DE2343816B2

DE2343816B2 - Verfahren zum alkalischen Abkochen von Fasergut aus nativer Cellulose

Info

Publication number: DE2343816B2
Application number: DE19732343816
Authority: DE
Inventors: Helmut 7401 Nehren Fischer; Peter 7445 Bempflingen Wurster
Original assignee: Chemische Fabrik Tuebingen R. Beitlich, 7400 Tuebingen
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1973-08-30
Publication date: 1978-11-30
Also published as: DE2343816C3; DE2343816A1

Description

Aus der DE-AS 12 73 480 ist bekannt, daß man Fasergut aus nativer Cellulose in stark alkalischem Medium unter Zusatz von Komplexbildnern und Netzmittel abkochen kann. Komplexbildner auf Basis Aminopolycarbonsäuren bzw. deren Alkalimetallsalze werden in der DE-AS 12 73 480 in erster Linie zur Verbesserung des Weißgrades des Fasermaterials empfohlen, gegebenenfalls in Kombination mit Reduktionsbleichmitteln. In der DE-AS 12 73 481 wird ferner der Zusatz von Alkalimetallpolyphosphaten allein oder in Mischung mit Aminopolycarbonsäuren zur Bindung von Ca²⁺- und Mg²⁺-lonen empfohlen.

Als besonders geeignete Netzmittel sind sowohl in der DE-AS 12 73 480 als auch in der DE-AS 12 73 481 Mischungen aus anionaktiven und nichtionogenen Tensiden beschrieben, die gegebenenfalls noch Schaumverhütungsmittel enthalten können und die Saugfähigkeit des Fasergutes erhöhen. Die Durchführung des beschriebenen Verfahrens geschieht durch gegebenenfalls kontinuierliche Behandlung des Fasergutes mit einer wäßrigen Lösung von Alkalimetallhydroxid, den beschriebenen Komplexbildnern und Netzmitteln bei Temperaturen von 90 bis 150° C und einer Behandlungsdauer von 1 Minute bis 5 Stunden.

In der Praxis hat sich bei dem in der DE-AS 12 73 480 und DE-AS 12 73481 beschriebenen Verfahren als nachteilig erwiesen, daß die bisher verwendeten Komplexbildner auf Basis Aminopolycarbonsäuren und/oder Alkalimetallpolyphosphaten im stark alkalischen Medium keine Schwermetalle, insbesondere Eisen, komplex binden und vom Fasergut ablösen können. Alkalimetallpolyphosphate besitzen ferner keine genügende Stabilität, vielmehr werden sie im stark alkalischen Medium bei höheren Temperaturen schnell hydrolysiert und verlieren dadurch das Komplexbindevermögen. Restbestandteile von Schwermetallen, insbesondere Eisen auf dem abgekochten Fasergut können jedoch bei einer anschließenden Peroxidbleiche zu Katalytschäden und somit zur lokalen Zerstörung des Fasergutes führen, was den Gebrauchswert des Fasergutes erheblich mindert.

Die in der DE-AS 12 73 480 und DE-AS 12 73 481 beschriebenen Netzmittel besitzen den Nachteil, daß sie in den verwendeten hochalkalischen Abkochflotten, deren Alkalimetallhydroxidgehalt über 100 g/l betragen kann, nicht oder nur ungenügend stabil sind und

Ai)

V)

b¹) teilweise Ausfällungen und Aufrahmungen auftreten. Insbesondere treten Ausflockungen und dergleichen dann auf, wenn bei kontinuierlichen Abkochprozessen die Imprägnierflotten auf Temperaturen von 60—95°C erhitzt werden. Ferner sollen geeignete Netzmittel auch in den bei Kontinueprozessen erforderlichen Nachsatzflotten stabil sein, deren Alkalimetallhydroxidgehalt bis zu 300 g/l betragen kann.

Es sind zwar Tenside bekannt, die die genannten Anforderungen bezüglich Stabilität erfüllen, z. B. die als Mercerisier- und Laugiernetzmittel bekannten Na-Octyl- und Na-Isooctylsulfate; diese Produkte besitzen jedoch im erforderlichen Alkalibereich nur ungenügende Netzkraft und fast kein Wasch- und Dispergiervermögen.

Es wurde nun gefunden, daß man Fasergut aus nativer Cellulose oder deren Mischungen mit alkalibeständigen synthetischen Fasern ohne die obenerwähnten Nachteile abkochen kann, wenn man erfindungsgemäß das Gut, gegebenenfalls kontinuierlich, bei Temperaturen von etwa 20 bis 160⁰C mit einer alkalischen Lösung einer Polyhydroxycarbonsäure und eines Netzmittelgemisches aus sekundären Alkansulfonaten und amphoteren Carbonsäureamid- oder Imidazoliniumderivaten behandelt. Vorzugsweise wird mit einer wäßrigen Lösung behandelt, die neben 1 — 15 Gew.-% Alkalimetallhydroxid, 0,05—4,0 Gew.-% einer Polyhydroxycarbonsäure und 0,2—4,0Gew.-% eines Netzmittels auf Basis sekundärer Alkansulfonate in Mischung mit amphoteren Carbonsäureamid- oder Imidazoliniumderivaten enthält. Nach den erfindungsgemäßen Verfahren ist es durch die Verwendung von Polyhydroxycarbonsäuren als Komplexbildner möglich, Schwermetalle, insbesondere Eisen, während der Behandlung vom Fasergut abzulösen, so daß bei einer nachfolgenden Peroxidbleiche keine Katalytschäden auftreten können. Ferner sind die erfindungsgemäßen Netzmittelgemische in den verwendeten alkalischen Abkochflotten über den gesamten Temperaturbereich stabil und klar löslich, und es treten keine Ausflockungen und Ausfällungen auf. Die erfindungsgemäßen Netzmittelgemische besitzen im erforderlichen Alkalibereich sehr gutes Netz-, Wasch- und Dispergiervermögen und sind auch in konzentrierten Nachsatzflotten bis zu 300 g/l Alkalimetallhydroxyd klar löslich und stabil.

Als Beispiele für Polyhydroxycarbonsäuren seien genannt Weinsäure, Zitronensäure, Gluconsäure, Zukkersäure und Heptaconsäure sowie deren Alkali- und Erdalkalisalze und Lactone.

Als Beispiele für geeignete Netzmittel seien genannt Mischungen aus 95—40 Gew.-°/o sekundären Alkalsulfonaten mit 10 bis 22 C-Atomen, vorzugsweise 14—16 C-Atomen, mit 5 bis 60 Gew.-% amphoteren Carbonsäureamid- oder Imidazoliniumderivaten.

Unter amphoteren Carbonsäureamidderivaten seinen Verbindungen verstanden, die man aus aliphatischen Carbonsäuren mit 6—22 C-Atomen durch Kondensation mit aliphatischen primär-tertiären Diaminen mit 2—6 C-Atomen und anschließender Quaternierung mit Halogencarbonsäuren oder deren Alkalisalzen oder aliphatischen Halogensulfonsäuren oder Sultonen erhält und nachstehender allgemeiner Formel entsprechen:

O R,

Il ,1"

R, --C-N-(C¹H₂L_--N R₄ X R₂ R,

wobei

Ri = Alkyi von C₆-C₂₂,

R₂ = H oder Alkyl C,-C₃,

R₃ = R2,

R₄ = AlkylenvonCi—C₄,

X-= COO-, SO₃-und

.ν eine ganze Zahl von 2—6

bedeuten.

Unter amphoteren Imidazoliniumverbindungen sind Verbindungen zu verstehen, die man aus Alkylimidazolinen durch Quaternierung mit Halogencarbonsäuren bzw. deren Salzen oder mit Halogensulfonsäuren bzw. deren Salzen oder mit Sultonen erhält und nachstehender allgemeiner Formel entsprechen:

R₁-C

R,

N-CH,

NCH,

R, —X

wobei

R, = Alkyl von C₆-C₁₈,

R₂ = AlkylC₁-Cjoder-CH₂-CH₂-OH,

R₃ = Alkylen Ci-C₄ und

X= COO-oder SO₃-

bedeuten.

Die Herstellung solcher Verbindung ist bekannt und in der Fachliteratur beschrieben (z. B. DE-OS 20 63 424).

Die Durchführung des Verfahrens geschieht so, daß man das Fasergut aus nativer Cellulose mit der wäßrigen Lösung von Alkalimetallhydroxid, insbesondere Na-hydroxid, der Polyhydroxycarbonsäure und beschriebenen Netzmitteln bei Temperaturen von etwa 20—95°C tränkt und anschließend bei Temperaturen von etwa 20-160⁰C während 30 see bis 18 Stunden in Flottenverhältnissen von 1:0,5 bis 1:20 behandelt. Wesentlich für das Verfahren ist, daß man das Fasergut anschließend bei Kochtemperatur mit Wasser spült und somit von Alkalimetallhydroxid und den gelösten Verunreinigungen befreit.

Von Wichtigkeit für das beschriebene Verfahren ist eine Abstimmung von Behandlungstemperatur und Behandlungszeit auf das vorliegende Cellulosematerial.

Das beschriebene Verfahren läßt sich sowohl für Kurzzeit- als auch für Langzeitbehandlungen anwenden, wobei folgende Temperatur- und Behandlungsdauergrenzen den Anwendungsbereich beschließen:

Behandlungsdauer Temperatur

Langzeitverfahren

Normalverfahren

Kurzzeitverfahren

18-3 Stunden
3Std.30Min.
30 Min.-30 Sek.

30- 8O⁰C

80-110⁰C

U0-160°C

Das Flottenverhältnis kann bei dem beschriebenen Verfahren zwischen 1:0,5 bis etwa 1: 20 variiert werden, wobei vorzugsweise für die Durchführung von Kontinueprozessen Flottenverhältnisse zwischen 1: 0,8 und 1: 1,5 angewendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert die besten Ergebnisse, wenn die Konzentration an Alkalimetallhydroxid zwischen 1 und 15Gew.-% liegt, wobei hohen Temperaturen geringe und niedrigen Temperaturen hohe Konzentrationen an Alkalimetallhydroxid zuzuordnen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, ohne Zusatz von oxidativen Bleichmitteln ein gutes Farbweiß ^r> zu erzielen, wobei sich die so behandelte Ware ferner durch eine sehr gute Saugfähigkeit auszeichnet Dies ist in vielen Fällen Voraussetzung für einwandfreie nachfolgende Kontinueprozesse, insbesondere Kontinuefärbe- bzw. -druckprozesse.

ii> Ein nach dem beschriebenen Verfahren behandeltes Material ist frei von Schwermetallionen, insbesondere Eisen, so daß bei nachfolgenden Oxydationsbleichprozessen mit Wasserstoffperoxid und anderen Perverbindungen keine Katalytschäden auftreten.

i> Auf Grund des hohen Reinheitsgrades der erfindungsgemäß behandelten Cellulosematerialien sind Einsparungen von 10 bis 40% Bleichchemikalien bei nachfolgenden Bleichbehandlungen möglich. Das Verfahren ist nicht nur auf reiner nativer Cellulose

-!» anwendbar, sondern auch auf Cellulosemischungen mit alkalibeständigen synthetischen Fasern, insbesondere Polyesterfasern und Polyolefinfasern.

Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren erläutern, aber nicht einschränken. Alle Teile

-'*> bzw. Prozente sind Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente.

Beispiel 1

Entschlichteter und getrockneter Baumwollcretonne ι» wird mit einer Lösung folgender Zusammensetzung bei 85°C imprägniert:

7,5% Natriumhydroxid

2,0% Natriumsalz der Gluconsäure

2,0% Netzmittel A

Das imprägnierte Material wird auf 100% Restfeuchtegehalt abgequetscht und auf rinem HT-Dämpfer 10 Minuten bei 135⁰C mit Dampf behandelt, wobei das Dämpfaggregat so beschaffen sein sollte, daß möglichst

•ι» in luftfreiem Medium gearbeitet werden kann. Anschließend wird die Ware zweimal mit kochendem Wasser ausgewaschen und entweder mit heißem Wasser alkaiifrei gespült oder mit 1 —4 ml/l Salzsäure neutralisiert und nochmals kalt gespült.

■>■> Die behandelte Ware weist einen Weißgrad von 60,35% auf, gegenüber einem Weißgrad von 48,8% der Rohware. Die Samenschalen der Baumwolle sind so weit aufgeschlossen, daß sie bei einer anschließenden Bleiche mühelos durchgebleicht werden.

W Das als Netzmittel A verwendete Gemisch hatte folgende Zusammensetzung:

48% sekundäres Alkarisulfonat der Formel

CtI, (CH₂K-CH (CH,),. -CH.,
SO₁Na

wobei

x+y = 11 bis 13 bedeuten,
10% mit Chloressigsäure quaterniertes Lauryl-j3-

hydroxyäthylimidazolin
42% Wasser.

Verwendet man anstelle des im Beispiel 1 genannten Netzmittels eines der nachfolgenden Gemische, so werden gleich gute Ergebnisse erzielt.

Netzmittel B:

48% sekundäres Alkansulfonat gemäß A

10% mit Na-chloracetat quaterniertes Amid aus Kokosölfettsäure und Dimethyraminopropyl-

amin
42% Wasser

Netzmittel C:

40% sekundäres Alkansulfonat gemäß A

15% roh chloräthansulfonsaurem-Na quaterniertes

Kokosalkyl-jS-hydroxyäthylimidazolin
45% Wasser

Netzmittel D:

45% sekundäres Alkansulfonat gemäß A

20% mit Propansulton quaterniertes Amid aus

Laurinsäure und N,N-Diäthyläthylendiamin
35% Wasser

Netzmittel E:

60% sekundäres Alkansulfonat gemäß A
20% mit chloroxypropansulfonsaurem-Na quaterniertes Amid aus Ölsäure und N,N-Dimethylpropylendiamin
20% Wasser

Netzmittel F:

55% sekundäres Alkansulfonat gemäß A

15% mit chloräthansulfonsaurem-Na quaterniertes Amid aus Stearinsäure und Ν,Ν-Diäthylpro-

pylendiamin
30% Wasser

Die beschriebenen Netzmittel sind in den hochalkalischen Flotten einwandfrei löslich und zeigen auch beim Erhitzen der Bäder keine Ausflockungen oder andere Zersetzungserscheinungen.

Beispiel 2

Baumwollcretonne wie im Beispiel 1 wird mit einer Lösung folgender Zusammensetzung bei 85° C imprägniert:

8,0% Natriumhydroxid
1,5% Weinsäure
2,0% Netzmittel D

Das Material wird auf 100% Restfeuchte abgequetscht, zu einer Rolle aufgewickelt und man läßt dann in einem luftfreien Medium mit 100% relativer Feuchte bei 90° C während 120 Minuten verweilen. Anschließend wird das Material wie im Beispiel 1 ausgewaschen. Man erhält eine Ware mit sehr guter Saugfähigkeit und einem Weißgrad von 74,9%.

Beispiel 3

Baumwollcretonne wie im Beispiel 1 wird mit einer Lösung folgender Zusammensetzung bei 65⁰C imprägniert:

8,0% Na-hydroxid

2,0% Na-salz der Heptaconsäure

2,0% Netzmittel C

Das Material wird auf 120% Restfeuchte abgequetscht auf eine Kaule aufgewickelt und sorgfältig mit Plastikfolie abgedeckt, um ein Antrocknen zu vermeiden. Die Kaule läßt man 18 Stunden bei Raumtemperatur verweilen.

iu Nach dieser Zeit wird die Ware wie im Beispiel 1 ausgewaschen. Das Fasergut besitzt einen sehr hohen Reinheitsgrad, sehr gute Saugfähigkeit, und die Samenschalen sind so stark aufgeschlossen, daß sie bei einer anschließenden oxydativen Behandlung mühelos durch-

• 5 gebleicht werden. Der Weißgrad liegt bei 66,25%.

Beispiel 4

Baumwollcretonne wie im Beispiel 1 wird in einer Flotte folgender Zusammensetzung behandelt:

3,0% Na-hydroxid

0,5% Na-SaIz der Gluconsäure

1,5% Netzmittel B

Man behandelt die Ware im Flottenverhältnis 1:10 30 Minuten bei 130°C in einem Druckbehälter und wäscht anschließend wie im Beispiel 1 beschrieben aus.

Man erhält ein praktisch schalenfreies Material mit jo einem Weißgrad von 76,5% und hervorragender Saugfähigkeit.

Beispiel 5

Auf Gewebeabschnitten aus Baumwollcretonne wie im Beispiel 1 werden mit FeC^-Lösung und Ammoniak künstliche Rostflecken erzeugt, die durch mehrstündiges Lagern bei 80°C im Trockenschrank künstlich 4(i gealtert werden. Dann werden die Gewebeabschnitte in einer Flotte folgender Zusammensetzung abgekocht:

3,0% Na-hydroxid
2,0% Na-SaIz der Gluconsäure
r, 2,0% Netzmittel B

Die abgekochte Ware ist praktisch schalenfrei mit einem Weißgrad von 74,5%, und die Rostflecken sind total entfernt. Die Stellen, an denen sich die Rostflecken

·>() befanden, werden anschließend mit etwas Salzsäure betropft und die Abschnitte in Ammonrhodanidlösung eingelegt. Die Bildung von rotem Eisenrhodanid unterbleibt; es befindet sich kein Eisen mehr auf der Ware.

Alle Weißgrade wurden auf dem ELREPHO gemessen und nach Stephansen berechnet (WG = 2-R42—R68). Die Saugfähigkeiten wurden in Anlehnung an DIN 53 924 bestimmt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abkochen von Fasergut aus nativer Cellulose oder deren Mischungen mit ^r> alkalibeständigen synthetischen Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fasergut mit einer alkalischen Lösung einer Polyhydroxycarbonsäure und eines Netzmittelgemisches aus sekundären Alkansulfonaten und amphoteren Carbonsäu- ι ο reamid- oder Imidazoliniumderivaten bei Temperaturen von 20 bis 160" C behandelt

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit einer wäßrigen Lösung durchgeführt wird, die neben 1 bis r> 15Gew.-% Alkalimetallhydroxyd 0,05 bis 4,0 Gew.-°/o der Polyhydroxycarbonsäure und 0,2 bis 4,0 Gew.-% des Netzmittelgemisches enthält