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DE2145752C3 - Lagerungsstabile Zubereitungen aul der Basis wäßriger Kieselsäurelösungen - Google Patents

Lagerungsstabile Zubereitungen aul der Basis wäßriger Kieselsäurelösungen

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Publication number
DE2145752C3
DE2145752C3 DE19712145752 DE2145752A DE2145752C3 DE 2145752 C3 DE2145752 C3 DE 2145752C3 DE 19712145752 DE19712145752 DE 19712145752 DE 2145752 A DE2145752 A DE 2145752A DE 2145752 C3 DE2145752 C3 DE 2145752C3
Authority
DE
Germany
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weight
silica
water
sio
solution
Prior art date
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Expired
Application number
DE19712145752
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English (en)
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DE2145752B2 (de
DE2145752A1 (de
Inventor
Henry Thomas Joseph Llangollen Denbighshire Chilton
William Marford Flintshire Cummings
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Monsanto Chemicals Ltd
Original Assignee
Monsanto Chemicals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Monsanto Chemicals Ltd filed Critical Monsanto Chemicals Ltd
Publication of DE2145752A1 publication Critical patent/DE2145752A1/de
Publication of DE2145752B2 publication Critical patent/DE2145752B2/de
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Publication of DE2145752C3 publication Critical patent/DE2145752C3/de
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Description

Diese Erfindung betrifft lagerungsstabile Zubereitungen auf der Basis wäßriger Kieselsäurelösungen, enthaltend ein wasserlösliches organisches Polymerisat und Silicium in einer einem SiO2-Gehalt von mindestens 0,2 Gewichtsprozent entsprechenden Menge.
Kieselsäure enthaltende Zubereitungen können unter anderem an Stelle der allgemein brannten Silikasol- und Atkylsilikatbindemittel als Bindemittel tür Herstellung keramischer Gußformen verwendet werden.
Die Kieselsäure geliert jedoch in den bislang hekannlen Zubereitungen ziemlich schnell, weshalb bisher derartige Zubereitungen keine nennenswerte praktisch-technische Verwendung, z. B. als Bindemittel, finden konnten. Da Zubereitungen auf der Basis wäßriger Kieselsäurelösungen, abgesehen von ihrer ungenügenden Lagerungsbeständigkeit, Produkte darstellen, die sich sowohl als Bindemittel, insbesondere für keramische Zwecke, als auch für andere Zwecke, z. B. bei der Papierherstellung oder zum schmutzfesten Ausrüsten von Teppichen, an sich mit gutem Erfolg anwenden lassen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Zubereitungen der eingangs bezeichneten /Ut zur Verfugung zu stellen, die sich gegenüber bekannten Zubereitungen durch eine bessere Lagerungsbeständigkeit auszeichnen.
Es wurde nunmehr gefunden, daß die Stabilität von Kieselsäurelösungen überraschenderweise durch bestimmte wasserlösliche organische Polymerisate verbessert werden kann.
In diesem Zusammenhang sei daraufhingewiesen, daß es bekannt ist, wasserlösliche organische Polymere, z. B. Polyvinylalkohole als organische Bindemittel bzw. Bestandteil solcher Bindemittel bei der Herstellung keramischer Formkörper zu verwenden (»Ceramic Age« 34, Feb. 1960, S. 25 bis 26).
Gegenstand der Erfindung sind somit Zubereitungen der eingangs bezeichneten Art, die dadurch gekennzeichnet sind, daß das wasserlösliche organische Polymerisat ein Molekulargewicht von mehr als 4400 hat.
Die Grundlage iagerungsstabiler Zubereitungen der Erfindung bildende Kieselsäurelösungen werden vorzugsweise dadurch hergestellt, daß man eine verdünnte Alkalimetallsilikatlösung, gewöhnlich eine Natriumsilikatlösung, mit einem Kationenaustauscherharz in der Wasserstoffonn, wie beispielsweise in der britischen Patentschrift 645 703 beschrieben, in Kontakt bringt. Dabei wird ein ausreichend hui.τ Anteil der Alkalimetallionen entfernt, so daß da·. I'rodukt einen pH-Wert von weniger als 7 und vorzugsweise
ίο weniger als 6 bei 15° C aufweist. Weitere deta Fachmann bekannte Verfahren zur Herstellung von Kieselsäurelösungen, beispielsweise die Ansäuerung einer Alkalimetallsilikatlösung mit nachfolgender Entfernung des als Nebenprodukt gebildeten Salzes, Elektro-
is osmose einer Alkalimetallsilikatlösung oder Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid, können ebenfalls angewandt werden. Wegen der ihnen innewohnenden Instabilität ist es schwierig, Kieselsäurelösungen zu erhalten, die mehr als ungefähr 5 Gewichtsprozent SiO2 enthalten, jedoch können mit Hilfe von Spezialverfahren SiO2-Konzentrationen bis zu 8 oder sogar 12 Gewichtsprozent erreicht werden. Vorzugsweise wird zur Herstellung erfindungsgemäßer Zubereitun-
" gen frisch hergestellte Kieselsäurelösung verwendet, jedoch kann auch eine Kieselsäurelösung verwendet werden, die bereits eine gewisse Zeit, beispielsweise 1, 2 oder 3 oder sogar bis zu 5 Tagen bei Raumtemperatur gelagert wurde.
Zu wasserlöslichen organischen Polymerisaten, die nach der Erfindung als Stabilisatoren verwendet werden können, gehören die Polymerisate von vinylsubstituierten heterocyclischen Stickstoff enthaltenden Verbindungen, beispielsweise N-Vinylpyrrolidon, N-Vinyl-C-alkylpyrrolidone, Vinylpyridin-N-oxide,
Vinylalkylpyridin-N-oxide und Mischpolymerisate solcher Verbindungen miteinander oder mit anderen, vorzugsweise polaren Monomeren, wie Vinylacetat, Alkylacrylate und -methacrylate und Acrylnitril. Spezielle Beispiele geeigneter wasserlöslicher organischer Polymerisate sind
Polyvinylpyrrolidon,
Vinylpyrrolidon- Vinylacetatmischpolymerisate, Polyvinyl-3-methylpyrrolidon,
Vinyl-3-methylpyrrolidon-Vinylacetatmisch-
polymerisate,
Poly-2-vinylpyridin-N-oxid,
Poly-4-vinylpyridin-N-oxid,
4-Vinylpyridin-N-oxid-Vinylacetatmischpoly-
merisate,
Poly-3-methyl-2-vinylpyridin-N-oxid,
Poly-ö-methyl^-vinylpyridin-N-oxid,
Poly-3-äthyl-6-vinylpyridin-N-oxid und
Poly-o-methyl^vinylpyridin-N-oxid-
Methylmethacrylatmischpolymerisate.
Weitere wasserlösliche organische Polymerisate, die verwendet werden können, sind Polyalkylen· glykole, z. B. Polyäthylenglykole, Polypropylenglykole und gemischte polymere Glykole, die sowohl Äthylen- als auch Propyleneinheiten enthalten, sov/k wasserlösliche Polyvinylalkohole und wasserlösliche Cellulosederivate, wie Methylcellulose.
Die bevorzugten wasserlöslichen organischen Polymerisate sind Polyvinylpyrrolidon, Poly-2-vinylpyridin-N-oxid und Polyäthylenglykole.
Das Molekulargewicht des wasserlöslichen organischen Polymerisats muß, wie bereits erwähnt, höhei als 4400 sein und kann beispielsweise im Bereich vor
4500 bis 1000000 liegen. Vorzugsweise liegt das Molekulargewicht im Bereich von 5000 bis 200000 und insbesondere zwischen 9000 und 80000. Besonders brauchbare Polyäthylenglykole haben ein Molekulargewicht im Bereich von 10000 bis 25000 und besonders brauchbare Polymerisate und Mischpolymerisate von heterocyclischen Stickstoff enthaltenden Vinylverbindungen haben Molekulargewichte im Bereich von 35 000 bis 50 000.
Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis von SiO2 zu wasserlöslichem organischem Polymerisat in Zubereitungen der Erfindung in einem Bereich von 150:1 bis 2:1, besser 30:1 bis 3:1 und insbesondere 15:1 bis 4:1. Die Wahl des Verhältnisses hängt in erster Linie von der gewünschten Lagerbeständigkeit ab, weil sich die Stabilität der Zubereitungen, d. h. die zur Gelbildung während der Lagerung erforderliche Zeit mit dem Anteil des Polymerisats erhöhi. Es wurde gefunden,daß erfindungsgemäße Zubereitungen bzw. Kieselsäurelösungen, die Verhältnisse von 30:1 bis 3:1, vorzugsweise von 20:1 bis 8:1, beispielsweise 15:1 bis 10:1 haben, besonders brauchbar sind und einen ausreichenden Stabilisierungsgrad aufweisen, während man die Verwendung einer unnötig hohen Menge Polymerisat vermeidet.
Die obere Grenze der Konzentration von Kieselsäure in einer Zubereitung der Erfindung, wie sie anfangs gebildet wird, wird durch die oben angegebene Schwierigkeit bestimmt, konzentrierte Kieselsäurelösungen herzustellen. Eine typische stabilisierte Zubereitung der Erfindung, wie sie anfangs gebildet wird, kann von 2 bis 8 Gewichtsprozent Siliciumdioxid oder weniger, gewöhnlich von 2 bis 10% Siliciumdioxid enthalten. Nach Stabilisierung ist eine gewisse Konzentration möglich, beispielsweise durch Verdampfen unter reduziertem Druck oder durch umgekehrte Osmose, wodurch man Gehalte bis zu möglicherweise 10 oder 12 Gewichtsprozent oder sogar höher erhält. Für praktische Zwecke ist es erwünscht, eine so hohe Kieselsäurekonzentration zu erhalten, wie sie bei vernünftiger Lagerstabilität beständig ist, so daß bevorzugte Lösungen wenigstens 3, beispielsweise 3 bis 8 und vorzugsweise wenigstens 3,.\ beispielsweise 3,5 bis 7 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthalten.
Der pH-Wert der Lösung sollte geringer als 7,0, vorzugsweise geringer als 6,0 und insbesondere geringer als 4,0 sein und beispielsweise zwischen 1,5 und 3,5 liegen.
Die Stabilität der Kieselsäurelösungen wird durch Anionen nachteilig beeinflußt, weshalb ein weiteres Merkmal bevorzugter stabilisierter Zubereitungen der Erfindung darin besteht, daß der Aniongehalt nicht höher als 25 ppm ist, obgleich in manchen Fällen bis zu 50 ppm geduldet werden können. Die Entanionisierung kann dadurch bewirkt werden, daß man die Kieselsäurelösung mit einem Anionenaustauscherharz in der Hydroxylform entweder vor oder nach der Stabilisierung in Kontakt bringt.
Die Zubereitungen der Erfindung können durch Zugabe des wasserlöslichen organischen Polymerisats oder einer Lösung des Polymerisats in Wasser oder einem wassermischbaren Lösungsmittel zu der wäßrigen Kieselsäurelösung oder umgekehrt vorzugsweise unter solchen Bedingungen hergestellt werden, daß ein schnelles Einmischen erfolgt. Wenn das wasserlösliche organische Polymerisat als solches zugegeben wird, wird es gewöhnlich als feinzerteiltes Pulver zugegeben. Geeignete wassermischbafe Lösungsmittel sind niedere Alkanole, z. B. Äthanol oder Methanol, niedere Ketone, z. B. Aceton, und Äther, z. B. Tetrahydrofuran und Äthoxyäthanol. Lösungen des verwendeten wasserlöslichen organischen Polymerisats zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zubereitungen können Gewichtskonzentrationen von beispielsweise 0,5 bis 50% haben. Die Polyalkylenglykole werden zweckmäßig fest oder als Lösung, beispielsweise mit
ίο einem Gehalt von 5 bis 50 Gewichtsprozent Polymerisat zugesetzt, während Stickstoff enthaltende wasserlösliche organische Polymerisate vorzugsweise als Lösung mit einem Gehalt von 0,5 bis 8 Gewichtsprozent Polymerisat zugegeben werden.
!5 Eine bevorzugte Ausführungsform <;rfindungsgemäßer Zubereitungen kann als Bindemittel verwendet werden. Diese Zubereitungen sind Gemische aus (a) einer erfindungsgemäß stabilisierten Kieselsäurelösung und (b) einem siliciumhaltigen Bindemittel als wesentlichen Bestandteilen.
Das sihciumhaltige Bindemittel kann beispielsweise ein Aquasol mit einem SiOrGehalt von 1 bis 65 Gewichtsprozent, insbesondere 30 bis 50 Gewichtsprozent, oder ein Organosol mit einem SiO2-Gchalt von 1 bis 50 Gewichtsprozent, sein. Das siliciumhaltige Bindemittel kann durch teilweise oder vollständige Hydrolyse eines organischen Silikats, wie eines Alkylsilikats oder eines Alkylpolysilikats, das Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, z. B. Äthyl- oder Propylreste, enthält, in einem wäßrigen alkoholischen Medium in Gegenwart einer starken Säure, wie Salzsäure oder Schwefelsäure, entsprechend den britischen Patentschriften 926967 und 1 154 376 und der britischen Patentanmeldung 38 527/69 hergestellt werden. Das siliciumhaltige Bindemittel kann auch ein Gemisch eines Silikaaquasols und eines hydrolysierten organischen Silikats sein. Vorzugsweise hat das siliciumhaltige Bindemittel einen SiO2-Gehalt von 5 bis 55 Gewichtsprozent.
Die die Komponenten (a) und (b) enthaltenden Zubereitungen haben vorzugsweise einen SiO2-Gehalt von 2 bis 45 und insbesondere von 5 bis 32 Gewichtsprozent.
Die bevorzugten Zubereitungen haben ein Gewichtsverhältnis der Komponenten (a) und (b) von 20:80 bis 80:20, vorzugsweise 30:70 bis 70:30 und insbesondere 40:60 bis 60:40.
Wenn eine stabilisierte Kieselsäurelösung der Erfindung oder eine Zubereitung, die die Komponenten
(a) und (b), wie oben beschrieben, enthält, als Bindemittel zur Herstellung eines keramischen Materials oder Gegenstands, beispielsweise einer keramischen Gußformschale für den Metallguß, verwendet wird, entspricht die Verwendungsweise im wesentlichen der bei herkömmlichen siliciumhaltigen Bindemitteln, der vorstehend unter (b) angegebenen Art, angewandten. So werden zur Herstellung einer keramischen Gußformschale abwechselnd Aufschlämmungs- und Stuck- bzw. Verputzschichten auf ein Modell aufgebracht,
to wobei als Aufschlämmungen Gemische aus einem partikelförmigen feuerfesten Material und einem, zweckmäßigerweise siliciumhaltigen Bindemittel, z. B. einem Silikasol oder einem hydrolysierten Alkylsilikat oder — nach der Erfindung — einer stabilisier-
6j ten Kieselsäurelösung oder Bindemittelzubereitung der vorstehend beschriebenen Art, verwendet werden. Die Festigkeit des keramischen Produkts nach Trocknen und Brennen hängt von dem Verhältnis Binde-
mittel (als SiO2) zu feuerfestem Material in der Aufschlämmung ab. Das optimale Verhältnis ändert sich dabei zwar mit der Art und Btichaffenheil des feuerfesten Materials sowie in Abhängigkeit davon, ob die Aufschlämmung als primäre oder sekundäre Beschichtung verwendet wird, liegt aber, bezogen auf das Gewicht, normalerweise in einem Bereich von 1:7 bis 1:35. Bei der Herstellung einer keramischen GuB-formschale läßt man jede Aufschlätnmungs- und Stuckschicht gelieren und gewöhnlich teilweise trocknen, bevor man die nächste aufbringt, wobei das Gelieren gewünschtenfalls dadurch beschleunigt werden kann, daß man eine als Bindemittel eine Zubereitung der Erfindung enthaltende Beschichtung einer alkalischen Atmosphäre, wie Ammoniak, aussetzt.
Aufschlämmungen von partikelPrmigen feuerfesten Materialien in einer stabilisierten Kieselsäurelösung oder Bindemittelzubereitung der Erfindung können auch zur Gießgespannbeschichtung zur Herstellung von Metallbarren verwendet werden. Metallbarren werden in Formen gegossen, die flache Schalen aus Metall, normalerweise Gußeisen, sind, in ihren Grundflächen erhalten bleiben und allgemein als Gespanne bezeichnet werden. Wenn nun die Oberfläche des Gespanns nicht in irgendeiner Weise geschützt wird, leidet sie unter schneller Erosion, die ihrerseits wegen der dadurch gebildeten irregulären Oberflächen das Haften des Barrens an dem Gespann zur Folge hat. Es ist demgemäß üblich, das Gespann mit einem Schutzbelag zu versehen, wofür sich, wie oben angegeben, die vorstehend beschriebenen Aufschlämmungen hervorragend eignen.
Es wurde weiterhin gefunden, daß mit einer stabilisierten Kieselsäurelösung der Erfindung behandeltes Papier bessere Griffigkeit (Antislipeigenschaften) als unbehandeltes Papier aufweist.
Ferner wurde festgestellt, daß mit einer erfindungsgemäßen, stabilisierten, gegebenenfalls ein oberflächenaktives Mittel enthaltenden Kieselsäurelösung behandelte Teppiche bessere schmutzabweisende Eigenschäften als nicht behandelte Teppiche aufweisen.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.
Bei einigen Versuchen wurde die Kieselsäurelösung zuerst mit Salzsäure behandelt.
Mit Ausnahme der drei Versuche 19, 20 und 21 wurde die Polyvinylpyrrolidonlösung jeweils der Kieselsäurelösung zugesetzt. Bei den Versuchen 19 bis 21 wurde umgekehrt verfahren, d. h. die Kieselsäurelösung der Polyvinylpyrrolidonlösung zugesetzt.
Weitere Einzelheiten der Versuche sind der Tabelle 1 zu entnehmen.
Tabelle 1 Beispiel 1
45
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von erfindungsgemäßen Zubereitungen bzw. Kieselsäurelösungen.
4 1 wäßrige Natriumsilikatlösung (spezifisches Gewicht 15,5°C/15,5°C = 1,042; SiO2:Na2O =- 3,3:1; 4,0 Gewichtsprozent SiO2) wurden durch eine mit einem Anionenaustauscherharz in der H + -Form gefüllte Kolonne und die dabei erhaltene Kieselsäurelösung (SiO2-Gehalt = 3,6 Gewichtsprozent) unter Druck aus einem Watson-Marlow-Fließregler durch eine mit einem Kationenaustauscherharz in der OH -Form gefüllte Kolonne perkoliert, wodurch man eine chloridfreie Kieselsäurelösung erhielt, deren pH-Wert 3,0 betrug.
Lösungen von Polyvinylpyrrolidon (Molekularge- (J0 wicht ungefähr 44 000) in Wasser, die einen pH-Wert von 3,0 bis 4,0 hatten, wurden mit getrennten (100 ml) Teilen der chloridfreien Kieselsäurelösung bei Raumtemperatur gemischt. Die Reaktionsgemische wurden kräftig mit einem Magnetrührer gerührt. Der pH-Wert der Kieselsäurelösungen änderte sich beim Vermischen mit den Polyvinylpyrrolidonlösungen nicht. Beim Mischen trat sofort eine Trübung auf.
Mil 100 ml Kieselsäurelösung Wasser Andere Gelierungs
gemischtes Material (ml) Zusätze zeit des
Ver 2,0 Produkts
such Polyvinyl 1,5 0 bei 25 C
Nr. pyrrolidon 1,5 0 (Wochen)
(g) 1,0 0 5
1 0,03 0,5 0 4
2 0,03 4,0 0 4
3 0,03 4,0 0 4
4 0,03 2 ml N/ 4
5 0.03 3,0 10 HCl 7
6 0,06 2,5 0 2
7 0,06 2,0 0
6,0 0 6
8 0,06 4,5 0 5
9 0,06 4,5 0 5
10 0,06 4,5 0 10
11 0,09 2 ml N/ 9
12 0,09 3,0 10 HCl 9
13 0,09 2,5 0 2
14 0,09 9,0 0
6,0 0 H
15 0,09 6,0 0 8
16 0,09 6,0 0 23
17 0,18 8,8 0 21
18 0,18 6,0 0 20
19 0,!8 0 28
20 0,24 32
21 0,26 >35
22 0,30
Außer bei den Versuchen 3 und 13 wurde die Kieselsäurelösung innerhalb von 8 Stunden nach ihrer Herstellung aus Natriumsilikatlösung verwendet. Die Versuche 3 und 13 wurden unter Verwendung von Kieselsäurelösung durchgeführt, die bereits 2 Tage vorher aus Natriumsilikatlösung hergestellt worden war.
Die spezifischen Oberflächen der frischen Kieselsäure und der aus den Versuchen 18 und 19 erhaltenen Produkte wurden unter Verwendung eines von Sears, Anal. Chem. 1956, 28, 1981, beschriebenen Titrierungsverfahrens bestimmt. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Spezifische Oberfläche
(nvVg SiO2)
Kieselsäure 1312
1291
1271
Produkt aus Versuch 18
Produkt aus Versuch 19
S"
Beispiel 2
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Zubereitung.
Versuch 18 von Beispiel 1 wurde in größerem Maßstab unter Bildung von 3 1 Zubereitung wiederholt. Das Produkt hatte die folgenden Eigenschaften:
IO
«5
20
47 Nanometer (nm)
Aussehen trüb
SiO2-Gehalt (Gewichtsprozent). 3,4
SiO2/Polyvinylpyrrolidon-
Gewichtsverhältnis 20/1
pH bei 200C 3,0
Spez. Oberfläche (Titrieren) 1271 m2/gSiO2
Spez. Oberfläche nach 8 Wochen
bei Raumtemperatur 1271 m2/gSi02
Gelierungszeit (Lagerung bei
Raumtemperatur) 20 Wochen
Partikelgrößen bestimmung
mittels Streulichtverfahren
Gew.-Durchschnittsdurch-
messer (90' Streuung) ..
Gew.-Durchschnittsdurch-
messer (durch Dissy- *S
metrie) 130 nm
Gew.-Durchschnittsdurch-
messer (nach dem Zimm-
plot-Verfahren) 184 nm
Diese Ergebnisse zeigen, daß die Partikeln nicht kugelförmig sind.
Beispiel 3
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer keramischen Gußformschale unter Verwendung der Zubereitung von Beispiel 2.
Eine keramische Gußformschale wurde unter Verwendung einer Aufschlämmung aus 4 ml eines nichtionischen Netzmittels (Kondensationsprodukt aus Octylphenol und Äthylenoxid), 8 ml n-Octanol, 2375 g Zirkonsandpulver mit einer Teilchengröße von 15 bis 70 μπι und 800 ml der Zubereitung von Beispiel 2 hergestellt. Ein Wachsmodell (11,43 · 2,54 · 0,32 cm) wurde dazu in die Aufschlämmung getaucht, dann mit feinem calciniertem Kaolintonpulver mit einer Körnung von 0,19 bis 0,55 mm beschichtet und die Beschichtung in Luft 1 Stunde trocknen gelassen. Dann wurden auf analoge Weise vier weitere Schichten aus grobem calciniertem Kaolinton (Körnung 0,55 bis 1.17 mm) nacheinander aufgebracht. Die 5schichtige Hülle wurde dann an der Luft 24 Stunden trocknen gelassen und hierauf bei 1000° C 1 Stunde gebrannt.
Beispiel 4
Die im Beispiel 2 beschriebene Zubereitung! 1500ml) wurde mit Saikaaquasol (1500 ml), das einen SiO2-Gehalt von 30 Gewichtsprozent, eine Dichte von 1,204 und eine spezifische Oberfläche von 250 m2/g SiO2 aafwies, unter Bildung einer Zubereitung gemischt, die einen SiO2-Gehalt von 17,7 Gewichtsprozent hatte
Beispiel 5
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer keramischen Gußformschale unter Verwendung der Zubereitung von Beispiel 4.
Aus der Zubereitung von Beispiel 4 (nachfolgend A bezeichnet) wurden eine erste und eine zweite Aufschlämmung hergestellt, deren Zusammensetzung in Tabelle II angegeben ist. Zu Vergleichszwecken wurde Silikaaquasol, wie es im Beispiel 4 verwendet wurde, mit Wasser zu einem Silikaaquasol (nachfolgend B bezeichnet) mit einem SiO2-Gehalt von 17,7 Gewichtsprozent verdünnt, aus dem eine erste und eine zweite Aufschlämmung mit der ebenfalls aus Tabellen zu ersehenden Zusammensetzung hergestellt wurden.
Tabelle II Aulschliimmung Viskosität Zweite Viskosität
Erste Zusammensetzung IBecher 4 B Becher4B
118 Sek. 115 Sek.
A (500 ml) Aufschlämmung
Netzmittel*) Zusammensetzung
(4 ml)
n-Octanol A (500 ml)
(8 ml) Netzmittel*)
Zirkonsand**) (2 ml)
(2,5 kg) 31 Sek. n-Octanol 30 Sek.
B (500 ml) (4 ml)
Netzmittel*) Kaolinton***)
(4 ml) (800 g)
n-Octanol B (500 ml)
(8 ml) Netzmittel*)
Zirkonsand**) (2 ml)
(800g) n-Octanol
(4 ml)
Kaolinton***)
(800 g)
*) Wie im Beispiel 3.
") Wie im Beispiel 3.
***) Calciniertes Kaolimonpulver mit einer Körnung von etwa 50 bis 75 ;im
Die aus A hergestellten Aufschlämmungen hatten eine Lagerbeständigkeit von ungefähr 2 Wochen.
Unter Verwendung der Aufschlämmungen von Tabelle Il wurden Wachsmodelle (11,43 ■ 2,54 0,32 cm) beschichtet, indem man das Modell jeweils in eine der Aufschlämmungen eintauchte und dann entweder feinen oder groben gebrannten Kaolinton (vgl. Beispiel 3) aufbrachte. Dann ließ man die Beschichtung jeweils an der Luft 2 Stunden trocknen, bevor die nächste Beschichtung aufgebracht wurde. Die Sschichtigen Schalen wurden danach an der Luft 24 Stunden »rocknen
SS Hierauf wurde das Wachs aus den Schalen entfernt und die Biegefestigkeit von daraus hergestellten keramischen Streifen nach einem Verfahren bestimmt, bei dem sich erhöhender Druck auf das Zentrum eines 7,62 cm langen Feldes des 2,54 cm breiten kera
«0 mischen Streifens aufgebracht wird, bis der Streifer bricht. Die so auf ihre Biegefestigkeit zu prüfender keramischen Streifen wurden vorher bei 10000C gebrannt und hatten eine Stärke von 0,5 bis 0,75 cm Einzelheiten der geprüften Gußfornwbalen un< der erhaltenen Biegefestigkeit sind in Tabelle II angegeben. Die angegebenen Biegefestigkeiten sin« jeweils Durchschnittswerte aus Messungen an sech Prüfstreifen.
Tabelle HI
Zubereil ungcn.
die zur Herstellung der.
Aufschliimmungen verwendet wurden
Zur Herstellung der Schale
verwendete Beschichlungcn
Biegefestigkeit
nach vor dem dem Brennen| Brennen
bei 1000 C
1 Beschichtung erste
Aufschlämmung/feiner
Kaoiinton +
4 Schichten zweite
Aufschlämmung/feiner
Kaolinton
1 Beschichtung erste
Aufschlämmung/feiner
Kaolinton +
4 Schichten zweite
Aufschlämmung/grober
Kaolinton
1 Beschichtung erste
AufschlämmuRg/feiner
Kaolinton +
4 Schichten zweite
Aufschlämmung/feiner
Kaolinton
1 Beschichtung erste
Aufschlämmung/feiner
Kaolinton +
4 Schichten zweite
Aufschlämmung/grober
Kaolinton
kp/cnr
7,3
3,3
12,1
7,7
kp/cm2
24,5
12,6
37,1
28,5
Diese Ergebnisse zeigen, daß die Zubereitung A der Zubereitung B bei der Herstellung von keramischen Gußformschalen überlegen ist.
Beispiel 6
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer keramischen Gußformschale unter Verwendung der ersten und zweiten Aufschlämmung von Beispiel 5, die die Zubereitung A enthalten, und die Herstellung eines Metallgusses unter Verwendung dieser Gußformen.
Auf ein Wachsmodell wurden insgesamt 6 Schichten aufgebracht, und zwar eine erste Schicht aus erster Aufschlämmung und feinem Kaoiinton und fünf weitere Schichten aus zweiter Aufschlämmimg und grobem Kaolinton. Jede Beschichtung wurde 2 Stunden trocknen gelassen, bevor die nächste aufgebracht wurde. Die Sschichtige Hülle wurde zuletzt in einem Windkanal 4 Tage getrocknet.
Dann wurde das Wachs in einem Dampfautoklav aus der Gußform entfernt and die Form bei 1000'C ! Stunde gebrannt.
Ein Guß aus rostfreiem Stahl wurde unter Anwendung einer Formtemperatur von 1000c C und einer Temperatur des flüssigen Metalls von 16000C durchgeführt. Der Guß war zufriedenstellend und frei von Formeneinlagerungen, Rißbildungen und Deformationen.
5
Beispiel 7
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer Zubereitung nach der Erfindung.
ίο Eine wäßrige Natriumsilikatlösung (spez. Gewicht 15,5/15,5 = 1,073; SiO2:Na2O = 3,3:1; SiO2-Gehalt = 6,6 Gewichtsprozent) wurde durch eine mit einem Kationenaustauscherharz in der H+-Form gefüllte Kolonne und die dabei erhaltene Kieselsäurelösung (spez. Gewicht 1,038) dann unter Druck durch eine mit einem Anionenaustauscherharz (in der OH -Form) gefüllte Kolonne perkoliert, wobei eine chloridfreie Kieselsäurelösung mit einem pH-Wert von 3,1 und einem spezifischen Gewicht von 1,037
erhalten wurde. 62/j 1 der so erhaltenen Kieselsäurelösung wurden mit IV31 einer wäßrigen Lösung von Polyäthylenglykol (10 Gewichtsprozent; Molgewicht 20 000) bei Raumtemperatur unter kräftigem Rühren versetzt Die dabei erhaltene stabilisierte Kieselsäurelösung hatte einen SiO2-Gehalt von 5,9 Gewichtsprozent und eine Lagerzeit von mehr als einem Jahr
Beispiel 8
Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zubereitung zur Herstellung von Papier mit verbesserter Griffigkeit.
Es wurde eine wäßrige, mit Polyäthylenglykol (Molgewicht 20000) stabilisierte Kieselsäurelösung mit einem SiO2-Gehalt von 4 Gewichtsprozent hergestellt, in der das Gewichtsverhältnis von SiO2 zu Polyäthylenglykol 20:1 betrug. Diese Lösung (0,5 ml) wurde mit Wasser (1 ml) gemischt und das Gemisch auf ein Stück Kraftpapier (22,8 ■ 7,6 cm) gesprüht.
Das Aufbringverhältnis betrug 0,012 g Gemisch/dm2. Der Gleitwinkel des behandelten Papiers betrug 31. während der des nicht behandelten Papiers im Durchschnitt W betrug.
Beispiel 9
Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung einer
erfindungsgemäßen Zubereitung zum Verbessern der schmutzabweisenden Eigenschaften von Teppichen.
Es wurde eine wäßrige Kieselsäurelösung gemäß
Beispiel 8 hergestellt. Diese Lösung (33 g) wurde mit einem Benetzungsmittel (0,2 ml) gemischt und das Gemisch auf Teppichproben gesprüht. Dann wurde ein Gemisch aus gesiebtem Staubsaugerschinutz (350 g) und Ruß (50 g) in einer Menge von 0,27 g/dm2 in die
Teppichproben eingerieben. Hierauf wurden die Teppichproben geschüttelt und gereinigt. Die mit der erfindungsgemäßen Zubereitung vorbehandelten Teile des Teppichs waren danach viel sauberer als andere, zum Vergleich dienende Teile, die nicht vorbehandelt
te worden waren.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Lagerungsstabile Zubereitungen auf der Basis wäßriger Kieselsäurelösungen, enthaltend ein wasserlösliches organisches Polymerisat und Silicium in einer einem SiO2-Gehall von mindestens 0,2 Gewichtsprozent entsprechenden Menge, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche organische Polymerisat ein Molekulargewicht von mehr als 4400 hat
2. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als wasserlösliches organisches Polymerisat einen Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht im Bereich von 10000 bis 25 000 enthält.
3. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als wasserlösliches organisches Polymerisat ein Polymerisat oder Mischpolymerisat einer vinylsubstituierten, heterocyclischen. Stickstoff enthaltenden Verbindung mit einem Molekulargewicht im Bereich von 35 000 bis 50000 enthält.
DE19712145752 1970-09-17 1971-09-13 Lagerungsstabile Zubereitungen aul der Basis wäßriger Kieselsäurelösungen Expired DE2145752C3 (de)

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Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee