DE2811828A1 - Suspension dispergierter fester teilchen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents
Suspension dispergierter fester teilchen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Mittel zum Suspendieren
dispergierter teilchenförmiger Feststoffe, Verfahren zur Herstellung stabiler Suspensionen festen teilchenförmigen
Materials und deren Verwendung, insbesondere auf die Verwendung eines wässrigen Suspensionsmediums, das bestimmte
verzweigte Polysaccharidharze in Lösung enthält, zum Suspendieren festen teilchenförmigen Materials, insbesondere
zum Suspendieren von Samen oder Saatgut für die Fluiddrill saat.
Das Suspensionsvermögen eines Mediums für festes, teilchenförmiges
Material ist für viele gewerbliche Zweige von kommerzieller Bedeutung. Beispiele für solche gewerblichen
Zweige sind etwa die Landwirtschaft, wo Saatgutverteilung, Dünger- und Tierfutterverteilung wichtig sind,
die Papier- und Farbenindustrie, die Farbpigment- und Füllstoffsuspensionen verwenden, die Ölindustrie, die
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Bohrschlamin und Erschließungsflüssigkeiten verwendet, der
Bergbau, wo Materialien als Aufschlämmungen transportiert
werden, das Bauwesen, wo überzüge verwendet werden oder ein Versiegelungs- oder jjichtungsmedium erforderlich ist9
z.B. speziell im Tiefbau der Tunnelbau, das Gießereiwesen, wo überzüge für Gußformen und Sand verwendet v/erden, die
kosmetische und pharmazeutische Industrie mit Erzeugnissen wie Zahnpasten, die Druck-, Papier-, Textil- und ähnliche
Industrien, wo zahlreiche Behandlungsmittel in Suspension anzuwenden sind, die Bauindustrie beispielsweise mit Gipsverschalungspasten,
die Nahrungsmittelindustrie und viele andere·
Zu den in diesen Industrien zum Suspendieren festen, teilchenförmigen
Materials in wässrigen Medien derzeit gebräuchlichen Methoden gehört die Verwendung wasserlöslicher,
stark ionisch geladener Chemikalien, die zur Adsorption an den Oberflächen der suspendierten Teilchen
neigen und sie gegenseitig abstoßend machen, oder die Verwendung wasserlöslicher Verdickungsmittel, die auf die
kontinuierliche Phase viskositätserhöhend wirken, so daß die Absitzgeschwindigkeit der suspendierten festen Teilchen
herabgesetzt wird. Häufig werden Kombinationen dieser beiden Verfahren angewandt. Nachteilig an der Anwendung dieser Methoden ist, daß die erstere leicht zu einem
System führt, das in Gegenwart anderer Elektrolyse instabil ist, und die zweitere Probleme im Zusammenhang mit
der Handhabung hochviskoser Flüssigkeiten aufweist,. Viele der allgemein verwendeten Verdickungsmittel sind ausreichend thixotrop, um ein erhebliches Absitzen der suspendierten
Teilchen zu ermöglichen, bevor die Flüssigkeit die Grenzviskosität oder die Scherbeanspruchung voll wie«
der_erlangt.
Ideale Anforderungen an ein Suspensionsmedium für universelle Verwendung in den oben genannten Industriezweigen
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sind eine nicht-polare oder nur schwach ionische ITatur,
chemische Inertheit, Hlcht-Toxizität, leichte Handhabbarkeit,
leichtes Zusammenstellen mit kaltem V/asser und die Fähigkeit, das Phänomen der Pseudoplastizität und ausreichender
Fließspannung zu zeigen, um die Kräfte zu überwinden, die dazu neigen, ein bestimmtes suspendiertes Material
abzusetzen. Das Suspensionsvermögen eines solchen Mediums beruht nicht untrennbar auf der Viskosität als
solcher, die Viskosität kann aber das Suspensionsvermögen der für solche Systeme charakteristischen Gelstruktur verstärken.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Suspensionsmediums, das nicht nur die vorgenannten Erfordernisse erfüllt,
sondern auch zum Suspendieren von Samen oder Saatgut, das auch angekeimt sein kann, vor und während der Aussaat
brauchbar ist.
Nährstoffe, Fungizide und andere Hilfsmittel könnten in einem solchen Suspensionsmedium in innigem Kontakt mit dem
Saatgut enthalten sein. Ein hohes Maß an Pseudoplastizität des Mediums ist wichtig, um die Samen oder das Saatgut in
dem Medium leicht dispergierbar werden zu lassen, das ansonsten viskos ist, und um die erhaltene Saatgutdispersion
leicht mit geringem Energieverbrauch durch recht kleine Düsenöffnungen bei der Aussaat pumpbar zu machen. Pur die
Verwendung bei der Aussaat oder dem Auspflanzen angekeimten Saatguts muß das Suspensionsmedium auch biologisch abbaubar
sein.
Es wurde nun gefunden, daß ein wässriges Medium, das Xanthanharz und ein nicht-ionisches, wasserlösliches organisches
Polymer enthält, hinsichtlich der Fließspannung des Mediums synergistische wirkung zeigt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer stabilen Suspension fester leuchen werden diese festen Teilchen
in einem pseudoplastischen wässrigen Medium, das in
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Lösung Xanthanharz und wenigstens ein nicht-ionisches, wasserlösliches
Polymer enthält, dispergiert.
Die Erfindung führt also zu einer Suspension dispergierter fester Teilchen in einem pseudoplastischen wässrigen Medium,
das in Lösung Xanthanharz und wenigstens ein nicht-ionisches wasserlösliches Polymer enthält.
Xanthanharz ist das getrocknete Produkt, das "bei der Fermentation
einfacher Zucker mit einem Vertreter aus der Familie Xanthomonas, vorzugsweise Xanthomonas campestris (MRL B
1459) anfällt.
Beispiele für solche wasserlöslichen Polymeren sind nichtionische lösliche Stärken, nicht-ionische Celluloseäther,
wie Bydroxyäthylcellulose, G-alactomannane und nicht-ionische
synthetische Polymere, z.B. Polyacrylamide.
Xanthanharzlösungen geeigneter Konzentrationen haben die Fähigkeit, feste Teilchen sehr wirksam zu suspendieren.
Diese Eigenschaft beruht nicht in erster Linie auf der Viskosität dieser Lösungen. Lösungen zahlreicher Polymerer
viel höherer Viskosität sind beim Suspendieren von Teilchen unwirksam. Das Suspensionsvermögen dieser Lösungen von
Xanthanharz beruht vermutlich auf der gelatinösen Struktur, an der auf molekularer Ebene eine Netzstruktur beteiligt
sein mag. Eheologisch ausgedrückt kann man sagen, daß die Xanthanharzlösungen eine bestimmte Fließspannung haben.
Ein Medium mit der erforderlichen Pseudoplastizität und anderen
rheologischen Erscheinungen kann durch Auflösen von etwa 1 Teil Xanthanharz in 100 Teilen Wasser hergestellt
werden, aber solche Lösungen besitzen nicht das nötige Ausmaß an biologischer Abbaubarkeit, wenn sie in oder auf den
Boden gebracht werden, und wären daher nicht geeignet, für die oben beschriebene Aussaat verwendet zu werden.
Untersucht man Lösungen von Gemischen von Xanthanharz mit
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z.B. Guarharz, findet man, daß eine synergistische Steigerung
der Viskosität und des Suspensionsvermögens sowie ferner auch der Fließspannung vorliegt, selbst wenn der
Anteil an Xanthanharz in dem Gemisch verhältnismäßig gering ist.
Guarharz selbst zeigt wenig oder gar keine Fließspannung. äs wird häufig als Suspensionsmedium wegen seiner hohen
Lösungsviskosität verwendet, aber solche Lösungen sind schwer zu pumpen, zu gießen oder zu rühren. Es wurde nun
jedoch gefunden, daß wässrige Lösungen von Guarharz mit geringen Anteilen Xanthanharz erhebliche Fließspannung
aufweisen, was sich bei dem unter geringen Scherraten vorhandenen elastischen Feststoff zeigt, daß sich die Lösungen
wie normale nicht-newtonsche Flüssigkeiten verhalten,
wenn die Fließspannung z.B. durch Rühren, Pumpen und Gießen überschritten wird, und daß die Lösungen geringe oder
keine Thixotropie zeigen. Diese Lösungen besitzen eine verhältnismäßig
geringe Viskosität, wenn die Fließspannung überschritten ist, d.h., sie zeigen Pseudoplastizität, was
es ermöglicht, sie leichter zu rühren, zu pumpen, zu gießen oder zu extrudieren als Guarharzlösungen alleine, die
sich für ihre suspendierende Wirkung allein auf die hohe Viskosität stützen.
So zeigen Lösungen von 95 Teilen Guar zu 5 Teilen Xanthan (auf das Gewicht bezogen) in V/asser praktisch ebenso gutes
Suspensionsvermögen wie Lösungen von Xanthanharz bei gleicher Gesamtpolymer/Harz-Konzentration. Ähnliches Verhalten
zeigen Mischungen von Johannisbrotharz und Xanthanharz; die synergistischen Einflüsse von Fließspannung, Elastizität
und Viskosität sind sogar noch größer mit Johannisbrotharz als mit Guarharz. Im Hinblick auf die Tatsache,
daß diese natürlichen Harze häufiger und billiger sind als Xanthanharz, ergibt sich ein beträchtlicher wirtschaftlicher
Vorteil bei der Verwendung der Mischungen anstelle von Xanthanharz alleine in Lösungen zum Suspendieren fester
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Teilchen.
Zwei andere, anstelle von Guarharzen oder Johannisbrotharz
in Gemischen mit Xanthanharz gemäß der Erfinduing verwendbare
Galactomannan sind Tara und Espina corona.
Feste Teilchen, die in den erfindungsgemäßen Medien suspendiert werden können, sind zeB. nicht nur Samen oder
Saatgut, auch angekeimt, und Bodenbehandlungsmittel, sondern auch Pigmente und mineralische !Füllstoffe, polymere
Materialien, Gesteinsmehl usw.; das Medium kann in Form eines Bohrschlamms oder einer Aufschlußflüssigkeit vorliegen;
einer Druckpaste, bei der die Farbe eine Pigmentdispersion ist; eines Nahrungsmittels, Arzneimittels, einer
Hygiene-oder Toilette-Zubereitung, wie einer Zahnpaste 5
oder eines Form- oder Gußmaterials 9 z.B. beim Tiefbau oder
im Schmelzwesen.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Verfahren zum Aussäen
von Saatgut, wobei Samen bzw. Saatgut, insbesondere in angekeimter Form, in einem biologisch abbaubaren pseudoplastischen wässrigen Medium dispergiert wird, das in
Lösung Xanthanhars und wenigstens ein nicht-ionisches 9
wasserlösliches Polymer, vorzugsweise ein Galactomannan, unter Bildung einer stabilen Suspension des Saatguts dispergiert
und das Medium auf dem land so verteilt wird, daß das Saatgut in oder auf dem Boden ausgesät wirdo
Bei einer v/eiteren Ausführungsform dieses Verfahrens kann das wässrige Medium einen suspendierten Dünger oder eine
andere bodenbehandelnde Substanz enthalten. Ein solches Mittel kann auch biologisch aktive Bestandteiles wie Fungizide, Insektizide, Bakterizide, Herbizides Nematozide
oder andere Schädlings- oder seuchenbekämpfende Mittel
enthalten.
Bei bevorzugten Ausführungsformen liegen die Anteile des Xanthanharzes und des Polymers so9 daß das Suspensionsvermögen des Mediums höher ist als das einer Lösung der einen
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oder anderen Komponente alleine bei gleicher Gesamt-Harz/
Polymer-Konzentration. Dies kann die Verwendung von weniger Harz und Polymer insgesamt ermöglichen, um eine erwünschte
Suspension zu erhalten.
Das Suspensionsmedium umfaßt daher vorzugsweise eine wässrige Lösung von 1 bis 30 Gewichtsteilen Xanthanharz mit
99 bis 70 Gewichtsteilen Polymer. Ist das nicht-ionische
Polymer Guarharz, sind die bevorzugteren Mengen 3 bis 10
Gewichtsteile Xanthanharz und 97 bis 90 Gewichtsteile Guarharz.
Bei den am stärksten bevorzugten Ausführungsformen ist der Anteil an mit dem Xanthanharz verwendetem Polymer wenigstens
so hoch, daß er in dem erhaltenen Medium maximales Suapensionsvermögen ergibt. Im Falle von Guarharz als Polymer
liegt dieser Anteil bei etwa 92,5 Teilen Guarharz zu 7,5 Seilen Xanthanharz.
Die Xanthanharz/Galactomannan-Gemisehe können für die erfindungsgemäßen
Zwecke in Wasser bei Konzentrationen im Bereich von 0,05 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 %, bis
zu 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 ySf gelöst werden und
ergeben Lösungen, die die Anforderungen eines idealen universellen Suspensionsmediums erfüllen.
Diese Lösungen zeigen geringe Thixotropie. Ferner sind die
Lösungen nicht toxisch, chemisch inert, leicht zu handhaben, in kaltem Wasser löslich und weitgehend biologisch abbaubar,
trotz der Anwesenheit von Xanthanharz, das in dieser Hinsicht widerstandsfähig sein soll.
Es kommt auch in Betracht, daß das erfindungsgemäße Suspensionsmedium
auch zum Suspendieren eingekapselter heikler Gegenstände verwendet wird, da sie nicht nur suspendiert
gehalten werden, sondern die elastischen Eigenschaften des Mediums die Gegenstände auch vor den Einflüssen äußeren
Aufpralls oder Stoßes schützen.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Suspensionsmediums auf das Suspendieren vorgekeimten Saatguts für das 51IuIddrillen
von Saatgut ist eine "besonders gute Veranschaulichung der Angemessenheit und Leistungsfähigkeit. Eine
solche Verwendung verlangt nach einer flüssigkeit mit
der !Fähigkeit, verschiedene Größen und Dichten an Samen oder Saatgut zu tragen und sich doch leicht durch enggebohrte
Leitungen zu bewegen, und die Eigenschaften sollten unter Feldbedingungen aufrechterhalten bleiben, d.h.,
mit unterschiedlicher Wasserzufuhr und in einer Umgebung, die nur begrenzte Steuerungsmöglichkeiten durch den Bauern
zuläßt.
Die erfindungsgemäßen Harz/Polymer-Gemische erfüllen diese
Anforderungen. Insbesondere können sie ohne Schaden für das heikle suspendierte Material, wie es angekeimtes Saatgut
darstellt, gepumpt werden. Weiter bilden die Gemische keine harte Haut, sondern brechen im Boden angemessen rasch,
um Schaden für das Saatgut durch örtliche Ansammlung ihrer eigenen toxischen Stoff Wechselprodukte zu vermeiden. Sie
halten vorteilhafterweise auch Feuchtigkeit.
Zusätze verschiedener Art können in die Suspensionen wunschgemäß eingearbeitet werden, z.B. Konservierungsmittel, Saatgutwuchs
stoffe, Färbemittel usw.
Folgende allgemeine Arbeitsweise kann zum Ankeimen und Aussäen des.Saatguts angewandt werden: Das Saatgut wird in einer
Glassäule von etwa 1 m Höhe, mit Wasser gefüllt, suspendiert. Die Säule hat am Boden Zuleitungsöffnungen für
Luft und Wasser. Die Luft wird in Form feiner Blasen mit solcher Geschwindigkeit zugeführt, daß das Saatgut suspendiert
bleibt. Wasser wird am Boden langsam zugeführt und schließt oben ab. Die Säule wird Licht ausgesetzt und in
der Keimphase bei etwa 200C gehalten. Die gekeimten Samen
werden abfiltriert und zu einer leicht gerührten 1 %igen wässrigen Lösung von z.B. Guar/Xanthan-Harz 92,5:7,5 gege-
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ben. Es wird weiter bewegt, bis das Saatgut gleichförmig
dispergiert ist. Wird dann die Bewegung gestoppt, bleibt das Saatgut mehrere Tage suspendiert.
Die Suspension wird in den Behälter einer Sämaschine gegossen oder gepumpt. Bewegt sich diese, wird die Suspension
mit Hilfe einer peristaltischen Pumpe durch eine Düse in die Purche gepumpt. Die Pumpe wird so eingestellt, daß
dem Saatgut praktisch kein Schaden entsteht. Eine Abgabe Ton 20 bis 100 ml/m Purchenreihe hat sich als zufriedenstellend
erwiesen.
Die Konzentration des suspendierten Saatguts wird so eingestellt, daß sich der gewünschte Abstand ergibt, der von
dem Saatgut abhängt.
Das Suspensionsvermögen der Lösungen erfindungsgemäßer Gemische kann zum Suspendieren von bis zu 90 Gewichtsprozent
Feststoffen in der Lösung ausgenutzt werden, d.h. 90 Teile festes, suspendiertes Material zu 10 Teilen wässriger
Lösung. Dies ist in den folgenden Beispielen veranschaulicht.
100 ölhaltige Rapssamen (nicht angekeimt) mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,10 wurden in einer Lösung suspendiert,
die 1 Gew./Vol.-% Guar/Xanthanharz-Gemisch enthielt, ein Gemisch, hergestellt aus 5 Gewichtsteilen Xanthanharz
und 95 Gewichtsteilen handelsüblichem Guarharz. Die Lösung war mit Pentachlormetaxylenol konserviert,
um biologischen Abbau der Komponenten zu verhindern und vorhandene Enzyme zu desaktivieren, die Abbau der Polysaccharide
hätten auslösen können.
Nach 7 Tagen zeigte das Saatgut kein Anzeichen eines Absitzens, während ähnliches Saatgut, in 1,0 %iger Guarharzlösung
suspendiert, nach nur einem einzigen Tag sich vollständig abgesetzt hatte. Absitzen trat auch mit Rapssamen
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in 1,0 Joigen lösungen anderer Polysaccharide, v/ie Hydroxyäthyleellulose
und ITatrium-carboxymethyl-cellulose, ein.
üin Gemisch aus 2 Teilen Xanthanharz zu 98 Teilen Guarharz
wurde wie in Beispiel 1 "behandelt. Das Saatgut blieb etwa 48 h in Suspension, worauf sich deutliche Zeichen für ein
Absetzen zu ergeben schienen»
Etwa 3 g Sand mit einem spezifischen Gewicht von etwa 2?8
wurden in jeweils 100 ml der obigen Zanthanharz/Guar-Systeme
(Beispiele 2 und 3) dispergiert, und es zeigte sich, daß die Suspension in 5/95-Gemiseh über 3 Tage stabil war9 während
sich der Sand in Lösungen, die aus Gemischen mit weniger als 5 Teilen Xanthanharz pro 100 Teilen Gesamtharz hergestellt waren, rasch absetzte.
Das folgende Beispiel bringt Daten, die die Anwendung des erfindungsgemäßen Suspensionsmediums in Verbindung mit flüssigem Düngemittelmaterial und teilchenförmigen! festem Behandlungsmittel
für Boden, d.h. einer kalkzuführenden Verbindung, veranschaulichen.
Sine wässrige Vorratslösung mit 28 Gewichtsprozent Harnstoff
wurde zusammen mit Trockengemischen von Guar/Xanthan im Gewichts
verhältnis von 95 ί 5 hergestellte Die Harze wurden
in der Harnstofflösung gelöst, und Calciumcarbonat von < 0,074 mm (<
200 mesh) wurde zu 10 g/50 ml Harnstofflösung
zugesetzt. Dann v/urde zur Seite gestellt und nach etwa 72 h auf Stabilität geprüft„
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-H-
Harz iConz.
Xanthan 0,3 ',Ί
Bemerkungen
2
3
3
Xanthan
0,4 ;i
Xanthan/ 0,2 55 Guar
Xanthan/ 0f4 >5
Guar
Trennung in feste Bodenschicht - trübe überstehende Schicht
gute Suspension - oben eine dünne klare Schicht
lose gepackte Bodenschicht trübe überstehende und klare Deckschicht
gute Suspension - besser als 2 oben eingeschätzt - leichte Andeutung einer klaren
Deckschicht.
Bei v/eiteren Tests erwies sich eine Probe unter Verwendung von Xanthan/Guar mit 0,3 >o Konzentration als zufriedenstellend,
während eine andere leichtes Absitzen am oberen Ende des Behälters zeigte, d.h., nicht zuviel zur Verwendung
innerhalb einiger weniger Tage.
Die Beziehung zwischen dem Suspensionsvermögen von Guar/
Xanthan-Gemischen und rheologischen Parametern, die mit einer Standard-Laborausrüstung leicht zu messen sind, wird
durch die Daten der folgenden Tabelle veranschaulicht, die auch die synergistischen Einflüsse auf Viskosität und
Fließpunkten wiedergibt, wenn das Xanthanverhältnis des Harzgemischs unter 10 % liegt.
Der Fließpunkt (FP) ist die Grenzspannung in dyn see cm ,
errechnet durch Extrapolieren der Spannung (Fann-Skala)/ Scherrate (UpH) der Flüssigkeit unter Verwendung des Fann-Viskometers,
nach der Empfehlung der Standard Procedure for Testing Drilling Fluids der American Petroleum Institute
of Dallas, Texas, USA.
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| Guar, % | 100 | 98 | 95 | 92,5 | 90 | 80 | 70 | 60 | 50 | 40 | 20 | 0 | |
| Xanthan, % | 0 | 2 | 5 | 7,5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 | |
| Pann-Skalen- | |||||||||||||
| werte (b) | |||||||||||||
| 300 UpM | 131 | 137 | 137 | 141 | 131 | 126 | 120 | 107 | 102 | 87 | 73 | 64 | |
| 600 UpM | 157 | 164 | 162 | 166 | 154 | 152 | 145 | 131 | 125 | 106 | 88 | 74 | |
| co | Plastische Viskosität |
26 | 27 | 25 | 25 | 23 | 26 | 25 | 24 | 23 | 19 | 15 | 10 |
| co | Fließpunkt | 105 | 110 | 112 | 116 | 108 | 100 | 95 | 83 | 79 | 68 | 58 | 54 |
| OO co |
ΪΤ/PV | 4,04 | 4,07 | 4,48 | 4,64 | 4,70 | 3,85 | 3,80 | 3,46 | 3,43 | 3,58 | 3,87 | 5,4 |
| OO | Brookfield- | ||||||||||||
| Ö | 20SU°Mität | 3600 | 5300 | 6700 | 6500 | 6150 | 5500 | 4500 | 4500 | 3700 | 3600 | 3400 | |
| 250C (cps) | |||||||||||||
| Contraves | |||||||||||||
| Rheomat- | |||||||||||||
| Viskosität 1 | 0500 | 60000 | 79000 | 85000 ' | 70000 | 50000 | 40000 | 10400 | 9000 | 7000 | |||
| (cps bei | |||||||||||||
| 1,0 sec"1) | |||||||||||||
| Samen-(c) Suspension |
E | A | C | C | C | D | C | B | A | ||||
| Sand-(c) | |||||||||||||
| Suspension | ■*■ | C | B | A | |||||||||
| A | |||||||||||||
| A | |||||||||||||
| A |
Anmerkungen zur vorstellenden Tatelle:
(a) Lösungen (1 %) wurden durch Zugabe der trocknen Pulver
zusammen zu dem Wasser, 10-minütiges Rühren und
24-stündiges Altern vor dem Testen hergestellt;
(Td) gemessen auf einem Fann-V.G.-Viskometer mit Feder 250;
(c) A- blieb unbegrenzt suspendiert; B- blieb mehrere Tage suspendiert;
C- blieb 24 h suspendiert; D- setzte sich über Macht ab; E- setzte sich in weniger als 1 h ab.
Durch Gesetze wie dem Stokes'sehen Gesetz ist gut bekannt,
daß die Bewegung suspendierter Teilchen in einem flüssigen Medium von der Viskosität der Flüssigkeit gesteuert wird,
so daß bei langfristiger Suspension bestimmter Teilchen in einer gegebenen Suspensionsflüssigkeit ein niedriger
Wert der Geschwindigkeit der Teilchen durch die Flüssigkeit erhalten wird, wenn die Viskosität am größten ist.
Viskosität ist der Widerstand gegen die durch die Flüssigkeit gezeigte Bewegung. Braucht die Flüssigkeit eine bestimmte
Kraft, bevor eine Bewegung eintritt, sagt man, sie besitzt eine Fließspannung. Diese Erscheinung ist schwer
direkt mit vorhandenen Instrumenten zu messen, kann aber aus der Beobachtung der Bewegung relativ dichter Teilchen
durch die Flüssigkeit abgeleitet werden; bleiben die Teilchen stationär, ist daraus abzuleiten, daß die Kohäsionskräfte
innerhalb der Flüssigkeit größer sind als die Schwerkraft, die sonst zu einem Absitzen oder einer Sedimentation
führen würde.
Andererseits können Daten unter Anwendung des Fann-Viskometer-Verfahrens
erhalten werden, wie es in Verbindung mit der Tabelle erwähnt wurde, und durch Extrapolieren der Skalenablesung/üpM-Kurve
wird ein "Skalenablesungs"-Wert für Null UpM erhalten. Dies wird als Fließpunkt (FP) ausgedrückt«
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Während der Fließpunkt kein genaues Maß für die Fließspannung
ist (da der Fließpunkt auf der Grundlage der Annahme abgeleitet ist, daß die Beziehung zwischen Skalenäblesung/UpM
linear ist), zeigt die Erfahrung mit Suspensionen, wie Bohr schlämmen "bei Ölbohrungen, daß mit zunehmendem
Fließpunkt die Suspensionskraft zunimmt.
Die "plastische Viskosität" ist ein Maß für die Zunahme des Widerstands bei steigender Instrumentengeschwindigkeit;
im Falle der vorstehenden !Tabelle von 300 auf 600 UpM. Ist die plastische Viskosität niedrig, zeigt
die Flüssigkeit geringe Zunahme des Fließwiderstands mit zunehmender Geschwindigkeit (oder Scherrate).
Erfindungsgemäß soll ein Suspensionsmedium geschaffen werden, das relativ dichte Teilchen für lange Zeit in Suspension
hält, das aber auch durch Vorgänge wie Rühren, Pumpen oder Gießen leicht bewegt werden kann. Das Medium nuß
gegebenenfalls auch in der Lage sein, rasch durch eine enge Öffnung zu fließen, wie den Walzenspalt oder das Blatt
einer Rakel, für den Fall, daß es bei einem der vielen Beschichtungs- oder Überzugsvorgänge der zahlreichen Industrien
verwendet werden soll. Eine solche Flüssigkeit sollte auch in der Lage sein, in der Schüssel einer Siebdruckmaschine
zu bleiben, doch bei entsprechendem Druck leicht durch das Sieb fließen.
Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß die optimale Flüssigkeit eine solche mit einem hohen Fließpunkt und
niedriger plastischer Viskosität sein wird. Es ist bekannt, daß 1 i&Lge wässrige Lösungen von Xanthanharz zu den gewünschten
Eigenschaften führen. Um den Fließpunkt und die plastische Viskosität besser in Beziehung zu setzen, wurde
das in der Tabelle angegebene. Verhältnis FP/PV aus den Ergebnissen der Messungen mit einem Fann-Viskometer an der
Serie von 1 %±gen Lösungen errechnet, hergestellt aus einem
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Bereich von Gemischen aus Zanthanharz und Guarharz in den in der Tabelle angegebenen Verhältnissen.
Mir die erfindungs gemäß en Zwecke ist das Verhältnis ZP/PV wunschgemäß hoch. Die größten V/erte dieses Verhältnisses
werden mit Gemisch-Verhältnissen von Guarharz zu Xanthanharz
von 98/2 bis 80/20 und mit Xanthanharz selbst erhalten.
Direkte Beobachtung des Suspensionsvermögens einer jeden Gemischlösung *der Reihe ist unten in der Tabelle angegeben;
Gemische von Guarharz und Xanthanharz mit Verhältnissen zwischen 95/5 und 90/10 ergaben nahezu unbegrenzte
Suspensionszeit, ähnlich einer Lösung von Xanthanharz alleine .
Es besteht also eine enge Beziehung zwischen den instrumenteilen Daten und dem beobachteten Suspensionsvermögen.
Der ausgeprägte Anstieg im FP/PV-Verhältnis um den Mischungspunkt
von 92,5/7»5 Guar/Xanthan ist überraschend.
Ebenso überraschend ist der niedrige Wert für das 5T/PV-Verhältnis
und das Suspensionsvermögen, wenn die Zusammensetzung des Gemischs im Bereich von 50/50 Guar/Xanthan
liegt.
Viskositätsdaten, die mit zwei gut bekannten und breit angewandten
Methoden (Brookfield Synchro-Lectric und Contraves Rheomat) erhalten wurden, sind in der Tabelle
enthalten, um zu zeigen, daß ein gewisses Maß an Viskositätssynergismus auftritt, wenn das Gemischverhältnis
im Bereich zwischen 95/5 und 90/10 liegt, daß aber das bemerkenswert gute und bekannte Suspensionsvermögen von
Xanthanharz selbst aus den angegebenen Daten nicht vorherzu„sagen
gewesen wäre.
&Ο98 38/10ΌΒ
Claims (19)
1. Suspension dispergierter fester Teilchen in einem
pseudoplastischen wässrigen I-iedium mit Xanthanharz
in Lösung und wenigstens einem nicht-ionischen wasserlöslichen ?ol2nner.
2. Suspension nach Anspruch 1 mit einem Gewichtsverhältnis
des nicht-ionischen wasserlöslichen Polymers zum
Xanthanharz im Bereich von 99:1 bis 70:30.
3. Suspension nach Anspruch 1 oder 2 mit Guarharz als nicht-ionisches wasserlösliches Polymer.
4-. Suspension nach Anspruch 3 mit einem Gewichts verhältnis
des Guarharzes zu Xanthanharz von 97:3 Ms 90:10,
5. Suspension nach Anspruch 4 mit einem Gewichtsverhältnis von Guarharz zu Xanthanharz von etwa 92,5 Teilen
Guarharz zu 7,5 Teilen Xanthanharz.
6. Suspension nach einem der Ansprüche 1 "bis 5 mit Samen
als festen Teilchen.
809838/ 1009
7. Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Gesamtkonzentration an Harz und Polymer im Wasser von
0,05 bis 10 Gewichtsprozent.
8. Suspension nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer
Gesamtkonzentration an Harz und Polymer im Wasser von 0,3 bis 1 Gewichtsprozent.
9. Verfahren zur Herstellung einer stabilen Suspension fester Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in einem pseudoplastischen wässrigen Medium mit Xanthanharz
in Lösung und wenigstens einem nicht-ionischen wasserlöslichen Polymer dispergiert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Gewichtsverhältnis des nicht-ionischen
wasserlöslichen Polymeren zum Xanthanharz im Bereich von 99:1 bis 70:50 durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Guarharz als nicht-ionischem
wasserlöslichem Polymer durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß es mit einem Gewichtsverhältnis von Guarharz zu
Xanthanharz von 97:3 bis 90:10 durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Gewichtsverhältnis von Guarharz zu
Xanthanharz von etwa 92,5 Teilen Guarharz zu 7»5 Teilen Xanthanharz durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß es mit Samen als festen Teilchen durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß es mit einer Gesamtkonzentration an Harz und Polymer im Wasser von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent
durchgeführt wird.
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2B11B2B
16. Verfahren nach einem der Ansprache 9 bis 13» dadurch
gekennzeichnet, daß es mit einer Gesamtkonzentration von Harz und Polymer im ./asser von 0,3 bis 1 Gewichtsprozent
durchgeführt wird.
17. Verwendung einer Suspension gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere gemäß Anspruch 6 für die Aussaat
von Samen oder Saatgut unter Verteilen der Suspension über Land so, daß die Samen oder das Saatgut
in oder auf den Boden gebracht werden.
18. Verwendung nach Anspruch 17, wobei das Polymer Guarharz im Verhältnis von 90 bis 97 Gewichtsteilen Guarharz
zu 10 bis 3 Gewichtsteilen ?Zanthanharz ist.
19. Verwendung nach Anspruch 18, wobei die Samen oder das
Saatgut angekeimt sind bzw. ist.
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