SE503765C2 - Sätt att framställa en suspension i vatten av en cellulosaeter samt torrblandning lämplig att användas vid suspensionens framställning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 505 765 2 Genom den europeiska patentansökan 482 533 är det även känt att suspendera en nonjonisk cellulosaeter, såsom hydrofobmodifierad hydroxietylcellulosa, hydrofobmodifierad etylhydroxietylcellulosa, metylcellulosa och hydroxietyl- cellulosa i en vattenhaltig natriumformiatlösning. Av ut- föringsexemplen framgår att mängden natriumformiat bör ut- göra åtminstone 30 viktprocent för att man skall erhålla en suspension.

I den europeiska patentansökan 3 582 beskrivs ett sätt att reducera elektrolythalten i suspensionen av vatten- lösliga, nonjoniska cellulosaetrar. Enligt patentansökan uppnås detta genom att förutom ett elektrolytsalt även tillsätta en aluminiumoxidförening. På grund av aluminium- oxidtillsatsen kan enligt patentansökan elektrolythalten reduceras från cirka 25 till 10 procent. Närvaro av aluminiumoxid som föreligger i fast eller kollidal form kan dock vid senare användning av suspensionen medföra negativa effekter.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att finna ett sätt att kunna suspendera en cellulosaeter, som saknar grumlingspunkt i vatten, tillsammans med ett elektrolytsalt och eventuellt andra beståndsdelar, såsom en stabilisator och/eller en dispergator, direkt i vattenfasen utan att det bildar en gel. Härigenom erhålles ett säkert och enkelt sätt att framställa suspensionen.

Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig möjligt att uppnå detta syfte genom att framställa en sus- pension i vatten av en vattenlöslig nonjonisk cellulosaeter, som saknar grumlingspunkt i vatten, genom att bereda en torrblandning, som innehåller den nonjoniska cellulosaetern tvärbunden med glyoxal och ett elektrolytsalt bestående av ett salt eller en blandning av salter, som i vatten vid den i suspensionen använda koncentrationen ger ett pH-värde under 8.0, företrädesvis under 7.5, och att blanda i suspen- sionen ingående vatten med torrblandningen. Cellulosaetern utgör lämpligen 8-25 viktprocent räknat på suspensionens vikt, medan elektrolytsaltet föreligger i en mängd av 20-45, 10 15 20 25 30 35 503 765 3 företrädesvis 25-40 procent räknat på suspensionens vikt.

Förutom cellulosaetern och elektrolytsaltet innehåller suspensionen lämpligen även ett stabiliseringsmedel, som utgörs av en i elektrolytlösningen löslig, viskositetsför- höjande polymer i en mängd av 0.01-3 procent av suspen- sionens vikt. Det är även lämpligt att i suspensionen införa ett dispergeringsmedel, såsom ett ytaktivt medel, i en halt av 0.05-4 viktprocent, Dispergeringsmedlet har vanligtvis en stabiliserande och viskositetshöjande effekt.

Enligt ett föredraget sätt framställes suspensionen enligt uppfinningen genom att vattnet blandas med en torr- blandning, som innehåller, förutom cellulosaetern och elektrolytsaltet, samtliga i suspensionen ingående torra komponenter. För det fall att någon av komponenterna i sus- pensionen är flytande kan den lämpligen påföras en bärare och i denna form införlivas i torrblandningen. Om så önskas kan även en eller flera av komponenterna med undantag av cellulosaetern och elektrolytsaltet även tillsättas till vattnet efter och/eller före det att torrblandningen inne- hållande cellulosaetern och elektrolytsaltet blandats med vattnet. Ingående tester visar att om cellulosaetern inte är tvärbunden kan sättet enligt uppfinningen inte tillämpas, eftersom mindre mängder av cellulosaetern då går i lösning och bildar en gel. Genom att i ett första steg bereda en torrblandning av alla ingående komponenter med undantag för vattnet, erhålles väsentliga fördelar, eftersom man från en enda torr komposition kan bereda en suspension av cellulosa- etern genom tillsättning av vatten.

En sådan torrblandning kan lämpligen innehålla 20-45, företrädesvis 30-40 viktprocent, av cellulosaetern och 50- 80, företrädesvis 55-70 viktprocent, av elektrolytsaltet.

Dessutom kan den torra kompositionen innehålla 0.02-6 vikt- procent av stabiliseringsmedel och 0.1-8 viktprocent av ett dispergeringsmedel.

Elektrolytsaltet utgöres, som redan tidigare an- givits, av ett salt eller saltblandning, som vid den till- tänkta elektrolythalten i vattensuspensionen ger ett pH- 10 15 20 25 30 35 503 765 4 värde under 8.0, företrädesvis under 7.5. Anledningen här- till är att den tvärbundna cellulosaetern vid höga pH-värden delvis hydrolyseras och bildar en gel. Exempel på lämpliga salter är natriumformiat, NaCl, Na2SO4, K2SO4, NaH2P04, NaHCO3, NaNO3 och MgS04. Speciellt föredragna salter är natriumformiat på grund av sin höga löslighet och alkali- salter med tvåvärda anjoner, såsom Na2S04, K2S04. Ett före- draget elektrolytsalt innehåller minst 50 viktprocent natriumformiat, ett eller flera sura salt, såsom NaH2P04, i sådan mängd att suspensionen företrädesvis erhåller ett pH- värde av 5.5-7.0, och 0-25 viktprocent av ett tvåvärt alkalisalt. Genom att välja ett elektrolytsalt som åtmin- stone delvis innehåller salter med tvåvärda anjoner har det visat sig möjligt att något kunna reducera salthalten i suspensionen. Mängden erforderligt salt är dessutom bero- ende på cellulosaeterns tvärbindningsgrad, och suspensionens temperatur. Således avtar behovet av salt med stigande temperatur och ökande tvärbindningsgrad.

Den nonjoniska cellulosaetern är lämpligen en hydroxietylcellulosa, som är tvärbunden med glyoxal. Förutom hydroxietylsubstituenten kan cellulosaetern även innehålla andra substituenter, såsom hydroxipropyl och metylgrupper, under förutsättning att halten härav är så begränsad att cellulosaeterna inte erhåller någon grumplingpunkt i vatten mätt i en l-procentig vattenlösning. Den molekylära substi- tutionen av hydroxietyl är lämpligen 1.0-3.0 medan den mole- kylära substitutionen av hydroxipropyl och metyl är lämp- ligen från 0.0-0.4 respektive 0.0-0.8. Tvärbindningen med glyoxal är utförd på i och för sig känt sätt. Cellulosaetern har en lämplig tvärbindningsgrad, när en l-procentig vatten- lösning av den tvärbundna cellulosaetern vid 20°C och ett pH-värde av 7.0 efter 5 minuter under omrörning ger en viskositetshöjning av mindre än 5 procent, företrädesvis mindre än 1 procent räknat på viskositeten när den tvär- bundna cellulosaetern gått helt i lösning. Cellulosaetrar med lämplig tvärbindningsgrad erhålles när 0.05-2 viktdelar 10 15 20 25 503 765 5 glyoxal bringas att reagera med 100 viktdelar torr cellu- losaeter.

För att förbättra suspensionens stabilitet har det visat sig lämpligt att tillsätta polymera stabiliserande medel, som är lösliga i elektrolytlösningen, såsom xantan gum och CMC.

Exempel på lämpliga dispergatorer är joniska lågmole- kylära polymerer med en molekylvikt av 1000-15000, såsom lågmolekylära polyakrylsyror; och nonjoniska ytaktiva medel, såsom etylenoxidaddukter av alkoholer med 10-18 och alkyl- fenoler med totalt 14-18 kolatomer och blockpolymerer av etylenoxid och propylenoxid; anjoniska ytaktiva medel, såsom linjära alkylbensensulfonat, lauryletersulfat och fosfat- estrar av fettalkoholetoxylat; katjoniska ytaktiva medel, såsom tertiära eller kvartära mono- eller di-C&4B-alkyl- aminer; och amfotära ytaktiva medel, såsom betainer.

Förutom de ovan angivna komponenterna kan komposi- tionen dessutom innehålla biocider, skumdämpare, korrosions- inhibitorer, pH-reglerande medel etc.

Föreliggande uppfinning illustreras ytterligare av nedanstående exempel.

Exempel 1 Tre kompositioner enligt uppfinningen, som innehöll en med glyoxal tvärbunden hydroxietylcellulosa med ett Msmdrmdflwl av 2.5 samt en jämförelsekomposition, som innehöll en icke tvärbunden hydroxietylcellulosa framställdes. Kompositionernas sammansättning var följande. 10 15 20 25 30 503 765 6 Tabell 1 Komponenter Komposition 1 2 3 A HRC” 36.7 - - - HHC” - 36.7 - - mac” - - 36.7 - HRC" _ - - - 36.7 Natriumformiat 61.2 61.2 61.2 61.2 Mango., 1.1 1.1 1.1 1.1 Xantan gum 0.3 0.3 0.3 0.3 c,_n-a1kono1+s.5 EQ 0.4 0.4 0.4 0.4 (på bärare) 0.3 0.3 0.3 0.3 1) Viskositet enligt Brookfield i 2% vattenlösning vid 25°C = 400 mPa'S 2) Viskositet enligt Brookfield i 2% vattenlösning vid 25°C = 6 500 mPa'S 3) Viskositet enligt Brookfield i 1% vattenlösning vid 25°C = 2 000 mPa s m Samma substitution och viskositet i komposition 1 som för cellulosaetern 49 viktdelar av var och en av ovanstående komposition- er dispergerades i 51 viktdelar vatten. Viskositeten och stabiliteten hos de vattenhaltiga formuleringarna bestämdes.

Följande resultat erhölls.

Tabell 2 Komposition Viskositet mPa's 23°C Stabilitetn nr 1 dygn 10 dygn 1 800 1 000 +++ 2 1 400 1 900 +++ 3 1 800 2 400 +++ A Gel - - 10 15 20 25 30 503 765 7 1) Stabilitet: + = stabil mindre än 6 timmar, ++ = stabil mer än 6 timmar men mindre än 10 dagar, +++ = stabil mer än 10 dagar.

Av resultaten framgår att jämförelsekompositionenen bildade en gel och därmed är oanvändbar medan kompositioner- na enligt uppfinningen ej visade någon tendens till gelning under testperiodens 10 dagar.

Exempel 2 Följande kompositioner enligt uppfinningen fram- ställdes genom att blanda nedanstående komponenter. 49 vikt- delar av var och en av kompositionerna uppslammades därefter med 51 viktdelar vatten.

Tabell 3 Komponenter Komposition, viktdelar 4 5 6 7 HHC” 36.7 - - - mac” - 36.7 36.7 36.7 Natriumformiat 53.1 31.7 53.1 58.2 Nazso. 8.2 - .2 - NaH2Po4 1.0 30.6 .o 1.0 NaHco3 _ _. _ 3.1 Xantan gum 0.3 0.3 0 3 0.3 c,_n-a1koho1+5 Eo 0.4 0 4 0.4 (på bärare) 0.3 0.3 0.3 1' Samma cellulosaeter som i komposition nr 2 2) Samma cellulosaeter som i komposition nr 1 De efter uppslamning med vatten erhållna suspen- sionerna testades därefter med avseende på viskositet och stabilitet. Följande resultat erhölls. 503 765 Tabell 4 Komposition pH Viskositet mPa s 23°C Stabilitetn nr 1 dygn 10 dygn 4 2 400 2 600 +++ 5 5 5.0 30 - ++ 6 700 900 +++ 7 1 100 l 300 +++ 1) Stabilitet: + = stabil mindre än 6 timmar, ++ = stabil mer 10 än 6 timmar men mindre än 10 dagar, +++ = stabil mer än 10 dagar.

Av resultatet framgår att inte någon av uppslamning- arna gelade utan hade en lämplig viskositet. För den upp- slamning, där en separation iakttogs efter en tids lagring, 15 kunde en homogen uppslamning åter erhållas efter lätt om- rörning.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 503 765 PATENTKRAV

1. Sätt att framställa en vattensuspension av en vatten- löslig nonjonisk cellulosaeter, som saknar grumlingspunkt i vatten, kännetecknat därav, att en torrblandning beredes, som innehåller den nonjoniska cellulosaetern tvärbunden med glyoxal och ett elektrolytsalt bestående av ett salt eller en blandning av salter, som i vatten vid den i suspensionen använda koncentrationen ger ett pH-värde under 8.0 före- trädesvis under 7.5, och att i suspensionen ingående vatten blandas med torrblandningen i en sådan mängd att cellulosa- etern utgör 8-25 viktprocent och elektrolytsaltet 20-45 viktprocent av suspensionens vikt.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat därav, att den tvär- bundna cellulosaetern som införlivas i torrblandningen i en 1-procentig vattenlösning vid 20°C och ett pH-värde av 7.0 ger en viskositetsökning, som är mindre än 5 procent, före- trädesvis mindre än 1 procent av den viskositet som erhålles när cellulosaetern gått helt i lösning.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, kännetecknat därav, att torrblandningen beredes av ett elektrolytsalt som innehåller minst 50 viktprocent natriumformiat, ett eller flera sura salter i en sådan mängd att suspensionen erhåller ett pH- värde av 5.5-7.0 och 0-25 viktprocent av ett tvåvärt alkali- salt och att cellulosaetern är en hydroxietylcellulosa.

4. Sätt enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknat därav, att samtliga i vattenfasen ingående komponenter tillsättes torrblandningen.

5. Sätt enligt krav 4, kännetecknat därav, att en dis- pergator och/eller en stabilisator tillsättes torrbland- ningen.

6. Sätt enligt något av kraven 1-3, kännetecknat därav, att en dispergator och/eller en stabilistor tillsättes vattnet. 10 15 20 505 765 10

7. )rrblandning lämplig för användning vid framställ- ning av en suspension av en vattenlöslig nonjonisk cellu- losaeter, kännetecknat därav, att den innehåller 20-45 vikt- procent av en med glyoxal tvärbunden cellulosaeter, som saknar grumlingspunkt i vatten och 50-80 viktprocent av ett elektrolytsalt bestående av ett salt eller en blandning av salter, som i vatten vid den i suspensionen använda koncen- trationen ger ett-pH-värde under 8.0 företrädesvis under 7.5.*

8. Torrblandning enligt krav 7, kännetecknat därav, att den tvärbundna cellulosaetern som införlivas i torrbland- ningen i en 1-procentig vattenlösning vid 20°C och ett pH- värde av 7.0 ger en viskositetsökning, som är mindre än 5 procent, företrädesvis mindre än 1 procent av den viskositet som erhålles när cellulosaetern gått helt i lösning.

9. Torrblandning enligt krav 7 eller 8, kännetecknat därav, att elektrolytsaltet innehåller minst 50 viktprocent natriumformiat, ett eller flera sura salter i en sådan mängd att suspensionen erhåller ett pH-värde av 5.5-7.0 och 0-25 viktprocent av ett tvåvärt alkalisalt och att cellulosaetern utgörs av en hydroxietylcellulosa.

10. Torrblandning enligt något av kraven 7-9, känneteck- nat därav, att den innehåller en dispergator och/eller en stabilisator.