-
Trocknungsmittel Die Erfindung betrifft Trocknungsmittel.
-
Aus der belgischen Patentschrift 633 446 ist es bekannt, daß man
bestimmte Zeolithe als Trocknungsmittel einsetzen kann. Es wurde nun überraschenderweise
gefunden, daß diese und andere Zeolithe in Kombination mit einem Kieselsäure-Tonerde-Mischprodukt
Trocknungsmittel mit verbesserten Eigenschaften ergeben.
-
Demzufolge betrifft die Erfindung Trocknungsmittel in Tablettenform,
welche zu 40 bis 70 Gewichtsprozent aus mikroselektivem Zeolith und im übrigen aus
Kieselsäure-Aluminiumoxyd bestehen.
-
Sie weisen bei jeder relativen Feuchtigkeit eine gute Adsorptionskraft
auf und sind so stabil, daß sie bei Gebrauch starken mechanischen Beanspruchungen
standhalten.
-
In den Produkten der vorliegenden Erfindung sind die günstigen Eigenschaften
der einzelnen Komponenten zu einer überlegenen Gesamtwirkung vereinigt. Diese Produkte
können für die verschiedensten Zwecke verwendet werden und eignen sich insbesondere
als Trocknungsmittel für verpackte Güter.
-
Die Verwendung in Form von Tabletten hat den Vorteil , daß man sie
in die Behälter, welche das vor Feuchtigkeit zu schützende Material enthalten, leicht
maschinell einbringen kann; sie können dabei in die Behälterdeckel eingebracht oder
direkt in ein Pulver hineingegeben werden. Sie sind chemisch inert und zerfallen
nicht. Sie nehmen Feuchtigkeit auf und bewahren die Frische von Produkten, wie z.
B.
-
Drogen, und die Rieselfähigkeit von Pulvern. Zweckmäßig haben die
Tabletten die Form von kleinen Zylindern, deren Größe sich in praktischen Grenzen
auf die Anforderungen bestimmter Verwendungszwecke einstellen läßt.
-
Die neuen Trocknungsmittel werden aus einer innigen Mischung von
Zeolith- und Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Teilchen und einem Tablettiermittel hergestellt.
Die Mischung wird zu Tabletten geformt und die Tabletten werden kalziniert. Die
Teilchen haben dabei zweckmäßig eine durchschnittliche Größe von 3 bis 7,5 10 2
mm.
-
Die mikroselektiven Zeolithe sind als Molekularsiebe bekannte handelsübliche
Produkte, die sich durch ihre Porengröße voneinander unterscheiden und nach dieser
identifiziert werden können. Besonders gute Ergebnisse werden mit einem Zeolith,
der eine Porengröße von etwa 4 Ä aufweist, erzielt, z. B. mit dem als »Zeolith Z-l2«
gehandelten Produkt. Dieser Zeolith kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt
werden. Ein geeignetes Verfahren ist beispielsweise in der deutschen Patentschrifl
1192 163 beschrieben. Kurz zusammengefaßt besteht dieses Verfahren darin, daß man
einen Ton zur Erhöhung seiner Reaktionsfähigkeit eine bestimmte Zeit bei einer geeigneten
Temperatur kalziniert, den kalzinierten Ton mit Natriumhydroxyd vermischt, das Gemisch
aus Ton und Natriumhydroxyd eine geeignete Zeit lang altert und die gealterte Mischung
einer hydrothermischen Umsetzung unterwirft.
-
Zur Herstellung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Molekularsiebkomponente
kann man einen feinpulvrigen Zeolith mit Wasser zu größeren Agglomeraten zusammenballen,
die dann vor dem Vermischen mit der Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Komponente zu Teilchen
von geeigneter Größe zerkleinert werden.
-
Geeignete Kieselsäure - Aluminiumoxyd - Produkte sind ebenfalls im
Handel erhältlich und werden beispielsweise als Krackkatalysatoren für Kohlenwasserstoffe
vertrieben; sie können nach bekannten Verfahren, z. B. dem in der USA.-Patentschrift
2 886 512 beschriebenen Verfahren, hergestellt werden. Kurz zusammengefaßt besteht
dieses Verfahren darin, daß man eine Natriumsilikatlösung in einem Verhältnis von
Kieselsäure zu Natriumoxyd von etwa 3,3:1 herstellt, das Silikat durch Zusatz von
Kohlendioxyd geliert das gelierte Silikat zu einer Aluminiumstllfatlösung gibt.
die so viel Aluminiumoxyd enthält. daß ein lert igprodukt mit
130/0
Aluminiumoxyd erhalten wird, das Gemisch dann sprühtrocknet, wäscht und nochmals
trocknet.
-
Die Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Komponente enthält zweckmäßig etwa 13
bis etwa 27 Gewichtsprozent Aluminiumoxyd.
-
Ein wichtiger Faktor in dieser Komponente ist das Porenvolumen, welches
vorzugsweise 0,70 bis 0,80 cm3/g und insbesondere 0,77 cm3jg beträgt.
-
Vorzugsweise besteht die Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Komponente aus
einem feinteiligen Material mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa
5,5 10-2 mm.
-
In den erfindungsgemäßen Produkten ist das Verhältnis der Komponenten
zueinander von Bedeutung. So ist die Molekularsiebkomponente in einer Menge von
40 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise von etwa 45 bis 55 Gewichtsprozent, z. B.
etwa 50Gewichtsprozent, enthalten, während der Rest des Produktes aus der Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Komponente
besteht.
-
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte vermischt man die
Zeolith- und Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Teilchen zunächst gründlich miteinander und
setzt dann ein Tablettiermittel wie Polyvinylalkohol, Melasse, Zuckerlösung, Graphit,
Altagel (ein anorganisches tonartiges Material) oder pulverförmige Produkte aus
tierischen Fetten (unter dem Namen »Sterotex« im Handel erhältlich), vorzugsweise
in Mengen von 3 bis 8 g pro 100 g Feststoffe in der Mischung zu. Die Konsistenz
der Mischung vor dem Tablettieren spielt für die Erzielung von Tabletten mit der
gewünschten Abriebfestigkeit eine wichtige Rolle. So wurde gefunden, daß besonders
gute Ergebnisse erzielt werden, wenn man eine Mischung aus den beiden Komponenten,
Wasser und, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe in der Mischung, 4010 Polyvinylalkohol
und 2°/o eines pulverförmigen Produktes aus tierischen Fetten (Sterotex) tablettiert.
(Sterotex, auch unter der Bezeichnung »Emersol 120« im Handel erhältlich, ist ein
Stearinsäurederivat, vermutlich ein Ester.) In der Kalzinierungsstufe wird das Produkt
dann durch Entfernung des Wassers und Verbrennen der organischen Tablettiermittel
aktiviert. Zweckmäßig werden die Tabletten 2 bis 5 Stunden, insbesondere 2 bis 3
Stunden, bei einer Temperatur von 260 bis 595 C aktiviert; besonders gute Ergebnisse
werden erzielt, wenn die Tabletten etwa 3 Stunden auf 380 bis 565sC erhitzt werden.
Das nach dieser Behandlung erhaltene Produkt ist dann als Trocknungsmittel gebrauchsfertig.
Gegebenenfalls kann das Produkt noch mit handelsüblichen Farbstoffen gefärbt werden.
-
Die erfindungsgemäßen Produkte können in Form von Tabletten in jeder
beliebigen, vom Verbraucher gewünschten Größe hergestellt werden. Im allgemeinen
ist die Herstellung von Tabletten mit einem Durchmesser von 3,2 bis 12,7 mm zweckmäßig,
und besonders geeignet sind Tabletten von 9,5 mm Höhe und 9,5 mm Durchmesser, welche
im allgemeinen ein Gewicht von etwa 0,7 g haben.
-
Es wird im folgenden ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der
Trocknungsmittel beschrieben.
-
Es wurden 50 g Natriumzeolith Z-12 und 50 g Kieselsäure -Aluminiumoxyd-
Krackkatalysator mit einem Gehalt von 13°/, Aluminiumoxyd gründlich miteinander
vermischt und die Mischung dann mit 4 g Polyvinylalkohol und 2 g unter dem Namen
Sterotex
im Handel erhältlichem Tablettiermittel auf Basis von tierischem Fett versetzt.
Die Mischung wurde in einer gebräuchlichen Tablettiermaschine zu Tabletten mit einer
Größe von 8 6,3 mm geformt. Die Tabletten wurden dann aktiviert, indem sie 3 Stunden
bei einer Temperatur von 5650 C erhitzt wurden. Die einzelnen Tabletten wogen etwa
0,325 g. Die Trocknungseigenschaften des Produktes sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
-
In Abwandlung des beschriebenen Verfahrens wurde an Stelle des Tablettiermittels
auf Basis von tierischem Fett Graphit verwendet und die Tabletten durch 3stündiges
Erhitzen auf 380 C aktiviert. Das Produkt wies ähnliche Trocknungseigenschaften
wie das nach Beispiel 1 erhaltene Produkt auf.
-
Es wird das Verfahren zur Herstellung des Trocknungsmittels unter
Anwendung der Agglomeriertechnik beschrieben.
-
Eine bestimmte Menge Zeolith mit einer Nominalporengröße von 4 Ä
wurde mit 13 ml Wasser pro 100 g Zeolith agglomeriert und die entstandenen Kugeln
getrocknet und zerkleinert. Von dem so erhaltenen Produkt wurden 50 g gründlich
mit 50 g pulverförmiger Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Komponente mit einem Gehalt von
13 als Aluminiumoxyd vermischt und dann 4 g Polyvinylalkohol und 2 g unter dem Handelsnamen
Sterotex bekanntes Tablettiermittel auf Basis von tierischem Fett zugesetzt. Die
Mischung wurde in einer gebräuchlichen Tablettiermaschine zu Tabletten von 8 6,3
mm geformt. Die Tabletten wurden dann aktiviert, indem sie 3 Stunden auf eine Temperatur
von 565"C erhitzt wurden. Das Produkt war schwachgelbgefärbt und wies ähnliche Trocknungseigenschaften
wie das nach dem erstgenannten Verfahren erhaltene Produkt auf.
-
Beispiel Die Adsorptionsfähigkeit der Trocknungsmittel wurde bei
10, 20, 40, 60 und 80¼ relativer Feuchtigkeit gemessen. Die relative Feuchtigkeit
wird dadurch eingestellt, daß Luft bei einem Druck von unter 1 mm Hg und einer Temperatur
von 25 C i 0,6 C durch Schwefelsäurelösung geleitet wird, wobei der prozentuale
Feuchtigkeitsgehalt der Luft von der Schwefelsäurekonzentration in der Lösung abhängig
ist. Die Beziehung zwischen der relativen Feuchtigkeit der Luft und der Schwefelsäurekonzentration
ist in Tabelle 1 angegeben.
-
Tabelle 1
| Relative Feuchtigkeit H2S04 |
| % % |
| 10 64.7 |
| 20 58,2 |
| 40 47,8 |
| 60 38,4 |
| 80 26,2 |
Zur Bestimmung der Adsorptionsfähigkeit wird eine Probe des zu untersuchenden Produktes
in einen Nesbitt-, Fleming- oder sonst gebräuchlichen Adsorptionskolben gebracht.
Die Luftzufuhr und die Schwefelsäurelösung werden auf eine Temperatur von 75C zt
0,6GC eingestellt. Der Adsorptionskolben
ist fest mit einer 2,5-cm-Schicht
von Borsilikatglaswolle gepackt. In den gewogenen Adsorptionskolben wird eine Probe
von 6 g Trocknungsmittel genau eingewogen. Hierbei wird die Probe so kurz wie möglich
der Luft ausgesetzt.
-
Der Adsorptionskolben wird dann an den Apparat angeschlossen und eine
Luftströmung von 4 m/min. eingestellt. Das Manometer der Apparatur gibt den Luftdruck
an, welcher während des gesamten Testes unter 2,5 cm Hg gehalten wird. Die Strömungsgeschwindigkeit
der durch die Probe geschickten Luft wird in bestimmten Abständen durch Ablesen
des Strömungsmessers in der Apparatur geprüft. Nach 6 Stunden wird der Adsorptionskolben
entfernt und gewogen. Danach wird er nochmals 2 Stunden in die Adsorptionsapparatur
eingesetzt und erneut gewogen. Die Wägungen werden weiter in Abständen von jeweils
2 Stunden wiederholt, bis zwei aufeinanderfolgende Wägungen eine Gewichtszunahme
von weniger als 5 mg zeigen.
-
Das Ergebnis wird nach der folgenden Gleichung berechnet:
Gesamtgewichtszunahme
100 = Gewichtsprozent adsorbiertes Wasser.
-
Einwaage Die Adsorptionsfähigkeit des nach dem erstgenannten Verfahren
hergestellten Produktes bei 25 C im Gleichgewicht mit Luft von verschiedenen relativen
Feuchtigkeiten ist in Tabelle 2 zusammengestellt.
-
Tabelle 2
| Relative Feuchtigkeit Adsorbierte Feuchtigkeit |
| °/o OIo |
| 10 9,0 |
| 20 11,95 |
| 40 15,50 |
| 60 23,59 |
| 80 31,34 |
Die in diesem Produkt erzielte Verbesserung der Eigenschaften geht aus einem Vergleich
dieser Werte mit der Adsorptionsfähigkeit der einzelnen Komponenten bei verschiedenen
relativen Feuchtigkeiten hervor:
| Adsorbierte Feuchtigkeit |
| Relative . |
| Feuchtigkeit Molekularsieb Kieselsäure- |
| °/o °/0 ovo |
| 10 18,25 3,75 |
| 20 19,15 5,35 |
| 40 20,25 10,50 |
| 60 20,50 20,0 |
| 80 20,50 1 35,0 |