DE2525582B2

DE2525582B2 - Verfahren zur verbesserung der stabilitaet und zur erleichterung der formgebung von wasserfreiem natriummetasilicat

Info

Publication number: DE2525582B2
Application number: DE19752525582
Authority: DE
Inventors: Georges Collonges-au-Montd'Or Vrisakis (Frankreich)
Original assignee: Societe Francaise Des Silicates Speciaux-Sifrance-, Courbevoie (Frankreich)
Priority date: 1974-06-10
Filing date: 1975-06-09
Publication date: 1977-05-05
Also published as: SE407792B; JPS518197A; IT1035988B; SE7506642L; DE2525582A1; ES438343A1; US3996399A; FR2273762A1; BE830024A; FR2273762B1; CA1051636A; LU72676A1; AU8193975A; CH605410A5; GB1498835A; DE2525582C3; NL7506822A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Stabilität und zur Erleichterung der Formgebung von wasserfreiem Natriummetasilicat das weniger als !0 Gew.-% Wasser enthält, gegebenenfalls im Gemisch mit üblichen grenzflächenaktiven Mitteln.

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

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

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

Man beobachtet so, daß die Trübungstemperatur von der Zeit abhängt Alt, Trühungstemperaiur 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 dieser bekannte Nachteil von Reinigungsmitteln dadurch behoben werden kann, daß man ein Natriummetasilicat, das weniger als 10 Gew.-% Wasser enthält, mit Phosphorsäure oder einem ihrer anorganischen Salze behandelt. Erfindungsgemäß r>o werden auf 100 g Metasilicat 2 bis 10cm^J einer gesättigten Lösung von Phosphorsäure oder einem ihrer Salze eingesetzt.

Im Sinne der Besdv -ibung wird Natriummetasilicat, das weniger als 10 Gew.-% Wasser enthält, als ί,ί wasserfreies Natriummetasilicat oder einfach als Metasilicat bezeichnet.

Fin solches Metasilicat wird auf einfache Weise durch Zusammenschmelzen von Sand und Natriumcarbonat in einem Ofen bei einer Temperatur von 1100 bis 120O⁰C und anschließendes Zerkleinern, Abkühlen und Sieben der Masse hergestellt

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird Mononatriumphosphat verwendet. Gemäß einer weiteren Ausbildungsform wird die wäßrige Lösung der Phosphorverbindung auf dem Metasilicat versprüht. Es können auch Metasilicat und phosphorsaures Salz in Pulverform miteinander vermischt werden.

Wie bereits oben angedeutet, wird ein besonders guter und unerwarteter Effekt erreicht, wenn man das erfindungsgemäß behandelte Metasilicat einem Reinigungs- oder Spülmittel zusetzt, das ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel enthäk; in diesem Falle beobachtet man eine Stabilisierung der Trübungstemperatur,außerdem werden die Verfärbung und die Veränderung der Geruchsstoffe 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 aiiem 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.-% im Reinigungsmittel eingesetzt wird.

Die durch die erfindungsgemäße Behandlung erhaltenen neuen Produkte werden vor allem für Detergens-Mittel eingesetzt, die zusätzlich zu Metasilicat ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel enthalten. Vorteilhafterweise enthält ein solches Reinigungs- oder Spülmittel 20 bis 60% Natriummetasilicat, 0,2 bis 2% Mononatriumphosphat und 1 bis 5% nichtionisches grenzflächenaktives Mittel.

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 einer Phosphorverbindung 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 40% Mononatriumphosphat, trocken gerechnet, behandelt.

Mit diesem Produkt wurden 2 Versuche durchgeführt, um die Beständigkeit gegenüber dem Zusammenklumpen und die Staub- oder 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:

'f

20 g Produkt wurden abgewogen und in einer Kapsel zunächst 24 h bei 40⁰C und bei relativer Feuchte 75% und darauf 46 h bei 40⁰C 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 P\ und die auf dem Sieb verbliebene Menge P₂ gewogen. Die Beständigkeit gegenüber der Klumpenbildung wird durch folgende Beziehung wiedergegeben:

R = -„ ■■-

P₁ +P₂

100.

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

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

100 g des zu untersuchenden Produktes wurden in den Schütteltrich'er gegeben und dessen Schüttelbewegung bzw. Vibration so eingestellt, daß die Ausflußzeit 30 s betrug. Die an der Rohrwandung hängengebliebenen Staubteilchen wurden mit 40 cm³ Wasser heruntergespült und die Lösung mit 0,2 η-Schwefelsäure titriert.

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

Antiklumpen- Staubbildung bildung

Metadilicat, unbehandelt 5

Metasilicat, behandelt 25

30
3

Der Vergleich zeigt, daß die Ariti-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

Dieses Beispiel zeigt den Vorteil, der mit dem erfiridungsgeiijäß behandelten Metasiiicat 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 Natriummetasilicat und 2 g Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Nonylphenol und 9 Mol Äthylenoxid wurden in einem geschlossenen Behälter im Ofen bei 50⁰C gehalten und nach Ablauf von 24 h. 48 h, 96 h und 144 h beobachtet.

Folgende Ergebnisse wurden erzieh:

Nach
24 h

96 h

144 h

Metasilicat, unbehandelt
Metasilicat, behandelt

starke Verfärbung starke Verfärbung starke Verfärbung starke

Verfärbung

keine Verfärbung keine Verfärbung keine Verfärbung keine

Verfärbung

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

Verbesserung der Trübungstemperatu r

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 50⁰C.

Zur Bestimmung der Trübungstemperatur wurden 10 g Gemisch entnommen und in 990 g Wasser in einem Becherglas gelöst. 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.

Es wurden folgende Temperaturen in ° C abgelesen:

Nach
Oh

24 h 48 h

72 h

144 h

Metasilicat,
unbehandelt

Metasilicat,
behandelt

32 29 26 24.5 23,5
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 Citml, und 2.5 g gleiches grenzflächenaktives Mittel wie oben zusammengemischt. Das Gemisch wurde im geschlossenen Behälter bei einer Temperatur von 20⁰C gehalten. Nach 4 h wurde beobachtet, daß der Geruch des erfindungsgemäß hergestellten Produktes sich nicht verändert halle, während der Geruch einer Kontrollprobe (nicht behandeltes Metasilicat) stark verändert war.

B e i s ρ i e ! 3

Es wurde das vorhergehende Beispiel wiederholt mil der Abwandlung, daß 1 kg wasserfreies Metasilicat mil

5 16

40g Mononatriumphosphat versetzt wurde. Die Ergebnisse waren vergleichbar mit den Ergebnissen des Beispiels 2.

Beispiel

In diesem Beispiel wurde das wasserfreie Metasilicat s mischt Mit diesem Gemisch wurde der oben beschrienicht mit einer wäßrigen Lösung von Mononatrium- bene Farbstabilitäts-Test durchgeführt, mit folgenden phosphat besprüht; es wurden vielmehr 50 g Mononptri- Ergebnissen: umphosphat-Pulver mit ! kg Natriummetasilicat ver-

Nach	48 h	96 h	144 h
24 h	starke	starke	starke
starke	Verfärbung	Verfärbung	Verfärbung
Verfärbung	leichte	leichte	leichte
keine	Verfärbung	Verfärbung	Verfärbung
Verfärbung

Jvletavlicat, unbehandelt
Metasilicat, behandelt

Die Ergebnisse sind zwar den Ergebnissen des gemäße Behandlung gegenüber unbehandeltem Metasi-Beispiels 2 geringfügig unterlegen, zeigen aber auch hier 20 licat erreicht w ird. die erhebliche Verbesserung, die durch die erfindungs-

Dieses Beispiel wurde gemäß Beispiel 4 geführt mit der Abwandlung, daß dem Pulvergemisch noch als grenzflächenaktives Mittel ein Polykondensat aus Athylenoxid und Propylenoxid und einem Alkohol zugesetzt und der oben beschriebene Verfärbungstest

Nach
24 h

B e i s ρ i e 1

mit einem Gemisch aus 96 g Metasilicat (behandelt bzw. nicht behandelt) und 4 g grenzflächenaktivem Mittel durchgeführt wurde. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:

h

Metasilicat, unbehandelt
Metasilicat, behandelt

leichte gelbe Verfärbung keine Verfärbung

mittlere Verfärbung
keine Verfärbung

144 h

starke
Verfärbung

keine
Verfärbung

Die Beispiele zeigen deutlich die Bedeutung der 4° von wasserfreiem Natriumsilicat allein oder im Gemisch erfindungsgemäßen Behandlung; es wird eine wesentli- mit anderen üblichen Stoffen erreicht, ehe Verbesserung der Stabilität und der Handelsforni

Claims

'f

Patentanspruch:

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 Phosphorsäure oder einem ihrer anorganisehen Salze behandelt und auf 100 g Metasilicat 2 bis 10 cm³ einer gesättigten Lösung von Phosphorsäure oder einem ihrer Salze einsetzt.