DE1272279B

DE1272279B - Verfahren zur Herstellung von feinverteilter Kieselsaeure sowie reinen Alkalisilicatloesungen

Info

Publication number: DE1272279B
Application number: DEP1272A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Rudolf Heise; Dipl-Chem Dr Alfred Koester; Roland Schnuerch
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1964-03-19
Filing date: 1964-03-19
Publication date: 1968-07-11
Also published as: US3346335A; NL6501263A; NL140817B; FR1428361A; GB1079554A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Deutsche KL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

COIb

12 i-33/18

12 i-33/32

P 12 72 279.1-41 (H 52102)

19. März 1964

11. Juli 1968

Zur Herstellung von feinverteilter Kieselsäure ist es bekannt, von Alkalisilicatlösungen auszugehen. Die Kieselsäure wird bei diesem Verfahren durch Zusatz von Elektrolyten, insbesondere durch Zusätze von Säuren zur Ausfällung gebracht. Als Nebenprodukte fallen bei diesen bekannten Verfahren verdünnte Alkalisalzlösungen an, die im allgemeinen einer weiteren Verwendung nicht zugänglich sind.

Es ist auch bekannt, daß man durch Eindampfen von Alkalisilicatlösungen hoher Konzentration Kieselsäureabscheidungen erhält, wobei behauptet wird, daß Alkalisilicatlösungen mit einem hohen Molverhältnis von SiO₂: Na₂O von vornherein unbeständig sind. Beide Angaben haben sich nicht bestätigen lassen, so daß ein derartiges Verfahren für die Praxis nicht in Betracht kommt.

Es wurde nun gefunden, daß man überraschenderweise Kieselsäure unter geeigneten Bedingungen auch aus Alkalisilicatlösungen niederer Konzentration ohne die bisherigen Zusätze zur Ausfällung bringen kann. Weiterhin ist es möglich, mit Hilfe der nachstehend beschriebenen Arbeitsweise auch technisch wertvolle reine Alkalisilicatlösungen zu erhalten.

Das neue Verfahren zur Herstellung von feinverteilter Kieselsäure sowie reinen Alkalisilicatlösungen ist dadurch gekennzeichnet, daß man Alkalisilicatlösungen mit einem Molverhältnis SiO₂: Me₂O (Me = Alkalimetall) von 2,5 :1 bis 4,5 :1 und einer maximalen Konzentration, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Molverhältnis mit diesem ansteigt, jedoch unterhalb 165 g/l SiO₂, vorzugsweise zwischen 10 und 125 g/l SiO₂ liegt, auf Temperaturen oberhalb 100° C, zweckmäßigerweise zwischen 130 und 200° C, unter Druck erhitzt und die ausgeschiedene Kieselsäure in an sich bekannter Weise abtrennt.

Eine vorzugsweise Ausführungsform besteht darin, daß die nach Abtrennung der Kieselsäure anfallenden Alkalisilicatlösungen zum Lösen von festem Alkalisilicat zwecks Herstellung neuer Alkalisilicatlösungen, aus denen erneut Kieselsäure ausgefällt werden kann, verwendet werden. Auf diese Weise kann leicht ein Kreisprozeß durchgeführt werden.

Für die neue Arbeitsweise ist charakteristisch, daß nicht der gesamte, sondern nur ein Teil des Kieselsäureanteils, der in der Alkalisilicatlösung vorhanden ist, ausgefällt wird. Es ist für die Durchführung des Verfahrens wesentlich, daß von vornherein ein Mindestanteil an Kieselsäure vorhanden ist. Daher soll das Molverhältnis von SiO₂: Me₂O (M = Alkalimetall) in dem Bereich 2,5 :1 bis 4,5 :1, insbesondere über 3 :1 und vorzugsweise im Bereich von 3 :1 bis 4,2:1, liegen. Ebenfalls ist es erforderlich, daß mög-Verfahren zur Herstellung von feinverteilter
Kieselsäure sowie reinen Alkalisilicatlösungen

Anmelder:

Henkel & Cie. G. m. b. H.,

4000 Düsseldorf 1, Henkelstr. 67

Als Erfinder benannt:

Roland Schnürch, 4000 Düsseldorf-Holthausen;

Dipl.-Chem. Dr. Alfred Köster,

4000 Düsseldorf-Oberkassel;

Dipl.-Chem. Dr. Rudolf Heise,

4000 Düsseldorf-Holthausen

liehst verdünnte Lösungen verwendet werden und daher eine bestimmte maximale Konzentration nicht überschritten wird. Die untere Konzentrationsgrenze der zur Anwendung gelangenden Alkalisilicatlösungen beträgt für die Praxis mindestens 10 g SiO₂. Zwar kann das Verfahren auch mit noch stärker verdünnten Alkalisilicatlösungen durchgeführt werden, jedoch ist dies im allgemeinen aus wirtschaftlichen Gründen nicht vorteilhaft.

Die maximale Konzentration, bei der das Verfahren durchführbar ist, hängt in erster Linie von dem Molverhältnis SiO₂: Me₂O ab. Je höher dieses Molverhältnis ist, mit um so höheren Konzentrationen, deren obere Grenze jedoch unterhalb 165 g/l SiO₂ liegt, kann gearbeitet werden. Im allgemeinen liegt der Bereich zwischen 10 und 125 g/l SiO₂.

Überschreitet man diese maximale Konzentration, so findet praktisch keine Ausfällung von Kieselsäure statt. Es ist beispielsweise möglich, bei einem Molverhältnis SiO,: Na₂O wie 3,9:1 und einer Konzentration von 75"g/l SiO₂ (Temperatur 150° C) Kieselsäure auszufällen, während bei einem Molverhältnis von 3 :1 und der gleichen Konzentration praktisch keine Ausfällung mehr erfolgt. Auch bei einer Herabsetzung der Konzentration auf 60 g bei dem Molverhältnis 3 :1 erfolgt noch keine Ausfällung. Verdünnt man jedoch die Lösung weiter, beispielsweise auf 20 g/l SiO₂, so kann man auch aus dieser Lösung Kieselsäure ausfällen.

Aus der Abbildung sind die maximalen Konzentrationen, die für Natriumsilicatlösungen von verschiedenen Molverhältnissen bei einer Arbeitstemperatur von 150° C und einer Erhitzungsdauer von 1,5 Stun-

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3 4

den gefunden wurden, ersichtlich. Befindet man sich war auch insofern überraschend, als es bisher not-

oberhalb der Gleichgewichtskurve, so tritt eine Aus- wendig war, die Alkalisilicatlösungen mit bestimmten

fällung der Kieselsäure ein, bis das stabile Gebiet Metallsalzen, wie insbesondere Erdalkalisalzen, zu

unterhalb dieser Grenzlinie erreicht wird. behandeln.

Die maximale Konzentration ist außer von dem 5 Das Verfahren kann im übrigen, je nachdem, weljeweiligen Molverhältnis in gewissem untergeord- ches Endprodukt in erster Linie erhalten werden soll, netem Umfang von der Art der Alkaliionen, wobei variiert werden. Will man insbesondere feinverteilte insbesondere Natrium und Kalium in Betracht korn- amorphe Kieselsäure erhalten, so ist es vorteilhaft, men, sowie von der Arbeitstemperatur abhängig. Es von Alkalisilicatlösungen auszugehen, die ein hohes ist notwendig, die Alkalisilicatlösungen auf Tempera- io Molverhältnis von SiO₂: Alkalimetalloxyd haben und türen oberhalb 100° C unter Druck zu erhitzen. deren Konzentration erheblich unter der oben im Zweckmäßigerweise wird bei Temperaturen zwischen einzelneu erläuterten maximalen Konzentration liegt, 130 und 200° C, vorzugsweise 140 und 160° C, ge- bei der noch Kieselsäureausfällungen auftreten,
arbeitet, um eine hinreichend schnelle Ausfällung zu Ist es erwünscht, vorwiegend Alkalisilicatlösungen erreichen. Auch ist, um eine maximale Ausfällung an 15 für die Herstelung von Bildschirmen für Fernsehröhfeinverteilter Kieselsäure zu erhalten, eine gewisse ren zu gewinnen, so ist es vorteilhaft, von solchen Erhitzungsdauer erforderlich. Diese ist abhängig von Alkalisilicatlösungen auszugehen, deren Konzentrader angewandten Temperatur sowie der Zusammen- tion nur etwas unter der maximalen Konzentration setzung der Alkalisilicatlösungen und liegt im allge- liegt, da es in diesem Fall im allgemeinen nicht erformeinen zwischen 30 Minuten und 3 Stunden. Selbst- 20 derlich ist, daß größere Mengen feinverteilter Kieselverständlich kann auch eine längere Erhitzungsdauer säure gefällt werden.

vorgenommen werden, jedoch wird hierdurch die Man kann als Ausgangslösung entweder handels-

Ausbeute an feinverteilter Kieselsäure nicht mehr übliche Alkalisilicatlösungen verwenden oder festes

merklich gesteigert, falls man nicht von vornherein Alkalisilicat, wie Natrium- oder Kaliumsilicat, in

bei einer relativ niedrigen Temperatur gearbeitet hat. 25 Wasser, Natron- oder Kalilauge oder aber auch in

Berücksichtigt man, daß die maximale Konzentra- Alkalisilicatlösungen auflösen. Dabei ist jeweils zu

tion, bei der das Verfahren noch durchgeführt wer- berücksichtigen, daß die Ausgangslösung ein Molver-

den kann, in Abhängigkeit von dem jeweiligen Mol- hältnis von SiO₂: Alkalioxyd von mindestens 2,5:1

verhältnis mit diesem ansteigt und den aus der Ab- aufweist.

bildung ersichtlichen Sachverhalt eines über einen 30 Schließlich läßt sich das neue Verfahren gewünschweiten Bereich praktisch proportionalen Verlaufs, so tenfalls auch dahingehend variieren, daß die Ausfällassen sich die unter den verschiedenen in Betracht lung der feinverteilten Kieselsäure in mehreren Stukommenden Betriebsbedingunugen anzuwendenden fen, insbesondere in zwei Stufen, vorgenommen wird, maximalen Konzentrationen leicht abschätzen bzw. Bei einem mehrstufigen Verfahren wird vorzugsweise durch einfache Versuche genau ermitteln. 35 in der ersten Stufe der kleinere Teil der insgesamt

Die ausgefallene Kieselsäure wird im übrigen von aus der Lösung zur Ausfällung gelangenden Kiesel-

der Alkalisilicatlösung nach an sich bekannten Tren- säure gefällt. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß

nungsverfahren, insbesondere Filtration, abgetrennt. zunächst mit einer Alkalisilicatlösung gearbeitet wird,

Sie wird dann in üblicher Weise mit Wasser sowie deren Konzentration nur wenig unter der maximalen

gewünschtenfalls mit verdünnter Säure gewaschen 40 Konzentration, bei der Kieselsäureausfällungen erfol-

und getrocknet. gen, liegt. Man verdünnt dann diese Lösung nach

Die nach Abtrennung der Kieselsäure anfallenden Abtrennung der ausgefallenen Kieselsäure. Ein zwei-

Alkalisilicatlösungen können, wie bereits erwähnt, oder mehrstufiges Verfahren kann dann von Vorteil

zum Lösen von festem Alkalisilicat zwecks Herstel- sein, wenn erhebliche Verunreinigungen in den Aus-

lung neuer Alkalisilicatlösungen, aus denen erneut 45 gangslösungen vorhanden sind, deren Anreicherung

Kieselsäure ausgefällt werden kann oder die für in der zu fällenden Kieselsäure unerwünscht ist. Wei-

andere Zwecke benutzt werden sollen, verwendet terhin besteht die Möglichkeit, das Verfahren auch

werden. Insbesondere zeichnen sich die anfallenden kontinuierlich durchzuführen. Zweckmäßigerweise ar-

Alkalisilicatlösungen dadurch aus, daß ursprünglich beitet man bei kontinuierlicher Durchführung in

vorhandene Verunreinigungen in erheblichem Maß 50 einem von außen beheizten Strömungsrohr. Die

verringert sind. Durchsatzgeschwindigkeit richtet sich nach der Tem-

Wie weiterhin gefunden wurde, sind die auf diese peratur im Strömungsrohr. Am Ende des Strömungs-Weise hergestellten Alkalisilicatlösungen, insbeson- rohres befindet sich eine regulierbare Öffnung, aus dere in Form der Kaliumsilicatlösungen, wegen ihrer welcher die Suspension von Kieselsäure in Silicatguten Naßhaftung für die Herstellung von Bildschir- 55 lösung ausströmt und unter Atmosphärendruck in men besonders geeignet. Es ist bekannt, daß bei der einem offenen Gefäß aufgefangen wird. Die Filtration Verwendung von Alkalisilicatlösungen für die Her- geschieht in bekannter Weise.
stellung von Bildschirmen ein bestimmtes Molverhält- . -I₁
nis von Na₂O bzw. K₂O: SiO₂ zu verwenden ist. Falls B ei s ρ 1 el 1
die nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltene 60 Eine Natriumsilicatlösung mit dem Molverhältnis Alkalisilicatlösung einen geringeren Alkalianteil, der SiO₂: Na₂O = 3,89 :1 und einem SiO₂-Gehalt von vorzugsweise in dem Bereich von SiO₂: Me₂O = 3 26,95 g/T wird in einem Autoklav 15 Minuten auf bis 4:1 liegen soll, enthält, kann dieser sefbstver- 200° C erhitzt. Die anfallende Lösung, die ein Kieselständlich durch Zugabe der entsprechenden Lauge säuregel enthält, das sich leicht absetzt, wird durch eingestellt werden. 65 Filtration aufgearbeitet. Der Rückstand wird mehr-

Die gute Verwendbarkeit der nach dem erfindungs- fach mit heißem Wasser, mit verdünnter Salzsäure

gemäßen Verfahren herstellbaren Alkalisilicatlösun- und schließlich wieder mit heißem Wasser gewaschen,

gen für Bildschirme, wie insbesondere Fernsehröhren, bei 110° C getrocknet und zerkleinert.

5 6

Die Mutterlauge enthält 17,02 g SiO₂/! und besitzt Beispiel 11
ein Molverhältnis von 2,50, entsprechend einer Aus-

fällung von etwa 37% des eingesetzten SiO,,. Eine Kaliumsilicatlösung mit dem Molverhältnis

... " SiO₂: K₀O = 4,06 :1 und einem SiO_o-Gehalt von

.Beispiel l 5 27,14 g/l wird, wie im Beispiel 9 beschrieben, behan-

Eine Natriumsilicatlösung mit dem Molverhältnis delt. Es fallen etwa 38% des vorhandenen SiO₂ aus.

SiO.,: Na₀O = 3,89 :1 und einem SiO_o-Gehalt von . .

101/1· g/Γ wird in einem Autoklav lVa"Stunden auf Beispiel IZ

150° C erhitzt und anschließend die Kieselsäure ab- Eine Natriumsilicatlösung des Molverhältnisses

getrennt und gewaschen. Es werden etwa 7% SiO₂, io SiO₂: Na₂O = 3,98 :1 mit einem SiO₂-Gehalt von

bezogen auf die eingesetzte Menge, erhalten. " 22,60% SiO₂ und einem Fe₂O₃-Gehalt von 0,0077%

„ . -ίο wird auf 20 g SiO_o/l verdünnt und IVa Stunden auf

Beispiel 3 ₁₅qo _{c er}hitzt. Es fallen mit dem Kieselsäuregel mehr

Eine Natriumsilicatlösung mit dem Molverhältnis als 90% desFe.,O₃ aus. Das Molverhältnis SiO₂: Na₂O

SiO₂: Na₂O = 3,89:1 und einem SiO₂-Gehalt von 15 der Mutterlauge beträgt 2,46.

59,90 g/l wird, wie im Beispiel 2, erhitzt. Es fallen . .

18% des vorhandenen SiO₂ aus. Beispiel 13

. . Eine Kaliumsilicatlösung des Molverhältnisses

■Beispiel 4 SiO₂: K₂O = 4,18:1 mit einem SiO₂-Gehalt von

Erhitzt man wie im Beispiel 2 eine Natriumsilicat- 20 21,8% wird auf 80,2 g SiO₂/l verdünnt und IV2 Stun-

lösung mit dem Molverhältnis SiO₂: Na₂O = 3,99 :1 den lang auf 145° C erhitzt. Vom entstandenen Nie-

und einem SiO₂-Gehalt von 33,68 g/l, so fallen 33% derschlag wird abfiltriert, mit reinster Kalilauge auf

der eingesetzten Menge an SiO₂ aus. Die Kieselsäure ein Molverhältnis SiO₂: K₂O = 3,46 :1 eingestellt

wird durch Filtration abgetrennt und die Mutterlauge, und auf 19,55 % SiO₂ im Vakuum eingedampft. Die

die ein Molverhältnis SiO₂: Na₂O = 2,75 :1 besitzt. 25 erhaltene Kaliumsilicatlösung enthält 0,00051%

zum Lösen von festem Natriumsilicat verwendet. ^Fe ₂°3> 0,0083% Al₂O₃ und 0,002% TiO₂. Wird die

„ . . , _ Kaliumsilicatlösung des Molverhältnisses SiO₀: K₂O

ΰ ei spiel 5 =4,18:1 direkt mit reinster Kalilauge und Wasser

Wird eine Natriumsilicatlösung mit dem Molver- auf ein Molverhältnis SiO₂: K₀O = 3,43 :1 und

hältnis SiO₂: Na₀O = 3,89 :1 und einem SiO₂-Gehalt 30 19,48% SiO₂ eingestellt und filtriert, so enthält diese

von 20,21 g/l, wie im Beispiel 2 beschrieben, behan- 0,0069% Fe₀O₃, 0,056% Al₂O₃ und 0,006% TiO₂.

delt, so fallen etwa 38% des vorhandenen SiO₀ aus. " _ . .,".,.

¹ Beispiel 14

Beispiel 6 _Eine Kaliumsilicatlösung des Molverhältnisses

Eine Natriumsilicatlösung mit dem Molverhältnis 35 SiO₀: K₂O = 3,47:1 mit einem Gehalt von 19,3%

SiO₂: Na₂O = 3,45:1 und einem SiO₂-Gehalt von SiO₀ wird auf 6,92% SiO₂ verdünnt und IVa Stunden

32,40 g/l wird IVa Stunden auf 150° C erhitzt. Es fal- auf "l50° C erhitzt. Die nach Abfiltration vom ent-

len etwa 20% der vorhandenen Kieselsäure aus. standenen Niederschlag anfallende Kaliumsilicat-

. . lösung hat ein Molverhältnis von 3,41 und enthält

^ßeisP^{iel 7} 40 6,76% SiO₂ und 0,00051% Fe₂O₃. Wird die gleiche

Nach halbstündigem Erhitzen einer Natriumsilicat- Ausgangslösung mit reinster Kalilauge und Wasser

lösung mit dem Molverhältnis SiO.,: Na₀O = 3,89 :1 direkt auf Molverhältnis 3,41 und 6,76% SiO₂ einge-

und einem SiO₂-GeImIt von 26,95 g/l auf 15O⁰C er- stellt und filtriert, so enthält die Lösung 0,0018%

hält man eine Ausfällung von 35% der insgesamt Fe₀O₃.

vorhandenen Kieselsäure. 45 " ' Beispiele

Beispiel 8 _Eine K_ai_mmsiii_catiösung des Molverhältnisses

Nach lV2Stündigem Erhitzen der im Beispiel 7 be- SiO₂: K₂O = 4,18:1 und mit einem SiO₂-Gehalt von

schriebenen Alkalisilicatlösung auf 130° C erhält man 21,75 % wird mit Wasser auf 80,2 g/l SiO₂ verdünnt

eine Ausfällung von etwa 31% des vorhandenen 50 und in einem rotierenden Autoklav IV2 Stunden auf

SiO₂. 145° C erhitzt. Es wird abfiltriert und die Alkalisili-

Beispiel 9 catlösung, deren Molverhältnis nunmehr 3,83:1 be-

trägt, im Vakuum eingedampft. Anschließend wird

Eine Kaliumsilicatlösung mit dem Molverhältnis die Lösung mittels 50%iger Kalilauge auf eine han-SiO₂: K₂O = 2,78 :1 und einem SiO₂-Gehalt von 55 delsübliche Konzentration von 19,55 % SiO₂ und ein 20,25 g/ϊ wird IVa Stunden auf 150° C erhitzt und Molverhältnis von 3,46 :1 eingestellt,
anschließend die ausgeschiedene Kieselsäure abfil- Zwecks Verwendung dieser Alkalisilicatlösung für triert und getrocknet. Die Ausfällung beträgt 7% des die Herstellung von Bildschirmen wird sie vorher mit vorhandenen SiO₂. Wasser auf eine Konzentration von 70 g/l SiO₂ ver-" 60 dünnt und mit Elektrolytlösung und Leuchtstoff verBeispiel 10 _setzt_ ^j_s Vergleichslösung wurde eine weitere Ka-Eine Kaliumsilicatlösung mit dem Molverhältnis liumsilicatlösung mit dem Molverhältnis SiO₂: K₂O SiO₀: K„O = 3,48 :1 und einem SiO₂-Gehalt von = 4,18 : 1 zunächst auf einen SiO₀-Gehalt von 27,2~2 g/l wird, wie im Beispiel 9 beschrieben, behan- 19,48% verdünnt und das Molverhältnis gleichzeitig delt. Die Ausfällung beträgt etwa 23% des Vorhände- 65 durch Zufügung 50%iger Kalilauge auf 3,43:1 ernen SiO₂. Wird das lVastündige Erhitzen der Alkali- niedrigt und filtriert. Durch weitere Verdünnung silicatlösung bei 170° C vorgenommen, so enthält der wurde die Konzentration auf 70 g/l SiO₂ eingestellt Niederschlag etwa 25% des vorhandenen SiO₂. und mit Elektrolytlösung und Leuchtstoff versetzt.

Zur Herstellung eines derartigen Leuchtschirmes wird im allgemeinen so vorgegangen, daß eine wäßrige Suspension der Phosphore mit einer Lösung von Alkalisilicat, vorzugsweise Kaliumsilicat, und einer Elektrolytlösung, beispielsweise in Form einer Bariumnitratlösung, versetzt wird. Es entsteht eine Fällung von SiO₂ und bariumhaltigen Teilchen, die zusammen mit den Phosphoren auf den Boden der bei diesem Vorgang senkrecht stehenden Röhre sinken. Durch Vernetzung der Kieselsäure findet eine Haftung der Teilchen untereinander und an der Oberfläche des Glases statt. Im weiteren Herstellungsgang der Bildröhre wird die überstehende Flüssigkeit nach möglichst kurzer Zeit (etwa 15 bis 20 Minuten) abgegossen. Der am Glasboden haftende nasse Leuchtstoffilm darf bei diesem Vorgang nicht mehr beschädig werden, er muß eine ausreichende sogenannte »Naßhaftung« haben.

Es zeigt sich, daß die Naßhaftung der im Absatz 1 beschriebenen Lösung um 50% besser als die der danach beschriebenen Vergleichslösung ist.

Beispiel 16

Eine Kaliumsilicatlösung mit dem Molverhältnis SiO₂ : K₂O = 3,43 :1 und einem SiO₂-Gehalt von 19,17% wird mit Wasser auf 74 g/l SiO₂ verdünnt und in einem geschlossenen Reaktionsbehälter IV2 Stunden auf 150° C erhitzt. Nach dem Abfiltrieren fällt eine Alkalisilicatlösung an, deren Molverhältnis SiO₂: K₂O = 3,37:1 und deren Konzentration 71,4 g/l SiO₂ beträgt. Diese Lösung kann ohne weitere Verdünnung zur Herstellung von Leuchtschirmen eingesetzt werden. Sie besitzt eine gute Naßhaftung, die der im Beispiel 15, Absatz 1, beschriebenen Kaliumsilicatlösung entspricht.

Beispiel 17

Eine Kaliumsilicatlösung des Molverhältnisses SiO₉: K₂O = 3,48 :1 und einem SiO₂-Gehalt von 19,2 wird mit Wasser auf eine Konzentration von 68,8 g/I SiO₂ verdünnt und im Autoklav IV2 Stunden auf 145° C erhitzt. Der entstandene Niederschlag wird abfiltriert und die Alkalisilicatlösung im Vakuum auf eine handelsübliche Konzentration von 19,3% SiO₉ eingedampft. Das Molverhältnis der Lösung beträgt 3,39:1.

Zwecks Verwendung dieser Alkalisilicatlösung zur Herstellung von Bildschirmen wird sie vorher mit Wasser auf eine Konzentration von 70 g/l SiO₂ verdünnt und mit Elektrolytlösung und Leuchtstoff versetzt.

Gegenüber einer Vergleichslösung, die durch Verdünnen auf 70 g/l SiO₂ aus einer Kaliumsilicatlösung mit dem gleichen Molverhältnis (3,48:1) erhalten wird, ergibt sich eine um etwa 50% verbesserte Naßhaf tung.

Beispiel 18

Eine Kaliumsilicatlösung des Molverhältnisses SiO₂: K₂O = 4,17:1 und einem SiO₂-Gehalt von 8,1% wird in einem rotierenden Autoklav IV2 Stunden lang durch direktes Einleiten von überhitztem Wasserdampf auf 4 atü gehalten. Danach wird von dem ausgefällten Kieselsäuregel abfiltriert und das Molverhältnis der Kaliumsilicatlösung von 3,76:1 durch Zusatz von 50 %iger Kalilauge auf 3,45:1 erniedrigt. Um eine handelsübliche Lösung zu erhalten, wird im Vakuum auf eine Konzentration von 19,47 % SiO₂ eingedampft. Bei einer Verwendung für die Herstellung von Bildschirmen, wobei vorher eine Verdünnung auf etwa 75 g/l SiO₂ erfolgt, erhält man eine gute Naßhaftung.

Beispiel 19

Eine Kaliumsilicatlösung des Molverhältnisses SiO₂: K₂O = 4,16 :1 und einem SiO₂-Gehalt von 21,6% wird mit Wasser auf eine Konzentration von 164 g/l SiO₂ verdünnt und IV2 Stunden in einem Druckbehälter auf 145° C erhitzt. Nach Abfiltrieren des ausgefällten Kieselsäuregels wird das Molverhältnis der erhaltenen Kaliumsilicatlösung von 4:1 durch Zusatz von Kalilauge auf 3,5 unter gleichzeitiger Herabsetzung der Konzentration auf 70 g/l SiO₂ erniedrigt.

Die Lösung kann direkt zur Herstellung von Bildschirmen verwendet werden und besitzt eine gute Naßhaftung.

Beispiel 20

Eine Alkalisilicatlösung mit dem Molverhältnis SiO₂: Na₂O = 3,89:1 und einem SiO₂-Gehalt von 20,2 g/l wird kontinuierlich einem von außen beheizten Strömungsrohr unter Druck zugeführt. Die Innentemperatur im Strömungsrohr beträgt 150° C, die Verweilzeit etwa 10 Minuten.

Am Ende des Strömungsrohres befindet sich ein regulierbares Ventil, aus dem die Suspension von Kieselsäure in Silicatlösung kontinuierlich ausströmt und unter Atmosphärendruck in einem offenen Gefäß aufgefangen wird. Die Filtration geschieht in bekannter Weise.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von feinverteilter Kieselsäure sowie reinen Alkalisilicatlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkalisilicatlösungen mit einem Molverhältnis SiO₂ : MeO₂ (Me = Alkalimetall) von 2,5:1 bis 4,5 :1 und einer maximalen Konzentration, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Molverhältnis mit diesem ansteigt, jedoch unterhalb 165 g/l SiO₂, insbesondere zwischen 10 und 125 g/l SiO₉ liegt, auf Temperaturen oberhalb 100° C, insbesondere zwischen 130 und 200° C, unter Druck erhitzt und die ausgeschiedene Kieselsäure in an sich bekannter Weise abtrennt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkalisilicatlösungen verwendet, deren Molverhältnis über 3 :1 liegt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Abtrennung der Kieselsäure in den anfallenden Alkalisilicatlösungen festes Alkalisilicat zur Herstellung neuer Ausgangslösungen löst.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Schweizerische Patentschrift Nr. 257 712;

USA.-Patentschrift Nr. 2784 060;

Gmelin, S.Auflage, System Nr. 21, Natrium-Band, S. 869, 1. Absatz;

H. Le Chatelier, Kieselsäure und Silicate, S. 317, Absatz 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen