DE1667561B1

DE1667561B1 - Verfahren zur Herstellung von wasserunloeslichem Natriumpolyphosphat

Info

Publication number: DE1667561B1
Application number: DE19671667561
Authority: DE
Inventors: Heymer Dipl-Chem Dr Gero; Kern Dipl-Chem Dr Winfried
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1967-01-02
Filing date: 1967-01-02
Publication date: 1970-08-06
Also published as: NL6717848A; FR1549914A; NL157277B; BE708805A; CH499459A; GB1200241A; SE318262B; US3432260A; AT285527B; DK120844B

Description

I 667 561

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Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zwar wird nach der USA.-Patentschrift 2 356 799

Herstellung von wasserunlöslichem Natriumpoly- das Erhitzen des NaH₂PO₄ bis zu 460° C innerhalb phosphat, sogenanntes Maddrellsches Salz, durch Er- von 1 bis 4 Stunden durchgeführt, was einer durchhitzen von Natriumdihydrogenphosphat in einem schnittlichen Erhitzungsgeschwindigkeit von 1,9 bis Ofen. 5 7,6° C/Min. entspricht, doch erfolgt das Erhitzen in

Es ist bekannt, Maddrellsches Salz durch Entwässe- einem Drehrohrofen unkontrolliert und vor allem rung von Natriumdihydrogenphosphat darzustellen. nicht gleichmäßig mit konstanter Geschwindigkeit.
Bei der Entwässerung entstehen jedoch je nach Reak- Die Ergebnisse der Versuche sind in F i g. 1 wieder-

tionsbedingungen mehr oder weniger große Anteile gegeben. Kleine Mengen von 0,5 g NaH₂PO₄ wurden an wasserlöslichen Phosphaten, wie saures Natrium- io in einer speziellen Apparatur mit einem ganz bepyrophosphat, Natriumtrimetaphosphat oder lang- stimmten Aufheizprogramm auf 450° C gebracht, kettige, lösliche Polyphosphate, Die Versuche wurden in ruhender Luftatmosphäre

In vielen Fällen, insbesondere wenn das Maddrell- durchgeführt. Wie man sieht, ist bei Aufheizsche Salz als Zahnputzkörper verwendet werden soll, geschwindigkeiten von 5 bis 10° C/Min. die Ausbeute ist es erwünscht, es möglichst frei von wasserlöslichen 15 an Maddrellschem Salz optimal und nimmt von die-Phosphaten zu erhalten. Angestrebt werden dabei sen Werten nach beiden Seiten hin ab. Bei Aufheiz-Produkte mit weniger als 1 Gewichtsprozent an lös- geschwindigkeiten über 10° C/Min. ist das Endlichen Phosphaten, da letztere bekannterweise starke produkt zudem stark zusammengesintert, während komplexbildende Eigenschaften besitzen und daher bei Erhitzungsgeschwindigkeiten um 10° C/Min. und den Zahnschmelz angreifen. 20 darunter stets leicht zerdrückbare Substanzen an-

In der USA.-Patentschrift 2 356 799 ist ein Ver- fallen.

fahren zur Herstellung von Maddrellschem Salz an- Bei Aufheizgeschwindigkeiten über 10° C/Min.

gegeben, gemäß dem NaH₀PO₄ mit bis zu 5 Gewichts- wurde die Substanz zur restlosen Entwässerung noch prozent Wasser angefeuchtet und in Tablettenform je 30 Minuten bei 450° C nachgetempert, so daß die gepreßt wird. Diese Tabletten werden dann in einem 25 Endprodukte nur noch Gemische aus Maddrellschem Drehrohrofen zwischen 300 und 460° C im Heißluft- Salz und Natriumtrimetaphosphat darstellten,
strom erhitzt. Die Herstellung des Madrellschen Salzes erfolgt

Die hierbei entstehenden Produkte bestehen nur zweckmäßigerweise in einer Apparatur, wie sie in zu etwa 95% aus NaPO₃ (vgl. Journal of American Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
Chemical Society, 81 [1959], S. 79) und enthalten 30 In einem 2 m langen Ofen wird durch Aufbringen wechselnde Mengen an löslichen Phosphaten (vgl. entsprechender Heizwicklungen (nicht gezeichnet) USA.-Patentschrift 2 356 799, S. 2 linke Spalte, Zei- ein Temperaturprofil der abgebildeten Art eingestellt len 19 bis 23), die praktisch immer mehr als 1 Ge- und mit NaH₂PO₄ gefüllte Schiffchen langsam hinwichtsprozent betragen. durchgezogen, und zwar so, daß die Temperatur-

Ferner haben Versuche gezeigt, daß das NaH₂PO₄ 35 steigerung in dem oben angegebenen Intervall von in einem Drehrohrofen verklumpt und zusammen- 5 bis 10° C/Min. liegt. Der entstehende Wasserdampf backt. (1) wird dabei aus dem Reaktionsrohr abgesaugt.

Dieser Nachteil wurde auch nicht entscheidend be- Andernfalls bildet sich unter starkem Zusammenseitigt, als man das NaH₀PO₄ in Tablettenform ein- sintern des Produktes vorwiegend Natriumtrimetasetzte. " 40 phosphat. Saugt man jedoch den Wasserdampf ab, so

Überraschenderweise wurde gefunden, daß man erhält man ein Endprodukt, das praktisch reines reines Maddrellsches Salz mit einem Anteil an lös- Maddrellsches Salz darstellt und höchstens 0,5 bis liehen Phosphaten von weniger als 1% in einem ein- 1 Gewichtsprozent an löslichen Phosphaten enthält,
fachen kontinuierlichen Prozeß dann erhalten kann,

wenn Natriumdihydrogenphosphat in einem Ofen 45 Beispiel 1

nach einer kurzen Aufheizzeit auf etwa 150° C mit

einer konstanten Erhitzungsgeschwindigkeit zwischen 50 g NaH₂PO₄ wurden in einem Schiffchen aus

2 und 20° C/Min., vorzugsweise von 5 bis 10° C/Min., VA-Blech mit einer konstanten Geschwindigkeit von auf etwa 450° C erhitzt, anschließend etwa ein Drittel 4,6 cm/Min, durch den Ofen gezogen. Bei einer Geder dafür benötigten Zeit auf dieser Temperatur ge- 5° samtlänge des Ofens von 2 m betrug die Aufenthaltshalten und der sich bildende Wasserdampf aus dem dauer des Schiffchens hierin 43 Minuten. Die Tempe-Ofen laufend entfernt wird. raturerhöhung, die das Schiffchen beim Durchlaufen

Es war für den Fachmann nicht vorhersehbar, daß des Ofens erfuhr, betrug hierbei 10,6° C/Min.
die Entwässerung von Natriumdihydrogenphosphat Bei diesem Versuch mit nur einem Schiffchen

zu Metaphosphaten je nach Erhitzungsgeschwindig- 55 konnte auf das Absaugen des Wasserdampfes verkeit zu verschiedenen Endprodukten führt und daß ziehtet werden.

nur beim Aufheizen in einem bestimmten Geschwin- Das Endprodukt (42 g) bestand zu 99,1% aus

digkeitsintervall praktisch reines Maddrellsches Salz Maddrellschem Salz und fiel in Form eines weichen, mit Löslichkeiten von unter 1% entsteht. Als End- mit der Hand zerdrückbaren Kuchens an. Der löstemperatur der Wärmebehandlung wurden 450° C ge- 60 liehe Anteil betrug 0,9%.

wählt. Heizt man nämlich über diese Temperatur hin- Wie sich die Verhältnisse ändern, wenn das Ausaus, so wandelt sich das gebildete Maddrellsche Salz gangsmaterial NaH₂PO₄ mit unterschiedlicher Erin Natriumtrimetaphosphat um. hitzungsgeschwindigkeit aufgeheizt wird, ist dem Bei-

Vorteilhafterweise erfolgt die Erhitzung des Na- spiel 2 zu entnehmen,
triumdihydrogenphosphats, indem es mit konstanter 65 . .

Geschwindigkeit durch einen auf ein entsprechendes Beispiel 2

Temperaturprofil eingestellten Ofen hindurchbewegt 50 g NaH₂PO₄ wurden in einem Schiffchen aus

wird. ■ VA-Blech zunächst mit einer Geschwindigkeit von

15 cm/Min, durch den Ofen gezogen. Temperaturerhöhung: 35° C/Min.

Nach Erreichen der 450° C-Zone wurde das Schiffchen dann noch 33 Minuten auf dieser Temperatur belassen, so daß die Gesamtaufenthaltsdauer des Schiffchens im Ofen wie im Beispiel 1 43 Minuten betrug.

Der Wasserdampf wurde nicht abgesaugt.

Das Endprodukt (42 g) bestand nur noch zu 12% aus Maddrellschem Salz. Der lösliche Anteil betrug 88ⁿ/o. Das Produkt war zudem sehr hart und nur mühsam zu zerkleinern.

Erhitzt man dagegen sehr langsam, so bilden sich Endprodukte, die ebenfalls einen erheblichen Anteil an löslichem P..O. aufweisen.

Das Endprodukt (425 g) bestand zu 99,4 Gewichtsprozent aus Maddrellschem Salz und war in Form sehr leicht zerdrückbarer Kuchen bequem aus den Schiffchen herauszunehmen. Der lösliche Anteil betrug 0,6 Gewichtsprozent.

Beispiel 5

650 g NaH₁PO₄ wurden in dreizehn Schiffchen eingefüllt und mit einer Geschwindigkeit von 2,8 cm/Min., das entspricht einer Temperaturerhöhung von 6,5° C/Min., durch den Ofen gezogen. Die Absaugluft betrug 300 1 pro Stunde. Das Endprodukt (550 g) bestand zu 99,2 Gewichtsprozent aus Maddrellschem Salz und 0,8 Gewichtsprozent löslichen Phosphaten.

Beispiel 3

50 g NaH₂PO₄ wurden in einem Schiffchen aus VA-Blech mit einer konstanten Geschwindigkeit von 0,3 cm/Min, durch den Ofen gezogen. Die Temperaturerhöhung betrug hierbei nur 0,7° C/Min. Auch in diesem Fall konnte auf das Absaugen des Wasserdampfes verzichtet werden.

Das Endprodukt (42 g) bestand zu 64 ⁰Zo aus Maddrellschem Salz und zu 36% aus wasserlöslichen Phosphaten.

Beispiel 4

500 g NaH₂PO₄ wurden in zehn Schiffchen aus VA-Blech eingefüllt. Die Schiffchen wurden mit einer Geschwindigkeit von 4,6 cm/Min., das entspricht einer Temperaturerhöhung von 10,6° C/Min., hintereinander durch den Ofen hindurchgezogen. Gleichzeitig wurden zur Entfernung des Wasserdampfes 600 1 Luft pro Stunde durch die Apparatur gesaugt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von wasserunlöslichem Natriumpolyphosphat durch Erhitzen von Natriumdihydrogenphosphat in einem Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumdihydrogenphosphat nach einer kurzen Aufheizungszeit auf etwa 150° C mit einer konstanten Erhitzungsgeschwindigkeit zwischen 2 und 20° C/Min., vorzugsweise von 5 bis 10° C/Min., auf etwa 450° C erhitzt, anschließend etwa ein Drittel der dafür benötigten Zeit auf dieser Temperatur gehalten und der sich bildende Wasserdampf aus dem Ofen laufend entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumdihydrogenphosphat mit konstanter Geschwindigkeit durch einen auf ein entsprechendes Temperaturprofil eingestellten Ofen hindurchbewegt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPt