DE2446038A1 - Verfahren zur herstellung von amorpher gefaellter kieselsaeure - Google Patents
Verfahren zur herstellung von amorpher gefaellter kieselsaeureInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von amorpher gefällter
Kieselsäure
Kieselsäure
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
gefällter Kieselsäure als Pigment durch gleichzeitige Einführung einer Lösung eines Alkalisilicats und einer Säure, wie Schwefelsäure, in ein wässriges Medium, welches ein Salz oder einen ElektiöLyt enthält. Der pH-Wert des wässrigen Mediums wird vorher auf den Fällung-pH-Wert des Pigments eingestellt. Der Elektrolyt ist vorzugsweise ein ,Metallsalz der für die Ausfällung des Silicate angewandten Säure. Säure-und Silicatlösungen werden dem Medium
mit solcher Geschwindigkeit zugeführt, daß der Fällungs-pH-Wert praktisch konstant bleibt. Die erfindungsgemäß erhaltenen Kieselsäure-Pigmente zeichnen sich aus durch ihre hohe Scheuerwirkung und eine relative Reinigungsfähigkeit entsprechend hochwertigen Phosphaten, wie man sie als Poliermittel in Zahnpasten·anwendet.und schließlich eine bessere Verträglichkeit mit den
gefällter Kieselsäure als Pigment durch gleichzeitige Einführung einer Lösung eines Alkalisilicats und einer Säure, wie Schwefelsäure, in ein wässriges Medium, welches ein Salz oder einen ElektiöLyt enthält. Der pH-Wert des wässrigen Mediums wird vorher auf den Fällung-pH-Wert des Pigments eingestellt. Der Elektrolyt ist vorzugsweise ein ,Metallsalz der für die Ausfällung des Silicate angewandten Säure. Säure-und Silicatlösungen werden dem Medium
mit solcher Geschwindigkeit zugeführt, daß der Fällungs-pH-Wert praktisch konstant bleibt. Die erfindungsgemäß erhaltenen Kieselsäure-Pigmente zeichnen sich aus durch ihre hohe Scheuerwirkung und eine relative Reinigungsfähigkeit entsprechend hochwertigen Phosphaten, wie man sie als Poliermittel in Zahnpasten·anwendet.und schließlich eine bessere Verträglichkeit mit den
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Fluoriden, als sie diese Phosphate aufweiser]. Als Silicate für das erfindungsgemäße Verfahren wendet man teilpolyraerisierte
Natriumsilicatlösungen mit einem Verhältnis SiOp/NaoO
von zumindest 2 an.
Es ist bekannt, Pigmente aus ausgefällten Kieselsäuren herzustellen durch Ansäuern von Silicatlö'sungen mit einer
Säure, wie Schwefelsäure oder Salzsäure (US-PS 3 110 606
und 3 582 379). Es ist bekannt, daß die Eigenschaften derartiger Kieselsäuren abhängen von den speziellen Reaktionsbedingungen, z.B. Fällungs-ph-Wert, Reaktionstemperatur und
dergleichen. Die bekannten Pigmente zeichnen sich aus durch eine hohe Struktur, einen hohen Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens,
hohe Öladsorption, Ölzahl .oder Ölaufnähme, geringe
Schleifwirkung oder Abriebzahl "Valley" (valley abrasion), hohe spezifische Oberfläche und geringe Schüttdichte. Aufgrund
dieser Eigenschaften insbesondere der hohen Öladsorption und
spezifischen Oberfläche werden derartige Pigmente in großem Umfang als Füllstoffe für Kautschuk und Papier oder als Konditionierungsmittel
angewandt.
Der hohe Wassergehalt des Filterkuchens ist unvorteilhaft, da damit die Filtrier- und Trockengeschwindigkeiten
und damit die Einstandskosten des Fertigproduktes ansteigen. Bei den obigen bekannten Verfahren zur Herstellung von Kieselsäure-Pigmenten
beträgt der Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens etwa 82 </<>, das bedeutet, daß man aus 100 Teilen
nassen Kuchen nur 18 Teile trockenes Pigment gewinnen kann.
Die geringe Scheuerwirkung der bekannten Kieselsäure-Pigmente macht diese für viele Anwendungsgebiete ungeeignet.
So sind bekanntlich übliche ausgefällte Kieselsäuren als Schleif- oder Poliermittel in Zahnpasten und dergleichen
ungeeignet (DT-PS 974 958, FR-PS 1 130 627, GB-PS 995 351, GH-PS 280 671, US-PS 3 250 680). Schließlich ist auch bekannt,
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daß amorphe Kieselsäuren,wie ausgefällte Silicate, pyrogene
Kieselsäuren und Aerogele,ungeeignet sind für die Zahnpflege
aufgrund ihrer geringe Korngröße und der Leichtigkeit j mit welcher sie in noch kleinere Teilchen zerfallen,
wodurch die Reinigungswirkung mäßig ist.
Die Ha.uptaufga.be von Poliermitteln in Zahnpasten ist
die Entfernung von Verfärbungen, Lebensmittelresten und BakterienanSammlungen von der Zahnflache. Ideal gesprochen
sollte das Poliermittel maximale Reinigungswirkung bei annehmbarer Schleifwirkung besitzen und muß verträglich sein
mit den anderen Bestandteilen der Zahnpaste in Mengen von etwa. 15 bis hinauf zu 50 fo. Bekannte Poliermittel sind
Aluminiumoxid, wärmehärtende Harze wie Melaminformaldehyd-Harze,
Zirkon, verschiedene Phosphate wie ß-Tricalciumor.thophosphat (US-PS 3 169 096; 3-359 170 und 3 442 604).
Die Erfindung betrifft nun die Herstellung von feiner, ausgefällter Kieselsäure, die aufgrund ihrer Eigenschaften
als Poliermittel in Za.hnpa.sta angewandt werden kann. Diese Kieselsäure hat hohe Scheuerwirkung und ist hinsichtlich
der Verträglichkeit mit den Fluoriden und der Reinigungs- · fähigkeit obigen Phosphaten überlegen. Ma.n stellt sie her
durch gleichzeitige Einführung einer Säure und eines Alkalisilicate in ein wässriges Medium, enthalten einen Elektrolyt
wie Natriumsulfat, wobei die Ausfällung des Pigments bei einem konstanten pH-Wert stattfindet. Die wesentlichen Variablen
des erfindungsgemäßen Verfahrens sind das Verhältnis SiOp/NapO
im Alkalisiliaat und der Anfangs-pH-Wert des Mediums. Der pH-Wert des wässrigen Mediums muß vor der Einführung von Säure
und Siliörat so eingestellt werden, daß er dem AusfällungspH-Wert des Pigments entspricht. Als Salz oder Elektrolyt ·
im Medium wird vorzugsweise ein Metallsalz der für die Ansäuerung des Silicate angewandten Säure herangezogen, z.B.
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ein Metallsulfat, wie Natriumsulfat, im Falle der Anwendung von Schwefelsäure für die Kieselsäureausfällung. Bevorzugte
Elektrolyten sind in diesem Fall die Sulfate von Natrium, Lithium, Kalium oderAmtsb'nium. Wird Natriumsilicat mit Schwefelsäure
ausgefällt, so ist der bevorzugte Elektrolyt Natriumsulfat
.
Wie erwähnt, besitzen die erfindungsgemäß erhaltenen Kieselsäure-Pigmente hohe Scheuerwirkung und Reinigungswirkung,
die zumindest den bekannten Phosphaten oder anderen Reinigungs- oder Poliermitteln entsprechen. Dies ist tatsächlich
unerwartet und gestattet die Anwendung der erfindungsgemäß erhaltenen Produkte als Schleif- oder Poliermittel in
Zahnpflegemitteln. Die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte zeichnen sich auch aus durch eine geringe Struktur und hohe
Schüttdichte,
Wie oben bereits darauf hingewiesen, werden bekanntlich Kieselsäure-Pigmente erhalten durch Ansäuern einer Silicatlösung
mit einer Säure. Mit anderen Worten, wird die Silicatlösung in einem Reaktionsgefäß mit der Säure versetzt. Nach
einem älteren Vorschlag*zur Herstellung von Kieselsäure-Pigmenten wird zur Prepolymerisation einer Alkalisilicatlösung
vor dem Ansäuern ein Salz oder Elektrolyt angewandt. Man gibt also zuerst der Alkalisilica.tlösung ein Alkali- oder Erdalkalisalz
zu zur Prepolymerisation des Silicate , dann wird diese Silica.tlö'sung erwärmt auf 38 bis 93 C, vorzugsweise etwa 65
bis 77°C, dann wird in den Reaktor Schwefelsäure bis zur vollständigen
Ausfällung des Silicate eingeführt. Die Ausfällung findet bei einem pH-Wert zwischen etwa 6,5 und 11 statt. Am
Ende der Ausfällung wird vorzugsweise Säure im Überschuß zugeführt|
um pH-Wert der Pigmentauf schlämmung auf etwa. 5,5 bis 6,5 zu bringen. Nun wird die Pigmentaufschlämmung filtriert,
* (P 23 44 316.5)
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ausgewaschen und das Pigment getrocknet. Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens wird die gesamte Lösung des durch Salz
prepolymerisierteaSilicata in ..das Reaktionsgefäß eingebracht. '
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Hälfte bis zwei
Drittel Silicatlösung vorgelegt und dann die restliche Silicatlösung mit der Säure eingebracht.
Demgegenüber wird erfindungsgemäß ein wässriges Medium,
d.h. Wasser, zuerst in den Reaktor eingebracht, der Elektrolyt dem Wasser zugesetzt und der pH-Wert auf den in Aussicht
genommenen Fällungs-pH-Wert eingestellt. Dieser soll zwischen
8 und 10,4 liegen. Daraufhin werdenwässrige Lösungen der Säure und des Silicate gleichzeitig derart und mit solcher Geschwindigkeit
zugeführt, daß die Ausfällung in dem vorbestimmten, konstanten pH-Wert-Bereich stattfindet. Nach vollständiger
Ausfällung des Pigments - unabhängig von dem in Aussicht ge- · nommenen Anwendungszweck des Pigments - kann der pH-Wert herabgesetzt
oder eingestellt werden durch beispielsweise eine Säure. Während das Produkt aus dem Verfahren des älteren Vorschlags
hohe Scheuerfähigkeit besitzt und sich in Zahnpflegemitteln
anwenden läßt, so ist es doch überraschend, daß die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte eine deutlich verbesserte
Reinigungswirkung besitzen, die in etwa gleich ist hochwertigen Phosphaten als Poliermittel in Zahnpasten. Wie bereits
darauf hingewiesen, haben die erfindungsgemäßen Produkte eine Fluoridverträglichkeit (d.h. Fluorid verfügbar in löslicher
Form und nicht umgesetzt, z.B. in ein unlösliches Salz), die überlegen ist den bekannten Phosphaten, wie Calcium-pyrophosphat,und
nicht dessen Nachteile aufweist.
Für das erfindungsgemäße Verfahren benötigt man also zuerst
einen Elektrolyt und dann Alkalisilicat und eine Säure. Unter de η Begriff "Alkalisilicat" fallen alle üblichen Formen
von Alkalisilicaten, wie die Metasilicate und Disilicate, wasserlösliche Kalium- und Natriumsilicate sind besonders vorteilhaft.
Wegen der Billigkeit werden Natriumsilicate bevorzugt.
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Natriumsilicate sind mit einem Molverhältnis zwischen etwa 1 : 1 bis 4:1. Handelsübliche Natriumsilicat-
oder
lösungen sind mehr weniger polymerisiert,abhängig von den Verhältnissen SiO2/Na2O. So liegt beispielsweise in einer Natriummetasilicatlösung mit einem Molverhältnis von 1 : 1 das Silicat größtenteils monomer vor, während bei einer Wasserglaslösung mit einem Molverhältnis von 3,3 ι 1 sowohl monomeres wie auch polymeres Silica.t enthalten ist. Mit steigendem Molverhältnis SiOg/Na.gO steigt auch das Verhältnis der polymeren zu den monomeren Silicationen. Bevorzugt wird nach der Erfindung ein Silicat mit einem Verhältnis SiOp/Na^O zwischen etwa. 2 : 1 und 3,3 : 1, insbesondere etwa 2 : 1 bis 2,8 : 1.
lösungen sind mehr weniger polymerisiert,abhängig von den Verhältnissen SiO2/Na2O. So liegt beispielsweise in einer Natriummetasilicatlösung mit einem Molverhältnis von 1 : 1 das Silicat größtenteils monomer vor, während bei einer Wasserglaslösung mit einem Molverhältnis von 3,3 ι 1 sowohl monomeres wie auch polymeres Silica.t enthalten ist. Mit steigendem Molverhältnis SiOg/Na.gO steigt auch das Verhältnis der polymeren zu den monomeren Silicationen. Bevorzugt wird nach der Erfindung ein Silicat mit einem Verhältnis SiOp/Na^O zwischen etwa. 2 : 1 und 3,3 : 1, insbesondere etwa 2 : 1 bis 2,8 : 1.
Es wurde festgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist
und man bevorzugte Ergebnisse erhält, wenn man der Silicatlösung vor der gleichzeitigen Einführung mit der Säure in das
elektrolythaltige Medium noch ein Sulfat oder einen Elektrolyt zusetzt; mit anderen Worten kann die Silica.tlösung, wie sie
erfindungsgemäß angewandt wirdfgegebenenfalls im Sinne des älteren
Vorschlags prpolymerisiert werden. Zusätzlich zu oder
anstelle eines einfachen Mischens des Salzes mit der Silica.tlösung kann es sich bei dem erfindungsgemäß angewandten Silicat
um ein Produkt eines älteren Vorschlags*handeln, nachdem Kieselsäure umgesetzt wird mit einem Hydroxid Ln Gegenwart eines
Sulfats zur Herstellung eines Polysilicate.
Bevorzugt wendet man für das Ansäuern eine starke Mineralsäure
(Schwefel-, Salpeter- oder Salzsäure) an. Man kann jedoch grundsätzlich auch anderen Säuren, wie organische Säuren
(Essig-, Ameisensäure) oder Kohlensäure sowie Carbonate, wie Ammoniumcarbonat, anwenden. Für daa Ansäuern und die Silicatlösung
bevorzugt man verdünnte Lösungen. Die Säurelösung enthält etwa 10 bis 25 Gew.-$ Säure, die Silicatlösung hat eine Konzentration
von etwa 120 bis 300 g/l (1 bis 2,5 lba/gal).
* (FR-PS 2 157 943)
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Wie "bereits darauf hingewiesen, sollte der Elektrolyt
in dem wässrigen Medium verträglich sein mit der zuzusetzenden
Säure und Silicatlösung. Wird Natriumsilicat und Schwefelsäure
angewandt, so ist der bevorzugte Elektrolyt Natriumsulfat. Wird Salzsäure und Natriumsilicat angewandt, ist der bevorzugte
Elektrolyt Natriumchlorid. Selbstverständlich kann man anstelle der Natriumsalze des Silicats und Elektrolyten
auch die entsprechenden Kaliumsalze anwenden. Weiters ist als Elektrolyt brauchbar Natriumnitrat oder Natriumacetat. Es wird
darauf hingewiesen, daß der Elektrolyt kein Salz sein darf, welches mit dem ausgefällten Pigment ein in Wasser unlösliches
Nebenprodukt zu bilden vermag, wie Calciumsulfat. Man soll daher
in Verbindung mit Schwefelsäure kein Calciumsalz anwenden.
Die Elektrolytmenge sollte 3 "bis 15 Gew.-^, bezogen, auf
das Gewicht des in das Reaktionsgefäß vorgelegten Wassers, a.usma.chen. Die Temperatur bei der Ausfällung nach der Erfindung
ist nicht kritisch und kann wie üblich sein. Bevorzugt erwärmt
auf η
man das Medium 38 bis 93 C vor Zugabe der Reaktionskomponenten.
man das Medium 38 bis 93 C vor Zugabe der Reaktionskomponenten.
Für das erfindungsgemäße Verfahren benötigt man keine speziellen Einrichtungen. Das Reaktionsgefäß sollte beheizbar sein
(z.B. mit Dampfmantel) und soll gerührt werden können(um örtliche
hohe Konzentrationen der Reaktionspartner zu vermeiden. Es ist wünschenswert, die Reaktionspartner sofort und insgesamt
in möglichst weitgehendem Maße zusammen zu bringen, um optimale Homogenität des Pigments zu erreichen; dazu werden Vorratsbehälter
für die Reaktionspartner mit Dosiereinrichtungen vorgesehen. Aus dem Reaktionsgefäß gelangt die Pigmentaufschlämmung
auf ein übliches Filter, dort wird das Pigment ausgewaschen und kann getrocknet werden. -
Eine Zahnpaste unter Verwendung der erfindungsgemäßen Pigmente
kann noch Feuchthaltemittel und Bindemittel enthalten, um ihr eine glatte Struktur und ein gutes Fließvermögen zu verleihen.
Als Träger eignet sich zum Beispiel Glycerin, Sorbit, Mais-
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quellstärke oder Glukose. Als Bindemittel kann man Traganthgummi
oder Natriumcarboxymethylcellulose anwenden (US-PS 2 994 642 und 3 538 230).
Bei dem oben gebrauchten Begriff "Struktur" handelt es
sich um die Fähigkeit der Kieselsäure, Wasser im Filterkuchen festzuhalten. Wie erwähnt ist der Wassergehalt des Filterkuchens
von in üblicher Weise ausgefällten Kieselsäuren sehr hoch, nämlich in der Größenordnung von 75 bis 85 $. Solche
Kieselsäuren bezeichnet ma.n als "mit hoher Struktur". Pigmente mit weniger als 75 $, vorzugsweise etwa. 50 bis 70 $ Wasser im
Filterkuchen werden als Kieselsäuren "niederer Struktur" bezeichnet.
Die Erfindung wird an folgenden Beispielen erläutert:
Zu 58 1 Wasser wurden in einem 0,76 nr fassenden Reaktionsgefäß trockenes Natriumsulfat in solcher Menge zugesetzt, daß
dieses Heaktionsmedium eine Natriumsulfatkonzentration von 10 %
aufwies. Der pH-Wert des Reaktionsmediums wurde durch Zuga.be von Natriumsilicat auf 9 eingestellt. Es wurde dann auf 65 0 erwärmt
und bei Aufrechterhaltung des Fällungs-pH-Werts von 9 eine Natriumsilicatlösung (SiO2Aa2O 2,5 : 1,240 g/l) und eine
11,4 "folge Schwefelsäure mit einer Geschwindigkeit von 756 bzw.
453 cmr/min. eingeführt. Die Natriumsilicatlösung enthielt
7 °/o Natriumsulfat. Nach 30 min war die Ausfällung beendet. Es
wurde noch überschüssige Saure bis zu einem pH-Wert von 5»4 der Pigmentaufschlämmung zugefügt, diese 20 min bei 770O gehalten,
dann abfiltriert, der Filterkuchen gewasohen, das Pigment getrocknet und in üblicher Weise aufgemahlen.
Der Filterkuchen hatte einen Wassergehalt von 51 $. Das
Pigment hatte eine spezifische Oberfläche von 173 m /g>
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ein Schuttgewicht " (pack density) von
570 kg/m-5 (35,6 lbs/cbm/ft) und eine Scheuerfähigkeit von
70,2 (mg Drahtverlust). Die relative Reinigungswirkung betrug 100 und entsprach damit dem Phosphat als Poliermittel nach
US-PS 3 359 170. Die Fluoridstabilität war besser.
In Abwandlung des Beispiels 1 betrug die Fälltemperatur 800C
und der pH-Wert 10. Der Pigmentachlamm wurde in diesem Fall
bei 93°O gehalten.
Die Eigenschaften des erhaltenen Pigments entsprachen im wesentlichen
denen aus Beispiel 1.
Beispiel 1 v/urde dahin abgewandelt, daß die Temperatur der Fällung 85 0 und die Temperatur für die Alterung der Pigmentauf
schlämmung 930C betrugen. Auch hier entsprach das Pigment
im wesentlichen dein des Beispiels 1.
Jis wurde eine Versuchsreihe im Sinne deo Beispiels 1 durchgeführt
und dabei der Pällungs-pH-wert zwischen 8 und 10,4
variiert (wobei der pH-Wert jedoch bei ,isdem Versuch bei dem
vorbestimmten Wert gehalten wurde).
Die Ergebnisse waren im wesentlichen die gleichen mit Ausnahme, daß festgestellt werden konnte, daß man die Pigmenteigenschaften
innerhalb bestimmter Grenzen durch Variation des pH-Werts, einstellen kann. In jedem Fall hatten die Pigmente
einen geringen Wassergehalt des Filterkuchens, eine niedere Struktur, eine relativ niedere Ölaufnähme und höhere
Scheuerwirkung gegenüber einer vergleichweise untersuchten, mir übliche Weise ausgefällte Kieselsäure (148 g/l Natriumnilicab
mit 11,4 ^iger Schwefelsäure). Die Scheuerwirkung des
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Vergieichspigments betrug 2,5, wohingegen die erfindungsgemäßeη
Pigmente bis 167,8 erreichten.
Die Maßnahmen des Beispieis 1 wurden wiederhol·!;, jedoch in
diesem Fall· Salpetersäure, Sal·zsäure, Essigsäure bzw. Ameisensäure
ansteile von Schwefel·säure angewandt. Die entstehenden
Pigmente hatten die gleichen Eigenschaften wie nach den Beispieien
1 bis 4· Ais El·ektrol·yt dienten die entsprechenden
Säuresaize (Natriumnitrat,-Chlorid usw).
Die Maßnahmen des Beispiels 1 wurden v/iederholt unter Variation
des Moiverhartnisses der Siücatiösung SiOp/NapO zwischen
1:1 und 3:1. Die Ergebnisse waren im a^gemeinen die gl·eichen,
wie bei Beispiel· 1 bis 5 mit Ausnahme,daß festgestel·^ werden
kann, daß die AikaMsilicate mit einem MolVerha^nis zwischen
etwa 2:1 und 2,8:1 überragende Eigenschaften ergeben.
In dieser Versuchsreihe wurden die Salzmengen (El·ektrol·yt)
variiert und zwar von 3 bis 15 G-ew.-$ mit Abständen von jeweiis
etwa 5 °/°» Auch hier erhieit man im wesentiiehen die
gieichen Ergebnisse.
Die Maßnahmen des Beispieis 1 wurden wiederhoit, jedoch mit
einer Watriumsiücatiösung ohne vorheriger Suifatzugabe. Es
wurde festgestel·^, daß die Scheuerfähigkeit gegenüber dem Vergieichsprodukt aus Beispiel· 4 rel·ativ hoch, jedoch die
Reinigungswirkung gegenüber dem Beispiel· 1 nur 85 betrug.
Aus obigen Beispieien geht hervor, daß das erfindungsgemäße
Verfahren zu Kieseisäurepigmenten führt, deren Püterkuchen
geringeren Wassergehait besitzenund die eine niedere Struktur,
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' niedere Ölaufnähme, höhere Dichte (pack density) und höhere
Scheuerwirkung gegenüber üblichen Produkten zeigen· Darüberhinaus war überraschenderweise die Reinigungswirkung der erfindungsgemäß
erhaltenen Produkte sehr hoch und zumindest gleichwertig mit den bekannten Phosphaten bei Anwendung in
Zahnpasten. Die Reinigungswirkung war auch etwa 50 $ höher als bei Produkten nach dem älteren Torschlag, wohingegen die
Scheuerwirkung in etwa gleich war.
Die Herstellung der Kieselsäurepigmente nach dem erfindungsgemäßen
Terfahren ist billiger als nach den bekannten Terfahren. In erster Linie .beruht dies auf dem mittlerem Wassergehalt
des Filterkuchens, der bei den Beispielen 1 bis 8 bei etwa 53 % gegenüber 82 $ bei den bekannten Terfahren beträgt. Dies
bedeutet, daß man auf 100 Teilen Filterkuchen 44 Teile trockenes Pigment erhalten kann. Die Ausbeute an Pigment ist daher erfindungsgemäß
um 29 Teile höher oder beträgt etwa 160 Jo gegenüber
dem Stand der Technik. Bemerkenswert bei dem erfindungsgemäßen
Terfahren ist auch die leichte und schnellere Trocknung.und
Filtration und die damit verbundene Herabsetzung der Prozeßkosten.
Der Brechungsindex der Pigmente kann durch Zugabe weiterer Elemente wie Aluminium oder Magnesium (nach dem älteren Torschlag)
eingestellt werden, damit man auf diese l/eise ein Poliermittel für durchsichtige oder durchscheinende Zahnpasten erhält. Für
diesen Fall wird der Säure noch eine Lösung dieses Zusatzelemente zum Beispiel Aluminiumsulfat, zugesetzt und dann für die
Ausfällung des Alkalisilicats herangezogen.
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1Λ-45
B1
Wassergehalt des
Filterkuchens % 51
p
Spez.Oberfläche m /g 173 Schuttgew. kg/m^ 540
Spez.Oberfläche m /g 173 Schuttgew. kg/m^ 540
Scheuerwirkung
mg/Draht 70,2
Ölaufnähme cm^/100 g 65
mittl.Körnung /um 12
Siebanalyse </o -.30 um
^20;um
.-15/^m
^20;um
.-15/^m
/yU
^lOvjtn
^ 5 yutn
-^ .3 yum
<. 1 yim
^ 5 yutn
-^ .3 yum
<. 1 yim
94 82 68 39 15 9 1
B2
56
335 525
30,1 84 8
96 88 81 59 33 25 4
113 138 715
167,8 50 18
94 76 57 39 18 10 2
Vergleich
82 150 171
2,5 211
* 148 g/l Natriumsilicat + 11,4 #ige Säure, End-pH-Wert 5,5
Beispiel 1 wurde dahingehend abgewandelt, daß die Ausfällung bei 82 G vorgenommen und die Pigmentaufschlämmung bei 94 0
gehalten wurde. Die Eigenschaften des Pigments entsprachen im wesentlichen denen des Beispiels 3.
gehalten wurde. Die Eigenschaften des Pigments entsprachen im wesentlichen denen des Beispiels 3.
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch ein Ausfällungs-pH-Wert
von 10 eingestellt. Die Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt.
-13-
509817/1
- 13 - 1Λ-45 395
Während 4 min wurde in das Reaktionsmedium mit einer Temperatür
von 65 G Silicat "eingerührt. Die Säure wurde langsam zugesetzt bis auf einen pH-V/ert von 10. Run wurden gleichzeitig
Säure- und Silicatlösung bei Aufrechterhaltung der Temperatur
eingeführt. Die Silicatzugabe wurde nach 27 min abgebrochen, jedoch Säure noch zugegeben bis auf einen pH-Wert der Pigmentauf
schlämmung von 5,8. Die Aufarbeitung der Aufschlämmung ge- ,
schah nach Beispiel 1,
4 min wurde in das Realctionsmedium Hatriumsilicat eingeführt
und anschließend nach Unterbrechung der Silicatzufuhr mit Säure ein pH-Wert von 9 eingestellt. Die Reaktionstemperatur
betrug wieder 65 C. Die gleichseitige Zugabe von Silicatlösung
und Säure erfolgte während 35 min. Dann wurde die Zugabe von Silicatlösung beendet und Säure noch bis zu 'einem pH-Wert der
Pigmentaufschlämmung von 5,5 zugesetzt,- Sie wurde dann 20 min
bei 77°0 geblten und wie oben aufgearbeitet.
Bei diesem und den folgenden Beispielen betrug die Silicatzugabe
insgesamt 39 min.
Das Beispiel 12 wurde dahingehend abgewandelt, daß der pH-Wert
auf 10 eingestellt wurde.
In Abwandlung des Beispiels 12 wurde diesmal der pH-Wert bei 9 und die Temperatur bei 820C gehalten.
Belrspiol 15
Das Beispiel 12 wurde dahingehend abgewandelt, daß bei einer Temperatur von 820C der pH-Wert 10 betrug. Die Pigmontaufschlämmung
wurde 20 min bei 930C gehalten.
509817/1U9 "14"
- 14 - 1Λ-45 395
B10 B11 B12 B13 BH B15
V/'assergehalt d. 0, At. ς7 fin r, ^1 ΚΛ
Filterkuchcns 9 /ύ 45 57 60 61 51 51
spes.Oberfl, r/g 147 34 241 269 31 207
Schüttgewicht kg/m5 655 465 430 460 590 645
Scheuerwirkung mg/Draht 118,5 10,1 10,7 16,4 42,8 52,8
Ölaufnähme cm3/100 g 58 98 99 108 81 68
mittl.Körnung/um 11 11 8 7,5 13 12,5
Siebanalyse $c50 nm 95 91 95 97 88 90
£20/um 82 78 92 94 71 77
<15yum 68 65 83 90 58 62
410 um 43 45 60 67 39 39
^ 5 /um 30 21 35 36 21 18
C 3 /um 15 11 21 23 11 12
/um 3 2 5 3 3 1
Aus obigen Beispielen ergibt sich, daß der erfindungsgemäß erhaltene
Filterkuchen geringeren Wassergehalt hat, also die Struktur niederer ist. Die Pigmente haben geringere Ölaufnahme,
höhere Schuttgev/ichte bsw. Dichte und höhere Scheuerwirkung als
in üblicher V/eise ausgefällte Kieselsäuren, wobei jedoch die spezifische Oberfläche in einem weiten Bereich schwankt, nämlieh
zwischen 30 und 340 m /g.
509817/11A9
Claims (12)
- PATENTANSPRÜCHEC\J Amorphe ausgefällte Kieselsäure als Pigment, insbesondere als Poliermittel für Zahnpflegemittel gekennzeichnet durch eine spezifische Oberfläche von 30 bis 340 m /g, eine Abriebzahl zwischen 10 und 168 mg, ein Schüttgewicht von zumindest 4g/cm , einer Ölzahl unter 110 cm /10Og, welches im Filterkuchen während der Herstellung nicht mehr als 75 °!° Wasser festhält.
- 2. Verfahren zur Herstellung der Pigmente nach. Anspruch aus einer Alkalisilicatlösung und einer Säure, dadurch gekennzeichnet , daß man in ein Elektrolyt enthaltendes wässriges Medium, dessen ph-Wert auf den vorbestimmten ph-Wert der Kieselsäureausfällung eingestellt ist, gleichzeitig die Säure und die Alkalisilicatlösung einführt, wobei der ph-Wert konstant gehalten wird, und man aus der gebildeten Pigmentaufschlämmung in an sich bekannter Weise das Pigment gewinnt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e ken η ζ e i c hn e t , -daß man als Säure Schwefelsäure, Salpetersäure oder Salzsäure anwendet.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß man als Alkalisilicatlösung eine Lösung eines Silicats von Natrium, Kalium oder Lithium anwendet.
- 5. Verfahren nach Anspruch 2 bis A, dadurch gekennzeichnet , daß man als Elektrolyt das Natrium-, Kaliumoder Lithiumsalz in der angewandten Säure verwendet.- 16 -5 O 9 8 1 7 / 1 U 9- 16 - 1A-45 395
- 6. Verfahren nach. Anspruch 2 bis 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß man ein Alkalisilicat mit einem Molverhältnis SiOp/XpO zwischen 2:1 und 3>5s1 anwendet, wobei X Natrium, Kalium oder Lithium ist.
- 7. Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man bei der Ausfällung einen pH-Wert zwischen 8 und 10,4 einhält»
- 8. Verfahren nach Anspruch 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß man im Reaktionsmedium eine Elektrolytkonzentration von 3 bis 15 Gew.-fo einhält,
- 9. Verfahren nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Alkalisilicatlösung mit einer Konzentration von 120 bis 300 g/l anwendet„
- 10. Verfahren nach Anspruch 2 bis 9? dadurch g e k e η η ζ e i c h ne t , daß man eine verdünnte Säurelb'sung mit einem Säuregehalt von 10 bis 25 Gew.-% anwendet.
- 11. Verfahren nach Anspruch 2 bis 10, dadurch g e ke η η zeichnet , daß man eine Säurelösung anwendet, die zusätzlich eine wasserlösliche Verbindung von Aluminium oder Erdalkalimetallen enthält.
- 12. Verfahren nach Anspruch 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Temperatur zwischen 65 und 83 G bis zur Beendigung der Ausfällung einhält, dann den pH-Wert der Pigmentauf schlämmung auf 5?4 "bis 695 einstellt und etwa 20 min bei 76 bis 95°G hält, woraufhin aus dieser Aufschlämmung in an sich bekannter Weise das Pigment gewonnen wird.509817/1149
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---|---|---|---|
8227 | New person/name/address of the applicant |
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8235 | Patent refused |