DE1667705C

DE1667705C - Verfahren zum Gelieren von Alkali silicaten

Info

Publication number: DE1667705C
Application number: DE19671667705
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Progil S A , Paris
Priority date: 1966-03-24
Filing date: 1967-03-23
Publication date: 1973-08-09

Description

* Methylformiat 11 bis 14 Gewichtsprozent

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Ver- Methylacetat 60 bis 65 Gewichtsprozent

fahren zum Gelieren von Alkalisilicaten, die nach Methylpropionat .... 5 bis 7 Gewichtsprozent

diesem Verfahren erhaltenen Zubereitungen auf der j r r „„,·.,, ~ ·.,

Basis von Kieselgelen, die in eine zusammenhängende 50 ^Methano1 ^{24 bls 14} Gewichtsprozent

und harte Masse überführt werden können, sowie die

Verwendung dieser Gele zum Stabilisieren und Ver- In zahlreichen Versuchen wurde festgestellt, daß

festigen von Böden. diese Estergemische als Gelbildungsmittel im Rahmen

Es ist bekannt, daß durch Zusatz bestimmter or- der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet ganischer Verbindungen zu Alkalisilicaten Kieselgele 55 sind.

erhalten werden, die sich in eine harte Masse um- Erfindungsgemäß werden als gelierbare Alkalisilicate

wandeln können, die die Eigenschaften eines Zementes Silicate oder Polysilicate des Natriums, Kaliums oder aufweist. Unter den zahlreichen bereits bekannt- Lithiums mit einem Molverhältnis SiO₂/M₂O von gewordenen Verbindungen seine vor allem genannt: 2,5 bis 5,0 vorzugsweise von 3,4 bis 5 verwendet Fettsäuren, Phenole, aliphatische Säureamide wie 60 (M = Alkalimetall). Sie sind im Handel als wäßrige Formamid, Ester organischer Monocarbonsäuren wie Lösungen mit 25 bis 40% Feststoff gehalt erhältlich, Methylacetat oder Athylacetat, Ester von Polyolen so z. B. die Natriumsilicatlösungen mit 31 bis 34° B6 wie Diacetin oder Triacetin sowie schließlich die bei 20⁰C.

Gemische von mehreren dieser Verbindungen. Es Das Mengenverhältnis der beschriebenen Methylwurden jedoch bisher noch niemals Gemische von 65 estergemische zu Alkalisilicat kann innerhalb weiter mehreren Estern verwendet, die jeweils einen ver- Grenzen schwanken. Der bevorzugte Bereich liegt bei schiedenen Monocarbonsäurerest, aber denselben 5 bis 50 Gewichtsteilen Methylestergemisch (Feststoff) Alkylrest aufweisen. auf 100 Gewichtsteile Alkalisilicat (Feststoff).

i 667

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

a =

Gewicht des gelbildenden Mittels
Volumen der Silicatlösung

Wasservolumen

Volumen der Silicatlösung

Jede Veränderung von »α« und »ό« 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 Praxi» werden je nach der vorgesehenen Anwendung der Gele andere Werte für diese Merkmale gefordert.

Das beschriebene erfindungsgemäße Methylestergemisch genügt allen Anforderungen bei der Anwendung wenn »α« 0,04 bis 0,20 und »Λ« 0,6 bis 2 beträgt. Unter diesen Bedingungen beträgt die Erstarrungszeit 4 bis 65 Min., die Druckfestigkeit liegt bei 3 bis 14 kg/cm² und die Viskosität, die unmittelbar nach dem Zusatz des gelbildenden Mittels zu dem Silicat 2 bis 6 cP beträgt, nimmt zunächst langsam zu, um unmittelbar vor der Gelbildung hohe Werte anzunehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Übereinstimmung mit den für das Gelieren von Alkalisalicaten gebräuchlichen und bekannten Arbeitsweisen angewandt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Arbeitsweise wird die wäßrige Lösung des gelbildenden Gemisches im Verlauf von 1 bis 2 Min. der bei Raumtemperatur (20⁰C) 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/cm² liegt und die sich in eine dem Zement vergleichbare harte und zusammenhängende Masse umwandeln.

Die berechnet auf den zu behandelnden Boden einzusetzende Menge an Gemischen von Silicat und gelbildendem Mittel richtet sich selbstverständlich nach der Art des Bodens (tonig, sandig usw.). Im allgemeinen beträgt die Menge 10 bis 60% gelbildende Masse bezogen auf das Gewicht des Bodens, entsprechend etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent Feststoff der erfindungsgemäßen Bestandteile.

Die Erfindung wird an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert.

gemäßer und bekannter Gelbildungsmittel vermischt wurden, wobei »α« und »6« variiert wurden. Aus dem Vergleich der Resultate ergibt sich die überlegene Wirkung der erfindungsgemäßen Gemische. Es wurden folgende verschiedene Gelbildungsmittel angewandt:

Gewichtsprozent

A Äthylacetat —

B Methylacetat - —

C Methylformiat 15,9

Methylacetat 74,8

Methylpropionat 9,3

D Methylformiat 12,4

Methylacetat ·. 64,3

Methylpropionat 5,5

Methanol 17,8

E Methylformiat 12,1

Methylacetat 61,7

Methylpropionat 6,2

Methanol 20,0

F Methylformiat 13,9

Methylacetat 68,0

Methylpropionat 4,0

Methanol 14,1

Beispiel

Es wurde eine Reihe von Gelen hergestellt, indem wäßrige Natriumsilicatlösungen von 31° Be auf der Stelle mit wäßrigen 10°/₀igen Lösungen erfindungs-

65 Das verwendete Silicat wies ein Molverhältnis SiOJNa₂O von 3,92 auf.

Darauf wurden folgende Hauptmerkmale der erhaltenen Gele gemessen:

a) Die Erstarrungszeit in Minuten, d. h., die Zeit die verstreicht, bis die Oberfläche eines mit dem gelbildenden Gemisch gefüllten und zur Horizontale geneigten Gefäßes keine Forniveränderung mehr zeigt.

b) Die Druckfestigkeit in kg/cm², gemessen als der Widerstand des Gels gegenüber dem Eindringen einer Nadel vom Querschnitt 1,18 cm², die mit einem ringförmigen Kraftmesser ä 100 kg verbunden ist; es wurden Gele geprüft, die 24 Stunden gealtert und unter einer 5 mm starken Wasserschicht gehalten worden waren. Die Versuchsdauer betrug 1 Min.

c) Die Viskosität, gemessen bei 20⁰C mit dem Epprecht-Viskosimeter Typ Rheomat 15.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Bei den in der Tabelle aufgeführten Gemischen betrug die Anfangsviskosität der gelierten Silicatlösung zwischen 1,5 bis 5 cP. Die Viskosität einer Zubereitung vom Molverhältnis SiO₂/Na₂O 3,92 mit »α« = 0,06 und »ύ« 0,8 betrug 6 cP nach 10 Min. und 10 cP nach 16 Min.; die Erstarrungszeit betrug etwa 23 Min.

Die erhaltenen Gele waren außerordentlich beständig gegenüber der Einwirkung von Wasser. Einige der Gele konnten länger als 1 Mionat vollständg in Wasser eingetaucht gehalten werden, und der Abbau be'rug nach dieser Zeit weniger als 1 Gewichtsprozent.

Tabelle

	a	Min.	A	kg/cm²	Min.	B	kg/cm⁵	Min.	Gelbildungsmittel	kg/cm^:	Min.	D	kg/cm¹	E	Mm.
&		150		2,75	96		4,4		C		66		4,2	60
	0,04	40		11,2	27		11,9	8		11,2	10		10,9	9
0,6	0,06	104		5,5	95		4,85	55		6,2	51		5,7	51
	0,05	77		6,3	35		9,5				23		8,9	23
0.8	0,06	188		2,3	117		3,35				86		3,65
	0,05	28		7,3	25		7,5	12		10,8	7		9,9	8
1	0,1	120		2,6	100		3,2							50
1,2	0,075	36		5,3	28		5,2				8		7,55	7
1,5	0,12	47		2,8							52		3,2	50
	0,15				15		3,0				15		4,2	12
2	0,20

Claims

ι 2 Es wurde nun festgestellt, daß bestimmte Gemische Patentansprüche: von Methylestern aliphatisch^ Monocarbonsäuren sehr gute Gelbildungsmittel fur Alkalisilicate dar-

1. Verfahren zum Gelieren von Alkalisilicate^ stellen, und daß ihre Wirksamkeit die der bereits beinsbesondere zum Stabilisieren und Verfestigen 5 kannten Alkylmonoester übertrifft, die einzeln oder von Böden durch Zusatz von Monocarbonsäure- in Gemischen mit anderen organischen Reaktionsestern als gelbildendes Mittel zu einer wäßrigen partnern verwendet werden, die von Estern verschie-Silicatlösung, dadurch gekennzeichnet, dene Funktionen aufweisen.

daß man als gelbildendes Mittel ein Gemisch der Die erfindungsgemäß anzuwendenden Gemische

Methylester der Ameisensäure, Essigsäure und io enthalten die Methylester der Ameisensaure, der Propionsäure verwendet, das gegebenenfalls noch Essigsäure und der Propionsäure,
unverestertes Methanol enthält. Die jeweiligen Mengenanteile der drei Bestandteile

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- können innerhalb weiter Grenzen schwanken. Die zeichnet, daß man als gelbildendes Mittel ein besten Ergebnisse werden jedoch mit Gemischen fol-Gemisch von 10 bis 25 Gewichtsprozent Methyl- 15 gender Zusammensetzung erzielt:

formiat, 86 bis 60 Gewichtsprozent Methylacetat

und 4 bis 15 Gewichtsprozent Propionat, bezogen Methylformiat 10 bis 25 Gewichtsprozent

auf das Gesamtgewicht des Gemisches, verwendet. Methylacetat 86 bis 60 Gewichtsprozent

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Methylpropionat 4 bis 15 Gewichtsprozent

zeichnet, daß man als gelbildendes Mittel das 20

Produkt der Veresterung eines geeigneten Säuregemisches mit Methanol verwendet, das noch Die Herstellung der erfindungsgemäßen Gelbileinen gewissen Anteil an unverestertem Methanol dungsmittel weist keinerlei Schwierigkeiten auf. Man enthält. kann sie selbstverständlich durch einfaches Vermi-

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch 25 sehen der Bestandteile in den entsprechenden Mengengekennzeichnet, daß man als gelbildendes Mittel Verhältnissen erhalten. Es hat sich jedoch aus wirtein Gemisch von 11 bis 14 Gewichtsprozent schaftlichen Gründen als vorteilhaft erwiesen, un-Methylformiat, 60 bis 65 Gewichtsprozent Methyl- mittelbar das rohe Reaktionsprodukt der Veresterung acetat, 5 bis 7 Gewichtsprozent Methylpropionat eines Säuregemisches mit Methanol, das z. B. durch und 24 bis 14 Gewichtsprozent Methanol, bezogen 30 Oxydation von Erdölkohlenwasserstoffen erhalten auf das Gesamtgewicht des Gemisches, verwendet. wurde, anzuwenden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch Es hat sich in der Tat gezeigt, daß die Anwesenheit gekennzeichnet, daß man ein Alkalisilicat mit von überschüssigem Methanol in den erfindungsgeeinem Molverhältnis SiCyM₂O von 2,0 bis 5,0, mäßen Gelbildungsmitteln in keiner Weise störend auf vorzugsweise von 3,4 bis 5,0 verwendet (M = Al- 35 die Gelbildungsreaktion einwirkt, wenn der Mengenkai imetall). anteil dieses Alkohols 25 Gewichtsprozent, bezogen

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch auf das Gesamtgewicht an Gelbildungsmittel, nicht gekennzeichent, daß man 5 bis 50 Gewichtsteile überschreitet. Außerdem enthält das bei der Oxydation gelbildendes Gemisch auf 100 Gewichtsteile Alkali- im allgemeinen erhaltene Säuregemisch die einzelnen silicat, berechnet als Feststoff zusetzt. 40 Säuren in Mengenanteilen, die den gewünschten Anteilen an Ester entsprechen.

_N So weist ein wie oben angegebenes Veresterungs-

produkt im allgemeinen folgende Zusammensetzung

auf: