DE69829147T2

DE69829147T2 - Verfahren zur Begrenzung der eingeschlossenen Luft bei der Papierherstellung

Info

Publication number: DE69829147T2
Application number: DE69829147T
Authority: DE
Inventors: Christina Northfleet; Franck Renauld
Original assignee: Dow Corning SA
Current assignee: Dow Silicones Belgium SPRL
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2018-11-14
Also published as: CA2254098C; NO984989L; GB9724072D0; CA2254098A1; DE69829147D1; JP4358332B2; EP0916764A2; EP0916764B1; CN1217226A; NO324063B1; US6162330A; EP0916764A3; JPH11229291A; CN1116089C; NO984989D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beschränkung von Lufteinschluss in einem Papierherstellungsverfahren, insbesondere durch Beschränkung des Einschlusses in Siebwasser, das in diesem Verfahren verwendet wird.
Im Allgemeinen weisen Papierherstellungsverfahren einen Schritt auf, worin der Faserstoff in einen unter Druck stehenden Stoffauflaufkasten eintritt, wo er in Wasser zur optimalen Dispersion in dem Wasser gerührt wird. Die Dispersion des Faserstoffes wird dann durch einen Schlitz in dem Stoffauflaufkasten auf ein sich bewegendes Sieb verteilt, wo er eine kontinuierliches Bahn bildet. Diese Bahn wird teilweise durch Ablaufenlassen mithilfe von Schwerkraft entwässert und sie wird einem Saugvorgang unterworfen, der zusätzliches Wasser entfernt. Die Bahnstruktur wird dann auf einer Reihe von Walzenpressen verfestigt, wo zusätzliches Wasser entfernt wird. Die Bahn wird ferner auf dampfbeheizten Zylindern getrocknet, wo das verbleibende Wasser verdampft wird, um ein trockenes Papierblatt zu erzeugen. Eine Maschine, die in der Technik bekannt ist, um dieses Verfahren durchzuführen, ist eine Papiermühle des Foudrinier-Typs.
In dem obigen Papierherstellungsverfahren kann Luft in dem Wasser, das in dem Verfahren verwendet wird, eingeschlossen werden, z.B. während der Faserstoffrührung im Stoffauflaufkasten und während der Entwässerung, wo frei ablaufendes Wasser, auch Siebwasser genannt, in Sammelschalen fällt. Diese Sammelschalen führen das Siebwasser trichterartig in ein Siebwasserauffangbecken, das im Allgemeinen unter einem sich bewegenden Sieb angeordnet ist. Um die Luft in dem Siebwasser innerhalb des Siebwasserauffangbeckens freizusetzen, ist es im Allgemeinen erwünscht, das Siebwasser durch einen relativ langen Abschnitt eines offenen Kanals zu führen. Das resultierende Wasser wird dann wieder in das Papierherstellungsverfahren zurückgeführt, d.h. im Allgemeinen, um die Faserstoffmischung in der Stoffauflaufbox zu verdünnen.
Das Siebwasser in dem obigen Verfahren kann auch wesentliche Mengen von Stoffen, wie etwa oberflächenaktiven Substanzen, Fettseifen, Zellulosederivaten, Tinten- und Prozesschemikalien, wie etwa Leimungshilfsmitteln, enthalten. Viele von diesen Stoffen bewirken Aufschäumen des Siebwassers, wenn es in Gegenwart von Luft gerührt wird. Dieses Schäumen führt mehr und mehr zu einem Problem, wenn das Siebwasser in dem Verfahren wiederverwendet wird, da die Konzentration von solchen Stoffen bei jeder Rückführung steigt. Oft steigt auch die Temperatur des Siebwassers stetig an und Siebwasser kann bei einer Temperatur von 50 bis 70°C vorliegen.
Luft kann in dem Wasser, das in dem Papierherstellungsverfahren verwendet wird, auf verschiedene Weisen eingeschlossen werden. Es ist wichtig, diesen Lufteinschluss zu kontrollieren, so dass das trockene Papierblatt eine einheitliche Qualität hat. Speziell kann, wenn der Lufteinschluss in dem Siebwasser nicht eingeschränkt wird, die Festigkeit der nassen Bahn herabgesetzt werden und das Papierblatt kann eine erhöhte Porosität, verringerte Glätte und herabgesetzte Festigkeit haben.
Verschiedene Verfahren zur Beschränkung von Lufteinschluss in Siebwasser aus dem Papierherstellungsverfahren wurden in der Technik vorgeschlagen. Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, mechanische Mittel zu verwenden, um die Menge von eingeschlossener Luft zu beschränken, oder um zu erlauben, dass Luft entweicht, nachdem die eingeschlossen worden ist. Ähnlich wurde vorgeschlagen, chemische Schaumregulierungsmittel, wie etwa C₇-C₂₂-Alkohole, Polyalkylenglykole, Fettsäuren, Fettsäureester, Amide und organische Phosphate, zu verwenden. Diese Ansätze jedoch bedürfen immer noch Verbesserungen.
Ähnlich wurden Schaumregulierungsmittel auf Polysiloxanbasis für wässrige Systeme in dem Papierherstellungsverfahren verwendet. Die Verwendung von diesen Stoffen mag jedoch beschränkt sein, da sie Fleckbildung auf dem trockenen Papierblatt bewirken können. Des weiteren können Polysiloxane die physikalischen Eigenschaften des Papiers beeinträchtigen und sie können das Druck- und Beschichtungsverfahren von Papier stören.
EP-A-663225 beschreibt eine Schaumregulierungszusammensetzung, die ein Silicon-Antischaummittel und ein vernetztes Organopolysiloxanpolymer mit mindestens einer Polyoxyalkylengruppe und optional zusätzlich ein nichtvernetztes Siliconglykolcopolymer enthält. EP-A-341952 beschreibt eine Schaumregulierungszusammensetzung, die (I) als ein Silikonentschäumungsmittel das Reaktionsprodukt aus einem Polyorganosiloxan und einer harzartigen Siliciumverbindung und (II) ein Siliconglykolcopolymer enthält.
US 3,528,929 beschreibt eine Schaumregulierungszusammensetzung, die fein verteiltes Siliciumdioxid enthält, das in einer Mischung aus Mineralöl, einem hydrophoben Mittel und einem Alkoxysiliciumchlorid verteilt ist. Es wird gelehrt, dass diese Zusammensetzung bei der Befreiung von Luft und Entwässerung während des Papierherstellungsverfahrens mitwirkt. Siliciumdioxid kann jedoch nachteilige Effekte auf das Papier und/oder die Papiermühle haben.
Es ist deshalb erwünscht, ein Verfahren bereitzustellen, das Lufteinschluss in dem Siebwasser in dem Papierherstellungsverfahren beschränkt und die Probleme der Verfahren des Standes der Technik beseitigt. Wir haben überraschend herausgefunden, dass bestimmte Stoffe auf Siloxanbasis trotz der oben erwähnten Bedenken gegenüber Polysiloxanen besonders nützlich als Schaumregulierungsmittel in dem Papierherstellungsverfahren sind.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Schaumregulierung in einem wässrigen Medium bereitgestellt, das ein Polysiloxan, das einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ether- oder Alkoholsauerstoff aufweist, verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Hinzufügen Polysiloxans mit der mittleren allgemeinen Formel: QR¹ ₂SiO(R¹GSiO)_j(R¹ ₂SiO)_kSiR¹ ₂Q zu dem Siebwasser aus einem Papierherstellungsverfahren umfasst, um Lufteinschluss in diesem Siebwasser zu beschränken, wobei R¹ eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, Q gleich R¹ oder G ist und G ein Rest mit der mittleren Struktur -D(OR')_pZ oder -D'((OR')_pZ)_z-1 ist, worin D ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, D' ein tri- oder multi(z)-valenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkylenrest mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen ist, Z eine verkappende Gruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OR², R³ und -OC(O)R³, worin R² gleich Wasserstoff oder eine Gruppe R³ ist und R³ eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, wobei die monovalente Kohlenwasserstoffgruppe optional mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen und/oder Alkoxygruppen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen substituiert ist, mindestens eine Gruppe Z ein Substituent mit mehr als einer Hydroxylgruppe, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist, ist, der die Formel -(CHOH)_q(C(CH₂OH)₂)_t(CH₂)_v-R⁴ hat, worin R⁴ gleich Wasserstoff, Hydroxyl oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und q, t und v jeweils einen Wert von 0 bis 10 einschließlich haben, die Werte von q und t so sind, dass Z mehr als eine Hydroxylgruppe hat, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist, p einen Wert von 0 bis 50 einschließlich hat, j einen Wert von 0 bis 150 einschließlich hat, vorausgesetzt dass, wenn j gleich 0 ist, mindestens eine der Gruppen Q gleich G ist, k einen Wert von 0 bis 1500 oder mehr hat und z die Valenz von Kohlenwasserstoff D' bedeutet.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann verbesserte Verfahrensführung, zum Beispiel durch verbesserte Entwässerung auf dem Sieb, beschleunigte Entwässerungsgeschwindigkeit, erhöhte Energieeinsparung beim Trockenschritt und erhöhte Produktionsgeschwindigkeit, bereitstellen. Zusätzlich kann die Qualität des Papierblatts, das durch das Verfahren gebildet wird, verbessert werden.
Die Polysiloxane, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung nützlich sind, enthalten ein Polysiloxangrundgerüst und mindestens einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ether- oder Alkoholsauerstoff. Ethersauerstoffe verknüpfen zwei Kohlenstoffe miteinander, während Alkoholsauerstoffe, wo verwendet, ein Wasserstoffatom und ein Kohlenstoffatom verknüpfen und somit eine C-OH-Alkoholgruppe bilden. Das Polysiloxan hat die Formel QR¹ ₂SiO(R¹GSiO)_j(R¹ ₂SiO)_kSiR¹ ₂Q. In dieser Struktur ist R¹ eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise ist R¹ eine nichthalogenierte Kohlenwasserstoffgruppe, da die Verwendung von halogenhaltigen Gruppen dazu neigt, in dem oben beschriebenen Papierherstellungsverfahren unerwünscht zu sein. Beispiele für Gruppen, die als R¹ geeignet sind, umfassen Alkylreste, wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Hexyl, Octyl und Decyl; Alkenylgruppen, z.B. Vinyl, Allyl und Hexenyl; cycloaliphatische Gruppen, wie etwa Cyclohexyl; Arylgruppen, wie etwa Phenyl, Tolyl und Xylyl; Arylalkylgruppen, wie etwa Benzyl und Phenylethyl. Bevorzugte R¹-Gruppen umfassen Methyl und Phenyl. Am meisten bevorzugt sind im Wesentlichen alle R¹-Gruppen Methylreste.
In der obigen Formel (1) ist Q gleich R¹ oder G. G hat die mittlere Struktur -D(OR')_pZ (2) oder -D'((OR')_pZ)_z-1 (3)
In Formel (2) ist D ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen. Beispiele für geeignete Gruppen D umfassen Alkylenreste, einschließlich Methylen, Ethylen, Isopropylen, Butylen, Isobutylen, Phenylen, Trimethylen, 2-Methyltrimethylen, Pentamethylen, Hexamethylen, 3-Ethylhexamethylen, Octamethylen und -(CH₂)₁₈-; cycloalkylenhaltige Reste, wie etwa Cyclohexylen; Alkenylenreste, z.B. Propenylen, Vinylen, Hexenylen; Arylenreste, wie etwa Phenylen; Kombinationen von divalenten Kohlenwasserstoffresten, wie etwa Benzylen (-C₆H₄CH₂-). Vorzugsweise ist D ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen. Am meisten bevorzugt ist D eine Trimethylengruppe.
In Formel (3) ist D' eine trivalente oder multivalente Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, R' und Z sind wie für Formel (2) definiert und z bedeutet die Valenz der Kohlenwasserstoffgruppe D'. Beispiele für geeignete Grup pen D' umfassen -C-CH=, -C=C=, -C-C≡. Gruppen G der Struktur (2) sind jedoch bevorzugt.
R' in den obigen Formeln (2) und (3) ist ein Alkylenrest bis zu 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 10 Kohlenstoffatomen. R' wird veranschaulicht durch Methylen-, Ethylen-, Propylen-, Isopropylen-, Butylen-, Isobutylen-, Hexylen-, Octylen- oder einen Decylenrest. Am meisten bevorzugt enthält R' 2 bis 4 Kohlenstoffatome. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn mehrere (OR')-Gruppen in dem Molekül vorhanden sind, die Gruppen eine Kombination von Alkylenoxidresten, wie etwa zum Beispiel eine Kombination von Ethylenoxid- und Propylenoxideinheiten, sein können.
p in den obigen Formeln (2) und (3) hat einen Wert von 0 bis einschließlich 50, vorausgesetzt, dass, wenn p gleich 0 ist, die verkappende Gruppe Z in Formel (2) den erforderlichen Ether- oder Alkoholsauerstoff enthält.
Z ist eine verkappende Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OR², R³ und -OC(O)R³. R² ist Wasserstoff oder eine Gruppe R³, die eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl oder Phenyl, optional mit ein oder mehreren Hydroxylgruppen und/oder Alkoxygruppen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen substituiert, ist. Mindestens eine Gruppe Z ist ein Substituent mit mehr als einer Hydroxylgruppe, die mit einem Kohlenstoffatom verknüpft ist, wobei der Substituent die Formel -(CHOH)_q(C(CH₂OH)₂)_t(CH₂)_v-R⁴ hat, worin R⁴ ein Wasserstoff-, Hydroxyl- oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, und q, t und v jeweils einen Wert von 1 bis einschließlich 10 haben, wobei die Werte von q und t so sind, dass Z mehr als eine Hydroxylgruppe aufweist, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist. Ein Beispiel für eine geeignete Gruppe Z ist -C(CH₂OH)₂-CH₂CH₃.
In der obigen Formel (1) hat j einen Wert von 0 bis einschließlich 150, vorausgesetzt, dass, wenn j gleich 0 ist, mindestens eine der Gruppen Q gleich G ist. Vorzugsweise ist j gleich 1 bis 30.
In der obigen Formel hat k einen Wert von 0 bis 1500 oder mehr. Vorzugsweise reicht k von 1 bis 200.
In einem bevorzugten Verfahren gemäß der Erfindung ist das Polysiloxan, das einen Si-C gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ether- oder Alkoholsauerstoff aufweist, ein Polysiloxanoxyalkoholpolymer oder Polysiloxan-Polyoxyalkohol-Copolymer. Diese Stoffe sind durch das Vorhandensein einer Oxyalkoholgruppe an dem Polysiloxan gekennzeichnet und G hat die Struktur (2) oder (3), worin D und D' wie oben definiert sind, p gleich 1 ist, R' gleich -CH₂ ist und Z ein Substituent mit mehr als einer Hydroxylgruppe, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist, ist. Er kann die Formel -(CHOH)_q(C(CH₂OH)₂)_t(CH₂)_v-R⁴ (5)haben, worin q, t und v unabhängig voneinander einen Wert von 0 bis einschließlich 10 haben, vorausgesetzt, dass die Wert von q und t so sind, dass Z mehr als eine Hydroxylgruppe, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist, hat, und R⁴ ein Wasserstoff-, Hydroxyl- oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist. Es ist bevorzugt, dass entweder g oder t einen Wert von 0 hat. Die Gruppen (CHOH), (C(CH₂OH)₂) und (CH₂) können in beliebiger Reihenfolge vorhanden sein. Die bevorzugte Struktur von G, wenn es eine Oxyalkoholgruppe darstellt, ist
Einige oxyalkoholhaltige Stoffe sind in der Technik bekannt und sind zum Beispiel in U.S.-Patent Nr. 5262155 beschrieben.
Die Gruppe G der Formel (1) kann auch eine Alkoholgruppe sein, die die gleiche Struktur wie der Oxyalkohol hat, mit der Ausnahme der Ethersauerstoffgruppe. Polysiloxane, die in einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich sind, können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung der Polysiloxane ist eine Hydrosilylierungsreaktion zwischen einem Polysiloxanmaterial mit einigen siliciumgebundenen Wasserstoffatomen und alkenylendblockierten Alkoholen oder Oxyalkoholen.
Die Polysiloxane, die einen Si-C-gebundenden Substituenten mit mindestens einem Ether- oder Alkoholsauerstoff wie oben beschrieben aufweisen, können in einem geeigneten Lösungsmittel verdünnt werden, falls gewünscht. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass sie unverdünnt verwendet werden. In dem am meisten bevorzugten Verfahren werden die Polysiloxane als die einzige Zugabe zu dem Siebwasser verwendet. Es ist besonders bevorzugt, dass die Polysiloxane in Abwesenheit irgendwelcher anorganischen Füllstoffe, wie etwa Siliciumdioxid, verwendet werden, da Füllstoffe dieser Art wahrscheinlich auf den Zellulosefasern des Papiers abgeschieden werden und eine Verringerung der Qualität des so erzeugten Papiers bewirken. Es ist jedoch möglich, geeignete Polysiloxane in einem Verfahren gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem oder mehreren bekannten Schaumregulierungsmitteln, z.B. C_7-22-Alkoholen, Polyalkylenglykolen, Fettsäuren, Fettsäureestern, Amiden und organischen Phosphaten wie oben erwähnt, zu verwenden. Die Polysiloxane, ob sie allein oder in Verbindung mit anderen Schaumregulierungsmitteln verwendet werden, können auch in Emulsionsform bereitgestellt werden. Es ist sogar möglich, obwohl nicht bevorzugt, Emulsionen bereitzustellen, die die Polysiloxane und andere Schaumregulierungsmittel enthalten.
In einem Verfahren gemäß der Erfindung wird das Polysiloxan, das einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ether- oder Alkoholsauerstoff aufweist, zu Siebwasser in dem Papierherstellungsverfahren gegeben. Wie hierin verwendet umfasst Siebwasser das frei abfließende Wasser, das in jeder Stufe in dem Papierherstellungsverfahren vorhanden ist, einschließlich des Rückführungswegs des Siebwassers. Vorzugsweise wird das Polysiloxan, das einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ether- oder Alkoholsauerstoff aufweist, dem Siebwasser unmittelbar, bevor das Siebwasser in das Siebwasserauffangbecken eintritt, zugegeben.
Die Polysiloxane, die einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ether- oder Alkoholsauerstoff aufweisen, können jeder dieser Quellen von Siebwasser mithilfe irgendwelcher üblichen Maßnahmen und in einer Konzentration, die ausreichend ist, um Lufteinschluss zu beschränken, zugegeben werden. Im Allgemeinen liegt eine ausreichende Konzentration im Bereich von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Siebwassers.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann verbesserte Prozessführung, einschließlich eines oder mehreren aus verbessertem Ablauf vom Sieb, beschleunigter Entwässerungsgeschwindigkeit, erhöhter Energieeinsparung bei der Trockenstufe und erhöhter Produktionsgeschwindigkeit, bereitstellen. Zusätzlich kann die Qualität des hergestellten Papierblatts verbessert werden.
So dass die Erfindung vollständiger verstanden werden kann, folgt nun eine Anzahl von nicht beschränkenden Beispielen, die die Erfindung veranschaulichen. Alle Teile und Prozentangaben sind auf Gewicht bezogen, wenn nichts anderes angegeben ist.
Beispiel 1
Um das Verfahren zur Beschränkung von Lufteinschluss gemäß der Erfindung zu veranschaulichen, wurde ein Polysiloxan (B), das einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ethersauerstoff aufwies, der Formel (CH₃)₃SiO(CH₃GSiO)₂((CH₃)₂SiO)₂₂ Si(CH₃)₃ (B),worin G = -CH₂-CH₂-CH₂-(OCH₂-CH₂)₁₂OC(O)CH₃ ist, zu einem Foudrinier-Laborpapierstellungssystem in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% in Siebwasser gegeben. Dies wurde mit einem Vergleichspolydimethylsiloxan (A), das kein Polysiloxan zur Verwendung in einem Verfahren gemäß der Erfindung war und von Hüls unter der Handelsbezeichnung Antaphron NE 4561 vertrieben wurde, verglichen. Sowohl Polysiloxan (B), das einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ethersauerstoff aufwies, als auch Vergleichssubstanz (A) wurden einem Wasserlinientest unterzogen.
Der Wasserlinientest misst die Linie, bis zu der eine glasartige Schicht von Wasser auf der Oberseite des sich bewegenden Gewebes auf dem Foudrinier-Papierherstellungssystem vorhanden ist. Die Wasserlinie ist ein Indikator der Nasspartie des Papierherstellungsverfahrens und wird durch die Menge von Luftblasen, die während der Entwässerung eingeschlossen sind, beeinflusst.
Wenn Vergleichspolydimethylsiloxan (A) und das Polysiloxan (B) dem Siebwasser zugegeben werden, wird eine resultierende Wanderung der Wasserlinie beobachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 als Prozentwerte der Wasserlinie angegeben, die ohne irgendwelche Zugabe zu dem Siebwasser erhalten wurde. Größere -Wanderung der Wasserlinie zeigt ein effizienteres Verfahren an.
Beispiel 1
Das Verfahren zur Beschränkung von Lufteinschluss gemäß der Erfindung wird mit Polysiloxanoxyalkoholpolymeren veranschaulicht, die die folgende Struktur (6) hatten, worin die Parameter j und k in Tabelle 1 ausgeführt sind. (CH₃)₃SiO(CH₃GSiO)_j((CH₃)₂SiO)_kSi(CH₃)₃ (6),worin G =
Tabelle 1
Dieses Beispiel verwendete einen Pumpentest mit einer Papieraufschlämmung, die in einem Labor hergestellt wurde, indem 15 g Zeitungspapier und 15 g Zeitschriftenpapier mit 5 g Kreide vermischt wurden, die Papiermischung in 700 ml Leitungswasser eingeweicht wurde und sie für einige Minuten stehen lassen wurde, gefolgt von Rühren der Mischung mit einem Warring-Blender-Mischer für 10 Minuten. Die resultierende Papieraufschlämmung wird dann in einem 3-l-Becherglas mit 800 ml Leitungswasser verdünnt und auf eine Temperatur von 48–50°C gebracht. 500 ml der verdünnten Papieraufschlämmung werden durch die Zugabe von 30 ml einer 10%igen Lösung von Abietinsäure in Wasser und 1,7 ml einer 14%igen Aluminiumsulfatlösung in Wasser geleimt. Nach Zugabe dieser Leimung liegt der pH-Wert der Aufschlämmung zwischen 5,8 und 6,2.
In dem Pumpentest werden 500 ml der oben beschriebenen Aufschlämmung in einen geeichten Zylinder eingeführt und einer Bewegung durch eine Pumpe unterworfen. Die Temperatur wird auf 50°C gehalten und das Volumen wird durch Lufteinschluss auf etwa 600 ml gebracht. 10 μl des Polysiloxans, das einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ethersauerstoff gemäß Tabelle 1 aufweist, wird dann in den Zylinder eingeführt und die Pumpe wird 1 Minute lang angeschaltet. Das Schaumniveau wird aufgezeichnet. Der Test wird 5 Minuten fortgeführt, wobei weitere Zugaben von Polysiloxan, das einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ethersauerstoff aufweist, jede Minute erfolgen, und das Volumenniveau wird weiterhin aufgezeichnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben. Ein Vergleichstest wird mit einer Vergleichsschaumregulierungsemulsion auf Siloxanbasis, die unter dem Namen Dow Corning^® 2-1517 EU Antischaumemulsion kommerziell erhältlich ist, durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben, die das Volumen von Luft und Papieraufschlämmung in Kombination nach 1, 2, 3, 4 und 5 Minuten für jedes der oxyalkoholhaltigen Polysiloxane zeigt.
Tabelle 2: Pumpentest
Es ist aus den Ergebnissen in Tabelle 2 klar, dass die Polysiloxanoxyalkoholpolymere besser als das Vergleichsmaterial wirken.
Tabelle 4:
Diese Materialien wurden dann in einen Pumpentest wie oben beschrieben eingeführt, ausgenommen, dass die Temperatur 53°C betrug, 30 g Zeitungspapier ohne irgendwelches Zeitschriftenpapier, 20 ml einer 10%igen Lösung von Abietinsäure und 1 ml einer 14%igen Aluminiumsuffatlösung verwendet wurden und dass die verwendete Menge von Polysiloxan 5 mg betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Beispiel 2
Polysiloxan K aus Beispiel 2 wurde mit Nafol^® 20 + A (ein Fettalkohol mit einer mittleren Kettenlänge von 20 Kohlenstoffatomen) vermischt und emulgiert, um eine 30%ige Öl-in-Wasser-Emulsion X zu bilden. Die Emulsion wurde in dem oben angegebenen Pumpentest verwendet, ausgenommen, dass der Test bei 63°C durchgeführt wurde und dass 5 mg aktives Antischaummittel verwendet wurden (d.h. das Gesamtgewicht von Polysiloxan und Fettalkohol oder Glykol). Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben, zusammen mit den Ergebnissen von Afranil^® HTO, welches eine 30%ige Emulsion von Nafol 20 + A ist.
Tabelle 3: Pumpentest
Beispiel 3
Die folgenden Polysiloxane wurden mit der allgemeinen Struktur (8) hergestellt, wobei Details in Tabelle 4 angegeben sind. (CH₃)₃SiO(CH₃GSiO)_j((CH₃)₂SiO)_kSi(CH₃)₃ (8),worin G = -(CH₂)₃OCH₂C(CH₂OH)₂CH₂CH₃ (G7)oder
Tabelle 4:
Die Polysiloxane wurden in einem Pumpentest wie oben beschrieben verwendet, ausgenommen, dass die Temperatur 60°C betrug und 25 mg aktives Siloxan in 500 ml einer 2%igen Papieraufschlämmung verwendet wurden. Ergebnisse sind als relative Änderung im Vergleich zur ursprünglichen Schaumhöhe angegeben, wobei die erste Ablesung 15 Sekunden ("Knock-Down")) nach Zugabe des Polysiloxans genommen wurde und dann nach 1 und 3 Minuten, angegeben in cm (+Werte, wo das Schaumniveau ansteigt, –Werte, wo das Schaumniveau abnimmt). Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5: Pumpentest

Claims

Verfahren zur Schaumregulierung in einem wässrigen Medium unter Verwendung eines Polysiloxans, das einen Si-C-gebundenen Substituenten mit mindestens einem Ether- oder Alkoholsauerstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Hinzufügen eines Polysiloxans mit der mittleren allgemeinen Formel: QR¹ ₂SiO(R¹GSiO)_j(R¹ ₂SiO)_kSiR¹ ₂Q zu dem Siebwasser aus einem Papierherstellungsverfahren umfasst, um Lufteinschluss in diesem Siebwasser zu beschränken, wobei R¹ eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, Q gleich R¹ oder G ist und G ein Rest mit der mittleren Struktur -D(OR')_pZ oder -D'((OR')_pZ)_z-1 ist, worin D ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, D' ein tri- oder multi(z)-valenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkylenrest mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen ist, Z eine verkappende Gruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OR², R³ und -OC(O)R³, worin R² Wasserstoff oder eine Gruppe R³ ist und R³ eine monovalente Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, wobei die monovalente Kohlenwasserstoffgruppe optional mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen und/oder Alkoxygruppen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen substituiert ist, mindestens eine Gruppe Z ein Substituent mit mehr als einer Hydroxylgruppe, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist, ist, der die Formel -(CHOH)_q(C(CH₂OH)₂)_t(CH₂)_v-R⁴ hat, worin R⁴ Wasserstoff, Hydroxyl oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und q, t und v jeweils einen Wert von 0 bis 10 einschließlich haben, die Werte von q und t so sind, dass Z mehr als eine Hydroxylgruppe hat, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist, p einen Wert von 0 bis 50 einschließlich hat, j einen Wert von 0 bis 150 einschließlich hat, vorausgesetzt dass, wenn j gleich 0 ist, mindestens eine der Gruppen Q gleich G ist, k einen Wert von 0 bis 1500 oder mehr hat und z die Valenz von Kohlenwasserstoff D' bedeutet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Polysiloxan k von 1 bis 200 reicht, j von 1 bis 30 reicht, Q gleich R¹ ist, D oder D' 2 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen und R' 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass G eine Oxyalkoholgruppe der Formel
ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polysiloxan in einem geeigneten Lösungsmittel verdünnt wird oder in Emulsionsform bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polysiloxan in Verbindung mit einem oder mehreren bekannten Schaumregulierungsmitteln, ausgewählt aus C_7-22-Alkoholen, Polyalkylenglykolen, Fettsäuren, Fettsäureestern, Amiden und organischen Phosphaten, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polysiloxan zu dem Siebwasser aus einem Papierherstellungsverfahren als die einzige Zugabe zu dem Siebwasser gegeben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polysiloxan in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Siebwassers, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polysiloxan zu dem Siebwasser gegeben wird, unmittelbar bevor das Siebwasser in ein Siebwasserauffangbecken eintritt.