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Dokumentenidentifikation DE69925025T2 02.02.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001135438
Titel DISPERGIERBARE WASSERLÖSLICHE POLYMERISATE
Anmelder Hercules Inc., Wilmington, Del., US
Erfinder MELBOUCI, Mohand, NL-3328 AX Dordrecht, NL
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69925025
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.12.1999
EP-Aktenzeichen 999640584
WO-Anmeldetag 02.12.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/28561
WO-Veröffentlichungsnummer 0000034382
WO-Veröffentlichungsdatum 15.06.2000
EP-Offenlegungsdatum 26.09.2001
EP date of grant 27.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.02.2006
IPC-Hauptklasse C08L 1/26(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse C08L 5/14(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      C08J 3/05(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die aus wasserlöslichen Polymeren und Tensiden und gegebenenfalls Glyoxal besteht, und sie betrifft insbesondere eine Zusammensetzung, die aus Celluloseethern, Guar oder Derivaten davon und Sorbitanestern besteht, wobei solche Zusammensetzungen eine verbesserte Dispergierbarkeit in Wasser besitzen.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Wasserlösliche Polymere werden weithin zur Herstellung einer Vielzahl von wässrigen Lösungen verwendet, unter denen Celluloseether (CEs) oder Guar oder Derivate davon breite Anwendung als Verdickungs- und Suspendiermittel finden.

Im Herstellungsverfahren von wässrigen Systemen führt das Einführen von wasserlöslichen Celluloseethern oder Celluloseetherderivaten in die Zusammensetzung häufig zu Schwierigkeiten wegen der Tendenz zur Klumpenbildung, wenn die Polymere hinzugegeben werden. Tatsächlich kann bei Wasserkontakt eine lokale Gelbildung um die Teilchen aus ungelöstem Celluloseether auftreten, die die Hydratisierung der Polymermatrix verhindert. Die Disaggregation/Auflösung der Agglomerate oder Klumpen, wenn sie gebildet sind, ist sehr zeitaufwendig. Entsprechend besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Aufnahme von CEs und CE-Derivaten, das zu einer verbesserten Polymerdispersion und schnellen Viskositätsentwicklung führt und eine zweckmäßige Handhabung des Polymers erlaubt.

Um die Klumpungsprobleme auszuräumen, wurden verschiedene Typen von Ansätzen versucht. Diese schließen die Beschichtung der Teilchen mit Glyoxal, Verarbeitung mit größeren Teilchen, granulierte CEs, das Vermischen der CEs mit Fettsäuresalzen, Tensiden und/oder Kieselerde und das Suspendieren der CEs in einem Nicht-Lösungsmittelmedium (Fluide Polymersuspensionen: FPFs) ein. Jedoch weisen diese Behandlungen Verwendungsbeschränkungen bei einigen Anwendungen auf. Zum Beispiel zeigen Glyoxal-behandelte CEs eine schlechte Dispergierbarkeit in einer alkalischen Umgebung auf (wie zum Beispiel in Bohrschlämmen); größere Teilchen vermeiden die Klumpungsprobleme, aber erfordern längere Auflösungszeiten; flüssige Zusammensetzungen haben den Nachteil relativ geringer Feststoffgehalte, was zu hohen Kosten führt; und Mischungen aus CEs und anderen Bestandteilen weisen den Nachteil eines reduzierten aktiven Polymergehalts auf; etc.

US-PS 5,391,359 beschreibt wasserdispergierbare Verdicker, die hydrophile Polymere umfassen, die mit teilchenförmigen Fettsäuren oder den Salzen davon beschichtet sind. Die Zusammensetzung ist eine Mischung aus CE (CMC), Stärken und Gummen mit feinverteiltem teilchenförmigem Dispergiermittel (besonders bevorzugt 2 bis 20%), wie zum Beispiel Fettsäure oder Fettsäuresalze (Al-, Ca-, Mg- und Na-Stearat). Hydrophober Quarzstaub wurde für Vergleichszwecke verwendet.

EP 0 685 896 offenbart eine schnell hydratisierende Biopolymerzusammensetzung, die eine Zusammensetzung aus Biopolymeren und Tensiden in Verhältnissen enthält, die von 0,1 bis 1,5 Gew.-% insgesamt variieren. Die Zusammensetzung soll nicht-staubend sein und eine schnelle Hydratisierungszeit aufweisen. Die Zusammensetzung soll nützlich als Suspendiermittel in gewerblichen Formulierungen, Kosmetika, Lebensmitteln und Pharmazeutika sein.

US-PS 5,003,060 lehrt die Herstellung von festen, freifließenden und nicht-staubenden Granalien aus Polysacchariden mikrobiellen Ursprungs, zum Beispiel Xanthangummi, durch Granulieren des Pulvers in einem Fließbett. Solche Granalien können zumindest ein Benetzungsmittel (0,5-10% G/G, einschließlich polyethoxylierter Sorbitanester) oder eine Kombination daraus enthalten und haben eine Teilchengröße, die von 0,5 mm bis 2,0 mm variiert, und eine scheinbare Dichte unterhalb 0,7. Die Granalien sollen nur geringe Mengen von agglomerationsverhinderndem Additiv enthalten und unmittelbar in Wasser unter schneller Auflösung dispergieren und werden als Verdicker zum Beispiel für die Bohrung in der Erdölgewinnung verwendet.

US-PS 4,720,303 beschreibt die Herstellung von Verdickungsmittel, das eine Mischung aus einem CE und fester Säure umfasst, geeignet für die Verdickung von Teppichgrundformulierungen, Anstrichmitteln und Bohrschlämmen. Das Verdickungsmittel kann zur Verdickung in sauren, neutralen und/oder alkalischen Medien verwendet werden. Es wird auch offenbart, dass das Verdickungsmittel leicht ohne Klumpenbildung dispergiert werden kann.

US-PS 4,735,659 offenbart ein Verfahren zur Herstellung wasserdispergierbarer Zusammensetzungen, die hydrophobe Kieselerde zur Verhinderung der Agglomeration der Anfangsbenetzung von CEs, Gummen, Stärken, Vinylpolymeren, Acrylpolymeren und Biopolysacchariden enthalten. Es wird offenbart, dass wasserlösliches Polymer mit hohem Mw mit hydrophobem Quarzstaub in einer solchen Weise in Kontakt gebracht wird, dass die individuellen Teilchen mit hydrophobem Quarzstaub beschichtet sind. Die resultierende Zusammensetzung wird als leicht auflösbar in Wasser unter Erzeugung einer durchscheinenden Lösung offenbart; falls eine klare wässrige Lösung gewünscht ist, kann gegebenenfalls ein Tensid zugegeben werden. Eine Zusammensetzung aus CMC und CMHEC, die mit 2% hydrophobem Quarzstaub vermischt ist, wurde für Vergleichszwecke verwendet.

US-PS 4,654,086 offenbart eine Zusammensetzung und die Herstellung von dispergierbarem Xanthangummi, erhalten durch Behandlung mit einem Tensid, das ein lebensmittelechtes Benetzungsmittel ist, zum Beispiel Lecithin, Sorbitanester, etc. Es wird offenbart, dass das Verhältnis der Xanthan/Tensid-Mischungen in G/G von 95/5 bis 80/20 variiert. Flüssige Tenside können direkt zum Xanthangummipulver gegeben werden, um die Teilchen gleichförmig zu beschichten.

US-PS 4,218,262 beschreibt ein nicht-klumpendes, die Viskosität erhöhendes Mittel mit verzögerter Wirkung, das Kernteilchen aus Xanthangummi und eine verkapselnde Beschichtung aus einem Fettderivat und einem Tensid umfasst, worin die Beschichtung ein hydrophiles/lipophiles Gleichgewicht (HLB-Wert) von 3,5 bis 10 hat. Das Fettderivat ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Fettsäuren und Mono- und Diglyceriden von Fettsäuren besteht. Das Tensid ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Alkalimetallsalzen von Fettsäuren besteht. Verfahren zur Bildung der verkapselten Teilchen werden auch offenbart.

US-PS 3,960,584 betrifft eine Stoffzusammensetzung, die aus feinverteiltem wasserlöslichem polymerem Material mit hohem Mw in inniger Mischung mit anderen Komponenten (1 bis 4) besteht, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Das wasserlösliche polymere Material ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Acrylverbindungen, natürlichen Gummen, CEs und CE-Derivaten besteht. Es wird offenbart, dass die anderen Komponenten Polyglycole und anionische und nicht-ionische Tenside sind. Es wird offenbart, dass die Erfindungszusammensetzung in wässrigen Medien ohne Hautbildung und Agglomeration dispergiert und sich schnell löst. Es wird offenbart, dass das polymere Material nützlich als Flockungsmittel und Verdicker in vielen gewerblichen Verfahren ist.

US-PS 3,489,719 betrifft feinverteilte feste wasserlösliche Polymere, die mit einer Kombination aus einem Aldehyd, einem wasserlöslichen Polyoxyethylenfettsäureester mit einem HLB-Wert von 14,5-18 und einem sauren Katalysator oberflächenbehandelt sind, wobei die Polymere eine verbesserte Dispergierbarkeit in Wasser und eine durch den pH-Wert gesteuerte Auflösungszeit besitzen.

Keine der oben genannten Literaturstellen offenbart eine Zusammensetzung, die Celluloseether oder Guar oder Guarderivate davon und Sorbitanester umfasst.

ZUSAMMEFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, die aus (a) wenigstens einem wasserlöslichen Polymer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Celluloseethern, Guar oder Derivaten von jedem davon besteht, (b) wenigstens einem Tensid, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern und kationischem Tensid besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus quaternären Ammoniumsalzen besteht, und gegebenenfalls (c) Glyoxal besteht.

Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Verbesserung der Dispergierbarkeit von wasserlöslichen Polymeren bereitgestellt, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Celluloseethern, Guar oder Derivaten davon besteht, umfassend (a) Bereitstellen von Tensid, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern und kationischem Tensid besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus quaternären Ammoniumsalzen besteht, (b) Auflösen des Tensids in organischem Lösungsmittel, (c) Inkontaktbringen des gelösten Tensids mit dem wasserlöslichen Polymer und (d) Trocknen der Mischung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wurde festgestellt, dass bestimmte wasserlösliche Polymere (WSPs) leicht in Wasser mit bestimmten Tensiden dispergierbar gemacht werden können. Die wasserlöslichen Polymere können Celluloseether oder Guar oder Derivate davon sein. Das resultierende polymere Material, das unter Verwendung des Nassbehandlungsverfahrens hergestellt wurde, ist nichtstaubend und besitzt eine bessere Dispergierbarkeit und schnellere Hydratisierungszeit im Vergleich mit unbehandeltem Material. Die Zusammensetzung ist nützlich als Verdicker und Suspendiermittel für gewerbliche, Lebensmittel- und kosmetische Anwendungen.

Die am gebräuchlichsten verwendeten Celluloseether oder Celluloseetherderivate sind Carboxymethylcellulose (CMC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Carboxymethylhydroxyethylcellulose (CMHEC), Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), Methylcellulose (MC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylhydroxyethylcellulose (MHEC), Ethylguar und Methylhydroxypropylcellulose (MHPC). Bevorzugte WSPs sind CMC, HEC, CMHEC, MC und Guar, kationisches Guar, Carboxymethylguar, Hydroxypropylguar und Carboxymethylhydroxypropylguar, und die am meisten bevorzugten WSPs sind CMC, HEC und CMHEC.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen wasserlöslichen polymeren Zusammensetzung in einer Vielzahl wässriger Medien liefert einen substantiellen Vorteil gegenüber der Verwendung von unbehandeltem Polymer, weil sie die Tendenz zur Klumpung und langsamen Dispergierung/Auflösung reduziert.

Es wurde festgestellt, dass das Beschichten von Celluloseethern oder Guar oder Derivaten davon mit Tensiden, zum Beispiel Polyoxyethylensorbitanmonostearat (POESMS), in äußerst niedrigen Anteilen eine gute anfängliche Hydratisierung des resultierenden Pulvers bei Kontakt mit Wasser ergibt. Tatsächlich dient das Tensid zur Erhöhung der Löslichkeit des Polymers und zur Förderung der Benetzung der beschichteten Teilchen bei Dispersion im wässrigen Medium, was zu reduzierter Fischaugenbildung und zu einem schnellen Viskositätsaufbau führt.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass ein wasserdispergierbares CMC (Blanose® CMC, erhältlich von Hercules Incorporated), polyanionische Cellulose, PAC (RquaPAC® polyanionische Cellulose, erhältlich von Aqualon Oil Field Chemicals) und kationisches Guar (von Borax befreites N-Hance® 3000 Guar, erhältlich von Hercules Incorporated) eine signifikante Dispergierbarkeitsverbesserung in verschiedenen Typen von wässrigen Medien (sauer, neutral oder alkalisch) besitzen, wenn sie mit Tensiden der vorliegenden Erfindung behandelt sind.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung besteht aus wasserlöslichen Celluloseethern oder Guar oder Derivaten von jedem dieser Polymere, die mit Tensiden behandelt sind, und gegebenenfalls Glyoxal. Die wasserlöslichen Polymere sind in Form von feinverteilten Feststoffen. Bevorzugt ist die Teilchengrößenverteilung derart, dass 95 Gew.-% der Teilchen eine Größe von weniger als 425 &mgr;m haben. Besonders bevorzugt ist die Teilchengrößenverteilung derart, dass die Teilchen eine Größe von mehr als 150 &mgr;m und weniger als 425 &mgr;m haben.

Sowohl technische Qualitäten als auch gereinigte Qualitäten von Celluloseethern oder Guar oder Derivaten davon können im Umfang dieser Erfindung verwendet werden.

Das in der Zusammensetzung dieser Erfindung aufgenommene Tensid dient als Benetzungs- und Dispergiermittel zur Verbesserung der anfänglichen Hydratisierung der beschichteten wasserlöslichen Polymere, was zu einer reduzierten Fischaugenbildung und einem schnellen Viskositätsaufbau führt, was aus der gesteigerten Löslichkeit des Polymers in verschiedenen wässrigen Medien resultiert.

Allgemein ist das Tensid aus der Gruppe ausgewählt, die aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern wie Polyethoxyethylensorbitanestern und kationischen Tensiden besteht, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus quaternären Ammoniumsalzen besteht. Bevorzugt ist das Tensid aus der Gruppe ausgewählt, die aus Polyethoxyethylensorbitanestern und Methylammoniumchloriden besteht.

Das am meisten bevorzugte Tensid ist Polyethoxyethylensorbitanmonostearat, bekannt als POESMS oder Polysorbat 60, und Monomethylammoniumchlorid wie Tricetylammoniumchlorid.

In der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung sind die wasserlöslichen Polymere in einer Mindestmenge von 98% auf Basis des Gesamtgewichts des behandelten polymeren Materials vorhanden. Bevorzugt ist die Mindestmenge 99% und besonders bevorzugt 99,5%. Die maximale Menge von wasserlöslichen Polymeren ist 99,9%, bevorzugt 99,85% und besonders bevorzugt 99,8%.

Die maximale in dieser Erfindung verwendete Tensidmenge ist 2 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts von behandeltem polymerem Material. Bevorzugt ist die maximale Menge 1% und besonders bevorzugt 0,5%. Die minimale Tensidmenge ist 0,1%, bevorzugt 0,15% und besonders bevorzugt 0,2%. Die Tensidmenge, die zur Verwendung in dieser Erfindung ausgewählt wird, hängt von dem besonderen Gleichgewicht aus trockenen Fließeigenschaften und erwünschter Dispersion ab. Bei niedrigeren Tensidmengen, d.h. 0,1 und/oder 0,15, werden die trockenen Fließeigenschaften des behandelten Materials erreicht, aber die Dispersionseigenschaften sind nicht so gut wie die bei höheren Mengen, d.h. 0,5% oder höher, erreichten. Bei höheren Tensidmengen, d.h. 0,5% oder höher, wurde eine Verklebungstendenz des resultierenden behandelten polymeren Materials beobachtet. Ein guter Kompromiss aus trockenen Fluiditiäts- und Dispersionseigenschaften wurde bei intermediären Mengen von 0,25 Gew.-% erreicht.

Zusätzlich kann die Zusammensetzung dieser Erfindung Glyoxal in einer Menge enthalten, die ausreichend ist, um eine geringfügige Verzögerung der Hydratisierung der Polymerteilchen zu liefern. Bevorzugt ist die in dieser Erfindung verwendete maximale Glyoxalmenge 1% auf Basis des Gesamtgewichts des behandelten polymeren Materials. Besonders bevorzugt ist die maximale Menge 0,3%. Eine bevorzugte minimale Glyoxalmenge ist 0,01%, besonders bevorzugt 0,05% und am meisten bevorzugt 0,20. Die am meisten bevorzugte Zusammensetzung wird aus 99,7% wasserlöslichem Polymer, 0,25% Tensid und 0,05% Glyoxal bestehen.

Das Verfahren zur Verbesserung der Dispergierbarkeit von wasserlöslichen Polymeren, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Celluloseethern, Guar oder Derivaten daraus besteht, umfasst:

  • (a) Bereitstellen von Tensid, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern und kationischem Tensid besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus quaternären Ammoniumsalzen besteht, und
  • (b) Inkontaktbringen des Tensids mit dem wasserlöslichen Polymer.

Dieses Verfahren kann durchgeführt werden durch (a) Auflösen eines Tensids und gegebenenfalls von Glyoxal in einem organischen Lösungsmittel (zum Beispiel Aceton, Methanol); (b) Inkontaktbringen des aufgelösten Tensids mit dem Celluloseether oder Guar oder Derivat davon zur Bildung einer Mischung; (c) Trocknen der Mischung; und (d) nach Bedarf Mahlen der Mischung.

Im Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung dieser Erfindung ist der erste Schritt die Herstellung der Tensidlösung. Bei der Herstellung dieser Lösung wird das Tensid in das organische Lösungsmittel gegeben und mit einem Magnetrührer bis zur vollständigen Auflösung des Tensids vermischt. Zur Beschleunigung der Auflösung des Tensids kann während des Rührens Wärme eingesetzt werden (das Tensid kann unterhalb 20°C fest sein).

Der Schritt des Inkontaktbringens kann durch eine Anzahl von Techniken durchgeführt werden, er kann entweder durch Sprühen des gelösten Tensids auf den Celluloseether oder das Guar oder Derivat davon durchgeführt werden, um ein Inkontaktbringen zu erreichen, oder durch Aufschlämmen der Mischung für eine ausreichende Zeit, um ein inniges Inkontaktbringen zu erreichen. Um eine homogene Beschichtung der polymeren Teilchen sicherzustellen, besteht die am meisten bevorzugte Beschichtungstechnik aus dem Aufschlämmen von trockenen Polymeren in der Tensidlösung, bis die Teilchen völlig durchtränkt sind, und dem anschließenden Trocknen der Mischung. Glyoxal kann vor dem Inkontaktbringen des Polymers in die Tensidlösung gegeben werden. Die am meisten bevorzugten organischen Lösungsmittel sind Aceton und Methanol.

Das Inkontaktbringen des wasserlöslichen Polymers und des Tensids kann auch durch trockenes Vermischen und Mahlen durchgeführt werden, wenn das Tensid in Pulverform ist. Dieser Ansatz ist besonders geeignet für kationisches Tensid, zum Beispiel Tricetylammoniumchlorid. Das wasserlösliche Polymer wird mit dem trockenen Tensid in einer solchen Weise in Kontakt gebracht, dass die individuellen Polymerteilchen mit Tensid beschichtet werden. Um einen innigen Kontakt zwischen den Polymer- und Tensidteilchen zu erreichen, kann die trockene Mischung schwach gemahlen werden, um ihre Kontaktoberfläche zu erhöhen. Bevorzugt ist die maximale, in dieser Erfindung verwendete Menge von trockenem Tensid 2 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts des behandelten polymeren Materials. Besonders bevorzugt ist die maximale Menge 1% und am meisten bevorzugt 0,75%. Eine bevorzugte minimale Menge von trockenem Tensid ist 0,1%, besonders bevorzugt 0,5% und am meisten bevorzugt 0,75%. Glyoxal kann zum wasserlöslichen Polymer (aufgeschlämmt im organischen Lösungsmittel oder auf das Polymer als wässrige Lösung gesprüht) gegeben werden und die Mischung dann getrocknet werden. Die getrocknete Mischung wird dann mit dem trockenen Tensid in Kontakt gebracht und gemahlen, um einen innigen Kontakt zu erreichen. Die am meisten bevorzugte Zusammensetzung wird aus 99,2% wasserlöslichem Polymer, 0,75% Tensid und 0,05% Glyoxal bestehen.

Diese Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, die allein zur Veranschaulichung sind und nicht als Beschränkung gedacht sind. Alle Teile und Prozentanteile sind gewichtsbezogen, wenn nichts anderes angegeben ist.

BEISPIELE 1–4

Diese Beispiele veranschaulichen die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung unter Verwendung von polyanionischer Cellulose höchster Qualität AquaPAC® (erhältlich von Aqualon Oil Field Chemicals, Houston, Texas), Carboxymethylcellulose (Blanose® gemahlene CMCs 9H4, 7M und 7L, erhältlich von Hercules Incorporated, Wilmington Delaware), kationischem Guar (N-Hance 3000® Guar, erhältlich von Hercules Incorporated), sechs Sorbitan- und ethoxylierten Sorbitanester-Tensiden (Montane 85, Montanox 20, 60, 80 und 85, erhältlich von Seppic, Paris, Frankreich, und Tween 60, erhältlich von ICI, Assen, Deutschland), und Tricetylammoniumchlorid (Varisoft TC90, erhältlich von Sherex Chemical Company, Dublin, Irland).

Die entsprechende Menge von Sorbitanester- und ethoxylierten Sorbitanester-Tensiden wurde vorsichtig in Aceton unter Verwendung des Magnetrühreres gelöst. Wärme wurde eingesetzt, um die Auflösung des Tensids zu beschleunigen, falls notwendig.

Wenn die Aufschlämmungstechnik verwendet wurde, wurde die entsprechende Menge von wasserlöslichem Polymer in die Tensidlösung mit gleichem Anteil gegeben (1:1, entsprechend einem nassen Kuchen von ca. 50% Feststoffen). Die resultierende Mischung wurde für eine ausreichende Zeit gerührt, um ein inniges Inkontaktbringen zu erreichen. Die Mischung wurde dann bei einer Temperatur von 60°C getrocknet.

Bei Verwendung der Sprühtechnik wurde die Tensidlösung auf trockene Teilchen aus wasserlöslichem Polymer unter Vermischen mit einem Hobbart-Mischer gesprüht. Die resultierende Mischung wurde für eine ausreichende Zeit gerührt, um ein inniges Inkontaktbringen zu erreichen. Die Mischung wurde dann bei einer Temperatur von 60°C getrocknet.

Bei Verwendung der Mischtechnik wurde das trockene Tensid mit dem trockenen wasserlöslichen Polymer vermischt. Die resultierende Mischung wurde mit einer "Kaffeemühle" für eine ausreichende Zeit gemahlen, um ein inniges Inkontaktbringen zu erreichen.

Die Zusammensetzungen dieser Beispiele sind in den Tabellen 1 bis 4 zusammengefasst.

TABELLE 1: DISPERGIERBARE AQUAPAC.REG-ZUSAMMESETZUNGEN
TABELLE 1, Fortsetzung
TABELLE 2: DISPERGIERBARE AUQAPAC.LV-ZUSAMMSETZUNGEN
TABELLE 2: Fortsetzung AquaPAC.LV ist eine niedrigviskose polyanionische Cellulose höchster Qualität, erhältlich von Aqualon Oil Field Chemicals, Houston, Texas. AquaPRC.LV ist ein wirksames Additiv als Filtrationskontrollhilfe für feststoffbeladene Bohrflüssigkeiten auf Wasserbasis ohne Hervorrufung einer signifikanten Zunahme von Viskosität und Gelstärken.
TABELLE 3: DISPERGIERBARE CMC-ZUSAMMENSETZUNGEN Blanose gemahlenes CMC (7L, 7M und 9H4) ist eine Reihe von technischen Qualitäten gereinigter Carboxymethylcellulose mit einer minimalen Reinheit von 98%. Diese Proben haben einen Substitutionsgrad (D.S.) von ca. 0,7 – üblicherweise als "Typ 7" bezeichnet – und einen D.S. von ca. 0,90 – als "Typ 9" bezeichnet – mit einem durchschnittlichen Viskositätsbereich in Süßwasser, der von ca. 40 mPa.s bei 2% für den "L"-Typ, ca. 450 mPa.s bei 2% für den "M"-Typ bis 3000 mPa.s bei 1% für den "H4"-Typ variiert.
TABELLE 4: DISPERGIERBARES KATIONISCHES GUAR

N-Hance 3000® Guar ist ein aus der Natur stammendes kationisches Guar, das Shampoo und Aftershampoo-Haarpflegeprodukten Haarspülungseigenschaften verleiht. Als schwach mit Bor vernetztes Produkt erfordert N-Hance 3000 Guar die Zugabe einer sauren Lösung (wie Zitronensäure), um seine Hydratisierung zu fördern. Nach vollständiger Hydratisierung wird die Polymerlösung dann neutralisiert. Dieser Zubereitungsprozess ist relativ kritisch in Bezug auf die pH-Einstellung der fertigen Haarpflegeprodukte.

Zur Auswertung des Beitrags der Tensidbehandlung auf die Dispergierbarkeit von N-Hance 3000 Guar gingen wir wie folgt vor: (a) Ausspülen des Borax aus der Standardprobe mit Aceton wenigstens zweimal; (b) Auflösen von Tensid Tween 60 in Aceton; (c) Aufschlämmen des vom Borax befreiten N-Nance 3000 Guar für einen ausreichenden Zeitraum und (d) Trocknen der Mischung. Wie bei den AquaPAC- und CMC-behandelten Proben staubt das resultierende tensidbehandelte N-Hance 3000 Guar nicht und hat eine Auflösungszeit von 25 min bei pH 7. Die Probe hat keinerlei verzögerte Hydratisierungszeit, d.h. das Polymer beginnt bei seiner Zugabe zu Wasser zu hydratisieren. Mit der Tensidbehandlung ist keine pH-Einstellung im Zubereitungsprozess der Haarpflegeprodukte mehr erforderlich.

BEISPIEL 5

Anwendung der gleichen Behandlung auf andere Cellulosederivate, wie zum Beispiel Hydroxyethylcellulose (HEC), Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), Carboxymethylhydroxyethylcellulose (CMHEC), Methylcellulose (MC), Methylhydroxyethylcellulose (MHEC), Hydroxypropylcellulose (HPC) oder Methylhydroxypropylcellulose (MHPC), durch Zugabe von ca. 0,25 Gew.-% Polyoxyethylensorbitanmonostearat würde zu polymeren Materialien mit besserer Dispergierbarkeit als bei unbehandelten Standardmaterialien führen.

BEISPIEL 6

Anwendung der gleichen Behandlung auf andere Guarprodukte oder Guarderivate, wie zum Beispiel gewöhnliches Guar, Carboxymethylguar (CMG), Hydroxypropylguar (HPG), Ethylguar (EG) oder Carboxymethylhydroxypropylguar (CMHPG), durch Zugabe von ca. 0,25 Gew.-% Polyoxyethylensorbitanmonostearat würde zu polymeren Materialien mit besserer Dispergierbarkeit als bei den unbehandelten Materialien führen.

BEISPIEL 7

Ähnlich wie in dem in den Beispielen 1 bis 4 beschriebenen Nassbeschichtungsprozess würde die Anwendung der Tensidbehandlung durch trockenes Vermischen von Tricetylammoniumchlorid mit anderen Cellulosederivaten, wie zum Beispiel Hydroxyethylcellulose (HEC), Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), Carboxymethylhydroxyethylcellulose (CMHEC), Methylcellulose (MC), Methylhydroxyethylcellulose (MHEC), Hydroxypropylcellulose (*HPC), oder Methylhydroxypropylcellulose (MHPC), zu polymeren Materialien mit besserer Dispergierbarkeit als bei den Standardmaterialien ohne Behandlung führen.

BEISPIEL 8

Anwendung der gleichen Behandlung wie in Beispiel 7 durch trockenes Vermischen von Tricetylammoniumchlorid mit anderen Guarprodukten oder Guarderivaten, wie zum Beispiel gewöhnlichem Guar, Carboxymethylguar (CMG), Hydroxypropylguar (HPG), Ethylguar (EG) oder Carboxymethylhydroxypropylguar (CMHPG), würde zu polymeren Materialien mit besserer Dispergierbarkeit als bei den unbehandelten Materialien führen.

BEISPIEL 9

Wenn die wasserlöslichen Polymere aus Beispielen 7 und 8 zusätzlich mit Glyoxal behandelt werden, bevor die Trockenprozessbehandlung angewendet wird, besitzen die resultierenden polymeren Materialien eine bessere Dispergierbarkeit als die unbehandelten Materialien.

Alle Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung waren durch ihre trockenen Fließeigenschaften und ihrer Qualität in verschiedenen wässrigen Medien gekennzeichnet.

Die Qualität der resultierenden, mit Tensid beschichteten wasserlöslichen Polymere wurde in Bezug auf Dispergierbarkeit (Hydratisierungskurven) und Qualität in verschiedenen gewerblichen Anwendungen ausgewertet.

QUALITÄT IN DER PAPIERBESCHICHTUNGSANWENDUNG

Tensidbehandelte gemahlene Blanose CMC 7L aus den Beispielen 3-a bis 3-c wurde in Papierbeschichtungsanwendungen ausgewertet.

Tabelle 5 veranschaulicht die Herstellung einer 5%-igen Vorratslösung aus tensidbehandelter gemahlener Blanose CMC 7L, um die Wirkung der Behandlung auf die Endviskosität zu überprüfen. Die Viskosität wurde bei 25°C, Brookfield LVT, 30 U/min überprüft. Die unbehandelte CMC-Probe wurde als Referenz verwendet.

TABELLE 5: BROOKFIELD-VISKOSITÄT EINER 5%-IGEN LÖSUNG; 25°C, 30 U/min

Der Trend ist eine niedrigere Viskosität bei zunehmenden Tensidmengen. Dies kann durch die reduzierte Menge von aktivem CMC-Gehalt bei höherer Tensidkonzentration erklärt werden.

Bei der Herstellung der 5%-igen Lösung zur Messung der Viskosität wurde das Erscheinungsbild der Lösung in Bezug auf Klumpenbildung überprüft. Die zur vollständigen Disaggregation der Klumpen erforderliche Zeit wurde gemessen.

TABELLE 6: AUFLÖSUNGSZEIT UND KLUMPUNG
TABELLE 6: Fortsetzung

In Tabelle 6 war die Disaggregation der CMC-Proben durch die Gegenwart transparenter Gele sowie durch ihre Größe gekennzeichnet, die aus der Klumpenbildung bei Polymerzugabe resultiert. Die Daten zeigen, dass die Auflösung des unbehandelten Blanose 7L-CMC viele große Klumpen im Vergleich zu einer reduzierten Menge und kleineren Klumpen erzeugt, wenn die tensidbehandelten Proben der Beispiele 3-a bis 3-c verwendet werden. Die vollständige Auflösung der CMC-Proben, die durch eine glatte und klumpenfreie Lösung gekennzeichnet ist, wird nach 30 min Mischen für das Vergleichsbeispiel gegenüber 20 min für die tensidbehandelten Proben erreicht.

Die Qualität der Proben 3-a bis 3-c wurde in zwei unterschiedlichen Typen von Beschichtungsfarben ausgewertet.

Für die erste Reihe von Beschichtungsfarben wurden Konzentrationen von gemahlener Blanose CMC als 5%-ige Lösung hinzugegeben. Diese Reihe von Papierbeschichtungen beruhte auf Hydrocarb 90/SPS bei einem Endfeststoffgehalt von 65%.

Die Grundformulierung für die Papierbeschichtung enthält: (a) 40 Teile CaCO3-Aufschlämmung (Hydrocarb 90, das ca. 75% Feststoffe enthält, erhältlich von OMYA, Orgon, Frankreich); (b) 60 Teile SPS China Clay Slurry (Feststoffgehalt 65% Kaolin, erhältlich von English China Clay International, Austell/Cornwall, England); (c) 10 Teile Latex (DOW Latex 955, erhältlich von Dow Chemicals, Terneuzen, Niederlande); (d) 2,5 Teile Dispex N40 Natriumacrylatcopolymer-Dispergiermittel, erhältlich von Allied Colloids, Bradford, England); und (e) 0,00, 0,25, 0,50, 0,75 und 1,00 Teile Blanose 7L (tensidbehandelt und unbehandelt). Die CMC-Konzentration beruht auf Trockensubstanz in der 5%-igen Lösung.

TABELLE 7: VISKOSITÄT VON BESCHICHTUNGSFARBE AUF BASIS VON HYDROCARB 90/SPS

In Tabelle 7 sind die Viskositätsdaten global die gleichen. Jedoch beobachten wir einen geringen Vorteil auf die Verdickungseffizienz mit der mit tensidbehandelten Probe; hauptsächlich bei 0,25 Teilen und 0,75 Teilen in der Papierbeschichtungsformulierung.

Eine zweite Reihe von Beschichtungsfarben auf Basis von DB Plate wurde hergestellt, um die Wirkung der Aufnahme des CMC als Pulver anstelle einer Lösung in die Beschichtungsfarbe zu überprüfen. Die Formulierung beruhte auf 65% Feststoffgehalt.

Die Basisformulierung für diese Papierbeschichtungen enthält: (a) 100 Teile Ton (DB Plate, erhältlich von Dry Branch Kaolin Company, Georgia, USA); (b) 10 Teile DOW Latex 955; (c) 0,25 Teile Dispex N40; und (d) 0,00 und 0,50 Teile gemahlene Blanose CMC 7L (tensidbehandelt und unbehandelt).

TABELLE 8: VISKOSITÄT VON BESCHICHTUNGSFARE AUF BASIS VON DB PLATE

Die Daten in Tabelle 8 zeigen, dass keine signifikanten Unterschiede (positiv oder negativ) durch Zugabe des CMC als Pulver oder Lösung in die Pigmentaufschlämmung beobachtet wurde. Die Viskosität bleibt gleichwertig. Interessanter ist die Wirkung, wenn das CMC als Lösung hinzugegeben wird; die Endviskosität des Pigments ist geringfügig niedriger bei tensidbehandelten CMCs. Papiermühlen setzen gerne eine Lösungskonzentration so hoch wie möglich ein. Jedoch beschränkte die Viskosität des Konzentrats sie darin, CMCs mit niedrigem Mw zu verwenden, obwohl CMCs mit höherem Mw eine bessere Wirkung hätten. Da Tenside wie POESMS zu geringeren Viskositäten führen, wird dies eine Erhöhung der Lösungskonzentration erlauben.

QUALITÄT BEI ÖLFELDANWENDUNG

Für Ölfeldanwendungen wurde reguläre (Hivis) und niedrigviskose (Lovis) erstklassige PolyAnionic Cellulose (AquaPAC.Reg & LV) mit verschiedenen Typen und Konzentrationen von Tensid behandelt (Beispiele 1-a bis 1-k und 2-a bis 2-k). Sie wurden auf Basis ihrer Hydratisierung/Auflösung und Qualität in unterschiedlichen Typen von wässrigen Medien ausgewertet. Kompetitive dispergierbare polyanionische Cellulose hoher Viskosität (Hivis PAC) sowie Glyoxal-behandelte AquaPAC® (REG und LV) polyanionische Cellulose wurden für Vergleichszwecke verwendet.

Die Dispergierbarkeit der Polymere ist durch eine hohe und schnelle Viskositätsentwicklung gekennzeichnet, die durch die Auflösungszeit veranschaulicht wird, die aus den Hydratisierungskurven berechnet wird. Die Auflösungszeit ist die Zeit, bei der 90% der Viskosität erreicht ist.

Die Hydratisierungskurven wurden durch langsame Zugabe von 1,5 g von polyanionischen Celluloseproben hoher Viskosität oder 4,5 g von polyanionischen Celluloseproben niedriger Viskosität in 200 ml gepuffertes entmineralisiertes Wasser über einen Zeitraum von 15 – 20 s bestimmt, während das Viskosimeter mit 250 U/min lief.

Aufgrund der durch das Brabender-Viskosimeter erzeugten Bedingungen mit niedriger Scherung bleibt das unbehandelte Material auf der Oberfläche bei der Polymerzugabe, was zu einem hydratisierten großen Klumpen mit unbestimmter Auflösungszeit führt. Unter den gleichen Bedingungen tritt das tensidbehandelte Material in das Wasser über, wo es eine große Anzahl kleiner Klumpen bildet, die in kurzer Zeit verschwinden (eine kleine Menge Material bleibt auf der Oberfläche, hauptsächlich bei Lovis-Material wegen der hohen erforderlichen Mengen, um eine volle Brabender-Viskositätsskala zu erreichen). Mit anderen Worten wird die Auflösungszeit der Proben, die aus der Disaggregation der anfänglichen kleinen Klumpen resultiert, gemessen (Tabellen 9 und 10).

TABELLE 9: AUFLÖSUNGSZEIT VON HOCHVISKOSER POLYANIONISCHER CELLULOSE
TABELLE 10: AUFLÖSUNGSZEIT VON NIEDRIGVISROSER ANIONISCHER CELLULOSE
TABELLE 10: Fortsetzung

In Tabellen 9 und 10 wurde ein anfängliches Klumpen in allen Proben beobachtet. Mit Ausnahme der unbehandelten Standardproben waren die meisten Klumpen nach 15 bis 20 min dispergiert. Auch zeien die Daten, dass unabhängig vom pH das Polyethoxyethylensorbitanmonostearat (Polysorbat 60) bei einer Menge von 0,25 Gew.-% die optimalen Auflösungszeiten ergibt (Proben 1-b und 1-f sowie 2-b und 2-f). Die Proben 1-b und 1-f lösen sich um ca. 3,5 bis 7 min schneller als das hochviskose kompetitive dispergierbare PAC (Tabelle 9). Unter den gleichen Bedingungen ergibt die glyoxylierte polyanionische Celluloseprobe AquaPAC.Reg eine sehr gute Dispersion ohne anfängliche Klumpenbildung, jedoch ist eine längere Zeit zum Erreichen einer vollständigen Auflösung erforderlich (ca. 35 bis 45 min, abhängig vom pH).

Eine zusätzliche Untersuchung wurde unter höheren Scherbedingungen durchgeführt, um die Auflösungsgeschwindigkeit einer 1%-igen Lösung von hochviskosem PAC zu bestimmen. Die Zubereitung wurde unter Verwendung von Bioblock-Rührern mit 800 U/min vorgenommen. Dann wurde die Viskosität (LVT Brookfield bei 25°C, 30 U/min) in regelmäßigen Intervallen aufgezeichnet. Die nach 64 min Vermischen aufgezeichnete Viskosität wurde als die Endviskosität betrachtet.

TABELLE 11: AUFLÖSUNGSGESCHWINDIGKEIT VON HOCHVISKOSER POLYANIONISCHER CELLULOSE

In Tabelle 11 können wir beobachten, dass das tensidbehandelte AquaPAC.Reg aus Beispiel 1-b ca. 92% seiner Endviskosität nach 8 min Mischen entwickelt, gegenüber ca. 81%, 84% und 16% für standardmäßiges AquaPAC.Reg kompetitives dispergierbares Hivis PAC bzw. glyoxyliertes AquaPAC.Reg.

Die Zusammensetzungen der Beispiele 1 (a-k) und 2 (a-k) wurden dann auf ihre Qualität in unterschiedlichen Bohrflüssigkeitssystemen ausgewertet. Die Auswertung wurde auf der Basis von Viskositäts- und Fluiditätsverlusteigenschaften in klaren Fluiden und Bohrschlämmen auf Bentonitbasis mit unterschiedlichen Salinitäts- und pH-Bedingungen vorgenommen.

Der Viskositätsertrag wurde durch vorsichtiges Auflösen der folgenden Bestandteile mittels eines Hamilton-Beach-Mischers bestimmt: a) 0,80 ppb Hivis PAC oder 1,6 ppb Lovis PAC in Süßwasser und b) 1,43 ppb Hivis oder 2,5 ppb Lovis PAC in NaCl-gesättigtem Wasser. Die scheinbare Viskosität wurde nach 2 Stunden statischem Rühren bei Raumtemperatur unter Verwendung eines Fann 35S-Viskosimeters gemäß Empfehlung des American Petroleum Insitute (A.P.I.R.P. 13B) gemessen.

Die Filtrationseigenschaften wurden in einem Bentonit/KCl-Schlamm bestimmt, der folgendes enthielt: a) 10 ppb hydratisierter Wyoming-Bentonit; b) 11,25 ppb KCl; c) 7,5 ppb Meersalz; und d) 10,5 ppb "Rev dust" zur Simulation von Bohrspänen; und e) 0,75 ppb Polymer. Zur Überprüfung der Verteilung der Dispergierbarkeit des Polymermaterials wurden die Polymerproben durch Sieben oder Einschütten in die Basissuspension hinzugegeben. Der pH des Schlamms wurde auf 9,0-9,5 eingestellt. Die Flüssigkeitsverlustbestimmung wurde nach statischem Altern über Nacht vorgenommen. Viskositäts- und Flüssigkeitsverlustergebnisse sind in den Tabellen 12 und 13 gezeigt.

TABELLE 12: VISKOSITÄTS- UND FLÜSSIGKEITSVERLUSTEIGENSCHAFTEN VON HOCHVISKOSER ANIONISCHER CELLULOSE
TABELLE 12: Fortsetzung
TABELLE 13: VISKOSITÄTS- UND FLÜSSIGKEITSVERLUSTEIGENSCHAFTEN VON NIEDRIGVISKOSER POLYANIONISCHER CELLULOSE

Die Daten in den Tabellen 12 und 13 zeigen, dass unabhängig von der Zugabeart des Polymermaterials und im Gegensatz zu den unbehandelten Standardproben fast keine signifikanten Unterschiede bei den tensidbehandelten Proben beobachtet wurden. Im Vergleich mit dem kompetitiven dispergierbaren Hivis PAC zeigen die resultierenden behandelten AquaPAC-Proben eine deutliche Überlegenheit für sowohl Viskositätsals auch Filtrationseigenschaften.

Zusätzlich wurde der mögliche Einfluss des pH auf die Effizienz der Tensidbehandlung untersucht. Für diesen Zweck wurden die Viskositätseigenschaften in drei gepufferten Systemen gemessen. Das Polymermaterial wurde vorsichtig durch Sieben in die wässrigen Medien gegeben. Im Gegensatz zum glyoxylierten AquaPAC.Reg und in einem gewissen Ausmaß zum kompetitiven dispergierbaren Hivis PAC in gesättigtem Salzwasser zeigen die Daten in den Tabellen 14 und 15 eindeutig, dass unabhängig vom pH der Systeme die Viskositätseigenschaften identisch bleiben.

TABELLE 14: SCHEINBARE VISKOSITÄT VON HOCHVISKOSER POLYANIONISCHER CELLULOSE ALS FUNKTION DES PH
TABELLE 14: Fortsetzung
TABELLE 15: SCHEINBARE VISKOSITÄT VON NIEDRIGVISKOSER POLYANIONISCHER CELLULOSE ALS FUNKTION DES PH

Der Einfluss der Salinität auf die Wirkung der Tensidbehandlung wurde in gesättigtem NaCl-Schlamm untersucht, der folgendes enthielt: a) 10 ppb von vorhydratisiertem Wyoming-Bentonit; b) 125 ppb NaCl; c) 10 ppb Rev Dust; und d) 1 ppb Hivis PAC oder 2 ppb Lovis PAC.

Die Polymere wurden durch Sieben und Einschütten in die Suspension zugegeben. Der pH wurde auf 9,0-9,5 eingestellt. Die Viskositäts- und Filtrationseigenschaften wurden nach 2 Stunden statischem Rühren gemessen.

TABELLE 16: VISKOSITÄTS- UND FILTRATIONSEIGENSCHAFTEN VON HIVIS PAC IN GESÄTTIGTEM NaCl-SCHLAMM
TABELLE 17: VISKOSITÄTS- UND FILTRATIONSEIGENSCHAFTEN VON LOVIS PAC IN GESÄTTIGTEM NaCl-SCHLAMM

In diesem Schlammsystem führte die Zugabe des Polymers durch Einschütten in die Suspension zu einem ernsthaften Verklumpen bei Verwendung des unbehandelten Standardmaterials. Im Vergleich zum gesiebten Verfahren in den Tabellen 16 und 17 führte das Einschütten des Polymers zu einer geringen scheinbaren Viskosität und einem äußerst hohen Flüssigkeitsverlust. Wieder kann in diesem Fall die Effizienz der Tensidbehandlung zur Verbesserung der Dispergierbarkeit der Polymere leicht festgestellt werden; die Daten bleiben ähnlich, wenn die Polymere gesiebt oder eingeschüttet werden.

QUALITÄT IN DER ANSTRICHMITTELANWENDUNG

Gemahlene Blanose-CMCs 7M und 9H4 aus Beispielen 3-d bis 3-g wurden in einem Standardanstrichmittel mit hohem PVC-Gehalt (PVC 90%) für die Innenanwendung ausgewertet, wo CMC normalerweise als Verdicker verwendet wird. Die Anstrichmittelformulierung enthält: a) 290,5 g Wasser; b) 1,5 g Konservierungsmittel (Mergol K6N, erhältlich von Riedel de Haën AG, Seelze, Deutschland); c) 1,0 g Benetzungsmittel (Calgon N, erhältlich von Benckiser Knapsack GmbH, Ladenburg, Deutschland); d) 2 g Tensid (Synperonic NP 10, erhältlich von ICI Chemicals & Polymers Ltd., Middlesbrough, England); e) 1,0 g Entschäumer (Agilan 280, erhältlich von Münzing Chemie GmbH, Heilbronn, Deutschland); f) 80 g TiO2; g) 580 g CaCO3; h) 58 g Latex (Acronal 290 D, erhältlich von BASF AG, Ludwigshafen, Deutschland), und i) 134 g Verdicker und Wasser (zur Viskositätseinstellung, zusätzlich zum ursprünglichen Wassergehalt). Der pH des Anstrichmittels betrug 8,8. Die entsprechenden unbehandelten CMCs wurden als Referenz zum Vergleich verwendet.

Die untersuchten Eigenschaften waren: a) Leichtigkeit des Einfügens in das Anstrichmittel; b) Verdickungseffizienz; c) Wasserempfindlichkeit und d) Lagerstabilität des resultierenden Anstrichmittels.

TABELLE 18: RHEOLOGIE- UND STABILITÄTSEIGENSCHAFTEN IN ANSTRICHMITTEL MIT HOHEM PVC-GEHALT (90%) Krebs-Stormer-Viskosität bei geringer Scherung gemessen in Krebs-Einheiten (KU) gemäß ASTM-Methode D-562. ICI-Viskosität bei hoher Scherung gemessen in mPa·s gemäß ASTM-Methode D-4287 Verwendete Verdickermenge zum Erreichen einer Stormer-Viskosität bei geringer Scherung von 100 Krebs-Einheiten Erforderliches Gewicht, um die Gelstruktur zu brechen und den Fluss einzuleiten

Während der Zubereitung des Anstrichmittelrezeptes wurde folgendes beobachtet: a) Leichtigkeit des Einfügens der behandelten Blanose CMC-Proben der Zusammensetzungen 3-d bis 3-g in die wässrige Phase; und b) bessere und schnellere Auflösung ohne Klumpenbildung im Vergleich zu unbehandelten Blanose CMC-Standardproben.

Die Daten aus Tabelle 18 veranschaulichen die gute Qualität der tensidbehandelten gemahlenen Blanose CMCs 7M und 9H4 in der Anstrichmittelanwendung. Trotz einer Reduktion der Verdickungseffizienz um ca. 6% und 7% bei den tensidbehandelten gemahlenen Blanose CMCs 7M bzw. 9H4 wurde eine signifikante Verbesserung der Anstrichmittelstabilität bei den behandelten Proben beobachtet. Tatsächlich wurde kein Überstand nach 1-monatiger Lagerung bei 25°C beobachtet, im Gegensatz zu den Ergebnissen mit den unbehandelten Proben. Auch hatte Polyoxyethylensorbitanmonostearat keinen Einfluss auf die Wasserempfindlichkeit des Anstrichmittels.

Entsprechend könnte die Tensidbehandlung der vorliegenden Erfindung nützlich auch für andere Anwendungen sein, wie zum Beispiel pharmazeutische Zubereitungen, Kosmetika und die Körperpflege, Zahnpasta (Flüssigkeiten, Gele oder Cremes), Lebensmittel (gefrorene Milchprodukte, Tiernahrung, Bäckereiprodukte, Getränke, kalorienreduzierte Lebensmittel, Salatdressing), Superabsorber und Hygieneprodukte, Bohrflüssigkeiten (Ölfeld- und Tiefbauanwendungen), Anstrichmittel, Haushaltsprodukte, Haftmittelsysteme auf Wasserbasis, Schweißelektroden, Textilschlichte, Papier und Papierprodukte (Anstrichmittelemulsions- und -suspensionspolymerisation).


Anspruch[de]
  1. Zusammensetzung, die aus (a) wenigstens einem wasserlöslichen Polymer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Celluloseethern, Guar oder Derivaten von jedem davon besteht, (b) wenigstens einem Tensid, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern und kationischem Tensid besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus quaternären Ammoniumsalzen besteht, und gegebenenfalls (c) Glyoxal besteht, worin das wasserlösliche Polymer in einer Menge von 98 bis 99,9 % vorhanden ist und das Tensid in einer Menge von 0,1 bis 2 % vorhanden ist, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
  2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin, das wasserlösliche Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Celluloseethern, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und Methylhydroxypropylcellulose besteht, und Guars besteht, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Guar, kationischem Guar, Carboxymethylguar, Hydroxypropylguar, Carboxymethylhydroxypropylguar und Ethylguar besteht.
  3. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin das Tensid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern und Methylammoniumchloriden besteht.
  4. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin die Teilchengrößenverteilung derart ist, dass 95 Gew.-% der Teilchen eine Größe von weniger als 425 &mgr;m haben.
  5. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin die Glyoxalmenge wenigstens ca. 0,01 % beträgt, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
  6. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin die Glyoxalmenge bis zu ca. 2 % beträgt, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
  7. Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, worin das Tensid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern und Methylammoniumchlorid besteht, und die Teilchengrößenverteilung derart ist, dass 95 Gew.-% der Teilchen eine Größe von weniger als 425 &mgr;m haben.
  8. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, die 0,01 % oder mehr Glyoxal enthält.
  9. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin das wasserlösliche Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose und Carboxymethylhydroxyethylcellulose besteht.
  10. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin das Tensid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethoxyethylensorbitanestern besteht.
  11. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin das wasserlösliche Polymer in einer Menge von wenigstens 99 % vorhanden ist.
  12. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin das wasserlösliche Polymer in einer Menge von bis zu 99,85 % vorhanden ist.
  13. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin das Tensid in einer Menge von wenigstens 0,15 % vorhanden ist.
  14. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin das Tensid in einer Menge von bis zu 1 % vorhanden ist.
  15. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin die Teilchengrößenverteilung derart ist, dass die Teilchen eine Größe von mehr als 150 &mgr;m und weniger als 425 &mgr;m haben.
  16. Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, die Glyoxal enthält.
  17. Zusammensetzung gemäß Anspruch 16, worin die Glyoxalmenge wenigstens 0,05 % ist.
  18. Zusammensetzung gemäß Anspruch 16, worin die Glyoxalmenge bis zu 1 % ist.
  19. Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, worin das Tensid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethoxyethylensorbitanestern besteht, das wasserlösliche Polymer in einer Menge von 99 bis 99,85 % vorhanden ist und das Tensid in einer Menge von 0,15 bis 1 % vorhanden ist und die Teilchengrößenverteilung derart ist, dass die Teilchen eine Größe von mehr als 150 &mgr;m und weniger als 425 &mgr;m haben.
  20. Zusammensetzung gemäß Anspruch 19, die 0,05 bis 1 % Glyoxal enthält.
  21. Zusammensetzung gemäß Anspruch 19, worin das wasserlösliche Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose und Carboxymethylhydroxyethylcellulose besteht.
  22. Zusammensetzung gemäß Anspruch 19, worin das Tensid Polyethoxyethylensorbitanmonostearat ist.
  23. Zusammensetzung gemäß Anspruch 19, worin die Menge des wasserlöslichen Polymers wenigstens 99,5 % ist.
  24. Zusammensetzung gemäß Anspruch 19, worin die Menge des wasserlöslichen Polymers bis zu 99,8 % ist.
  25. Zusammensetzung gemäß Anspruch 19, worin die Tensidmenge wenigstens 0,2 % ist.
  26. Zusammensetzung gemäß Anspruch 19, worin die Tensidmenge bis zu 0,5 % ist.
  27. Zusammensetzung gemäß Anspruch 21, worin das Tensid Polyethoxyethylensorbitanmonostearat ist, die Menge des wasserlöslichen Polymers 99,5 bis 99,8 % ist und die Tensidmenge 0,2 bis 0,5 % ist.
  28. Zusammensetzung gemäß Anspruch 27, die aus 99,7 % wasserlöslichem Polymer, 0,25 % Tensid und 0,05 % Glyoxal besteht.
  29. Verfahren zur Verbesserung der Dispergierbarkeit von wasserlöslichen Polymeren, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Celluloseethern, Guar oder Derivaten davon besteht, umfassend:

    (a) Bereitstellen von Tensid, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sorbitanestern, ethoxylierten Sorbitanestern und kationischem Tensid besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus quaternären Ammoniumsalzen besteht,

    (b) Auflösen des Tensids in einem organischen Lösungsmittel,

    (c) Inkontaktbringen des gelösten Tensids mit dem wasserlöslichen Polymer zur Bildung einer Mischung und

    (d) Trocknen der Mischung.
  30. Verfahren gemäß Anspruch 29, worin der Kontaktierungsschritt (b) durch Aufschlämmen der Mischung für eine ausreichende Dauer zum Erreichen eines innigen Kontakts durchgeführt wird.
  31. Verfahren gemäß Anspruch 29, worin der Kontaktierungsschritt (b) durch Sprühen des gelösten Tensids auf das wasserlösliche Polymer zum Erreichen eines innigen Kontakts durchgeführt wird.
  32. Verfahren gemäß Anspruch 29, worin das Tensid Sorbitanester oder Polyethoxyethylensorbitanester ist.
  33. Verfahren gemäß Anspruch 29, worin das Tensid Polyethoxysorbitanmonostearat ist.
  34. Verfahren gemäß Anspruch 29, worin das wasserlösliche Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Celluloseethern, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und Methylhydroxypropylcelluose besteht, und Guars besteht, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Guar, kationischem Guar, Carboxymethylguar, Hydroxypropylguar, Carboxymetylhydroxypropylguar und Ethylguar besteht.
  35. Verfahren gemäß Anspruch 29, worin Glyoxal im organischen Lösungsmittel vorhanden ist.
  36. Verfahren zur Verbesserung der Dispergierbarkeit von wasserlöslichen Polymeren, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Celluloseethern, Guar oder Derivaten davon besteht, umfassend:

    (a) Bereitstellen von Tensid, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Methylammoniumchloriden besteht, und

    (b) Trockenvermischen des Tensids mit dem wasserlöslichen Polymer für eine ausreichende Dauer, um ein inniges Vermischen zu erreichen.
  37. Verfahren gemäß Anspruch 36, worin das Tensid Tricetylammoniumchlorid ist.
  38. Verfahren gemäß Anspruch 36, worin das wasserlösliche Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Celluloseethern, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und Methylhydroxypropylcellulose besteht, und Guars besteht, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Guar, kationischem Guar, Carboxymethylguar, Hydroxypropylguar, Carboxymetylhydroxypropylguar und Ethylguar besteht.
  39. Verfahren gemäß Anspruch 36, worin die trockene Mischung gemahlen wird, um einen innigen Kontakt zu erreichen.
  40. Verfahren gemäß Anspruch 36, worin das wasserlösliche Polymer mit Glyoxal behandelt wurde.
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