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Mineralölemulgatoren Die Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter
Gemische als Emulgatoren zur Emulgierung von Mineralölen der verschiedensten Zusammensetzung
und Herkunft in kalten wäßrigen Medien. Als Emulgatoren werden dabei bestimmte Gemische
von Petrolsulfonaten mit bestimmten nichtionogenen oberflächenaktiven Stoffen verwendet,
deren Mischungsverhältnisse für eine maximale Emulgierwirkung sicher und mit geringem
Arbeitsaufwand zu ermitteln sind.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, aliphatische und aromatische
Sulfonierungsprodukte mit nichtionogenen oberflächenaktiven Verbindungen zu kombinieren,
um auf diese Weise Emulgatoren zu erhalten.
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Die Verwendung solcher Mischungen für die Herstellung von Mineralölemulsionen
ist gleichfalls bekannt.
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Durch die großen Unterschiede in der Zusammensetzung der technischen
Mineralöle ist jedoch die Auffindung des zweckmäßigsten Emulgators für jedes einzelne
Mineralöl schwierig und zeitraubend. Erschwert wird die Auffindung des geeigneten
Emulgators weiterhin durch die unterschiedlichen Eigenschaften der verfügbaren Petrolsulfonate,
die ihrerseits eine Anpassung der zu verwendenden nichtionogenen oberflächenaktiven
Stoffe nach Zusammensetzung und Menge erforderlich machen.
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Es wurde nun gefunden, daß man zu universell brauchbaren Emulgatoren
für Mineralöle gelangen kann, wenn man Gemische aus Petrolsulfonaten und Alkylenoxydanlagerungsprodukten
verwendet, die aus getrennten schwach hydrophilen und stark hydrophilen Anteilen
bestehen, wobei jeder Anteil ein bestimmtes Gemisch aus einem bestimmten Petrolsulfonat
und einem bestimmten Alkylenoxydanlagerungsprodukt darstellt. Der Grad der Hydrophilie
hängt im wesentlichen von dem Alkoxylierungsgrad der Anlagerungsprodukte ab, der
zwischen beiden Anteilen weitgehend differiert. Durch Veränderung des Mischungsverhältnisses
dieser beiden Anteile lassen sich Emulgatoren herstellen, die jeder beliebigen Zusammensetzung
der Mineralöle angepaßt werden können. Bei Verwendung ein und desselben Petrolsulfonates
für beide Anteil können die Menge der Petrolsulfonate und die Menge und Zusammensetzung
der Alkylenoxydanlagerungsprodukte konstant gehalten werden. Erst bei einem Wechsel
in der Zusammensetzung des verwendeten Petrolsulfonates wird eine Änderung in der
Zusammensetzung des Alkylenoxydanlagerungsproduktes sowie auch in den Mischungsverhältnissen
der Anteile erforderlich. Bisher mußte bei jedem zu emulgierenden Mineralöl sowohl
die Zusammensetzung der einzelnen emulgierend wirkenden Verbindung als auch deren
Mischungsverhältnis auf dieses abgestimmt werden, ohne daß die Gewähr geboten war,
daß in jedem Falle der optimale Emulgiereffekt erreicht wurde.
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Zur Emulgierung der Mineralöle in kalten wäßrigen Medien werden Gemisch
aus 50 bis 80°/o Petrolsulfonaten vom mittleren Molekulargewicht zwischen 350 und
550 mit 20 bis 50 °/0 Fettalkoholpolyglykoläthern, denen Fettalkoholreste mit der
Kettenlänge Clz bis Cla zugrunde liegen, oder Alkylphenolpolyglykoläthern mit ähnlicher
Kohlenstoffatomzahl im Alkylphenolrest verwendet. Der schwach hydrophile Anteil
der Gemische besteht aus dem Petrolsulfonat und einem Äthylenoxydanlagerungsprodukt
mit 2 bis 8 Mol Äthylenoxyd ; der stark hydrophile Anteil aus einem Petrolsulfonat
mit einem anderen mittleren Molekulargewicht und einem Äthylenoxydanlagerungsprodukt
mit 8 bis 30 Mol Äthylenoxyd. Die angegebenen Mischungsverhältnisse von Petrolsulfonaten
und Äthylenoxydanlagerungsprodukten stellen den Bereich dar, in welchem brauchbare
Mischungen zu erzielen sind. Besonders gute Emulsionen erhält man bei Verwendung
von Emulgatoren, die aus Mischungen von 70 bis 80 °/o Petrolsulfonat vom mittleren
Molekulargewicht zwischen 350 und 550 mit 20 bis 30°/o Fettalkohol-oder Alkylphenolpolyglykoläther
der oben angegebenen Art bestehen. Für die Herstellung der Emulgatoren sind z. B.
besonders brauchbar die Äthylenoxydanlagerungsprodukte aus einem Oleyl-Cetyl-Alkoholgerriisch
mit einer Jodzahl von 50 bis 55.
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Die Verwendung unterschiedlicher Petrolsulfonate macht, wie bereits
mehrfach erwähnt wurde, eine Variation mit Äthylenoxydgehalt der Anlagerungsprodukte
erforderlich. Bei dem Einsatz von Petrol-
sulfonaten steigenden
Molekulargewichts von 350 bis 550 muß für den schwach hydrophilen Anteil der Äthylenoxydgruppengehalt
der Anlagerungsprodukte gleichsinnig von 2 auf 8 steigen, wobei der Anstieg zunächst
nur sehr langsam erfolgt ; z. B. wird für ein Petrolsulfonat vom Molgewicht 400
ein Anlagerungsprodukt mit durchschnittlich zwei, vom Molgewicht 450 ein solches
mit durchschnittlich vier und vom Molgewicht 500 ein solches mit durchschnittlich
acht Äthylenoxydgruppen benötigt. Entsprechend muß auch bei der Herstellung des
stark hydrophilen Anteils bei Änderung der Molgewichte des Petrolsulfonats eine
Änderung in den Äthylenoxydgehalten des Anlagerungsproduktes erfolgen, und zwar
in den Grenzen von 8 bis 30. So wird z. B. für die Mischung mit einem Petrolsulfonat
vom Molgewicht 400 ein Anlagerungsprodukt mit durchschnittlich acht vom Molgewicht
450 ein solches mit durchschnittlich fünfzehn und vom Molgewicht 500 ein solches
mit durchschnittlich dreißig Äthylenoxydgruppen gewählt.
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Die Herstellung der beiden Anteile der erfindungsgemäßen Emulgatoren
mittels eines Petrolsulfonats vom Molgewicht 450 stellt sich z. B. folgendermaßen
dar. Der schwach hydrophile Anteil besteht aus 75°/0 Petrolsulfonat und 25 °/o Fettalkohol-oder
Nonylphenolpolyglykoläther mit durchschnittlich vier Äthylenoxydgruppen, der stark
hydrophile Anteil aus 75 °/o des Petrolsulfonates und 25 °/o Fettalkohol-oder Nonylphenolpolyglykoläther
mit durchschnittlich fünfzehnÄthylenoxydgruppen. Diese beidenAnteile werden gemischt,
nachdem das Mischungsverhältnis für die Emulgierung eines bestimmten Mineralöls
oder einer Mineralölgruppe vorher durch Erprobung ermittelt wurde.
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Zur Feststellung des optimalen Mischungsverhältnisses werden die
beiden Emulgatoranteile in verschiedenen Verhältnissen gemischt. Vonjeder Mischung
werden 10 bis 15°/o (auf das Mineralöl gerechnet) in dem zu emulgierenden Mineralöl
gelöst. Das optimale Mischungsverhältnis ergibt sich dann aus der Beurteilung der
mit dem 01 hergestellten wäßrigen Emulsionen, wobei man nötigenfalls anschließend
noch die für den jeweiligen Verwendungszweck gerade ausreichende Emulgatormenge
ermitteln kann. Auf diese Weise ist es möglich, Mineralöle jeder Zusammensetzung
und Herkunft mit nur zwei emulgierend wirkenden Verbindungstypen, die in bestimmten
Mischungsverhältnissen angewendet werden, einwandfrei zu emulgieren, was bisher
noch nicht gelungen ist.
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Die feindifferenzierte Anpassung des Emulgators an die speziellen
Eigenschaften des zu emulgierenden Mineralöls gestattet einen äußerst sparsamen
Emulgatoreinsatz. Das optimale Mischungsverhaltnis sowie die Emulgatormindestmengen
können, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen werden, für verschiedene Mineralöle
sehr unterschiedlich sein. Bei Spindelölen erhält man z. B. bei einem Emulgatorzusatz
ab 100/, stabile Emulsionen und bei einem Emulgatorzusatz ab 25 °/o transparente,
kolloidale Lösungen.
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Abgesehen von der universellen Anwendbarkeit der Emulgatoren für
Mineralöle bietet das Verfahren den Vorteil, daß man die bei Petrolsulfonaten häufig
auftretenden Unterschiede in der Emulgierwirkung weitgehend durch entsprechende
leicht vorauszubestimmende Variation in der Zusammensetzung der beiden Emulgatoranteile
ausgleichen kann, so daß die Möglichkeit besteht, auch mit verschiedenartigen Petrolsulfonaten
gleichartige Endprodukte zu erhalten.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß man für die Herstellung
der erfindungsgemaßen Emulgatoren auch Petrolsulfonate mit einem höheren mittleren
Molekulargewicht, die an sich keine bedeutenden Emulgatoreigenschaften besitzen,
verwenden kann. Diese Petrolsulfonate zeichnen sich durch wertvolle Rostschutzeigenschaften
aus, so daß die damit hergestellten Emulsionen besonders für die Metallbearbeitung
geeignet sind. Während die hochkonzentrierten Petrolsulfonate äußerst zähflüssig
sind, in der Kälte nicht mehr fließen und sich nur schwer mit Mineralölen mischen
lassen, besitzen die erfindungsgemäßen Gemische eine geringere Viskosität, so daß
sie sich in Mineralölen leicht lösen lassen.
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Auch hierin ist ein Vorteil bei der Verarbeitung der erfindungsgemäßen
Emulgatoren zu erblicken. Endlich ist noch darauf hinzuweisen, daß durch das erfindungsgemäße
Verfahren eine wesentliche Vereinfachung in der Lagerhaltung der Emulgatoren erzielt
wird. Man kann mit zwei Emulgatoranteilen eine beliebig große Zahl von Mineralöltypen
emulgieren, für die man bisher gesonderte Emulgatoren ausarbeitete und vorrätig
hielt.
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Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Petrolsulfonate sind technisch
zugängliche handelsübliche Sulfonierungsprodukte von Mineralölen acyclischer oder
cyclischer Natur. Die Äthylenoxydanlagerungsprodukte sind ebenfalls bekannt.
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Beispiele Für die nachfolgend beschriebenen Emulgatoren bzw. Emulsionen
wurden zunächst folgende Emulgatoranteile hergestellt : Anteil A (schwach hydrophil)
75 Teile eines Petrolsulfonats mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 430
und einem Sulfonatgehalt von etwa 70°/0 werden mit 25"/o eines mit 2 Mol Athylenoxyd
umgesetzten Oleyl-Cetyl-Alkoholgemisches mit einer Jodzahl von 50 bis 55 gemischt.
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Anteil B (stark hydrophil) 75 Teile eines Petrolsulfonats mit einem
mittleren Molekulargewicht von etwa 430 und einem Sulfonatgehalt von etwa 70 °/o
werden mit 25 °/o eines mit 10 Mol Äthylenoxyd umgesetzten Oleyl-Cetyl-Alkohols
mit einer Jodzahl von 50 bis 55 gemischt.
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Die beiden Anteile sind braune, viskose Flüssigkeiten, die in Mineralölen
klar löslich sind.
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Mit diesen Anteilen wurden auf folgende Art Mineralölemulsionen hergestellt
: Von den beiden Anteilen werden 15 g (Summe von A und E) in 85 g Mineralöl gelöst.
5 g dieser Mischung werden in 95 g Leitungswasser emulgiert. Die Emulsionen bewertet
man nach Güte hinsichtlich Feinteiligkeit und Stabilität mit Ziffern von 0 bis 3
wie folgt : 0 Keine Emulsion, das Öl trennt sich nach kurzer Zeit vollständig vom
Wasser.
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I Instabile Emulsion. Die Emulsion rahmt auf oder zeigt teilweise
Ölausscheidung.
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2 Stabile Emulsion. Die Emulsion ist 24 Stunden ohne Veränderung
beständig. *
3 Stabile, kolloidale Emulsion. Die Emulsion ist etwas
transparent und praktisch unbegrenzt haltbar. Bei einer Verdünnung 1 : 50 (0, 1°/oig)
besitzt sie keine stärkere Trübung als 30 °/o (Meßgerät : Trübungsmesser von Dr.
B. L a n g e, Berlin, Schichtdicke 0, 5 cm).
| Optimales |
| Kompo-Kompo-Güte-Mischungsverhältnis |
| nente A nente B ziffer Komponente Komponente |
| A B |
1. Paraffinbasisches Spindelöl (Dichte bei 20°C = 0, 890, Viskosität bei 50°C =
1, 08°E)
| 15-0 i |
| 12 3 1 |
| 9 6 3 |
| 7,8 7,2 |
| 6 9 3 |
| 3 12 2 |
| -15 1 |
2. Paraffinbasisches Maschinenöl (Dichte bei 20°C = 0, 915, Viskosität bei 50°C
= 4, 5°E)
| 15 - 1 |
| 13,5 1,5 3 |
| 12 3 3 13, 5 1 1, 5 |
| 9 6 2 |
| 6 9 1 |
| -15 1 |
3. Naphthenbasisches Spindelöl (Dichte bei 20°C = 0, 915, Viskosität bei 50°C =
1, 2°E)
| 15-0 |
| 9 1 |
| 6 9 2 2, 7 12, 3 |
| 3 12 3 |
| -15 2 |
4. Naphthenbasisches Maschinenöl (Dichte bei 20°C = 0, 935, Viskosität bei 50°C
= 4, 5°E)
| 15 - 0 |
| 12 3 1 |
| 9 6 3 6, 0 9, 0 |
| 6 9 3 1 |
| 3 12 3 |
| -15 2 |
| Optimales |
| Kompo-Kompo-Güte-Mischungsverhältnis |
| nente A nente B ziffer Komponente Komponente |
| I A B |
5. Pharmazeutisches Weißöl (Dichte bei 20°C = 0, 8455, Viskosität bei 50°C = 1,
59°E)
| 15-2 |
| 12 3 3 |
| 9 6 2 11, 7 3, 3 |
| 6 9 1 |
| -15 0 |