Seifen

Feste oder halbfeste Gemische aus den Natrium- bzw. Kaliumsalzen höherer Fettsäuren, die in der Regel zu Reinigungszwecken verwendet werden. Die Seifen im engeren Sinn kann man einteilen in:

Harte oder Natronseifen (Natriumsalze von Fettsäuren):
a) Kernseifen
b) Leimseifen
Weiche Seifen (Schmierseifen), dies sind stets Leimseifen, meist Kaliseifen (d.h.) Kaliumsalze höhere Fettsäuren).

Die Begriffe Kernseife und Leimseife werden bei der Beschreibung der Seifenfabrikation erläutert. Zu diesen Seifen im engeren Sinn kommen noch die Seifenpulver, Textilseifen, Lösungsmittelseifen und die neueren synth. Waschmittel (Fewa, Fex, Genapole, Hostapon, Fettalkoholsulfonate, Marlon, Molophene, Marlox, Sapamine, Satina, Witolate, usw.). An dieser Stelle sind unter "Seifen" stets nur die oben definierten Seifen im engeren Sinne zu verstehen. Die Seifen sind zumeist Gemische, daher kann man in der Regel keine einfache Formel angeben. Als Bestandteile dieser Gemische sind u.a. Natriumstearat (C₁₇H₃₅COONa), Natriumpalmitat (C₁₅H₃₁COONa), Natriumoleat (C₁₅H₃₃COONa) zu nennen; bei den weichen Schmierseifen liegen die entsprechenden Kaliumverbindung vor (z.B. Kaliumoleat, C₁₅H₃₃COOK). Die Seifenmoleküle mit beispielsweise 12 C-Atomen sind etwa 20 Å lang u. 3,7 Å dick, dazu kommen für die COONa-Gruppe noch weitere 4,5 Å. Die Seifen lösen sich in Wasser langsam, aber reichlich zu sogenannten Micellkolloiden auf; hierbei vereinigen sich jeweils eine grössere Zahl von Seifenmolekülen (z.B. Natriumstearatmoleküle) zu Teilchen von kolloidaler Grösse und zwar sind die hydrophoben Kohlenwasserstoffen der Seifenmoleküle nach dem Innern dieser Teilchen (Micellen) gerichtet, während die ionogenen, hydrophilen COONa-Gruppen an der dem Wasser zugekehrten Micelloberfläche liegen. Seifenlösung hat eine viel geringere Oberflächenspannung als das reine Wasser; lässt man z.B. 1 cm³ dest. Wasser aus einer Bürette tropfenweise ausfliessen, so entstehen etwa 20 Tropfen, bei einer 0,5%igen, wäss. Schmierseifenlösung dagegen 40 Tropfen! Infolgedessen besitzt die Seifenlösung ein grosses Benetzungsvermögen (z.B. Russ, Ton, Tost, Staub usw.) ab, so dass sie leicht weggespült werden können. Tierische, pflanz. u. mineralische Fette u. Öle werden durch die Seifen emulgiert, so dass sie sich ebenfalls leicht abspülen lassen. Schüttelt man irgendein Öl mit der mehrfachen Wassermenge, so entsteht eine weisse Emulsion, die sich nach kurzer Zeit entmischt (d.h. die Öltröpfchen vereinigen sich rasch zu grösseren Tropfen, die nach oben steigen). Gibt man aber zu der Emulsion unter Umschütteln etwas Seifenlösung, so tritt die Entmischung aus folgenden Gründen erst viel später ein:

Die Seife setzt die Oberflächenspannung an den Grenzflächen Öl-Wasser herunter und begünstigt damit die Bildung sehr kleiner Tropfen.
Die Seifenmoleküle (z.B. C₁₇H₃₅COONa) überziehen die Öltröpfchen oberflächlich mit einer dünnen Haut; hierbei ist der Kohlenwasserstoffrest (z.B. C₁₇H₅₅) im Öl, die COONa-Gruppe dagegen im Wasser gelöst. COONa-Gruppen sind ionisiert und haben alle die gleiche elektrische Ladung, wodurch die Öltröpfchen voneinander abgestossen werden, so dass sie sich nicht mehr leicht zu grösseren, aufsteigenden Tropfen vereinigen.
Die COO-Gruppen der Seifen binden viele Wassermoleküle an sich (Hydratation), so dass das ganze Öltröpfchen von einem Polster von fest gebundenen Wassermolekülen umgeben wird.

Reine Seife, die frei ist von "Streckmitteln", reagierst schwach alkalisch oder nahezu neutral; eine verseifende Wirkung ist bei dieser schwach basischen Reaktion natürlich nicht zu erwarten. Durch den Doppeltkohlensauren Kalk und Gips des sogenannten harten Wassers wird die gelöste Seife als unlöslich, schmierende, nicht-reinigende Kalkseife ausgeflockt. Mit Säuren (z.B. Salzsäure) geben die klaren Seifenlösung dicke, weisse Trübungen von schmierenden, nichtschäumenden, nichtreinigenden Fettsäuren, z.B. nach der Gleichung:

C₁₇H₃₅COONa + HCl = C₁₇H₃₅COOH + NaCl.

Aus diesem Grunde kann man mit Seifen nur in alkalischer oder neutraler, nicht aber in saurer Lösung waschen. In gesundheitlicher Hinsicht ist reiner Seife völlig unbedenklich; Schmierseife wird u.a. auch zu Einreibungen bei Krätze, Ausschlägen usw. verwendet; bei Säurevergiftungen kann man Seifenwasser einnehmen; dieses wirkt als Brechmittel und bindet gleichzeitig die Säure unter Abscheidung harmloser Fettsäuren. Falls die Seifen neben den hochmolekulare Fettsäuren (Stearinsäure usw.) auch Fettsäuren mit 9-12 C-Atomen enthalten, ist eine gewisse allg. Desinfektionswirkung zu erwarten, wenn die Na-Ionen ins Körperinnere diffundieren und auf der Hautoberfläche die betreffenden Fettsäuren (verstärkt durch die Schweisssäuren) zurückbleiben. Reine Seifen (z.B. C₁₇H₃₅COONa) haben an sich neueren Forschungen zufolge keine oder nur eine geringe Desinfektionswirkung. Das spezifische Gewicht der Seifen liegt etwas über 1 (bei den Schwimmseifen ist es unter 1 gesenkt), die Flammfärbung ist intensiv gelb (von Natrium) oder (bei reiner Schmierseife) karminrot, durch ein Kobaltglas betrachtet. Beim Erhitzen verbrennt der Fettsäurerest der Seifen unter Verkohlung. In reinem Alkohol lösen sich die reinen Seifen klar auf, dagegen bleiben die meisten Streckungsmittel ungelöst zurück. Die Seifen des Handels enthalten neben den Natriumsalzen (oder Kaliumsalzen) der Fettsäuren noch rund 30% Wasser, ferner Harzseifen, Streckungsmittel (wie z.B. Soda, Wasserglas, Natron, Natriummetasilikat, Pottasche, Gelatine, Pektine, Stärke, Celluloseäther, Ton, Bimssteinpulver, Sand u. dgl.), Teerfarbstoffe, Parfüme, Wasserenthärtungsmitteln (Trinatriumphosphat, Calgon) usw. Reine Seifen (fettsaure Na-Salze) haben in Wasser gelöst höchstens pH 10; die günstigste Reinigungswirkung liegt aber bei pH 10-12; dieser pH-Wert kann leicht durch Wasserglaszusatz erreicht werden; das Wasserglas erhöht gleichzeitig die Lebensdauer des Schaums, es vermindert die Oberflächenspannung der Waschlauge (Erhöhung der Netzfähigkeit) es hält die abgelösten Schmutzteilchen in der Schwebe (so dass sie leichter abgespült werden können), es vermindert den Seifenverbrauch bei hartem Wasser und beseitigt Eisenoxidflecken besonders gründlich. Bei mässig gefüllten Seifen kann der Fettsäuregehalt von ca. 63% auf etwa 50% herabgesetzt werden. Der Verbraucher vermag eine Seife mit 70% Fettsäuregehalt von einer gestreckten Seife mit 60% Fettsäuregehalt in der Regel nicht zu unterscheiden. Bei längerem Lagern kann das Wasser an die Seifenoberfläche wandern und verdunsten, wobei sich die im Wasser gelösten Streckmittel an der Oberfläche als reines Pulver abscheiden (Ausblühungen).

Darstellung:
Bei der Herstellung von gewöhnlichen Kernseifen verkocht ("verseift") man billige tierische oder pflanzliche Fette oder Öle (z.B. Presstalg, Palmfett, Kokosöl, Kokosfett, Palmkernfett, Olivenöl, Olein, gehärtete Öle, Knochenfett) stundenlang in grossen, offenen eisernen Kesseln, bis ein zäher Seifenleim entstanden ist. Nimmt man der Einfachheit wegen an, es würde reines Tristearin von der Formel C₃H₅(C₁₇H₃₅COO)₃ verseift (in Wirklichkeit sind die Fette Gemische von gemischten Glycerinestern), so würde sich während des Seifensiedens folgende Reaktion abspielen:

C₃H₅(C₁₇H₃₅COO)₃ + 3NaOH = 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

Es entsteht also Seife und Glycerin. Zur Verseifung von je 100 kg Tristearin braucht man theoretisch 13,5 kg Ätznatron (in Wasser gelöst) oder 18,9 kg Ätzkali; man erhält dann 103,1 kg reines Natriumstearat (Reinseife), die bei der fertigen Seife natürlich noch mit Wasser, Streckungsmitteln (Reinseife), die bei der fertigen Seife natürlich noch mit Wasser, Streckungsmitteln usw. vermischt ist. Der nach dem Seifensieden entstehende Seifenschleim enthält Seife, Wasser und Glycerin. Wenn man Kokosfett, Palmkernfett u. dgl. Mit Natronlauge verseift hat, lässt man den Seifenleim direkt zu einer Leimseife erstarren. Diese kann den Kernseifen äusserlich durchaus ähnlich sein, sie verbraucht sich aber wegen ihres hohen Gehalts an Wasser (bis zu 300%) und Glycerin viel rascher. Beim alten Seifensieden wird der Seifenleim durch portionenweise Zugabe von Kochsalz "ausgesalzen", d.h. in einen halbflüssigen, oben schwimmenden Seifenkern aus annährend reiner Seife und in eine "Unterlauge" (wäss. Lösung von Glycerin, Kochsalz und überschüssiger Lauge) getrennt. Nach dem Abfliessenlassen der Unterlauge wird in den Seifenkern maschinell noch Wasser eingearbeitet (frische, gute Kernseifen enthalten 30-33% Wasser), da sonst die fertige Seife eine krümelige Beschaffenheit annehmen würde. In Kühlpressen verteilt man ausserdem noch mit Hilfe von Pressluft allerlei Zusätze, Streckmittel usw. in der Seife. Bei der Herstellung von weichen, braunen oder grünlichen Schmierseifen verkocht man billige Pflanzenöle (Leinöl, Cottonöl, Sojaöl, Hanföl) oder Fischtran mit Kalilauge, der man beim Sieden noch etwa 15% Pottasche beimengt. Der Siefenleim wird nicht ausgesalzen, sondern nach dem Einrühren von Streckungsmitteln, Zusätzen usw. (z.B. Wasserglas, Pottasche, Kaliumchlorid, Kartoffelmehl, Celluloseäther) sofort in Fässer gefüllt gefüllt ("Fassseife"). Aus je 100 kg Öl erhält man 230-250 kg reine Schmierseife. Ein bestimmter Zusatz von Salzen (Pottasche, Kaliumchlorid, Soda, Kochsalz, Natriumsulfat u. dgl.) ist bei der Schmierseife unerlässlich, da sonst ein schnittfähiges Produkt entstehen würde.
Die Salze geben in der Schmierseife eine streichfähige Beschaffenheit; sie ermöglichen auch die Bindung grösserer Wassermengen. Da in den letzten Jahren die Nachfrage nach dem Glycerin immer mehr ansteigt, wird in vielen Fabriken Fett oder Öl in Glycerin und Fettsäure zerlegt. Die so gewonnenen Fettsäuren (oder auch beim Fischer-Tropsch-Verfahren erhältlichen synth. Fettsäuren) verseift man in grossen Kesseln unter Umrühren mit der berechneten Menge wäss. Sodalösung. Bei gewöhnlichen Seifen gibt man noch 10-15% Fichtenharz dazu, dass bekanntlich auch verseifbar ist. Die Verseifung wird durch nachträglichen Zusatz von NaOH beendet. In anderen Werken führt man die Verseifung der reinen Fettsäuren auch ohne Wasser mit der doppelten, theoretisch erforderlichen Menge entwässerter Soda durch; hierbei entsteht ein Gemisch aus wasserfreier Seife und Natriumbicarbonat, das durch Piliren in Kern- oder Feinseife verwandelt wird. Unter Anwendung von Druck und Hitze kann man neuerdings auch die gewöhnl., neutralen Fette von Pflanzen und Tieren mit Soda verseifen.

Von den vielen Seifensorten und Seifenpräparaten seien hier nur noch einige wenige Beispiele erwähnt: Seifenflocken sind getrocknete Kernseifen, die man warm zu einem dünnen Film auswalzt und mit Messern zerschneidet. Sie lösen sich infolge ihrer grösseren Oberfläche im Waschwasser schneller auf. Feinseife (Toilettenseife) stellt man aus reinsten Fetten (Presstalg, Olivenöl u. dgl.) her, der Seifenkern wird durch Trocknung auf 8-15% Wassergehalt gebracht und piliert. Transparente Seifen entstehen aus Kokosseife durch Zusatz von Spiritus, Glycerin u. dgl. Spezialseifen für Aluminiumputz sind kaltgerührte oder halbwarm hergestellte Seifen, denen Kaolin, Magnesia, Kieselgur, Schlämmkreide u dgl. zugesetzt sind oder Seifen mit Korrosionsinhibitoren aus Silikatbasis (Al ist alkalienempfindlich) oder Fettalkoholsulfonate, denen man feine Stahlwolle oder feine Schleifmittel (Kaolin, Neuburger Kieselkreide, Kieselgur u dgl.) beimischt und (evtl nach Methylcellulosezusatz) in Formen presst. Eine Ochsengallenseife erhält man durch Vermischen und Verpressen von 80 Tl. gepulverter, harter Seife und 20 Tl. Ochsengalle. Eine Zahnseife kann aus 25 Tl. reiner Kernseife, die aus 20 Tl. gefälltem Calciumcarbonat und 5 Tl. Talk hergestellt werden.

Geschichtliches:
Die erste Nachricht über die Seifenbereitung findet sich in den Schriften von Galen (Arzt in Pergamon im 2. Jh. n. Chr.), nach dem Seife durch Verkochen von Fett mit Pottasche (Pflanzenasche) gewonnen und zur Reinigung verwendet wurde. Nach Plinius haben die Germanen und Gallier bereits einfache Seifen hergestellt, während in der römischen Kaiserzeit die Seife noch nicht in Gebrauch gekommen war. Fast 2 Jahrtausende lang wurde Pottasche (durch Auslaugen von Holzasche erhalten) mit gebranntem Kalk in Kalilauge übergeführt und mit dieser das Fett (hauptsächlich Talg) zu Seife verkocht, wobei man den Seifenleim mit Kochsalz aussalzte. Zur Zeit Karls des Grossen gab es schon Seifensiedereien, in den Mittelmeergebieten waren besonders (Savona, Venedig (15. Jh.) und Marseille (17. Jh.) Sitz einer blühenden Seifenindustrie. Die Seifensieder organisierten sich 1334 in Augsburg, 1336 in Prag, 1337 in Wien und Nürnberg und 1384 in Ulm erstmals besonderen Seifensiederzünften. Der Massenverbrauch an Seife setzte mit dem 18. Jh. ein. Er wurde begünstigt durch den Aufschwung der Textilindustrie, die Einfuhr billiger tropischer Palmfette (etwa seit 1850) und die Erfindung der billigen Le-Blanc-Soda (seit 1820), durch die die teure, unreine Pottasche verdrängt wurde.

Quelle: "Chemie Lexikon" (vierte Auflage, 1958) von Dr. Hermann Rompp

Rezept für Schellackseife

10 g          Borax in
200 ccm   Wasser heiss lösen
30 g          gebleichten Schellack zerkleinert einstreuen (nicht aufkochen lassen!)

Rezept für Wachsseife (nicht wasserlöslich!)

10 g         Ammoniumcarbonat in
60 ccm    Wasser kalt einstreuen
25 g         Bienenwachs gebleicht in
25 g         Terpentinöl schmelzen

Die beiden Lösungen im Wasserbad zusammenschütten und umrühren. Das Mischgefäss muss reichlich bemessen werden, weil ein Aufbrausen stattfindet. Ein völliges Auflösen des Ammoniumcarbonats ist nicht notwendig! Man muss es gut anrühren.
Man lässt es im Wasserbad etwa 45 Min. sieden. Dann muss bis zum Erkalten gerührt werden. Diese Wachsseife bleibt ammoniakalisch. Sie wird auch als milde Reinigungspaste für Wandmalereien gebraucht. Alle alkalischen Anteile verdunsten beim Trocknen restlos.