SE440603B - Skumdempningsmedel innehallande hydrofob kiseldioxid eller silikat samt metod for anvendning av medlet - Google Patents

Description

82051li4-2 2 dioxiden först bryter ned skummet, dvs. att de fina partiklarna av hydrofob kiseldioxid hjälper till att bryta skumbubblorna, dels att silikonoljan i huvudsak är en bärarvätska som skyddar fyllmedelspartiklarna och bringar dem i kontakt med skumbubblor-p nas ytor. _ De hydrofoba kiseldioxidpartiklarnas verkan som skumned- brytare beror uppenbarligen i avsevärd grad på deras hydrofoba karaktär. Högre grader av hydrofobitet ökar enligt Kulkarni et al kiseldioxidpartikelns förmåga att bryta ned skum och medver- -kar även till dispersionen av partikeln i den oljiga bäraren.

Hydrofoba kiseldioxidpartiklars roll under skumdämpningsproces- sen har oberoende av andra konstaterats av Ross et al, Abstracts .of Papers 51st Colloid and Surface Science Symposium, Grand Island, New York (juni 1977).

Tillverkning av hydrofob kiseldioxid och silikater har blivit en vetenskap i sig själv, och en mångfald patent har med- delats avseende olika aspekter av denna vetenskap. Nya kombina- tioner av material har undersökts och man har funnit användbara substitut_både för den som bärare använda polysiloxanoljan och den som behandlingsmedel använda polysiloxanen. Således har exempelvis hydrofoba kiseldioxidpartiklar suspenderats i flytan- de kolvätelösningsmedel genom att kolväte/kiseldioxidblandningen har underkastats stora skjuvkrafter. I stället för att använda silikon för att göra själva partiklarna hydrofoba har man före- slagit andra behandlingsmedel, såsom organiska kiselhalogenider.

Enligt ett annat förslag framställer man en blandning_av finför- delade kiseldioxidpartiklar och åtminstone ett kolväte som kan oxideras med syre vid förhöjda temperaturer, uppvärmer den er- hållna blandningen vid temperatuner från ca 1ü0°C till ca 300°C 'och sammanför den uppvärmda blandningen med syrgas. Se exempel- _ vis den amerikanska patentskriften 3 591 519 (Boylan, 1971). En- ligt en annan av Boylans amerikanska patentskrifter, nr 3 ü08 306 (1968) föreslås metylklorsilanångor och aminer med lång kedja som hydrofobitetförlänande medel för kiseldioxiden.

Av flera komponenter bestående blandningar av hydrofob kiseldioxid och andra material har föreslagits; i den amerikanska patentskriften 3 959 176 (1976) beskrivs exempelvis ett fast, icke skummande, dispergerande medel, som innehåller ett poly(oxietylen/oxipropylen)-segmentpolymerisat i kombination 82051144-2 3 med en hydrofob kiseldioxid och en organisk spridningsvätska.

Alla skumdämpningsmedel innehåller givetvis inte hydro- fob kiseldioxid eller silikater. En enorm mängd tidigare publi- kationer avser olika kombinationer av organiska kemikalier el- ler ytaktiva medel som har skumdämpande egenskaper i frånvaro av fyllmedelsliknande komponenter. I många större industrier är det emellertid fortfarande hydrofoba kiseldioxid- eller silikat- haltiga medel man väljer som skumdämpningsmedel. Vid massabered- ning av fibrösa material för tillverkning av "vattenlagda" ark, såsom papper, takpapp och liknande kan man träffa på svåra skum- ningsproblem i flera skeden av tillverkningsprocessen, särskilt när naturliga organiska material med skumningsegenskaper före- ligger och/eller när den fibrösa massan utsätts för kraftig om- röring. Okontrollerad skumbildning kan leda till minskad produk- tion, lägre kvalitet hos de "vattenlagda" arkprodukterna och andra icke önskvärda resultat. Skumbildning kan även förekomma under blekning, avfärgning av utskott eller återanvänd massa, kokning, tvättning, avvattning och liknande operationer. Olika avfallsmaterial, avfallslutar eller återanvändbara lutar (såsom svartlut) kan innehålla avsevärda mängder skum och kan erfordra tillsättning av ett skumdämpningsmedel. Även om de hydrofoba kiseldioxidmedel som innehåller poly- siloxan i en eller annan form kan vara synnerligen effektiva då det gäller spridning-och nedbrytning av bubblor, har det rappor- terats att massa som behandlats med från silikon härledda skum- dämpningsmedel resulterar i pappersmaterial som inte tar upp tryckfärg likformigt. Denna icke önskade effekt anses bero på att rester av skumdämparen överförs till papperet och stör upp- tagningen av trycksvärta. Även om detta inte vore fallet skulle det vara ekonomiskt fördelaktigt att eliminera polysiloxaner fullständigt från skumdämpningsmedlet.

Det enligt uppfinningen angivna skumdämpningsmedlet som innehåller en i huvudsak hydrofob, kornformig, porös eller agg- lomerad kiseldioxid eller silikat utmärkas av att skumdämpnings- medlet innehåller H0 molprocent eller mer S102 i form av kisel- dioxid eller silikat och består i huvudsak av reaktionsprodukter av (a) en hydrofil, kornformig, porös eller agglomerad kiseldi- oxid eller silikat som innehåller NO molprocent eller mer SiO2'i form av kiseldioxid eller silikat, vars porösa eller agglomerade 82051le4~2 U partiklar har en genomsnittlig partkelstorlek som är större än 0,1 m men tillräckligt liten för att i allmänhet inte sedimente- ra, och (b) en hydrofob, alifatisk, primär eller sekundär alkohol, varvid reaktionskomponenterna (a) och (b) har upphettats tillsam- mans i blandning till en temperatur över 100°C tills reaktions- komponenterna har reagerat med varandra under bildning av den an- givna reaktionsprodukten. Metoden för användning av det ovannämnda skumdämpningsmedlet avser närmare bestämt avluftning av en omrörd, vattenlagd, arkbildande massa och utmärkes av att det nyssnämnda skumdämpningsmedlet sätts till massan.

Det ovannämnda skumdämpningsmedlet kan med fördel i huvud- sak bestå av reaktionsprodukten av (a) en hydrofil, kornformig, agglomerad kiseldioxid eller silikat med mer än 0,1 silanolgrup- per per kvadratnanometer och en genomsnittlig, slutgiltig parti- kelstorlek inom intervallet från ca 5 till ca 50 nanometer, varvid kiseldioxidens eller silikatets agglomerade partiklar har en genomsnittlig partikelstorlek inom intervallet 20 - 80 Pm efter malning i en kolloidkvarn, och (b) en primär eller sekundär, högre alifatisk alkohol. Den hydrofila, kornformiga, agglomerade kiseldioxiden eller silikatet kan till mer än 95 viktprooent utgöras av en utfälld, genom hydrolys i ångfas framställd, aerogel eller xerogel kieeldioxid med en i huvudsak fullständigt hydroxy- lerad yta och en ytarea som varierar från 20 till 800 kvadrat- meter per gram. Alternativt kan den högre alifatiska alkoholen i huvudsak bestå av en primär alkanol, vanligen med rak kedja och med mer än 8 men mindre än 30 kolatomer. I det angivna skumdämpningsmedlet kan viktförhållandet mellan reaktionskom- ponenten (a) och reaktionskomponenten (b) vara större än 0,5 men mindre än 18. Vidare kan skumdämpningsmedlet vara dispergerat i en flytande kolvätebärare. _ 820514lr-2 5 Det erhållna skumdämpningsmedlet kan användas i ett an- tal olika sammanhang för skumdämpning, såsom för reglering av skum vid papperstillverkning, massaframställning av returpapper, avfärgning, tillverkning av vattenlagda ark i allmänhet, skum- dämpning i svartlut och vitlut och andra avfallslutar eller återanvändbara lutar eller material, vid livsmedelsberedning (t.ex. vid raffinering av betsocker) och avfallsbehandling, samt i andra situationer där skumbildning förorsakar process- problem. ' Uppfinningen skall nu beskrivas mera i detalj. Även om de i huvudsak hydrofoba kiselhaltiga materialen enligt uppfin- ningen kan användas som torra, kornformiga massor och i vatten- suspensioner eller -dispersioner, är dessa material vanligen mer effektiva (åtminstone för några av de vanligaste användnings- ändamålen) när de är likformigt fördelade i en i huvudsak opolär flytande bärare, såsom ett flytande kolväte eller kolvätederivat.

Denna i allmänhet likformiga fördelning kan ske genom disperge- ring eller suspension med eller utan närvaro av medel som re- tarderar eller förhindrar utfällning av de hydrofoba, kisel- haltiga partiklarna. Den flytande bäraren kan även utgöra ett utmärkt medium för det tvåfasiga, heterogena reaktionssystem, i vilket den hydrofoba kiseldioxiden eller silikatet framställs.

Detta system innefattar det hydrofila kiselhaltiga utgângsmate- rialet (den fasta, kornformiga fasen) och den i huvudsak hydro- foba alkoholen som vanligen är tillräckligt förlikbar med den flytande bäraren för att bilda en enda bärare-alkohol-fas. När reaktionen mellan alkoholen och kiseldioxiden eller silikatet .är fullbordad kyls den flytande bäraren vanligen och förtjockas för stabilisering av suspensionen eller dispersionen av hydro- foba partiklar, men den erhållna suspensionen eller dispersionen 82951144-2 6 är fortfarande flytande och kan lätt hällas, pumpas, omröras etc. vid normala rumstemperaturer.

Strukturen för den i huvudsak hydrofoba kiseldioxiden eller silikatet har inte kunnat fastställas med säkerhet. Det är känt från litteraturen att kornformiga kiselhaltiga material med avsevärd uthydroxylering eller ytsilanolhalt kan reagera kemiskt med olika föreningar, inklusive föreningar såsom alko- holer, som har en aktiv väteatom. Vissa rön tyder på att en si- lanolgrupp kan reagera med en alkanol, varvid vatten avges och en struktur av silyl-alkoxi-eter-typ bildas; Det är även väl känt att alkoholer kan bilda vätebindningar med silanolgrupper. Även om närvaro av eterliknande bindningar i reaktionsprodukter enligt uppfinningen inte kan fastställas med säkerhet verkar dessa reaktionsprodukter vara mer stabila än vätebundna mate- rial. Vidare tyder tillgängliga fakta på att reaktionsprodukter enligt uppfinningen inte kan bildas vid rumstemperatur eller ens 'måttligt förhöjda temperaturer (såsom temperaturer under l00°C).

Vid normala rumsbetingelser sker företrädesvis uppvärmning till minst l50°C för framställning av reaktionsprodukterna enligt uppfinningen inom rimlig tid. Även vid l50°C är det vanligen lämpligt att fortsätta uppvärmningen några timmar eller längre tid för att säkerställa att produkten har bildats., Innan andra aspekter av processen för framställning av medel enligt uppfinningen presenteras kommer nu det hydrofila kiselhaltiga materialet, den i huvudsak hydrofoba alkoholen och den flytande bäraren att beskrivas mera i detalj.

Hydrofilt,kiselhaltigtutgângsmaterial Enligt uppfinningen användbara kiseldioxider och silika- ter kännetecknas i allmänhet antingen av en porös eller av en agglomerad kornformig struktur med en utomordentligt stor yt- area per viktenhet. Denna stora ytarea kännetecknar även fler- talet av de kiseldioxider och silikater som används för att tillverka 'tidigare kända hydrofoba, kiselhaltiga medel för av- luftning eller skumdämpning. Enligt denna tidigare kända teknik finns det minst två sätt att erhålla ett hydrofilt, kiselhaltigt utgångsmaterial som kan tillhandahålla den stora ytarea som önskas för den hydrofoba produkten. Ett sätt är att välja ut ett kiselhaltigt kornformigt material som har en extremt liten “slut- giltig" partikelstorlek. Dessa mycket små partiklar, som vanli- a2os144-2 7 gen är kolloidala i storlek, har en benägenhet att bilda agglo- merat som vanligen är större än de “slutgiltiga" partiklarna med från ca en till ca fyra storleksordningar, vanligen med minst tvâ storleksordningar. När de hydrofila partiklarna har gjorts hydrofoba kan ännu större agglomerat bildas. Eftersom dessa agglomerat är framställda av en stor mängd mycket mindre partiklar visar de en benägenhet att ha en mycket stor ytarea.

Ett annat sätt att erhålla denna stora ytarea är att väl- ja ut ett expanderat mineral, t.ex. perlit. Exempelvis anger den amerikanska patentskriften 3 661 793 (1972) en hydrofob perlit som framställtsaN'det normalt hydrofila utgångsmaterialet. Icke agglomerade perlitpartiklar finns tillgängliga i mycket större partikelstorlekar än exempelvis utfälld kiseldioxid. Eftersom perlit är ett expanderat mineral tillhandahåller det ändå en stor ytarea. I den ovannämnda amerikanska patentskriften anges hydrofob perlit i kombinationer med andra material (inklusive en i vatten olöslig, hydrofob, organisk vätska av det slag som skulle vara lämplig som bärarvätska enligt uppfinningen) vilka kombinationer om så önskas kan inkludera hydrofob kiseldioxid.

Som utgångsmaterial enligt uppfinningen använd hydrofil kisel- dioxid och silikat har sålunda vanligen en ytarea som översti- ger 20 kvadratmeter per gram (m2/g) och vanligen över 50 m2/g.

Så stora ytaeror som 700 eller till och med 800 m2/g har rappor- terats i patentlitteraturen. Den hydrofila kiseldioxid som före- trädesvis används som utgångsmaterial enligt uppfinningen rap- porteras ha en ytarea över 200 m2/g. Den hydrofila kiseldioxi- dens ytarea mäts vanligen medelst kväveadsorptionsmetoden som är beskriven av Brunauer et al i J. Am. Chem. Soc. 60:309 (1938).

När det hydrofila kiselhaltiga utgångsmaterialet är ett expanderat, kornformigt mineral, såsom perlit, ligger detta ut- gångsmaterials partikelstorlek i allmänhet inom intervallet från l till l000lpm, företrädesvis mindre än 100/um. Om det kornformi- ga utgångsmaterialet är ett agglomerat är medelstorleken hos de agglomererade partiklarna vanligen mellan 0,1 och l00;pm, före- trädesvis mindre än 20;nn. Dessa ganska små agglomerat består av ännu finare partiklar, vanligen med en medelpartikelstorlek från 0,005 till 0,050Jpm. Sedan den kemiska reaktionen mellan den i huvudsak hydrofoba alkoholen och de hydrofila agglomeraten har genomförts förstoras de ursprungliga agglomeraten ytterligare '82051M-2 8 och agglomeras till relativt stora partiklar som kan ha en me- delpartikelstorlek betydligt över l00)nn. Dessa relativt stora agglomerat är användbara enligt uppfinningen. Det är emellertid vanligtvis lämpligt att mala dem i en kolloidkvarn för att minska medelstorleken till intervallet l-l50}nn, företrädesvis 20-80 7 pm i medelstorlek för agglomeraten. Malningen hjälper till att fördela de förstorade agglomeraten mer likformigt i bärarvätskan och hjälper även till att bibehålla partiklarna i suspenderat tillstånd. Den "slutgiltiga" partikelstorleken hos dessa agglo- merat kan anses vara konstant under processen; det är endast agglomeratens storlek som underkastas förändringar. Denna “slut- giltiga“ partikelstorlek (såsom det tidigare diskuterade inter- vallet 0,005-0;050;nn) tenderar att bestämmas av den metod som används för framställningen av den hydrofila kiseldioxiden el- ler silikatet. Sålunda har exempelvis kiseldioxid-aerogeler och -xerogeler benägenhet att producera en "slutgiltig" partikel med ett visst storleksintervall, genom hydrolys i ångfas framställd kiseldioxid (fumed silica) tenderar att ha ett finare partikel- storleksintervall och utfälld kiseldioxid har ytterligare ett tredje storleksintervall.

Eftersom den kemiska bindningen av den i huvudsak hydro- foba alkoholen vid det kiselhaltiga utgângsmaterialet sannolikt innefattar hydroxyl- eller silanolgrupper på ytan är det i all- mänhet lämpligt att åtminstone ett minimum av ythydroxylering förekommer på de hydrofila partiklarna, t.ex. mer än 0,1 sila- nolgrupp per kvadratnanometer. Ythydroxylnivåer som närmar sig 10 silanolgrupper per kvadratnanometer är beskrivna i patent- litteraturen, och 6-8 SiOH-grupper per kvadratnanometer är inte alls ovanligt. Teoretiskt finns det inte någon övre gräns för graden av ythydroxylering förutom den som kan bestämmas av par- tikelstrukturens inneboende begränsningar och dennas kemi i det inre och på ytan. Om en väsentlig del av det hydrofila minera- let inte är kiseldioxid reduceras givetvis mängden tillgängliga silanolgrupper, men analoga hydroxylhaltiga ytgrupper kan vara närvarande.

Mineralet bentonit har angivits som utgångsmaterial för ett hydrofobt silikat. Bentonit är en montmorillonit och kan an- ses innehålla Mg0, CaO och Al2O3 förutom SiO2. Vidare innehåller den vattenhaltiga formen av detta mineral hydratvatten. Det finns 820514/4-2 9 (åtminstone efter dehydratisering) en stor mängd S102 i detta mineral, både på molprocent- och viktprocentbasis. På liknande sätt rapporteras perlit innehålla 10-20% Al203, 2-5% vatten och 65-75% Si02. Vermiculit, ett annat mineral som kan expanderas liksom perlit, rapporteras innehålla mer än 40 molprocent SiO2, även om närvaro av hydratvatten tas med i beräkningen.

Det företrädesvis använda hydrofila, kiselhaltiga utgångs- materialet är utfälld kiseldioxid, en relativt ren form av ki- seldioxid-som innehåller mer än 95 viktprocent SiO2. Andra for- mer av finfördelad kiseldioxid kan användas enligt uppfinningen, låt vara med mindre effektivitet än utfälld kiseldioxid.

Syntetiska, amorfa kiseldioxider framställs på olika sätt.

“Aerogel"-kiseldioxider erhålls genom framställning av en kisel- dioxid-hydrogel medelst polymerisering av en alkalimetallsilikat- lösning och efterföljande tvättning av hydrogelen på ett sådant sätt att krympning av gelen undviks, t.ex. genom ångmikronise- ringsprocessen. Aerogelprodukten har i allmänhet en pordiameter som överstiger ca 10 nanometer och en ytarea som överstiger ca 200 m2/g men som vanligen inte är mycket större än 350 m2/g.

Aerogelpartiklarna är agglomerat som vanligen har en medelstor- lek som är mindre än l0;mn De "slutgiltiga" partiklar som byg- ger upp dessa agglomerat är vanligen kolloidala i storlek och är mindre än agglomeraten med åtminstone en och i många fall två eller tre storleksordningar.

Bland typiska exempel på kiseldioxidaerogeler kan nämnas “SYLOID 244FP" och “SYLOID 266FB" (varumärken tillhörande W.R.

Grace & Co.), vilka båda kännetecknas av en ytarea av 310 m2/g och en medelpartikelstorlek i intervallet 2-3 mikrometer. Dessa komersiellt tillgängliga aerogelkiseldioxider innehåller mer än 99% SiO2 och mindre än O,l% av var och en av föreningarna alumi- niumoxid, titanoxid, kalciumoxid, natriumoxid, magnesiumoxid och andra oxider och metaller eller metalloider. Både aerogelernas och xerogelernas amorfa natur har fastställts genom röntgenstu- dier, elektronmikrografi och liknande. Partiklarna i dessa ki- seldioxidgeler har betydande ythydroxylering.

Processen för framställning av en kiseldioxidxerogel lik- nar processen för framställning av aerogeler med undantag av att den ursprungliga hydrogelen tvättas långsamt och torkas, vanli- gen vid ett pH-värde i närheten av 4. Under det långsamma tvätt- f-a2os144-2 10 nings- och torkningssteget sker en kraftig krympning av den nät- verksliknande hydrogelstrukturen, vilket resulterar i en mindre medelpordiameter och en större ytarea. Ytarean för "SYLOID 63FP" (varumärke tillhörande W.R. Grace & Co.) har exempelvis uppgi- vits vara 675 m2/g. Medelpartikelstorleken hos xerogelagglome- rat kan vara obetydligt större än i fråga om aerogeler men är fortfarande av ungefär samma storleksordning, t.ex. närmare 10/nn. Även den "slutgiltiga" partikelstorleken liknar den hos aeroge- lerna.

Genom hydrolys i ångfas framställd kiseldioxid erhålls vanligen genom hydrolys av kiseltetrahalogenidånga i en låga av väte och syra, varvid bildas rök som i huvudsak består av kolloi- dala kiseldioxidpartiklar. Den "slutgiltiga" storleken hos des- sa partiklar är vanligen ännu mindre än i fråga om utfälld kisel- dioxid, aerogel- och xerogelkiseldioxider, men genom hydrolys i i ångfas framställd kiseldioxid har även förmåga att agglomera.

I förbrännings/hydrolys-processen bildas smälta kulor av kisel- dioxid. Kiseldioxidkulornas diameter är ca 5 till 15 nanometer.

Dessa smälta kulor kolliderar och sammansmälter under bildning av grenade, tredimensionella, kedjeliknande aggregat. Då aggre- gaten svalnar under smälttemperaturen för kiseldioxid resulterar ytterligare kollisioner i ett visst reversibelt mekaniskt "hop- trasslande" eller agglomeration. Ytterligare agglomeration kan även ske under uppsamlandet av dessa agglomerade partiklar. Yt- arean hos genom hydrolys i ångfas framställd kiseldioxid kan jäm- föras med ytarean hos utfälld kiseldioxid och gelformer av ki- seldioxid och kan överstiga 200 m2/g. Agglomeraten har emeller- ' tid en olägenhet, nämligen att i allmänhet mindre ythydroxyle- ring förekomer än i utfälld kiseldioxid. Ehuru uppfinningen inte är bunden av någon teori anser man det för närvarande vara sannolikt att silanolgrupperna på ytan av kiseldioxiden eller silikatet (eller andra tillgängliga ythydroxyler) reagerar med den i huvudsak hydrofoba alkoholen vid förhöjda temperaturer un- der bildning av en stabil kemisk bindning som inte bryts vid de betingelser som vanligen råder vid användning av hydrofoba ki- seldioxider och silikater. I enlighet härmed antar man att ju större ythydroxyleringen är desto större är antalet bindningar till den hydrofoba alkoholrest som bildas. 8205144 '2 ll "Utfälld" kiseldioxid framställs genom destabilisering av vattenlöslig kiseldioxid (t.ex. ett alkalimetallsilikat) under förhållanden som inte medger bildning av en gelstruktur utan sna- rare förorsakar flockning av kiseldioxidpartiklar till samman- hängande aggregat. Storlekarna hos de "slutgiltiga" partiklarna och agglomeratpartiklarna i utfälld kiseldioxid liknar andra for- mer av kiseldioxid, såsom aerogelerna. Storlekarna hos de "slut- giltiga" partiklarna kan exempelvis variera från ca 5 till ca 50 P nanometer, varvid medelstorleken hos den "slutgiltiga" partikeln vanligen är betydligt mindre än 50 nanometer, t.ex. 20 nanometer eller mindre. Storlekarna hos agglomeratpartiklarna kan variera från 0,1 till l00 mikrometer före den kemiska samverkan med den i huvudsak hydrofoba alkoholen. Efter denna reaktion kan ytter- ligare agglomeration inträffa, men såsom förklarats ovan är des- sa större agglomerat tillräckligt löst sammanbundna för att kun- na malas till mycket mindre fragment, varvid man återställer el- ler närmar sig den ursprungliga agglomeratstorleken. Skumdämp- nings- och avluftningsförmâgan hos hydrofoba kiseldioxider en- ligt uppfinningen kan Visa en avsevärd förbättring när agglome- ratens medelstorlek minskas från 150 »nn ned till 20-80 fun. En ytterligare förbättring kan iakttas i storleksintervallet 30-60 pm, men vanligen sker inte någon ytterligare förbättring när me- delstorleken minskas under 20 Fm utan en viss förlust av förmå- gan kan till och med iakttas inom intervallet 1-15/um för medel- storleken. Ytarean hos utfällda kiseldioxider överstiger vanli- gen 200 m2/g och kan närma sig 400 m2/g eller mer. Agglomeratens kemiska sammansättning innefattar mycket ren SiO2. De innehåller vanligen mer än 95% kiseldioxid. Såsom angivits ovan är ythydroxyl- halten hög. Den överstiger vanligen en OH per kvadratnanometer och kan närma sig 10 OH-grupper per kvadratnanometer.

En kommersiellt tillgänglig form av utfälld kiseldioxid säljs under varumärket "QUSO" (Philadelphia Quartz Company i Philadelphia, PA, USA). Dessa utfällda kiseldioxider med varu- märket “QUSO“ har olika tilläggsbeteckningar, såsom G30, G32, F22, F20, H40 etc.

Det finns ett antal kommersiellt tillgängliga “QUSO"- kiseldioxider vilka skiljer sig i sin förtjockande effekt på vattenhaltiga och icke vattenhaltiga medier. Dessa skillnader i viskositetshöjande effekter är inte kritiska i samband med upp- 'a2os1uu-2 12 finningen, eftersom samtliga tillgängliga utfällda kiseldioxider rapporteras ha stor ytarea, låg halt fri fuktighet, hög täthet av ythydroxylgrupper per kvadratnanometer och förmåga att reage- ra med alkoholer vid förhöjda temperaturer. Enligt litteraturen om QUSO förorsakar uppvärmning vid förhöjda temperaturer, såsom 200°C, i l-4 timmar att vätebundna vattenavvisare reagerar ke- miskt med "QUSO"-ytan. Denna egenskap har synnerligen stor bety- delse för uppfinningen.

Ett exempel på en lämplig utfälld kiseldioxid är "QUSO G30" (varumärke tillhörande Philadelphia Quartz Company). Denna utfällda kiseldioxid har använts för framställning av hydrofob kiseldioxid; se exempelvis den amerikanska patentskriften 4 123 383 61978). Hydrofil "QUSO G30"-kiseldioxid rapporteras ha ett pH-värde av 8,5, en ytarea av 300 m2/g och liksom andra "QUSO"-kiseldioxider en fullständigt hydroxylerad yta (ca 8 hydroxyler per kvadratnanometer) samt en medelstorlek hos den "slutgiltiga" partikeln av 12 nanometer. Den sägs innehålla mer än 97% Si02 (torrvikt).

De agglomerat som bildas av utfälld kiseldioxid kan upp- delas, exempelvis genom användning av en kolloidkvarn eller and- ra malningsanordningar. Om agglomeraten någonsin bröts ned till den "slutgiltiga" partikelstorleken för de utfällda kiseldioxid- partiklarna skulle partiklarna befinna sig i detkolloidala in- tervallet, dvs. ha en medeldiameter från ca 5 till ca 50 nano- meter. Denna grad av uppdelning är emellertid varken nödvändig eller önskvärd; en hög grad av agglomeration medverkar till att ge materialet egenskaperna stor ytarea och porositet. Såsom an- givits ovan tenderar samverkan med den hydrofoba alkoholen i en bärarvätska att producera ännu större agglomerat som har skum- dämpande egenskaper men kan sedimentera alltför snabbt från sus- pention i en bärarvätska. Mellanstora och små agglomerat (t.ex. agglomerat som är mindre än 60 U.S. mesh, varvid företrädesvis mer än 50 viktprocent är mindre än 100 U.S. mesh) är mindre be- nägna att sedimentera på detta sätt.

Den i huvudsak hydrofoba alkoholen Ehuru alkoholer som innehåller hydrofila substituenter (såsom oxietylengrupper) kan ha avluftande eller skumdämpande effekter när de på lämpligt sätt bringas att reagera med den hydrofila kiseldioxiden, föredrar man enligt uppfinningen alko- 8205144-2 13 holer som är i huvudsak fria från hydrofila grupper eller upp- repade enheter eller substituenter. Även de poly(oxialkylen)dio- ler och mono-oler som är fria från oxietylenenheter, såsom poly(oxipropylen)glykoler, synes inte ha några fördelar utöver de monomera, alifatiska alkoholerna. Den överraskande effektivi- teten hos de alifatiska alkoholerna med lång kedja är en lycklig omständighet, eftersom dessa alkoholer är lättillgängliga och _ inte erfordrar någon polymerisation eller annan komplicerad syn- tes för att deras molekylvikt skall höjas till en nivå som sä- kerställer en tillräcklig mängd hydrofoba egenskaper. Högmoleky- lära, alifatiska, primära eller sekundära alkoholer med rak el- ler grenad kedja är bland de mest lättillgängliga hydrofoba al- koholer som kan användas som utgångsmaterial enligt uppfinning- en. Alkoholer som innehåller 20 eller fler kolatomer är av sär- skilt stort intresse, eftersom de är en biprodukt vid syntetisk alkoholframställning; de anses vanligen vara mindre önskvärda än C8-C18-alkoholerna för tillverkning av ytaktiva substanser och kan således erhållas till rimliga priser, särskilt i jämförelse med mer sofistikerade hydrofoba material, såsom polysiloxanerna.

Det har visat sig att det enligt uppfinningen inte medför någon uppenbar olägenhet att använda C20- (eller högre) -alkoholer i jämförelse med deras antagligen mer önskvärda lägre analoger.

Lågmolekylära alifatiska alkoholer saknar i allmänhet tillräcklig hydrofob karaktär för att kunna användas enligt upp- finningen. l-hexanol exempelvis är något löslig i vatten, och hexylenglykol är ännu mer vattenlöslig. Även l-heptanol och 2- heptanol har viss hydrofil karaktär. Oktanoler har använts med framgång för att ge vissa skumdämpande effekter, liksom Cl0-Cl8- alkoholer. Vad beträffar C20-alkohol och högre alkoholer så är kommersiellt tillgängliga C20- och C22-alkoholer ofta blandning- ar som innehåller C24, C26, C28 och ännu högre alkoholer, var- vid C30 och högre alkoholer ingår i mycket små mängder (t.ex. mindre än 10 viktprocent) i alkoholblandningen. Tillgången kan minska över C30 men högre alkoholer (t.ex. C36, C40, etc.) är kända. Vid användning enligt uppfinningen ser skumdämpningsför- mågan ut att förbättras något med ökad kedjelängd hos den alifa- tiska alkoholen, åtminstone upp till ca C28. Det synes inte in- nebära någon större teknisk fördel att utesluta alkoholer med i medeltal mer än 28 kolatomer i kedjan. ' 82051læ4-2 14 Även om både grenade och lineära alifatiska alkoholer är kommersiellt tillgängliga verkar de lineära alkoholerna eller alkoholerna med rak kedja att ge bättre tekniska prestanda i hu- vudsak utan någon medföljande ekonomisk olägenhet. De mättade alifatiska alkoholerna (alkanolerna) och de alifatiska alkoho- lerna med låg omättnad (t.ex. upp till tre dubbelbindningar per molekyl) erbjuder i allmänhet ekonomiska fördelar, och de är myc- ket effektiva ur teknisk synvinkel. Primära alkoholer är att föredra på grund av dessas förmåga att lätt reagera med ythydroxy- lerade kiseldioxider och silikater; de sekundära alkoholerna är emellertid inte på något sätt inerta i förhållande till sådana ythydroxylerade material. I Lineära sekundära alkoholer med lång kedja är kända och ett_exempel är “TERGITOL 15-S" bide Corporation). De lineära sekundära alkoholerna uppges vara (varumärke tillhörande Union Car- framställda av lineära paraffiner och separerade från fotogen- fraktionen i petroleum i en molekylsiktsprocess.

I korthet kan sägas att de företrädesvis använda, i huvud- sak hydrofoba alkoholerna har minst 8 kolatomer, vidare att de i allmänhet är mättade föreningar, vanligen monomera till sin struk- tur (dvs. fria från andra upprepade enheter än -CR2-, vari R är väte eller alkyl), och att de vanligen innehåller en sekundär el- ler företrädesvis en primär OH.

Enligt uppfinningen använda hydrofoba alkoholer har visat sig ha förmåga att bilda vätebindningar eller på annat sätt delta i reaktioner med ythydroxylerade kiseldioxider och silikater vid normala rumstemperaturer och relativt måttliga temperaturer upp till 1000 eller ll0°C. Dessa relativt reversibla reaktioner, "fysikaliska" eller "kemiska", har emellertid inte den skumdämp- nings- eller avluftningsförmåga som önskas enligt uppfinningen.

Vid högre temperaturer, företrädesvis minst l50OC, synes en annan kemisk reaktion äga rum, vilken reaktion troligen inte är rever- sibel vid normal rumstemperatur eller måttligt förhöjd tempera- tur, t.ex. temperaturer under lO0°C. Denna grad av stabilitet hos den kemiska bindningen är viktig för nâgra av användnings- ändamålen enligt uppfinningen, vid vilka skumdämpningsmedlet i form av hydrofob kiseldioxid eller silikat förväntas åstadkomma avluftning av vattenhaltiga system, vilka i sig själva troligen uppnår temperaturer som närmar sig vattnets kokpunkt, t.ex. 8205M44 15 50-95°C. Ehuru föreliggande uppfinning inte är bunden till någon teori, är det sannolikt att åtminstone några reaktioner av typen dehydratisering eller kondensation kan inträffa inom temperatur- intervallet ll0-250°C, företrädesvis vid temperaturer över l50°C.

Man antar vidare att de erhållna, relativt starka kemiska bind- ningarna har mycket bättre förmåga att förläna kiseldioxid- el- ler silikatagglomeraten hydrofobitet än vätebindningar eller lik- nande relativt svaga bindningar.

Oberoende av den typ av hydrofob alkohol som används en- ligt uppfinningen synes kiseldioxid/alkohol-förhållandet ha en effekt på skumdämpnings- eller avluftningsförmågan hos den ki- selhaltiga hydrofoba produkten. I enlighet därmed är medlen inte lika effektiva vid alla kiseldioxid/alkohol-förhållanden, även om ett synnerligen brett intervall åtminstone är möjligt, t.ex. ett viktförhållande kiseldioxid/alkohol från 1:4 till 20:l.

Det är i allmänhet lämpligast att viktmängden kiseldioxid över- stiger viktmängden alkohol, men det medför inte någon teknisk fördel att använda mer än 20 delar kiseldioxid per del alkohol.

Det optimala viktförhâllandet synes ligga någonstans mellan 5:1 och 15:l, och i flertalet fall ligger det över 7:1 men under l3:l. Varken det hydrofila silikatet enbart eller den hydrofoba alkoholen enbart har någon skumdämpande eller avluftande effekt av betydelse i jämförelse med kombinationen som har reagerat vid förhöjd temperatur. Men om kombinationen har reagerat vid måttliga temperaturer under l00°C saknar även den skumdämpande och avluftande effekt. Det är för närvarande uppenbart att upp- förandet hos de hydrofoba alkoholerna enligt uppfinningen är unikt och inte analogt med närbesläktade föreningar, såsom ali- fatiska aminer och karboxylsyror med lång kedja. Detta faktum stöder sannolikt ytterligare teorin att silanol/alkohol-kombina- tionen åstadkommer starka kemiska bindningar inom det tidigare beskrivna reaktionstemperaturintervallet.

Q Bärarvätskan Såsom är väl_känt inom tekniken kan en hydrofob, flytan- de bärare eller “spridningsvätska" öka de skumdämpande och av- luftande egenskaperna hos hydrofoba kiseldioxider. Enligt upp- finningen utnyttjar man företrädesvis sâdana flytande bärare.

De behöver emellertid inte utgöras av de dyra silikonoljor som företrädesvis använts tidigare av vissa fackmän på området. I 82051 hiv-Z 16 själva verket föredrar man de relativt billiga kolvätevätskorna (och deras relativt inerta derivat som innehåller små mängder av andra grundämnen, såsom syre, kväve, svavel eller halogener) där- för att dessa föreningar visar en mindre benägenhet att kvar- lämna rester (i papper och liknande) vilka hindrar upptagningen av trycksvärta.

Liksom flertalet kolväten är de företrädesvis använda fly- tande bärarna enligt uppfinningen tillräckligt hydrofoba för att vara olösliga i vatten. De lämpligaste mineralkolvätena klassi- ficeras i allmänhet som paraffiniska, nafteniska eller aromatis- ka beroende på om de innehåller aromatiska, alifatiska eller cykloalifatiska föreningar i sådana proportioner som tenderar att förorsaka att den paraffiniska, den nafteniska eller den aromatiska komponenten dominerar åtminstone vad beträffar vätskans egenskaper. Icke konjugerad och icke aromatisk omättnad kan före- ligga i bärarvätskan utan att en otillåten grad av hydrofil ka- raktär eller förlust av spridningsegenskaper införs. Flytande kolväten med högt ångtryck vid rumstemperatur är inte lämpliga; ett mycket lågt ångtryck kan emellertid vara fördelaktigt genom att kolväteresten på ytan av en produkt, t.ex. papper, kan för- svinna med tiden och endast kvarlämna den hydrofoba kiseldioxid- eller silikatresten, vilken, tack vare att den har samverkat fy- sikaliskt med skum eller bubblor som innehåller naturliga eller syntetiska ytaktiva ämnen, har blivit relativt förlikbar med vanliga komponenter i papper, såsom fyllmedel, pigment och binde- medel.

Enligt uppfinningen angivna skumdämpningsmedel som inne- håller en bärarvätska kommer troligen att användas i vattenhal- tiga medier, vilka såsom följd av den process i vilken dessa me- dier används eller produceras kan i sig själva vara varma eller heta. Temperaturer uppåt l00°C är ganska vanliga i vissa avlopps- lutar och liknande. Eftersom de vattenhaltiga medierna som skall behandlas kan vara ganska varma, är det inte lämpligt att använ- da hydrofoba bärarvätskor som kokar vid temperaturer under l00oC eller ens under l50°C. Bland vanliga kolvätedestillat har frak- tionerna ovanför bensin (t.ex.»fotogen, mineralolja och liknan- de) tillräckligt låg flyktighet för att kunna användas enligt uppfinningen. S.k. processoljor med lägsta kokpunkter över 500 eller 600°C är kända och dessa kan vara lämpliga, förutsatt att 62051444 l7 de har lämplig viskositet och inte kvarlämnar en rest som skulle vara olämplig vid normal tillämpning av uppfinningen.

Eftersom den flytande bäraren kan utsättas för så höga temperaturer som 250°C under den kemiska reaktionen mellan den hydrofila kiseldioxiden eller silikatet och den hydrofoba alko- holen, bör den lägsta kokpunkten eller kokpunktsintervallet lig- ga över 250°C. Vanliga destillat av mineraloljetyp kokar exempel- vis vid temperaturer över 300°C och för komponenterna med de högsta kokpunkterna ofta vid upp till ca 40000.

Reaktionen mellan det hydrofila utgângsmaterialet och den i huvudsak hydrofoba alkoholen Den hydrofila kiseldioxiden eller silikatet omvandlas till den i huvudsak hydrofoba kiseldioxiden eller silikatet en- ligt uppfinningen genom uppvärmning av en blandning av det hydro- fila materialet med en lämplig, i huvudsak hydrofob alkohol.

Blandningen upphettas till en temperatur över l00°C och företrä- desvis minst l50°C. Liksom i flertalet kemiska reaktioner är reaktionstiden och temperaturen ömsesidigt beroende av varandra.

Vid 250°C är reaktionstiderna mycket korta, vilket kan vara en fördel vid tillverkning av stora volymer. Vid l50°C är reaktions- tiderna vanligen mycket längre, varvid de kan vara så långa som 3 eller 4 timmar eller mer. Det är i allmänhet bäst att upprätt- hålla de förhöjda temperaturerna minst 30 minuter och företrädes- vis minst en timme även vid temperaturer över l50°C. Reaktorns utformning för temperaturer inom intervallet 150-200°C är rela- tivt enkel och denna apparaturfaktor kan hjälpa till att kompen- sera för relativt sett längre reaktionstider. Vid 190-2l0°C är en reaktionstid av 4 timmar i allmänhet tillräcklig, men längre tider är inte uteslutna.

Vid temperaturer över l00°C föreligger flertalet av de en- ligt uppfinningen företrädesvis använda hydrofoba alkoholerna i flytande form. Den fasta hydrofila kiseldioxiden eller silikatet kan teoretiskt bilda ett heterogent reaktionssystem med den fly- tande alkoholen, förutsatt att förhållandet mellan kiselhaltigt fast material och flytande eller smält alkohol är tillräckligt lågt. De lämpligaste förhållandena överstiger emellertid i all- mänhet 1:4 (t.ex. 5:1 eller mer) och det är önskvärt om inte vä- sentligt att det flytande bärarmediet finns närvarande under den kemiska reaktion som bildar den hydrofoba kiseldioxiden eller 82051114-2 l8 silikatet. Den större effektivitet som erhålles tack vare den flytande bäraren i ett skumdämpningsmedel är ett ytterligare skäl som rättfärdigar iblandning av en stor mängd av ett mate- rial såsom ett flytande kolväte i den ursprungliga reaktions- blandningen. Ehuru uppfinningen inte är bunden till någon teo- ri är det sannolikt att det flytande kolvätet kan hjälpa till att skapa en miljö i vilken det är mindre troligt att sidoreak- tioner (såsom oxidation av alkoholen) inträffar. Som en ytter- ligare försiktighetsåtgärd upphettas blandningen av det hydro- fila utgângsmaterialet, det hydrofoba kolvätet och den flytan- de bäraren under.icke oxiderande betingelser, såsom i närvaro av en inert eller relativt inert eller icke oxiderande gas el- ler atmosfär, såsom kväve, koldioxid eller någon annan kommer- siellt tillgänglig inert gas. Reaktionen genomförs lämpligen i en reaktor som är försedd med omröringsorgan och organ för in- försel och utträde av den icke oxiderande gasen som hjälper till att föra bort fuktighet och vattenånga samt luft. Kväve har visat sig vara effektiv som den inerta gasen och det är inte nödvändigt att använda relativt dyra ädelgaser såsom ar- gon.

När upphettningen av reaktionsblandningen har fullbor- dats är det lämpligt att anbringa en skjuvkraft på reaktions- blandningen som innehåller hydrofob kiseldioxid eller silikat fördelade i den flytande bäraren, låt vara i ganska stora agg- lomerat, vanligen med en medelstorlek som är mindre än l50 pm och företrädesvis med en medelstorlek inom intervallet l-l00;nn.

Ett lämpligt organ för applicering av denna skjuvkraft kan vara en kolloidkvarn eller liknande. Efter malning eller skjuvning kyls blandningen för att förhindra att de stora agglomeraten återbildas. Om den erhållna viskositeten är tillräckligt hög får man en relativt stabil produkt. Alternativt kan suspensio- nen stabiliseras genom reglering av viskositeten antingen med ett förtjockningsmedel eller en tixotrop eller genom tillsätt- ning av en stabilisator för ytaktiva substanser för att för- hindra eller minska risken för âterbildning av agglomerat av de suspenderade partiklarna.

I de fall, i vilka de hydrofila partiklarna upphettas med alkoholen i frånvaro av den flytande bäraren eller i ett annat reaktionsmedium, kan den erhållna hydrofoba kiseldioxiden s2os14@~2 19- eller silikatet dispergeras i en flytande kolvätebärare under stark skjuvning så att man erhåller en produkt som innehåller de hydrofoba partiklarna eller agglomeraten likformigt suspen- derade i den önskade flytande bäraren. När lämpliga reaktions- medier används kan de väsentliga stegen i processen enligt upp- finningen genomföras vid atmosfärstryck eller normalt lufttryck.

Skjuvningssteget kan, då det används, genomföras vid både atmo- sfärstryck och rumstemperatur.

Såsom har angivits ovan verkar de förhöjda temperaturer- na över 1000 eller ll0°C att vara väsentliga för att de önskade kemiska bindningarna mellan det ythydroxylerade kiselhaltiga materialet och den i huvudsak hydrofoba alkoholen skall bildas, åtminstone vad beträffar fullbordandet av dessa reaktioner inom en rimlig tidsperiod. För närvarande tillgängliga data antyder att eventuella reaktioner mellan högre alkanoler och utfälld kiseldioxid som sker vid temperaturer upp till 850 eller kanske l00°C inte ger de hydrofoba kiseldioxiderna enligt uppfinningen.

En mycket ringa grad av framgång har erhållits med reaktions- temperaturer inom intervallet ll0°-l25°C i 4 timmar. Men jäm- förelse mellan en produkt som erhållits vid denna uppvärmnings- grad och en produkt som erhållits vid en reaktion som genom- förts vid ZOOOC i 4 timmar visar tydligt att temperaturinter- vallet ll0-l25°C kräver en synnerligen lång tidsperiod för att reaktionen skall fullbordas. Reaktionen som genomfördes vid 2oo°c såg ut att vara funbordad efter 4 timmar.

Användningar av skumdämpnings- och avluftningsmedel enligt uppfinningen Medel enligt uppfinningen kan användas som skumdämpare vid ett antal processer, såsom vid tillverkning av “vatten- lagda" ark, behandling av avfallslut eller återanvändbara vät- skor och behandling av andra vattenhaltiga system som har be- nägenhet att fånga in luft eller bilda skum. Som exempel på specifika användningar kan nämnas reglering av skum i svart- lut, i vitlut, vid livsmedelsbearbetning (t.ex. betsockerraf- finering), vid avloppsbehandling (som i reningsverk), vid be- redning av massa och/eller avfärgning av returpapper eller andra “vattenlagda" ark och vid behandling av sulfitlutar.

Vid beredning av massa med utgångspunkt från gamla dagstidningar, Veckotidningar och annat returpapper som vanli- B20514lf-2 20 gen är försett med tryck behandlas returpapperet i en uppsla- gare och kokas sedan med ett alkaliskt medel och en ytaktiv substans. Etoxylaterna av fenolföreningar eller andra hydro- foba “svansar“ eller ändgrupper för oxietylenkedjan är typiska för de icke joniska ytaktiva medel som används vid en process för beredning av massa av returpapper. Avfärgning och massabe- redning är vanliga användningar för medlet enligt uppfinning- en, åtminstone i ett avseende: massaberednings- eller avfärg- ningsmediet har vanligen en måttligt förhöjd temperatur som närmar sig Vattens kokpunkt, t.ex. över 3000, vanligen 50-80°C.

Under framställning av massa av returpapper är avsikten att avlägsna färg och trycksvärta, våtstyrkehartser, lera och and- ra medel som ursprungligen tillsattes till papperet och där- igenom att tillvarata en användbar massa. Råmaterialet för den- na process betecknas ibland "utskott" inom pappersindustrin.

Efter kokning separeras massan från luten på en sil.

Denna massa tvättas efter behov, vanligen tre till fem gånger, med vatten genom förnyad suspendering av massan och dränering pâ silen efter varje tvättning. Dessa moment medverkar till att avlägsna såväl lösliga som olösliga rester från massan.

Under tvättnings- och dräneringsoperationen kommer luftbubblor från användningen av ytaktiva ämnen under massaberednings- eller avfärgningsprocessen att innestängas i massan och att hindra dräneringen av "tvättvattnet". Tillsatsmedel ingår van- ligen inte i “tvättvattnet“. Genom tillsättning av ett skum- dämpningsmedel till “tvättvattnet" bringas bubblorna att gå sönder och därigenom ökas effektiviteten vid tvättningsproces- sen, speciellt dräneringsmomenten. Med mindre vattenretention genom användningen av skumdämpare följer att massan kvarhåller mindre mängd lösta och suspenderade fasta ämnen.

Bland andra användningar av medlen enligt uppfinningen kan nämnas användning som skumdämpare i industriella sprut- boxar med vattenridå, i latexfärger och liknande. Skumdämpare och avluftningsmedel enligt uppfinningen verkar inte att ha någon benägenhet att bilda tunga kornformiga rester eller att avsätta material i sådana system som avfärgat och till massa återfört returpapper.

Tekniken för användning av ett skumdämpningsmedel enligt uppfinningen är vanligen mycket enkel och överensstämmer i all- 6205144-2 21 mänhet med tidigare känd teknik för behandling av skummande vattenhaltiga system, såsom svartlut. En relativt liten mängd av skumdämpningsmedlet kan sättas direkt till svartluten el- ler ett annat vattenhaltigt system. Vanligen erfordras mycket mindre än l viktprocent för betydande skumdämpning. Mindre mängder än 0,1 viktprocent är vanliga, även om man inkluderar vikten av den vattenhaltiga bärarvätskan som en del av skum- dämpningssystemet. (Den hydrofoba kiseldioxiden eller silika- tet utgör efter dispersion eller fördelning på annat sätt i en flytande kolvätebärare endast en mycket liten viktdel av det totala skumdämpningsmedlet, vanligen l-30 viktprocent av systemet.) Tidigare kända skumdämpningsmedel har använts på liknan- de sätt som medlen enligt uppfinningen och tidigare publika- tioner ger upplysningar om sådan användning. Se exempelvis de amerikanska patentskrifterna 3 180 786 (1965), 3 207 698 (1965), 3 408 306 (1968), 3 492 242 (1970), 3 501 373 (1970), 4082 691 (1978) och 4 107 073 (1978).

Såsom påpekas i den amerikanska patentskriften 3 408306 bör skumdämpningsmedel i allmänhet tillsättas i mängder som överstiger l ppm men man vinner inte mycket på att tillsätta mängder som överstiger ca l procent av det vattenhaltiga medi- um som skall behandlas. Om man antar att inte några icke önska- de rester bildas, bestäms emellertid den enda övre gränsen för den tillsatta mängden av kostnadsfaktorn.

Värdering av skumdämpning Skumdämpningseffekten hos medel enligt uppfinningen och jämförbara medel bestämdes i samtliga fall med en skummätare av typ Glewwe som tillhandahåller ett dynamiskt test snarare än ett statiskt (som i fråga om skumtestet enligt Ross-Miles).

En dynamisk skummätare anses vara lämpligare för simulering av industriella betingelser, t.ex. betingelserna i en pappersfab- rik. Apparaturen och tillvägagångssättet för skumtestet enligt Glewwe är beskrivna i den amerikanska patentskriften 3 899 387, spalt 12, rad 45 ff. Själva skummätaren består av en behållare med termostat och en pump för att bringa det vattenhaltiga me- diet med skumningsbenägenhet, t.ex. ett prov svartlut, att cir- kulera. Dâ en ström av svartlut stöter emot ytan hos svartlu- ten i behållaren förorsakas skumbildning. Skumhöjden ovanför ...WH-f i ,, ___... i., ...._._...__----».-._ 82Û51M-2 22 svartluten mäts efter olika tidsintervaller och utgör ett re- lativt mått på effektiviteten hos den skumdämpare som har satts till svartluten. I samtliga fall användes 3 000 ml svartlut, varvid 0,5 ml av de olika skumdämparna tillsattes till svart- luten. Svartluten upphettades till 82°C och skumtestet genom- fördes vid 42 kPa och vid en temperatur av 82°C för att simu- lera användningsbetingelser. Behållaren i skummätaren utgörs av en laboratoriebägare av rostfritt stål med volymen 3 000 ml.

Ett klart plexiglasrör är finpassat mot bägarens innerväggar och fäst vid bägaren medelst ett silikontätningsmedel. Detta möjliggör mätning av skumhöjden ovanför vätskeytan. Bägaren är ungefär l9 cm hög och har en diameter av ca 17-18 cm, varjämte plexiglasröret sträcker sig ca 30-35 cm ovanför bägarens kant.

Dessa mätningar antyder att skumnivåer på l7-18 cm ungefär halverar kapaciteten hos svartlutstanken på ett pappersbruk.

En skumhöjd på 10 mm eller mindre är relativt betydelselös och en skumhöjd som är mindre än 5 mm behöver man knappast ta hän- syn till. Den grad av omröring som sker i skummätaren enligt Glewwe anses skapa betingelser (låt vara i liten skala eller laboratorieskala), vilka kan vara strängare än de betingelser som råder på ett pappersbruk, speciellt vid hantering av svart- lut. I enlighet härmed förmodas testresultaten ha en inbyggd säkerhetsfaktor som bidrar till att säkerställa deras relevans. _ Andra komponenter i skumdämpningsmedel Såsom är känt inom tekniken kan sådana komponenter som färgämnen, fyllmedel, ytaktiva substanser, viskositetsregle- rande medel etc. sättas till ett hydrofobt, kiseldioxidhaltigt skumdämpningsmedel, speciellt när den större delen av medlet (såsom 70-99 viktprocent) utgörs av den flytande bäraren.

Principerna för och den praktiska tillämpningen av upp- finningen är åskådliggjorda i de följande, icke begränsade exemplen.

Exempel l Tabell l är en sammanfattning av data avseende de skum- dämpande egenskaperna hos produkterna enligt uppfinningen i jämförelse med flera kända märkesvaror och ett på laboratorium framställt skumdämpningsmedel innehållande kiseldioxid/silikon.

Den använda alkoholen var “Alfol"alkohol (primär lineär alko- hol), varumärke för en produkt från Conoco Chemical Company. e2os144-2 23 "QUSO G30" (varumärke), som nämnts ovan, användes som källa för hydrofil kiseldioxid. Alkoholer med olika kedjelängd och med beteckningarna 810, 1014, 1218, 1618 och 20+ betecknar alkoholfraktioner i vilka de dominerande kedjelängderna är C8_l0, Cl0_l4, Cl2_l8, Cl6_l8 resp. C2o+. Förhållandet mellan kiseldioxid och alkohol varierade från l,25:l till 4:1. Alko- holen bringades att reagera med kiseldioxid i en suspension av mineralolja av typen speciellt tunn basolja i 4 timmar vid l90°C. De erhållna produkterna maldes inte. Värderingen av skumdämpningen genomfördes i en skummätare enligt Glewwe, som beskrivits ovan, och skumhöjden iakttogs efter cirkulations- tider från 30 till 300 sekunder. De med silikon behandlade ki- seldioxiderna identifieras som "Antifoam l00" (Thompson Hay- ward) dispergerad i mineralolja av typen speciellt tunn bas- olja. DF-250 är en produkt från Mazer Chemical Co. och rappor- teras innehålla 7% med silikon behandlad kiseldioxid och 93% speciellt tunn basolja. Nopco M-72 är en känd, med silikon be- handlad kiseldioxidprodukt från Nopco Chemical Co. DF-12 lik- nar DF-250 men har framställts på laboratorium med användning av Dow Corning silikonvätska 0-2 30ll (2 viktdelar) och kisel- dioxiden “QUSO“ (5 viktdelar) och har uppvärmts i mineralolja av typen extra tunn basolja i 3 timmar vid l00°C; produkten maldes i en kolloidkvarn vid inställningen 0,005 tum (0,l27 mm).

Exempel 2 Tabell 2 är en sammanfattning av försök med utvidgning av förhållandet kiseldioxid/alkohol vid användning av Cl0_l4- alkoholen enligt tabell 1 för bestämning av det optimala för- hållandet. I alla avseenden överensstämmer detta exempel med exempel l. Resultaten av skumdämpningstestet enligt denna ta- bell 2 och motsvarande värden för Cl0_l4-alkoholen i tabell l antyder att ett förhållande av 0,5 mellan kiseldioxid och alko- hol kan vara för lågt och 18 för högt för optimala resultat för denna alkohol. Det bör observeras att jämförelseprovet som be- står av en värmebehandlad blandning av kiseldioxid och mineral- olja av typen speciellt tunn basolja inte visade någon skum- reglering av betydelse. Nio tum (ca 23 cm) är den högsta skum- höjd som kan uppmätas i skumtestapparaturen enligt Glewwe. 82Û51læ4-2 24 .ooomfi @%> awu q “~@ux=@Q~@@Mw0W@H~wm&\=Qo@@<= Qwflflusflw k ed w:«Hwcmson@Enm> m u:~uum>w HE oøo m\muwmEmwE:xm HE m.o uwcflnwmon N ou Hmufiawso ouoaoo mwøwuwsflfiflu wx~ma:»m> .HønoxHw1Ho«fi< « «\«|H ~ <\~ «\fl1H H <\m <\m .w\H ~\fl <\H -f: oU;cz Q Q Q «\m1m <\m|m ~\H|n m «\fi«« ~\H-~ «\fi ~H-== o <\mxm ~\fi1m <\H|m m <\m|e <\mxm ~\H <\H o omwlmc <\mfc ~\«»o c\fixo _ e w <\«|m n. Q N\fi|N fi šmcufl4:< vuq2an:.:cm=5o:H « N ~ ~\H ~\fi «\H Q O Q Q ø.o@ Q o.w c.~ +c~ »w w. W\fl.l_\ .\\fllN O O O O O.».\. O.m. ß <\fl|@ C M ~\H»~ «\fi . O 0 C C 0.00 WN. c.« c.æ +c~ ~\~1fi «\H1m m «\m-« «\m1< M ~\w Q 0 0 @.o@ N ~@.@ mm.~ wflcfl ~\H|n m ~\~-« «\fif~ N ~\H 0 Q O Q o.o@ “_ n~.m ~@.@ æfiçfi _ I I I» l. » ~\~.« «\m « ~\H < Q _«\H H <\H O Q Q Q 0 ca Q o.@ o.~ m-~ . .l. I ~\. ~ Q ~\H.m N H ~\H Q Q Q Q o.o@ . @.m =.m æH- » I» l .I l ~\~ \ ~\fi « Q <\fi m «\~ H q\~ «\m N\H Q Q wm.@@ Ü. mn.n @@.@ æfiwfi <\H|@ w ~\H:n m ~\H|m H ~\fi Q 0 O o.c@ m~. o.~ ø.æ m-H <\n|m ~\H-m «\fi|« Q «\m Q 0 0 Q O ~m.@w N ~@.@ o«.fl çfiofi N «\~|@ w «\H|m ~\~f« m «\« Q e Q o.o@ W. -.m ~@.@ qflofl Q « ~\Hxm «\fl1H <\m q\~ o o o o o.om « o.w o.~ oflæ «\m|m «\H|n m «\m-q «\fi-< ~\H-~ ~\H1H ~\H Q Q °.°@ ä °.m o.m Cfiw <\m|@ ~\H-m «\m|w <\fl1w w ~\~1~ ß Q ~\fi|« 0 mm.@@ n~. =.~ mo.@ oflw ._ en 7. 1. 7. T. .1 . T» c. \/. w u w m w æ w m w 0 www oh w m . _, . . ¶ . u e m M ww m m m W oomm w«> umwcøxwm fl umwfiuwøowumflnxuwuuu mwøwmumcmuwø umuww M m m. c¿H O UU W. W.. så M wwwšøxw w 1 Vw w. m. æ w. M 0 M I D.. OI U. U..

Tzu.. E 3 HD. 0 O fb. 9 T. (I. .L T.

Se.. u ._ ß .L Tu: P MHMmm H ZmHmHa>HHMmmmmwOZHZmEwQE=Mm wm Afinw Hflwu eflflv AOmoMH<\QHNOHQAmmHM 4zmnZ< Hxmmmm H AamßdH a2os144-2 25 .U OS v? 2053 q "wfiäzæfiëßmaamkf .u:fiunm>m HE moo m\mHmmEmflE:xm HE m.o umøwummon m .ficsoxfimlwfilofiu ..oU fimufiåwzo ouocou mwflmumfiflflmu oåhmE=nm>..flo§0x~mlfiowH< w .nOxflfl m m o m o m wšfinæ NÉTo .Äfixm .lmxm oda o.o~ :nov <\H1N N a <\m N\fi wxfi O O O O n~.oæ w.m O.N~ nN.H <\n|ø «\m|m <\mJw < N <\HIA <\m e\fl O O mm.ßw wfl O.N~ mo.D N\H|N N\H|H a <\m <\m N\H w\H O o O oo.om N m~.w nN.fi e\flxN «\m|fi «\a|H c\m Q\m N\H w\fl e\fl o O o@.Om MH mß.æ mo.O m u w v. w. q. u 0. 0 :www 0 0 0.0 0.0 0 0 0wwnwwmqwwm .uowfløxww nwwfiumcofiumfiflxnwuwh wcwwuwfimwm: umuwo WD rawfl hm. .TO N .É 0 åzfiaæ 0 en w Nå 0 ,.0 mmm __. m .m Ü ...m B .Å 9 D. . 4 _ m QOIOMA< UZHZGZW>Z< QH> MHMmm H ZMHmBH>HHMH&mwmOZHZME@Q2DMw a Mm Afinß AAHH flußfiv ZmQZHS >< zmHMmmmW N fiflwnmæ 8205144-2 26 Exempel 3 Tabell 3 är en sammanfattning av skumdämpningseffektivi- teten hos med Cl0_l4, Cl2_l8 och C20+-alkohol behandlad kisel- dioxid vid förhållanden mellan kiseldioxid och alkohol från 8:1 till l2:l och vid användning av en utfälld kiseldioxid ("QUSO G30") samt genom hydrolys i ångfas framställd kisel- dioxid (“Cab-O-Sil M-5", varumärke tillhörande the Cabot Corpo- ration) som kiseldioxiden. Reaktionstiden och skumdämpnings- testerna var desamma som för produkterna i Exempel l. Vid be- tingelserna i detta exempel verkar det inte att vara någon be- tydande skillnad mellan användning av utfälld kiseldioxid resp. genom hydrolys i ångfas framställd kiseldioxid.

Exempel 4 I detta exempel bestämdes "skjuvningens“ (partikelstor- lekens) effekt på skumdämpningseffektiviteten. Man använde reaktionsprodukten av alkohol och kiseldioxid i mineralolja av typen speciellt tunn basolja. Förhållandet mellan kiseldioxid och alkohol var 0,5:l och Cl2_l8-alkohol användes. Reaktions- betingelserna och skumdämpningstestet genomfördes på samma sätt som för de resultat som är rapporterade i Exempel l.

Reaktionsprodukten homogeniserades i en kolloidkvarn (Gifford-Wood, W-Series Colloid Mill). De angivna partikelstor- lekarna är beräknade värden bestämda med hjälp av inställning- en på kolloidkvarnen. Produkten homogeniserades i fem minuter.

Värdena i Tabell 4 tyder på att den optimala partikel- storleken ligger inom intervallet från ca 30 till ca 60 pm, ehuru skumdämpande aktivitet erhölls i hela intervallet 5-100 Pm.

Exempel 5 Studier av kiseldioxid/alkohol-förhållandets effekt på skumdämpningseffekten gjordes. Man använde härvid C20+-alkohol och kiseldioxid/alkoholviktförhâllandena 7:1, 8:1, 9:1 och lO:l.

Reaktionstiden och betingelserna vid skumdämpningstesten var desamma som för de i Exempel l angivna produkterna. Värdena i Tabell 5 visar att medan kiseldioxid/alkohol-förhållandet för denna alkohol och den utfällda kiseldioxiden är optimalt vid ca 9:1 är hela intervallet 7:1-l0:l för förhållandena till- fredsställande. l szosfihk-2 27 å ...H =000 0000=+ :H12 HH010-000=H W _ H 0 ~\H|0 HHHIHH H\0,H_ H H\0 H\H HHH 0 0 H0.00 HH 0H.H +0~.0 000 H ~\H|H. 0 HHO _ HHH ~\H H\H 0 0 0 00.00 0 00.H +00.0 +00 H\H-0 ~\H-H H\0-0 ~\H-H H HHH HHH HHH 0 HH H H\0»H HHHIH H H\0 ~\H ~\H H\H 0 0 H H0.00 HHHH 0H.H H00.0 +00 N\H-0 H\0|0 H\0,H HHHHH ~\H-H HHO HHH 0 0. 0 00.00 0 0H.H 000.0 +00 0 0\H-0 H\0-H H\H-H HHO NHH HHH HHH 0 0 0 00.00 HH HH.0 +«H.0 0HHH HHHL» íHá HHTH H .H2 H2 .SH H3 0 0 00.00 0 HH; 000.0 22.

H\0|H HHHIH H\0-0 HHHIH H H HHH H\H _ 0 0 HH 0 0 H 0 HHHIH ~\H ~\H HHH 0 0 H 00.00 HHNH HH.0 «0~.0 0HHH H\H10 H\0|0 0 H HHMIH HHH HHH HHH 0 0 00.00 0 HH.H «00.0 0H~H 0 0 H H\0|H H NHH . 0 0 0 00.00 HH HH.0 +H~.0 HH0H 0 H H\0|H H NHH NHH HHH 0 0 0 00.00 0 HH.H +00.0 HHOH HHHI0 H\H|0 H\H-0 H HHHIH ~\H HHH 0 0 0 HH 0 0 0 H\H«H HHO NHH ~\H H\H 0 0 H 00.00 HHNH HH.0 «0~.0 HHOH ~\H-H H\H|~ H H\0 NHH ~\H HHH 0 0 0 00.00 0 HH.H «00.w. HHOH _. ., qeflSdâqflâuHfleV .hill . TLÅ 1 H en D. I.D. ü.T .Hwwcnxww H .Hwmšumcomumfinxuwuwu wwøomumøflwøfi din. W. H 2 IP M. .oL _ HQHHH E00 H 0H00e0H0 _. u w. W mn M. . ß m.m. W 4. W m w _ MHMmw H ZmHmHH>HHMmmhMwoZHZm2NQ:Mm wm |AOmOMA<\QHMOHQAmmHM E00 QOZNAWWQNM mZmQO$OMA< .QHNOHQAmmHM AHMOMQNM >< ZmmMH >< Hfimmmm m HHwAmH a2os1u442 28 ~\~»m «\H|m m «\fl|< ~\~|« q M ~\H Q O n Ü. -.~ _ \@.@ m <\~|< ~\H-< «\H-< ~\~|m H ~\~ Q Q Q m~ n. m«.~ ~@.@ m m «\m|« q <\m1~ H ~\H Q Q 0 om W. ~«.m ~@.@ m ínè ÉLN fiTq ifiè Éà .ÉTH Nä o o 2 m. Ra 3.0 w <\m«m ~\fi»m ~\fi|n m « «\H|fl ~\H a 0 oofi m. mfi.m ~@.@ // S.A On H e H mmmmmmmwwmmmwmnwwm. _ H eg D. ,Q P OONw Ufl> .HUUCSMQw .m hüflmumflOfluflfiååHfluwm wmvfiwmumfimflüfl U \/¥. .nlr Û Hwuww aflu M @«w@a=xm. . m hwfl. . n % w. ï fL . O D. W 8 S M. _ . EX OT. h/P |wH|NHu mm: QHHMm@@mwøzHzmzwQ:=Mw wm Hmmmmm wzmMmflzoHmQmMHam<~ o1H\m.o u mQz e Hflmßmm. a2os144-2 in H3 HQH ïH íH ïH ïH o o o oH oH.o oWH w SH ïH íH o _ o o o o o o o ooa SH ïHxH H H im in ïH .ÄH íH o o o ooo âH A H .Än .Än .Än ~\.fi .ÄH .ÄH o o ß mñw »KÄ t.. Z 7. Z T. T. I S n. â M e .. M w m. w .m m M w M w m Hm. m w. m w. _ m .w m w w .W al! at! flit o nmwønxwm w hmwmuwnowumfinxhmuwu mwflmmumdmmmn mmuwo Enu M fiwmßënxm T »W QLHMJ _ m m m ß . .. . 9 w W E I. o" .w i _ _ ON ZmHwHH>HHMmmmmwOZHZÉQADMm flm Hvähmm mHm9A m Aflmmfifi 8205144-2 30 Exempel 6 I detta exempel, vars resultat är sammanfattade i Tabell 6, bestämdes reaktionstemperaturens effekt på skumdämpnings- egenskaperna då reaktionstiden var 4 timmar. Vid användning av C20+-alkohol och utfälld kiseldioxid och ett kiseldioxid/ alkohol-förhållande av 9:1 erhölls bättre skumdämpning vid en reaktionstemperatur av 200°C än vid 70-85°C eller ll0-l25°C.

Det prov, som hade bringats att reagera vid 200°C, innehöll vidare toulen under reaktionen i ett försök att avlägsna vat- ten från reaktionsblandningen som en azeotrop, varvid man an- vände ett återflödssystem med vattenfälla som i ett konventio- nellt toulen/vatten-återflödssystem för bestämning av vatten- halten vid analytiska bestämningar. Toulenen avlägsnades från produkten då reaktionen var fullbordad. En annan svartlut an- vändes i det här testet eftersom det ursprungliga förrådet av svartlut var slut. Detta förväntas inte ha någon betydelse för de i tabellen visade värdena. ' 7 Förutom dessa tre försök med användning av enkel C20+- alkohol användes en produkt som identifierades som “LF-083" så- som en alkohol som bringades att reagera med kiseldioxiden.

LF-083 är ett segmentpolymerisat av etenoxid och propenoxid.

Det framställs genom kondensering av fem moler etenoxid till en lineär primär alkohol (“Alfol"-alkohol med 16-18 kolatomer) och efterföljande kondensering av 13 moler propenoxid samt kan åskâdliggöras med formeln: Rle-lffo (C2H4O) 5 (Caflao) 131* vari Rl6_l8 är en primär alkohol som innehåller 16 till 18 kol- atomer och etenoxi- och propenoxigruppen är representerad med (C2H4O) resp. (C3H6O). Viktförhâllandet mellan utfälld kisel- dioxid och LF-83 varierade från 0,25:l till l2:l. Reaktions- tiden var fyra timmar och reaktionstemperaturen_200°C. De bäs- ta resultaten erhölls med ett Si/OH-förhâllande av 0,5:l. Under de första 180 sekunderna var egenskaperna hos produkten "LF-083“- kiseldioxid vid detta Si/OH-förhållande sämre än hos den pro- dukt av enkel alkohol/kiseldioxid som erhölls vid reaktionen vid 20 o°c.

Exempel 7 I Tabell 7 är skumdämpningsegenskaperna hos reaktions- produkten av utfälld kiseldioxid och C20+-alkohol vid olika szøsfißa-2 31 Nwwcmfi~m:umwp:m~m>«>xm|+ONo N NN.N "=oNo oo=o= oN=mz N oo.o “=ooo|mä= oocwz ä"n.o "@oomääm@NoN1mo\äm umëëwu w “vflumGo«uxmmM«# N o Nooäxoäoäowäx oääwwos Now oNNNaoNo>v =omw omoo= owømz +oN N No,ä näoßoxäo owowz U "Hoßøx~wl^uMuwE5Hm>v :AOmA<: äuo "wo=Näämn~oN|=o\äm uwmuwcofluxmmm "^:®Mmmumw mmu muwhmm mv nmuv Hwwuwumë :oo Hmmfiwmøwuwß ww«u>© « R mëfiu .N Nää Nää Nää Nää s Tä oäÅ. ä .Nä Nä o íooN .oäå .Nää ä ä Nä Nä oä o o o åoN. s T o o å. -o solo Nää N. N ä .Nä o äNTo 2 Näè Näè Näho o o Nää N oäå ä oä üw 12 co .c 7v 7~ T. TL I. . w m w m. w N .N N w .N -Wowßwm Oomæ w«> nmwünxmm M nmumumflowumfldxuwuwu.wwøwmumnmwud Huumm |mdowu%mmM Eflu . m flüøxw ZmHmHH>HHMmmmwwOZHzmEMQDMw flm Hmmmhm mZmMDH o Hflwßmfi '82Û51hÅ-2 32 förhållanden kiseldioxid/alkohol från O (enbart alkohol, inte någon kiseldioxid) till 00 (enbart kiseldioxid, inte någon al- kohol) sammanfattade. Alla reaktioner genomfördes under fyra timmar vid 200°C. Vid användning av enbart alkohol och mine- ralolja av typen speciellt tunn basolja och vid användning av enbart kiseldioxid och mineralolja av typen speciellt tunn basolja var skumdämpningen dålig. Då förhållandet kiseldioxid: alkohol var mellan 0,25 och 12 erhölls en viss skumdämpande verkan. Optimala resultat för denna alkohol och denna kisel- dioxid erhölls då förhållandet kiseldioxidzalkohol var 7:10.

' Tabell 7 EFFEKT Av VARIERANDE FöRx-IÅLLANDEN KISELDIOXID/czoiß-ALKOHQL Éšåfigïiafide §ri41114_1_444144:32114ar4Eaära4rr1rri:1414r144§r144; s -120 210 __ p zoo . 0 ëenbarf 9-1/4 ° 9-1/2 ' 9-1/2 auwhol ' ' 0.25 4 o s 7 1 o , 4-3/4 s 10 4 o 4 1/2 4 4 7 1/4 3/4 1 a 1/4 3/4 1-1/4 9 o o 1/4' 1o 1/4 1/4 3/4 15 12 1/4 1-3/4 CO (mmart 8-l/2 9 kiseldioxíd) I de föregående exemplen bör man förutsätta att olika prover av svartlut används i exemplen såvida icke något annat är angivet. Vissa svartlutprover (speciellt om de kommer från olika källor) har större benägenhet att bilda skum än andra och en jämförelse mellan olika exempel kan inte göras med ve- tenskaplig precision. Även vid användning av ett och samma parti svartlut kan en upprepning av testresultat ge variatio- ner i skumhöjd som är oberoende av just det skumdämpningsmedel som testas; se Tabell 3 i Exempel 3. Resultaten av skumtester- na anses emellertid vara tillräckligt pålitliga för att man skall kunna dra de slutsatser som är angivna i exemplen. 8205140-'2 33 De i föregående exempel använda ALFOL-alkoholerna är kommersiellt tillgängliga i olika "fraktioner" (dominerande kedjelängder) såsom C8-C10, Clo_Cl4, etc., och de optimala "fraktionerna" verkar att vara "ALFOL 20+" och "ALFOL 22+".

Dessa "fraktioner" kommer nu att beskrivas mer i detalj.

Både 20+ och 22+ -ALFOL-alkoholerna (även 20+ S~P. och 22+ S.P.) är blandningar av högmolekylära, lineära, primära alkoholer som i allmänhet ligger i C20--C28-intervallet. De är gulvita, nästan luktlösa, vaxartade fasta substanser som finns tillgängliga i klump eller i form av flingor. 20+ S.P.- och 22+ S.P.-blandningarna har underkastats omfattande rening vid rumstemperatur. De har använts som skumdämpningsmedel för papper, latex och andra vattenhaltiga uppslamningar. Vanliga smältintervall är 4s-s4°c (för 20+ - eller 20+ s.p.) och 45-58°C (för 22+ eller 22+ S.P.) Flampunkterna ligger vanligen över l90°C. Vanliga hydroxytal ligger mellan l09 och 143; jod- tal ligger mellan l0 och 15 och förtvålningstal inom interval- let från 6 till 9. Från 65 till 81 viktprocent av en ALFOL- blandning är alifatisk alkohol. Föroreningarna är minst i 20+ S.P. ALFOL-alkoholen. I den alifatiska alkoholdelen (dvs. på basis av 100% alkohol) är homologfördelningen den nedan an- givnazw Fördelning i viktprocent , Amors i Aiïois Amors Arrow Homoloc 20+ 20+ s.P. 22+ k ' 22+ s.P.

C18 0Ch läsre 2 l trace trace C20 50 50 5 . 8 C22 28 30 50 Sl C24 12 12 26 25 C26 5 5 8 10 C28 och högre ; 3 2 8 6 Alla dessa "fraktioner" består således i huvudsak av alifatiska, lineära, primära C20_26 eller C2O_28-alkoholer. iExempel 8 I överensstämmelse med de föregående iakttagelserna be- träffande varierbarheten mellan prover av svartlut testades ' 82051l+1r2 34 ett antal hydrofoba organiska föreningar, som innehöll aktivt väte med ett speciellt svartlutsprov, varjämte ett medel en- ligt uppfinningen inkluderades i testserien för jämförelse.

Medlet enligt uppfinningen framställdes genom reaktion mellan en lineär, primär, flytande Cl2_l5-alkohol (NEODOL 25) och hydrofil kiseldioxid (“QUSO G30“) vid ett kiseldioxid/alkohol (“Si/OH")-förhållande av 8:l i 4 timmar vid 200°C. Inkluderan- de i testserien var även två mindre lämpliga utföringsformer av uppfinningen, en kiseldioxid-alkohol-reaktionsprodukt (samma kiseldioxid, samma reaktionstid och -temperatur, samma Si/OH- förhållande), vari alkoholerna hade grenade kolkedjor, nämli- gen “HENKEL GT-2428" (C "HENKEL GT-lszo" (cl6_20 ra testade föreningar kan nämnas: (a) polyoxipropylenglykol, molekylvikt l000 ("PPG-l000“), b() R(OCH2CH2)nOCH2Ph, vari R = alifatisk C10-C22-grupp med rak kedja, n = 6-30 och Ph = fenyl (se amerikanska patentskriften 3 444 242, 1969), (c) glykolen HO-{PO)ä(EO)š(AO)E%EO)ä(PO)šH, vari AO är övervägande propy- lenoxi, PO är propylenoxi och EO är etylenoxi; a, b, c, d och 24_28-alkohol med grenad kedja) och -alkohol med grenad kedja). Bland and- e är alla hela tal, som är tillräckligt stora för att ge en molekylvikt mellan 3000 och 5000; e är ett .tillräckligt stort tal för att -%AO)E- skall utgöra en tredjedel (vikt) av gly- kolen, de sammanbindande hydrofila kedjorna skall tillsammans utgöra en annan tredjedel (vikt) och den slutliga tredjedelen utgörs av de hydrofoba kedjorna i ändställning (se amerikanska patentskriften 3 082 172, l963, speciellt spalt 2, rad 45-71)., (d) palmitinsyra, CH3(CH2)l4COOH, (e) oktadecylamin, CH3(CH2)l6CH2NH2. Något försök att optimera Si/OH-förhållandena' gjordes inte. Alkoholerna NEODOL och HENKEL bringades att rea- gera vid ett Si/OH-förhållande av 8:1 baserat på erfarenhet med de i föregående exemplen rapporterade ALFOL-alkoholerna.

Glykolen "PPG-l000“ (förening (a)) visade goda resultat vid ett Si/OH-förhållande av 1:1. Därför användes detta förhållande för jämförelseföreningarna (b) till och med (e). Alla reaktioner mellan kiseldioxid och en medreaktionskomponent genomfördes i 4 timmar vid 200°C. Resultaten är angivna i Tabell 8.

Under de första 120 sekunderna var polyoxiprypylenglyko- lens prestanda underlägsna den lämpligare utföringsformen en- ligt uppfinningen; föreningens totala prestanda tydde emeller- 820514í+~2 35 Qämsšmä .amw små..

N NEIN N N N .QTN _ N íNå Nšå M U. W.

O 0 O QNÛ >w wÜNQSÄmmNNx m mwá + UNGCoQEcxmCOMuxæmumwå w ÉHJ.. 1... . ., 3:92? NNUQNU w . mfiüu íTN Nšå :TN N Nä IN o Nä åšågwzsëm..

Tšoxfim.. cwuxo ~cw NCNH Nää NZIN ïTN in , Nä ïN o Nä QNQNXNcNNHNšN=_ ïšâzflfmfiuffio . . .Hmsfium .Nmwcï i: íTN N IN. NI o o Nä NN .öñömš Z T T. _. T. cvwcficmwmmmn m w W m M w æ :ošm Nwïä _ _ . 1|l||o ucmcomfiox OONm UM? Mflfififiåmw A h0UmumCOwuNHDMhwUwH NUGNWUMCNQGC lmflüwuimwkfimz Quooosumëüwu c u Hsuwhmmëmumcofiuxmmušåuwcmwuxmwmv .Nmuwm Eau N vmo nånxm QHMOHQQmmHM AHmOmQwm mmm mmHZmzOÉOwmzOHBí/ÉWMQÉQ .flmomomßwm ÉHAO .w ïmßå ' 82051114-2 36 .udmdomëoxwcowuxmwuwwâ .w m + ^mMuwE:uw> ._03 omâ.. äßß ä Bxoääuämmävïw m? SAE .Nää N N .Nää .Nää Nää .Nää .Nää .Nää ä; Lwääwwwuäo f; .Nää N .Nää .Nää Nää Nää Nää .Nää .Nää ää Nšæaäääeämä A3 N uflmmm . . .NNä.NNo.N umuømumm N ïTN .Nää Nää Nää N N .Nää Nää änä .Näëšäääwå ää N«N.«ä<.N umuøwumm .Nää ïäè .N .N íTN Nää ïää .Nää .Nää ää Nvämâäääwå Sv iää íää íää íää íää ä __.. .ä in Nä .Nä äuä .bcoäfäærfzqv S z w z _.. I I 9 _ ...fišääwä ääwämäamäämä w m. o .m w M m M 0 m ääw äfinëamaoä lmdofluxmmuowä OONW Uflkr .HGUGSMUM .HQUMUWGOMUNHSMHHOUH Uwfiümumfimflüü ääw ä: ä Nääëaøväm ^.wunouv m Hflmßmä 8205144-2 -- 37 - tid på att den hade vissa tekniska fördelar (men inte några ekonomiska fördelar, speciellt inte med tanke på kiseldioxid/ OH-förhållandet l:l). Föreningen (b) reagerade uppenbarligen inte med kiseldioxiden ens vid ZOOOC och under 4 timmar. Man antar därför att den skumdämpning som skedde åstadkoms av själva föreningen, den hydrofila kiseldioxiden och oljebära- ren. Föreningarna (c), (d) och (e) var bättre än (b) men inte så mycket bättre, speciellt inte med avseende på korttids- prestanda.

Claims (10)

8205144-2 38 PATENTKRAV
1. l. Skumdämpningsmedel innehållande en i huvudsak hydrofob, kornformig, porös eller agglomerad kiseldioxid eller silikat, k ä n n e t e c k n a t därav, att skumdämpningsmedlet inne- håller 40 molprocent eller mer SiO2 i form av kiseldioxid eller silikat och består i huvudsak av reaktionsprodukter av: (a) en hydrofil, kornformig, porös eller agglomerad kiseldi- oxid eller silikat som innehåller 40 molprocent eller mer S109 i form av kiseldioxid eller silikat, vars porösa eller agglomerade partiklar har en genomsnittlig partikelstorlek som är större än 0,1/um men tillräckligt liten för att i allmänhet inte sedimente- ra, och (b) »en hydrofob, alifatisk, primär eller sekundär alkohol, varvid reaktionskomponenterna (a) och (b) har upphettats tillsam- mans i blandning till en temperatur över l0O°C tills reaktions- komponenterna har reagerat med varandra under bildning av den an- givna reaktionsprodukten.
2. 2. Skumdämpningsmedel enligt krav 1, k ä n n e t e o k n a t därav, att det i huvudsak består av reaktionsprodukten av: (a) en hydrofil, kornformig, agglomerad kiseldioxid eller si- likat med mer än 0,1 silanolgrupper per kvadratnanometer och en genomsnittlig, slutgiltig partikelstorlek inom intervallet från ca 5 till ca 50 nanometer§ varvid kiseldioxidens eller silikatets agglomerade partiklar har en genomsnittlig partikelstorlek inom intervallet 20 - 80lum efter malning i en kolloidkvarn, och (b) en primär eller sekundän högre alifatisk alkohol.
3. 3. Skumdämpningsmedel enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a-t därav, att den hydrofila, kornformiga, agglomerade kiseldioxiden eller silikatet till mer än 95 viktprocent utgörs av utfälld, ge- nom hydrolys i ångfas framställd, aerogel eller xerogel kiseldi- oxid med en i huvudsak fullständigt hydroxylerad yta och en yt- area som varierar från 20 till 800 kvadratmeter per gram.
4. 4. Skumdämpningsmedel enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, attden högre alifatiska alkoholen i huvudsak består av en primär alkanol, vanligen med rak kedja och med mer än 8 men mindre 8205144-'2 39 än 30 kolatomer.
5. 5. Skumdämpningsmedel enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att viktförhållandet mellan reaktionskomponenten (a) och reaktionskomponenten (b) är större än 0,5 men mindre än 18.
6. 6. Skumdämpningsmedel enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att det är dispergerat i en flytande kolvätebärare.
7. 7. Skumdämpningsmedel enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att reaktionsprodukten har malts med en icke vattenhaltig, flytande bärare under icke cxiderande förhållanden vid en tempera- tur över lOO°C men under den flytande bärarens kokpunkt för bättre fördelning av reaktionsprodukten i den flytande bäraren och för minskning av partikelstorleken i den kornformiga reak- tionsprodukten, så att den genomsnittliga partikelstorleken har blivit mindre än 150 pm.
8. 8. Metod för avluftning av en omrörd, vattenlagd, arkbildande massa, k ä n n e t e c k n a d därav, att skumdämpningsmedlet enligt krav 1 sätts till massan.
9. 9. Metod enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att massan innehåller utskott och omrörs i ett steg för förnyad massa- beredning.
10. 10. Metod för avluftning av en lut från en papperstillverk- ningsprocess, vilken lut innehåller organiskt material och skum, k ä n n e t e c k n a d därav, att skumdämpningsmedlet enligt krav 1 sätts till luten.