DE2209559C3

DE2209559C3 - Mittel zur Schaumbekämpfung

Info

Publication number: DE2209559C3
Application number: DE2209559A
Authority: DE
Inventors: Michael 4000 Düsseldorf Eckelt
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1972-02-29
Filing date: 1972-02-29
Publication date: 1981-12-10
Also published as: FR2174095A1; NL177895B; JPS5617124B2; AT330728B; GB1386042A; FR2174095B1; BR7301405D0; US3919111A; JPS48100389A; ATA174173A; IT972596B; DE2209559B2; CH588879A5; NL7301240A; SE400184B; DE2209559A1; AR197122A1; NL177895C

Description

Die Erfindung betrifft außerordentlich wirksame und universell anwendbare Mittel zur Schaumbekämpfung, die sich insbesondere zur Entschäumung von wäßrigen Lösungen, Flotten oder Dispersionen bei einer Vielzahl von industriellen Prozessen eignen.

Es gehört zum Stand der Technik, zum Entschäumen von Abwässern, zur Schaumbekämpfung in der Papierindustrie, bei der Zellstoffherstellung, bei der Herstellung von Kunststoffdispersionen und Dispersionsfarben, bei der Durchführung biologischer Verfahren und in der Nahrungsmittelindustrie Entschäumer in Dispersionsform zu verwenden, die die wirksame Substanz in feinverteilter Form in einer organischen Flüssigkeit oder in Wasser dispergiert enthalten. Der feinverteilte Entschäumer ist in der Regel ein fester Stoff von wachsartiger Konsistenz, z. B. werden Pentaerythritfettsäureester, Fettsäuremonoglyceride, Fettsäurepolyglykolester und dgl. verwendet. So beansprucht die US-PS 2715613 ein Verfahren zur Bekämpfung des Schäumens von Lösungen oder Dispersionen schaumbildender Materialien, wie Casein- oder Sojamehlkleister oder Farbstoffdispersionen, wobei dem schäumenden Medium eine hinreichende Menge Pentaerythrit-Monostearat zugegeben wird.

Gegenstand der Erfindung sind Mittel zur Schaumbekämpfung in Dispersionsform auf der Basis eines in einer organischen Flüssigkeit oder in Wasser dispergierten wachsartigen Entschäumers, die eine verbesserte Wirksamkeit auch in solchen Fällen, in denen die Schaumbekämpfung üblicherweise große Schwierigkeiten bereitet, aufweisen. Die Mittel sind dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus 60—80 Gewichtsteilen eines wachsartigen Mono- und/oder Diesters des Oxystearylalkohols mit einer gesättigten Fettsäure oder Hydroxyfettsäure mit mehr als 16 C-Atomen, und 20—40 Gewichtsteilen wenigstens einer weiteren entschäumend wirkenden Substanz aus der Gruppe

Silikonöle, Fette, Wachse, Fettsäuren, Addukte von Äthylenoxid und/oder Propylenoxid an Fettalkohole, Alkylphenole oder Fettsäuren in der organischen Flüssigkeit oder in Wasser dispergiert ist, wobei der Gehalt der Dispersion an Oxystearylalkohol-Ester

ίο 5—15 Gewichtsprozent beträgt

Die Oxystearylalkohol-Ester sind wachsartige Stoffe mit relativ gut definierten Schmelzpunkten. Diese liegen je nach Reinheit der Substanzen und nach Kettenlänge der zur Veresterung verwendeten Fettsäuren bei ca. 70 bis 80⁰C Zum Beispiel hat der technisch hergestellte Monobehensäureester einen Schmelzpunkt von ca. 72,5 bis 74° C, der entsprechende Diester von ca. 72 bis 76° C.

Die Herstellung der Ester erfolgt in beka'aiter Weise,

z. B. durch Veresterung des Oxystearylalkohols mit der betreffenden Fettsäure oder Hydroxyfettsäure oder mit den entsprechenden Methylestern in dem gewünschten molaren Verhältnis. Als besonders geeignet im Sinne der Erfindung haben sich der Monobehensäureester bzw. der Monohydroxystearinsäureester des Oxystearylalkohols erwiesen, doch sind vielfach auch die entsprechenden Diester des Oxystearylalkohols gut geeignet

Die Entschäumerdispersionen enthalten wenigstens eine weitere, entschäumend wirkende Substanz aus der

jo Gruppe der Silikonöle, Fette, Wachse, Fettsäuren, Addukte von Äthylenoxid und/oder Propylenoxid an Fettalkohole, Alkylphenole oder Fettsäuren. Die entschäumende Wirkung, die mit derartigen Kombinationen erreicht wird, ist größer als die mit den Einzelkomponenten erzielbare Wirkung. Besonders bewährt haben sich Entschäumerdispersionen, die ein Gemisch aus 60 bis 80 Gewichtsteüen Oxystearylmonobehenat oder eines anderen Oxystearylesters mit 40 bis 20 Gewichtsteüen des Adduktes von 2 Mol Äthylenoxid und 4 Mol Propylenoxid an Isotridecylalkohol oder eines Polyäthylenglykol-Stearinsäureesters des Molgewichtes 5000 bis 10 000 in einer organischen Flüssigkeit oder in Wasser dispergiert enthalten.

Die Entschäumer kommen in Form einer feinteiligen Dispersion in einer organischen oder wäßrigen Flüssigkeit zur Anwendung. Als flüssige Phase eignen sich außer Wasser vor allem organische Stoffe, die bei Normaltemperatur flüssig sind und einen ausreichend niedrigen Stockpunkt oder Schmelzpunkt von weniger

so als 5⁰C besitzen. Vorteilhaft ist aud« eine relativ hohe Viskosität, da diese zur Stabilisierung der Dispersionen beiträgt. Die flüssige Phase kann selbst einen entschäumenden Effekt haben oder auch lediglich als Träger des Entschäumers dienen.

Als geeignete organische Flüssigkeiten kommen vor allem Mineralöle mit einem Siedepunkt von über 140⁰C, Ester stark verzweigter oder ungesättigter Fettsäuren mit 8 bis 18 C-Atomen mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen, z. B. Glykoldiester oder Glycerintriester der

ölsäure, Ölsäureoleylester usw., ferner verzweigtkettige oder ungesättigte flüssige Fettsäuren oder Fettalkohole mit 8 bis 18 C-Atomen, z. B. Isotridecylalkohol oder Oleylalkohol, ferner Terpenkohlenwasserstoffe, wie Pineol, Terpentinöl und dergleichen in Betracht.

Es ist vorteilhaft, solche organischen Substanzen zu verwenden, die in der Wärme ein ausreichendes Lösevermögen für die Ester und die weiteren entschäumend wirkenden Substanzen aufweisen, und

diese beim Abkühlen in feinverteilter Form wieder ausscheiden. Pies ermöglicht eine bequeme Herstellung der Entschäumerdispersionen durch gemeinsames Erhitzen der Komponenten und anschließendes rasches Abkühlen unter intensivem Rühren, wobei äußerst feinteiiige und stabile Dispersionen erhalten werden. Die Dispersionen enthalten etwa 5 bis 15 Gewichtsprozent an Ester,

Je nach Anwendungsbereich oder zur Erhöhung der Stabilität oder Wirksamkeit können die Entschäumerdispersionen weitere Zusatz- und Hilfsmittel enthalten, wie z. B. Verdickungsmittel, wie Aluminium-, Calcium- oder Zinkstearat, oder femverteilte Kieselsäure. Die Mengen dieser Zusatzbestandteile liegen im allgemeinen zwischen 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Entschäumerdispersion.

Die erfindungsgemäßen Entschäumerdispersionen weisen ein hervorragendes Entschäumungsvermögen auf und lassen sich bei einer Vielzahl von industriellen Prozessen — auch in Fällen in denen die Schaumbekämpfung üblicherweise große Schwierigkeiten bereitet — mit überraschend gutem Erfoig verwenden. Insbesondere ist auf die hohe Wirksamkeit der Entschäumerkombination hinzuweisen, die diejenige der Einzelkomponenten z. T. erheblich übertrifft. In der Praxis ist vor allem der rasche Wirkungseintritt sowie der geringe Luftgehalt von Kunststoffdispersionen, die mit Entschäumerzusatz hergestellt wurden, von Bedeutung. Die nachfolgenden Beispiele zeigen die besondere Wirkung der erfindungsgemäßen Schaumbekämpfungsmittel im Vergleich zu bekannten Entschäumern, wie sie z. B. in US-PS 27 15 613 beansprucht werden.

Beispiel I
Herstellung einer Entschäumerdispersion

a) In einer offenen benetzbaren Ruhrapparatur mit sehnellaufendem Rührer wurden 895 Gewichtsteile Mineralöl (Pi₅-=0,889, ^ = IO₁OcSt, Stockpuqkt bei -49"C) auf 90" C erhitzt In der Hitze wurden 70 Gewichtsteüe Oxystearylmonobehenat und 30 Gewichtsteile eines mit 2 Mol Äthylenoxid und 4 Mol Propylenoxid umgesetzten Isotridecylalkohols sowie 5 Gewichtsteile Calciumstearat eingerührt. Nachdem sich alle Zusätze klar gelöst hatten, wurde schnell kaltgerührt

In weiteren Beispielen wurden anstelle von Oxystearylmonobehenat zum Vergleich als Antischaummittel bekannte Fettsäureester eingesetzt und zwar:

b) Pentaerythritmonostearat

c) Glycerinmonostearat,

d) Pentaerythritmonobehenat

e) Glycerintristearat

Alle nach a) bis e) hergestellten Entschäumer waren dünnflüssig trübe, lagerbeständige Dispersionen.

Anwendung

Unter Verwendung einer weichmacherireien feindispersen Polyvinylaceiatdispersion wurde nach den folgenden Rezepturen je eine Dispersionsfarbe (Stammansatz) für den Innen- und Außenanstrich hergestellt Bei der Herstellung wurden jeweils 0,2% Entschäumer nach Beispiel la bis e eingesetzt.

10

15

20

25

Bestandteile	Innenfarbe	Außenfarbe
	Gew.-Teile	Gew.-Teile
Wasser	26,0	53,0
Na-hexametaphosphat (10%ig)	12,0	12,0
Pigmentverteilungsmittel	1,0	1,0
Antischaummittel nach Beispiel 1 a-e	2,0	2,0
Äthylenglykol	10,0	20,0
Balsamterpentinöl	20,0	20,0
Titandioxid Anatas	60,0	-
Titandioxid Rutil	-	160,0
Kristallines Calciumcarbonat (feingemahlen)	300,0	-
Quarzmehl, feinteilig	180,0	-
Calciumcarbonat, feinteilig	-	202,0
Talkum	-	50,0
Methylceliulose (2%ig)	210,0	-
Hydroxyethylcellulose (2%ig)	-	150,0
Die aufgeführten Bestandteile wurden dispcrgiert
und dann gemischt mit
Polyvinylacetatdispersion	175,0	326,0
Quecksilberphenylacetat (1 : 9 in Wasser)	4,0	4,0

Mit unverdünnter NaOH wurde auf pH 7,0—8,5 eingestellt.

Die Prüfung der schaumverhütenden Wirkung der zugesetzten Entschäumerdispersionen erfolgte am Dissolver.

Unmittelbar nach der Herstellung der Dispersionsfarbe (Stammansatz) wurden 80 Gewichtsteüe Farbe mit 20 Gewichtsteilen Wasser gemischt und I Minute bei 2000 Upm mit einem Dissolver (Dispergierscheibe 0 40 mm) gerührt.

Anschließend wurden sofort 50 ml des Produktes abgewogen. Je höher das Gewicht der Probe ist, um so

niedriger ist der Luftgehalt; um so besser also die Wirkung des Entschäumers,

Gewichte der Farben nach Behandlung im Dissolver mit Enlschaumerzusatz nach

Innenfarbe Außenfarbe

Beispiel

la) 68,0 61,5

1 b) 62,5 57,0

1 c) 60,9 58,8

1 d) 63,0 57,9

1 e) 62,3 56,0

Ohne Entschäumerzusatz 42,5 38,5

Nicht gerührt, 70,0 65,0

sorgfältig entlüftet

Bestandteile

Gewichtsteile

Anwendung

Unter Verwendung einer Styrol-Acrylat-Dispersion wurde eine Dispersionsfarbe mit 0,2% Antischaummittelzusatz hergestellt. Die nachstehend aufgeführten Bestandteile wurden in der angegebenen Reihenfolge in einem Dissolver gemischt:

Bestandteile	Gewichtsteile
Wasser	171,2
Natriumtripolyphosphat,	2,1
30%ige Lösung
Pigmentverteilungsmittel	0,7
Titandioxid	150,0
Methylcellulose	5,0
Ammoniak konz.	2,0

Schwerspat 218,0

Quecksilberphenylacetat 3,0 (1:9 verdünnt)

Schwerbenzin 18,0 Antischaummittel nach Beispiel 2a-f 2,0

Polystyrol-Polyacrylat-Dispersion 420,0

Butyldiglykol 8,0

Das Antischaummittel wird zweckmäßigerweise in mehreren getrennten Portionen zugesetzt

Nach dem Rühren im Dissolver wurden folgende Werte für je 50 ml Farbe erhalten;

Beispiel 2
Herstellung einer Entschäumerdisp^rsion

a) 895 Gewichtsteile Mineralöl {'As-=0,901, ij2o°=32cSt, Stockpunkt = -15°C) wurden in einem Rührwerk mit schneilaufendem Rührer auf etwa 90°C erhitzt In das erhitzte öl wurden 70,0 Gewichtsteile Oxystearylmonostearat, 30,0 Gewichtsteile eines Sterarinsäure-Polyethylenoxidadduktes vom Molgewicht 9000 sowie 5,0 Gewichtsteile Aluminiumstearat eingerührt, bis eine homogene Lösung entstand. Danach wurde auf ΝογγμΙ-temperatur gekühlt

b) In gleicher Weise wurde eine Entschäumerdispersion unter Verwendung von Oxystearyldistearat hergestellt.

In weiteren Beispielen wurden die folgenden, als Antischaummittel bekannten Fettsäureester eingesetzt:

c) Pentaerythritmonostearat

d) Glycerinmonostearat,

e) Pentaerythritmonobehenat,

f) Glycerinmonooleat.

Alle nach a)—f) erhaltenen Entschäumer waren dünnflüssige trübe, lagerbeständige Produkte.

Beispiel
2a
2k
2c
2d
2e
2f

40

ohne Entschäumerzusatz
nicht gerührt, sorgfältig entlüftet

47,2 g 40,5 g 49,2 g 48,2 g 40,0 g

65,0 g

30 Anstelle der Oxystearylstearinsäureester (Beispiel 2a und b) können auch die entsprechenden Behensäure- und Mcntansäureester mit gutem Erfolg eingesetzt werden.

35

Beispiel 3

Die Wirkung von Entschäumern auf schäumende wäßrige Lösungen kann geprüft werden, indem ein 2-Liter-Meßzylinder mit 500 ml der zu prüfenden Flüssigkeit gefüllt wird. Mit Hilfe einer Laborschlauchpumpe wird die Lösung mit einem Glasrohr vom Boden des Meßzylinders angesaugt Die Rückführung der Flüssigkeit erfolgt über ein zweites Rohr, dessen unteres Ende in der Höhe der Oberkante des Meßzylinders endet. Die Flüssigkeit wird mit einer Geschwindigkeit von 4 Litern/Min, umgepumpt und fällt in den Meßzylinder zurück.

Je nach der Zusammensetzung der zu prüfenden Flüssigkeit stellt sich eine konstante Schaumhöhe ein.

a) Zur Prüfung von Entschäumern, wie sie bei der Papierfabrikation gebräuchlich sind, wurden auf 500 ml Betriebswasser mit 16° dH 10 ml einer l°/oigen Gelatinelösung und 10 ml einer 2,5%igen Harzleimlösung gegeben. Diese Mischung wurde mit Aluminiumsulfatlösung auf pH = 4,5 eingestellt.

Nach kurzer Laufzeit stellte sich in der zuvor beschriebenen Prüfapparatur eine konstante Schaumhöhe von etwa 2000 ml ein. Nun wurden auf die Schaumsäule aus einer Mikropipette 0,1 mi Entschäumer gegeben und die obere Kante der Schaumsäule (d. h. Schaumhöhe einschließlich Flüssigkeitssäule) abgelesen, und zwar nach 0,5; 1; 2; 3; 4; 5 und 10 Minuten.

In der Papierindustrie gebräuchliche Entschäumer wurden im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Entschäumer nach ßeisDiel Ia geprüft:

50

55

	7	O	0.5'	22 09	559	y	8	4'	1650 1950 1400	10'
I'nKchiiumer	2000 20(X) 2000	2000 1950 700	I'	T	1750 1950 800	1700 1950 1000		1500 ml 2000 ml 150OmI
Ölsäure + 3 EO Rübölfettsäure + 6 EO. Mineralöl (1:1) Entschäumer nach Beispiel I a		1950 1950 650	1800 1950 740

b) Zur Prüfung von Entschäumern, wie sie hei der Herstellung von Backhefe erforderlich sind, wurde in der beschriebenen Apparatur eine 2()"»ige Melasse-Lösung /um Schäumen gebracht, /ur Lntschiiumung wurden 0.05".. Entschäumer /ugcset/l.

I ntsihiiumcr

4'

ld'

140(1

350

4(K)

420

440

46(1

540 ml v5t"i mi

In beiden Fallen zeigten die erfindungsgemäßen Entschäumer (13,7eine überlegene Wirkung.

Beispiel 4

Die Wirkung der Antischaummittel an Kunststoffdispersionen wurde in folgender Weise geprüft:

100 ml der handelsüblichen Dispersion wurden mit der gleichen Menge destillierten Wassers verdünnt und in einer Schraubdeckelflasche von 1 Liter Fassungsvermögen mit einem Flügelrührer 1 Minute bei 2000 U/ Min. gerührt. Die Schaumhöhe wurde gemessen als Abstand des Flüssigkeitsspiegels von der oberen Schaumgrenze in cm. Diese Schaumhöhe wurde gleich 100 gesetzt.

Dann wurde das Antischaummittel aus einer Pipette zugetropft. Durch mäßiges Umschütteln wurde der Entschäumer gleichmäßig verteilt. J Minuten nach Zugabe des Antischaummittels wurde die Schaumhöhe gemessen und in Prozent der ursprünglichen .Schaumhöhe angegeben (I). Es wurde weiter die Zeit bis zum vollständigen Schaumzerfall in Minuten bestimmt (II).

Es wurde erneut 1 Minute bei 2000 U/Min, gerührt und w! ierdie Schaumhöhe sofort (III) gemessen und in Prozent der ursprünglichen Schaumhöhe angegeben.

a) An einer h^ndelüblichen Vinylaeetatdispersion wurden Entschäumer auf Basis von Pentaerythritmonostearat (Beispiel Ib) und auf Basis von Glycerinmonostearat (Beispiel 2d) mit dem erfindungsgemäßen Entschäumer nach Beispiel 2a verglichen

ι·:	ntsth.iumcr/Li	S.it/	Hei	spiel	0.5	2ci	0.5	2.1
			I b			(1.2		0.2 11.5
			11.2

83.0

4.5

15.(1

KKU) 2.0 6.0 100.(1

2.0

11.0

100.0
1.0
0

100.0
1.5
0

100.0

Beispiel 5

Alkalische .Salzgemische, die geringe Mengen an Tensiden und bactericiden bzw. fungiciden Stoffen enthalten, finden vielfach in der Nahrungsmittelindustrie zur Reinigung der Apparaturen Verwendung. Da die Lösungen dieser Produkte mit hoher Geschwindigkeit durch die Apparaturen gepumpt werden, muß den Mischungen ein Schaumbekämpfungsmittel zugesetzt werden.

In der in Beispiel 3 beschriebenen Prüfapparatur wurde eine O.5°/oige Lösung des folgenden Salzgemisches zum Schäumen gebracht:

N a triumpoly phosphat	35.0
Wasserglas	25.0
Natriumsulfat	173
Soda	15.0
Nonylphenol + 10EO	5.0
Lauryltrimethylammontumchiorid	03
Entschäumer	2.0

Die folgende Tabelle zeigt die beim Umpumpen der Lösung sich ergebenden Schaumhöhen:

Entschäumer

Zeit in Minuten

Ohne
Entschäumer

800
500

960
500

1360

500

1740

500

1980

500

10

l-orlsct/iini!	/cit ι ,	in Minuten I	1	520 540 940	530 560 1140	A	560 620 1860	IO
l-lntschäunicr	500 500 720	510 520 820			540 590 1460		570 650 *)
2b 2d 2Γ

*) Schaumhöht: nicht hestinimbar. da Apparatur überschäumt.

Die Tabelle zeigt, dall die crllndiingsgenuil.ieii Produkte 2 a und 2 b den bekannten Produkten 2d und 2 Γ deutlich überleuen sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Mittel zur Schaumbekämpfung in Dispersionsform auf der Basis eines in einer organischen Flüssigkeit oder in Wasser dispergierten wachsartigen Entschäumers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus 60—80 Gewichtsteilen eines wachsartigen Mono- und/oder Djesters des Oxystearylalkohols mit einer gesättigten Fettsäure oder Hydroxyfettsäure mit mehr als 16 C-Atomen, und 20—40 Gewichtsteüen wenigstens einer weiteren entschäumend wirkenden Substanz aus der Gruppe Silikonöle, Fette, Wachse, Fettsäuren, Addukte von Äthylenoxid und/oder Propylenoxid an Fettalkohole, Alkylphenole oder Fettsäuren in der organischen Flüssigkeit oder in Wasser dispergiert ist, wobei der Gehalt der Dispersion an Oxystearylalkohol-Ester 5—15 Gewichtsprozent beträgt.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als weitere entschäumend wirkende Substanz ein Addukt von 2 Mol Äthylenoxid und 4 Mol Propylenoxid an Isotridecylalkohol oder einen Polyäthylenglykol-Stearinsäureester des Molgewichtes 5000 bis 10 000 enthält.

3. Verwendung der Mittel nach Anspruch 1 und 2 zur Entschäumung von Kunststoffdispersionen oder als Antischaummittel in der Antrichmittel-, Papier- und Nahrungsmittelindustrie.