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Verfahren zur Herstellung hochprozentiger, wasserfreier und haltbarer,
nicht auswitternder, gepulverter oder geformter Seifen. In letzter Zeit macht sich
in der Industrie das Bestreben geltend, möglichst hochkonzentrierte Seifen zu verwenden,
weil hiermit durch die infolge des geringen Wassergehaltes niedrigere Fracht Ersparnisse
erzielt werden, und andererseits die analytische Überwachung und Wertbemessung zuverlässiger
und sicherer ist. Weiterhin bietet die Verwendung von reinen, wasserfreien Seifen
in gepulverter Form durch den stets gleichbleibenden Fettsäuregehalt, die leichtere
Lösbarkeit, die bessere Handlichkeit und die Ersparnis an teuerer Verpackung, da
meist Säcke verwendet werden, ganz besondere Vorteile. Die Seifehindustrie ist ferner
in der Lage, solche Seifen verhältnismäßig billiger zu liefern; da sie nicht nur
die sogenannten-harten Fette oder durch Hydrierung künstlich gehärteten Fette, sondern
auch die weit billigeren und ebenso waschkräftige Seifen liefernden Weichfette verwenden
kann.
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Heute wird zur Herstellung solcher Seifen in der Technik so verfahren,
daß man aus Fettsäuren und Soda oder Ätznatron unter Zuhilfenahme von Wasser und
Dampf einen Seifenleim kocht, diesen aussalzt und nach mehrtätigem Absetzen des
Seifenkerns diesen in geeignete Formen pumpt. Je nach der Witterung erstarrt dann
die Seife in den Formen in 4. bis i q. Tagen. Sie wird dann nach dem Lösen der Formen
in Riegel geschnitten, in Späne gehobelt und nun in Trockenvorrichtungen so lange
getrocknet, bis sie hart und spröde ist und sich mahlen läßt. Es ist dies kostspielig,
langwierig und teuer, Seit vielen Jahren ist nun schon ein Verfahren in großem Umfange
in der Seifenindustrie gebräuchlich, um schnell aus einem Seifenleim eine harte,
feste, pulverisierbare Masse darzustellen, das darin besteht, daß man in diesen
Seifenleim mehr oder weniger große Mengen wasserfreier Soda einrührt, die alsdann
das Wasser als Kristallwasser bindet und nunmehr in wenigen Stunden eine harte,
spröde, pulverisierbare Seife liefert. Dies gestattet jedoch nur stark wasser- und
sodahaltige Seifen herzustellen. Es ist jedoch einerseits für das Wäschereigewerbe,
die Textilindustrie und die Toilettenseifenfabrikation in vielen Fällen unzweckmäßig,
oft geradezu ausgeschlossen, sodahaltige Seifen zu verwenden, da diese vor allen
Dingen die Textilfasern in ihrer Zug- und Zerreißfestigkeit sehr ungünstig beeinflussen,
andererseits lassen sich diese Seifen auch wegen ihres Wassergehalts nicht für die
Herstellung haltbarer perborat- oder perkarbonathaltiger Seifenpräparate verwenden.
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Es ist ferner bekannt, daß man durch Vermischen von fein gepulverter
Kristallsoda mit Fettsäuren Waschpräparate herstellen kann, die die Fettsäuren teilweise
in verseifter Form enthalten, und die beim Auflösen in heißem Wasser sich in ihrer
Wirkung
wie Seifen verhalten. Diese Waschpräparate enthalten aber
auch verhältnismäßig viel Nasser, sind weich und unansehnlich und, da sie sich weder
formen noch mahlen lassen, unverkäuflich. Außerdem schäumen sie infolge ihres hohen
Gehaltes an unverseifter Fettsäure gar nicht und können als Waschmittel weder kalt
noch lauwarm, sondern nur in kochendem Wasser verwendet werden.
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Es ist nun vorgeschlagen worden, durch Vermischen von festem pulverisierten
Harz oder Stearin mit kalzinierter Soda ein Waschmittel herzustellen, das in trockenem
Zustande nicht aufeinander wirkt, das jedoch durch Zusatz von siedendem Wasser unter
Entwicklung von Kohlensäure Seife bildet. Auch dieses Verfahren ist nicht zu einer
praktischen Bedeutung gekommen, da der Verbraucher fertige Seife verlangt und nicht
erst durch kochendes Wasser die Seife selbst herstellen will.
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Ein weiteres Verfahren, wasserfreie Seifen herzustellen, besteht darin,
daß man Rizinusölfetts,iure in einem Eisenkessel mit Rührwerk erhitzt und langsam
die zur Verseifung nötigt: feste, kalzinierte Soda einträgt und so lange erwärmt,
bis das sich 1)ildende Reaktionswasser und die Kohlensäure ausgetrieben ist. Dieses
Verfahren ist jedoch lediglich mit der Rizinusölfettsäure möglich, da diese als
Oxykarbonsäure ein schmelzbares, neutrales Natronsalz liefert. Schon bei der der
Rizinusölfettsäure nahestehenden ölsäure oder auch Leinölsäure bilden sich bei gleicher
Behandlung, wenn schon die Hälfte der Theoretisch erforderlichen Menge Soda eingetragen
ist, dicke Klumpen; die Kohlensäure kann nicht mehr entweichen, die Reaktionsnasse
brennt infolge der nunmehr eintretenden schlechten Wärmeleitung an und verkohlt,
bevor eine vollständige Verseifung erzielt werden kann. Da nun das reine, wasserfreie
rizinusölfettsaure Natrium nicht schäumt und, deshalb auch keine reinigende
Wirkung ausübt, und da ferner das vorhandene Verfahren der Herstellung von wasserfreien
Seifen lediglich mit Rizinusölfettsäure möglich ist, so hat dies Verfahren bisher
ebenfalls keine praktische Bedeutung erlangt. Es ist nun ferner noch vorgeschlagen
worden, erhitzte Fettsäuren in feinem Strahle auf erhitzte und in Bewegung befindliche
Soda zu spritzen, um so, ein Verseifen und Austreiben des Kohiensäure ohne wesentliche
Klumpenbildung zu erzielen. Das Verfahren hat sich aber ebenfalls nicht bewährt,
da man erstens mit -einem starken Sodaüberschuß arbeiten muß, wobei man nur stark
alkalische Seifen erhält; ferner, weil zweitens die Mischung keine gleichmäßige
wird und drittens die Unkosten für die Apparatur und die benötigte Kraft und Wärme
in keinem wirtschaftlichen Verhältnis zum erzielten Effekt stehen.
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Das einzige jetzt in der Technik bekannte und bewährte Verfahren,
schnell und nicht zu teuer Soda- und wasserfreie Seifen in Pulverform herzustellen,
besteht darin, daL) man einen flüssigen Seifenleim stark erhitzt, durch Preßluft
mittels geeigneter Düsen zerstäubt und durch entgegenströmende vorgewärmte Luft
das Wasser in den fein zerstäubten Seifenpartikelchen verdunstet.
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Es wurde nun entgegen aller Voraussicht gefunden, daß, wenn man flüssige
Fettsäuren unmittelbar mit fester, fein pulverisierter, kalzinierter Soda bei geeigneten
Temperaturen innig mischt und der Selbsterhitzung überläßt, man schon nach kurzer
Zeit eine vollständig verseifte und selbst in kaltem Wasser klar lösliche Masse
erhält, die sich vor dem Erstarren beliebig formen und nach dem Erstarren pulverisieren
und pressen läßt. Grundbedingung hierbei ist jedoch, daß man die geschmolzene Fettsäure
mit der Soda bei Temperaturen mischt, bei der noch keine Klumpenbildung eintritt
oder nur geringe Mengen von Kohlensäure ausgetrieben werden, und daß man ein die
zur Verseifung notwendige Menge übersteigendes Gewicht an Soda zur Einwirkung bringt.
Von vornherein war die Ausführbarkeit dieses Verfahrens nicht zu erwarten; man mußte
vielmehr annehmen, daß die Fettsäuren mit der pulverisierten Soda Klumpen bilden
würden, die ein homogenes Mischen unmöglich machten, und eine Verseifung war nach
der Regel, daß die Körper nur in flüssigem Zustande aufeinander wirken, erst recht
nicht zu erwarten. Es sind diese Betrachtungen auch wohl dafür maßgebend gewesen,
daß man bei früheren Versuchen stets gepulverte Kristallsoda mit Fettsäuren mischte,
weil man das Vorhandensein des Kristallwassers dazu benutzen wollte, die Verseifung
zu begünstigen. Es hat sich jedoch in überraschender Weise gezeigt, daß bei geeignetem
Mischen von Fettsäure mit wasserfreier gepulverter Soda nicht nur leicht ein ganz
gleichmäßiges Gemisch erhalten werden. kann, sondern daß dieses homogene Gemisch
nach kurzer Zeit durch Selbsterhitzung schon eine quantitative Verseifung aufweist.
Die Vermischung der Fettsäure mit der fein gepulverten wasserfreien Soda ist gegenüber
der Vermischung mit wasserhaltiger Soda, die niemals praktisch so fein gepulvert
werden kann wie die wasserfreie Soda, eine so innige, daß schon in kürzester Zeit
die vollständige Verseifung eintritt, und zwar unter Bildung einer Reaktionswärme,
die bei ungeschicktem Arbeiten selbst bis zum Verkohlen der Masse führen kann.
Es
muß deshalb stets Sorge getragen werden, daß die Gewichtsmengen des Ansatzes und
die Abkühlungsflächen so gegeneinander abgestimmt werden, daß die gebildete Reaktionswärme
nicht bis zu einer unnötigen Überhitzung der Reaktionsmasse führt. Besonders bei
der Verwendung oxydierender öle ist durch die gleichzeitig noch eintretende Oxydationswärme
diesen Verhältnissen besonders Beachtung zu schenken. Das vorstehende Verfahren
hat nun gerade jetzt ein besonderes Interesse erlangt dadurch, daß man neuerdings
in der Lage ist, hochgespaltene Fettsäuren, die nur noch geringe Mengen Neutralfett
enthalten, herzustellen, und daß es auch bei Verwendung bestimmter Verfahren möglich
ist, in technisch ausführbarer Weise billig neutralfettfreie Fettsäuren herzustellen.
Hierzu gehört zunächst das Verfahren der Destillation und dann auch das Verfahren,
nach dem Neutralfett mit Kalk gespalten, wird und die gebildeten Kalkseifen durch
schweflige Säure zersetzt werden, womit gleichzeitig eine Geruchlosmachung und Bleichung
verbunden ist. Für die Ausführung des vorstehenden Verfahrens eignen sich natürlich
diese neutralfettfreien Fettsäuren ganz besonders; doch lassen sich auch hochgespaltene,
noch einen geringen Prozentsatz Neutralfett enthaltende Fettsäuren, wenn auch nicht
mit gleich gutem Ergebnis, verwenden.
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Wenn man bei dem vorliegenden Verfahren 2 Moleküle Fettsäure mit i
Molekül wasserfreier Soda zur Umsetzung bringt, so bilden sich 2 Moleküle fettsaures
Natrium und neben i Molekül Kohlensäure i Molekül Wasser, das jedoch die Sprödigkeit
der Reaktionsmasse wegen der prozentual niedrigen Menge nicht mehr so beeinflußt,
daß die Mahlfähigkeit darunter erheblich leiden würde. Verwendet man jedoch auf
i Molekül Fettsäure i Molekül Soda, so bildet sich i Molekül fettsaures Natrium,
wogegen die gebildete Kohlensäure und das gebildete Reaktionswasser nach der Formel:
R. COOH i Na,, C03 = R # COONa1- NaHC03 unter Bildung von Natriumbikarbonat chemisch
gebunden werden.
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Das so erhaltene feste und besonders gut mahlfähige Produkt hat für
das Wäschereigewerbe besonderes Interesse, da die Seife infolge der sich in der
Wärme entwickelnden Kohlensäure besonders gut schäumt und auch reinigt. Andererseits
hat man, wenn man unter der Zersetzungstemperatur des Natriumbikarbonats bleibt,
eine nicht alkalisch, sondern schwach sauer reagierende, auch mit sehr hartem Wasser
gut verwendbare Seife, die infolge des Vorhandenseins des gesamten kohlensauren
Natrons als gikarbonat selbst empfindliche Textilfasern, wie z. B. Seide oder Wolle,
in keiner Weise schädlich beeinflußt. Dieses so hergestellte, aus Seife und Bikarbonat
bestehende, völlig wasserfreie Gemisch hat nun für die Technik noch ein ganz besonderes
Interesse. Es läßt sich nämlich durch Mischen mit Salzen der Bersäuren, z. B. Natrium-Perkarbonat
und Natrium-Perborat, in Bleichpulver verwandeln von nahezu, selbst bei Gegenwart
von Katalysatoren, unbegrenzter Haltbarkeit, und es ist deshalb dieses Gemisch allen
im Handel befindlichen, immerhin noch kristallwasserhaltige Soda enthaltenden Seifen
bedeutend überlegen.
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Die nach diesem Verfahren hergestellten Seifen haben aber noch eine
weitere für die Technik sehr schätzbare Eigenschaft. Nach dem Erkalten der Reaktionsmasse
werden sie hart und spröde und lassen sich leicht pulverisieren. Dieses in Wasser
leicht lösliche Pulver läßt sich als solches in den Handel bringen oder liefert,
in geeigneten mechanischen oder hydraulischen Pressen zusammengepreßt, harte, haltbare
und gut aussehende feste Seifen, welche, um haltbar zu bleiben, keines Bindemittels
bedürfen und noch die schätzenswerte Eigenschaft besitzen, spezifisch leichter als
Wasser zu sein, und also auf dem Wasser zu schwimmen. Andererseits kann man die
aus Fettsäure und wasserfreier, kalzinierter Soda erhaltene Reaktionsmasse, bevor
sie erkaltet ist, durch geeignete mechanische oder hydraulische Pressen in Stränge
von beliebigem Durchmesser pressen, die eine bald erstarrende, leicht verkäufliche
Handelsware darstellen und sich - beliebig lange halten, ohne die gefürchteten Beschläge,
oder Sodaauswitterungen zu zeigen.
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Alle die aus Fettsäure und kristallwasserhaltiger Soda in ähnlicher
Weise hergestellten Preßlinge oder Seifenstränge enthalten mehr oder weniger hohe
Prozentsätze an unverseifter Fettsäure, sind deshalb zunächst weich und schäumen
weder in kaltem noch in lauwarmem Wasser. Sie zeigen schon nach kurzem Lagern die
bekannten häßlichen Sodaauswitterungen, sind infolge ihres Gehalts an sich in ihrem
Inneren bildenden Sodakriställchen durch ihre scharfkantige, körnige und sandige
Beschaffenheit als Feinseifen völlig unbrauchbar und überhaupt als Waschmittel unverkäuflich.
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Es hat sich aber ferner noch gezeigt, daß die Zusätze von Kohlenwasserstoffen
oder Halogenkohlenwasserstoffen zu den Fettsäuren die Selbstverseifung mit wasserfreier
Soda in keiner Weise schädlich beeinflussen, sondern sie im Gegenteil in manchen
Fällen sogar begünstigen, und daß man so Seifen erhalten kann, die neben den vorerwähnten
Vorteilen
durch den Gehalt an Kohlenwasserstoffen oder Halogenkohlenwasserstoffen auch noch
einen höheren Waschwert aufweisen.
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Es ist ferner noch zu bemerken, daß auch Harz, das man vorher in den
Fettsäuren löst, mit an der Verseifung teilnimmt und harzhaltige Seifen mit gleichen
Eigenschaften, wie vorher beschrieben, liefert. Beispiel i. In einem Kessel mit
Rührwerk bringt man iooo kg Olein von einer Säurezahl von Zoo auf eine Temperatur
von 3o bis 35' und setzt Zoo bis 25o kg gutgemahlene kalzinierte Soda zu, wobei
man einen vollständig homogenen Brei erhält. Wenn derselbe nach kurzem Rühren so
viskos ist, daß er sich nicht mehr entmischen kann, läßt man die Reaktionsmasse
auf Bleche ab und stellt diese auf Trockenhorden. Der Seifenbrei bläht sich dann
je nach der Menge der angewandten Soda mehr oder weniger im Laufe der nächsten Stunden
infolge der Kohlensäureentwicklung auf und stellt in wenigen Stunden eine harte,
poröse, homogene Seifenmasse dar. Diese Masse ist leicht pulverisierbar und löst
sich in reinem Wasser leicht und klar auf und entwickelt eine hohe Schaum- und Reinigungskraft.
Verwendet man auf 2 Moleküle Fettsäure nur i Molekül wasserfreie Soda, so ist, zumal
beim Arbeiten in kleinen Mengen, zum Austreiben der Kohlensäure unter Umständen
ein Nacherhitzen auf Trockenkammer nötig. In all den Fällen jedoch, wo ein überschuß
von Soda verwendet wird, tritt durch die Bildung von Bikarbonat die Selbsterhitzung
in einem so starken Maße ein, daß eine vollständige Verseifung schon nach kurzer
Zeit zu beobachten ist. Der Endpunkt der Reaktion ist daran zu erkennen, daß eine
entnommene pulverisierte Probe an Äther keine Fettsäure mehr abgibt. Beispiel 2.
i ooo kg flüssige Palmkernölfettsäure von einer Säurezahl von 25o läßt man in eine
Mischtrommel mit gutem Rührwerk, in die man vorher 5oo kg kalzinierte Soda hineingebracht
hat, in kräftigem Strahle etwa bei einer Temperatur von 35' C einfließen. Man erhält
alsdann einen dünnflüssigen Brei, der sich durch die eintretende Verseifung erwärmt,
nach dem Abkühlen dicker und dicker wird und schließlich als eine vollständig homogene,
feste, bröcklige Masse leicht aus dem Mischungsgefäß entfernt werden kann. Am nächsten
Tage ist die gebildete Reaktionsmasse so hart und spröde, daß sie sich nunmehr leicht
mahlen läßt, sich nicht mehr fettig anfühlt und nur noch aus einem Gemisch von Seife
und Bikarbonat Lesteht, sich in Wasser klar löst und ein hohes Reinigungs-und Schaumvermögen
entwickelt.
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Beispiel 3.
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iooo kg flüssige destillierte Kottonölfettsätire (Soapstockfettsäure)
von einer Säurezahl von 202 werden in einer Mischtrommel mit kräftigem Rührwerk
mit 4oo kg trockener kalzinierter Soda bei etwa 3o bis 35'C vermischt. Wenn die
Masse teigförmig geworden ist und nicht mehr klebt, wird sie durch eine am Boden
des Mischgefäßes liegende Schnecke in eine Strangpresse gepreßt und entweder hydraulisch
oder mechanisch in Stränge von beliebigem Durchmesser geformt. Diese werden nach
kurzer Zeit durch die nunmehr eintretende vollständige Verseifung hart und spröde
und zeichnen sich durch ein gutes äußeres und gute Haltbarkeit aus.
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Man ist bei diesem Verfahren in der Lage. bei Verwendung geeigneter
Apparaturen kontinuierlich Seife darzustellen. Der Arbeitsgang vom Einlaufen der
flüssigen Fettsäure bis zum Austreten der festen, verseiften, verkaufbaren Stränge
erfordert je nach der Temperatur und der Art der Fettsäuren nur eine Viertel- bis
eine Stunde. Beispiel 4.
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iooo kg flüssige, destillierte Kottonölfettsäure (Soapstockfettsäure)
von einer Säurezahl von 202 werden mit 5o kg Terpentinöl versetzt, worauf man dieses
Gemisch in einer Mischtrommel mit kräftigem Rührwerk bei etwa 30' C mit 4oo kg trockener
kalzinierter Soda vermischt. Wenn die Masse teigförmig geworden ist und nicht mehr
klebt, wird sie durch eine am Boden des Mischgefäßes liegende Schnecke in eine Strangpresse
gepreßt und entweder hydraulisch oder mechanisch in Stränge von beliebigem Durchmesser
geformt. Diese werden nach kurzer Zeit durch die nunmehr eintretende vollständige
Verseifung hart und spröde und zeichnen sich durch ein gutes Äußeres und gute Haltbarkeit
aus. Man kann natürlich die Masse erkalten lassen, zu einem feinen Pulver vermahlen
und dies Pulver, falls erforderlich, zu Stücken pressen.
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An Stelle von 5o kg Terpentinöl kann man nach gleichem Verfahren auch
ioo kg Tetrachlorkohlenstoff oder i oo kg Benzol bzw. seine Homologen verwenden.