DE1619771A1

DE1619771A1 - Verfahren zum Verdicken von fluessigen Stoffen

Info

Publication number: DE1619771A1
Application number: DE19671619771
Authority: DE
Inventors: Helmlinger Harry Charles; Doyle Carroll Francis
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1966-08-01
Filing date: 1967-07-29
Publication date: 1970-07-30
Also published as: DE1794380A1; SE319117B; GB1146926A; DE1619771C3; DE1619771B2; DE1794380B2; DE1794380C3

Description

MEUBUNTERLAOBN Hanburg, den 18. Dezember 1969

Verfahren zum Verdicken von flüssigen „Stoffen —

Die vorliegende Erfindung betrifft das Verdicken von flüssigen Stoffen.

Zur Erhöhung der Viskosität von Farben, Emulsionen und Freßmassen sind bereits die verschiedensten Stoffe verwendet worden. Diese in der vorliegenden Beschreibung als_ "Verdicker" bezeichneten Stoffe bestehen beispielsweise aus feinteiligem Siliciumdioxid, kieselsäurehaltigen Stoffen, wie Tonen und Kasein und Sojaproteinen·

Es besteht Jedoch ein großer Bedarf an Stoffen, welche bei Verwendung in gleichen oder geringeren Mengen als die bekannten Verdicker eine stärkere Vlskositätserhuhung ergeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bessere Mittel und Verfahren zum thixotropen Verdicken von

00983 1/0527

iArt 7§1 Abe. 2 Wr. 1 Sau d des A₁ ,_uei vinyL₂^. ν. 4. 9.1967)

BAD

Piaetlsolen, Organosolen, synthetischen und natürlichen Harsen, Latloes« Farben« flüssigen Polyester« flüssigen Polyepoxyden,Schmierölen und dergleichen vorzuschlagen·

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Mischungen als thixotrop« Verdickungsmittel, die durch geneinsamee Ver-■ahlen von feinteiligen Fasern» d.h. Pibrillen Bit einem Durehmesser im kolloidalen Bereich» aus Chrysotil-Asbest und felnteiligem 8ilioiumdioxyd erhalten f-.no.

Diese innigen Mischungen werden dadurch hergestellt« daß m&n unter Überdruck und bei einer Temperatur swisehen Rauiütemperatur und 6*>0^oc einen bewegten Körper aus in einem gasfurtßigen Medium suspendierten Asbest- und Siliciumdioxydteilchen herstellt, in diesen Körper kontinuierlich weiteres gasförmiges Medium in ssehreren Strömen ndt einer Temperatur in dem genannten Bereich und hoher Qesahwlndig·* keife unter Srzeugung starker Turbulenz in dem Körper \mü damit Zerreibung und Zerkleinerung der suspendierten feilohen einführt, die zerkleinerten Asbest» und SllicluatäioaQrd*» teilchen susaneten mit dem gasförmigen Üedium kontinuierlich abzieht und die feinen Asbest- und
von dem Suspend!erungagaa abtrennt. Ale

009831/0527

1813771

gase «erden Uxtt uzid.Dftagtf bavorsugt.

Zua Zerkleinern der Asbest·» und ^ eigaeo ei oh an besten Geräte wie die bekanntenStrahlraUhlen, z.B. die Typen "ftteron&sw* * *Mleron-ttaater^a und *Ma j«o-/«t-o-alser". Bevorzugt wird die "Hioroniser⁹· Strehlsitthle, in welcher verh&ltniewllßig groß« Teilehen in einen Oaetoediua suspendiert und umeine innen «nge· ordnete Basis gewirbelt »erden und in den Wirbolkurper weiteres Oss unter Erzeugung von Turfeulens in des Körper und Zerkleinerung und Zerreibung der Teilchen eingeführt wird.

Die innige Klsohung aus Asbest und Siüclueiäioxyd ent» hält 95 bis 5 % Asbest und 5 bis 95 % feinteiligea SiO₂. Sie anfHngliohe TeiloheAgrufie des feinteiligen SlOg ist dabei nloht kritiaah. Die nach der Zerkleinerung in der Mühle erzielte Teilchengröße der Kisahung liegt unter 10 Mikron, und die der Kieselsäure nach de» Mahlen vor sugeveis· swlsohen 2 bis IQyu.

Die Strahlnühle wird bei der Verwendung fön Luft als gasför- niges Nahlaediura aEweokmäßig Bit eineta Druek τοη etwa

Q - - ■

7 bis 55 und vorzugaweis® 7 bis 21 kg/oa (über Atno-

009B31/O5 27 _{BAD 0RiQ1NA}L

sph&rendruQk) betrieben. Die Turbulenz erzeugende 2üs&tzliehe Luft kann mit einem Druck von ,etwa 7 bis 55 kg/cm' und vorzugsweise zwischen etwa 10,5 und 17,5 kg/era in den Wirbelkörper aus Asbest- und SiOg-T«1lohen «ingeführt Herden« Vorzugsweise wird Luft von Raumtemperatur verwendet, Di® durchschnittlich© Teilchengröße des aus Asbest und SiO₂ bestehend®» Produktes kann durch Regulieruns äer laufgeschwindigkeit und -teaperatur und der Zuführgeschwindigkeit filr Asbest und SiOg variiert werden. Das Produkt kann auf beliebige Weis« von dem Suspen» dierungsgas abgetrennt feerden; vorzugsweise werden hierfür SaekfMager oder -filter verwendet, jeäoeh können auoh ZykleBsehöide? und sonatige Boheidertypen verwendet werden.

Wodureh di© Chrjsötl!fasern und die feinen g zusaianengehialten werden» ist bisher nicht eindeutig geklärt. Aus Untersuchungen geht hervor; daS hierbei noeh andere Paktoren als elektrostatische Anziehung oder mechanischer Aufprall mitwirken, da die Komponenten sich nicht durch einfache mechanische Mittel wieder trennen lassen. Unter der Bezeichnung "innige Mischung" wird in der vorliegenden Beschreibung eine Mischung dieser Art aus faserförasigem Chrysotil»Asbest und feinteiligen

■BAD

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verstanden.

Die Innige Mischung von Asbest und Silieiumdioxyd eignet sich besonders als thixotropes Verdickungsmittel für härtbare flüssige Harze« z.B. Polyester und Polyepoxide, . für Harzlatiees, z.B. Farben« und für Schmieröle. Kit dieser Innigen Mischung wird im allgemeinen bei geringerer Konzentration eine wesentlich größere Viskositätserhöhung als mit den üblicherweise verwendeten bekannten Verdi okungsraitt ein erzielt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. .. ~

Od«31/PB27 _BA0

Beispiel 1 Heratellung einer Mischung aus Chrysotll-Aabeat und fein-

telllfeea Sillciundloxyd.

In eine handelsübliche Strahlmühle ("20,3 em-Mlcronlser") wurden durch einen Venturi-Injektor (mit Druckluft von 10,5 - 17»5 kg/cm ) In getrennten Ströinen Chrysotil-Asbest ■lt einer Geschwindigkeit von etwa 25 g/rain und felnteiligea SiO₂ BRit einer Geschwindigkeit von etwa 75 g/min eingeführt.

In den in der Strahlmühle gebildeten Wirbelkörper von Asbeet und SiO₂ wurde zur Erzeugung einer turbulenten Masse Luft von Raumtemperatur mit einem Druck von etwa 21 kg/ces eingeblasen. Die Mischung aus feinteiligen Asbestfaser^ und feinteiligem SIO« wurde in einem Sackfänger von dem Luftstrom abgetrennt.

Einzelheiten über Art und Menge der Auggangematerialien sind in den Tabellen 1-4 gegeben. In allen Fällen lag die Teilohengruee des S10_g nach dem Zerkleinern in der Strahlmühle zwischen 2 und 10 Mikron.

Die Teilchengröße des Ausgangsmaterials ist nur insofern begrenzte als das Material sich in den Venturi-Injektor einfuhren lassen rauS. Zu große Asbest» oder SIO^-Teilchen

009831/0127

können Jedooh zur Verringerung der Fe»erlange oder TeIlehengrufle mit den erforderlichen Bereich einer Vorbehandlung unterworfen werden.

Beispiel 2 . Verdiokupg von Polyestern

Als Kars wurde ei» flüssiges Polyesterharz; mit einer viskosität von 150 - 200 eP bei 25° C, geaeasen -in Brookfield-Viskoeimeter mit einer Spindel Nr. 2 bei 20 U/min, und einen auf 41 % eingestellten Stryrolgehalt verwendet ("Cook's 940-O-OOCf, Cook Paint & Varnish Co.). Ala VerdiklcungsBittel wurden nach Beleplel 1 hergestellte innige Mischungen von Chrysotil-Asbest und feinteiligeffi SiO₃ verwendet. Der Polyester wurde mit dem Verdickungsmittel versdscht und «Sie Viskos! tät&erhßhung bei 6 U/min und 60 D/nin in Brookfleid-Viekosiioeter gecseosen. Die Viskosität des verdickten Harze« wurde sofort und naofa 7 fegen Lagerdauer bei 58⁰ C gesessen.

Das Abeetzvenaogesi der verdlekten Polyesterliarse wurde durch Messen der fiberstehenden Flüssigkeit bestlesit.

BAD ÖRIGIMAL 009831/0527

Tabelle 1

Nr. Art des

verwendeten

Chrysotil-

Asbests

Asbest

IJa

IJasslar Ax"

Arizona»

tS| FM-3
dtö.

_oQuebecseher
_o Lake-Asbest
co 7P5

"dto.¹..

ο dto.

K>Californi-■*j scher Coa-»
linga

dto.

Südafrikaniseher blauer Krokydolith

dto»

35 100

25

100 66 "Plastibest 30" 100

20

100

50

100 70

Art des

verwendeten SiO^

⁴¹HiSH"*

"HiSIl"

"Syloid

"HiStl"

¹¹ HiSiI" "Cabosil

SiO₂ Teile Verdicker Je 100 Teile

Polyester

Viskosität In oP
sofort gemessen nach 7
U/min 60 U/min Tagen

U/min

AbsetzvenaÖgen, % überstehende Flüssigkeit nach 7 Tagen

75

Bo

50

0,25

0.5

0,3 0,8

0,45

1,5 1,5

30 2,75 100 -1.2

800
800

690
740

2000
2000

1800
2200

2500	940	2800
2600	950	3000
26 OC	950	2800
2200	84ö	2200
3000	1880	3600
2000	1400	26OC
1800	820	1600
2000	830	2000

76Ό

1600

10,0

2_gQ

9/5 Spuren

5,3

1,3 3,8·

0,7

3,5 Spuren

4,0 1,7

Spuren

161^71

Tabelle 1 - Fortsetzung:

* feinte11ige« gefälltes Kieselsäurehydrat, Pittsburg Plate Olass;

** feinteiliges Silika-Aerogel, W. R. Grace drCo.i . *** gebrannte Sllika, Cabot Co.

Beispiel } Verdiokung von Polyepoxyden

Als Harz wurde ein flüssiges Polyepoxyd mit einer Viskosität von 400 bis 600 eP bei 25⁰C und einem Epoxydäquivalent von 175 bis 200 verwendet (Shell*e Epon 815). Die Verdiokungswirkung der nach Beispiel 1 hergestellten innigen Mischung von feinte11igen Chrysotii-Asbestfasern und feinteilige« SlO₂ wurde wie in Beispiel 2 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben. _:

ORIGINAL INSPECTED 009831/QS27

Tabelle 2

Nr. Art des	% Asbest Art des	jS SiOo Teile Ver-	sofort 6 U/min	Viskosität	in cP	Absetzver-
verwendeten Chrysotll- Asbeste	verwendeten StO₂	' dicker Je 100 Teile* Polyester		gemessen . 60 U/tnin	nach 7 Tagen bei 54°C 6 U/min	mögen, % übersteher · de Flüssig keit nach ' Tagen

Arizona-

FilterqualitKt

FM-3

co

2 ™ Quebecscher _» Lake-Asbest ^ TD5

66 2/3

3 S "Hast!best 30 " 25

CaIi römischer

100

"Syloid	244"	33	1/3	1.	1	6000	2000	5800
"Syloid	244"	33	i/3	o,	8	6800	2200	6800
"HiSiI"		75		1.	15	6000	2200	7200

2,0

10,200

3*00

12.600

2.7

2,7 1.3

4«

m o O

CD

Beispiel 4

Verschiedene wie in Beispiel 1 hergestellte Asbest-SiOg-Mischungen wurden «it öl zu einem Schmierfett vermischt.

Zur Bestimmung der Wirkung der Verdickungsmittel wurden die verdickten Schmierfette Penetrometer-Tests, Radlagerlecktests und Wasserbestandigkeltsteets unterworfen.

Ia Penetroeeter-Test wird die Plastizität eines Schmierfettes durch die Eindringtiefe eines frei fallenden Kegels in die Pettoberfläche bei einer bestimmten Temperatur gemessen. Ss wurde die in ASTM D-217-48 beschriebene Methode angewendet, welche wie folgt durchgeführt wurde: 500 g des verdickten Schmierfettes wurden mit einer Temperatur von 25° y 0,5°C In den unter dem Kegel angeordneten T#stbehälter gefüllt. Dann wurde der Kegel gesenkt, bis seine Spitze gerade die Pettoberflache berührten, und dann fallen gelassen. Der Penetrationsgrad wurde in se gemessen* wobei für jede Probe der Durchschnitt aus 5 Messungen als Penetrationswert genooaen -wurde.

Pur den Radlager-Test wird ein Gerät verwendet, welches aus einer modifizierten Anordnung einer Autovorderradnabe besteht und bei einer best lest en Temperatur mit einer 100 kn/Std. entsprechenden Geschwindigkeit betrieben wird. Der Test entspricht also ötwa den praktischen Bedingungen bei. Sehssierfetten für

Rollenlager. - | ' -,

00 9831sf0527l ^

Es wurde die Ib ASTH D-1263-61 beschriebene Methode angewendet, bei welcher das verdickte Schmierfett in einer Spindellaiordnung verteilt wurde, welche 6 Stunden * 5 Minuten lang bei einer Spindelt©operatür von 104,5 - 1,5⁰C mit einer Qesehwindigkelt von 660 * 50 U/roin betrieben wurde, worauf die ausgeflossene Fettmenge bestironjt wurde.

Wasserbeständigkeit wird für Autosehmierfette gefordert. Die Fähigkeit eines Fettes, ko-ahendem Wasser standzuhalten, ist ein Maß für seine Wasserbestilnd-igkei-t, Für diesen Test wurden 3 g des verdickten Schmierfette;! in 150 ml kochendes Wasser gegeben. Per Test wurde 1 Stunde lang ocier bis zum.Versagen des Fettes, d.h. bis zum Zerteilen des Fettes las Wasser, durohgefilhrt.

Die Ergebnisse der Penefcrojnefcer-,' Radlagf;P~ und Koßhtests sind in Tabelle

009831/OS27

Tabelle 3

Art α·β verwendeten Qiryaotil-Asbest·

Asbest Art ties

verwendeten SiO«

Konzen- Penetroueter· tration Test, ran

radlager- Kochend-wasser-Test leek-Test, g _]

fr

Plaetibest Plaetibest 20 Plaetibest 30

'4 Quebecscher Lake-Aabest 6P5

Quebecscher ·' Lake* Asbest 7D5

_j > Quebeoecher > Lake-Aabest σ 7KB

Q.7 Quebec scher

75

HiSiI

HlSiI

HiSiI

1/3 Syloid

33 1/3 Syloid

HiSIl

66 2/3 HiSiI

"009.831 /0527

9,3

75

7,8

33 1/3 9,1

286

304

75	2/3	8,	5	321
66	2/3	7,	9	286
66		7,	9	309
25	12,	1	296

307

3.7 wird weiß, leichte Zerteilung nach Min., keine weitere •Veränderung nach

1 Std.

4.8 weiß, leichte Zerteilung nach 30 Min., starke Zerteilung nach 1 Std.

6,6 weiß, leichte Zerteilung nach 10 Min., leichter Ölfilm

5*6 weiß, leichter Ölfilm

5,5 weiß, leichte Zerteilung nach 10 Min., ,leichter Ölfilm

5,8 weiß, leichte Zertellurig nach 10 Min., völlige Zerteilung nach 1 Std.

5,6 Weiß, leichte Zertel-— ^} lung nach 30 Min., ,keine Veränderung n*oh I StA.

4«r 25 Aabtstoa Corp. of Aaarlo*

1||gai Auf

AafeMtoB Corp.

Of Aaerioa 50

Quebeoaoher Lake-Asbeet

AFlzona-Pllterqu*lit*t FN-3 30

SyIold 244

HiSiI

HlSIl

9.2

Syloid 244

'.9

66 2/3 8.4

7.9

289

306

303

weiß, sehr leichte Zerteilung nach 10 Min., keine Veränderung nncfc 1 Std.

weiß, leichte Zerteilung nach 30 Min., leichter Ölfilm, keine Veränderung nach 1 Std,

weiB, leichter öl trie

we IE, leicht« Zerteilung nach 30 Min., leichter ölfll», V«i) weitere Veränderung nach 1 Std.

ο ο

CO

cn

CD

Beispiel 5

Es wurde die Viskosität verschiedener mit der Chrysotll·- SiOo-Mischung nach Beispiel 1 verdickter Ölfarben In einem Brookfield-Viskosimeter mit einer Spindel Nr. 4 bei 6 U/mln bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 wiedergegeben.

Tabelle 4

Art der Farbe

Art des verwendeten Chrysdil-Asbestß

$ Asbest

% SiO₀Teile Verdicker

Viskosität in cP

itij. IC Γ Cl.	Vergleich lohne Verdicker)	mit Verdi
0.5	7,000	11,500
0,5	7,000	i 10,000
0,5	7,000	IJiOOO
0,5	15,000	20,000
0,5	15,000	17,000
ο,5	15,000	20,000
0.5	9,000	25,000
0,5	9,000	22,000
0,5 ^; ' ·'	9.000	29,000

Wandfarbe
ι Wandfarbe

Wandfarbe

Hausfarbe
Hausfarbe

Hausfarbe

Hausgrundierfarbe

HaLusgrundlerfarbe

Hausgrundle
farbe

Plastibest

Quebecscher Lake-Asbest

Arizona-Filter quälitat PMJ

Plastibe3t

25

66 2/5

25

Quebecsohef Lake-Asbest 7RS 66 2/3

Arizona-fPilter quälitSt PMJ

Plastib'est 20 2'3

Quebecscher

Lake-Asbest 66 2/J"

Artzona-Fi?tter quailtat

75 .

^ 1/5

50 75

35 1/5

75

55 1/5

Φ ο Ö CD

O °°

·' %i co

Beispiel 6

Herstellung einer Mischung von Chrysotil-Asbest und feinteil1-gem Sillolumdloxyd unter Verwendung von Dampf als Mahlmediua

In einer Strahlmühle (61 cm-Micronizer) wurden unter Verwendung von hochgespanntem Dampf als Mahlmedium Asbest (TT Powmingo), Amraoniurasilicofluorid und Silikahydrogel mittlerer Dichte (7OJf H₂O, 30Jf SiO₂) vermählen. Die EinfUhrungsgeschwindigkeiten in die Mühle waren wie folgt}

Ammoniurasilicofluorid 90 g/min Asbest -0,54 kg/nin

Silikahydrogel mittlerer Dichte 5.78 kg/min

Alle drei Komponenten wurden gleichzeitig einem gemeinsamen Dampfinjektor zugefOnrt« welcher die Mischung in die auf 8,4 kg/cm² und 496°cgehaltene Strahlmühle einführte. Es wurden 454 kg Produkt erhalten.

Beispiel 7

Mit dem nach Beispiel 6 hergestellten Chry3otil-SiO₃-Verdicker wurde naoli dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren ein Polyesterharz verdickt. Als Polyesterharz wurde das Produkt "Polyllte 8027" dtr Reichold ehemical Co. verwendet. Di« Ergebnies· sind in Tabelle 5 wiedergegeben.

BAD

Tabelle 5

Art des verwendeten Chrymotil- Aabests ' ...	% Asbest	Art des . verwendeten SiO₂	# SiO₂	Te::.lo Verdicker je 100 Teile Harz	ViskoBit Kt 6 U/min	in cP (sofort gemes sen) 60 ü/rain
L&lce» Asbest	20	Syloid 244 Syloid	80 100	3	2000 2000	1300 1200

(O.

SS

.cn

cn CD

-X-

Beispiel 8

Mit dem nach Beispiel 6 hergestellten Chrysotil-SiOp-Verdiclcer wurde naota dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren ein Polyepoxyd verdickt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 wiedergegeben.

Tabelle

Art des t Asbest Art des ver- % SiO₂ feile Ver·

{verwendeten wendeten,SiO₉ dicker ie

! Chryeotil- 100 TeHe j Asbeste

Viskosität in cP

sofort,

U/ain 60 0/ain

nach Zusatz von IG Tel· im HSrteMittel ^e

V/Hin

60

Lake«Asbest

20

Syl©id

100

3 3

1320 1320

i800

1160 660

(£> OO UJ

cn

CO -J

Claims

1» Verfahren zum Verdicken von flüssigen Stoff en, insbesondere von flüssigen Polyestern, flüssigen PoIyepojQrden, Ölfarben und Schot eitlem, duvöhZusats einer feinteil igen Nisehung aus Chryaotll-Asbest und Sllloluadioxyaj, dadurch gekennzeichnet» dad die Ki-* sehung von ·> bis 95 Gew.jf feinteiligem Fasern aus Cnrysotll-Asbest und 95 bis 5 OeWeJi feinteiligem ? Sllioluodiojqrd durch gemeisaa®®s ¥@r^aliieiä auf eine Teilchengröße vor mui.-^^ mtm Wya_p wreugsweise duroh

te^geetellt «ordtsi na@!i Ansprush I, dadurch

8j>ruei& I \mä 2₉ daduroii gekennzeichnet* daS der flüssig« Stoff, ein« Farbe dst* und dsfi die KLselRingiJ <iie Asbest und Kieselslur® lsi gleichen Hengen ©ntiiilt_s It WM$<m vpn 0«5 @©wi@Sit8t«ileii Je 100 8ewioht£t@ile t&tibm vortm^on ist»

UQShaA92?

009831/0527 BADOmGiNAL