DE10248652A1

DE10248652A1 - Verfahren zur Herstellung von staubfreien Erdalkaliperoxiden

Info

Publication number: DE10248652A1
Application number: DE10248652A
Authority: DE
Inventors: Werner Dötsch; Ernst Buchholz
Original assignee: Solvay Interox GmbH
Current assignee: Solvay Chemicals GmbH
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-04-29
Also published as: US20050239679A1; EP1565401A2; US7488439B2; HK1081937A1; CA2502652A1; CA2502652C; BR0315321B1; JP4478575B2; CN1299972C; CN1688507A; AU2003293317A1; WO2004035470A3; BR0315321A; JP2006502948A; WO2004035470A2

Abstract

Die Erfindung betrifft staubfreie Erdalkaliperoxide. Erfindungsgemäß werden Erdalkaliperoxide mit Kompaktierungshilfsmitteln gemischt und in einem Kompaktor, z. B. einer Walzenpresse, trocken kompaktiert. Als Kompaktierungshilfsmittel kommen z. B. Natriumbicarbonat, Cellulose, Magnesiummontanat oder quervernetzte Silikonverbindungen zur Anwendung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von aus Erdalkaliperoxid bestehenden Agglomeraten, bei welchem Erdalkaliperoxidprimärpartikel einer verdichtenden Pressagglomeration unterworfen werden, sowie die durch dieses Verfahren erhältlichen Erdalkaliperoxid-Agglomerate und daraus erhältlichen Erdalkaliperoxid-Granulate.
Unter Erdalkaliperoxiden werden im wesentlichen die Produkte Magnesiumperoxid, Calciumperoxid und Bariumperoxid sowie das mit den aufgeführten Produkten chemisch verwandte Zinkperoxid verstanden. Die Herstellung dieser Peroxide ist im Stand der Technik bekannt. So beschreiben die DE 29 18 137 und DE 196 50 686 die Herstellung von Peroxiden durch Sprühtrocknung der jeweiligen konzentrierten Suspensionen, die aus der Reaktion von Wasserstoffperoxid mit den entsprechenden Oxiden oder Hydroxiden gewonnen wurden.
Mittels der oben beschriebenen Technologie werden dabei Erdalkaliperoxide hergestellt, die einem Teilchendurchmesser von 1-10 um entsprechen und somit eine hohe Feinteiligkeit aufweisen; aufgrund dieser hohen Feinteiligkeit neigen die Erdalkaliperoxide sehr zum Stauben, was bei einer Weiterverarbeitung der Erdalkaliperoxide in den verschiedenen Applikationen mit großen Nachteilen verbunden ist.
Es bestand daher die Aufgabe, ein mehr oder weniger staubarmes Erdalkaliperoxid herzustellen, welches einerseits in späteren Applikationen die vorteilhaften Eigenschaften des feinteiligen Ausgangsproduktes aufweist, andererseits aber auch bezüglich der chemischen Eigenschaften angepaßt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Erdalkaliperoxid-Agglomeraten vor, welches sich dadurch auszeichnet, daß man die aus bekannten Verfahren hergestellten feinteiligen Erdalkaliperoxide in Gegenwart von Kompaktierungshilfsmitteln, welche desintegrierende oder hydrophobe Eigenschaften aufweisen, durch Pressagglomeration verdichtet und gegebenenfalls das so erhaltene Erdalkaliperoxid in der Form eines Granulates mit gewünschter Korngröße zerkleinert.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Erdalkaliperoxide, denen Kompaktierungshilfsmittel zugesetzt wurden, einem Pressvorgang unterworfen und unter Einwirkung des hierfür aufgewendeten Pressdruckes, bei gleichzeitig herrschendem Vakuum in der Kompressionszone verdichtet. Dadurch wird die erwünschte Agglomeration bewirkt. Da diese Agglomeration durch Druck zustande kommt, wird dieser Vorgang als Press- oder Druckgranulation bezeichnet. Den zu verdichtenden Erdalkaliperoxiden können im Hinblick auf die spätere Applikation geeignete Additive zugesetzt werden.
Das Kompaktierhilfsmittel wird in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% (bezogen auf das Fertigprodukt) verwendet.
Es ist zwar bekannt, Kristallisate wie z. B. Natriumperborat-Monohydrat zu agglomerieren; jedoch ist die Anwendung auf feinteilige Erdalkaliperoxide neu. Überraschend wurde nämlich gefunden, daß mittels einer Druckgranulation, in Abhängigkeit der zugesetzten Kompaktierhilfsmittel Agglomerate hergestellt werden können, die gegenüber dem Ausgangsprodukt staubarm sind, zusätzlich aber, in Abhängigkeit der Auswahl der Kompaktierhilfsmittel, anwendungstechnisch deutliche Unterschiede aufweisen. In Fällen, in denen das kompaktierte Erdalkaliperoxid in der wäßrigen Suspension weitestgehend die anwendungstechnischen Eigenschaften des Ausgangsperoxids beibehalten soll, kommen als Kompaktierungshilfsmittel solche in Frage, die desintegrierende Eigenschaften aufweisen wie z. B. Natriumbicarbonat, quervernetzte Silikonverbindungen, Celluloseverbindungen. In Fällen, in denen anwendungstechnische Eigenschaften wie verzögerte Sauerstoffabgabe gewünscht werden, bieten sich Kompaktierhilfsmittel aus Salzen langkettiger Fettsäuren, vorzugsweise Magnesiummontanat, d. h. Stoffe, die hydrophobe Eigenschaften haben, an. Die über diese zwei Wege hergestellten kompaktierten Erdalkaliperoxide können direkt – wobei gegenüber dem Ausgangsprodukt eine deutlich geringere Staubbelästigung zu erwarten ist – oder als Slurry – wobei wegen der vorhandenen Desintegrationsmittel nur ein sehr niedriger Energieaufwand zur Resuspendierung notwendig ist – eingesetzt werden.
Der Temperaturbereich, bei dem das Pressagglomerationsverfahren der Erfindung durchgeführt werden kann, entspricht bevorzugt dem Temperaturbereich, in dem die verwendeten Erdalkaliperoxide eine hohe thermische Stabilität aufweisen und das Verfahren unter Sicherheitsaspekten unproblematisch ausführbar ist. Die Pressagglomeration der sehr kleinen Erdalkaliperoxidpartikel wird z. B. in einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung bei Temperaturen zwischen etwa 0 bis 60 °C, vorzugsweise 20 bis 60 °C durchgeführt. Das Verfahren ist in diesem Bereich hinsichtlich des Aktivsauerstoffgehaltes der zu pressenden Erdalkaliperoxidpartikel unproblematisch durchzuführen; produktbeeinträchtigende Aktivsauerstoffverluste werden nicht beobachtet.
Das Verfahren wird vorzugsweise im Vakuum durchgeführt. Vorteilhaft beträgt der Druck maximal 0,25 bar.
Die Größe des zur Erzielung der Vorteile der Erfindung aufzuwendenden Pressdruckes sowie die Höhe des anzuwendenden Unterdruckes ist zwar in weiten Grenzen frei wählbar und kann daher speziellen Wünschen bzw. Anforderungen hinsichtlich des Produktes angepaßt werden. Nach unteren Werten hin wird der Pressdruck jedoch durch zwei Vorgaben mitbestimmt: der mindest aufzubringende Pressdruck sollte dazu ausreichen, dem Agglomerat der Erdalkaliprimärpartikel eine ausreichende Festigkeit zu verleihen, um in der späteren Applikation ein lästiges Stauben zu vermeiden. Der zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften mindestens aufzuwendende Pressdruck hängt von der Art der eingesetzten Pressmaschinen ab und kann im Hinblick auf die gewünschten Produkteigenschaften vom Fachmann leicht in einigen wenigen Vorversuchen ermittelt werden. Die obere Grenze des aufzubringenden Pressdruckes ist nicht kritisch und wird lediglich durch den jeweils technisch maximal erreichbaren bzw. zulässigen Pressdruck bei der Pressagglomeration eingesetzten Apparate begrenzt. In einer beispielhaften Walzenpresse werden z. B. die Erdalkaliprimärpartikel durch Pressen bei Pressdrücken von wenigstens 1,5 t bis 2,5 t pro cm Walzenlänge (∼95 bis 165 bar) verdichtet. In einer bevorzugten Variante wird bei Pressdrücken von 2,35 t pro cm Walzenlänge (∼145 bar) verdichtet, wobei gleichzeitig in der Kompressionszone der Pressmaschine ein (Luft-)Druck von maximal 0,25 bar anliegt, also im Vakuum gearbeitet wird.
Die erfindungsgemäß hergestellten Agglomerate können geformte Produkte, wie z. B. Tabletten oder Agglomeratschüttungen, wie z. B. Granulate sein, die in der Anwendung weniger zum Zusammenbacken oder Stauben neigen und sich daher gut dosieren lassen. Sowohl die physikalischen Eigenschaften wie Agglomeratform oder Granulatform sowie -größe lassen sich ebenso entsprechend der Anforderung anpassen wie die oben beschriebenen anwendungstechnischen Eigenschaften. Die gewünschten Produkteigenschaften bestimmen das jeweils zweckmäßige Verfahren.
Für das Verfahren der Erfindung können grundsätzlich alle üblichen Pressagglomerationsvorrichtungen eingesetzt werden. Geeignete Pressagglomerationsvorrichtungen sind z. B. Formpressen, Stempelpressen oder Walzenpressen. Je nach der eingesetzten Pressagglomerationsvorrichtung werden die Primärpartikel unter Pressdruck, bei gleichzeitigem Unterdruck in der Kompressionszone in definierte Formen, z. B. Tabletten bzw. in dichte Schülpen verpresst. Die Schülpen werden zu Granulat in gewünschter Größe zerkleinert.
In besonders zweckmäßigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Walzenpressen eingesetzt. Sofern die durch Pressagglomeration erhaltenen Produkte nicht schon die endgültige Produktform aufweisen, können die entstandenen Schülpen mit Hilfe von Granulatoren (=Granuliersiebe) zerkleinert werden.
Erfindungsgemäßes Erdalkaliperoxidgranulat zeichnet sich im Vergleich zu dem sehr feinteiligen Ausgangsmaterial dadurch aus, daß es gut dosierbar und dabei staubarm ist sowie, abhängig vom Kompaktierhilfsmittel, sehr leicht resuspendierbar ist oder in Granulatform aufgrund der hydrophoben Eigenschaften schwer resuspendierbar ist und somit eine verlängerte Sauerstoffabgabe aufweist.
Durch die Erfindung wird ein einfaches Verfahren zur Herstellung von staubfreien Erdalkaliperoxidgranulaten zur Verfügung gestellt.
Die nachfolgenden Beispiele sollen das Verfahren weiter erläutern, ohne es dabei einzuschränken.
Beispiele
Beispiel 1:
Die nach der Lehre von DE 29 18 137 und DE 196 50 686 hergestellten Erdalkaliperoxide wurden nach Zumischen von Zusätzen wie Magnesiummontanat (Hersteller: Fa. Clariant, D-86368 Gersthofen), Arbocell (Typ TF 0406, eine faserförmige Cellulose, Hersteller: Fa. J. Rettenmaier und Söhne, D-73494 Rosenberg) oder Natriumbicarbonat zur Pressgranulation einer leicht strukturierten Walzenpresse zugeführt. Die Primärpartikel wurden mit einem Pressdruck von 2 t/cm Walzenlänge (∼130 bar) bis 2,35 t/cm Walzenlänge (∼145 bar) und einem Unterdruck von 0,75 bar (d. h. bei einem Druck von 0,25 bar) zu Schülpen mit einer Dicke von 1 mm gepresst und anschließend durch Granuliersiebe unter Zuhilfenahme eines Brechers auf die Zielkorngröße eingestellt.
Die Versuchsergebnisse sind in Tab. 1 wiedergegeben; % bedeutet Gew.-%
Beispiel 2:
Zur Untersuchung der Desintegration wurden 50 g Erdalkaliperoxidgranulat in 250 ml H₂O in einem 500 ml Standardbecherglas mittels eines Rührers (Rührer aus Edelstahl mit zwei vertikalen Blättern, 42 mm lang, 11 mm breit, zentrierte Anbringung der Rührblätter 1 cm über dem Becherglasboden) mit 350 rpm 10 min. gerührt. Der Rückstand auf einem 400 um Sieb in % ist die Desintegration.
Bewertung Analysenwerte von >55 % weisen auf eine hohe Desintegration hin.
Die Ergebnisse sind in Tab. 1 wiedergegeben.
Beispiel 3:
Zur Bestimmung der Abriebzahl wurden 70 g Probe über ein Sieb von Feinanteilen manuell getrennt. Anschließend wurden genau 50 g auf dem entsprechenden Sieb (1,0 mm) 3 min. mit der Laborsiebmaschine JEL gerüttelt. Der entstandene Feinanteil < 0,425 mm in [%] gab den Abrieb an.
Bewertung: Bei Analysenwerten von <20 % liegt eine akzeptable Abriebfestigkeit der kompaktierenden Produkte vor.
Tabelle 1:

Claims

Verfahren zur Herstellung von staubfreien Erdalkaliperoxiden durch Kompaktierung, dadurch gekennzeichnet, daß die trockenen Erdalkaliperoxide mit Kompaktierhilfsmitteln, welche desintegrierende oder hydrophobe Eigenschaften aufweisen, versetzt werden und unter Einwirkung eines Preßdruckes bei gleichzeitig herrschendem Vakuum in der Kompressionszone kompaktiert werden.
Verfahren zur Herstellung von staubfreien Erdalkaliperoxiden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaktierung bei einem Preßdruck von 95 bis 165 bar und einem Druck von höchstens 0,25 bar in der Kompressionszone durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung von staubfreien Erdalkaliperoxiden nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaktierung bei einer Temperatur von 0 °C bis 60 °C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung von staubfreien Erdalkaliperoxiden nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kompaktierhilfsmittel Natriumbicarbonat, quervernetzte Silikonverbindungen, Celluloseverbindungen, Magnesiumsalze langkettiger Fettsäuren wie Magnesiummontanat verwendet werden.
Verfahren zur Herstellung von staubfreien Erdalkaliperoxiden nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% Kompaktierhilfsmittel (bezogen auf das Fertigprodukt) verwendet werden.
Staubfreie Erdalkaliperoxide, erhältlich durch ein Verfahren zur Kompaktierung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5.