DE1113932B - Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von feinteiliger, durch Faellung herzustellender Kieselsaeure - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verbesserung . der Eigenschaften von feinteiliger, durch Fällung herzustellender Kieselsäure Es ist bekannt, die Füllstoffeigenschaften von feinverteilten, durch Fällung erzeugten wasserhaltigen, amorphen, kieselsäurehaltigen Produkten dadurch zu verbessern, daß man diese bei Temperaturen von über etwa 350 bis etwa 900° C einer Wärmebehandlung unterzieht. Sollen für dasselbe Verfahren kieselsäurehaltige Produkte verwendet werden, die Verunreinigungen enthalten, so darf diese Wärmebehandlung nicht bei Temperaturen durchgeführt werden, die höher als 700° C sind. Im allgemeinen werden derartige Wärmebehandlungen in Muffelöfen durchgeführt. Nach diesem Verfahren werden also alle Stoffe, die verflüchtigt werden können, ausgetrieben. Um reine Produkte zu erhalten, sind jedoch hierbei im allgemeinen Glühzeiten von einer halben Stunde bis zu einer Stunde notwendig. Da bei gefällten Kieselsäuren bekanntlich das Kristallgitter relativ unbeständig ist, genügen diese Behandlungszeiten, um gewisse Veränderungen durch Rekristallisation entstehen zu lassen. Es entsteht hierbei infolge der Zusammenlagerung eine dichtere Sekundärstruktur.
• Für derartige Glühbehandlungen hat man auch schon solche Kieselsäuren verwendet, die mit einer stickstoffhaltigen, organischen Verbindung, beispielsweise Aminen, deren Salzen oder quaternären Ammoniumsalzen ummantelt, d. h. oberflächig behandelt worden sind. Es ist jedoch nicht gelungen, die obengenannten Nachteile hierdurch zu beseitigen.
• Es wurde nun gefunden, daß man die Eigenschaften von feinteiliger, durch Fällung hergestellter Kieselsäure durch Wärmebehandlung nach vorheriger oberflächiger Behandlung mit organischen, stickstoffhaltigen Stoffen verbessern kann, wenn man die Kieselsäure nach an sich bekannten Verfahren oberflächig mit einer stickstoffhaltigen, organischen Verbindung behandelt, anschließend trocknet und dann das Behandlungsmittel, d. h. die stickstoffhaltige, organische Verbindung, in Anwesenheit von Sauerstoff und gegebenenfalls Luft durch Erhitzen auf seinen Flammpunkt schnell, d. h. im Zeitraum von weniger als einer Sekunde, und rückstandslos verbrennt. Gegebenenfalls kann die Kieselsäure anschließend einer kurzzeitigen, etwa 4 bis 10 Sekunden dauernden Nacherhitzung auf Temperaturen von etwa 700 bis 800° C unterworfen werden.
• Als Kieselsäure kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jede feinteilige Kieselsäure, soweit sie nach an sich bekannten Verfahren durch Naßfällung hergestellt worden ist, verwendet werden. Zweckmäßigerweise wird sie zur oberflächigen Behandlung als wäßrige Dispersion eingesetzt. Vorzugsweise erfolgt diese Behandlung an einem ausgewaschenen Preßkuchenteig. Eine Trocknung ist hierbei nicht erforderlich. Die Behandlung selber erfolgt nach an sich bekannten Verfahren. Als Behandlungsmittel können hierbei Amine oder Aminsalze, quaternäre Ammoniumverbindungen, beispielsweise Salze sowie Fettsäureamide, vorzugsweise mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, verwendet werden. Ihr Einsatz ist auch im Gemisch möglich. Zweckmäßigerweise werden sie in Mengen von 2 bis 5'/0, berechnet auf die Kieselsäure, verwendet.
• Die Verbrennung der Behandlungsmittel erfolgt durch Erhitzung auf ihren -Flammpunkt, wobei Sauerstoff, gegebenenfalls im Gemisch mit Luft, vorhanden sein muß. Die Sauerstoffmenge muß so auf die Menge des vorhandenen Behandlungsmittels abgestimmt sein, daß eine schnelle, im Bruchteil einer Sekunde ablaufende Verbrennung eintritt. Eine Verkokung, Crackung oder Abscheidung von festem Kohlenstoff darf hierbei nicht erfolgen. Gut bewährt hat sich hierbei die Verwendung eines Gasgemisches, welches auf 1 Volumteil Sauerstoff 3 Volumteile Luft enthält. Von diesem Gasgemisch verwendet man pro Gramm behandelter Kieselsäure zweckmäßigerweise etwa 11.
• Zur schnellen Verbrennung des Behandlungsmittels empfiehlt es sich, die vorbehandelte Kieselsäure auf Temperaturen von etwa 600 bis etwa 750° C zu erhitzen. Innerhalb dieses Bereiches kann die Temperatur je nach der Natur des verwendeten Behandlungsmittels variiert werden. Die Erwärmung auf diese Temperaturen erfolgt zweckmäßigerweise durch indirekte Beheizung. Es empfiehlt sich, hierbei sowohl die eigentliche Verbrennung als auch gegebenenfalls die Nacherhitzung im kontinuierlichen Fließbettverfahren durchzuführen. Die Temperaturen sollen sich zweckmäßigerweise um etwa 700° C bewegen. Bei diesem bevorzugten Verfahren ist es wie auch bei allen anderen möglichen Verbrennungsverfahren zweckmäßig, die behandelte Kieselsäure in pulverförmigem Zustand einzusetzen.
• Überraschenderweise gelingt es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren., innerhalb der außerordentlich kurzen Erhitzungszeit praktisch das gesamte Hydratwasser aus der Kieselsäure zu entfernen. Der Glühverlust einer so behandelten und mit normaler Raumfeuchtigkeit im Gleichgewicht stehenden Kieselsäure beträgt nach einer Glühdauer von einer Stunde bei 1000° C im Muffelofen nur 2 bis 3%. Die Kieselsäure, die nach dem erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren erhalten wird, zeigt eine Sekundärstruktur, die günstig beeinflußt worden ist, wie elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen; darüber hinaus hat sie sogar eine Auflockerung aufzuweisen. Ihr Schüttgewicht ist im Vergleich zu dem verwendeten Ausgangsprodukt auf ein Drittel gesunken.
• Als Folge der eingetretenen Auflockerung ist eine leichtere Dispergierbarkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Kieselsäure festzustellen, was an Hand von Anreibungsversuchen in Paraffinöl mit Hilfe einer Farbausreibungsmaschine nachgewiesen werden kann. Hierzu werden 0,5 g des Füllstoffes mit 2,5 ccm Paraffinöl vermischt. Dieses Gemisch wird zwischen den plan geschliffenen Glasplatten in einer Farbausreibmaschine, von denen sich die eine unter Zählung der Touren dreht, so lange verrieben, bis ein in dünnster Schicht ausgezogener Film der Paste keine groben Teilchen mehr erkennen läßt. Diese Prüfung erfolgt mit Hilfe eines in der Pigmentherstellung allgemein üblichen Grindometers. Die gewünschte Transparenz wird dann erreicht, wenn die feinen Füllstoffteilchen völlig im öl dispergiert sind. Dies ist bei Anwendung von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Kieselsäuren bereits nach 200 Touren der Fall, während eine nach dem bisher bekannten Verfahren behandelte Kieselsäure (Glühung im Muffelofen) erst bei 600 Touren völlig transparent wird.
• Beispiel Ein durch Naßfällung hergestellter aktiver Kiesel säurefüllstoff wird in Form eines ausgewaschenen Preßkuchenteiges mit 1% Essigsäure unter Einwirkung von Scherkräften peptisiert und dann mit Cocosamin (5 % berechnet auf den Füllstoff) oberflächig behandelt. Er wird getrocknet und zu einem Pulver vermahlen. Dieses Pulver wird in ein senkrecht stehendes, von außen indirekt beheiztes Rohr mittels eines Vibrationssiebes und angesaugter Luft eingeführt und in der Schwebe gehalten. Das in Schlangenform gebaute Rohr hat eine Länge von 11 m und einen Innendurchmesser von 25 mm. Gleichzeitig wird der Sauerstoff beigemischt, und zwar ebenfalls am unteren Rohrende in der Nähe des Pulvereintritts. Pro Gramm des Füllstoffes wird 11 eines Gasgemisches, welches aus 151 Luft und 5 1 Sauerstoff besteht, zugegeben. Die Temperatur des Gases beträgt in der Mitte des Rohres 650c 'C und am Rohrende 750° C. Das Pulver hat in dem Rohr eine Verweilzeit von 7 bis 8 Sekunden. Bei Eintritt des Pulvers in das Rohr findet die Verbrennung des Cocosamins explosionsartig statt. Die am oberen Ende des Rohres austretende Kieselsäure wird in einem Zyklon abgeschieden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von feinteiliger, durch Fällung hergestellter Kieselsäure durch Wärmebehandlung nach vorheriger oberflächiger Behandlung mit organischen, stickstoffhaltigen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kieselsäure nach an sich bekannten Verfahren oberflächig mit einem Amin und/oder einer quatemären Ammoniumverbindung bzw. mit einem Salz dieser Stoffe und/oder mit einem Fettsäureamid behandelt, trocknet, dann das Behandlungsmittel in Anwesenheit von Sauerstoff und gegebenenfalls Luft durch Erhitzen auf seinen Flammpunkt in einem Zeitraum von weniger als einer Sekunde rückstandslos verbrennt und gegebenenfalls anschließend die Kieselsäure kurzzeitig etwa 4 bis 10 Sekunden auf Temperaturen von 700 bis 800° C nacherhitzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Verbrennung des Behandlungsmittels auf Temperaturen von etwa 600 bis etwa 750° C erhitzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbrennung und gegebenenfalls die Nacherhitzung im kontinuierlichen Fließbettverfahren durchführt.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbrennung in Anwesenheit eines Gasgemisches durchführt, welches auf 1 Volumteil Sauerstoff 3 Volumteile Luft enthält.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbrennung in Anwesenheit von etwa 11 des Gasgemisches pro Gramm behandelter Kieselsäure durchführt.