DE1769903A1 - Process for the production of a dispersing and wetting agent based on lignosulfonic acid - Google Patents
Process for the production of a dispersing and wetting agent based on lignosulfonic acidInfo
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Description
ZELLSTOFFPABRIK WALDHOP Mannheim, den I.August 1968PULP PLANT WALDHOP Mannheim, August 1st, 1968
Dr.vdB,/K.- (0.N.673)Dr.vdB, / K.- (0.N.673)
Verfahren zur Herstellung eines Dispergier- und Netzmittels auf Ligninsulfosäurebasis. Process for the preparation of a dispersing and Lignosulfonic acid based wetting agent.
Es ist bekannt, daß die Ligninsulfosäure und ihre Salze zur Gruppe der Tenside gehören. Die Grenzflächenaktivitat ergibt sich aus dem Molekülbau, aufgrund eines hydrophoben, aromatischen Grundgerüstes und der an dessen Oberfläche sitzenden, hydrophilen Schwefligsäureestergruppen. Man spricht allgemein aueh von der "Sulfosäuregruppe" des Lignins und damit von der "Ligninsulfosäure". Diese besitzt echten Säurecharakter und bildet Salze*It is known that lignin sulfonic acid and its salts are used for Belong to the group of surfactants. The interface activity results arise from the molecular structure, due to a hydrophobic, aromatic basic structure and those on its surface, hydrophilic sulfuric acid ester groups. One speaks generally also of the "sulfonic acid group" of lignin and thus of the "Lignosulfonic Acid". This has a real acid character and forms salts *
Die Grenzflächenaktivität der Ligninsulfosäure und ihrer Salze wird weitgehend technisch ausgenutzt. So wird z.B. in der Zementherstellung das gemahlene Mineral vor dem Brennen in der sogenannten Schlammphase durch Zusatz von Natrium-Ligninsulfonat dispergiert, um auf diese Weise Verdünnungswasser und damit beim Brennprozeß Wärmeenergie einzusparen. Auch dem fertigen Zementmörtel werden vielfach Ligninsulfonate beigemischt, um durch die Dispergierwirkung besondere Effekte zu erzielen, *»B, eine Erhöhung der Festigkeit oder auch eineThe interfacial activity of lignin sulfonic acid and its salts is largely used technically. For example, in cement production the ground mineral before burning in the so-called sludge phase by adding sodium lignosulfonate dispersed in order to save dilution water and thus thermal energy in the burning process. Even that Lignosulfonates are often added to finished cement mortars in order to achieve special effects through the dispersing effect achieve, * »B, an increase in strength or even a
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Beeinflussung der Abbindezeit. Weitere bedeutende Anwendungen der Grenzflächenaktivität der Ligninsulfonate ist die Dispergierung von Pigmentfarbstoffen, sowie von ölen, Fetten und Wachsen, von Mineralölerzeugnissen wie Bitumen, von synthetischen Gerbstoff-Komponenten usw.Influencing the setting time. Other significant applications The interfacial activity of the lignosulfonates is the dispersion of pigment dyes, as well as oils, fats and Waxes, of mineral oil products such as bitumen, of synthetic tanning components, etc.
Die technisch bedeutendste Anwendung der Ligninsulfosäure bzw. der Ligninsulfonate aufgrund ihrer Grenzflächenaktivität liegt jedoch auf dem Gebiet der Schädlingsbekämpfung. Als Naturstoff ohne eigenen schädigenden Einfluß auf Pflanzen und TiereThe technically most important application of lignosulphonic acid or ligninsulphonates is due to their interface activity but in the field of pest control. As a natural substance without its own damaging influence on plants and animals
sind diese Ligninverbindungen als Dispergier- und Netzmittel besonders geeignet. Man hat β.B. Holzteer oder Karbolineum, weiter auch unter Zusatz von Mineralölen als Sulfitablauge-Dispersionen hergestellt und als "Saatgutbeizen" verwendet. Auch als Spritzmittel wurden sie eingesetzt. Als weitere Fungizide, Insektizide oder Bakterizide sind Ligninsulfonat-Dispergierungen von Nikotin sowie von Schwermetallsalzen der Arsensäure oder anderen anorganischen Verbindungen mit entsprechenden Eigenschaften angeboten worden. Einen besonders großen Umfang nimmt der sogenannte Netzschwefel ein, der im allgemeinen mit 80$ Schwefel- und 20# Ligninsulfonat-Gehalt im Obst- und · Weinbau verwendet wird.are these lignin compounds as dispersing and wetting agents particularly suitable. One has β.B. Wood tar or carbolineum, also produced with the addition of mineral oils as sulphite liquor dispersions and used as "seed dressing". They were also used as sprays. Other fungicides, insecticides or bactericides are lignosulphonate dispersions of nicotine as well as heavy metal salts of arsenic acid or other inorganic compounds with corresponding Properties have been offered. The so-called network sulfur, which in general, occupies a particularly large extent with 80 $ sulfur and 20 # lignosulphonate content in the fruit and Viticulture is used.
Die grenzflächenaktive Wirkung der einzelnen, in der Technik anfallenden Ligninsulfonate ist verschieden. Es stellte sich heraus, daß vor allem die Alkalisalze der Ligninsulfosäure ein-The surface-active effect of each, in technology accruing lignosulfonates is different. It turned out that the alkali salts of lignin sulfonic acid in particular
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schließlich des Ammoniumsalzes eine relativ gute Dispergierwirkung besitzen. Als spezielle Produkte für den Pflanzenschutz werden auch partiell entsulfonierte Ligninsulfonate aus dem alkalisch-oxidativen Krack-Prozeö der Sulfitablauge zur Herstellung von Vanillin sowie auch Alkali-Lignin-Präparate aus dem Sulfatzellstoffprozeß angeboten, in denen nachträglich in einem abgesonderten Verfahren die SuIfosäure-G-ruppe eingeführt wurde.Finally, the ammonium salt has a relatively good dispersing effect own. Partially desulphonated lignosulphonates are also used as special products for crop protection alkaline-oxidative cracking process of the sulphite waste liquor for the production of vanillin as well as alkali lignin preparations from the sulphate pulp process, in which subsequently in the sulfo acid group was introduced in a separate process became.
Alle diese Dispergier- und Netzmittel auf Ligninsulfosäure-Basis haben bisher jedoch den technischen Anforderungen nicht immer voll entsprochen. Einerseits läßt die Grenzflächenaktivität der einfachen, nicht speziell verbesserten Ligninsulfonate vielfach zu wünschen übrig und sie können dann nicht mit gewissen synthetischen Tensiden konkurrieren. Andererseits sind meistens die Ligninsulfonate, auch wenn sie genügend Grenzflächenaktivität aufweisen, zu leicht'wasserlöslich, so daß die Verweilzeit der Wirkstoffe auf den Pflanzen zu kurz ist, z.B. wenn morgens Tau eintritt; oder sie sind zu schwerlöslich, so daß das Pflanzengewebe geschädigt werden kann.However, all of these dispersing and wetting agents based on lignin sulfonic acid have not always fully met the technical requirements. On the one hand, the surface activity of the simple, not specially improved lignosulfonates leaves much to be desired and they can then not compete with certain synthetic surfactants. On the other hand, the lignosulfonates are mostly too easily soluble in water, even if they have sufficient interfacial activity, so that the residence time of the active ingredients on the plants is too short, for example when dew occurs in the morning; or they are too sparingly soluble, so that the plant tissue can be damaged.
Es wurde nun gefunden, daß man gute Grenzflächenaktivität der Ligninsulfosäure und der Ligninsulfonate bei optimaler Haftfähigkeit der daraus hergestellten Dispersionen und Suspensionen dadurch erreicht, daß man diese Ligninverbindungen vor ihrer Anwendung als Tensid einer Schwelung unterwirft.It has now been found that good surface activity of ligninsulfonic acid and ligninsulfonates with optimal adhesion of the dispersions and suspensions prepared therefrom achieved by subjecting this lignin compounds prior to their use as a surfactant of a low-temperature carbonization.
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Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn man ein solches Ligninsulfonat, vorzugsweise in pulvriger Form, der Schwelung unterwirft, welches zuvor auf einen pH-Wert unterhalb 4, vorzugsweise unterhalb 3, eingestellt worden ist.It has been found to be particularly advantageous to use such a lignosulfonate, preferably in powder form, subjected to the smoldering, which has previously been adjusted to a pH value below 4, preferably below 3.
Als Ligninsulfonate gelten alle beim Holzaufschluß anfallenden, aus der Sulfitablauge hergestellten Ligninverbindungen, z.B. das Ca-,Na- und NH.-Salz, aber auch diejenigen dispergierenden Salze der Ligninsulfosäure, die man durch Umsetzung, z.B. desLignin sulphonates are all lignin compounds produced from the sulphite waste liquor, e.g. the Ca, Na and NH salts, but also those dispersing Salts of lignin sulfonic acid, which can be obtained by reaction, e.g.
Ca-Salzes mit Aluminiumsulfat oder mit Kaliumkarbonat oder einem Oxalat, erhalten kann. Besonders geeignet für den Schwelprozeß im Hinblick auf die Grenzflächenaktivität ist das Mg-Ligninsulfonat.Ca salt with aluminum sulfate or with potassium carbonate or an oxalate. This is particularly suitable for the smoldering process with regard to the interface activity Mg lignin sulfonate.
Die Schweltemperatur soll über 150° liegen, vorzugsweise zwischen 200 und 230°. Die Verweilzeiten liegen je nach dem verwendeten Salz der Ligninsulfosäure zwischen 10 und 100 Min., vorzugsweise zwischen 30 und 60 Min. Die Schwelung soll in jedem Fall so durchgeführt werden, daß das Endprodukt der Schwelung eine deutliche Viskositäts-Erniedrigung erfahren hat. Außerdem soll das Schwelprodukt völlig zuckerfrei sein.The smoldering temperature should be above 150 °, preferably between 200 and 230 °. The residence times vary depending on the one used Salt of lignosulfonic acid between 10 and 100 minutes, preferably between 30 and 60 minutes in each case be carried out so that the end product of the carbonization experience a significant decrease in viscosity Has. In addition, the smoldering product should be completely sugar-free.
Magnesium-Ligninsulfonat-Pulver, das durch Zerstäubung einer vergorenen Sulfitablauge aus einem Magnesiumbisulfit-Aufschluß von Buchenholz gewonnen und mit H2SO. auf pH 2,8 eingestellt worden war, wurde in direkter Berührung über MetallflächenMagnesium lignosulfonate powder, which is obtained by atomizing a fermented sulfite waste liquor from a magnesium bisulfite digestion of beech wood and with H 2 SO. Was adjusted to pH 2.8, was in direct contact over metal surfaces
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geleitet, die auf 220° erhitzt waren. Die Verweilzeit betrug insgesamt 45 Min. Die Schwelgase wurden abgeleitet. Die Gewichtsabnahme des Pulvers betrug 18$.passed, which were heated to 220 °. The residence time was a total of 45 minutes. The smoldering gases were discharged. The weight loss of the powder was $ 18.
Die Farbe des erhaltenen Pulvers war auf dunkelbraun umgeschlagen. Die Wasserlöslichkeit war noch voll erhalten; sie lag jedoch an der Grenze zur Unlöslichkeit. Der Gesamtschwefelgehalt lag bei 7,2$. Hexosen und Pentosen waren papierchromatographisch nicht mehr nachweisbar. Die Viskosität einer 30$igen wässrigen Lösung bei 20° betrug 9,5 cP.The color of the powder obtained had turned dark brown. The water solubility was still fully preserved; however, it was on the verge of insolubility. The total sulfur content was $ 7.2. Hexoses and pentoses were by paper chromatography no longer detectable. The viscosity of a 30% aqueous solution at 20 ° was 9.5 cP.
Die Prüfung auf Grenzflächen-Aktivität erfolgte nach der Methode der Fischer-Schwebezahl (FSZ),und wurde im Vergleich mit dem ungeschwelten Pulver wie folgt ausgeführt: 100 Gewichtsteile Schwefel und 20 Gewichtsteile der Prüfproduckte (a) = unbehandelt, b) = behandelt) wurden mit 75 Gewichtsteilen Wasser 72 Stunden lang in der Kugelmühle gemahlen. Die so erhaltenen beiden Schwefeldispergierungen wurden bei 80° zu einem Pulver getrocknet (= Netzschwefel),The test for interfacial activity was carried out using the Fischer suspension number (FSZ) method and was compared with the non-carbonized powder carried out as follows: 100 parts by weight of sulfur and 20 parts by weight of the test products (a) = untreated, b) = treated) were ground with 75 parts by weight of water for 72 hours in a ball mill. The two sulfur dispersions thus obtained were dried to a powder at 80 ° (= network sulfur),
Je 1,25 g dieser Dispersionen (Einwaage = X>-) wurden in Wasser gelöst und die Lösungen wurden auf 250 cm im Meßzylinder aufgefüllt. Dann wurden die beiden Meßzylinder gleichmäßig geechüttelt, 5 Min. ruhen lassen, erneut geschüttelt und /2 Stunde nochmals ruhen lassen. Daraufhin wurde bis auf1.25 g each of these dispersions (initial weight = X> -) were in water dissolved and the solutions were made up to 250 cm in the measuring cylinder. Then the two measuring cylinders were shaken evenly, Let rest for 5 minutes, shake again and let rest for 2 hours again. It was up to
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einen Rest von 25cm abgehebert. Diese 25cm wurden eingedampft und ausgewogen (Ausbeute = Y ). Die FSZ.berechnet sich wie folgt:a remainder of 25cm lifted off. These 25cm were evaporated and balanced (yield = Y). The FSZ is calculated as follows:
FSZ. in # = 100 · (1 ~ IjFSZ. in # = 100 (1 ~ Ij
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Ergebnis;Result;
a) Bei ungeschweltem Ligninsulfonat betrug Y = 0,889; demnach lag die PSZ. bei 29$.a) In the case of unsanified lignin sulfonate, Y = 0.889; accordingly was the PSZ. at $ 29.
b) Bei geschweltem Ligninsulfonat betrug Y = 0,177? demnach lag die PSZ. bei 85, ιb) In the case of smoked lignosulfonate, Y = 0.177? accordingly was the PSZ. at 85, ι
Je höher die PSZ., umso höher ist die Grenzflächenaktivität des Produktes.The higher the PSZ., The higher the surface activity of the product.
Patentansprüohe:Claims:
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- 1969-07-31 FR FR6926359A patent/FR2014942A1/en not_active Withdrawn
- 1969-08-01 NL NL6911746A patent/NL6911746A/xx unknown
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2339642A1 (en) * | 1976-01-30 | 1977-08-26 | Serlachius Oy | CONDENSATION AND / OR POLYMERIZATION OF MATERIALS CONTAINING SULPHONATED LIGNIN |
US4100155A (en) * | 1976-01-30 | 1978-07-11 | G. A. Serlachius Oy | Method of condensing and/or polymerizing sulfonated lignin containing materials |
Also Published As
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