DE1769543C2

DE1769543C2 - Schaumverhüter für wäßrige Systeme

Info

Publication number: DE1769543C2
Application number: DE19681769543
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. 6703 Limburgerhof Poschmann; Walter Dr. 6702 Bad Dürkheim Schenk
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1968-06-07
Filing date: 1968-06-07
Publication date: 1982-06-03
Also published as: DE1769543A1

Description

Schaumverhüter spielen in der modernen Technik eine bedeutende, wenn auch meist verborgene Rolle. Sie sind insbesondere dort von Bedeutung, wo entweder wäßrige Lösungen verarbeitet werden oder Wasser als Transportflüssigkeit dient. Als Beispiele für den ersten Fall seien die Zucker-, Stärke- und Eiweißfabrikation genannt, ferner die Herstellung von Klebstoffen auf Basis synthetischer oder natürlicher Rohstoffe und die Herstellung wäßriger Kunststoffdispersionen als Bindemittel, Beschichtungs- und Anstrichstoffe. Die Papier- und Zellstoffabrikation sowie die Flotationsverfahren in der Mineralstoffgewinnung sind Beispiele für den zweiten Fall. Nicht nur beim letzteren Prozeß, sondern auch bei der Abwasserklärung überhaupt, ist die Einstellung eines optimal gedämpften Schaumniveaus von Wichtigkeit. Dabei ist nicht die möglichst weitgehende Schaumdämpfung und auch nicht eine möglichst starke Schaumentwicklung, sondern eine regelbare mittlere oder niedrigere Schaumbildung erwünscht. Die auftretenden technischen Probleme lassen sich häufig überhaupt nur durch Mitverwendung von Schaumverhütern, die bei entsprechender Dosierung auch als Schaumregler wirken, lösen.

Die technisch zur Verfügung stehenden Rohwässer, z. B. aus Flußläufen, sind heute vielfach mit einem gewissen Tensidgehalt vorbelastet, so daß bei ihrer Verwendung mit und ohne Zusatz von oberflächenaktiven Stoffen häufig Schwankungen im Schaumvermögen auftreten. Die Mitverwendung von Schaumverhütern in geregelter Dosierung gestattet dann die Einhaltung der gewünschten Bedingungen.

In der Technik werden bereits zahlreiche Schaumverhüter oder Schaumregler verwendet. Als Beispiel seien solche auf der Basis von Lösungsmitteln genannt, wie aliphatische Alkohole, deren Destillationsvorläufe oder -rückstände (ζ. B. 2-Äthylhexanol, Fettalkohole) oder solche auf der Basis organischer Esterverbindungen, wie die Phosphorsäureester des n-Butanols und Isobutanols. Weiter sind partielle Fettsäureester von Polyalkoholen. wie Monoglykol- und Mono- und Diglycerinester und veresterte oder auch unveresterte Polyäther auf Basis von Äthylenoxid und/oder Propylenoxid zu nennen. Schließlich sind noch die paraffinischen Kohlenwasserstoffe und die freien Fettsäuren selbst zu erwähner;.

Die genannten Stoffe können für sich allein oder im Gemisch angewandt werden. Nachteilig ist jedoch, daß bei der Abmisehung häufig pastenförmige oder sogar feste Produkte entstehen, die nur in Form von wäßrigen Emulsionen anwendbar sind. Die Aufbereitung solcher Pasten ist zeitraubend, da man Vorverdünnungen oder Stammemulsionen herstellen muß. Man gibt daher im allgemeinen den tropfbaren flüssigen wasserfreien Schaumverhütern den Vorzug.

Es wurde nun gefunden, daß man besonders wirksame und leicht anwendbare tropfbare, flüssige und wasserfreie Schaumverhüter für wäßrige Systeme erhält, wenn man Gemische oligomerer Reaktionsprodukte, die bei der Hochdruckpolymerisation des Äthylens anfallen und durch folgende Kennzahlen charakterisiert sind:

Säurezahl

Jodzahl

Veresterungszahl

OH-Zahl

Erweichungspunkt

0,1 bis 50

5 bis 80

0,1 bis 50

5 bis 150

-30° bis +50° C

als Schaumverhütungsmittel für wäßrige Systeme verwendet
Von den Gemischen aus ungesättigten und gesättigten oligomeren Paraffinen, im folgenden als Oligomerengemische bezeichnet, sind sowohl die bei Raumtemperatur flüssigen wie auch die festen mit einem Erweichungspunkt bis zu circa 5O⁰C geeignet. Letztere werden in Form von flüssigen Mischungen mit den flüssigen Oligomerengemischen verwendet. Für den erfindungsgemäßen Zweck sind Oligomerengemische mit 5 bis 50 Kohlenstoffatomen geeignet. Da Mischungen aus flüssigen und festen Oligomerengemischen besonders wirksame Schaumverhütungsmittel sind, werden solche Mischungen bevorzugt verwendet.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Gemische aus ungesättigten und gesättigten oligomeren Paraffinen können durch folgende Kennzahlen charakterisiert werden:

Säurezahl

jodzahl

Veresterungszahl

OH-Zahl

Erweichungspunkt

0,1 bis 50

5 bis 80

0,1 bis 50

5 bis 150

-30° bis circa +50⁰C

Vorzugsweise werden die Oligomerengemische im Gemisch mit anderen schaumverhütenden Stoffen verwendet. Der Gehalt an Oligomerengemisch liegt zweckmäßig zwischen 10 und 60Gew.-%, bezogen auf die Mischung. Als weitere schaumverhuR-nde Stoffe können praktisch alle dafür bekannten Verbindungen bzw. Verbindungsgemische verwendet werden, wie aliphatische Alkohole, deren Destillationsvorläufe oder -rückstände. Phosphorsäureester, partielle Fettsäureester von Polyalkoholen oder veresterte oder auch unveresterte Polyäther auf der Basis von Äthylenoxid und/oder Propylenoxid.

Die Oligomerengemische werden als Nebenprodukte bei der Hochdruckpolymerisation des Äthylens erhal-

^h0 ten. Sie fallen als farblose bis gelblich gefärbte öle bis Wachse an.

Die erfindungsgemäßen Schaumverhüter sind als dünnflüssige öle oder ölgemische leicht zu dosieren. Die Schaumverhütungsmittel sind hellfarbig, geruchs-

^b-^r> arm und physiologisch unbedenklich. Außerdem weisen sie eine hervorragende Verträglichkeil mit weiteren schaumverhütenden Mitteln aus den anderen Stoffklassen auf.

Die im folgenden genannten Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht Die Gewichtsteile verhalten sich zu den Raumteilen wie das Gramm zum Kubikzentimeter.

Beispiel 1

Eine Faserstoffsuspension der folgenden Zusammensetzung:

3,6 Teile Holzschliff,

2,4 Teile ungebleichter Suifitzellstoff,

03 Teile Farbstoff Colour Index Nr. 15 510,

0,2 Teile Harzleim und

0,5 Teile Alaun

je 1000 Teile Wasser, schäumte stark bei der Verarbeitung auf der Papiermaschine. Eine Probe (10 000 Teile) der Suspension wurde auf einer Schaumprüfapparatur (beschrieben in »Das Papier« 15 (1961) 295—301) einem Fünfminutentest unterworfen und ergab dabei in 10 Versuchen einen Schaummittelwert von 1765 ± 40 Raumteile Schaum. Derselbe Versuch wurde anschließend wiederholt unter Zusatz von 0,01 Teilen, je 100 Teilen Faserstoff, eines erfindungsgemäßen Schaumverhüters bestehend aus:

50% Oligomerengemisch,
30% 2-Äthylhexanol und

20% Oxäthylat aus Butylphenol mit 4 Mol Äthylenoxid,

wobei ein Schaumwert von 1120 ± 30 Raumteile erhalten wurde.
Ein handelsüblicher Schaumverhüter, der aus

52% aliphatischen Kohlenwasserstoffen,
5% Stearinsäure,
18% Ölsäuremonoglycerid und
25% Polyglykol

aufgebaut ist, zeigt bei derselben Prüfung einen Schaumwert von 1390 ± 60 Raumteile. Bei Austausch des Oligomerengemischs gegen Weißöl im obigen Ansatz wurden 1295 ± 45 Raumteile Schaum erhalten.

Beispiel 2

Auf einer Papiermaschine wurde mittels Leimpresse eine Oberflächenbehandlung mit einer Lösung aus

60 Teilen abgebauter Stärke und

20 Teilen einer 40%igen wäßrigen Copolymerisatdispersion aus Acrylsäure- isobulylester,

Styrol und Vinylimidazolium-methosulfat

je 1000 Teile der wäßrigen Dispersion durchgeführt. Die Lösung neigte stark zum Schäumen, das durch handelsübliche Schaumverhüter nur unwesentlich unterdrückt werden konnte. Nach Zusatz von nur 2 Teilen der Lösung eines erfindungsgemäßen Schaumverhüters bestehend aus

40% Oligomerengemisch
40% n-Butylphosphatund
20% oxäthyliertem Ricinusöl

zu 1000 Teilen der Dispersion wurde der Schaum vollkommen beseitigt.

Beispiel 3

In der Zellstoffwasch- und Sortieranlage einer Sulfitzellstoffabrik entstanden Betriebsstörungen durch Schaumbildung. Der entstandene Schaum behinderte den Wasserdurchfluß durch die Rundsiebe. Durch Anwendung von 0,05%, bezogen auf den Faserstoff, eines Schaumverhüters bestehend aus 40% Stearinsäure und 60% oxäthylierter Stearinsäure in Form einer 2%igen wäßrigen Stammemulsion, konnte der Schaum unter Kontrolle gehalten werden. Die hohe Verdünnung der Stammemulsion bedingte jedoch eine umständliche Arbeitsweise, da relativ große Mengen Stammemulsion sngesetzt werden mußten. Der Verwendung höherkonzentrierter Stammemulsionen war nicht möglich, da ίο diese zu dickflüssig waren. Durch Verwendung von 0,02%, bezogen auf den Faserstoff, einer erfindungsgemäßen Mischung, bestehend aus

40% Oligomerengemisch,
20% Iso-Oktanoldestillationsrückstand, 5% Stearinsäure und
35% Tallöloxäthylat mit 6 Mol Äthylenoxid

konnte die Schaumbildung durch einfaches Zutropfen so weit gedämpft werden, daß die Anlage mit voller Leistung zu fahren war.

Beispiel 4

Bei der Herstellung von Eiweißleim durch Eindampfen der Leimlösung im Kestnerverdampfer traten Betriebsstörungen auf, indem durch den gebildeten Schaum Lcimverluste auftraten. Durch Anwendung von nur 0,01% Schautr verhüter gemäß Beispiel 1, bezogen auf die Lösung, konnton die Störungen behoben werden.

Beispiel 5

Gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Anmeldung wurde eine Faserstoffsuspension aus

3,6 Teilen Holzschliff

2,4 Teilen ungcbl. Sulfitzellstoff 0,3 Teilen Farbstoff Colour Index Nr. 15510 0,2 Teilen Harzleim

0,5 Teilen Alaun je 1000 Teile Wasser

in der Schaumprüfapparatur einem 5-Minulen-Test 4(i unterworfen. Aus 10 Versuchen ergab sich ein mittlerer Schaumwert von 1850 ± 50 Raumteilen Schaum.

a) Zu der oben beschriebenen Faserstoffsuspension wurden dann 0.005 Teile Oligomerengemisch, be-

« zogen auf 100 Teile Faserstoff, zugesetzt. Es wurde ein Schaumwert von nur 1390 ± 40 Raumteilen Schaum gefunden.

b) Zu der oben beschriebenen Faserstoffsuspension wurden 0,005 Teile Weißöl, bezogen auf 100 Teile

■"■ο des Faserstoffs, zugesetzt und der Schaumwert gemessen. Erbetrug 1500 + 50 Raumteile Schaum.

c) Der oben beschriebenen Faserstoffsuspension wurden 0,01 Teile, bezogen auf 100 Teile Faserstoff, einer flüssigen Mischung aus 50% Oligomerenge-

misch, 30% 2-Äthylhexanol und 20% eines Oxäthylates aus Butylphenol mit 4 Mol Äthylenoxid zugesetzt. Der Schaumwert betrug in diesem Fall 1270 ± 30 Raumteile Schaum.

d) Der oben angegebenen Faserstoffsuspension wurden 0,01 Teile, bezogen auf 100 Teile Faserstoff,

einer Mischung aus 50% Weißöl, 30% 2-Äthylhexanol und 20% eines Oxäthylates aus Butylphenol mit 4 Mol Äthylenoxid zugesetzt. Bei der Prüfung erhielt man einen Schaumwert von b5 1400 ± 35 Raumteilen Schaum.

Die Versuche a) und c) sind Beispiele gemäß Erfindung, während die Versuche b) und d) Vergleichs-

spiele sind. Die Versuche a) bis d) zeigen, daß die ndungsgemäß zu verwendenden oligomeren Paraffisehr wirksame Schaumverhüter darstellen und in schung mit bekannten Entschäumern einen synergichen Effekt ergeben.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von flüssigen Gemischen oligomerer Reaktionsprodukte, die bei der Hochdruckpoiymerisation des Äthylens anfallen und durch folgende Kennzahlen charakterisiert sind:

Säurezahl 0,1 bis 50 Jodzahl 5 bis 80 Veresterungszahl 0,1 bis 50 OH-Zahl 5 bis 150 Erweichungspunkt -30° bis+50⁰C

als Schaumverhütungsmittel für wäßrige Systeme.

2. Verwendung der in Anspruch 1 gekennzeichneten Gemische oligomerer Reaktionsprodukte zusammen mit weiteren schaumverhütenden Stoffen als Schaumverhüter.