DE69113165T2

DE69113165T2 - Eine Succinoglykan enthaltende Zusammensetzung.

Info

Publication number: DE69113165T2
Application number: DE69113165T
Authority: DE
Inventors: Marie-Madeleine Besnard; Claire David; Magali Knipper
Original assignee: Rhone Poulenc Chimie SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2011-07-20
Also published as: FR2665168A1; DE69113165D1; CA2048047C; FR2665168B1; US5350524A; ES2077821T3; CA2048047A1; JPH04253742A; EP0469953B1; JPH0749493B2; EP0469953A1; ATE128161T1; DK0469953T3; GR3018213T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die ein durch mikrobielle Fermentation gewonnenes Polysaccharid des Succinoglycantyps und ein kationisches Polysaccharid enthält, sowie Anwendungen dieser Zusammensetzung.
Es ist bekannt, Xanthangummi, dein gegebenenfalls weitere Gummitypen wie Karubegummi, Agar Agar, Guaran oder Aiginate zugesetzt werden, in Verbindung mit einem Flockungsmittel auf Basis eines Metalls aus der Gruppe von Eisen und/oder Muminium einzusetzen (EP-A-13 217).
Polysaccharide, deren Basiseinheit Glucose, Galactose und ein Succinylrest enthalten, sind bekannt. Sie werden im allgemeinen als Succinoglycane bezeichnet. Diese Polysaccharide werden üblicherweise durch Fermentation einer kohlenstoflhaltige Quelle mit Hilfe eines Mikroorganismus gewonnen.
Derartige Polysaccharide und ihre Herstellungsverfahren sind insbesondere in der europäischen Patentanmeldung 351 303, in der europäischen Patentanmeldung 40 445 sowie in Carbohydrate Research, 73 (1979), S. 159-168 von Clarence A. Knutson beschrieben.
Succinoglycane sind als Geliermittel in einer Zusammensetzung, die die Zersetzung von Ozon hervorruft, bekannt; ein Cellulosederivat kann ebenso als Hilfsmittel zur Gelbildung anwesend sein (FR-A-2 603 272).
Die Succinoglycanpolysaccharide können als Flockungsmittel für Partikel dienen, die in wäßriger Phase fein verteilt sind (US-A-3 406 114). Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie folgendes enthält:
mindestens ein Succinoglycan, dessen Basiseinheit Glucose, Galactose und ein Succinylrest in relativen Mengen von 5 bis 8 mol (vorzugsweise 6 bis 7,5 mol) Glucose pro 1 bis 3 mol (vorzugsweise 1 bis 2 mol) Galactose und pro 0,5 bis 2 mol (vorzugsweise 0,5 bis 1 mol) Succinylrest enthält, wobei das Succinoglycan durch Ferinentation einer Kohlenstoffhaltige Quelle mittels eines Agrobacterium-, Arthrobacter-, Rhizobium-, Alcaligenes-, oder Pseudomonas-Mikroorganismus hergestellt wird;
sowie mindestens ein kationisches Polysaccharid, das aus kationischen Derivaten von Stärke, Galactomannan oder Guaran ausgewählt ist, wobei das Gewichtsverhältnis von Succinoglycan zu kationischem Polysaccharid zwischen 5/95 und 95/5, vorzugsweise zwischen 30/70 und 70/30, liegt.
Außerdem kann die Basiseinheit der Succinoglycane Reste anderer organischer Säuren wie zum Beispiel Pyruvyl- oder Acetylreste in einer Menge, entsprechend 5 bis 8 mol Glucose pro 0,01 bis 2 mol von Resten organischer Säuren sowie anderer Zucker wie Glucuronsäure und/oder Mannose in einer Menge, entsprechend 0 bis 1 mol weiterer Zucker pro 5 bis 8 mol Glucose, enthalten.
Succinoglycane werden erhalten durch Fermentation eines wenigstens eine kohienstoflhaltige Quelle enthaltendem Milieus mittels eines Mikroorganismus Arthrobacter wie z.B. Arthrobacter stabillis, insbesondere der Stamm Arthrobacter stabillis NRRL-B-1973, Agrobacterium wie z.B. Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium radiaobacter oder Agrobacterium rhizogenes, Rhizobium, insbesondere Rhizobium meliloti, und Rhizobium trifolii und Alcaligenes wie z.B. Mcaligenes faecalis, insbesondere die Varianten myxogenes oder Pseudomonas, insbesondere die Stämme Pseudomonas sp. NCIB 11264 und NCIB 11592. Succinoglycane, die mit Hilfe der Agrobacteriumstämine erhalten werden, insbesondere mit der Art Agrobacterium tumefaciens, sind besonders vorteilhaft im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Unter den letztgenannten Succinoglycanen werden besonders jene bevorzugt die durch Fermentation einer Kohlenstoflhaltige Quelle mittels des Stamms Agrobacterium tumefaciens I-736 erhalten werden, der in der nationalen Sammlung von Mikroorganismenkulturen (CNCM) hinterlegt ist.
Ein derartiges Succinoglycan sowie dessen Herstellungsverfahren sind in der europäischen Patentanmeldung 351 303 beschrieben.
Das Fermentationsmilieu, das die kohienstofihaltige Quelle enthält, sowie die Fermentationsverfahren sind hinreichend in der Literatur beschrieben. Man kann sich insbesondere auf die europäische Patentanmeldung 351 303 und 40 445 beziehen.
Die kationischen Derivate der Stärken und der Galactomannane, insbesondere das kationische Guar, sind dem Fachmann wohi bekannt und üblicherweise im Handel erhältlich. Sie werden im allgemeinen durch Veretherung oder Veresterung der freien Hydroxylgruppen der Zucker, die das nicht kationische Polysaccharid bilden, aus denen sie stammen, mittels organischer quaternärer Ammoniumverbindungen wie das 2,3-Epoximethylammoniumchlorid hergestellt.
Die erfindungsgemäßen kationischen Polysaccharide haben ein Molekulargewicht, das üblicherweise über 200.000 im Bereich von 200.000 bis 3.000.000 liegt.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann neben den oben genannten Polysacchariden ein Flockungsmittel enthalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Flokkungsmittel eine Verbindung verstanden, die die Bildung der Flocken ermöglicht oder begünstigt die sich beim Auflösen in Wasser der Succinoglycane und der natürlichen Polysaccharide oder deren Derivaten bilden.
Als Flockungsmittel können organische quaternäre Ammoniumverbindungen, Ammoniak, organische anionische Synthesepolymere oder - copolymere und ihre Salze sowie Verbindungen auf Basis eines Metalls der Gruppe von Eisen und/oder Aluminium wie Sulfate, Chloride, Hydroxychioride oder Chiorsulfate des Aluminiums und/oder des Eisens genannt werden.
Die quaternären Ammoniumverbindungen können insbesondere Salze des n-Alkyltrimethylammoniums, des n-Dialkyldimethylammoniums, des n-Alkyldimethylammoniums, des n-Alkylpyridiniums und des Benzalkoniums sein. In diesen Verbindungen kann die Alkylkette 1 bis 30 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 8 bis 24 Kohlenstoffatome, enthalten.
Die organischen anionischen Polymere oder Copolymere können auf Basis von Acrylsäure oder Methacrylsäure, wie Polyacrylsäure und Polymethacryisäure, vorliegen.
Das Gewicht des Flockungsmittels, das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten ist, beträgt üblicherweise zwischen 0,0001 und 0,03 Gew.-%, bezogen auf Succinoglycan und den natürlichen Polysacchariden oder deren Derivate.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann durch einfaches Mischen der Succinoglycane und der pulverförmigen natürlichen Polysaccharide und/oder deren Derivate oder durch Mischen eines pulverförmigen Succinoglycans oder eines der pulverförmigen Polysaccharide in einer wäßrigen Lösung, die die andere Komponente enthält, hergestellt werden.
Vorzugsweise können das Succinoglycan und das Polysaccharid getrennt in Lösung gebracht werden und dann unter Rühren der beiden Lösungen gemischt werden. Zum Erlangen einer homogenen Lösung muß ausreichend gerührt werden. Das Flockungsmittel kann zu jeder Zeit der einen oder anderen Lösung zugesetzt werden, jedoch vorzugsweise der homogenen Mischung. Letztere kann 0,001 bis 0,3 Gew.-%, vorzugsweise 0,002 bis 0,6 Gew.-%, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Fällung dispergierter fester Teilchen in wäßrigem Milieu mittels einer Zusammensetzung, wie sie oben beschrieben wurde.
Derartige Teilchen können organischer oder mineralischer Natur und unterschiedlicher Größe sein. Ihre Konzentration im wäßrigen Milieu, in dem sie dispergiert sind, kann unterschiedlich sein. Es sei hier angemerkt daß ein solch fällender Effekt der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in dem Maße erstaunlich ist, wie bekannt ist, daß Succinoglycane und natürliche Polysaccharide oder deren Derivate, die sie bilden, üblicherweise als Suspensionsmittel eingesetzt werden.
Um eine gute Fällung zu erreichen, ist es jedoch wichtig, daß die Konzentration der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in dem wäßrigen Milieu zwischen 0,001 und 0,5 Gew.-%, vorzugsweise jedoch zwischen 0,005 und 0,2 Gew.-%, liegt.
Im Laufe des Verfahrens kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung mit der Dispersion gemischt werden, beispielsweise in Form einer homogenen, wie oben beschriebenen Lösung.
Das oben beschriebene Verfahren kann insbesondere zur Behandlung von Abwasser eingesetzt werden, das suspendierte feste Teilchen enthält, die dann ausgefiockt und gefällt werden.
Dieses Verfahren kann auch zur Herstellung von Isolationsgegenständen auf Basis von Mineralfasern, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthalten, eingesetzt werden.
Solche Gegenstände können in Form von Schildern oder Platten vorliegen, die sehr hohen Temperaturen widerstehen können. Sie können also als Schutz gegen Feuer, als feuerfester Isolator in thermischen Öfen oder Verbrennungskammern oder sogar als akustischer Isolator verwendet werden.
Neben den Mineralfasern und der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können diese Isolationsgegenstände auch mindestens einen anorganischen Füllstoff enthalten.
Als Mineralfasern können genannt werden: Borfasern, Kohlefasern, Glasfasern und Keramikfasern wie Aiuminiumoxidfasern, Alumosilikat und durch andere Oxide modifiziertes Alumosilikat wie Oxide des Chroms, des Bors, des Zirkoniums, des Calciums und des Magnesiums, der Titandioxidfasern, der Siliciumcarbidfasern, der Siliciumnitridfasern, der Kohienstoffnitridfasern, der Bornitridfasern, sowie Fasern der Mineralwollen wie Wolle des Diabas, Steinwolle oder Schiackenwolle. Diese Fasern haben vorzugsweise eine Länge von 0,1 bis 50 mm und einen Durchmesser von 1 bis 20 um.
Die anorganischen Füllstoffe, die dem Isolationsgegenstand zugesetzt werden, können aus Silikaten, wie kolloidalen Silikaten, Aluminiumoxiden, Bentoniten, Magnesia, Calciumcarbonaten, Kaolin oder Aluminiumsilikaten, bestehen.
Die erfindungsgemäßen Isolationsgegenstände können ausgehend von einer wäßrigen Dispersion von Mineralfasern hergestellt werden, die gegebenenfalls die anorganischen Füllstoffe enthält, zu der die erfindungsgemäße Zusammensetzung so gemischt wird, daß ihre Gewichtskonzentration in der Dispersion so, wie oben beschrieben, ist.
Eine derartige Dispersion kann 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 6 Gew.-%, Trockensubstanz enthalten.
Das Mischen der Dispersion mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung führt zur Ausfällung der Fasern und gegebenenfalls der dispergierten anorganischen Füllstoffe, die in der Zusammensetzung enthalten sind.
Die Feststoffe können von der überstehenden wäßrigen Phase durch physikalische Trennverfahren wie zum Beispiel durch Filtration abgetrennt werden. Dann können die Feststoffe einer Formgebung unterzogen, getrocknet und gegebenenfalls erhitzt werden. Das Ausformen erfolgt nach einer herkömmlichen Methode im Hinblick auf den endgültigen Einsatz des Isolationsgegenstandes.
Nach Trocknung enthält letzterer üblicherweise 30 bis 90 Gew.-% Mineralfasern, gegebenenfalls 5 bis 60 Gew.-% anorganische Füllstoffe und 0,5 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Die Isolationsgegenstände, die eine erfindungsgemäße Zusammensetzung enthalten, zeigen bessere mechanische Eigenschaften im Vergleich zu den bisher bekannten Isolationsgegenständen. Aber vor allem ist es dank dieser Zusammensetzung möglich, den Anteil des organischen Materials in dem Isolationsgegenstand wesentlich zu reduzieren. So hat eine übermäßige Menge von organischem Material zahlreiche Nachteile, insbesondere bildet sich ein schwarzer Rauch bei der Erhitzung des Isolationsgegenstandes.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist es ebenso möglich, Gegenstände auf Basis von Holzfasern herzustellen, insbesondere nach einem ähnlichen Verfahren wie das bereits oben genannte Verfahren zur Herstellung der Isolationsgegenstände. Bei einem solchen Verfahren werden die Mineralfasern durch Holzfasern ersetzt.
Ziel der folgenden Beispiele ist die Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung.

BEISPIEL 1:

Es werden 100 g Polysaccharidlösung hergestellt, indem 22 g einer 0,5 %igen Rhéozan -Lösung mit 22 g einer 1 %igen Lösung von kationischem Guar sowie 56 g Wasser gemischt werden.
Rhéozan ist ein Polysaccharid vom Typ Succinoglycan, das von Rhöne-Poulenc vertrieben wird. Es kann durch Fermentation einer Kohlenstoffhaltige Quelle mittels eines Stammes von Agrobacterium tumefaciens I-736 erhalten werden.
Der eingesetzte kationische Guar wird als Produkt von der Firma Meyhall unter dem Namen Meyproid 9806 vertrieben.
In einem 5-l-Becher werden 22 g Alumosilikat-Keramikfasern in 2100 g Wasser unter Rühren bei 500 U/min dispergiert. Dann wird unter weiterem Rühren die Polysaccharidlösung zu dieser Dispersion zugegeben.
Zwei Minuten später wird das Rühren eingestellt. Die Fasern fallen aus. Die aus der wäßrigen Lösung gefällten Fasern werden unter Vakuum über einen Büchnertrichter filtriert. Der Filterkuchen wird getrocknet.
Der so erhaltene Isolationsgegenstand enthält 1,5 Gew.-% Polysaccharide, bezogen auf das Fasergewicht.

BEISPIEL 2

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch anstatt 56 g Wasser hinzuzufügen, werden 56 g einer 0,22 %igen wäßrigen kationischen Stärkelösung zugegeben. Die Zugabe der kationischen Stärke ermöglicht eine schnellere Fällung der Fasern und liefert einen Isolationsgegenstand, dessen mechanische Eigenschaften gegenüber denen des Isolationsgegenstandes aus Beispiel 1 noch weiter verbessert sind. Der Isolationsgegenstand enthält 2,045 Gew.-% Polysaccharid, bezogen auf das Fasergewicht.

Claims

1. Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

mindestens ein Succinoglycan, dessen Basiseinheit Glukose, Galaktose und einen Succinylrest umfaßt, deren relative Mengen 5 bis 8 Mol Glukose pro 1 bis 3 Mol Galaktose und pro 0,5 bis 2 Mol Succinylrest betragen, wobei das Succinoglycan durch Fermentation eines kohienstoffhaltigen Rohstoffes mittels eines Agrobacterium-, Arthrobacter-, Rhizobium-, Alcaligenes- oder Pseudomonas-Mikroorganismus hergestellt wird;

sowie mindestens ein kationisches Polysaccharid, welches aus den kationischen Derivaten von Stärke, Galaktomannan oder Guaran ausgewählt ist;

wobei das Gewichtsverhältnis von Succinoglycan zu kationischem Polysaccharid zwischen 5 : 95 und 95 : 5 liegt.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiseinheit des Succinoglycans Glukose, Galaktose und einen Succinylrest enthält, deren relative Mengen 6 bis 7,5 Mol Glukose pro 1 bis 2 Mol Galaktose und pro 0,5 bis 1 Mol Succinylrest betragen.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiseinheit des Succinoglycans zusätzlich mindestens einen Acetylrest, mindestens einen Pyruvylrest, Mannose und/oder Glucuronsäure enthält.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroorganismus Agrobacterium tumefaciens I-736 ist.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis Succinoglycan zu kationischem Polysaccharid zwischen 30 : 70 und 70 : 30 liegt.

6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich ein Flockungsmittel enthält.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Flockungsmittel eine quarternäre organische Ammoniumverbindung, Ammoniak ein anionisches organisches Synthesepolymer oder -copolymer, ein Salz von diesem oder eine Verbindung auf Basis eines Metalles der Eisen- und/oder Aluminiumgruppe ist.

8. Verfahren zur Fällung einer Dispersion aus Festpartikeln in wäßrigem Milieu, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion mit einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mischt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dispersion mit der genannten Zusammensetzung vermischt, so daß die Konzentration der Zusammensetzung in dem wäßrigen Milieu 0,001 bis 0,5 Gew.-% beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration zwischen 0,005 und 0,2 Gew.-% liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel Mineralfasern sind, gegebenenfalls in Mischung mit mindestens einem anorganischen Füllstoff.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel Holzfasern sind.

13. Isolationsgegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, Mineralfasern und gegebenenfalls mindestens einen anorganischem Füllstoff enthalten.

14. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Abwasserbehandlung.