DE4426711A1 - Verfahren und Mittel zur chemisch/morphologischen Umwandlung von Asbest - Google Patents
Verfahren und Mittel zur chemisch/morphologischen Umwandlung von AsbestInfo
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Description
In der deutschen Patentanmeldung P 43 44 478.4 ist ein
Verfahren zur chemisch/morphologischen Umwandlung von Asbest
beschrieben, das auf der Anwendung von sauren Solen der
Kieselsäure bzw. ihren Derivaten beruht. Die dafür
erforderlichen Kieselsäuren bzw. ihre Derivate können
entsprechend dem Stand der Technik nach zwei Verfahren
hergestellt werden, nach dem Hydrosolverfahren bzw. nach dem
Alkoxid-Sol-Gel-Verfahren.
Im Falle der Anwendung des Hydrosol-Verfahrens dienen
als Imprägnierungsmaterial zur Behandlung von Asbest und
Asbest enthaltenden Materialien aus Wasserglaslösungen durch
Ionenaustausch hergestellte polymere Kieselsäuren, wobei
jedoch die Partikelgrößen dieser polymeren Kieselsäuren im
wesentlichen identisch ist mit denen der aus Wasserglas
hergestellten Alkalisilicat-Lösungen. Damit ist das
Penetrationsvermögen von den nach dem Hydrosol-Verfahren
erzeugten polymeren Kieselsäuren ähnlich demjenigen wäßriger
Alkalisilicat-Lösungen.
Werden jedoch die zur Behandlung von Asbest und
zementgebundenen Asbestfasern vorgesehenen Kieselsäuren und
Kieselsäurederivate nach dem Alkoxid-Sol-Gel-Verfahren
hergestellt und ist das Wasser/Ester-Verhältnis 4, so
resultieren für den Beschichtungsvorgang hier Verbindungen
mit nicht so hohen Molmassen und damit mit verbessertem
Penetrationsvermögen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, gegenüber den
o.a. Imprägnierungs- bzw. Beschichtungsstoffen solche
bereitzustellen, die sich auf Grund ihrer geringen Molmasse
und der Kleinheit der Partikel ganz besonders als Mittel mit
hervorragenden Penetrationseigenschaften zur Behandlung von
Asbestfasern und von asbesthaltigen Massen eignen und sich
durch gute Haftfähigkeit auf mineralischen Baustoffen nach
Behandlung mit dem Faserbindemittel auszeichnen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur
Herstellung der Kieselsäurederivate auf der Grundlage des
Alkoxid-Sol-Gel-Verfahrens mit einem Wasserdefizit bei der
Hydrolyse der Siliciumester, deren Derivate und/oder einer
Kombination verschiedener Ester und/oder Esterderivate
gearbeitet wird, so daß zur Behandlung des Asbests oder der
Asbest enthaltenden Materialien mit dem Ziel der
chemisch/morphologischen Umwandlung des Asbests keine
kolloiddispersen, sondern molekularedisperse Lösungen
vorliegen, die dann auf Grund ihrer geringen Molekülgröße in
den Asbest und in die Asbest enthaltenden Materialien besser
als kolloiddisperse Lösungen einzudringen vermögen. Diese
niedermolekularen reaktiven Verbindungen sind in der Lage,
bei Einwirkung weiteren Wassers (z. B. Wasserdampf aus der
Atmosphäre, Porenflüssigkeit in mineralischen Baustoffen)
durch Fortsetzung der Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen
weiter zu vernetzen und es schließlich zur Gelbildung kommt,
so daß auch in diesem Falle letztendlich anorganische
Hochpolymere eine effektive Beschichtung und Faserbindung
bewirken.
Da die penetrierenden anhydrolysierten sauren
Kieselsäureester für relativ lange Zeit flüssig bleiben, ist
vor dem Eintreten der Vernetzung der Asbestfasern die
Möglichkeit gegeben, daß die Magnesiumionen des Chrysotil-
Asbests partiell oder vollständig durch Protonen des sauren
flüssigen Mediums ersetzt werden und damit die chemische
Zusammensetzung und Morphologie der gesundheitsgefährdenden
Fasern nachhaltig verändert wird.
Die Reaktivität der erfindungsgemäß verwendeten
Kieselsäureester bzw. ihrer Derivate läßt sich durch die
Menge des zugesetzten Wassers und/oder die Zahl der
Hydrolyseschritte variieren. Bei gleichem Wassergehalt führt
eine im sauren Medium durchgeführte Mehrstufenhydrolyse im
Vergleich zur Einstufenhydrolyse zu höheren Reaktivitäten.
Des weiteren ist die Mehrstufenhydrolyse auch in der
Weise durchführbar, daß in der ersten Stufe säurekatalysiert
anhydrolysiert und in der zweiten Stufe der Prozeß
basekatalysiert weitergeführt wird. Dieser zweite
Prozeßschritt kann beispielsweise auch durch die basische
Porenflüssigkeit, wie sie in der Matrix von Portland-Zement
gebundenen mineralischen Baustoffen auftritt, initiiert
werden.
Der Feststoffgehalt bei dem erfindungsgemäßen Imprägnier- und
Beschichtungsmittel liegt im Bereich zwischen 5 und 25 Gew.-%,
so daß sich dadurch ein vergleichsweise niedriger Gehalt
an Lösungsmittel ergibt. Werden derart hochhonzentrierte
Lösungen verwendet, dann haben diese Mittel immer noch und im
Unterschied zu organischen Beschichtungsmittel eine
wasserähnliche Konsistenz.
Die Erfindung wird nachfolgend an Beispielen erläutert, ohne
sie damit einzuschränken.
Man bereite bei 20°C eine Lösung aus Tetraethoxysilan
(TEOS), Ethanol, Wasser und Salzsäure im molaren Verhältnis
TEOS : C₂H₅OH : H₂O : HCl = 1 : 6 : 4 : 0.001, indem man TEOS
und Ethanol vorlegt und das Wasser mit dem Katalysator (HCl)
als entsprechend verdünnte Salzsäure zugibt. Der pH-Wert der
Lösung ist etwa 2. Die Lösung ist bei Lagerung in einem
geschlossenen Gefäß bei Raumtemperatur mindestens drei Monate
anwendungsbereit.
Man bereite bei 20°C eine Lösung aus TEOS, Ethanol, Wasser
und HCl im molaren Verhältnis 1 : 4.5 : 1 : 0.01 durch
Mischen der Komponenten. Die Lösung ist in einem
geschlossenen Gefäß bei Raumtemperatur mindestens 1 1/2 Jahre
haltbar.
Man bereite bei 20°C eine Lösung aus TEOS, Ethanol, Wasser
und HCl im molaren Verhältnis 1 : 4.5 : 1 : 0.01 durch
Mischen der Komponenten. Anschließend wird die Lösung unter
Rückfluß drei Stunden gekocht. Sie ist in einem
verschlossenen Gefäß bei Raumtemperatur mindestens ein Jahr
haltbar.
Man bereite bei 20°C eine Lösung aus TEOS, Ethanol, Wasser
und HCl im molaren Verhältnis 1 : 2 : 1 : 0.05, indem man
TEOS in Ethanol vorlegt und das H₂O-HCl-Gemisch zufügt. Die
Lösung wird bei 78°C drei Stunden unter Rückfluß gekocht und
anschließend mit 0.7 Mol H₂O pro Mol TEOS der
Ausgangsmischung versetzt. Die Lösung ist verschlossen bei
Raumtemperatur mindestens ein Jahr haltbar.
20 g Chrysotil-Asbest werden in dem nach Beispiel 1
hergestellten Kieselsol eine Stunde bei Raumtemperatur
gelagert. Die Asbestfasern werden anschließend aus der Lösung
herausgenommen und 14 Tage an der Luft getrocknet. Es
entsteht eine verklebte feste Masse.
Nach EDX-Analysen beträgt das molare Mg/Si-Verhältnis im
Faserbereich etwa 0.1, was entweder auf eine starke SiO₂-
Beschichtung oder/und eine Mg-Substitution durch Protonen schließen läßt. Die Zwischenfaserbereiche werden als 100% SiO₂ identifiziert (Für diese Analysen wurden die Proben zusätzlich bei 110°C eine Stunde getrocknet.).
Beschichtung oder/und eine Mg-Substitution durch Protonen schließen läßt. Die Zwischenfaserbereiche werden als 100% SiO₂ identifiziert (Für diese Analysen wurden die Proben zusätzlich bei 110°C eine Stunde getrocknet.).
Claims (8)
1. Verfahren und Mittel zur chemisch/morphologischen
Umwandlung von Asbest und Asbest enthaltenden Materialien,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Behandlung des Asbests oder
der asbesthaltigen Massen mit niedermolekularen oder
vorwiegend niedermolekularen neben höhermolekularen
Kieselsäuren bzw. -derivaten als Penetrations- und
Beschichtungsmittel erfolgt, die auf der Grundlage des
Alkoxid-Sol-Gel-Verfahrens mit einem Wasserdefizit bei der
Hydrolyse von Siliciumestern, deren Derivaten und/oder einer
Kombination verschiedener Ester und/oder Esterderivaten
hergestellt oder als unhydrolysierte Ester eingesetzt werden,
so daß bei dieser Behandlung des Asbests oder der Asbest
enthaltenden Materialien mit dem Ziel der
chemisch/morphologischen Umwandlung des Asbests
molekulardisperse Lösungen oder kolloiddisperse Lösungen mit
Partikelgrößen unterhalb 50 nm vorliegen, die dann auf Grund
ihrer geringen Molekülgröße in den Asbest und in die Asbest
enthaltenden Materialien besser als kolloiddisperse Lösungen
einzudringen vermögen.
2. Verfahren und Mittel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der anfängliche molare Wassergehalt 0 bis
4 Mol H₂O, vorzugsweise 0.5 bis 2.0, pro Mol Kieselsäureester
beträgt.
3. Verfahren und Mittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des
Imprägnierungsmittels mit einem hohen Penetrationsvermögen
als Lösungsmittel Alkohol, vorzugsweise Ethanol, und als
Alkoxysilan vorzugsweise Tetraethoxysilan - Si(OC₂H₅)₄ -
verwendet werden.
4. Verfahren und Mittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydrolyse oder partielle Hydrolyse
der eingesetzten Kieselsäurederivate in mehreren Schritten
erfolgt.
5. Verfahren und Mittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mehrschritthydrolyse vor der
Behandlung des Asbestmaterials erfolgt.
6. Verfahren und Mittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydrolyse der Kieselsäurespecies
sowohl in mehreren Schritten vor der Behandlung des
Asbestmaterials als auch nach dessen Behandlung mit dem
vorhydrolysierten Kieselsäureester im Asbest enthaltende
Gefüge selbst durch die Feuchtigkeit der Umgebung oder
nachtraffigliche gezielte Feuchtigkeitsbehandlung erfolgt.
7. Verfahren und Mittel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Asbestfasern oder Asbest enthaltenden
Materialien mit dem Imprägnierungsmittel in Kontakt gebracht
werden vorzugsweise durch einen Spritz- oder Tauchprozeß.
8. Produkt, hergestellt nach Anspruch 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Asbestfasern ganz sowie Asbest
enthaltende Materialien in Abhängigkeit von ihrer
Beschaffenheit (Porosität, Plattenstärke usw.) von den
Siliciumverbindungen durchdrungen werden, mit diesen
reagieren und schließlich zu einem Gefüge mit einem
Gelnetzwerk führen, das die chemisch modifizierten,
Hydroxylgruppen enthaltenden Fasern sowohl umschließt als
auch untereinander verklebt, und daß letztendlich ein
anorganisches, nicht brennbares Produkt vorliegt.
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