DE2620014B2 - Verwendung von Olefinsulfonaten als Netzmittel in alkalischen Flotten - Google Patents

Verwendung von Olefinsulfonaten als Netzmittel in alkalischen Flotten

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Description

Das Mercerisieren von Cellulosefasern ist eine bekannte Maßnahme der Textilveredelung.
Durch Mercerisieren bewirkt man eine Erhöhung des Glanzes, der Anfärbbarkeit, der Reißfestigkeit, der Feuchtigkeitsaufnahme und der Licht- und Wetterbeständigkeit der Cellulosefasern.
Der Mercerisierungsprozeß besteht in einer Behandlung des unter Spannung stehenden cellulosehaltigen Fasermaterials mit Alkalilaugen hoher Konzentration bei vorwiegend niedrigen Temperaturen.
Damit der Vorgang der Mercerisierung rasch abläuft und somit ein hoher Durchsatz und eine gute Wirtschaftlichkeit der Verfahren gewährleistet ist, muß die Faser schnell und gleichmäßig mit der Alkalilauge durchtränkt werden.
Da hochprozentige Alkalihydroxidlösungen eine hohe Oberflächenspannung zeigen, ist der Einsatz von Netzmitteln notwendig. Es ist bereits bekannt, der Mercerisierlauge Phenole und Phenolderivate zuzusetzen (vgl. Lindner, Tenside—Textilhilfsmittel— Waschrohstoffe, 1964, Band II, Seite 1476 bis 1478). Die in der Alkalilauge gebildeten Phenolate sind an sich noch keine Netzmittel, wirken aber als Hydrotropika und Emulgatoren auf die eigentlichen, den Netzeffekt bedingenden Aktivstoffe. Solche Aktivstoffe sind beispielsweise Alkansulfonate und Alkylsulf ate.
Einstellungen, die Phenol und Phenolderivate enthalten, haben wegen der erforderlichen großen Einsatzmengen (10—20 g/l) und der starken Geruchsbelästigung nur noch wenig Bedeutung und kommen vor allem wegen der erheblichen Fischtoxizität der Phenole nicht mehr zum Einsatz.
Es sind jedoch auch phenolfreie Mercerisiernetzmittel bekannt Dabei handelt es sich vor allem um . Alkansulfonate und Alkylsulfate (DE-AS 11 54 460) sowie deren Mischungen, wie sie in einigen bekannten Handelsprodukten vorliegen. Diese Mittel des Standes der Technik verleihen den hochkonzentrierten Laugen eine gewisse Benetzungsfähigkeit die jedoch noch nicht voll befriedigt. Auch die Löslichkeit der Mittel des Standes der Technik in hochkonzentrierten Alkalilaugen ist nicht immer ausreichend.
Es gehört auch bereits zum Stand der Technik, ot-Olefinsulfonate als Netzmittel für Mercerisier- und Laugierlösungen einzusetzen (DE-OS 21 64 235, vgl. Titel und Anspruch 1).
Mercerisierlösungen haben Konzentrationen von 28 bis 32 Βέ entsprechend 270 bis 330 g NaOH im Liter.
Wie aus den nachfolgenden Vergleichsversuchen (Tabelle 1 bis 3 und 5 bis 7) hervorgeht, zeigen die betreffenden «-Olefinsulfonate in Laugen von 28 bis 32 Be während der vorgeschriebenen Zeit keine meßbare Wirkung. Mithin sind die gemäß Stand der Technik als Mercerisiernetzmittel beschriebenen «-Olefinsulfonate praktisch als solche nicht zu verwenden.
Dieser Nachteil des Standes der Technik wurde überwunden durch Verwendung der Alkalisalze von 6 bis 10 Kohlenstoff atome aufweisenden einfach oder
ίο zweifach verzweigten Olefinsulfonsäuren als Netzmittel in 100 bis 450 g/l an Natrium-, Kalium- und bzw. oder Lithiumhydroxid enthaltenden wäßrigen alkalischen Flotten in Mengen von 1 bis 5 g, vorzugsweise 2 bis 3 g Olefinsulfonat pro Liter Flotte.
Bevorzugt werden als Alkalisalze von Olefinsulfonsäuren solche eingesetzt, die aus Tripropylen, 2-Äthylhexen, 3-Methylhepten-(2), 3-Methylhepten-(3) oder deren Gemischen hergestellt worden sind.
Angesichts der Tatsache, daß die in der DE-OS 21 64 235 beschriebenen «-Olefinsulfonate in den für Mercerisierbäder praktisch angewendeten Konzentrationen von 28 bis 32 Be keine meßbare Wirkung zeigen (vgL Tabelle 1 bis 3 und 5 bis 7), war es nicht zu erwarten, daß die erfindungsgemäß verwendeten speziellen OleFuiEulfonate, d. h. Verbindungen ähnlicher Konstitution, in Mercerisierlösungen der Praxis ausgezeichnete Schrumpfungswerte nach DIN 53 987 ergeben.
Gegenüber dem Stand der Technik DT-OS 21 64 235 zeigt riahcr der vorliegende Erfindungsgegenstand echten Auswahlcharakter.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Olefinsulfonate, welche vorzugsweise 7 bis 9 Kohlenstoffatome enthalten, werden insbesondere in 330 bis 450 g Alkalihydroxid pro Liter enthaltenden Laugen eingesetzt
Es kann zweckmäßig sein, zusätzlich zum erfindungsgemäßen Olefinsulfonat Produkte einzusetzen, die als Hydrotropika, Emulgatoren, Schaumdämpfungsmittel usw. wirken.
In der Praxis finden beispielsweise Alkohole und Alkoholderivate, Carbonsäuren, Amine usw. Verwendung.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen erbringen gegenüber dem Stand der Technik den überraschenden technischen Fortschritt einer ansehnlichen Steigerung der Benetzungsfähigkeit hochkonzentrierter Lauge, wie den Tabellen 1 bis 8, insbesondere 3, 4, 7 und 8, zu entnehmen ist.
Die Schrumpfung der Garnlänge bzw. der Endso schrumpf ist in hohen Laugenkonzentrationen nach erfindungsgemäßer Behandlung deutlich höher als bei Verwendung der Mittel des Standes der Technik.
Die Tabellen 1 bis 8 zeigen auch, daß die erfindungsgemäße Lehre in hohem Maße kritisch ist:
Unverzweigte Sulfonate sowie solche mit mehr als 2 Verzweigungen und Sulfonate mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen zeigen nicht die erwünschte Wirkung.
Wie aus Fig.4 zu ersehen ist bewirken die erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel, wie in der Praxis gefordert, eine sehr gute Laugenbeständigkeit über längere Zeiträume ohne Verminderung des Netzvermögens der Lauge, d.h. sie sind absolut hydrolysebeständig.
F i g. 5 zeigt daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Netzmittel ein mehrmaliges Aufkonzentrieren (Eindampfen) der Lauge ermöglichen, da sie in erwünschter Weise nicht wasserdampfflüchtig, jedoch
beständig gegen kochende Laugen sind. Diese Eigenschaft der Netzmittel ist für die Naß-Mercerisation unabdingbar erforderlich.
Zudem zeigen die erfindungsgemäß einzusetzenden Verbindungen ein ausgezeichnetes Dispergier- und Schmutzlösevermögen, welches sich vor allem beim Laugieren und Mercerisieren von Rohbaumwolle vorteilhaft auswirkt.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel haben zudem, gegenüber den üblichen Mischungen des Standes der Technik, den großen Vorteil, daß sie ohne Zusatz von Hilfsmitteln bereits voll wirksam sind, d. h. es ist erfindungsgemäß möglich, mit absoluter Substanzeinheitlichkeit zu arbeiten. Dies hat zur Folge, daß eine ungleichmäßige Verarmung der Lauge an Netz- und Hilfsmitteln (durch schwer überschaubare Adsorptionsvorgänge) ausgeschlossen bleibt
Ein bedeutsamer Vorteil der erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel besteht schließlich darin, daß sie aus leicht zugänglichen wohlfeilen Ausgangsstoffen unter geringem Aufwand herstellbar sind.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Olefinsulfonate werden aus einfach oder zweifach verzweigten Olefinen, welche 6 bis 10 Kohlenstoff atome enthalten, hergestellt Beispiele für Ausgangsstoffe sind: Tripropylen, 2-Äthylhexen, 3-Methylhepten-{2), 3-Methylhepten-{3) sowie Gemische der erwähnten Verbindungen.
Diese Ausgangsstoffe können nach einer der bekannten Methoden mit SO3 bzw. komplexierten SO3 zu Olefinsulfonaten umgesetzt werden. Eine umfangreiche Beschreibung der Herstellungsmöglichkeiten findet sich in Tenside 4 (1967), Seite 286 ff, Autor F. P ü s c h e L
Die Herstellung von Tripropylen ist z. B. beschrieben in: W i η η a c k e r und K ü c h i e r, Chem. Technologie, Band 3: Org. Technologie I1 Seite 722 (1959), Carl Hauser Verlag, München.
Im nachfolgenden werden einige spezielle Herstellungsbeispiele für erfindungsgemäß einzusetzende Olefinsulfonate beschrieben:
Sulfonierung mit komplexiertem Schwefeltrioxid
In einem Rührkolben werden 2 Mol 2-Äthylhexen-(l) und 500 ml Dichloräthan vorgelegt und bei 30—350C ein SO3-Dioxan-Komplex (23 Mol SO3/30O ml Dioxan) innerhalb von 45 Minuten portionsweise zugegeben. Nach einer Nachrührzeit von 4'/2 Stunden wird der Reaktionsaustrag bei 400C im Wasserstrahlvakuum vom Lösungsmittel befreit und anschließend mit Natronlauge neutralisiert Lösungsmittelreste werden durch kurzes Andestillieren entfernt Die schwach gefärbte Sulfonatlösung, die noch geringe Mengen anorganisches Salz enthält, läßt sich bei Bedarf mit Wasserstoffperoxid bis zu einer Jodfarbzahl 1 (bezogen auf 5%ige Lösung) aufhellen. Ausbeute: 87%.
Sulfonierung mit komplexem Schwefeltrioxid
In einem Rührkolben werden 2 Mol eines Gemisches aus 30% 2-Äthylhexen-(l), 44% 3-Methylhepten-(2) und 26% 3-Methylhepten-(3) gelöst in 500 ml Dichloräthan vorgelegt und bei 300C ein SO3-Dioxan-Komplex (2 Mol SO3/250ml Dioxan) innerhalb von 50 Minuten portionsweise zugegeben. Nach einer Nachrührzeit von 4V2 Stunden wird der Ansatz neutralisiert Die wäßrige Phase wird abgetrennt und Lösungsmittelreste werden durch kurzes Andestillieren entfernt Jodfarbzahl (bezogen auf 5%ige Lösung): 4,7; Ausbeute 92%.
Sulfonierung mit freiem Schwefeltrioxid
In einem Rührkolben werden 2 Mol 2-ÄthyIhexen-(l) vorgelegt und auf 400C erwärmt Anschließend wird ein Gemisch von 2 Mol SO3 in 2000 ml Dichloräthan innerhalb von 2 Stunden zugetropft Nach einer Nachreaktionszeit von 4 Stunde 1 wird der Ansatz neutralisiert, die wäßrige Phase abgetrennt und durch Andestillieren von Restmengen Lösungsmittel befreit
to Jodfarbzahl einer 5%igen Lösung: 2,4; Ausbeute 90%.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel sind vor allem für Laugier- und Mercerisierlösungen bestimmt Die Prüfung des Netzvermögens der erfindungsge mäßen Olefinsulfonate erfolgte in einem modifizierten
Gerät nach Hintzmann, welches in »Melliand Textilbericht« (1973), Heft 10, Seite 1112 und in »DIN
53 987« (August 1971) beschrieben ist
Gearbeitet wurde mit einem Laugenvolumen von
450 cm3 und einer Laugentemperatur von 200C. Das verwendete Rohbaumwollgarn (Nm 34) hatte doppelgeschlagen eine Stranglänge von 25 cm und ein Gewicht von (l,0±0,l) g. Die Garnstränge, die unmittelbar vor der Prüfung 24 Stunden im Normklima 20/65 DlN 50 014 aufbewahrt wurden, hatten eine Belastung von jeweils 20,0 g.
Die Wirksamkeit des Netzvermögens der erfindungsgemäßen Produkte in den verschiedenen Prüflaugen wurde durch die Schrumpfgeschwindigkeit des behan delten Baumwollgarnes bestimmt. Der Längenschrumpf wurde nach jeweils 30, 60, 90, 120 und 150 Sekunden Einwirkungsdauer, die der in der Praxis gestellten Anforderung der Kurzzeübehandlung entspricht gemessen. Als Bezugswert gilt der Endschrumpf, der nach einer Behandlungsdauer von 10 Minuten erhalten wird.
Die bei der Prüfung erhaltenen Schrumpfwerte sind tabellarisch und graphisch festgehalten. Zum Vergleich wurden «-Olefinsulfonate aus Diisobuten, Hexen-(l), Octen-(l) und Dodecen-(l), 2-Äthylhexylsulfat und drei handelsübliche Laugier- und Mercerisiernetzmittel in die Prüfungen einbezogen. Die verwendeten Prüflaugen enthielten in:
Lauge la bis 11a Lauge Ib bis 11b Lauge Ic bis lic Lauge Idbis lld
270 g Natriumhydroxid im Liter
300 g Natriumhydroxid im Liter
330 g Natriumhydroxid im Liter
360 g Natriumhydroxid im Liter
und die nachstehend aufgeführten wasserfreien Produk
Lauge la bis Id Lauge 2a bis 2d
Lauge 3a bis 3d Lauge 4a bis 4d
Lauge 5a bis 5d Lauge 6a bis 6d Lauge 7a bis 7d
2 g Olefinsulfonat-Na-Salz
aus (erf. gem.)
2-Äthylhexen-(l) 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz
aus (erf. gem.)
Tripropylen 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz
aus (z. Vgl.)
Diisobuten 2 g OleF.nsulfonat-Na-Salz
aus (z. Vgl.)
Hexen-(l) 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz
ausOcten-(l)(z.Vgl.) 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz
ausDodecen-(l)(z.Vgl.) 2 g 2-Äthylhexylsulfat-Na-Salz
(z. Vgl.)
Lauge 8a bis 8d
Lauge 9a bis 9d
Lauge 10a bis 1Od
Tabelle 1
1,8 g Olefinsulfonat-Na-Salz aus 2-Äthylhexen-(l)
+ 0,2 g n-Hexanol (erf. gem.)
2 g Handelsprodukt A (Stand der Technik)
2 g Handelsprodukt B (Stand der Technik)
Lauge Habis lld 2 g
Handelsprodukt C
(Stand der Technik)
Bei den Handelsprodukten A, B und C handelt es sich 5 nach Angaben der Hersteller um Gemische aus anionaktiven Netzmitteln (Sulfate oder/und Alkansulfonate) und Hilfsmittel.
Lauge
(27Og
NaOH
Schrumpfung der 30 1 233 10 30 30 Garnlänge 90 204 169 170 120 150 10 Min. in %/sec 60 90 Bemer
kungen
im Liter) in mm/sec 180 172 178 198 167 165 172 188 166 166 165 32,4 33,1
182 191 179 192 177 172 181 216 176 175 174 30 28,7 29,2
la 0 229 60 nicht wirksam bzw. 178 171 179 nicht meßbar 28,0 erf. gem.
2a 250 176 176 191 169 215 170 195 191 181 27,2 14,0 18,3 erf. gem.
3a-6a 250 189 220 178 166 164 164 164 33,6 34,0 z-Vgl.
7a Schrumpfung der 225 241 179 169 167 165 6,8 28,4 31,2 z. Vgl.
8a 250 181 232 199 170 168 166 31,2 20,4 28,8 erf. gem.
9a 250 170 169 169 167 23,6 32,0 32,0 St d. Tech.
10a 250 in mm/sec Schrumpfung der Schrumpfung der 90 90 8,4 St d. Tech.
11a 250 • Garnlänge 90 175 29,6 St d. Tech.
Tabelle 2 250 0 174 174
Lauge 250 in mm/sec in mm/sec 170 nicht wirksam bzw. Bemer
(300 g 250 nicht wirksam bzw. 172 kungen
NaOH 0 0 60 171 199 120 150 10 Min. in %/sec 60 90
im Liter) 250 250 175 174 230 173 173 172 30,0 30,4
250 250 172 192 201 169 169 168 30 31,2 32,0
Ib 250 172 nicht meßbar 28,8 erf. gem.
2b 250 250 Garnlänge 169 169 169 28,4 31,6 32,4 erf. gem.
3b-7b 250 Garnlänge 171 171 170 30,4 31,2 z. Vgl.
8b 250 1/4 171 169 29,6 23,2 27,6 erf. gem.
9b 250 170 170 168 24,4 31,2 32,0 St d. Tech
10b 60 10,0 St. d. Tech
11b 60 27,6 St d. Tech
Tabelle 3 177
Lauge 182 Bemer
(330 g kungen
NaOH 120 150 10 Min. in %/sec 60 90
im Liter) 174 173 170 29,2 30,0
170 169 167 30 27,2 30,4
Ic nicht meßbar 20,8 erf. gem.
2c 169 169 167 23,2 30,4 31,2 erf. gem.
3c-7c 181 178 167 203 24,8 z. Vgl.
8c 200 191 171 23,6 8,0 13.7 erf. gem.
9c 173 171 165 12,0 19,6 29,4 St d. Tech.
10c 3,6 St. d. Tech.
lic 7,2 St d. Tech.
Tabelle 4
Lauge Bemer
(360 g
NaOH
kungen
im Liter) 120 150 iO Min. in %/sec 60 90
30
Id 250 203 178 173 172 172 171 18,8
2d 250 229 190 177 172 170 168 8,4
3d—7d nicht wirksam bzw. nicht meßbar —
8d 250 197 171 167 166 165 164 21,2
9d 250 225 206 193 188 185 169 10,0
1Od 250 242 230 211 198 186 167 3,2
lld ausgefallen, nicht meßbar —
28,7
24,1
30,7
29,2
31,6 33,2
17,6 22,8
8,0 15.6
erf. gem. erf. gem. z. Vgl.
erf. gem. St. d. Tech St. d. Tech St d. Tech
Schrumpf in 60 7 60 46 60 81 60 78 83 120 26 20014 10 Min. ausgefallen, nicht meßbar Schrumpf in % 8 90 90 auf Endschrumpf) 90 90 Bemer
81 75 85 73 78 72 62 57 84 85 (bezogen 97,5 97,5 60 93,7 97,3 kungen
Tabelle 5 30 72 mm/sec 78 78 68 69 60 34 39 74 76 30 95,9 97,5 91,3 91,6 89,0
Lauge 70 72 79 71 bzw. löslich Hierzu 82,3 auf Endschrumpf) 81,7 erf. gem.
(270 g NaOH
im Liter!
68 90 81 55 69 89,8 60 66,4 100,0 96,3 96,5 erf. gem.
■ IM LJI I W I β 83 mm/sec mm/sec 86 150 86 95,3 97,7 97,5 93,9 74,7 70,5 z. Vgl.
la 17 73 mm/sec 81 84 85 24,6 94,7 91,7 83,1 61,5 41,8 47,0 z. Vgl.
2a 78 nicht wirksam 90 90 80 74 84 90,7 85,8 96,2 24,7 83,7 erf. gem.
3a—6a 59 35 75 77 82 wenig 85 69,3 50,8 95,3 57,9 St. d. Tech.
7a 21 84 90 76 73 59 25,0 97,7 St. d. Tech.
8a 74 71 76 nicht wirksam nicht wirksam 86 87,2 83,5 in % auf Endschrumpf) St. d. Tech.
9a 51 80 76 79 83 60,7 auf Endschrumpf) 60
10a 80 nicht wirksam 51 44 82 Schrumpf 94,0 91,1 Bemer
11a 79 20 20 120 83 10 Min. (bezogen 60 73,2 kungen
Tabelle 6 Schrumpf in 76 49 77 78 in % 96,3
Lauge 58 81 82 30 93,8 92,0
(300 g NaOH 78 Schrumpf in bzw. löslich 92,4 54,3 erf. gem.
im Liter) 30 81 81 86,6 98,2 24,1 erf. gem.
72 Schrumpf in 30 79 150 80 95,3 z. Vgl.
Ib 71 47 76 77 83 91,4 70,0 erf. gem.
2b 30 31 80 81 82 76,3 95,0 St. d. Tech.
3b-7b 74 52 wenig 30,2 St. d. Tech.
8b 61 58 53 81 83,9 in % St. d. Tech.
9b 25 25 79
10b 69 59 8 120 79 10 Min. Schrumpf Bemer
11b 30 76 80 80 (bezogen kungen
Tabelle 7 9 80 83 30
Lauge 18 bzw löslich 65,1 erf. gem.
(330 g NaOH 79 81 70,1 erf. gem.
im Liter) 69 150 83 z. Vgl.
Ic 50 77 81 72,8 erf. gem.
2c 77 81 85 36,2 St. d. Tech.
3c-7c wenig 11.1 St. d. Tech.
8c 79 21,3 Si. d. Tech.
9c 72
10c 120 59 10 Min. Schrumpf Bemer
lic 78 79 79 (bezogen kungen
Tabelle 8 78 82 30
Lauge bzw löslich 59,5 erf. gem.
(360 g NaOH
im Liter)
84 86 37,9 erf. gem.
Id 62 150 81 z. Vgl.
2d 52 78 83 61,5 erf. gem.
3d-7d 80 31,0 St. d. Tech.
8d wenig 9,6 St. d. Tech.
9d 85 St. d. Tech.
1Od 65 5 BUitl Zeichnungen
Hd 64

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verwendung der Alkalisalze von 6 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisenden, einfach oder zweifach verzweigten Olefinsulfonsäuren als Netzmittel in 100 bis 450 g/l an Natrium-, Kalium- und bzw. oder Lithiumhydroxid enthaltenden wäßrigen alkalischen Flotten in Mengen von 1 bis 5 g Olefinsulfonat pro Liter Flotte.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei als Alkalisalze von Olefinsulfonsäuren solche eingesetzt werden, die aus Tripropylen, 2-Äthylhexen, 3-Methylhepten-p), 3-Methylhepten-{3) oder deren Gemischen hergestellt worden sind.
DE2620014A 1976-05-06 1976-05-06 Verwendung von Olefinsulfonaten als Netzmittel in alkalischen Flotten Expired DE2620014C3 (de)

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