DE1568651A1 - Verfahren zur Herstellung von Kohlepapierwachsen - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von Kohlepapierwachsen.

Aus Rohmontanwachs können nach allgemein bekannten Verfahren wertvolle Wachse für die verschiedensten Anwendungsgebiete gewonnen werden. Die Behandlung mit Chromsäure in schwefelsaurer Lösung führt zu hellen Wachssäuren, die durch nachfolgende Veresterung mit Alkoholen, besonders Glykolen, und gegebenenfalls durch weitere Umsetzung mit Erdalkalihydroxyden in Esterwachse mit ganz bestimmten Eigenschaften umgewandelt werden können. Man erhält so Wachse für die Putzmittelindustrie, z.B. Selbstglanzwachse, Bohnerwachse, Wachse für Möbel- und Autopolituren oder Wachse für die Textilindustrie usw. Wachse zur Herstellung von Farbmassen für die Beschichtung von Kohlepapieren können ebenfalls aus Rohmontanwachs gewonnen werden., Den bisher bekannten Produkten für letzteren Verwendungszweck haften jedoch verschiedene Nachteile an, die einer universellen Anwendung hindernd im Wege stehen. So müssen Wachse zur Herstellung von Kohlepapierfarbmassen z.B. in der Lage sein, technische Ruße in größeren Mengen zu dispergieren, gegebenenfalls unter Zusatz von Rußdispergatoren, wobei als Maß für die Rußaufnahme das Fließverhalten einer nach einem einfachen Rezept hergestellten Kohlepapierfarbraasse dient. Kohlepapierwachse müssen ferner die Fähigkeit besitzen, zusammen mit mineralischen und vagetabilen Ölen harte Pasten zu bilden.

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Die (Jlbindefähigkeit wird als gut bezeichnet, wenn die Pasten das aufgenommene Öl auch bei etwas über der Umgebungstemperatur liegenden Temperaturen nicht ausschwitzen.

Es wurde nun gefunden, daß man Kohlepapierwachse mit den genannten Eigenschaften vorteilhaft herstellen kann, wenn man Rohmontanwachs bei Temperaturen zwischen seinem Schmelzpunkt und ca. 180°C ( vorzugsweise bei 100 bis 150°C) mit 100 bis 110 Gew.^l;o der aus der Verseifungszahl des Rohmontanwacliseb zu berechnenden Menge an Alkalihydroxid umsetzt, aus dem Verseifungsprodukt die Wachssäuren auf bekannte Weise in Freiheit setzt und dieselben sodann mit 5 bis 40 *> der zur totalen Neutralisation der Carboxylgruppen theoretisch erforderlichen Menge an alkalisch reagierenden Hydroxyden von Metallen der 1. und 2. Gruppe des Periodensystems neutralisiert .

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches sich sowohl mit entharztem als auch mit nicht entharztem Rohmontanwachs durchführen läßt, unterwirft man das Rohmontanwachs zunächst bei einer Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes und unterhalb von ca. 180 C, vorzugsweise bei 1OO bis 150°C unter kräftigem Rühren einer Behandlung mit Alkalihydroxyden* Geeignete Alkalihydroxyde sind bevorzugt Natriumhydroxyd und Kaliumhydroxyd. Die Hydroxyde werden in Form von hochprozentigen, z.B. 50 Gew.^oigen wässrigen Lösungen allmählich, beispielsweise im Verlaufe von 20 bis 120 Minuten in die Rohmontanwachsschmelze eingetragen. Die benötigte Alkalimenge, welche aus der Verseifungszahl des Rohmontanwachses berechnet wird, beträgt 100 bis 110 £ der Theorie. Da die Zähigkeit der Schmelze bei der Verseifung laufend ansteigt, läßt sich das Ende der Umsetzung daran erkennen, daß die Stromaufnahme des Mischorganes schließlich einen konstant bleibenden Wert erreicht

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Aus dem, nach dem Erkalten zweckraässigerweise durch Mahlen zerkleinerten Verseifungsprodukt werden die Vachssäuren durch BehändJung mit verdünnter 1O bis 50 Gew.^iger Schwefelsäure bei Temperaturen, die unterhalb des Schmelzpunktes des eingesetzten Rohmontanwachses, d.h. niedriger als 90 C liegen, in Freiheit gesetzt. Dies kann sowohl in bekannter Weise diskontinuierlich, als auch kontinuierlich, vorteilhaft im Gegenötromverfahren, erfolgen. Man erhält so ein hydrolytisch in Carbonsäuren und Unverseifbares gespaltenes Rohniontanwachs.

In manchen Fällen hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Verseifungsprodukte vor der Schwefelsäurebehandlung durch Extraktion mit Lösungsmitteln wie z.B. Benzinen, Aceton, usw. von den unverseifbaren Anteilen zu befreien. Die auf diese Weise gewonnenen Gesamtfettsäuren des Rollmontanwachses weisen Säurezahlen von JO bis 100, Verseifungszahlen von 105 bis 1kO und einen Fließ-/Tropfpunkt von 88/89 C auf. Sie unterscheiden sich von den nicht extrahierten Produkten, welche Säurezahlen von kO bis 60, Verseifungszahlen von 90 bis 120 und einen Fließ-/Tropfpunkt von 87/88 C besitzen, dadurch, daß aus ihnen hergestellte Kohlepapierwachse auch den höchsten Anforderungen genügen.

Die auf die eine oder andere Art gewonnenen Wachssäuren, welche bereits eine gute Rußaufnahmefähigkeit besitzen, müssen zur Erlangung der weiteren, von einem Kohlepapierwachs zu fordernden Eigenschaften zu einem Teil wieder in Seifen übergeführt werden. Für diese Maßnahme, bei welcher 5 bis 40, vorzugsweise 10 bis 30 ';b der freien Carboxylgruppen zu neutralisieren sind, eignen sich die alkalisch reagierenden Hydroxyde der 1. und 2. Gruppe des Periodensystems, wie Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Zinkhydroxyd, Magnesiumhydroxyd, Bariumhydroxyd und insbesondere Calziumhydroxyd oder auch Mischungen derselben. Die Hydroxyde können als konzentrierte wässrige Lösungen oder auch in Form

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fester, fein gemahlener Substanzen verwendet werden. Man trägt sie unter kräftigem Rühren in die auf 100 bis 130°C gehaltene Schmelze der Wachssäuren ein und rührt so lange nach, bis alles Hydroxyd umgesetzt ist.

Die nach dem erfindungsgemäüen Verfahren herstellbaren, seifenhaltigen Wachssäuren sind für die Herstellung von Kohlepapier-Farbmassen vorzüglich geeignet und besitzen alle wesentlichen, oin gutes Kohlepapierwachs charakterisierenden Eigenschaften.

Durch die folgenden Beispiele sei das Verfahren näher erläutert :

Beispiele:

1) 10 kg nicht entharztes Rohmontanwachs (SZ 24, VZ 76) worden in einem heizbaren Kneter aufgeschmolzen und auf 125° - 130° erhitzt. Dann läßt man eine Lösung von 57O g NaOII in j/0 ml Wasser im Laufe von 90 Minuten zulaufen. Die Zähigkeit der Mischung steigt sehr bald stark an. Nach 4-ütündigeni Kneten hat der Ansatz die maximale Viskosität erreicht. Das erkaltete Verseifungsprodukt wird zerkleinert.

2) 10 kg entharztes Rohmontanwachs (SZ 22,VZ 70) werden, wie im Beispiel 1 beschrieben, mit 525 g NaOH, gelöst in 525 ml Wasser, verseift.

3) 5 kg einer nach Beispiel 1 hergestellten pulverförmigen RoIimontanwachsseife werden in einem Perkolator bei 50° mit Aceton 24 Stunden extrahiert. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels hinterbleiben 2090 g Unverseifbares (OHZ 107,9). Aus der Extraktionshülse des Perkolators werden 2900 g Na-Seife isoliert«

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Die getrocknete Seife trägt man unter Rühren in auf 40 C erwärmte 25$>ige Schwefelsäure ein. Die Zersetzung der Seife dauert etwa 2 Stunden. Nach der Abtrennung der Schwefelsäure und 2 - 3-maligem Vaschen mit lauwarmem Wasser wird das Wachspulver getrocknet und zusammengeschmolzen. Man erhält 2730 g Rohmontanwachssäuren (SZ 81,2, VZ 96,0, Fp/Tp 86/87⁰C).

4) 5 kg einer nach Beispiel 2 hergestellten Na-Seife von entharztem Rohmontanwachs werden behandelt wie in Beispiel 3 beschrieben. Man erJhält neben 2050 g Unverseifbaren (OHZ 1O4,4) 28OO g Säuren des entharzten Rohmontanwachses (SZ 77>7» VZ 93,1, Fp/Tp 86/87°).

5) 5 kg einer nach Beispiel 2 hergestellten Na-Seife von entharztem Rohmontanwachs werden ohne vorherige Extraktion des Unverseifbaren mit verdünnter Schwefelsäure behandelt wie in Beispiel 3 beschrieben. Man erhält 4830 g eines hydrolytisch gespaltenen Rohmontanwachses mit folgenden Kennzahlen: SZ 51,1» VZ 106,4, Fp/Tp 87/88⁰C.

6) 1 kg Säuren aus nicht entharztem Rohmontanwachs, hergestellt nach Beispiel 3» werden aufgeschmolzen« Sobald die Temperatur der Schmelze 110 erreicht hat, werden im Laufe von etwa 30 Minuten unter kräftigem Rühren 16,5 S Calciumhydroxyd eingetragen. Die Säurezahl des Wachses sinkt hierbei von ursprünglich 8i,2 auf 71,4 ab. Das so hergestellte Wachs zeigt eine Verseifungszahl von 103,6, der Fließ-/Tropfpunkt liegt bei 97»5/98,5°C. Das Produkt ist für die Herstellung einer Kohlepapierfarbmasse in hervorragendem Maße geeignet.

7) 1 kg Säuren aus entharztem Rohmontanwachs, hergestellt wie in Beispiel 4 beschrieben, werden entsprechend Beispiel 6 mit

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13,6 g Calciumhydroxyd versetzt. Es resultiert ein für die Herstellung· von Kohlepapierfarbmassen geeignetes Wachs mit folgenden Kennzahlen: SZ 74,9, VZ 95,2, Fp/Τρ 99/iOO°C.

8) 10 kg entharztes Rolunontanwachs (SZ 22, VZ 70) werden wie in Beispiel 1 beschrieben mit 525 g NaOII, gelöst in 525 nil Wasser, verseift. Aus 5 kg einer so hergestellten Na-Seife von entharztem Rohmontanwachs erhält man ohne vorherige Extraktion des Unverseifbaren durch Behandlung mit verdünnter Schwefelsäure gemäß Beispiel 3 4810 g eines hydrolytisch gespaltenen Rohmontanwachses mit folgenden Kennzahlen: SZ 52,3, VZ 105,1, Fp/Tp 87/88⁰C.

Zur Schmelze dieses Wachses gibt man bei 110 bis 120C eine Lösung von 45 g NaOII in 50 ml Wasser. Nach einer Rührzeit von etwa 45 Minuten bei der angegebenen Temperatur ist das Produkt wasserfrei. Es hat folgende Kennzahleni SZ 40,7, VZ 98,3, Fp/Tp 91/92°C.

Das Wachs kann gut für die Herstellung eines Kohlepapiers eingesetzt werden.

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Ge. 367 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hersteilung von Kohlepapierwachsen aus Rohmontanwachs , dadurch gekennzeichnet, daß man Rohmontanwachs bei Temperaturen zwischen seinem Schmelzpunkt und ca. 180 C (vorzugsweise bei 100 bis 150°c) mit 100 bis 110 Gew.# der aus der Verseifungszahl des Rohmontanwachses zu berechnenden Menge an Alkalihydroxyd umsetzt, aus dem Verseifungsprodukt die Wachssäuren auf bekannte Weise in Freiheit setzt und dieselben sodann mit 5 bis 40 ^ der zur totalen Neutralisation der Carboxylgruppen theoretisch erforderlichen Menge an alkalisch reagierenden Ilydroxyden von Metallen der 1 „ und 2. Gruppe des Periodensystems neutralisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wachs säuren mit 10 bis 50 Gew.'jiger Schwefelsäure bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes von Rohmontanwachs in Freiheit setzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachssäuren kontinuierlich im Gegenstroraverfahren in Freiheit gesetzt werden.

k. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß dem verseiften Rohmont^iwachs vor dem In-Freihoit-setzen der Wachssäuren unverseifbare Anteile entzogen werden.

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