ES2886003T3 - Composiciones antiespumantes que comprenden partículas anfífilas y métodos de uso de las mismas - Google Patents

Abstract

Un método para desespumar o prevenir la formación de espuma en una corriente de proceso industrial que comprende añadir a la corriente de proceso industrial una emulsión de silicona en agua estabilizada por partículas anfífilas en una cantidad eficaz para desespumar la corriente o para prevenir espumando en la corriente, en donde: a) las partículas anfífilas son partículas de sílice pirógena que comprenden al menos una superficie hidrófoba y al menos una superficie hidrófila y b) la emulsión comprende gotitas de emulsión de agua y silicona en una relación en peso de silicona:agua de 1:7 a 1:2, en donde las gotitas de emulsión de silicona comprenden silicona cargada (FS) y dimetilsiloxano lineal de alta viscosidad con protección terminal de metilo (HVD), con una relación de peso HVD:FS de 2:1 a 10:1, en donde la silicona cargada es una dispersión de sílice en dimetilsiloxano que tiene una relación en peso de dimetilsiloxano a sílice de 4:1 a 10:1 y el HVD tiene una viscosidad pura a 25 °C de 10 000 x 10-6 m2/s (10 000 cSt) a 100 000 x 10- 6 m2/s (100 000 cSt).

Description

DESCRIPCIÓN

Composiciones antiespumantes que comprenden partículas anfífilas y métodos de uso de las mismas

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones antiespumantes en emulsión de silicona en agua que comprenden partículas anfífilas para estabilizar y/o mejorar el rendimiento de dichas composiciones antiespumantes en emulsión de silicona en agua y a métodos que usan dichas composiciones antiespumantes en emulsión de silicona en agua estabilizadas por estas partículas anfífilas.

Antecedentes

La formación de espuma es un problema común en muchos procesos industriales, particularmente en operaciones de fabricación de papel donde la espuma puede evitar la formación adecuada del papel terminado e interrumpir las operaciones de fabricación. Los antiespumantes, a veces llamados agentes antiespumantes, pueden añadirse a los flujos de proceso para combatir este problema. Los agentes comúnmente usados son aceites insolubles, polidimetilsiloxanos y otras siliconas, determinados alcoholes, estearatos y glicoles. El antiespumante puede añadirse para evitar la formación de espuma o bien para romper una espuma ya formada. (Rainer Hofer et al., "Foams and Foam Control", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2000, Wiley-VCH, Weinheim)

Generalmente un antiespumante es insoluble en la corriente del proceso industrial al que se añade. Los antiespumantes suelen tener una viscosidad baja, propiedades tensioactivas y la capacidad de extenderse rápidamente sobre superficies espumosas. También tienen afinidad por la superficie aire-líquido donde desestabilizan las laminillas de espuma. Esto provoca que las burbujas de aire se rompan y la espuma de la superficie se rompa. Las burbujas de aire arrastradas se aglomeran y las burbujas más grandes suben a la superficie del líquido a granel más rápidamente. (Martin Hubbe, NC State University. "Mini-Encyclopedia of Papermaking Wet-End Chemistry". Consultado el 7 de diciembre de 2014)

Los experimentos con antiespumantes basados en silicona comenzaron durante la década de 1950. Estos se basaban en polidimetilsiloxano (aceite de silicona) disperso en agua o aceite ligero. Los aceites de silicona funcionaron bien, pero provocaron alteraciones en la superficie en muchas aplicaciones como pinturas y fabricación de papel. En 1963, se patentaron los primeros antiespumantes fabricados con partículas de sílice hidrófoba en aceite ligero, incluyendo dispersiones de partículas de sílice en aceite de silicona (la denominada "silicona cargada"). Estos finalmente fueron reemplazados por antiespumantes basados en agua y hoy en día los antiespumantes predominantes en la industria de fabricación de papel usan silicona cargada presente como una emulsión de aceite en agua.

Los tensioactivos se usan comúnmente para estabilizar estas emulsiones de silicona en agua y evitar de esta manera que se separen en dos fases líquidas. Los tensioactivos estabilizan la emulsión y participan en el proceso antiespumante facilitando la propagación del agente antiespumante en la interfaz aire-líquido.

La fabricación de antiespumantes basados en silicona es un proceso que requiere mucho tiempo y calor, principalmente debido a la necesidad de fundir los tensioactivos y otros ingredientes antiespumantes antes de formar una emulsión. Lo que se necesita son técnicas y composiciones mejoradas para fabricar composiciones antiespumantes en emulsión de silicona que requieran menos tiempo y consuman menos energía para la producción. De manera ideal, la emulsión resultante tendría actividad antiespumante mejorada, rendimiento mejorado del producto terminado y actividad mejorada en la corriente del proceso al que se añade. El documento JP 2011 218304 A (SAN NOPCO KK) describe el uso de partículas anfífilas en una composición antiespumante de emulsión de silicona en agua.

Compendio de la invención

La presente invención se expone en las reivindicaciones 1 a 12 adjuntas.

Sorprendentemente se ha descubierto que las partículas anfífilas, es decir, las denominadas partículas de Janus, con superficies hidrófobas e hidrófilas, tales como aquellas descritas en la Publicación de Patente de EE.UU. N.° 2008/0234394 A1 de Hong et al., pueden usarse en lugar de tensioactivos para estabilizar emulsiones de silicona en agua, y que las emulsiones de silicona en agua estabilizadas por partículas de Janus funcionan mejor en aplicaciones antiespumantes que las emulsiones de silicona en agua estabilizadas por tensioactivos en términos de eliminación de espuma y longevidad del rendimiento. Aunque el uso de partículas de Janus para estabilizar emulsiones se conoce a partir de la Publicación de Patente de EE.UU. N.° 2010/0305219 A1 de Granick et al., las partículas de Janus no se han usado previamente en composiciones antiespumantes, o como sustituto de los tensioactivos más comúnmente usados para estabilizar emulsiones antiespumantes de silicona en agua.

Por lo tanto, en una primera realización principal la invención proporciona un método para desespumar o prevenir la formación de espuma en una corriente de proceso industrial que comprende añadir a la corriente de proceso industrial una emulsión de silicona en agua estabilizada por partículas anfífilas en una cantidad eficaz para desespumar la corriente o para prevenir espumando en la corriente, en donde: (a) las partículas anfífilas son partículas de sílice pirógena que comprenden al menos una superficie hidrófoba y al menos una superficie hidrófila, y b) la emulsión comprende agua y gotas de emulsión de silicona en una proporción en peso de silicona:agua de 1:7 a 1:2, en donde las gotitas de emulsión de silicona comprenden silicona cargada (FS) y dimetilsiloxano lineal de alta viscosidad con protección terminal de metilo (HVD), con una relación de peso HVD:FS de 2:1 a 10:1, en donde la silicona cargada es una dispersión de sílice en dimetilsiloxano que tiene una relación en peso de dimetilsiloxano a sílice de 4:1 a 10:1 y el HVD tiene una viscosidad pura a 25 °C de 10000 x 10-6 m2/s (10000 cSt) a 100000 x 10-6 m2/s (100000 cSt).

Una segunda realización principal de la invención describe las propias composiciones antiespumantes, y en esta realización la invención proporciona una composición antiespumante en emulsión de silicona en agua que comprende: (a) gotitas de emulsión de agua y silicona en una proporción en peso de silicona:agua de aproximadamente 1:7 a aproximadamente 1:2; y (b) una cantidad estabilizadora de la emulsión de partículas de sílice pirógena que comprende al menos una superficie hidrófoba y al menos una superficie hidrófila, en donde las gotitas de emulsión de silicona comprenden silicona cargada (FS) y dimetilsiloxano lineal de alta viscosidad con protección terminal de metilo (HVD), con una relación de peso HVD:FS de 2:1 a 10:1, en donde la silicona cargada es una dispersión de sílice en dimetilsiloxano que tiene una relación en peso de dimetilsiloxano a sílice de 4:1 a 10:1 y e1HVD tiene una viscosidad pura a 25 °C de 10000 x 10-6 m2/s (10000 cSt) a 100000 x 10-6 m2/s (100000 cSt).

Las ventajas adicionales de la invención se exponen en parte en la descripción que sigue, y en parte serán obvias a partir de la descripción, o pueden aprenderse mediante la práctica de la invención. Las ventajas de la invención se realizarán y se alcanzarán por medio de los elementos y combinaciones señalados particularmente en las reivindicaciones adjuntas. Debe entenderse que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son únicamente ilustrativas y explicativas y no son restrictivas de la invención, como se reivindica.

Breve descripción de las figuras

La FIGURA 1 es una serie de dibujos que representan configuraciones de partículas de Janus ilustrativas.

La FIGURA 2 representa la densidad del licor negro circulante a lo largo del tiempo después de la inyección de tres composiciones antiespumantes separadas en un aparato de prueba FEAT, usando la metodología de prueba y las composiciones descritas en los ejemplos.

La FIGURA 3 es un gráfico de barras que muestra los valores de caída de 30 segundos para cada una de las tres composiciones antiespumantes en la prueba FEAT como se describe en los ejemplos y el tiempo de ejecución total para cada una de las composiciones antiespumantes, derivado de la Figura 2 usando los métodos descritos en los ejemplos.

Descripción detallada

Definiciones y uso de términos

Las relaciones, cantidades y velocidades de flujos de líquido expresadas en esta memoria, a menos que se especifique otra cosa, se expresan en términos de volumen y preferiblemente se miden a temperatura ambiente (25 °C) y presión atmosférica.

Cuando las formas singulares "un", "una" y "el/la" o términos similares se usan en esta memoria, se entenderá que incluyen referentes plurales a menos que el contexto dicte claramente lo contrario. Por lo tanto, por ejemplo, la referencia a "un hidrocarburo" incluye mezclas de dos o más de tales hidrocarburos y similares. La palabra "o" o términos similares como se emplea en esta memoria significa cualquier miembro de una lista particular y también incluye cualquier combinación de miembros de esa lista.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones, siempre que se dé un valor específico, se entenderá que el valor incluye valores que se aproximan al valor indicado.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de esta memoria descriptiva, la palabra "comprender" y variaciones de la palabra, tales como "que comprende" y "comprende", significa "incluyendo pero no limitado a", y no pretende excluir, por ejemplo, otros aditivos, componentes, números enteros o etapas.

Cuando los intervalos se dan especificando el extremo inferior de un intervalo por separado del extremo superior del intervalo, se entenderá que el intervalo puede definirse combinando selectivamente cualquiera de las variables del extremo inferior con cualquiera de las variables del extremo superior que sea matemáticamente posible.

La invención se define en términos de dos realizaciones principales. Cuando en el presente documento se analiza una realización o subrealización distinta a la realización principal, se entenderá que la realización o subrealización puede aplicarse para limitar adicionalmente cualesquiera dos de las realizaciones principales.

Análisis

Sorprendentemente se ha descubierto que las partículas anfífilas, es decir, partículas de Janus, con superficies hidrófobas e hidrófilas, tales como aquellas descritas en la Publicación de Patente de EE.UU. N.° 2008/0234394 A1 de Hong et al., pueden usarse en lugar de tensioactivos para estabilizar emulsiones de silicona en agua, y que estas emulsiones funcionan mejor como antiespumantes que las emulsiones estabilizadas por tensioactivos. En una primera realización principal la invención proporciona un método para desespumar o prevenir la formación de espuma en una corriente de proceso industrial que comprende añadir a la corriente de proceso industrial una emulsión de silicona en agua estabilizada por partículas anfífilas en una cantidad eficaz para desespumar la corriente o para prevenir espumando en la corriente, en donde: (a) las partículas anfífilas son partículas de sílice pirógena que comprenden al menos una superficie hidrófoba y al menos una superficie hidrófila, y b) la emulsión comprende agua y gotas de emulsión de silicona en una proporción en peso de silicona:agua de 1:7 a 1:2, en donde las gotitas de emulsión de silicona comprenden silicona cargada (FS) y dimetilsiloxano lineal de alta viscosidad con protección terminal de metilo (HVD), con una relación de peso HVD:FS de 2:1 a 10:1, en donde la silicona cargada es una dispersión de sílice en dimetilsiloxano que tiene una relación en peso de dimetilsiloxano a sílice de 4:1 a 10:1 y e1HVD tiene una viscosidad pura a 25 °C de 10000 x 10-6 m2/s (10000 cSt) a 100000 x 10-6 m2/s (100000 cSt).

Una segunda realización principal se dirige a las propias composiciones antiespumantes, y en esta realización la invención proporciona una composición antiespumante en emulsión de silicona en agua que comprende: (a) gotitas de emulsión de agua y silicona en una proporción en peso de silicona:agua de aproximadamente 1:7 a aproximadamente 1:2; y (b) una cantidad estabilizadora de la emulsión de partículas de sílice pirógena que comprende al menos una superficie hidrófoba y al menos una superficie hidrófila, en donde las gotitas de emulsión de silicona comprenden silicona cargada (FS) y dimetilsiloxano lineal de alta viscosidad con protección terminal de metilo (HVD), con una relación de peso HVD:FS de 2:1 a 10:1, en donde la silicona cargada es una dispersión de sílice en dimetilsiloxano que tiene una relación en peso de dimetilsiloxano a sílice de 4:1 a 10:1 y e1HVD tiene una viscosidad pura a 25 °C de 10000 x 10-6 m2/s (10000 cSt) a 100000 x 10-6 m2/s (100000 cSt).

La emulsión preferiblemente carece por completo de tensioactivo, pero cuando está presente un tensioactivo preferiblemente no está presente en una cantidad que sea eficaz para estabilizar la emulsión en ausencia de las partículas de sílice pirógena Janus. Por ejemplo, el tensioactivo normalmente no estaría presente en una cantidad mayor que el 1,0 o el 0,5 o el 0,2 % basado en el peso de la emulsión. En algunas realizaciones, las composiciones antiespumantes se comportan de aproximadamente un 20 % a aproximadamente un 50 % mejor en la prueba de espuma y aire arrastrado que las composiciones antiespumantes convencionales que usan tensioactivos para estabilizar la emulsión.

También se describe en esta memoria y no forma parte de la invención un método para formar una emulsión antiespumante de silicona en agua usando partículas de Janus, que comprende: (a) mezclar agua con partículas de Janus que comprenden al menos una superficie hidrófoba y al menos una superficie hidrófila para formar una fase acuosa; (b) mezclar la fase acuosa con una composición de silicona; y (c) emulsionar la composición de silicona en la fase acuosa como gotitas de emulsión para formar la emulsión. El método puede completarse ventajosamente en 30 minutos o menos (incluyendo 15 minutos o menos) y también puede completarse sin la adición de calor durante las etapas de mezcla o emulsión.

Partículas de Janus

Las partículas de Janus son partículas coloidales que tienen dos compartimentos con diferente química y/o polaridad en su superficie. También pueden denominarse partículas "anfífilas", porque son típicamente hidrófobas en una superficie e hidrófilas en otra. Las partículas de Janus disponibles en el mercado pueden obtenerse de Evonik Degussa GmbH, Essen, Alemania. Las partículas de Janus pueden estar presentes en una diversidad de formas que incluyen esférica, elipsoide, helicoidal, en forma de varilla, oblato y combinaciones de los mismos. La FIGURA 1 representa varias configuraciones potenciales.

Las partículas de Janus pueden formarse a partir de cualquier composición adecuada conocida en la técnica, incluyendo polímeros (por ejemplo, poliestireno, polipropileno, látex, poliacrilamida), polipéptidos, proteínas, ácidos nucleicos, vidrio (por ejemplo, sílice fundida), cerámica (por ejemplo, TiO² , AbO3, ZrO²), metales (por ejemplo, oro, plata, platino, paladio o aleaciones) y elementos químicos (por ejemplo, wolframio, titanio, carbono, etc.). Las partículas de Janus comprenden sílice. Las partículas de Janus usadas en la presente invención son sílice pirógena.

Los métodos de fabricación de partículas de Janus son bien conocidos en la técnica como se describe, por ejemplo, en la Publicación de Patente de EE.UU. N.° 2008/0234394 A1 de Hong et al. ("Hong"), He et al., "One-pot facile synthesis of Janus particles with tailored shape and functionality", Chem. Commun., 2011,47, 12450-12452 y Binks, "Particles as Surfactants—Similarities and Differences", Current Opinion in Colloid & Interface Science 7 (2002) 21-41. Entre otros métodos, pueden fabricarse revistiendo las superficies de un material inerte con materiales hidrófobos e hidrófilos, o pueden fabricarse revistiendo una superficie de un sustrato hidrófilo con un material hidrófobo, o viceversa.

Las partículas de Janus están presentes en la emulsión en una cantidad suficiente para estabilizar la emulsión y preferiblemente para facilitar la desespumación. Las partículas de Janus están presentes en la emulsión en una cantidad de más de aproximadamente el 0,5 %, el 1 %, el 1,5 %, el 2 %, el 2,5 %, el 3 %, el 3,5 %, el 4 %, el 4,5 % o incluso el 5 %, en peso de la emulsión, y/o menos de aproximadamente el 10 %, el 8 %, el 7,5 %, el 7,0 %, el 6,5 %, el 5,5 %, el 5,0 %, el 4,5 %, el 4,0 %, el 3,5 %, el 3,0 % o el 2,5 %. Las partículas de Janus están presentes en una cantidad de aproximadamente el 1 % a aproximadamente el 3,5 %, en particular de aproximadamente el 1,5 % a aproximadamente el 2,5 %, en peso de la emulsión. En la presente invención, la emulsión comprende preferiblemente del 1 % al 3,5 % de las partículas de Janus anfífilas de sílice pirógena basadas en el peso combinado de agua y partículas anfífilas en la emulsión.

El tamaño de las partículas de Janus puede elegirse por una diversidad de razones, incluyendo pero no limitado a coste, propiedades mecánicas, propiedades antiespumantes, propiedades estabilizantes de la emulsión, cuestiones regulatorias o una combinación de las mismas. El tamaño promedio de partícula de las partículas de Janus es habitualmente mayor que aproximadamente 0,1 pm, 0,5 pm, 1 pm, 3 pm o 5,0 pm y/o menos de aproximadamente 50 pm, 20 pm, 10 pm, 7,5 pm o 5,0 pm. En las composiciones antiespumantes en emulsión de silicona de la presente invención, el tamaño promedio de partícula de las partículas de Janus anfífilas de sílice pirógena habitualmente varía de aproximadamente 0,5 pm a aproximadamente 5 pm. El tamaño de partícula promedio se determina usando un analizador de tamaño de partícula por difracción láser tal como de Horiba International Corporation.

La expresión "ángulo de Janus" se refiere al ángulo de contacto de tres fases formado entre una partícula y la interfaz líquido-líquido formada entre un primer líquido y un segundo líquido, como se describe en la Publicación de Patente de EE.UU. 2010/0305219 A1 de Granick et al. El ángulo de Janus de una partícula se determina retirando al menos una parte de las partículas de los coloidosomas sólidos, obteniendo imágenes de los coloidosomas sólidos resultantes con microscopio electrónico de barrido (MEB) y medir el ángulo de contacto de tres fases de los huecos que dejan las partículas extraídas. Puede medirse una pluralidad de ángulos de contacto trifásicos individuales para uno o más coloidosomas y un ángulo de contacto trifásico promedio determinado por cálculo. Las partículas de Janus pueden seleccionarse o diseñarse para que tengan cualquier ángulo de Janus que estabilice la emulsión o facilite la desespumación, pero preferiblemente tiene un ángulo de Janus de aproximadamente 80 a aproximadamente 100 grados, y lo más preferiblemente tiene un ángulo de Janus de aproximadamente 90 grados.

La expresión "equilibrio de Janus" se refiere al porcentaje del área superficial contigua total de una partícula que entra en contacto con un primer líquido en una interfaz líquido-líquido. Por ejemplo, una partícula que tiene un equilibrio de Janus del 25 % tiene el 25 % del área superficial de la partícula en contacto con un primer líquido y el 75 % restante del área superficial de la partícula expuesta o en contacto con un segundo líquido. Las partículas de Janus pueden seleccionarse o diseñarse para que tengan cualquier equilibrio de Janus que estabilice la emulsión o facilite la desespumación, pero normalmente variará de aproximadamente el 25 %, el 35 % o el 45 %, a aproximadamente el 75 %, el 65 % o el 55 %.

Gotitas de emulsión de silicona en una fase acuosa continua

Las emulsiones de la presente invención comprenden gotitas de emulsión de silicona en una fase acuosa continua. El término "emulsión" se refiere a una combinación de al menos dos líquidos, donde uno de los líquidos está presente en forma de gotitas en el otro líquido. Véase, IUPAC, Compendium of Chemical Terminology: IUPAC Recommendations, 2ded., compilado por A. D. McNaught y A. Wilkinson, Blackwell, Oxford (1997).

La emulsión puede definirse por su viscosidad. En el presente párrafo, la unidad de viscosidad expresada en centistokes puede convertirse en la unidad del SI m2/s, correspondiendo 1 centistoke a 10-6 m2/s. La emulsión puede tener una viscosidad a 25 °C de aproximadamente 500 cSt (centistokes) o más (incluyendo aproximadamente 1000 cSt o más, aproximadamente 1500 cSt o más, aproximadamente 2000 cSt o más, aproximadamente 2500 cSt o más, aproximadamente 3000 cSt o más, aproximadamente 3500 cSt o más, aproximadamente 4000 cSt o más, aproximadamente 4500 cSt o más, aproximadamente 5000 cSt o más o aproximadamente 5500 cSt o más). Como un límite superior, la emulsión tiene habitualmente una viscosidad a 25 °C de aproximadamente 6000 cSt o menos (incluyendo aproximadamente 5500 cSt o menos, aproximadamente 5000 cSt o menos, aproximadamente 4500 cSt o menos, aproximadamente 4000 cSt o menos, aproximadamente 3500 cSt o menos, aproximadamente 3000 cSt o menos, aproximadamente 2500 cSt o menos, aproximadamente 2000 cSt o menos, aproximadamente 1500 cSt o menos o aproximadamente 1000 cSt o menos). En particular, la emulsión tiene una viscosidad a 25 °C de aproximadamente 500 cSt a aproximadamente 6000 cSt, lo que incluye intervalos de aproximadamente 500 cSt a aproximadamente 1000 cSt, de aproximadamente 1000 cSt a aproximadamente 1500 cSt, de aproximadamente 1500 cSt a aproximadamente 2000 cSt, de aproximadamente 2000 cSt a aproximadamente 2500 cSt, de aproximadamente 2500 cSt a aproximadamente 3000 cSt, de aproximadamente 3000 cSt a aproximadamente 3500 cSt, de aproximadamente 3500 cSt a aproximadamente 4000 cSt, de aproximadamente 4000 cSt a aproximadamente 4500 cSt, de aproximadamente 4500 cSt a aproximadamente 5000 cSt, de aproximadamente 5000 cSt a aproximadamente 5500 cSt, de aproximadamente 5500 cSt a aproximadamente 6000 cSt, de aproximadamente 500 cSt a aproximadamente 2000 cSt, de aproximadamente 2000 cSt a aproximadamente 4000 cSt, de aproximadamente 4000 cSt a aproximadamente 6000 cSt, de aproximadamente 500 cSt a aproximadamente 3500 cSt, de aproximadamente 2500 cSt a aproximadamente 3500 cSt o de aproximadamente 3500 cSt a aproximadamente 6000 cSt.

En la presente invención, la emulsión comprende gotitas de emulsión de agua y silicona en relaciones en peso de silicona:agua de 1:7 a 1:2.

La emulsión de silicona de la presente invención incluye una dispersión de sílice en siloxano, denominada "silicona cargada" (FS, por sus siglas en inglés), en las gotitas de emulsión. El siloxano en esta silicona cargada es un dimetilsiloxano.

La sílice en la silicona cargada es preferiblemente hidrófoba y preferiblemente tiene un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 1 a aproximadamente 30 micrómetros, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 micrómetros o de aproximadamente 10 micrómetros.

En la presente invención, la silicona cargada incluye silicona y sílice en una relación en peso de 4:1 a 10:1.

Las emulsiones de silicona de la presente invención también usan siloxanos de alta viscosidad, además de la silicona cargada, para crear las gotitas de emulsión. Estos siloxanos de alta viscosidad se añaden para mejorar la estabilidad de la emulsión y para alargar la actividad del antiespumante cuando se añaden a una corriente de proceso industrial. La silicona de alta viscosidad es un dimetilsiloxano lineal con protección terminal de metilo que tiene una viscosidad a 25 °C de 10.000 x 10-6 m2/s (10 000 cSt) a 100.000 x 10-6 m2/s (100 000 cSt). En particular, la silicona de alta viscosidad tiene una viscosidad a 25 °C de 10.000 x 10-6 m2/s (10 000 cSt) o más (incluyendo aproximadamente 15.000 x 10-6 m2/s (15000 cSt) o más, aproximadamente 20.000 x 10-6 m2/s (20 000 cSt) o más, aproximadamente 30.000 x 10-6 m2/s (30 000 cSt) o más o aproximadamente 35.000 x 10-6 m2/s (35 000 cSt) o más). Como un límite superior, la silicona de alta viscosidad tiene una viscosidad a 25 °C de aproximadamente 100.000 x 10-6 m2/s (100 000 cSt) o menos (incluyendo aproximadamente 75.000 x 10-6 m2/s (75 000 cSt) o menos, aproximadamente 50.000 x 10-6 m2/s (50 000 cSt) o menos o aproximadamente 45.000 x 10-6 m2/s (45 000 cSt) o menos). En particular, la silicona de alta viscosidad tiene una viscosidad a 25 °C de aproximadamente 20.000 x 10-6 m2/s (20 000 cSt) a aproximadamente 40.000 x 10-6 m2/s (40 000 cSt) (incluyendo aproximadamente 20.000 x 10-6 m2/s (20 000 cSt) a aproximadamente 30.000 x 10-6 m2/s (30 000 cSt), aproximadamente 25.000 x 10-6 m2/s (25000 cSt) a aproximadamente 35.000 x 10-6 m2/s (35 000 cSt) o aproximadamente 30.000 x 10-6 m2/s (30 000 cSt) a aproximadamente 40.000 x 10-6 m2/s (40 000 cSt)). La emulsión comprende silicona cargada y silicona de alta viscosidad en una relación en peso de silicona de alta viscosidad:silicona cargada que varía de 10:1 a 2:1, en particular de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 2,5:1. El porcentaje total de silicona cargada y silicona de alta viscosidad en la emulsión será habitualmente como sigue:

silicona cargada: 0,5 % o más, (incluyendo aproximadamente el 1,5 % o más, aproximadamente el 2 % o más, aproximadamente el 2,5 % o más, aproximadamente el 3 % o más, aproximadamente el 3,5 % o más, aproximadamente el 4 % o más, aproximadamente el 4,5 % o más, aproximadamente el 5 % o más, aproximadamente el 5,5 % o más, aproximadamente el 6 % o más o aproximadamente el 6,5 % o más), en peso de la emulsión. Como un límite superior, la silicona cargada habitualmente está presente en la emulsión en una cantidad de aproximadamente el 10 % o menos (incluyendo aproximadamente el 7 % o menos, aproximadamente el 6,5 % o menos, aproximadamente el 6 % o menos, aproximadamente el 5,5 % o menos, aproximadamente el 5 % o menos, aproximadamente el 4,5 % o menos, aproximadamente el 4 % o menos, aproximadamente el 3,5 % o menos, aproximadamente el 3 % o menos, aproximadamente el 2,5 % o menos o aproximadamente el 2 % o menos), en peso de la emulsión.

silicona de alta viscosidad: aproximadamente el 10 % o más (incluyendo aproximadamente el 15 % o más, aproximadamente el 20 % o más, aproximadamente el 25 % o más, aproximadamente el 30 % o más, aproximadamente el 35 % o más), en peso de la emulsión. Como un límite superior, la silicona de alta viscosidad habitualmente está presente en la emulsión en una cantidad de aproximadamente el 40 % o menos (incluyendo aproximadamente el 35 % o menos, aproximadamente el 30 % o menos, aproximadamente el 25 % o menos, aproximadamente el 20 % o menos, aproximadamente el 15 % o menos), en peso de la emulsión. La silicona de alta viscosidad está presente en una cantidad de aproximadamente el 10 % a aproximadamente el 40 % (incluyendo de aproximadamente el 10 % a aproximadamente el 20 %, de aproximadamente el 20 % a aproximadamente el 30 %, de aproximadamente el 30 % a aproximadamente el 40 %, de aproximadamente el 10 % a aproximadamente el 25 %, de aproximadamente el 25 % a aproximadamente el 40 %), en peso de la emulsión.

Cuando la emulsión incluye una silicona de alta viscosidad, la emulsión generalmente incluirá silicona y sílice (incluyendo el peso de sílice de las partículas de Janus y el peso de la sílice en la silicona cargada) en una relación en peso (silicona:sílice) de aproximadamente 4:1 o más (incluyendo aproximadamente 5:1 o más, aproximadamente 6:1 o más, aproximadamente 7:1 o más, aproximadamente 8:1 o más o aproximadamente 9:1 o más). Como un límite superior, la relación en peso de silicona a sílice total en la emulsión es aproximadamente 10:1 o menos (incluyendo aproximadamente 9:1 o menos, aproximadamente 8:1 o menos o aproximadamente 7:1 o menos). La relación en peso de silicona a sílice en la emulsión puede ser de aproximadamente 4:1 a aproximadamente 10:1 (incluyendo de aproximadamente 4:1 a aproximadamente 7:1, de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 8:1, de aproximadamente 8:1 a aproximadamente 9:1, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 10:1, de aproximadamente 4:1 a aproximadamente 8:1, de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 8:1, de aproximadamente 8:1 a aproximadamente 10:1). La emulsión puede tener una relación en peso de silicona con respecto al contenido total de sílice de aproximadamente 8:1.

Aditivos

La emulsión también puede comprender diversos aditivos para mejorar el rendimiento del antiespumante (incluyendo estabilidad de la emulsión, capacidad antiespumante). La emulsión puede comprender además un potenciador del drenaje, por ejemplo, como se describe en la Patente de EE.UU. N.° 5.152.925 de Furman. El potenciador del drenaje puede comprender polímeros que contienen (met)acrilato de hidroxialquilo, que después se solubilizan en un sistema de vehículo orgánico. El potenciador de drenaje está presente habitualmente en la emulsión, como mucho, en una cantidad de aproximadamente el 0 % a aproximadamente el 10 %, en peso de la emulsión.

La emulsión puede comprender además un inhibidor de la corrosión. En algunas realizaciones, el inhibidor de la corrosión es una sal. Los inhibidores de corrosión ilustrativos incluyen, pero no se limitan a, nitrito sódico y fosfato sódico. El inhibidor de corrosión puede comprender un nitrato de metal alcalino, un nitrito de metal alcalino, un silicato o cianato de metal alcalino o urea, o mercaptobenztiazol o benztriazol de sodio, o una combinación de los mismos. El metal alcalino puede ser sodio. El metal alcalino puede ser potasio. El silicato de metal alcalino puede incluir compuestos que tienen la fórmula MO(SiO)n donde M representa el metal alcalino y n es mayor que 1 (incluyendo de aproximadamente 3 a aproximadamente 3,3). El inhibidor de corrosión puede ser nitrito sódico. El inhibidor de corrosión está habitualmente presente en la emulsión, como mucho, en una cantidad de aproximadamente el 0 % a aproximadamente el 2 %, en peso de la emulsión.

La emulsión puede comprender además un biocida. Un biocida es una sustancia química antimicrobiana que puede disuadir, hacer inofensivo o ejercer un efecto de control sobre cualquier organismo nocivo. Algunos ejemplos de biocidas no oxidantes útiles en las composiciones de la presente invención, particularmente para su uso en los procesos de fabricación de pulpa y papel, incluyen, por ejemplo, 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol, 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona, DBNPA, n-octil-isotiazolin-3-ona, MBT, compuestos de amonio cuaternario, THPS y glutaraldehído. En una realización, el biocida se selecciona del grupo que consiste en glutaraldehído, 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamida (DBNPA), 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol (Bronopol), 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona (CMIT), cloruro de n-alquil dimetil bencil amonio, cloruro de didecil dimetil amonio (DDAC), cloruro de alquenil dimetiletil amonio, sulfato de tetraquis hidroximetilfosfonio (THPS). El biocida está habitualmente presente en la emulsión, como mucho, en una cantidad de aproximadamente el 0 % a aproximadamente el 2 %, en peso de la emulsión.

La emulsión puede comprender además un tensioactivo (incluyendo un tensioactivo iónico o un tensioactivo no iónico), aunque normalmente no en una cantidad suficiente para estabilizar la emulsión. Algunos ejemplos de tensioactivos iónicos incluyen tensioactivos catiónicos (por ejemplo, bromuro de cetiltrimetil-amonio (CTAB), bromuro de hexadeciltrimetilamonio (HTAB), bromuro de dimetildioctadecilamonio (DDAB) y cloruro de metilbencetonio (Hyamine™)) y tensioactivos aniónicos (por ejemplo, dodecil sulfato sódico, laurilsulfato sódico, óxido de lauril dimetilamina, sales biliares (tales como desoxicolato sódico, colato sódico)). Algunos ejemplos de tensioactivos no iónicos incluyen polisorbatos (Tween™), alcoholes polietoxilados, polioxietilen sorbitán, octoxinol (Triton X100™), N, N-óxido de N-dimetildodecil-amina, Polioxil 10 lauril éter, Brij 721™, etoxilato de nonilfenol (Tergitol™), ciclodextrinas, lecitina, entre otros. Un tensioactivo no iónico preferido es Tween 20. Un ejemplo de tensioactivo iónico es un tensioactivo catiónico, tal como DDAB. En algunas realizaciones, la emulsión carece de un tensioactivo en una cantidad eficaz para estabilizar la emulsión en ausencia de partículas de Janus. La emulsión puede estar sustancialmente libre de tensioactivos (incluyendo menos de aproximadamente el 1 % de tensioactivos, menos de aproximadamente el 0,5 % de tensioactivos, menos de aproximadamente el 0,2 % de tensioactivos, en peso de la emulsión). La emulsión puede estar libre de tensioactivos (es decir, no comprende tensioactivos).

También pueden incluirse aditivos adicionales en la emulsión, incluyendo (pero no limitado a) agentes tamponantes, ácidos, bases, sales, agentes caotrópicos y similares. La emulsión puede estar sustancialmente libre de sal (incluyendo menos de aproximadamente el 1 % de sal, menos de aproximadamente el 0,5 % de sal, menos de aproximadamente el 0,2 % de sal, en peso de la emulsión). La emulsión puede estar libre de sal (es decir, no comprende sal). La emulsión puede estar sustancialmente libre de aditivos (incluyendo menos de aproximadamente el 1 % de aditivos, menos de aproximadamente el 0,5 % de aditivos, menos de aproximadamente el 0,2 % de aditivos, en peso de la emulsión). La emulsión puede estar libre de aditivos (es decir, no comprende aditivos).

Flujos de procesos industriales

Los métodos de la presente invención pueden practicarse en cualquier proceso industrial en el cual la formación de espuma sea una preocupación, incluyendo las corrientes de proceso que se encuentran comúnmente al procesar o fabricar pulpa de madera, papel, textiles, cemento o pintura, además de los procesos de tratamiento de aguas residuales industriales, procesamiento de alimentos y extracción de petróleo. Los métodos pueden usarse en prácticamente cualquier sistema de agua industrial donde la formación de espuma sea un problema, pero están particularmente bien adaptados a los sistemas de recirculación de agua como los que se encuentran en los sistemas de fabricación de papel, sistemas de agua de refrigeración (incluyendo torres de refrigeración, unidades de refrigeración de circuito abierto y cerrado), sistemas industriales de agua bruta, sistemas de distribución de agua potable, desinfección del sistema de agua potable, sistemas de producción o recuperación de petróleo (sistema de agua de yacimientos petrolíferos, fluidos de perforación), sistema de almacenamiento de combustible, sistemas de trabajo de metales, intercambiadores de calor, reactores, equipos usados para almacenar y manipular líquidos, calderas y unidades generadoras de vapor relacionadas, radiadores, unidades de evaporación ultrarrápida, unidades de refrigeración, equipo de ósmosis inversa, unidades de lavado de gases, altos hornos, unidades de evaporación de azúcar, plantas de energía de vapor, unidades geotérmicas, unidades de enfriamiento nuclear, unidades de tratamiento de agua, unidades de recirculación de piscinas, circuitos mineros, unidades de calefacción de circuito cerrado, fluidos de mecanizado usados en operaciones como, por ejemplo, perforación, borado, molienda, escariado, extracción, brochado, torneado, corte, costura, trituración, corte de hilos, conformación, hilado y enrollamiento, fluidos hidráulicos, líquidos refrigerantes y similares. En algunas realizaciones, la corriente de proceso industrial es una corriente de proceso industrial en un proceso de fabricación de cemento o un proceso de fabricación de pintura.

Las composiciones y/o emulsiones antiespumantes descritas en esta memoria se añaden o se dosifican a un sistema de procesamiento de pulpa y/o papel. La composición puede utilizarse generalmente en todo el sistema para minimizar y prevenir la formación de espuma. En determinados ejemplos, la composición se añade en un ciclo corto del sistema. Otros ejemplos de puntos de adición adecuados son las grandes torres de almacenamiento de agua de proceso (torres de agua en circulación, torres de agua de filtrado), tanques de almacenamiento de filtrado claro o turbio, despulpadoras o corrientes de proceso antes/después de las despulpadoras, sistema roto o los flujos de proceso antes/después de los recipientes en el mismo, proceso del pozo de alambre antes/después del pozo, proceso del cofre de mezcla de la máquina de papel antes/después del cofre, tanque de agua dulce, tanque de agua caliente y tanque de agua de ducha. Los puntos de adición adecuados para un sistema de planta de celulosa incluyen el digestor, la corriente de pasta marrón, lavadoras (tal como la lavadora de pasta marrón), la corriente de licor negro en un proceso Kraft, o el licor rojo o marrón en un proceso de sulfito. La composición puede dosificarse de forma continua o periódica como un proceso por lotes. La composición puede suministrarse durante aproximadamente 3 a aproximadamente 45 minutos cada aproximadamente 6 a aproximadamente 24 veces al día, o por ejemplo durante aproximadamente 10 a aproximadamente 30 minutos durante aproximadamente 12 a aproximadamente 24 veces al día.

A continuación se proporcionan detalles adicionales sobre procesos industriales particulares como referencia.

Procesos de fabricación de papel

En la industria del papel, el proceso Kraft es un proceso de pulpa alcalina de uso frecuente. Los productos químicos gastados en el proceso pueden reciclarse y reutilizarse, lo que reduce los costes de procesamiento. Una gran desventaja de este proceso es la aparición de espuma durante los procedimientos de cribado y lavado de la pulpa.

El proceso Kraft primero cocina las astillas de madera en digestores y después extrae los productos químicos gastados para su reutilización. Las fibras de pulpa resultantes se lavan luego para retirar una gran cantidad de productos químicos residuales en lavadoras de pasta marrón. Estas lavadoras son una serie de cubas, generalmente tres o cuatro, que alternativamente diluyen la pulpa con agua y la espesan recogiéndola en grandes cribas giratorias. De las lavadoras de pasta marrón, la pulpa viaja a la sala de tamices donde nuevamente se diluye con agua y se pasa por tamices vibratorios que aceptan las fibras ahora completamente deslignificadas y rechazan los grumos de fibras sin pulpa, nudos y otras materias extrañas. Los problemas de espuma pueden ser graves en la sala de tamices, porque la pulpa diluida se somete a una violenta agitación por los tamices. El agua extraída de la pulpa después de las operaciones de cribado se denomina licor negro diluido y, por el bien de la economía, se usa normalmente como el agua de dilución para la tercera y cuarta etapa de las lavadoras de pasta marrón. El licor negro diluido es un material espumoso, que contiene, por ejemplo, de aproximadamente el 0,001 % a aproximadamente el 0,1 % en peso de sólidos y con un pH de aproximadamente 12. La formación de espuma del licor negro diluido aumenta junto con el contenido de resina de la madera usada en este proceso.

Los antiespumantes pueden usarse en las plantas de pulpa alcalina durante las operaciones de cribado para que se logre un cribado más eficiente y para prevenir los espesantes de pulpa, usados después de las operaciones de selección para que no se obstruya con aire atrapado. Cuando se usan antiespumantes dispersables en agua durante la operación de cribado, el control de la espuma y el aire arrastrado en la operación de cribado contribuye a la eficacia del lavado de la pulpa durante el proceso de pulpa alcalina. Esto se produce porque aumenta la eficiencia de cribado de la pulpa, permitiendo la facilidad de flujo de la pulpa a través de los espesantes y las lavadoras posteriores.

Los detergentes para destintar usados para eliminar la tinta del papel en las operaciones de reciclaje de papel también pueden provocar importantes problemas de desespumado. Las descripciones detalladas de tales procesos se encuentran en los libros de texto convencionales, tales como A. M. Schwartz y J. W. Perry, SURFACE ACTIVE Agents, Vol. I (1949); y SURFACE ACTIVE AGENTS AND DETERGENTS, Vol. II (1958), Interscience Publishers, Nueva York, cuyas descripciones se incorporan en la presente memoria por referencia.

Los agentes destintantes, en cantidades que varían de aproximadamente el 0,3 a aproximadamente el 3 por ciento basado en el peso del papel, se usan en solución en medios sustancialmente acuosos. La temperatura de la solución de destintado puede variar de cualquier lugar desde temperatura ambiente, incluyendo de aproximadamente 4 °C a aproximadamente 20 °C (de aproximadamente 40 °F a aproximadamente 70 °F), hasta aproximadamente 95 °C (aproximadamente 200 °F). Los procesos se realizan generalmente a un pH alcalino (es decir, de aproximadamente 7,0 a aproximadamente 11,5). En general, el porcentaje de celulosa en peso de la solución de destintado acuosa debe estar por debajo del 10 por ciento y preferiblemente por debajo del 6,0 por ciento, o entre aproximadamente el 4,0 y el 6,0 por ciento.

Después del tratamiento de destintado, el material desfibrado se deja caer en un cofre u otro depósito, después de lo cual se diluye con agua hasta un contenido de sólidos de entre aproximadamente el 0,5 y aproximadamente el 1,5 por ciento (incluyendo aproximadamente el 1,0 por ciento), basado en el peso de la solución. Después de la dilución, la pulpa se separa de la solución y se lava y se espesa por métodos bien conocidos. Opcionalmente, la pulpa se acidifica después a un pH de entre aproximadamente 4 y aproximadamente 6,5 (incluyendo de aproximadamente 4,5 a aproximadamente 5,5), se espesa y después se conforma en una red. La pasta recuperada se puede mezclarse con pasta de sulfato o sulfito virgen fresco, o con pasta recuperada adicional para hacer artículos celulósicos, tales como periódicos etcétera. El desespumante puede añadirse durante cualquiera de las fases anteriores para controlar o prevenir la formación de espuma.

Procesos de fabricación de cemento

La administración confiable de productos químicos antiespumantes también es un paso clave para prevenir la formación de espuma excesiva y evitar dificultades operativas debido al aire atrapado en las aplicaciones de cementación. La mayoría de los aditivos químicos necesarios para fabricar lechadas de cemento son moléculas tensioactivas con una estructura anfífila; por un lado soluble y por otro insoluble (o de solubilidad limitada) en fase acuosa. Esta tensioactividad es responsable de la estabilización de las interfaces aire-líquido y de la generación potencial de espuma y aire excesivos. Dichos aditivos incluyen retardadores de cemento, dispersantes, aditivos para el control de la pérdida de fluidos, agentes de control de la migración de gases y aditivos para mejorar la ductilidad. También se sabe que los productos químicos usados para mejorar la trituración del cemento provocan espuma en cierta medida.

Los orígenes del aire en las lechadas de cemento incluyen el aire ya contenido en el sistema y el aire atrapado durante la mezcla. Es claramente un proceso complejo, que se ve afectado por muchos factores tales como el régimen de mezcla, las propiedades físicas y químicas de los cementos para pozos petrolíferos, la proporción de agua y la calidad, dosis y propiedades del agente espumante, otros aditivos químicos y materiales cementantes suplementarios (SCM, por sus siglas en inglés) y un intervalo de otros parámetros. Los antiespumantes de la presente invención pueden añadirse en cualquier momento durante la secuencia de fabricación del cemento. Pueden añadirse al agua o al cemento en polvo antes de mezclar el agua y el polvo, o pueden añadirse al cemento húmedo después de que el agua y el polvo se hayan mezclado.

Procesos de fabricación de textiles

Los antiespumantes también se emplean en el procesamiento en húmedo de textiles durante las operaciones de desengrasado, desdimensionamiento, blanqueamiento y tinción. Las operaciones de fregado, descalcificación y blanqueo usadas en el procesamiento de textiles para retirar materiales extraños tales como el tamaño de urdimbre, aceite de procesamiento, suciedad y ceras naturales del tejido, a menudo usan detergentes que crean espuma. Estas operaciones se realizan antes de teñir para asegurar un sustrato bien preparado que aceptará el tinte de manera uniforme.

Los antiespumantes tradicionales vuelven a depositar materiales insolubles en las telas durante el procesamiento. Si los materiales insolubles no se eliminan antes de teñir, pueden crear manchas resistentes en los tejidos donde el tinte no penetra o en el caso de algunas fibras sintéticas, manchas de aceite donde la tela se teñirá más oscura en ese lugar. Los antiespumantes de la presente invención no tienen este problema. Desespuman durante la parte de temperatura más alta del proceso que emplea los tensioactivos espumantes y posteriormente se enjuagan en una etapa posterior del proceso a temperaturas más bajas.

Los procesos de tinción de textiles también emplean tensioactivos que hacen espuma como agentes humectantes y después de desengrasar para retirar el tinte suelto. La espuma debe controlarse durante el proceso de tinción con materiales que no vuelvan a depositarse en las telas. Las composiciones antiespumantes descritas en el presente documento también tienen aplicación durante el proceso de tinción donde la tinción real tendrá lugar a una temperatura más alta empleando los antiespumantes descritos, y después los artículos se aclararán posteriormente a una temperatura más baja.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos se presentan para proporcionar a los expertos en la técnica una divulgación y descripción completas de cómo se elaboran y evalúan los métodos reivindicados en esta memoria y están destinados a ser puramente ilustrativos de la invención y no pretenden limitar el alcance de lo que el inventor considera su invención. Se han realizado esfuerzos para garantizar la precisión con respecto a los números (p. ej., cantidades, temperatura, etc.) pero deben tenerse en cuenta algunos errores y desviaciones.

Descripción de muestras

Ejemplo 1 de la invención: Se preparó una emulsión usando una formulación sin tensioactivos, sustituyendo las partículas de Janus por el tensioactivo. Esta formulación incluía silicona cargada (silicona con sílice hidrófoba), silicona de especialidad y una silicona de alta viscosidad, sal, un paquete de drenaje y biocidas. Las partículas de Janus (1,75 %) (vendidas por Evonik Degussa GmbH, Essen, Alemania bajo la marca AEROSIL) se añadieron al agua antes de que se formara la emulsión. Esta emulsión tenía 10 ingredientes.

Ejemplo 2 de la invención: Se preparó una emulsión sin siliconas de especialidad, tensioactivos o sales. En cambio, la emulsión incluía un concentrado de silicona cargada tradicional. Esta emulsión también contenía un paquete de drenaje y biocidas. Las partículas de Janus (2,3 %) (vendidas por Evonik Degussa GmbH, Essen, Alemania bajo la marca AEROSIL) se añadieron al agua antes de que se formara la emulsión. Esta emulsión tenía 7 ingredientes.

Las partículas de Janus de los Ejemplos 1 y 2 de la invención sirven como estabilizantes de emulsión, eliminando de esta manera la necesidad de tensioactivos. Las partículas de Janus de los Ejemplos 1 y 2 de la invención son polvos sencillos que se incorporan bien al agua sin necesidad de calor. Al hacer las emulsiones de Janus de los Ejemplos 1 y 2 de la invención, las siliconas, siliconas cargadas, paquete de drenaje y el agua (incluyendo las partículas de Janus) se mezclaron. El agua se añadió en una etapa a la silicona. A continuación, se añadieron los biocidas y se emulsionó la muestra. El proceso de principio a fin tomó aproximadamente 15 minutos debido a la facilidad de mezcla, menos materias primas y eliminación del requisito de calentamiento.

Métodos de prueba y resultados

Las emulsiones de los Ejemplos 1 y 2 de la invención se probaron frente a FENNOTECH® 6006, una emulsión de silicona bien probada, de alto rendimiento que actualmente vende Kemira Chemicals, en FEAT (prueba de espuma y aire arrastrado, por sus siglas en inglés). La prueba FEAT usa una columna con una camisa de agua caliente conectada a una bomba que continuamente hace circular licor negro (o cualquier otra corriente de proceso que se busque probar) a través de un sistema de circuito cerrado y se monitoriza con un densímetro. Se introduce aire en el sistema y se crea espuma a través de la tendencia natural a la formación de espuma del licor negro que circula a través del sistema. El antiespumante se inyecta en el sistema y la densidad del licor negro circulante se mide cada medio segundo durante un total de 200 segundos. Cuanto mayor sea la densidad, menor será la cantidad de aire en el sistema.

La densidad a lo largo del tiempo se representó en lo que se conoce como gráfico de resultado FEAT (FIGURA 2), y el área bajo la curva se calculó a partir de este gráfico y se representó en un gráfico de barras reproducido como FIGURA 3. El área bajo la curva durante los primeros treinta segundos se conoce como la caída. La caída refleja la rapidez con la que la espuma reacciona al antiespumante; cuanto mayor sea el valor de caída, más rápido actúa el antiespumante sobre el sistema.

La descomposición del antiespumante también puede derivarse a partir del gráfico de resultados de FEAT, porque la densidad disminuye a medida que el antiespumante comienza a perder eficacia con el tiempo. El tiempo de funcionamiento total es inversamente proporcional a la tasa de descomposición observada para cada producto probado. El producto preferido exhibirá típicamente menos descomposición y el tiempo de ejecución total más alto.

Se observaron claras mejoras de rendimiento con la adición de las partículas de Janus y la retirada de los tensioactivos. El Ejemplo 1 de la invención (Janus al 1,75 % con siliconas de especialidad, sin tensioactivos) mostró una mejora del rendimiento del 25,93 % (calculado con el área total bajo la curva) en comparación con el Ejemplo 1 comparativo. El Ejemplo 2 de la invención (Janus al 2,3 %, sin silicona de especialidad, sin tensioactivos, sin sal) mostró una mejora del rendimiento del 40,90 % con respecto al Ejemplo 1 comparativo.

A lo largo de esta solicitud, se hace referencia a diversas publicaciones. Las descripciones de estas publicaciones describen más completamente el estado de la técnica al que pertenece esta invención.

Otras realizaciones de la invención resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la consideración de la memoria descriptiva y la práctica de la invención descrita en esta memoria. Se pretende que la memoria descriptiva y los ejemplos se consideren solo a modo de ejemplo, indicándose el verdadero alcance y espíritu de la invención mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un método para desespumar o prevenir la formación de espuma en una corriente de proceso industrial que comprende añadir a la corriente de proceso industrial una emulsión de silicona en agua estabilizada por partículas anfífilas en una cantidad eficaz para desespumar la corriente o para prevenir espumando en la corriente, en donde: a) las partículas anfífilas son partículas de sílice pirógena que comprenden al menos una superficie hidrófoba y al menos una superficie hidrófila y

b) la emulsión comprende gotitas de emulsión de agua y silicona en una relación en peso de silicona:agua de 1:7 a 1:2,

en donde las gotitas de emulsión de silicona comprenden silicona cargada (FS) y dimetilsiloxano lineal de alta viscosidad con protección terminal de metilo (HVD), con una relación de peso HVD:FS de 2:1 a 10:1, en donde la silicona cargada es una dispersión de sílice en dimetilsiloxano que tiene una relación en peso de dimetilsiloxano a sílice de 4:1 a 10:1 y el HVD tiene una viscosidad pura a 25 °C de 10 000 x 10-6 m2/s (10 000 cSt) a 100000 x 10­ 6 m2/s (100000 cSt).

2. El método de la reivindicación 1, en donde las partículas anfífilas tienen un tamaño de partícula promedio de 0,5 micrómetros a 5 micrómetros.

3. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la emulsión comprende del 1 % al 3,5 % de las partículas anfífilas basándose en el peso combinado de agua y partículas anfífilas en la emulsión.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la emulsión comprende además uno o más aditivos seleccionados de un potenciador de drenaje, un inhibidor de la corrosión, una sal y un biocida.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la emulsión carece de un tensioactivo en una cantidad eficaz para estabilizar la emulsión en ausencia de las partículas anfífilas.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la corriente del proceso industrial es una corriente de pasta marrón o una corriente de licor negro en un proceso de fabricación de papel.

7. Una composición antiespumante en emulsión de silicona en agua que comprende:

a) gotitas de emulsión de agua y silicona en una relación en peso de silicona:agua de 1:7 a 1:2; y

b) una cantidad estabilizadora de la emulsión de partículas de sílice pirógena que comprende al menos una superficie hidrófoba y al menos una superficie hidrófila,

en donde las gotitas de emulsión de silicona comprenden silicona cargada (FS) y dimetilsiloxano lineal de alta viscosidad con protección terminal de metilo (HVD), con una relación de peso HYD:FS de 2:1 a 10:1, en donde la silicona cargada es una dispersión de sílice en dimetilsiloxano que tiene una relación en peso de dimetilsiloxano a sílice de 4:1 a 10:1 y el HVD tiene una viscosidad pura a 25 °C de 10000 x 10-6 m2/s (10000 cSt) a 100000 x 10-6 m2/s (100000 cSt).

8. La composición de la reivindicación 7, en donde las partículas anfífilas comprenden partículas de sílice que tienen un tamaño de partícula promedio de 0,5 micrómetros a 5 micrómetros.

9. La composición de las reivindicaciones 7 u 8, en donde la emulsión comprende del 1 % al 3,5 % de las partículas anfífilas basándose en el peso combinado de agua y partículas anfífilas en la emulsión.

10. La composición de las reivindicaciones 7-9, en donde la dispersión de sílice en dimetilsiloxano está presente en la emulsión en una cantidad del 1,5 % al 10 % en peso de la emulsión.

11. La composición de las reivindicaciones 7-10, en donde la emulsión comprende además uno o más aditivos seleccionados de un potenciador de drenaje, un inhibidor de la corrosión, una sal y un biocida.

12. La composición de las reivindicaciones 7-11, en donde la emulsión carece de un tensioactivo en una cantidad eficaz para estabilizar la emulsión en ausencia de las partículas anfífilas.