NO130265B - - Google Patents

Description

Anti-skumsammensetning til å hindre skumdannelse

i vandige systemer.

Foreliggende oppfinnelse angår en anti-skumsammensetning

til å hindre skumdannelse i vandige systemer og inneholdende en flytende hydrokarbonolje som kan bestå av et alifatisk eller et aromatisk hydrokarbon eller en blanding derav, findelt hydrofobt silisiumdioksyd og en silikonolje.

Det er mange industrielle prosesser hvor vandige oppløsninger eller suspensjoner inngår. På grunn av egenskapene til komponentene i det vandige system, er ofte skumdannelse et alvorlig problem som må forhindres eller lettes for at ikke skummet skal forstyrre prosess-ens effektivitet.

Eksempler på slike vandige systemer hvor der opptrer betyde-lige skumdannelser, er cellulosesuspensjoner av den art som brukes i produksjon av forskjellige slags papir, kloakksystemer, systemer som inneholder vaskemidler, systemer som inneholder saponin, systemer som inneholder proteiner og lignende. I papirindustrien møter man skumproblemer i svart luten som er den væske man får igjen etter at tremassen er kokt etter sulfat- eller kraftprosessen, og da spesielt under fordampningen av svartluten foran gjenvinningen av kjemikaliene fra denne. Skumdannelse er også et problem ved behandling og utnytting av kraftpapiroppslemminger, sulfidmasseoppslemminger og slipemasseoppslemminger i papirmaskiner, inkludert maskiner som brukes før fiber-dannelsen som for eksempel hollenderen, stoffmøller, røreverk samt innløpsbokser. På den samme måte kan mange systemer som inneholder proteiner som for eksempel oppløsning av proteinekstraktet fra soya-bønner utvise skumproblemer.

Anti-skumsammensetningene ifølge foreliggende oppfinnelse har vist seg å være spesielt aktive når det gjelder å redusere skum-dannelsen i kraftmasse og sulfidmasse som brukes til fremstilling av kraft- og sulfatpapir. Vandige oppslemminger av kraftmassen har en alkalisk pH i området 8 til 10 og vandige sulfidmasseoppslemminger har en pH som er omtrent nøytral. Anti-skumsammensetningene ifølge foreliggende oppfinnelse kan også brukes til å regulere skum.i vandige slipemasseoppslemminger hvor pH er i det sure området fra omtrent H til 5,5-

Formålet med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en anti-skumsammensetning som har en alminnelig anvendelse i forskjellige industrielle prosesser, og som har en lav viskositet slik at den lett kan pumpes.

Man har med den foreliggende oppfinnelse spesielt tatt sikte på å tilveiebringe en sammensetning som er spesielt nyttig for reguler-ing av skumdannelse i kraftpapirmassen og i sulfidpapirmassen. Andre bruksmåter vil gi seg selv for de som er kjent med de angjeldende tek-nikker .

Fra norsk patent nr. 107-002 er det kjent et skumhindrende middel inneholdende 3~30 vekt-% av en hydrofob, felt kiselsyre disper-gert i 97-70 vekt-% av en organisk hydrokarbonvæske. I US-patent nr. 2.751.358 beskrives ikke-skummende sammensetninger omfattende et flytende hydrokarbon som ialt vesentlig er ikke-blandbart med vann hvori det er suspendert et polyamid med høy molekylvekt. Suspensjonen inneholder 0,05-10 vekt-% av polyamidet basert på vekten av det flytende hydrokarbon og polyamidet er tilstede i en mengde på 1-500 ppm beregnet på den totale sammensetning. Videre er det i US-patent nr. 3.336.231 beskrevet skumhindrende blandinger inneholdende som vesentlige bestanddeler et alkoksylert tertiært amin og et organisk polysiloksan (silikonolje). -Aminet utgjør ca. 3-4 vektdeler og polysiloksanforbindelsen ca. 1 vektdel av blandingen. Disse tidligere benyttede skumhindrende midler inneholder således dels noen av de komponenter som benyttes i foreliggende sammensetning, men i andre mengdeforhold, og dels komponenter som er forskjellige fra de i foreliggende sammensetning. Sammensetningen ifølge opDfinnelsen gir en meget bedre skumhindrende virkning enn de tidligere kjentr "dier og dette illustreres i senere angitte sammenligningsforsøk.

Anti-skumsammensetningen består således av en blanding av en flytende hydrokarbonolje, et findelt hydrofobt silisiumoksyd, en silikonolje og et bis-amid. Komponentene i blandingen er tilstede i det følgende prosentforhold:

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en anti-skumsammensetning til å hindre skumdannelse i vandige systemer og inneholdende en flytende hydrokarbonolje som kan bestå av et alifatisk eller et aromatisk hydrokarbon eller blandinger derav, findelt hydrofobt silisiumdioksyd med en gjennomsnitlig partikkel-størrelse på under 10u og en silikonolje, og denne sammensetning er kjennetegnet ved at den inneholder 70-98,8 vekt-# hydrokarbonolje, 0,1-5 vekt-% findelt hydrofobt silisiumdioksyd og 0,1-5 vekt-% silikonolje samt 1-20 vekt-% av et bis-amid med følgende struktur:

hvor n er et helt tall fra 1 til 6, og R er et mettet eller umettet rettkjedet eller forgrenet alifatisk hydrokarbon med 5~22 karbonatomer.

En liten del av foreliggende sammensetning er effektiv med hensyn til å redusere skum og å opprettholde den opprinnelige skum-nedbrytning. Doseringen kan variere fra 1,0 til 2000 ppm og er for-trinnsvis 10 til 1000 ppm beregnet etter vekt. Noen få dråper av denne sammensetning er meget mer effektivt enn anti-skumsammensetningene som nå vanligvis brukes. Denne sammensetning kan brukes uten tilsats av andre stoffer.

De hydrokarbonoljer som anvendes ved fremstilling av anti-skumsammensetningene, kan velges fra en stor gruppe organiske væsker som omfatter flytende hydrokarboner og substituerte flytende hydrokarboner. En foretrukket gruppe organiske væsker er hydrokarboner som omfatter blandinger av aromatiske og alifatiske hydrokarbonfor-bindelser. Flytende hydrokarboner som for eksempel heksan, heptan, oktan, benzen, xylen, toluen, parafinolje, mineralolje, parafiner, nafta og i enkelte tilfeller jordolje, kan anvendes. Blandinger av to eller flere av disse eller andre lignende hydrokarboner kan også anvendes. Den foretrukne hydrokarbonoljen er parafinolje.

Den andre bestanddel i sammensetningen ifølge foreliggende oppfinnelse er et hydrofobt silisiumoksyd. Hydrofobe silisiumoksyder er kjent under nettopp denne betegnelsen i teknikken, men ikke desto mindre vil hydrofobt silisiumoksyd bli definert her som et findelt silisiumoksyd (dvs. at det er utfelt fra en silisiumoksydhydrosol) som er behandlet med en olje eller et annet hydrofobt materiale slik som et passende silikon, som gjør silisiumoksydpartiklene i seg selv hydrofobe. Hensikten med det hydrofobe silisiumoksyd er at det skal virke som et middel for å redusere viskositeten. Amidene som inngår i sammensetningen har en høy viskositet som fører til vanskeligheter ved pump-ing. Tilsatsen av en liten mengde hydrofobisk silisiumoksyd fører til en senkning i viskositeten og derfor til forbedrede pumpeegenskaper.

Det hydrofobe silisiumoksyd som anvendes ved foreliggende oppfinnelse har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse som er mindre enn 10 mikron og helst mindre enn omtrent 5 mikron. Den mest anvendelige gjennomsnittlige partikkelstørrelsen er fra omtrent 0,02 mikron til omtrent 1,0 mikron. Hydrofobt silisiumoksyd er lett å fremstille ved allerede kjente fremgangsmåter. Det foretrukne hydrofobe silisiumoksyd som anvendes, fremstilles ved å utfelle kolloidalt, amorft silisiumoksyd fra en natriumsilikatoppløsning og tilføre det nevnte silisiumoksyd metylklorsilandamper inntil reaksjonen på overflaten av silisiumoksydet er fullstendig. Forskjellige andre typer hydrofobe silisiumoksyder og andre " 'emgangsmåter er beskrevet i detalj i U.S. 3.408.306.

Bis-amidet virker som en skumstabilisator for mange ioniske overflateaktive stoffer. Stabiliseringsevnen øker med økende kjede-lengde. Typiske mettede bis-amider som kan anvendes i forbindelsen er:

metylen-bis-caprylamid

metylen-bis-pelagonamid

etylen-bis-caprinamid

metylen-bis-laurinamid

metylen-bis-myristinamid

metylen-bis-palmitinamid

metylen-bis-stearamid

etylen-bis-arakidinamid

etylen-bis-beheninamid

Typiske umettede amider som kan anvendes er følgende:

heksylen-bis-linolenamid

propylen-bis-linolenamid

propylen-bis-olj esyreamid

pentylen-bis-brucinsyreamid

Lineære polydimetylsiloksaner har vist seg å være anvendelige ved foreliggende oppfinnelse.

De intermolekylære kreftene er svake, noe som fører til lave smeltepunkt, lave kokepunkt, høy kompressibilitet, små variasjoner av viskositeten med temperaturen og alminnelig fysisk svakhet på tross av høye molekylvekter. Disse silikonoljene er beskrevet i detalj i Kirk-Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology Volum 18. Koke-punktet ligger vanligvis i området 95-300°C, mens viskositeten vari-erer mellom 10,0 til 500 est.

En foretrukket silikonolje er polydimetylsiloksan. En typisk polydimetylsiloksan er "L-45". Mens den nevnte silikonoljen er fore-trukken, kan en hvilken som helst annen silikonolje som inneholder alkyl- eller fenylgrupper brukes.

De følgende eksempler viser fremstillingen av de foretrukne anti-skumsammensetninger.

E ksempel I.

I tank nr. 1 ble det hydrofobe silisiumoksyd, parafinolje og silikonolje blandet og oppvarmet til 121°C under omrøring. Amidet ble deretter langsomt tilsatt og tillatt å smelte. Blandingen ble oppvarmet til 132°C og omrøringen fortsatt inntil blandingen var klar og flytende.

Tank nr. 2 inneholdt bare den gjenværende parafinoljen ved romtemperatur.

Inneholdet av tank 2 ble tilsatt til tank nr. 1 ble holdt

i området mellom 80-93°C. Temperaturen må h^-es innen dette området for at ikke amidet skal falle ut av oppløsningen. Da tilsatsen var fullstendig, ble blandingen homogenisert i 3 timer hvoretter produktet ble avkjølt og fjernet fra reaktoren.

Ved hjelp av de samme fremgangsmåter som er vist i eksempel 1, -ble de følgende sammensetninger fremstilt.

Eksempel II

Eksempel III

Antiskum-aktiviteten til sammensetningen ifølge eksempel I ble utprøvet på syntetisk kraftpapirmasse. og nøytralpapirmasse,.

Prøven hvor antiskum-aktiviteten til en kommersielt tilgjengelig anti-skumsammensetning og sammensetningen fra eksempel I

ble sammenlignet på kraftpapirmassen, ble utført på følgende måte:

200 ml standard kraftpapir prøvemasse og en utmålt mengde

av anti-skumsammensetningen ble tilsatt til et kalibrert rør som hadde en luftgjennomstrømmer av sintrert glass i bunnen. Gjennom denne ble der boblet inn luft til prøven i en mengde på 36 cm^/min. Skummengden som hadde utviklet seg etter 30 s og 60 s med luftgjennom-blåsing ble avlest og registrert.

Resultatene av prøvene er gjengitt i den følgende tabell

hvor sammensetningen fra eksempel I ble sammenlignet med den kommersielle anti-skumsammensetning for papirmasser. Den kommersielle sammensetning består av 10-14% hydrofob silisiumdioksyd og de resterende bestanddeler er alifatisk hydrokarbon.

200 ml standard nøytral papirprøvemasse og en utmålt

mengde av en kommersielt tilgjengelig anti-skumsammensetning eller sammensetningen fra eksempel 1 ble tilsatt til et kalibrert rør som hadde en luftgjennomblåser av sintrert glass i bunnen.

Gjennom denne ble der boblet inn luft i en mengde på 36 cm^/min.

Skummengden som hadde utviklet seg etter 30 sekunder og 60 sekunder

med luftgjennomblåsning ble avlest og registrert. Resultatene av disse prøvene er gjengitt i den følgende tabell

Claims (4)

1. Anti-skumsammensetning til å hindre skumdannelse i vandige systemer og inneholdende en flytende hydrokarbonolje som kan bestå

av .et alifatisk eller et aromatisk hydrokarbon eller blandinger derav, findelt hydrofobt silisiumdioksyd med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på under 10u og en silikonolje, karakterisert ved at den inneholder 70-98,8 vekt-% hydrokarbonolje, 0,1-5 vekt-5? findelt hydrofobt silisiumdioksyd og 0,1-5 vekt-% silikonolje samt 1-20 vekt-% av et bis-amid med følgende struktur: hvor n er et helt tall fra 1 til 6, og R er et mettet eller umettet rettkjedet eller forgrenet alifatisk hydrokarbon med 5-22 karbonatomer.

2. Sammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at den inneholder 86-93 vekt-? hydrokarbonolje, 1,0-2,0 vekt-% silisiumdioksyd, og 1,0-2,0 vekt-? silikonolje samt et bis-amid hvor R har 12-22 karbonatomer.

3- Sammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at n er 1.

4. Sammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at den inneholder 88 vekt-% hydrokarbonolje, 1 vekt-% hydrofobt silisiumdioksyd, 1 vekt-% silikonolje og 10 vekt-% metylen-bis-stearamid.