DE1184748B - Verfahren zur oxydativen Bleichung von Esterwachsen, insbesondere von Montanwachs - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 07 c

Deutsche Kl.: 12 ο-11

Nummer: 1184748

Aktenzeichen: F 37244IV b/12 ο

Anmeldetag: 6. Juli 1962

Auslegetag: 7. Januar 1965

Es ist bekannt, Esterwachse mit Chromschwefelsäure oxydativ zu bleichen. Die Umsetzung des Wachses mit der Säure verläuft bei diesem Bleichungsvorgang in zwei Reaktionsstufen.

In der ersten Stufe werden vornehmlich die Dunkelstoffe und Harze zu Kohlendioxyd oxydiert. Diese Reaktion ist schwer zu beherrschen, weil sich unter Volumenvergrößerung eine Phase, die Wachs und Chormschwefelsäure enthält, ausbildet, welche die Säure erst, nachdem sie weitgehend reagiert hat, wieder freigibt, weil in dieser Stufe das Wachs-Säure-Gemisch zum Schäumen neigt und weil bei großtechnischem Arbeiten die Reaktionswärme zu örtlichen Überhitzungen und damit zu Störungen führen kann.

In der zweiten Reaktionsstufe tritt sodann vorzugsweise Oxydation der durch Spaltung der Ester entstandenen Wachsalkohole zu Wachssäuren ein. In dieser Stufe der Reaktion sondert sich das Wachs auf Grund seines Dichteunterschiedes gegenüber der Chromschwefelsäure rasch von dieser ab, sofern es nicht durch Turbulenz dauernd wieder mit ihr vermischt wird. Die Phasengrenzfläche zwischen Wachs und Säure ist auch bei ausgesprochen heftiger Durchmischung immer noch vergleichsweise klein, so daß sich lange Reaktionszeiten ergeben.

Man hat bei diesem Verfahren bereits das Wachs mit einer größeren Menge Oxydationsmittel als zur gewünschten Bleichung erforderlich ist, behandelt. Dies hat aber den Nachteil, daß ein Teil des Wachses durch überschüssiges Oxydationsmittel geschädigt oder zerstört und Chromsäure unnötig verbraucht wird.

Es ist auch ein Verfahren zum Bleichen von Wachsen bekannt, bei dem man dem Reaktionsraum außer dem zu bleichenden Gut und dem Bleichmittel auch bereits gebleichtes Gut zuführt. Hierbei setzt man aber das gebleichte Gut der Gefahr einer schädigenden Einwirkung der Chromschwefelsäure aus.

Es ist weiterhin schon ein Verfahren zur Oxydation von Montanwachs bekannt, bei dem mit 100 Teilen Rohmontanwachs mindestens 25 Teile Sauerstoff in Reaktion treten. Zur Erreichung einer möglichst hohen Säurezahl des gebleichten Produktes wird, besonders am Anfang der Reaktion, eine sehr langsame Zugabe der Chromschwefelsäure empfohlen. Hierbei ergibt sich aber der Nachteil langer Oxydationszeiten, wodurch das Verfahren unwirtschaftlich wird.

Es ist schließlich ein Verfahren bekannt, bei dem Wachs unterhalb seines Schmelzpunktes in wäßriger Verfahren zur oxydativen Bleichung von
Esterwachsen, insbesondere von Montanwachs

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft vormals

Meister Lucius & Brüning, Frankfurt/M.

Als Erfinder benannt:

Dr. Robert Schirmer, Aystetten bei Augsburg;

Dr. Ludwig Jürgen Lohmann,

Haunstetten bei Augsburg;

Dr. Heinrich Voit, Augsburg;

Dr. Friedrich Zinnert, Gersthofen bei Augsburg

Suspension oxydiert wird. Hierbei sind jedoch die Raumzeitausbeuten außerordentlich gering.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur oxydativen Bleichung von Esterwachsen, insbesondere Montanwachs, durch Behandeln derselben mit wäßriger Chromschwefelsäure ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Wachs durch anteilweise Zugabe von Chromschwefelsäure und bzw. oder durch anteilweisen Stau der Chromschwefelsäure im Reaktionsraum in einer solchen Menge, daß im Reaktionsraum das Volumen der wäßrigen Säurephase höchstens das Dreifache des Volumens der Wachsphase beträgt, in eine Emulsion überführt, die Emulsion nach Erreichen einer gewünschten Cr0₃-Konzentration durch Aufhebung der Emulgierbedingungen in an sich bekannter Weise bricht, die gebrauchte Säure abtrennt und den Vorgang mehrfach wiederholt.

Da sich in der ersten Reaktionsstufe — wie bereits erwähnt — das Wachs mit der zugegebenen Säure zu einer Phase vereinigt und sich von der Säure erst nach Verbrauch des eingesetzten CrO₃, d. h. nach Beendigung dieses Reaktionsabschnittes, wieder trennt, muß für die erste Reaktionsstufe

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unter »Wachsphase« die das Wachs enthaltende Phase verstanden werden.

Das Brechen der Emulsion erfolgt in an sich bekannter Weise durch Aufhebung der Emulgierbedingungen, z. B. bei diskontinuierlicher Führung des Verfahrens, indem man im Reaktionsraum den Rührer abstellt und die Siedeturbulenz durch geringfügiges Senken der Temperatur beseitigt, oder bei kontinuierlicher Führung durch Überführen der Emulsion aus dem Reaktionsraum, in dem Turbulenz herrscht, in einen Beruhigungs- und Trennraum, in dem die Temperatur etwas unter dem Siedepunkt der Säure liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft einesteils darauf hinaus, das Volumen der vom Wachs getrennten Säure im Reaktionsraum vergleichsweise klein zu halten, das CrO₃ der zugegebenen Säure möglichst rasch weitgehend oder ganz in Cr₂(SOJ₃ überzuführen, die gebrauchte Säure zu entfernen und diesen Vorgang bei diskontinuierlicher Arbeitsweise so oft zu wiederholen, bis der gewünschte Bleichungsgrad erreicht und bzw. oder ein Endprodukt mit den gewünschten Eigenschaften entstanden ist, andernteils zielt das erfindungsgemäße Verfahren darauf ab, die mittlere CrO_u-Konzentration im Reaktionsraum möglichst klein zu halten und sie in keinem Reaktionsabschnitt über 30 g CrO₃ im Liter Säure, vorzugsweise aber nicht über 15 g CrO₃ im Liter Säure ansteigen zu lassen.

Besonders rasch kann die Säure zur vollständigen Reaktion mit dem Wachs gebracht werden, wenn sie durch Versprühen feinverteilt wird und bzw. oder wenn sie mittels einer durch Sieden, Rühren, Dampfoder Inertgaseinblasen oder auf andere Weise hervorgerufenen Turbulenz im Wachs derart emulgiert wird, daß eine besonders große Phasengrenzfläche Wachs — Säure entsteht.

Das erfindungsgemäß einzuhaltende Phasenverhältnis erhält man, indem man den Zulauf der Reaktionspartner in den Reaktionsraum oder deren Ablauf aus dem Reaktionsraum regelt. Besonders vorteilhaft ist es, die Aufrechterhaltung des Phasenverhältnisses durch getrennte Überläufe für beide Phasen an geeigneten Stellen des Reaktionsraumes zu bewirken. Hierzu kann für die Wachsphase ein Wehr dienen, während die Säurephase zweckmäßig durch einen Siphon aus dem Reaktionsraum abgeleitet wird.

Gegenüber den bekannten Verfahren der Bleichung von Wachsen mit Chromschwefelsäure bietet das vorliegende Verfahren auf Grund der Mengenverhältnisse von Wachs zu Säure und der geforderten maximalen mittleren CrO₃-Konzentration im Reaktionsraum folgende Vorteile:

1. Aus der zugegebenen Rohwachsmenge kann mehr Oxydationsprodukt gewonnen werden, weil infolge der kürzeren Reaktionszeit und der niedrigeren mittleren CrO₃-Konzentration weniger Wachssäuren oxydativ gespalten werden.

2. Bei gleichem Aufwand an Chromschwefelsäure wird eine höhere Säurezahl und hellere Farbe des Oxydats erreicht.

3. Die Eigenschaften des Oxydationsprodukts sind streng reproduzierbar.

4. Die Raumzeitausbeute ist besonders sxoß.

5. Die Nachteile der bisher bekannten Verfahren werden auch in der ersten Reaktionsstufe vermieden.

Beispiel

Zu 100 kg entharztem Rohmontanwachs mit einem Restharzgehalt von etwa 9 % werden viermal im Abstand von einer halben Stunde je 2001 Chromschwefelsäure (100 g CrO₃ und 530 g H₂SO₄ im Liter Säure) bei Siedetemperatur gegeben, wobei man für gute Durchmischung Sorge trägt. Bei kontinuierlichen Verfahren, z. B. in einem Strömungsrohr, bedeutet dieser halbstündige Abstand die Verweilzeit des Reaktionsgemisches zwischen den einzelnen Chromschwefelsäurezugabestellen. Nach insgesamt 2 Stunden ist die erste Reaktionsstufe beendet. Die Temperatur wird jetzt knapp unter den Siedepunkt herabgesetzt und dem Gemisch 1 Stunde lang Zeit gegeben, sich zu trennen. Danach wird die verbrauchte Säure abgezogen.

Nach Abzug der verbrauchten Säure beginnt die zweite Reaktionsstufe. Zu dem in der ersten Stufe erhaltenen Wachs werden im Abstand von 1V2 Stunden zweimal je 1001 Chromschwefelsäure gegeben. Die Temperatur wird dabei bis zum starken Sieden erhöht. Nach insgesamt 3 Stunden wird die Temperatur wieder bis knapp unter die Siedetemperatur abgesenkt und dem Gemisch 1 Stunde für den Trennvorgang Zeit gegeben. Danach wird die verbrauchte Säure abgezogen und die in der zweiten Reaktionsstufe durchgeführten Maßnahmen noch zweimal wiederholt.

Das so erhaltene gebleichte Wachs wird nach einem der bekannten Verfahren elektrolytfrei gewaschen. Es ist dann von hellgelber Farbe und hat eine Säurezahl von 150 bis 155. Die Ausbeute beträgt 89 kg.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur oxydativen Bleichung von Esterwachsen, insbesondere Montanwachs, durch Behandeln derselben mit wäßriger Chromschwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wachs durch anteilweise Zugabe von Chromschwefelsäure und bzw. oder durch anteilweisen Stau der Chromschwefelsäure im Reaktionsraum in einer solchen Menge, daß im Reaktionsraum das Volumen der wäßrigen Säurephase höchstens das Dreifache des Volumens der Wachsphase beträgt, in eine Emulsion überführt, die Emulsion nach Erreichen einer gewünschten CrO₃-Konzentration durch Aufhebung der Emulgierbedingungen in an sich bekannter Weise bricht, die gebrauchte Säure abtrennt und den Vorgang mehrfach wiederholt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere CrO₃-Konzentration im Reaktionsraum den Wert von 30 g, vorzugsweise 15 g CrO₃ im Liter Säure nicht übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure in versprühtem Zustand mit dem Wachs bzw. mit der das Wachs enthaltenden Phase zusammengebracht wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ¹^ Betracht gezogene Druckschriften:

gekennzeichnet, daß die Aufrechterhaltung des Deutsche Patentschriften Nr. 914 254, 872 809,

Phasenverhältnisses durch getrennte Überläufe 553 038;

für beide Phasen an geeigneten Stellen des Reak- schweizerische Patentschrift Nr. 140 105;

tionsraumes bewirkt wird.

5 USA.-Patentschrift Nr. 2 739 976.

409 767/388 12.64 © Bundesdruckerei Berlin