EP0667391A2 - Homogene Mischungen aus Alkalisilikat und Alkalikarbonat - Google Patents

Homogene Mischungen aus Alkalisilikat und Alkalikarbonat Download PDF

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EP0667391A2
EP0667391A2 EP95101735A EP95101735A EP0667391A2 EP 0667391 A2 EP0667391 A2 EP 0667391A2 EP 95101735 A EP95101735 A EP 95101735A EP 95101735 A EP95101735 A EP 95101735A EP 0667391 A2 EP0667391 A2 EP 0667391A2
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EP
European Patent Office
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carbonate
alkali
silicate
water
homogeneous
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Withdrawn
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EP95101735A
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EP0667391A3 (de
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Dieter Dr. Kerner
Wolfgang Dr. Lortz
Jürgen Dr. Schubert
Joachim Grohs
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Evonik Operations GmbH
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Degussa GmbH
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Publication date
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Publication of EP0667391A3 publication Critical patent/EP0667391A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/02—Inorganic compounds ; Elemental compounds
    • C11D3/04—Water-soluble compounds
    • C11D3/10—Carbonates ; Bicarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/02—Inorganic compounds ; Elemental compounds
    • C11D3/04—Water-soluble compounds
    • C11D3/08—Silicates

Definitions

  • the invention relates to homogeneous mixtures of alkali silicate and alkali carbonate, their preparation and use.
  • Amorphous alkali silicates show a drastic reduction in the calcium binding capacity when reducing the water which is still present during drying according to the prior art.
  • DE 34 13 571 A1 page 12, lines 6 to 13
  • sodium disilicates annealed at 500 ° C. have a calcium binding capacity of only less than 40 mg CaO / g amorphous silicate.
  • Crystalline layered sodium silicates show good calcium binding capacity with practically complete absence of water, but they can only be produced at relatively high temperatures with crystallization times of approx.
  • the document DE 42 23 545 describes ⁇ -Na2Si2O5 suspensions which are mixed with CO2 gas.
  • the starting product ⁇ -Na2Si2O5 is partially hydrolyzed without the formation of silicas of the type ⁇ -H2Si2O5.
  • the released Na+ ion forms Na2CO3 in this reaction.
  • the document DE 42 23 545 gives no indication of the quantitative composition and calcium binding capacity of the end product.
  • the document EP-A 0 486 078 describes a mixture of sodium silicate with 7 to 20% by weight sodium carbonate, which has a defined water content of 14 to 22% by weight. This defined water content is necessary for the good solubility of the spray-dried product.
  • the silicate of the product according to document EP-A 0 486 078 has an amorphous structure due to the high water content.
  • the high bulk density is also linked to the high water content of the end product.
  • Another object of the invention is a method for producing the homogeneous alkali silicate / alkali carbonate mixture, which is characterized in that by dissolving alkali carbonate or alkali hydrogen carbonate or adding alkali carbonate or alkali hydrogen carbonate solutions in or to alkali silicate solutions, a homogeneous solution of said silicate / carbonate ratios is set, the solution obtained is converted into a solid product and this solid product subjected to a tempering at a temperature of 200 to 550 ° C, which is operated until the water content mentioned is reached. Before the spray drying, the solution can have a solids content of 34 to 46% by weight.
  • the drying of the silicate / carbonate solution can be achieved by spray drying and the spray-dried, powdery homogeneous alkali silicate / carbonate mixture in a tempering zone with a moving powder layer at temperatures of 200 to 550 ° C until the water content mentioned is reached.
  • the possibly slightly baked temper product can be subjected to a final grinding.
  • the spray-dried, powdery, homogeneous alkali silicate / carbonate mixture can be subjected to compaction with the aid of a roller compactor and, if appropriate, comminution of the compactates by pressing them through screens before the tempering.
  • the annealed powdery product can have a primary particle size of 95% less than 100 microns.
  • the homogeneous mixtures of alkali silicate and alkali carbonate according to the invention can be used to soften water which contains calcium and / or magnesium ions.
  • the mixtures according to the invention can be used in combination with other water softening agents.
  • the calcium binding capacity gives the from 1 g of product (based on the "anhydrous" substance, the water content of the sodium silicate doped with sodium carbonate is determined by drying at 400 ° C to constant weight) from a liter of aqueous CaCl2 solution at 30 ° C dH (30 ° German hardness corresponds to 300 mg CaO / l or 594 mg CaCl2 / l) bound amount of calcium ions in milligrams of calcium oxide.
  • 1 g of the aqueous CaCl2 solution which was adjusted to a pH of 10 with dilute sodium hydroxide solution, is mixed with 1 g of substance (based on "anhydrous").
  • the suspension formed is then stirred vigorously at room temperature for 10 minutes, filtered and the CaO content in the filtrate is determined by complexometric titration using ethylenediaminetetraacetic acid.
  • the CaBV is ten times the difference between the ° dH determined.
  • the crystalline character of the products obtained is determined by X-ray powder diffractometry.
  • ⁇ -sodium disilicate can be recognized as the main crystalline component.
  • the carbonate-free product is X-ray amorphous and shows no crystalline components.
  • the loss on ignition describes the mass loss in percent by weight after annealing at 1000 ° C for one hour.
  • the loss on ignition is the sum of the evaporating water and the released CO2 after reaction of the Na2CO3 with the sodium silicate matrix.
  • Part of the powder obtained (approx. 125 g) is poured into a porcelain bowl and heated in a laboratory muffle furnace. Heating time: 60 min to 300 or 400 ° C, holding time 120 min at 300 or 400 ° C.
  • Water glass with a content of 306 g SiO2 / l, 176 g Na2O / l and a density of 1.40 kg / l (SiO2 / Na2O ratio equal to 1.8) without the addition of Na2CO3 is using a spray dryer (Niro Atomizer Model : Minor Production) at a supply air temperature of 260 ° C, an exhaust air temperature of 100 ° C, a liquid dosage of 25 l / h and an atomizer speed of 24000 rpm.
  • Part of the powder obtained (approx. 125 g) is poured into a porcelain bowl and heated in a laboratory muffle furnace. Heating time: 60 min to 300 or 400 ° C, holding time 120 min at 300 or 400 ° C.
  • Part of the powder obtained (approx. 125 g) is poured into a porcelain bowl and heated in a laboratory muffle furnace. Heating time: 60 min to 300 or 400 ° C, holding time 120 min at 300 or 400 ° C.
  • Water glass with a content of 360 g SiO2 / l, 169 g Na2O / l and a density of 1.42 kg / l (SiO2 / Na2O ratio equal to 2.2) without the addition of Na2CO3 is using a spray dryer (Niro Atomizer Model : Minor Production) at a supply air temperature of 260 ° C, an exhaust air temperature of 100 ° C, a liquid dosage of 25 l / h and an atomizer speed of 24000 rpm.
  • Part of the powder obtained (approx. 125 g) is poured into a porcelain bowl and heated in a laboratory muffle furnace. Heating time: 60 min to 300 or 400 ° C, holding time 120 min at 300 or 400 ° C.

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Abstract

Homogene kristalline bzw. teilkritalline feste Alkalisilikat/Alkalikarbonat-Mischungen, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung

        Me2SixO2x+1 · y Na2CO3 · z H2O,

wobei
Me
= Na, K
x
= 1,5 bis 3
y
= 0,025 bis 1
z
= 0 bis 1
und einem Calciumbindevermögen von wenigstens 50 mg CaO/g wasserfreier Aktivsubstanz.
Es kann hergestellt werden, indem man durch Auflösen von Alkalikarbonat oder Alkalihydrogenkarbonat bzw. Zugabe von Alkalikarbonat- oder Alkalihydrogenkarbonatlösungen in bzw. zu Alkalisilikatlösungen eine homogene Lösung herstellt, die erhaltene Lösung in ein festes Produkt überführt und dieses feste Produkt bei einer Temperatur von 200 bis 550 °C einer Temperung unterzieht.

Description

  • Die Erfindung betrifft homogene Mischungen aus Alkalisilikat und Alkalikarbonat, ihre Herstellung und Verwendung.
  • Es ist bekannt, amorphe hydratisierte Alkalisilikate bzw. sprühgetrocknete Wassergläser (US-PS 3,912,649) und/oder kristalline schichtförmige Natriumsilikate (DE 34 13 571) oder Zeolithe (DE 24 12 837 C3) zur Wasserenthärtung, insbesondere im Waschprozeß, als Builder einzusetzen. Im Zuge der immer weiter reduzierten Wassermenge im Waschprozeß und zunehmenden Verwendung möglichst kompakter Waschmittel besteht das Bedürfnis, zum einen eine möglichst aktive Waschmittelkomponente zur Enthärtung des verwendeten Wassers gegebenenfalls mit einer hohen Wirkstoffkonzentration einzusetzen. Zum anderen soll aber auch eine möglichst hohe Wasserlöslichkeit der verwendeten Wasserenthärtungssubstanzen erreicht werden. Amorphe Alkalisilikate zeigen bei der Reduzierung des bei der Trocknung immer noch enthaltenen Wassers nach dem Stand der Technik eine drastische Absenkung des Calciumbindevermögens. So lehrt DE 34 13 571 A1 (Seite 12, Zeile 6 bis 13), daß bei 500 °C getemperte Natriumdisilikate ein Calciumbindevermögen von nur kleiner 40 mg CaO/g amorphes Silikat aufweisen. Kristalline schichtförmige Natriumsilikate zeigen bei praktisch völliger Wasserfreiheit ein gutes Calciumbindevermögen, sie sind jedoch erst bei relativ hohen Temperaturen mit Kristallisationszeiten von ca. 1 h herstellbar (siehe DE 34 17 649: minimale Kristallisationstemperatur 450 °C, bevorzugt 490 bis 840 °C, Beispiele 1 bis 3: 11 h bei 700 °C, Beispiele 3 bis 4: 17 h bei 550 °C; DE 37 18 350: 500 bis 800 °C, alle Beispiele bei Temperaturen zwischen 720 und 750 °C; DE 40 00 705: 600 bis 800 °C; DE 41 07 230: 500 bis 850 °C, Beispiele 730 °C). Die hohe Kristallisationstemperatur führt zu einem Verbacken und Versintern des Produktes, das anschließend wieder aufgemahlen werden muß (DE 37 18 350, DE 41 07 230).
  • Bei der weiterhin bekannten hydrothermalen Herstellung von kristallinen Natriumdisilikaten in einem Autoklav bei Temperaturen zwischen 235 und 300 °C sind gemäß DE 40 38 388 verfahrenstechnisch aufwendige Schritte durchzuführen. Bei dem beschriebenen Suspensionsverfahren ist insbesondere eine Aufkonzentrierung der bei der Abtrennung des kristallinen Produktes anfallenden Natriumsilikat-reichen Mutterlauge notwendig. Auch die zur Isolierung des Natriumdisilikats notwendige Filtration ist in beheizten Filterpressen oder Drucknutschen durchzuführen. Der dabei anfallende Filterkuchen mit ca. 15 % Wassergehalt muß nach dem Trocknen ebenfalls einer Vermahlung unterzogen werden. Die als Feststoffverfahren bezeichnete zweite Verfahrensvariante vermeidet zwar den Prozeßschritt der Aufkonzentrierung der Mutterlaugen und den Filtrationsschritt, dafür ist die Zugabe von Mahlkugeln direkt in einen Rollautoklaven notwendig, um ein Verbacken des gesamten Reaktors zu vermindern. Der bei dieser Verfahrensweise nicht zu vermeidenden abrasiven Wirkung der Mahlkugeln auf die Autoklavenwandung versucht man durch eine auswechselbare Innenauskleidung aus Verschleißblechen zu begegnen. Aber auch bei dieser zweiten Verfahrensvariante muß eine weitere Mahlstufe durchgeführt werden.
  • Das Dokument DE 42 23 545 beschreibt δ-Na₂Si₂O₅-Suspensionen, die mit CO₂-Gas versetzt werden. Dabei wird das Ausgangsprodukt δ-Na₂Si₂O₅ teilweise hydrolysiert, ohne daß sich dabei Kieselsäuren vom Typ δ-H₂Si₂O₅ bilden. Durch den Austausch von Na⁺ gegen H⁺ werden Kanemit-ähnliche Strukturen mit der Zusammensetzung NaHSi₂O₂ (wobei SiO₂/Na₂O = 4) erhalten. Das freiwerdende Na⁺-Ion bildet bei dieser Umsetzung Na₂CO₃. Das Dokument DE 42 23 545 gibt keine Hinweise für die quantitative Zusammensetzung und das Calciumbindevermögen des Endproduktes.
  • Das Dokument EP-A 0 486 078 beschreibt eine Mischung aus Natriumsilicat mit 7 bis 20 Gew.-% Natriumcarbonat, welche einen definierten Wassergehalt von 14 bis 22 Gew.-% aufweist. Dieser definierte Wassergehalt ist notwendig für die gute Löslichkeit des sprühgetrockneten Produktes. Gleichzeitig weist das Silikat des Produktes gemäß dem Dokument EP-A 0 486 078 eine amorphe Struktur aufgrund des hohen Wassergehaltes auf. Auch die hohe Schüttdichte ist an den hohen Wassergehalt des Endproduktes gebunden.
  • Es bestand nun die Aufgabe, ein Verfahren zu erarbeiten, das es ermöglicht, ein Produkt mit den oben geforderten Produkteigenschaften mit Hilfe einer möglichst einfachen und kostengünstigen Verfahrensweise bereitzustellen.
  • Gegenstand der Erfindung sind homogene wasserfreie bzw. wasserarme kristalline bzw. teilkristalline feste Alkalisilikat/Alkalikarbonat-Mischungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Zusammensetzung



            Me₂SixO2x+1 · y Na₂CO₃ · z H₂O,



    wobei
    • Me
    = Na, K
    x
    = 1,5 bis 3
    y
    = 0,025 bis 1
    z
    = 0 bis 1
    aufweisen und ein nach der in der Beschreibung angegebenen Bestimmungsmethoden bei 20 °C ermitteltes Calciumbindevermögen von wenigstens 50 mg CaO/g wasserfreier Aktivsubstanz aufweisen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der homogenen Alkalisilikat/Alkalikarbonat-Mischung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß durch Auflösen von Alkalikarbonat oder Alkalihydrogenkarbonat bzw. Zugabe von Alkalikarbonat- oder Alkalihydrogenkarbonatlösungen in bzw. zu Alkalisilikatlösungen eine homogene Lösung der genannten Silikat/Karbonat-Verhältnisse eingestellt wird, die erhaltene Lösung in ein festes Produkt überführt und dieses feste Produkt bei einer Temperatur von 200 bis 550 °C einer Temperung unterzieht, die so lange betrieben wird, bis der genannte Wassergehalt erreicht ist. Die Lösung kann vor der Sprühtrocknung einen Feststoffgehalt von 34 bis 46 Gew.-% aufweisen.
  • Die Trocknung der Silikat-/Karbonatlösung kann durch Sprühtrocknung erreicht werden und das sprühgetrocknete pulverförmige homogene Alkalisilikat/Karbonat-Gemisch in einer Temperzone mit bewegter Pulverschicht bei Temperaturen von 200 bis 550 °C so lange getempert werden, bis der genannte Wassergehalt erreicht wird. Zum Erreichen besonderer Produktfeinheit kann das evtl. leicht verbackene Temperprodukt einer abschließenden Vermahlung zugeführt werden.
  • Das sprühgetrocknete pulverförmige homogene Alkalisilikat/Karbonat-Gemisch kann vor der Temperung einer Verdichtung mit Hilfe eines Walzenkompaktierers und gegebenenfalls einer Zerkleinerung der Kompaktate durch Hindurchpressen durch Siebe unterzogen werden.
  • Das getemperte pulverförmige Produkt kann eine Primärteilchengröße von 95 % kleiner 100 µm aufweisen.
  • Die erfindungsgemäßen homogenen Mischungen aus Alkalisilikat und Alkalikarbonat können zur Enthärtung von Wasser, welches Calcium- und/oder Magnesiumionen enthält, eingesetzt werden. Dabei können die erfindungsgemäßen Mischungen in Kombination mit anderen Wasserenthärtungsmitteln eingesetzt werden.
  • Es konnte nun überraschend gezeigt werden, daß durch eine homogene Dotierung mit Natriumkarbonat bereits bei 300 °C die Kristallisierung der Natriumsilikatphase eingeleitet werden kann und ein Produkt mit einem sehr guten Ca- bzw. Mg-Bindevermögen und eine gute Wasserlöslichkeit bzw. Lösungsgeschwindigkeit erreicht werden kann. Desweiteren ist bei den relativ niedrigen Kristallisationstemperaturen eine wesentlich geringere Neigung zum Versintern des Tempergutes zu beobachten, was eine deutliche Reduzierung bzw. Minimierung des sonst notwendigerweise nachfolgenden Vermahlungsschrittes ermöglicht. Desweiteren wird aufgrund der erniedrigten Kristallisationstemperatur eine Senkung der Energiekosten erreicht. (Die Natriumverbindungen werden in der Technik, insbesondere aufgrund der günstigeren Rohstoffkosten, verwendet. Die Nennung von Natriumverbindungen soll aber die Verwendungsmöglichkeit der entsprechenden Kaliumverbindungen nicht einschränken.)
    • Beispiele
  • Das Calciumbindevermögen (CaBV) gibt die von 1 g Produkt (bezogen auf die "wasserfreie" Substanz, der Wassergehalt der mit Natriumcarbonat dotierten Natriumsilikate wird durch Trocknung bei 400 °C bis zur Gewichtskonstanz ermittelt) aus einem Liter wäßriger CaCl₂-Lösung von 30 °C dH (30 ° Deutsche Härte entspricht 300 mg CaO/l bzw. 594 mg CaCl₂/l) gebundene Menge Calciumionen in Milligramm Calciumoxid an. Zur Bestimmung des CaBV wird 1 l der wäßrigen CaCl₂-Lösung, die mit verdünnter Natronlauge auf einen pH-Wert von 10 eingestellt wurde, mit 1 g Substanz (bezogen auf "wasserfrei") versetzt. Die gebildete Suspension wird anschließend 10 Minuten bei Raumtemperatur kräftig gerührt, filtriert und im Filtrat durch komplexometrische Titration mittels Ethylendiamintetraessigsäure der CaO-Gehalt ermittelt. Das CaBV ist das zehnfache der Differenz der ermittelten °dH.
  • Der kristalline Charakter der erzielten Produkte wird durch Röntgenpulverdiffraktometrie ermittelt. Neben Natriumcarbonat ist als kristalliner Hauptbestandteil β-Natriumdisilikat zu erkennen.
  • Das karbonatfreie Produkt ist röntgenamorph und zeigt keine kristallinen Anteile.
  • Der Glühverlust beschreibt den Massenverlust in Gewichtsprozent nach einstündigem Glühen bei 1000 °C. Der Glühverlust ist Summe aus dem verdampfenden Wasseranteil und dem freiwerdenen CO₂ nach Reaktion des Na₂CO₃ mit der Natriumsilikatmatrix.
    • Beispiele mit Wasserglas mit SiO₂/Na₂O-Verhältnis gleich 1,8 (siehe Tabelle 1)
  • In 30 l Wasserglas mit einem Gehalt vo 306 g SiO₂/l, 176 g Na₂O/l und einer Dichte von 1,40 kg/l (SiO₂/Na₂O-Verhältnis gleich 1,8) werden zunehmende Mengen Na₂CO₃ gelöst, so daß sich ein prozentualer Gewichtsanteil von 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 30 % Na₂CO₃, bezogen auf die wasserfreie Substanz, ergibt. Zum leichteren Lösen der Soda wird auf ca. 80 °C erwärmt. Die Lösung wird mit Hilfe eines Sprühtrockners (Niro Atomizer Model: Minor Production) bei einer Zulufttemperatur von 260 °C, einer Ablufttemperatur von 100 °C, einer Flüssigkeitsdosierung von 25 l/h und einer Zerstäuberdrehzahl von 24000 Upm versprüht. Der Feststoffgehalt der Mischung vor der Sprühtrocknung wir din Gew-% angegeben. Er beträgt:
    Na₂CO₃ 0 % 5 % 10 % 15 % 20 % 30 %
    Feststoffgehalt der Wasserglas/Soda-Lösung in Gew.-% 34,4 35,6 36,8 38,2 39,6 42,9
  • Ein Teil des erhaltenen Pulvers (ca. 125 g) wird in eine Porzellanschale eingefüllt und in einem Labormuffelofen erhitzt. Aufheizzeit: 60 min auf 300 bzw. 400 °C, Haltezeit 120 min bei 300 bzw. 400 °C.
    • Vergleichsbeispiel (siehe Tabelle 1)
  • Wasserglas mit einem Gehalt von 306 g SiO₂/l, 176 g Na₂O/l und einer Dichte von 1,40 kg/l (SiO₂/Na₂O-Verhältnis gleich 1,8) ohne Zusatz an Na₂CO₃ wird mit Hilfe eines Sprühtrockners (Niro Atomizer Model: Minor Production) bei einer Zulufttemperatur von 260 °C, einer Ablufttemperatur von 100 °C, einer Flüssigkeitsdosierung von 25 l/h und einer Zerstäuberdrehzahl von 24000 Upm versprüht. Ein Teil des erhaltenen Pulvers (ca. 125 g) wird in eine Porzellanschale eingefüllt und in einem Labormuffelofen erhitzt. Aufheizzeit: 60 min auf 300 bzw. 400 °C, Haltezeit 120 min bei 300 bzw. 400 °C. Tabelle 1
    Temperung bei 300 °C
    Na₂CO₃ 0 % 5 % 10 % 15 % 20 % 30 %
    GV 2,0 4,4 6,5 8,2 11 14
    Wassergehalt 1,9 2,3 1,8 1,7 1,7 1,6
    x 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8
    y 0 0,084 0,178 0,283 0,401 0,687
    z 0,179 0,229 0,189 0,189 0,201 0,216
    CaBV 24 55 122 161 240 245
    Temperung bei 400 °C
    Na₂CO₃ 0 % 5 % 10 % 15 % 20 % 30 %
    GV 1,4 3,3 5,8 7,5 9,8 13
    Wassergehalt 1,4 1,2 1,1 1,2 1,0 0,8
    x 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8
    y 0 0,084 0,178 0,283 0,401 0,687
    z 0,132 0,119 0,115 0,133 0,118 0,108
    CaBV 24 99 142 172 217 216
    • Beispiele mit Wasserglas mit SiO₂/Na₂O-Verhältnis gleich 2,2 (siehe Tabelle 2)
  • In 30 l Wasserglas mit einem Gehalt von 360 g SiO₂/l, 169 g Na₂O/l und einer Dichte von 1,42 kg/l (SiO₂/Na₂O-Verhältnis gleich 2,2) werden zunehmende Mengen Na₂CO₃ gelöst, so daß sich ein prozentualer Gewichtsanteil von 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 30 % Na₂CO₃, bezogen auf die wasserfreie Substanz, ergibt. Zum leichteren Lösen der Soda wird auf ca. 80 °C erwärmt. Die Lösung wird mit Hilfe eines Sprühtrockners (Niro Atomizer Model: Minor Production) bei einer Zulufttemperatur von 260 °C, einer Ablufttemperatur von 100 °C, einer Flüssigkeitsdosierung von 25 l/h und einer Zerstäuberdrehzahl von 24000 Upm versprüht. Der Feststoffgehalt der Mischung vor der Sprühtrocknung wird in Gew.-% angegeben. Er beträgt:
    Na₂CO₃ 0 % 5 % 10 % 15 % 20 % 30 %
    Feststoffgehalt der Wasserglas/Soda-Lösung in Gew.-% 37,3 38,5 39,7 41,1 42,6 45,9
  • Ein Teil des erhaltenen Pulvers (ca. 125 g) wird in eine Porzellanschale eingefüllt und in einem Labormuffelofen erhitzt. Aufheizzeit: 60 min auf 300 bzw. 400 °C, Haltezeit 120 min bei 300 bzw. 400 °C.
    • Vergleichsbeispiel (siehe Tabelle 2)
  • Wasserglas mit einem Gehalt von 360 g SiO₂/l, 169 g Na₂O/l und einer Dichte von 1,42 kg/l (SiO₂/Na₂O-Verhältnis gleich 2,2) ohne Zusatz an Na₂CO₃ wird mit Hilfe eines Sprühtrockners (Niro Atomizer Model: Minor Production) bei einer Zulufttemperatur von 260 °C, einer Ablufttemperatur von 100 °C, einer Flüssigkeitsdosierung von 25 l/h und einer Zerstäuberdrehzahl von 24000 Upm versprüht. Ein Teil des erhaltenen Pulvers (ca. 125 g) wird in eine Porzellanschale eingefüllt und in einem Labormuffelofen erhitzt. Aufheizzeit: 60 min auf 300 bzw. 400 °C, Haltezeit 120 min bei 300 bzw. 400 °C. Tabelle 2
    Temperung bei 300 °C
    Na₂CO₃ 0 % 5 % 10 % 15 % 20 % 30 %
    GV 2,0 4,4 6,5 8,2 11 14
    Wassergehalt 1,9 2,3 1,8 1,7 1,7 1,6
    x 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2
    y 0 0,096 0,203 0,323 0,458 0,784
    z 0,205 0,261 0,216 0,216 0,229 0,246
    CaBV 11 50 88 166 194 243
    Temperung bei 400 °C
    Na₂CO₃ 0 % 5 % 10 % 15 % 20 % 30 %
    GV 1,8 3,5 5,2 7,1 8,5 12
    Wassergehalt 1,4 1,2 1,1 1,2 1,0 0,8
    x 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2
    y 0 0,096 0,203 0,323 0,458 0,784
    z 0,151 0,136 0,132 0,152 0,135 0,123
    CaBV 16 55 98 169 188 254

Claims (8)

  1. Homogene wasserfreie bzw. wasserarme kristalline bzw. teilkristalline feste Alkalisilikat/Alkalikarbonat-Mischungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Zusammensetzung



            Me₂SixO2x+1 · y Na₂CO₃ · z H₂O,



    wobei
    Me   = Na, K
    x   = 1,5 bis 3
    y   = 0,025 bis 1
    z   = 0 bis 1
    aufweisen und ein nach der in der Beschreibung angegebenen Bestimmungsmethoden bei 20 °C ermitteltes Calciumbindevermögen von wenigstens 50 mg CaO/g wasserfreier Aktivsubstanz aufweisen.
  2. Verfahren zur Herstellung von homogenen Silikat/Karbonat-Mischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Auflösen von Alkalikarbonat oder Alkalihydrogenkarbonat bzw. Zugabe von Alkalikarbonat- oder Alkalihydrogenkarbonatlösungen in bzw. zu Alkalisilikatlösungen eine homogene Lösung der in Anspruch 1 genannten Silikat/Karbonat-Verhältnisse eingestellt wird, die erhaltene Lösung in ein festes Produkt überführt und dieses feste Produkt bei einer Temperatur von 200 bis 550 °C einer Temperung unterzieht, die so lange betrieben wird, bis der in Anspruch 1 genannte Wassergehalt erreicht ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der Silikat/Karbonatlösung durch Sprühtrocknung erreicht wird und das sprühgetrocknete pulverförmige homogene Alkalisilikat/Karbonat-Gemisch in einer Temperzone mit bewegter Pulverschicht bei Temperaturen von 200 bis 550 °C so lange getempert wird, bis der unter Anspruch 1 genannte Wassergehalt erreicht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das sprühgetrocknete pulverförmige homogene Alkalisilikat/Karbonat-Gemisch vor der Temperung einer Verdichtung mit Hilfe eines Walzenkompaktierers und gegebenenfalls einer Zerkleinerung der Kompaktate durch Hindurchpressen durch Siebe erfährt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das getemperte pulverförmige Produkt eine Primärteilchengröße von 95 % kleiner 100 µm aufweist.
  6. Verwendung der Substanz nach Anspruch 1 zur Enthärtung von Wasser, das Calcium- und/oder Magnesiumionen enthält.
  7. Verfahren zur Enthärtung von Wasser, das Calcium und/oder Magnesium-Ionen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Wasser eine Substanz nach Anspruch 1 zufügt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz gemäß Anspruch 1 in Kombination mit anderen Wasserenthärtungsmitteln eingesetzt wird.
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