DE937414C

DE937414C - Verfahren zur Herstellung von hochdispersen, Kieselsaeure enthaltenden Gemischen

Info

Publication number: DE937414C
Application number: DEF8706A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Podschus
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1952-03-30
Filing date: 1952-03-30
Publication date: 1956-01-05

Description

Verfahren zur Herstellung von hochdispersen, Kieselsäure enthaltenden Gemischen Kieselsäure, die in feinverteilter Form sowohl auf dem Gaswege durch Verbrennung von Siliziumtetrachlorid wie neuerdings auch auf dem Fällungswege aus Wasserglas erhalten werden kann, hat in letzter Zeit steigendes technisches Interesse, besonders als Kautschukfüllstoff, gewonnen. Das Bestreben ging dabei meist dahin, reine, im Kautschuk möglichst aktive Kieselsäure zu gewinnen. Da die direkte Fällung von Wasserglas mit Säuren meist zu gelartigen, nach dem Trocknen harten Produkten führt, sind zur Herstellung feinteiliger dispergierbarer Kieselsäure Umwege einzuschlagen. Dabei stellt besonders die Abtrennung der feinen Kieselsäure von dem sauren Filtrat ein verhältnismäßig schwieriges Filtrationsproblem dar. Neben Kieselsäure finden als helle Verstärkerfüllstoffe noch Aluminiumhydroxyd und Zinkoxyd Verwendung, wobei dem zweiten allerdings spezielle Aufgaben im Kautschuk zukommen.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von hochdispersen, Kieselsäure enthaltenden Gemischen, bei dem die genannten Schwierigkeiten nicht auftreten. Hierzu wird der Niederschlag, der durch Fällen von Alkalisilikatlösungen mit Salzlösungen, deren Base in Wasser verhältnismäßig schwer löslich ist und alkalisch reagiert, entsteht, mit Salzlösungen von Metallen umgesetzt, deren Anion mit der Base der ersten Salzlösung ein schwerlösliches Salz zu bilden vermag. Erfindungsgemäß wird hierbei das Fällprodukt von der ersten Umsetzung in frischem Zustande weiterverarbeitet und als zweite Salz- Lösung eine solche verwendet, deren Metallhydroxyd schwerer löslich ist als das der ersten, wobei diese Umsetzung entweder durch Anwendung der stöchiometrischen Menge oder eines Überschusses an Salzlösung vollständig oder aber durch Anwendung eines Überschusses an Niederschlag unvollständig durchgeführt werden kann. So erhält man z. B. durch Umsetzung des aus Wasserglaslösung mit Kalziumchloridlösung entstehenden Kalziumsilikats mit einer Aluminiumsulfatlösung ein Gemisch von Kieselsäure, Kalziumsulfat und Aluminiumhy droxyd, das im Vergleich zu üblichen Kieselsäurefällungen hervorragend gut filtriert, auch wenn die Umsetzung bis zu einem pH-Wert im sauren Bereich geführt wird. Überraschend ist weiter, daß die Teilchen aller drei Komponenten, wie sich aus der elektronenmikroskopischen Aufnahme ergibt, nahezu gleich fein sind, obwohl bekanntlich Kalziumsulfat viel löslicher ist als Kieselsäure und Aluminiumhydroxyd.
Man kann die Umsetzung z. B. so durchführen, daß man Kalziumsilikat mit der Zusammensetzung Ca0 - ca. 3,5 S'02, wiet es aus handelsüblicher Natronwasserglas- und Kalziumchloridlösung entsteht, mit Aluminiumsulfatlösung in geringem Überschuß umsetzt. Man erhält dann bei einem End-pH im sauren Gebiet ein Produkt etwa der Zusammensetzung 315 S'02' + CaS 04 -f- 0,66 Al (O H) 3 -I- x H20. Man kann auch weniger Aluminiumsulfat anwenden, so daß bei einem End-pH im alkalischen Bereich etwas Ca O an Kieselsäure gebunden bleibt. Daneben gibt es naturgemäß noch zahlreiche andere Möglichkeiten, um die Zusammensetzung und damit die Eigenschaften des Endproduktes zu variieren. So kann man z. B. mit einer Mischung von Aluminiumsulfat und Schwefelsäure umsetzen oder die Kombination Aluminiumsulfat und Salzsäure verwenden, oder aber die ursprüngliche Kalziumsilikatfällung durch gleichzeitigen oder späteren Salzsäurezusatz kalziumoxydärmer halten und damit gleichfalls die Zusammensetzung des Endproduktes kieselsäurereicher einstellen. Sinngemäß läßt sich das Verfahren auch auf andere Metallsalze, wie z. B. auch Zinksulfat, anwenden.
Besonders vorteilhaft ist verfahrensgemäß die schon erwähnte Umsetzung im stöchiometrisch, durch die Zusammensetzung der Wasserglaslösung gegebenen Verhältnis: Na2 O - ca. 3,5 S'02 -I- Ca C12 = Ca 0 - ca. 3,5 S'02 + 2 Na Cl, Ca 0 - ca. 3,5 Si 02 + 0,33 A12 (S O4)3 = 3,5 S'02 -h Ca S 04 + 0,33 .l203. Die prozentuale Zusammensetzung des Endproduktes, auf wasserfreie Substanz bezogen, ist etwa 55'10 S' 02,-36% Ca S 04, 9% A1203; im Vergleich zu einer reinen Si 02 Fällung entstehen also zusätzlich etwa 8 1 % Ca S 04 + A12 03. Da außer dem Natriumchlorid sämtliche Reaktionsteilnehmer im Endprodukt verbleiben, ist die Ausbeute sehr hoch. Auch die gute Filtrationsfähigkeit hängt zum Teil mit dem dadurch bedingten hohen Feststoffgehalt je Volumeinheit zusammen.
Die erfindungsgemäßen Produkte lassen sich in Kautschuk gut verarbeiten und geben Vulkanisate mit guten mechanischen Eigenschaften. Sie eignen sich aber auch z. B. als Trägermaterial für Insektizide oder als Zusätze zu Farben, um z. B. das Absetzen der Pigmente zu verzögern, Es ist ein Verfahren bekannt, als Füllmittel für Kautschuk geeignete Silikate dadurch zu gewinnen, daß Kalziumsilikat mit Lösungen von Salzen behandelt wird, deren Anion mit dem Kalzium ein schwerlösliches Salz bildet. Während gemäß dem erwähnten Verfahren ein nicht näher definiertes fertiges Kalziumsilikat, das durch den Trocknungsprozeß stark agglomeriert ist, mit einer Verbindung umgesetzt werden soll, die freies Kalziumoxyd in unlösliche Form überführt, wird erfindungsgemäß ein Silikatniederschlag verarbeitet, der durch Fällung verdünnter Wasserglaslösung etwa der Zusammensetzung Na, 20 - 3,5 Si 02 mit z. B. Kalziumchlorid- od. dgl. Lösung erhalten ist. Die Umsetzung dieses feuchten, nicht getrockneten, gut dispergierbaren Fällproduktes mit z. B. Aluminiumsulfatlösung ergibt ein Endprodukt, in dem alle Komponenten in etwa gleich feiner Teilchengröße vorliegen.Die anwendungstechnischen Eigenschaften des auf dem angegebenen Wege erhältlichen aktiveren Produktes übertreffen daher die der auf bekanntem Wege erhaltenen Produkte:

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von hochdispersen, Kieselsäure enthaltenden Gemischen, wobei der Niederschlag, der durch Fällen von Alkalisilikatlösungen mit Salzlösungen, deren Base in Wasser verhältnismäßig schwer löslich ist und alkalisch reagiert, entsteht, mit Salzlösungen von Metallen umgesetzt wird, deren Anion mit der Base der ersten Salzlösung ein schwerlösliches Salz zu bilden vermag, dadurch gekennzeichnet, daß das Fällprodukt von der ersten Umsetzung in frischem Zustand weiterverarbeitet wird und das Metallhydroxyd der zweiten Salzlösung schwerer löslich ist als das der ersten, wobei diese Umsetzung entweder durch Anwendung der stöchiometrischen Menge oder eines Überschusses an Salzlösung vollständig oder aber durch Anwendung eines Überschusses an Niederschlag unvollständig durchgeführt wird. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr: 2 314 z88.