DE958021C

DE958021C - Verfahren zur Herstellung feinteiliger Produkte mit grosser aktiver Oberflaeche aus natuerlichen Silicaten

Info

Publication number: DE958021C
Application number: DED15554A
Authority: DE
Inventors: Artur Frey; Dr Harry Kloepfer; Dr Hans Kohl; Dr Gerhard Weitbrecht
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1953-07-22
Filing date: 1953-07-23
Publication date: 1957-02-14

Description

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAR 1957

D 15554 IVa/I2i

Es ist bereits bekannt, als Füllstoffe für Elastomere, ζ. B. für Kautschuk, Naturstoffe, z. B. Ton, Kaolin usw., zu verwenden. Es hat sich jedoch dabei gezeigt, daß die Aktivität derartiger Stoffe im allgemeinen nicht ausreicht, um hochwertige Produkte zu erhalten. Auch für andere Zwecke, bei denen es nicht nur auf eine gewisse Fednteiligkeit, sondern zugleich auch auf hohe Aktivität und große innere Oberfläche ankommt, z. B. bei der

ίο Katalyse, Absorption usw., haben die natürlichen Silicate bisher nur eine durch die Korngröße und Oberfläche begrenzte Verwendung finden können.

Es wurde nun gefunden, daß man auf einfache

Weise aus aluminiumhaltigen, natürlichen SiIicaten zu feinteiligen Produkten mit überraschend großer innerer Oberfläche und erheblicher Aktivität gelangen kann, wenn man sie unter Druck in wäßriger Aufschlämmung mit Erdalkalioxyden behandelt. Gute Ergebnisse wurden mit Aluminiumsilicaten vom Typ der Kaoline, mit Halloysit und anderen Tonmineralien, besonders aber mit Bentonit (vor allem Montmorillonit) erzielt. Es ist an sich bekannt, daß Bentonite quellfähig sind. Diese Quellung geht jedoch beim Entzug des entsprechenden Quellmittels, z.B. Wasser, wieder zurück, so daß das Schürt- bzw. Rüttelgewicht in trockenem Zustand unverändert hoch bleibt. Überraschenderweise hat sich bei dem Verfahren gemäß der Erfindtmg gezeigt, daß man bei der Behandlung mit Kalk unter-Druck zu Produkten gelangt, die ein wesentlich niedrigeres Schutt- bzw. Rüttelgewicht, z. B. nur ein Zehntel des ursprünglichen, aufweisen.

Die Eigenschaften des erhaltenen Produktes, ζ. B. sein p_H-Wert in der Nähe von 7, lassen erkennen, daß der zur Einwirkung gelangte Kalk chemisch gebunden wurde. In ähnlicher Weise wie Kalk können auch andere Erdalkalioxyde zur Einwirkung gebracht werden. Die besten Ergebnisse wurden jedoch durch Behandeln quellfähiger natürlicher Silicate mit Calciumhydroxyd, und zwar vorteilhaft in Mengen von 15 bis 6o°/o·, vorzugsjo weise 20 bis 40%, CaO, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Silicats, erzielt.

Beispiel

200 g Bentonit werden mit 60 g Calciumoxyd in Form von gelöschtem Kalk mit 1500 ecm Wasser - versetzt und innig gemischt, z.B. in der Kugelmühle. Anschließend wird im Autoklav auf i8o° erhitzt und diese Temperatur unter Rühren etwa 3 Stunden aufrechterhalten. Das Reaktionsprodukt wird abgesaugt und bei Temperaturen über ioo° getrocknet. Es zeigt ein Rüttelgewicht von 120 g, während das Ausgangsmaterial ein Litergewicht von 1138 g aufwies. Die Untersuchung des Produktes ergab, daß etwa S %> des angewandten Kalkes nicht gebunden wurde und durch fraktionierte Extraktion mit Salzsäure entfernt werden kann.

Das auf diese Weise raffinierte Produkt zeigte nach dem Trocknen einen p_H-Wert von etwa 7.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wendet man vorteilhaft Temperaturen von 150 bis 22o° und entsprechenden Überdruck an. Je nach der Höhe der Temperatur kann die Dauer der Kalkbehandlung abgewandelt werden. Bei einer Temperatur von etwa 200⁰ erhält man im allgemeinen in wenigen Stunden bereits Produkte von ausgezeichneter Feinteiligkeit. Senkt man die Temperatur auf 150 bis 170⁰, so ist es im allgemeinen erforderlich, um zu gleich guten Produkten zu gelangen, die Behandlungsdauer entsprechend zu erhöhen. In der Regel können bei Bentoniten Temperaturen von 160 bis 190⁰ mit guten Ergebnissen angewandt werden.

Mit der Auflockerung der Silicate, die zur Ausbildung einer großen inneren Oberfläche führt, ist im allgemeinen auch eine Verringerung der Teilchengröße gegenüber dem Ausgangsmaterial verbunden, die gegebenenfalls mit von der Intensität der Vorbehandlung der Ausgangskomponenten, ζ. B. in der Kugelmühle, abhängen kann. Wird ein Bentonit mit einer durchschnittlichen. Teilchengröße von einigen μ, etwa 4 bis 5 μ, gemäß Beispiel verarbeitet, so liegen in dem Aufschlußprodukt sowohl Teilchen von ι μ und weniger vor als auch solche, deren Größe gegenüber der des Ausgangsmaterials nicht oder nur wenig verändert ist. Auch diese Teilchen von ι μ und mehr zeigen jedoch im elektronenmikroskopischen Bild sehr deutlich eine Auflockerung der Struktur, so daß die einzelnen Bentonitblätter gegenüber dem festgepackten Zustand im Ausgangsstoff klar erkennbar sind, auch wenn sich ihre Größe nicht oder nicht nennenswert geändert hat. Die Ausbildung der großen inneren Oberfläche, die in der Abnahme des Schutt- und Rüttelgewichtes ihren Ausdruck findet und maßgebend für die Eigenschaften des fertigen Produktes ist, tritt also auch unabhängig von einer Verminderung der Teilchengröße ein.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann es für bestimmte Verwendungszwecke von Vorteil sein, die mit Kalk behandelten natürliehen Silicate nachträglich einer Säureextraktion zu unterziehen^ wobei der gebundene Kalk ganz oder teilweise dem Silicat wieder entzogen werden kann. Es hat sich z. B. bei Kaolin gezeigt, daß man durch einen teilweisen Entzug des Kalkes zu besonders lockeren Produkten gelangt, die bei der gummitechnischen Prüfung sich als besonders abriebfest erwiesen. Beim völligen oder teilweisen Entzug des Kalkes nimmt man vorteilhaft die Extraktion bei einem maximalen p_H-Wert von 4 bis 5 vor.

Die gemäß der Erfindung erhaltenen Produkte gestatten eine sehr vielseitige Verwendung, die keineswegs auf Füllstoffe für Elastomere beschränkt ist. So kann man z. B, Flüssigkeiten der verschiedensten Art auch wasserfrei verdicken und erhält hierbei je nach der Zugabe der erfindungsgemäßen Silicate dickflüssige Produkte bis feste Pasten. Ausgeschlossen ist lediglich die Verdickung von stärkeren Säuren, da diese das Produkt zersetzen würden. So ist es z. B. möglich, mit Hilfe der behandelten Silicate Schmieröle zu konsistenten Schmierpasten umzuwandeln. Gibt man zu pastenförmig gemachten Produkten weitere Mengen der erfindungsgemäßen Silicate, kommt man schließlich zu streufähigen Pulvern, wovon man z. B. bei der Herstellung von Insektiziden Stäubemitteln Gebrauch machen kann. Ein wichtiges Anwendungsgebiet für die beschriebenen Silicate ist weiterhin die Verwendung als Mahlhilfe für Substanzen, die dazu neigen, die Mühle zuzusetzen (wachsähnliche Produkte).

Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Silicate sehr gute ölentfärber sind und daß man mit Bruchteilen der unbehandelten Silicate bereits zu sehr guten Erfolgen gelangt. Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich ferner in der Industrie der Farben und Lacke, z. B. als Sedimentationsverzögerer von Pigmenten, der Heilmittel, z. B. als Bestandteil von Tabletten, Wirkstoffträger usw.; schließlich auch in der Keramik, ζ. B. bei der Herstellung von Emails, Glasuren und keramischen Farben wegen ihrer guten Reaktionsfähigkeit und als Stellmittel in sonst leicht absitzenden Suspensionen. -

Auch können die Stoffe mit Vorteil zur Wärmeisolierung, z. B. in der Kälteindustrie, eingesetzt werden, ferner als milde Schleif- und Poliermittel in der Optik und als Bestandteil von Zahnpasten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Herstellung feinteiliger Produkte mit großer aktiver Oberfläche aus natürlichen Silicaten, dadurch gekennzeichnet, daß man natürliche aluminiumhaltige Silicate,

vorzugsweise Bentonite, mit Erdalkalihydroxyd in wäßriger Aufschlämmung bei erhöhtem Druck und bei erhöhten Temperaturen behandelt, das Reaktionsprodukt abtrennt und trocknet.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Bentonite, vorwiegend vom Montmorillonittyp, verwendet werden, die eine hohe Quellfähigkeit besitzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß natürliche Silicate mit gelöschtem Kalk, ζ. Β. 15 bis 60, vorteilhaft 20 bis 40 Teile Ca O auf 100 Teile Bentonit, bei Temperaturen zwischen 150 und 220⁰, vorzugsweise 180 bis 200°, behandelt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Erdalkalihydroxyd behandelten natürlichen Silicate bei einem p_H-Wert bis höchstens 4 mit Säure extrahiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die natürlichen Silicate vor der Behandlung zusammen mit Erdalkalihydroxyd naß vermählen werden.

© 609 579/«3 8.56 (609 797 2.57)