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"verfahren zur Herstellung von Seife" Diese Erfindung fällt in das
Gebiet der Seifenherstellung, nämlich von Alkali- oder Alkalimetallverbindungen
von FettsOuren mit von 6 bis ungefähr 30 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 8 bis 20
Kohlenstoffatomen. Die Erfindung ist besonders brauchbar zur Heratellung von Seifen
aus synthetischen Alkoholen der entsprechenden Anzahl der
Kohlenstoffatome,
wie sie durch die Oxydation von Aluminiumalkylverbindlffllgen und nachfolgender
Hydrolyse derselben hergestellt werden. Im besonderen ist die Erfindung brauchbar
zur Herstellung von Seifen worin die Alkohole mit einem Alkalimetallhydroxid, besonders
Natriumhydroxid, unter Bildung von Metallaalzen von Säuren entsprechend den Alkoholen
umgesetzt werden.
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Die durch das l'kaustisohe Scimelz-Verfahren oder die Reaktion eines
Ätzalkalimittels mit Alkoholen hergestellten Seifen sind wasserfreie Seifen mit
hohem Schmelzpunkt, Das Produkt wird in dem geschmolzenen Zustand erhalten, ist
aber ziemlich schwierig zu handhaben und weiterzuverarbeiten. Im besonderen wurde
gefunden, daß - obgleich dasselbe Material, das mäßige Mengen Wasser enthält, einen
niederen Schmelzpunkt hat und leicht zu handhaben ist und insoweit ähnlichen Seifen,
die aus natürlich vorkommenden Betten hergestelit werden, entspricht, es nichtsdestoweniger
ziemlich schwierig ist, Wasser in die wasserfreie Seife zur Erreichung leichterer
Handhabung einzuführen.
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Nach der vorliegenden Erfindung werden ein kaustisches Material, vorzugsweise
Natriumhydroxid, und ein Alkohol oder Gemische desselben bei erhöhten Temperaturen
und unter Rühren umgesetzt, wodurch ein geschmolzenes Gemisch von Alkalimetallsalzen
der den Alkoholen entsprechenden Säuren gebildet wird. Danach wird unter die Oberfläche
des geschmolzenen
Gemischs der wasuerfreien Seife gesättigter Dampf
unter fortwährendem Rühren eingeftihrt und der Druck während der Daepfeiniuhrueg
bei ungefähr 200 (15,1 kg/cm2) 2 2 bis 500 paig (36,2 kg/cm ), (vorzugsweise 250
(18,6 kg/cm ) bis 400 psig (29,1 kg/cm2)) und im wesentlichen unter dem Dampfdruck
von Wasser bei den Arbeitstemperaturen gehalten, die bei ungefähr 200 bis 3500C,
(vorzugsweise ungefähr 225 bis 300°C) liegen. Die Dampfeinführung wird fortgesetzt
bis die Seife einen Wassergehalt von ungefähr bis zu 30 Gew.%, besonders 20 bis
30 Ges.%, hat. Das so gebildete Produkt wird leicht entleert und hat einen verhältnismässig
niederen Schmelzpunkt.
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Die Einzelheiten der Erfindung sind den Zeichnungen und den Beispielen
zu entnehmen. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigen die Figur 1 bis 5 graphische
Darstellungen der Eigenschaften typischer Materialien der vorliegenden Erfindung
zum Teil nach veröffentlichten Angaben und zum Teil nach neu abgeleiteten Zahlen,
wobei Figur 1 eine graphische Darstellung der Eigenschaften einer typischen reinen
Seife nach veröffentlichten Angaben ist.
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Figur 2 zeigt die Dampfdruckeigenschaften fUr Seifen bei verschiedenen
Konzentrationen.
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Fig. 3 Dampfdruckangaben für Seifen bei verschiedenen Temperaturen,
Fig. 4 ein typisches Temperatur-Druck-Zeit-Diagramm für die Seifenhydratisierung
von wasserfreier Seife zur Seife mit ungefähr 30 ffi Wassergehalt, und Fig. 5 eine
graphische Darstellung der Hydratisierungageschwindigkeit bei der Hydratisierung
nach Sigo 4.
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Wie vorausgehend festgestellt, ist die kritische Stufe der Erfindung
das Beibehalten der wasserfreien Seife im geschmolzenen Zustand nach ihrer Herstellung
und dann das fortschreitende Einführen von Dampf. Die Dampfzugabe zur Bewirkung
der Wasseraufnahme kann bei im wesentlichen konstanten Druckbedingungen während
der gesamten Aufnahmezeitdauer stattfinden, obgleich eine Änderung des Drucks neben
einer Temperatursenkung wünschenswert ist. Die Temperatur wird über dem Schmelzpunkt
des Systems während der jeweiligen Zeit gehalten. Die Hydratisierungsgeschwindigkeit
verläuft ziemlich hoch und benötigt typischerweise nur 15 bis 20 Minuten bei diskontinuierlichen
Arbeitsverfahren.
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Die Eigenschaften der Seifensysteme werden durch die nachfolgenden
Zeichnungen erläutert.
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Die Fig. 1 ist ein binäres Phasendiagramm für eine typische reine
Seife, Natriumlaurat, nach Soap, Band 1, Davidson und Better, Intersoience, New
York, 1953, Seite 74. In die Ausgangszeichnung wurden Kurven aufgenommen, welche
die Konzentrations-Temperatur-Verhältnisse zeigen, wie sie bei verschiedenen typischen
Seifengemisohen (Beispiel 1) bei typischen Drücken, 250 (18,6 kg/cm2), 300 (22,1
kg/cm2) und 350 psig (25,6 kg/cm²) gemessen wurden. Andere Seifen (Myristat, Palmitat,
Stearat usw.), rein und in Gemischen, verhalten sich im allgemeinen hierzu im Hinblick
auf die zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung wichtigen Eigenschaften ähnlich
oder wenigstens im allgemeinen vorhersagbar.
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Die angegebenen Zahlen zeigen, daß es notwendig ist, für die Hydratisierung
von im wesentlichen wasserfreier Seife von einem flüssigen Ein-Phasen-Zustand in
dem isotropen Bereich (100 % Seifenlinie) auszugehen. Das bedeutet ungefähr 3000C
bei Gemiechen wie solchen von Beispiel 1, jedoch ist die Temperatur sogar höher
bei reinem Natriumlaurat oder bei Seifen und Seifengemischen mit kürzerer organischer
Kettenlänge wie Natriumhexanoat. Andererseits liegt der isotrope Bereich bei bestimmten
Seifen wie Natriumeicosanat, Natriumeicosenat oder Kaliumlaurat niederer. Bestimmte
Gemische, wie die Laurate, Palmitate und Stearate von Calcium, Magnesium und Kalium,
können Eigenschaften des isotropen Bereiches bei sogar geringeren
eutektischen"
Temperaturen, wie 1500C, aufweisen. Zusätzlich wurde beobachtet, daß, wo ein bedeutender
Teil der Fettsäurereste ungesättigt oder verzweigt oder beides vorhanden sind, die
Schmelzpunkte im allgemeinen vorhersagbar niederer liegen als bei Seifen, wo die
Fettsäurereste insgesamt normal" sind.
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Zu typischen Seifenverbindungen, die einzeln oder in Kombination nach
den Lehren der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, gehören Natriumformiat, Natriumacetat,
Natriumhexanoat, Natriumoctanoat, Natriumdecanoat, Natriumhendecanoat, Dodecanoat,
Natriumtridecanoat, Natriumtetradecanoat, Natriumpentadecanoat, Natriumhexadecanoat,
Natriumheptadecanoat, Natriumoctadecanoat, Natriumeicosanoat, Natriumdocosanoat,
Natriumtetracoasanoat, Natriumhexacoasanoat, Natriumoctacosanoat und Natriumtriacontanoat.
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Zu anderen Seifenverbindungen gehören Verbindungen mit den vorausgehenden
Verbindungen als Hauptkohlenstoffkette mit Nebenketten, die sowohl hinsichtlich
dem Ort als auch der Länge der Nebenketten unterschiedlich sind, wie Natriumalphamethyldodecanoat,
Natriumbetaäthylhendecanoat, Natriumgammamethyltetradecanoat.
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Zu anderen Seifenverbindungen gehören Natriumoleat, Natriumlinoleat,
Natriumlinolenoat und ähnliche mono- und mehrfachungeeättigte Seifen der vorausgehenden
organischen Strukturen
unterschiedlicher Anzahl der Kohlenstoffatome
pro Molekül.
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Andere typische Arten von Verbindungen sind für Magnesium (Alkylcyclohexylalkanoate),
Kalium (Alkylcyclohexylalkenoate), Lithium (Alkylphenylalkanoate), Calcium (Alkylphenylalkencate).
Spezifische typische Zubereitungen sind Natrium (4-hexylcyclohexyl)-acetat, Natrium(3-hexylcyclohexyl)-acetat,
Natrium(2-hexylcyclohexyl)-acetat, Natrium(para-butyl-4-phenyl)-butanoat und Natrium(metabutyl-6-phenyl)-3,4-heptenoat.
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Bei einem weiteren Vergleich der verschiedenen Zahlen ist zu ersehen,
daß der anfangs vorhandene Druck des Systems, sowie Dampf fortschreitend zur Erhöhung
des Wassergehalts zugegeben wird, schnell von dem isotropen wasserfreien (100 %
Seifen-) Bereich, der im wesentlichen keinen Dampfdruck hat, ausgehend, ansteigt,
daß es aber bei mäßigen Drücken in der Größenordnung von 200 (15,1 kg/cm2) bis 500
psig (36,2 kg/cm2), oder vorzugsweise 250 (18,6 kg/cm2) bis 400 psig (29,1 kg/cm2),
insbesondere 225 (16,8 kg/cm2), 925 (23,9 kg/cm²) und 425 peig (30,9 kg/cm²), möglich
ist, in dem isotropen Bereich zu bleiben, während viel oder der gesamte Dampf zugegeben
wird, wobei man einen Vbergang von der "isotropen" zur "neat"-Ssife*), weiterhin
als reinen Seife *) "neat"-Seife ist eine meist aus natürlichem Ausgangsmaterial
erhaltene Seife mit 20-30 asw. Wassergehalt.
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bezeichnet, erhält, wo Art und Ausmaß der ttZwei-Phasent-Systeme geringe
Bedeutung haben.
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Bei der praktischen Durchführung ist es in vielen Bällen sehr wünschenswert
einem Verarbeitungsablauf zu folgen, wobei man mit einer wasserfreien oder nahezu
wasserfreien Seife in der isotropen Phase (etwas über dem Schmelzpunkt) beginnt,
anfangs Dampf isotherm zunehmend in die Masse einperlt, bis ein gewählter Druck
erreicht ist und dann einen im wesentlichen einheitlichen Druck unter Abstimmung
der Temperatur und des Wassergehalts beibehält, um annähernd einen gewählten Druck
beizubehalten, bis der gewünschte Wassergehalt (typischerweise 30 «0) reine Seife
erhalten wird. Danach wird dieses flüssige reine Seifengemisch ohne die Notwendigkeit
weiterer Zugabe oder AuSnahme von Wasser oder Dampf gekühlt, wobei die Fluidität
bis zu einer Temperatur von ungefähr 100°C beibehalten wird, Obgleich gewöhnlich
etwas höhere Drücke verwendet werden, hat es sich jedoch in manchen Fällen als günstig
erwiesen, im wesentlichen die gesamte Dampfzugabe bei der Seife in der isotropen
Phase zu bewirken. Um aus praktischen Gesichtspunkten jedoch die Steuerung zu erleichtern,
wird die Xnderung der Dampfzugabe zur Beibehaltung eines ausgewählten konstanten
Drucks von dem Anfangsdampfzuführungsdruck, der durch den für den verwendeten Kessel
möglichen
maximalen Druck bestimmt wird, zusammen mit einer vorgesehenen
Kühlgesohwindigkeit bevorzugt.
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Die Dampfdruckcharakteristika der typischen Seife von Beispiel 1 (Fig.
2) zeigen, daß in dem Maße, wie der Wassergehalt über ungefähr 25 X erhöht wird,
der Dampfdruck der isotropen Phase schnell auf den gesättigten Wasserdampfdruck
ansteigt. Man sucht daher weiter aus wirtschaftlichen Uberlegungen den Übergang
von der isotropen Phase zur reinen Seifenphase bei einem Wassergehalt von ungefähr
15 bis 20 ffi entsprechend den Drücken von ungefähr 200 (15,1 kg/cm2) bis 500 psig
(36,2 kg/cm2) bei Materialien, wie solchen von Beispiel 1, zu bewirken, wobei optimale
Druckbedingungen für andere Materialien in gewissem Ausmaß von der Anzahl und den
Arten der Bindung der Kohlenstoffatome in den Fettsäureresten und von den verwendeten
Kationen, wie vorausgehend erläutert, abhängig sind.
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Fig. 2 zeigt verschiedene typische Kurven von Druck-Demperatur-Verhältnissen
von Seifen der typischen Zusammensetzung des Beispiels 1 bei verschiedenem Prozentsatz
des Wassergehalts. Die Daten erläutern sich selbst, wobei angenommen wird, daß der
abgeflachte Verlauf der 9,5 %-Wassergehaltskurve dem zuzuschreiben ist, daß Vorteile
eintreten, wenn man einen bedeutenden Teil der Dampfzugabe in der Zeit bewirkt,
in der die Seife in der isotropen Phase ist, selbst wenn dies Drücke im Bereich
von 350 (25,6 kg/cm²) bis 400 psig
(29,1 kg/cm2) benötigt.
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Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der bei Pigo 2 verwendeten
Angaben, wobei der Druck als Funktion des Wassergehalts bei verschiedenen Temperaturen
angegeben wird0 Fig. 4 ist eine nützliche Darstellung des Ablaufs einer typischen
Hydratisierung von wasserfreier Seife bis zur reinen Seife von 30 X Wassergehalt
im VerlauS von 23 Minuten. Anfangs befand sich die wasserfreie Seife auf einer Temperatur
von ungefähr 33OOC und einem Dampfdruck von praktisch 0. In den ersten 11/2 Minuten
der Dampfzugabe stieg der Druck auf einen vorgesehenen typischen Druck von 250 psig
(18,6 kg/cm2).
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Danach wurde die Dampfzugabe fortschreitend und unter konstantem Druck
so fortgesetzt, wie die Temperatur gesenkt wurde. Die Wassergehalte von 10 %, 20
und 30 wurden nicht durch direkte Analyse festgestellt, sondern sie wurden aus den
Werten der Diagramme für Zusammensetzungen Druck-Temperatur der Fig. 2 und 3 entnommen.
Die Ergebnisse der Hydratisierung waren gut, jedoch scheint sich aus diesen und
anderen Angaben zu ergeben, daß das optimale großtechnische Verfahren mit maximaler
Hydratisierungsgeschwindigkeit bei den hier in Betracht kommenden Gemischen vorzugsweise
bei etwas höherem Druck, typischerweise 300 (22,1 kg/cm²) bis 400 psig (29,1 kg/cm2),
erreicht wird0 Fig. 5 ist eine graphische Darstellung mit ausgeglichenen
Durchschnittswerten
der Zahlenangaben aus Fig. 4, um die Waseerabsorptionsgeechwindigkeit als Funktion
der Wasser konzentration bei einer 250 psig (18,6 kg/cm2)-Hydratisierung aufzuzeigen.
Die Ergebnisse sind ähnlich bei anderen Drücken innerhalb der oben angegebenen Bereiche.
Ein Vergleich zeigt, daß die 10 -Hydratisierung zwischen den Punkten der 20 zeigen
und 30 %igen Hydratisierung ungefähr 4 Minuten benötigt im Gegensatz zu den meist
12 Minuten, die für die Anfangs-10 Sige-Hydratisierung erforderlich sind. Man beobachtet
daher bei einer genau konstanten Druckzuführung eine höhere Geschwindigkeit in der
rein Seifen"- gegenüber der isotropen Region.
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Beispiel 1 250 g Mittelechnitt-normaler Alkohol (67 % (Gewicht) 012H250H,
26 * 014H290H, 7 % C16H330H (Durchschnitts-Mol.-Gewicht 196,2). Analyse (-OH, Gew.%)
8,67) wurden mit 51 g Natriumhydroxid bei 310 bis 340°C und bei einem Druck von
400 psig (29,1 kg/cm2) in einem 1 Liter-, zur Wärmezuführung ummantelten AutokLaven,
der ein Rührwerk mit mäßiger Geechwindigkeit enthielt, umgesetzt, bis die Bildung
von Wasserstoff nach ungefähr Y2 Std. aufhörte. Man ließ den Druck langsam ab, bis
das Syetem atmosphärischen Druck erreichte. Die Seife wurde in einem geschmolzenen
Zustand beibehalten. Dann wurde Dampf in die geschmolzene Seife zur Entfernung von
Paraffinen und anderen flüchtigen Materialien, die von den Abgasen gesammelt wurden,
eingeperlt. Dieeee
Strippen wurde ungefähr 15 Minuten fortgesetzt,
wobei während dieser Zeit die Seife im geschmolzenen Zustand gehalten wurde und
das Rührwerk lief.
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Das System wurde erneut geschlossen, und bei der noch geschmolzenen
Reaktionsmasse (bei ungefähr 530°C) und unter fortwährendem Rühren wurde gesättigter
Dampf in die Seifenmasse eingeperlt von einer Quelle, die aus einem zweiten erhitzten
Autoklav bestand, der genug Wasser enthielt, um einen ungefähr 30 %gen Endfeuchtigkeitsgehalt
der Gesamtseifenmasse zu erhalten. Der Anfangs dampfdruck in dem zweiten Druckkessel
betrug ungefähr 300 psig (22,1 kg/cm2). Die Dampf zuführung erfolgte kontinuierlich
und durch eine eingetauchte Röhre mit geringem'Durchmesse, die zum Boden der Seifenmasse
reichte. Der Druck des Seifensystems stieg in ungefähr 1 Y2 Minuten auf ungefähr
250 psig (18,6 kg/cm2).
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Danach wurde die Wärmezuführung zu dem ersten Autoklaven unterbrochen,
und man ließ den Autoklaven und seinen Inhalt allmählich durch Wärmeverlust auf
Zimmertemperatur während dem Rest der Dampfzugabe abkühlen, Wenn das Seifengemisch
in dem ersten Druckkessel eine Temperatur von 2070C bei einem Dampfdruck von 205
psig (15,4 kg/om2) (ungefähr 15 Minuten nach Dampfzugabe) erreicht hatte, wurde
das Dampfventil geschlossen, und man ließ das Gemisch auf Zimmertemperatur ohne
weitere Dampfzugabe abkühlen. Mit dem Rühren wurde bei einer Temperatur von 1679C
aufgehört.
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Der Dructkessel wurde geöffnet und das Gemisch geprüft und eine Probe
entnommen. Obgleich das Gemisch bei Zimmertemperatur fest war, war es offensichtlich,
daß das Gemisch bis zu 16700 flüssig war, weil es zur Füllung des Bodens des Druckkessels
einheitlich nach Aufhören des Rührens zusammengelaufen war. Das Gemisch war einheitlich
und bestand aus einer einzigen Phase. Die Feuchtigkeitsanalyse zeigte 26,8 (Gew.)
Wasser im Gemisch.
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Der bei der Reaktion verwendete Alkohol wird weiter dadurch gekennzeichnet,
daß er ungefähr 95 ß normale organische Reste und 5 % verzweigte gesättigte Moleküle
enthält.
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Das Verfahren dieses Beispiels wurde nicht mit konstantem Druck durchgeführt,
sondern mit abfallendem Druck, wobei ein hoher Prozentsatz Wasser während der isotropen
Phase zugesetzt wurde, der eine nahezu konstante Abnahme des Wasserzusatzes in die
und in der reinen Seifenphase folgte.
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Beispiel 2 Eine hydratisierte Seife wurde wie in Beispiel 1 hergestellt,
ausgenommen daß der Druck in dem ersten Druckbehälter manuell bei einer konstanten
Höhe gesteuert wurde, wobei man die Dampfzuführung so einschränkte, daß der Druck
im Druckkessel 240 peig (17,8 kg/cm2) nicht überstieg. Der Druck wurde abgelassen,
wenn die Temperatur auf 1000C
abgefallen war. Das Druckgefäß wurde
geöffnet. Die Masse in dem Autoklaven war dann klar und viskos, zeigte aber leichte
Schaumbildung, wie sie in ähnlicher Weise durch zurückbleibende Kompressionsverminderung
bewirkt wird. Man ließ die hydratisierte Seife auf Zimmertemperatur abkühlen, und
sie hatte dann das gleiche Aussehen wie die hydratisierte Seife von Beispiel 1.
Die Seife wurde nicht hinsichtlich des Wassergehalts analysiert, aber die Anteile
waren so eingestellt worden, daß ein Produkt mit einem Wassergehalt von ungefähr
30 ffi hergestellt wurde.
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Dieses Beispiel beschreibt die Hydratisierung bei einem konstanten
Drucke Beispiel 3 Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei der konstante Druck bei 250
psig (18,6 kg/cm2) gehalten wurde. Eine graphische Darstellung der Demperatur-Zeit-Verhältnisse
ist in Sigo 4 aufgezeigt. Der Wassergehalt ist den Druck-Temperatur-Verhultnissen
der Angaben von Figuren 2 und 3 zu entnehmen. Die Zahlenangaben wurden zur Herstellung
von. Fig. 5 verwendet, einer graphischen Darstellung von Wassergehalt gegenüber
Zeit, wodurch eine ziemlich langsame Geschwindigkeit der Anfangswasseraufnahme aufgezeigt
wird.
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Beispiele 4 bis 17 Die Beispiele 1 bis 3 wurden mit wasserfreien geschmolzenen
Seifen wiederholt, wobei diese durch Umsetzen der nachfolgenden
Alkohole
mit kaustischen Materialien erhalten wurden.
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Bevorzugtes kaustisches Mittel ist Natriumhydroxid in stöchiometrischer
Menge, ausgenommen, daß dies anders angegeben ist.
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Es wurden voraussagbare Ergebnisse nach den Beispielen 1 bis 3 erhalten.
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Die Alkoholanalysen erfolgten durch Bestimmung der Zusammensetzung
mittels Dampfphasenchromatographie. "Normal" ist bis zu ungefähr 5 ß verzweigt.
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Beispiel 4 "Normales" Alkoholgemisch; 5 % (Gewicht) C6H13OH, 50 %
C8H170H, 45 % C10H210H. Durchschnittsmolekulargewicht 139,4.
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Analyse (-OH Gew.%) 12,2.
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Beispiel 5 Normales Alkoholgemisch; 70 s (Gewicht) C12H250H, 21 *
C14H290Ht 9 % C16H330H. Durchschnittsmolekulargewicht 195,8.
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Analyse (-OH Gew.%) 8,68.
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Beispiel 6 "Normales" Alkoholgemischg 85 s (Gewicht) C14H290H, 15
% Cr6H330H. Durchschnittsmolekulargewicht 218k2. Analyse (-OH Gew.%) 7,79.
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Beispiel 7 "Normales" Alkoholgemisch; 55 % (Gewicht) C16H330H, 45
C18H370H. Durchschnittsmolekulargewicht 254,3. Analyse (-OH Gew.%) 6,69.
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Beispiel 8 Gemischte Alkohole und Kohlenwasserstoffe (gesättigt) mit
von 14 bis 34 Kohlenstoffatomen pro Molekül, 39,3 % (Gewicht) Paraffine, 26,4 %
verzweigte Alkohole, 34,3 % normale Alkohole. Durchschnittsmolekulargewicht (gesamt)-
555,6 e Analyse (-OH Gesamt-Gew.%) 3,06. Durchschnittsmolekulargewicht (Alkohol
allein) 3,37. Analyse (-OH Gew.% nur des Alkoholteils) 5,04. Das- Dampfstrippen
-der geschmolzenen-Seife nach der Reaktion mit dem kaustischen Mittel entfernt im
wesentlichen die gesamten Nicht-Seifen-Materialien.
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Beispiel 9 "Normales" Alkoholgemisch 13 % (Gewicht) -C12H25QH,- 37
ffi C14H290H, 34 % C16H330H, 16 % C18H37OH. Durchschnittsmolekulargewicht 226,3.
Analyse (-OH Gew.%) 7,51.
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Beispiel 10 "Normales" Alkoholgemisch; 13 % (Gewicht) C12H250H, 5
% C14H290H, 46 ffi C16H330Hs 36 % C18H370H. Durchschnittsmolekulargewicht 240,4.
Analyse (-OH Gew.%) 7-,07.
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Beispiel 11 Normal-verzweigtes Alkoholgemisch mit von 11 bis 22 Kohlenstoffatomen
pro
Molekül; 17 « (Gewicht) verzweigte Moleküle, 83 , normale Moleküle. Durchschnittsmolekulargewicht
204,0. Analyse (-OH Gew.%) 8,33. Dieses Gemisch wird selektiv mit einem Ätzalkali
umgesetzt (zu den selektiven Bedingungen gehören stöchiometrische Menge des Ätzalkali,
bezogen nur auf den Gehalt an normalem Alkohol). Man erhält ein Seifengemisch mit
ungefähr 10 % verzweigten Molekülen.
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Beispiel 12 Beispiel 11 wird als nicht selektive Reaktion wiederholt.
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(zu den Bedingungen gehören stöchiometrisohe Menge Ätzalkali, bezogen
auf den Gesamtalkoholgehalt). Man erhält ein Seifengemisch mit ungefähr 17 % verzweigten
Molekülen0 Beispiel 13 Normal-verzweigtes Alkoholgemieoh mit von 7 bis 17 Kohlenstoffatomen
pro Molekül; 50 * (Gewicht) verzweigte, 50 % normale Moleküle0 Durchschnittsmolekulargewicht
209,5.
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Analyse (-OH Gew.%) 8,11. Dieses Gemisch wird selektiv mit einem kaustischen
Material wie in Beispiel 11 umgesetzt unter Bildung eines Seifengemisohee mit ungefähr
25 , verzweigten Molekülen.
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Beispiel 14 Beispiel 13 wird ale nicht selektive Reaktion wie in Beispiel
12 wiederholt. Man erhält ein Seifengemisch mit ungefähr 50 % verzweigten Molekülen.
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BeisPiel 15 Gemischte geradkettige Alkohole, normal und ungesättigt,
entsprechend der nachfolgenden Säureanalyse.
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Säuren Gew.% C8H15OOH 1,2 C10H19°°H 1,4 Cl 2H2300H 9,4 C1 4H27O0H
6,0 C16H31 OOH 23,2 C18H35OOH (stearinsäure) 13,2 o18H3300H (Oleinsäure) 40,4 C18H100E
(Linolsäure) 4,8 C18H29OOH (Linolensäure) 0.4 100,0 Dies ist ein nominal es Gemisch
von Alkoholen, das zur Simulierung eines Seifenprodukts verwendet wird, das ungefähr
einem 80/20 Talg/Kokosnußöl-Seifengemisch entspricht, das durch Umsetzen mit natürlichen
Estermaterialien erhalten wird. Bei der kaustischen Reaktion, die Wasserstoff freigibt,
werden die nicht gesättigten Materialien gegen Abbau geschützt, ausgenommen bis
zu dem Ausmaß, daß eine selektive Hydrierung erfolgt, die die poly-ungesättigten
Materialien <Linol- und Linolensäure) zur mono-ungesättigten (Oleinsäure) umwandelt.
Es wird angenommen, daß die Verteilung der entsprechenden Alkohole, Säuren und Seifen
dieselbe ist,
ausgenommen die Zunahme der Oleinsäureseife infolge
der selektiven Hydrierung.
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Beispiel 16 Beispiel 15 wird mit dem "Talg"-Bestandteil wiederholt,
wobei dieser erhalten wurde durch Mischen der entsprechenden Talgfettsäuren der
nachfolgenden Zusammensetzung mit normalen Alkoholen, die den Ausgleich bilden.
Das Verhältnis bezieht sich auf die Talgsäure, vorausgesetzt, daß sie 80 % des Gesamtgehalts
ausmacht.
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Talgsäuren Gew.% Cl 4H2700H 3 C16H31OOH 27 C18H3500H (Stearinsäure)
16 C16H3300H (Oleinsäure) 48 C18H31OOH (Linolsäure) 5,5 C18H29OOH (Linolensäure)
0,5 100,0 Das verwendete klustische Material wird in stöchiometrischer Menge zum
Umsetzen der Alkohole zu Seifen plus stöchiometrischer Menge Neutralisieren der
Säuren zu Seifen verwendet.
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Die Verteilung der Seifenbestandteile ist im wesentlichen die gleiche
wie in Beispiel 15, soweit man die Molekulargewichtsfaktoren in Betracht zieht.
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Beispiel 17 Die Alkoholbestandteile von Beispiel 16 wurden zu Seife
umgesetzt und auf annähernd 30 Wassergehalt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hydratisiert0 Die Ualgsäurebestandteile wurden getrennt mit wässriger NaOH unter
Bildung einer Masse mit 30 o/o Wassergehalt neutralisiert. Die beiden sich ergebenden
Seifengemische wurden bei ungefähr 125°C gemischt und nach den herkömmlichen Seifenbearbeitungen
durch Mahlen, Kneten, Parfümieren, Zugabe von herkömmlichen Hilfsmitteln und Bildung
in Stücke überführt.
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Beispiel 18 Die vorausgehenden Beispiele werden mit anderen Materialien,
die andere organische Reste und Metallbestandteile haben, wie in der vorausgehenden
Beschreibung erläutert, wiederholt, Das allgemeine Kriterium ist die Hydratisierungsfähigkeit
bei einem Druck unter dem gesättigten Dampfdruck des Wassers bei der Temperatur
des geschmolzenen Materials. Im allgemeinen nimmt der Schmelzpunkt mit der Zunahme
der Anzahl der Kohlenstoffatome pro Molekül, mit zunehmender Verzweigung und mit
zunehmender Ungesättigtheit ab. Es sind milde Wasserstoffschutzdruckbedingungen
bei den hoch-ungesättigten Materialien erforderlich, um übermäßigen Abbau der Moleküle
zu vermeiden. Die hydratisierten Seifen werden weiter in Säcke oder in Pulver mit
ungefähr 85 ffi Seifcngehalt verarbeitet.
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Beispiele 19 bis 22 Vergleich mit anderen Hydratisierungs-Versuchen.
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Beispiel 19 Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei ein überhitzter Dampf
mit einem Druck von 120 (9,4 kg/cm2) bis 130 psig (10,1 kg/ cm2) verwendet wurde.
Der überhitzte Dampf wurde mittels Durchleiten des "Anlagen"-Dampfes durch ein elektrisch
erhitztes Rohr hergestellt. Das genaue Ausmaß der Überhitzung wurde nicht gemessen.
Die Überhitzungsbedingung wurde hauptsächlich deshalb vorgesehen, um unbeabsichtigte
Überführung von Wassertropfen als vielmehr Dampf zu vermeiden.
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Die Dampfzugabe wurde eingestellt, wenn die Temperatur des Druckkessels
auf 1750C abgefallen war. Nach Abkühlen des Gemisches auf Zimmertemperatur wurde
der Druckkessel geöffnet und das Produkt geprüft. Das Gemisch war nicht einheitlich,
sondern es wurde gefunden, daß es aus wenigstens zwei miteinander gemischten Phasen
bestand. Eine Phase (vermutlich feuchte Kernseife"), von der angenommen wird, daß
sie im wesentlichen bei Zimmertemperatur fest wurde, war weich und schlüpfrig. Die
andere Phase war härter und flockenähnlich und ähnelt dem Produkt der Beispiele
1 und 2. Es wurde nicht hinsichtlich des Wassergehalts analysiert, jedoch waren
die Anteile denen der vorausgehenden Beispiele ähnlich.
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Beispiel 20 Ein verfestigtes wasserfreies Seifengemisch ähnlich dem,
das in den Anfangsphasen der Beispiele 1 und 2 hergestellt wurde, wurde pulverisiert
und 40 g zu 160 g Wasser zugegeben und zur Bildung einer 20 Gew.0/oigen Seifenlösung
(80 /0 Wasser) gerührt.
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Diese Lösung wurde in einen Becher gebracht und der Becher in einem
Wasserbad zum Kochen erhitzt. Das Wasser wurde von der 20 %igen Lösung verdampft,
um eine reine Seife von ungefähr 70 % Seife und 30 Vo Wasser zu erhalten0 Wenn das
Volumen der Lösung um ungefähr ein Drittel verringert wurde, änderte sich die Masse
zu einer klaren gallertartigen Konsistenz, vermutlich der Mittel-Seifenphase. Durch
Fortsetzen des Erhitzens dieser Masse wurde nur eine geringe Volumenverringerung
erreicht, jedoch begann die Oberfläche des gallertähnlichen Materials zu trocknen.
Weiteres Erhitzen trocknete allein die Oberfläche weiter, ohne irgendeine erkennbare
Änderung'der Masse der Mittelseife zu verursachen, so daß anstelle der Herstellung
einer homogenen 70 zeigen Lösungsseife ein Zwei-Phasengemisch von nahezu trockener
Seife und Mittelseife erreicht wurde.
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Beispiel 21 Zu Vergleichszwecken wurden 248 g pulverisierte Seife
des in Beispiel 19 verwendeten Typs langsam zu 218 g Wasser in
einem
gerührten 2 l-Kolben zugegeben. Der Kolben wurde von außen erhitzt, so daß die Temperatur
von ungcfähr 500C auf nahezu 1000C während der Seifenzugabe anstieg.
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Es wurde der Versuch geplant, ungefähr 500 g Seife dem Wasser zuzugeben,
um eine 70 ziege Seifenlösung herzustellen) unterdessen wurde von 248 g eine solche
dicke Emulsion (augenscheinlich eine Luft-in-Seifenlösung-Emulsion) gebildet, daß
ein wirkungsvolles biischen beendet werden mußte.
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Der Versuch wurde demgemäß aufgegeben.
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Beispiel 22 Zu Vergleichszwecken wurden 350 g pulverisierte Seife,
ähnlich der in den Beispielen 19 und 20 verwendeten, in einen 1 l-Druckkessel mit
150 g Wasser bei Zimmertemperatur eingebracht. Ein Vakuum von ungefähr 25 mm Quecksilber
wurde über dem Gemisch abgezogen, um die Luft zu entfernen.
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Der Druckkessel wurde dann geschlossen und unter Rühren auf ungefähr
1000C erhitzt. Man ließ dann den Druckkessel abkühlen.
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Wenn er auf ungefähr 70°C abgekuhlt war, wurde der Druckkessel geöffnet.
Das erhaltene Gemisch war ein sehr steifer Schaum, aber nicht eine flüssige Seifenlösung.