CH158819A - Verfahren zur Herstellung kristalliner Alkalisilikathydrate. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung kristalliner Alkalisilikathydrate.

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      Verfahren    zur Herstellung     kristalliner        Alkalisilikathydrate.            Die    vorliegende     Erfindung    des Herrn       Chester    L.     Baker,    Berkeley,     County    of     Ala-          meda,        State        of.        California    (U. S. A.)     betrifft     ein Verfahren zur Herstellung kristalliner       Alkalisilikathydrate    in haltbarer Form.  



  Unter der Bezeichnung     "Natriumsilikat"     versteht man gewöhnlich feste, glasartige  Produkte mit verschiedenem Gehalt an Na  triumoxyd und Kieselsäure oder Lösungen  dieser Produkte. Diese Produkte enthalten  gewöhnlich zwei oder mehr Teile Kiesel  säure auf 1 Teil     Natriumogyd.        Ihre    Lö  sungen sind sirupartige, zähe Flüssigkeiten,  die     unter    den üblichen Bedingungen nicht  zur Kristallisation neigen.

   Obwohl einige  kristalline     Natriumsilikate    der Wissenschaft  seit einiger Zeit bekannt sind, haben sie doch  in der Industrie bisher nicht die ihnen zu  kommende Bedeutung gefunden, besonders  infolge der Schwierigkeiten, die sich bei  ihrer Herstellung in einer in der Praxis    leicht verwendbaren Form, sowie bei den  Versuchen ergaben, sie in der bisher erhält  lichen Form zu benutzen.  



       Natriummetasilikat    kristallisiert aus Hut  terlaugen, die zähe Eigenschaften besitzen  und von den     Kristallen    schwer zu     trennt,-          sind,    so dass die     kristallinen    Produkte oder  Gemische, die diese Produkte enthalten,     dic,     Neigung haben, zu     festen,    schwer verwend  baren Massen zusammenzubacken. Weiterhin  haben die bisher gewonnenen Produkte einen  gewissen Mangel an Haltbarkeit besessen.  was weiter unten näher ausgeführt     werden     soll.

   Diese Eigenschaft kann man auf Reak  tionen zurückführen, die zwischen den     eiii-          zelnen,    in Berührung kommenden Partikeln  auftreten, vor allem auf das Übergehen  von einem Hydrat in ein anderes; derartige  Veränderungen sind gewöhnlich von einem  Zusammenbacken oder einer     Klumpenbildung     begleitet.           Ein.        Hauptgrund    für das Zusammen  backen und Klumpen wasserhaltiger fester  Salze oder deren Gemische liegt darin, dass  das Wasser von dem einen Bestandteil des  Produktes in den andern übergeht.

   Dieser  Übelstand tritt weniger auf, wenn alle ein  zelnen Partikel gleiche Zusammensetzung  und gleichen Dampfdruck aufweisen     bezw.     wenn die Partikel sich in     Zusammensetzung     und Dampfdruck nur gering unterscheiden.  



  Das vorliegende Verfahren beseitigt diese  Übelstände. Es besteht darin, dass man       Alkalisilikatlösungen    bei erhöhten Tempera  turen auf die für die gewünschte Hydrat  form nötige Wassermenge einstellt und diese  Lösungen in der Nähe solcher Temperaturen,  die dem Schmelzpunkt des     gewünschten          Alkalisilikathydrates    entsprechen, zur voll  ständigen Kristallisation bringt.  



  Die Erfindung bezieht sich in erster  Linie auf     Natriummetasilikat    und dessen  verschiedene Hydrate; denn     Natriummeta-          silikat    kann wohl als das für die Industrie       wichtigste    kristalline     Alkalisilikat        bezw.     lösliche Silikat bezeichnet werden. Die Er  findung bezieht sich aber weiter auch auf  die Hydrate anderer kristalliner Alkali  silikate, so zum Beispiel auf Hydrate von       Natriumdisilikat,        Kaliummetasilikat,        Ka-          liumdisilikat    und     Lithiummetasilikat    und  dergleichen.  



  Bei der Beschreibung der Durchführung  des Verfahrens soll zunächst eine vorteil  hafte Ausführungsform zur Herstellung von  kristallinem,     vorwiegend    aus einem einzigen  Hydrat bestehenden     Natriummetasilikat    be  schrieben werden.  



  In den meisten Fällen     wird    als Ausgangs  material handelsübliches     Natriumsilikat    ver  wendet und zu diesem eine Menge     Atz-          natron    zugegeben, die derjenigen Menge ent  spricht, die zur     Einstellung    des Kieselsäure  Natriumoxyd-Verhältnisses auf die theore  tische Zusammensetzung von     Natriummeta-          silikat,        Na2Si03,    erforderlich ist.

   Die Na  triummetasilikatlösung kann auch nach  irgend einem andern bekannten Verfahren  hergestellt werden, so zum Beispiel durch    Lösen einer geschmolzenen Masse entspre  chender Zusammensetzung, durch     Einwir-          kung    von     Ätznatron    auf Nieselsäure oder  dergleichen. Der Wassergehalt der Lösung  wird dann entsprechend der Zusammen  setzung des gewünschten kristallinen     Hy-          drates    durch Eindampfen     bezw.    durch Zu  setzen von Wasser geregelt.

   Die Temperatur  des Gemisches wird ungefähr auf die Tem  peratur des Schmelzpunktes des gewünschten  Hydrates oder möglichst etwas darunter ein  gestellt und nach Möglichkeit durch Wärme  zufuhr     bezw.    Abkühlen auf gleicher Höhe  gehalten, bis die Kristallisation im wesent  lichen beendet ist.  



  Diese Lösungen zeigen oft die Eigen  schaft, trotz einer Unterkühlung nicht oder  nur schwer zu kristallisieren. Wenn die  Kristallisation nicht sofort einsetzt, kann  man etwas kristallines     Natriummetasilikat     hinzugeben, um die Bildung von Kristalli  sationskeimen zu bewirken. Im allgemeinen  empfiehlt es sich, als Impfsalz dasjenige  Hydrat zu verwenden, das hergestellt werden  soll. Starkes und schnelles Vermischen des  Impfsalzes ist zweckmässig. Es empfiehlt  sich deshalb, während des     Eintragens    des  Impfsalzes zu rühren und das Rühren so  lange     wie    möglich fortzusetzen.

   Wenn Kri  stallisation bis zu einem geeigneten Grade  eingetreten ist, kann man die Masse aus dem  Rührkessel entfernen und in Formen giessen,  in denen sie sich in festen     vermahlbaren     Massen absetzt; die angegebene     Temperatur     soll dabei nach Möglichkeit eingehalten wer  den.  



  Bei der Kristallisation wird     Wärme    frei;  wenn die Ausmessungen der Gefässe genü  gend gross sind, so kann die nötige Tempe  ratur annähernd erreicht werden, ohne dass  noch Wärme zugeführt zu werden braucht.  



  Es besteht ein     bestimmter    Temperatur  bereich, in dem jedes beliebige Hydrat er  halten werden kann, und auch das Ein  impfen, sowie das     Kristallisieren    erfolgen  kann, da jedes Hydrat Einen wohl definierten  Schmelzpunkt besitzt.      Nachstehend werden Beispiele für die       Durehführung    der Erfindung gegeben, ohne  dass jedoch die     Erfindung    lediglich auf diese  Beispiele beschränkt ist.  



       Beispiel          für   <I>die</I>     Herstellung   <I>von</I>     Na2Si03   <I>. 9 H20:</I>  Zu 1000 Gewichtsteilen einer Lösung von       Natriumsilikat    mit einem Gehalt von 8,9       Na20    und 28,5 %     Si0_    werden 79 Teile  Wasser und zu diesem     Gemisch    271 Ge  wichtsteile     Ätznatron    mit einem Gehalt von  76 %     Na20    gegeben. Die Lösung erwärmt  sich, sobald das     Ätznatron    gelöst ist; das  durch Verdampfen verloren gegangene Was  ser muss ganz ersetzt werden.

   Das Gesamt  gewicht des     fertigen    Gemisches soll 1350  Gewichtsteile betragen. Nachdem das Ge  misch dann auf eine Temperatur wenig       unterhalb    47   C abgekühlt und nach Ein  führung von Impfsalz     gerührt    worden ist,  tritt bei Aufrechterhaltung der Temperatur  auf der angegebenen Höhe Kristallisation  der gesamten Lösung zu einer     vermahlbaren     Masse ein.  



  <I>Beispiel</I>  <I>für die</I>     Herstellung   <I>von</I>     Na2Si03   <I>. 5</I>     H20:     Zu 1000     Gewichtsteilen        einer        Natrium-          silikatlösung    mit einem Gehalt von 8,9       Na20    und 28,5 %     Si02    werden 271 Teile Ätz  natron mit     einem    Gehalt an 76 %     Na20    zu  gegeben. Die Lösung wird eingedampft, bis  das Gesamtgewicht von 1271 auf 1016 Teile  verringert ist.

   Die heisse Flüssigkeit soll dann       etwas    unter 63              B6        (spez.        Gew.    1,775) auf  weisen. Sie wird bis auf eine Temperatur  wenig unterhalb<B>70'C</B> abgekühlt. Alsdann  wird das Impfsalz     eingetragen,    hierauf ge  rührt und die Temperatur     wenig    unterhalb  72   C gehalten; hierdurch wird die ganze  Masse fest; sie besteht aus     Kristallen    von  der Zusammensetzung     Na2Si0,    . 5     111,0.     



  Es wird besonders betont, dass nach dem  vorliegenden Verfahren, wie im nachstehen  den näher ausgeführt wird, auch andere Hy  drate hergestellt werden können; die Her  stellung aller dieser Hydrate fällt mit unter    den Schutzumfang der Erfindung. Es wurde  gefunden, dass zum mindesten die folgenden  Hydrate nach der vorliegenden Erfindung  hergestellt werden können:  
EMI0003.0039     
  
    Hydrate <SEP> Schmelzpunkt <SEP> (ungefähr)
<tb>  Na,Si03 <SEP> . <SEP> 9 <SEP> H20 <SEP> 4 <SEP> 7 <SEP>   <SEP> C
<tb>  Na2Si03 <SEP> . <SEP> 8 <SEP> H20 <SEP> 49 <SEP>   <SEP> C
<tb>  Na2Si03 <SEP> .'6 <SEP> H20 <SEP> 62 <SEP> 11 <SEP> C
<tb>  Na2Si03 <SEP> . <SEP> 5 <SEP> H20 <SEP> 72 <SEP>   <SEP> C.

         Weiterhin gibt es auch Salze, deren Kri  stallwassergehalt wahrscheinlich 4 und 2Y2  Hol. beträgt und die nach dem neuen Ver  fahren gewonnen werden können; ihre Kon  stanten sind jedoch noch nicht so genau     be-          sümmt    worden, dass ihr genauer Schmelz  oder     Umwandlungspunkt    angeführt werden  kann.  



  Hinsichtlich des vorstehend angegebenen  Eintragens des Impfsalzes, sowie des     Ver-          rührens    wird noch bemerkt, dass die Kristalli  sation bei     Alkalisilikathydraten    verhältnis  mässig langsam eintritt; es ist deshalb vor  teilhaft, eine zur Bildung einer grossen An  zahl von     Kristallisationskeimen    genügende       Menge    Impfsalz zu verwenden und das Impf  salz gut mit der Masse zu verrühren, damit  die     Kristallisation    ziemlich einheitlich durch  die ganze Hasse erfolgt.

   Beim     Eintragen     ungenügender Mengen Impfsalz oder bei  schlechtem Vermischen können sich bei der  Kristallisation feste Massen bilden,     die    mit  dickflüssiger Lösung durchsetzt oder um  geben sind.  



  Der in der Beschreibung verwendete Aus  druck "Haltbarkeit" soll bedeuten, dass das  Produkt sich chemisch nicht verändert, und  dass bei Abwesenheit von Fremdwasser ein  Übergang des Kristallwassers von einem kri  stallinen     Natriummetasilikathydrat    zu einem  andern Hydrat     bezw.    gegebenenfalls einem  andern Salzpartikel ausgeschlossen ist. Der  Massstab für derartige Veränderungen ist die       Neigung    des einzelnen     Partikels,    sich zu       ändern    oder zusammenzubacken. Diese Be  schaffenheit unterscheidet sich von jeder  Neigung der Kristalle zur Absorption von  Luftfeuchtigkeit.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von haltbaren kristallinen wasserhaltigen Alkalisilikaten aus Lösungen von Alkalisilikaten, dadurch gekennzeichnet, dass man Alkalisilikatlösun- gen bei erhöhten Temperaturen auf die für die gewünschte Hydratform nötige Wasser menge einstellt und diese Lösungen in der Nähe solcher Temperaturen, die dem Schmelzpunkt des gewünschten Alkalisilikat- hydrates entsprechen, zur vollständigen Kri stallisation bringt. UNTERANSPRÜCHE: 1.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Herstellung von Natriummetasilikathydraten Lösun gen von Natriummetasilikat mit der ent sprechenden, für die gewünschte Hydrat form notwendigen Wassermenge bei Tem- peraturen, die in der Nähe des Schmelz punktes des herzustellenden Natriummeta- silikathydrates liegen, zur vollständigen Kristallisation bringt. 2.
    Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kristallisation durch Impfen der Lösung mit Kristallen, die die un gefähr gleiche Zusammensetzung wie die herzustellenden Hydrate aufweisen, unter stützt. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 bis 2, dadurch gekenn zeichnet, dass man die Kristallisation durch Rühren befördert.
CH158819D 1930-07-01 1931-06-22 Verfahren zur Herstellung kristalliner Alkalisilikathydrate. CH158819A (de)

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