DE19853122C2 - Formamidinsulfinsäure-Abmischung zur reduktiven Bleiche in der Papier- und Textilindustrie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Abmischungen, die Formamidinsulfin­ säure (FAS), mindestens einen Belagverhinderer und feinteilige Kieselsäure enthalten.

Formamidinsulfinsäure (FAS) wird zur reduktiven Bleiche in der Papier- und Textilindustrie in Form einer wäßrigen, alkalischen Lösung eingesetzt. Während FAS in Wasser relativ schlecht löslich ist (ca. 27 g/l), gehen unter alkalischen Bedingungen bis zu 100 g/l FAS als Sulfinat in Lösung. Für die Bleichflotte liegt das optimale Mengenverhältnis zwischen FAS und Lauge (NaOH, Na₂CO₃) bei etwa 2 : 1. Von Nachteil ist, daß sich die Salze der Formamidinsulfinsäure in wäßriger Lösung rasch zersetzen. Alkalische Bleichlösungen werden daher in der Papierindustrie erst kurz vor dem Zudosieren hergestellt und müssen dann möglichst umgehend verbraucht werden.

Für die kontinuierliche Herstellung und Dosierung von Bleichlösungen aus FAS und NaOH wurde eine spezielle Dosieranlage konzipiert, die bei der Mehrzahl der FAS- Kunden in Betrieb ist. Die Anlagen laufen dabei 24 h/Tag (je nach Bedarf kampagnenweise oder mehrere Monate durchgehend). Manpower zur ständigen Überwachung der FAS- Dosierung steht dabei nicht oder nur wenig zur Verfügung. Während die Zugabe der alkalischen FAS-Bleichlösung bei der kontinuierlich arbeitenden Dosieranlage gut funktioniert, bereitet die FAS-Dosierung immer wieder betriebliche Probleme: FAS backt im Einfülltrichter (Schacht) zusammen und rutscht nicht nach, was eine verminderte Zugabe sowie eine Verdichtung von FAS im Schneckenbereich zur Folge hat. Für Abhilfe sollen derzeit der Einbau von Vibratoren bzw. pneumatischen Klopfern im Schacht sorgen. Durch die schwankende Rieselfähigkeit/Kornbeschaffenheit kommt es oftmals zur schwankenden Dosiermengen bei konstanter Schneckendrehzahl.

Auch die Lagerung von FAS bereitet öfters Schwierigkeiten, da FAS nur eine geringe thermische Stabilität besitzt. So liegt die SADT (self accelerating decomposition temperature) bei 50°C. Da je nach Lagerbedingungen immer wieder mit Temperaturen deutlich über 30 Grad zu rechnen ist, kommt es hier zu Problemen mit der Lagerstabilität. Bereits nach wenigen Monaten tritt ein deutliches Nachlassen der Rieselfähigkeit bis hin zum Verklumpen (FAS ist schwach hygroskopisch), eine Gelbfärbung sowie die Erhöhung des Thioharnstoffgehaltes ein. Letzteres ist von besonderer Bedeutung, wenn die in vielen Ländern kennzeichnungspflichtige Grenze von 0,1% Thioharnstoff (TH) überschritten wird.

Viele in der Industrie gängige Phlegmatisierungsmittel verbessern zwar die thermische Stabilität von FAS, sie können jedoch nicht zugemischt werden, da sie die Bildung eines unangenehmen Schwefelwasserstoff-ähnlichen Geruches bewirken.

Neben der schlechten Rieselfähigkeit stellen insbesondere Kalkablagerungen in Auflösekesseln und Rohrleitungen von FAS-Dosierleitungen ein Problem dar. Bedingt durch den hohen pH-Wert der FAS-Bleichlösungen zeigen gängige Scale- Inhibitoren im allgemeinen eine eingeschränkte Wirkung.

Zur Beseitigung der Kalkablagerungen müssen die Anlagen abgestellt, mit Mineralsäuren gespült und gereinigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein FAS bereitzustellen, das auch bei Lagerung rieselfähig bleibt und bei seiner Anwendung die Bildung von Kalkablagerungen verhindert. Gleichzeitig ist es ein Ziel, die Lagerstabilität durch Phlegmatisierung des FAS zu erhöhen.

Gegenstand der Erfindung sind Abmischungen, die aus FAS, mindestens einem Belagverhinderer (pulverförmig oder granuliert) mit einem bevorzugt sauren oder neutralen pH-Wert, und einer feinteiligen, bevorzugt gefällten hydrophilen Kieselsäure bestehen.

Es ist jedoch auch möglich, hydrophobierte Kieselsäuren einzusetzen.

Die Phlegmatisierung des FAS tritt bereits ein, wenn allein die Kieselsäure eingemischt worden ist. Enthält die Abmischung den Belagverhinderer und Kieselsäure, setzt man dem FAS vorteilhaft eine vorher hergestellte Mischung aus Belagverhinderer und Kieselsäure in den gewünschten Konzentrationsverhältnissen zu.

Die Kieselsäure wird in einer Menge von 0,001 Gew.-% bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,01 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Abmischung zugesetzt.

Die eingesetzten Kieselsäuren weisen im allgemeinen eine BET-Oberfläche (N₂) (DIN 66131) von 60 bis 700 m²/g auf, besonders mit einer Oberfläche von 100 bis 450 m²/g.

Zu den Belagverhinderern zählen in Wasser lösliche Komplexbildner wie Poly-(carboxylate), Polyphosphonsäuren, Zitronensäure, insbesondere aber Polyacrylsäuren, die durch Homopolymerisation erhalten werden, und deren Alkali-, insbesondere Natriumsalze sowie Maleinsäure/Acrylsäure- Copolymerisate und deren Natriumsalze oder deren Gemische. Sie werden in einer Menge von 0,05 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Abmischung, in dieser in fester Form eingesetzt.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung von Polyacrylsäuren, in denen als Copolymerisat ca. 10% Polyamid enthalten sind.

Zu den eingesetzten Polycarboxylaten gehören insbesondere solche der allgemeinen Struktur (X, Y), in denen X für

und Y für

-(F)_q-

steht, mit den Bedeutungen für:
A = H, OH, C₁-₆ Alkyl, CH₂CO(DECO)_r-1OM;
B = H, OH, C₁-₆ Alkyl, COOM;
D = O, NH;
F = ein copolymerisierbares Monomer;
M = H, Alkali- bzw. Erdalkalimetall, Ammonium, substituiertes Ammonium; bei X auch -(CH₂-CH₂-O)_2-4M;
r = 1-5;
und
m = 0,5-100 Mol%
q = 0-99,5 Mol%.

Diese Verbindungen sind bekannt aus der DE 43 03 320 A1 mit der Verwendung als Cobuilder in Waschmitteln.

Die Polycarboxylate können sowohl in Form von Säuren als auch als Salze bzw. als teilneutralisierte Substanzen verwendet werden; als Gegenionen eignen sich Metallionen sowie stickstoffhaltige Kationen.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymerisate der Strukturen (X, Y) sind bevorzugt Homo- oder Copolymere der Acrylsäure. Die Verteilung der Monomeren im Polymer ist belagsverhindernde Wirkung des gesamten Polymer nicht beeinträchtigt. Geeignete Monomere F sind monoethylenisch ungesättigte, carboxylgruppenfreie Monomere, wie z. B. Hydroxy(meth)acrylate mit (CH₂)_xOH als Estergruppe, wobei x = 2-4 ist. (Meth)acrylamid, (Meth)acrylonitril, Vinylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, Diethylaminoethyl(meth)acrylat, 2-(meth)acrylamido-2- methylpropan-sulfonsäure, Vinylphosphonsäure, Allylphosphonsäure, Allylalkohol, Vinylglykol, Vinylacetat, Allylacetat, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylformamid, N- Vinylimidazol, N-Vinylimidazolin,1-Vinyl-2-methyl-2- imidazolin, Ester der (Meth)acrylsäure mit 1-8 C-Atome im Alkoholrest, wie z. B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat), Butyl(meth)acrylat evtl. mit Alkohol- bzw. mit Aminogruppen funktionalisiert, Ethylen, Propylen, Methylvinylether, Ethylvinylether, Styrol und alpha-Methylstyrol. Alle monomeren Säuren und Basen können evtl. auch als Salze verwendet werden.

Mehrfachethylenisch ungesättigte Monomere sind z. B. Ester aus Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol bzw. Hexandiol mit (Meth)acryl-, Malein- bzw. Fumarsäure, Ester aus Polyethylglykol bzw. Copolmeren aus Ethylen- und Propylenglykol mit (Meth)acrylsäure, Maleinsäure bzw. Fumarsäure, zwei- bis dreifach mit (Meth)acryl- bzw. Maleinsäure veresterte Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an Trimethylolpropan, mindestens zweifache Ester aus (Meth)acryl- bzw. Maleinsäure und Glycerin bzw. Pentaerythrit, Triallylamin, Tetraallylethylendiamin, Polyethylenglykoldivinylether, Trimethylolpropandiallylether, Butandioldiallylether, Pentaerythrittriallylether, Divinylharnstoff.

Für die Komponente X eignen sich monoethylenisch ungesättigte C₃ bis C₈ Mono- bzw. Dicarbonsäuren, wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Maleinsäure sowie Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure, Citraconsäure, Crotonsäure. Auch geeignet sind die aus diesen Verbindungen abgeleiteten Ester sowie Amide.

Ebenfalls geeignet sind aus diesen Verbindungen abgeleitete Polymere, die sich aus verschiedenen monomeren Bausteinen des Strukturelementes X zusammensetzen.

Die Differenz zu dem (den) einzeln oder gemeinsam vorliegenden Belagsverhinder(n) und der Kieselsäure wird auf 100 Gew.-% mit handelsüblichem FAS aufgefüllt.

Es ist auch möglich, Stickstoff-haltige Carbonsäuren, wie z. B. EDTA oder DTPA einzusetzen. Dabei ist unter den in der Bleichflotte herrschenden pH-Werten mit einer eingeschränkten Wirksamkeit zu rechnen.

Die Abmischungen werden auf bekanntem Weg hergestellt und lassen sich unter Praxisbedingungen gut auflösen. Der Bleicheffekt ändert sich gegenüber dem die erfindungsgemäßen Beimischungen nicht enthaltenden FAS nicht.

Versuche mit FAS-Abmischungen, die 0,3 Gew.-% eines Gemisches aus einer handelsüblichen sprühgetrockneten Kieselsäure und einer Polyacrylsäure enthalten, führen zu einem auch nach mehreren Monaten noch rieselfähigen Produkt, das auch die angestrebte Lagerstabilität aufweist.

Beläge bildeten sich unter den für die Bewertung ausschlaggebenden Betriebsbedingungen im Auflösekessel oder den Rohrleitungen nicht.

Claims (8)

1. Formamidinsulfinsäure enthaltende pulverförmige oder granulierte Abmischungen zur reduktiven Bleiche in der Textil- und Papierindustrie, charakterisiert durch den zu­ sätzlichen Gehalt von 0,05 bis 4 Gew.-% mindestens eines Belagverhinderers gegen Kalkablagerungen und 0,001 bis 5 Gew.-% Kieselsäure, je­ weils bezogen auf die Gesamtmenge der Abmischung.

2. Abmischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Belagverhinderer einen sauren oder neutra­ len pH-Wert aufweist (aufweisen).

3. Abmischungen gemäß einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Belagverhinderer einzeln oder im Gemisch ein Poly-(carboxylat), eine Polyphosphonsäure oder Zi­ tronensäure oder deren lösliches Salz, insbesondere Al­ kalisalz ist (sind).

4. Abmischungen gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Belagverhinderer eine Polyacrylsäure oder deren Natriumsalz ist (sind).

5. Abmischungen gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Belagverhinderer ein Maleinsäu­ re/Acrylsäure-Copolymerisat oder dessen Natriumsalz ist (sind).

6. Abmischungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Polyacrylsäure ca. 10% eines Po­ lyamids in Form eines Copolymerisats enthält.

7. Abmischungen gemäß einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäure eine bevorzugt sprühgetrocknete ge­ fällte Kieselsäure mit einer spez. Oberfläche von 60 bis 700 m²/g (BET, N₂) ist.

8. Verwendung der Abmischungen gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur reduktiven Bleiche.