DE2721053C2 - Verfahren zur Herstellung einer stabilen Dispersion einer gefällten Kieselsäure in Wasser - Google Patents

Description

Kieselsäuredispersionen werden für viele Einsatzgebiete, z. B. für Überzüge auf Photopapieren, zum Spinnen von Wolle und für die schmutzfeste Verbindung von Textilfasern angewandt.

Die Herstellung von stabilen Dispersionen aus dispergierten pyrogenen Kieselsäuren ist bereits seit längerem bekannt (US-PS 29 84 629, US-PS 29 51 044), diese weisen jedoch einen alkalischen pH-Wert auf.

Wegen der aufwendigen Herstellung der Dispersionen — Einsatz von hochreinem pyrogen hergestelltem SiO₂ — bleibt die Anwendung jedoch aufgrund des Preises auf einen kleineren Bereich beschränkt als an und für sich möglich wäre. Der an sich naheliegende wesentlich preiswertere Einsatz von gefällten Kieselsäuren für Dispersionen — sei es in Form eines Filterkuchens, sei es als aus dem Filterkuchen durch geeignete Trocknungsverfahren hergestellte pulverförmige Kieselsäure — scheiterte bisher daran, daß die bekannten Wege, um stabile Dispersionen zu erhalten, entweder, wie die für Kieselsäuresol übliche lonenaustauschtechnik, überhaupt nicht anwendbar waren, oder aber, wie beim Arbeiten nach den für die Herstellung von Dispersionen aus pyrogenen Kieselsäuren gültigen Prinzipien — unter Stabilisierung im alkalischen Bereich —, nicht zu ausreichend stabilen Dispersionen führten.

So ist aus der US-PS 37 15 842 eine Dispersion von Kieselsäure in H2O bekannt, bei welcher ein wasserlösliches Cellulosederivat als Verdickungsmittel eingesetzt wird und welche einen pH-Wert von mindestens 7 aufweist

Alkalische Dispersionen weisen jedoch den Nachteil auf, daß durch den Alkaligehalt die dispergierte Kieselsäure angegriffen bzw. aufgeweicht wird.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß es möglich ist, stabile Dispersionen aus gefällten und aus der wäßrigen Fällungssuspension durch Filtration isolierten — und gegebenenfalls getrockneten Kieselsäuren herzustellen, welche nicht alkalisch sind.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen Dispersion einer naßgefällten Kieselsäure in Wasser durch gleichmäßiges Verteilen von gefällter Kieselsäure in Wasser und Zugabe einer Methylcellulose zur Dispersion, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man in der Dispersion von gefällter Kieselsäure in Wasser unter Rühren einen pH-Wert von 2 bis 4 einstellt und die Dispersion durch Zusatz von 0,005 bis 0,1% kunstharzverstärkter «'Methylcellulose, bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersion, stabilisiert.

Die Kieselsäurekonzentration im Endprodukt kann 0,1 bis zu 30 Gew.-% betragen. Während höhere Zusätze die Stabilität der Dispersion beeinträchtigen, sind niedrigere SiOrKonzentrationen ohne Einschränkungen möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäß erhaltene Kieselsäuredispersion eine Konzentration an Kieselsäure von 15 bis 25 Gew.-% aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann man die gefällte Kieselsäure in Form ihres Filterkuchens mit einem Wassergehalt von ca 80% einsetzen. Dies kann so geschehen, daß man den Filterkuchen unter Kneten durch Zusatz von Säure verflüssigt, auf einen pH-Wert von 2 bis 4, einstellt und dann das Verdickungsmittel hinzufügt Als Verdickungsmittel wird kunstharzverstärkte a-MethylcelluIose verwendet

Als Säuren können anorganische Säuren, wie z. B. Schwefelsäure oder Phosphorsäure; organische Säuren, wie z. B. Ameisensäure oder Essigsäure zugesetzt werden. Auch durch Hydrolyse sauer wirkende Salze, wie z. B. AI₂(SO^ χ 18 H2O können zur Einstellung des erfindungsgemäßen pH-Wertes verwendet werden.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Dispersionen können z. B. als Antirutschmittel für Kartonagen eingesetzt werden.

Durch den Zusatz der Verdickungsmittel in sehr niedrigen Konzentrationen von unter 1% — bezogen auf die fertige Dispersion — bildet sich ein gelartiger Zustand aus, der ein Sedimentieren der sauren, zunächst nur durch mechanische Mittel dispergierten Kieselsäureteilchen unterbindet. Aufgrund einer ebenfalls völlig unerwarteten Thixotrophie des Gels ist die Dispersion jederzeit durch einfaches Rühren wieder in einen dünnflüssigen zur direkten Anwendung geeigneten Zustand zu überführen. Da sich der gelartige Zustand erst nach ca. 24—28 Stunden wieder ausbildet, verharrt die Dispersion ausreichend lange im verarbeitungsfähigen Zustand. Der sich nach 24—28 Stunden wieder ausbildende gelartige Zustand verhindert auf der anderen Seite wirkungsvoll jede Sedimentation.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert und beschrieben.

Beispiel 1

1,1 kg Fällungskieselsäurefilterkuchen wird mit 0^6 kg (= 0,032%) konzentrierter Schwefelsäure verknetet bis eine rührfähige Mischung entsteht. Die rührfähige Mischung (z. B. aus Wasser, SiO₂ und H2SO4) wird mit einem Hochleistungsrührgerät anschließend 10 Minuten unter Kühlung homogenisiert. 2 Minuten vor Ende des Rührvorganges wird eine Menge von 0,12 g (0,011%) einer kunstharzverstärkenden «-Methylcellulose hinzugegeben und mit dem Hochleistungsrührgerät eingearbeitet.

Die erhaltene Dispersion weist einen Feststoffgehalt von 200 g/l, einen pH-Wert von 3,5 und eine Viskosität im ungelierten Zustand von 1,3 bis 1,5° E auf.

Noch nach einem Zeitraum von 1 Jahr hat sich kein Niederschlag gebildet.

so Beispiel 2

225 g einer gefällten und anschließend auf geeignete Weise getrocknete pülvefföfmigen Kieselsäure wurden zunächst in 900 ml destilliertem Wasser verteilt und anschließend mit einem Hochleistungsrührgerät eine Minute homogenisiert. In die so hergestellte Rohdispersion wird zur Viskositätserniedrigung eine Menge von 0,36 g konzentrierte Schwefelsäure gegeben und anschließend unter Kühlung weitere 10 Minuten eingear-

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beitet, 2 Minuten vor Ende des Röhrvorganges wird eine yon 200 g/l, und einen pH-Wert von 3,5; ihre Viskosität

Menge von 0,12 g einer kunstharzverstärkten «-Methyl- im ungelierten Zustand beträgt 1,3— 1,5⁰E.

cellulose hinzugegeben und mit dem Hochleistungsrübr- Noch nach einem Zeitraum von 1 Jahr hat sich kein

gerät eingearbeitet. Niederschlag gebildet.

Die erhaltene Dispersion hat einen Feststoffgehalt 5

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Verfahren zur Herstellung einer stabilen Dispersion einer naßgefällten Kieselsäure in Wasser durch gleichmäßiges Verteilen von gefällter Kieselsäure in Wasser und Zugabe einer Methylcellulose zur Dispersion, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Dispersion von gefällter Kieselsäure in Wasser unter Rühren einen pH-Wert von 2 bis 4 einstellt und die Dispersion durch Zusatz von 0,005 bis 0,1% kunstharzverstärkter «-Methylcellulose, bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersion, stabilisiert