FI84905B - Syntetiska alkalimetall -aluminiumsilikat, foerfarande foer framstaellning av dessa och anvaendning av dessa. - Google Patents

Syntetiska alkalimetall -aluminiumsilikat, foerfarande foer framstaellning av dessa och anvaendning av dessa. Download PDF

Info

Publication number
FI84905B
FI84905B FI880699A FI880699A FI84905B FI 84905 B FI84905 B FI 84905B FI 880699 A FI880699 A FI 880699A FI 880699 A FI880699 A FI 880699A FI 84905 B FI84905 B FI 84905B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
sams
alkali metal
clay
product
compositions
Prior art date
Application number
FI880699A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI84905C (fi
FI880699A (fi
FI880699A0 (fi
Inventor
Satish K Wason
Original Assignee
Huber Corp J M
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huber Corp J M filed Critical Huber Corp J M
Publication of FI880699A publication Critical patent/FI880699A/fi
Publication of FI880699A0 publication Critical patent/FI880699A0/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI84905B publication Critical patent/FI84905B/fi
Publication of FI84905C publication Critical patent/FI84905C/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02—Emulsion paints including aerosols
    • C09D5/024—Emulsion paints including aerosols characterised by the additives
    • C09D5/028—Pigments; Filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40—Compounds of aluminium
    • C09C1/42—Clays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/42—Gloss-reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/02—Inorganic compounds ; Elemental compounds
    • C11D3/12—Water-insoluble compounds
    • C11D3/124—Silicon containing, e.g. silica, silex, quartz or glass beads
    • C11D3/1246—Silicates, e.g. diatomaceous earth
    • C11D3/128—Aluminium silicates, e.g. zeolites
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/68—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments siliceous, e.g. clays
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/38—Coatings with pigments characterised by the pigments
    • D21H19/40—Coatings with pigments characterised by the pigments siliceous, e.g. clays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/02—Amorphous compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/74—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by peak-intensities or a ratio thereof only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/20—Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32—Spheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/50—Agglomerated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10—Solid density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14—Pore volume
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/19—Oil-absorption capacity, e.g. DBP values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/20—Powder free flowing behaviour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/21—Attrition-index or crushing strength of granulates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • C01P2006/82—Compositional purity water content
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90—Other properties not specified above

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

1 84905
Synteettisiä alkalimetallialumiinisilikaatteja, menetelmä niiden valmistamiseksi ja niiden käyttö Tämä keksintö koskee uusia synteettisiä alkalime-5 tallialumiinisilikaattikoostumuksia (SAMS-koostumuksia), ja aivan erityisesti synteettisiä alkalimetallialumiini-silikaatteja, joita valmistetaan kaoliinisavien ja alka-limetallisilikaattien hydrotermisen reaktion avulla.
Edullinen menetelmä sisältää savipigmentin vesi-10 dispersion hydrotermisen käsittelyn alkalimetallisilikaa- tilla, niin että alkalimetallisilikaattiemäksen (B) ja saven (C) moolisuhde on alle 1,0, mutta SAMS-koostumuksia sekä SAMS:n ja zeoliittien seoksia voidaan muodostaa niinkin, että suhde B:C on suurempi kuin 1:0. SAMS-koos-15 tumuksilla on erikoisetuja vahvistavina täyteaineina tai funktionaalisina pigmentteinä papereissa, maaleissa, kumissa ja polymeerisissä systeemeissä; eräinä niiden monista käyttömahdollisuuksista. Erityisen käyttökelpoisia SAMS-koostumukset ovat paperien täyteainekoostumuksissa 20 ja paperien päällystyskoostumuksissa.
Alkalimetallisilikaattimateriaalit, kuten natrium-alumiinisilikaatit ovat hyvin tunnettuja. Alalla on tunnettu aikaisemmin kahdenlaisia alkalimetallialumiinisili-kaattimateriaaleja: luonnollisia ja synteettisiä alkali-25 metallialumiinisilikaatteja.
Luonnollisina silikaatteina tunnetut alkalimetal-lialumiinisilikaatit ovat luonteeltaan kiteisiä louhinta-tuotteita. Synteettiset alkalimetallialumiinisilikaatit ovat joko amorfisia tai kiteisiä reaktiotuotteita. Kitei- • 30 siä synteettisiä alkalimetallialumiinisilikaatteja kutsu taan myös synteettisiksi zeoliiteiksi. Erityyppiset amorfiset synteettiset alkalimetallialumiinisilikaatit tunnetaan myös synteettisinä silikoina ja alumiinisilikaattei-. : . na.
2 84905 Täydellisen käsityksen saamiseksi tämän keksinnön arvosta on välttämätöntä selvittää ero tämän keksinnön mukaisten koostumusten ja niiden nimenomaisten alalla aikaisemmin tunnettujen silikoiden ja synteettisten sili-5 kaattien, joihin edellä yleisesti viitattiin, koostumusten välillä.
Alan kirjallisuudessa aikaisemmin esitetty kuvaus zeoliittien luonteesta on löydettävissä US-patenttijul-kaisusta 3 702 886, joka mainitaan tässä viitteenä.
10 Sekä luonnolliset että synteettiset zeoliitit voi daan yleisesti ottaen luokitella kiteisiksi alkali- tai maa-alkalimetallialumiinisilikaateiksi, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia. Synteettiset zeoliitit ovat järjestäytyneitä, huokoisia, kiteisiä alumiinisilikaatteja, 15 joilla on tarkasti määrätty kiderakenne, johon sisältyy suuri määrä pieniä onteloita, joita yhdistää toisiinsa joukko vielä pienempiä kanavia. Ontelot ja kanavat ovat kooltaan täsmälleen samanlaisia. Koska nämä huokoset ovat dimensioltaan sellaisia, että ne pystyvät adsorboimaan 20 tietyn kokoisia molekyylejä, kun taas suurempikokoiset jäävät ulkopuolelle, nämä materiaalit tunnetaan "molekyy-liseuloina" ja niitä käytetään monilla eri tavoilla näiden ominaisuuksen hyödyntämiseksi. Sellaisiin molekyyli-seuloihin kuuluu hyvin suuri joukko erilaisia positiivi-25 sen ionin sisältäviä sekä luonnollisia että synteettisiä • .'· kiteisiä alumiinisilikaatteja. Näitä alumiinisilikaatteja voidaan kuvata Si04:n ja A104:n muodostamiksi jäykiksi kolmiulotteisiksi verkoiksi, joissa yhteiset happiatomit muodostavat ristisidoksia tetraedrien välille, niin että 30 alumiini- ja piiatomien yhteismäärän suhde happiatomien määrään on 1:2. Tetraedrejä sisältävät alumiinin sähköisen valenssin kompensoijana toimii kiteeseen sisältyvä kationi, esimerkiksi alkalimetalli- tai maa-alkalimetal-likationi. Tämä voidaan esittää kaavalla, jossa Al:n suh-35 de erilaisten kationien, kuten Ca/2, Sr/2, Na, K tai Li li 3 84905 määrään on 1. Jotakin tiettyä tyyppiä oleva kationi voidaan korvata joko kokonaan tai osaksi toista tyyppiä olevalla kationilla ioninvaihtotekniikkaa hyväksi käyttäen tavanomaisella tavalla. Sellaisella kationinvaihdolla on 5 mahdollista muuttaa jonkin tietyn alumiinisilikaatin huokosten kokoa valitsemalla sopivasti kulloinenkin kationi. Vesimolekyylit täyttävät tetraedreihin jäävät tyhjät tilat ennen dehydratointia.
Tähän saakka tunnettujen menettelytapojen tulokse-10 na on muodostunut suuri joukko erilaisia synteettisiä kiteisiä alumiinisilikaatteja. Näiden alumiinisilikaattien nimeämisessä on käytetty kirjainsymbolia tai muuta sopivaa symbolia, kuten esimerkiksi zeoliitti A (US-patentti-julkaisu 2 882 243), zeoliitti X (US-patenttijulkaisu 15 2 882 244), zeoliitti Y (US-patenttijulkaisu 3 054 655), zeoliitti ZK-5 (US-patenttijulkaisu 3 247 195), zeoliitti β (US-patenttijulkaisu 3 308 069) ja zeoliitti ZK-4 (US-patenttijulkaisu (3 314 752>).
Zeoliitit A ja X voidaan erottaa muista zeolii-20 teista ja silikaateista pulveriröntgendiffraktiodiagram-miensa ja eräiden fysikaalisten ominaisuuksien perusteella. Eräitä sellaisia ominaisuuksia, joiden on todettu olevan tärkeitä näiden zeoliittien identifioinnissa, ovat koostumus ja tiheys.
25 Peruskaavana kaikille kiteisille natriumzeolii- teille voidaan esittää seuraava kaava
Na20 : A1203 : xSi02 : yH20 30 Yksittäisellä kiteisellä zeoliitilla x:n ja y:n arvot ovat yleensä tarkasti määrätyissä rajoissa. Yksittäisen zeoliitin tapauksessa x:n arvo voi vaihdella jonkin verran, koska alumiiniatomit ja piiatomit miehittävät suurin piirtein vastaavat asemat hilasta. Pienet vaihte-35 lut näiden atomien suhteellisissa määrissä eivät muuta 4 84905 merkittävästi zeoliitin kiderakennetta tai fysikaalisia ominaisuuksia.
Zeoliitti A:n tapauksessa keskimääräinen arvo x:lle on noin 1,85, x:n arvon ollessa rajoissa 1,85 ± 5 0,5.
Zeoliitti X:n tapauksessa x:n arvo on rajoissa 2,5 ± 0,5.
y:llä ei välttämättä ole sama arvo kaikkien zeo-liittinäytteiden tapauksessa. Syynä tähän on se, että 10 erilaiset vaihdettavissa olevat ionit ovat kooltaan erilaisia ja vesimolekyylien vastaanottamiseen zeoliitin huokosissa käytettävä tila vaihtelee, koska kidehilan dimensiot eivät muutu ioninvaihdossa merkittävästi.
Zeoliitti A:n tapauksessa y:lle määritetty keski-15 määräinen arvo on 5,1 ja zeoliitti X:n tapauksessa se on 6,2.
Edullisen aikaisemmin tunnetun menetelmän mukaisesti valmistetuissa zeoliiteissa natriumoksidin suhteen alumiinioksidiin pitäisi olla 1. Mikäli kuitenkaan kaik-20 kea emäliuoksessa mukana ollutta ylimääräistä natriumia ei pestä pois saostuneesta tuotteesta, analyysi saattaa osoittaa suhteen suuremmaksi kuin 1, ja jos pesu suoritetaan liian perusteellisesti osa natriumista voi korvautua ioninvaihdon kautta vedyllä, jolloin suhde laskee pienem-25 mäksi kuin 1. On todettu, että sen helppouden vuoksi, jolla natrium vaihtuu vedyksi, mainittu suhde on zeoliitti A:ssa seuraavissa rajoissa:
Natriumoksidi 30 - = 1,0 ± 0,2
Alumiinioksidi
Zeoliitti X:ssä suhde on seuraavissa rajoissa: 35 Natriumoksidi -- = 0,9 ± 0,2
Alumiinioksidi l! 5 84905
Zeoliitti A:n kaava voidaan siten esittää seuraavasti : 1,0 ± 0,2 Na20 : A1203 : 1,85 ± 0,5 Si02 : yH20 5
Zeoliitti X:n kaava voidaan siten esittää seuraavasti : 0,9 ± 0,2 Na20 : A1203 : 2,5 ± 0,5 Si02 : yH20 10
Zeoliitti A:n tapauksesa y:llä voi olla mikä tahansa arvo aina arvoon 6 saakka, ja zeoliitti X:n tapauksessa mikä tahansa arvo aina arvoon 8 saakka.
Zeoliittien huokoset sisältävät tavallisesti vet-15 tä. Edellä esitetyt kaavat vastaavat zeoliitti A:n ja zeoliitti B:n kemiallista analyysiä. Kun huokosissa on sekä muita aineita että vettä, kemiallinen analyysi osoittaa y:lle pienempää arvoa, ja muita adsorbaatteja olevan mukana. Noin 600 °C:tta alemmissa lämpötiloissa 20 haihtuvien aineiden mukanaolo kidehilassa ei muuta merkittävästi zeoliitin käyttökelpoisuutta adsorbenttinä, koska sellaiset aineet poistuvat tavallisesti huokosista aktivoinnin aikana.
Synteettisiä alkalimetallisilikaatteja, kuten nat-25 riumalumiinisilikaatteja valmistetaan yleensä alunan ja alkalimetallisilikaattien välisillä reaktioilla. Saatavassa tuotteessa piidioksidia ja alumiinioksidin mooli-suhde on tavallisesti noin 11. Tätä tyyppiä olevia amorfisia tuotteita tunnetaan; amorfisia tuotteita, jotka 30 ovat tätä tyyppiä, myy esimerkiksi J. M. Huber Corporation tavaramerkillä ZE0LEXR. Erikoismerkkejä näistä tuotteista, samoin kuin menetelmiä niiden valmistamiseksi on esitetty US-patenttijulkaisuissa 2 739 073, 2 848 346 ja 3 582 379.
6 84905
Yhdessäkään näistä patenttijulkaisuista ei esitetä tämän keksinnön mukaisten koostumusten valmistamista al-kalimetallisilikaattiemästen ja saven välisillä hydroter-misillä reaktioilla, joissa silikaattiemäksen ja saven 5 moolisuhde on edullisesti alle 1,0, tai edes vihjata sellaiseen valmistukseen.
Tunnetaan myös synteettisiä silikoja, joita valmistetaan noin 80 °C:n lämpötilassa toteutettavilla nat-riumsilikaattien ja rikkihapon välisillä reaktioilla.
10 Moolisuhteet tuotteissa ovat tavallisesti vakioita. Erilaisia tätä tyyppiä olevia tuotteita tunnetaan Satish K. Wason'in nimissä olevien US-patenttijulkaisujen 3 893 840, 4 067 746, 4 122 160 ja 4 422 880 perusteella. Tuotteita, jotka ovat tätä tyyppiä, muu J. M. Huber Cor-15 poration kauppanimillä ZE0R, ZE0SYLR ja ZE0DENTR.
Yhdessäkään edellä mainituista patenttijulkaisuista ei esitetä tämän keksinnön mukaisten koostumusten valmistamista alkalimetallisilikaattiemäksen (B) ja saven (C) välisellä hydrotermisellä reaktiolla, jossa silikaat-20 tiemäksen ja saven moolisuhde (B:C) on edullisesti alle 1,0, tai edes vihjata sellaiseen valmistukseen. Amorfisen synteettisen silikaatin (ZEOLEX 213), amorfisen silikan (Hi-Sil 233) ja tämän keksinnön mukaisen synteettisen al-kalimetallialumiinisilikaatin (SAMS) Fourier-muunnosinf-- 25 rapunaspektrin (FT-IR-spektrin) vertailu on esitetty taulukossa 1.
Tunnetaan myös erilaisia zeoliittituotteita, joita tuotetaan synteettisesti alle 100 °C:n lämpötiloissa toteutettavilla natriumaluminaatin ja natriumsilikaatin vä-30 lisillä reaktioilla. Tässä reaktiossa muodostuu yleensä välituotteena geeli tai amorfinen aine, joka sitten ki-teytyy. Tätä tyyppiä olevia zeoliittejä myydään nimillä zeoliitti A, zeoliitti X ja xeoliitti Y, sekä muilla nimillä. Näillä zeoliiteilla on käyttöä adsorbentteina, io-35 ninvaihtoaineina, katalyyseissä ja muilla alueilla. Tätä l: 7 84905 aihepiiriä käsitellään yksityiskohtaisesti US-patentti-julkaisuissa 4 443 422 ja 4 416 805, jotka mainitaan tässä viitteinä.
Kummassakaan näistä patenttijulkaisuista ei esite-5 tä tämän keksinnön mukaisten koostumusten valmistamista alkalimetallisilikaattiemäksen (B) ja saven (C) välisellä hydrotermisellä reaktiolla, niin että silikaattiemäksen ja saven moolisuhde (B:C) on panosreaktiossa edullisesti alle 1, tai edes etäisesti vihjata sellaiseen valmistuk-10 seen. Zeoliittien A, X ja Y infrapunaspektrien (FT-IR) vertailu tässä keksinnössä esitetyllä menetelmällä valmistetun synteettisen alkalimetallialumiinisilikaatin (SAMS) spektriin on esitetty kuviossa 2.
Natriumsilikaatin reaktiota kaoliinisavien kanssa 15 on tutkittu erilaisissa hydrotermisissä olosuhteissa ja niistä ovat raportoineet Kurbus et ai.: Z. Anorg. Allg. Chem. 429 (1977), ss. 156 - 161. Näitä reaktioita tutkittiin hydrotermisissä olosuhteissa käyttäen kaoliinia ja natriumsilikaattia suurin piirtein ekvivalenttisessa moo-20 lisuhteessa ja toteuttaen reaktio autoklaavissa. Reaktioiden tuotteet, jotka identifioitiin röntgen-, elektronimikroskooppi- ja infrapunamenetelmin osoittivat natrium-silikaatin reagoivan kaoliinin kanssa, niin että muodostuu aluminosilikageeli tai kiteinen zeoliittimineraali-·. 25 analsiimi, jonka kaava on
Na20 : A1203 : 4 Si02 : 2 H20
Reaktiossa kaoliini liukenee ja samanaikaisesti 30 reaktiotuotteeseen ilmestyy a-kvartsi.
Kurbus et ai.:n julkaisussa selostetaan nimenomaan tunnetun, analsiimiksi kutsutun tuotteen zeoliittimine-raalin valmistusta. Tässä julkaisussa ei vihjata edes etäisesti keksinnön mukaisten koostumusten valmistami-35 seen.
8 84905
Yksinkertaisuuden vuoksi tämän keksinnön mukaisia koostumuksia kuvataan röntgenanalyysissä amorfisiksi aineiksi, joilla esiintyy heikkoja kaoliinipiikkejä. Aineita kuvataan yksityiskohtaisemmin jäljempänä. Analsiinin 5 ja tämän keksinnön mukaisen SAMS-koostumuksen FT-IR-spek-trien vertailu on myös esitetty kuviossa 2.
Kaoliinisavien erilaisia reaktioita emäksisten reagenssien kanssa, mm. reaktioita natriumhydroksidin, kalsiumhydroksidin ja vastaavien kanssa, on myös tutkit-10 tu.
US-patenttijulkaisuissa 3 765 825 ja 3 769 282 (Hurst) on esimerkiksi kuvattu korkeassa lämpötilassa, sekä korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa toteutettavia savilietteiden reaktioita alkalimetallihydrok-15 sidien, kuten natriumhydroksidin kanssa. Tässä reaktiossa kaoliini hajotettiin ja muunnettiin aluminosilikamateri-aaleiksi. Kummassakaan näistä patenttijulkaisuista ei vihjata edes etäisesti tämän keksinnön mukaisten koostumusten valmistamiseen alkalimetallisilikaatin ja kaolii-20 nisaven välisellä hydrotermisellä reaktiolla, jossa sili kaatin ja saven moolisuhde on edullisesti alle 1,0.
Erilaisia synteettisiä amorfisia natriumalumiini-silikaattimateriaaleja on valmistettu natriumsilikaatin ja natriumaluminaatin välisillä reaktioilla, joita kuva-. 25 taan US-patenttijulkaisussa 4 213 874. Tässä patenttijulkaisussa ei kerrota mitään tämän keksinnön mukaisten koostumusten valmistamisesta alkalimetallisilikaatin ja kaoliinisaven välisellä hydrotermisellä reaktiolla tai edes vihjata sellaiseen valmistukseen.
30 US-patenttijulkaisun 3 264 130 mukaisesti barium- tai kalsiumhydroksidin annetaan reagoida piidioksidipi-toisen materiaalin kanssa. Tässä patenttijulkaisussa ei kerrota mitään alkalimetallisilikaatin ja kaoliinisaven välisestä hydrotermisestä reaktiosta.
9 84905 US-patenttijulkaisun 3 834 921 mukaisesti valmistetaan seostettua amorfista natriumalumiinisilikaattipig-menttiä natriumsilikaatin ja alumiinisulfaatin välisellä reaktiolla. Patenttijulkaisun 3 834 921 esimerkki kuvaa 5 sellaisen alumiinisilikaattipigmentin, jossa piidioksidin suhde alumiinioksidiin on noin 11,5, valmistusta. Kyseistä tuotetta valmistetaan alumiinisulfaatin ja natriumsilikaatin välisellä reaktiolla.
Kummassakaan edellä mainituista patenttijulkai-10 suista ei esitetä tämän keksinnön mukaisten koostumusten valmistamista alkalimetallisilikaattiemäksen (B) ja saven (C) välisellä hydrotermisellä reaktiolla, jossa silikaat-tiemäksen ja saven moolisuhde (B:C) on edullisesti alle 1,0, tai edes etäisesti vihjata sellaiseen valmistukseen. 15 US-patenttijulkaisun 4 075 280 mukaisesti valmis tetaan zeoliitti A:ta kalsinoidun saven ja natriumhydrok-sidin välisellä reaktiolla. Tässä patenttijulkaisussa selostetaan uutta menetelmää alalla jo aikaisemmin tunnetun zeoliitti A:n, jolla on tarkasti määritelty röntgendif-20 fraktiodiagrammi, valmistamiseksi.
US-patenttijulkaisun 3 837 887 mukaisesti valmistetaan sauvamaisista hiukkasista koostuvia mikrokiteisiä aineita kaoliinisaven ja alkalimetallihydroksidin välisillä reaktioilla, joissa hydroksidin ja saven moolisuhde .25 on vähintään 2:1. Tässä patenttijulkaisussa ei vihjata edes etäisesti tämän keksinnön mukaisten koostumusten valmistamiseen alkalimetallisilikaatin ja kaoliinisaven välisellä hydrotermisellä reaktiolla.
US-patenttijulkaisussa 3 784 392 kuvataan menetel-30 mä hinojakoisten alumiinisilikaattipigmenttien valmistamiseksi kaoliinisavista käsittelemällä kaoliinisavia maa-alkalimetallihydroksididispersiolla. Reaktio toteutetaan 50 - 200 °C:n lämpötilassa hydrotermisissä olosuhteissa niin, että hydroksidin ja kaoliinipigmentin moolisuhde on 35 vähintään 1:1. Syntyvä tuote on amorfinen alumiinisili- 10 84905 kaattipigmentti, jolla on aikaisempaa korkeampi vaaleus-aste ja joka on erityisesti käyttökelpoinen paperin päällystyksessä. Tässä patenttijulkaisussa ei vihjata edes etäisesti alkalimetallisilikaatin ja kaoliinin väliseen 5 reaktioon tämän keksinnön mukaisten koostumusten valmistamiseksi .
Yhdessäkään alan aikaisemmista patenttijulkaisuista ei kerrota mitään tässä kuvattujen uudenlaisten alka-limetallisilikaattikoostumusten valmistuksesta. Tämän 10 keksinnön mukaiset tuotteet ovat ainutlaatuisia, ja niiden valmistus esitetyissä reaktio-olosuhteissa on yllättävää. Lyhyyden vuoksi keksinnön mukaisista synteettisistä alkalimetallialumiinisilikaateista käytetään tässä selityksessä jäljempänä nimitystä "SAMS".
15 Välttämätön lisätaustakäsite keksinnön arvon ym märtämiseksi täydellisesti on "rakenteen" käsite. Alkali-metallialumiinisilikaattien yhteydessä tässä tekstissä on käytetty seuraavanlaista rakennekäsitettä:
On mahdollista valmistaa alkalimetallialumiinisi-20 likaatti- eli SAMS-tuotteita, joissa US-patenttijulkai-sussa 3 893 840 (S. K. Wason; J. M. Huber Corporation) esitetyn rakennemääritelmän mukainen rakenteen taso vaih-telee. Koska mitään yleisesti hyväksyttyä teollista menetelmää synteettisten täyteaineiden hiukkaskoon määrittä-- 25 miseksi ei ole olemassa ja täyteaineiden toimittajien yleinen käytäntö on tehdä tuotteillaan öljyn absorptio-testi poispyyhkimismenetelmällä (ASTM-D281), perustuu rakenteen määrittely omavaltaisesti öljyn absorptioarvoihin eikä täyteaineen hiukkaskokoon. Saman määritelmän, joka 30 on käytössä silikan rakenteen määrittelyssä [esim. S. K.
Wason: Cosmetic Properties and Structure of Fine Particle Synthetic Procipitated Silica; J. Soc. Cosmet. Chem. 29 (elokuu 1978), ss, 497 - 521], mukaisesti synteettisten alkalimetallialumiinisilikaatti- eli SAMS-tuotteiden sa-35 notaan olevan VHS-tyyppiä (VHS = very high structure), 11 84905 kun öljyn absorptioarvot ovat suurempia kuin 200 ml/100 g ja VLS (VLS = very low structure), kun öljyn absorptioarvot ovat pienempiä kuin 75 ml/100 g. Synteettisten alka-limetallisilikaatti- eli SAMS-koostumusten luokittelu 5 "rakenteen" perusteella öljyn absorptioon pohjautuen on esitetty taulukossa I.
Taulukko I
Määritelmä: SAMS:n rakenne öljyn absorptioon pohjautuen 10
Rakenteen taso_Öljyn absorptio (ml/100 g) VHS (Very high structure) yli 200 HS (High structure) 175 - 200 MS (Medium structure) 125 - 175 15 LS (Low structure) 75 - 125 VLS (Very low structure)_alle 75_ Tämä keksintö tarjoaa uudenlaisia synteettisiä al-kalimetallialumiinisilikaatti- eli SAMS-koostumuksia ja 20 menetelmiä (jotka sisältävät savien ja alkalimetallisili-kaattien välisen reaktion) niiden valmistamiseksi, jotka koostumukset ja menetelmät ovat alan aikaisemman tiedon valossa ainutlaatuisia ja yllättäviä.
Keksintö koskee uutta synteettisten koostumusten - 25 ryhmää, josta käytetään jäljempänä nimitystä synteettiset alkalimetallialumiinisilikaatit eli yksinkertaisesti "SAMS". Keksinnön mukaiset tuotteet kuuluvat uuteen synteettisten aineiden ryhmään, joiden aineiden transmissio-elektronimikroskopia (TEM), Fourier-muunnosinfrapunaspek-30 troskopia (FT-IR), röntgendiffraktio (XRD) ja elektroni-diffraktio (ED) osoittavat olevan koostumukseltaan ja morfologialtaan ainutlaatuisia ja joille on tunnusomaista se, että ne sisältävät pienen osuuden osaksi muuttuneita kaoliinihiukkasia, Jotka aiheuttavat SAMS-koostumuksen 35 röntgendiffraktiodiagrammeissa havaittavat kaoliinille i2 84905 tunnusomaiset piikit, mutta jotka sisältävät myös ja suurimmaksi osaksi diffraktiota aiheuttamatonta amorfista tai mikrokiteistä reaktiotuotetta, pääasiallisesti muuttuneiden kaoliinihiukkasten reunojen ympärillä, mutta 5 myös jossakin määrin pitkin pintoja, kuten TEM-kuviot 18 - 23 osoittavat.
TEM-kuviot 18 - 23 osoittavat SAMS-tuotteen olevan muuttuneita levymäisiä hiukkasia, joissa on yhtenäinen reuna-alue amorfista, diffraktiota aiheuttamatonta alka-10 limetallisilikaatin ja kaoliinin reaktiotuotetta. SAMS-tuotteen yhdistetty rakenne on kokonaisuus, jonka kokona iskoostumus on xM20 : A1203 : ySi02 : zH20 15 jossa x on alkalimetallioksidimoolien lukumäärä ja M on alkalimetalli, y on Si02-moolien lukumäärä SAMS-koostu-muksessa ja z on sitoutuneen veden moolimäärä.
Näille tuotteille on lisäksi röntgendiffraktion 20 (XRD) perusteella tunnusomaista se, että ne ovat olennaisilta osiltaan amorfisia ja että niillä esiintyy heikkoja kaoliinipiikkejä, kuten kuviot 33, 34, 35 ja 26 osoittavat. SAMS-tuotteille on myös tunnusomaista se, että niillä on lähtöaineina käytettävien savien, zeoliittien sekä . 25 kiteisten että amorfisten silikojen ja silikaattien inf-rapunaspektreistä (IR) poikkeava IR-spektri.
Kuviossa 1 verrataan SAMS-koostumuksen infrapuna-spektriä amorfisen synteettisen silikaatin (Zeolex 23) ja .·. silikan (Hi-Sil 233) sekä kalsinoidun kaoliinisaven spek- 30 triin. Kuviossa 2 verrataan vastaavasti SAMS-koostumuksen infrapunaspektriä zeoliittien A, X ja Y sekä analsiimin spektriin. Sekä kuviossa 1 että kuviossa 2 SAMS-koostumuksen IR-spektri poikkeaa huomattavasti muiden aineiden spektreistä. Kuvioissa 3 ja 4 verrataan esimerkkien 1 ja 35 2 mukaisten SAMS-koostumusten infrapunaspektrejä kumman- i3 84905 kin lähtöaineena käytetyn saven spektriin. Kummassakin tapauksessa SAMS-koostumuksen spektri poikkeaa huomattavasti lähtöainesaven spektristä, joskin alue aaltolukujen 800 cm’1 ja 400 cm'1 välillä on melko samanlainen sekä sa-5 ven että SAMS:n tapauksessa. Suurin ero spektreissä on aaltolukualueella 1 200 - 875 cm'1, jossa SAMS-koostumuk-silla esiintyy leveämpi, vähemmän yksityiskohtainen Si-O-venytyspiikki (1 200 - 950 cm'1).
Yksinkertaisuuden vuoksi SAMS-koostumuksia kuva-10 taan pohjimmiltaan monikomponenttisiksi materiaaleiksi, Jotka koostuvat muuttuneista levymäisistä kaoliinisavi-hiukkasista, joihin yhdistyy yksi tai useampi rinnakkainen, olennaisilta osiltaan amorfisen alkalimetallisili-kaatin ja kaoliinisaven välisen reaktiotuotteen alue.
15 Edullisia keksinnön mukaisia koostumuksia valmis tetaan alkalimetallisilikaatin ja saven välisellä hydro-termisellä reaktiolla, varmistaen, että panosten koostumus on sellainen, että suhde B:C on alle 1,0, suhteen olematta kuitenkaan rajoitettu 1,0:aa pienempiin arvoihin 20 (B tarkoittaa alkalimetallisilikaatin ja C kaoliinisaven moolimäärää panoskoostumuksessa). Vaikka edullisia SAMS-koostumuksia valmistetaan 1,0:aa pienemmillä B:n ja C:n suhteilla, SAMS-tuotteita voidaan valmistaa myös niin, että suhde B:C on huomattavasti yli 1,0, säätämällä pa-25 noksen koostumus, paine, lämpötila ja hydrotermisen reaktion kestoaika sopiviksi. Tätä panoskoostumusta kuumennetaan sekoitettavassa reaktorissa käytettävän höyrynpai-neen ollessa 3,4 - 25 baaria (50 - 360 psi), edullisesti 6,2 - 10,3 baaria (90 - 150 psi) ja reaktioajan ollessa 30 15 minuuttia - 4 tuntia, edullisesti 45 minuuttia - 2 tuntia. Halutun reaktioajan lopussa reaktori jäähdytetään ja SAMS-tuote erotetaan suodattamalla, pestään, kuivataan ja jauhetaan niin, että saavutetaan haluttu hienousaste. Si02:n suhde alkalimetallioksidiin alkalimetallisilikaa-35 tissa, jota SAMS-reaktiossa kutsutaan emäkseksi, on 1- 6.
i4 8 4 905
Alkalimetallisilikaatin ollessa natriumsilikaatti, suhde Si02:Na20 on edullisesti 2,0 - 3,3 ja syntyy SAMS-koostu-muksen edullinen natriummuoto, joka voidaan esittää oksidien moolisuhteen muodossa seuraavasti: 5 xNa20 : A1203 : ySi02 : zH20 jossa x on jokin luku 0,01 - 2,0, y on 2,0:aa suurempi luku ja z on jokin luku 0-10, edullisesti 0 - 5,0.
10 Vastaavasti alkalimetallisilikaatin ollessa ka- liumsilikaatti suhde Si02:K20 on edullisesti 2,8 - 3,0, ja alkalimetallisilikaatin ollessa litiumsilikaatti suhde Si02:Li20 on edullisesti 4,8 - 5,6.
Yksi tämän keksinnön päämäärä on siis saada aikaan 15 uudenlaisia synteettisiä alkalimetallialumiinisilikaatti-tuotteita (SAMS-tuotteita) tai -pigmenttejä, jotka ovat käyttökelpoisia vahvistusaineina, vahvistavina täyteaineina ja/tai opasiteettia lisäävinä aineina papereissa, maaleissa, muoveissa ja muissa erikoistuotteissa.
20 Toinen keksinnön päämäärä on tarjota menetelmä uu sien synteettisten alkalimetallialumiinisilikaattituot-teiden valmistamiseksi savien ja alkalimetallisilikaat-tien välisillä reaktioilla hydrotermisissä olosuhteissa käyttäen ainutlaatuista panoskoostumusta ja säädeltyä • 25 reaktioaikaa, sekä kontrolloituja lämpötila- ja paineolo-suhteita.
Eräs keksinnön yleinen päämäärä on tuottaa suhteellisen halvasta kaoliinista tai sitä lähellä olevista aineista arvokkaampia koostumuksia, jotka ovat rakenteel-30 taan kontrolloituja synteettisiä alkalimetallialuraiinisi-likaattituotteita, joita valmistetaan louhitusta ja puhdistetusta kaoliinista.
Vielä eräs keksinnön päämäärä on saada aikaan kao-liinipohjäisiä koostumuksia, joiden vaaleusaste on kor-35 keampi ja opasiteetti huomattavasti suurempi kuin lähtöaineina käytettävillä kaoliinituotteilla.
is 84905
Yksi tämän keksinnön päämäärä on saada aikaan SAMS-koostumuksia, joilla on erittäin hyvät hankauksen-kesto-ominaisuudet kalsinoituihin saviin verrattuna, ja saada aikaan synteettisiä pigmenttejä, joilla on paremmat 5 ominaisuudet paperin päällystyksessä kuin kalsinoiduilla savilla. Tarkoituksena on saada aikaan synteettisiä tuotteita, joilla kalliita funktionaalisia täyteaineita, jat-keaineita, pigmenttejä ja arvokkaampia tuotteita, kuten kalsinoituja savia, höyrystettyjä silikoja ja silikagee-10 lejä, synteettisiä silikaatteja, synteettisiä kalsiumsi-likaatteja ja niitä lähellä olevia aineita voidaan jatkaa.
Vielä eräs tärkeä ja spesifinen tämän keksinnön päämäärä on saada aikaan SAMS-koostumuksia, joilla on 15 suuri sirontakerroin ja erinomaiset opasiteettia lisäävät ominaisuudet ajatellen niiden käyttämistä kalliiden ti-taanidioksidikoostumusten jatkamisessa sellaisissa lopullisissa käyttökohteissa kuin paperit, maalit, kumi ja muovikonsentraatit.
20 Eräs keksinnön lisäpäämäärä on saada aikaan teol lisia tuotteita, kuten papereja, lateksimaaleja, muoveja, maalinhimmennysaineita, kumia, kuivien nesteiden kanto-aineita, vaahdonestoaineita, tarttumista estäviä aineita ja muita tuotteita, jotka sisältävät vahvistusaineena, : 25 funktionaalisena täyteaineena tai jatkeaineena keksinnön mukaista synteettistä alkalimetallialumiinisilikaattituo-tetta, jota valmistetaan saven ja alkalimetallisilikaatin välisellä hydrotermisellä reaktiolla.
Muut tämän keksinnön päämäärät ja edut selviävät 30 jäljempänä keksinnön kuvauksen yhteydessä.
Edellä esitettyjen päämäärien ja etujen saavuttamiseksi tämä keksintö tarjoaa synteettisiä alkalimetalli-silikaatteja (SAMS), jotka koostuvat muuttuneista levymäisistä kaoliinisavihiukkasista, joihin yhdistyy yksi 35 tai useampi rinnakkainen, olennaisilta osiltaan amorfisen 16 84905 alkalimetallisilikaattiemäksen ja kaoliinisaven välisen reaktiotuotteen alue, ja joiden kaava on xM20 : A1203 : ySi02 : zH20 5 jossa x on alkalimetallioksidimoolien lukumäärä ja M on alkalimetalli, y on Si02-moolien lukumäärä SAMS-koostu-muksessa ja z on sitoutuneen veden moolimäärä.
Näitä tuotteita voidaan luonnehtia pääosiltaan 10 amorfisiksi aineiksi, joilla nykyisen röntgendiffraktio- tiedon perusteella karakterisoituina esiintyy heikkoja kaoliinipiikkejä, mutta niitä voidaan kuitenkin tulevaisuudessa pitää mikrokiteisinä, SAMS-tyyppiä olevien tuotteiden karakterisoinnissa tarvittavan tietämyksen lisään-15 tyessä.
Keksintö tarjoaa SAMS-koostumuksia, joiden TEM osoittaa olevan amorfisia koostumuksia, joissa on osina muuttuneita levymäisiä kaoliinihiukkasia. SAMS-tuotteiden öljyn absorptioarvot vaihtelevat 40 ml:sta yli 200 20 ml:aan/100 g ja pinta-alat 2 m2:stä 300 m2:iin/g ja niillä on suuri monovalenttisten kationien vaihtokapasiteetti (jopa 220 milliekvivalenttia/100 g) ja erittäin hyvät hankauksenkesto-ominaisuudet.
Keksintö tarjoaa myös menetelmän näiden synteet-25 tisten alkalimetallialumiinisilikaattituotteiden valmis tamiseksi, joka menetelmä sisältää savilietteen ja alka-limetallisilikaatin välisen hydrotermisen reaktion, jossa alkalimetallisilikaattiemäksen (B) ja saven (C) moolisuh-de lähtöreaktioseoksessa on edullisesti alle 1,0, joskin 30 SAMS-koostumuksia voidaan valmistaa ennalta valituissa reaktio-olosuhteissa niinkin, että suhde on yli 1,0.
Keksintö tarjoaa myös koostumuksia, kuten papereja, maaleja, muoveja, kumeja, vaahdonestoaineita ja erikoistuotteita, jotka sisältävät keksinnön mukaisia uuden-35 laisia synteettisiä alkalimetallisilikaattimateriaaleja.
17 8 4 905
Keksinnön selventämiseksi viitataan liitteenä oleviin piirroksiin. Piirroksia ei tule käsittää keksintöä rajoittaviksi, vaan pelkästään esimerkeiksi.
Kuviossa 1 on esitetty amorfisen natriumalumiini-5 silikaatin (Zeolex 23), amorfisen synteettisen silikan (Hi-Sil 233), kalsinoidun kaoliinin (Hycal) ja esimerkistä 2 peräisin olevan SAMS-koostumuksen FT-IR-spektrin vertailu.
Kuviossa 2 on esitetty zeoliittien A, X ja Y sekä 10 analsiimin FT-IR-spektrin vertailu esimerkistä 2 peräisin olevan SAMS-koostumuksen spektriin.
Kuviossa 3 on esitetty esimerkistä 1 peräisin olevan SAMS-koostumuksen FT-IR-spektrin vertailu lähtöaineena käytetyn Omnifil-saven spektriin.
15 Kuviossa 4 on esitetty esimerkistä 2 peräisin ole van SAMS-koostumuksen FT-IR-spektrin vertailu lähtöaineena käytetyn Hydragloss 90-saven spektriin.
Kuviossa 5 on esitetty Hydragloss 90:n ja SAMS-koostumusten, jotka valmistettiin B:C-suhteilla 0,5 20 (esimerkki 2), 1,0 ja 2,0 (esimerkki 5, kokeet 1 ja 2, tässä järjestyksessä), FT-IR-spektrien vertailu.
Kuviossa 6 on esitetty esimerkin 6 mukaisten SAMS-koostumusten, jotka valmistettiin Omnifil-savesta ja moo-lisuhteiltaan erilaisista natriumsilikaattiemäksistä suh-25 teen B:C ollessa 0,5, FT-IR-spektrien vertailu.
Kuviossa 7 on esitetty esimerkin 9 mukaisten SAMS-koostumusten, jotka valmistettiin Hydragloss 90:stä ja natriumsilikaatista (moolisuhde 2,5) suhteen B:C ollessa 0,75 - 5,0, FT-IR-spektrien vertailu.
30 Kuviossa 8 on esitetty esimerkin 9 mukaisten SAMS- koostumusten, jotka valmistettiin Hydragloss 90:n ja nat-riumhydroksidin välisellä reaktiolla suhteen B:C ollessa 0,75 - 5,0, FT-IR-spektrien vertailu.
18 84905
Kuvio 9 esittää zeoliitti A:n pyyhkäisyelektroni-mikroskooppikuvaa (SEM-kuvaa).
Kuvio 10 esittää zeoliitti X:n SEM-kuvaa.
Kuvio 11 esittää zeoliitti Y:n SEM-kuvaa.
5 Kuvio 12 esittää analsiimin SEM-kuvaa.
Kuvio 13 esittää esimerkin 1 mukaisen SAMS-koostu-muksen SEM-kuvaa.
Kuvio 14 esittää esimerkin 2 mukaisen SAMS-koostu-muksen SEM-kuvaa.
10 Kuvio 15 esittää tunnetun amorfisen natriumalumii- nisilikaatin (Zeolex 23) TEM-kuvaa.
Kuvio 16 esittää tunnetun synteettisen silikan (Hi-Sil 233) TEM-kuvaa.
Kuvio 17 esittää tunnetun kalsinoidun saven 15 (Hycal) TEM-kuvaa.
Kuvio 18 esittää tämän keksinnön mukaisen SAMS-koostumuksen, joka on saatu Itä-Georgiasta peräisin olevasta Omnifil-savesta suhteen B:C ollessa 0,75 (esimerkki 1), TEM-kuvaa.
20 Kuvio 20 esittää tämän keksinnön mukaisen SAMS- koostumuksen, joka on saatu Itä-Georgiasta peräisin olevasta Hydragloss 90-savesta suhteen B:C ollessa 0,5 (esimerkki 2), TEM-kuvaa.
Kuvio 21 esittää esimerkin 2 mukaisen SAMS-koostu-. 25 muksen TEM-kuvaa.
Kuvio 22 esittää tämän keksinnön mukaisen SAMS-koostumuksen, joka on saatu Hydragloss 90:stä suhteen B:C ollessa 1,0 (esimerkki 5, koe 1), TEM-kuvaa.
Kuvio 23 esittää tämän keksinnön mukaisen SAMS-30 koostumuksen, joka on saatu Hydragloss 90:stä suhteen B:C
ollessa 2,0 (esimerkki 5, koe 2), TEM-kuvaa.
Kuvio 24 esittää vertailuaineena käytetyn Omnifil-saven TEM-kuvaa.
19 84905
Kuvio 25 esittää vertailuaineena käytetyn Hydra-gloss 90 -saven TEM-kuvaa.
Kuvio 26 on zeoliitti A:n XRD-diagrammi.
Kuvio 27 on zeoliitti A:n XRD-diagrammi.
5 Kuvio 28 on zeoliitti Y:n XRD-diagrammi.
Kuvio 29 on analsiimin XRD-diagrammi.
Kuvio 30 on Zeolex 23:n XRD-diagrammi.
Kuvio 31 on Hi-Sil 233:n XRD-diagrammi.
Kuvio 32 on Hycalin XRD-diagrammi.
10 Kuvio 33 on esimerkin 1 mukaisen SAMS-koostumuk- sen XRD-diagrammi, jossa esiintyy ainoastaan heikkoja kaoliinipiikkejä.
Kuvio 34 on esimerkin 2 mukaisen SAMS-koostumuk-sen XRD-diagrammi, jossa esiintyy ainoastaan heikkoja 15 kaoliinipiikkejä.
Kuvio 35 on esimerkin 5, kokeen 1 mukaisen SAMS-koostumuksen XRD-diagrammi, jossa esiintyy ainoastaan heikkoja kaoliinipiikkejä.
Kuvio 36 on esimerkin 5, kokeen 2 mukaisen 20 SAMS-koostumuksen XRD-diagrammi, jossa esiintyy ainoastaan heikkoja kaoliinipiikkejä.
Kuvio 37 on lähtöaineena käytetyn Omnifil-saven XRD-diagrammi.
Kuvio 38 on lähtöaineena käytetyn Hydragloss 90-25 saven XRD-diagrammi.
Kuviot 39A ja 39B esittävät esimerkin 4, kokeili den nro 2 (kuvio 39A) ja 4 (kuvio 39B), mukaisten kaliu- I” mia sisältävien SAMS-koostumusten SEM-kuvia.
Kuvio 40 esittää levymäisen SAMS-koostumuksen, 30 joka on saatu Hydraprint-savesta suhteen B:C ollessa 0,25 (esimerkki 11), SEM-kuvaa.
Kuvio 41 esittää levymäisen SAMS-koostumuksen, joka on saatu Hydraprint-savesta suhteen B:C ollessa 0,75 (esimerkki 13), SEM-kuvaa.
35 Kuvio 42 esittää levymäisen SAMS-koostumuksen valmistamisessa Hydraprint-savesta suhteen B:C ollessa 20 84905 0,75 (esimerkki 13) käytetyn Hydraprint-saven SEM-kuvaa.
Kuvio 43 esittää litiumia sisältävän SAMS-koostu-muksen, joka on saatu Lithsil 4 -litiumsilikaatista ja Hydragloss 90:stä suhteen B:C ollessa 0,75 (esimerkki 14, 5 koe nro 3), TEM-kuvaa.
Tämän keksinnön mukaiset synteettiset alkalime-tallialumiinisilikaatit (SAMS) ovat ainutlaatuisia tuotteita, jotka ovat erikoisesti käyttökelpoisia vahvista-10 vina aineina ja funktionaalisina täyteaineina papereissa, maaleissa, muoveissa, kumissa ja erikoismateriaaleissa. Edullisille tuotteille on erityisesti tunnusomaista, että ne ovat reunuksellisia alkaliraetallialumiinisili-kaattikoostumuksia, joilla on suurempi opasiteetti ja 15 kehittyneempi rakenne sekä ainutlaatuinen morfologia lähtöaineena käytettyyn savimateriaaliin verrattuina.
Lisäksi saadun tuotteen vaaleusaste on usein huomattavasti korkeampi kuin lähtöainesaven, ja vastaava tai suurempi kuin erilaisilla papereissa, maaleissa, muo-20 veissa ja vastaavissa nykyisin vahvistusaineina tai funktionaalisina täyteaineina käytettävillä savimateriaaleil-la. Se, että SAMS-koostumuksien opasiteetti ja vaaleus ovat huomattavasti paremmat kuin lähtöaineiden, on yllättävää.
25 Tämän keksinnön mukaisilla alkalimetallialumiini- silikaattituotteilla on myös yllättävän hyvät öljyn ab-sorptio-ominaisuudet; öljyn absorptio millilitroina öl-jyä 100 g kohden SAMS-tuotetta vaihtelee noin 40 ml:sta yli 200 ml:aan/100 g. Tämä on varsin merkittävää sikäli, : : : 30 että vesipitoinen savi, jolla on hyvin alhainen öljyn absorptiokyky (noin 30 ml/100 g), on muunnettu keksinnön avulla SAMS-tuotteeksi, jolla on matalatasoisesta korkeatasoiseen vaihteleva rakenne (LS-HS) (kts. taulukko I rakenteen määrittelyn suhteen).
35 Tässä selityksessä SAMS-tuotteet määritellään systemaattisesti rakentuneiksi agglomeraateiksi, joissa 2i 84 905 primäärihiukkaset koostuvat muuttuneista levymäisistä kaoliinisavihiukkasista, joihin yhdistyy yksi tai useampi rinnakkainen olennaisilta osiltaan amorfisen alkali-metallisilikaattiemäksen ja kaoliinisaven välisen reak-5 tiotuotteen alue . Mainittujen SAMS-tuotteiden primääri-hiukkasilla esiintyy röntgendiffraktiodiagrammeissa koostumuksessa jäljellä olevista kaoliinin jäänteistä aiheutuvia heikkoja kaoliinisavipiikkejä ja niillä on tunnusomaiset IR-spektrit, joita on esitetty kuvioissa 3 - 6; 10 agglomeraatteja esittävät TEM-kuviot 18 - 23 ja 43.
Systemaattisesti rakentuneiden agglomeraattien morfologia ja hiukkaskoko vaihtelevat kulloinkin käytettävien yksityiskohtaisten reaktio-olosuhteiden ja reaktio-komponenttien mukaan. Esimerkiksi agglomeroituneet SAMS-15 tuotteet, joita muodostuu alkalimetallisilikaatin ja hie-nohiukkasisen saven, kuten Hydragloss 90:n välisessä reaktiossa, ovat tavallisesti morfologialtaan sferoidi-maisia, kun taas karkeahiukkasisesta delaminoituneesta savesta, kuten Hydraprint'stä saatavat tuotteet ovat 20 morfologialtaan levymäisiä. Natriumsilikaatista ja ka-liumsilikaatista saatavat tuotteet ovat reunuksellisia materiaaleja, joilla esiintyy heikkoja kaoliinipiikkejä, kun taas litiumsilikaatista saatavat tuotteet ovat ma-teriaaleja, joiden pinnassa on kohoumia ja joilla esiin-25 tyy heikkoja kaoliinipiikke jä. Ilmaisulla "reunukselli-nen" tarkoitetaan sitä, että muuttuneet primäärihiukka-set koostuvat ydinmateriaalista, johon on kiinteästi "I liittynyt raja- tai ulkoreunamateriaali, jolla on eri- ; lainen koostumus kuin ytimellä. Litiumsilikaattituotteis- 30 sa on pikemminkin kohoumia kuin reunuksia ja kohoumat liittyvät kiinteästi ytimeen. Reuna-alueet tai kohoumat näyttävät olevan paitsi röntgenanalyysissä amorfisia myös elektronidiffraktion perusteella amorfisia, kun taas ytimillä esiintyy röntgendiffraktiodiagrammissa 35 heikkoja kaoliinipiikkejä. Primäärihiukkaset ovat yleensä lamellien (muodoltaan epäsäännöllisten tai pseudo- 22 84905 heksagonaalisten levyjen) muodossa. Reunus on levyn kehää tavallisesti suurin piirtein kokonaan ympäröivä ulkoreuna- tai raja-alue. Reunusten ja kohoumien rengasleveys tai halkaisija hiukkasen ulkopinnasta ydinalueen alkuun 5 mitattuna on yleensä 20-1 200 A. Ilmaisulla "amorfinen" tarkoitetaan sitä, että aineella ei ole karakteristista röntgendiffraktiodiagrammia. Ilmaisulla "heikkoja kaoliinipiikkejä" tarkoitetaan sitä, että materiaalilla esiintyy röntgendiffraktiodiagrammissa piikkejä, jotka 10 sijaitsevat kaoliinille tunnusomaisissa kohdissa, mutta jotka ovat matalampia tai heikompia kuin normaalit kaoliinipiikit röntgendiffraktiodiagrammeissa. Ilmaisulla "funktionaalinen pigmentti" tarkoitetaan tässä selityksessä ei-värillistä materiaalia, joka parantaa muiden 15 aineiden toivottuja ominaisuuksia ja joissakin tapauksissa alentaa saatavan seoksen hintaa.
Ilmaisu "hydroterminen" tarkoittaa tässä selityksessä sitä, että reaktio toteutetaan vesiolosuhteissa korotetussa lämpötilassa ja ilmakehän painetta korkeam-20 massa paineessa. Edullinen lämpötila-alue on 140 - 250 °C. Edulliset paineolosuhteet käsittävät paineet, jotka ovat alueella 3,4 - 25 baaria (mittaripaine; 50 - 360 psig). Reaktio toteutetaan samalla sekoittaen sekoitusnopeuden riippuessa reaktiosta.
25 Tämän keksinnön mukaisia yksityisiä SAMS-tuottei- ' . ta voidaan valmistaa seuraavan reaktion mukaisesti:
Alkalimetallisilikaatti (B) + kaoliini (C) = SAMS
30 Suhde B:C, joka on alkalimetallisilikaatin (B) ja kaoliinisaven (C) moolisuhde panoskoostumuksessa, määrää tämän keksinnön mukaisesti valmistettavien SAMS-koostumusten vaihtelevuuden, kuten TEM-kuvioista 18 - 23 voidaan havaita. Edullisessa tämän keksinnön mukaisessa 35 suoritusmuodossa suhde B:C on alle 1,0. Suuremmilla B:n ja C:n suhteilla kuin 1,0 ja erityisesti suuremmilla li 23 84 905 kuin 5,0 syntyy natriumsilikaattia käytettäessä yleensä SAMS-tuotteiden ohella eräissä tapauksissa zeoliittejä, joskin erityisreaktio-olosuhteita käytettäessä voidaan myös saada aikaan SAMS-koostumuksia, joilla on toivottu 5 morfologia ja edullinen koostumus, ilman zeoliittien mukanaoloa .
Edullisia raaka-aineita SAMS-koostumusten valmistamiseksi ovat alkalimetallisilikaatti ja kaoliinisavi. Alkalimetallisilikaatin koostumus on tyypillisesti seu-10 raavanlainen: : rSiC>2 jossa M on alkalimetalli ja r on mooliin alkalimetalli-15 oksidia sitoutuneiden SiC^-moolien lukumäärä. Kun M on natrium, alkalimetallisilikaatteja kutsutaan natriumsi-likaateiksi ja r:n arvo on SiC^jn ja Na20:n moolisuhde. SAMS-reaktiossa tyypillisesti käytettävillä alkalimetal-lisilikaateilla r:n arvo on 1,0 - 6,0; natriumsilikaa-20 teillä, jotka ovat edullisia lähtöaineita, r:n arvo on 1,0 - 4,0.
SAMS-reaktiossa käytettävää kaoliinisavea voidaan kuvata kaavalla A1203:2SiC>2:21^0. Suhdetta B:C laskettaessa sitoutuneen veden osuus (LOI = 13,4 %) kaoliini-25 savessa otetaan huomioon kaoliinille käytettävässä mole-; kyylipainossa. Puhtaan kaoliinin molekyylipaino on siis 258. Muita aineosia, joita saattaa esiintyä epäpuhtauk-sinä, kuten Ti02 ja Fe203 ei normaalisti lasketa mukaan saven molekyylipainoon, mutta otetaan myöhemmin huomioon - : 30 lähtöaineena käytettävälle savelle määrättävässä aktii- visuusprosentissa.
Mahdollisia alkalimetallisilikaatteja keksinnön mukaisessa reaktiossa käytettäviksi ovat natrium-, kalium-ja litiumsilikaatti. Kaoliinisaven ja natriumsilikaatin vä-: lisessa reaktiossa syntyy SAMS-tuotetta, jonka primäärihiuk- kasissa on kaikissa tapauksissa tunnusomainen ytimen 24 84905 ja reunuksen yhdistelmä. Tässä tuotteessa piidioksidi-pitoisuus on reunusalueessa hyvin suuri suhteessa ytimeen STEM/EDAX:llä (skannaava transmissioelektronimik-roskopia/elektronidispersioanalyysi) määritettynä. Tämän-5 tyyppisellä analyysillä määritetään tiettyjen alkuaineiden suhteellinen jakautuma materiaalissa (ts. sillä saadaan tehdyksi alkuainekartoitus). Lisäksi tämä analyysi osoittaa natriumin olevan yleensä hyvin jakautuneena kautta koko muuttuneen hiukkasen, sekä ytimen että reunuksen. 10 Tällainen tuote saadaan kaikilla emäksen ja saven suhteilla, paitsi suhteen B:C ollessa korkea zeoliittien muodostumisen todennäköisyys kasvaa. Sen vuoksi keksinnön mukaisesti, kun kysymyksessä on kaoliinisaven reaktio natriumsilikaatin kanssa, suhteen B:C on edullista olla 15 korkeintaan 5,0, edullisesti 0,1 - 5,0 ja edullisimmin 0,25 - 0,9. Lisäksi suhteen B:C ollessa alle 1, tuote sisältää amorfisia reunuksia, joissa piidioksidipitoi-suus on suuri, ja jonkin verran kaoliinijäänteitä.
Suuremmilla B:n ja C:n suhteilla kuin 1 reaktio 20 on altis tyypiltään kiteisten zeoliittien, kuten P- ja S-tyyppiä olevan zeoliitin muodostumiselle. Myös SiC>2:n ja Na20:n suhteen pienentyessä natriumsilikaatissa tässä reaktiossa pyrkii muodostumaan enemmän zeoliittia. Edullinen SiC>2:n ja Na20:n moolisuhde natriumsilikaatis--'j·- 25 sa on sen vuoksi vähintään 2,0, edullisesti 2,5 - 3,3.
Kaupallisesti saatavissa olevien natriumsilikaattien N-laatu ja RU-laatu (saatavissa yhtiöltä PQ Corp.) ovat edullisia. Muodostettaessa SAMS-tuotteita kaoliinisaven ja kaliumsilikaatin välisellä reaktiolla syntyvän SAMS-- - 30 tuotteen muuttuneissa primaarihiukkasissa on kaikissa
tapauksissa reunukset, joskin kaliumsilikaatista saatuun SAMS-tuotteeseen muodostuneet amorfiset reunukset eroavat natriumsilikaatista saadun tuotteen reunuksista siinä suhteessa, että sekä piidioksidipitoisuus että 35 kaliumpitoisuus ovat reunuksissa suuria. Kaliumsilikaat-tia ja kaoliinia käytettäessä hyväksyttävä suhteen B:C
li 25 84905 vaihtelualue on 0,10 - 5,0, edullisesti 0,1 - 0,9, eikä merkittävää zeoliitin muodostumista havaita niinkään korkealla moolisuhteella kuin 5,0. Kuten edellä on mainittu, näiden reaktioiden aikana tapahtuu reunuksen muut-5 tuminen ja reunusmateriaali sisältää runsaasti piidioksidia ja kaliumia (ydinmateriaaliin verrattuna). Kalium-silikaattiagglomeraattien morfologia on tavallisesti samankaltainen kuin natriumsilikaattituotteen. SiC^rn ja ^Osn suhteen kasvaessa siinä natriumsilikaatissa, jota 10 käytetään reaktiossa kaoliinisaven kanssa, reaktioissa pyrkii kuitenkin syntymään tuotetta, jonka agglomeraatti-rakenne muistuttaa läheisesti korallimaista ainetta. Alemmilla suhdearvoilla materiaali on lähempänä natriumsi-likaatista saatavaa tuotetta. SiC^tn ja suhde on 15 edullisesti 2,8 - 3,9 kaupallisten kaliumsilikaattituot-teiden KASIL 1, 6 ja 42 ollessa edullisia lähtöaineita.
Litiumsilikaatista ja savesta saatavat tuotteet koostuvat ydinmateriaalista, jossa on ytimeen kiinteästi liittyneitä kohoumia. Elektronidiffraktioanalyysi osoit-20 taa näiden kohoumien olevan täysin amorfisia, kun taas jäljelle jäävillä levymäisen hiukkasen alueilla on kao-liniitille tyypillinen diffraktiodiagrammi. Erittäin tärkeää on huomata, että kohoumia ei muodostu yksinomaan levymäisen savihiukkasen reunoihin, vaan niitä esiintyy 25 enemmän tai vähemmän sattumanvaraisesti ympäri hiukkasia. TEM-kuvioissa on vielä selvästi havaittavissa useita levymäisiä pseudoheksagonaalisia savihiukkasia, mikä on merkki reaktion suuresta epäyhtenäisyydestä. Alkuainekar-toitus STEM/EDAX-analyysillä litiumia sisältävän SAMS-30 materiaalin Si- ja Al-sisällön selvittämiseksi on osoittanut, että muuntotuote (ts. kohoumat) sisältävät paljon enemmän piitä ja vähemmän alumiinia kuin muuttumattomat kaoliinialueet. Litiumin alkuainekartoitus ei ollut mahdollista, koska sen atomipaino on laitteen havaitsemis-35 rajan alapuolella.
26 84905 SAMS-koostumuksia valmistetaan savien ja alkali-metallisilikaattien välisillä reaktioilla hydrotermisis-sä olosuhteissa. Käyttökelpoisia savia ovat kaikkia kao-liinityyppiset savet, kuten raakasavi, ilmaleijutettu sa-5 vi ja vesipesty savi, samoin kuin saviseokset ja vastaavat materiaalit. Voidaan käyttää sekä puhtaita että epäpuhtaita savia. Eräitä edullisia savia ovat kaoliinisa-vet, joita myydään kauppanimillä OMNIFIL, HYDRASPERSE, HYDRAPRINT ja HYDRAGLOSS. Muitakin mineraalilähteitä, 10 joiden piidioksidi- ja alumiinioksidiarvot vastaavat savissa ja alkalimetallisilikaateissa esiintyviä arvoja, voidaan käyttää. Sellaisia alumiinioksidin lähteitä kuin alumina, natriumaluminaatti, alumiinihydroksidi ja muut alumiinilähteet, voidaan käyttää poikkeamatta tämän kek-15 sinnön hengestä. Mahdollisia piidioksidin lähteitä ovat synteettinen silika, reaktiivinen silika, natriumsili-kaatti ja vastaavat materiaalit.
Alkalimetallisilikaatti voi olla mitä tahansa alalla tunnettua tyyppiä oleva aine, mutta edullisesti 20 tulisi käyttää natriumsilikaattia, kaliumsilikaattia, litiumsilikaattia tai niiden seoksia tai koostumuksia, jotka kykenevät reagoimaan vastaavia yhdisteitä tuottaen.
Ratkaiseva osa keksinnössä on systeemissä muodostuva alkalimetallisilikaatin ja saven moolisuhde. Alka-25 limetallisilikaatin ja saven moolisuhdetta on välttämätöntä kontrolloida, muussa tapauksessa syntyy kiteistä zeoliittista tuotetta tai amorfisen ja kiteisen tuotteen seosta. Tämän keksinnön mukaiset tuotteet ovat tyypilli-;* sesti reunuksellisia tuotteita, kuten TEM-kuviot 18 - 30 23 osoittavat. Alkalimetallisilikaatin ja saven mooli suhdetta on edullista kontrolloida niin, että syntyy toivottu SAMS-tuote. Tämän keksinnön mukainen reaktio toteutetaan lisäksi vesisysteemissä käyttäen saven vesi-lietettä, johon sekoitetaan alkalimetallisilikaatin vesi-35 liuos. Saatavan, savea ja alkalimetallisilikaat- 27 84905 tia sisältävän lietteen kiintoainepitoisuus on edullisesti 1 - 20 paino-%, edullisesti 5-15 paino-%.
Prosessin edullisessa toteutuksessa muodostetaan lähtöaineena käytettävää savimateriaalia ja alkalimetal-5 lisilikaattia sisältävä vesiliete, systeemi suljetaan ja sitä lämmitetään lämpötilan kohottamiseksi vähitellen. Paine vaihtelee systeemissä yleensä suunnilleen rajoissa 3,4 - 25 baaria (mittaripaine; 50 - 360 psig) lämpötilan ollessa noin 140 - 250 °C. Erityisen edullisia olosuhtei-10 ta prosessin toteuttamiseksi ovat 6,9 - 13,8 baarin (mittaripaine; 100 - 200 psig) paineet ja 164 -194°C:n lämpötilat. Lämpötila korreloi edullisesti paineen kanssa, esimerkiksi höyryn aikaansaaman paineen kanssa. Reaktioaika on noin 0,25 - 4 tuntia. Reaktion mentyä loppuun 15 lämmitys poistetaan ja seoksen annetaan jäähtyä, minkä jälkeen systeemi avataan ja tuote erotetaan suodattamalla tai sentrifugoimalla, pestään vedellä ja kuivataan. Sumutuskuivaus syöttölämpötilan ollessa 538 °C (1000°F) ja poistolämpötilan ollessa 121 °C (250 °F) on edullista. 20 Saatua tuotetta voidaan luonnehtia ma teriaaliksi, jonka öljyn absorptioarvo on noin 40 - 2 220 ml/100 g. Sen pinnan ala on noin 2 - 300 m /g. Vielä edullisemmin tuotteen öljyn absorptioarvo on 80 - 2 160 ml/100 g ja pinnan ala 10 - 30 m /g.
25 Erityisen edullisia SAMS-tuotteita ovat sellai set, joita syntyy delaminoitujen savien reagoidessa al-kalimetallisilikaattien kanssa. Eräs sopiva laminoitu : : : savi reagoimaan alkalimetallisilikaatin kanssa on delaminoitu savi, jota j. M. Huber Corporation myy 30 kauppanimellä Hydraprint. Hydraprint on karkeahiuk- kasinen delaminoitu savi, jota tuotetaan delaminoimalla Keski-Georgiasta peräisin olevasta liitupitoisesta savesta. Alkalimetallisilikaatin ja delaminoidun saven reaktiossa muodostunut SAMS-tuote on morfologialtaan hiu-35 talemainen, mikä tekee tuotteesta, jota tässä nimitetään "levymäiseksi" materiaaliksi, paremmin kevyen paperin 28 84905 päällystyksessä käytettäväksi soveltuvan sikäli, että se tuottaa tulokseksi erinomaisen arkin sileyden. Nämä levymäiset materiaalit ovat myös erityisen sopivia sisällytettäviksi muoveihin, kuten HD-polyeteeniin, koska ne 5 antavat polyeteenille erinomaisen iskulujuuden.
Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä rajoittamatta sitä niihin. Esimerkeissä ja kaikkialla selityk-sess osuudet ovat paino-osuuksia, ellei toisin ole mai-10 nittu.
Esimerkki 1 SAMS:in valmistus Omnifil-savesta 9 460 l:n (2 500 gal) painereaktoriin lisättiin 5 708 1 (5 728,5 kg) vettä. Veteen lisättiin 383,4 1 15 (661,3 kg) kaoliinisavilietettä, jonka kiintoaine- pitoisuus oli 67,7 % ja jota myy J. M. Huber Corporation nimellä Omnifil. Se on vedellä puhdistettua kaoliinisavea, jota saadaan Itä-Georgiassa sijaitsevasta esiintymästä, ja sillä on taulukossa II esitetyt 20 ominaisuudet. Savi-vesilietteeseen lisättiin 557,2 1 (771,1 kg) suolattomaan veteen tehtyä natriumsilikaatti-liuosta, jonka kiintoainepitoisuus oli 34,9 % ja jossa Si02:n ja Na20:n moolisuhde oli 2,5. Näillä edellytyksillä lopullisen tuotteen kiintoainepitoisuus on noin 25 10 % ja emäksen ja saven moolisuhde panoskoostumuksessa on noin 0,75. Reaktiopanoksen koostumus voidaan ilmaista seuraavasti:
Na20:1,33A1203:5,2lSi02:278H20 30 jolloin suhde H/N (vesimoolien suhde Na20-mooleihin) panos-koostumuksessa on 278, suhde S/N (Si02~moolien suhde Na20-mooleihin) on 5,2 ja suhde S/A (Si02~moolien suhde Al2C>3-mooleihin) on 3,9.
35 Panos kuumennettiin 8,3 baarin (mittaripaine; 120 psig) reaktiopaineeseen ja 172 °C:n lämpötilaan.
29 84S05
Seoksen annettiin reagoida yksi tunti sekoittaen sitä jatkuvasti. Tunnin reaktioajan lopussa seoksesta avattiin tie paineenalennussäiliöön ja sen jälkeen saatu seos suodatettiin, pestiin ja sumutuskuivattiin.
5 Esimerkin 1 tuote arvioitiin ja karakterisoitiin erilaisilla testausmenetelmillä. Saadun, tyypillisesti keksinnön mukaisen synteettisen alkalimetallialumiinisi-likaattikoostumuksen eli SAMS:n fysikaaliset ominaisuudet on lueteltu taulukossa II. Vertailun vuoksi taulukossa II 10 on lueteltu myös lähtöaineena käytetyn Omnifil-saven ominaisuudet .
Tau1ukko 11 SAMS:n valmistus Omnifil-savesta 15
Kemiallinen Omnifil-savesta Omnifil-savi- analyysi ( %)_saatu SAMS__vertailuaine
Ti02 1,43 2,12
Fe203 0,81 1,11 20 Si02 52,82 44,33 A1203 24,32 37,60
Na20 7,35 0,03
Fysikaaliset ominaisuudet:
Hehkutushäviö (%) 10,90 13,40 25 Huokostilavuus (cm3/g) (elohopeaintruusio) 3,10 1,10
Pinnan ala (m2/g) 19,8 20,0 pH (kiintoaine- pitoisuudella 20 %) 10,8 6,5 30 Öljyn absorptio : : (ml/100 g) 136 37
Valley-abraasio (langan häviö mg) 8,7 10,5 30 8 4 9 05
Taulukko II (jatkoa)
Kationinvaihtokapasiteetti, (mekv./100 g NH\ K*) 186 2 -3 (mekv./100 g Ca*2, Mg*2) 45 1-2 5 Vaaleus /%) 86,1 82,0
Sedigraph-hlukkaskoko (%): +10 pm 0,5 1,8 + 5 pm 3,0 4,0 -2 pm 58,5 89,0 10 -1 pm 34,0 82,9 -0,5 pm 15,0 68,1
Esimerkki 2 15 SAMS:n valmistus Hydragloss 90-savesta
Tehtiin toinen reaktio, jossa käytettiin 5 677 1 (5 698,1 kg) vettä ja 416 1 (731,78 kg) kaoliinisavilie-tettä, jonka kiintoainepitoisuus oli 70,1 %, ja jota myy J. M. Huber Corporation nimellä Hydragloss 90. Saven omi-20 naisuudet on esitetty taulukossa lii. Savi-vesilietteeseen lisättiin 425,4 1 (588,8 kg) suolattomaan veteen tehtyä natriumsilikaattiliuosta, jonka kiintoainepitoisuus oli 34,9 % ja jossa Si02:n ja Na20:n moolisuhde oli 2,5.
25 Näillä edellytyksillä lopullisen tuotteen kiinto ainepitoisuus on noin 10 % ja emäksen ja saven moolisuhde panoskoostumuksessa on noin 0,50. Reaktiopanoksen koostumus voidaan ilmaista seuraavasti: 30 0,76 Na20:l,5Al203:4,94Si02:278H20 jolloin panoskoostumuksen H/N on 366, S/N on 6,5 ja S/A on 3,25.
3i 84 90S
Panos kuumennettiin 8,3 baarin (mittaripaine; 120 psig) reaktiopaineeseen ja 172 °C:n lämpötilaan. Seoksen annettiin reagoida yksi tunti sekoittaen sitä jatkuvasti. Tunnin reaktioajan lopussa seoksesta avattiin tie 5 paineenalennussäiliöön ja saatu seos suodatettiin, pestiin ja sumutuskuivattiin.
Esimerkin 2 tuotteelle tehtiin erilaisia testejä. Taulukossa III on esitetty saadun, tyypillisen tämän keksinnön mukaisen synteettisen alkalimetallialumiinisili-10 kaattikoostumuksen eli SAMS:n ja vertailuna sen kaoliini-saven, josta SAMS valmistettiin, fysikaaliset ominaisuudet.
Taulukko III
15 SAMS:n valmistus Hydragloss 90-savesta
Kemiallinen Hydragloss 90:stä Hydragloss 90- analyysi ( 5 )____saatu SAMS_savivertailuaine
Ti02 0,51 0,94 20 Fe203 0,83 0,98
Si02 54,57 44,79 A1203 27,95 38,37
Na20 6,75 0,03
Fysikaaliset ominaisuudet: 1 25 Hehkutushäviö (%) 10,71 13,86
Huokostilavuus (cm3/g) (elohopeaintruusio) 3,56 0,86
Pinnan ala (m2/g) 21,5 22,0 pH (kiintoaine- 30 pitoisuudella 20 %) 11,2 6,8 Öljyn absorptio (ml/100 g) 156 43
Valley-abraasio (langan häviö mg) 6,8 7,5 32 849G5
Taulukko III (jatkoa)
Kationinvaihtokapasiteetti, (mekv./100 g NH\ K*) 183 2 -3 (mekv./100 g Ca*2, Mg*2) 48 1-2 5 Vaaleus /%) 92,6 91,0
Sedigraph-hiukkaskoko (%): +10 pm 0,0 0,0 +5 pm 0,0 0,0 -2 pm 61,0 98,0 10 -1 pm 37,0 96,1 -0,5 pm 18,0 84,7 15 Taulukoissa II ja III luetellut tiedot saatiin seuraavilla menettelytavoilla:
Kemialliset analyysit (Ti02-%, Fe203-%, Si02-% ja Al203-%) tehtiin röntgenfluoresenssin avulla. Lopputuotteen natriumpitoisuus (Na20) määritettiin atomiabsorption 20 avulla.
Hehkutushäviö määritettiin esikuivaamalla SAMS-tuote vakiomassaan 110 °C:ssa, kuumentamalla sitä 925 °C:ssa yksi tunti ja jäähdyttämällä se. Hehkutushäviö laskettiin seuraavasti: : 25
Hehkutetun näytteen massa : Hehkutushäviö --x 100
Kuivatun näytteen massa 30 pH mitattiin tavanomaisella pH-mittarilla tuotteen ja veden seoksesta, jonka kiintoainepitoisuus oli 20 % (painoprosentteina).
Il 33 84 905
Ominaispinta-ala määritettiin typpiabsorptiomene-telmällä, jonka ovat esittäneet Brunauer, Emett ja Teller /f(BET) ; julka isu Journal of the American Chemical Society 60 (1938), s. 309^. SAMS-koostumuksilla tehtiin pinta-alan 5 määritys yhdestä ainoasta kohdasta käyttäen kaasunpoisto-olosuhteina kolmen tunnin aikaa 300 °C:ssa.
Esimerkkien 1 ja 2 alku- ja lopputuotteiden öljyn absorptio määritettiin öljynpoistopyyhkimismenetelmällä. Menetelmä pohjautuu periaatteeseen, jonka mukaan tuotteeseen 10 sekoitetaan pellavaöljyä spaatelilla tasaisella pinnalla hankaamalla, kunnes muodostuu paksu kittimäinen tahna, joka ei murru eikä jakaannu. Mittaamalla se öljymäärä, joka vaaditaan sellaisen tahnamaisen seoksen aikaansaamiseksi, joka aaltoilee levitettynä, voidaan laskea tuot-15 teen öljyn absorptioarvo, joka on se öljymäärä tilavuus-yksikköinä, joka vaaditaan massayksikköä kohden tuotetta tuotteen imukapasiteetin täyttämiseksi, öljyn absorptioarvo laskettiin seuraavasti:
Imeytynyt öljy ml:oina 20 öljyn absorptio = -x 100
Tuotteen massa g:oina = öljy ml:oina/100 g tuotetta ' Kationinvaihtokapasiteetti määritettiin lisäämäl- ; 25 lä tuotteet (0,25 g, 0,1 mg:n tarkkuudella punnittuna) tervattuihin kierrekorkillisiin 15 ml:n sentrifugiput-kiin. Näytteet huuhdottiin sentrifugoimalla kolmesti 10 ml :11a kyllästävän kationin 0,5 M liuosta. Sen jälkeen näytteet huuhdottiin viidesti kyllästävän kationin 30 0,05 M liuoksella. Viidennen huuhdonnan ja supernatant- tiliuoksen dekantoinnin jälkeen putket suljettiin korkilla ja punnittiin. Tämä massa vähennettynä näytteen massalla on ylimäärisen kyllästävän liuoksen (0,05 M) määrä. Pidättyneet (liukoiset) ja vaihdettavissa olevat 35 kationit syrjäytettiin sitten huuhtomalla kolmesti korvaavan kationin 0,5 M liuoksella keräten huuhdontaliuok- 34 84905 set 100 ml:n mittapulloihin. Kyllästävän kationin määrä määritettiin atomiabsorptiospektroskopialla poikkeuksena ammonium (NH^+), joka määritettiin potentiometrisellä titrauksella. Vaihdettavissa olevien kationien nettomää-5 rä laskettiin vähentämällä analyysin antamasta kokonaismäärästä liukoisten, pidättyneiden kationien määrä (mär-käpaino x 0,05 M).
Vaaleusmittaukset tehtiin TAPPI:n (Technical Association of Pulp and Paper Industry) standardimene-10 telmällä T-534 pm-76, joka on julkaistu 1976.
Hiukkaskoko määritettiin Sedigraph 5 0000 ET-hiukkaskokoanalysaattorilla, jota valmistaa Micromeri-tics Instrument Corporation, Norcross, Georgia.
Tässä laitteessa käytetään sedimentaatiotekniikkaa, 15 jolla mitataan hiukkaskokojakautuma Stokes'in lakia muuntaen (Instrument Manual - Sedigraph 5 000 ET Particle Size Analyzer; julkaistu 3. toukokuuta 1983).
Fourier-muunnosinfrapunaspektroskooppiset (FT-IR), 20 transmissioelektronimikroskooppiset (TEM), pyyhkäisy-elektronimikroskooppiset (SEM) ja röntgendiffraktiotut-kimukset (XRD) tehtiin tavanomaisia tekniikkoja käyttäen.
Edellä esitetyistä tiedoista havaitaan, että keksinnön mukainen menetelmä johtaa uusiin tuotteisiin, 25 joissa yhdistyvät uudella tavalla fysikaaliset ja kemial-liset ominaisuudet.
Kuten taulukoista II ja III ilmenee, tämän kek-- sinnön mukaisilla synteettisillä alkalimetallialumiini- silikaateilla, jotka on valmistettu kaupallisista kao-30 liinisavista, on huomattavasti parantunut kationinvaih-tokapasiteetti, öljyn absorptiokyky ja vaaleus. Tämä on varsin yllättävää sikäli, että suhteellisen arvoton vesipitoinen savi on muutettu paljon arvokkaammaksi synteettiseksi tuotteeksi tämän keksinnön mukaisella, suh-35 teellisen yksinkertaisella menetelmällä. Erityisen kiinnostavaa on öljyn absoroptiokyvyn huomattava paraneminen, 35 84905 mikä on merkki siitä, että tämän keksinnön avulla on muodostunut tuote, jolla on korkeampitasoinen rakenne.
Kuvioissa 3 ja 4, tässä järjestyksessä, on verrattu esimerkkien 1 ja 2 mukaisten SAMS-koostumusten infra-5 punaspektrejä niiden savien, joihin ne pohjautuvat, infra-punaspektreihin. Kuten jokainen infrapunaspektroskopiaan perehtynyt voi havaita, SAMS-koostumusten IR-spektrit poikkeavat huomattavasti niiden pohjana olevien savien IR-spektreistä, erityisesti absorptioalueella 1 200 -10 875 cm * (aaltoluku). Si-O-venytyspiikki aaltolukujen 1 200 cm * ja 950 cm * välillä on SAMSieilla paljon leveämpi eikä yhtä selväpiirteinen kuin vertailukohtina olevilla savilla, mikä on merkki siitä, että koostumukset sisältävät huomattavasti amorfista ainetta. Lisäksi 15 alumiinin O-H-värähtelypiikki aaltolukujen 950 cm ^ ja 875 cm ^ välillä on suurin piirtein samanlainen SAMS-koostumuksilla ja niiden pohjana olevilla savilla, piikin intensiteetin ollessa SAMS-koostumuksella ainoastaan hiukan heikompi.
20 Kuviossa 1 verrataan esimerkin 2 mukaisen SAMS- koostumuksen FT-IR-spektriä amorfisen synteettisen silikaatin (Zeolex 23), kalsinoidun saven (Hycal) ja amorfisen synteettisen silikan (Hi-Sil 233) FT-IR-spektriin.
-* SAMS-koostumuksen spektri on samanlainen kuin Zeolex 23:n, 25 Hycal'n ja Hi-Sil'n spektri Si-O-venytysalueella aalto-luvuilla 1 200 - 950 cm 1, mutta huomattavasti erilainen aaltolukualueella 950 - 400 cm Vain SAMS-koostumuksilla esiintyy alumiinin O-H-värähtelypiikki aaltolukujen 950 cm * ja 875 cm * välillä.
30 Kuviossa 2 verrataan esimerkin 2 mukaisen SAMS- koostumuksen FT-IR-spektriä zeoliittien A, X ja Y sekä analsiimin spektriin. SAMS-koostumuksen spektri poikkeaa kiteisten zeoliittien spektreistä koko spektrin osalta. Zeoliittien Si-O-piikki (1 200 - 950 cm 1) on hyvin te-35 rävä, mikä on merkki hyvästä kiteisyydestä, kun taas 36 84905 SAMS:in vastaava piikki on leveä. Taaskin vain SAMS: in spektrissä esiintyy alumiinin O-H-värähtelypiikki.
Infrapunaspektrien perusteella on tehtävä se johtopäätös, että tämän keksinnön mukaiset SAMS-koostumukset 5 ovat ainutlaatuisia kokonaisuuksia, jotka poikkeavat huomattavasti lähtöaineina käytetyistä savista samoin kuin alalla aikaisemmin tunnetuista kiteisistä ja amorfisista zeoliiteista, synteettisistä silikaateista ja synteettisistä silikoista.
10 Tämän keksinnön mukaisten synteettisten alkali- metallialumiinisilikaattien (SAMS) ainutlaatuiset ominaisuudet voidaan havaita myös vertaamalla esimerkkien 1 ja 2 mukaisten SAMS-koostumusten SEM-kuvioita (kuviot 13 ja 14, tässä järjestyksessä) aikaisemmin tunnettujen zeo-15 Hittien A, X ja Y ja analsiimin SEM-kuvioihin (kuviot 9, 10, 11 ja 12, tässä järjestyksessä). SEM-kuviot osoittavat aikaisemmin tunnettujen zeoliittien olevan suuria, hyvin kiteytyneitä materiaaleja, kun taas SAMS-koostumuk-set näyttävät olevan pienistä litteistä hiutaleista koos-20 tuvia, systemaattisesti rakentuneita agglomeraatteja.
Esimerkkien 1 ja 2 mukaisten SAMS-koostumusten, jotka valmistettiin tämän keksinnön mukaisia edullisia menetelmiä noudattaen (B:C alle 1,9) TEM-kuviot sekä SAMS-‘ koostumusten, jotka valmistettiin niin, että suhde B:C
25 oli 1,0 tai sitä suurempi, TEM-kuviot ovat nähtävissä kuvioissa 18 - 23 ja osoittavat SAMS:ien olevan koostumukseltaan ja morfologialtaan ainutlaatuisia. TEM-kuviot (kuviot 18 - 23) osoittavat SAMS-koostumusten sisältävän jäänteitä muuttuneista levymäisistä kaoliinisavihiukka-30 sista, joihin on kiinteästi liittynyt alkalimetallisili-kaatin ja kaoliinin välisestä reaktiotuotteesta koostuva reunusalue. Reunusalue voidaan elektronidiffraktion (ED) avulla osoittaa amorfiseksi ja diffraktiota aiheuttamattomaksi. Kuvioissa 18 - 23 esitetyt SAMS-koostumukset ovat ainutlaatuisia ja ulkomuodoltaan huomattavasti erilaisia kuin lähtöaineina käytetyt savet Omnifil ja
II
37 84905
Hydragloss 90 (kuviot 24 ja 25, tässä järjestyksessä) sekä aikaisemmin tunnetut silikaatit, silikat ja kalsinoi-dut savet, joita on esitetty kuvioissa 15 - 17.
Verrattaessa esimerkkien 1, 2 ja 5 mukaisten SAMS-5 koostumusten röntgendiffraktiodiagrammeja (kuviot 33 -36) lähtöaineina käytettyjen savien XRD-diagrammeihin (kuviot 37 ja 38) voidaan havaita ainoastaan kaoliinin jäänteistä aiheutuvia heikkoja kaoliinipiikkejä. SAMS-koostumusten XRD-diagrammit ovat myös selvästi erilaisia 10 kuin aikaisemmin tunnettujen zeoliittien, silikaattien, silikoiden ja kalsinoidun saven XRD-diagrammit, jotka on esitetty kuvioissa 26 - 32.
Tämän keksinnön mukaisia uusia SAMS-tuotteitä ar-15 vioitiin erilaisissa lopullisissa käyttökoostumuksissa.
SAMS-tuotteiden todella merkittävää toimintakykyä esitetään seuraavassa.
1. Paperinpäällystyskoostumukset
Hydragloss 90 -savesta valmistettua esimerkin 2 20 mukaista SAMS-tuotetta arvioitiin eräässä tyypillisessä paperinpäällystyskoostumuksessa käytettynä, ja tutkimustulokset esitetään taulukossa IV.
Päällystettä levitettiin paperialustaan pääasiassa painettavuuden parantamiseksi, vaikka voidaan saada 25 aikaan myös parannuksia optisiin ominaisuuksiin, kuten vaaleuteen tai arkin kiiltoon. SAMS-tuotetta, jota val-·...’ mistettiin Hydragloss 90:stä esimerkissä 2, sisällytet tiin pieniksi pitoisuuksiksi päällystyskoostumuksiin ja tehtiin vertailuja koostumuksen kanssa, jossa käytettiin 30 vain kaupallista laatua olevaa delaminoitua kaoliinisa-vea (Hydraprint) ja koostumuksen kanssa, joka sisälsi delaminoitua savea ja pienenä pitoisuutena kaupallisesti saatavissa olevaa, hyvin vaaleaa, hankauksenkestol-taan hyvää kalsinoitua savea (Hycal), käyttötarkoituksen 35 ollessa kevyt julkaisulaatua oleva paperi. Tämän nimenomaisen paperin ja sen päällystyskoostumuksen lopullinen 38 84905 käyttö oli syväpainorotaatiomenetelmällä tehtävän painamisen alalla. Päällysteitä levitettiin kaupallisesti valmistettuun paperialustaan tälle laadulle tyypillistä päällysteen määrää käyttäen käyttämällä Keegan Laboratory 5 Blade Coater -laitetta. Superkalanteroinnin jälkeen testattiin päällystettyjen arkkien optiset ominaisuudet seu-raavien TAPPI-standardien (Technical Association of Pulp and Paper Industry) mukaisesti: T-452: Brightness of Pulp, Paper and Paperboard ja 10 T-480: Specular Gloss of Paper and Paperboard at 75 degrees.
Syväpäinorotaatiopainettavuus määritettiin käyttämällä Diamond National Print Smoothness Tester -laitetta. Noudatettava menettely on paperinäytteiden päällystäminen, kalanterointi ja pisteistä koostuvien viivo-15 jen muodostaman sarjan painaminen niille syväpainorotaatiomenetelmällä. Pisteet muodostetaan syväpainorotaatio-painosylinterille kaiverretuilla painosoluilla, jotka ovat identtisiä läpimitaltaan ja syvyydeltään. Arkille siirtymättömien pisteiden lukumäärä määritetään; puuttu-20 vien pisteiden suuremman lukumäärän katsotaan merkitsevän heikompaa syväpainorotaatiopainettavuutta.
Kuten taulukosta IV havaitaan, käytettäessä tämän keksinnön mukaista tuotetta puolet kalsinoidun saven määrästä saatiin syväpainorotaatiopainettavuudeltaan ekvi-25 valenttinen arkki, joka oli selvästi parempi kuin arkki, jossa käytettiin ainoastaan delaminoitua savea. Yksi osa tämän keksinnön mukaista tuotetta voi siten korvata kak-si osaa kalsinoitua savea, mikä johtaa oleellisiin kustannussäästöihin paperinpäällystysalan ammattimiehille.
30 Käytettäessä tämän keksinnön mukaista SAMS-tuotetta yhtä suurena osuutena kuin kallista kalsinoitua savea, saatiin lisäksi arkki, jolla oli vertailukelpoiset optiset ominaisuudet ja selvästi parempi syväpainorotaatiopai-nettavuus.
39 8 4 9 0 5
Taulukko IV
SAMS:ia sisältävät paperinpäällystyskoostumukset 100 % 90 % Hydra- 90 % Hydra- 95 % Hydra-
Hydra- printiä, 10 % printiä, 10 % printiä, 5 % 5 printiä kalsinoitua esim. 2 mu- esim. 2 mu-
savea kaista SAMS kaista SAMS
Vaaleus (%) 68,2 69,2 69,0 68,7
Kiilto 10 75°:n kulmalla (%) 43,7 45,0 45,5 44,0
Puuttuvia pisteitä/ arkkia 31_22___Γ5__23_ 15 Diamond National -tasaisuustesti 2. Hienopaperin täyteainekoostumuksia Pigmenttejä käytetään täyteaineina paperiarkeissa monista syistä, joihin syihin kuuluvat optisten ominaisuuk-20 sien, kuten vaaleuden ja opasiteetin, parantaminen. Tehokkain pigmentti on tähän tarkoitukseen titaanidioksidi; sen hinta kuitenkin estää sen yksinomaisen käytön tähän tarkoitukseen. Ryhmä pigmenttejä, jotka tunnetaan titaanidioksidin jatkeaineina, ovat halvempia, mutta 25 silti sangen kalliita. Käytettyinä titaanidioksidiin yh-distettyinä nämä pigmentit mahdollistavat pienemmän ti-taanidioksidimäärän käytön optisten ominaisuuksien säi-' lyessä ennallaan. Kaksi tämän ryhmän sangen tehokasta : : : pigmenttiä ovat kalsinoitu kaoliinisavi ja amorfinen 30 natriumsilikoaluminaatti (Hydrex). SAMS-tuotetta, joka valmistettiin Hydragloss 90:stä esimerkissä 2, käytettiin suoraan titaanidioksidin jatkepigmenttien, kalsi-noidun saven (Hycal) ja natriumsilikoaluminaatin (Hydrex) tilalla täyteainekoostumuksessa, joka sisälsi 50 % laa-35 tua nro 2 olevaa savea (Hydrasperse), 17 % titaanidioksidia (DuPont LW) ja 33 % jatkepigmenttiä. Käsin tehdyt 40 8 4 9 05 koearkit muodostettiin käyttämällä British Standard Hand-sheet Mould -muottia, ne punnittiin yhtenäisen neliömas-san varmistamiseksi ja testattiin seuraavien TAPPI-stan-dardien mukaisesti: 5 T-425: Opacity of Paper ja T-452: Brightness of Pulp, Paper and Paperboard. Lisäksi määritettiin sironta- ja absorbanssiker-toimet (S ja vastaavasti K) käyttämällä Kubelka-Munk-yh-tälöä. Sitten määritettiin K/S-arvo ja esitettiin se si-10 rontatehona. Teho kasvaa K/S-arvon lähetessä nollaa. Taulukossa V annetaan tulokset vertailevista kokeista, joista käytettiin SAMS- ja muita jatkepigmenttejä paperin täyteainekoostumuksessa.
Taulukosta V havaitaan, että keksinnön mukainen 15 tuote on edullinen verrattaessa sitä kalliisiin jatkepig-mentteihin kaikkien parametrien suhteen kaikilla täyteai-nepitoisuuksilla. Tämä on sangen yllättävää siinä suhteessa, että tämän keksinnön mukaiset SAMS-tuotteet voivat olla samanarvoisia paperiteollisuudessa normaalisti 20 käytettävien kalliimpien jatkepigmenttien kanssa.
Taulukko V
SAMS:ia sisältävät hienopaperin täyteainekoostumukset Täyte- Vaaleus Opasi- Valon-25 ainet- teetti sironta ( % ) (%) (%) tateho : _K/S x 10'2 - - Täyteaineen vertailunäyte 0 82,5 71,8 1,87 30 50 % savea n:o 2 2 84,3 74,4 1,46 ; ; 17 % titaanidioksidia 4 85,4 78,5 1,25 33 % kalsinoitua savea (Hycal) 8 86,0 81,2 1,14 35 50 % savea n:o 2 2 84,8 73,9 1,36 17 % titaanidioksidia 4 85,5 78,2 1,23 33 % Hydrex'iä 8 86,2 81,6 1,10 50 % savea n:o 2 2 85,0 72,5 1,32 40 17 % titaanidioksidia 4 85,4 78,1 1,25 33 % esimerkin 2 mukaista SAMS: ia_8_86,0 81,5 1,14 li 4i 84905 3. SAMS:ia sisältäviä sanomalehtipaperikoostumuksia Täyteaineiden eräänä tehtävänä päällystämättömässä paperissa on vähentää arkin läpi kulkeutuvan värin, joka värjää paperin toista puolta, määrää. Tämä ongelma, jota 5 usein kutsutaan "painojäljen läpinäkymiseksi" tai "läpi-painumiseksi", esiintyy yleensä sanomalehtien painatuksessa. Tämän ominaisuuden parantaminen on suuremman huolen aiheena sanomalehtipaperin ja vastaavien laatujen laatustandardien tiukentuessa jatkuvasti.
10 SAMS-tuotteita, jotka valmistettiin Omnifil- ja
Hydragloss 90 -savista esimerkeissä 1 ja 2, verrataan vastaaviin lähtöaineisiin, kaupallista laatua olevaan hyvin vaaleaan, kulumisenkestoltaan hyvään kaoliinisa-veen (Ansilex) ja hyvin vaaleaan natriumsilikoaluminaat-15 tiin (Zeolex 23P) siinä suhteessa, miten ne kykenevät vähentämään läpinäkymistä. Kaupallisesta sanomalehtipa-perimassasta valmistettiin käsin tehtyjä koearkkeja käyttämällä Noble and Wood -arkkikonetta/ ja ne testattiin seuraavien TAPPI-standardien mukaisesti: 20 T-410: Basis Weight of Paper and Paperboard, T-425: Opacity of Paper ja T-452: Brightness of Pulp, Paper and Paperboard.
... Lisäksi tehtiin painamiskokeita tavanomaisissa 1. lämpötila- ja kosteusolosuhteissa Universal No. 1 25 Vandercook Proof Press -koneella käyttämällä tavanomaista sanomalehtimustetta ja painolaattaa, jossa kirjasimet ... oli asennettu koholla oleviksi. Levy suunniteltiin yh tenäisen alueen, jonka mitat olivat 10,2 x 10,8 cm (4x4 1/4 tuumaa), painamista varten. Painatukset teh-30 tiin puristuslevyä käyttäen painuman ollessa 0,1 mm (4 mils) ja musteen vastaanotto määritettiin punnitsemalla kukin arkki ennen painamista ja sen jälkeen. Vaihtelut painatuksessa ja musteen vastaanotossa tekivät välttämättömäksi painamisen kullakin tuhkapitoisuudella 35 käyttämällä kolmea mustemäärää ja painatusarvojen ottamisen graafisesti musteen täsmällisen vastaanottoarvon 2 2,0 g/m kohdalta.
42 84905
Painettuja arkkeja ilmastettiin yön yli lämpötilassa 23 °C suhteellisessa kosteudessa 50 %, ennen tutkimista vaaleuden testauslaitteella aallonpituudella 457 nm painopinnan vastapuolelta. Läpinäkyminen määritettiin La-5 rocque’n yhtälön mukaisesti: [100 - heijastavuus (painettu) Läpinäkyminen = - x 100 [heij astavuus (painamaton)] 10
Tulokset, jotka saatiin verrattaessa SAMS:ia ja muita sanomalehtipaperissa käytettyjä kalliita jatkepig-menttejä, annetaan taulukossa VI.
15 Taulukko VI
SAMS:in ja muiden jatkepigmenttien arviointi sanomalehtipaperissa TAPPI Läpinäkyminen Täyteaine- Täyte- Neliö- Vaa- Opasi- @ g/m* Vähe- 20 pigmentti aine- massa leus teet- mustet- ne pitoi- #/riisi (%) ti (%) ta (%) minen _suus (%)_(%) Täyteaineeton ei täy- 25 teainetta 30,6 52,9 85,1 10,8
Omnifil (vertailu) 2 30,3 52,9 85,1 12,6 (16,7) 4 30,4 60,0 85,5 11,7 (8,3)
Hydragloss 90 30 (vertailu 2 30,5 59,4 85,1 13,1 (21,3) 4 30,1 60,6 85,4 12,8 (18,5)
Ansilex (kalsinoitu savi) 2 29,8 60,5 85,6 10,8 0 4 30,1 62,0 87,4 9,1 15,7
: 35 Zeolex 23P
(natriumsilika- aluminaatti) 2 30,4 60,2 85,5 9,1 15,7 4 30,4 61,3 86,5 6,4 40,7
Esimerkin 1 ' 40 mukainen SAMS 2 30,3 59,9 86,3 9,6 11,1 4 30,7 61,9 88,0 7,0 35,2
Esimerkin 2 mukainen SAMS 2 30,3 60,5 86,4 8,7 19,4 4 30,6 62,0 88,5 6,8 37,0 45 _ l! 43 84905
Taulukosta VI havaitaan, että esimerkin 2 mukainen SAMS-tuote toimii yhtä hyvin kuin kalsinoitu savi ja paremmin kuin muut pigmentit vaaleuden parantamisen suhteen ja on myös paras pigmentti opasiteetin parantamises-5 sa. Myös esimerkin 1 mukaisen SAMS-tuotteen teho on yllättävä. Sen opasiteetti häviää ainoastaan esimerkin 2 mukaiselle tuotteelle ja on parempi kuin molemmat muut vaaleusasteeltaan korkeahkot pigmentit, Ansilex ja Zeolex 23. Mitä läpinäkymiseen tulee, voidaan taulukosta 10 VI havaita, että vesipitoisten lähtöainesavimateriaalien (Omnifil ja Hydragloss 90) käyttö johtaa itse asiassa suurempaan läpinäkymiseen kuin käytettäessä täyteainee-tonta näytettä. Kalsinoidun saven käyttö, vaikkakin se parantaa läpinäkymisarvoja täyteainepitoisuuden ollessa 15 4 %, ei muuta paperiarkin ominaisuuksia verrattuna täyteai- neettomaan täyteainepitoisuuden ollessa 2 %.
Kun keksinnön mukaisia tuotteita käytetään suoraan Zeolex 23 -pigmentin tilalla täyteainepitoisuuden ollessa 2 %, jota pigmenttiä käytetään tähän tarkoitukseen kaupalli-20 sissa sovellutuksissa, ovat tulokset todella yllättäviä. Esimerkin 2 mukainen SAMS-tuote on itse asiassa parempi kuin Zeolex 23 -pigmentti, kun taas esimerkin 1 mukainen tuote on vain hieman heikompi. Vaikka tämän keksinnön mukaiset tuotteet ovat hieman vähemmän tehokkaita kuin " 25 Zeolex 23 pitoisuuden ollessa suurempi, ne ovat selvästi : parempia kuin vertailunäytteinä olleet halvat lähtöaine- t - - savet ja kallis kalsinoitu savi. Zeolex 23 -pigmentin suuren hinnan takia voidaan lisäksi helposti osoittaa, että kustannukset läpinäkymisen vähentämisyksikköä koh-30 den ovat tämän keksinnön mukaisten tuotteiden kohdalla paljon suotuisammat kuin Zeolex 23:11a. Jos tämän keksinnön mukaisia tuotteita käytetään riittävinä määrinä läpinäkymisen yhtä suuren vähentämisen aikaansaamiseksi, saavutetaan niillä siten merkittäviä kustannussäästöjä 35 tässä käyttötarkoituksessa.
« 84905 4. SAMS:ia sisältäviä lateksimaalikoostumuksia
Funktionaalisia jatkepigmenttejä käytettiin aiemmin maaleissa pääasiassa väärennysaineina korvaamaan kalliimpia pöhjustuspigmenttejä ja sideaineita; näin saatiin 5 halvempi maalikoostumus. Uusien ja parempien funktionaalisten jatkepigmenttien keksimisen myötä on näiden pigmenttien käyttö kuitenkin lisääntynyt. Niitä sisällytetään nykyisin maalikoostumuksiin optisten ominaisuuksien, kuten valkoisuuden, peittävyyden/kontrastisuhteen ja vär-10 jäysvoiman parantamiseksi.
SAMS-tuotetta, joka valmistettiin Hydragloss 90:stä esimerkissä 2, verrattiin tässä suhteessa kaoliinisaveen, josta SAMS-koostumus valmistettiin ja johtaviin kaupallisiin pigmentteihin, joita käytetään funktionaalisina 15 jatkeaineina lateksipohjäisissä maaleissa.
Valkoisuus (suuntaheijastavuus, Y-arvo) ja kontras-tisuhde määritettiin tekemällä vetoja maaleilla, jotka sisälsivät vertailusavea (Hydragloss 90), esimerkin 2 mukaista Hydragloss 90:stä valmistettua SAMS-tuotetta, 20 kaupallista jatkepigmenttiä (Hi-Sil 422) ja kalsinoitua savea (Huber 90C), opasiteettikartoille, joissa oli yksinkertainen heijastavuusmittauksia varten kyllin suurten mustien ja valkoisten alueiden yhdistelmä. Tällaisia karttoja toimittaa LenetaCompany (Ho-Ho-Kus, New Jersey, USA) .
: 25 Suuntahei jastavuus, ts. Y-arvot määritetään käyttämällä
Gardner XL-20 Tristimulus Colorimeter -laitetta kuivatuille maalikalvoille karttojen sekä mustien että valkoisten alueiden päällä. Valkoisuus on valkoisen alueen päällä määritetty Y-arvo. Kontrastisuhde määritetään 30 jakamalla mustien alueiden päällä mitatut Y-arvot karttojen valkoisten alueiden päällä mitatuilla Y-arvoilla, ja se on maalin suhteellisen opasiteetin mitta.
Suhteellinen värjäysvoima määritettiin sekoittamalla 1 paino-% lamppumustaväriainetta kuhunkin maaliin, 35 tekemällä vetoja opasiteettikartoille ja määrittämällä 45 84905 sitten kuivattujen maalikalvojen Y-arvot karttojen valkoisilta alueilta. Suhteellinen värjäysvoima ilmoitetaan tällaisena Y-arvona.
Tulokset, joita saatiin vertailemalla 5 SAMS-tuotteiden ja muiden, kalliiden jatkepigment- tien tehoa maaleissa, esitetään taulukossa VII.
Taulukko VII
SAMS:in ja muiden pigmenttien arviointi lateksi-maalissa 10
Pigmentti Valkoisuus, Kontrasti- Suhteelli- (suuntahei- suhde nen värjäys- jastuvuus, voima (%) Y-arvo, %) 15 Hydragloss 90, vertailuaine 87,9 0,944 38,8
Esimerkin 2 mukainen SAMS 88,8 0,958 41,0
Hi-Sil 422 88,7 0,947 40,8 20 Huber 90C 88,6 0,949 40,5
Tarkasteltaessa taulukkoa VII havaitaan, että vertailusavea Hydragloss 90 ja kaupallisia tuotteita, Hi-Sil 422 (pienihiukkasinen hydratoitu silikapigmentti) 25 ja Huber 90C (hyvin vaalea, kulumisenkestoltaan hyvä kal-sinoitu savi) verrataan esimerkin 2 mukaisen Hydragloss 90 -tuotteen kanssa valkoisuuden, kontrastisuhteen ja värjäysvoiman suhteen. Eri pigmentit arvioitiin tyypillisessä himmeässä vinyyliakryylisisätilamaalissa, jossa 30 pigmentin tilavuusosuus oli suuri. Maalin pigmentti sisälsi 17,6 % titaanidioksidia (rutiilia), 19,6 % tavanomaista kalsinoitua savea, 58,8 % suurihiukkasista kal-siumkarbonaattia ja 4,0 % tutkittavaa pigmenttiä. Taulukosta VII havaitaan, että tämän keksinnön mukaisel-35 la SAMS-tuotteella saadaan aikaan merkittäviä parannuksia verrattuna kaoliinisaveen, josta keksinnön mukainen 46 84905 tuote valmistettiin, valkoisuuden, kontrastisuh-teen ja suhteellisen värjäysvoiman suhteen. Vielä odot-tamattomampaa on, että tämän keksinnön mukaisella tuotteella saatiin aikaan parempi kontrastisuhde ja värjäys-5 voima kuin kalliimmalla kaupallisella jatkeaineella,
Hi-Sil 422:11a.
Kuten taulukosta VII on havaittavissa, on keksinnön mukaisilla SAMS-tuotteilla lisäksi paras valkoisuus, kontrastisuhde (eli peittokyky) ja värjäysvoima 10 verrattuna kalliisiin kaupallisiin jatkepigmentteihin.
On todella merkillepantavaa, miten halpa lähtöainesavi on muutettu funktionaaliseksi SAMS-tuotteeksi tämän keksinnön avulla.
5. SAMS:ia sisältäviä Natsyn 2200 -kumikoostumuksia 15 Kumiseoksiin lisätään täyteaineita lujitteiksi tai laimennusaineiksi. Pienihiukkasisten aineiden katsotaan lujittavan kumia, jos ne antavat vulkanointituotteelle hyvän kulutuskestävyyden ja suuren repäisy- ja vetolujuuden ja suurentavat jonkin verran jäykkyyttä. Lujitusai-20 neelta vaadittava tärkein ominaispiirre on pieni hiukkas-koko. Ei-mustista täyteaineista saa parhaan moduulin ja vetolujuuden aikaan saostettu piidioksidi (Hi-Sil), jota seuraa synteettinen natriumsilikoaluminaatti (Zeolex). Hienojakoiset täyteaineet, jotka ovat suurin piirtein - 25 pallomaisia muodoltaan, kuten monet silikat, antavat ku- mille paremman repäisylujuuden ja kulutuksenkeston kuin . neulamaiset tai levymäiset hiukkaset.
Esimerkkien 1 ja 2 mukaisia SAMS-tuotteita arvioitiin kumikoostumuksissa ja niiden tehoa verrattiin kal-30 liimman, hienojakoisen saostetun, hydratoidun amorfisen silikatuotteen, Hi-Sil 233:n tehoon.
Kumeihin, joita voidaan käyttää tämän keksinnön yhteydessä, kuuluu sekä luonnon- että synteettisiä kumeja. Esimerkkejä sopivista synteettisistä kumeista ovat 35 styreeni-butadieeni, butyylikumi, nitriilikumi, neopree-nikumi, polybutadieeni, polyisopreeni, eteeni-propeeni-.
47 84905 akryyli- ja fluorihiilivetykumit, polysulfidikumit ja silikonikurait. Edellä mainittujen synteettisten kumien kopolymeeriseoksia voidaan käyttää yksinään tai yhdistettyinä luonnonkumiin.
5 Edullisimpia kumeja ovat luonnonkumi, poly- isopreeni, nitriilikumi, styreeni-butadieeni ja niiden seokset.
SAMS-tuotetta, joka valmistettiin Hydragloss 90:stä esimerkissä 2, verrattiin heinojakoiseen, saos-10 tettuun hydratoituun amorfiseen tuotteeseen (Hi-Sil 233) ei-mustassa synteettisessä polyisopreenikumiformu-lassa (Natsyn 2200) .
SAMS:ia ja silikatuotteita käytettiin 38 - 40 osaa 100 osaa kohden kumia. Täyteainetuotteita verrattiin mo-15 duulin ja vetolujuuden (ASTM D1456), lämmönkehityksen (suorakulmainen kappale värähtelee vaakasuorassa asennossa kahden painon välissä), puristuspainuman (ASTM 395 -kumikoostumusten kyky säilyttää elastiset ominaisuudet puristusjännitysten pitkäaikaisen vaikutuksen jälkeen) 20 ja repäisylujuuden (ASTM 624) suhteen.
Tulokset, joita saatiin tutkittaessa SAMS:in ja kaupallisen, kalliin synteettisen silikan, Hi-Sil 233:n, lujitusominaisuuksia, esitetään taulukossa VIII.
Taulukko VIII
25 SAMS:in Natsyn-kumia lujittavat ominaisuudet
Hi-Sil 233 2 mukainen _SAMS_
Moduuli, 300 % (kPa)^f 3 170 4 340 30 Vetolujuus (kPa)^J 19 650 19 790 Lämmönkehitys (°C) 131 58
Repäisylujuus (N/cm) 245 271
Puristuspainuma (%) 41,6 23,2 jkovetus10 minuuttia" 48 84905
Taulukosta VIII havaitaan, että tämän keksinnön mukainen SAMS-tuote on amorfista silikatuotetta parempi moduulin, puristuspainuman ja lämmönkehityksen suhteen; silikatuotteen lämmönkehitys on kaksinkertainen 5 keksinnön mukaisiin SAMS-tuotteisiin nähden. On todella merkillepantavaa, että halpa savi on muutettu funktionaaliseksi SAMS-koostumukseksi.
Tämä ominaisuus, pieni HBU (lämmönkehitys), tekee tuotteesta erityisen käyttökelpoisen renkaisiin, 10 letkuihin ja hihnoihin, joissa kitkan aiheuttama pienempi lämmönkehitys pidentää oleellisesti näiden tuotteiden käyttöikää. Tässä mielessä tämän keksinnön mukaisia synteettisiä alkalimetallialumiinisilikaatteja voidaan käyttää tuloksellisesti myös elastomeerisovellutuksissa, jois-15 sa korkeat lämpötilat voivat aiheuttaa tavanomaisten elastomeerisysteemien vakavan vaurioitumisen.
Rengasteollisuus on etsinyt lujittavaa täyteainetta, joka saa aikaan pienen lämmönkehityksen kumikoostumuksis-sa. Kuten taulukossa VIII esitetyt tulokset selvästi 20 osoittavat, on tämän keksinnön mukaiseen SAMS:iin liittyvä lämmönkehitys lähes puolet kaupallisen kalliin si-likan, Hi-Sil 233:n vastaavasta arvosta.
SAMS-koostumuksen säädelty rakenne saa aikaan erinomaiset kuminlujitusominaisuudet.
25 6. SAMS:ia sisältäviä jättirengaskumikoostumuksia SAMS-tuotteita, joita valmistettiin Omnifilistä ja Hydragloss 90:stä esimerkeissä 1 ja 2, arvioitiin verrattuna hienojakoiseen saostettuun hydratoituun amorfiseen silikatuotteeseen (Hi-Sil 233) N220-hiilimus-30 taa sisältävässä maastoajoneuvojen jättikumien kulutus-pintoihin käytettävässä luonnonkumikoostumuksessa. SAMS-ja silikatuotteita käytettiin 15 osaa ja N220-hiilimus-taa 40 osaa 100 osaa kohden kumia.
Täyteainetuotteita verrattiin moduulin, vetolu-35 juuden, repäisylujuuden, lämmönkehityksen ja taivutus-väsymismurtuman suhteen (ASTM D1052 - Ross-taivutuskone, li 49 84905 joka mahdollistaa rei'itetyn kuminäytteen vapaan taipumisen langan yli kulmassa 90° niin monta kertaa, kunnes näyte murtuu). Taulukossa IX esitetyistä koetuloksista havaitaan, että tämän keksinnön mukaiset Omnifil'stä 5 ja Hydragloss 90:stä valmistetut SAMS-tuotteet ovat yhtä hyviä tai parempia kuin kallis amorfinen silikatuote moduulin, vetolujuuden, repäisylujuuden, lämmönkehityk-sen ja taivutusväsymisen suhteen. Erityisen kiintoisa on taivutusväsymisominaisuuksien silmiinpistävä paraneminen, 10 jonka pitäisi olla hyvin tärkeää elastomeerisysteemeissä, joihin liittyy paljon taivutus- ja venytysjännityksiä, kuten iskunvaimentimissa, letkuissa, holkeissa jne.
Tutkittaessa taulukossa IX esitettyjä tuloksia on selvästi havaittavissa, että keksinnön mukaiset SAMS-15 tuotteet suojaavat kumikoostumuksia erinomaisesti taivu-tusväsymiseltä verrattuina kalliiseen kaupalliseen sili-katuotteeseen, Hi-Sil 233 reen.
On hyvin merkillepantavaa, että halvat savituot-teet on muutettu käyttökelpoisemmiksi, arvokkaammiksi 20 materiaaleiksi, joita kutsutaan SAMS reiksi, tämän keksinnön avulla. SAMSrin toimintaominaisuudet kumikoostumuk-sissa ovat ainutlaatuiset ja hyvin odottamattomat. Käy ilmi, että tämän keksinnön mukaiset uudet SAMS-tuotteet, ovat luonteeltaan säädeltyjä rakenteita ja saavat aikaan 25 optimaalisen täyteaineen ja polymeerin välisen vuorovai-. kutuksen kumikoostumuksissa.
so 84905
Taulukko IX
SAMS:in jättirengaskumia lujittavat ominaisuudet _SAMS_ 5 Hi-Sil 233 Esim. 1 Esim. 2
Moduuli, 300 % (kPa)i* 9 380 10 270 10 340
Vetolujuus (kPa)^ 25 500 26 100 26 700
Repäisylujuus (N/cm) 1 060 1 010 1 090 Lämmönkehitys (°C) 137 131 127 10 Taivutusväsyminen 471 835 666 (murtumisen aiheuttava taivutussyklimäärä x 100) jfcovetus 90 minuuttia 15 7. Värikonsentraattimuovikoostumuksia
Pigmenttejä, täyteaineita ja jatkeaineita sekoitetaan muovihartseihin, jolloin saadaan värikonsentraat-teja. Titaanidioksidia ja värillisiä pigmenttejä käytetään laajasti pigmenttipitoisten muovikonsentraattien 20 valmistukseen.
Tehtiin tutkimus, jossa valmistettiin 50 % TiC>2:a sisältävä konsentraatti suuritiheyksiseen polyeteenihart-siin (HDPE-hartsiin). Tätä konsentraattia kutsuttiin vertailukonsentraatiksi.
25 Esimerkin 2 mukaista SAMS-tuotetta käytettiin vertailukonsentraatin TiC>2:n jatkeaineena korvaamalla 10 ja 20 paino-% TiC>2:sta SAMS:illa. Käytettiin seuraa-via muovikoostumuksia erilaisten konsentraattien valmistukseen.
30
Aineosat Vertailu- Konsent- Konsent-
näyte raatti A raatti B
HOPE 50 50 50 R-101 (Ti02) 50 45 40 35 Esim. 2 mukainen SAMS - 5 10
II
si 84905
Vertailukonsentraatti ja konsentraatit A ja B, jotka sisälsivät 5 ja 10 % SAMSiia, sekoitettiin 3#
Farrel Banbury -sekoittimessa. Sitten kukin näyte rakeistettiin, suulakepuristettiin ja puristettiin testaa-5 mistä varten.
Eri konsentraattien optiset ominaisuudet tutkittiin. Vertailukonsentraatin ja SAMS-pitoisten konsentraattien opasiteetti ja vaaleus esitetään taulukossa X. Tämä tutkimus viittaa siihen, että tämän keksinnön mu-10 kaista SAMS:ia voidaan käyttää värikonsentraateissa opasiteetin ja vaaleuden kärsimättä.
Tulokset esitetään taulukossa X.
Taulukko X
SAMS:ia sisältävät muovivärikonsentraatit 15
Konsentraatti Elrepho- Opasiteet- vaaleus (%) ti (%)
Ti02~ vertailunäyte 89,1 0,980
Konsentraatti A (w/SAMS) 91,8 0,985 20 Konsentraatti B (w/SAMS) 91,4 0,990 8. Vaahdonestoainekoostumuksia
Vaahdonestoainekoostumuksia käytetään vähentämään vaahdonmuodostusta paperi-, maali- ja elintarviketeolli-25 suudessa ja monilla erikoistuoteteollisuuden aloilla.
;·. Vaahdonestoainekoostumukset valmistettiin käyt tämällä seuraavia koostumuksia:
Aineosat _Massaosaa 30 Dow 3011 vaahdonestokemikaalia 4,0
Ammoniumkarbonaattia 1,0
Mineraaliöljyä 200,0 HG 90 tai SAMS (esim. 2 mukaista) 10,0 35 Koostumuksissa tarvittava mineraaliöljy punnittiin ja laitettiin ruostumattomasta teräksestä 52 84905 valmistettuun astiaan. Vertailusavi tai esimerkin 2 mukainen SAMS sekoitettiin käsin mineraaliöljyyn. Tätä seosta dispergoitiin Hockmeyer-sekoittimella viisi minuuttia kierrosnopeudella 2 300 min ^. Sitten lisättiin vaahdon-5 estokemikaali ja sen jälkeen ammoniumkarbonaatti. Koko koostumusta sekoitettiin vielä kolme minuuttia.
Ruostumattomasta teräksestä valmistetun astian sisältö siirrettiin 500 ml:n pulloon ja pidettiin lämpötilassa 80 °C, kunnes vaahtoaminen loppui. Sitten lämpö-10 tila nostettiin 150 °C:seen ja seosta pidettiin tässä lämpötilassa kaksi tuntia. Pullo poistettiin lämpölevyl-tä ja sisältö siirrettiin 0,24 l:n (puolen pintin) säi-lytyskannuun. Vaahdonestoainekoostumus oli valmis tutkittavaksi tässä vaiheessa.
15 Vaahdonestoainekoostumuksesta tutkittiin vaahtoa- misen vähentämisominaisuudet. 1 litra mustalipeää (kiin-toainepitoisuus 15 %) kaadettiin 2 500 ml:n byrettiin, joka kytkettiin omapainosyöttökierrätyspumppuun, jossa virtausnopeus oli 5 1/min.
20 Mustalipeän ollessa lepotilassa lisättiin byret tiin 0,02 g (eli 2 pisaraa) vaahdonestokoostumusta. Pumppu ja ajanottokello käynnistettiin samanaikaisesti sen ajan rekisteröimiseksi, joka kuluu vaahdon korkeuden kasvamiseen 15,3 cm:ksi (6 tuumaksi) lähtöpisteestä, joka 25 vastaa levossa olevaa nestettä, lukien. Vaahdonestokoostumusta, joka viivyttää pisimpään vaahdon korkeuden kasvua 15,3 cm:ksi, pidetään parhaana vaahdonestoseoksena.
Vaahdonestotehoa koskevat tulokset annetaan taulukossa XI.
30 Taulukko XI
Vaahdonestokoostumukset
Vaahdonestokoostumukset 15 cm:n korkuisen vaahto- kerroksen muodostumisaika 35 Seos w/HG-90 - vertailunäyte 27 s
Seos w/SAMS (esim. 2) 233 s 53 84905
Taulukossa XI esitettyjen tulosten perusteella on selvää, että SAMS:illa saadaan aikaan erinomainen vaah-donestoaine lähtöainesaveen verrattuna. Esimerkin 2 mukaisen SAMS:in vaahdonestoteho on itse asiassa 762 % pa-5 rempi kuin Hydragloss 90 -vertailuaineen. On todella huomionarvoista, että tämän keksinnön avulla on muutettu Hydragloss 90 -savi arvoltaan paremmaksi SAMS-tuotteeksi, jolla on ainutlaatuinen teho vaahdonestokoostumuksissa käytettynä.
10 9. Nesteenkuivaus-kantajakoostumuksia
Nesteitä, aktiivisia substraatteja ja kumikemi-kaaleja kuivataan täydellisesti hienojakoisille kantajille. Kuivia, vapaasti valuvia jauheita valmistetaan lisäämällä jauhetta nesteeseen sekoittaen Hobart-sekoit-15 timessa, kunnes saadaan kuiva, vapaasti valuva jauhe. Kiinteiden kantaja-aineiden sisältämän nesteen massasta voidaan laskea kantajajauheen kantokapasiteetti.
Esimerkin 2 mukaisen SAMS-tuotteen ja vertailusa-ven (Hydragloss 90) kantokapasiteettia mineraaliöljyn ja 20 Flexon-käsittelyöljyn (Exxon) suhteen verrattiin keskenään. Nämä nesteet muutettiin kuiviksi, vapaasti valuviksi jauheiksi ja kantokapasiteetti ilmoitetaan läsnä olevan nesteen massaprosenttiosuutena /aktiivisuus (%)7· Kantokapasiteettitulokset annetaan taulukossa XII.
25 Taulukko XII
SAMS:in kantajakapasiteetti
Neste: mineraaliöljy
Kanta ja jauhe_Aktiivisuus (%) 30 Vertailusavi 10
Esimerkin 2 mukainen SAMS 58
Neste: Flexon-öljy
Kantajajauhe Aktiivisuus (%) .2. Vertailusavi 10 35 Esimerkin 2 mukainen SAMS 60 54 84905
Taulukossa XII esitetyistä tuloksista on helppo havaita, että tämän keksinnön mukaisella SAMS:illa on erinomainen kantokapasiteetti verrattuna vertailusaveen.
On sangen merkillepantavaa, että savi on muutettu funk-5 tionaaliseksi SAMS-kantajaksi tämän keksinnön mukaisin menetelmin.
10. Maalinpäällystyskoostumuksia
Jotta saataisiin aikaan suoja ja miellyttävä ulkonäkö, erilaisia pintoja, kuten puu-, metalli-, kangas-, 10 paperi- tai muovipintoja päällystetään kirkkailla himmen-nyskoostumuksilla, jotka sisältävät dispergoituja tai sus-pendoituja himmennysainehiukkasia, jotka vähentävät päällysteen ja päällystetyn alustan kiiltoa, edullisesti siten, ettei himmeän päällysteen läpinäkyvyys heikkene 15 oleellisesti. Esimerkiksi puunviimeistelyaineet, jotka suojaavat pintaa kulumiselta ja likaantumiselta, mutta eivät heikennä puun syyrakenteen kauneutta, valmistetaan jäljittelemään toivomusten mukaisia käsin hangattavia viimeistelyaineita sisällyttämällä niihin himmennysai-20 neita, jotka ovat tavallisesti hienojakoisia hiukkasmai-sia aineita, kuten silikahiukkasia.
Parhaat vaikutukset saadaan silikoilla, joilla on yhtenäinen alle 1 um:n hiukkaskoko. Pieni koko ja yhtenäisyys ovat välttämättömiä tasaisen päällysteen saa-25 vuttamiseksi, jossa ei ole vaikeita täpliä ja jolla ei ole harmaannuttavaa vaikutusta, joka heikentäisi päällysteen ulkonäköä.
Maalinhimmennystarkoitukseen sekoitettiin 10 g tämän keksinnön mukaista esimerkissä 2 valmistettua 30 SAMS:ia 350 g:aan nitroselluloosalakkaa (military specification MIL-L-10287A-amendement 2, Type II, of issue 2, elokuu 1959) ja sekoitettiin kolme minuuttia alhaisella nopeudella Hamilton Beach #30 -sekoittimella. Dispergoi-tua SAMS:ia sisältävästä lakasta testattiin Hegman-jau-35 hatusaste.
55 84905
Lakasta, joka sisälsi dispergoitua, esimerkin 2 mukaista SAMS:ia, arvioitiin maalinhimmennysominaisuu-det. Levitys tehtiin Carrara-lasille käyttämällä lanka-päällysteiden levityssauvaa #34. Carrara-lasilla olevien 5 vetojen annettiin kuivua 45 minuuttia pölyttömissä olosuhteissa. Käyttämällä edellä mainittua menetelmää tehtiin vetoja myös käyttämällä tähän tarkoitukseen normaalisti käytettävää synteettistä silikavertailuainetta.
Eri vetojen kiiltoarvot mitattiin Gardner moni-10 kulmakiiltomittarilla kulmilla 60° ja 85°. Näitä arvoja verrattiin arvoihin, joita saatiin lakalla, joka sisälsi dispergoitua vertailusilikaa.
Tämän keksinnön mukainen SAMS johtaa tasaisempiin Hegman-jauhatusasteisiin ja on kirkkaampaa lakkaan dis-15 pergoituna.
Taulukossa XIII esitetyt himmennystulokset viit-taavat siihen, että tämän keksinnön mukaisilla uusilla SAMS:eilla on pienemmät kiiltoarvot kuin vertailusili-koilla. Pienemmät kiiltoarvot ovat edullisia maalinhim-20 mennystarkoituksissa.
Taulukko XIII
Maalin himmennyksen arviointi
Himmennysaine Kiilto, 60° Kiilto, 85° 25 SAMS (esim. 1) 10 21 SAMS (esim. 2) 8 16
Vertailuainesilika 15 45 (Zeothix 95) 30 Taulukossa XIII esitettyjen tulosten tarkka tut kiminen osoittaa selvästi, että tämän keksinnön mukaisilla SAMS-koostumuksilla on paremmat himmennysominai-suudet kuin synteettisellä vertailusilikalla. On sangen huomionarvoista, että savi on muutettu arvokkaammaksi 35 funktionaaliseksi tuotteeksi tämän keksinnön mukaisin menetelmin.
56 84905 11. Pesuainekoostumuksia
Tyypilliset kotitalouspyykinpesujauheet valmistetaan yleensä lietteeksi, jonka kiintoainepitoisuus on 50 - 60 % ja suihkukuivataan jauhemaisiksi tuot-5 teiksi. Eräs tyypillinen kotitalouspyykinpesuaine koostuu seuraavista aineosista:
Aineosa__Paino-%
Natriumpolyfosfaattia 12 - 50 10 Pinta-aktiivisia aineita 10 - 20
Nestemäistä natriumsilikaattia 5 - 8
Lian takaisintarttumista estäviä aineita 0,5 - 1,5
Fluoresoivia värejä 0,05 - 1
Vettä 2-12 15 Natriumsulfaattia Loppuosa
Pinta-aktiiviset aineet koostuvat pääasiassa anionisesta lineaarisesta alkyylibentseenisulfonaatista (LAS) ja ionittomista alkoholipohjaisista etoksylaateis-20 ta (AEO). Pinta-aktiivista ainetta tarvitaan detergen-tissä laajentamaan pesuaineen builderin funktionaalista tehoa.
Ionittomia pinta-aktiivisia aineita lisätään pitoisuudeksi 4 - 6 % (tyypillisiä nykyisin käytettäviä 25 ionittomia pinta-aktiivisia aineita oval Shell'in Neodol 25-7 ja 45-11) pesuainekoostumusten muiden aineosien massasta. Saatu liete suihkukuivataan. Ionittomat pinta-aktiiviset aineet sisältävät vähäisinä määrinä lyhytketjuisia molekyylejä, joita kutsutaan "ke-30 vyiksi jakeiksi". Suihkukuivausvaiheen aikana "kevyet jakeet" eivät tule sisällytetyiksi lopulliseen pesuaine-rakeeseen ja ne poistuvat kuivaimesta ja aiheuttavat valkean pilven, jota kutsutaan "höyhenpilveksi".
Pesuaineiden valmistajat pyrkivät innokkaasti 35 vähentämään tätä "höyhenpilveä" ja on tehty monia mekaanisia parannuksia poistokaasujen puhdistamiseksi, mutta puhdistusmenetelmä ei ole 100-%:isesti tehokas. Poistokaa sujen puhdistamiseen tarvittava laitteisto on myös hyvin kallis.
57 84905 Tähän ongelmaan on nyt keksitty yksinkertainen 5 ratkaisu, jossa tämän keksinnön mukaista SAMS:ia voidaan käyttää nestemäisten ionittomien pinta-aktiivisten aineiden muuttamiseen kuiviksi, vapaasti virtaaviksi hiukkasiksi, niin että kuivattu pinta-aktiivinen aine voidaan lisätä jälkikäteen suihkukuivattuun pesuainekoostumukseen.
10 Keksinnön mukaiset SAMS-koostumukset ovat siten käyttökelpoisia ionittomien pinta-aktiivisten aineiden kuivaamiseen vapaasti virtaavaan muotoon. SAMS-koostumuksia voidaan siten käyttää pesuainekoostumuksissa "höyhenpilven" muodostukseksi kutsutun ilmansaastumisongelman ratkaisemi-15 seen.
Pinta-aktiivista ainetta Neodol 25-9 (valmistaja Shell Chemical Company) kuivattiin esimerkkien 1 ja 2 mukaiselle SAMS:ille. Sidottavissa olevat maksimimäärät Neodolia esitetään taulukossa XIV.
20 Taulukko XIV
Neodol 25-9:n kuivaaminen SAMS-tuotteiden pinnalle
Kantaja Virtausaika (s) Pinta-aktiivisen aineen __sitomiskyky (%)_ 25 SAMS (esim. 1) 18 51,2 SAMS (esim.2) 15 55,9
Vertailusavi 86 10,0
Taulukon XIV tulosten perusteella on selvää, 30 että esimerkkien 1 ja 2 mukaisilla SAMS-tuotteilla on paremmat virtausominaisuudet ja kuivauskapasi-' teetti kuin esimerkissä 2 käytetyllä vastaavalla vertai- lusavella.
Siten tämä menetelmä ionittomien pinta-aktiivisten 35 aineiden kuivaamiseksi johtaa parempiin vapaasti virtaa-viin pinta-aktiivisia aineita sisältäviin jauheisiin.
58 84905 Näitä pinta-aktiivisia aineita sisältäviä jauheita voidaan käyttää tehokkaasti lisäämällä ne jälkikäteen pesu-ainekoostumuksiin. Siten tämän keksinnön mukaiset SAMS:it ovat käyttökelpoisia pesuainekoostumuksissa ja nämä SAMS-5 pigmentit tuovat mukanaan parannettuja ominaisuuksia, jotka auttavat erään tärkeän ilmansaastumisongelman ratkaisussa.
12. Muovikalvojen tarttumista estäviä koostumuksia LD-polyeteeni(LDPE)kalvolla ja polypropeeni(PP)kallo voilla on taipumus tarttua yhteen. Tätä ilmiötä kutsutaan "tarttumiseksi" (blocking). Tämän keksinnön mukaisia SAMS-pigmenttejä tutkittiin sen määrittämiseksi, voitaisiinko SAMS:ia käyttää tarttumista estävänä aineena LDEPE-, PP-ja muissa muovikalvoissa.
15 Noin 1 300 g:n eriä, jotka sisälsivät LDPE:tä ja esimerkkien 1 ja 2 mukaisia SAMS-koostumuksia samoin kuin esimerkissä 2 käytettyä vertailusavea, sekoitettiin Banbury-sekoittimessa nro 3. Sitten kukin näyte rakeistettiin ja suulakepuristettiin 38 mm:n (1,5 tuuman) Davis Standard 20 Extruder -laitteella käyttämällä verkkotäytettä 20/100/60. Kukin suulakepuristettu näyte sisälsi 90 % LDPE Gulf Resin 5200 ja 10 % joko esimerkin 1 tai 2 mukaista SAMS-koostu-musta tai esimerkissä 2 käytettyä vertailusavea. Kustakin näytteestä tehtiin puristeet kunkin materiaalin laadun ja 25 dispergoitumisen määrittämiseksi.
Sitten valmistettiin kalvo 25 mm:n (1 tuuman) Killion-suulakepuristimella. Kaikki kalvonäytteet valmistettiin samalla koneella samana päivänä vakiokierrosno-peudella, samanlaista lämpötilakäyrää noudattaen ja pi-30 täen kalvon paksuus vakiona.
Kalvonäytteitä kuumennettiin 24 tuntia kestäneen kalvon kypsytyksen jälkeen, jotta tarttumista estävä aine pääsee kulkeutumaan kalvon pintaan. Kustakin kalvosta määritettiin tarttumisvoima, kitkakerroin (COF) ja sameus-35 prosentti; tuloksista esitetään yhteenveto taulukossa XV.
li 59 8 4 9 0 5
Taulukko XV
Tarttumisenestokoostumus (kalvon paksuus 51 pm)
Yhdiste Tarttumisen- Tarttumis- COF Sameus 5 _estoaine_voima ( p)_(%)_( %)
Gulf Resin 5200 ei tarttumi- senestoainetta 76 0,6 11
Gulf Resin 5200 HG-90 savi 74 0,5 12
Gulf Resin 5200 SAMS (esim. 1) 38 0,5 10 10 Gulf Resin 5100 SAMS (esim. 2) 45 0,4 9
Taulukon XV tulokset osoittavat selvästi, että SAMSrilla on paremmat tarttumisenesto-ominaisuudet kuin 15 lähtöainehartsilla ja vertailusavella. SAMS:ia sisältävän kalvon COF sameusominaisuudet ovat myös selvästi paremmat kuin vertailusavea sisältävän kalvon vastaavat ominaisuudet.
SAMS:in valmistus B:n ja C:n suhteen funktiona 20 Ellei toisin ole jäljempänä nimenomaan mainittu, seuraavissa esimerkeissä, joita muuten on lyhennetty huomion kiinnittämiseksi vaihtuneisiin muuttujiin, noudatettiin esimerkkien 1 ja 2 mukaisia menettelytapoja käyttäen laboratoriokokoa olevia reaktoreita, joiden vetoisuus oli ; 25 21, 3,785 1 (1 gal) ja 7,57 1 (2 gal). Kokeet toteutet tiin laboratoriomittakaavassa.
Esimerkki 3
Esimerkin 2 mukainen reaktio toteutettiin 9,31 baarin (135 psi) paineessa reaktioajan ollessa yksi tun-30 ti, käyttäen Hydragloss 90-savea ja natriumsilikaattia, jossa moolisuhde oli 2,5, keksinnön uutuusarvon havainnollistamiseksi hyvin erilaisilla emäksen ja saven suhteilla. Olosuhteet ja tulokset on esitetty taulukossa XVI.
60 84905
Taulukko XVI
SAMS:in valmistus suhteen B:C funktiona
Emäksen suhde öljyn absorptio Monovalenttisten katio- 5 saveen (B:C) (ml/100 g) nien vaihtokapasiteetti _(mekv./100 g)_
Savivertailuaine 30 2 0,20 89 72 0,35 127 123 10 0,50 164 170 0,70 124 189 0,90 122 186
Taulukko osoittaa selvästi sen, että keksinnön mu-15 kaista menettelyä noudattaen voidaan valmistaa hyvin monenlaisia SAMS-koostumuksia, joilla on hyvä öljyn absorp-tiokyky ja suuri ioninvaihtokapasiteetti suhteessa vertailuaineena käytettyyn saveen.
Esimerkki 4 20 Tämän keksinnön valaisemiseksi, mitä tulee eri laisten alkalimetallisilikaattien käyttöön, toteutettiin kaliumsilikaattien (Kasil 42 ja Kasil 1) reaktiot Hydra-gloss 90:n kanssa 8,3 baarin (mittaripaine; 120 psig) paineessa reaktioajan ollessa 1,5 tuntia käyttäen 10 %:n 25 kiintoainepitoisuutta. Reaktiot, jotka toteutettiin B:n ja C:n suhteilla 0,25 - 5,0, tuottivat taulukossa XVII esitetyt tulokset.
I: 61 84905
H -H C
G G G
-H -H 1G
-H -H (G
i—I <—I '1 1 ··
O O '—’ -H
(0 G G G H
•HA! CU A! -H 03 O
Q G ssG = CG
X *H O *H ε ε s O Ή -H ε r fö X -HA! Ή A! -H 4-1 03 -HA! M A! Ή U 03
O -H O -H O O -H
Π3 03 E 03 f0 £ 03 G
A! ί (d .G A G 4-1 O
id ή «3 4-> a: <d •h μ
r—i O
tfl -H Oh g 03 μ
03.— oonoooun'X>ootNtri<Ti^rcx3'x> O
Ή dP ^ ~ ^ ;o3 U
(d (d i—IOOi—ti—I CN CN CN O O H CN H O 03
4-* (0 (J(0((J\010101<Tl01 010(0(01(31(3101 O
03 > -H &| H >1 4-· 4-3 !(d (d 03 4-1
<d 4-3 H
ha: >1 :0
h -h (d :<d -H
> H H A! 4->
X -H (d SX
03 I (d >1 O s (0 c A! P 4-> — OrHCMnrocNr^^cricricnr^-^oo-H td A Ή c O1 q) 03 G H -H CNr-CNOlOOLnHOiTiOHcrirOCOG 03
Ι-H rd CHCN (N (N (N »H H rH H rH (N (N CN t-H i—( -H -H
G A I g (0 >
(d Eh w ro G
En 03 W 4-3 4-3 P CQ XX rd 4-) :rd cd 03 rH 03
•H
£ 03 -H
H — Ό 4-3 ... G O tr sX en • - - > -H G 0) 4->0 03 03 G Λ o ' h 03 oi -h
: : : -h g μ h ro'£>ocoo<Nro<NCTir-ooin'x>H....H
.. S o ^ Η’^Γ'^ο'Χΐίη·^'·^ uiuor-r-'inrHoiNm rH
" CO ( 1 03 I—I I—li—I I—I I—IrHrH rH i—I rH t-H i—li—li—I O (d a h λ g ε n n cu
O (d ~ G
. CO G cm G
·· Tf rH A
— O
G CN rH rH G
OH X -H -H O
O (Ti-Hmomoooo lo o en o o o 0303
·· GCNinr^oinoo (NLor^oiooGGG G
CQ 0+3.......- - - - - - ·η X X -n ΚμοΟΟΗΗΗιη O O O H i—I Γ0 <13 0) G H->
> .. 4J
^ CN (0
G 4« O G
G ~ -HA
03 -H CO -H
Q3 4-3 H
G >1 4-3 (N H Λ -H
•H 4-* G * CO
G 4-3 G H
«OJA H -H=s = rr 4-3 4-> *H -H = = ε s r r 03 jG I>i H 03 (d
:G :G -H (0 X
G) A 03 X
62 84905
Taulukossa XVII esitetyt tiedot osoittavat selvästi, että SAMS-koostumusten valmistuksessa voidaan käyttää myös kaliumsilikaatteja. Ainutlaatuinen ominaispiirre kaliumsilikaateista valmistetuissa SAMS-5 tuotteissa on se, ettei zeoliittia muodostu edes suhteen B:C ollessa niin korkea kuin 5,0. Suhteen B:C ollessa korkea (ts. B:C on > 1) kaliumsilikaatin ja saven välisten reaktioiden havaittiin tuottavan aina täysin amorfisia materiaaleja ennemmin kuin yhtään zeoliittia. Natriumsilikaa-10 tin ja saven välisissä reaktioissa syntyy samanlaisissa olosuhteissa tyypillisesti zeoliittia (vrt. esimerkki 9).
Toinen kiinnostava piirre kaliumia sisältävissä SAMS-tuotteissa on niiden morfologiassa havaittava muutos, kun Si02:n ja K20:n moolisuhde reak-15 tiossa käytetyssä kaliumsilikaatissa kohoaa 2,8:sta 3,9:ään. Kaliumia sisältäviä SAMSreja, jotka valmistettiin Kasil 42:sta ja Kasil l:stä suhteen B:C ollessa kummassakin tapauksessa 0,5, vertailevat SEM-kuviot on esitetty kuviossa 39. Tuotteiden agglomeraattimorfologian muuttuminen 20 yleisesti ottaen sferoidisesta korallimaiseksi on selvä, kun Kasil 42:n sijasta käytettiin Kasil l:tä.
Esimerkki 5 Tässä esimerkissä esitetään tämän keksinnön mukainen SAMS-koostumusten valmistus B:n ja C:n 25 suhteilla 1,0 - 2,0 käyttäen alkalimetallisilikaattiemäk-siä, joissa SiC>2:n ja Na20:n moolisuhde vaihtelee. Kek-sinnön tämän puolen valaisemiseksi Hydragloss 90 -saven annettiin reagoida natriumsilikaattien, joissa moolisuh-de oli 2,5 ja 3,3, kanssa noin 6,9 baarin (100 psi) pai-30 neessa yksi tunti kiintoainepitoisuuden ollessa 10 %. Tulokset on esitetty taulukossa XVIII.
63 84905
Taulukko XVIII
SAMS:in valmistus suhteen B:C ollessa suuri panoskoostu-muksissa
Emäksen Öljyn Raken- Pinnan Katio- Vaa-5 Kokeen suhde absorp- ne ala ninvaih- leus n:o saveen tio (m2/g) tokapa- (%) (B:C) (ml/100 g) siteetti __(mekv./lOO g)_
Hydragloss 90 10 (vertailu) 30 VLS 20 2-3 91,0 1(* 1 162 HS 24 141 91,7 2(* 2 193 HS 19 191 93,0 3'** 1 187 HS 16 159 92,6 4(“ 2 115 LS 11 136 91,2 15___________________________ *) Moolisuhde silikaatissa 2,5 (Si02/Na20) **) Moolisuhde silikaatissa 3,3 (Si02/Na20)
Taulukossa XVIII esitetyt tiedot osoittavat sel-20 västi, että muodostuu SAMS-koostumuksia suhteen B:C ollessa 1,0 tai sitä suurempi, kun käytetään alkalimetalli-silikaattiemäksiä, joissa Si02:n ja Na20:n moolisuhde vaihtelee. SAMS-koostumuksilla oli sellaiset öljyn ab-sorptioarvot, että ne vastasivat materiaaleja, joilla on 25 matalasta (LS) korkeaan (HS) vaihteleva rakenteen taso.
TEM-kuviot 22 ja 23 osoittavat myös, että koostumuksilla on sama ainutlaatuinen SAMS-koostumus ja morfologia kuin SAMS-koostumuksilla, jotka valmistettiin B:n ja C:n suhteilla 0,5 ja 0,75 (kuviot 18 - 21).
30 Kuviossa 5 on esitetty Hydragloss 90-savivertailu- aineen (esimerkin 2 mukainen SAMS), joka valmistettiin B:n ja C:n suhteella 0,5 ja esimerkin 5 mukaisten SAMSrien, jotka valmistettiin B:n ja C:n suhteilla 1,0 ja 2,0 FT-IR-spektrien vertailu. SAMS:ien valmistuksessa 35 käytettiin natriumsilikaattia, jossa Si02:n ja Na20:n 64 8 4 9 05 moolisuhde oli 2,5. Ainoa SAMS-koostumusten IR-spektreis-sä havaittu ero ilmeni Sl-O-venytyspiikissä aaltolukualu-eella 1 200 - 950 cm'1. Suhteen B:C kasvaessa SAMS-koos-tumuksessa piikki muuttui leveämmäksi ja vähemmän selvä-5 piirteiseksi. Tämä merkitsee sitä, että amorfisen aineen määrä SAMS-koostumuksissa kasvaa. TEM-kuviot ja FT-IR-spektrit osoittavat selvästi, että SAMS-koostumuksia voidaan muodostaa niin, että suhde B:C on 1 tai suurempi.
Erilaisten SAMS-koostumusten, jotka on valmistettu 10 erilaisia B:n ja C:n suhteita käyttäen, funktionaalisten ominaisuuksien havainnollistamiseksi kokeista 1-4 peräisin olevia tuotteita arvioitiin funktionaalisina täyteaineina tyypillisessä maalikoostumuksessa, joka oli samanlainen kuin aikaisemmin kuvattu. Taulukossa XIX on 15 verrattu kokeista 1-4 peräisin olevien tuotteiden kont-rastisuhteita Zeolex 80:n, Hydragloss 90:n ja Satintone 5:n, joka on kaupallinen, hyvin vaalea savi, kontrasti-suhteisiin.
Taulukko XIX
20 SAMS:in mooliominaisuudet panoskoostumuksen B:C-suhteen funktiona
Kokeen B:C Moolisuhde Rakenne Kontrastisuhde n:o_silikaatissa_ 25 1 1 2,5 HS 0,977 2 2 2,5 HS 0,978 3 1 3,3 HS 0,975 4 2 3,3 LS 0,970
Satintone 5 - VLS 0,975 30 Hydragloss 90 - VLS 0,976
Zeolex 80_=_LS_0, 973_
Kuten taulukosta XIX havaitaan, SAMS-koostumukset, joiden rakenteen taso oli keskinkertainen tai korkea, 35 tuottivat erinomaiset kontrastiarvot, jotka vastasivat li 65 84 905 kaupallisesti saatavissa olevilla kalsinoiduilla savilla tai silikoilla saatuja arvoja tai ylittivät ne maaliomi-naisuuksina.
Esimerkki 6 5 Käyttäen silikaatteja, joissa Si02:n ja Na20:n suhde vaihtelee, Omnifil'in ja erilaisten silikaattien välisessä reakitossa 8,3 baarin (120 psi) paineessa reak-tioajan ollessa yksi tunti ja kiintoainepitoisuuden ollessa 10 %, saadaan taulukossa XX esitetyt tulokset.
10
Taulukko XX
SAMS:in valmistus silikaatin moolisuhteen funktiona
Kokeen Emäksen Mooli- Öljyn Mono- Pinnan Vaa- Ra- n:o suhde suhde absorp- vai. ala leus kenne 15 saveen (SI02: tio katio- (%) (B:C) Na20) (ml/ nien (m2/g) sili- 100 g) vaihto-kaatti kapasi teetti 20 (mekv./ ___________________100 g)_
1 0,50 3,33 161 115 24 83,5 HS
2 0,75 3,33 167 149 20 85,8 HS
25 3 0,50 2,50 156 143 25 85,5 HS
4 0,75 2,50 148 175 21 85,9 HS
5 0,50 1,00 123 148 28 84,0 LS
6(* 0,75 1,00 83 216 28 85,1 LS
Omifil (vertailuaine) 37 2-3 20 82,0 VLS
30 _ *) XRD-diagrammi osoitti mukana olevan zeoliittimateriaa-lia 35 Kuten taulukossa XX esitetyistä tiedoista voidaan havaita, edullisissa olosuhteissa, joissa suhde B:C oli alle 1,0, muodostui alkalimetallisilikaattiemäksiä, joissa Si02:n ja Na20:n moolisuhde vaihteli käytettäessä SAMS-koostumuksia, joiden rakenne oli keskitasoa. Kokeis-40 sa 5 ja 6 valmistettiin natriummetasilikaattia käyttäen SAMS-koostumuksia, joiden rakenteen taso oli alhainen. Kokeesta 6 peräisin olevan tuotteen XRD-diagrammi osoitti 66 84905 lähtöreaktioseoksen alhaisesta silikaattipitoisuudesta. Tämä pätee erityisesti Si-O-venytysalueella aaltolukujen 1 200 cm * ja 950 cm ^ välillä. Fysikaalisten ja analyysi-tietojen perusteella on tehtävä johtopäätös, että saven 5 reagoidessa natriumsilikaattien kanssa, joissa SiC>2:n ja Na20:n moolisuhde oli 1,0 - 3,3, suhteen B:C ollessa alle 1,0 muodostui samanlaisia ainutlaatuisia SAMS-koostumuksia kuin esimerkeissä 1 ja 2.
Esimerkki 7 10 Sen valaisemiseen, mikä on tämän keksinnön tehok kuus käytettäessä toiselta paikkakunnalta Keski-Georgiasta peräisin olevaa, delaminoitua savea (Hydraprint), jolla on taulukossa XXI esitetyt ominaisuudet, käytettiin kolmen tunnin reaktiota 8,3 baarin (120 psi) paineessa käyt-15 täen natriumsilikaattia, jossa moolisuhde oli 3,33 ja 10 %:n kiintoainepitoisuutta. Reaktioiden tulokset on esitetty taulukossa XXI.
Taulukko XXI
SAMS:in valmistus Keski-Georgiasta peräisin ole-20 vasta savesta
Emäksen suh- öljyn absorptio Pinnan ala Rakenne de saveen (B:C) (ml/100 g) (m^/g)
Hydraprint (vert.aine) 49 13 VLS
25 0,25 153 19 MS
/ 0,50 179 14 HS
0,75 171 14 MS
Taulukossa XXI esitetyt öljyn absorptiotiedot viit-: 30 taisivat siihen, että suhteellisen karkeahiukkasisen sa- ven, jonka pinnan ala on pieni, kuten Hydraprintin, reaktiolla alkalimetallisilikaattiemäksen kanssa voidaan valmistaa ainutlaatuisia SAMS-koostumuksia, joiden rakenteen taso on keskinkertainen tai korkea.
35 67 84905
Taulukossa XXI esitetyt öljyn absorptiotiedot viittaavat siihen, että suhteellisen karkeahiukkasisen saven, jonka pinnan ala on pieni, kuten Hydraprint* in reaktiolla alkalimetallisilikaattiemäksen kanssa voidaan 5 valmistaa SAMS-koostumuksia, joiden rakenteen taso on keskinkertainen tai korkea.
Esimerkki 8
Sen valaisemiseksi, kuinka tärkeää on kontrolloida reaktioaikaa ja painetta/lämpötilaa SAMS:in valmistukses-10 sa, tehtiin sarja SAMS-reaktioita, joissa painetta vaihdeltiin 6,9 baarista (100 psi) 10,3 baariin (150 psi) ja reaktioaikaa vastaavasti tunnista kolmeen tuntiin. Kokeiden tulokset on esitetty taulukossa XXII. Reaktiot toteutettiin kiintoainepatoisuudella 10 % käyttäen Hydraprint-15 savea ja B:C-suhdetta 0,8. Kokeissa käytettiin natriumsi-likaattia, jossa moolisuhde oli 3,3.
Taulukko XXII
SAMS:in valmistus paine ja aika reaktion funktiona 20 Paine** Aika Vaaleus Öljyn ab- XRD Pinnan ala (baaria (h) (%) sorptio (m2/g) /psi)_(ml/100 g)_ 6,9/ 1 89,2 134 SAMS 13 2 90,0 135 SAMS 11 25 3 90,3 145 SAMS 11 8,3/ 1 89,9 131 SAMS 11 2 90,6 133 SAMS 11 3 91,1 157 SAMS + 112 hiukan Z:a ----- 30 9,3/ 1 90,3 137 SAMS 9 2 91,2 156 SAMS + 33 hiukan Z:a 3 91,3 161 SAMS + Z 91 150 1 90,6 144 SAMS 10 35 2 91,5 158 SAMS + 49 hiukan Z:a 3 91,5 150 SAMS + Z 124
Hydraprint (vertailuaine) 87,5 42 14 40 -- *’ vastaavat lämpötilat on löydettävissä höyrytaulokosta Z = zeoliitti 68 84 905
Edellä esitetyt kokeet havainnollistavat niitä monenlaisia SAMS-koostumuksia, joita voidaan valmistaa saven ja alkalimetallisilikaatin välisellä reaktiolla. Saatavien SAMS-koostumusten vaaleutta, öljyn absorptiokykyä 5 ja pinnan alaa voidaan muuttaa reaktioaikaa ja höyryn-painetta (lämpötilaa) muuttamalla. Tulokset osoittavat, että jos zeoliittimateriaalin mukanaolo SAMS-koostumuk-sessa ei ole toivottavaa, se voidaan eliminoida reaktio-painetta ja/tai -aikaa pienentämällä.
10 Esimerkki 9
Savi-natriumsilikaattireaktion ainutlaatuisuuden havainnollistamiseksi tehtiin kokeita, joissa Itä-Geor-giasta peräisin olevan Hydragloss 90-saven annettiin reagoida sekä natriumsilikaatin, jossa moolisuhde oli 2,5, 15 että natriumhydroksidin kanssa suhteen B:C ollessa 0,75 - 5,0. Reaktiot toteutettiin 10 %:n kiintoainepatoisuudel-la 8,3 baarin (120 psi) paineessa reaktioajan ollessa kaksi tuntia. Kokeiden tulokset on esitetty taulukossa XXIII.
20 Taulukko XXIII
Natriumsilikaatin ja natriumhydroksidin vertailu emäksenä SAMS:in valmistuksessa
Emäksen Emäs Vaaleus Öljyn ab- Pinnan XRD
suhde (%) sorptio ala 25 saveen (B:C) (ml/100 g) (m2/g)
0,75 92,1 147 90 SAMS
1 90,9 102 228 SAMS + hiukan zeoliittia 30 3 92,0 90 246 hiukan SAMS + zeoliittia 5 93,5 104 7 amorfinen 0,75 NaOH 81,0 82 20 hydroksi- 35 sodatiitti^-* 1 NaOH 74,6 78 15 3 NaOH 83,5 64 17 5 NaOH 81,5 60 21
Hydragloss 90 91,0 43 22,0 40___ *' XRD osoitti mukana olevan myös kaoliinia 69 84905
Reaktiossa natriumhydroksidin kanssa muodostui ainoastaan hydroksisodaliittia. Lisäksi alhaiset vaaleus-, öljyn absorptio- ja pinta-ala-arvot osoittavat myös, ettei SAMS-koostumuksia muodostunut. Sitä vastoin reaktios-5 sa natriumsilikaatin kanssa syntyi SAMS-koostumuksia, joilla oli suurempi vaaleus, korkeampi rakenteen taso (suurempi öljyn absorptiokyky) ja suurempi pinnan ala. Sili-kaattireaktion tuotteiden XRD-analyysi osoitti zeoliitte-ja olevan mukana, kun suhde B:C oli 1,0 tai sitä suurempi. 10 B:n ja C:n suhteella 5 toteutetun silikaattireaktion tuotteen amorfinen luonne ja pieni pinta-ala oli merkki uuden faasin muodostumisesta.
Taulukossa XXIII esitettyjen silikaattireaktion tuotteiden spektrejä verrataan kuviossa 7. Spektrit osoit-15 tavan SAMS:in läsnäolon, mutta myös zeoliitin muodostumisen lisääntymisen suhteen B :C kasvaessa , sillä Si-O-venytys- piikki (aaltolukualueella 1 200 - 950 cm *) muuttuu terä- -1 -1 vämmäksi ja aaltolukujen 800 cm ja 400 cm välillä sijaitsevat kaoliinille tyypilliset piikit häviävät.
20 Kuviossa 8 verrataan vastaavasti natriumhydroksi- direaktion tuotteiden IR-spektrejä. Si-O-venytyspiikki (aaltolukualueella 1 200 - 950 cm on terävämpi, mikä on merkki kiteisen faasin (natriumsodaliitin) muodostumisesta ja aaltolukualueella 800 - 400 cm sijaitsevien 25 piikkien havaitaan häviävän alemmilla B:n ja C:n suhteil-: la kuin silikaattireaktion tapauksessa.
Esimerkki 10 SAMS;ia sisältäviä nailonmuovikoostumuksia
Muoveihin lisätään täyteaineita vahvistamaan niitä 30 tai toimimaan halpana laimennusaineena, ilman että seurauksena on fysikaalisten ominaisuuksien menetys. Esimerkin 2 mukaista SAMS-tuotetta arvioitiin vahvistavana täyteaineena amorfisessa nailon 66:ssa pitoisuuksina 5, 10 ja 20 %. Näiden täyteainetta sisältäneiden koostumusten 35 fysikaalisia ominaisuuksia verrattiin sitten täyteaineet- 7o 84905 toman nailonmuovin ominaisuuksiin SAMS:in vahvistavan vaikutuksen määrittämiseksi.
SAMS:ia täyteaineena amorfisessa nailonissa koskevat tutkimustulokset on esitetty seuraavassa taulukossa XXIV: 5 Taulukko XXIV
SAMS:in nailonia vahvistavat ominaisuudet
Esimerkistä 2 peräisin Ver tailunallon olevaa SAMS: ia (täyteaineeton) 5 % 10 % 20 % 10 Vetomoduuli (MPa) 233,6 372,9 392,0 714,3
Myötöraja vedossa (MPa) 30,37 34,87 34,72 29,06
Murtovenymä (%) 371 324 297 114
Taivutusmoduuli (MPa) 325,2 376,9 441,4 610,8
Taivutuslujuus (MPa) 13,33 15,35 17,18 22,00 15 Izod-iskulujuus (J/m) 612,2 753,7 725,4 715,3 ei murru ei murru ei murru ei murru
Gardner-putousmassa >896 >896 >896 >896 (cm/kg)_ 20 On huomattava, että täyteainetta sisältävillä koostumuksilla on huomattavia etuja, mitä tulee niiden veto- ja taivutusmoduuliarvoihin suhteessa täyteaineet-tomaan vertailukoostumukseen. Myös iskunkestävyysominai-suudet olivat erinomaiset jopa SAMS-pitoisuudella 20 %.
25 Etuja edellä mainittujen fysikaalisten ominaisuuksien suhteen ei kuitenkaan saavutettu vetomyötörajän tai taivutuslujuuden kustannuksella. On merkittävää, että halvan saven muuntaminen SAMS:iksi johtaa sellaiseen ainutlaatuiseen nailonin funktionaaliseen täyteaineeseen.
30 Esimerkki 11 SAMS:ia sisältävä putkijohtokoostumus SAMS:in muovia vahvistavien ominaisuuksien valaisemiseksi edelleen arvioitiin esimerkin 1 mukaista SAMSsia f;': täyteaineena putkijohtokoostumuksessa, jossa käytetään 35 HD-polyeteenipohjäistä hartsia (Phillips C-568). Tässä nimenomaisessa sovellutuksessa esimerkin 1 mukaiselle 71 84905 SAMSrille tehtiin pintamodifiointi tavanomaisella, kaupallista laatua olevalla atsidosilaaniliitäntäaineella (Hercules AZ-CUP MC) käsittelytason ollessa 0,75 %. HDPE-hartsiin sisällytettiin sitten 25 % muunnettua SAMSiia.
5 Silaanimodifiointi tehtiin savitekniikassa tunnetulla tavalla lisäämällä atsidosilaania korkeintaan 10-%:isena nesteenä, mikä käsittää silaanin laimentamisen metyleeniklo-ridilla tai metanolilla ja suorittamalla sen jälkeen kiin-toaine-nestesekoitus SAMS:in kanssa pieniä leikkausvoimia 10 käyttäen esimerkiksi Sigma-lapasekoittimella.
SAMS-HDPE-komposiittimateriaalin fysikaalisia ominaisuuksia verrattiin sitten täyteaineettoman vertailu-HDPE:n ominaisuuksiin. Integroi Corporation ' in (Dallas, Texas) putkijohtoseoksilleen asettamia kriteere-15 jä ovat hyvä työstettävyys, hyvät veto- ja jäykkyysomi-naisuudet ja vähimmäis-IZOD-iskulujuus 144 J/m (2,7 ft · lbf/in). Kustakin koostumuksesta valmistetuilla, ulkohal-kaisijaltaan 4,13 cm:n putkilla saadut koetulokset on esitetty seuraavassa taulukossa XXV:
20 Taulukko XXV
(*
Muunnetun SAMS:in vahvistavat ominaisuudet putki-johtokoostumuksessa
Vertailu-HDPE 25 % AZ-CUP-muun-25 (Phillips C-568) nettua SAMS:ia si- . _sältävä HDPE_
Vetomoduuli (MPa) 1088 1541 - Myötöraja vedossa (MPa) 37,28 36,33
Murtovenymä (%) 11,57 12,41 30 Taivutusmoduuli (MPa) 728,1 1 545
Taivutuslujuus (MPa) 23,39 35,58
Izod-iskulujuus (J/m) 729,2 839,1
y0,75 %:lla Hercules-yhtiön atsidosilaania (AZ-CUP MC) pintamodifioitu esimerkin 1 mukainen SAMS
v2 84905
Koetulokset osoittavat selvästi, että SAMS-HDPE-koostumus täyttää kaikki fysikaalisia ominaisuuksia koskevat kriteerit, joita Integral Corporation edellyttää putkijohdoissaan muunnetun SAMS:in lisäyksen havaitaan: 5 saavan aikaan huomattavan parannuksen veto- ja taivutusmoduuliin, taivutuslujuuteen ja Izod-iskulujuu-teen suhteessa täyteaineettomaan vertailu-HDPE:hen. Sen vuoksi on ilmeistä, että SAMS on tässä muovisysteemissä hyvin toimiva funktionaalinen täyteaine.
10 Esimerkki 12
Keksinnön mukaisesti valmistettuja SAMS-tuottei-ta tutkittiin vahvistavina täyteaineina, joita oli 25 %, HD-polyeteenissä. SAMS-tuotteet tätä täyteainekäyt-töä varten valmistettiin karkeahiukkasisen, Keski-Georgias-15 ta peräisin olevan, delaminoidun saven (Hydraprint) ja natriumsilikaatin, jossa moolisuhde oli 3,3, yhdistelmistä, joissa käytettiin B:n ja C:n suhteita 0,25, 0,50 ja 0,75, esimerkin 8 mukaisella menettelytavalla. SAMS-tuotteet valmistettiin edellä kuvatuista panoskoostumuksista 20 8,3 baarin (mittaripaine; 120 psig) paineessa toteutetuil la reaktioilla kiintoainepitoisuudella 10 % ja reaktioajan ollessa yksi tunti. Agglomeraattituotteet olivat levymäisten hiukkasten muodossa. Näiden levymäisten SAMS:ien vah-V ' vistavia ominaisuuksia HDPE:ssä verrattiin vesipitoisten 25 delaminoitujen savien ominaisuuksiin. Tulokset on esitet-• ty seuraavassa taulukossa XXVI.
73 84905 id G m co »-h d) I Ai rH V£> -P " - - - G on-^ooioomio G oo ro ai ^ οί (n ρ ιι σ\ σ\ m oo
H O) A
0 dl (J rH t—I
4J -P ·· •ri 4J m a o g
G -P
.. I o oo a- dp m in σο ^
m Sioo^ron-n-rH^iD
OM en roro <?i <t in
Il o 03 ^ oo :id = a
W -P U AI rH
in <d ·· in m rH *rl ro :id 1 '+TN tn ro o 0) > m oo as a- tn dl «. » -
H a; (GooorMiororH^riD
KG - to ro m co σι Q g II rH o ro oo
KG A
-P U AI AI
Ό tn
d) O CQ
H -rl O
> H M
X rH | X < W 00
Ph -h a- \o oo O -P Ω > » A! d) K G m ai r~ in o in •'J·
Ai Ό in rnro σ\ ·*τ <-h ro G G -P I rH o ro A- rH G :rO P^ G m > ta ai ai <d -h :<d
H (0 -P
G rH i co tn H :<d G o ai as ai g in i—i
0 -P -H W i—i o i—i ai oo A- HO
in (ΟΩττοοι—ισιΐΝΑΐσϊ -P -Ρ Ω rH 03 00 00
G G Jh k A
> -P d> rH
: : id -P > -P dl
. . ·. in G
- - - -rl -H
> G r-* Λ <u tn ... td -P ^ > >i ~ e
- - :id G O
G -P Oh ·—· —' h s « .— ε ·· <*> Oh Πί '— «d S a Pj G) w SJ m g ^ a m co ai id tn ^ td ' Ph in —. -h me - aodPrHinGm
Ό G G G G
<11 G G -ro O
•H > :id Ό to G -P
-H e O G Ή g G id >o 6 H G Di
G -m G m m Λί I
Ό id <D G G m p O p > -P -P -rl m
g MD O G G I G
O -Ρ -Ρ > > Ό Ό
-P :θ P -H -H O P
dl >i G <d iti N id
> a a En tr* H O
74 84905
Koetulokset osoittavat selvästi, että täyteaineina HDPEsssä käytettyinä levymäiset SÄMS-tuotteet saavat aikaan suurin piirtein vastaavat fysikaaliset ominaisuudet kuin vesipitoiset savet, paitsi mitä tulee Izod-iskulujuu-5 teen, joka oli parempi. Levymäiset SAMS:it tarjosivat huomattavia Izod-iskulujuusetuja, erityisesti B:n ja C:n suhteen kohotessa 0,25:stä 0,75:een. On yllättävää, että delaminoidun saven muuntaminen levymäiseksi SAMS-tuotteeksi, jossa suhde B;C on korkea, tuottaa ainut-10 laatuisen HDPE:n funktionaalisen täyteaineen. Iskulujuuden lisääntyminen noin arvosta 270 J/m (5 ft · lbf/in) jopa arvoon 640 J/m (12 ft · lbf/in) saakka on katsottava hyvin merkittäväksi.
Esimerkki 13 15 Levymäisiä SAMS-tuotteita, joissa suhde B:C on 0,25, 0,50 ja vastaavasti 0,75 ja jotka valmistettiin kuten esimerkissä 12, arvioitiin paperin, jota käytettiin painamiseen syväpainorotaatiomenetelmällä, päällystyspig-mentteinä. Kaikkia pigmenttipäällysteitä levitettiin pa-20 perialustaan päällysteen määrän ollessa 5,0 #/R käyttämällä Keegan-laboratorioteräpäällystintä. Superkalante-roinnin jälkeen päällystetyistä arkeista testattiin arkin tasaisuus ja erilaiset optiset ominaisuudet (mukaan luettuna vaaleus, opasiteetti ja kiilto painettuna) TAPPI-25 standardimenetelmien mukaisesti. Tutkittavat levymäistä . .·. SAMS:ia sisältävät päällystyskoostumukset valmistettiin .···. yksinkertaisesti korvaamalla 5 % tavanomaisesta, kaupal- - - lista laatua olevasta delaminoidusta savesta (Hydraprint) ' halutulla SAMS-tuotteella. Valmistettiin myös päällystys- 30 koostumukset, jotka sisälsivät pigmenttiosinaan 100 %
Hydraprint'iä ja 90 % Hydraprint'iä/10 % kalsinoitua savea (Hycal) ja tutkittiin ne vertailunäytteinä. Syväpainoro-taatiopainatustulokset esitetään seuraavassa taulukossa XXVII.
3 75 84 905
Ky I CO in 'p cn co r-~ 3 2 O *·
Ό <c -n o co <r> i—I
0 cn * 3 - n o m r- co :(0 cn r— oo m cn
H P 2 U
3 CO < ·* G ·η cn m -H :(0 e e 0 >i (0 > CO o G 3 3 co m •H I—I P O * X -P ·ι—I o n~ r~ r- P df> Q) ^ ' ' (0 P ·. n o m co oo in o cn r» oo m cn
-P 3 2 U
3 + -P <q ··
Ό cn M
(0 (0 (0 3 co > (0 G (0 co in (0 co co cn (0 10*· X ft O rH rH CT\ -
H te V V V M
H<0 ·. || rH co ac r~ P) h docnn-oomcN Λ > <0 S <-> ^ X rH m 0¾ ·· Jj o >C Ή cn cn pq n o -H 3 00 o to 3 MM (0 ia *
M 3 Id) g -H
3 g I r-l > P
rH 3 (¾ + (0 IÖ « CO h [J G
3 P K Λ! (0 * - * Γ -H
(OlflCO (0 CN co co o 0 E-103 tfPQjdP.r^ooin'i' p
0 P > G ·· jj CU
Λ! 3 O (0 O -H P "P p p
co c <n co iH co 3 Ϊ 3 G
>1 -H > « 4J (0 -P (0 (0 nj (0 Ip 10 Di (0 (0 o O (0 >i o ο p u υ ,¾ p r-H -Η > O CN 00 3 ,η P to rH p <#> 3 ...... QJlid) 0)(0(1) :(0 (0 to o m o oo co "fl Ό ft (0 E-( wO 3 o I n-ooco^r ~ 3 3 *-h
ft P O ft P .¾ rH CO Q) CO
G O <η K (0^0Q P CO
HP > . QJ II 0)
P O -H Jj Cr> ™ -H G
3 G * H J c +1 10 Ä
ft -H JP 0 J -H St: 0) Μ -P
(0(0 ">I y H 0) (0 0
ftft — > p ^ -H Ο P Λί O
1 :(0 # o) h jr ίο - ,c e cn> ' I—I p So P m 3 ^ cn
2 >1 -P H co U
< co ο :<0 0) II Ο Ο Ή cn — -p-p g(Nc -h 3
rH -H (0 3 :(0 O rS C
.—.-HO) P II &i P -H O
oo -H p 3 3 :3 -P 3 -H
^ M m ft -H 3 :3 G to -P
•η ω p « g -π ω 3 —. ·Η G ft >i 3 3 0 3 55
<#> P 3 P ft ·· P P rH
p n 3 CO 3 CO CO 3 -Η Ό
3 Ή -H >i ft >i >i -P -P G
co 3 wo > rH co 4-) rH 3 :0 O
3 P ·(-> 3 rH3-HrH3ftg 3 -HOP :3 P > »0 Ή g 3
H CO G P :3 3 3 M0 3 :3 -H
33 -H 3 ft ft PI ft !*< rH
3 ft 3 3 > O ft ft *\ * 76 84905
Arkkien havaitut ominaisuudet osoittavat, että kun vain 5 % korvataan delaminoidusta savesta levymäisellä SAMS:illa, saadaan aikaan muutamia huomattavia parannuksia toimintakykyyn. Verrattuna pelkkää delaminoitua savea 5 sisältävään koostumukseen 5 % levymäistä SAMS:ia paransi merkittävästi vaaleutta, opasiteettia ja arkin tasaisuutta. Vaikka 5 % levymäistä SAMS:ia ei saanut aikaan aivan samaa arkin vaaleus- ja opasiteettitasoa kuin 10 % kalsi-noitua savea, olivat levymäisen SAMS:in aikaansaamat pai-10 nojäljen kiilto ja arkin tasaisuus paljon paremmat. Niinpä niissä painosovellutuksissa, joissa painojäljen kiilto ja arkin tasaisuus ovat äärimmäisen tärkeitä, levymäinen SAMS ohittaa kaksinkertaisen määrän kalsinoitua savea. Edellä esitetyt koetulokset osoittavat myös selvästi, et-15 tä levymäiset SAMS-tuotteet, joissa suhde B:C on pieni (ts. noin 0,25), ovat edullisia päällystyspigmenttejä ko-konaistoimintakykyominaisuuksiensa perusteella.
Delaminoidusta savesta (Hydraprint) valmistettujen natrium-SAMS-tuotteiden levymäinen morfologia nä-20 kyy selvästi kuvioissa 40 - 41 esitetyissä SEM-kuvissa. Kuvio 42 esittää vertailu-SEM-kuvaa Hydraprint-lähtöaine-savesta. Edellä mainitut kuviot viittaavat siihen, että Hydraprintistä valmistetussa SAMS:issa säilyy suurelta • : : osin delaminoidulle savelle luontainen levyrakenne. Täl- 25 laisen levymäisen SAMS:in ainutlaatuiset fysikaaliset ominaisuudet ovat siten seurausta havaitusta reunusta muuttavasta materiaalista. Reunuksen muuttamisastetta (ts. reunuksen leveyttä) on helppo muutella levymäisessä SAMS:issa muuttamalla kulloinkin käytettäviä synteesi-30 olosuhteita. Levymäisen SAMS:in, joka on valmistettu B:C-suhteilla 0,25 ja 0,75 (kuviot 40 ja 41), vertaaminen osoittaa, että reunus muuttuu enemmän suuremmalla B:C-suhteella. Näiden kahden SAMS:in fysikaaliset ominaisuudet ovat merkittävästi erilaiset, kuten seuraavasta taulu-35 kosta XXVIII käy ilmi.
li 77 84905
Taulukko XXVIII
Kahden, suhteen B:C osalta erilaisen, levymäisen SAMS:in ominaisuuksien vertailu 5 Levymäinen SAMS-tuotei*
SAMS SAMS
(B:C = 0,25) (B:C = 0,75) Vaaleus (%) 89,7 90,9 öljyn absorptio (ml/100 g) 97 117 10 BET-pinta-ala (m^/g) 15,7 9,3
Na20-pitoisuus (%) 3,75 6,93 LOI (1 000°C:ssa) (%) 11,45 8,97
Kaoliinipitoisuus (XRD) (%) 55,2 18,1
Reunuksen vaihtelu ohut paksu 15 levymäinen SAMS valmistettiin esimerkissä 12 kuvattujen reaktioiden mukaisesti
Levymäiset SAMS:it eivät ole rakenteellisesti yhtä korkeaa tasoa kuin esimerkkien 1 ja 2 mukaisen SAMS:in 20 agglomeraatit. Suurten, delaminoitujen savilevyjen ilmainen haluttomuus agglomeroitua hydrotermisessä muuntamisessa edistää edelleen levymäisen SAMS:in muodostumista. Kun otetaan huomioon Hydraprintistä valmistetun SAMS:in litteä, levymäinen rakenne, ei ole yllättävää, että nämä 25 tuotteet tuovat mukanaan erinomaisen arkin tasaisuuden ja painojäljen kiillon käytettyinä paperinpäällystyspig-mentteinä.
Esimerkki 14 Tämä esimerkki valaisee lähemmin litiumsili-30 kaattien käyttöä alkalimetallisilikaattiemäksenä SAMS-tuotteiden valmistuksessa. Litiumsilikaatin (Lithsil 4) ja Hydragloss 90-saven väliset reaktiot toteutettiin 8,3 baarin (mittaripaine; 120 psig) paineessa 10 %:n kiintoainepitöisuudella käyttäen 35 B:n ja C:n suhteita 0,25, 0,50 ja 0,75, ja 78 84905 reaktioajan ollessa 1,5 tuntia. Näiden litiumsilikaatti-savireaktioiden tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa XXVIX.
Taulukko XXVIX
5 SAMS:in valmistus litiumsilikaatista <*
Valikoidut Hydragloss 90 Li-SAMS-tuotteet ominaisuudet (savivertai- B:C= B:C= B:C= luaine) 0,25 0,50 0,75 10 öljyn absorptio 43 81 92 97 BET-pinta-ala (m^/g) 22 28 22 25
Vaaleus (%) 91,0 88,9 90,1 91,2
Ominaispaino (g/cm^) 2,60 2,53 2,50 2,45 LOI (1 000°C:ssa) (%) 13,86 12,17 11,61 11,11 15 Li20-pitoisuus (%) 0,0 0,89 1,26 1,47 ^Käytetyllä litiumsilikaatilla oli Si02:ta ja Li02:ta moolisuhteessa 4,8 sisältävä koostumus (Lithium 20 Edellä esitetyt tulokset osoittavat selvästi, että litiumsilikaattia voidaan käyttää SAMS-koostumusten valmistuksessa .
Litiumia sisältävien SAMS-koostumusten tutkiminen TEM- ja STEM/EDAX-menetelmin paljasti, että litiumsili-25 kaatti-savireaktion seurauksena syntyi todella muuttunut tuote. Tuotteen, jossa suhde B:C on 0,75, TEM-kuva (kuvio 43) osoittaa selvästi, että levymäisten kaoliniittihiukkasten pinnalla esiintyy jonkin verran tummia massamöykkyjä tai kohoumia. Elektronidiffraktioanalyysi osoittaa, että nämä 30 kohoumat tai massamöykyt ovat täysin amorfisia, kun taas levymäisen hiukkasen muilla alueilla on kaoliniitille tyypillinen diffraktiodiagrammi.
on huomattava, että massamöykkyjä tai kohoumia ei muodostunut pelkästään levymäisen savihiukkasen reunoihin, vaan niitä 35 esiintyy enemmän tai vähemmän sattumanvaraisesti ympäri levymäisiä hiukkasia. TEM-kuvassa on vielä selvästi 79 84905 havaittavissa useita levymäisiä, pseudoheksagonaalisia savihiukkasia, mikä on merkki reaktion suuresta epäyhtenäisyydestä. Alkuainekartoitus STEM/EDAX-analyysillä litiumia sisältävän SAMS-tuotteen Si- ja Al-sisällön sel-5 vittämiseksi on osoittanut, että muuntotuote (ts. massa-möykyt) sisältää paljon enemmän piitä ja vähemmän alumiinia kuin muuttumattomattomat kaoliniittialueet. Litiumin alkuainekartoitus ei ollut mahdollista, koska sen atomi-paino on laitteen havaitsemisrajän alapuolella.
10
Kuten edellä annettujen esimerkkien perusteella on pääteltävissä, tämän keksinnön mukaisia materiaaleja voidaan käyttää tehokkaina pigmentin (titaanidioksidin) jatkeaineina maali- ja paperisovellutuksissa, funktionaa-15 lisinä täyteaineina tai vahvistavina aineina muoveissa ja elastomeereissä, katalysaattoreiden alustoina ja kantajina katalysaattoreiden valmistuksessa, tiksotrooppisuuden aikaansaavina aineina ja vapaastivaluvuuden aikaansaavina aineina sekä vaahdonestokoostumuksissa. Hyvien hankauksen-20 kesto-ominaisuuksiensa vuoksi tämän keksinnön mukaisia aineita voidaan käyttää kserokopiopapereiden ja sähköstaattisten kopiopapereiden täyteaineina. Tämän keksinnön mukaisia tuotteita voidaan käyttää myös monenlaisiin erikoistarkoituksiin ja opasiteettia lisäävinä aineina, diatso-25 paperin täyteaineina, himmennysaineina, silikonikumeissa ja muissa sovellutuksissa.
Lisäksi SAMS-koostumuksia voidaan ainutlaatuisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa vuoksi käyttää eräissä katalyyttisissä sovellutuksissa, jos nii-30 hin vaihdetaan ensin vety-, ammonium- tai muu sopiva katio-ni, joko erillisinä hiukkasina tai hyvin hiilivedynmuunto-katalysaattorin komponenttien kanssa yhteen sekoitettuina. Se suuri vaihtelu, joka pinnan alan, huokostilavuuden, : : : SiC^sn ja A^O^in suhteen sekä ioninvaihtokapasiteetin --- 35 (liuos tai kaasufaasi) suhteen voidaan saavuttaa, viittaa lisäksi siihen, että ne soveltuvat päästöjenhillintäkata- so 8 4 905 lysaattoreihin ja metallisen sitomiseen sekä erityisesti jäännösmateriaalien ja/tai katalyttisiin leijukrakkausyk-siköihin syötettävien jäännöstyyppisten materiaalien puhdistukseen.
5 Tämän keksinnön mukaisessa edullisessa suoritus muodossa x on 0,01 - 2,0, y on vähintään 2,0, edullisesti 2,0 - 20,0, ja z on 1,0 - 5,0.
Tässä tekstissä käytetyt termit Hydraprint, Huber 90C, Omnifil, Hydrasperse, Hycal, Zeolex 23, Hydrex, Xeo-10 lex 23P, Zeo, Zeosyl, Zeofree ja Zeodent ovat J. M. Huber Corporation'in tavaramerkkejä. Hi-Sil on PPG:n rekisteröity tavaramerkki ja Ansilex on Engerlhard Corporationin tavaramerkki.
Vaikka edellä olevassa yksityiskohtaisessa kuvauk-15 sessa on käsitelty tämän keksinnön mukaisia edullisia yksittäisiä suoritusmuotoja, se ei rajoita keksintöä siinä esitettyihin määrättyihin muotoihin tai suoritustapoihin. Selityks on tarkoitus käsittää pikemminkin illustratiivi-seksi. Keksintö käsittää myös kaikki sellaiset annettujen 20 keksinnön erikoisesimerkkien muutokset ja modifikaatiot, jotka eivät poikkea keksinnön hengestä ja piiristä.
t:

Claims (18)

1. Alkalimetallialumiinisilikaattituote, tunnettu siitä, että sillä on oksidien moolisuhteen muo-5 dossa ilmaistuna seuraava koostumus: xM20 : A1203 : ySi02 : zH20 jossa M tarkoittaa natriumia tai kaliumia, x on natriumok-10 sidimoolien lukumäärä ja on 0,01 - 2,0, y on Si02-moolien lukumäärä ja on suurempi kuin 2,0 ja z on sitoutuneen veden moolimäärä ja on 1 - 5; ja että mainitun alkalimetal-lialumiinisilikaatin primäärihiukkasilla esiintyy röntgen-diffraktiogrammeissa koostumuksen sisältämistä kaoliinin 15 jäänteistä aiheutuvia heikkoja kaoliinipiikkejä, ja pri-määrihiukkaset koostuvat levymäisistä kaoliinisavihiukka-sista, joihin yhdistyy kiinteästi läheinen, olennaisilta osiltaan amorfinen alkalimetallisilikaattiemäksen ja kao-liinisaven välisen reaktiotuotteen alue.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alkalimetallialu- miinisilikaattituote, tunnettu siitä, että alka-limetallisilikaatti on natriumsilikaatti, kaliumsilikaat-ti tai litiumsilikaatti ja tuotteella on reunuksellinen rakenne, jossa reunuksessa piidioksidi- tai piidioksidi-25 ja kaliumpitoisuus ovat suuria tai tuotteella on levymäinen alue, jossa on amorfisia kohoumia.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen alkalimetallialu-miinisilikaattituote, tunnettu siitä, että se sisältää myös ainakin pienen määrän zeoliittiä.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alkalimetallialu- miinisilikaattituote, tunnettu siitä, että sillä on kontrolloitu rakenne, sen öljyn absorptioarvo on noin 40 - 220 ml/100 g ja sen pinnan ala (ominaispinta-ala) on noin 2 - 300 m2/g. 82 8 4 905
5. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen alkali-metallialumiinisilikaattituotteen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että kaoliinisavi (C) saatetaan reagoimaan alkalimetallisilikaattiemäksen (B) kanssa, si- 5 ten että moolisuhde B/C on 0,25 - 5,0, vettä sisältävässä reaktiopanoskoostumuksessa hydrotermisissä olosuhteissa ja korotetussa paineessa ja lämpötilassa.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaoliinisavi (C) saatetaan 10 reagoimaan alkalimetallisilikaattiemäksen (B) kanssa, siten että moolisuhde B/C on pienempi kuin 1,0.
7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaoliinisavi (C) saatetaan reagoimaan alkalimetallisilikaattiemäksen (B) kanssa, si- 15 ten että moolisuhde B/C on 1,0 - 5,0.
8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että moolisuhde B/C on 0,1 - 0,9.
9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydrotermiset olosuhteet kä- 20 sittävät suljetun systeemin, jossa höyrynpaine on 345 - 2 489 kPa, jolloin vastaava lämpötilaväli on 140 - 250 °C ja reaktioaika on 0,25 - 4 tuntia.
10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että savi on delaminoitu kaoliini- 25 savi ja tuote on levymäisten hiukkasten muodossa.
11. Alkalimetallialumiinisilikaattituotteen käyttö paperin valmistuksessa.
12. Alkalimetallialumiinisilikaattituotteen käyttö täyteaineena tai päällystyspigmenttinä. : 30
13. Alkalimetallialumiinisilikaattituotteen käyttö pigmentin opasiteettia lisäävänä aineena tai himmennysai-neena.
14. Alkalimetallialumiinisilikaattituotteen käyttö kumikoostumuksen vahvistavana täyteaineena. 83 84 905
15. Alkalimetallialumiinisilikaattituotteen käyttö muovikoostumuksessa värikonsentraattina tai täyteaineena.
16. Alkalimetallialumiinisilikaattituotteen käyttö vaahdonestokoostumuksessa funktionaalisena täyteaineena.
17. Alkalimetallialumiinisilikaattituotteen käyttö nesteen kuivaus/kantaja-koostumuksessa funktionaalisena kantajana.
18. Alkalimetallialumiinisilikaattituotteen käyttö katalysaattorikoostumuksessa kantoaineena, jossa alkalime-10 tallikationi on vaihdettu vety-, ammonium- tai muuksi sopivaksi kationiksi ja jolla on suuri ominaispinta-ala, kationinvaihtokapasiteetti ja huokostilavuus. 84 84905
FI880699A 1986-06-17 1988-02-15 Syntetiska alkalimetall -aluminiumsilikat, foerfarande foer framstaellning av dessa och anvaendning av dessa. FI84905C (fi)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US87512086A 1986-06-17 1986-06-17
US87512086 1986-06-17
PCT/US1987/001359 WO1987007884A1 (en) 1986-06-17 1987-06-12 Synthetic alkali metal alumino-silicates, methods and uses, compositions and their methods of preparation
US8701359 1987-06-12

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI880699A FI880699A (fi) 1988-02-15
FI880699A0 FI880699A0 (fi) 1988-02-15
FI84905B true FI84905B (fi) 1991-10-31
FI84905C FI84905C (fi) 1992-02-10

Family

ID=25365234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI880699A FI84905C (fi) 1986-06-17 1988-02-15 Syntetiska alkalimetall -aluminiumsilikat, foerfarande foer framstaellning av dessa och anvaendning av dessa.

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP0270650B1 (fi)
JP (1) JPH0647460B2 (fi)
AR (1) AR246496A1 (fi)
AU (1) AU603115B2 (fi)
BR (1) BR8707349A (fi)
CA (1) CA1293239C (fi)
DE (1) DE3789657D1 (fi)
DK (1) DK82488A (fi)
FI (1) FI84905C (fi)
NZ (1) NZ220741A (fi)
WO (1) WO1987007884A1 (fi)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5219660A (en) * 1987-06-01 1993-06-15 Wason Satish K Precipitated encapsulated paper pigments and methods
FI100659B (fi) 1988-08-05 1998-01-30 Huber Corp J M Paperipigmenttikomposiittituotteita ja menetelmä niiden valmistamiseks i
US5352287A (en) * 1988-08-05 1994-10-04 J. M. Huber Corporation Precipitated encapsulated paper pigments and methods
US5312485A (en) * 1988-08-05 1994-05-17 J. M. Huber Corporation Precipitated encapsulated paper pigments and methods
ATE193039T1 (de) * 1990-08-15 2000-06-15 Huber Corp J M Hochleistungspigmente mit niedriger ölabsorption: herstellung, eigenschaften und endgültige anwendungen
DE19746135A1 (de) * 1996-10-26 1998-04-30 Degussa Dispersionsfarben
US20040249045A1 (en) 2001-07-18 2004-12-09 Howard Goodman Clay mineral products and their use in a rubber compositions
JP4493314B2 (ja) * 2003-10-08 2010-06-30 住友ゴム工業株式会社 タイヤ用ゴム組成物
GB0328236D0 (en) * 2003-12-05 2004-01-07 Dow Corning Method of making kaolin containing silicone rubber compositions
SE534210C2 (sv) * 2009-10-09 2011-05-31 Stora Enso Oyj Process för tillverkning av ett substrat innehållande kiseldioxidpigment som bildas på ytan av substratet

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1121490A (en) * 1913-10-16 1914-12-15 Permutit Ag Process of producing alumino-silicates.
US1757372A (en) * 1922-09-19 1930-05-06 Permutit Co Water-purifying material and process of making the same
US2143670A (en) * 1936-10-19 1939-01-10 Claude B Young Synthesis of base exchange materials
US2307239A (en) * 1939-09-26 1943-01-05 Edgar Brothers Company Modified clay
NO121256B (fi) * 1966-02-03 1971-02-01 Huber Corp J M
US3431218A (en) * 1966-10-26 1969-03-04 Mobil Oil Corp Conversion of clays to crystalline aluminosilicates and catalysts therefrom
US3784392A (en) * 1971-04-29 1974-01-08 Huber Corp J M Production of finely divided amorphous alumino-silicate pigments from kaolin
SU391210A1 (ru) * 1971-09-29 1973-07-25 Центральный научно исследовательский институт бумаги Бумажная масса
US4026721A (en) * 1976-03-19 1977-05-31 Westvaco Corporation Composite silicate pigment
US4117191A (en) * 1976-03-19 1978-09-26 Westvaco Corporation Composite silicate pigment
US4072537A (en) * 1976-03-19 1978-02-07 Westvaco Corporation Composite silicate pigment
US4488972A (en) * 1982-04-08 1984-12-18 Colgate-Palmolive Company Bentonite agglomerates
US4536316A (en) * 1983-06-01 1985-08-20 Colgate-Palmolive Co. Fabric softening composition containing surface modified clay

Also Published As

Publication number Publication date
FI84905C (fi) 1992-02-10
JPH0647460B2 (ja) 1994-06-22
BR8707349A (pt) 1988-09-13
JPH01500424A (ja) 1989-02-16
DK82488D0 (da) 1988-02-17
EP0270650B1 (en) 1994-04-20
CA1293239C (en) 1991-12-17
NZ220741A (en) 1989-07-27
EP0270650A1 (en) 1988-06-15
DK82488A (da) 1988-02-17
DE3789657D1 (de) 1994-05-26
FI880699A (fi) 1988-02-15
AR246496A1 (es) 1994-08-31
FI880699A0 (fi) 1988-02-15
WO1987007884A1 (en) 1987-12-30
EP0270650A4 (en) 1988-11-09
AU603115B2 (en) 1990-11-08
AU7544787A (en) 1988-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4812299A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates, methods and uses, compositions and their methods of preparation
US4988561A (en) Paper coated with synthetic alkali metal aluminosilicates
US4863796A (en) Paper coated with synthetic alkali metal alumino-silicates
FI63334B (fi) Foerfarande foer framstaellning av finkornig faelld kiseldioxid och anvaending av den saohaer erhaollna produkten
FI89191C (fi) Bulkpigmentuppslamning och foerfarande foer framstaellning av den
FI84905B (fi) Syntetiska alkalimetall -aluminiumsilikat, foerfarande foer framstaellning av dessa och anvaendning av dessa.
US8518369B2 (en) Zeolite impregnated with titanium dioxide
US4933387A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates, methods and uses, compositions and their methods of preparation
US4902729A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates, methods and uses, compositions and their methods of preparation
US4879323A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates, methods and uses, compositions and their methods of preparation
US4902657A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates, methods and uses, compositions and their methods of preparation
US4968728A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates, methods and uses, compositions and their methods of preparation
US4954468A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates, methods and use, compositions and their methods of preparation
US4879058A (en) Detergent compositions comprising synthetic alkali metal aluminosilicates
US5127995A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates and use as fillers in newsprint
US5203918A (en) Method for forming aggregated kaolin pigment
US4987162A (en) Synthetic alkali metal aluminosilicates and use in plastics
US5171365A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates compositions and their methods of preparation
US10815380B2 (en) Composite pigments
US5081085A (en) Synthetic alkali metal aluminosilicates and use as catalysts
US5035873A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates compositions and their methods of preparation
US5223235A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates compounds and their methods of preparation
US4988757A (en) Synthetic alkali metal aluminosilicates and use in rubber
US5141907A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates and use as adsorbents
US5076889A (en) Synthetic alkali metal alumino-silicates compositions and their methods of preparation

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: J.M. HUBER CORPORATION