DE1567875C3 - Verfahren zur Herstellung von beständigen wäßrigen Dispersionen von fein verteiltem Chrysotilasbest - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beständigen wäßrigen Dispersionen von fein verteiltem Chrysotilasbest mit einem Feststoffgehalt von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent durch Mischen des gegebenenfalls aufgeschlagenen Asbests mit nicht mehr als 100 ppm einwertige Anionen und nicht mehr als 10 ppm mehrwertige Anionen enthaltendem Wasser, Einstellen des pH-Wertes der Dispersion auf 3,8 bis 6,3 durch Zugabe einer in Wasser löslichen einbasischen Carbonsäure mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen im Molekül und Unterwerfen dieser Aufschlämmung starken Scherkräften.

In der älteren deutschen Patentschrift 15 67 874 ist ein derartiges Verfahren vorgeschlagen. Nach den Angaben dieser Patentschrift kann das Verfahren aber nur dann ausgeführt werden, wenn der Asbest vorher aus einer wäßrigen alkalischen Lösung mit einem pH-Wert von 6 bis 10,5 ausfällt, durch Abfiltern von dem Wasser getrennt und dann getrocknet worden ist.

Zum Stande der Technik gehören ferner Verfahren, nach welchen zunächst eine wäßrige Dispersion von gegebenenfalls aufgeschlagenem Asbest hergestellt wird, das in dieser Dispersion enthaltene Wasser vollständig verdampft wird, und die so vorbehandelten Asbestfasern dann erneut in Wasser dispergiert werden. Dieses Verfahren erfordert einen sehr hohen Aufwand an Energie, um das ganze Wasser zu verdampfen.

Nach einem anderen bekannten Verfahren wird Asbest zunächst in Wasser dispergiert, dann durch Zusatz von Chemikalien ausgeflockt, abgefiltert oder abgeschleudert und getrocknet. Die so vorbehandelten Asbestfasern werden dann erneut in Wasser dispergiert. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der ausgeflockte Asbest Verunreinigungen enthält, welche die Stabilität einer durch Wiedereinrühren hergestellten Aufschlämmung verschlechtern.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Herstellung stabiler wäßriger Dispersionen von Chrysotilasbest, bei welchem die in der älteren Patentschrift 15 67 874 beanspruchte Vorbehandlung nicht erforderlich ist.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß auch ein nicht anderweitig vorbehandelter Chrysotilasbest in eine beständige wäßrige Dispersion übergeführt werden kann, wenn zum Dispergieren ein Medium der nach der Patentschrift 15 67 874 vorgeschlagenen Zusammensetzung verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist demzufolge dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Dispersion ein nicht anderweitig vorbehandelter Chrysotilasbest verwendet wird.

Zur Durchführung des Verfahrens ist es zwar nicht erforderlich, den Chrysotilasbest vorher aufzuschlagen; in manchen Fällen ist aber ein vorheriges Aufschlagen vorteilhaft. Hierzu können die bekannten Verfahren verwendet werden. Man kann den Asbest aufschlagen, bevor er dem Wasser zugegeben wird oder nach der Bildung der Aufschlämmung des Asbestes. Der verwendete Asbest sollte nach der Klassifikation der Quebec Asbestos Producers Association den Grad 5 bis 7 besitzen.

Man stellt zunächst aus Asbest und Wasser eine Aufschlämmung her, die 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Chrysotilasbest enthält. Wenn die Aufschlämmung weniger als 0,5 Gewichtsprozent Asbest enthält, so ist die Dispersion zu verdünnt, um wirtschaftlich oder technisch verwendet zu werden. Wenn die Aufschlämmung mehr als 5 Gewichstprozent Asbest enthält, ist sie sehr viskos und schwierig zu handhaben.

Dann gibt man der Aufschlämmung des Asbestes die einbasische Carbonsäure zu und mischt unter Anwendung hoher Scherkräfte.

Die Grenzen für das Erhalten von stabilen Dispersionen liegen bei pH-Werten zwischen 3,8 und 6,3. Bei einem pH-Wert unter 3,8 entstehen keine zufriedenstellenden Dispersionen, während bei einem pH-Wert über 6,3 ein starkes Schäumen stattfindet.

Man kann auch so vorgehen, daß man eine Aufschlämmung von etwa 8 bis 10 Gewichtsprozent Asbest, welche die erforderliche Säuremenge enthält, mechanisch kräftig bearbeitet und die Aufschlämmung dann bis auf einen Feststoffgehalt von 0,5 bis 5% verdünnt, während man beim Verdünnen gleichzeitig eine geringe mechanische Energie aufwendet. In diesem Falle verwendet man soviel Säure, wie in der endgültigen Aufschlämmung enthalten sein soll.

Brauchbare Säuren für die Durchführung des Verfahrens sind Monocarbonsäuren mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen im Molekül. Die Säuren können gesättigt oder ungesättigt, substituiert oder nicht substituiert sein. Beispiele solcher Säuren sind Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure, Acrylsäure, Crotonsäure, Methacrylsäure, Milschsäure, Angelieasäure, Pyruvinsäure und Tiglinsäure. Die drei erstgenannten sind in der Regel vorzuziehen. Säuren mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen sind nicht brauchbar, da sie eine übermäßige Schaumbildung verursachen. Anorganische Säuren, wie Salzsäure, Salpetersäure, salpetrige Säure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und mehrbasische organische Säuren wie Oxalsäure, Malonsäure, Weinsäure, Zitronensäure, sind ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren nicht brauchbar; sie reagieren so heftig mit der aufgeladenen Oberfläche des Asbestes, daß die Dispersionen unstabil werden.

Es ist vorteilhaft, die Säure der Aufschlämmung des Asbestes gleichzeitig oder kurz vor der Anwendung der mechanischen Energie zuzugeben. Dadurch wird sehr wenig Säure zum Auslaugen des Asbestes verbraucht. Es ist ferner vorteilhaft, die Säure in nicht zu konzentrierter Form zuzugeben, um lokale hohe Säure konzentrationen zu vermeiden. Das Dispergieverfahren ist sehr empfindlich gegenüber der Gegenwart von löslichen Salzen in der Aufschlämmung des Asbestes

während des Dispergierens.

Mechanische Energie in Form von Scherkräften hoher Geschwindigkeit muß angewendet werden, um den Asbest zu defibrillieren und die einzelnen Fasern zu dispergieren. Das mechanische Rühren kann mittels handelsüblicher Kolloidmühlen oder mittels anderer Vorrichtungen durchgeführt werden, bei welchen hohe Scherkräfte entstehen. Man kann für diesen Zweck auch Ultraschall verwenden.

Beständige Dispersionen von Chrysotilasbest, die erfindungsgemäß hergestellt sind, haben eine Viskosität von 1 bis lOZentipoisen bei 25°C. In dieser Form haben die Dispersionen ein schwimmendes oder perlenartiges Aussehen, da das Licht von gerichteten Asbestfasern in der Suspension reflektiert wird. Die Eigenschaften der Dispersion können bestimmt werden durch Messung ihrer Viskosität in Abhängigkeit von der Zeit. Je geringer die anfängliche Viskosität ist, und je länger diese Viskosität konstant bleibt, desto besser ist die Dispersion. Die Viskosität solcher Dispersionen ist abhängig von dem verwendeten Dispergator, von dem pH-Wert der Dispersion, von der Art und Menge vorhandener Anionen und von der Konzentration und Art des verwendeten Asbestes.

Die Stabilität von Asbestdispersionen wird ausgedrückt durch die »Gel-Zeit«. Das ist die Zeit, die erforderlich ist, damit eine niedrig viskose Asbestdispersion eine solche Viskosität erreicht, daß sie gelförmig wird. Der Übergang von dem dispergierten Zustande in den Gelzustand ist gekennzeichnet durch ein plötzliches Ansteigen der Viskosität mit einem gegebenenfalls eintretenden Einspielen in einer Höhe von etwa 50 Zentipois bei 25°C. Nach dem Erreichen des Gelpunktes verliert die Asbestsuspension ihren charakteristischen Schimmer und enthält ein homogenes Aussehen. Das Gel kann so hoch viskos sein, daß es sich aus einem Behälter nicht mehr ausgießen läßt. Die Menge der zum Dispergieren verwendeten mechanischen Energie hat fast keine Wirkung auf die Viskosität der dispergierten Phase.

Asbest-Dispersionen gemäß der Erfindung können für sich als Quelle für feinverteilten Asbest verwendet werden. Man kann derartige Dispersionen beispielsweise Zellstoffpapier zusetzen, um die Weichheit zu verbessern und das Festhalten anorganischer Füllstoffe zu erleuchtern.

Die Bildung von erfindungsgemäßen Asbest-Dispersionen kann ferner verwendet werden als ein Schritt in dem Verfahren zum Reinigen von Asbest, der feinverteilte Verunreinigungen, wie Magnetit, enthält. Diese Verunreinigungen können von dem im Wasser dispergierten Asbest leicht durch Schwerkraft abgetrennt werden, z. B. durch Absitzen und Abgießen der beständigen Asbest-Dispersion, oder durch Verwendung von üblichen Eindickern, Schleudern oder Zyklonen.

Die erhaltene gereinigte Dispersion von Asbest kann als solche verwendet werden, oder man kann auch den Asbest ausflocken, abfiltern und trocknen. Der ausgeflockte Asbest kann bei üblichen Verfahren verwendet werden, bei welchen kurzfaseriger Asbest gebraucht wird, z. B. als Füllstoff in Kunststoffen.

Die Asbestdispersion kann ausgeflockt werden durch Einstellen des pH-Wertes auf Werte außerhalb des Stabilitätsbereiches von 3,8 bis 6,3. Beim Ausflocken entstehen zeitweilig zwei Phasen, eine klare Lösung und ein käseartiges Gel. Der ausgeflockte Asbest läßt sich leichter filtrieren als dispergierter oder gelförmiger Asbest.

Zur Durchführung des Verfahrens kann ein beliebiger Chrysotilasbest verwendet werden. Vorzuziehen ist ein kurzfaseriges Material, das in Lagern bei Coalinga in Californien gefunden wird. Hierbei handelt es sich um einen kurzfaserigen Chrysotilasbest, der nach der canadischen Klassifikation den Grad 7 hat.

Die nachstehenden Beispiele erläutern beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung.

Beispiel I

Man gab 100 ml entionisiertes Wasser in den Glasbehälter eines Mischers nach W a r i ng. Hierzu gab man zuerst 6 g mechanisch aufgeschlagenen Chrysotilasbest und dann 3,0 ml l.Omolarer Essigsäure. Der Mischer lief 3 Minuten lang mit der hohen Geschwindigkeit von etwa 10 000 Umdrehungen je Minute. Die erhaltene Asbest-Dispersion wurde in einen 300 ml fassenden Becher gegossen. Sie hatte einen perlenartigen Schimmer. Die Dispersion hatte bei 25° C eine Viskosität von 2,7 Zentipoisen und einen pH-Wert von 4,5. Innerhalb von 30 Minuten nach der Herstellung der Dispersion setzten sich kleine dunkle Teilchen ab.

Die Dispersion wurde von den abgesetzten Teilchen in einen zweiten Becher abgegossen. Der im ersten Becher zurückbleibende Rückstand fühlte sich körnig an, hatte eine grünbraune Farbe und enthielt kleine dunkle Punkte von Magnetit.

Ein Teil der dekantierten Dispersion wurde ausgeflockt durch Zugabe einiger Tropfen einer 10%igen Lösung von Natriumsulfat. Man filterte die ausgeflockte Suspension im Vakuum ab, wobei ein mattenartiger Filterkuchen aus Asbest entstand, der in Form einer zusammenhängenden Masse entfernt und getrocknet wurde. Das trockene Material hatte eine Helligkeit von 75%, bezogen auf einen Block aus Magnesit, bei Verwendung eines Lichtes mit einer Wellenlänge von 457 Millimikron.

Der Rest der abgegossenen Suspension wurde 5 Minuten lang mit 1000 Umdrehungen je Minute abgeschleudert. Die überstehende Flüssigkeit wurde abgegossen und durch Zugabe einiger Tropfen einer verdünnten Lösung von Natriumsulfat ausgeflockt. Die ausgeflockte Suspension wurde wieder im Vakuum abgefiltert, wobei eine Matte aus Asbest entstand, die in zusammenhängender Form entfernt und getrocknet werden konnte. Der trockene Kuchen hatte eine Helligkeit von 85%, wobei die Messung, wie oben be-. schrieben, durchgeführt wurde. Die hohe Helligkeit zeigt, daß es sich um einen sehr reinen Asbest handelt.

Beispiel II

Es wurde wie nach Beispiel I gearbeitet, mit dem Unterschied, daß man 1,0 ml einer l.Omolaren Lösung von Milchsäure zugab. Die erhaltene Dispersion hatte einen perlenartigen Schimmer, eine Viskosität von 1,0 Zentipoisen bei 25⁰C und einen pH-Wert von 4,5. Innerhalb von 30 Minuten nach der Herstellung der Dispersion setzten sich kleine dunkle Teilchen ab.

Beispiel III

Es wurde wie nach Beispeil I gearbeitet, mit dem Unterschied, daß man 0,5 ml einer l.Omolaren Lösung von Buttersäure zugab. Die erhaltene Dispersion hatte einen perlenartigen Schimmer, eine Viskosität von 1,0 Zentipoisen bei 25°C und einen pH-Wert von 5,5. Innerhalb von 30 Minuten nach der Herstellung der Dispersion setzen sich kleine dunkle Teilchen ab.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von beständigen wäßrigen Dispersionen von fein verteiltem Chrysotilasbest mit einem Feststoffgehalt von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent durch Mischen des gegebenenfalls aufgeschlagenen Asbests mit nicht mehr als 100 ppm einwertige Anionen und nicht mehr als 10 ppm mehrwertige Anionen enthaltendem Wasser, Einstellen des pH-Wertes der Dispersion auf 3,8 bis 6,3 durch Zugabe einer in Wasser löslichen einbasischen Carbonsäure mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen im Molekül und Unterwerfen dieser Aufschlämmung starken Scherkräften, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Dispersion ein nicht anderweitig vorbehandelter Chrysotilasbest verwendet wird.