Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu o- trzymywania krystalicznych krzemianów potasowców w postaci trwalej.Pod nazwa krzemian sodowy rozumie sie zwykle stale szkliste produkty o rozmai¬ tej zawartosci tlenku sodowego i kwasu krzemowego albo roztwory tych produktów.Produkty te zawieraja zwykle dwie lub wiecej czesci kwasu krzemowego na 1 czesc tlenku sodowego. Roztwory ich sa sy- ropowatemi i lepkiemi cieczami, które w zwyklych warunkach nie wykazuja sklon¬ nosci do krystalizacji. Chociaz od pewnego czasu w nauce znane sa pewne krystaliczne krzemiany sodowe, to jednakze nie znala¬ zly one odpowiedniego zastosowania w przemysle, zwlaszcza skutkiem trudnosci zwiazanych z ich fabrykacja zarówno w po¬ staciach fizycznych, jakie moglyby one przyjac, oraz w postaciach dotychczas da¬ jacych sie otrzymac.Metakrzemian sodowy krystalizuje z lugów macierzystych lepkich i trudno daja¬ cych sie oddzielic od krysztalów, tak iz produkty krystaliczne lub mieszaniny, za¬ wierajace takie produkty wykazuja sklon¬ nosc spiekania sie na twarde, trudne do u- zytku masy. Produkty otrzymywane do¬ tychczas nie sa dosc trwale, co ponizej wy¬ jasniono obszerniej. Mianowicie, mozna to przypisac reakcjom zachodzacym miedzy stykajacemi sie czastkami, a przedewszyst- *) Wlascicielka patentu oswiadczyla, ze wynalazca jest Chester L. Baker w Berkeley, California, Stany ZjedniczoneAmeryki. % ^kiom przechodzeniem jednej odmiany w in¬ na; zmianom takim towarzyszy zwykle zbi¬ janie sie i wytwarzanie zlepków.Glówna przyczyna zbijania sie i wytwa¬ rzania zlepków przez uwodnione stale so¬ le albo ich mieszaniny jest to, ze woda z jednego skladnika przechodzi do drugiego.Wada ta wystepuje slabiej, jesli wszystkie poszczególne czastki maja ten sam sklad i wykazuja jednakowa preznosc pary, wzglednie jesli czastki róznia sie zaledwie slabo pod wzgledem skladu i preznosci pa¬ ry.Wynalazek dotyczy przedewszystkiem metakrzemianu sodowego i jego rozmaitych odmian, poniewaz metakrzemian sodowy mozna uwazac za najwazniejszy z krysta¬ licznych krzemianów. Inne krystaliczne krzemiany potasowców, jak np. krzemian sodowy, metakrzemian potasowy, dwukrze- mian potasowy i metakrzemian litu sa zna¬ ne, a oprócz nich zostana wykryte prawdo¬ podobnie iinne. } Glówne cechy charakterystyczne wyna¬ lazku sa nastepujace.I. Otrzymywanie krystalicznych krze¬ mianów potasowców np. metakrzemianu so¬ dowego: w postaci trwalej; w postaci sta¬ lych mas krystalicznych, zlozonych prze¬ waznie z jednego lub tez z rozmaitych krze¬ mianów o róznym stopniu uwodnienia, trwa¬ lych obok siebie w temperaturach ponizej ich punktu topienia albo punktu przemiany; w postaci wolnej od przyczepionego lugu pokrystalicznego, dzieki temu, ze ciecz zo¬ staje przeprowadzona calkowicie w postac krystaliczna; w postaci, w której poszcze¬ gólne czastki nie zbijaja sie; w postaci da¬ jacej sie zemlec na proszek, ziarna lub pyl.II. Otrzymywanie trwalych i nie daja¬ cych zlepków mieszanin krystalicznych krzemianów potasowców, jak metakrzemia¬ nu sodowego z innemi solami.Przy opisywaniu wykonania sposobu wedlug wynalazku podano najpierw ko¬ rzystna jego postac wykonania w celu o- trzymania krystalicznego metakrzemianu sodowego, zlozonego z jednej odmiany.W wiekszosci przypadków, jako mate- rjal wyjsciowy, stosuje sie handlowy krze¬ mian sodu i dodaje don pewna ilosc wodo¬ rotlenku sodowego odpowiadajaca teore¬ tycznemu skladowi metakrzemianu sodo¬ wego Na^SiO^ Roztwór metakrzemianu mozna otrzy¬ mywac jeszcze, np. przez rozpuszczenie stopionej masy o odpowiednim skladzie, dzialajac lugiem sodowym na kwas krze¬ mowy lub w inny podobny sposób. Zawar- tpsc wody w roztworze reguluje sie wtedy odpowiednio do skladu zadanego krysta¬ licznego krzemianu zapomoca odparowania, wzglednie dodawania wody. Temperature mieszaniny nastawia sie w przyblizeniu o- kolo punktu topnienia zadanego krzemianu lub mozliwie nieco ponizej i wedle mozno¬ sci utrzymuje sie na jednakowym pozio¬ mie, zmuszajac ciecze, np. przez oziebienie, az do calkowitego zakonczenia krystaliza¬ cji.Roztwory te wykazuja sklonnosc do przechladzania sie bez krystalizacji; jesli krystalizacja nastepuje nie natychmiast, to mozna dodac nieco krystalicznego krze¬ mianu sodowego aby wywolac powstawanie jader krystalicznych. Wogóle zaleca sie sto¬ sowanie, jako soli szczepionkowej, tego krzemianu, który ma byc otrzymywany. Ce¬ lowe jest silne i szybkie mieszanie soli uzy¬ tej do zaszczepienia, dlatego tez podczas wprowadzania soli szczepionkowej stosuje sie mieszanie, które nastepnie mozliwie dlugo prowadzi sie w dalszym ciagu. Skoro krystalizacja osiagnie pewien odpowiedni stopien, mozna mase usunac z mieszalnika i wlac do form, w których osadza sie ona w postaci stalej dajacej sie mlec. Nalezy przytem zachowywac mozliwie podana u- przednio temperature.Podczas krystalizacji uwalnia sie cieplo.Jesli formy sa odpowiednio duze, to zada¬ na temperature mozna osiagnac w przybli- — 2 —zeniu bez osobnego doprowadzania cie¬ pla.Istnieje pewien przedzial temperatury, w którym mozna otrzymac kazdy zadany krzemian i w którym mozna uskuteczniac zarówno zaszczepianie jak i krystalizacje, poniewaz kazdy krzemian, zaleznie od stop¬ nia uwodnienia, posiada zupelnie okre¬ slony punkt topnienia. Jesli temperature mieszaniny utrzymywac powyzej punktu topnienia krzemianów, topiacych sie w niz¬ szych temperaturach, jednakze nie wyz¬ szych od temperatury topnienia zadanego krzemianu (korzystnie wpoblizu, lecz nie¬ co ponizej), to z mieszaniny obliczonej na okreslony krzemian, wydziela sie podczas krystalizacji tylko ten zadany krzemian.Przyklad otrzymywania Na2 Si03 9.H20.Do 1000 czesci wagowych roztworu krze¬ mianu sodowego, zawierajacego 8,9% Na20 i 28,5% Si02, dodaje sie 79 czesci wody, a do tej mieszaniny wprowadza sie 271 cze¬ sci wagowych wodorotlenku sodowego, za¬ wierajacego 76% Na20. Roztwór podczas rozpuszczania sie wodorotlenku sodowego rozgrzewa sie. Wode stracona przez ulat¬ nianie nalezy calkowicie zastapic* Calko¬ wita waga gotowej mieszaniny powinna wynosic 1350 czesci wagowych. Skoro mie¬ szanina ostygnie do temperatury nieco po¬ nizej 47°C, wprowadza sie do niej sól szczepionkowa i miesza, utrzymujac tem¬ perature na odpowiednim poziomie, przy- czem nastepuje krystalizacja calego roz¬ tworu na mase dajaca sie mlec.Przyklad otrzymywania Na2SiOs5.H20.Do 1000 czesci wagowych roztworu krzemianu sodowego, zawierajacego 8,9% Na20 i 28,5% Si02 dodaje sie 271 czesci wodorotlenku sodowego zawierajacego 76% Na20. Roztwór odparowuje sie, az calko¬ wity ciezar zmniejszy sie z 1271 na 1016 czesci wagowych. Goracy roztwór powinien wtedy wykazywac ciezar wlasciwy nieco ponizej 63° Be. Oziebia sie go nastepnie do temperatury ponizej 70°. Potem wprowa¬ dza sie sól szczepionkowa i miesza, utrzy¬ mujac temperature nieco ponizej 72°C.Dzieki temu, cala masa zestala sie i sklada sie wtedy z krysztalów o wzorze Na2Si03 5.H20.Nalezy tu zaznaczyc, ze wedlug niniej¬ szego wynalazku mozna otrzymac równiez i inne krzemiany.Okazalo sie, ze co najmniej nastepujace krzemiany mozna otrzymywac wedlug ni¬ niejszego wynalazku.Temperatura topienia (przyblizona) 47° 49° 62° Na2SiO . 9 . H20 8 . H20 6 . H20 5 . H20 Na2SiO Na2SiO Na^SiO 72° Dalej znane sa równiez sole, w których zawartosc wody krystalizacyjnej wynosi 4 oraz 2,5 mola i które mozna otrzymywac sposobem wedlug wynalazku. Ich stale fi¬ zycznie nie sa jednak tak scisle okreslo¬ ne, zeby mozna bylo podac dokladnie ich punkt topnienia lub przemiany.Opisany sposób nalezy do prostszych, mozna jednakze otrzymywac przy jego po¬ mocy mieszaniny rozmaitych krzemianów, równiez niespiekajacych sie i trwalych w zwyklych temperaturach. Stwierdzono, np., ze nastepujace mieszaniny sa trwale: Na2Si03 . 9 H20 + Na2SiOs . 8 H20 Na2Si03 . 8 H20 + Na2SiOs . 6 H20 Na2Si03 . 6 H20 + Na2Si03 . 5 H20 Punkt przemiany okolo 46,4° .. 46°.- „ 53°.— Oprócz tego, mozna wytworzyc wiele innych mieszanin na podstawie prób we¬ dlug danych przepisów niniejszego wyna¬ lazku. — 3 -Przyklad otrzymywania mieszaniny Na2SiOs . 6 H20 i Na2SiOs . 8 H20.Do 1000 czesci roztworu krzemianu so¬ dowego, zawierajacego 8,9% Na20 i 28,5% Si02, wlewa sie 271 czesci lugu sodowego zawierajacego 76% Na20. Otrzymany roz¬ twór odparowuje sie az calkowity ciezar zmniejszy sie z 1271 do 1178 czesci wago¬ wych, wtedy roztwór oziebia sie do tempe¬ ratury nieco ponizej 46°C. 46°C jest punk¬ tem przemiany Na2SiOs 8H20 oraz Na2SiOs . 6 H20. Nastepnie roztwór za¬ szczepia sie mieszanina 50 czesci sproszko¬ wanego Na2Si03 . 8 H20 i 50 czesci spro¬ szkowanego Na2Si03 . 6 H20. Mocno mie¬ szajac, utrzymuje sie temperature na sta¬ lej wysokosci. Cala masa krzepnie na sta¬ ly placek zdatny do mielenia.Nalezy zaznaczyc, ze wodziany te moz¬ na mlec na produkty ziarniste, sproszko¬ wane lub pylowe. Wlasciwosc ta jednakze jest rózna, zaleznie od spójnosci poszcze¬ gólnych rodzajów wodzianów. Wynalazek niniejszy obejmuje otrzymywanie wszyst¬ kich wodzianów, które w zwyklych tempe¬ raturach nie tworza zlepków i nie zbijaja sie, a wiec produktów koncowych, które po¬ zostaja stosunkowo sypkie i nie spiekaja sie, dzieki czemu mozna je latwo usuwac z opakowania.Trwalosc i latwosc rozplywania sie ziarnistych i proszkowatych produktów sa korzystnemi wlasciwosciami meta-krzemia- nów sodowych otrzymanych wedlug no¬ wego wynalazku. Wlasciwosciami temi od¬ znaczaja sie równiez mieszaniny meta- krzemianu z innemi solami. Jesli, jako pro¬ dukt wyjsciowy, zastosowac okreslony me- ta-krzemian sodowy o znanych wlasciwo¬ sciach, to mozna do zmieszania z nim do¬ brac odpowiednie materjaly, uwzglednia¬ jac ich dzialanie na dany meta-krzemian sodowy. Otrzymuje sie w ten sposób mie¬ szaniny latwo sie rozplywajace i trwale w zwyklych temperaturach. Mozna np. z jed¬ nej strony stosowac krystaliczne weglany, borany lub fosforany alkaliczne (uwzgled¬ niajac ich czastkowe cisnienie par), a z drugiej strony stosowac do tejze miesza¬ niny uwodniony meta-krzemian sodowy w przyblizeniu o takiej samej preznosci pa¬ ry, aby otrzymac w ten sposób mieszanine, w której istnieje zaledwie mala sklonnosc do przechodzenia wody z jednego skladni¬ ka do drugiego. Mieszaniny takie otrzymu¬ je sie, stosujac oddzielnie otrzymane stale krzemiany albo tez wykrystalizowaljac obie sole z tego samego roztworu na mase sta¬ la dajaca sie mlec i wolna od lugu pokry- stalicznego. W wielu przypadkach mozli- wem jest otrzymywanie tej samej miesza¬ niny zarówno jednym jak i drugim sposo¬ bem. Do wyrobu trwalych mieszanin roz¬ maitych krystalicznych krzemianów mozna stosowac równiez bezwodne sole alkaljów.Z tego wynika wyraznie, ze ilosc takich mieszanin jest bardzo duza i ze warunki ich otrzymywania zaleza calkowicie od wlasciwosci poszczególnych soli, cd tem¬ peratury topienia rozmaitych krzemianów i od ich ewentualnej reakcji z meta-krze- mianem sodowym.Ponizej podano przyklad otrzymywa¬ nia trwalej mieszaniny na drodze suchej i na drodze mokrej: Na2Si03 . 5 H20 + Na2COs.Do 1000 czesci wagowych roztworu krzemianu sodowego, zawierajacego 8,9% Na20 i 28,5% Si02, dodaje sie 271 czesci wodorotlenku sodowego zawierajacego 76% Na20. Po calkowitem rozpuszczeniu wodo¬ rotlenku dodaje sie 800 czesci bezwodnego weglanu sodowego. Nastepnie mieszanine odparowuje sie, az calkowita jej waga z 2071 czesci spadnie do 1816 czesci wago¬ wych. Potem chlodzi sie do temperatury ponizej 70°C, a nastepnie wprowadza, jako sól szczepionkowa, meta-krzemian sodowy o 5 czasteczkach wody, miesza i utrzymuje temperature masy na podanej wysokosci, — 4 —przyczem masa zestala sie i daje mieszani¬ ne Na^SiO^ . 5 H20 i Na?C03 zdatna do mielenia.Otrzymywanie mieszaniny Na2SiOs . .9H20 zNa3P04.12.H20.Do 1000 czesci wagowych roztworu krze¬ mianu sodowego, zawierajacego 8,9% Na20 i 28,5% Si02, dodaje sie 79 czesci, wody, a do tej mieszaniny wprowadza sie 271 czesci wagowych wodorotlenku potasowego za¬ wierajacego 76% Na20. Podczas rozpu¬ szczania sie wodorotlenku sodowego tem¬ peratura wzrasta, skutkiem czego wyparo¬ wana wode nalezy zastapic. Calkowity cie¬ zar gotowej mieszaniny powinien wynosic 1350 czesci wagowych. Mieszanine studzi sie do 60°C, poczem rozprowadza sie w niej 200 czesci wagowych handlowego fosforanu trójsodowego. Nastepnie mase studzi sie dalej do 47°C i wprowadza 100 czesci wa¬ gowych mialko zmielonego Na2Si03 — 9 H20, jako soli szczepionkowej. Mase mie¬ sza sie i utrzymuje w temperaturze nieco ponizej 47°C. Nastepnie wylewa sie miesza¬ nine do form, w których krzepnie ona na twardy placek dajacy sie zemlec.W zwiazku z uprzednio wspomnianem wprowadzaniem soli szczepionkowej oraz mieszaniem, nalezy jeszcze zaznaczyc, ze przy przemianach alkalicznych krystaliza¬ cja nastepuje stosunkowo wolno. Dlatego tez korzystnem jest w celu wytworzenia du¬ zej ilosci zarodków krysztalów wprowa¬ dzenie wystarczajacej ilosci soli szczepion¬ kowej oraz dokladne jej zmieszanie z ma¬ sa, aby krystalizacja odbywala sie dosc rów¬ nomiernie i jednolicie w calej masie. Przy wprowadzeniu niedostatecznej ilosci soli szczepionkowej albo przy zlem zmieszaniu moga sie podczas krystalizacji wytwarzac stale masy otoczone lub przesiakniete ge¬ stym roztworem.Uzyte w opisie wyrazenie „trwalosc" oznacza, ze produkt nie zmienia sie che¬ micznie i ze w nieobecnosci obcej wody wy¬ laczone jest przechodzenie wody krystali- zacyjnej z jedncgo meta-krzeitiianu sodo¬ wego do innego, ewentualnie do innej cza¬ steczki soli. Miara takich zmian jest sklon¬ nosc poszczególnych czastek do zmieniania sie i spiekania. Zmiany nie wywolujace tych dzialan sa bez znaczenia dla trwalosci produktów. Ta wlasciwosc rózni sie od sklonnosci krysztalów do pochlaniania wil¬ goci z powietrza.Meta-krzemian sodowy daje sie stoso¬ wac z innemi materjalami, dzieki swemu dzialaniu oczyszczajacemu. Wykazuje on szczególnie wysoki stopien alkalicznosci, który pozostaje i utrzymuje sie w nim az do prawie calkowitego zobojetnienia. Dzie¬ ki temu jest on odpowiedni w wysokim stopniu do podtrzymywania skutecznosci rozmaitych roztworów czyszczacych. Jed¬ noczesnie jednak jego wlasciwosci korozyj¬ ne sa znacznie mniejsze od takichze wla¬ sciwosci wodorotlenku sodowego. Dzieki tym wlasnosciom, jest on szczególnie odpo¬ wiedni do oczyszczania wyrobów szklanych, np. butelek do mleka albo naczyn do picia, do oczyszczania metali, przeznaczonych do platerowania lub lakierowania, jak równiez nadaje sie do prania wyrobów wlókienni¬ czych lacznie z mydlem i innemi materja¬ lami alkalicznemi. PL