorrichtung
10 abgezogen. Das Fällungsprodukt, welches sich über der Lösung sammelt, wird kontinuierlich
durch die Leitung 9 abgezogen.