DE102007061455A1

DE102007061455A1 - Entschäumerformulierung

Info

Publication number: DE102007061455A1
Application number: DE102007061455A
Authority: DE
Inventors: Lara Dabrowski; Frank Dr. Menzel; Horst-Werner Dr. Wollenweber
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-06-25
Also published as: US20110003921A1; EP2265352A1; US8426478B2; CN101903074A; CN101903074B; WO2009080428A1; JP2011506086A

Abstract

Formulierung, welche hydrophobierte Partikel von Siliciumdioxid, Mineralöl und einen oder mehrere Emulgatoren enthält, wobei das hydrophobierte Siliciumdioxid - ein pyrogenes Siliciumdioxid ist, - eine BET-Oberfläche von 200 bis 300 m2/g besitzt, - auf der Oberfläche der Partikel O-Si-(CnH2n+1)3-Gruppen aufweist, wobei n = 1 bis 3 ist und wobei die (CnH2n+1)-Einheiten gleich oder verschieden sind, - einen Kohlenstoffgehalt von 1,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das hydrophobe Siliciumdioxid, aufweist und - mit einem Anteil von 0,05 bis 5 Gew.-% in der Formulierung vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entschäumerformulierung und deren Verwendung.
Es ist bekannt, hydrophobe Siliciumdioxidpulver, insbesondere solche pyrogener Herkunft, in Entschäumerformulierungen einzusetzen. Beispielhaft seien DE-A-282906 , US 4377493 , DE-A 3411759 , US 4344858 , WO 95/05880 oder DE-A-10138491 genannt. Die hydrophoben Siliciumdioxidpulver bewirken dabei in der Regel eine Stabilisierung (Sedimentationsverhinderer) der Entschäumerformulierung und eine mehr oder weniger vollständige Zerstörung des Schaumes. Dabei wird beobachtet, dass abhängig vom Medium in dem die Entschäumerformulierung eingesetzt wird, nur eine unvollständige Zerstörung des Schaumes, hauptsächlich durch Zerstörung von Makroblasen, gelingt. Mikroblasen hingegen werden in weit geringerem Ausmaß zerstört, was beispielweise die Qualität einer Beschichtung deutlich mindern kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin eine Entschäumerformulierung zu finden, mit der die Anzahl von Mikroblasen verringert werden kann.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass diese Aufgabe durch eine Formulierung, welche hydrophobierte Partikel von Siliciumdioxid, Mineralöl und einen oder mehrere Emulgatoren enthält, und bei der das hydrophobierte Siliciumdioxid

– ein pyrogenes Siliciumdioxid ist,
– eine BET-Oberfläche von 200 bis 300 m²/g besitzt,
– auf der Oberfläche der Partikel O-Si-(C_nH_2n+1)₃-Gruppen aufweist, wobei n = 1 bis 3 ist und wobei die (C_nH_2n+1)-Einheiten gleich oder verschieden sind
– einen Kohlenstoffgehalt von 1,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das hydrophobe Siliciumdioxid, aufweist und
– mit einem Anteil von 0,05 bis 5 Gew.-% in der Formulierung vorliegt,

Unter pyrogen sind durch Flammenoxidation und/oder Flammenhydrolyse erhaltene Siliciumdioxidpartikel zu verstehen. Als Ausgangsstoffe für pyrogene Verfahren können organische und anorganische Stoffe eingesetzt werden. Besonders geeignet ist beispielsweise Siliciumtetrachlorid. Geeignete organische Ausgangsverbindungen können beispielsweise Si(OR)₄ mit R = CH₃ oder CH₂CH₃ sein. Die so erhaltenen Siliciumdioxidpartikel sind weitestgehend porenfrei und weisen auf der Oberfläche freie Hydroxylgruppen auf. Die Siliciumdioxidpartikel liegen vollständig oder weitestgehend in aggregierter Form vor.
Die so erhaltenen Partikel werden nachfolgend einem Hydrophobierungsschritt unterworfen. Dabei werden auf der Oberfläche der pyrogenen Siliciumdioxidpartikel O-Si-(C_nH_2n+1)₃-Gruppen mit n = 1 bis 3 gebildet, ist und wobei die (C_nH_2n+1)-Einheiten gleich oder verschieden sind. Bevorzugt kann bei dem in der erfindungsgemäßen Formulierung vorliegenden hydrophobierten Siliciumdioxidpulver n = 1 sein.
Die BET-Oberfläche des hydrophobierten Silciumdioxidpulvers beträgt 200 bis 300 m²/g. Bevorzugt kann das in der erfindungsmäßen Formulierung vorliegende hydrophobierte Siliciumdioxid eine BET-Oberfläche von 230 bis 290 m²/g und besonders bevorzugt 250 bis 270 m²/g aufweisen.
Der Kohlenstoffgehalt des hydrophobierten Siliciumdioxides beträgt in der Regel 1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das hydrophobe Siliciumdioxid.
Besonders bevorzugt ist ein hydrophobiertes Siliciumdioxid, welches auf der Oberfläche O-Si-(CH₃)₃-Gruppen trägt, eine BET-Oberfläche von 230 bis 290 m²/g und einen Kohlenstoffgehalt von 2 bis 3 Gew.-% bezogen auf das hydrophobe Siliciumdioxid, aufweist. Ein kommerziell erhältliches hydrophobiertes Siliciumdioxid, das diese Merkmale aufweist, ist beispielsweise Aerosil^® R812, Evonik Degussa GmbH.
Der Anteil an hydrophobiertem Siliciumdioxid in der erfindungsmäßen Formulierung beträgt 0,05 bis 5,0 Gew.-%. Bevorzugt kann der Anteil 0,1 bis 0,5 Gew.-% betragen.
Eine weitere Komponente der erfindungsgemäßen Formulierung ist ein Mineralöl, wie es typischerweise in Entschäumerformulierungen eingesetzt wird. Der Anteil des Mineralöles beträgt bevorzugt 40 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Formulierung.
Weitere Komponenten der erfindungsgemäßen Formulierung sind Emulgatoren, wie sie typischerweise in Entschäumerformulierungen eingesetzt werden. Der Anteil der Emulgatoren beträgt bevorzugt 2 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Formulierung.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Formulierung Siliconöle, Polyethersiloxane und/oder Wasser enthalten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Formulierung zum Entschäumen von wässerigen, polymeren Systemen auf der Basis von Acrylsäureestern.
Beispiel:

Tabelle 1: Pyrogene hydrophobierte Siliciumdioxide

AEROSIL^®*)	Basis hydrophiles SiO₂ [m²/g]	Hydrophobierungsmittel	BET-Oberfläche [m²/g]	C-Gehalt [Gew.-%]
R 106	300	D4**)	250 ± 30	1,5–3,5
R 816	200	Hexadecylsilan	190 ± 20	0,9–1,8
R 972	130	Dimethyldichlorsilan	110 ± 20	0,6–1,2
R 812	300	Hexamethyldisilazan	260 ± 30	2,0–3,0
R 974	200	Dimethyldichlorsilan	170 ± 20	0,7–1,3
R 8200	200	Hexamethyldisilazan	160 ± 25	2,0–4,0

*) E Evonik Degussa; **) Octamethylcyclotetrasiloxan

Tabelle 2: Dispersion von hydrophobiertem Siliciumdioxid in Mineralöl

Gew.-%

Risella 917* 97,0

Hydrophobiertes SiO₂ 3,0

Summe 100,0

*Mineralöl

	Gew.-%
Polyethylenglycol 600 Monooleat*	6,4
Polyethylenglycol 600 Dioleat*	24,4
Polypropylenoxid 1000	69,2
Summe	100.0

* Nopco Paper Technology, Drammen, Norwegen

	Gew.-%
Dispersion	56,8
Al-Stearat¹⁾	1,5
Emulgatorgemisch	18,2
Dispersion	11,0
Dispersion	11,0
Siliconöl²⁾	0,5
Polyethersiloxan³⁾	1,0
Summe	100

1) LIGA TR; 2) DC 200/100cSt; 3) LA-E-1143, Tego

Zunächst wurde mittels eines Ultra-Turrax (10 min, 10000 Umdrehungen) eine Dispersion aus Mineralöl und hydrophobiertem Siliciumdioxid hergestellt.
Getrennt hiervon wurde ein Emulgatorengemisch durch Mischen der Bestandteile in Tabelle 3 hergestellt.
Die Formulierung gemäß Tabelle 4 wurde erhalten durch Mischen der genannten Komponenten.
Als wässeriges Acrylsäureester-System wurde Primal^® EP 2596 von Rohm und Haas eingesetzt.
Bestimmung des Entschäumungsverhaltens:

a) Makroschaum: 80 Gewichtsanteile Primal^® EP 2596 werden mit 20 Gewichtsanteilen Wasser verdünnt und nachfolgend mit einem Dissolver bei niedriger Scherrate über einen Zeitraum von 10 Minuten homogenisiert. In einem 100 ml Becherglas werden 30 g dieses Gemisches und 0,5 Gew.-% pyrogenes, hydrophobiertes Siliciumdioxid hinzugegeben und mit einem Dissolver Dispermat LC-2 mit einer 2,5 mm Zahnscheibe eine Minute bei 1000 U/min homogenisiert. Dabei ist der Dissolver 1 cm oberhalb des Gefäßbodens zu platzieren. Nachfolgend wird das Gemisch über einen Zeitraum von einer Minute bei 3000 U/min behandelt und sofort danach eine 25 g Probe in einen 50 ml Messzylinder gegeben und das Volumen ermittelt.
b) Mikroschaum: Weiterhin wurde eine Auszählung von eingeschlossenen Luftblasen in einer getrockneten Schicht mittels eines Mikroskopes durchgeführt.

1 zeigt das Volumen des Makroschaumes (Balken) und die Anzahl der eingeschlossenen Luftblasen (Mikroschaum) in Abhängigkeit von hydrophobierten Siliciumdioxiden, wobei gilt: 1 = ohne Entschäumer, 2 = ohne hydrophobiertes Siliciumdioxid, 3 = Aerosil^® R106; 4 = Aerosil^® R812, 5 = Aerosil^® R816, 6 = Aerosil^® R972, 7 = Aerosil^® R974, 8 = Aerosil^® R8200. Das Beispiel mit Aerosil^® R812 ist erfindungsgemäß, die anderen dienen als Vergleichsbeispiele.
Das erfindungsgemäße Beispiel 4 zeigt die beste Entschäumerwirkung betreffend Makro- und Mikroschaum.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 282906 A [0002]
- US 4377493 [0002]
- DE 3411759 A [0002]
- US 4344858 [0002]
- WO 95/05880 [0002]
- DE 10138491 A [0002]

Claims

Formulierung, welche hydrophobierte Partikel von Siliciumdioxid, Mineralöl und einen oder mehrere Emulgatoren enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobierte Siliciumdioxid – ein pyrogenes Siliciumdioxid ist, – eine BET-Oberfläche von 200 bis 300 m²/g besitzt, – auf der Oberfläche der Partikel O-Si-(C_nH_2n+1)₃-Gruppen aufweist, wobei n = 1 bis 3 ist und wobei die (C_nH_2n+1)-Einheiten gleich oder verschieden sind – einen Kohlenstoffgehalt von 1,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das hydrophobe Siliciumdioxid, aufweist und – mit einem Anteil von 0,05 bis 5 Gew.-% in der Formulierung vorliegt.
Formulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass n = 1 ist.
Formulierung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die BET-Oberfläche 230 bis 290 m²/g ist.
Formulierung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das hydrophobe Siliciumdioxid, ist.
Formulierung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an hydrophobiertem Siliciumdioxid 0,1 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Formulierung, beträgt.
Formulierung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Mineralöl 40 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Formulierung, ist.
Formulierung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Emulgator 2 bis 25 Gew.-% bezogen auf die Formulierung, ist.
Formulierung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formulierung weiterhin Siliconöle, Polyethersiloxane und/oder Wasser enthält.
Verwendung der Formulierung gemäß der Ansprüche 1 bis 8 zum Entschäumen von wässerigen, polymeren Systemen auf der Basis von Acrylsäureestern.