DE877447C - Herstellung von insbesondere hohe Kalkseifenloeslichkeit aufweisenden Polyphosphatgemischen - Google Patents

Description

• Herstellung von insbesondere hohe Kalkseifenlöslichkeit aufweisenden Polyphosphatgemischen Gemäß einer älteren Arbeitsweise wird Natriumtripolyphosphat der Formel Na,, P3010 oder ein solches enthaltendes Gemisch dadurch gewonnen, daß ein durch Abschrecken bereits erstarrtes Schmelzprodukt aus NaP03 und Na.1P20, mit einem Verhältnis von Na20 : P205 zwischen 2 : z und = : z erneut genügend lange auf Temperaturen unterhalb des Erstarrungs-bzw. Schmelzpunktes erhitzt wird. Die ursprünglich in der Schmelze vorhandenen beiden Phospbate Meta- und Pyrophosphat reagieren dann miteinander, soweit das eine oder das andere nicht im Überschuß vorhanden ist, unter Bildung von Na, P3 01a. Der Temperaturbereich des erneuten Erhitzens ist dabei zwischen 30o und 60o'. Das im Überschuß vorhandene Metaphosphat liegt dabei als sogenannte Trimetaphosphatmodifikation gemäß der Formel (NaP03)3 vor; das im Überschuß vorhandene Pyrophosphat liegt als Na4P20; vor, von dem nur eine einzige Modifikation existiert.
• Es wurde nun gefunden, daß man beim Erwärmen einer vorher geschmolzenen und gegebenenfalls beliebig abgekühlten Mischung der Zusammensetzung 6 Na20 # q. P205 auf Temperaturen oberhalb der vollständigen Erstarrung des Gemisches bzw. beim Erweichen einer vorher erzeugten kalten und wieder erhitzten geschmolzenen Mischung kein -Gemisch von Trimetaphosphät (NaP03)3 und -Na5P3016 erhält, wenn man das Schmelzprodukt nach dem Erhitzen auf Temperaturen in -der Nähe des Erstarrungspunktes rasch abkühlt. Zur Herstellung dieses technisch wertvollen Phosphatgemisches 6 Na. 0 . q. P205 ist es also zweckmäßig, eine Schmelze nur so lange allmählich abzukühlen, als das Schmelzgut noch nicht vollständig erstarrt ist, und sie sodann beim Erstarrungspunkt, gegebenenfalls noch in zähflüssigem Zustand, rasch abzukühlen. Zur Erzielung eines möglichst hochwertigen Schmelzproduktes ist es notwendig, die Abkühlung der Schmelze während und kurz vor der Erstarrung möglichst lange auszudehnen. Da der Temperaturbereich je nach der Zusammensetzung der Schmelze verschieden ist, kann er nicht genau angegeben werden; für eine Schmelze im Verhältnis Na20 : P205 gleich 3 : 2 beträgt er etwa 55o bis 612°. Dieses Verhalten war im voraus keineswegs zu erwarten; es ist viehmehr grundsätzlich neu, daß. man technisch hochwertige Polyphosphatgemische bei jeder Zusammensetzung von Schmelzen erhält, deren Verhältnis Na20 : P205 zwischen i und 2 liegt, wenn nur der Temperaturbereich eingehalten-wird, in dem diese hochwertigen Polyphosphatgemische stabil bleiben. Erst durch das Auffinden dieser Tatsache ist es möglich geworden, die größte Ausbeute an diesem wertvollen Polyphosphatgemisch zu erhalten, und zwar dadurch, daß man ein Salz, das auf 2 P205 3 Na, 0 enthält, zwischen 59o und 6i2° in der angegebenen Weise erhitzt. Kühlt man das erfindungsgemäß behandelte Schmelzprodukt jedoch unterhalb des Erstarrungspunktes weiterhin langsam ab, so zerfallen die verfahrensgemäß hergestellten Produkte der Zusammensetzung 6 Na. 0 # q. P205 nach folgender Gleichung: 3(6 Na20 # q. P205) = 6 Na5P3016 + 2(NaP03)s unter Bildung von Natriumtripolyphosphat und Natriumtrimetaphosphat.
• Für den Verwendungszweck der Polyphosphate ist aber ein solcher Gehalt an Trimetaphosphat sehr schädlich. Man gebraucht Polyphosphate hauptsächlich als Dispergierungsmittel für Kalkseife, und Trimetaphosphat ist dabei völlig unwirksam; der Zerfall nach obiger Gleichung erniedrigt also den Wert des erfindungsgemäßen Produktes um fast 28 6/0, unter der Voraussetzung, daß der Wirkungsgrad der beiden Polyphosphate gleich ist. Auf der anderen Seite ist natürlich das neutrale Pyrophosphat, das bei höheren Temperaturen unter gleichzeitiger höherer Polymerisierung der Polyphosphate gemäß folgender Gleichung entsteht, ebenso unwirksam als Dispergiermittel für Kalkseife: 6 Na20 # q. P205 = Nas P6019 + Na4P20.. Auch diese Umwandlung setzt also den Wert des Polyphosphats um etwa 25 °/6 herab. Die Gefahr, daß das im Temperaturbereich von 55o bis 612° erschmolzenePolyphosphatgemisch einengrößeren, durch unvorhergesehene oder unbeabsichtigte oder auch lokale Überhitzung hervorgerufenen Gehalt an Pyrophosphat besitzt, ist jedoch nicht sehr groß, weil die Rückwärtsumwandlung bei der langsamen Abkühlung im Schmelzfluß sehr leicht -vonstatten geht. Viel gefährlicher ist die - Umwandlung 2 NabP.Ola = Na6P4013 + Na4P107 oder gar die Umwandlung nach folgender Gleichung: q. Na5P301o = Na$P6019 + 3 Na4P20,.
• Da die Umwandlung aus dem bei hoher Temperatur höher polymerisierten Zustand in den dreifach polymerisierten Zustand bei der Abkühlung zum Teil eine Reaktion im festen Zustand ist, braucht sie sehr lange Zeit und wird nur schwer erreicht. Auch scheint noch eine weitere Reaktion einzutreten, welche die technische Herstellung des Tripolyphosphats erschwert: (NaP03)3 -f' Na4P20, - Na5P3016 -i (NaP03)2, So sehr die Bildung des hochwirksamen Tripolyphosphats erwünscht ist aus unwirksamen Nebenprodukten, so führt doch die Entstehung des wasserunlöslichen Dimetaphosphats zu einem technischen Produkt, das unlösliche Bestandteile wie Kalkseife dispergieren, d. h. auflösen soll und selbst unauflösbare Bestandteile enthält, und macht so den Zweck der Verwendung fast illusorisch. Die Umkristallisation aus wäßriger Lösung verteuert das Produkt allzusehr. Diese Nachteile der Herstellung anderer Polyphosphate höherer oder niederer Polymerisation lassen die erfindungsgemäße Herstellung hochwertiger Polyphosphatmischungen aus der Schmelze besonders vorteilhaft erscheinen.
• Im folgenden sei von den Vorteilen des der Zusammensetzung 3 Na20 # 2 P205 entsprechenden erfindungsgemäßen Gemisches nur dessen Kalkseifendispergiervermögen erwähnt, und zwar im Vergleich mit den Schmelzprodukten, die zwar die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen, aber in der Wärme verschieden behandelt worden sind.
• 50 ccm eines Wassers von 27° d. H, werden mit 2 ccm Seifenlösung nach Boutron und Boudet versetzt und dann mit so viel Polyphosphat als gerade notwendig ist, um die durch Kalkseife getrübte Lösung bei 75° vollständig aufzuhellen. Von dem zwischen 60o und 63o° gemäß vorliegender Erfindung eine Zeitlang erhitzten Material werden verbraucht 0,290 g.
• Von dem bei hoher Temperatur geschmolzenen und anschließend abgeschreckten Material, das also Pyrophosphat enthält, werden verbraucht 0,365 g.
• Von dem bei hoher Temperatur geschmolzenen und in 2 bis 3 Stunden abgekühlten Material, das neben dem erfindungsgemäßen Polyphosphatgemisch noch Pyrophosphat enthält, werden verbraucht 0,355 Von dem bei hoher Temperatur geschmolzenen und in 24 Stunden langsam abgekühlten Material, das hauptsächlich Natriumtripolyphosphat Na5p301o neben Natriumtrimetaphosphat (NaP03)3 enthält, werden verbraucht o,4io g.
• Zu weiterem Vergleich sei erwähnt, daß von Natriumhexametaphosphat, das 15 6/o mehr Phosphorsäure enthält als Natriumtetrapolyphosphat, 0,316 g verbraucht werden.
• Diese überlegene Eigenschaft hinsichtlich der Auflösung von Kalkseife bleibt nicht nur auf das erfindungsgemäß hergestellte Produkt der Zusammensetzung 3 Na. 0 # 2 P205 beschränkt, sondern sie erstreckt sich vielmehr auf alle Schmelzprodukte, bei denen das Verhältnis Na20 : P205 zwischen 1,4 : i und 1,65: = liegt und die abgekühlt bzw. im Temperaturbereich über dem Erstarrungspunkt zwischen 550 und 6z2° während der erforderlichen Zeit hindurch erhitzt und sodann rasch abgekühlt werden. Es können erfindungsgemäß auch solche Schmelzprodukte behandelt werden, die in beliebiger Weise zuerst auf Zimmertemperatur abgekühlt und dann wieder bis zum erfindungsgemäßen Temperaturbereich erhitzt werden.
• Für die Zeit des Erhitzens auf Temperaturen zwischen 550 und 6z2° gilt folgendes: Im allgemeinen genügen 30 Minuten, um das hochwertige Polyphosphatgemisch in hoher Ausbeute herzustellen. Längeres Verweilen im angegebenen Temperaturbereich ist notwendiger bei der aus dem homogenen Schmelzfluß abzukühlenden Schmelze, insbesondere bei solchen Schmelzen, deren Na, 0 : P205 Verhältnis zwischen 1,5 und 1,65 liegt. Ein kurzes Wiedererwärmen von einigen Minuten auf den erfindungsgemäßen Temperaturbereich genügt bei allen schnell abgekühlten und erstarrten Schmelzprodukten, die nachträglich noch einmal auf 55o bis 6i2° erhitzt und erfindungsgemäß behandelt werden. Ein lange anhaltendes Erhitzen zwischen 550 und 6r2° führt zu keiner anderen Zusammensetzung des Polyphosphatgemisches.

Claims (3)

1. PATEN TA1,SPRLCHE: i. Verfahren zur Herstellung von insbesondere hohe Kalkseifenlöslichkeit aufweisenden Polyphosphatgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe, die Na20 und P205 im Verhältnis zwischen 1,4: i und 1,65: i enthalten, geschmolzen, dann bis zum beginnenden Erstarren langsam abgekühlt bzw. im Temperaturbereich über dem Erstarrungspunkt zwischen 55o und 6z2° während der erforderlichen Zeit hindurch erhitzt und sodann rasch abgekühlt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Verwendung eines Ausgangsgemisches mit einem Verhältnis an Na20 : P20, wie 3 : 2.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst geschmolzenen und beliebig abgekühlten Ausgangsstoffe nur bis zum Erweichungspunkt erhitzt, bei dieser Temperatur sodann die erforderliche Zeit gehalten und alsdann rasch abgekühlt werden.