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Verfahren zur Herstellung von hohlkugel- oder schuppenförmigem Perborax
Es ist bekannt, Natriumperborate als Bestandteil von Waschmitteln zu verwenden.
Die üblichen kristallinen Perborate bringen aber den Nachteil mit sich, daß derartige
Waschmittel sich leicht entmischen, da die Teilchengrößen und Schüttgewichte der
Perborate von denen der anderen Waschmittelbestandteile erheblich verschieden sind.
Ferner können gewisse Schwierigkeiten durch die niedrige Lösungsgeschwindigkeit
des üblichen Perborats auftreten.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Schwierigkeiten vermieden werden
können, wenn man einen Perborax verwendet, der eine hohlkugelige oder schuppenförmige
Gestalt hat. Erfindungsgemäß wird dieser Perborax, der die allgemeine Formel Nag
B4 09 - x H2 02 - y H2 O aufweist und in der x und y eine Zahl zwischen 0 und 3
bedeuten, so hergestellt, daß man eine wäßrige konzentrierte Lösung von Borax und
Wasserstoffperoxyd oder von Perborax in einem Strom eines heißen Gases, vorzugsweise
Luft, entwässert. Der Perborax fällt in der Regel in Form von dünnwandigen und glasig
erstarrten Teilchen an. Als besonders geeignet hat sich ein derartiger Perborax
erwiesen, der aus Hohlkugeln mit einem Durchmesser zwischen 75 und 1200 u, besteht,
vorzugsweise zwischen 300 und 500 g. Perborax in Form solcher Hohlkugeln weist je
nach den Herstellungsbedingungen Schüttgewichte zwischen 100 und 400 g/1 auf und
entspricht damit etwa dem Schüttgewicht moderner Waschmittelgemenge.
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Es ist zwar bekannt, stabile Peroxyde enthaltende Borate mit einem
Gehalt an aktivem Sauerstoff von mehr als 15'"/a aus Borsäure, Natronlauge und Wasserstoffperoxyd
oder aus äquivalenten Ausgangsprodukten dadurch herzustellen, daß man eine aus den
Komponenten bei Temperaturen unter 50° C hergestellte Lösung mit einem Molverhältnis
von B., 0.: Na., O wie 1 : 1,1 bis 2 und etwa 1,7 bis 2,4 Mol H., O., pro
Mol Na.., O in dünner Schicht schnell über Flächen führt, die auf Temperaturen von
100 bis 130° C erhitzt worden sind. Es wird also nach diesem vorbekannten Verfahren
von solchen Stoffen ausgegangen, deren Verhältnis von B,, 0s zu Nag O so eingestellt
ist, daß es sich um Metäboratwasserstoffperoxydverbindungen handelt, die überschüssiges
Alkali enthalten. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Perborax
bzw. der als Ausgangsstoff verwendete Borax gehören nicht zur Gruppe dieser Verbindungen.
Nur beim Vorliegen eines Verhältnisses von Bz (),: Nag 0 von etwa
1: 0,5 wird die hohlkugelige bzw. schuppenförmige Gestalt des Perborax
erhalten.
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Es ist ferner bekannt, daß gut kristallisierte, haltbare, aktive Sauerstoffverbindungen
aus peroxydabgebenden Lösungen erhalten werden können, wenn man diese mit unter
Überdruck stehenden zweckmäßig überhitzten Lösungen, die Salze, Säuren oder sonstige
gegen Peroxyd reaktionsfähige Stoffe enthalten, zerstäubt. Hierbei wird so vorgegangen,
daß zwei getrennte überhitzte Lösungen als Ausgangskomponenten verwendet werden.
Ein hohlkugeliger bzw. schuppenförmiger Perborax der obengenannten Form ist nach
diesem Verfahren nicht erhältlich.
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Schließlich ist es noch bekanntgeworden, die Eigenschaften von pulverförmigen,
kristallinen Perboraten dadurch zu verbessern, daß man ihre Schüttgewichte erniedrigt,
indem man sie in feinverteiltem Zustand in Zerstäubungsvorrichtungen wenige Sekunden
der Einwirkung von heißen Gasen aussetzt. Hierbei wird die kristalline Form der
Ausgangsstoffe nicht verändert, so daß auch nach diesem Verfahren schuppenförmiger
Perborax nicht zugänglich ist.
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Es ist möglich, Perborax mit verschiedenen Gehalten an aktivem Sauerstoff
herzustellen. Als Regelfall darf man Aktivsauerstoffgehalte von 15 bis 18 "/" ansehen.
Obwohl im allgemeinen ein hoher Gehalt an aktivem Sauerstoff für Wasch- und Bleichzwecke
vorteilhaft ist, hat es sich gezeigt, daß mit wachsendem Aktivsauerstoffgehalt die
Lagerhaltbarkeit derartiger Verbindungen abnimmt. Daher empfiehlt es sich in vielen
Fällen, Perborax mit einem Gehalt von etwa 9 bis 12"/o aktivem Sauerstoff zu verwenden.
Um
die Lösungsgeschwindigkeit des Perborax zu verbessern, ist es zweckmäßig, verhältnismäßig
geringe Mengen nicht glasig, sondern kristallin erstarrender Salze in den Perborax
in gleichmäßiger feiner Verteilung einzuarbeiten. Als geeignet hat sich beispielsweise
Natriumsulfat erwiesen. In der Regel genügt schon ein Gehalt von 5 bis 159/o solcher
Salze, um die Lösungsgeschwindigkeit wesentlich zu erhöhen.
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In manchen Fällen empfiehlt es sich, dem Perborax in homogener Verteilung
oder bevorzugt in nachträglicher Zumischung auch .wasserenthärtende Mittel wie Natriumphosphate
zuzusetzen. Dieser Zusatz macht den Perborax auch für- das Waschen und Bleichen
in hartem Wasser geeignet.
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Um die Lagerfähigkeit des Perborax nach der Erfindung zu verbessern,
kann er geringe Mengen stabilisierender Mittel, z. B. Magnesiumsilicat oder das
Natriumsalz der Äthylendiamintetraessigsäure, enthalten. Ferner ist in vielen Fällen
ein geringer Gehalt der üblichen Netzmittel wünschenswert.
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Der Gehalt des entwässerten erstarrten Perborax an aktivem Sauerstoff
wird durch den Gehalt der Ausgangslösung an Wasserstoffperoxyd bestimmt. Die Lösung
kann gegebenenfalls noch die wasserlöslichen kristallin erstarrenden Salze, die
wasserenthärtenden Mittel und/oder die Netzmittel enthalten. Zur Erzielung von Hohlkugeln
besonders hohen Durchmessers empfiehlt sich die Zerstäubung der Perborax-Lösung
unter hohem hydrostatischem Druck aus einer Düse.
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Es hat sich ferner gezeigt, daß es zweckmäßig ist, das trocknende
Gas je nach der Menge des je Zeiteinheit zu verdampfenden Wassers mit Temperaturen
von 110 bis 300= C beim Eintritt zu verwenden, wobei die Abgastemperatur,
die etwa der des ausgetragenen getrockneten Perborax entspricht, zweckmäßig nicht
unter 70'= C und nicht über 110°C liegen soll. Unterhalb von 70° C vollzieht sich
die Entwässerung langsam und unvollständig, so daß eine technische Anwendung des
Verfahrens nicht in Betracht kommt. Oberhalb 110= C treten schon verhältnismäßig
große Zersetzungen des Perborax bzw. des Wasserstoffperoxyds auf.
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Um ein einwandfreies Arbeiten des Düsenzerstäubers zu erreichen, empfiehlt
es sich, die wäßrige Lösung vor dem Versprühen zu filtrieren.
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Bei der Durchführung des Verfahrens ist darauf zu achten, daß der
erstarrte und entwässerte Perborax schnell aus dem warmen Gasstrom entfernt und
in trockener Atmosphäre auf Temperaturen unter 35 bis 40= C herabgekühlt wird; ein
längeres Verweilen in der Trockenapparatur bringt ebenfalls eine Zersetzung des
Perborax mit sich.
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Beispiel 1 100 kg Borax, 15 kg Natriumsulfat-Dekahydrat und
l kg Natriumpyrophosphat werden unter Rühren in 90 kg 35gewichtsprozentigem
Wasserstoffperoxyd, zweckmäßig unter Erwärmen auf 20 bis 30° C, gelöst; zur Stabilisierung
werden 250 ml Mg-Silicat-Lösung und 10 g eines Natriumsalzes der Äthylendiamintetraessigsäure
zugesetzt. Diese Lösung wird durch eine Fritte filtriert und über eine Druckförderpumpe
einer Zerstäuberdüse eines Trockenturms zugeführt und in einen etwa 250° C heißen
Luftstrom eingesprüht. Die Ablufttemperatur beträgt 80 bis 90° C; das ausgetragene,
trockene Gut ist grob-hohlkugelig und enthält 1511/o 0a. Der Zersetzungsverlust
an Wasserstoffperoxyd beträgt 10 bis 15 %; die Ausbeute bezüglich Borax ist 95 bis
989/o.
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Beispiel 2 100 kg Borax, 20 kg Natriumsulfat-Dekahydrat und 1 kg Natriumpyrophosphat
werden wie im Beispiel 1 in 62 kg 35gewichtsprozentigem Wasserstoffperoxyd gelöst,
wie im Beispiel 1 stabilisiert und bei Ablufttemperaturen von 90 bis 95° C in einem
Sprühturm nach Druckversprühung getrocknet. Der ausgetragene Perborax enthält 10,5
% -O". Der Zersetzungsverlust an H.,02 beträgt 4 bis 59/o; die Ausbeute bezüglich
Borax beträgt 97 %.