DE3017121A1

DE3017121A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von wasserunloeslichen metallseifen

Info

Publication number: DE3017121A1
Application number: DE19803017121
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.-Ing. 2080 Pinneberg Culemeyer; Georg Dipl.-Ing. 4040 Neuss Osthaus; Friedrich J. Dipl.-Ing. Zucker
Original assignee: Supraton F J Zucker GmbH
Current assignee: BWS Technologie GmbH
Priority date: 1980-05-03
Filing date: 1980-05-03
Publication date: 1981-11-05
Also published as: IT1136590B; JPS56169642A; DE3017121C2; US4376079A; IT8121449A0

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wasserunlöslichen Metallseifen

Wasserunlösliche Metallseifen, nämlich Salze von Metallen mit drei und mehr Kohlenstoffatome enthaltenden gesättigten Fettsäuren können bekanntlich nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wobei das wichtigste Verfahren das der "doppelten Umsetzung" sein dürfte. Hierbei werden aus den Lösungen der zunächst hergestellten Alkali- bzw. Ammoniumsalze der Fettsäuren in der zweiten Stufe durch Umsetzung mit den entsprechenden Metallsalzen, beispielsweise Sulfaten, Chloriden, Nitraten und auch Acetaten, die Metallseifen gewonnen. Obwohl nach diesem Verfahren auch heute noch große Mengen Metallseifen hergestellt werden, hat es erhebliche Nachteile vor allem wegen des im allgemeinen, unzureichenden Reinheitsgrades der Metallseifen; denn beim Ausfällen der Metallseifen werden stets anorganische Salze, wie beispielsweise Natrium- oder Ammoniumsulfat oder -chlorid ' eingeschlossen.

Zur Herstellung der Metallseifen ist auch noch das "Direkt-Verfahren" bekannt, das in der DE-PS 860 210 beschrieben und so durchgeführt wird, daß eine Dispersion . des Metalloxids oder -hydroxids direkt mit der in Wasser j emulgierten Fettsäure umgesetzt wird. Dieses Verfahren ist aber nur im Falle solcher Metalle anzuwenden, deren ^! Oxide leicht oder verhältnismäßig leicht unter Bildung der entsprechenden Hydroxide in Wasser löslich sind, während wasserunlösliche Hydroxide bildende Metalle selbst in Dispersion nicht mehr mit den freien Fettsäuren rea- i gieren. j

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Schließlich ist es aus der DE-AS 11 89 973 bekannt, auch unlösliche Oxide bzw. Hydroxide bildende Metalle, wie beispielsweise Zink, dadurch zur Umsetzung mit freien Fettsäuren zu bringen, daß zunächst eine wässrige Suspension der basischen Metallverbindung gebildet und in diese Suspension Kohlendioxid eingeleitet wird, worauf die auf diese Weise erhaltene wässrige Suspension des basischen j Zinkcarbonats mit einer Fettsäureemulsion glatt unter , Bildung der Zinkseife reagiert. Zweckmäßigerweise wird Fettsäureemulsion mit Ammoniak anverseift und auch die Suspension des basischen Zinkcarbonats sollte ammoniakalisch sein. Die ausgefällte Metallseife kann dann abfiltriert und ohne Waschen in üblicher Weise getrocknet werden; hierbei werden eventuell vorhandene Ammoniakreste

mit dem Wasser entfernt. - ...

Dieses Verfahren hat gegenüber dem Verfahren der "doppelten Umsetzung" den großen Vorteil, daß in einer einzigen Verfahrensstufe ein elektrolytfreies Produkt gebildet wird und keine elektrolythaltigen Abwässer anfallen, da keine für die erste Stufe sonst notwendige Natronlauge zum Einsatz kommt und eine Umweltverschmutzung demzufolge nicht auftritt. Allerdings hat dieses Verfahren noch ein- ', deutige Nachteile, da es im Chargenbetrieb, nicht aber kontinuierlich durchgeführt wird und darüber hinaus zum > Abtrennen der gefällten Metallseife vom Wasser spezielle Filter, wie beispielsweise Kammerfilterpressen, erforderlich sind, bevor das Produkt in geeigneter Weise ge- ' trocknet wird, beispielsweise in Strom- oder Umlufttrocknern. !

Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile - nämlich Chargenbetrieb und Filtration - vermeiden kann, indem man das Metalloxid mit Wasser und einer geringen Menge wäss- ■ rigen Ammoniaks unter gleichzeitiger Zufuhr von gasför-

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— D ™"

migem Kohlendioxid in etwa 10 bis 30 Minuten zum basischen Metallcarbonat als Komponente a) umsetzt, gleichzeitig durch Einrühren von geschmolzener Fettsäure in Wasser unter Zusatz einer geringen Menge wässrigen Ammoniaks eine anverseifte Fettsäureemulsion als Komponente b) herstellt (dieser Vorgang ist vorteilhaft gleichfalls in einer Rotor-Stator-Maschine durchführbar), und anschließend die Komponenten a) und b) im stöchiometrischen Verhältnis im Scherfeld einer dritten Rotor-Stator-Maschine mit ineinandergreifenden Radialflächen zum fettsauren Metallsalz umsetzt. Hierbei fällt je nach eingesetzter Wassermenge das Reaktionsprodukt in pastöser bis halbtrockener Form an.

Bei diesem Verfahren kann es von Vorteil sein, daß man die Komponente a) durch Umsetzung der basischen Metallverbindungen mit Wasser, wässrigem Ammoniak und Kohlendioxid im Scherfeld einer Rotor-Stator-Maschine mit ineinandergreifenden Radialflächen herstellt. Außerdem ist es gegebenenfalls zweckmäßig, daß man die Komponente b) aus der geschmolzenen Fettsäure durch Emulgieren und Anverseifen im Scherfeld einer Rotor-Stator-Maschine mit ineinandergreifenden Radialflächen herstellt.

Im allgemeinen führt man die Umsetzung der Komponenten a) und b) in Gegenwart von insgesamt 20 bis 50%, vorzugsweise 30 bis 40% Wasser bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der verwendeten Fettsäuren durch. ■

Bei der Durchführung dieses Verfahrens gemäß der Erfindung werden der Rotor-Stator-Maschine die beiden Reaktionskomponenten a) und b) mit Hilfe geeigneter Dosierpumpen vorzugsweise im stöchiometrischen Verhältnis zugeführt und bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der verwendeten Fettsäuren umgesetzt. ,

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Die in der Rotor-'Stator-Maschine mit ineinandergreifenden Radialflächen auftretenden hohen Scherkräfte ermöglichen es, in besonders vorteilhafter Weise eine sehr schnelle Umsetzung der beiden Reaktionskomponenten zu bewirken, so daß die Verweilzeit des Reaktionsgemisches auf wenige Sekunden, vorzugsweise weniger als 2 Sekunden, beschränkt werden kann.

Aber nicht nur die Umsetzung der Reaktionskomponenten a) und b) in der Rotor-Stator-Maschine bringt erhebliche Vorteile mit sich, sondern gleichermaßen auch die bereits erwähnte Umsetzung des Metalloxids mit Wasser und einer geringen Menge wässrigen Ammoniaks unter gleichzeitiger Zufuhr von Kohlendioxid in einer Rotor-Stator-Maschine, die gegenüber den bisherigen Reaktionszeiten von 1 bis !

3 Stunden auf etwa 10 bis 30 Minuten, bei Verwendung besonders reaktiver Metalloxide auch noch auf geringere Zeiten reduziert werden kann.

Ein ganz erheblicher Vorteil der Erfindung ist die beträchtliche Wassereinsparung. Während bei den Chargen-Verfahren, gleichgültig ob beim Zwei- oder Einstufenverfahren, die zwölf- bis vierzigfache Menge Wasser bezogen auf die Trockensubstanz verwendet werden muß, beträgt erfindungsgemäß die insgesamt eingesetzte Wassermenge einschließlich des gebildeten Reaktionswassers nur 20 bis 50%, vorzugsweise 30 bis 40%. Hierdurch erübrigt sich der gesamte Filterprozeß einschließlich der dafür l benötigten Zeit, und das 30 bis 40% Wasser enthaltende Reaktionsprodukt kann nach dem Verlassen der letzten Rotor-Stator-Maschine direkt getrocknet werden.

Zur Durchführung des. Verfahrens kann vorzugsweise eine ^! Vorrichtung benutzt werden, die aus einem Gehäuse mit

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darin umlaufendem kegelstumpfförmigem Rotor besteht, dessen Mantelfläche mit koaxialen Ringen gestaffelten Durchmessers ausgestattet ist, die jeweils auf Lücke stehen mit gleichartigen Ringen ander dem Rotor gegenüberliegenden Gehäuseinnenwand.

Erfindungsgemäß gelingt es somit erstmals, in einem kontinuierlichen Verfahren wasserunlösliche Metallseifen aus Metalloxiden bzw. -hydroxiden und emulgierten Fettsäuren herzustellen und dabei auf Substanzen zu verzichten, die eine Umweltbelastung darstellen. Da für die Herstellung der Metallseifen insgesamt nur geringe Wassermengen erforderlich sind, erübrigt sich die Verwendung aufwendiger Apparaturen, insbesondere spezieller Filtervorrichtungen, wie die Verwendung von Filterpressen. Das in großer Reinheit elektrolytfrei anfallende Produkt wird innerhalb äußerst kurzer Reaktionszeiten bei hohen Durchsätzen gewonnen.

Beispiel
130 kg Zinkoxid werden mit 16 1 25%igem wässrigem Ammoniak in 480 1 kaltem Wasser unter gleichzeitigem Einleiten von gasförmigem Kohlendioxid in einer Rotor-Stator-Maschine dispergiert. Gleichzeitig werden 900 kg geschmolzene Stearinsäure in 180 1 Wasser bei 8O°C emulgiert und der Emulsion 36 1 25%iges wässriges Ammoniak zugesetzt. Beide Dispersionen werden bei 80°C durch entsprechend eingestellte Dosierpumpen einer ebenfalls auf 80°C beheizten Rotor-Stator-Maschine zugeführt, so daß in der Zeiteinheit stöchiometrische Mengen umgesetzt und aus 130 kg Zinkoxid und 900 kg Stearinsäure (VZ = 204) 1000 kg Zinkstearat gebildet werden. Das ' aus der Rotor-Stator-Maschine abgezogene pastöse Zinkstearat besitzt ein Wassergehalt von ca. 45% und wird direkt einem Stromtrockner zugeführt, in dem es auf

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einen Wassergehalt von 0,2% getrocknet wird. Das Endprodukt ist ein feinkörniges, sehr reines, elektrolytfreies Zinkstearat.

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Claims

VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973 Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KÜLN 1,2. Mai 1980 SUPRATON F.J. Zucker GmbH, Am Henselsgraben 5, 4040 Neuss 21 (Allerheiligen) Ke/To. Patentansprüche

1. !Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wasserunlös- ^^ liehen Metallseifen durch Umsetzung von Metalloxiden bzw. -hydroxiden mit gesättigten Fettsäuren, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst das Metalloxid bzw. -hydroxid mit Wasser und einer geringen Menge wässrigem Ammoniak unter gleichzeitiger Zufuhr von gasförmigem Kohlendioxid unter Rühren zum basischen Metallcarbonat als Komponente a) umsetzt, gleichzeitig geschmolzene Fettsäure in geeigneter Weise in Wasser emulgiert und durch Zusatz von etwas wässrigem Ammoniak zur Komponente b) anverseift und anschließend die Komponenten a) und b) im Scherfeld einer Rotor-Stator-Maschine mit ineinandergreifenden Ra^-^ dialflachen zum fettsauren Metallsalz umsetzt und dieses Reaktionsprodukt in pastöser bis halbtrockener Form abzieht.

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Telefon: (0221) 131041 ■ Telex: 8882307 dopa d ■ Telegramm: Dompolent Köln

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Komponente a) durch Umsetzung der basischen Metallverbindungen mit Wasser, wässrigem Ammoniak und Kohlendioxid im Scherfeld einer Rotor-Stator-Maschine mit ineinandergreifenden Radialflächen herstellt.

3..Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Komponente b) aus der geschmolzenen Fettsäure durch Emulgieren und Anverseifen im Scherfeld einer Rotor-Stator-Maschine mit ineinandergreifenden Radialflächen herstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung der Komponenten a) und b) in Gegenwart von insgesamt 20 bis 50%, vorzugsweise 30 bis 40% Wasser bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der verwendeten Fettsäuren durchführt.

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