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Verfahren zum Verdicken von Flüssigkeiten
Das Verdicken bzw. Konsistentmachen
von Flüssigkeiten ist eine Aufgabe, die in den verschiedensten Zweigen der Technik
auftritt. iMan hat jedoch für diese Aufgabe bisher jeweils nur eng begrenzte Lösungsmöglichkeiten
gefunden, insbesondere, da es oft erforderlich war, die jeweils als geeignet gefundenen
Verdickungsmittel in größeren Mellgell zuzusetzen. Sofern die hierbei verwendeten
Zusätze nicht noch andere besondere Wirkungen aufwiesen, bedeuteten solche großen
Zusatzmengen zumindest einen untunlichen Aufwand und führte gegebenenfalls für den
jeweiligen Verwendungszweck sogar zu nachteiligen Wirkungen.
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Die vorliegende Erfindung zeigt nun einen besonders vorteilhaften
Weg, wie man dieses Ziel, nämlich die Verdickung bzw. die Erhöhung der Konsistenz
oder auch die Verfestigung von Flüssigkeiten aller Art in zweckmäßiger und einfacher
Weise erreichen kann. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß den betreffenden
Flüssigkeiten feinverteilte Oxyde von Metallen bzw. Metalloiden zugesetzt werden,
wie sie bei der Umsetzung dieser Stoffe bzw. deren Verbindungen in Gas- oder Dampfform
über den Aerosolzustand erhalten werden. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Stoffe
werden also in der Weise gewonnen, daß ßMetalle oder Metalloide bzw. deren flüchtige
Verbindungen in Dampfform bei höheren Temperaturen in Gegenwart von oxydierend bzw.
hydrolysierend wirkenden Stoffen umgesetzt werden. Dabei fallen
die
entsprechènden Oxyde in Aerosolform an und werden in sehr feinverteiltem Zustand
als Aerosole gewonnen. Als Ausgangsstoffe kommen dabei Elemente, wie z. B. metallisches
Zink, Cadmium, Aluminium oder Magnesium oder auch flüchtige Verbindungen, wie etwa
Aluminiumchlorid, Siliciumtetrachlorid, Titantetrachlorid, Chromylchlorid, Berylliumacetate,
Borwasserstoff, Borsäuremethylester, Zinkdimethyl, Nickelcarbonyl und Vanadylchlorid
in Betracht.
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Zu besonders hochwertigen Oxyden für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung gelangt man, wenn die Herstellung der feinverteilten Oxyde von Metallen
oder Metalloiden nach älteren Vorschlägen durch kontinuierliche Zersetzung von flüchtigen
Metall- oder Metallofdverbindungen in gasförmigem Zustand in Gegenwart von brennbaren
und/oder unbrennbaren, vorzugsweise von sauerstoShaltigen Gasen in einer Flamme
erfolgt, wobei die flüchtigen Verbindungen, vorteilhaft Halogenide, zusammen mit
brennbaren, insbesondere Wasserstoff enthaltenden oder Wasserstoff bildenden und
gegebenenfalls sauerstoffhaltigen Gasen der Flamme kontinuierlich über Brenner bei
Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der feinverteilten Oxyde und hohen Strömungsgeschwindigkeiten
zugeleitet werden.
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Die Temperaturen und Strömungsgeschwindig keiten werden dabei so
bemessen und die Flammentemperatur und die Verweilzeit der zweckmäßig in Gegenwart
von Wasserdampf gebildeten festen C)xydteil-chenin der Reaktionszone vorteilhaft
derart aufeinander abgestimmt, daß unerwünschte Oberflächenveränderungen, z. B.
Rekristallisationen an den gebildeten Teilchen, vermieden werden. Die Strömungsgeschwindigkeit
kann gegebenenfalls so hoch gewählt werden, daß die Umsetzung der Reaktionskomponenten
erst in einem gewissen Abstand von der Brennermündung stattfindet. Weiterhin werden
bei dieser Arbeitsweise die Reaktionsprodukte rasch aus der Flammenzone entfernt
und unter Aufrechterhaltung von Temperaturen oberhalb des Taupunktes der bei der
Umsetzung entstehenden leicht kondensierbaren gasförmigen Reaktionsprodukte abgekühlt.
Nach den erwähnten älteren Vorschlägen werden also die Oxyde als-Aerosole gebildet,
durch Koagulation in die Aerogelform übergeführt und so abgeschieden bzw. gewonnen.
Die Abscheidung dieser Oxyde kann in an sich bekannten Vorrichtungen, wie Filtern,
Zyklonen oder elektrischen Abscheidern, z. B. nach dem Cottrell-Verfahren oder auch
an gekühlten, gegebenenfalls bewegten Flächen, vorteilhaft an Walzen, erfolgen,
wobei dann zweckmäßig durch geeignete Abstreifvorrichtungen dafür Sorge getragen
wird, daß die einmal abgeschiedenen Oxydteilchen vor erneuter Einwirkung der Flamme
geschützt werden.
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Die vorstehend'beschriebene Art der Herstellung der erfindungsgemäß
vorteilhaft den zu verdick enden Flüssigkeiten zuzusetzenden Stoffe ist jedoch nicht
Gegenstand der vorliegenden Erfindung Durch besonders günstige Wirkung und allgemeine
Anwendbarkeit zeichnet sich bei dem Verfahren der Erfindung der Zusatz von feinverteilter
Kieselsäure, wie sie nach den obengenannten älteren Vorschlägen aus flüchtigen Siliciumverbindungen,
insbesondere Siliciumtetrachlorid erhalten werden können, aus.
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Die Durchführung der vorliegenden Erfindung ist außerordentlich einfach.
Es genügen nämlich schon verhältnismäßig geringe Mengen z. B. von feinverteilter
Kieselsäure als Zusatz zu den jeweiligen Flüssigkeiten. Man kann z. B. Schmieröle
bzw.
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Schmiermittel der verschiedensten Art durch Zusatz von wenigen Prozenten
solcher Kieselsäure in ihrer Viskosität beträchtlich erhöhen. Durch einen mäßig
gesteigerten Zusatz gelingt es, derartige Schmieröle so zu verdicken, daß diese
als Hochdruckschmiermittel bzw. konsistente Schmierfette, sog.
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Starrschmiermittel, verwendet werden können. Ein besonderer Vorteil
ist darin zu sehen, daß die erfindungsgemäß verdickten Schmiermittel einen sehr
günstigen Verlauf der Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur zeigen.
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Versetzt man Alkohole, insbesondere die mehrwertigen Alkohole, wie
z. B. sGlykol oder Glycerin bzw. deren Ersatzprodukte mit etwa zloO/o an feinverteilter
Kieselsäure, so erhält man eine cremeartige Masse, welche in der Kosmetik und auch
in der Pharmazie als Hautcreme für die Zwecke der Schönheitspflege oder auch zum
perkutanen Einverleiten von pharmazeutisch wirksamen Stoffen hervorragend geeignet
ist. In gleicher Weise und für die gleichen Verwendungszwecke kann man auch Flüssigkeiten
anderer Art, wie z. B. ätherische Öle, wasserhaltige Flüssigkeiten, wie z. B. Seifenlösungen
u. dgl., erfindungsgemäß verdicken.
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Auch organische Säuren, wie z. B. Eisessig, lassen sich durch Zusatz
von über das Aerosol gewonnener sKieselsäure in Mengen von etwa 15 bis 20°!o zu
einer sehr festen Paste verdicken. Auf diese Weise läßt sich die Ausgangsflüssigkeit,
d. h. also der Eisessig, in eine besonders leicht verpack-und versendbare Form überführen,
welche dann gegebenenfalls kurz vor ihrer Verwendung in Wasser aufgelöst und für
Genußzwecke, zum Beizen oder in der Färberei verwendet werden kann.
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Auch sonst läßt sich das vorliegende Verfahren in der Färberei, Kattundruckerei,
Appreturtechnik in ähnlicher Weise verwenden, da schon verhältnismäßig geringe Mengen
an feinstverteilten Oxyden genügen, um Pastenkonsistenz zu erreichen. Zufolge ihres
im allgemeinen chemisch inerten Charakers eignet sich z. B. Kieselsäure sehr gut
zur Herstellung vonDruckpasten, die in der Kattundruckerei bei Verwendung von Küpen-
oder Beizfarbstoffen benutzt werden.
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Auch in der Industrie der Lacke, plastischen Massen, Druckfarben,
Klebstoffe u. dgl. bringt das neue Verfahren besondere Vorteile. Die erfindungsgemäß
zuzusetzenden feinverteilten oxyde besitzen in vielen Fällen die Eigenschaft, auch
in ausgesprochen hydrophoben Flüssigkeiten so stark aufzuquellen, daß die ganze
Mischung zu einem echten Gel erstarrt. Dieses Gel zeigt dann u. a. auch
tixotrope
Eigenschaften. Erfindungsgemäß verdickte backe, Abbeizsalben für Metalle, Klebstoffe
usw. lassen sich infolgedessen besonders leicht auftragen und erhalten nach kurzem
Stehen in erwünschter Weise wieder erhöhte Festigkeit.
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Das vorliegende Verfahren ist keineswegs auf die Verdickung von organischen
Flüssigkeiten beschränkt. Man kann atich anorganische oder hydrophile Flüssigkeiten
oder auch flüssige Stoffe mit gleichem Erfolg verdicken. Es kann z. B. ein durch
Hydrolyse von Wasserglas oder Siliciumhalogeniden erhaltenes wasserhaltiges Kieselsäuregel
durch Zusatz genügender Mengen von Kieselsäureaerosol so stark verdickt werden,
daß die konsistente Nasse unmittelbar durch Pressen zu Formlingen von aktiver Kieselsäure
verarbeitet werden kann.
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Weiterhin ist beispielsweise zu erwähnen, daß konzentrierte Schwefelsäure
durch Zusatz von etwa I;2 0/o feinverteilter Kieselsäure in eine feste Masse übergeführt
werden kann. Diese verfestigte Schwefelsäure kann Anwendung finden zum Beizen von
Metallen oder als fester Elektrolyt für Bleisammler. In analoger Weise kann erfindungsgemäß
auch konzentrierte Salzsäure oder konzentrierte Salpetersäure in feste Form gebracht
werden. Auch basisch wirkende Stoffe, wie z. B. Kaliumcarbonatlösungen, Calciumhydroxyd
in Lösung oder Aufschlämmung oder auch Natriumsulfit für die Gerbereitechnik, lassen
sich durch Zusatz von unterhalb -oO/o liegenden Mengen eines feinverteilten Oxyds
erfiudungsgeinäß, gegebenenfalls vollständig, verfestigen.
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Eine weitere Verwendungsmöglichkeit des Verfahrens ist auch bei der
Herstellung von Bleichmitteln in der Weise gegeben, daß den Trockenbleichmitteln
z. B. eine hochdisperse über das Aerosol gewonnene Kieselsäure zugeführt wird, wodurch
eine Paste entsteht, bei der auch die stabilisiedende Wirkung der Kieselsäure gegenüber
dem Sauerstoffträger in dem Wasch- oder Bleichmittel in vorteilhafter Weise zur
.Wirkung gelangt.
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Das Verfahren der Erfindung kann schließlich auch zur Herstellung
säurefester Kitte dienen, in dem zu Soda und Trinatriumphosphat sowie gegebenenfalls
Wasserglas, inerten Füllstoffen und Quarzmehl feinverteilte Oxyde zugemischt werden.
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Die Menge des Zusatzes wird so bemessen, daß die gewünschte Kittkonsistenz
erreicht ist, worauf der Kitt unmittelbar verarbeitet werden kann.
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PATENTANSPRS-CHE: I. Verfahren zum Verdicken von Flüssigkeiten, gekennzeichnet
durch den Zusatz von feinverteilten Oxyden von Metallen oder Metalloiden, wie sie
bei der Umsetzung dieser Stoffe bzw. deren Verbindungen in Gas- oder Dampfform erhalten
werden.