DE1667705A1

DE1667705A1 - Verfahren zum Gelieren von Alkalisilicaten

Info

Publication number: DE1667705A1
Application number: DE19671667705
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Progil SARL
Current assignee: Progil SARL
Priority date: 1966-03-24
Filing date: 1967-03-23
Publication date: 1972-08-24
Also published as: US3558506A; DE1512149A1; FR1502645A; NL6703847A; GB1162903A; CH464158A; AT277933B; DE1512149C3; DE1667705B2; GB1164269A; BE695939A; DE1512149B2

Description

DR. ING. F. WUBSTHOFF 8 MUNOHBN 9O DIPL. ING. G. PULS 1667705 SCHWEIQEHSTHASSB « DR.K.T.PBOHMANN " iiLxnw 32 06 51 PBOT10TPiTI»T ΗβΧΟΗΗ

1A-32 966

Beschreibung zu der Patentanmeldung

PROGIL

77 j Rue de Miromesnil λ

Paris / Frankreich

betreffend
Verfahren zum Gelieren von Alkalisilicaten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Gelieren von Alkalisilicaten, die nach diesem Verfahren erhaltenen Zubereitungen auf der Basis von Kieselgelen, die in eine zusammenhängende und harte Masse überführt werden können, sowie die Verwendung dieser Gele zum Stabilisieren und Verfestigen von Böden.

Es ist bekannt, daß durch Zusatz bestimmter organischer Verbindungen zu Alkalisilicaten Kieselgele erhalten werden, die sich in eine harte Masse umwandeln können, die die Eigenschaften eines

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Zementes aufweist. Unter den zahlreichen bereits "bekannt gewordenen Verbindungen seien vor allem genannt: Fettsäuren, Phenole, aliphatische Säureamide wie Formamid, Ester organischer Monocarbonsäuren wie IJethylacetat oder Athy lace tat, Ester von Polyolen v/ie Diacetin oder l'riacetin sowie schließlich die Gemische von mehreren dieser Verbindungen» Es wurden jedoch bisher noch niemals Gemische von mehreren Estern verwendet, die jev<eils einen verschiedenen Monocaroonsäurerest, aber denselben Alkylrest aufweisen»

Es wurde nun festgestellt, daß bestimmt Gemische von Methylestern aliphatischer Monocarbonsäuren sehr gute Gelbildungsmittel für Alkalisilicate darstellen, und daß ihre Wirksamkeit die der bereits bekannten Alkylmonoester übertrifft, die einzeln oder in Gemischen mit anderen organischen Reaktionspartnern verwendet werden, die von Estern verschiedene Funktionen aufweisen«

Die erfindungsgemäß anzuwendenden Gemische enthalten die Methylester der Ameisensäure, der Essigsäure und der Propionsäure»

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Die jeweiligen Mengenamseile der drei Bestandteile können innerhalb weiter Grenzen schwanken« Die besten Ergebnisse werden jedoch mit Gemischen folgender Zusammensetzung erzielt:

MethyIfοrmiat 10-25 Gew.-^ iäe thy lace t:=t 86-60 Ge^. ->■ Methylpropionat 4-15 Gew_o-?i.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Gelbildungsmittel weist keinerlei Schwierigkeit auf» Man kann sie selbstverständlich durch einfaches Vermischen der Bestandteile in den entsprechenden Mengenverhältnissen erhalten. Es hat sich ,jedoch aus wirtschaftlichen Gründen als vorteilhaft erwiesen, unmittelbar dos rohe Iteaktionsprodukt der Veresterung eines Säuregemisches mit !,!ethanol, αε-s ϊ.Β, durch Oxydation von ErdelkoLlen'-.asserstoff en erhalten wurde, cn CUY. er: α en ο

Es hat sich in der Tat gezeigt, daß die Anwesenheit von überschüssigem Methanol in den erfindungsgemäßen GelbildungsHittel in keiner \7eise störend auf die Gelbildungsreaktion einwirkt, wenn der Mengenanteil dieses Alkohols 25 Gew.-£, bezogen auf das Gesamtgewicht an Gelbildungsmittel, nicht überschreitet. Außerdem enthält das bei der Oxydation im allgemeinen

209835/0930 " ⁴ "

erhaltene Säuregemisch die einzelnen Säuren in Ilengenanteilen, die den gewünschten Anteilen an Ester entsprechen.

So weist ein wie oben angegebenes Veresterungsprodukt im allgemeinen folgende Zusanmensetzung auf:

Hethylformiat 11-H ^

^ . Methylacetat 60-65 Gew.-*;

Methylpropionat 5- 7 Gew.-^

Methanol 24-14 Gew.-^.

In zahlreichen Versuchen wurde festgestellt, daß diese Estergemische als G-elbildungsmittel im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet sind ο

ErfindungsgemäB werden als gelierbare Alkalisili- W cate Silicate oder Polysilicate des Natriums, Kaliums oder Lithiums mit einem Hölverhältnis SiOr/UnO von 2,5 bis 5j0 vorzugsweise von 3,4 bis 5 verv?endet (LI = Alkalimetall). Sie sind im Handel als wässrige Lösungen mit 25-4"($ Feststoffgehalt erhältlich, so ZoBo die llatriumsilicatlösungen mit 31-34° Be bei 2O⁰C

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Das Mengenverhältnis der beschriebenen Methylestergemische zu Alkalisilicat kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Der bevorzugte Bereich liegt bei 5-5ü Gew.-Teilen Methylestergemisch (Feststoff) auf 100 Gew.-Teilen Alkalisilicat (Feststoff).

Die Mengenverhältnisse der Bestandteile der erfindungsgemäßen Zubereitungen aus Alkalisilicaten und gelbild"endem Gemisch lassen sich auf einfache Weise unter Verwendung folgender Beziehungen angeben:

Gewicht des eelbildenden Mittels , Yfasservolumen

a — ι D — ———————

Silicatvolumen Silicatvolumen

Jede Veränderung von "a" und "b" beeinflusst selbstverständlich die Eigenschaften der gewünschten Gele. Als wichtigste Merkmale werden im allgemeinen angesehen: Die Abbinde- oder Erstarrungszeit des Gels, seine Druckfestigkeit und Wasserempfindlichkeit, sowie die Viskosität des Gemisches aus Silicat und gelbildendem Mittel und ihre Zeitbeständigkeit. In der Praxis werden je nach der vorgesehenen Anwendung der Gele andere Vierte für diese Merkmale gefordert»

Das beschriebene erfindungsgemäße Methylestergemisch genügt allen Anforderungen bei der Anwendung wenn "a" 0,04 bia 0,20 und "b" 0,6 bis 2 beträgt» Unter diesen

_ 6 209835/0930

Bedingungen beträgt die Erstarrungsseit 4- bis 65 min. , die Druckfestigkeit liegt bei 3-14 kg/cn und die Viskosität, die unmittelbar nach dem Zusatz des gelbildenden Mittels zu dem Silicat 2-6 cP beträgt, nimmt zunächst langsam zu, um unmittelbar vor der G-elbildung hohe Werte anzunehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in überein- ^ Stimmung mit den für das Gelieren von Alkalisilicaten gebräuchlichen und bekannten Arbeitsweisen angewandt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Arbeitsweise ^v.'ird die wässrige Lösung des gelbildenden Gemisches im Verlauf von 1-2 min. der bei Raumtemperatur (20 G) gehaltenen wässrigen Alkalisilicatlösung zugesetzt.

Die hierbei erhaltenen Zubereitungen können unmittelbar in die abzudichtenden und/oder zu verfestigenden Böden eingespritzt werden» Sie können leicht gehandhabt werden " und können auch dank ihrer geringen, dem Wasser nahekommenden Anfangsviskosität in besonders dichte Böden eingespritzt werden. Sie führen zur Bildung von hervorragend wasserfesten Gelen, deren Druckfestigkeit häufig über 10 kg/cm liegt und die sich in eine dem Zement vergleichbare harte und zusammenhängende Masse umwandeln.

berechnet auf den zu behandelnden Boden einzusetzende Menge an Gemischen von Silicat und _c;elbildendem

- 7 -209835/0930

Llittel richtet sich selbstverständlich nach der Art des Bodens (tonig, ssndig usw.). In allgemeinen beträgt die Menge 10-6OfS gelbildende luacse bezogen auf d'"s Gericht des Bodens, entsprechend etwa 1-10 G-ev;.-^ Feststoff der erfindungsgemäßen Bestandteile.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert< >

Beispiel

Ss vurde eine Reihe von Gelen hergestellt, indem wässrige ITatriumbilicatlcsungen von 31 Be auf der Stelle nit wässrigen 10bigen Lösungen erfindungsgemäßer und bekannter Gelbildungsmittel vermischt wurden, wobei "a" und "b" variiert wurden. Aus dem Vergleich der Resultate ergibt sich aie überlegene V/irkung der erfindungsgemäßen Genische. Es wurden folgende verschiedene Gelbildungsmittel angewandt:

IIethylacetet	209835	15,9	2
Lie thy If ormiat		74,8
I.iethylacetat		9,3
Methylpropionat	12,4
Me thyIforniat	64,3
LIethylacetat	5,5
LIethylpropionat	17,8
!'ethanol	/0930

E Methylformiat 12,1

Me thyla e e ta t 61,7

Methylpropionat 6,2

Methanol 20,0

• ! Methylformiat 13,9

Methylaeetat 68,0

Methylpropionat 4,0

Methanol 14,1

Das verwendete Silicat vixes ein Molverhältnis Si0₂/la₂0 von 3,92 auf.

Darauf wurden folgende Hauptmerkmale der erhaltenen Gele gemessen:

a) Die Erstarrungszeit in min, d.h. die Zeit die verstreicht, bis die Oberfläche eines mit dem gelbildenden Gemisch gefüllten und zur Horizontale geneigten Gefässes

keine lOrmverLnderung mehr zeigt.

b) Die Druckfestigkeit in kg/cm , gemessen als der

Widerstand des Gels gegenüber dem Eindringen einer !Tadel

2
vom Querschnitt 1,18 cm , die mit einem ringförmigen

Kraftmesser a 100 kg verbunden ist; es wurden Gele geprUft, die 24 Ii gealtert und unter einer 5 nm starken Wasserschicht gehalten worden warben. Die Versuehsdauer betrug 1 min.

e) Die Viskosität, gemessen bei 20 C mit dam Epprecht-Viskosimeter Typ Ehe oma t 15.

209835/0930 -8a -

-■8 a -

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

0E60/9€860Z Tabelle

b "

j

a

A

min

Kg/cm²

B

min

p
kg/cm

GelbildungE
σ

min

Kg/cm²

'mittel
I

)

p
kg/cm

r ·

S

Kg/cm²

I

min ·

I

Kg/ci

150 :
40 j

2,75
11,2. :

96
27 :

4,4
II.9 '

8 ':

11,2 :

min

».8
10,9 :

min

Γ
• 5.95 ■
13.6 i

Ί 9.45

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i 5

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•

2

j 0,15
: 0,20

J* 52 .
i 15

; so
: 12

-

Bei den in der Tabelle aufgeführten Gemischen -betrug die AnfangsviskositcAt der gelierten Silicatlösung zwischen 1,5-5 cP. Die Yiskosität einer Zubereitung vom Bio !verhältnis SiO₂ZHa₂O 3,92 nit "a" = 0,06 und ^!rb" 0,8 betrug 6 cP nach 10 min und 10 cP nach 16 minj die Erstarrungszeit betrug etv;a 23 min.

Die erhaltenen 6-ele waren außerordentlxch beständig gegenüber der Einwirkung von fasser. Einige der G-ele konnten langer als 1 Honat vollständig in vlasser eingetaucht gehalten werden und der Abbau betrug nach dieser Zeit weniger als 1 ^

7277 Patentansprüche

«209835/0930 ο

Claims

Patentansprüch

insbesondere zuq Stabilisieren und Verfestigen von Böden durch Zusatz eines gelbildenden Mittels zu einer wässrigen Siliertlösung, dadurch gekennzeichnet , daß man als gel"bildendes Mittel ein Gemisch der Ilethylester der Ameisensäure, Essigsäure und Propionsäure verwendet, das ggf. noch unvereaterte.? "ethnnol enthalt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn

zeichnet , daß. man als gelhildendes Mittel ein Gemisch von 10-25 &ev.-;'- llethylfornist, 86-60 Gev;.-Llethylscetat und 4-15 Gevo-'- Prox^ionat, bezogen auf das ritgov.'lcir¹: des Genisches, verwendet.

3 ο Verfrhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als gelbildendes Kittel drs Produkt der Veresterung eines geeigneten Siruregem.sch.es mit !.ethanol verwendet, das noch einen gewissen Anteil an unverestertem Ivlethanol enthalte

- 2 209835/0930 «^ ύ ^r

4β' Verfahren nach Anspruch 1 und 3» dadurch gekennzeichnet , daß man als gelbildendes Mittel ein Gemisch von 11-14 GeWo-# Methylformiat, 60-65 Gew.-# Methylacetat, 5-7 Gew.-fo Methylpropionat und 24-14 Gew.-$ Methanol, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ,, daß man ein Alkalisilicat mit einem Molverhältnis SiO₂ZM₂O von 2,0 bis 5,0 , vorzugsweise von 3,4 bis 5,0 verwendet (M-Alkalimetall).

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch g e kenn·zeichnet , daß man 5 bis 50 Gew.-Teile gelbildendes Gemisch auf 100 Gew.-Teile Alkalisilicat, berechnet als Feststoff zusetzt.

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