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PERFECTIONNEMENTS AUX AGENTS DE MOUILLAGE
Cette invention a trait aux procédés et matières se rapportant aux industries dans lesquelles des matières fibreuses, poreuses ou finement divisées sont saturées ou mouillées par des liquides ou solutions aqueuses. Parmi ces industries, il faut citer l'industrie du cuir et l'indus- trie textile dans lesquelles on fait usage de solutions a- queuses pour le lavage, le nettoyage, le mouillage, la teinture, le blanchiment, le mercerisage, la oarbonisation et beaucoup d'autres opérations .
Le problème principal envisagé par cette invention résulte de la tension superficielle relativement élevée de l'eau et des liquides aqueux en général, propriété qui fait
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que ces liquides sont lents à saturer ou mouiller les sub stan- ces fibreuses, pereuses ot finement divisées.
Les savons d'acides gras et produits analogues ont autrefois été très employés pour diminuer la tension superficielle de l'eau en vue d'accélérer son action de mouillage. Toutefois, l'application de corps de ce genre donne lieu aux deux problèmes secondaires suivants: 1) les matières grasses s'hydrolysent et produisent des acides gras et des alcalis caustiques insolubles, lesquels acides ou (et) alcalis peuvent avoir une action nuisible sur les fibres textiles ou sur l'accomplissement d'opérations subsé- quentes telles que la teinture ; ces corps se décomposent dans des solutions acides et sont précipités par des solu- tions alcalines modérément concentrées.
Le troisième problème consiste dans le fait que lorsque ces matières grasses sont appliquées dans de l'eau dure, elles donnent des savons de calcium et de magnésium collants, gommeux, insolubles et ne pouvant être éliminés de la matière traitée qu'au prix de grandes difficultés, à supposer que cette élimination soit même possible.
L'invention réside dans cette découverte que les sulfonates d'huiles minérales exercent sur les liquides a- queux l'action désirable de diminuer la tension superficiel- le et qu'en outre, certaines classes de ces corps peuvent être appliquées sans faire intervenir les problèmes aeoon- daires mentionnés ci-dessus au sujet des savons d'acides gras.
Parmi les divers sulfonates d'huiles minérales utilisables, il est préférable d'appliquer les sulfonates récupérés de la couche de boue dans l'opération consistant à raffiner des fractions de pétrole telles que le stock lubrifiant" pour produire des huiles blanches médicinales et des huiles techniques relativement peu colorées. Ce raf-
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finage dont les sulfonates sont les sous-produits s'effectue usuellement en traitant une huile minérale par de l'acide sulfurique fumait et (ou) de l'anhydride sulfurique.
Les sulfonates d'huiles minérales les plus avan- tageux pour les buts spécifiés plus haut sont ceux produits à l'aide des pétroles actuellement compris dans la classe des pétroles dits "à base naphténique", le pétrole de Califor- nie étant un bon exemple du type envisagé . Pour mieux spé- olfler et distinguer les produitu préférée, on attirera l'attention sur le fait que les sulfonates d'huiles minéra- les obtenus à l'aide du pétrole de Californie sont caractéri- sés par la solubilité des sels de magnésium et de calcium dans l'eau, fait qui est plus intéressant pour les considéra- tions qui précèdent que la classification industrielle de la base de pétrole.
Les sels et acides que renferment les couches de boue et d'huile peuvent les uns et les autres être appliqués, mais les premiers sont actuelement préférés.
On constate qu'une solution composée de 99% environ de liquide aqueux et de 1% de sulfonate d'huile minérale ou un faible pourcentage de ce sulfonate sature les matières textiles et fibreuses beaucoup plus facilement que l'eau ordinaire.
Ces sulfonates d'huiles minérales sont appropriés à leur application dans l'eau ordinaire, que cette eau soit dure ou douce, dans les solutions de carbonisation, les solutions caustiques, les solutions de mercerisage, les solutions de blanchiment,etc.. Ces sulfonates possèdent di- verses propriétés qui les rendent propres à être utilisés dans un grand nombre de traitements de l'industrie textile et autres procédés de fabrication . Ils sont solubles dans des solutions concentrées d'acides minéraux, les sels qu'ils donnent avec les métaux lourds sont solubles dans l'eau, ils sont solubles dans des solutions fortement alcalines et ne
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sont précipités que par des solutions salines presque sa- turées.
Ils ne sont pas décomposés par des acides minéraux à des températures élevées comme c'est le cas des acides
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gras sulfonés. -ne-en-pft-dée6m--àe-aed mrnraux-à-des-amprtttr8-éxeée-mmee-xe-e-àes @ Ils ne s'hydrolysent pas en solution aqueuse comme le font les savons des acides gras, et ils peuvent par conséquent être appliqués en toute liberté dans des opérations effectuées sur des matières telles que la laine et la soie dans lesquelles la présence de so- lutions alcalines est préjudiciable.
L'efficacité des corps sulfoniques à huiles miné- rales possédant ces propriétés désirables a été démontrée en notant le temps nécessaire pour qu'une boule ou pelote de fibre pesant 0,4 gr. et possédant un diamètre de 2 cm en- viron s'enfonce lorsqu'on la laisse tomber d'une hauteur de 10 cm sur la surface de l'eau et sur des solutions di- luées den dits corps aulfoniques à buse d'huile minérale.
Certains des résultats obtenus sont indiqués dans la table ci-dessous:
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<tb> Solutin <SEP> Temps <SEP> de <SEP> chute <SEP> (coton)
<tb>
<tb> Eau <SEP> plus <SEP> de <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb>
<tb> 1% <SEP> de <SEP> sulfonate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> à <SEP> base
<tb> dthuile <SEP> minérale <SEP> 8 <SEP> secondes
<tb>
<tb> 1% <SEP> d'acides <SEP> sulfoniques <SEP> 5 <SEP> secondes
<tb>
On a aussi effectué des essais sur une solution de soude caustique (densité 1,26 = 25,5% de la concentration habituellement en usage dans la mercerisation) et sur une liqueur de carbonisation de la laine (SO H - D 1,03) avec et sans addition de 1% des corps sulfoniques à base d'huile minérale.
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<tb>
Solution <SEP> Temps <SEP> de <SEP> chute <SEP> (coton)
<tb>
<tb> NaOH <SEP> - <SEP> D <SEP> 1,26 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb>
<tb> NaOH- <SEP> D <SEP> 1,26 <SEP> plus <SEP> 1% <SEP> de <SEP> sulfonate
<tb> de <SEP> sodium <SEP> à <SEP> base <SEP> d'huile <SEP> minérale <SEP> 10 <SEP> secondes
<tb>
La liqueur de carbonisation fut éprouvée avec des boules de laine du même diamètre et du même poids que les boules de coton.
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<tb>
Solution <SEP> Temps <SEP> de <SEP> chute <SEP> (laine)
<tb>
<tb> SO4H2-D <SEP> 1,03 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb>
<tb>
<tb> SOH <SEP> - <SEP> D <SEP> 1,03 <SEP> plus <SEP> 1% <SEP> d'acides <SEP> sul-
<tb>
<tb> foniques <SEP> d'huilesminérakles <SEP> 20 <SEP> secondes
<tb>
Pour mieux démontrer l'efficacité des corps sulfoniques à base dthuiles minérales en présence des sels de calcium, on a effectué des essais de mouillage sur une liqueur de blanchiment à l'hypochlorite de calcium.
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<tb>
Solution <SEP> Temps <SEP> de <SEP> chute <SEP> (coton)
<tb>
<tb> 2,5 <SEP> % <SEP> CaClOC1 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb>
<tb> 2,5% <SEP> CaClOC1 <SEP> plus <SEP> 1% <SEP> de <SEP> sulfonate
<tb> de <SEP> sodium <SEP> à <SEP> base <SEP> d'huile <SEP> minérale <SEP> 4 <SEP> secondes
<tb>
On voit par les résultats donnés ci-dessus que, dans chaque cas, l'addition d'une faible quantité de corps sulfoniques à base d'huile minérale possédant les propriétés remarquables précédemment décrites augmente considérablement le pouvoir de mouillage des solutions.
Ces corps sulfoniques peuvent par conséquent être appliqués avantageusement à tous les procédés tels que ceux mentionnés ci-dessus dans lesquels il est désirable d'accélérer la vitesse avec laquelle (ou d'augmenter le de- gré auquel) les fibres, poudres et substances poreuses en général sont mouillées par des solutions ,et ils peuvent en outre être appliqués quelle que soit la nature des solu- tions appliquées.
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DEVELOPMENT OF ANCHORING AGENTS
This invention relates to methods and materials relating to industries in which fibrous, porous or finely divided materials are saturated or wetted by liquids or aqueous solutions. Among these industries, we must mention the leather industry and the textile industry in which aqueous solutions are used for washing, cleaning, wetting, dyeing, bleaching, mercerizing, carbonization. and many other operations.
The main problem contemplated by this invention results from the relatively high surface tension of water and aqueous liquids in general, a property which makes
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that these liquids are slow to saturate or wet fibrous, porous, and finely divided substances.
In the past, fatty acid soaps and the like have been widely used to decrease the surface tension of water in order to accelerate its wetting action. However, the application of such bodies gives rise to the following two secondary problems: 1) the fats hydrolyze and produce insoluble fatty acids and caustic alkalis, which acids or (and) alkalis may have an adverse effect on textile fibers or on the performance of subsequent operations such as dyeing; these bodies decompose in acidic solutions and are precipitated by moderately concentrated alkaline solutions.
The third problem is that when these fats are applied in hard water, they give calcium and magnesium soaps that are sticky, gummy, insoluble and can only be removed from the treated material at a high cost. difficulties, assuming that this elimination is even possible.
The invention resides in the discovery that the mineral oil sulphonates exert on aqueous liquids the desirable action of lowering surface tension and that, moreover, certain classes of these substances can be applied without involving them. the above-mentioned problems with fatty acid soaps.
Among the various mineral oil sulfonates which can be used, it is preferable to apply the sulfonates recovered from the sludge layer in the operation of refining petroleum fractions such as lubricant stock "to produce medicinal white oils and oils. relatively little colored techniques.
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Finishing of which the sulphonates are the by-products is usually carried out by treating a mineral oil with fumed sulfuric acid and (or) sulfuric anhydride.
The most advantageous mineral oil sulfonates for the purposes specified above are those produced using the oils presently included in the class of so-called "naphthenic-based" oils, California petroleum being a good example. of the type envisaged. In order to better speculate and distinguish the preferred product, attention will be drawn to the fact that mineral oil sulphonates obtained using California petroleum are characterized by the solubility of the salts of magnesium and calcium in water, a fact which is of more interest for the above considerations than the industrial classification of the petroleum base.
Both salts and acids in the mud and oil layers can be applied, but the former are presently preferred.
It is found that a solution composed of approximately 99% aqueous liquid and 1% mineral oil sulfonate or a small percentage of this sulfonate saturates textiles and fibrous materials much more easily than ordinary water.
These mineral oil sulfonates are suitable for their application in ordinary water, whether this water is hard or soft, in carbonization solutions, caustic solutions, mercerization solutions, bleaching solutions, etc. These sulfonates possess various properties which make them suitable for use in a large number of treatments in the textile industry and other manufacturing processes. They are soluble in concentrated solutions of mineral acids, the salts they give with heavy metals are soluble in water, they are soluble in strongly alkaline solutions and do not
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are precipitated only by almost saturated saline solutions.
They are not broken down by mineral acids at high temperatures like acids are
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sulfonated fats. -ne-en-pft-dée6m - àe-aed mrnraux-à-des-amprtttr8-éxeée-mmee-xe-e-àes @ They do not hydrolyze in aqueous solution as fatty acid soaps do, and they can therefore be applied freely in operations carried out on materials such as wool and silk in which the presence of alkaline solutions is detrimental.
The effectiveness of mineral oil sulfonates having these desirable properties has been demonstrated by noting the time required for a ball or skein of fiber weighing 0.4 g. and having a diameter of about 2 cm sinks when dropped from a height of 10 cm on the surface of the water and on diluted solutions of so-called aulphonic bodies with a mineral oil nozzle .
Some of the results obtained are shown in the table below:
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<tb> Solutin <SEP> Time <SEP> of <SEP> fall <SEP> (cotton)
<tb>
<tb> Water <SEP> plus <SEP> of <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb>
<tb> 1% <SEP> of <SEP> sulfonate <SEP> of <SEP> sodium <SEP> to <SEP> base
<tb> mineral <SEP> oil <SEP> 8 <SEP> seconds
<tb>
<tb> 1% <SEP> of <SEP> sulfonic acids <SEP> 5 <SEP> seconds
<tb>
Tests were also carried out on a caustic soda solution (density 1.26 = 25.5% of the concentration usually used in mercerization) and on a wool carbonization liquor (SO H - D 1.03). with and without addition of 1% of sulphonic bodies based on mineral oil.
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<tb>
Solution <SEP> <SEP> time of <SEP> fall <SEP> (cotton)
<tb>
<tb> NaOH <SEP> - <SEP> D <SEP> 1.26 <SEP> plus <SEP> of <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb>
<tb> NaOH- <SEP> D <SEP> 1.26 <SEP> plus <SEP> 1% <SEP> of <SEP> sulfonate
<tb> from <SEP> sodium <SEP> to <SEP> base <SEP> of mineral <SEP> <SEP> 10 <SEP> seconds
<tb>
The carbonization liquor was tested with balls of wool of the same diameter and weight as the cotton balls.
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<tb>
Solution <SEP> <SEP> time of <SEP> fall <SEP> (wool)
<tb>
<tb> SO4H2-D <SEP> 1.03 <SEP> plus <SEP> of <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb>
<tb>
<tb> SOH <SEP> - <SEP> D <SEP> 1.03 <SEP> plus <SEP> 1% <SEP> of acids <SEP> sul-
<tb>
<tb> mineral oils <SEP> <SEP> 20 <SEP> seconds
<tb>
In order to better demonstrate the effectiveness of sulfonic bodies based on mineral oils in the presence of calcium salts, wetting tests were carried out on a calcium hypochlorite bleaching liquor.
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<tb>
Solution <SEP> <SEP> time of <SEP> fall <SEP> (cotton)
<tb>
<tb> 2.5 <SEP>% <SEP> CaClOC1 <SEP> plus <SEP> of <SEP> 30 <SEP> minutes
<tb>
<tb> 2.5% <SEP> CaClOC1 <SEP> plus <SEP> 1% <SEP> of <SEP> sulfonate
<tb> from <SEP> sodium <SEP> to <SEP> base <SEP> of mineral <SEP> <SEP> 4 <SEP> seconds
<tb>
It can be seen from the results given above that, in each case, the addition of a small amount of sulfonic bodies based on mineral oil having the remarkable properties previously described considerably increases the wetting power of the solutions.
These sulfonic bodies can therefore be applied to advantage in all processes such as those mentioned above in which it is desirable to accelerate the rate with which (or increase the degree to which) the fibers, powders and porous substances. in general are wetted by solutions, and furthermore they can be applied regardless of the nature of the solutions applied.