DE1454815A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Entschaeumen dicker waessriger Polyvinylalkoholloesungen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 1 L C Λ Q 1 C

Skp&J/ng. JSicAard^f puffer-JSörmr 2)ip&Jiig.

PATENTANWALT DlPL-ING. R. MDLIER-BDRNER PATENTANWALT DIPL.-ING. HANS-H. WEY BERLfN-DAHLEM 33 . PODBIE LS Kl ALLE E «8 8 MO NCHEN 22- WIDENM AY ERSTRASSE 4? TEL. 0311 .762907 . TELEGR. PROPINDUS . TELEX 0184057 TEL. 0811 - »25585 . TELEGR. PROPINDUS . TELEX 0524244

P Ik 5k 815.3 15 730

Kurashiki Rayon Company Limi ted Kurashiki City (Japan)

Verfahren zum kontinuierlichen Entschäumen dicker wässriger Polyvinylalkohollösungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Entschäumen von dicken, wässrigen Polyvinylalkohollösungen oder Lösungen, die hauptsächlich Polyvinylalkohol enthalten· Für das Entschäumen wird eine an sich bekannte Entschäumungskammer, in die Dampf eingeleitet wird, verwendet« Namentlich bei der Herstellung einer konzentrierten, dicken, wässrigen 20 bis 60$-igen Lösung, die allein oder hauptsächlich aus praktisch einheitlichem und schaumfreiem Polyvinylalkohol besteht, wie sie zum Formen von Spänen, Filmen, Bändern usw« bei Trocken- oder

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Neue Unterlage^ #>rt. 7. § J Abs. 2 Nr. l Satz 3,des Änderungsges. v. 4.9.196»

Halbschmelzverfahren vorwendet wird, wird diese nach Verlassen einer koiiimiierlich arbeitenden Strangpreß-Lösemaschine, beispielsweise einer Strangpresse oder eines Kneters (o-trangpi-oß-Lcisemas chine vom Halbschneckentyp) oder eines LöWbehälters usw. kontinuierlich einer Entschäumungskainmer zugeführt. In diese Kammer wird gemäß der Erfindung an einer Seite überhitzter, gesättigter oder übersättigter Dampf kontinuierlich eingeleitet, in dieser unter Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckwertes von etwa 2 bis 6 kg/cm für eine bestimmte Zeit belassen und gleichzeitig die dicke, wässrige, allein oder hauptsächlich aus Polyvinylalkohol bestehende Lösung kontinuierlich durch die Kammer hindurchgeführt, wobei sie während des Verweilens in der Kammer kontinuierlich entschäumt oder kontinuierlich entschäumt und gleichzeitig eingeengt oder verdünnt wird· Die Lösung kann ggf. in der Kammer gerührt oder direkt in sie Dampf eingeblasen werden. Das Abziehen der behandelten Lösung aus der Kammer erfolgt ebenfalls kontinuierlich.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung einer dicken, wässrigen Polyvinylalkohollösung kann grob eingeordnet werden unter die kontinuierlichen Strangpreß-Löseverfahren mit Hilfe einer Schnecke vom Halbsehneckentyp unter Verwendung einer Strangpresse oder eines Kneters, und unter die schichtartigen Löseverfahren unter Verwendung eines vollständig abgeschlossenen Lösebehälters, an den ein Kneter oder eine Rühreinrichtung angeschlossen ist, In beiden Fällen verursacht die Untermischung von Luftblasen unter die hochkonzentrierte FoIy-

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vinylalkohollösung ernsthaft« Schwierigkeiten· Xn der Tat ist bei der Gewinnung einer dicken, wässrigen Polyvinyl a lkohol lösung bisher das größte Problem gewesen, unter welchen Bedingungen die Bildung vorf" Luftblasen vermieden werden kann« Insbesondere ίϊηβ dicke, wässrige Polyvinylalkohollösung mit einer Konzentration von Über 30 f> seigt eine hohe Viskosität, was bewirkt, daß sofort Luftblasen in die Lösung eintreten, wobei es außerordentlich schwierig ist, diese Luftblasen wieder BU entfernen· Deshalb ist es bisher immer sehr schwer gewesen, eine solche konzentrierte Polyvinylalkohollösung au entschäumen, nachdem einmal Luftschaum in ihr gebildet worden ist« Dementsprechend war es auch unmöglich, eine solche Lösung kontinuierlich zu entschäumen·

Deshalb war es bei den kontinuierlichen Strangpreß-Löseverfahren, mit denen Polyvinylalkohol in Form von Flocken, Spanen oder Kügelchen gelöst wird, die unvermeidlich erforderliche Vorbedingung, daß der Löeeprozeß auf eine solche Weise durchgeführt wird, daß keine Luftblasen untergemischt werden. Dies verursachte zwangsläufig strenge Beschränkungen der Löse- und Arbeitsbedingungen· Bei einer Strangpresse oder einem Kneter wächst beispielsweise die Menge des untergemischten Luftschaums direkt proportional mit der gelösten Menge an. Dadurch wird die L5sekapazitkt der Löseeinrichtung begrenzt. Um die Untermischung von Luftschaum zu vermindern, ist es notwendig, innerhalb der Trommelerhitzungszone in der Mähe der Einfülleinrichtung auf einem sehr hohen Temperaturniveau su arbeiten· Dadurch wird die Arbeitesieher-

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heit der Löseeinrichtung unvermeidlich herabgesetzt» Das gilt auch für das nachfolgende Formverfahren, bei den die so gewonnene Lösung verarbeitet wird« Wenn es in diesem Fall möglich wäre, die konzentrierte Lösung kontinuierlich zu entschäumen, dann brauchte die Löseeinrichtung, also eine Strangpresse oder ein Kneter, lediglich den LöseVorgang durchzuführen, ohne daß das Problem der Untermischung von Luftblasen berücksichtigt werden müßte, weil die kontinuierliche Entschäumung, die anschließend an den LöseVorgang durchgeführt wird, eine praktisch schaumfreie Lösung liefern würde· Dies würde ein starkes Anwachsen der Lösekapazität der Löseeinrichtung zur Folge haben und gleichzeitig die Arbeitssicherheit wegen der beruhigten Arbeitsbedingungen erheblich erhöhen· Darüber hinaus würde die Arbeitssicherheit der Form- und Abschlußbehandlungevorrichtung für Garne, Filme usw. verbessert werden, weil eine stabile schaumfreie Lösung erhalten wird· Außerdem kann das kontinuierliche Entschäumungsverfahren zum Abfiltrieren der Luftblasen aus der Lösung verwendet werden, um eine Verringerung der Form- und Abschlußbehandlungswirksamkeit für Garne od· dgl. zu verhüten entsprechend der erhöhten Luftmenge, die durch eine zufällig entstandene instabile Arbeitsbedingung gebildet wird, und zwar sogar da, wo praktisch oder nahezu schaumfreie Lösungen unter normalen Arbeitsbedingungen erhalten werden» Der vorstehend beschriebene Ehtschäumungsprozeß würde also sehr große Vorteile mit sich bringen.

Zu den üblicherweise verwendeten Verfahren zur Schaumentfernung aus konzentrierten Lösungen hochmolekularer

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Stoffo gebären das stationäre Entschäumungsverfahren und das Entschäumungsverfahren unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft und der Schwerkraft, bei dem die Lösung entschäumt wird, während sie zu einem Film zerfließt. Das stationäre Entschäumungsverfahren nimmt entweder eine sehr große Zeit in Anspruch oder ist im Falle von dicker, wässriger Polyvinylalkohol^sung wegen deren hoher Viskosität Überhaupt unmöglich. Wenn die Temperatur der Lösung weniger als 100° G beträgt, neigt die Lösung zur Gelbildung· Deswegen ist es notwendig, die Temperatur der Lösung über 100 C zu halten» Wenn die Lösung verminderten Druckbedingungen unterworfen wird, wird ein erhebliches Entweichen von Feuchtigkeit verursacht, wodurch an der Oberfläche der Lösung infolge Gelbildung ein Film entsteht· Wenn in der Entschäumungevorrichtung Luft anwesend ist, wird die kontinuierliche Entschäumung mit Hilfe des Zerfließens der Lösung zu einem Film erheblich erschwert durch die hohe Viskosität der Lösung und die Gelbildung an ihrer Oberfläche oder die Filmbildung an ihrer Oberfläche infolge des Entweichens von Feuchtigkeit.

Unter diesen Umständen ist ein kontinuierliches Entschäumungsverfahren mit ausreichender Wirksamkeit höchst wünschenswert. Die Erfinder haben hinsichtlich der kontinuierlichen Entschäumung von kenzentrierten wässrigen Polyvinylalkohol lösungen gründliche Untersuchungen angestellt und gefunden, daß eine kontinuierliche Entschäumung einer konzentrierten wässrigen PolyvinylalkohoHosting leicht durchgeführt werden kann, wenn man diese Lösung in eine Entschäumungskammer einbringt, die mit gesättigtem oder

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annähernd gesättigtem Dampf gefüllt ist, und wenn man die Lösungiür eine bestimmte Zeit dort beläßt oder gleichzeitig die Lösung mechanisch, rührt, oder wenn man die Lösung durch Spinndüsen in den Dampf im Inneren der Entschäumungskammer einspritzt, oder wenn man die Lösung durch eine perforierte Unterlage, eine poröse Platte oder ein Drahtnetz od. dgl., die in der Dampfatmosphäre im Inneren der Entschäuiaungskammer angebracht sind, einbringt und die Lösung herabtropfen läßt, und wenn man die Lösung, nachdem sie mit dem Dampf in Kontakt gebracht worden ist, kontinuierlich aus der Kammer entnimmt. Erfindungsgemäß wurde auch festgestellt, daß gleichzeitig mit dem kontinuierlichen Entschäumen der Lösung diese kontinuierlich eingeengt oder kontinuierlich verdünnt werden kann, wenn mau den. Dampf überhitzt bzw« sättigt· Mit der Erfindung wurde also in industriellem Rahmen ein kontinuierliches Entschäumungsverfahren für dicke, wässrige Polyvinylalkohollösungen geschaffen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung, die eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung darstellt, näher erläutert. Es zeigern

Pig· 1 eine Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung im Schnitt; und

Fig. 2 bis k Längsschnitte durch abgeänderte Ausführungsformen der Entschäumungskammer.

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Di* Grundidee der Erfindung wird ie Folgenden anhand der in Fig· 1 dargestellten Vorrichtung erläutert· Dort bedeutet 2 den Hauptkörper der Entschäumungskamm«r_t der durch den Dampfmantel 3 warmgehalten wird· Die Rühre inrieb tong h ist an de« unteren Teil des Hauptkörpers 2 der EntschMwmnngsku—οr vorgesehen, Die dicke, wässrige Laftsolis.ua und gelüste Luft enthaltende Folyvinylalkohollösung, die durch Auflösung in einer kontinuierlichen Strangpref}—Löseeinrlchtung, wie einer Strangpresse oder eine· Kneter, oder in Behältern sum partienweisen Auflösen gewonnen wurde, wird in die gesättigte oder nahe-BU gesättigte Dampfatmosphäre 13 eingespritzt, und zwar fortlaufend in jeweils praktisch bestissiten Mengen durch die feinen Löcher der Spinndüse 5 Über das Ventil 31 mit Hilfe der Zahnradpumpe 1 in Fora von Fäden 12, und eine bestlaavte Menge der Lösung 6 wird in des Hauptkörper der Entschän—mgskummT für eine be st lan te Zeit belassen, wobei die Lösung 6 in de· Hauptkörper bis zu eine» bestimmten geeigneten, beispielsweise bei Ik dargestellten Niveau steht, während sich die Rühreinrichtung k dreht, um die in der Kassier belassene Lösung einer mechanischen Durchrührung su unterziehen. Die entschäumte Lösung wird am unteren Teil des Hauptkörpers durch das Ventil 21 mit Hilfe der Getriebepumpe 7 entnommen, und «war im selben Verhältnis, wie die Lösung in den Hauptkörper eingeführt wird· Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Schaumentfernung durchgeführt. Der Dampf, dessen Druck durch das Ventil 8 geregelt wird, wird durch das Ventil 9 in den Hantel 3 des Hauptkörpers eingeführt und durch das Ventil 11 wieder entzogen. Dieser Dampf heizt den Haupt-

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körper und hält ihn warm· Nachdem der Druck des Dampfes durch das druckregelnde Ventil 15 eingestellt worden ist, wird der Dampf durch den Dampfüberhitzer 17» der durch die elektrische Heizvorrichtung 18 erhitzt wird, überhitzt und, nachdem er das Thermometer 19» das Ventil 21 und das Manometer 22 passiert hat, direkt in den oberen Teil des Hauptkörpers der Entschäumungekammer eingeführt« Das Innere dieses Hauptkörpers wird so dem Druck des Dampfes 13 ausgesetzt· Die Leitung zwischen 15 und 22 muß ausreichend warm gehalten werden, und die Dampfflüssigkeit wird bei Beginn des Arbeiteganges durch die Flüssigkeitsventile 16 und 20 entfernt. Der Dampf wird in bestimmten Mengen pro Zeit fortlaufend durch das Ventil 23 entfernt, während der Druck des Dampfes in dem Hauptkörper auf einem bestimmten Wert gehalten wird· Der entzogene Dampf wird in dem Kühler 2k durch Wasser verdichtet« Der so verdichtete Dampf wird dann durch das Ventil 25 entfernt« Die Menge der Dampfentnahme wird gemessen an der Flüssigkeitsmenge· 28 ist ein Thermometer zur Messung der Temperatur des Dampfes in dem Hauptkörper· 30 ist eine Einrichtung zur Messung der Feuchte des Dampfes in dem Hauptkörper·

Auf diese Weise wird der Dampf in geeignetem Maße durch den Dampfüberhitzer erhitzt und dann in die Entschäumungskammer eingeführt, und der Hauptkörper der Entschäumungskammer wird erhitzt und warmgehalten durch den in dem Mantel des Hauptkörpers zirkulierenden Dampf. Während der Dampf im Inneren des Hauptkörpers auf einem bestimmten Druck gehalten wird, wird der Dampf fortlaufend in geeig-

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neten Mengen entzogen. Der Zustand der Sättigung oder der annähernden Sättigung dea Dampfes kann aufrechterhalten werden durch die Auswahl geeigneter Bedingungen, denen der eingeführte Dampf zu unterwerfen ist (Dampfdruck des Dampfes in der Entschäumungskammer, Überhitzungegrad des Dampfes, Druck des Dampfes in dem Mantel des Hauptkörpers und entzogene Dampfmenge in dem Hauptkörper) .

Die Aufrechterhaltung der Dampfatmosphäre in der Entschäumungskammer im gesättigten oder nahezu gesättigten Zustand, wie es vorstehend beschrieben ist, kann relativ leicht durch manuelles Einstellen der verschiedenen genannten Bedingungen vorgenommen werden, während die Feuchte der Dampfatmosphäre in der Entschaumungskammer durch ein Hygrometer gemessen wird. Jedoch kann eine vollkommenere Überprüfung der Bedingungen durch eine automatische Steuerung erreicht werden, indem man das Hygrometer entweder mit dem Erhitzer des DampfÜberhitzers oder mit den Dampfentnahmeventilen oder sowohl mit dem Erhitzer des Dampfüberhitzers als auch mit den Dampfentnahmeventilen verbindet. Das Niveau der in der Entechäumungskammer belassenen Lösung kann durch ein Sichtfenster reguliert werden, besser Jedoch durch automatische Steuerung·

Die Luftblasen und gelöste Luft enthaltende Lösung, die durch die Zahnradpumpe 1 in die Entschäumungskammer eingeführt werden soll, wird zuvor auf.eine Temperatur gebracht, die annähernd gleich der durch das Thermometer 29 angezeigten ist, nämlich der Temperatur der in der £aitschäumungskammer vorhandenen Lösung. Dies geschieht da-

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durch, daß die Lösung eine mit einen Heizmantel versehene Leitung durchläuft» Die fadenförmige Lösung 12 und die in der Entschäumungskammer vorhandene Lösung 6 nehmen praktisch keine Feuchtigkeit auf und geben praktisch keine ab, wenn die Dampf atmosphäre 13 in. dem Hauptkörper gesättigt oder nahezu gesättigt ist. Das bedeutet, daß die in die Kammer eingeführte Lösung weder eingeengt noch verdünnt wird und so keine Konzentrationeänderung der Lösung während des Entschäumungsprozesses stattfindet, Die Luftblasen in der Lösung, die in Form von Fäden durch die feinen Löcher der Spinndüse 5 in die Dampf atmosphäre eingespritzt wird, werden durch den Dampf bei Einspritzen der Lösung in diesen unverzüglich zerstört, und die Luft aus den Luftblasen entweicht in die Dampf atmosphäre· Der größte Teil der Luftblasen kann so während der Einspritzung der Lösung entfernt werden, jedoch ist zur gesteigerten Sicherheit die in Fig. 1 dargestellte zusätzliche Einrichtung zur mechanischen Durchrührung der vorhandenen Lösung vorgesehen· Die restlichen Luftblasen la der vorhandenen Lösung werden dadurch zwangsläufig an deren Oberfläche gebracht, und, da sie dort in Berührung mit dem Dampf. kommen, von diesem oder durch die mechanische Durchrührung zerstört· Die Luft dieser Blasen entweicht gleichfalls in die Dampf atmosphäre und wird mit dieser zusammen entfernt. Wenn der EntschäumungeVorgang praktisch vollständig ist, enthält die Dampf atmosphäre in der Entschäumung skammer keine Luft mehr» Deshalb ist es unmöglich, daß wieder Luftblasen in der Lösung entkfcehen» sogar wenn danach noch mechanisches Rühren stattfindet. Der vorstehend beschriebene EntschäumungsprozeS wird selbstverständlich gleichzeitig begleitet von dem Phänomen der Entlüftung

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infolge vom Diffusion, durch welche die in der Lösung gelöste Luft von der gelösten Phase in die Dampfphase wandert· Da die Lösungsoberfläche keine Möglichkeit hat, einen Fi lsi η bilden, wenn sie erfindungsgemäß in Berührung «it de« Dampf ist, ist die Diffusionsgeechwindigkeit viel größer als in den üblichen Fällen.

Der kontinuierliche Sntschäumungsvorgang beruht auf der ▼erstehend beschriebenen Grundidee· Darüber hinaus kann ■it der kontinuierlichen Entschäumung der Lösung gleichseitig eine kontinuierliche Einengung oder eine kontinuierliche Verdünnung der Lösung vorgenommen werden, indes Man den Dasipf in dee Hauptkörper der Entschäumungs- »r beispielsweise überhitzt.

das Mantelinnere des Entschäumungskamnerhauptkörpere durchlaufende Dampf dient dem Erhitzen und Warmhalten des Inhaltes des Hauptkörpers· Dmr verwendete Dampf hat normalerweise einen Druck von 2 bis 6 kg/cm , jedoch muß der Druck des Dampfes um so höher sein, je stärker die Lösung eingeengt werden soll, um ihre Viskosität zu erniedrigen.

BmT Dampf in dem Hauptkörper der Entschäumungskammer, der die Lösung in Berührung mit der Dampfatmosphäre zur Sntschäumung bringen soll, hat gleichzeitig wichtige Funktionen, indem er durch seinen Druck das durch Sieden bedingte Sprudeln und Spritzen der Lösung, die auf einer relativ hohen Temperatur gehalten wird, unterbindet und indem er die Lösung sanft auf die Entnahmepumpe zutreibt,

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wezin die entschäumte Lösung durch den unteren Teil des Hauptkörpers der Entschäumungskammer entnommen werden soll, da er auf die Oberfläche der Lösung einen Druck ausübt. Dieser Dampfdruck ist üblicherweise gleichfalle auf etwa 2 bis 6 kg/cm eingestellt wie der des Dampfes in dem Mantel. Im allgemeinen ist er etwa gleich groß oder etwas niedriger als letzterer. Beispielsweise wird die Entschäumung durch Einstellen des Druckes in dem Hauptkörper der Entschäumungskammer auf 3»0 bis 4,0 kg/cm und in dem Mantel auf 4 kg/cm durchgeführt. Wenn der Dampfdruck in dem Hauptkörper nämlich höher als 4,0 kg/cm ist, während der Dampfdruck in dem Mantel 4,0 kg/cm beträgt, wird das Sieden infolge des Dampfdruckes der Lösung unterdrückt, was jedoch in diesem Fall auch durch die Einengung der Lösung erzielt wird. Selbst wenn der Druck des Dampfes in dem Hauptkörper erniedrigt wird in dem Maße, wie die Konzentration der Lösung ansteigt, so wird der Dampfdruck der Lösung selbst vermindert in dem Maße, wie ihre Viskosität ansteigt, und dies erschwert ein Sprudeln und Spritzen der Lösung infolge ihres Siedens. Beispielsweise kann bei einer Polyvinylalkohollösung (Polymerisationsgrad I700) mit einer Konzentration von 35 bis 40 <jL_t wenn der Dampfdruck in dem Mantel

4,0 kg/cm beträgt, der Druck des Dampfes in dem Haupt-

2 körper auf 3|5 bis 3,0 kg/cm herabgesetzt werden, ohne daß deshalb infolge des Sieden» der vorhandenen Lösung ein Sprudeln oder Spritzen verursacht wird.

Deshalb ist das vorliegende Verfahren darin besonders vorteilhaft, daß der Überhitzungegrad des Dampfes um so höher

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angesetzt werden kann, je niedriger der Druck des Dampfes in dem Hauptkörper innerhalb eines Bereiches ist, der das Sieden der vorhandenen Lösung unterbindet, und daß die Entschäumungsgeschwindigkeit gesteigert werden kann, da der Unterschied zwischen dem Druck des Dampfes und dem Dampfdruck der vorhandenen Lösung auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Nachstehend wird die bei dem Verfahren nach der Erfindung zu verwendende Vorrichtung beschrieben· Die Entschäumungskammer kann ein Behälter sein, der erhitzt und warmgehalten wird von einem Dampfmantel oder einem Heizmantel, der durch ein Heizmedium erhitzt wird« Dieser Behälter kann beliebiger Art sein, gleichgültig ob vertikal, horizontal« zylindrisch oder kastenförmig« Die Größe des Behälters kann geeignet berechnet sein entsprechend der gewünschten Entschäumungskapazität· Wenn jedoch die Vorrichtung nach Big. 3 verwendet wird, bei der sowohl das Einspritzen und Einfüllen der Lösung durch die feinen Löcher einer Spinndüse als auch das mechanische Durchrühren der Lösung ausgeführt werden, und bei der dar Hauptkörper der Entschäumungskammer ein Fassungsvermögen von 15 1 hat, beträgt die Behandlungekapazität in bezug auf die ursprüngliche Lösung 0,k l/min oder 230 kg pro Tag (Behandlungskapazität in bezug auf den reinen Gehalt an Polyvinylalkohol bei einer 36 5^-igen Polyvinylalkohol^sung)« Das zeigt, daß bei dem Entschäumungsverfahren nach der Erfindung eine Entschäu— mungskammer von relativ kleinen Maßen eine relativ große Behandlungskapazität hat·

Die der Entschäumung einer Lösung dienende Vorrichtung ist in den folgenden verschiedenen Typen anwendbar«

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1. Vorrichtungstyp, bei dem die Lösung für eine be at laste Zeit in der nit unter Druck β teilenden Dampf gefüllten Entscb.aumungska.aaer belassen wird_v ohne daß mechanisches Durchrühren angewendet wird«

2_a Vorrichtungstyp, bei dem die Lösung für eine bestimmte Zeit in der mit unter Druck stehenden* Dampf gefüllten Entschäumungskammer belassen wird unter gleichzeitiger Anwendung von mechanischem Durchrühren·

3« Vorrichtungstyp, bei dem Dampf direkt in den unteren Teil der Lösung in der £ntschäumung8kammer eingeblasen wird und bei der die Lösung durch den Dampf durchgerührt wird«

k» Vorrichtungstyp, bei dem die Lösung durch die feinen Löcher einer runden, flachen oder zylindrischen Spinndüse in die Dampf atmosphäre im Inneren der Entschäumungskamaer eingespritzt wird, wodurch die Lösung in die £ntschäumungskammer eingebracht wird, und bei der die eingespritzte Lösung in Form von Fäden ±xt Berührung mit .dem Dampf gebracht wird»

5· Vorrichtungstyp, bei dem die Lösung in die Dampf atmosphäre der Entschäumungskammer von der Oberseite einer oder mehrerer perforierter Unterlagen, poröser Platten, Drahtsiebe, Metallplatten oder Kieselschichten geeigneter Größe und Dicke, die waagerecht oder schräg in vielschichtiger Konstruktion in der Dampf atmosphäre angebracht sind, eingefüllt wird, wodurch die Lösung als

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Tropfen oder Strahl unter Berührung mit dem Dampf in diesem herabfließen oder -tropfen kann, oder wodurch die Lösung filmförmig herabfließen kann, wobei die Oberfläche der fUnförmigen Lösung in Berührung mit dem Dampf gerat·

6. Vorrichtung»typ, der swei oder mehr der vorstehend unter 1. bis 5· beschriebenen Funktionen hat·

Sämtliche unter 1« bis 5· beschriebenen Vorrichtungen dienen der Entschäumung einer Lösung, aber tatsächlich ist es nützlicher, eine Vorrichtung zu verwenden, die gleichzeitig swei oder mehrere der unter 1« bis 5· beschriebenen Punktionen erfüllt, weil eine solche Vorrichtung die kontinuierliche Entschäumung vollkommener durchführt, während gleichseitig die für die Vorrichtungskapazität gegebene Entachäumungsseit verkürst wird. Insbesondere eine Vorrichtung, mit der die mechanische Durchrührung der vorhandenen Lösung ermöglicht wird, iet sehr vorteilhaft bei 35 bis 60 5t-igen Polyvinylalkohollöaungen, bei Verwendung von Polyvinylalkohol mit sehr hohem Polymerisationsgrad oder bei Verwendung von bei niedriger Temperatur polymerisiertem Polyvinylalkohol, weil eine solche Vorrichtung die weitere Verbesserung der Löslichkeit des Polyvinylalkohole ermöglicht und eine einheitlicher entschäumte Lösung gewährleistet· Die Rühreinrichtung in einer solchen Vorrichtung sollte vorzugsweise geeignet sein, die vorhandene Lösung in vertikaler Richtung durchsurühren und zu mischen, wodurch der Entschäumungseffekt gesteigert werden kann·

Das Verfahren sur kontinuierlichen £ntschäumung oder zur

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gegebenenfalls gleichzeitigen Einengung oder Verdünnung nach der Erfindung ist anwendbar auf eine konzentrierte wässrige Lösung· Der hier benutzte Ausdruck "konzentrierte wässrige Polyvinylalkohollösung¹¹ bezeichnet konzentrierte wässrige Lösisngen« die lediglich Polyvinylalkohol enthalten^ Jedoch auch solche» die hauptsächlich Polyvinylalkohol uad daneben Beimi schlingen wie amesfganische oder organische Säuren., anorganisch© Salze, grenzflächenaktive Mittel, Jkntio^ydarati@n₉ Titanoxyd, verschiedene Pigmente und Farbstoff©, wie Zinksulfat_f Ma.gae»i«ts»«lfat_t Kupfersulfate Salicylsäure, 0selsEure, AsoonEulfat, Xthylenliftmstoff* Harnstoff, B©rax$ Perjodsati^e^ Mairinnperjodid sowie Polyacrylsäure, Garb©^ys®tiiyle©Ilulose, Stärke und wässerig suche hochtnolekulaire Stoff© "sie aminoacetalieier» ten Polyvinylalkohol und anvSere D©s"±va"fe® das Folyvinylalkohole ©dor EBiulsieneteilskei?. wasserunlöslicher hochmolekularer Siabstanzon wi© Polyvinylpyridin nßd Folyvinylformal enthalten·

Wie vorstellend besc2iri©b©H_g schafft dl© Erfindung ein Ent— schäuiniaiig©v©rfalir©ri. für hochiaol®kulare !«Seungen, das von den üblichen Verfahren wie dem etatiojttiresi Entschäumungsverfahren uad dem Entmcli&,nwmigtiy-BZ--£'etb,s?®m. isnt«r Atienutztaig der Zentrifugalkraft cdex¹ der Schwerkraft* bei dem man die Lösung zu einem Film ausfließen läßt* völlig- verschieden ist« Bei dem Verfaferezi. aaeh der Erfindung wird der EntßchätiisiunfcsVorgang so durchgeführt^ daß ύί» Polyvlnylalko-» iioliSfaung fadenförmigt filmförmig, tropfenförmig oder als Strahl in Berührung mit dem Dampf der Dampfatmosphäre (Wasserdampf) gebracht wird, der aiii Lösungsmittel für

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Polyvinylalkohol ist, oder die Lösung wird an ihrer Oberfläche in Berührung »it dem Dampf gebracht, wobei die Lösung durchgerührt werden kann, und die gelüste in der Lösung enthaltene Luft wird durch Diffusion entfernt, und gleichzeitig werden die in der Lösung enthaltenen Luftblasen durch den Druck des Dampfes, die Kraft der mechanischen Durchrührung und den Dampfdruck der hochtemperaturigen Lösung selbst zerstört, wodurch die Luft aus den Luftblasen in die Dampfatmosphäre entweicht. Anschließend wird der Dampf aus der Entschäumungskammer entfernt· Die Luft aus der Lösung wird somit aus dem Entschäumungskammersystem herausbefördert· Nach Vollendung dieses Sntschäumungsvorganges ist überhaupt keine Luft mehr in der Entechäumungskammer vorhanden, so daß sogar bei Anwendung mechanischer Durchrührung auf die vorhandene Lösung nach Beendigung des Entschäumungsprozesses nicht die Möglichkeit besteht, daß wiederum Luft in die Lösung hineingerührt wird· Der Dampf in der Entschäumungskamsaer kann entweder gesättigt oder überhitzt sein· Jede dieser Dampfarten bewirkt die Entschäumung· Wenn normalerweise keine Änderung der Lösungskonzentration erwünscht ist, soll der Dampf in einem praktisch gesättigten oder annähernd gesättigten Zustand gehalten werden. Der Druck des Dampfes in der Entschäumungskammer kann auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, jedoch in einem- Bereich, in dee das Sieden der vorhandenen hochtemperaturigen Lösung infolge ihres eigenen Dampfdruckes unterdrückt wird. Auf diese Weise wird der Unterschied zwischen dem Dampfdruck der hochtemperatürigen Lösung selbst und dem Druck des Dampfes auf ein Minimum herabgesetzt und ein Zustand aufrechterhalten, bei dem die Luftblasen leicht zerstört

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werden können« Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich von dem bekannten stationären Verfahren dadurch, daß bei dem bekannten Verfahren die Luftblasen in der hochkonzentrierten und hochviskosen Lösung durch mechanische Kraft in die Nähe der Grenzfläche zwischen Lösung und Dampf gebracht werden, ohne daß man darauf wartet, daß sie von selbst darthin gelangen, und daß die Luftblasen in der Nähe dieser Grenzfläche zerstört und entfernt werden·

Kurz gesagt, ist das Entschäumungsverfahren nach der Erfindung von den bekannten Verfahren dadurch völlig verschieden, daß die kontinuierliche Entschäumung der dicken, wässrigen Polyvinylalkohol^sung, die Luftblasen enthält, dadurch geschieht, daß diese Lösung in Berührung mit Dampf gebracht wird, und daß die Zerstörung der Luftblasen und die Diffusion von Luft in der iläfee der Kontaktgrenzfläche zwischen Lösung usid Dampf stattfindet» Die Erfindung wird im einzelnen nachstehend anhand von einigen Beispielen näher erläutert»

Beispiel 1

Flockenförmiger Polyvinylalkohol mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 1700 und mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 60 $ wurde bei einer Geschwindigkeit von 250 ccm/min mit Hilfe einer Strangpresse mit einem Rohrdurchmesser von 80 mm kontinuierlich gelöst. Die so erhaltene Polyvinylalkohol lösung war, wie gemessen wurde, 39t8 fae ^und enthielt eine erhebliche Menge an Luftblasen·

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Zur kontinuierlichen Bntschäumung wurde die in Fig· 1 dargestellte Vorrichtung mit einen Fassungsvermögen von 80 1 verwendet« Dampf wurde zur Zirkulation in den Mantel 3 der Entschäumungskammer der Vorrichtung eingeführt» und Bwar Über die Ventile 9 und 11, um den Hauptkörper 2 au erhitzen und warmzuhalten· Der Dampfdruck in dem Mantel wurde konstant auf 4,0 kg/cm gehalten. Gleichzeitig wurde der Dampf auf etwa 16O bis 170⁰ C durch den Dampfüberhitzer 17 erhitzt und über das Ventil 21 in die Entschäumungskamaer eingeführt« Während der Druck des Dampfes in der Kammer konstant auf 3t 5 kg/cm gehalten wurde, wurde ein Zustand aufrechterhalten, in dem dieser Dampf über das Ventil 23 und weiterhin über den mit Wasser gekühlten DampfVerdichter Zh entzogen werden konnte. So konnte das bei der Dampfkondensation entstehende Wasser kontinuierlich über das Ventil 25 entnommen werden« Pie dicke, wässrige Luftblasen enthaltende Lösung passierte das Innere eines bestimmten Abschnittes eines doppelten Rohres Bait einem dampfbeheizten Mantel und wurde so auf ein« Temperatur von I3O⁰ C gebracht. Danach wurde sie in Form der fadenförmigen Lösung 12 durch die feinen Löcher der Spinndüse 5» die 50 feine Löcher von 1 mm Durchmesser aufwies, bei einer konstanten Geschwindigkeit von 220 ccm/min über die Pumpe 1 in die Dampfatmdsphäre der Sntschäumungskammer eingespritzt* Sine konstante Menge von etwa 35 1 dieser so eingebrachten Lösung wurde in der Kammer belassen, wobei durch Rotieren der Rühreinrichtung k bei 25 UpM ein mechanisches Durchrühren auf die belassene Lösung angewendet wurde* Während dieser Durehruhrung wurde die belassene Lösung vom unteren Teil der Bntschäumungskammer her über das Ventil 32 durch die Wirkung der Pumpe 7 mit konstanter

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Geschwindigkeit von 220 ccm/min kontinuierlich entnomnea. Auf diese Weis· wurde die kontinuierliche Entschäumung durchgeführt· Die so entschäumte dicke« wässrige Polyvinylalkohol18sung war vollständig schaumfrei, von hoher, ausreichender Transparenz und einheitlicher Konzentration· Außerdem betrug ihre Konzentration etwa 39 #6 hie 39,8 $, d« h. sie war etwa die gleiche wie die der in die Entschäutnungskammer zur Behandlung eingeführten dicken Lösung·

Beispiel 2

Wasserhaltiger, flockenförmiger Polyvinylalkohol mit einem durchschnittlichen Polymer!sationsgrad von 170O₉ eingestellt auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 56" %_t wurde von einer Strangpresse mit einem Rohrdurchmesser von 70 mm mit einer Geschwindigkeit von 180 ccm/min kontinuierlich gelöst. In diese dicke, wässrige, kk ^ige Lösung, die so erhalten worden war, wurde eine andere Lösung oder ein verdünnter Teil der erstgenannten Lösung mit einer Konzentration von 18 $ kontinuierlich eingespritzt, und zwar in einem Verhältnis von 0,416 Volumenteilen der verdünnten Lösung auf ein Teil der dicken Lösung· Die Mischung wurde dem gleichförmigen mechanischen Durchrühren einer Schneckenpresse bei 130° C ausgesetzt, wobei eine dicke, wässrige Polyvinylalkohollösung mit einer wirklich einheitlichen Konzentration von 36,0 $ hergestellt wurde. Diese Lösung enthielt eine beträchtliche Menge von Luftschaue, und deshalb wurde sie in einer in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung mit einer inneren Kapazität von 60 1 entschäumt. Die Lösung wurde kontinuierlich in die Dampfatmosphäre, die praktisch oder annähernd gesättigt war, vom oberen Teil der Entschäumungskam-

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mer her bei einer Geschwindigkeit von 200 com/min durch die feinen Löcher einer flachen, 100 solcher Löcher pro 1 mm Durchmesser aufweisenden Spinndüse 34 in die Entschäumungskaiamer eingebracht, in deren Dampf atmosphäre zehn geneigte, in Schichten angeordnete poröse Platten 35 niit zahlreichen Löchern von 2 mm Durchmesser vorgesehen waren· Während die Lösung in Form von Fäden, Tropfen oder Strahlen in Berührung mit dem Dampf gebracht und eine konstante Menge von etwa 15 1 der Lösung in dem unteren Teil der Entschäumungskammer belassen wurde, während die belassene Lösung an dem unteren Teil der Bntschäumungskammer mit einer Geschwindigkeit von 200 ccm/min durch die Pumpe 45 über das Ventil 44 entnommen wurde, wurde so die kontinuierliche Entschäumung durchgeführt* Bei der vorstehend beschriebenen Entschäumung durchlief ein Dampf mit einem Druck von 4,0 kg/cm den Mantel 39 der Entschäumungskammer, während der Druck des Dampfes in der Entschäumungskammer konstant auf 3,6 kg/cm gehalten wurde. Wie in Beispiel 1 wurde über das Ventil 40 überhitzter Dampf angewendet, und eine geeignete Dampfmenge wurde über das Ventil 41 wieder entzogen unter Aufrechterhaltung eines geeigneten überhitzungsgrades und einer gleichmäßigen Dampfentnahme, so daß der Dampf in der Entschäumungskammer praktisch oder annähernd gesättigt war. Die kontinuierlich durch die Pumpe 45 entnommene Lösung hatte eine einheitliche Konzentration von 35*7 bis 36,0 $ und hohe ausreichende Transparenz und war praktisch schaumfrei·

Beispiel 3 Wasserhaltiger, flockenförmiger Polyvinylalkohol mit einem

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durchachnittlichen Polymerisationsgrad von 1200, eingestellt auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 63»5 $» wurde bei einer Geschwindigkeit von 400 ccm/min von einem Kneter mit einem Rohrdur chme se er von 14O asm kontinuierlich gelöst» Das erhaltene Erzeugnis war eine dicke, wässrige, 36,5 ^-ige Polyvinylalkohollösung· Sie wurde in der in Pig· 3 dargestellten Entschäumungsvorrichtung mit einer inneren Kapazität von 50 1 auf die folgende Weise entschäumt ι

Den Mantel 47 dar Entschäumungskammer dieser Vorrichtung durchlief zur Erhitzung Dampf mit θine ei konstanten Druck von 4,0 kg/cm , während durch den Dampfüberhitzer überhitzter Dampf übar das Ventil 55 in den Hauptkörper der Entschäusüungskammer eingebracht wurde _s w&h&± der Druck dieses Dampfes durch ein automatisches isgelventil konstant auf 3»5 kg/esa geaalt©« wa^d^» Si® obengenannte dicke, Luft schaum enthalt id© Lösung durchlief einen bestimmten Absciinitt eines doppelten Rohres, das einen Dampfheizmantel aufwies, und wurde so auf 130° C erwärmt. Dann wurde sie als fadenförmige Lösung 50 durch die feinen Löcher der 100 solcher feinen Löcher pro 1 mm Durchmesser aufweisenden Spinndüse k9 bei konstanter Geschwindigkeit von 350 ecm/ min durch die Pumpe in die Dampfatmosphäre der Entschäumungskammer eingebracht. Eine konstante Menge, nämlich etwa 20 1, der eingebrachten Lösung wurden in der Entschäuraungskammer belassen, während eine konstante Menge von 350 ccm/min der Lösung durch eine Pumpe über das Ventil 54 am unteren Teil der Entschäumungskammer kontinuierlich entnommen wurde, wobei die belassene Lösung durch Drehen der Rühreinrichtung 53 mit 25 UpM kontinuierlich durchgerührt wurde. Während dieses Entschäumungsvorganges wir der Druck in der

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H5481S

Sntachäumungskammer praktisch gesättigt, wae durch automatische Kontrolle durch Messen der Feuchte dieses Dampfes mit Hilfe eines Hygrometers und Verbinden dieses Hygrometer· mit dem Dampfüberhitzer gewährleistet worden war· Die Temperatur des angewendeten überhitzten Dampfes lag zwischen 150 und 180° C. Die dicke, wässrige durch die Pumpe aus der Entschäumungskammer entnommene Lösung hatte eine einheitliche Konzentration an Polyvinylalkohol von 36₍4 bis 36,6 Jt und war praktisch frei von Luftblasen*

Beispiel 4

95 Teile eines flockenförmigen Polyvinylalkohol* mit einem durchschnittlichen Polymerisationegrad von 1200 und 5 Teilen eines aminoaoetalisierten Polyvinylalkohole (durchschnittlicher Polymerisationsgrad 1200, Aminoacetalisierungsgrad 50 Jt) wurden miteinander vermischt. Die Mischung wurde in einem Behälter zum partienweisen Lösen bekannter Art für drei Stunden unter Erhitzen gerührt, wobei der Lösebehälter eine innere Kapazität von 80 1 aufwies und mit einem Dampfheizmantel und einem Rührer versehen war· Der den Heizmantel durchlaufende Dampf hatte einen Druck von 3*5 kg/cm· Das erhaltene Produkt war eine Lösung mit einer Polymerisationskonzentration von 30 Jt, die eine erhebliche Menge an Luftschaum enthielt· Die Lösung wurde mit der in Fig· J dargestellten kontinuierlichen Entβchäumung*vorrichtung mit einer inneren Kapazität von 50 1 auf die folgende Weise entschäumtt

In den Mantel kf der Sntschäumungskammer wurde zu deren Beheizung Dampf mit einem Druck von 4,0 kg/cm eingebracht und zirkulieren gelassen, während durch den Dampfüberhitzer

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überhi taster Dampf mit einer konstanten Temperatur von 190 C und einem konstanten Druck von 3*5 kg/cm in den Entschäumungshauptkörper eingelassen wurde· Dabei wurde eine konstante Dampfmenge kontinuierlich wieder entnommen· Die erwähnt© LiSeinig wurde auf 130° 0 eingestellt und dann durch eine Pumpe mit einer Geschwindigkeit von 200 ccm/min als fadenförmig® Lösung 50 in die Dampfatmosphäre 51 der Entschäumungsk&mmer eingebracht, und zwar durch die feinen Löcher ύ®τ 100 solehsr Löcher pro 1 am Durch?«©ssos.- aufweisenden Spinndüse k9a Bin® konstante Menge (etwa 20 l) der eingebrachten LSsnsag wurde in ύ&τ Kammer bsilagsoa usad la einem konstanten, Verhältnis von 200 ccw/ώγΙμ über das Ventil 5h dtarck ein,® Pumpe am unteren Teil d®v Ke,nm©r ©ntnoismesig wMlires&d die Lösung· durch die sish mit &5 UpM ilrehesidß Mü2ir®inrielitwag 53 kontinuierlich diareligeriili.s't wurde_c Bi© entnotaisene...Lösung eine einheitliche E©ass©iut-rati©n. von 39$6 bis 39*9 war βchaumfr®i·

Beispiel 5

Wasserhaltiger^ flockenförtaiger Polyvinylalkohcl mit ®iaeia durchechmittlichen Polysierieationegraa v©ai 12C0, eingestellt »uf ©i-icsa Feuehtigkei tcgehalt von 6Q ^_e ΐΐητά@ ±n eisier Strasigps*ess© mit einem ReEirdiaz-chmesser ψ&ώ. "ξ0 mm ±ζι ©in©m Verhäit-Bie v©a 200 ccm/m±n k@ffitin»aierl±cli gelüste Di« so ex'haltene dick© Polyvinylalko!a©iliSei33ag enthielt ®2,s© beträchtlich® Mene* Liaft^elaawm« Si© wurde sit der ±m Fig_e k dargestellten k©ntiu,wi®rllcli©si EntsckM.^E&ungBVorriclstuiäg mit »in©r inneren Kapazität von 5© 1 a^af öle f©lgende ¥©is« entschäumtS

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U5A815

Zur Beheizung des Bntschäumungskammsrhauptkörpers wurde in den Dampfmantel 60 über das Ventil 71 »in Dampf mit einem konstanten Druck von 4,0 kg/cm eingelassen· Die obengenannte Lösung wurde als fadenförmige Lösung 63 mit einer Geschwindigkeit von 180 com/min durch die feinen Löcher der 50 solcher Löcher pro 1 mm Durchmesser aufweisenden Spinndüse 62 kontinuierlich in die Entschäumungskammer eingespritzt. Eine konstante Menge (25 l) der eingebrachten Lösung wurde in der Sntschäumungskammer belassen. Sin überhitzter Dampf von 180° C mit einem auf 3»7 kg/

cm eingestellten Druck wurde direkt in die belassene Lösung über das Ventil 68 und durch die Dampfdüse 69 eingelassen. Die Dampfschicht 64 im unteren Teil der belassenen Lösung wurde auf einem Druck von 3,5 kg/cm gehalten, während der Dampf in der Sntschäumungekammer über das Ventil 70 in einem konstanten Verhältnis von 30 kg/Std. kontinuierlich entnommen wurde. Die belassene Lösung wurde durch eine Pumpe über das Ventil 67 bei konstanter Geschwindigkeit von 180 ccm/min kontinuierlich entnommen. Die so entschäumte Polyvinylalkohollösung war so auf eine nahezu einheitliche Konzentration von 47,5 bis 47,8 $ eingeengt worden und war absolut schaumfrei. <

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Claims (1)

1. Patentanepruch

   Verfetiren zum kontinuierlichen. Entschäumen dicker, wässriger Folyvinylalkohollösungen, wobei Dampf in eine Entschäumungskammer eingeleitet wird? dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seite der Entschäumungs-

   kammer Dampf mit einem Druck von etwa 2 bis 6 kg/cm kontinuierlich eingeleitet und am anderen Ende der Entschäumungskammer entnommen wird, wobei dar Druck in der Kammer auf einem konstanten Wert gehalben wird, und gleichzeitig «ine dicke, wässrige, Luftblasen und gelüste Luft; enthaltende Polyvinylalkohol lösung kontinuierlich in die Entschäumungskammer eingebracht, mit dem Dampf in Berührung gebrach, b und für eine bestimmte, für die Entschäumung ausreichende Za.I ü In der Entschäumungskammer belassem sii-tl, -tfoboi d±® Lösung gegebenenfalls gerührt odsi* Daspr direkt In sie eingeblasen wird, und die LtfsV;^; anschließend aus der Entschäumungskammer kontinuierlich abgezogen wird·

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   Unterlagen (Art.7SlAhe.2Nr.lS_au3desAnderung8ges.v.4.9_i196?)

   Lee rse ι te