DE2343816C3

DE2343816C3 - Verfahren zum alkalischen Abkochen von Fasergut aus nativer Cellulose

Info

Publication number: DE2343816C3
Application number: DE19732343816
Authority: DE
Inventors: Helmut Textiling. Fischer (grad.), 7401 Nehren
Original assignee: Chemische Fabrik Tübingen, R.Beitlich, 7400 Tübingen
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1973-08-30
Publication date: 1988-03-24
Also published as: DE2343816A1; DE2343816B2

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 abkocken 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 Mg^:Monen 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 73 481 beschriebenen Verfahren als nachteilig erwiesen, daß die bisher verwendeten Komplexbildner auf Basis Aminopolycarbonsäuren und/oder Alkalimetallpolyphosphaten im stark alkalischen Medium keine Schwermetall, 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 Huf dem Bb°ckocht?n

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 teilweise Ausfüllungen und Aufrahmungen auftreten. Insbesondere treten Ausflockungen und dergleichen dann auf, wenn bei kontinuierlichen Abkochprozessen die Imprägnierflotten auf Temperatruen 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

&iacgr;&ogr; 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 160° C mit einer alkalischen Lösung einer Polyhydroxycarbonsäure und eines Netzmittelgernisches 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 0,2-4,0 Gew.-% eines Netzmittels auf Basis sekundärer Alkansulfonate in Mischung mit amphoteren Carbonsaureamid- 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 Percxidbleiche keine Katalytschäden auftreten können. Ferner sind die erfindungsgemäß eingesetzten Netzmittelgemische in den verwendeten alkalischen Abkochflotten über den gesamten Temperaturbreich iitabil und klar löslich, und es treten keine Ausflockungen und Ausfällungen auf. Die erfindungsgemäß eingesetzten 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 Beispiel für Polyhydroxycarbonsäuren seien genannt Weinsäure, Cluconsäure, Zuckersäure und. Heptaconsäure sowie deren Alkali- und Erdalkalisalze und Lactone.

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

Unter amphoteren Carbonsäureamidderivaten seien Verbindungen verstanden, die man aus aliphatischen Carbonsäuren mit 6-22 C-Atomen durch Kondensation rr.it aliphatischen primär-tertiären Diaminen mit 2-6 C-Atomen und anschließender Quaternierung mit HaIogencarbonsäuren oder deren Alkalisalzen oder aliphatischen Halogen-Sulfonsäuren oder Sultonen erhält und nachstehender allgemeiner Formel entsprechen:

O R₂

Il ®i

R₁-C-N- (CH₂), — N — R₄ — &KHgr;^&THgr;
R₂ R₁

wobei

Ri
R₂

&khgr;-

Alkyl von C₆-C₂₂,
K oder Alkyl C₁ — C₃,

Alkylen von C₁ — C₄,

COO", SO₃" und

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:

N-CH₂

R₁-C

N-CH₂
/ \
R₂ R₃ — &KHgr;^&thgr;

wobei

Ri
R₂
R₃
X-

Alkyl von C₆ — C₁₈,

Alkyl C₁ — C₃ oder — CH₂ — CH₂ — OH,

Alkylen C₁ — C₄ und

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 den beschriebenen Netzmitteln bei Temperaturen von etwa 20-95° C tränkt und anschließend bei Temperaturen von etwa 20-160° C 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 Langzeitbehandlugen anwenden, wobei folgende Temperatur- und Behandlungsdauergrenzen den Anwendungsbereich beschließen:

Behandlungsdauer Temperatur

Langzeitverfahren
Normal verfahren
Kurzzeitverfahren

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

30- 80° C

80-110° C

110-160° 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 15 Gew.-% 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 zu erzielen, wobei sich die so behandelte Ware ferner &iacgr;&ogr; durch eine sehr gute Saugfähigkeit auszeichnet. Dies ist in vielen Fällen Voraussetzung für einwandfreie nachfolgende Kontinueprozesse, insbesondere Kontinuefärbe- bzw. -druckprozesse.

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.

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 reine native Cellulose anwendbar, sondern auch auf Cellulosemischungen rn<t alkalibeständigen synthetischen Fasern, insbesondere Polyesterfasern und Polyolefinfasern.

Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren erläutern. Alle Teile bzw. Prozente sind Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente.

Beispiel 1

Entschlichteter und getrockneter Baumwollcretonne 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 einem HT-Dämpfer 10 Minuten bei 135° C mit Dampf behandelt, wobei das Dämpfaggregat so beschaffen sein sollte, daß möglichst in luftfreiem Medium gearbeitet werden kann. Anschließend wird die Ware zweimal mit kochendem Wasser ausgewaschen und entweder mit heißem Wasser alkalifrei gespült oder mit 1-4 ml/1 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.

Das als Netzmittel A verwendete Gemisch hatte folgende Zusammensetzung:

48% sekundäres Alkansulfonat der Formel
&ohgr; CH₃ — (CH₂), — CH — (CH₂),. — CH₃

SO₃ Na

wobei
&khgr; + y = 11 bis 13 bedeuten,

10 % mit Chloressigsäure quaterniertes Lauryl-/3-

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 Dimethylaminopropyl-

amin
42% Wasser

Netzmittel C:

40% sekundäres Alkansulfonat gemäß A 15% mit chloräthansulfonsaurem-N? quaterniertes

Kokosalkyl-|ö-hydroxyäthy]imidazolin 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 chloroxypropansuIfonsaurem-Na quaterniertes Amid aus Ölsäure udn N,N-Dimethylpropylendiamin
20% Wasser

Netzmittel F:

55% sekundäres Alkansulfonat gemäß A 15% mit chloräthansulfonsaurem-Na quaterniertes Amid aus Stearinsäure und N,N-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%
1,5%

Natriumhydroxid
Weinsäure

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 65° C 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 Raumtemperatür verweilen.

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 durchgebleicht 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 einem Weißgrad von 76,5% und hervorragender Saugfähigkeit.

Beispiel 5

Auf Gewebeabschnitten aus Baumwollcretonne wie im Beispiel 1 werden mit FeCl₃-Lösung und Ammoniak künstliche Rostfleckeii erzeugt, die durch mehrstündiges Lagern bei 80° C im Trockenschrank künstlich gealtert werden. Dann werden die Gewebeabschnitte in einer Flotte folgender Zusammensetzung abgekocht:

3,0% Na-hydroxid

2,0% Na-SaIz der Gluconsäure

2,0% Netzmittel B

Die abekochte 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

Alle Weißgrade wurden auf dem ELREPHO gemessen und nach Stephansen berechnet (V/G = 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 alkalibeständiger synthetischen Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fasergut mit einer alkalischen Lösung einer Polyhydroxycarbonsäure und eines Netzmittelgemisches aus sekundären Alkansulfonaten und amphoteren Carbonsäureamid- oder Imidazoliniumderivaten bei Temperaturen von 20 bis 160° C behandelt.

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