DE2250975B2

DE2250975B2 - Verwendung von carbonsaeureestern zur schaumverhuetung und schaumminderung in waessrigen systemen

Info

Publication number: DE2250975B2
Application number: DE19722250975
Authority: DE
Inventors: Hartmann 7102 Weinsberg; Kreiß Horst 7101 Frankenbach; Schneider Erich 7100 Heilbronn Hedtrich
Original assignee: Nopco Muenzing GmbH
Current assignee: Nopco Muenzing GmbH
Priority date: 1972-10-18
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1977-02-24
Also published as: DE2250975A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Carbonsäureestern aus Carbonsäuren und oxalkylierten Alkylphenolen zur Schaumverhütung urd Schaumminderung in wäßrigen Systemen.

Bekannte Mittel dieser Art, die z. B. Carbonsäurepolyglykolester enthalten, führen bei der industriellen Karton-, Papier- und Zuckerherstellung oder bei anderen Anwendungen häufig nur zu einem unbefriedigenden Entschäumungsgrad. Entsprechendes gilt für Ester aus Pflanzenölen und/oder deren Fettsäuren mit fithoxylierten Polypropylenglykolen als Schaumbekämpfungsmittel (DT-OS 15 44 003) und für Ester aus einem Anlagerungsprodukt von Äthylenoxid an einen Polypropylenglykoläther und einer gesättigten Fettsäure mit 12 bis 18 C-Atomen als Schaumdämpfer (DT-OS 15 19 967).

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung von speziellen Carbonsäureestern aus Carbonsäuren und oxalkylierten Alkylphenolen zur Schaumverhütung und Schaumminderung in wäßrigen Systemen vorzuschlagen, wobei gegenüber dem Stand der Technik eine bessere Schaumverhütung oder Schaumminderung in wäßrigen Systemen eintritt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im verwendeten Carbonsäureester 5 bis. 30 Kohlenstoffatome enthaltende, gesättigte, ungesättigte, geradkettige, verzweigte und/oder ringförmige Mono- und/oder Dicarbonsäuren und/oder Hydroxycarbonsäuren mit oxalkyliertem Alkylphenol verestert sind, das Alkylphenol 1 bis 3 Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen aufweist und die Oxalkylieruiig mit I bis 20 Mol Äthylen-, Propylen- und/oder Butylenoxid vorgenommen ist.

Es wurde gefunden, daß bei Verwendung der vnrcenannten Carbonsäureester aus Carbonsäuren und oxalkylierten Alkylphenolen gegenüber dem Stand der Technik in überraschender Weise eine bessere Schaumverhütung oder Schaumminderung in wäßrigen Systemen als bisher möglich ist.

Die nachstehende Beschreibung dient im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung und den angegebenen Ausführungsbeispielen, denen sich insbesondere auch der technische Fortschritt gegenüber anderen Entschäumern entnehmen läßt, der weiteren Erläuterung der Erfindung.

In der Zeichnung ist ein Schaumprüfgerät schematisch dargestellt.

Die Erfindung besteht im wesentlichen in dem Vorschlag, zur Schaumverhütung und Schaumminderung in wäßrigen Systemen Carbonsäureester von Carbonsäuren und oxalkylierten Alkylphenolen zu verwenden, wobei die oben genannten Carbonsäuren und Alkylphenole benutzt werden können.

Man gewinnt die erfindungsgemäß verwendeten Carbon- oder Fettsäureester z. B. durch Veresterung der oxalkylierten Alkylphenole mit den betreffenden Carbonsäuren bei Temperaturen zwischen etwa 80 und 180 C unter Vakuum in Gegenwart von sauer reagierenden Katalysatoren, z. B. p-Toluolsulfonsaure.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mittel werden die genannten Carbonsäureester einzeln oder im Gemisch mit anderen, schaumverhütenden Stoffen eingesetzt. Solche schaumverhütenden Stoffe sii beispielsweise Kohlenwasserstoffe. aiiphatische Alkonole, Fettsäuren. Mono- und Difettsäureester von Polyglykolen. Mono-, Di- und Triglyzeride oder Polyether.

B e i s ρ i e 1 1

Aus einer l,2%igen Faserstoffsuspension, die zu 100% aus Allpapier minderer Qualität besteht, wird auf einer kombinierten Rundsieb-Langsiebmaschine ein Graukarton (600 g/m²) bei einem pH-Wert von 6,5 hergestellt. Im Rund- und/oder Langsieb entsteht dabei Schaum, der zu Betriebsstörungen und verminderter Kartonqualität führt.

Durch Zusatz von 0,2 Gew.% eines herkömmlichen Schaumverhüters aus 70 Gew.-% Fettsäurepolyglycolester und 30 Gew.-% flüssigen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen ließ sich eine befriedigende Entschäumung nicht erzielen.

Es wurde daher ein erfindungsgemäßes Mittel

so folgender Zusammensetzung zur Entschäumung verwendet:

JO¹Vo Veresterungsprodukt eines Monofcttsäuregemisches aus geradkettigen, gesättigten und ungesättigten Fettsäuren mit jeweils 14 bis 22 C-Atomen, wobei die Säurezahl zwischen etwa 195 und 210, die lodzahl zwischen etwa 100 bis 145 lagen und zur Veresterung der Fettsäuren Nonylphenol benutzt wurde, das mit 8 hi ν 11 Mol

do Äthylenoxid oxalkyliert war.

8% sog. »Oktanolrückstand«. d. h. ein bei ricr Oktanolgewinnung entstehendes Abfallprodukt, das ein Gemisch aus Alkoholen und Kohlenwas'"istoffen enthält.

ds 62% flüssige, aliphatisch Kohlenwasserstoffe.

Es wurden 0,17 Gcw.-% des Mittels, bezogen auf den Karton, zugesetzt. Die Faserstoffsuspension wurde

ausreichend entschäumt, und es entstand ein Karton guter Qualität.

Beispiel 2

Bei der Schreibpapierherstellung werden 50 m^J Ansatz einer 4%igen Faserstoffsuspension, bestehend aus 1000 kg Sulfit-Fichtenzellstoff (gebleicht), 600 kg Buchenzellstoff (gebleicht), 400 kg Papier-Ausschuß und 48 0O0 Liter Frischwasser mittels Refiner auf einen Mahlgrad von 28° SR eingestellt. In die Suspension werden in einer Stoffbütte unter Rühren 360 kg China-Clay, 40 kg Harzleim und 30 kg Aluminiumsulfat eingearbeitet Durch Zusatz von weiteren 6712 Liter Frischwasser wird eine Stoffdichte von 3,5 Gew.-% eingestellt.

Diese Stoffmischung wird kontinuierlich mit Rückwasser auf eine Stoffdichte von 0,8% verdünnt und auf eine schneilaufende Papiermaschine geleitet, auf der bei einem pH-Wert von 5,1 ein Schreibpapier von 80 g/mhergestellt wird.

Bei Verarbeitung der 0,8%igen Faserstoffsuspension wurden 0,029 Gew.-%, bezogen auf Papier, eines herkömmlichen Schaumverhüters folgender Zusammensetzung verwendet:

10^u/(i Fettsäurepolyglykolester

10% Alkoholgemisch

80% flüssige, aliphatische Kohlenwasserstoffe.

Trotz Einsatzes dieses Schaumverhüters zeigten sich im Papier Schaumlöcher, und im Wasserkreislauf ließ sich die Schaumentwicklung nicht verhindern.

Bei der gleichen Papierherstellung wurde ein erfindungsgemäßes Mittel folgender Zusammensetzung verwendet:

5% Vereslerungsprodukt eines Gemisches von geradkettigen, gesättigten und ungesättigten Monofettsäuren mit 16 bis 18 C-Atomen, wobei die Säurezahl 190 bis 200, die Jodzahl 140 bis 160 betrug und die Veresterung der Fettsäuren mit Nonylphenol vorgenommen war, dar, seinerseits mit 8 bis 11 Mol Äthylenoxid oxalkyliert war.
15% Oktanolrückstand (wie in Beispiel 1 angegeben)
80% flüssige aliphatische Kohlenwasserstoffe.

Von diesem erfindungsgemäßen Mittel wurden lediglich 75% der oben angegebenen Menge des herkömmlichen Schaumverhüters verwendet. Trot/, dieser geringeren Dosierung ließen sich Schaumlöcher im Papier vermeiden, es ergab sich eine starke, entschäumende Wirkung im Wasserkreislauf und der Leimungsgrad des Papiers war um etwa 20% verbessert. Das erfindungsgemäße Mittel zeichnet sich somit neben seiner hohen Entschäumungswirksamkeit auch durch besondere Leimfreundlichkeit aus.

Beispiel 3

In einer Zuckerfabrik waren Betriebsstörungeri infolge starker Schaumbildung aufgetreten. Um den Schaum so weit als möglich zu zerstören und hierdurch einen reibungslosen Produktionsablauf zu gewährleisten, wurden innerhalb eines Zeitraumes von vierundzwanzig Stunden insgesamt 300 kg eines handelsüblichen soeenannten »Amischaumöles« zum Rohsaft zugesetzt. Das Aniischaumöl hatte folgende Zusammensetzung:

15% Fettsäurepolyglykolesier
. 25% Wollfett-Fettsäure

^ 60% flüssige, aliphaiische Kohlenwasserstoffe.

Die Betriebstemperaturen lagen zwischen etwa 80 und95°C.

Unter den gleichen Bedingungen wurde ein erfindungsgemäßes Mittel folgender Zusammensetzung, jedoch bei einer Dosierung von lediglich 250 kg eingesetzt:

15% Veresterungsprodukt wie in Beispiel 2
20% Wollfett-Fettsäure
'- 65% flüssige, aliphatische Kohlenwasserstoffe.

Trotz der geringeren Dosierung des erfindungsgemäßen Mittels konnte innerhalb 24 Stunden die Schaumrrtenge so weit verringert werden, daß keinerlei

^o Betriebsstörungen mehr auftraten.

Im Nachfolgenden werden zur weiteren Erläuterung der Erfindung noch einige Laborversuche angegeben, bei denen ein Schaumprüfgerät verwendet wurde, wie es auf der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Dieses Schaumprüfgerät umfaßt einen Meßzylinder 1 von 1000 ml Inhalt. Durch eine am Boden des Meßzylinders 1 einmündende Leitung 2 kann der Meßzylinder mit Prüfflüssigkeit gefüllt und wieder entleert werden. Durch eine weitere, ebenfalls durch den Buden des

.10 Meßzylinders 1 hindurchgeführte Leitung 3 kann eine vorbestimmte Luftmenge (z. B. 500 oder 1000 ml) in den Meßzylinder eingebracht werden. Im unteren Bereich des Meßzylinders ist ferner ein Rührwerk 4 vorgesehen, das \on einem Motor 5 betätigt wird.

Die Versuche werden mit dem beschriebenen Schaumprüfgerät in folgender Weise durchgeführt: 500 ml Prüf flüssigkeit werden durch die Leitung 2 von unten her in den Meßzylinder I langsam eingefüllt. Frühestens 5 Sekunden nach Einschalten des Rührwerks 4 wird durch die Leitung 3 die vorbestimmte Luftmcnye eingeblasen. Die eingeblasene Luft wird mit der Prüfflüssigkeit verrührt. Es bildet sich ein Schaum, dessen Volumen durch eine am Meßzylinder 1 vorgesehene Graduierung in Prozent, bezogen auf das Volumen der Prüfflüssigkeit, abgelesen werden kann.

Wird eine ein EIntschäumungsmittel enthaltende Prüfflüssigkeit untersucht, so verfährt man folgendermaßen: Der Meßzylinder 1 wird bis etwas über das Rührwerk 4 mit Prüfflüssigkeit gefüllt; hierauf wird eine bestimmte Menge des Entschäumungsmittels. z. B. in 10%iger Verdünnung mit destilliertem Wasser, von oben zugetropft und unter langsamem Rühren der Rest der Prüfflüssigkeit nachgefüllt. Nach ca. 15 bis 30 Sekunden beginnt man mit der Prüfung, d. h. mit dem Einlassen der Luft durch die Leitung 3.

Die Versuchsbedingungen und Versuchsergebnisse der Beispiele 4 bis 13 ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle i. Als Prtifflüssigkeit wurde eine 1 2%ige Faserstoffsuspension, hergestellt aus Altpapier

fro minderer Qualität, verwendet. Der pH-Wert betrug 6,5. In den Beispielen 5 bis 13 wurde jeweils ein Tropfen des Entschäumungsmittels in 10%iger Verdünnung mit destilliertem Wasser zugegeben. In der letzten Spalte der Tabelle sind die jeweiligen Schaumvolumina

fts angegeben. Gegenüber bekannten Enlschäumungsmitteln (Beispiele 5 und 6) ergibt sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Entschäumungsmittel eine wesentliche Verringerung des Schaunivolumens.

Die nachstehenden Tabellen Il und III zeigen weitere Ergebnisse von Versuchen, die unter entsprechenden Bedingungen wie die in Tabelle 1 referierten Versuche ausgeführt wurden. Als bekanntes Entschäumungsmittel

Tabelle 1

diente zum Vergleich ein Veresterungsprodukt von äthoxyliertem Polypropylenglykol mit Stearinsäure, wie es in der DT-OS 15 19 967, Seite 7. Buchstabe B, angegeben ist.

Beispiel Nr.

Entschäumungsmittel

Schaum volumen (%)

ohne 62,5

Herkömmliches Handelsprodukt (Carbonsäureester aus ölsäure und 4 Mol Äthylen- 30 oxid)

Herkömmliches Handelsprodukt (Carbonsäureester aus ölsäure und 2 bis 3 Mol 28 Äthylenoxid)

Veresterungsprodukt von 12-Hydroxystearinsäure mit Nonylphenol, das mit 10 Mol 18 Äthylenoxid oxalkyliert ist

Veresterungsprodukt von Ricinolsäure mit Nonylphenol, das mit 10 Mol Äthylen- 20 oxid oxalkyliert ist

Veresterungsprodukt eines Fettsäuregemisches mit 16 bis 18 C-Atomen, einer Säure- 21,5 zahl zwischen 190 bis 200 und einer Jodzahl zwischen 140 und 160; das Fettsäuregemisch ist mit Tributylphenol, das mit 10 Mol Äthylenoxid oxalkyliert ist, verestert

Veresterungsprodukt von Phthalsäureanhydrid mit Tributylphenol; das letztere ist mit 4 Mol Äthylenoxid oxalkyliert

Veresterungsprodukt von Isostearinsäure mit Nonylphenol; das letztere ist mit 23,5 10 Mol Äthylenoxid oxalkyliert

Mischung aus 45% Veresterungsprcdukt wie in Beispiel 8: 5% Isopropanol; 50% 24,5 Spindelöl (Viskosität 16 bis 18 cSt/20°C)

Gemisch aus: 50% Veresterungsprodukt wie in Beispiel 9; 50% Spindelöl (Viskosität 16 bis 18 cSt/20°C)

Tabelle II Beispiel Nr.

Entschäumungsmittel

Schaumvolumen (%)

ohne 55

Produkt B aus DT-OS 15 19 967 49

Veresterungsprodukt von 12-Hydroxystearin mit Nonylphenol mit 10 Mol Äthylen- 39 oxid

Veresterungsprodukt von Ricinolsäure mit Nonylphenol mit 10 Mol Äthylenoxid 37 Veresterungsprodukteines Feusäuregemisches mit 16bis 18C-Atomen,einerSZvon 36 190bis200und einer JZ zwischen 140und 160 und Nonylphenol mit 10 Mol Äthylenoxid

Veresterungsprodukt von Phthalsäureanhydrid mit Tributylphenol mit 4 Mol 47 Äthylenoxid

Veresterungsprodukt von Isostearinsäure mit Nonylphenol mit 10 Mol Älhylenoxid 40 Mischung aus 45% Veresterungsprodukt wie Nr. 17.5% Isopropanol und 50% Spin- 42 delöl

Tabelle UI Beispiel Nr. Entschäumungsmittel

Schaumvolumen (%)

ohne 60

Produkt B aus DT-OS 15 19 967 45

Veresterungsprodukt von 12-Hydroxystearin, mit Nonylphenol mit 10 Mol Äthylen- 27

oxid

Veresterungsprodukt von Ricinolsäure mit Nonylphenol mit 10MoI Äthylenoxid 25 Veresterungsprodukt eines Fettsäuregemisches mit 16bis 18 C-Atomen,einer SZ von 28 190 bis 200 und einer JZ zwischen 140 und 160 und Nonylphenol mit lOMolÄthylen-

oxid

Veresterungsprodukt von Phthalsäureanhydrid mit Tributylphenol mit 4MoI 43

Äthylenoxid

Veresterungsprodukt von Isostearinsäure mit Nonylphenol mit 10 Mol Äthylenoxid 28

Mischung aus 45% Veresterungsprodukt wie Nr. 17. 5% lüopropanol, 40

50% Spindelöl

Uicmi 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von Carbonsäureestern aus Carbonsäuren und oxalkylierten Alkylphenolen, wobei im Carbonsäureester 5 bis 30 Kohlenstoffatome enthaltende, gesättigte, ungesättigte, geradkettige, verzweigte und/oder ringförmige Mono- und/oder Dicarbonsäuren und/oder Hydroxycarbonsäuren mit oxalkyliertem Alkylphenol verestert sind, das Alkylphenol ein bis drei Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen aufweist und die Oxalkylierung mit ein bis 20 Mol Äthylen-, Propylen- und/oder Butylenoxid vorgenommen ist, zur Schaumverhütung und Schaumminderung in wäßrigen Systemer!.

2. Verwendung von Carbonsäureestern gemäß Anspruch 1, bei denen ein Gemisch aus Fettsäuren mit 14 bis 22 C-Atomen, einer Säurezahl zwischen etwa 195 und 210 und einer jodzahl zwischen etwa 100 und 145 mit Nonylphenol verestert und das Nonylphenol mit etwa 8 bis 11 Mol Äthylen oxalkyliert ist.

3. Verwendung von Carbonsäureestern gemäß Anspruch 1 oder 2 im Gemisch mit anderen F.iHschäumungsreagenzien, insbesondere flüssigen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen.