DE2525581A1

DE2525581A1 - Verfahren zum verbessern der stabilitaet und der formgebung von wasserfreiem natriummetasilicat

Info

Publication number: DE2525581A1
Application number: DE19752525581
Authority: DE
Inventors: Georges Vrisakis
Original assignee: SIFRANCE
Current assignee: SIFRANCE
Priority date: 1974-06-10
Filing date: 1975-06-09
Publication date: 1975-12-11
Also published as: SE7506641L; US4031024A; CH605409A5; AU8193875A; NL7506823A; FR2273761B1; CA1051635A; DE2525581B2; JPS518196A; LU72675A1; IT1035989B; GB1490000A; ES438342A1; BE830023A; FR2273761A1

Description

Verfahren zum Verbessern der Stabilität und der Formgebung von wasserfreiem Natriummetasilicat

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern der Stabilität und der Formgebung von wasserfreiem Natriummetasilicat und von Mitteln, die wasserfreies Natriummetasilicat enthalten, sowie auf die dabei erhaltenen Produkte.

Natriummetasilicat ist ein sehr gebräuchliches Produkt, das vor allem in Reinigungsmitteln Anwendung findet. Es sorgt dort für den erforderlichen Alkaligehalt und erweist sich gleichzeitig als weniger agressiv als andere Alkalisalze; trotz seiner Alkalinität greift es Glas und Leichtmetalle wie Aluminium nur wenig an. Weitere Vorteile sind die ihm innewohnenden Detergenseigenschaften, beispielsweise das Emulgiervermögen und das Dispergiervermögen.

Natriummetasilicat ist sehr häufig Bestandteil von Geschirrspülmitteln. Derartige Spülmittel enthalten allgemein nichtionische grenzflächenaktive Mittel, die die Oberflächen-

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spannung des Abwaschwassers, welches das Detergens enthält, herabsetzen, so daß die Fettstoffe leichter emulgiert werden können.

Zu den gebräuchlichen grenzflächenaktiven Stoffen gehören die Umsetzungsprodukte aus Äthylenoxid und einem PoIypropylenglykol oder mit Alkylphenolen.

Leider erweisen sich Gemische dieser Stoffe mit wasserfreiem Natrlumraetasilicat als instabil. Nach einer gewissen Lagerungszeit tritt Verfärbung ein sowie eine Veränderung der Geruchsstoffe, vor. allem auf Aldehydbasis*

Man beobachtet so, daß die Trübungstemperatur von der Zeit abhängt. Als Trübungstemperatur wird in diesem Zusammenhang diejenige Temperatur bezeichnet, oberhalb derer die wäßrige Lösung des Reinigungsmittels durch Ausbildung von zwei flüssigen Phasen heterogen wird; diese Veränderung ruft Veränderungen im Verhältnis der hydrophilen-lipophilen Eigenschaften des grenzflächenaktiven Mittels hervor.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese bekannte Nachteil von Reinigungsmitteln dadurch behoben werden kann, daß man ein Natriummetasilicat, das weniger als 10 % Wasser enthält, mit mindestens einer Gluconverbindung und zwar Gluteonsäure oder einem ihrer Salze behandelt. Im nachfolgenden Text wird mit wasserfreiem Natriummetasilicat oder einfach mit Metasilicat Natriummetasilicat enthaltend weniger als 10 Gew.-% Wasser bezeichnet.

Ein solches Metasilicat wird auf einfache Weise hergestellt durch Zusammenschmelzen von Sand und Natriumcarbonat in einem Ofen bei einer Temperatur von 1100 bis 1200⁰C und anschließendes Zerkleinern, Abkühlen und Sieben der Masse.

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Gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung wird Gluconsäure verwendet. Gemäß einer weiteren Ausbildungsform wird als Salz der Gluconsäure Natriumgluconat eingesetzt. Selbstverständlich kann das Natriummetasilicat auch mit einem Gemisch derartiger Verbindungen behandelt werden.

In der Praxis werden vorteilhafterweise auf 100 g Metasilicat 2 bis 10 cm^ einer gesättigten Lösung mindestens einer Gluconverbindung eingesetzt.

Wie bereits oben angedeutet, wird ein besonders guter und unerwarteter Effekt erreicht, wenn man das so behandelte Metasilicat einem Reinigungs- oder Spülmittel zusetzt, welches ein nicht-ionisches grenzflächenaktives Mittel enthält; in diesem Falle beobachtet man eine Stabilisierung der Trübungstemperatur; außerdem wird die Verfärbung und die Geruchsbildung bzw. -veränderung verhindert.

Als grenzflächenaktives Mittel kommen vor allem Fettaminoxide, Alkylolamide, Umsetzungsprodukte aus Äthylenoxid und einem langkettigen Alkohol oder langkettigen Phenol, Fettsäuren, Amine und/oder Amide in Frage. In sehr einfacher und praktischer Weise werden äthoxylierte Verbindungen eingesetzt, vor allem die Umsetzungsprodukte aus Äthylenoxid und einem Polypropylenglykol oder einem Alkylphenol. Vorzugsweise ist eine derartige Verbindung ein äthoxyliertes Nonylphenol, das 9 Mol Äthylenoxid auf 1 Mol Nonylphenol enthält, und in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-96 im Reinigungsmittel eingesetzt wird. Die durch die erfindungsgemäße Behandlung erhaltenen neuen Produkte werden vor allem für Detergens-Mittel eingesetzt, die zusätzlich zu Metasilicat ein nicht-ionisches grenzflächenaktives Mittel enthalten. Vorteilhafterweise enthält ein solches Reinigungs- oder Spülmittel 20 bis 60 % Natriummetasilicat, 0,2 bis 2 % Gluconsäure oder eines

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ihrer Salze und 1 bis 5 % nicht-ionisches grenzflächenaktives Mittel, Rest übliche Zusätze und Stabilisatoren.

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die Verbesserung, die mit der erfindungsgemäßen Behandlung eines wasserfreien Natriummetasilicats mit Gluconsäure oder einem ihrer Salze erreicht wird.

Das Natriummetasilicat wurde wie oben beschrieben hergestellt durch Zusammenschmelzen von Sand und Natriumcarbonat in einem Ofen bei einer Temperatur von 1100 bis 1200⁰C; das erhaltene Produkt wurde zerkleinert, abkühlen gelassen und schließlich gesiebt.

Darauf wurden 1 kg granuliertes wasserfreies Metasilicat mit 30 g einer wäßrigen Lösung enthaltend 30 % Gluconsäure behandelt.

Mit diesem Produkt wurden 2 Versuche durchgeführt, um die Beständigkeit gegenüber dem Zusammenklumpen und die Stauboder Pulverbildung gegenüber einem nicht behandelten Metasilicat zu bestimmen.

In dem Versuch über Klumpenbildung bzw. Beständigkeit gegenüber Klumpenbildung wurde das Produkt alternierend Feuchtigkeit und höherer Temperatur ausgesetzt und dann der gebildete Klumpen einer mäßigen mechanischen Einwirkung unterworfen, durch die er mehr oder weniger stark zerstört wurde, je nach der Neigung zur Klumpenbildung des Produktes. Im einzelnen wurde wie folgt vorgegangen:

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20 g Produkt wurden abgewogen und in einer Kapsel zunächst 24 h bei 40⁰C und bei relativer Feuchte 75 % und darauf 46 h bei 40°C und relativer Feuchte 20 % gehalten. Anschließend wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und das Produkt 1 min auf einem 2 mm Sieb gesiebt". Es wurden die durch das Sieb gegangene Menge P₁ und die auf dem Sieb verbliebene Menge P₂ gewogen. Die Beständigkeit gegenüber der Klumpenbildung ' wird durch folgende Beziehung wiedergegeben:

R = - χ 100

P₁ + P₂

Der Staubtest besteht darin, daß man die Staubmenge mißt, d.h. die /um-großen Teilchen, die beim freien Fall des Produktes in einem PVC-Rohr an dessen Innenwandung zurückgehalten werden.

Verwendet wurde hierzu ein Rohr aus Polyvinylchlorid mit Länge 1 m und Innendurchmesser 25 mm, auf dessen oberes Ende ein Schütteltrichter aufgesetzt worden war.

100 g des zu untersuchenden Produktes wurden in den Schütteltrichter gegeben und dessen Schüttelbewegung bzw. Vibration so eingestellt, daß die Ausflußzeit 30 s betrug. Die an der Rohrwandung hängen gebliebenen Staubteilchen wurden mit 40 cnr Wasser heruntergespült und die Lösung mit 0,05n Schwefelsäure titriert.

In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse der beiden Versuche zusammengefaßt.

•χ· Anti-Klumpenbildung Staubbildung

Metasilicat unbehandelt 5 30

Metasilicat behandelt 25 5

*cm³ H₂SO^ verbracht

- 6 S09850/0803

-ο-

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Der Vergleich zeigt, daß die Anti-Klumpenbildung bzw. Beständigkeit gegen Klumpenbildung durch die erfindungsgemäße Behandlung erheblich verbessert und gleichzeitig die Staubbildung stark verringert wird; dies entspricht einer deutlichen Verbesserung bei der Formgebung.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt mit einer wäßrigen, 50 %igen Natriumgluconatlösung als stabilisierender Lösung. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

Anti-Klumpenbildung Staubbildung

Metasilicat unbehändelt 5 30

Metasilicat behandelt 25 3

Beispiel 3

Dieses Beispiel zeigt den Vorteil, der mit dem erfindungsgemäß behandelten Metasilicat im Gemisch mit einem nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel erreicht wird.

Die Herstellung des Natriummetasilicats und seine Behandlung wurden wie im Beispiel 1 durchgeführt.

Verbesserung der Farbstabilität:

98 g wasserfreies Natriumetasilicat und 2 g Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Nonylphenol und 9 Mol Äthylenoxid wurde in einem geschlossenen Behälter im Ofen bei 50⁰C gehalten und nach Ablauf von 24 h,48 h, 96 h und 144 h beobachtet.

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nach

24 h

48 h

96 h

144 h

Metasilicat tm.be- starke starke handelt Verfärbung Verfärbung

starke
Verfärbung

starke Verfärbung

Metasilicat behandelt gemäß
Beispiel 1 und 2

keine Verfärbung

keine
Verfärbung

keine Verfärbung

Das unbehandelte Metasilicat war im gleichen Gewichtsverhältnis wie das erfindungsgemäß behandelte Metasilicat mit grenzflächenaktivem .Mittel vermischt worden.

Verbesserung der Trübungstemperatur:

Es wurde ein Gemisch aus 96 g Metasilicat und 4 g des gleichen grenzflächenaktiven Mittels wie beim Verfärbungstest hergestellt und unter den gleichen Bedingungen wie oben gelagert, d.h. im verschlossenen Behälter in einem Ofen bei einer Temperatur von 50 C.

Zur Bestimmung der Trübungstemperatur wurden 10 g Gemisch entnommen und in 990 g Wasser in einem Becherglas gelöst.⁶ Das Becherglas wurde auf eine Heizplatte mit Magnetrührer gegeben. Während des Lösungsvorganges wurde mit maximaler Geschwindigkeit gerührt, anschließend mit etwa 150 UpM.

Das Becherglas wurde mit einem gelochten Uhrglas bedeckt, durch das ein Thermometer in die Lösung reichte.

Als Temperatur der beginnenden Trübung wurde diejenige Temperatur abgelesen, bei der die Gradeinteilung des in die Flüssigkeit eintauchenden Thermometers nicht mehr erkennbar war.

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Es wurden folgende Temperaturen in ⁰C abgelesen:

nach Oh " 24 h 48 h 72 h 144 h

Metasilicat unbe-

handelt ^{32 29 26}

Metasilicat behandelt gemäß
Beispiel 1 und 2 32,5 32 32 32 32

Die Gegenüberstellung zeigt deutlich die stabilisierende Wirkung der erfindungsgemäßen Behandlung.

Stabilisierung des Geruchs:

In einem Becherglas wurden 42 g Metasilicat, 0,3 g Parfüm, bestehend im wesentlichen aus Citral und 2,5 g gleiches grenzflächenaktives Mittel wie oben zusammengemischt. Das Gemisch wurde im geschlossenen Behälter bei einer Temperatur von 20⁰C gelagert. Nach 4 h wurde beobachtet, daß der Geruch des gemäß einem der Beispiele 1 oder 2 hergestellten Produktes sich nicht verändert hatte, während der Geruch einer Kontrollprobe (nicht behandeltes Metasilicat) stark verändert war.

Beispiel 4

Dieses Beispiel wurde gemäß Beispiel 2 geführt mit der Abwandlung, daß als grenzflächenaktives Mittel ein Polykondensat aus Äthylenoxid und Propylenoxid und einem Alkohol, im Handel erhältlich unter der Bezeichnung Plurafac RA 43, verwendet wurde. Es wurde der oben beschriebene Verfärbungstest durchgeführt mit einem Gemisch aus 96 g Metasilicat

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(behandelt bzw. nicht behandelt) und 4 g grenzflächenaktivem Mittel. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:

nach

24 h

96 h

144 h

Metasilicat unbehandelt

Metasilicat behandelt

leichte gelbe Verfärbung

keine Verfärbung

mittlere
Verfärbung

starke Verfärbung

keine keine Verfärbung Verfärbung

Die Beispiele zeigen deutlich die Bedeutung der erfindungsgemäßen Behandlung: es wird eine wesentliche Verbesserung der Stabilität und der Handelsform von wasserfreiem Natriumsilicat allein oder im Geraisch mit anderen üblichen Stoffen erreicht.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Ul Verfahren zur Verbesserung der Stabilität und zur Erleichterung der Formgebung von wasserfreiem Natriummetasilicat, das weniger als 10 Gew.-% Wasser enthält, gegebenenfalls im Gemisch mit üblichen grenzflächenaktiven Mitteln, dadurch gekennzeichnet , daß man das Natriummetasilicat mit Gluconsäure oder einem ihrer Salze behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Gluconsäure verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man Natriumgluconat verwendet.
4,- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man eine wäßrige Lösung der Gluconsäure oder eines ihrer Salze auf Natriummetasilicat zerstäubt.
5. Verfahren nach einem dei7Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man auf 100 g Metasilicat 2Us 10 cnr einer gesättigten Lösung von Gluconsäure oder einem ihrer Salze einsetzt.

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