DE3021377C2 - Adsorptionsmittel auf Perlitgrundlage, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung - Google Patents

Adsorptionsmittel auf Perlitgrundlage, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung

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DE3021377C2 DE19803021377 DE3021377A DE3021377C2 DE 3021377 C2 DE3021377 C2 DE 3021377C2 DE 19803021377 DE19803021377 DE 19803021377 DE 3021377 A DE3021377 A DE 3021377A DE 3021377 C2 DE3021377 C2 DE 3021377C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Adsorptionsmittel aus körnigem, geblähten und mit einem Überzug versehenen Perlit. Sie betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Adsorptionsmittels und dessen Verwendung.
Kieselerden, d. h. Diatomeenerden, Bleicherden besitzen hohes Adsorptionsvermögen für färbende Verunreinigungen und Geruchsstoffe, besonders wenn diese Produkte vorher mit Salzsäure ausgekocht, d. h. aktiviert werden. Kieselerden werden als Adsorptionsmittel für Ausscheidungen von Kleintieren verwendet. Außerdem können diese Produkte, wenn sie getrocknet sind, große Mengen von Wasser binden. Chemisch gesehen stellen diese Produkte Magnesium- und Aluminiumsilikate dar. So besteht ein als Katzenstreu verbreitetes Handelsprodukt ausschließlich aus gekörntem Magnesiumsilikat. Magnesiumsilikat Ist im feuchten Zustand eine sehr schwere Masse, die zum Zusammenbacken neigt. Laut Anwendungsvorschrift sollen diese Massen bei der Anwendung in der Kleintiertoilette öfters umgewälzt werden. Dieses Umwälzen mit einem Plastikrechen ist bei teilweise verbrauchtem bzw. wassergesättigtem Magnesiumsilikat sehr schwer durchführbar. Auch bleiben die Käfigböden nicht trocken und sauber.
Bei einem bekannten (DE-AS 15 19 800) Adsorptionsmittel der eingangs genannten Art ist der Überzug eine dünne, auf den geblähten Perllten aufgesprühte Schicht aus Silikon-Emulsion, die den Eintritt von Wasser in den Perlltkern verhindern soll. Dieses Adsorptionsmittel dient zur Beseitigung von Ölen und Fetten. Es ist auch bekannt (DE-AS 19 29 828), Körner aus Perlit mit Kunststoff zu überziehen, um den Wasserfaktor zu verringern, damit das Granulat in verbesserter Weise als Leichtbaustoff verwendbar ist. Es gibt auch ein Adsorptionsmittel (DE-AS 12 54 591), bei dem aufgelöstes und wiedergetrocknetes faserartiges Silikat mit Kalk überzogen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Adsorptionsmittel der eingangs genannten Art zu schaffen, das einerselts ebenso wie das bekannte Magnesiumsilikat ein hohes Adsorptionsvermögen für färbende Verunreinigungen, Geruchsstoffe und Wasser hat und andererseits auch Im wassergesättigten Zustand eine lockere, nicht klebende Masse 1st. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Adsorptionsmittel der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Überzug ein als Bindemittel wirkendes Silikat oder Sulfat ist.
Erfindungsgemäß umhüllte Perlite sind auch im wassergesättigten Zustand noch leicht umwälzbar und als f lockere, nicht klebende Masse leicht aus Tierställen zu entfernen. Sie sind als Aufsaugmittel für Ausscheidungen von Kleintieren anwendbar. Käfigböden bleiben im Gegensatz zu Magnesiumsilikat trocken und sauber. Erfindungsgemäß umhüllte Perlite verhalten sich neutral, führen beim Tier zu keinerlei Reizerscheinungen und werden vom Versuchstier als Toilette sofort angenommen.
Geblähte und ummantelte Perlite besitzen den Magnesium- und Magnesium-Aluminiumsilikaten entsprechende Eigenschaften, insbesondere ähnlich gute Adsorptionseigenschaften gegenüber Geruchsstoffen und Wasser bzw. Abwasser. Gewichtsmäßig miteinander verglichen sind gipsumhüllte Perlite In bezug auf Aufnahmefähigkeit von tierischen Ausscheidungen und Geruchsblndung genauso wirksam und gebrauchsfähig wie das bereits verwendete gekörnte Magnesiumsilikat. Da das erfindungsgemäße Granulat voluminöser als gekörntes Magnesiumsilikat ist, können vorgegebene Räume mit gewichtsmäßig weniger Material gefüllt werden.
Perlite, auch Perlit genannt, sind die Llparit- oder Quarzporphyrgläser mit vielen kleinen Wassereinschlüssen. Dieser wasserhaltige Rohperlit wird auf 1 100-1 3000C erhitzt und expandiert zu aufgeblähtem Perlit mit zwanzigfachem Volumen. Dieser Gesteinsschaum ist für den vorliegenden Verwendungszweck seiner Leichtigkeit wegen an sich unbrauchbar und wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ummantelung schwer gemacht, so daß ein ausreichend schweres Granulat vorliegt. Bei dem Granulat weist vorzugsweise jede Granalie einen Perlitkern auf, der vom Mantel umgeben Ist, oder es sind sehr feinkörnige geblähte Perlite mit dem Ummantelungsmaterial zu stückigen Granulaten aufgearbeitet.
Die Umhüllung bzw. der Mantel erhöht noch die Aufnahmefähigkeit des Granulates, wenn das Bindemittel des Mantels noch unabgebundene Reste enthält, also ebenfalls noch Wasser aufnehmen kann. Wenft der Mantel aus Calciumsulfat-Halbhydrat hergestellt wird, dann Ist er In der Regel fast vollständig, z. B. zu 95% abgebunden; wenn der Mantel aber aus Anhydrit hergestellt wird, dann kann der Mantel von 5 bis 9596 Anhydrit enthalten. Durch nicht abgebundene Bestandteile des Mantels wird die Saugfähigkeit des Mantels erhöht. Der Mantel macht das Material aus geblähtem Perlit schwerer und bindet feinen Perlitstaub.
Für die Erfindung sind die Eigenschaften des Perlitkornes wichtig. Dieses Korn läßt sich, wenn es feucht ist,
nicht zerdrücken, d. h. es bleibt fest, wenn es vollgesaugt 1st. Das Mantelmaterial, insbesondere Gips, haftet am Perlitkorn sehr gut. Es liegen zumeist regelrechte Teilchen mit guter Stabilität vor. Die Ummantelung der Körner läßt sich erleichtert durchführen. Die geblähten Perlite besitzen eine Hohlstruktur und bilden ein ausreichend grobes Korn, d. h. sie sind nicht durchweg pulverig. Die Körner aus geblähtem Perlit bilden jeweils Hohlräume, die von dem Manie! nicht ausgefüllt sondern überdeckt sind.
Das Bindemittel ist z. B. silikatisch, d. h. abgebundener Zement, da Zement ausreichend schnell bei Ummanteln abbindet. Jedoch könnte Zement infolge Alkalitat gegebenenfalls zu Reizerscheinungen am Tier führen. Deshalb ist ein sulphatisches Bindemittel bevorzugt, das praktisch neutral reagiert. Dabei ist es für die Aufnahmefähigkeit von Wasser von Vorteil, wenn der Mantel zu einem Teil aus abgebundenem Gips und etwas Kalziumsulphat-Haibhydrat oder Anhydrit besteht. Ό
Bei dem erfindungsgemäßen Granulat sind feinkörnige Perlitteile weitgehend gebunden. Daher ist es eine besondere vorteilhafte und zweckmäßige Eigenschaft des erfindungsgemäßen Adsorptionsgranulates, wenn mindestens 6596, vorzugsweise mindestens 70% der Granallen eine Körnung größer 1,25 mm besitzen. Eine solche Körnung ist auch für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck besonders geeignet.
Die pro Gewichtseinheit Perlit vorgesehene Menge an Bindemittel richtet sich primär danach, wie schwer das Granulat letztlich sein soll. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn das Gewichtsverhältnis von Perlit: Mantel-Bindemittel von 1 : 1,9 bis 1 :5,0 und vorzugsweise ca. 1 :3,8 beträgt. Hierbei ist das Granulat ausreichend schwer und die Dicke de: Ummantelung derart, daß die Adsorptionsfähigkeit der Granalien nicht allzu stark beeinträchtigt ist. Die Manteldicke beträgt bei einem in der Praxis brauchbaren Granulat von 0,5 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise ca. 1 mm.
Es ist bekannt (DE-AS 12 54 591), zwecks Herstellung eines Adsorptionsgranulates Silikatteilchen in eine Kalksuspension zu tauchen und anschließend zu brennen, um eine Oberflächenschicht aus Kalk zu erreichen. Diese Verfahrensweise ist wegen des Brennens recht umständlich und zeitaufwendig. Auch ergibt die Anwendung dieser Verfahrensweise auf die Herstellung des erfindungsgemäßen Granulates kein befriedigendes Produkt. 2S
Die Erfindung sieht daher ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Perlitkörner unter Mischen zunächst mit Wasser besprüht werden und dann gleichmäßig mit dem Bindemittel bestreut werden. Dieses Verfahren ist einfach und zeltsparend durchzuführen. Dabei ist sichergestellt, daß jedes Perlitkorn von dem Bindemittel vollständig ummantelt wird. Durch die richtige Dosierung des Wassers läßt sich erreichen, daß nur der erwünschte Anteil des Bindemittels abbilndet.
! Z. B. wird auf eine Menge von Körnern aus geblähtem Perlit, die ständig gerührt wird, eine wäßrige Lösung
von Eisenkallumsulfat in der erforderlichen Menge aufgesprüht. Sofort danach wird in der erforderlichen Menge Anhydrit (CaSO4) darüber gepudert. Die Mengen richten sich danach, daß ein Mantel mit einem ausreichenden Gehalt an Dihydrat entsteht, der dem Mantel die erforderliche Festigkeit gibt.
\ Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn nach dem Bestreuen mit Bindemittel unter weiterem
Mischen nochmals mit Wasser besprüht wird. Durch das zuerst aufgesprühte Wasser wird ein Haften des Bindemittel-Puders an den Perlitkörnem erreicht. Das zweite Aufsprühen von Wasser erfolgt in dem Maß, in dem das aufgestreute Bindemittel schließlich abgebunden sein soll.
Beispielhafte Herstellung eines erfindungsgemäßen Adsorptionsgranulates unter Verwendung von Gips. 40 1 (3,2 kg) geblähte Perlite der Körnung 0-6 mm und dem Schüttgewicht 80 g/l werden in einer rotierenden Granuliertrommel mit 375-750 ml Wasser besprüht. Das Wasser wird in feinen Tröpfchen aufgesprüht. Danach werden auf die vorbefeuchtete, rotierende Perlitmasse 6-12 kg Stuckgips (Kalziumsulfat-Halbhydrat) gleichmäßig aufgestreut.
Nach dem vollständigen Aufstreuen des Stuckgipses werden nochmals 1125-2250ml Wasser zwecks Abbindung des Stuckgipses auf die schon gebildeten Perlitgranallen fein aufgesprüht. Man erhält ein festes, trockenes, nur gering staubendes gipsumhülltes Perlltgranulat mit einem SchtUtgewicht von ca. 200-300 g/l. Falls vollständig Staubfreiheit gewünscht wird, setzt man dem zugesprühten Wasser etwas Glyzerin oder einen anderen Polyalkohol zu.
Es wird soviel Stuckgips angewendet, daß das Perlitkorn von dem Gips vollständig umhüllt und das gewünschte Schüttgewicht erreicht wird. Außerdem 1st ein Überschuß an eingesprühtem Wasser zu vermeiden, da der Überschuß sonst dann bei 45-55° wieder durch Trocknung entfernt werden müßte. Es hat sich in bezug auf die Aufnahmefähigkeit von Wasser als vorteilhaft erwiesen, daß mit einem Wasser-Gips-Verhältnis von 0,25 gearbeitet wird, wobei z. B. auf 100 kg Gips 25 kg Wasser verarbeitet werden.
Vergleich eines erfindungsgemäßen Perlitgranulates mit bekannten körnigem Magnesiumsilikat
Perlitgranulat Magnesiumsilikat
gekörnt
Schüttgewicht (g/l) 200-300 600-750
Körnung (0A)
3,15-5 mm (%) 22 18
2-3,15 mm (%) 34 30
1,25-2 mm (%) 15 25
< 1,25 mm (%) 29 27
1S
Fortsetzung
Perlitgranulat Magnesiumsilikat
gekörnt
Wasseraufnahmefähigkeit*) (gH20) 119,6 119,6
bei Volumen
Adsorptionsmittel
(ml) 400 211
und Gewicht
Adsorptionsmittel
(g) no no
Tabelle 1:
Vergleich von granuliertem Perlite mit gekörntem
-,ο ' Magnesiumsilikat
*) Bestimmung der Wasseraufnahmefähigkeit: HOg zu
' prüfende Substanz werden in einen Zylinder gefüllt
Dieser Zylinder ist am Boden mit einem Sieb verschlossen. Von oben wird die zu prüfende Substanz mit
250 ml Wasser übergössen. Gemessen wird die auslau
fende Wassermenge in ml.
Nachfolgend eine Durchschnittsanalyse von Perlite und Magnesiumsilikat
30
Perlit Magnesium
silikat
SiO2 % 75 56
Al2O3 % 15 2
Fe2O3 % 1 1
MgO % 1 23
CaO % 1 -
Na2O + K2O /o 5 1
Glühverlust % 2 17
Es wird nun das Adsorptionsmittel der DE-AS 12 54 591 mit dem erfindungsgemäßen Adsorptionsmittel verglichen. Dazu wird gemahlene Steinwolle, wie In der DE-AS 12 54 591 beschrieben, in Wasserglas gelöst. Es wird eine homogene, glasklare Lösung bzw. Schmelze erhalten. Die auf Restwassergehalte von 5 bis 2096 getrocknete Schmelze wird gemahlen und die Korngröße 0,5-2,0 mm ausgesiebt. Das ausgesiebte Vorprodukt mit der Körnung 0,5-2,0 mm wird nach Vorschrift in eine Kalksuspension getaucht, wobei die einzelnen Körnchen rasch stark angelöst werden und zum Verkleben neigen. Das Expandieren der mit Kalkmilch behandelten so Silikatteilchen geschieht in einem Ofen bei 600-900° C. Auch beim Aufblähen kommt es wieder zu starken Verklebungen und Verbackungen. Am besten kann aufgebläht werden, wenn nur einzelne Teilchen, die sich nicht berühren, der Hitze ausgesetzt werden.
Der Blähvorgang gestaltet sich sehr aufwendig und kann mit der rationellen Fertigung des anmeldungsgemäßen Adsorptionsmittels in keiner Weise konkurrieren. Die erhaltenen Granalien sind außerdem sehr instabil, mehlen stark ab und lassen sich trotz Kalkhaut sehr leicht zerdrücken. Werden die Granallen nach der Kalkbehandlung und nach dem Blähen mit Wasser benetzt, so kommt es rasch zu einem Ablösen der Kalkummantelung. Ein Effekt, der bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Adsorptionsmittel nicht eintritt.
Über die erhaltenen Ergebnisse gibt nachstehende Tabelle Auskunft:
Ml
Versuch-Nr. Schüttgewicht Wasseraufnahmefähigkeit
Ij (g/l) (g Wasser pro (g Wasser pro
f ! I Produkt) 1 kg Produkt)
(,5 :
u 1 42 235 3700
% 2 53 240 4500
Fortsetzung Schüttgewicht Wasseraufnahmefähigkeit (g Wasser pro
Versuch-Nr. (g/l) (g Wasser pro 1 kg Produki)
1 1 Produkt) 3610
54 195 3700
3 63 235 1088
4 200-300 *) 2991
Granulat gemäß
Anmeldung
*) Die Angaben der Durchschnitlsanalyse betreffenden Tabelle sind jeweils auf die BezugsgröBe 11 bzw. 1 kg absorbierende Substanz umgerechnet.
Interpretation der Tabelle
Es ist verständlich, daß das Aufnahmevermögen des Granulates gemäß DE-AS 12 54 591 für Flüssigkeiten, gewichtsmäßig verglichen, höher ist, da die Schüttgewichte enorm niedrig liegen, d. h. 1 kg Produkt ein Volumen von ca. 16-24 Liter hat und dadurch eine entsprechend hohe Oberfläche für die Adsorption von Flüssigkeiten bietet.
Vergleicht man aber die Volumina des erfindungsgemäßen Adsorptionsmittels und des Produktes gemäß DE-AS 12 54 591, so schneidet das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Adsorptionsgranulat gut ab. Ein Liter erfindungsgemäßes Adsorptionsgranulat bindet 299 g Flüssigkeit, während 1 Liter Granulat gemäß DE-AS 12 54 591 nur 195-24Og Flüssigkeit aufnimmt. In der Praxis kommt es schließlich auf die Wasseraufnahmefähigkeit nach Volumen an. Keine handelsübliche Kleintiertoilette faßt 24 Liter Granulat. Es kommt darauf an, daß ein bestimmtes Volumen eines Adsorptionsgranulates, in der Praxis meist 5 Liter, eine maximale Menge an Flüssigkeit aufnimmt. Kleintiertoiletten werden nach Volumen gefüllt und nicht nach Gewicht.
Der Verwendung eines Granulates gemäß DE-AS 12 54 591 in Kleintiertoiletten stehen folgende Gründe entgegen:
1. Das Granulat 1st viel zu leicht, das Schüttgewichl zu gering. Es fliegt beim Scharren des Tieres aus der Toilette und verunreinigt die Wohnung.
2. Das Granulat ist instabil und leicht zerdrückbar. Das Tier sinkt in der Toilette ein.
3. Das Granulat ist stark abmehlend. Das Tier bekommt weiße Pfoten und verunreinigt die Wohnung.
4. Der Kalkmantel löst sich beim Anfeuchten ab. Das Granulat zerfällt dann leicht. Es bildet sich ein »Brei« in der Toilette.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Adsorptionsmittel aus körnigem, geblähten und mit einem Überzug versehenen Perlit, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug ein als Bindemittel wirkendes Silikat oder Sulfat ist.
2. Adsorptionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 65% der Granalien eine Körnung größer 1,25 mm haben.
3. Adsorptionsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Perlit: Mantel-Bindemittel von 1 :1,9 bis 1: 5,0 beträgt.
4. Verfahren zur Herstellung des Adsorptionsmittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ίο gekennzeichnet, daß die Perlit-Körner unter Mischen zunächst m't Wasser besprüht werden und dann gleichmäßig mit dem Bindemittel bestreut werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Bestreuen mit Bindemittel unter weiterem Mischen nochmals mit Wasser besprüht wird.
6. Verwendung des Adsorptionsmittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 als Aufsaugmittel für tierische Ausscheidungen.
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