DE874437C - Verfahren zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat der Formel NaPO oder von solches enthaltenden Gemischen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat der Formel Na,-, P301" oder von solches enthaltenden Gemischen Es ist bekannt, Mischungen aus Alkalipyrophosphat und Alkalimetaphosphat, die in wäßriger Lösung eine bestimmte Wasserstoffionenkonzentration aufweisen, aus Gemischen stöchiometrischer Mengen verschiedener Alkaliorthophosphate oder von Orthophosphorsäure mit dem Natriumsalz einer durch Phosphorsäure verdrängbaren Säure durch Schmelzen der genannten Mischungen und anschließendes Abschrecken herzustellen.
• Es ist weiterhin bekannt, daß man aus flüssigen Schmelzen -von zoo Teilen Na4P207 und 5o bis 55 Teilen N a P O durch langsame Abkühlung dieser ein Produkt gewinnt, welches zum großen Teil aus Na;. P3010 besteht und mit Metaphosphat verunreinigt ist. Aus einer flüssigen Schmelze von zoo Teilen Na4P20; und 38 Teilen NaPO konnte durch langsames Abkühlen nur ein Schmelzprodukt gewonnen werden, das zum großen Teil aus Na4P20, bestand; das stöchiometrische Verhältnis von Na2O : P20. in diesem Schmelzprodukt war genau 5 : 3.
• Es wurde gefunden, daß ein reines N atriumpolyphosphat von der Formel Na,P301o aus einem durch Abschrecken bereits erstarrten Schmelzprodukt der Zusammensetzung 5 Na20 . 3 P20., nur dann gebildet wird, wenn dieses unterhalb der Erstarrungs- bzw. Schmelztemperatur längere Zeit hindurch erhitzt wird. Dazu ist erforderlich, das feste Schmelzprodukt erneut auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt zu erhitzen; die Art der Abkühlung ist unwesentlich, doch geschieht die Abkül-lung normalerweise langsam, wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden. Da das Polyphosphat unlösliche Kalksalze zu wasserlöslichen Komplexsalzen zu binden vermag und auch zu diesem Zweck in der Technik als Wasch-, Reinigungs-, Dispergier- und Wasserweichmachungsmittel verwendet wird, so ließ sich aus dem sogenannten Kalkseifenwert bzw. aus dessen reziprokem Wert, d. h. aus der Menge Kalk, die i g des Schmelzproduktes zu einem wasserlöslichen Komplexsalz zu binden vermag, berechnen, unter welchen Bedingungen das Polyphosphat Na, P301, aus einer Metaphosphat-Pyrophosphat-Schmelze in maximaler Menge anfällt. Die besondere Wirksamkeit des verfahrensgemäß erzeugten Polyphosphats ist darin zu erblicken, daß bei der Verwendung eines so hochwertigen Dispergiermittels, wie es das Polyphosphat der Zusammensetzung Na,P30" darstellt, bedeutend weniger Substanz notwendig ist, um denselben Effekt zu erzielen, den man mit Hexametaphosphat oder gar mit Natriumpyrophosphat erreicht. Im Vergleich mit dem bisher am günstigsten wirkenden Dispergiermittel Hexametaphosphat beträgt bei Anwendung von reinem Na@P301o die Ersparnis an P205 3o bis 33 %.
• Wählt man eine andre Zusammensetzung der erstarrten Polyphosphatschmelzprodukte, die also noch andere Polyphosphate und auch Metaphosphate enthalten können, so entsteht zwar auch das Polyphosphat Na"P30», jedoch nicht in maximaler Ausbeute, sofern man das feste Schmelzprodukt nur unterhalb einer Temperatur von 500° längere Zeit hindurch erhitzt. Das- Polyphosphat Nah P301, entsteht besonders in solchen Schmelzprodukten, die zuerst abgeschreckt worden sind und nachträglich längere Zeit unterhalb der Erweichungstemperatur erhitzt werden. Aus dem Verhalten der normalen Hexametaphosphatschmelze, die bei äußerst langsamer Abkühlung in Trimetaphosphat übergeht, und aus dem Verhalten einer rasch abgekühlten Metaphosphatschmelze, die sich beim längeren Erhitzen unterhalb der Erweichungstemperatur aus dem amorphen Hexametaphosphatzustand in den kristallinen Trimetaphosphatzustand verwandelt, kann geschlossen werden, daß beim längeren Erhitzen aller Schmelzen, bei denen das Verhältnis von Na, O : P,0, zwischen i : i und 5 : 3 liegt, unterhalb der Erstarrungstemperatur Na5P30" neben Trimetaphosphat gebildet wird. Liegt dagegen das Na20 : P205 Verhältnis zwischen 5 : 3 und 2 : i, so tritt als Verunreinigung Pyrophosphat auf. Ein praktisch vollkommen reines Polyphosphat wird erhalten, wenn das Na20 : P205 Verhältnis 5 : 3 beträgt.
• Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht zwar, wie bereits erwähnt, in der Bekanntgabe eines Verfahrens, welches die Gewinnung eines hochwertigen Dispergiermittels, nämlich des Natriumtripolyphosphats von der Formel Na, P30", zum Gegenstand hat, aber es ist weiter einleuchtend, daß Gemische, die das Polyphosphat Na@P30" enthalten und die je nach ihrer Zusammensetzung mit Metaphosphat oder Pyrophosphat verunreinigt sein können, ebenfalls eine erhebliche Bedeutung besitzen, da man diese Gemische ohne weiteres bei der Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteln mitverwenden kann und infolge der erhöhten Wirksamkeit dieser Stoffe eine bedeutende Ersparnis an Phosphaten eintritt. Die Herstellungs-und Wirkungsweisen der erfindungsgemäß hergestellten Polyphosphatschmelzprodukte gehen aus folgenden Ausführungsbeispielen hervor: Ausführungsbeispiele i. Ein Polyphosphatschmelzprodukt, bei dem das Na20 : P,05 Verhältnis 5.3 betrug, wurde schnell in der Weise abgekühlt, daß eine etwa goo° heiße Schmelze beim Abfließen aus dem Schmelzofen auf einer rotierenden wassergekühlten Walze zur Erstarrung gebracht wurde. Dieses feste Produkt wurde in einem indirekt beheizten Drebrohrofen etwa i Stunde erhitzt bis nahe an den Schmelzpunkt (Eutektikum 6oo°). Nach dem Verlassen des Drehrohrofens kühlte sich das Produkt in etwa 5 Stunden langsam ab. Von diesem so behandelten Schmelzprodukt wurden o,29 g gebraucht, um ioo ccm Wasser von 27°, d. h. bei Zusatz von o,i g Seife und bei einer Temperatur von 8o° weich zu machen, d. h. um die trübe Kalkseifensuspension vollkommen lichtdurchlässig zu machen. Das unterhalb der Erweichungstemperatur längere Zeit hindurch erhitzte Schmelzprodukt besteht also aus praktisch völlig reinem Na" P30".
• Im Gegensatz hierzu werden von der schnell abgekühlten Polyphosphatschmelze dieser Zusammensetzung, die also nicht erfindungsgemäß behandelt worden ist, o,44 g gebraucht, um dieselbe Menge der Kalkseifensuspension unter den gleichen Bedingungen wasserklar aufzuhellen. Dieses schnell abgekühlte, nicht verfahrensgemäß nochmals erhitzte Schmelzprodukt besteht bekanntermaßen aus einem Gemisch von Natriummetaphosphat-Natriumpyrophosphat.
• Die Menge eines in 24 Stunden langsam abgekühlten Schmelzproduktes, das nicht verfahrensgemäß nochmals erhitzt war, betrug mindestens 0,33 g, um ioo ccm der Kalkseifensuspension unter denselben Bedingungen wasserldar aufzuhellen. Das langsam abgekühlte und nicht erfindungsgemäß nochmals erhitzte Schmelzprodukt besteht aus einem Gemisch von Natriummeta-, Natriumpoly- und Natriumpyrophosphat.
• 2. Eine abgekühlte und erstarrte Schmelze, hergestellt durchZusammenschmelzen von 2o Teilen Metaphosphat Na P 03 und 8oTeilen Pyrophosphat Na4P107 und schnelles Abkühlen dieser Schmelze, wird nochmals auf eine Temperatur unterhalb des beginnenden Schmelzens erhitzt. Das nach einigen Stunden abgekühlte Schmelzprodukt enthält Na,0 und P,05 im stöchiometrischen Verhältnis 1,78: = und besteht zu 72 °/o aus Na. P30" und 28 °/o Na4P,07. Es ist frei von Metaphosphat, das sich mit dem Pyrophosphat in den stöchiometrischen Mengen zu Polyphosphat umgesetzt hat.
• 3. Ein abgekühltes und erstarrtes Schmelzprodukt, hergestellt durch Zusammenschmelzen von 44 Teilen Metaphosphat und 56 Teilen Pyrophosphat und anschließendes Abkühlen auf Zimmertemperatur, wobei das Schmelzprodukt zum Teil in Pulver zerfallen ist, wird nochmals auf eine Temperatur unterhalb des beginnenden Schmelzens gebracht und längere Zeit erhitzt. Nach i Stunde besteht dieses Produkt aus 78 °/a Na" P3 010 und 22 °/o Na P 03. Es ist frei von Pyrophosphat und enthält Na,0 und P20" im Verhältnis 1,5: i.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Überführung von Natriumphosphatschmelzprodukten mit einem Verhältnis von Na. 0 : P,0, zwischen 2 : 1 und i : i in Natriumtripolyphosphat durch Wärmebehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks optimaler Erzeugung vollständig oder überwiegend aus Tripolyphosphat bestehender Produkte durch Abschreckung bereits erstarrte Schmelzen entsprechender Zusammensetzung erneut genügend lange auf Temperaturen unterhalb des Erstarrungs- bzw. Schmelzpunktes erhitzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzprodukt mit einem Verhältnis von 5 Nag 0 : 3 P,0, erneut auf Temperaturen von 5oo bis 300° erhitzt wird.