DE2620014C3 - Verwendung von Olefinsulfonaten als Netzmittel in alkalischen Flotten - Google Patents

Verwendung von Olefinsulfonaten als Netzmittel in alkalischen Flotten

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Description

Das Merzerisieren 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 cn hoher Durchsatz und eine gute Wirtschaftlichkeit der Verfahre,- gewährleistet isi, muß die Faser schnell und gle'chmäßig mit der Alkalilauge durchtränkt werden.
Da hochprozentige Alkalihydroxidlösungen eine hohe Oberflächenspannung zeigen, ist der Einsatz von Netzmitteln notwendig. Es ist bereits bekanm:, 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 Alkylsulfate.
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 Alkalilau= bo gen ist nicht immer ausreichend.
Es gehört auch bereits zum Stand der Technik, a-Olefinsulfonate als Netzmittel für Mercerisier* und Laugierlösungen einzusetzen (DE^OS 21 64 235, vgl. Titel und Anspruch 1).
Mefcerisierlösungert haben Konzentrationen von 28 bis 32 Be 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 a-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 cc-Olefinsulfonaie praktisch als solche nicht zu verwenden.
Dieser Nachteil des Standes der Technik wurde überwunden durch Verwendung der Alkalis?'ze von 6 bis 10 Kohlenstoff atome aufweisenden einfach oder zweifach verzweigten Olefinsulfonsäuren als Netzmittel in 100 bis 450 g/I 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 a-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 Olefinsulfonate, d. h. Verbindungen ähnlicher Konstitution, in Mercerisiedösungen der Praxis ausgezeichnete Schrumpfungswerte nach DIN 53 987 ergeben.
Gegenüber dem Stand der Technik DT-OS 21 64 235 zeigt daher 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 Endschrumpf 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 F i g. 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 verzweigwn Olefinen, welche 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten, hergestellt Beispiele für Ausgangsstoffe sind: Tripropylen, 2-Äthylhexen, 3-MethyIhepten-(2), 3-Methylhepten-(3) sowie Gemische der erwähnten Verbindungen.
Diese Ausgangsstoffe können nach einer der bekannten Methoden mit SO3 bzw. komplexierten SO5 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 1.
Die Herstellung von Tripropylen ist z. B. beschrieben in: Winnacker und Küch 1 er, Chem. Technologie, Band 3: Org. Technologie I, 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-Äi:hylhexen-(l) und 500 ml Dichloräthan vorgelegt und bei 30-350C ein SO3-Dioxan-Komplex (2,3 Mol SO3/300ml Dioxan) innerhalb von 45 Minuten portionsweise zugegeben. Nach einer Nachrührzeit von 4'/2 Stunden wird der Reaktionsaustrag bei 40°C 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=ÄthyIhexen-(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 SO3/250 ml Dioxan) innerhalb von 50 Minuten portionsweise zugegeben. Nach einer Nachrührzeit von 4'/2 Stunden wird d?r Ansatz neutralisiert, Die wäßrige Phase wird abgetrennt Und Lösungsmittelreste werden durch kurzes Andestiilieren entfernt, jodfarbzahl (bezogen auf 5%ige Lösung): 4,7; Ausbeute 92%.
Sulfonierung mit freiem Schwefeltrioxid
In einem Rührkolben werden 2 MoI 2-Äthylhexen-(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 Stunden wird der Ansatz neutralisiert, die wäßrige Phase abgetrennt und durch Andestillieren von Restmengen Lösungsmittel befreit.
lu Jodfarbzahl einer 5%igen Lösung: 2,4; Ausbeute 9Ou/o.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel sind vor allem für Laugier- und Mercerisierlösungen bestimmt
Die Prüfung des Netzvermögens der erfindungsgemäßen 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 Laugentempera.,y von 200C. Das verwendete Rohbaumwollgarn (Nm 34) Latte 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 DIN 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 behandelten Baumwollgarnes bestimmt Der Längenschrumpf wurde nach jeweils 30, 60, 90, 120 und 150 Sekunden Einwirkungsdauer, die der in der Praxis gestellten Anforderung der Kurzzeitbehandlung entspricht gemessen. Als Bezugswert gilt der Endschrumpf, der nach
i% einer Behandlungsdauer von 10 Minuten erhalten wird.
Die bei der Prüfung erhaltenen Schrumpfwerte sind tabellarisch und graphisch festgehalten. Zum Vergleich wurden a-OIefinsuIfonate aus Diisobuten. Hexen-(I), Octen-(l) und Dodecen-(l), 2-Äthylhexylsulfat und drei handelsübliche Laugier- und Mercensiernetzmitte! in die Prüfungen einbezogen.
Die verwendeten Prüflaugen enthielten in:
Lauge la bis 11a
Lauge Ibbis lib
4> Lauge Ic bis lic
Lauge Id bis Hd
270 g Natriumhydroxid im Liter
300 g Natriumhyd, oxid im Liter
330 g Natriumhydroxid im Liter
360 g Natriumhydroxid im Liter
und die nachstehend aufgeführten wasserfreien Produkte:
Laugelabis Id 2g Olefinsulfonat-Na-Salz
aus (erf. gem.)
2-Älhylhexen-(1)
Lauge 2a bis 2d 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz
aus (erf. gem.)
Tripropylen
Lauge 3a bis 3d 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz
aus (z. Vgl.)
Diisobuten
bo Lauge 4a bis 4d 2 g Olefinsulfonat>Na=Salz
aus (z. Vgl.)
Hexen-(l)
Lauge 5a bis 5d 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz
ausOcten-(l)(z.Vgl.)
Lauge 6a bis 6d 2 g Olefinsulfonat-Na-Salz
ausDodecen-( 1) (z. Vgl.)
Lauge 7a bis 7d 2 g 2-ÄthylhexylsuIfat-Na-Sälz
(z. Vgl.)
Lauge 8a bis 8d 1,8 g Olefinsulfonat-Na-Salz
aus 2 Äthylhexen-(l) + 0,2 g n-Hexanol(erf.gem.)
Lauge 9a bis 9d 2 g Handelsprodukt A
(Stand der Technik)
Lauge i Oa bis 1 Od 2 g Handelsprodukt B (Stand der Technik)
Tabelle 1
Lauge lla bis lld 2 g
HandelspioduktC (Stand der Technik)
Bei den Handelsprodukten A, B und C handelt es sich 5 nach Angaben der Hersteller um Gemische aus aniönaktiven NetzmiUeln (Sulfate oder/und Alkansulfonate) und Hilfsmittel.
Lauge Schrumpfung der 30 30 30 Garnlänge 90 169 191 30 172 170 120 150 iO Min. in %/sec 60 90 Bemer f
e
(27Og 180 178 198 167 172 220 199 188 166 166 165 32,4 33,1 kungen j
NaOH 182 179 192 177 181 241 230 216 176 175 174 30 28,7 29,2
im Liter) in mm/sec am K·*\u. 171 232 201 179 nirht mpRKar 28,0 1
233 176 60 204 195 191 181 27,2 14,0 18,3 S
la 0 172 189 169 165 Schrumpfung der Garnlänge 164 164 164 33,6 34,0 erf. gem. I
2a 250 191 225 178 172 in mm/sec 169 167 165 6,8 28,4 31,2 erf. gem. 1
250 229 181 licht v.'irks; 178 170 168 166 31,2 20,4 28,8 z. Vgl. 1
7a 176 215 170 0 60 90 169 169 167 23,6 32,0 32,0 z. Vgl. £
8a 250 Schrumpfung der 166 90 8,4 erf. gem. I
I
9a 250 Schrumpfung der 179 175 29,6 St. d. Tech.
10a 250 199 174 St. d. Tech.
11a 250 in mm/sec 170 nicht wirksam bzw. St. d. Tech. I
Tabelle 2 250 in mm/sec
Lauge 0 Garnlänge 90 120 150 10 Min. in %/sec 60 90 Bemer
(300 g 0 250 174 173 173 172 30,0 30,4 kungen i,
NaOH 250 250 170 169 169 168 30 31,2 32,0 I
im Liter) 250 nicht wirksam bzw. nicht meßbar 28,8
250 60 171 169 169 169 28,4 31,6 32,4 I
Ib 250 250 175 174 171 171 170 30,4 31,2 erf. gem. I
2b 250 250 172 192 174 171 169 29,6 23,2 27,6 erf. gem. 1
3b-7b 250 250 172 170 170 168 24,4 31,2 32,0 ζ- Vgl. j
8b 250 10,0 erf. gem.
9b Garnlänge 27,6 St. d. Tech. j
10b St. d. Tech.
11b St. d. Tech. i
Tabelle 3 I
Lauge 60 120 150 10 Min. in %/sec 60 90 Bemer S
(330 g 177 174 173 170 29,2 30,0 kungen 1
NaOH 182 170 169 167 30 27,2 30,4 I
im Liter) nicht meßbar 20,8 1
169 169 167 23,2 30,4 31,2 I
Ic 181 178 167 20,3 24,8 erf. gem.
2c 200 191 171 23,6 8,0 13,7 erf. gem. S
3c-7c 173 171 165 12,0 19,6 29,4 z-VgL
8c 3,6 erf. £?.m. I
9c 7,2 St d. Tech. Ii
10c St d. Tech. 0
lic St d. Tech. jj
Tabelle 4 120 150 10 Min. in %/sec 60 90
Lauge
(360 g
NaOH
Bemer
kungen
im Liter) 30
i
S
Id 250 203 178 173 172 172 171 18,8 28,7 30,7 erf. gem.
2d 250 229 190 177 172 170 168 8,4 24,1 29,2 erf. gem.
3d—7d nicht wirksam bzw. nicht meßbar — — — ζ. VgL
8d 250 197 171 167 166 165 164 212 31,6 33,2 erf. gem.
9d 250 225 206 193 188 185 169 10,0 17,6 22,8 St d. Tech.
1Od 250 242 230 211 198 186 167 3,2 8,0 15,6 St d. Tech,
lld ausgefallen, nicht meßbar — — — St d.Tech.
Tabelle 5
Lauge Schrumpf in mm/sec
(270 g NaOH im Liter)
30 60 90 120
10 Min.
Schrumpf in %
(bezogen auf Endschrumpf)
60
Bemerkungen
84 84 85 82,3 95,3 97,5 erf. gem.
74 74 76 89,8 94,7 95,9 erf. gern,
ο bzw. wenig löslich — — — z. Vgl.
55 59 69 24,6 50,8 66,4 z. Vgl.
86 86 86 90,7 97,7 97,7 erf. gem.
81 83 85 69,3 83,5 91,7 St. d. Tech. 80 82 84 25,0 60.7 85,8 St. d. Tech.
82 83 85 87,2 94,0 95,3 St. d. Tech.
1* 70 81 83
2a 68 72 73
3a-6a nicht wir
7a 17 35 46
8a 78 84 85
9a 59 71 78
10a 21 51 72
11a 74 80 81
Tabelle 6
(300 g NaOH
im Liter)
Schrumpf in mm/sec
30
60
90
120
150
10 Min.
Ib 72 75 76 77 77
2b 71 78 80 81 81
3b—7b nicht wirksam bzw. wenig löslich
8b 74 79 81 81 81
9b 61 76 78 79 79
10b 25 58 69 76 79
11b 69 78 79 80 80
Schrumpf in %
(bezogen auf EndschfUmpf)
60
96,3
93,8
98,2
953
70,0
95,0
97,5 97,5
100,0 97,5 83,1 96,2
Bemerkungen
erf. gem. erf. gem. z. Vgl. erf. gem. St. d. Tech St. d. Tech. St. d. Tech.
Tabelle 7
(330 g NaOH
im Liter)
Schrumpf in mm/sec
Schrumpf in %
(bezogen auf Endschrumpf)
30
60
120
150
10 Min.
60
Bemerkungen
Ic 52 73 75 76 77 80 65,1 91,3 93,7 erf. gem.
2c 58 68 76 80 81 83 ' 70,1 81,7 91,6 erf. gem.
3c—7c nicht wirksam bzw. wenig löslich — — — z. Vgl.
8c 59 76 78 79 79 81 72,8 93,9 963 erf. gem.
9c 30 51 62 69 72 83 36,2 61,5 74,7 St. d. Tech.
iOc 9 20 34 50 59 81 11,1 24,7 41,8 St. d. Tech,
lic 18 49 71 77 79 85 213 57,9 83,7 St d. Tech.
Tabelle 8
Lauge Schrumpf in mm/sec 120 150 10 Min. Schrumpf in% Bemer-
(360 g NaOH (bezogen auf Endschrumpf) ' kungen
im Liter)
30 60 90 30 60 90
Id 47 72 77 78 78 79 59,5 91,1 973 erf. gem.
2d 31 60 73 78 80 82 37,9 73,2 89,0 erf. gem.
3d—7d nicht wirksam bzw. wenig löslich — — — z. Vgl.
8d 53 79 83 84 85 86 61,5 92,0 96,5 erf. gem.
9d 25 44 57 62 65 81 31,0 543 70,5 St d. Tech.
1Od 8 20 39 52 64 83 9,6 24,1 47,0 St d. Tech.
11 d ausgefallen, nicht meßbar — — — St d. Tech.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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 brew, 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 Olefinsulfonsäure solche eingesetzt werden, die aus Tripropylen, 2-Äthylhexen, 3-Methylhepten-(2), 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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