DE2731204C3 - Reversibly swellable, large-area crystalline three-layer mineral with separated crystal layers and with strong adhesion and cohesion forces and process for its production - Google Patents

Description

wie folgt definiert ist:is defined as follows:

_ 2ab a + ο _ 2ab a + ο

Die Werte für a und b sind meßbare Größen. Es ergibt sich daraus ein reproduzierbarer Parameter.The values for a and b are measurable quantities. This results in a reproducible parameter.

Das-Produkt nach dieser Druckschrift bildet erst dann dielektrische Eigenschaften, wenn ein extrem dünner ι ο Film durch Trocknung der aufgebrachten, dünnen Suspension von 5 bis 10% Feststoff erzeugt istThe product according to this publication only forms dielectric properties when an extremely thin ι ο Film is produced by drying the applied, thin suspension of 5 to 10% solids

Für andere Anwendungsgebiete, wie für Trägerstoffe oder für die Herstellung von Fonnkörpern oder Feuerfestmassen, ist dieses Produkt nicht geeignet ι s For other applications, such as for vehicles or for the production of Fonnkörpern or refractory materials, this product is not suitable ι s

Dies liegt daran, daß eine Trocknung in der Masse wegen der extremen Feinteiligkeit und des damit verbundenen Staubens nicht möglich ist in einem wirtschaftlichen Verfahren.This is because there is a drying in bulk because of the extremely fine division and the associated dust is not possible in one economic procedure.

Die britische Patentschrift 11 19 305 lehrt die Herstellung eines extrem feinen Vermiculite durch Aufquellen mit Lithiumsalzen. Diese Salze sind sehr teuer und daher unwirtschaftlich. Dieser Vorschlag entspricht damit dem der britischen Patentschrift 1016 385, der Verwendung von stark das Gitter aufspaltenden Mitteln. Es soll eine 20%ige wäßrige Lösung von LiCl für 24 h angewendet werden. Nach dieser Behandlung soll ebenfalls ein mehrstufiger Waschprozeß mit Zwischenstufen zur Abzentrifugierung der Waschwässer durchgeführt werden. Dieser jo Energieaufwand für Zentrifugen ist erheblich. Wie die dünnen Waschwässer zu beseitigen oder zu konzentrieren sind, wird nicht offenbart Eine Eindampfung wäre völlig unwirtschaftlich. Dieser Vorschlag geht somit nicht über die Lehre der britischen Patentschrift 1016 385 hinaus. Es handelt sich ebenso um einen Laborvorschlag ohne die Möglichkeit einer technischen Realisierung. Die Zerkleinerung des aufgequollenen Materials soll gerade nicht durch »strukturschonende, mechanische Vermahlung« erfolgen. Es soll eine extreme Feinheit durch Zermahlung in Kolloidmühlen erfolgen. Diese Vermahlung soll in einer wäßrigen Suspension mit 1 bis 10% Feststoff erfolgen. Dabei sollen Rockungsmittel zugesetzt werden.British Patent 11 19 305 teaches the Production of an extremely fine vermiculite by swelling with lithium salts. These salts are very expensive and therefore uneconomical. This proposal corresponds to that of the British patent specification 1016 385, the use of strongly splitting agents. It should be a 20% aqueous Solution of LiCl can be applied for 24 h. This treatment should also be followed by a multi-stage Washing process can be carried out with intermediate stages for centrifuging off the washing water. This jo The energy expenditure for centrifuges is considerable. How the thin washing waters are to be removed or concentrated is not disclosed. An evaporation would be completely uneconomical. This proposal therefore does not go beyond the teaching of the British patent specification 1016 385. It is also a laboratory proposal without the possibility of a technical one Realization. The shredding of the swollen material should not be done by »structure-friendly, mechanical grinding «. It is said to be extremely fineness by grinding in colloid mills take place. This grinding should take place in an aqueous suspension with 1 to 10% solids. Included rocking agents should be added.

Dieser Vorschlag der Herstellung eines extrem feinen Produktes geht gerade in eine andere Richtung und führt nicht zu den Parametern des Dreischichtminerals der Erfindung mit einer Dicke von 0,5 bis 10 Mikron.This suggestion of producing an extremely fine product goes in a different direction and does not result in the parameters of the three-layer mineral of the invention having a thickness of 0.5 to 10 microns.

Diese kolloid-feine Suspension soll als Pulpe zur Herstellung von feuerbeständigem Papier verwendet werden. Eine Trocknung dieses wäßrigen Gemisches ist im technischen Maßstab nicht wirtschaftlich. Die Verwendung für andere Anwendungsgebiete entfällt somitThis colloid-fine suspension is said to be used as pulp for the production of fire-resistant paper will. Drying this aqueous mixture is not economical on an industrial scale. the It is therefore not used for other areas of application

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein reversibel quellbares, großflächig kristallin ausgebildetes Dreischichtr/iineral mit voneinander gelösten Kristallschichten und mit starken Adhäsions- und Kohäsionskräften herzustellen und ein Verfahren zu seiner Herstellung zur Verfügung zu stellen. Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen 1 und 2 definiert Diese führt zur Herstellung gleichmäßig ebener tafelförmiger Teilchen, wobei über 50 Gewichtsprozent tafelförmige gleichmäßig ebene Teilchen einer Dicke von 0,5 bis 10 Mikron sind, die einen äquivalenten Durchmesser von 10 bis 200 Mikron besitzen und deren Verhältnis Teilchendicke zu äquivalentem Durchmesser gleich oder kleiner 1 :10 istThe object of the invention is to provide a reversibly swellable, large-area crystalline three-layer mineral with crystal layers detached from one another and with strong adhesive and cohesive forces to produce and to provide a method for its production. The solution to this problem is defined in claims 1 and 2 This leads to the production of evenly flat tabular Particles, with over 50 percent by weight tabular uniformly planar particles 0.5 to 10 in thickness Microns, which have an equivalent diameter of 10 to 200 microns, and their ratio Particle thickness to equivalent diameter is equal to or less than 1:10

Es wurde überraschend gefunden, daß nur mit Wasser aufgequollener Vermiculit oder Hydroglimmer durch strukturschonende Zerkleinerung auf diese aufgefundenen Dimensionen zu einem Dreischichtmineral mit starken Adhäsions- und Kohäsionskräften führtIt has surprisingly been found that only vermiculite or hydro mica swollen with water through structure-friendly shredding to these discovered dimensions to form a three-layer mineral strong adhesive and cohesive forces

Das Dreischichtmineral gemäß der Erfindung wird vorzugsweise auch in expandierter Form angewendetThe three-layer mineral according to the invention is preferably also used in expanded form

Der Patentanspruch 3 beansprucht bevorzugte Möglichkeiten zur Anwendung des erfindungsgemäßen Dreischichtminerals.Claim 3 claims preferred options for using the invention Three-layer mineral.

Das Dreischichtmineral gemäß der Erfindung weist gegenüber bekannten Stoffen technische Vorteile auf.The three-layer mineral according to the invention has technical advantages over known substances.

Ein technischer Vorteil ergibt sich beispielsweise für die Verwendung als Bindemittel zusammen mit anderen Wirkstoffen, die in einer, solchen Mischung starke Haftfähigkeit besitzen bei großer spezifischer Oberfläche von etwa 12 mVg.A technical advantage arises, for example, for use as a binder together with others Active ingredients that have strong adhesiveness in such a mixture with a large specific surface area of about 12 mVg.

Der mineralische Stoff gemäß der Erfindung ist somit bevorzugt als Trägerstoff für verschiedene, in der Technik bekannte Anwendungsgebiete geeignet. Dazu gehört auch das Aufbringen von Pflanzenschutzmitteln.The mineral substance according to the invention is thus preferred as a carrier for various, in the Technique known areas of application suitable. This also includes the application of pesticides.

Ein anderes Anwendungsgebiet liegt in der Verwendung als Feuerfestmasse. Der Sinterpunkt des mineralischen Stoffes gemäß der Erfindung liegt bei etwa 1260° C und der Schmelzpunkt bei etwa 1350° C.Another area of application is its use as a refractory material. The sintering point of the mineral substance according to the invention is approximately 1260 ° C and the melting point at around 1350 ° C.

Wichtige Anwendungsgebiete liegen auch in der Verwendung von Körpern und Filmen aus diesem nicht brennbaren Dreischichtmineral gemäß der Erfindung.There are also no important areas of application in the use of bodies and films made from them combustible three-layer mineral according to the invention.

Claims (3)

Patentansprache:Patent address: 1. Reversibel quellbares, großflächig kristallin ausgebildetes Dreischichtmineral mit voneinander gelösten Kristallsch.chten und mit starken Adhäsions- und Kohäsionskräften, erhalten durch Aufquellen von Vermiculit mit polaren Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Aufquellen von feinkörnigem Vermiculit oder Hydroglimmer mit Wasser und anschließende mechanische Zerkleinerung in gleichmäßig ebene tafelförmige Teilchen hergestellt wird, wobei über 50 Gewichtsprozent tafelförmige Teilchen sind und wobei die gleichmäßig ebenen tafelförmigen Teilchen eine Dicke von 03 bis 10 Mikron und einen äquivalenten Durchmesser von 10 bis 200 Mikron besitzen und wobei das Verhältnis Teilchendicke zu äquivalentem Durchmesser gleich oder kleiner 1:10 ist1. Reversibly swellable, large-area crystalline three-layer mineral with one another dissolved crystal layers and with strong adhesion and cohesive forces, obtained by swelling vermiculite with polar liquids, characterized in that it by swelling of fine-grain vermiculite or Hydro mica with water and subsequent mechanical comminution in an evenly level tabular particles, wherein over 50 percent by weight is tabular particles and the uniformly planar tabular particles having a thickness of 3 to 10 microns and one have equivalent diameters of 10 to 200 microns and where the ratio of particle thickness to equivalent diameter is equal to or less than 1:10 2. Verfahren zur Herstellung des Dreischichtminerals nach Anspruch 1 durch Aufquellen von Vermiculit mit polaren Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß feinkörniger Vermiculit oder Hydroglimmer mit Wasser aufgequollen und mechanisch in gleichmäßig ebene tafelförmige Teilchen mit einer Dicke von 0,5 bis 10 Mikron und einem äquivalenten Durchmesser von 10 bis 200 Mikron und mit einem Verhältnis Teilchendicke zu äquivalentem Durchmesser gleich oder kleiner 1 :10 zerkleinert wird.2. A method for producing the three-layer mineral according to claim 1 by swelling of Vermiculite with polar liquids, characterized in that fine-grain vermiculite or Hydro mica is swollen with water and mechanically broken into evenly flat tabular particles with a thickness of 0.5 to 10 microns and an equivalent diameter of 10 to 200 microns and with a ratio of particle thickness to equivalent diameter equal to or less than 1:10 is crushed. 3. Verwendung des Dreischichtminerals nach Anspruch 1 als Bindemittel und Feuerfestmasse zur Herstellung von Körpern und Filmen.3. Use of the three-layer mineral according to claim 1 as a binder and refractory material for Manufacture of bodies and films. Die Definition des mineralischen Ausgangsstoffes Hydroglimmer ergibt sich aus Salmang-Scholze in »Die physikalischen und chemischen Grundlagen der Keramik«, Springer-Verlag, New York, 1968, Seiten 54 und 55. The definition of the mineral raw material hydro mica results from Salmang-Scholze in "The physical and chemical foundations of ceramics", Springer-Verlag, New York, 1968, pages 54 and 55. Diese Stoffe werden als Ausgangsstoffe zur Herstellung des reversibel quellbaren, großflächig kristallin ausgebildeten Dreischichtminerals mit voneinander gelösten Kristallschichten und mit starken Adhäsions- und Kohäsionskräften verwendetThese substances are used as starting materials for the production of the reversibly swellable, large-area crystalline formed three-layer mineral with separated crystal layers and with strong adhesion and cohesive forces are used Diese Tonminerale besitzen ihrerseits nicht diese Eigenschaften des Dreischichtminerals gemäß der Erfindung.These clay minerals in turn do not have these properties of the three-layer mineral according to Invention. Der Stand der Technik zeigt, daß dieser gerade einen anderen Weg gegangen ist, der von dem Drcischichtmineral gemäß der Erfindung wegführtThe prior art shows that this is just one has taken another route that leads away from the layer mineral according to the invention Die britische Patentschrift 1016 385 lehrt das Aufquellen von Vermiculit mit wäßrigen Lösungen chemischer Substanzen. Als solche sollen Salze von Alkylammonium-Verbindungen, wie Iso-amylammonium, verwendet werden. An eine solche, z. B. 3tägige Behandlung soll eine Waschbehandlung angeschlossen werden. Danach soll eine Zerkleinerung auf eine »extreme Feinheit« erfolgen.British patent specification 1016 385 teaches the swelling of vermiculite with aqueous solutions chemical substances. As such, salts of alkylammonium compounds such as iso-amylammonium should be used. To such, z. B. 3 day Treatment should be followed by a washing treatment. After that, a shredding should be carried out on a "Extreme delicacy". Dieser Vorschlag hat den Nachteil, daß teure, komplizierte organische Verbindungen benötigt werden. Diese sind durch Waschwasser zu verdünnen. Solche dünnen Waschwässer dürfen nicht in Wassersysteme abgeleitet werden, da diese das ökologische Gleichgewicht der Natur zerstören. Die Beseitigung oder die Konzentration über eine Eindampfung ist energetisch so aufwendig, daß diese praktisch ebenso entfällt.This proposal has the disadvantage that expensive, complicated organic compounds are required. These are to be diluted with washing water. Such thin washing water must not be discharged into water systems, as this is the ecological Destroying the balance of nature. The elimination or concentration is via evaporation So energetically expensive that this is practically not necessary either. Diese Druckschrift lehrt eine Aufspaltung auf dieThis document teaches a breakdown of the 35 ,_.., _ 100
a - uicke - ₁₀₀₀₀₀- bis 35 , _ .., _ 100
a - uicke - ₁₀₀₀₀₀ - to 100100 Vermiculit gehört zu den glimmerartigen Tonmineralen, die ein quellbares Kristallgitter besitzen und deren Kristalle lamellar aufgebaut sind. Es steht der Gruppe der Montmorin-Saponit-Minerale nahe. Das Mineral gehört zu den Dreischichtsilikaten und hat zwischen den sogenannten Schichtpaketen Wasser eingelagert. Wegen der nicht starr miteinander verbundenen Schichtpakete besitzt Vermiculit ein innerkristallines Quellvermögen. Damit hängt die Fähigkeit zusammen, daß sich Vermiculit-Kristalle beim raschen Erhitzen bis zum etwa 30fachen ihrer ursprünglichen Dicke in einer Richtung expandieren.Vermiculite is one of the mica-like clay minerals that have a swellable crystal lattice and their Crystals are lamellar. It suits the group close to the montmorin saponite minerals. The mineral belongs to the three-layer silicates and has between the so-called shift packages of water stored. Because of the shift packages that are not rigidly connected to one another Vermiculite has an inner-crystalline swelling capacity. This is related to the ability that Vermiculite crystals when rapidly heated up to about 30 times their original thickness in one Expand direction. Die Definition des mineralischen Ausgangsstoffes Vermiculit ergibt sich aus Hugo Strunz, Mineralogische Tabellen, 5. Auflage, Leipzig 1970, Akademische Verlagsgesellschaft, Geest & Portig KG, Seite 447.The definition of the mineral raw material vermiculite results from Hugo Strunz, Mineralogische Tables, 5th edition, Leipzig 1970, Akademische Verlagsgesellschaft, Geest & Portig KG, page 447. Nach Römpps Chemie-Lexikon, Frankh'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 7. Auflage, 1977, Ziffer 3000, weist Vermiculit im Idealfall eine ungefähre Zusammensetzung folgender Formel auf:According to Römpps Chemie-Lexikon, Frankh'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 7th edition, 1977, number 3000, vermiculite ideally has an approximate composition the following formula: (H₂O)₄.(H ₂ O) ₄ . Vermiculit enthält zusätzlich erhebliche Mengen an gebundenem Eisen (Fe).Vermiculite also contains considerable amounts of bound iron (Fe). Diese Eigenschaft der Expandierung zeigen auch »Hydroglimmer« sowie »Wechselschicht-Minerale«. Unter den zuletzt genannten Mineralen sind solche zu verstehen, in denen beispielsweise Vermiculit-Schichten mit Glimmer-Schichten in wechselnder, ungeordneter Folge kristallisieren.This property of expansion is also shown by "hydro mica" and "alternating layer minerals". The last-mentioned minerals are to be understood as those in which, for example, vermiculite layers crystallize with mica layers in alternating, unordered sequence. _lQQaQlQQaQ = üi)ö^bisToö^Mikron'= üi) ö ^to Toö ^micron ' d - 0,001 bis 0,01 Mikron.
Es ist bei d - 0.001 to 0.01 microns.
It is at d = 0,001 der Durchmesser = 100 Mikron.
Es ist bei d = 0.001 the diameter = 100 microns.
It is at d = 0,01 der Durchmesser = 1000 Mikron.
Es gilt also d = 0.01 the diameter = 1000 microns.
So it is true Dicke zu Durchmesser = 1 :100 000.Thickness to diameter = 1: 100,000. Dagegen besitzt das Dreischichtmineral gemäß der Erfindung das Verhältnis Teilchendicke zu äquivalentem Durchmesser gleich oder kleiner 1 :10.In contrast, the three-layer mineral according to the invention has the ratio of particle thickness to equivalent Diameter equal to or less than 1:10. Das Verfahren zu seiner Herstellung verwendet zum Aufquellen Wasser und vermeidet das Entstehen dünner Lösungen organischer, zum Teil toxischer Substanzen. Das Verfahren dieser Druckschrift erfordert hohe Vermahlungsenergie. Dagegen führt die strukturschonende Zerkleinerung nach dem Verfahren der Erfindung zu einer Energieeinsparung.The process of its manufacture uses water to swell and avoid becoming thinner Solutions of organic, partly toxic substances. The method of this document requires high Grinding energy. On the other hand, the structure-preserving size reduction according to the method of the invention leads to an energy saving. Die Dimensionen dieser Druckschrift sind keine klare Regel zum technischen Handeln. Den tatsächlichen Verhältnissen entspricht nur der »äquivalente Durchmesser«, der nach dem Lehrbuch von A. G. Kassatkin, Chemische Verfahrenstechnik, Band I, 1962, Seite 54,The dimensions of this publication are not a clear rule for technical action. The actual Only the "equivalent diameter" corresponds to proportions, which according to the textbook by A. G. Kassatkin, Chemical process engineering, Volume I, 1962, page 54,