FI78276B - Amorft jordalkalimetallsilikat och foerfarande foer framstaellning av det. - Google Patents

Description

1 78276

Amorfinen maa-alkalimetallisilikaatti ja menetelmä sen valmistamiseksi Tämä keksintö kohdistuu maa-alkalimetallisilikaat-5 teihin, jotka sisältävät alumiinia ja menetelmiin niiden valmistamiseksi silikaateista, reaktiivisista piihapoista ja savista. Keksinnön mukaisia silikaatteja voidaan käyttää absorboivina materiaaleina.

Alalla on aikaisemmin tunnettu kalsiumsilikaatin 10 valmistaminen reaktiivisen piihapon tai saven reaktion avulla lisäämällä piihappoa kalkkisuspensioon kertapanos-reaktiossa. Kalsiumsilikaattien tiedetään myös olevan absorboivia materiaaleja; ks. esim. US-patentit 1 574 363 ja 3 033 648.

15 US-patentissa 1 422 004 (Sherwin) on esitetty me netelmä natriumaluminaatin talteenottamiseksi alumiinipi-toisesta malmista, jolloin malmin annetaan reagoida kalkkikiven kanssa sintrauslämpötilassa. Kalkkikivi ja piihap-po reagoivat ja kalsinoituvat natriumoksidin ja liukenevan 20 alumiinin puuttuessa; ks. US-patentti 1 613 448.

US-patentti 2 438 488 (Anderson et ai.) kohdistuu menetelmään portland-sementin valmistamiseksi, jolloin alumiinin, kalsiumin, natriumin ja piihapon annetaan reagoida sintrauslämpötiloissa kalsium/alumino-silikaattivä-25 lituotteiden muodostamiseksi. Välituotteiden moolisuhde Ca0:Si02 on 1,9:1 - 2,0:1.

Pigmentti, joka valmistetaan maa-alkalimetallisi-likaatin ja alumiinisulfaatin reaktion avulla vesipitoisessa väliaineessa, on esitetty US-patentissa 2 786 758 (Tay-30 lor). Pigmentti, jota käytetään paperin valmistuksessa, ei sisällä natriumia.

US-patentti 2 888 377 (Allen) esittää kalsiumhydr-oksidin ja piihapon reaktion ylipaineessa natriumin ja liukenevan alumiinin puuttuessa kiteisten kalsiumsilikaatti-35 pigmenttien tuottamiseksi, jotka ovat käyttökelpoisia paperia valmistettaessa.

Hydratoituja kalsiumsilikaatteja, jotka on muodostettu kalkkikiven ja piihapon hydrotermisen reaktion avulla, on 2 78276 myös esitetty US-patentissa 2 995 447 paakkuuntumista estävinä aineina tai dispergoivina aineina kuivatuissa maitotuotteissa. Tämän patentin mukaan kalkin ja piihapon välinen reaktio suoritetaan veden läsnäollessa kohotetussa lämpötilassa.

5 Tämä tuote ei näytä sisältävän muita aineosia, kuten esimerkiksi alumiinia.

US-patentissa 3 238 052 (Burak) esitetään menetelmä silikaattien valmistamiseksi reaktiivisen piihapon, kalkin ja alumiinioksidin välisen reaktion avulla vesiliuoksessa.

10 Tässä menetelmässä on useita epäkohtia. Alumiinioksidi johdetaan alumiinisulfaatista ja alumiinialunasta, jotka molemmat sisältävät SO.:ää.

4

Esillä olevassa keksinnössä SO.:n läsnäolon on osoitet- 4 tu aiheuttavan saadun pigmentin öljyn absorptio-ominaisuuden 15 alenemisen. Lisäksi silikaattituote ei sisällä ^2*3: ta, jonka on esillä olevan keksinnön avulla osoitettu muodostavan pienemmän tiheyden omaavia ja voimakkaammin öljyä absorboivia tuotteita.

US-patentti 3 264 130 (Mays) esittelee menetelmän sili-20 kaattipigmenttien valmistamiseksi ja sen avulla valmistettuja pigmenttejä, jolloin reaktiivisten piihappojen annetaan reagoida maa-aikaiimetä11ien hydroksidien kanssa. Vaikka tässä patentissa käytetyt reaktiiviset piihapot sisältävät alumiini-oksidia, alumino-aineosa ei ilmeisesti ole reaktiivinen. Li-25 saksi ^2*3: ta ei käytetä reaktiossa. Siten saadun pigmentin öljyn absorptio-osuus on pienempi kuin pigmenttien, jotka on valmistettu reaktioissa, joissa reaktiivista alumiinioksidia ja Na20:ta on läsnä. Lopuksi patentin pigmentit ovat luonteeltaan kiteisiä tai polymorfisiä. Tämä patentti on todennäköises-30 ti perustana tämäntyyppiselle tuotteelle, jota myi J.M.

Huber Corporation kauppanimellä NOPAff^ 1960-luvulla.

US-patentissa 3 567 667 esitetään valettuja vuoraus-koostumuksia, jotka muodostuvat kuulamyllypölystä ja kalsium-silikaattia tai kalsiumaluminosilikaattia olevasta kuitumai-35 sesta, vaikeasti sulavasta materiaalista. Tässä patentissa kal-siumsilikaatin ja kalsiumaluminosilikaatin esitetään olevan edullisesti kuonavillaa tai nimellä Eldorite tunnettua materiaalia .

3 78276 US-patentissa 4 243 429 (Tamura et ai.) esitellään menetelmä tobermotiitti-mineraalin valmistamiseksi kalkin ja alumiinioksidia sisältävän piipitoisen materiaalin reaktion avulla alkalisessa liuoksessa hydrotermisissä olosuhteissa.

5 Tobormoriitin kaava on: 5CaO:6 SiC>2:5 H20 eikä se sisällä Na20:ta eikä A^O^sa. Lisäksi muodostuu ettringiittiä, joka on kalsiumaluminosulfaatti.

Esillä oleva keksintö antaa amorfisen maa-alkalimetalli-aluminosilikaatin, jota voidaan käyttää absorboivana materiaali) Iina useilla alueilla.

Keksinnön erään kohteen mukaan saadaan sarja uusia amorfisia kalsiumsilikaatteja, jotka sisältävät alumiinia sekä niiden valmistusmenetelmiä. Keksinnön seuraavana kohteena on muodostaa sarja uusia maa-alkalimetallisilikaatteja, jotka si-15 sältävät alumiinia ja jotka ovat muodoltaan amorfisia ja joiden rakenne on erittäin luja ja öljyn absorptio suuri, mikä saa nämä materiaalit sopiviksi absorboiviksi aineiksi niiden suuren absorptiokyvyn vuoksi.

Esillä olevan keksinnön vielä seuraavana kohteena on 20 muodostaa uusia amorfisia kalsiumsilikaattimateriaaleja, jotka sisältävät alumiinia ja joiden rakenne on erittäin luja ja öljyn absorptiokyky suuri ja joita valmistetaan maa-alkali-metallioksidin tai -hydroksidin reaktion avulla reaktiivisen piihappomateriaalin ja reaktiivisen alumiinilähteen kanssa.

25 Keksinnön vielä seuraava kohde on muodostaa uusia kal siumsilikaatteja, joita voidaan käyttää kanto- ja absorptioainei-na ja uudet koostumukset, jotka sisältävät kalsiumsilikaattia.

Esillä olevan keksinnön muut kohteet ja edut ilmenevät sen seuraavasta kuvauksesta.

30 Edellä esitettyjen kohteiden ja etujen saavuttamiseksi valmistetaan tämän keksinnön mukaan uusia amorfisia maa-alkali-metallisilikaatti-materiaaleja, joiden kaava on seuraava: (0,1 0-720) Me: (0,005-100) B20:A1203 : (1 ,0-400) SiC>2 :XH20 jolloin Me on maa-alkalimetä11i, B on alkalimetalli ja X on 35 kokonaisluku välillä 1-3 ja joita tuotteita voidaan käyttää 4 78276 absorboivina tai kantavina aineina kuivien nesteiden muodostamiseksi kostuviin jauheisiin, kosteutta säätävinä aineina tai täyteaineina maaleissa, kumissa ja paperissa ja jauhatus-apuina kemiallisissa jätteissä ja niiden hävityksessä.

5 Esillä olevan keksinnön mukaan saadaan myös menetelmä tämän keksinnön mukaisten maa-alkalimetallisilikaattien valmistamiseksi, mikä menetelmä käsittää maa-alkalimetallioksidin tai -hydroksidin reaktion piihapon reaktiivisen muodon ja alumiinin reaktiivisen muodon kanssa hydrotermisissä tai 10 atmosfäärisissä olosuhteissa lämpötiloissa, jotka ovat alueella huoneenlämpötilasta 250°C lämpötilaan ja paineissa, jotka 2 ovat alueella normaalipaineesta 28 kp/cm olevaan paineeseen saakka, jolloin mainittu reaktio suoritetaan vesipitoisessa väliaineessa.

15 Esillä olevan keksinnön mukaan saadaan myös maaleja, kumia ja paperia, jotka sisältävät esillä olevan keksinnön mukaisia amorfisia maa-alkalimetallisilikaatteja kosteutta säätävinä aineina, kantajina tai täyteaineina ja kuivia nesteitä ja kostuvia jauheita, jotka sisältävät tehokkaan määrän tämän 20 keksinnön mukaisia maa-alkalimetallisilikaatteja absorboivina aineina.

Kuten on mainittu, saadaan esillä olevan keksinnön mukaan sarja maa-alkalimetallisilikaatteja, jotka sisältävät alumiinia ja ovat muodoltaan amorfisia, joiden rakenne on erittäin 25 luja ja öljyn absorptiokyky on hyvä ja jotka ovat käyttökelpoisia kantajina ja absorboivina aineina eri alueilla. Näitä tuotteita valmistetaan maa-alkalimetallin oksidin tai hydroksidin reaktion avulla piihapon reaktiivisen lähteen ja reaktiivisen alumiinilähteen kanssa alkalimetallioksidin läsnäollessa. Kek-30 sinnönmukaisia maa-alkalimetallisilikaatteja voidaan yleisesti esittää seuraavan kaavan avulla: (0,1 0-720) Me: (0,005-100) B20:A12C>3: (1,0-400) Si02 :XH20 jolloin kaavassa Me on maa-alkalimetalli, B on alkalimetalli ja X on kokonaisluku välillä 1-3. Molekyylin maa-alkaliraetal-35 liosuus voi olla kalsiumia, bariumia tai strontiumia, mutta se 5 78276 on edullisesti kalsiumia, koska lopulliset tuotteet soveltuvat useisiin tarkoituksiin ja lähtömateriaalit ovat helposti saatavia ja halpoja. Kuten kaavasta ilmenee, tuote sisältää pienen määrän yhtä tai useampaa aikaiimetä11ia, edullisesti natriumia, 5 oksidina. Aikaiimetallit sisältyvät lähtömateriaaleihin tai lisätään niitä erikseen ja säilyvät ne tuotteissa.

Maininta "alumiinilähde" tarkoittaa alumiinioksidia (A^O^) sen jossain reaktiivisessa muodossa ja käsittää seokset ja edullisesti alkalimetallialuminaatit kuten natriumalu-10 minaatin.

Tämän keksinnön mukaisia uusia yhdisteitä kutsutaan maa-alkalimetallisilikaateiksi, esimerkiksi kalsiumsilikaa-tiksi. Kuitenkin koska koostumukset keksinnön mukaisesti sisältävät myös alumiinia, voidaan niitä kutsua myös maa-alkali-15 metalli-alumino-silikaateiksi.

Kun edellä esitetty edustaa keksinnön laajaa toteutusta, on seuraava keksinnön suositeltava toteutus: (4,95-165)Me: (0,22-36)B20:A12C>3: (1 1 -300) SiC>2:XH20 jolloin Me ja X on määritelty edellä.

20 Esillä olevan keksinnön mukaiset tuotteet voidaan luon nehtia amorfisiksi, joiden rakenne on erittäin luja ja joiden 3 öljyn absorptiokyky on alueella 400-600 cm /100 g, edullisesti 3 550-600 cm /100 g hankausmenetelmän avulla määrättynä.

Nämä öljyn absorptioalueet riippuvat reaktiivisen piihapon 25 lähteestä. Reaktiivisempi piihappo antaa suuremman öljyn absorp-tiokyvyn omaavia tuotteita. Reaktiivisen alumiinin lisäys, kuten tässä keksinnössä esitetään, suurentaa edelleen tätä öljyn absorptiota tai niiden tuotteiden absorptiota, jotta· on valmistettu vähemmän reaktiivisista piihappolähteistä. öljyn suuri 30 absorptiokyky antaa pienen tiheyden tuotteisiin. Tuotteille on 2 myös tunnusomaista alueella noin 100-400 m /g oleva pinta-ala. Pakkaustiheys on alueella noin 0,20-0,30 g/ml. Tuotteiden val-koisuusaste on myös suuri, alueella noin 70-95.

Esillä olevan keksinnön mukaiset tuotteet valmistetaan 35 reaktiivisen piihapon reaktion avulla maa-alkalimetallireaktan- 6 78276 tin, edullisesti maa-aikalimeta11in oksidin tai hydroksidin ja alumiinilähteen kuten natriumaluminaatin tai alumiinioksidin kanssa. Reaktiivinen piihappomateriaali on kriittinen keksinnön mukaisia tuotteita valmistettaessa. Lopulliset ominai-5 suudet, jotka voidaan saavuttaa, riippuvat piihapon reaktiivisuudesta. Suositeltava lähtömateriaali voi olla jokin sopiva piihapon lähde mukaanluettuina piimää, kalsinoitu savi, synteettiset amorfiset piihapot tai silikaatit. Edullisesti pii-happo on savea, jota on käsitelty mineraalihapolla kuten rikki-10 hapolla alunan tai alumiinisulfaatin muodostamiseksi ja liukenematon reaktiivinen piihappo, jota kutsutaan nimellä Esellcu^ ja joka on rikkihapolla uutettua reaktiivista savea. Esellar=^ on tässä menetelmässä saatu tuote ja valmistaa sitä J.M. Huber Corporation. Tämä reaktiivinen piihappomateriaali on siten alu-15 nan valmistuksen sivutuote ja on se erikoisen sovelias lähde lähtömateriaaliksi esillä olevan keksinnön mukaiseen menetelmään. Uutettu savi täytyy suodattaa ja alunajäännökset täytyy poistaa siitä ennen sen käyttämistä menetelmässä. Reaktiivinen piihappo sisältää yleensä noin 7-15 painoprosenttia Ai., O , noin 20 80-90 painoprosenttia SiOj» edullisesti enemmän kuin noin 85 painoprosenttia Si02, noin 5-16 painoprosenttia vettä ja noin 5-10 painoprosenttia epäpuhtauksia. (Huom. SiC>2, Al2°3 ja epäpuhtauksien prosenttimäärät perustuvat vedettömään materiaaliin.) Piihappo on reaktiivinen ja alumiinioksidin 25 läsnäolo antaa reagoimattoman alumiinioksidilähteen lähtömateriaaliin esillä olevan keksinnön mukaisten lopputuotteiden saamiseksi. Alumiinioksidin reaktiivisen osuuden muodostaa natrium-aluminaattiliuos. Alkalimetallioksidi saadaan natriumaluminaat-tiliuoksen avulla natriumoksidin tapauksessa ja/tai emäksisen 30 liuoksen tai muun sopivan alkalimetallioksidilähteen avulla.

Reaktio suoritetaan edullisesti vesipitoisessa väliaineessa ja olosuhteissa, joiden alue ulottuu normaalipaineesta ja ympäristön lämpötilasta 100°C lämpötilaan ja suureen painee-seen. Suositeltava toteutus on reaktion suorittaminen normaali-35 paineessa ja noin 80-110°C lämpötilassa. Näissä olosuhteissa tar- 7 78276 vittava reaktioaika on noin 1-5 tuntia. Vaihtoehtoisesti voidaan reaktio suorittaa hydrotermisissä olosuhteissa mukaan- 2 luettuna 0,7-28 kp/cm paine ja niinkin korkea lämpötila kuin 130-230°C. Vielä edullisempiin olosuhteisiin kuuluvat kuiten-5 kin 7-10,5 kp/cm^ paine ja 175-190°C lämpötila.

Suositeltavassa toteutuksessa on edullista valmistaa ensin tuoretta sammutettua kalkkia (Ca(OH)2) ja lisätä siihen reaktiivisen piihapon liete. Osa alumiinista voi olla läsnä piihapossa ja loppuosa voidaan lisätä metallioksidilietteen 10 lisäyksen jälkeen natriumaluminaattina, joka luonnollisesti lisää myös natriumia natriumoksidina seokseen. Alkalimetalli-oksidia voidaan lisätä vielä emäksisenä liuoksena. Tämä on reaktanttien suositeltava lisäysjärjestys. Reagoivassa koostumuksessa eräs moolikoostumus on seuraavalla alueella: 15 CaO/SiO2=0,1:1 - 1,8:1

Si02/Al203=1:1 - 21:1 Si02/Al20*=1:1 - 400:1 B20+Na20/Si02=0,05-1 - 0,25:1

Suositeltavan valmistuserän moolikoostumus on seuraava: 20 CaO/SiO2=0,45:1 - 0,55:1

Si02/Al203=1:1 -21:1 Si02/Al203+=11:1 - 240:1 B2+Na20/Si02=0,08:1 - 0,12:1 * reaktiokykyinen.

25 Reaktion päätyttyä kiinteä aine erotetaan seoksesta suodattamalla tai linkoamalla ja pestään vedellä sekä kuivataan. Tuote on tällöin absorboivaksi materiaaliksi käyttökelpoisessa tilassa.

Keksinnön seuraavassa toteutuksessa tuotteen fysikaali-30 siä ominaisuuksia voidaan parantaa sumutuskuivauksen avulla sumutuskuivatun tuotteen saamiseksi tunnettuja menetelmiä käyttäen. Keksinnönmukainen sumutuskuivattu tuote on vapaasti valuvaa ja on se erikoisen edullinen useisiin sovellutuksiin.

β 78276

Vielä seuraavassa toteutuksessa kuivattu tuote voidaan jauhaa erittäin hienojakoisen tuotteen saamiseksi.

Vaihtoehtoisesti kuivattu tuote voidaan muodostaa helmiksi tai pelletisoida tunnettujen menetelmien avulla halutun 5 koon omaavien osasten saamiseksi.

Käytettäessä kantajana, absorboivana aineena tai täyteaineena lisätään koostumuksia kuivattuna kiinteänä aineena maaleihin, kumiin tai paperiin ja muihin materiaaleihin kuten maanviljelyskemikaaleihin, farmaseuttisiin materiaaleihin ja 10 kosmeettisiin aineisiin alalla tunnettujen menettelyjen avulla.

Keksinnönmukaisten koostumusten erittäin edullinen käyttöalue on kantajana tai kuivausaineena öljyjä ja kemikaaleja varten. Suositeltava koostumus sisältää noin 25-40 painoprosenttia maa-alkalimetallisilikaattia ja noin 60-75 painoprosenttia 15 öljyä tai kemikaalia. Tällöin saadaan puoliksi tahnamainen tuote useimpien öljyjen ja nestemäisten kemikaalien kanssa. Vaikka näiden koostumusten fysikaalinen muoto vaihtelee ominaisuuksien mukaan, esillä olevan keksinnön mukaiset maa-alkalimetallisilikaatit absorboivat tavallisesti riittävästi 20 öljyä 60-75 % öljypitoisen tuotteen muodostamiseksi, joka on kuiva, valuva jauhe. Täten keksinnönmukaisten koostumusten ominaisuudet kantajina, abosrboivina aineina ja kuivausaineina ovat erinomaiset.

Seuraavien esimerkkien tarkoituksena on esitellä kek-25 sintöä, niitä ei kuitenkaan ole pidettävä sitä rajoittavina. Esimerkeissä ja kauttaaltaan esittelyssä osat ovat paino-osia, ellei toisin ole mainittu.

Esimerkki 1 Tässä esimerkissä Esellai®on piihappolähde. Kertapanos-30 koostumus alumiinioksidilisäyksineen valmistetaan lisäämällä 239,63 grammaa tuoretta, sammutettua kalsiumhydroksidilietettä, joka sisältää 13,61 painoprosenttia CaO, 1236,47 grammaa hapolla uutettua savilietettä, joka sisältää 5,65 painoprosenttia SiC»2 ja 0,50 painoprosenttia jäänteitä. Saatuun liettee- ;·. 35 seen lisätään 24,25 grammaa reaktiivista natriumaluminaatti- 9 78276 liuosta# joka sisältää 33#28 % Na2= ja 6,80 % Α12<03. Lietteen annetaan sitten reagoida 175°C lämpötilassa 7,0 kp/cm^ paineessa 2,0 tuntia. Tämän seoksen kertapanoksen moolikoostumus on seuraava: 5 CaO/SiO2=0,5:1

SiO2/Al2O3=15,0:1 SiO2/Al2O3+=72,0:1 Na2O/SiO2=0,11:1 H20/Ca0=130,00:1 10 + reaktiokykyistä

Reaktion päätyttyä kiinteä aine poistetaan suodattamalla, pestään vedellä ja kuivataan. Saadun tuotteen öljyn absorp- 3 tiokyky on 574 cm /100 grammaa.

Esimerkki 2 15 Tämä esimerkki esittelee kalsiumsilikaatin, joka on vai- mistettu muusta piihappolähteestä kuin Esellar^normaaliolo-suhteissa. Piihapon lähde on saostettu piihappo.

Valmistetaan kertapanoskoostumus alumiinioksidilisäyk-sineen lisäämällä 113,72 g tuoreen, sammutetun kalkin (Ca(OH)2> 20 lietettä, joka sisältää 12,25 CaO, 760,78 grammaan reaktiivisen piihapon lietettä, joka sisältää 3,92 painoprosenttia Si02· Saatuun lietteeseen lisätään 7,88 g natriumaluminaattiliuosta, joka sisältää 18,7 % Na20 ja 24,2 % Al203· Lietteen annetaan sitten reagoida 100°c lämpötilassa 2,0 tuntia. Tämän seoksen 25 kertapanoksen moolikoostumus on seuraava:

CaO/SiO2=0,5:1 Si02/Al203=25,5:1 Si02/Al203*=25,5:1 Na2O/SiO2=0,05:1 30 H20/Ca0=187,0:1 * reaktiokykyistä

Reaktion päätyttyä kiinteä aine erotetaan suodattamalla, pestään vedellä ja kuivataan. Saadun tuotteen öljyn absorp- 3 tiokyky on 545 cm /100 grammaa.

10 78276

Seuraavat esimerkit (3-5) esittävät alumiinisulfaatti-lisäyksen haitallista vaikutusta ja reaktiivisen alumiinili-säyksen edullista vaikutusta reaktioon. Saostettu piihappo on piihappolähde.

5 Esimerkki 3

Valmistetaan vertailupanos, joka ei sisällä alumiini-oksidia eikä natriumoksidia, lisäämällä 156,02 g tuoreen, sammutetun kalkin (Ca(0H)2) lietettä, joka sisältää 13,47 painoprosenttia Cao; 782,82 grammaan reaktiivisen piihapon lietettä, 10 joka sisältää 5,75 painoprosenttia SiO^· Lietteen annetaan sitten reagoida 100°C lämpötilassa 2,0 tuntia. Tämän seoksen panoksen moolikoostumus on seuraava:

CaO/SiC>2=0,5:1

Si02/Al2C>2=ei käytetty 15 Si02/Al2C>2 =ei käytetty

Na20/SiC>2= ei käytetty H20/Ca0=129,0:1 * reaktiokykyinen

Reaktion päätyttyä käsiteltiin materiaalia esimerkissä 20 2 esitetyllä tavalla. Saadun pigmentin öljyn absorptiokyky 3 on 500 cm /100 grammaa.

Esimerkki 4 Tämä esimerkki esittää häviötä öljyn absorptiokyvyssä vertailuesimerkkiin (esimerkki 3) verrattuna, jos alunaa käyte-25 tään alumiinioksidilähteenä. Viitaten US-patenttien 3 264 130 (Mays) ja 3 238 052 (Burak) mukaisiin esityksiin, seuraava esimerkki kuvaa tuotteen ominaisuuksien heikkenemistä, jos alumiinioksidin lähteenä on alumiinisulfaatti. Valmistetaan kertapa-noskoostumus alunalisäyksineen lisäämällä 156,02 g tuoreen sam-30 mutetun kalkin lietettä, joka sisältää 13,47 painoprosenttia CaO, 772,82 grammaan reaktiivisen piihapon lietettä, joka sisältää 5,83 painoprosenttia Si02, joka lisätään saostettuna piihappona. Saatuun lietteeseen lisätään 19,80 g alumiinisul-faattiliuosta, joka sisältää 6,07 % A^O^ ja sitten 12,01 g 35 emäksistä liuosta, joka sisältää 38,75 % Na02· Lietteen anne- 11 78276 taan sitten reagoida 100°C lämpötilassa 2 tuntia. Seoksen ker-tapanoksen koostumus moolisuhteessa on:

CaO/SiO2=0,5:1 Si02/Al203=63,7:1 5 Si02/Al203*=63/7:1

Na20/Si02=0,10:1 H2O/CaO=132,0:1 * = osoittautuu olevan haitallinen tuotteelle. Seos ei pysty reagoimaan tämän patentin mukaisella tavalla.

3 10 Saadun tuotteen öljyn absorptiokyky on 474 cm /100 grammaa.

Esimerkki 5

Seuraavassa esitetään öljyn absorptiokyvyn kasvu, mikä aiheutuu natriumin ja alumiinin lisäyksestä, esimerkkiin 3 15 verrattuna. Saostettu piihappo on piihappolähteenä.

Valmistetaan kertapanoskoostumus alumiinioksidilisäyk-sineen lisäämällä 156,02 g tuoreen, sammutetun kalkin lietettä, joka sisältää 13,47 painoprosenttia CaO, 7,82,82 grammaan reaktiivisen piihapon lietettä, joka sisältää 5,75 painoprosenttia 20 Si02· Saatuun lietteeseen lisätään 5,27 g natriumaluminaatti- liuosta, joka sisältää 18^7 % Na20 ja 24,2 % A1203, minkä jälkeen lisätään 9,47 g emäksistä liuosta, joka sisältää 38,75 % Na20. Saadun lietteen annetaan reagoida 100°C lämpötilassa 2,0 tuntia. Tämän seoksen kertapanoskoostumus moolisuhteina on 25 seuraava:

CaO/SiO2=0,5:1 SiO2/Al2O3=60,1:1 SiO2/Al2O3*=60,1:1 Na20/Si02=0,10:1 30 H2O/CaO/130,5:1 * reaktiokykyinen 3

Saadun tuotteen öljyn absorptiokyky on 535 cm /100 g. Seuraavat esimerkit (6-8) esittelevät alumiinisulfaat-tilisäyksen haitallista vaikutusta sekä reaktiivisen alumiini-35 lisäyksen vaikutusta. Hapolla uutettua savea käytetään vertailu-ke rt apanok s e s sa.

12 78276

Esimerkki 6

Valmistetaan vertailukertapanos ilman alumiinioksidia tai natriumoksidia lisäämällä 145,41 g kalkkilietettä, joka sisältää 13,47 painoprosenttia CaO, 729,53 grammaan reaktii-5 visen piihapon lietettä, joka sisältää 5,76 painoprosenttia Si02 ja 0,51 painoprosenttia Al203-jäänteitä. Saadun lietteen annetaan sitten reagoida 100°C lämpötilassa 2,0 tuntia. Tämän seoksen kertapanoksen koostumus moolisuhteina on seuraava:

CaO/SiO2=0,5:1 10 SiO2/Al2O3=19,0:1

Si02/Al2C>3 = ei käytetty

Na20/Si02= ei käytetty H20/Ca0=128,29:1 *=reaktiokykyinen 15 Reaktion päätyttyä kiinteä aine poistetaan suodatta malla ja kuivataan. Saadun tuotteen öljyn absorptiokyky on 3 455 cm /100 grammaa.

Esimerkki 7

Seuraava on standardiesimerkki hapolla uutetusta sa-20 vesta, kalkista, alumiinioksidista ja emäksestä, joita käyte-tään tässä keksinnössä. Havaitaan kasvu öljyn absorptiossa verrattuna esimerkkiin 6.

Valmistetaan kertapanoskoostumus alumiinioksidilisäyk-·; sineen lisäämällä 145,41 g kalkkilietettä, joka sisältää 13,47 25 painoprosenttia CaO, 725,77 grammaan reaktiivisen piihapon lietettä, joka sisältää 5,79 painoprosenttia Si02 ja 0,52 painoprosenttia Al203-jäänteitä. Saatuun lietteeseen lisätään 2,95 g natriumaluminaattiliuosta, joka sisältää 18,7 % Na20 ja 24,2 % Al203 ja sitten 10,91 g emäksistä liuosta, joka si-30 sältää 38,7 % Na20. Saadun lietteen annetaan sitten reagoida 100°C lämpötilassa 2,0 tuntia. Tämän seoksen kertapanoksen koostumus moolisuhteina on seuraava: 13 78276

CaO/SiO2=0,5:1 SiO2/Al2O3=16,0:1 Si02/Al203*=100/0:1 Na2O/SiO2=0,1:1 5 H20/Ca0=129:1 *=reaktiokykyinen 3

Saadun tuotteen öljyn absorptiokyky on 516 cm /100 g. Esimerkki 8 Tämä esimerkki osoittaa öljyn absorptiokyvyn heikkene-10 mistä verrattuna vertailuesimerkkiin (esimerkki 6), kun alunaa käytetään alumiinilähteenä.

US-patentteihin 3 264 130 (Mays) ja 3 238 052 (Burak) viitaten/ joissa on esitetty alumiinisulfaatin käyttö, valmistetaan kertapanoskoostumus alumiinisulfaattiliuoksen antaman 15 alumiinioksidin kanssa lisäämällä 145,41 g kalkkilietettä, joka sisältää 13,47 painoprosenttia CaO, 725,77 grammaan reaktiivisen piihapon lietettä, joka sisältää 5,79 painoprosenttia SiC>2 ja 0,52 painoprosenttia Al203~jäänteitä. Saatuun lietteeseen lisätään 12,32 g alumiinisulfaattiliuosta, joka sisältää 20 6,07 % Al2C>3 ja sitten 12,32 g emäksistä liuosta, joka sisäl tää 38,75 % Na2<0. Saadun lietteen annetaan sitten reagoida 100°C lämpötilassa 2 tuntia. Tämän seoksen kertapanoksen koos-.! tumus moolisuhteina on seuraava: f CaO/SiO2=0,6:1 ; 25 SiO2/Al2O3=16,0:1 J Si02/Al203*=100,0:1

Na20/Si02=0,10:1 H20/Ca0=130,6:1 * osoittautuu haitalliseksi tuotteelle. Ei pysty reagoimaan 30 tässä patentissa esitetyllä tavalla.

. 3

Saadun tuotteen öljyn absorptiokyky on 362 cm /100 g.

Esimerkki 9 ; Tässä esitetään KOH-korvaus lisäemäksenä, mikä käyte tään natriumaluminaatin kanssa.

35 Valmistetaan esimerkin 5 mukainen kertapanoskoostumus 14 78276 lisäämällä 156,02 grammaa kalkkilietettä, joka sisältää 13,47 painoprosenttia CaO, 782,82 grammaan reaktiivisen piihapon lietettä, joka sisältää 5,75 painoprosenttia Si02· Saatuun lietteeseen lisätään 5,27 grammaa natriumaluminaattiliuosta, 5 joka sisältää 18,7 % Na20 ja 24,2 % Al203 ja sitten 11,25 g KOH-liuosta (kaliumhydroksidia), joka sisältää 38,4 % K20. Saadun lietteen annetaan sitten reagoida 100°C lämpötilassa 2.0 tuntia. Tämän seoksen kertapanoksen koostumus moolisuhtei-na on seuraava: 10 CaO/SiO2=0,5:1

Si02/Al203=60,0:1 Si02/Al203*=60,0:1 (K20+Na20)/SiO2=0,08:1 H2O/CaO=130,7:1 15 * = reaktiokykyinen 3

Saadun tuotteen öljyn absorptiokyky on 487 cm /100 g. Esimerkki 10 Tämä esimerkki esittää natriumaluminaatin l>orvaamisen kaliumaluminaatilla ja KOH:n käyttämisen lisäemäksenä.

20 Valmistetaan kertapanoskoostumus lisäämällä 156,02 g kalkkilietettä, joka sisältää 13,47 painoprosenttia CaO, 782,82 grammaan reaktiivisen piihapon lietettä, joka sisältää I 5,75 painoprosenttia Si02· Saatuun lietteeseen lisätään 8,45 g ; kaliumaluminaattiliuosta, joka sisältää 24,3 % K20 ja 17,3 % - 25 Al203> Saadun lietteen annetaan reagoida 100°C lämpötilassa 2.0 tuntia. Tämän seoksen kertapanoksen koostumus moolisuhtei-na on seuraava:

CaO/SiO2=0,5:1 Si02/Al203=51,9:1 30 Si02/Al203*=51,9:1 ·. K2O/SiO2=0,11 :1 H20/Ca0=131 ,2:1 *=reaktiokykyinen 3

Saadun tuotteen öljyn absorptiokyky on 505 cm /100 g.

is 78276

Esimerkki 11

Esillä olevan keksinnön mukaiset kalsiumsilikaattituot-teet kilpailevat edullisesti kaupallisten tuotteiden kanssa, jotka tunnetaan nimillä MicroCel e!® ja Micro-Cel A Nämä 5 tuotteet on esitelty edellämainituissa US-patenteissa 3 033 648 ja 2 995 447. Esillä olevan keksinnön mukaisten tuotteiden vertailemiseksi hankittiin Micro-Cel A näytteitä ja ne tutkittiin esillä olevan keksinnön mukaisten testimenettelyjen avulla. Näissä testimenettelyissä oli hieman muutoksia julkaistujen 10 arvojen suhteen, jotka ovat luonteenomaisia Micro-Cel e!® tuotteelle. Seuraavassa taulukossa on esitetty esimerkkien 1 ja 2 tuotteiden vertailu patentinhakijan suorittamiin Micro-Cel e!® tuotteen testaustuloksiin yhdessä Micro-Cel A ja Micro-Cel c® tuotteiden julkaistuihin tuloksiin. Micro-Cel A ja Micro-15 Cel A ovat Manville Corporation 1 in rekisteröityjä kauppani-miä joukolle absorboivia aineita ja paakkuuntumista estäviä aineita. Nämä tuotteet tutkittiin valkoisuusasteen, öljyn absorptioky-vyn, veden absorptiokyvyn, pinta-alan, keskimääräisen osas-koon, seulajäännöksen, valutustiheyden, pakkaustiheyden, 20 massatiheyden ja pH-arvon suhteen. Tulokset on esitetty seuraa-: : vassa taulukossa.

16 78276 άΡ

U O

* ιΗ d ' ' 0> Ä in _ -J V * ° Ί ® •ΗΛΙΟ ΟΐΛΐΛ ττ Ο σι •H p ,¾ 00 00 CM t" > O >H oo ro ** *- 0 3 3 iS * Ή ^ 3? _ *< I L <#> W Q 6 - c C o Λ) iH J *H -n *— 3 s « a a s ~ Π T Tj —* —' m o o oo Ή Q fQ N ^ ·>. *.

>P,i4oooin»-r- o oo c u h » 2 ® » ^- ιβ ·η 3 m S £ -n| w « 3 H ,£j 3

<D C -P

rj -H W <N

t jj ö σι o n- « ΐ, ί ^ i Γ^σι»-τ-|οο U H V *. ^ K H ^ I *► P PQJq^VOr-OlOOlOOOIOO <1) o -P 3 m σ σ>

Ό -H 3 ‘C t'J

3 £ Λ Til 3 **

W

H -H d

0 3 X -P O

X β X -P 0.

x '*ή p <u a vd o ^ dB <D -P 3 o ro in io «— r- I σι ho E in £ *> - * - - » I - d .HO-P^oi-inr-^ooo 1 ° 3 -P « 3 ·Η 01 J! 9° E-i a) W tn oj 1/1 m

•H

fH

r—l *H

•P > : : & 3 > ω

>, o CN VO

:: pr ,_i ι-j T- oo m p* T- rs σ

^ rj 3 - - ' * - - I

•x -P root-or-oooio Ai -P oo in T- T-

P <U -¾1 IN

Φ -P

ε 3 n s I » | o s § * a \ \ g ro ro 3 «· S @ oJUh a f t * 11::! g rn M Λ μ<<Ν_ Ή ·η ^ 5 V | II5I11|a **: O >ο>λ«γο>Οι2'- 17 782 7 6

Kuten edelläolevan taulukon tuloksista ilmenee, esillä olevan keksinnön mukaisten tuotteiden ominaisuudet ovat samoja tai parempia kuin Micro-Cel tuotteen, joka on kalsium-silikaattituote. Erikoisesti tämän keksinnön mukaisille tuot-5 teille on tunnusomaista parantunut valkoisuusaste ja pinta-ala alan aikaisempiin tuotteisiin verrattuna.

Tässä esitteessä öljyn absorptiokyky määrättiin ASTM hankausmenetelmän mukaan (Amer. Soc. Test. Mater. Stand., D. 281). Tämä testi perustuu periaatteessa pellavasiemenöljyn 10 sekoittamiseen pigmentin kanssa hankaamalla lastalla sileällä pinnalla, kunnes muodostuu jäykkä kittimäinen tahna. Mittaamalla tarvittavan öljyn määrä erittäin jäykän, kittimäisen tahnan muodostamiseksi, joka ei murru tai eroa, kun sitä leikataan lastalla, voidaan mitata pigmenttien öljynabsorptio-15 kyky - arvo, joka vastaa sitä öljyn tilavuutta, joka vaaditaan pigmentin yksikköpainoa kohti pigmentin absorptiokyvyn kyllästämiseksi. öljyn absorptiokyky lasketaan seuraavasta yhtälöstä: öljyn absorptiokyky^1^11 absorptio, ml x 100 2q pigmenttinäytteen paino, grammaa =ml öljyä/100 pigmenttiä

Pinta-ala määrättiin typen absorptiomenetelmän avulla (Brunauer, Emmett ja Teller (BET), J.A.C.S. 60, 309 (1938)). Keskimääräinen osaskoko (sekundäärinen osaskoko) määrättiin 2o Coulter Counter menetelmän avulla käyttäen mallia TA II.

Keksintöä on esitelty määrättyihin suositeltaviin toteutuksiin viitaten. Kuitenkin koska määrätyt muuntelut ovat alan asiantuntijoilla ilmeisiä, ei keksintöä ole pidettävä niihin rajoittuvana.

Claims (9)

1. Amorfinen maa-alkalimetallisilikaatti, tunnettu siitä, että se on valmistettu reaktiivisesta pii-5 haposta ja alumiinin lähteestä, joka on natriumaluminaatti tai alumiinioksidi, ja että se vastaa seuraavaa kaavaa: (0,10-720)Me:(0,005-100)B20:Al203:(1,0-400)Si02:XH20, jossa Me on maa-alkalimetalli, B on alkalimetalli ja X on 1, 2 tai 3.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen maa-alkalimetalli silikaatti, tunnettu siitä, että Me on kalsium.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen maa-alkalimetallisilikaatti, tunnettu siitä, että se on sumutuskui-vattu.

4. Menetelmä kaavan (0,10-720)Mes(0,005-100)B20:A1203:(l,0-400)Si02:XH20 mukaisen maa-alkalimetallisilikaatin, jolloin Me on maa-alkalimetalli, B on alkalimetalli ja X on kokonaisluku välillä 1-3, valmistamiseksi, tunnettu siitä, että 20 se käsittää maa-alkalimetallin hydroksidin tai oksidin reaktion vesipitoisessa väliaineessa reaktiivisen piihapon ja alumiinioksidin kanssa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, t u n- · n e t t u siitä, että reaktiivinen piihappo sisältää vähin- : 25 tään 70 % piihappoa.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiivinen piihappo valmistetaan piihappopitoisen materiaalin ja mineraalihapon välisen reaktion avulla.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että reaktiivinen piihappo sisältää noin 7-15 painoprosenttia Al203, noin 80 - 90 painoprosenttia Si02, noin 5-16 painoprosenttia vettä ja noin 5-10 painoprosenttia epäpuhtauksia. is 78276

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktio suoritetaan hydrotermisissä 2 olosuhteissa noin 0,7 - 2,8 kp/cm paineessa ja noin 130 - 230°C lämpötilassa.

9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että reaktio suoritetaan ympäristön lämpötilasta 100°C lämpötilaan olevalla lämpötila-alueella normaalipaineessa. 20 7 8 2 7 6