DE4142318C2 - Verwendung von Fettsäure-Umsetzungsprodukten in Leder- und Pelzfettungsmitteln und Mittel zum Fetten von Leder und Pelzfellen - Google Patents

Verwendung von Fettsäure-Umsetzungsprodukten in Leder- und Pelzfettungsmitteln und Mittel zum Fetten von Leder und Pelzfellen

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Description

Neben Fettungsmitteln, bei denen die fettenden Substanzen durch geeignete Behandlung wie Sulfatierung, Sulfitierung oder Sulfonierung in wasserlöslicher oder wasseremulgierbarer Form vorliegen, gibt es zahlreiche Zubereitungen, in denen Neutralöle in chemisch nicht umgesetzter Form Verwendung finden. Ihre Löslichkeit oder Emulgier­ barkeit in Wasser wird dabei durch Zusatz geeigneter Emulgatoren erreicht. Als solche Neutralöle kommen Esteröle wie Triglyceride und andere Fettsäureester sowie Mineralöle (Kohlenwasserstoffe) zur Anwendung.
Öle natürlichen Ursprungs, wie z. B. Triglyceride der verschiedensten Provenienzen, verleihen Leder und Pelzfellen eine gute Weichheit. Durch die vorhandenen polaren funktionellen Gruppen im Molekül erfolgt eine gewisse Wechselwirkung mit der Lederfaser, so daß die Extrahier­ barkeit mit organischen Lösemitteln, aber auch die Neigung zu Migration und "Foggen", herabgesetzt ist. Diesen positiven Eigenschaften steht aber als Nachteil die starke Vergilbung gegenüber, die auf das Vorhandensein freier Doppelbindungen zurückzuführen ist. Unter "Foggen" oder "Fogging" wird die Bildung von die Durchsicht verschleiernden Niederschlägen auf den Windschutzscheiben von Automobilen verstanden, die durch Kondensation flüchtiger Komponenten aus Materialien des Innen­ ausbaus, wie z. B. Autopolsterledern, entstehen.
Öle mineralischen Ursprungs, die oft als preiswerte Alternative eingesetzt werden, finden wiederum keine echte Bindung zur Leder­ faser. Sie lassen sich daher leicht durch organische Lösemittel extrahieren und neigen außerdem sowohl zu Migration, als auch zu "Foggen". Zudem ist eine gute biologische Abbaubarkeit nicht gegeben.
In der PL 123633 (CA 103 (12): 89301q) wird ein Mittel zum Fetten von Leder beschrieben, das eine Kombination aus flüssigen aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit Umsetzungsprodukten von Fett­ säuren aus Triglyceriden mit Aminoalkoholen, wie z. B. Diethanolamin, und Maleinsäureanhydrid darstellt. Diese Fettungskombination weist jedoch die genannten Nachteile der mineralischen Ölkomponenten auf und stellt in den übrigen Komponenten ein Konglomerat verschiedener Fettsäure-Alkanolamide und Fettsäure-Alkanolaminester dar, das anschließend mit Maleinsäureanhydrid umgesetzt, d. h. vorwiegend verestert, wurde.
Auch Alkoxylierungsprodukte dieser Fettsäure-Alkanolamide und Fettsäure- Alkanolaminester, die anschließend mit Maleinsäureanhydrid umgesetzt werden, werden in der PL 136325 (CA 113 (4): 25923t) für das Fetten von Leder beschrieben. Zum Herstellen der Fettungsmittel werden jedoch kationische Emulgatoren benötigt, was Nachteile hinsichtlich Wasserabweisung und Verträglichkeit mit den zumeist anionischen Lederhilfsmitteln, wie z. B. Nachgerbstoffen und Farbstoffen, mit sich bringt.
Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Neutralölkomponente für die Verwendung in Leder- und Pelzfettungsmitteln zu finden, welche die genannten Nachteile vermeidet und die folgenden Eigenschaften in sich vereint:
  • - hohe Licht- und Wärmestabilität, verbunden mit geringer Vergilbung,
  • - gute Bindung an die Lederfaser, verbunden mit einer verminderten Extrahierbarkeit mit organischen Lösemitteln sowie geringer Neigung zu Migration und "Foggen",
  • - gute biologische Abbaubarkeit.
Gegenstand der Erfindung ist nun die in Anspruch 1 und 2 angegebene Verwendung. Gegenstand der Erfindung sind ferner die in Anspruch 3 angegebenen Mittel.
Es wurde nun überraschend festgestellt, daß diese angestrebten Eigen­ schaften mit einem Mittel zum Fetten von Leder und Pelzfellen erhalten werden, das als Neutralölkomponente Fettsäure-Umsetzungsprodukte in Form von Copolymerisaten und/oder Addukten des Maleinsäureanhydrids mit ungesättigten Fettsäuren und/oder deren Carboxylgruppen-Derivaten enthält.
Zur Erzielung spezieller Eigenschaften können diese Copolymerisate und/oder Addukte aus ungesättigten Fettsäuren und Maleinsäureanhydrid an den Carboxylgruppen weiter umgesetzt und modifiziert werden. Dies ist z. B. durch Veresterung, Amidierung oder Neutralisation mit anorganischen oder organischen Basen an einem Teil oder der Gesamtheit der vorhandenen freien Carboxylgruppen möglich.
Ausgangsstoffe für die Fettsäure-Umsetzungsprodukte können ungesättigte Fettsäuren, ihre Ester oder Salze aus synthetischer Herstellung oder ungesättigte Fettsäuren aus Triglyceriden natürlichen Ursprungs sein.
Die Herstellung dieser Verbindungen durch Umsetzung von Malein­ säureanhydrid mit ungesättigten Fettsäuren kann nach "Journal of the American Chemical Society 68 (1946), 1973" erfolgen. Die Struktur dieser Umsetzungsprodukte ist dort beschrieben; danach entstehen parallel nebeneinander zwei Typen von Produkten.
Einerseits kann sich aus einer größeren Zahl von Molekülen des Maleinsäureanhydrids und der ungesättigten Fettsäure ein Copolymerisat bilden, das die beiderseits der Fettsäure-Doppelbindung gelegenen Alkyl- und Carboxyalkylgruppen sowie die Carboxylgruppen der Maleinsäure in Form von Seitenketten enthält. Hierbei werden die Doppelbindungen beider Reaktionspartner verbraucht.
Andererseits kann sich auch ein Addukt aus einem Mol Maleinsäure an die Doppelbindung eines Moleküls der ungesättigten Fettsäure bilden, das quasi als "Succinyl-Fettsäure" bezeichnet werden kann. Dabei wird die Doppelbindung des Maleinsäureanhydrids zur Anlagerung an die Doppelbindung der Fettsäure benutzt, jedoch bleibt die letztere in der Fettsäure verschoben enthalten.
Je nach Wahl der Reaktionsbedingungen kann die Bildung des Copolymerisates oder des Adduktes bevorzugt sein. Beide Umsetzungs­ produkte besitzen eine Vielzahl von Carboxylgruppen. Dieser Charakter verleiht ihnen erfindungsgemäß eine ausgezeichnete Eignung zur Verwendung zum Fetten von Leder- und Pelzfellen mit einer guten Bindung an die Lederfaser, verminderten Extrahierbarkeit und geringen Neigung zu Migration und "Fogging"-Erscheinungen. Sowohl Copolymerisat als auch Addukt können an den freien Carboxylgruppen weiter in passender Weise umgesetzt werden, z. B. durch Veresterung, durch Amidierung und/oder durch Neutralisation mit anorganischen oder organischen Basen, Aminen, Alkanolaminen bzw. Veresterung mit den letzteren. Durch diese weiteren Modifikationen läßt sich die Kombination günstiger Fettungs- und Leder-Eigenschaften modifizieren und variieren.
Aus den nach dieser Umsetzung beschriebenen Neutralölkomponenten können erfindungs­ gemäß durch Zusatz von anionischen und/oder nichtionogenen Emulgatoren Leder- und Pelzfettungsmittel hergestellt werden. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte sowie die Anwendung soll an den nachfolgenden Beispielen 1 bis 6 erläutert werden.
Zur überraschenden anwendungstechnischen Wirkung:
In der DE 39 09 614 A1 werden zum Fetten und Hydrophobieren von Ledern und Pelzen Umsetzungsprodukte des Maleinsäureanhydrids (MSA) mit unge­ sättigten Fettsäuren hergestellt, die in einem weiteren Reaktions­ schritt einer Sulfitierung unterworfen werden müssen.
Zum Vergleich mit dem durch die DE 39 09 614 A1 gegebenen Stand der Technik wurde ein Vergleichsversuch durchgeführt. Dabei wurde das erfindungsgemäße Produkt der Umsetzung von Maleinsäure mit ungesättigten Fettsäuren dem sulfitierten Produkt der Umsetzung von Maleinsäure mit ungesättigten Fettsäuren gegenübergestellt, wobei Ausgangsstoffe, Umsetzungsverfahren, Ledersubstrat und Produktan­ wendung gleich waren.
Vergleichsversuch
  • A) Herstellung des erfindungsgemäßen MSA-Fettsäure-Umsetzungsproduktes. In einem 1 l Vierhalskolben, versehen mit Stickstoffeinleitungsrohr, Kontaktthermometer, Rührer und Rückflußkühler, beheizt über ein regelbares Heizbad, werden 430 g Rüböl mit 75 g Maleinsäureanhydrid unter Zusatz von 2 g Ditertiärbutylperoxid zur Reaktion gebracht. Die Reaktion startet bei 140°C. Bedingt durch eine leichte Exothermie steigt die Temperatur im Verlauf der Reaktion auf 160°C an. Nach 3 Std. Reaktionszeit erhält man ein goldgelbes hoch­ viskoses Öl.
  • B) Die Hälfte (44 Teile) des nach A) hergestellten Umsetzungsproduktes werden mit 50,5 Teilen Wasser und 6,5 Teilen NaOH (45%ig) bei 80°C innerhalb einer Stunde neutralisiert. Es resultiert ein hellgelbes, flüssiges, klares in Wasser emulgierbares Produkt mit einer Trockensubstanz von ca. 50%, welches das erfindungsgemäße Fettungs- und Hydrophobierungsmittel für die vergleichende Fettung darstellt.
  • C) Die andere Hälfte des nach A) hergestellten erfindungsgemäßen Umsetzungsproduktes wird zu dem Vergleichsprodukt (gemäß Stand der Technik DE 39 09 614 A1) weitersulfitiert. 44 Teile werden mit 13 Teilen Wasser und 5 Teilen Natronlauge (45%ig) anneutralisiert. Anschließend werden 4 Teile Natriumpyrosulfit zugegeben und weitere 4 Stunden bei 90°C gerührt. Nach dieser Zeit erfolgt die Zugabe von 1,3 Teilen Natronlauge (45%ig) und 34 Teilen Wasser. Es entsteht ein hellgelbes, flüssiges und klares, in Wasser emulgierbares. Produkt. Der Anteil an organisch gebundenen SO3 beträgt ca. 2%, bezogen auf die Trockensubstanz.
  • D) Die Anwendung der Produkte A-B und A-C zum hydrophobierenden Fetten eines Rindoberleders (zwei korrespondierende Stückeaus einer Haut) erfolgte unter jeweils gleichen Bedingungen.
    (Material: chromgegerbte Rindshaut, Falzstärke 1,8-2,0 mm. Die Prozentangaben beziehen sich auf das Falzgewicht.)
    150,0% Wasser, 35°C; 15 min
    Flotte ablassen
    100,0% Wasser, 40°C
    1,0% Natriumformiat, 10 min
    1,5% Natriumhydrogencarbonat; 90 min; pH 6,0
    Flotte ablassen
    150,0% Wasser, 60°C
    0,8% anionischer Farbstoff; 20 min
    10,0% entweder Produkt A-B (erfindungsgemäß); 60 min
    oder Produkt A-C (gemäß DE 39 09 614 A1)
    1,5% Ameisensäure (80%ig); 20 min
    Entnahme einer Flottenprobe
    Flotte ablassen
    200,0% Wasser, 50°C
    3,0% Aluminiumformiat, 45 min
    Flotte ablassen
    Leder betriebsüblich fertigstellen.
  • E) Ergebnisse der Flotten- und Lederanalyse:
    1. Flottenanalyse
    2. Lederanalyse
Aus den Meßergebnissen geht hervor:
  • a) das erfindungsgemäße (unsulfitierte) Umsetzungsprodukt A-B zehrt deutlich besser aus der Flotte aus. Dies kommt durch den wesentlich geringeren Restfettgehalt und den niedrigeren CSB-Wert zum Ausdruck.
  • b) Die Bindung an die Lederfaser ist bei dem erfindungsgemäßen (unsulfitierten) Produkt A-B deutlich fester, wodurch eine deutlich geringere Extrahierbarkeit mit Dichlormethan resultiert. Hieraus kann man ableiten, daß eine Stabilität der nach Variante A-B gefertigten Leder gegenüber chemischer Reinigung besteht, was bei Produkt A-C nicht anzunehmen ist.
  • c) Die erzielbare Weichheit ist im Falle der Variante A-B deutlich höher.
  • d) Die Hydrophobierung ist bei dynamischer Beanspruchung des Leders deutlich ausgeprägter. Dies kommt sowohl beim ersten Wasserdurchtritt bei erfindungsgemäß 120 000 Stauchungen - gegenüber 45 000 - als auch bei der prozentualen Wasseraufnahme zum Ausdruck.
Die erfindungsgemäßen Umsetzungsprodukte weisen somit in wesentlichen Kriterien wie Weichheit, hydrophobierender Wirkung, Flottenauszehrung, Migration und Fogging sowie Extrahierbarkeit deutliche nicht vorhersehbare Vorteile gegenüber einem sulfitierten Umsetzungsprodukt auf. Dies ist umso bemerkenswerter, als eine Sulfitierung im allgemeinen die Wasseremulgier­ barkeit verbessert und damit zu einer feineren Emulsion führt, die in die Feinstruktur des Leders besser eindringen kann, so daß ein sulfitiertes Produkt die besseren anwendungstechnischen Eigenschaften erwarten ließe.
Beispiel 1
In einem 1 l Vierhalsrundkolben, versetzt mit Stickstoffein­ leitungsrohr, Kontaktthermometer, Rührer und Rückflußkühler, beheizt über ein regelbares Heizbad, werden 430 g Rüböl mit 75 g Maleinsäureanhydrid unter Zusatz von 2 g Butylperoxid zur Reaktion gebracht. Die Reaktion startet bei einer Temperatur von ca. 140°C. Bedingt durch eine leichte Exothermie steigt die Temperatur im Verlauf der Reaktion auf ca. 160°C an. Nach 3 Std. Reaktionszeit erhält man ein goldgelbes, viskoses Öl.
Zur Herstellung eines Lederfettungsmittels gilt folgende Zubereitung:
35,0 Teile Reaktionsprodukt
5,0 Teile Fettalkohol C12-C14
5,0 Teile Alkyl (C12-C14)polyglycolether (10 EO)
7,0 Teile Alkyl (C12-C14)polyglycolether (5 EO)sulfonat
3,5 Teile Natronlauge 45%
44,5 Teile Wasser.
Beispiel 2
Unter gleichen Reaktionsbedingungen wie in Beispiel 1 werden 430 g Rinderklauenöl mit 75 g Maleinsäureanhydrid zur Reaktion gebracht. Es entsteht ebenfalls ein goldgelbes, viskoses Öl.
Aus dem Reaktionsprodukt wird folgende Fettungsmittelzubereitung hergestellt:
28,0 Teile Reaktionsprodukt
12,0 Teile Klauenölsulfonat
10,0 Teile Alkyl (C10-C12)polyglycolether (4 EO)sulfonat
 4,0 Teile Alkyl (C14-C18)polyglycolether (14 EO)
 6,0 Teile Ölsäure
 3,5 Teile Monoethanolamin
38,5 Teile Wasser.
Beispiel 3
In einem 1 ltr. Vierhalsrundkolben, versetzt mit Stickstoffein­ leitungsrohr, Kontaktthermometer, Rührer und Rückflußkühler, beheizt über ein regelbares Heizbad, werden 430 g tierisches Öl (Jodzahl 78-90) mit 75 g Maleinsäureanhydrid unter Zusatz von 2 g Butylperoxid umgesetzt. Nach einer Reaktionszeit von 3 Std. bei 140-160°C wird auf 80°C abgekühlt und 320 g Monoethylenglykol zugesetzt. Es folgt eine Veresterung bei 140°C über 2 Std., wobei das gebildete Reaktions­ wasser durch den Stickstoffstrom ausgetrieben wird. Die Reaktion wird bei einer Säurezahl < 10 abgebrochen. Es resultiert ein hellgelbes, viskoses Öl.
Das Reaktionsprodukt wird zu einem Walköl für die Edelpelzzurichtung wie folgt verarbeitet:
550,0 Teile Reaktionsprodukt
12,0 Teile Fettalkohol C10-C12
18,0 Teile Wollfett
10,0 Teile Sojalecithin
 5,0 Teile Triethanolamin
 5,0 Teile Monoethylenglykol.
Mit den nach Beispiel 1-3 hergestellten Produkten wurden nach folgenden Rezepturen Fettungen auf Leder und Pelz durchgeführt.
Beispiel 4
Rindmöbelleder; Material: chromgegerbte Rindshaut (Süddeutschland)
Stärke: 1.1-1,3 mm
%-Angaben bezogen auf das Falzgewicht
150% Wasser, 40°C
2,0% Natriumformiat; 10 min
+ 1,5% Natriumhydrogencarbonat; 30 min
+ 2,0% Fettungsmittel nach Beisp. 1; 20 min
+ 3,0% Polyacrylatnachgerbstoff; 30 min; pH 5,8
Flotte ablassen
100% Wasser, 40°C
2,0% synthetischer Nachgerbstoff, 30 min
+ 16,0% Fettungsmittel nach Beisp. 1, 60 min
+ 1,0% Ameisensäure 85%, 20 min; pH 3,7
Flotte ablassen
Leder betriebsüblich fertigstellen.
Die resultierenden Leder zeigen eine gute Weichheit bei gleich­ zeitiger Festnarbigkeit. Es wurden folgende physikalische Werte ermittelt:
  • - Lichtechtheit (Xenontest, Blauskala Note 4) = keine Vergilbung
  • - Wärmestabilität (48 Std. bei 80°C) = keine Vergilbung
  • - "Fogging", gravimetrisch nach DIN = 4,2 mg
  • - mit Dichlormethan extrahierbare Stoffe = 3,7%.
Beispiel 5
Rindoberleder; Material: chromgegerbte Rindshaut (Süddeutschland) Stärke:
%-Angaben bezogen auf das Falzgewicht
100% Wasser, 40°C
4,0% Aldehydgerbstoff; 15 min
+ 3,0% Mimosagerbstoff
6,0% synthetischer Gerbstoff
1,0% Natriumformiat
0,5% Natriumhydrogencarbonat; 90 min; pH 4,8
Flotte ablassen
80% Wasser, 40°C
0,3% Ammoniak 25%; 5 min
+ 3,0% anionischer Farbstoff; 45 min
+ 80% Wasser, 60°C
7,0% Fettungsmittel nach Beisp. 2, 15 min
+ 3,0% Polyacrylatgerbstoff; 40 min
+ 1,0% Ameisensäure 85%; 15 min; pH 3,7
+ 2,0% Aluminiumtriformiat; 20 min
Flotte ablassen
Leder betriebsüblich fertigstellen.
Die resultierenden Leder sind weich, füllig und weisen einen fest anliegenden Narben auf.
  • - mit Dichlormethan extrahierbare Stoffe = 2,5%.
Beispiel 6 Nerzzurichtung
Die betriebsüblich geweichten, gepickelten und gegerbten Nerzfelle werden mit 100 g/Fell des Produktes aus Beispiel 3 über 6 Std. in der Hammerwalke gewalkt. Nach dem Walken wurde mit Perchlorethylen entfettet. Die resultierenden Nerzfelle waren leder­ seitig von sehr heller Farbe und zeichneten sich durch sehr hohe Weichheit und Luftigkeit aus.

Claims (3)

1. Verwendung von Fettsäure-Umsetzungsprodukten, die durch Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit ungesättigten Fett­ säuren hergestellt worden sind und/oder von Estern der genannten Fettsäure-Umsetzungsprodukte als Neutralölkomponente in Leder- und Pelzfettungsmitteln.
2. Verwendung der in Anspruch 1 genannten Fettsäure-Umsetzungs­ produkte, die mit anorganischen oder organischen Basen neutralisiert worden sind, in Leder- und Pelzfettungsmitteln.
3. Mittel zum Fetten von Leder und Pelzfellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie die in Anspruch 1 angegebenen Fettsäure-Umsetzungsprodukte und/oder deren Ester und/oder mit anorganischen oder organischen Basen neutralisierte Fettsäure-Umsetzungsprodukte enthalten.
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