DE2806161C3 - Verfahren zum Stabilisieren von wasserfreiem Natriummetasilicat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren von wasserfreiem Natriummetasilicat und die Verwendung des stabilisierten Produktes.

Natriummetasilicat ist ein allgemein verwendetes Produkt. Ein wichtiges Anwendungsgebiet sind Reinigungs- und Waschmittel, in denen das Metasilicat die erforderliche Alkalinität beiträgt und sich dabei gleichzeitig als weniger aggressiv erweist als andere Alkalisalze. Es ist vor allem trotz seiner AlkaJinität wenig aggressiv gegenüber Glas und Leichtmetallen wie Aluminium.

Es zeichnet sich darüber hinaus durch eigene interessante Detergenseigenschaften aus, beispielsweise durch Emulgiervermögen und durch seine Abscheidungen verhindernde Wirkung.

Es ist häufig in Reinigungs- und Spülmitteln für Geschirr enthalten. Derartige Spülmittel enthalten allgemein auch nichtionische grenzflächenaktive Stoffe, mit denen die Oberflächenspannung des Waschwassers, welches das Detergens enthält, herabgesetzt und auf diese Weise die Fettstoffe leichter emulgiert werden.

Zu den hierfür gebräuchlichen grenzflächenaktiven Stoffen gehören die Kondensationsprodukte aus Äthylenoxid und Propylenglykol oder aus Äthylenoxid und einem Alkylphenot.

Leider sind Mischungen aus diesen Produkten und wasserfreiem Natriummetasilicat nicht beständig. Man beobachtet vor allem das Auftreten einer Verfärbung nach einer gewissen Lageiungszeit und auch eine Geruchsentwicklung vor allem auf Aldchydbasis.

Man stellt weiterhin fest, daß die Trüburigstemperatür sich mit der Zeit ändert. Als Trübungatemperatur wird diejenige Temperatur bezeichnet, oberhalb weicher die wäßrige Lösung des fraglichen Detergensmittels infolge der Ausbildung von zwei flüssigen Phasen heterogen wird; diese Veränderung ruft Veränderungen im Verhältnis der hydrophiien-lypophilen Eigenschaften des grenzflächenaktiven Mittels hervor.

Ein anderer Nachteil des wasserfreien Natriummetasilicats liegt darin, daß es die Atmung des Benutzers beeinträchtigt. Diese Beeinträchtigung der Atemwege (Stechen in der Nase, Niesen) beruht auf dem Auftreten sehr feiner Metasfljcaueilchen, die bei der Abnutzung oder Zerstörung (Abrieb) der gröberen Teilchen während der verschiedenen mechanischen Handhabungen, denen das Produkt unterworfen ist, entste · ■. hen. Allgemein nennt man diesen Vorgang Staubbildung bzw, Staubentwicklung,

Man hat bereits versucht, Metasilicat durch Behandeln mit entweder Gluconsäurederivaten (FR-AS 2273761) oder mit Phosphorsäurederrvateu (FR-AS

in 2273 762) zu stabilisieren. In praktischer Hinsicht bedeutet dies eine Behandlung mit einer Flüssigkeit, die zerstäubt werden muß. Diese Behandlung mit einer Flüssigkeit ist um so notwendiger, als gleichzeitig auch die Staubentwicklung verringert werden soll.

r> Es wurde nun überraschend gefunden, daß man durch eine Behandlung mit einem Feststoff auf einfache Weise ohne Zerstäuben mindestens ebenso gute Ergebnisse bei der Stabilisierung von Natriummetasiiicat erzielen kann wie durch eine Behandlung mit ei-

ji ner Flüssigkeit.

Erfindungsgeroäß wird wasserfreies Natriummetasilicat dadurch stabilisiert, daß man es mit mindestens einer Verbindung behandelt, die Wasser freisetzen kann, und zwar bei einer Temperatur unterhalb der

>-< Schmelztemperatur des Natriummetasilicat-pentahydrats, so daß 1 bis 20 Gew.%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.% des wasserfreien Metasilicats in Metasilicatpentahydrat umgewandelt werden.

Als wasserfreies Natriummetasilicat wird ein Natri-

Ki ummetasilicat der Formel Na₂O ■ SiO₂ bezeichnet, das maximal 10% Wasser enthält. In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber die Bezeichnung Natriummetasilicat anstelle von wasserfreiem Natriummetasilicat verwendet.

γ. Man stellt überraschenderweise fest, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die in Metasilicat-pentahydrat umgewandelten Teilchen des wasserfreien Metasilicats dem Feinanteil entsprechen, der für die Staubentwicklung verantwortlich ist.

κ, Man behält auf diese Weise die Vorteile eines insgesamt im wesentlichen wasserfreien Metasilicats bei. Außerdem wird der Nachteil einer Behandlung mittels Zerstäubung oder Besprühen vermieden, die auf den Feinanteil nicht vorteilhaft wirkt.

r, Die erfindungsgemäß verwendeten Zusätze sind einfache Hydrate oder hydratisierte Verbindungen oder deren Gemische. Zu den Hydraten gehören Tetraborate wie Natriumtetraborat-decahydrat, Na₂CO₃ - 7H₂O, oder auch Dinatriumphosphate mit

-,ο 7 und 12 Mol Kristallwasser oder Trimetaphosphathexahydrat.

Die vorgenannten Verbindungen, deren Wasserverlust in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben ist, führen zu erfindungsgemäßen Ergebnissen, während

-,-, die in der folgenden Tabelle 2 aufgeführen Verbindungen keine erfindungsgemäßen Ergebnisse liefern. Die Zahlenwerte für den Wasserverlust sind dem Handbook of Chemistry and Physics - 57, Auflage 1976-1977, CRC Press, entnommen.

w> Tabelle 1

Wasserverlust

10H₂O

Na₂B₄O₇

Na₂CO₃ 7H₂O"

. Na₂HPO₄ 7H₂O

^hl Na₂HPO₄

(NaPO₃),

Na₂SO₄ ·

12H₂O
6H₂O
10H₂O

8H₂O bei 60° C
H₂O bei 32° C
5H₂O bei 48,1" C
5H₂O bei 35,1⁰C
6H₂O bei 50° C
10H₂O bei 30° C

Tabelle 2

Wasserverlust

^₃₁₀ - 6H₂O
Ns₂B₄O₇ · 5H₂O
Na₃C₆H₅O₅ - 2H₂O
Na₃PO₄ · 12H₂O
Na₂C₄H₄O₆ 2H₂O

H₂O bei 120"C

2H₂O bei 150° C

12H,O bei 100° C

H₂O bei 94° C
2H₂O bei 150° C

Die Erfindung ist nicht auf lediglich Hydrate ader Hydratgemische beschränkt. Sie bezieht sich auch auf Zusätze in Form von feydratisierten bzw. kristallwasser-haltigen Salzen sowie auf Zusätze in Form von pulverigen Verbindungen, die absorbiertes Wasser enthalten in einer Menge, die großer ist als die im Gleichgewicht mit diesen pulverigen Verbindungen stehende adsorbierte Menge Wasser, so daß sie Wasser an das Metasilicat abgeben können.

Ein derartiger Zusatz kann eine in der Wasch- oder Reinigungslaugc iäsliche Verbindung sein oder auch eine uoiösliche, fern zerteilte Verbindung, die zumindest ihr Eigengewicht an Wasser absorbieren kann.

In diesem Fall wird nur eine sehr geringe Menge dieses Zusatzes verwendet Ein solcher Zusatz kann beispielsweise eine Kieselsäure sein wie eine gefällte Kieselsäure oder ein unlösliches Kieselsäurederivat.

Die erftndungsgemäß stabilisierten Metasilicate werden in Wasch- oder Reinigungsmitteln verwendet; vorzugsweise werden sie als erste Komponente vorgelegt und die anderen Komponenten werden dann zugegeben, wobei der Zusatz der gegebenenfalls vorgesehenen chlorierten Verbindungen zum Schluß erfolgt. Vorteilhafterweise enthält das Wasch- oder Reinigungsmittel 0,1 bis S% «.rfmdungsgemäßen Zusatz, bezogen auf das Natriummetiuiricat.

Ein solches Mittel kann der nachfolgenden Rezeptur entsprechen und vorzugsweise durch Vermischen in der angegebenen Reihenfolge erhalten worden sein:

20 bis 60% wasserfreies Metasilicat mit mittlerem Teilchendurchmesscr 0,8 mm,

0,1 bis 5% wasserabgebender Zusatz,

30 bis 70% wasserfreies Natriumtripolyphosphat,

0,1 bis 3% nicht-ionisches grenzflächenaktives Mittel,

10 bis 30% Natriumcarbonat,

0,1 bis 3% chlorabgebende Verbindung wie Kalium- oder Natriumdichlorisocyanurat.

Ein Mittel dieser Rezeptur entwickelt überhaupt keinen Staub. Außerdem ändert sich die Trübungstemperatur nicht merklich vom Zeitpunkt der Herstellung bis nach einmonatiger Lagerung.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die folgenden Beispiele näher erläutert.

In den folgenden Beispielen wurde die Staubbildung bestimmt, indem von der elektrostatischen Zurückhaltung der feinen Teilchen an den Wänden eines PVC-Behälters Gebrauch gemacht wurde. In einer zylindrischen Pulverflasche aus PVC, Inhalt 250 ml, wurden 50 g des zu untersuchenden Produktes gegeben und 5 min bei mittlerer Geschwindigkeit (40 UpM etwa) gerührt. Dann wurde der Flascheninhalt ausgeleert, mit 200 ml destilliertem Wasser nachgespült und mit 1/10 η Salzsäure in Gegenwart von Phenolphthalein titriert. Die Staubbildung oder Staubentwicklung wird angegeben in ml 0,1 η Salzsäure, die für die Neutralisation des Metasilicats erforderlich sind.

Vergleichsbeispiel I

Es wurde die Staubbildung eines Natriummetasilicats bestimmt, das weniger als 1% Wasser (Verlust • bei 600° C) enthielt und in Form eines Granulats mit mittlerer Teilchengröße 0,6 mm vorlag. Die Staubentwicklung, angegeben in ml einer 0,1 η Säurelösung, betrug 7,7.

i„ Beispiel 1

Das Metasilicat gemäß Vergleichsbeispiel 1 wurde mit 3 Gew.% Dinatriumphosphat 12 H₂O behandelt durch einfaches Vermischen der beiden Pulver in einem Labormischer mit S 1 Inhalt. Der Mischvorgang π dauerte etwa 2 min.

Die Staubentwicklung wurde wie oben beschrieben bestimmt und ergab 0,8 ml Säurelösung. Außerdem wurde keinerlei unangenehmer Geruch festgestellt.

,,, Beispiel 2

Das gleiche Silicat wie in Vergleichsbeispiel 1 wurde mit 3% Natriumborat Na₂BO₃ · 4H₂O behandelt. Die Staubbildung entsprach 4,0 ml Säurelösung.

,. Beispiel 3

Die gleiche Behandlung wurde mit Borax durchgeführt, Na₂B₄O₇ · 10H₂O. De Staubbildung entsprach 3,5 ml 0,1 η Säurelösung.

_!(1 Vergleichsbeispiel 2

Es wurde die Staubbildung oder Staubentwicklung eines Natriummetasilicats bestimmt, das weniger als 1 % Wasser enthielt und in Form eines feinen Pulvers vorlag (mittlerer Teilchendurchmesser 0,1 mm). Die i> Staubbildung dieser Verbindung entsprach 19 ml 0,1 η Salzsäurelösung.

Beispiel 4

Das Metasilicat gemäß Vergleichs^ispiel 2 wurde in mit 3% Dinatriumphosphat 12H₂O behandelt. Das Vermischen erfolgte im gleichen Apparat wie in Beispiel 1.

Die Staubbildung entsprach 6 ml 0,1 η Säurelösung.

_n Beispiel 5

Es wurde analog Beispiel 4 gearbeitet, zur Behandlung jedoch 5% Na₂HPO₁ · 12H₂O eingesetzt. Es gab überhaupt keine Staubbildung (0 ml Säurelösung); außerdem wurde keinerlei unangenehmer Geruch ,Ii festgestellt.

Vergleichsbeispiel 3 Es wurde die Staubentwicklung eines granulierten Metasilicats bestimmt, das 5% Wasser enthielt und

-.-, einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,5 mm aufwies. Die Staubentwicklung entsprach 2,5 ml 0,1 η Säurelösung.

Beispiel 6

i,ii Das granulierte Metasilicat gemäß Vergleichsbeispiel 3 wurde im Mischer mit 3% Dinatriumphos= phat- 12H₂O behandelt. Dieses Gemisch entwickelte überhaupt keinen Staub (0 ml Säurelosung). Außerdem wurde keinerlei Atmungsbehinderung oder un-

_h-, angenehmer Geruch festgestellt.

Beispiel 7
Im Mischapparat gemäß Beispiel 1 wurden 40 Teile

gefällte amorphe Kiesßlsäure mit Teilchendurchmesser 20 nm und 60TeJIe Wasser gemischt, Das Absorptionsvermögen der Kieselsäure war so beschaffen, daß das Gemisch pulverig blieb,

Dieses Pulver wurde in gleicher Weise wie die obengenannten Hydrate eingesetzt, und zwar in einer Menge von 3% zur Behandlung des Metasilicats gemäß Vergleichsbeispiel 1,

Die Staubbildung dieses Gemisches entsprach 0,3 ml 0,i η Salzsäurelösung.

Vergleichsbeispiel 4

Zu Vergleichszwecken wurde ein Natriummetasilicat gemäß Vergleichsbeispiel 1 mit 10% Natriummetasilicatmit 9 MoI Kristallwasser versetzt und 10 min im Mischapparat gemäß Beispiel 1 gemischt.

Die Staubbildung dieses Gemisches entsprach 7,5 ml 0,1 η Säurelösung und hatte somit nicht abgenommen,

Vergleichsbeispiel 5

Vergleichsbeispiel 4 wurde wiederholt unter Zusatz von 1 % Metasilicat mit 5 MoI Hydratwasser, das als Kirstallisationskeim dienen sollte. Unter sonst gleichen Bedingungen war das Ergebnis wiederum negativ: Die Staubbildung entsprach 7 ml 0,1 η Säurelösung.

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Verfahren zum Stabilisieren von wasserfreiem Natriummetasilicat, dadurch gekennzeichnet, daß man das wasserfreie Natriurometasilicat mit mindestens einer Verbindung behandelt, die Wasser freigeben kann bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Natriiunmetasilicat-pentahydrats und 1 bis 20 Gew.%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.% des wasserfreien Metasilicats in Metasilicat-pentahydrat umwandelt.
2. 2. Verwendung des stabilisierten Metasilicats, hergestellt nach Anspruch 1 in einem Reinigungsmittel der Zusammensetzung 20 bis 60% Natriummetasilicat, 0,1 bis 5% wasserabgebender Zusatz, 30 bis 70% Natriumtripolyphosphat, 0,1 bis 3% nicht-ionisches grenzflächenaktives Mittel, 10 bis 30% Natriumcarbonat, 0,1 bis 3% chlorabgebende Verbindung.