NL8103527A

NL8103527A - Werkwijze voor het bereiden van korrelvormige metaalzeep.

Info

Publication number: NL8103527A
Application number: NL8103527A
Authority: NL
Original assignee: Shinto Paint Co Ltd
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1981-07-27
Publication date: 1982-02-16
Also published as: FR2487849A1; FR2487849B1; GB2080804B; US4473504A; JPH0662487B2; DE3129468C2; DE3129468A1; JPS5730797A; GB2080804A

Description

* : VO 2185

Werkwijze voor het bereiden van korrelvormige metaalzeep.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van korrelvormige metaalzeep en meer in het bijzonder op een werkwijze voor het bereiden van korrelvormige metaalzeep die hierdoor is gekenmerkt, dat een in water onoplosbaar metaalcarbonaat en 5 een vetzuur, in water gedispergeerd, met elkaar in reactie worden gebracht door verhitten van de dispersie op een temperatuur boven die waarbij het vetzuur begint te smelten doch beneden het smeltpunt van de te vormen metaalzeep.

Metaalzepen. zijn bekend en zijn op ruime schaal toegepast in IQ de industrie der harsen, verven, papier, vezels, vetten enz., als stabilisatoren, smeermiddelen, water-afstotende middelen, verdikkingsmiddelen, bekledingsmiddelen enz. Behalve deze toepassingen worden metaalzepen gebruikt als katalysatoren bij chemische reactief en ook als toevoegsels voor rubber voor het verhogen van de 15 hecht- of bindsterkte van de rubber met stalen koorden.

De tot dusver toegepaste methodswoor het industrieel bereiden van metaalzepen waren er twee. Een ervan is de zogenaamde dubbele omzettingsmethode waarbij een in water oplosbaar metaalzout, zoals een chloride of sulfaat van een metaal, en een alkalimetaalzout 2Q van een vetzuur als ionen warden omgezet in een waterige opgeloste toestand onder oplevering van in water onoplosbare metaalzeep. Voordeel van deze methode is dat de reactie gemakkelijk verloopt bij een betrekkelijk lage temperatuur vanaf kamertemperatuur tot ongeveer 7Q°C en dat een zeer zuiver produkt kan worden verkregen door was-25 sen van de verkregen metaalzeep met water. Daarom is deze methode de meest algemene voor het bereiden van metaalzeep waarbij een grote zuiverheid vereist is. Daar echter de metaalzeep volgens deze methode wordt verkregen in bijzonder fijne poedervorm, zal er een verlies zijn als gevolg van stuiven bij het werken ermee afhankelijk 30 van zijn gebruik, en aak zal er behoefte zijn om verontreiniging 8103527

•i V

‘ - 2 - i * van da werkruimte te voorkomen. Om die reden wordt deze metaalzeep gebruikt na toevoeging van een geschikt bevochtigingsmiddel of nadat zij tot vlokken of korrels is gevormd. De andere methode voor het bereiden van metaalzeep is het zogenaamde smeltpröcédé waarbij 51 men een metaaloxyde,-hydroxyde of-carbonaat. en een vetzuur laat rea geren door hen te smelten bij een temperatuur boven het smeltpunt van de te vormen metaalzeep en als bijprodukt gevormd water of kool-diüxydegas uit het reactiesysteem wordt verdreven, waarbij de metaalzeep in gesmolten toestand wordt verkregen. Voordeel- van deze me- ' IQ thode is dat zij eenvoudiger is dan de bovenvermelde dubbele omzet- tingsmethode daar het reactievat van een klein type kan zijn en het wassen met water en droogbewerkingen kunnen warden weggelaten.

Daar echter de rsactie wordt, uitgevoerd bij een hoge temperatuur boven het smeltpunt van de te vormen metaalzeep in het algemeen bij 15 ongeveer 130°C, zullen ongewenste nevenreacties optreden die de ver krijging van zeer zuivere produkten zullen storen, zodat deze methode niet dermate algemeen als de dubbele omzettingsmethode is toegepast.

De onderhavige uitvinding is gebaseerd op de ontdekking, dat 20 metaalzeep kan worden verkregen in korrelvorm onder speciale reac- tieomstandigheden die bij de bovenvermelde methoden niet bekend zijn.

D.w.z. dat het door de onderhavige uitvinding mogelijk is geworden korrelvormige metaalzeep te bereiden in hoge opbrengsten door het laten reageren van een in water onoplosbaar metaalcarbonaat en een 25 vetzuur in een in water gedispergeerde toestand, bij een temperatuur boven de temperatuur waarbij het vetzuur begint'te smelten en beneden de smelttemperatuur van de te vormen metaalzeep. De reactietem-peratuur van de onderhavige uitvinding is gekenmerkt doordat zij veel lager is dan die van de gebruikelijke smeltmethode. Behalve 30 het feit dat de volgens de uitvinding verkregen metaalzeep van gro te zuiverheid is, wordt zij verrassenderwijze verkregen als poreuze korrels die verschillen van de metaalzeep in fijne poedervarm verkregen volgens de gebruikelijke dubbele omzettingsmethode. Bij de onderhavige werkwijze slaat de bij voltooiing van de reactie gevormde 35 . metaalzeep neer of scheidt zij zich af in korrelvorm in de boven- 81 0 3 5 2*7 ~ ίΓ'' t - 3 - \ laag van het rsactiesysteem. Dientengevolge Kan na affiltreren slechts gevolgd door wassen met water en drogen, een produKt worden verkregen dat vrij is van elk probleem van stuiven* Bovendien kunE nen niet slechts het wassen met water en drogen gemakkelijk warden 5 uitgevoerd maar ook is er een geen noodzaak het produkt opnieuw te korrelen.

Onderstaand wordt de uitvinding meer in bijzonderheden uiteengezet.

De bij de onderhavige uitvinding toe te passen in water on-10 oplosbare metaalcarbonaten kunnen op de markt beschikbare industri ële produkten zijn. Onder deze carbonaten kunnen carbonaten van. zink, kobalt, ijzer, nikkel, mangaan, lood, koper en magnesium wor- den gebruikt, waaronder kobalt het meest geprefereerd is. Voorts verdient het aanbeveling zodanige carbonaten te gebruiken die zo . 15 vers mogelijk zijn na bereiding. Volgens een praktische methode van uitvoering van de uitvinding wordt een alkalicarbonaat of een zuur alkalicarbonaat -toegevoegd aan een waterige oplossing van een in water oplosbaar metaalzout, b.v. chloride, sulfaat of nitraat van het bovenvermelde metaal en de verkregen waterige dispersie 20 van het in water onoplosbare carbonaat kan als zodanig voor de re actie met vetzuur worden toegepast. Als vetzuur kan elk worden ge-' bruikt dat vast is bij kamertemperatuur en welks smelttemperatuur lager is dan het kookpunt van water toegepast als dispersiemedium van de reactievloeistof. Zo kunnen laurinezuur, stearinezuur, pal-25 mitinezuur, beheenzuur, myristinezuur enz. worden gebruikt. Hier onder wordt stearinezuur geprefereerd.

Er is geen speciale beperking ten aanzien van de kwantitatieve verhouding waartussen het in water onoplosbare metaalcarbo-naat en het vetzuur met elkaar reageren maar in het algemeen is het 30 gebruik ervan in chemische equivalenten geprefereerd. Afhankelijk van de toepassingen van de metaalzeep kan een overmaathoeveelheid vetzuur worden gebruikt. De hoeveelheid water gebruikt als dispersiemedium van het reactiesysteem is niet kritisch mits het met die hoeveelheid magelijk is gedurende de gehele reactieperiode te roe-35 ren. 3.v. is een wat e rhoeveelheid van meer dan 10 malen, bij 81 0 3 52 7' - - 1 * 111 - . Ί-Ί I.r, τ . 11 ”1 ' : - 4 - voorkeur meer dan 20 malen zoveel als het gewicht van het gebruikte in water onoplosbare metaalcarbonaat geschikt. Bij het uitvoeren van de reactie kunnen het in water onoplosbare metaalcarbonaat en het vetzuur vooraf in het water worden geroerd en gedispergeérd 5· zonder gebruik van enig oppervlakteactief middel, emulgator enz.

en worden verwarmd tot een temperatuur binnen het’ bovenbeschreven temperatuurtraject. Het is ook magelijk te laten reageren door·verhitten van een waterige dispersie van het in water onoplosbare me- , taalcarbonaat tot de vooraf bepaalde temperatuur, gevolgd door toe-1Q> voeging van het vetzuur.· 0e reactietemperatuur volgens de uitvinding ligt in het temperatuurgebied boven de temperatuur waarbij het· vetzuur begint te smelten en beneden het smeltpunt van de resulterende metaalzeep. Bij een temperatuur beneden dit temperatuurgebied reageren het me-15 taalcarbonaat en vetzuur in in water-gedispergeerde toestand niet.

met elkaar. Ook zou bij een temperatuur boven dit gebied de gevormde metaalzeep in de loop van de tijd smelten en samensmelten met onomgezet vetzuur onder vorming van een viskeuze olielaag en zal de reactie niet worden voltooid. Binnen het temperatuurgebied volgens 20 de uitvinding kan de reactietemperatuur naar keuze worden gevari eerd. Zo zal bij gebruik van een vetzuur dat begint te smelten bij 58°C en het smeltpunt van de verkregen metaalzeep 94°C is, de reactie worden voltooid bij een constante temperatuur b.v. bij 70°C of zij kan warden voltooid bij elke geschikte temperatuur binnen het 25 gebied van 58°C - 94ÖC, b.v. onder een temperatuurverhoging van 63 tot ongeveer 75°C. Het is echter in de praktijk gewenst een hoge-temperatuurreactie zo nauwkeurig mogelijk te vermijden om de zuiverheid van de te verkrijgen metaalzeep niet te verlagen.

Als het in water onoplosbare metaalcarbonaat en het vetzuur 30 in een in water gedispergeerde toestand worden geroerd en verhit tot hettemperatuurgebied volgens de uitvinding, zal de reactie verlopen en zal korrelvormige metaalzeep gedispergeerd in water worden gevormd ander verwekking van kooldioxydegas. Bij beëindiging van de reactie als het metaalcarbonaat in het reactiesysteem is verdwenen, 35 en niet langer belletjes van het als bijprodukt ontstane kooldioxyde 81 0 3 5 2 7 ........................................" - 5 - gas worden waargenomen, wordt de verhitting afgezet en de op de bovenlaag van de reactlevloeistof drijvende metaalzeep ëfgefil-treerd, gewassen met water en gedroogd. De verkregen metaalzeep zelf is in de vorm van poreuze korrels, zodat zij een produkt vormt dat S geen enkele neiging tot stuiven vertoont. Daarom is deze methode van groot voordeel uit een industrieel oogpunt.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van ander-staande voorbeelden.

Voorbeeld I

10 15,4 g-kobaltcarbonaat in poedervorm (bevattend 8,0 g kobalt) en 78 g stearinezuur (smeltbegintemperatuur 58°C);±n. poedervorm wer-

N

den verhit terwijl zij werden gedispergeerd onder roeren in 800 3 cm water en men liet hen reageren bij een constante temperatuur van B5°C. Na 20 minuten werden bellen die bij het begin van de reac-15 tie krachtig ontstonden, nauwelijks meer waargenomen. Bij die tempe ratuur werd het roeren nog gedurende 30 minuten voortgezet waarna de verhitting werd gestopt, Kobaltstearaat dat in de bovenlaag van de reactlevloeistof was gevormd werd afgefiltreerd, gewassen met 400 cm0 water en gedroogd bij 6QaC. 8,5 g karrelvarmig kobaltstea-20 raat (smeltpunt 94°C) met een gemiddelde korreldiameter van onge veer 1 mm werd verkregen. Het kobaltgehalte van dit produkt was 9,1% en de opbrengst betrokken op het gebruikte kobalt 97%.

Voorbeeld II

Aan een waterige oplossing van zinkchloride bereid door op- 3 25 lossen van 22 g zinkchloride (bevattend 47,8% zink) en 33 cm water, 'werden 300 g van een 9%’s waterig zure natriumcarbonaatoplossing onder roeren toegevoegd ter bereiding van een waterige zinkcarbonaat-dispersie bevattend 10,5'g zink. Deze vloeistof werd onder roeren verwarmd en toen de temperatuur S5°C bereikte werd met de toevoeging 30 van karreivormig stearinezuur (smeltbegintemperatuur 56°C) begon nen. Terwijl de tamperatuur werd verhoogd over een 15 minuten durende periode, werd 90 g toegevoegd. Toen de toevoeging voltooid was bedroeg de temperatuur van de vloeistof 72°C. Onder langzaam verwarmen werd de reactie 40 minuten voortgezet. Toen de reactie voltooid 35 was bedroeg de temperatuur van de vloeistof 76aC. De verhitting werd 8103527 j ....

- 6 - toen gestopt en zinkstearaat gevormd in de bovenlaag van de reac-tievloeistof afgefiltreerd. Het werd driemaal met water gewassen, waarbij de voor elke wasbehandeling gebruikte waterhoeveelheid

Q O

1000 cm bedroeg. Daarna werd het gedroogd bij 105 C ter verkrij-5 ging van 100 g korrelvormig zinkstearaat (smeltpunt 120σΟ met een gemiddelde korreldiameter van ongeveer 1 mm. Het zinkgehalte van dit produkt bedroeg 10,38% en de opbrengst betrokken op het gebruikte zink 98,9%.

• Voorbeeld III

10 Aan een waterige oplossing van kobaltchloride, bereid door oplossen van 239 g kobaltchloridehydraat (bevattend 24,4% kobalt) 3 in 2700 cm water, werden 1313 g van een 80%'s waterige natriumcar-bonaatoplossing onder roeren toegevoegd ter verkrijging van een waterige kobaltcarbonaatdispersie met 58,3 g kobalt. Deze vloeistof 15 werd onder roeren verwarmd en bij een constante temperatuur van 55°C, werden 452 g myristinezuur (smeltbegintemperatuur 50°C) in schubvarm over een periode van 15 minuten toegevoegd. Het roeren werd nog gedurende 60 minuten voGrtgezet terwijl de temperatuur constant op 55°C werd gehouden. Daarna werd het verwarmen gestopt.

20 Kobaltmyristaat gevormd in de bovenlaag van de reactievloeistof werd afgefiltreerd. Het werd gewassen met water op dezelfde wijze als in voorbeeld II en gedroogd bij 60°C ter verkrijging van 508 g korrelvormig kobaltmyristaat (smeltpunt 90°C) met een gemiddelde korreldiameter van ongeveer 0,8 mm. Het kobaltgehalte van dit pro-25 dukt bedroeg 11,35% en de opbrengst van het produkt gebaseerd op gebruikt kobalt was 98,9%.

De aldus volgens de uitvinding verkregen metaalzeep is geschikt voor elke bekende toepassing waarbij gebruikelijke metaalze-pen worden taegepast. In het bijzonder is de onderhavige metaal-30 zeep echter bruikbaar als toevoegsel voor natuurlijke af syntheti sche rubber of om de hechtsterkte daarvan tegenover stalen koorden voor gebruik in staalradiaalbanden te verhogen.

f 8103527

Claims

1. Werkwijze voor het bereiden van korrelvormige metaalzeep, met het kenmerk, dat men een in water onoplosbaar metaalcarbonaat en een vetzuur in een in water gedispergeerde toestand met elkaar laat reageren door verwarmen van de dispersie op een temperatuur boven de 5 temperatuur waarbij het vetzuur begint te smelten doch beneden het smeltpunt van de te vormen metaalzeep.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het metaal kobalt is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vet- 10 zuur stearinezuur is.

4. Korrelvormige metaalzeep, verkregen volgens de werkwijzen van conclusies 1-3.

5. Rubbermengsel, bevattend een metaalzeep verkregen volgens de werkwijze van conclusies 1-3. 8103527