SE443092B - Medel for avskumning och avluftning av vattenhaltiga system baserat pa vattenhaltiga dispersioner samt anvendning av medlet - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 8305898-'1 2 i ett vattenfritt medium vid sidan av 70 viktsdelar pentaery- tritmonostearat innehåller 820 viktdelar av en långkedjíg alko- hol, nämligen isotridecylalkohol, såväl som ytterligare sedvan- liga beståndsdelar. Förvisso besitter dessa ej i form av en vattenhaltig dispersion av föreliggande kombination av pentaery- tritmonostearat och isotridecylalkohol en sämre skumdämpande verkan än en motsvarande kombination av oxistearylmonobehenat och isotridecylalkohol. Dessutom tjänar isotrídecylalkoholen i enlighet med tekniken i AT-PS 330 728 huvudsakligen såsom dis- persionsmedium och kan även ersättas av mineralolja. På grund av den angivna sammansättningen kan man vidare på grundval av de erfarenheter, vilka sammanställts vid undersökningarna inom ramen för föreliggande uppfinning förmoda, att avluftningsegen- skaperna är dåliga. Även om i synnerhet de avskumningssystem som motsvarar tekniken enligt DE-PS 21 57 033 ger relativt tillfredsställande resultat kvarstår dock ett stort behov av förbättrade produkter, speciellt produkter, vilka fungerar såväl skumdämpande som av- luftande och kan användas ännu mer universellt. Uppfinningen har därför till ändamål att åstadkomma medel för avskumning och av- luftning av vattenhaltiga system, vilka medel är ännu effektivare än de tidigare kända, dvs. en ännu kraftigare avluftande och av- skummande verkan över ett brett pH-intervall, respektive använd- bara i mindre mängder, så att sannolikheten för icke önskvärda inverkningar på slutprodukternas kvalitet blir ännu mindre.

Vidare skall de medel som ästadkommes medelst uppfinningen kunna användas på ett mângsidigare sätt, även exempelvis vara lämpade för borrslam.

För uppnäende av detta ändamål föreslås medel för avskum- ning och avluftníng av vattenhaltiga system baserade på disper- gsionef i enlighet med den i patentkraven karakteriserade tekniken.

Föremål för uppfinningen är vidare användningen av dessa medel för skumdämpning i och avluftning av vattenhaltiga system.

Enligt uppfinningen har det överraskande befunnits, att en utpräglad synergistisk verkan erhålles när man använder en blandning av fettalkoholer och fettsyraestrar av flervärda, minst 4 hydroxylgrupper innehållande alkoholer i form av vatten- haltiga dispersioner som medel för skumdämpning och avluftníng av vattenhaltiga system. Den skumdämpande och avluftande verkan 10 15 20 30 8503890-1 hos denna blandning är ej endast väsentligt bättre än verkan av de enskilda komponenterna utan även bättre än verkan av det bästa på marknaden befintliga medlet. En speciell fördel hos medlet enfigt uppfinningen ligger däri, att det vid små mängder och inom ett brett pH-intervall uppvisar utmärkt avluftande och skumdäm- pande verkan. Dessutom har utförda försök gett vid handen, att medlet enligt uppfinningen är universellt användbart och lämpar sig exempelvis för såväl avluftning och skumdämpning av vatten- haltiga system inom bestrykningsmedels-, pappers-, näringsmedels- och borrindustrin, som för avluftning och skumdämpning av tran- sportvatten vid sockerbet- och potatisbehandling eller av avlopps- vatten. Speciella användningsexempel för medlen enligt uppfin- ningen är bl.a. fiberuppslampningar, såsom pappersmassor, ler- dispersioner, vattenhaltíga bestrykningssystem, borrslam, avlopps- vatten och de redan nämnda transportvattnen vid sockerbets- och potatisbehandlingen.

Framställningen av medlen enligt uppfinningen sker på så sätt, att C14- till C36-alkoholerna sammansmältes med fettsyra- estrarna av de flervärda alkoholerna i vatten vid temperaturer över deras smältpunkter, för det mesta vid ungefär 75°C. Alterna- tivt kan alkoholerna och estrarna sammansmältas i ett försteg och sedan överföras i hett vatten. Efter tillsats av emulgatorer homogeniseras sedan blandningen under användning av för fack- mannen sedvanliga anordningar och avkyles under noggrann ombland- ning till rumstemperatur. Som emulgatorer lämpar sig sedvanliga, för fackmannen kända, företrädesvis anjoníska och nonjoniska emulgatorer, såsom etoxylerad nonylfenol, alkansulfonater, salter av alkylarylsulfonsyror och liknande. Den aritmetiska medelpartikelstorleken hos de dispergerade, vattenolösliga ämne- na, vilken bestämmes enligt Coulter-Counter-förfarandet (jfr.

Special Technical Publication No. 234 av American Society for Testing Materials, "Electronic Size Analysis of Subsieve Particles by Flowing Through a Small Liquid Resistor" av Robert H. Berg, 1958, sid. 1-5) ligger lämpligen inom området från 1 till 6 pm och speciellt vid cirka 2 till 5 pm.

För att den synergistíska verkan hos blandningen av fett- alkoholer och fettsyraestrar av flervärda, minst 4 hydroxylgrup- per innehållande alkoholer skall komma till största möjliga ut- 10 25 30 -I LH 850š890~=1 4 tryck bör man se till, att det riktiga víktförhållandet mellan komponenterna i denna blandning innehälles. Visserligen är det aktuella optimala viktförhållandet mellan komponenterna i bland- ningen beroende av de använda fettalkoholerna och de använda estrarna, men man kan ändå allmänt fastställa, att ett viktför- hållande av fettalkoholer till fettsyraestrar av flervärda alko- holer av från 2:1 till 1011 och företrädesvis 3,5:1 till 4,5:1 är föredraget. Innehållet fasta beståndsdelar i dispersionerna enligt uppfinningen är på vanligt sätt 10 till 40 viktprocent, varvid den undre gränsen í huvudsak bestämmes på rent vetenskap- liga grunder, under det att halter fasta ämnen överstigande 40 viktprocent försvårar hanteringen av dispersionerna. Halter fasta beståndsdelar av från 20 till 30 viktprocent är föredragna.

Den för en god avluftning och skumdämpning nödvändiga mäng- den av medlet enligt uppfinningen beror självfallet på det vatten- haltiga system som skall avluftas och avskummas och kan på mot- svarande sätt variera inom vida gränser. Vid avluftning och skum- dämpning av pappersfibersuspensioner uppnås sålunda redan vid nâgra ppm av medlet enligt uppfinningen gott resultat, under det att exempelvis vid avluftning och skumdämpning av borrslam i regel högre koncentrationer erfordras. Den aktuella optimala koncentrationen av medlet enligt uppfinningen kan emellertid lätt fastställas genom nägra försök. I allmänhet gäller att de från teknikens ståndpunkt för andra medel kända och ofta mindre mängder kan användas.

De enligt uppfinningen använda C14- till C26-alkoholerna utgör sedvanliga beståndsdelar i skumdämpnings- och avluftnings- medel och kan erhållas i handeln. De vidare i medlen enligt upp- finningen förekommande estrarna är förestringsprodukter av fett- syror med 16 eller fler kolatomer och flervärda alkoholer inne- hållande minst 4 hydroxylgrupper. Föredragna är estrar av C16- till C18-fettsyror. Som flervärda alkoholer innehållande minst 4 hydroxylgrupper har speciellt pentaerytrit, dipentaerytrit och ditrimetylolpropan visat sig lämpliga. Vid dipentaerytrit och ditrimctylolpropan rör det sig om dimorcr av pcntucrytrit och trimetylolpropan, vid vilka monomererna är sammankopplade via en eterbindning. Dipentaerytrit innehåller alltså 6 hydroxyl- grupper, under det att ditrimetylolpropan uppvisar 4 hydroxyl- grupper. Baserat på genomförda försök har partiella estrar av 15 20 30 35 8303890-1 i!! nämnda fettsyror och alkoholer visat sig vara speciellt lämpliga.

Det har sålunda befunnits, att en partiell pentaerytritstearin- syraester, som i huvudsak består av pentaerytritdistearat, har bättre egenskaper än pentaerytritmonostearat eller pentaerytrit- tetrastearat. Självfallet rör det sig vid de partiella estrarna ej om en enhetlig förening, eftersom pa grund av den kemiska jämvikten alltid olika långtgående förestrade produkter förelig- ger vid sidan av varandra, dvs. dettidigare nämnda pentaerytrit- dístearatet innehaller åtminstone även pentaerytrítmonostearat och pentaerytrittristearat, uppenbarligen även mindre mängder pentaerytrit och pentaerytrittetrastearat. På motsvarande sätt betyder inom ramen för föreliggande uppfinning uttrycket par- tiell ester, som i huvudsak består av en bestämd delester, att denna delester utgöres av huvudkomponenterna i den på grund av den kemiska jämvikten förhandenvarande esterblandningen. Sådana partiella estrar finns tillgängliga i handeln. Även om detta i allmänhet ej är nödvändigt kan medlen enligt uppfinningen naturligtvis innehålla ytterligare sedvanliga skum- dämpande och avluftandc beståndsdelar. Sådana ytterligare be- ståndsdelar, sasom exempelvis mineralolja, är uppenbara för fack- mannen, varför närmare beskrivning häröver ej är erforderlig (jfr. exempelvis ovan angivna teknikens ståndpunkt). Vid använd- ning av sådana ytterligare skumdämpande och avluftande bestånds- delar bör man emellertid se till, att verkan av den synergistís- ka blandningen enligt uppfinningen ej väsentligt puverkas res- pektive i väsentlig utsträckning nedsättes. Därför kommer sådana kända beståndsdelar i allmänhet endast till användning i under- ordnade mängder. läàfåfllßšill 19 viktdelar C18-C26-alkoholer sammansmältes med 5 viktdelar av ovan beskrivet partiellt pentaerytritstearat, vars väsentliga komponent är pentaerytritdistearat, i 75 víktdelar vatten vid 750. Efter tillsats av 0,5 viktdel etoxylerad nonylfenol och 0,5 viktdel alkansulfonat som emulgatorer homogeniseras bland- ningen och nedkyles sedan under fortsatt noggrann omblandning till zs°c.

Jämförel§ge§emQgl_l 24 viktdelar C18-C36-alkoholer smältes i 75 viktdelar vatten POOR QUALITY 8303890-1 10 15 20 25 30 6 vid 75°C. Därefter tillsättes samma emulgatorer som i exempel 1.

Den efterföljande homogeniseríngen.och kylningen sker likaså såsom i exempel 1.

Jämförelseexempel 2 24 viktdelar av det i exempel 1 använda pentaerytritsteara- tet smältes i 75 viktdelar vatten vid 75°C. Därefter tillsättes samma emulgatorer som i exempel 1. Den efterföljande homogenise- ringen och kylningen sker likaså såsom i exempel 1.

Jämförelseexempel å 19 viktdelar C18-C26-alkoholer och 5 viktdelar etylenglykol- distearat sammansmältes i 75 viktdelar vatten vid 75°C. Efter tillsats av en 0,5 víktdel etoxylerad nonylfenol och 0,5 vikt- del natriumalkylarylsulfonat som emulgatorer homogeniseras bland- ningen och kyles sedan under fortsatt noggrann omröring till ZSOC.

Jämförelseexempel 4 19 viktdelar C16-C22-alkoholer och 5 viktdelar etylenglykol- distearat sammansmältes i 75 viktdelar vatten vid 75°C. Därefter tillsättes samma emulgatorer som i jämförelseexempel 3. Den efter- följande homogeniseringen och kylningen sker på samma sätt såsom i exempel 1 resp. jämförelseexempel 5.

Jämförelseexempel_§ 19 viktdelar C16-C22-alkoholer och 5 viktdelar talg samman- smältes i 75 viktdelar vatten vid 75°C. Därefter tillsättes samma emulgatorer som i jämförelseexempel 3. Homogeníseringen och kyl- ningen av blandningen sker på samma sätt som i exempel 1 respekti- ve jämförelseexempel 3.

Exempel 2 19 viktdelar C18-C26-alkoholer och 5 viktdelar av det i exempel 1 använda pentaerytritstearatet sammansmältes i 75 vikt- delar vatten vid 75°C. Därefter tillsättes samma emulgatorer som i jämförelseexempel 3. Homogeniseringen och kylningen av bland- ningen sker på samma sätt som i exempel 1 respektive jämförelse- exempel 3.

Exempel 3 19 viktdelar C16~C22-alkoholer och 5 viktdelar av i exempel 1 använt pentaerytritstearat smältes i 75 viktdelar vatten vid 75°C. Därefter tillsättes samma emulgatorer som i jämförelse- exempel 3. Homogeniseringen och kylningen av blandningen sker såsom i exempel 1 respektive jämförelseexempel 3. ._,._.....__........__._... ._ _.. _ _. 10 15 25 35 8503890-1 7 Den genomsnittliga aritmetiska partikelstorleken för enligt exemplen 1 till 3 och jämförelseexemplen 1 till 5 framställda dispersioner bestämdes enligt Coulter-Counter-teknik med hjälp av en dator och uppgick vid alla emulsioner till 2,2 pm. ššempel 4 För undersökning av effekten av i exemplen 1 till 3 och jämförelseexemplen 1 till 5 framställda dispersioner framställ- kompositíon av följande beståndsdelar: viktdel blekt sulfatmassa viktdel lignosulfonat viktdel hartssyror (lim) och viktdelar vattenledningsvatten. des en 0,5 0,02 0,004 99,476 I några fall ersattes sulfatmassan med tidningsavfall och cellstoff.

Lufthalten i den framställda kompositionen mättes med ett speciellt skumbäcken av plexíglas som var försett med ombland- ningsanordning, blandarpump och en provtagnings- och mätanord- ning. Vid varje försök användes 10 liter komposition och omblan- dades medelst blandarpumpen. Beträffande provtagnings- och mät- anordningen såväl som den därav betingade bestämningen av luft- halten hänvisas till Norsk Skogindustrí Vol. 21,12, sid 503-506 (1967). Den aktuella lufthalten kan vid denna anordning avläsas direkt i procent från den kalibrerade mätenheten.

Genomförandet av försöken skedde på så sätt, att skumbehål- laren fylles med komposition, pumpen igängsättes och efter en bestämd tidrymd tillsättes avluftnings- och skumdämpningsmedlet.

Normalt genomföres försöken vid ett pH-värde av 7 och en tempe- ratur av 35°C. Lufthalten bestämmas sedan som funktion av tiden.

De erhållna värdena redovisas grafiskt, varvid lufthalten avsät- tes mot tiden.

Dispersionerna enligt exenmel 1 och jämförelseexemplen 1 och 2 undersöktes pa ovan beskrivet sätt. Den använda mängden aktiv substans (räknat på innehållet fasta beståndsdelar) var alltid 16 ppm. Temperaturen var 35°C och pH-värdet 7,0. De i fig. 1 grafiskt återgivna försöksresultaten utvisar den stora syner- gistíska effekten hos blandningen av C18-C26-alkoholer och pentaerytritstearat i förhållande till de enskilda komponenter- nä..

Poofi Qaatrfr' il 8305890-'1 Un TO 15 20 25 8 Även dispersionerna enligt exempel 2 och jämförelseexempel 3 till 5 undersöktes pâ samma sätt, dvs. koncentrationen var alltid 16 ppm, temperaturen SSOC och pH-värdet 7,0. De i figur 2 ätergivna resultaten visar tydligt överlägsenheten hos bland- ningen enligt uppfinningen av fettalkohol och pentaerytrit- stearat.

Vidare undersöktes tre kommersiella produkter pä beskrivet sätt och jämfördes med dispersionen enligt exempel Z. De kommer- siella produkterna baserar sig på Ca) C9-C10-alkoholer (ingen dispersion utan lösning), (b) en blandning av fettalkoholer och paraffinvax (dispersion, partikelstorlek ungefär 1 pm) och (c) fettalkoholer (dispersion, partikelstorlek ungefär Z till 3 pm). Med avseende pa de kommersiella produkterna (b) och (c) bör emellertid det förbehållet göras, att den angivna samman- sättningen baserar sig på genomförda undersökningar, vilka emel- lertid på grund av analyssvârigheter är behäftad med osäkerhet.

Såsom framgår av resultaten i figur 3 var dispersionen enligt exempel 2 vida överlägsen de kommersiella produkterna. šxempel 5 Under användning av dispersionen enligt exempel 3 undersök- tes inverkan av pH-värdet med det i exempel 4 beskrivna förfaran- det. Pörsök genomfördes vid pH-värdena 4, 5, 7 och 10. För jäm- förelse utfördes motsvarande försök med en kommersiell vattenhal- tig dispersion (antagligen en dispersion av en blandning av fettalkohol och glycerinmonostearat, partikelstorlek cirka 2 till 3 pm), vilken dispersion hör till de bästa avluftningsmed- len pâ marknaden. För varje mätning användes 0,6 g av vardera produkten. De i figur 4 grafiskt redovisade försöksresultaten visar den utmärkta avluftningsverkan av dispersionen enligt uppfinningen inom det undersökta pH-intervallet i jämförelse med den i handeln tillgängliga produkten.

Exempel 6 För undersökning av medlets enligt uppfinningen lämplighet för borrslam utfördes följande. Ett slam framställdes av 8 vikt- delar bentonit, 3 viktdelar havssalt, 1,5 vlktdelar lígnosulfonat och 87,5 viktdelar vattenlcdníngsvatten, varvid slammets pH-värde inställdes på 9,5. Det framställda slammet blandades med hög hastighet (hushållsblandare) under 15 minuter. Därefter överför- (gn-g-Imn www? u Salmo an. \'=,¿5@~..._.= g 8503890-1 des slammet i en mätcylinder. Lufthalten efter en bestämd tid- rymd beräknades som ml luft per 100 ml slam ur differensen av den före och efter blandningen bestämda tätheten.

Under det att utan tillsats lufthalten uppgick till 37,9 ml per 100 ml slam uppmättes vid tillsats av 0,5 % av dispersionen enligt exempel 3 en lufthalt av 19,1 ml per 100 ml. Den i exempel 5 använda kommersiella produkten befanns vara overksam.

Pom* Qïffinmr

Claims (9)

ssn5san~i w lifílšïllïilíïíflilí

1. Medel för avskumning och avluftníng av vattenhaltíga system baserat på vattenhaltíga dispersioner, vilka innehåller C14- till C26-alkoholer och i och för sig kända emulgatorer, k ä n n e t e c k n a t därav, att dispersíonerna dessutom in- nehäller en eller flera fettsyraestrar av flervärda, åtminstone 4 hydroxylgrupper uppvisande alkoholer, varvid antalet kolatomer i fettsyran eller fettsyrorna uppgår till 16 eller mer. 1

2. Medel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att dispersionerna innehåller en eller flera C16- till C18- fettsyraestrar av flervärdiga, åtminstone 4 hydroxylgrupper upp- visande alkoholer.

3. Medel enligt krav 1 eller Z, k ä n n e t e c k n a t därav, att dispersionerna innehåller fettsyraestrar av pentaery- trit, dipentaerytrit och/eller ditrímetylolpropan.

4. Medel enligt något av krav 1-3, k å n n e t e c k - n a't därav, att dispersíonerna innehåller en eller flera par- tiella fettsyraestrar av flervärda, åtminstone 4 hydroxylgrupper uppvisande alkoholer.

5. Medel enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k - n a t därav, att dispersionerna innehåller en partiell penta- erytritstearinsyraester, som i huvudsak består av pentaerytrit- distearat.

6. Medel enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k - n a t därav, att viktförhållandet alkoholer till estrar är 2:1 till 10:1 och företrädesvis 3,511 till 4,5:1.

7. Medel enligt något av krav 1-6, k ä n n e t e c k - n a t därav, att medelpartikelstorleken för de dispergerade vattenolösliga alkoholerna och fettsyraestrarna är 1/um till 6/um och företrädesvis 2 till 3 /um.

8. Användning av medlet enligt något av krav 1-7 för av- skumning och avluftning av vattenhaltiga system.

9. Användning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att systemen rör sig om vattenhaltiga system inom bestryk- ningsmedels-, pappers-, näringsmedels- eller borrindustrin eller transportvatten vid bearbetning av sockerbetor och potatis eller avloppsvatten.