DE19921330A1 - Verfahren zur Rohwollwäsche - Google Patents
Verfahren zur RohwollwäscheInfo
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Abstract
Beschrieben wird die Verwendung von verzweigten Fettalkoholethoxylaten mit 8 bis 22 C-Atomen, die gegebenenfalls in Abmischung mit Dicarbonsäuren oder deren Derivate und/oder Alkylphosphonsäuren oder deren Derivate, als Waschmittel für Wolle - insbesondere für Rohwolle - eingesetzt werden können.
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Wäsche von Wolle, insbesondere
Rohwolle, sowie die Verwendung bestimmter Fettalkoholethoxylate zur Wollwäsche.
Bei der Verarbeitung von Wolle ist es notwendig den Rohstoff zunächst von dem
anhaftenden Wollwachs und Wollschweiß sowie von Sand, Schmutz und anderen
Verunreinigungen zu befreien. Bei der industriellen Wollwäsche werden dazu Tenside auf
Basis von Nonylphenolethoxylaten verwendet. Diese sind jedoch in ihrem toxikologischen
Verhalten unzureichend. Allerdings sind diese Verbindungen günstig im
Preis/Leistungsverhalten, so daß eine Substitution mit ökologisch unbedenklichen Stoffe
bislang noch nicht überall erfolgt ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung bestand nun darin, eine ökologisch unbedenkliche
Alternative zu den bislang in der Wollwäsche, insbesondere in der industriellen
Rohwollwäsche eingesetzten toxikologisch bedenklichen Tensiden z. B. auf Basis
Nonylphenol zu finden, die sowohl im Waschvermögen wie im Preis eine akzeptable
Alternative für die Industrie darstellen.
Es wurde gefunden, daß bestimmte Fettalkoholderivate die gewünschten Eigenschaften
aufweisen. In einer ersten Ausführungsform wird die Verwendung von verzweigten
Fettalkoholethoxylaten mit 8 bis 22 C-Atomen, gegebenenfalls in Abmischung mit
Dicarbonsäuren oder deren Derivaten und/oder Alkylphosphonsäuren oder deren Derivaten,
als Waschmittel für Wolle beansprucht.
Unter Wolle versteht man nach DIN 60001 T1 (Oktober 1990) sowohl die ca. 5 bis 30 cm
langen Haare der verschiedenen Hausschafrassen als auch die Haare südamerikanische
Lamas, von Kamelen, Kaninchen und Ziegen. Der größte Teil der industriell verarbeiteten
Wolle wird aber vom Schaf gewonnen. Die Wolle stellt eine Eiweißfaser dar, die
hauptsächlich aus dem zu den Skleroproteinen zählenden Keratin besteht. Die von den
Schafen durch Schur gewonnen Rohwolle ist durch Sand, Staub etc. verschmutzt und
enthält große Mengen von Wollschweiß, einem durch Eintrocknen tierischer Ausdünstungen
entstandenen Gemenge aus Kaliumsalzen von Fettsäuren, Hydroxy-, Amino- u. a. organische
Säuren. Weiterhin haftet der Rohwolle das Wollfett an, das in der Talgdrüse der Schafe
gebildet wird und hauptsächlich aus Lanolin, einer Mischung unterschiedlicher
Fettsäureester besteht. Die Wolle von australischen Merinoschafen z. B. enthält ca. 49 Gew.-%
Wollfasern, ca. 19 Gew.-% Schmutz, ca. 16 Gew.-% Fett, ca. 10 Gew.-% Wasser und ca.
6 Gew.-% Schweiß. Zu weiteren Einzelheiten wird auf Ullmann's Encyclopedia of Industrial
Chemistry, Volume 28 A, Fith Edition, 1996, Seiten 395 bis 421, verwiesen.
Erfindungsgemäß werden Fettalkoholethoxylate in der Wollwäsche verwendet. Es handelt
sich dabei um ethoxylierte Fettalkohole, wobei diese Fettalkohole der allgemeinen Formel (I)
gehorchen,
R1-OH (I)
in der R1 für einen verzweigten Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen und 0 bis 3 Doppelbindungen
steht. Bevorzugt ist aber die Verwendung von gesättigten Alkoholen der Formel (I).
Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Fettalkoholethoxylaten auf Basis von
verzweigten Fettalkoholen mit 8 bis 15 Kohlenstoffatomen. Derartige Fettalkohole können
nach bekannten Methoden synthetisiert werden, wobei insbesondere die verzweigten
Produkte der Oxo-Synthese geeignet sind. Eine weitere Quelle für verzweigte Fettalkohole
im Sinne der vorliegenden Anmeldung stellt die sogenannte Guerbet-Reaktion dar. Dabei
werden lineare primäre Fettalkohole bei 200°C und erhöhtem Druck in Gegenwart von
Kupfer oder Natrium über die Zwischenstufe der Aldehyde und anschließender Aldol-
Reaktion zu verzweigten Fettalkoholen kondensiert. Bedingt durch die Reaktionsführung
werden durch Guerbet-Synthese 2-Alkyl-alkanole gewonnen. Die Guerbet-Alkohole folgen
somit der allgemeinen Formel (II)
Wobei R und R' unabhängig voneinander für einen Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen steht.
Besonders geeignete verzweigte Fettalkohole im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind 2-
Ethylhexanol, Isooctanol, Isononanol, Isodecanol, Isoundecanol, Isododecanol sowie
verzweigte Alkohole mit 13 und 15 C-Atomen. Je nach Syntheseweg handelt es sich um
technische Mischungen aus unterschiedlichen Isomeren. Neben den einfach verzweigten
Fettalkoholen sind auch die mehrfach verzweigten geeignet, z. B. 2,6-Dimethyl-4-heptanol,
3,5,5-Trimethyl-1-hexanol oder 3,5-Trimethylheptanol. Prinzipiell können beliebige
Mischungen von Ethoxylaten der oben genannten verzweigten Fettalkohole eingesetzt
werden. Die verzweigten Fettalkohole werden nach bekannten Methoden unter Druck und
erhöhten Temperaturen in Gegenwart von sauren oder basischen Katalysatoren ethoxyliert,
wobei vorzugsweise solche alkoxylierten Verbindungen verwendet werden, die pro Mol
Fettalkohole mit 4 bis 12 Mol und vorzugsweise 5 bis 10 Mol Ethylenoxid umgesetzt werden.
Die Fettalkoholethoxylate werden, als tensidischer Bestandteil in der Waschflotte gelöst, für
die Wäsche von Wolle, vorzugsweise von Rohwolle verwendet. Die Ethoxylate werden dazu
in Mengen von 0,1 bis 10 g/l, vorzugsweise 0,5 bis 5 g/l und insbesondere von 0,5 bis 2,5 g/l
(Aktivsubstanz) eingesetzt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen neben den Fettalkoholethoxylaten noch weitere
Hilfsstoffe einzusetzen, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Dicarbonsäuren oder deren
Derivate und/oder der Alkylphosphonsäuren oder deren Derivate. Die Mitverwendung dieser
Hilfsstoffe ist daher im Sinne der vorliegenden technischen Lehre besonders bevorzugt.
Dicarbonsäuren folgen der allgemeinen Formel (III)
HOOC-(CH2)n-COOH (III)
in der n für Null oder eine ganze Zahl zwischen 1 und 8 steht. Neben den Dicarbonsäuren
sind deren Derivate, insbesondere deren stickstoffhaltigen Derivate bevorzugte Hilfsmittel im
Sinne der vorliegenden technischen Lehre. Vorzugsweise werden Aminodicarbonsäuren, wie
die Asparagin- und Glutaminsäure, deren Salze sowie die Oligomeren und Polymeren dieser
Verbindungen verwendet. Ganz besonders bevorzugt ist dabei die Mitverwendung von
Polyasparaginsäure bzw. deren Natrium- oder Kaliumsalze. Das Molgewicht der
Polyasparaginsäure liegt vorzugsweise im Bereich von 2000 bis 4000 und insbesondere von
2000 bis 3000. Die Produkte zeichnen sich insbesondere durch eine gute biologische
Abbaubarkeit aus. Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung von Bernsteinsäure bzw.
-derivaten, insbesondere von Iminodisuccinaten, besonders die entsprechenden Natrium-
oder Kaliumdisalze.
Auch Alkylphosphonsäurederivate sind geeignete Hilfsstoffe für die Wollwäsche. Besonders
bevorzugt ist die Hydroxyethandiphosphonsäure, die vorzugsweise in Kombination mit der
Aminotrismethylenphosphonsäure eingesetzt wird. Werden derartige Hilfsstoffe
mitverwendet liegt deren Einsatzkonzentration in der Waschflotte im Konzentrationsbereich
von 0,01 bis 1,0 g/l, (Aktivsubstanz). Typischerweise werden die Hilfsstoffe in Mengen von
0,1 bis 0,8 g/l in der Flotte enthalten sein. Auch Mischungen sind geeignet wobei dann die
Gesamtkonzentration der Hilfsstoffe bei maximal 1,5 g/l Waschflotte liegt. Als besonders
bevorzugte Mischungen haben sich Kombinationen aus verzweigten C10-12-Fettalkoholen mit
5 bis 8 Teilen EO und Polyasparaginsäure bzw. deren Salze erwiesen.
Überraschenderweise führt die Mitverwendung der oben genannten Hilfsstoffe zu einer
deutlichen Verbesserung des Wascheffekts, d. h. der Anteil an Restfett in der Wolle wird
nochmals deutlich verringert. Typische Restfettwerte liegen im Bereich von 0,1 bis
5 Gew.-%. Weiterhin beobachtet man eine bessere Remission der gewaschenen Wolle. Die
erfindungsgemäßen Fettalkoholethoxylate sind außerdem toxikologisch unbedenklich und
biologisch gut abbaubar.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Waschen von Wolle beansprucht, wobei die Wolle mit einer wäßrigen Flotte, enthaltend
verzweigte Fettalkoholethoxylate mit 8 bis 22 C-Atomen, gegebenenfalls in Abmischung mit
Dicarbonsäuren oder deren Derivate und/oder Alkylphosphonsäuren oder deren Derivate
mindestens einmal in Kontakt gebracht und anschließend die Wolle in an sich bekannter
Weise getrocknet wird. Die Temperatur der Waschflotte liegt im Bereich von 25 bis 80°C.
Vorzugsweise werden Waschtemperaturen von 40 bis 70°C und insbesondere von etwa 45
bis 65°C eingestellt. Der pH-Wert der Waschflotte liegt vorzugsweise zwischen 7 und 9.
Für die Überprüfung von Waschmitteln im Labormaßstab wird das folgende Verfahren
angewendet: Zur Unterscheidung der Effektivität von verschiedenen Waschsystemen wird
nach jedem Waschgang die gebrauchte Waschflotte mit (möglichst geringen Anteilen)
frischer Flotte auf das Ursprungsvolumen aufgefüllt um dann diese regenerierte Flotte zu
verwenden. Die Größe des Anstiegs im Restfettgehalt und der Abnahme im Weißgrad
korreliert mit der Effektivität des Systems. In der Regel wird man die Wolle zwischen 1 und
15 mal mit der Flotte in Kontakt bringen.
Im industriellen Maßstab geschieht dies in speziellen Waschbädern, wobei die Waschflotte in
Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad zwischen den einzelnen Bädern ausgetauscht wird.
Die industriellen Verfahren werden in der Regel kontinuierlich durchgeführt, wobei die Wolle
die einzelnen Bädern hintereinander durchläuft und nach jedem Bad jeweils durch
Ausquetschen von der Waschflotte befreit wird. Der Restfettgehalt der Wolle nach
Durchlaufen des Waschverfahrens liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-% und
vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Rohwollgewicht. Nach dem
in Kontakt bringen der Wolle mit der Waschflotte wird die gewaschene Rohwolle auf an sich
bekannte Weise getrocknet, z. B. durch Heißluft, und kann dann weiterverarbeitet werden.
Es wurden die folgenden Produkte geprüft:
Es wurde Rohwolle mit unterschiedlich hohem Fettgehalt bis ca. 20 Gew.-% in eine wäßrige
Lösung des Waschmittels gelegt und leicht bewegt. Der pH-Wert war neutral bzw wurde mit
Soda auf ca. 8,5 eingestellt. Die Rohwollprobe hatten ein Gewicht von 50 g. Die
Konzentration des Fettalkoholethoxylats (Tabelle I) in der Waschflotte lag bei 1,0 g/l.
Gegebenenfalls wurden Zusatzstoffe (Tabelle OECD-Test II) in Mengen von 0,10, 0,25 und 0,5 g/l
verwendet. Die Temperatur der Waschflotte lag bei 64°C und 54°C. Die Waschzeit betrug
jeweils 6 Minuten.
Danach wurden die Wollproben aus der Flotte genommen und jeweils 20 Sekunden
zentrifugiert (Miele WZ5942). Dieser Waschprozeß wurde bis zu 15 mal wiederholt. Die
gewaschenen und zentrifugierten Wollproben wurden anschließend bei 70°C getrocknet.
Um das Verhalten der einzelnen Verbindungen besser unterscheiden zu können, wurden in
den beschriebenen Laborversuchen mehrere Waschgänge mit einer regenerierten Flotte
durchgeführt. Dazu wurde die Flotte jeweils nach einem Waschgang mit frischer Flotte
aufgefüllt und dieses regenerierte Flotte für den nächsten Waschgang verwendet. Durch
dieses Verfahren erhöht sich natürlich der Anteil an Fett und Schmutz in der Flotte
kontinuierlich. Insbesondere bei hohen Anteilen an Fett und Schmutz zeigt sich aber das
Fett- und Schmutztragevermögen der untersuchten Tenside besonders deutlich.
An den gewaschenen Wollproben wurden bestimmt:
- - Remission bei 460 nm (Spekraflash F. Datacolor)
- - Wascheffekt über die Bestimmung des Restfettgehalts (Extraktion der Wollprobe im Soxhlet für 2,5 Stunden mit Aceton nach DIN 54278)
- - Sedimentierung der Waschflotte: 2 Liter der Waschflotte wurden in einem Meßzylinder bis zur Eichmarke aufgefüllt und die Sedimentation nach 24 und 48 Stunden ermittelt und in ml angegeben.
- - Fettabscheidung der Waschflotte: 2 Liter der Waschflotte wurden in einem Meßzylinder bis zur Eichmarke aufgefüllt und die Fettaufrahmung der Waschflotte nach 24 und 48 Stunden ermittelt und in ml angegeben.
Die Ergebnisse sind den Tabelle III bis VII zu entnehmen. In der Tabelle IX wurden die
Ergebnisse eines kommerziell verfügbaren Produkt auf Basis eines C9/11-iso Polyglykolethers
und in Tabelle X die Ergebnisse eines Nonylphenol-Polyglykolethers zum Vergleich
aufgeführt. Man erkennt, daß die erfindungsgemäßen Waschmittel teilweise eine höhere
Effizienz im Vergleich zu den bekannten Produkten aufweisen. Gegenüber den
Vergleichsprodukten, insbesondere dem Nonylphenol-Derivat, sind die erfindungsgemäßen
Produkte toxikologisch unbedenklich und biologisch abbaubar.
Claims (11)
1. Verwendung von verzweigten Fettalkoholethoxylaten mit 8 bis 22 C-Atomen,
gegebenenfalls in Abmischung mit Dicarbonsäuren oder deren Derivaten und/oder
Alkylphosphonsäuren oder deren Derivaten, als Waschmittel für Wolle.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß solche verzweigte
Fettalkohole verwendet werden, die 4 bis 12 Mol und vorzugsweise 5 bis 10 Mol
Ethylenoxid pro Mol Fettalkohol enthalten.
3. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß verzweigte
Fettalkoholethoxylate mit 8 bis 15 C-Atomen verwendet werden.
4. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
verzweigten Fettalkoholethoxylate zusammen mit Aminodicarbonsäuren bzw. deren
Salzen und/oder deren Oligomeren und Polymeren verwendet werden
5. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
verzweigten Fettalkoholethoxylate zusammen mit Asparaginsäure und/oder
Glutaminsäure bzw. deren Salzen und/oder deren Oligomeren und Polymeren verwendet
werden.
6. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
verzweigten Fettalkoholethoxylate zusammen mit Polyasparaginsäure bzw. deren Salzen
verwendet werden.
7. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verzweigten
Fettalkohole zusammen mit Iminodisuccinaten verwendet werden.
8. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
verzweigten Fettalkoholethoxylaten in Form einer wäßrigen Lösung verwendet werden.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung die
verzweigten Fettalkoholethoxylate in Mengen von 0,1 bis 10 g/l, vorzugsweise 0,5 bis
5 g/l, und insbesondere 0,5 bis 2,5 g/l (Aktivsubstanz) enthält.
10. Verwendung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige
Flotte die Dicarbonsäuren oder deren Derivate und/oder Alkylphosphonsäuren oder
deren Derivate in Mengen von 0,01 bis 1,0 g/l (Aktivsubstanz) enthält.
11. Verfahren zum Waschen von Wolle, dadurch gekennzeichnet, daß die Wolle mit einer
wäßrigen Flotte, enthaltend verzweigte Fettalkoholethoxylate mit 8 bis 22 C-Atomen,
gegebenenfalls in Abmischung mit Dicarbonsäuren oder deren Derivaten und/oder
Alkylphosphonsäuren oder deren Derivate, wobei die Flotte eine Temperatur von 25 bis
80°C aufweist, mindestens einmal in Kontakt gebracht und anschließend die Wolle in an
sich bekannter Weise getrocknet wird.
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