DE19846396A1 - Amorphe Builder - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
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-
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen amorphen Builder mit hervorragender
Kationenaustauschkapazität, hohem Alkalipufferungsvermögen und hervorragender
Lagerungsfähigkeit, der somit als Detergens-Builder sehr geeignet ist, und eine
Detergens-Zusammensetzung (Waschmittel), die den amorphen Builder enthält.
Es ist bekannt, daß die amorphen Silikate als Detergens-Builder herkömmlich
verwendbar sind. Viele amorphe Silikate sind ein Wasserglas mit einem SiO2/Na2O-
Molverhältnis von 2 bis 4 und einem Feststoffgehalt von 20 bis 50 Gew.-%. Falls der
amorphe Builder als Detergens-Builder verwendet wird, wird aus dem amorphen
Builder zusammen mit anderen Detergens-Komponenten eine wäßrige
Aufschlämmung hergestellt, die zur Herstellung eines pulverförmigen Detergens
sprühgetrocknet wird.
Man kann ebenfalls pulverförmiges Wasserglas, hergestellt durch
Sprühtrocknen des vorstehend erwähnten Wasserglases, als Detergens-Komponente
verwenden, und das erhaltene pulverförmige Wasserglas hat einen Wassergehalt von
15 bis 25 Gew.-%, einschließlich des durch Assoziation gebildeten Wassers.
Wasserglas und das vorstehend erwähnte pulverförmige Wasserglas haben zwar
die Fähigkeit, Wasser zu enthärten, ihr Feststoffgehalt ist jedoch geringer als von
anderen Detergens-Builder, und ihre Auflösung in Wasser ist hoch, so daß die beim
Enthärten des Wassers gefangenen Ca-Ionen oder Mg-Ionen wahrscheinlich wieder ins
Wasser eluieren, wodurch das Wasserenthärtungsvermögen leider sinkt. Da der
Feststoffgehalt gering ist, ist leider ebenfalls das Alkalipufferungsvermögen gering.
Insbesondere, wenn das pulverförmige Wasserglas unter Hochfeuchtigkeits
bedingungen aufbewahrt wird, geht es wegen seiner hohen Feuchtigkeitsbeständigkeit
unerfreulich leicht in einen hochviskosen wasserglasartigen Zustand über.
Ein Builder, der als Basismaterial ein Wasserglas umfaßt, ist auch in JP-A-4-
275400 offenbart. In dieser Veröffentlichung wird eine Verbesserung des
Kationenaustauschvermögens durch Verwendung eines Wasserglases angegangen, das
30 Gew.-% oder mehr Siliciumatome in einer Q2- oder Q3-Struktureinheit enthält. Der
Feststoffgehalt des Builders beträgt nur 10 bis 60 Gew.-%, so daß die Menge an
Wirkstoffen für den Kationenaustausch gering ist. Das Wasserglas ist in einigen Fällen
auch an einen anorganischen Träger adsorbiert oder absorbiert, so daß die Menge an
Wirkstoffen für den Kationenaustausch weiter unerwüscht gesenkt wird. Da der in JP-
A-6-184593 offenbarte Builder einen ähnlichen Wassergehalt wie vorstehend hat, ist
die Menge an Wirkstoffen ebenfalls unerwünscht niedrig.
Ein nicht-wasserhaltiges amorphes Silikat ist dagegen in JP-A-8-26717
offenbart, wobei Glasbrocken mit einem SiO2/Na2O-Molverhältnis von 1,2 bis 1,6
pulverisiert werden und als Builder verwendet werden sollen. Bei der Herstellung der
Glasbrocken mit einem SiO2/Na2O-Molverhältnis von 1,2 bis 1,6 ist die Belastung für
einen Schmelzofen groß, da der Alkaligehalt von schmelzflüssigen Glasbrocken hoch
ist, wodurch ihre Herstellung schwierig wird. Da die Glasbrocken außerdem ein
geringes SiO2/Na2O-Molverhältnis haben, ist ihr Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen
bei der Lagerung unter Hochfeuchtigkeitsbedingungen hoch, so daß sie wahrscheinlich
wie im Fall des wasserfreien Wasserglases leider in den hochviskosen
wasserglasartigen Zustand übergehen. Als Verbesserung für dieses Verfahren wird
daher in JP-A-8-2253 17 ein Verfahren offenbart, bei dem ein amorphes Silikat mit
einem Kohlendioxidgas zusammengebracht wird. Da dieses Verfahren über eine
Neutralisierungsreaktion mit einem sauren Gas erfolgt, ist das Alkali
pufferungsvermögen und die Kationenaustauschkapazität des amorphen Builders
unerwünscht gering.
Angesichts des vorstehenden Standes der Technik ist es daher eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen amorphen Builder mit geringem Wassergehalt,
hervorragender Kationenaustauschkapazität, hohem Alkalipufferungsvermögen und
hervorragender Feuchtigkeitsbeständigkeit bereitzustellen, der sich somit als Detergens-
Builder eignet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Detergens-Zusammensetzung, die den amorphen Builder enthält.
Diese Aufgaben wurden durch den überraschenden Befund gelöst, daß ein
neuer amorpher Builder, der eine besondere Zusammensetzung umfaßt, ausgezeichnete
Kationenaustauschkapazität, hohes Alkalipufferungsvermögen und ausgezeichnete
Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft zusammengefaßt das Nachstehende:
- (1) einen amorphen Builder, der durch die allgemeine Formel in Anhydridform
wiedergegeben wird
xSiO2.yM2O.zMemOn,
wobei M ein Element der Gruppe Ia des Periodensystems ist, Me ein Element der Gruppe IIa, IVa, IIb, IIIb, Vb oder VIII des Periodensystems ist, x/y von 1,0 bis 4,0 reicht, z/x von 0,001 bis 1,0 reicht; n/m von 1 bis 4 reicht und
wobei der amorphe Builder einen Wassergehalt von 20 Gew.-% oder weniger hat; und - (2) eine Detergens-Zusammensetzung, die den amorphen Builder, wie in (1) vorstehend definiert, enthält.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder wird durch die allgemeine Formel in
Anhydridform wiedergegeben:
xSiO2.yM2O.zMemOn,
wobei M ein Element der Gruppe Ia des Periodensystems ist, Me ein Element der
Gruppe IIa, IVa, IIb, IIIb, Vb oder VIII des Periodensystems ist, x/y von 1,0 bis 4,0
reicht, z/x von 0,001 bis 1,0 reicht; n/m von 1 bis 4 reicht und
wobei der amorphe Builder einen Wassergehalt von 20 Gew.-% oder weniger,
vorzugsweise 8 Gew.-% oder weniger hat.
In der allgemeinen Formel ist M ausgewählt aus Elementen der Gruppe Ia des
Periodensystems, wie Li, Na und K, obwohl es nicht auf bestimmte eingeschränkt ist.
Unter diesen ist Na aus Gründen der Kationenaustauschkapazität bevorzugt. Die
Elemente der Gruppe Ia des Periodensystems können allein oder als Gemisch von zwei
oder mehr Spezies verwendet werden, die dann die M-Komponente ausmachen. Bei
Lagerung unter Hochfeuchtigkeitsbedingungen oder bei Zugabe des
erfindungsgemäßen amorphen Builders in Wasser zur Verwendung als Builder, wird
zudem ein Teil der oder die gesamte M-Komponente mit H⁺ des Wassermoleküls
ionengetauscht, so daß die M-Komponente in einigen Fällen in H umgewandelt wird.
In der allgemeinen Formel ist Me ausgewählt aus Elementen der Gruppen IIa,
IVa, IIb, IIIb, Vb und VIII des Periodensystems. Konkrete Beispiele hierfür sind u. a.
Mg, Ca, Ti. Zr, Zn, B, Al, N, P, Fe und dergleichen, die jedoch nicht auf bestimmte
eingeschränkt sind. Unter diesen sind Mg, Ca, B, Al und P aus Gründen der
Kationenaustauschkapazität und der Lagerungsstabilität bevorzugt. Besonders
bevorzugt wird Ca einzeln oder Ca in Kombination mit P verwendet. Die vorstehenden
Elemente können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr Spezies verwendet
werden.
Aus Gründen der Kationenaustauschkapazität und der Lagerungsstabilität ist in
der allgemeinen Formel gewünscht, daß x/y (Molverhältnis) 1,0 oder mehr,
vorzugsweise 1,2 oder mehr beträgt. Zudem wird aus Gründen der
Kationenaustauschkapazität gewünscht, daß x/y (Molverhältnis) 4,0 oder weniger
beträgt, aus Gründen des Alkali-Pufferungsvermögens vorzugsweise 2,0 oder weniger,
stärker bevorzugt 1,8 oder weniger beträgt.
Hinsichtlich der Verhinderung eines drastischen Abfalls der Lagerungsstabilität
unter Hochfeuchtigkeitsbedingungen ist z/x (Molverhältnis) bei der allgemeinen
Formel wünschenswerterweise 0,001 oder mehr, vorzugsweise 0,003 oder mehr,
stärker bevorzugt 0,01 oder mehr. Hinsichtlich der Verhinderung einer Abnahme des
Auflösungsvermögens in Wasser und der Verhinderung einer Abnahme des
Alkalipufferungsvermögens ist z/x (Molverhältnis) wünschenswerterweise 1,0 oder
weniger, vorzugsweise 0,8 oder weniger, stärker bevorzugt 0,5 oder weniger.
Bei der allgemeinen Formel wird n/m (Molverhältnis) durch Kombination von
Me und O bestimmt, und n/m (Molverhältnis) liegt im Bereich von 1 bis 4,
vorzugsweise von 1 bis 2,5.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Kationenaustauschkapazität durch die
Ionenaustauschwirkungen der Alkalimetallionen in den erfindungsgemäßen amorphen
Builder mit Ca-Ionen oder Mg-Ionen in Wasser ausgeübt. Ist somit x/y (Molverhältnis)
kleiner als 1,0, wird die Si-O-Si-Netzwerkstruktur des Silikates, dessen Struktur einen
guten Ladungsausgleich zwischen den negativ geladenen Silikationen und den positiv
geladenen Alkalimetallionen besitzt, geschwächt, so daß sie durch Wasser hydrolysiert
wird. Die in den Silikationen gefangenen Ca-Ionen oder Mg-Ionen werden daher in das
Wasser zurück-eluiert, was einen Abfall der Kationenaustauschkapazität bewirkt.
Aufgrund der Schwächung der Netzwerkstruktur wird zudem die
Feuchtigkeitsbeständigkeit und damit die Lagerungsbeständigkeit gesenkt. Wenn zudem
x/y (Molverhältnis) über 4,0 liegt, nehmen die austauschbaren Alkalimetallionen ab, so
daß die Fähigkeit zur Wasserenthärtung gesenkt wird.
Die Lagerungsstabilität wird daneben durch Formänderungen aufgrund von
Feuchtigkeitsabsorption bei der Lagerung unter Hochfeuchtigkeitsbedingungen
bestimmt. Selbst bei Lagerung unter Hochfeuchtigkeitsbedingungen werden
denjenigen Hochlagerungsstabilität zugesprochen, die weniger wahrscheinlich in die
viskosen wasserglasartigen Formen übergehen.
Hinsichtlich des Alkalipufferungsvermögens zeigt der erfindungsgemäße
amorphe Builder, wenn er in Wasser gelöst ist, sein Alkalipufferungsvermögen, indem
er die Elution der Alkalimetallionen ins Wasser ermöglicht, wodurch die entstandene
wäßrige Lösung alkalisch wird. Der erfindungsgemäße amorphe Builder, bei dem x/y
in der allgemeinen Formel von 1,0 bis 4,0, vorzugsweise von 1,0 bis 2,0 reicht, kann
als Detergens-Builder ein geeignetes Alkalipufferungsvermögen aufweisen, da die
Alkalimetallionen mit Alkalipufferungsvermögen in einer hinreichenden Menge
vorliegen.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder wird bei der Röntgenbeugung durch
einen Halo-Peak bei 2θ = 10-50° charakterisiert. Die Messung der Röntgenbeugung
erfolgt mit einem Röntgen-Diffraktometer (Modell "RAD-200", hergestellt von Rigaku
Denki Co., Ltd.) unter den Bedingungen der für CuKα charakteristischen
Röntgenwellenlänge, 40 kV und 120 mA, und die Maximalintensität des resultierenden
Halo-Peaks ist vorzugsweise 300 Hz oder mehr, und die amorphen Builder können
solche Peaks aufweisen, die anderen kristallinen Substanzen zugeordnet werden
können.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder kann zudem Wasser enthalten. Der
Wassergehalt des amorphen Builders beträgt 20 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 8
Gew.-% oder weniger, stärker bevorzugt 4 Gew.-% oder weniger, hinsichtlich der
Verhinderung eines Abfalls des Feststoffgehaltes, Verhinderung eines Abfalls der
Kationenaustauschkapazität und eines Abfalls des Alkalipufferungsvermögens und
Verhinderung eines Abfalls der Lagerungsstabilität für die Lagerung unter
Hochfeuchtigkeitsbedingungen.
Der amorphe Builder hat vorzugsweise eine Silikationen-Netzwerkstruktur aus
Q2- und Q3-Einheiten.
Das Silikationen-Netzwerk wird durch Qn angegeben, wobei n 0 bis 4 ist, wobei
n die Anzahl der Bindungen von Si-Atomen in Si-O-Si-Bindungen angibt. Die
bedeutet, daß in einem Fall, bei dem n in Qn 3 ist, Q3 ein Silikat mit einer
zweidimensionalen Netzwerkstruktur ist, in der 3 Si-Atome in einer Si-O-Si-Bindung
aneinander gebunden sind, und das übrige Si-Atom eine nicht-vernetzte Si-O-M-
Bindung hat, wobei M ein Alkalimetallatom ist. In einem Fall, bei dem n in Qn 2 ist, ist
Q2 ein Silikat mit einer eindimensionalen Netzwerkstruktur, in der zwei Si-Atome in
einer Si-O-Si-Bindung aneinander gebunden sind, und die übrigen zwei Si-Atome
nicht-vernetzte Bindungen haben.
Das Silikationen-Netzwerk steht eng mit der Stärke der Struktur der
Polysilikationen in Beziehung, die die Kationenaustauschkapazität, das
Alkalipufferungsvermögen und die Lagerungsstabilität unter Hochfeuchtigkeits
bedingungen stark beeinflußt.
Für den Fall, daß die Zahl n in Qn 3 oder höher ist, ist das Silikationen-
Netzwerk vieldimensional, und die Si- und O-Atome sind somit fest gebunden. Die
Silikate mit Q3 oder höher werden daher weniger wahrscheinlich hydrolysiert, und
haben somit eine hohe Lagerungsstabilität. Da jedoch die Anzahl der nicht vernetzten
Si-O-M-Bindungen, wobei M ein Alkalimetallatom ist, die an Alkalimetallionen
gebunden sind, herabgesetzt ist, ist seine Wasserenthärtungsfähigkeit und das
Alkalisierungsvermögen verringert.
Für den Fall, daß die Zahl n in Qn 2 oder niedriger ist, wird die Silikationen-
Netzwerkstruktur zudem schwach, so daß seine Lagerungsstabilität und die
Kationenaustauschkapazität verringert sind. Da der erfindungsgemäße amorphe
Builder eine Struktur hat, bei der die Q2- und Q3-Einheiten in einem gegebenen
Verhältnis enthalten sind, hat der resultierende Builder eine gut ausgewogene
Lagerungsstabilität und Wasserenthärtungsfähigkeit, und ist als Detergens-Builder sehr
geeignet.
Das Verhältnis der Q2- und Q3-Einheiten, d. h. Q2/Q3, kann mit Hilfe der Raman-
Spektroskopie bestimmt werden. D.h. wenn der erfindungsgemäße amorphe Builder mit
dem Raman-Spektralphotometer (Modell "Triplemate", hergestellt von K.K. Spex;
Anregungs-Lichtquelle: Argon-Ionenlaser, Wellenlänge: 1064 nm; Detektor: CCD-
Detektor) gemessen wird, dann befindet sich der verschobene Q2-Peak bei etwa 970 ± 20
cm-1, und der verschobene Q3-Peak bei etwa 1070 ± 30 cm-1. Das Verhältnis Q2/Q3 kann
durch Berechnen des Flächen-Verhältnisses des verschobenen Q2-Peaks zum verschobenen
Q3-Peak bestimmt werden.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder hat aus Gründen der
Kationenaustauschkapazität und des Alkalipufferungsvermögens
wünschenswerterweise ein Q2/Q3 von 0,05 oder mehr, vorzugsweise 0,2 oder mehr,
und aus Gründen der Kationenaustauschkapazität und der Lagerungsstabilität ein Q2/Q3
von 6 oder weniger, vorzugsweise 4 oder weniger.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder beinhaltet zudem M'PO3, M'PSO4,
wobei M' Li, Na, K, Ca oder Mg ist und p 1 oder 2 ist, Natriummetasilikat und
dergleichen. Obwohl M' nicht auf bestimmte eingeschränkt ist, werden Li, Na, Ca und
Mg aus Gründen der Lagerungsstabilität bevorzugt. Sie können zudem allein oder als
Gemisch von zwei oder mehr Spezies verwendet werden, die dann die M'-Komponente
ausmachen. Wenn der erfindungsgemäße amorphe Builder zudem M'PO3 und/oder
M'PSO4 enthält, läßt sich die Lagerungsstabilität weiter verbessern, wenn 1 bis 75 Gew.-
Teile, vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-Teile M'PO3 und/oder M'PSO4, bezogen auf 100
Gew.-Teile des amorphen Builders, enthalten sind. Mit anderen Worten, es wird
gewünscht, daß M'PO3 und/oder M'PSO4 in einer Menge von 1 Gew.-Teil oder mehr,
bezogen auf 100 Gew.-Teile des amorphen Builders, aus Gründen der Verbesserung der
Lagerungsstabilität zugegeben werden, und daß M'PO3 und/oder M'PSO4 in einer Menge
von 75 Gew.-Teilen oder weniger, vorzugsweise 50 Gew.-Teilen oder weniger, bezogen
auf 100 Gew.-Teile des amorphen Builders, aus Gründen der Verbesserung der
Kationenaustauschkapazität zugegeben werden.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen amorphen Builders, oder
des amorphen Builders, der zudem M'PO3 und/oder M'PSO4 enthält, läßt sich das
Alkalipufferungsvermögen weiter verbessern, wenn 1 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise
1 bis 40 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.Teile des amorphen Builders,
Natriummetasilikat enthalten sind. Mit anderen Worten, es ist wünschenswert, daß das
Natriummetasilikat in einer Menge von 1 Gew.-Teil oder mehr, bezogen auf 100 Gew.-
Teile des amorphen Builders, aus Gründen der Verbesserung des
Alkalipufferungsvermögens zugegeben wird, und daß das Natriummetasilikat in einer
Menge von 50 Gew.-Teilen oder weniger, vorzugsweise 40 Gew.-Teilen oder weniger,
bezogen auf 100 Gew.-Teile des amorphen Builders, aus Gründen der Verbesserung
der Lagerungsstabilität zugegeben wird. Bei einer Ausfürungsform des amorphen
Builders, der M'PO3 und/oder M'PSO4 und zudem Natriummetasilikat enthält, bedeutet
der Begriff "100 Gew.-Teile des amorphen Builders" zudem Gew.-Teile des amorphen
Builders ausgenommen M'PO3 und/oder M'PSO4
Der erfindungsgemäße amorphe Builder mit der vorstehenden Zusammensetzung kann durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem bspw. die M- Komponenten und Me-Komponenten zu einem Wasserglas mit einem SiO2/M2O- Molverhältnis von 2 bis 4 gegeben werden, die Komponenten zur Herstellung eines Gemisches vereinigt werden, und das entstandene Gemisch hitzebehandelt wird.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder mit der vorstehenden Zusammensetzung kann durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem bspw. die M- Komponenten und Me-Komponenten zu einem Wasserglas mit einem SiO2/M2O- Molverhältnis von 2 bis 4 gegeben werden, die Komponenten zur Herstellung eines Gemisches vereinigt werden, und das entstandene Gemisch hitzebehandelt wird.
Als Wasserglas mit einem SiO2/M2O-Molverhältnis von 2 bis 4, kann
handelsübliches Wasserglas verwendet werden. Das Wasserglas kann ersatzweise
durch ein Verfahren hergestellt werden, umfassend die Zugabe einer Alkaliquelle,
einschließlich Hydroxiden, Carbonaten, Nitraten, Sulfaten, Chloriden, Sulfiden,
Silikaten und dergleichen, die die M-Komponenten enthalten, zur SiO2-Komponente,
bspw. Quarzstein, Quarzsand, Cristobalitstein und Kaolin, in einem solchen Verhältnis,
daß das SiO2/M2O-Molverhältnis in dem resultierenden Wasserglas 2 bis 4 beträgt;
Erhitzen des entstandenen Gemisches auf eine Temperatur von 1000°C bis 1500°C, um
die Zusammensetzung zu schmelzen; das rasche Abkühlen auf Raumtemperatur zur
Herstellung von Glasbrocken; und das Herstellen eines Wasserglases aus den
entstandenen Glasbrocken. Bei diesem Verfahren können die Glasbrocken in Wasser in
einem unter Druck stehenden Reaktor, bspw. einem Autoklaven, in einer Atmosphäre
bei einer Temperatur von 80°C bis 200°C und einem Druck von 1 bis 20 atm. gelöst
werden, oder die Glasbrocken können fein pulverisiert und dann in Wasser oder
warmem Wasser gelöst werden.
Die SiO2-Komponente und die Alkaliquelle werden zudem in einem unter
Druck stehenden Reaktor in einer Atmosphäre bei einer Temperatur von 80°C bis
200°C und einem Druck von 1 bis 20 atm. direkt mit Wasser umgesetzt, so daß ein
Wasserglas erhalten wird. Bei der Herstellung des Wasserglases aus der SiO2-
Komponente kann die Me-Komponente zugegeben werde.
In einem Gemisch aus einem Wasserglas mit einem SiO2/M2O-Molverhältnis
von 2 bis 4, einer M-Komponente und einer Me-Komponente reicht der Wassergehalt
des Wasserglases mit einem SiO2/M2O-Molverhältnis von 2 bis 4
wünschenswerterweise von 40 bis 70 Gew.-%. Aus Gründen der Viskosität beträgt der
Wassergehalt des Wasserglases 40 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 50 Gew.-% oder
mehr, und aus Gründen der Verringerung der Energiebelastung für die
Dehydratisierung beim Hitzebehandlungsverfahren, beträgt der Wassergehalt des
Wasserglases wünschenswerterweise 70 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 60
Gew.-% oder weniger.
Beispiele für die M-Komponente sind u. a. Hydroxide, Carbonate, Nitrate,
Sulfate, Chloride, Sulfide, Silikate und dergleichen, die ein Element Ia des
Periodensystems enthalten, ohne auf bestimmte beschränkt zu sein. Unter diesen
werden die Hydroxide bevorzugt. Die M-Komponente sollte vorzugsweise von ihrem
Zustand her gesehen eine wäßrige Lösung sein, obwohl man nicht auf bestimmte
festgelegt ist.
Wenn Me ein Element der Gruppen IIa, IVa, IIb und VIII des Periodensystems
ist, dann sind Beispiele für die Me-Komponente u. a. Hydroxide, Carbonate, Oxide,
Nitrate, Sulfate, Chloride, Silikate und dergleichen, die eines der vorstehend genannten
Elemente enthalten, ohne auf bestimmte festgelegt zu sein. Unter diesen sind die
Hydroxide, Carbonate, Oxide und Silikate bevorzugt. Die Me-Komponente sollte
vorzugsweise von ihrem Zustand her gesehen eine wäßrige Lösung oder eine wäßrigen
Aufschlämmung sein, obwohl man nicht auf bestimmte festgelegt ist.
Wenn zudem Me ein Element der Gruppen IIIb oder Vb ausgenommen N ist,
dann sind Beispiele für die Me-Komponente u. a. Nitride, Natriumsalze, Kaliumsalze,
Oxide, die die vorstehend genannten Elemente enthalten, ohne auf bestimmte
festgelegt zu sein. Unter diesen sind die Natriumsalze bevorzugt. Die Me-Komponente
sollte vorzugsweise von ihrem Zustand her gesehen z. B. eine wäßrige Lösung sein,
obwohl man nicht auf bestimmte festgelegt ist.
Wenn Me N ist, dann sind Beispiele für die Me-Komponente u. a.
Verbindungen, wie Siliciumnitrid, Harnstoff und Amine, ohne auf bestimmte
festgelegt zu sein. Unter diesen sind Siliciumnitrid und Harnstoff bevorzugt. Die Me-
Komponente sollte vorzugsweise von ihrem Zustand her gesehen eine wäßrige Lösung
oder wäßrige Dispersion sein, obwohl man nicht auf bestimmte festgelegt ist.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder kann durch Hitzebehandeln eines
Gemisches aus einem Wasserglas mit einem SiO2/M2O-Molverhältnis von 2 bis 4,
einer M-Komponente und einer Me-Komponente hergestellt werden. Die
Atmosphärentemperatur bei der Hitzebehandlung reicht vorzugsweise von etwa 120°C
bis etwa 500°C. Die Hitzebehandlungsdauer, obwohl man auch hier nicht speziell
festgelegt ist, beträgt vorzugsweise etwa 1 min bis etwa 5 Std.
Die Vorrichtungen für die Hitzebehandlung sind nicht auf bestimmte festgelegt,
und Beispiele hierfür beinhalten Heizgeräte wie Lufttrockner, Sprühtrockner,
Elektroofen und Gasofen. Diese Geräte können außerdem für die Hitzebehandlung
mehrfach kombiniert werden.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen amorphen Builders, der
zudem M'PO3 und/oder M'PSO4 enthält, wobei M' Li, Na, K, Ca oder Mg ist, und p 1
oder 2 ist, kann der amorphe Builder hergestellt werden, indem weiterhin M'PO3
und/oder M'PSO4 zu einem Gemisch aus einem Wasserglas mit einem SiO2/M2O-
Molverhältnis von 2 bis 4, einer M-Komponente und einer Me-Komponente zugegeben
wird, und das erhaltene Gemisch bei einer Temperatur von 120°C bis 500°C
hitzebehandelt wird. Bei dieser Ausführungsform ist das zuzugebende M'PO3 und
M'PSO4 nicht auf eine bestimmte Form eingeschränkt, obwohl hier eine wäßrige
Lösung oder eine wäßrige Aufschlämmung bevorzugt ist. Wenn M' in M'PO3 Na ist,
dann kann die Hitzebehandlung des Gemisches aus einem Wasserglas mit einem
SiO2/M2O-Molverhältnis von 2 bis 4, wobei ein Teil der gesamten M-Komponente Na
ist, einer M-Komponente und einer Me-Komponente in einer Kohlendioxidatmosphäre
durchgeführt werden, um das Na der M-Komponente mit dem Kohlendioxidgas unter
Bildung von Na2CO3 umzusetzen, so daß das Na2CO3 in der entstandenen
Zusammensetzung enthalten ist, oder das hitzebehandelte Produkt kann ersatzweise
einer Kohlendioxid-Gasatmosphäre ausgesetzt werden.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen amorphen Builders, der
wahlweise M'PO3 und/oder M'PSO4 enthält und zudem Natriummetasilikat enthält,
kann der natriummetasilikathaltige amorphe Builder durch ein Verfahren erhalten
werden, umfassend: das Zugeben von Natriummetasilikat zu einem Gemisch aus einem
Wasserglas mit einem SiO2/M2O-Molverhältnis von 2 bis 4, einer M-Komponente und
einer Me-Komponente, oder zu dem vorstehenden Gemisch, das zuvor mit M'PO3
und/oder M'PSO4 versetzt worden ist; und das Hitzebehandeln des entstandenen
Gemisches bei einer Temperatur von 120°C bis 500°C. Der amorphe Builder, der
zudem Natriummetasilikat enthält, kann alternativ durch Hitzebehandeln der
Ausgangsmaterialien bei einer Temperatur von 300°C bis 500°C, die zuvor so
hergestellt wurden, daß sie ein x/y im Bereich von 1,0 bis weniger als 1,4 aufwiesen,
und durch Fällen der Natriummetasilikat-Kristalle im amorphen Builder erhalten
werden.
Es ist außerdem bevorzugt, den Wassergehalt im erfindungsgemäßen Builder
auf 20 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 8 Gew.-% oder weniger, stärker bevorzugt 4
Gew.-% oder weniger einzustellen, da die Feuchtigkeit aus dem Gemisch aus einem
Wasserglas mit einem SiO2/M2O-Molverhältnis von 2 bis 4, einer M-Komponente und
einer Me-Komponente während der Hitzebehandlung verdampft. Während der
Hitzebehandlung hat das nach der Pulverisierung erhaltene amorphe Builder-Pulver
eine spezifische Oberfläche von bis zu 1,1 bis 5,0 m2/g, verglichen mit der spezifischen
Oberfläche von 0,3 bis 2,0 m2/g eines bekannten Builders pulverförmiges
Natriumsilikat Nr. 1, da durch Freisetzen des Wasserdampfs während der
Hitzebehandlung ein Aufschäumen erfolgt. Das amorphe Builder-Pulver hat zudem ein
Öl-Absorptionsvermögen von bis zu 20 bis 300 ml/100 g, verglichen mit dem von 5
bis 20 ml/100 g des Builders pulverförmiges Natriumsilikat Nr. 1. Der
erfindungsgemäße Builder wird aufgrund des Vorstehenden vorteilhafterweise als
pulverförmiges Detergens unter Verwendung von flüssigen grenzflächenaktiven
Mitteln verwendet.
Die spezifische Oberfläche wird außerdem durch das BET-1-Punkt-Verfahren
gemessen, indem der amorphe Builder 30 min bei 100°C unter Verwendung eines
automatischen Analysegerätes für spezifische Oberflächen vom Durchflußtyp (Modell
"FLOWSORB 2300", hergestellt von der Shimadzu Corporation) dehydratisiert wird,
und dann Stickstoffgas als Adorptionsgas verwendet wird.
Das Öl-Absorptionsvermögen wird durch ein Verfahren gemäß JIS5101, dem
Pigment-Testverfahren (Öl-Absorptionsvermögen) gemessen, wobei die Substanz, die
adsorbiert werden soll, d. h. Leinsamenöl, durch ein nichtionisches grenzflächenaktives
Mittel ersetzt wird.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder hat eine Kationenaustauschkapazität,
bestimmt durch das in den nachstehend angegebenen Beispielen beschriebene
Verfahren, von vorzugsweise 70 mg CaCO3/g oder mehr, stärker bevorzugt 90 mg
CaCO3/g oder mehr, noch stärker bevorzugt 130 mg CaCO3/g oder mehr, was die
hervorragende Kationenaustauschkapazität zeigt.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder hat ein Alkalipufferungsvermögen,
bestimmt durch das in den nachstehend angegebenen Beispielen beschriebene
Verfahren, von vorzugsweise 5 ml oder mehr, stärker bevorzugt 8 ml oder mehr, was
das hervorragende Alkalipufferungsvermögen zeigt.
Der entstandene amorphe Builder wird durch Pulverisieren bspw. in einem
Pulverisierungsgerät hergestellt. In diesem Fall ist die durchschnittliche Partikelgröße
des amorphen Builders nicht auf bestimmte festgelegt. Aus Gründen von effizienter
Wasserdispergierbarkeit und hervorragender Kationenaustauschgeschwindigkeit, wird
es gewünscht, daß die durchschnittliche Partikelgröße von etwa 5 bis etwa 100 µm,
vorzugsweise etwa 5 bis etwa 50 µm reicht.
Zu den Pulverisierungsvorrichtungen gehören bspw. ein Mörser für die
Pulverisierung geringer Mengen Builder; und Pulverisierungsvorrichtungen, wie sie in
"Kagaku Kogaku Binran" (Herausgegeben von Kagaku Kogakukai, S. 826-838 (1988))
beschrieben sind, für die Pulverisierung großer Mengen Builder oder die
Feinpulverisierung der Builder. Konkrete Beispiele für Pulverisierungsvorrichtungen
sind die nachstehenden:
- (1) Pulverisierungsvorrichtungen, die über Druck- und Stoßstärke wirken und vorwiegend für die Grobpulverisierung verwendet werden: Backenbrecher, Kreiselbrecher, Walzenbrecher, Walzenmühle und dergleichen;
- (2) Pulverisierungsvorrichtungen, die jeweils einen schnelldrehenden Rotor und eine Prallplatte umfassen, die in der Peripherie des Rotors befestigt ist, wobei das zu bearbeitende Pulver durch Scherkraft zwischen dem Rotor und der Prallplatte pulverisiert wird: Hammermühle, Prallbrecher, Stiftmühle, Siebmühle und dergleichen;
- (3) Pulverisierungsvorrichtungen, die jeweils einen Ring und eine Walze oder eine Kugel umfassen, die drehbar dagegen gedrückt werden, wobei das zu bearbeitende Pulver dadurch pulverisiert wird, daß es dagegen geschleudert wird: Ringwalzenmühle, Kugelringmühle, Pendelmühle, Kugellagermühle und dergleichen;
- (4) Pulverisierungsvorrichtungen, die jeweils eine zylindrische Pulverisierungskammer und darin enthaltene Pulverisierungsmedien wie Kugeln oder Stäbe umfassen: Kugelmühle, Schwingmühle, Satellitenmühle und dergleichen, wobei die zylindrische Kammer rotiert oder schwingt;
- (5) Pulverisierungsvorrichtungen, die jeweils eine zylindrische Pulverisierungskammer, darin enthaltene Pulverisierungsmedien wie Kugeln oder Perlen, und einen im Medium eingesetzten scheibenförmigen oder ringförmigen Rührmechanismus umfassen, wobei das zu bearbeitende Pulver durch Scher- und Reibungswirkungen des Rührmechanismus pulverisiert wird; Turmmühle, Reibkollermühle, Sandmühle und dergleichen; und
- (6) Pulverisierungsvorrichtungen, die jeweils eine Düse zum Ausstoßen von Luft oder Dampf bei hohem Druck und eine Prallplatte umfassen, wobei die/der aus der Düse ausgestoßene Luft oder Dampf das zu pulverisierende Pulver mit sich trägt, und das Pulver mit sich selbst pulverisiert wird oder durch Aufprall des Pulvers auf die Prallplatte: Strahlmischer, Strahlmühle und dergleichen.
Von den erfindungsgemäß verwendeten Pulverisierungsvorrichtungen sind die
unter (1), (2), (3) und (4) besonders bevorzugt. Diese Pulverisierungsvorrichtungen
lassen sich allein oder in Kombination verwenden.
Der resultierende amorphe Builder kann bspw. verwendet werden
für Detergens-Ausgangsmaterialien, Poliermittel, Abfallbehandlungsmittel,
Abgasbehandlungsmittel, Feuchtigkeitsabsorptionsmittel, Neutralisierungsmittel für
saure Substanzen, Ionenaustauschmaterialien, ölabsorbierende Mittel und dergleichen.
Wenn der erfindungsgemäße amorphe Builder als Detergens-Ausgangsmaterial
verwendet wird, kann er pulverförmig oder granulär sein, wobei die Granula durch
Preßverdichtungs-Granulation hergestellt werden.
Bei der Durchführung der Preßverdichtungs-Granulation des amorphen
Builders, kann die Schüttdichte des amorphen Builders erhöht werden, und seine
Wasserdispergierbarkeit beibehalten werden, so daß die Transportkosten verringert und
die Handhabbarkeit verbessert werden kann.
Für den Fall, daß die Preßverdichtungs-Granulation erfolgt, wenn die amorphen
Builder-Ausgangsmaterialien in Mehrfachschritten hitzebehandelt werden, wird das im
ersten Schritt erhaltene Produkt einer Preßverdichtungs-Granulation unterworfen, und
die resultierenden Granula werden in den nach dem ersten Schritt folgenden Schritten
hitzebehandelt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, daß die bei der Hitzebehandlung in den
nach dem ersten Schritt folgenden Schritten pro Zeiteinheit behandelte Menge
verbessert wird.
Die Granula, die durch Preßverdichtungs-Granulation des amorphen Builders
erhalten werden, sind nicht auf eine bestimmte durchschnittliche Partikelgröße
festgelegt. Die durchschnittliche Partikelgröße ist aus Gründen der
Wasserdispergierbarkeit und der Handhabbarkeit vorzugsweise 3 mm oder kleiner.
Beispiele für Granulationsvorrichtungen, die bei der Preßverdichtungs-
Granulation verwendbar sind, beinhalten Granulationsvorrichtungen, die einen
Kompressions-Granulations-Mechanismus, wie beschrieben in "Zoryu Binran"
(Herausgegeben von Nippon Funtai Kogyokai, S. 173-197 (1975)), verwenden.
Konkret sind Walzenverdichter, Ziegelmaschine, Drehtablettiermaschine und
dergleichen bevorzugt.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder, der gemäß dem vorstehenden
Verfahren hergestellt wird, hat einen verringerten Wassergehalt, hervorragende
Kationenaustauschkapazität, hohes Alkalipufferungsvermögen, und hervorragende
Feuchtigkeitsbeständigkeit.
Nachstehend wird die Detergens-Zusammensetzung, die den
erfindungsgemäßen amorphen Builder enthält, erläutert.
Die erfindungsgemäße Detergens-Zusammensetzung kann für Waschmittel,
Geschirrspülmittel, Haushaltsdetergentien, wie für Badezimmer, Toiletten und Böden,
Zahnpasten, Körperseifen und Metalldetergentien verwendet werden, ohne auf
bestimmte festgelegt zu sein. In diesem Fall ist der Gehalt an amorphem Builder in der
Detergens-Zusammensetzung nicht speziell festgelegt, jedoch beträgt der Gehalt an
amorphem Builder wünschenswerterweise 0,1 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 0,5
Gew.-% oder mehr, stärker bevorzugt 1 Gew.-% oder mehr, aus Gründen ausreichender
Waschleistung, und der Gehalt an amorphem Builder beträgt aus Gründen der
Bereitstellung einer guten Wasserdispergierbarkeit 90 Gew.-% oder weniger,
vorzugsweise 80 Gew.-% oder weniger, stärker bevorzugt 75 Gew.-% oder weniger.
In der erfindungsgemaßen Detergens-Zusammensetzung kann gewöhnlich ein
grenzflächenaktives Mittel enthalten sein. Das grenzflächenaktive Mittel kann eines
sein, das gewöhnlich in Detergentien verwendet wird, ist aber nicht auf bestimmte
beschränkt. Beispiele hierfür sind u. a. anionische Tenside, nichtionische Tenside,
kationische Tenside, amphotere Tenside und dergleichen.
Beispiele für anionische Tenside sind u. a. Alkylbenzolsulfonate, Alkyl- oder
Alkenylethersulfate, Alkyl- oder Alkenylsulfate, α-Olefinsulfonate, α-
Sulfofettsäuresalze, α-Sulfofettsäureestersalze, Alkyl- oder Alkenylethercarboxylate,
grenzflächenaktive Mittel vom Aminosäuretyp, grenzflächenaktive Mittel vom N-
Acylaminosäuretyp und dergleichen.
Beispiele für nichtionische Tenside sind u. a. Polyoxyethylenalkylether,
Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester,
Polyoxyethylensorbitolfettsäureester, Polyoxyethylenfettsäureester,
Polyoxyethylenalkyletherfettsäureester, Polyoxyethylenpolyoxypropylenalkylether,
Polyoxyethylen-Rizinusöle, Polyoxyethylenalkylamine, Glycerinfettsäureester, höhere
Fettsäurealkanolamide, Alkylglucoside, Alkylglucosamide, Alkylaminoxide und
dergleichen.
Beispiele für kationische Tenside sind u. a. quartäre Ammoniumsalze, wie
Ammoniumalkyltrimethylchlorid oder Ammoniumalkyltrimethylbromid und
Ammoniumalkyldimethylethylchlorid oder Ammoniumalkyldimethylethylbromid.
Beispiele für amphotere Tenside sind u. a. amphotere Tenside vom Carboxytyp
und vom Sulfobetaintyp und dergleichen.
Das grenzflächenaktive Mittel kann alleine oder als Gemisch von zwei oder
mehr Arten verwendet werden. Die grenzflächenaktiven Mittel können bspw. so
ausgewählt werden, daß gleiche grenzflächenaktive Mittel ausgewählt werden, bspw.
wenn mehrere nichtionische Tenside ausgewählt werden. Die ausgewählten
grenzflächenaktiven Mittel können jedoch unterschiedlich sein, wie bspw. in dem Fall,
bei dem jeweils ein anionisches Tensid und ein nichtionisches Tensid gewählt werden.
Der Gehalt an grenzflächenaktivem Mittel beträgt wünschenswerterweise 0,1
bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 90 Gew.-%, stärker bevorzugt 1 bis 80 Gew.-% in
der Detergens-Zusammensetzung.
Zur erfindungsgemäßen Detergens-Zusammensetzung können geeigneterweise
verschiedene Additive gegeben werden, die gewöhnlich zu Detergentien gegeben
werden.
Die Additive beinhalten sämtliche Additive, die gewöhnlich in Detergentien
verwendet werden können, ohne jedoch auf bestimmte festgelegt zu sein. Beispiele für
diese Additive sind u. a. Zeolith; kristalline Silikate; andere organische chelatbildende
Mittel, wie Natriumtripolyphosphate und Natriummetaphosphat; organische
chelatbildende Mittel, wie Aminopolyacetate und Polyacrylate; Rekontaminations-
Verhinderer, wie Carboxymethylcellulose; amorphe Aluminosilikate; andere amorphe
Silikate als von der vorliegenden Erfindung umfaßt werden; Alkalisierungsmittel, wie
Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat; Enzyme, wie Protease, Lipase, Cellulase und
Amylase; Antioxidantien; Tonmineralien; Bleichmittel, wie Natriumpercarbonat und
Natriumpernitratmonohydrat oder -tetrahydrat; Peroxid-Stabilisatoren, wie
Magnesiumsilikat; Bleichaktivatoren; Fluoreszenzfarbstoffe; Bläuungsmittel; und
Duftstoffe.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Detergens-
Zusammensetzung, umfassend das grenzflächenaktive Mittel und die vorstehenden
Additive, ist nicht auf bestimmte eingeschränkt. Bspw. lassen sich die in JP-A-61-
69897, JP-A-6 1-69899, JP-A-6 1-69900 und EP-A-5 13824 offenbarten bekannten
Verfahren verwenden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele
eingehender beschrieben.
Die Eigenschaften der Builder in den erfindungsgemäßen Beispielen und
Vergleichsbeispielen wurden zudem durch folgende Verfahren gemessen.
Eine 0,04 g-Probe wird zu 100 ml einer wäßrigen Calciumchloridlösung (die
Konzentration beträgt 100 mg/l, berechnet als CaCO3) gegeben, und das Gemisch wird
10 min bei 20°C gerührt. Anschließend wird das entstandene Gemisch durch einen
Filter mit 0,2 µm Porengröße filtriert. Der Ca-Gehalt in 10 ml Filtrat wird durch
EDTA-Titration bestimmt, und die Kationenaustauschkapazität wird aus dem Titer
berechnet.
Eine 0,08 g-Probe wird zu 500 ml einer wäßrigen Calciumchloridlösung (die
Konzentration beträgt 71, 4 mg/l, berechnet als CaCO3) gegeben, und das Gemisch
wird 2 min bei 20°C gerührt. Anschließend wird wäßrige Salzsäure bei einer
Konzentration von 0,1 Mol/l tropfenweise bei einer Tropfgeschwindigkeit von 0,25
ml/30 sec zugegeben, bis der pH-Wert von 10 erreicht ist. Die Menge der zugegebenen
wäßrigen Salzsäure wird als Alkalipufferungsvermögen bewertet.
Eine 2 g-Probe wird in einen Becher eingewogen, und ein Öl,
Polyoxyethylenlaurylether, wird tropfenweise unter Rühren mit einem Glasstab
dazugegeben. Die Ölabsorptions-Fähigkeit wird aus der Menge des
Polyoxyethylenlaurylethers berechnet, die nötig ist, daß die ölabsobierte Probe in
großen Mengen an dem Glasstab haftet.
Eine 0,5 g-Probe wird fünf Tage unter den Bedingungen einer Temperatur von
20°C und einer Feuchtigkeit von 65% aufbewahrt, und die Gestaltänderungen werden
durch Grobuntersuchung bestimmt. Diejenigen, die aufgrund von absorbierter
Feuchtigkeit zerfließen und eine pastöse Form haben, werden als schlecht
lagerungsfähig eingestuft, und diejenigen, die ihre feste Form beibehalten oder ihre
Formen überhaupt nicht ändern, werden als gut lagerungsfähig eingestuft.
Mit 100 g Wasserglas Nr. 3 (SiO2: 29,58 Gew.-%, Na2O: 9,75 Gew.-%, das
SiO2/Na2O-Mol-Verhältnis betrug 3,13, H2O: 60,67 Gew.-%) wurden 32,5 g 48%iges
Natriumhydroxid und 4,9 g 15%ige Calciumhydroxid-Aufschlämmung gemischt. Das
erhaltene Gemisch wurde 2 Std. bei 400°C in einem Elektroofen (hergestellt von K.K.
Motoyama) hitzebehandelt. Anschließend wurde das hitzebehandelte Produkt mit
einem Mörser pulverisiert, so daß 130 g eines amorphen Builder-Pulvers erhalten
wurden.
Der Wassergehalt des entstandenen amorphen Builders wurde wie folgt
gemessen. Eine 1 g Probe wurde 1 Std. bei 700°C erhitzt, und der Wassergehalt wurde
berechnet, indem die Menge an Gewichtsverlust durch eine Ausgangsprobenmenge
von 1 g dividiert wurde. Der sich ergebende Wassergehalt betrug 4 Gew.-%.
Der entstandene amorphe Builder hatte eine Zusammensetzung, wiedergegeben
durch xSiO2.Na2O.zCaO, wobei x/y 1,4 war und z/x 0,02 war.
An 0,1 g des erhaltenen amorphen Builders erfolgte eine
Röntgenbeugungsmessung mit Hilfe einer Röntgenbeugungsvorrichtung (Modell
"RAD-200", hergestellt von Rigaku Denki Co., Ltd.) unter den Bedingungen der für
CuKα charakteristischen Röntgenwellenlänge, 40 kV und 120 mA, und die
Maximalintensität des erhaltenen Halo-Peaks war 800 cps.
Zudem wurde eine 0,02 g-Probe des entstandenen amorphen Builders
abgenommen, und das Raman-Spektrum wurde mit einem Raman-Spektralphotometer
(Modell "Triplemate", hergestellt von K.K. Spex, Anregungslichtquelle: Argon
ionenlaser; Wellenlänge 1064 nm; Detektor: CCD-Detektor) gemessen. Das
Flächenverhältnis des verschobenen Q2-Peaks von etwa 970 ± 20 cm-1 zum
verschobenen Q3-Peak von etwa 1070 ± 30 cm-1, nämlich Q2/Q3, betrug 0,7.
Das entstandene amorphe Builder-Pulver hatte außerdem eine
Kationenaustauschkapazität von 160 mg CaCO3/g, ein Alkalipufferungsvermögen von
13,3 ml und eine Ölabsorptionsfähigkeit von 260 ml/100g sowie gute
Lagerungsstabilität.
Zu 100 g Wasserglas Nr. 3 (SiO2: 29,58 Gew.-%, Na2O: 9,75 Gew.-%, das
SiO2/Na2O-Verhältnis betrug 3,13, H2O: 60,67 Gew.-%) wurden 187,4 g 10%iges
Na3PO4 12 H2O gegeben, und dann wurde das Gemisch mit 29,9 g 48%igem
Natriumhydroxid und 4,9 g 15%iger Calciumhydroxid-Aufschlämmung gemischt. Das
entstandene Gemisch wurde 2 Std. bei 400°C in einem Elektroofen (hergestellt von
K.K. Motoyama) hitzebehandelt. Das hitzebehandelte Produkt wurde anschließend mit
einem Mörser pulverisiert, so daß 135 amorphes Builder-Pulver erhalten wurden. Der
Wassergehalt des entstandenen amorphen Builders wurde auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 gemessen. Er betrug 5 Gew.-%.
Der entstandene amorphe Builder hatte eine Zusammensetzung, die durch
xSiO2.yNa2O.z(CaO, PO4) wiedergegeben wird, wobei x/y 1,4 und z/x 0,12 betrug.
Mit 0,1 g des entstandenen amorphen Builders wurde wie in Beispiel 1 eine
Röntgenbeugungsmessung durchgeführt. Die Maximalintensität des resultierenden
Halo-Peaks betrug demzufolge 800 cps. Außerdem wurde das Ramanspektrum auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Demzufolge betrug Q2/Q3 0,5.
Das entstandene amorphe Builder-Pulver hatte außerdem eine
Kationenaustauschkapazität von 223 mg CaCO3/g, ein Alkalipufferungsvermögen von
12,7 ml, eine Ölabsorptionsfähigkeit von 160 ml/100 g und gute Lagerungsstabilität.
Mit 100 g Wasserglas Nr. 3 (SiO2: 29,58 Gew.-%, Na2O: 9,75 Gew.-%, das
SiO2/Na2O-Verhältnis betrug 3,13, H2O: 60,67 Gew.-%) wurden 32,5 g 48%iges
Natriumhydroxid und 4,9 g 15%ige Calciumhydroxid-Aufschlämmung gemischt.
Anschließend wurden 26,2 g 20%iges Natriumcarbonat dazugegeben, und das Gemisch
wurde gerührt. Hierauf wurde das entstandene Gemisch 2 Std. bei 400°C in einem
Elektroofen (hergestellt von K.K. Motoyama) hitzebehandelt. Daraufhin wurde das
hitzebehandelte Produkt mit einem Mörser pulverisiert, so daß 135 g eines amorphen
Builder-Pulvers erhalten wurden. Der Wassergehalt des amorphen Builders wurde auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Demzufolge betrug der Wassergehalt 3
Gew.-%.
Der entstandene amorphe Builder hatte eine Zusammensetzung, die durch
xSiO2.yNa2O.zCaO wiedergegeben wird und zusätzlich 10 Gew.-% Natriumcarbonat,
bezogen auf den amorphen Builder, umfaßte, wobei x/y 1,4 und z/x 0,02 betrug.
Mit 0,1 g des entstandenen amorphen Builders wurde auf die gleiche Weise wie
in Beispiel 1 eine Röntgenbeugungsmessung durchgeführt. Demzufolge betrug die
Maximalintensität des resultierenden Halo-Peaks 850 cps. Außerdem wurde auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 das Raman-Spektrum gemessen. Demzufolge betrug
Q2/Q3 0,8.
Das entstandene amorphe Builder-Pulver hatte eine Kationenaustausch-
Kapazität von 130 mg CaCO3/g, ein Alkalipufferungsvermögen von 13,3 ml, und eine
Ölabsorptionsfähigkeit von 150 ml/100g. Seine Lagerungsstabilität war besser als bei
dem von Beispiel 1, da es nach der Lagerung die gleiche Gestalt wie vor der Lagerung
hatte.
Mit 100 g Wasserglas Nr. 3 (SiO2: 29,58 Gew.-%, Na2O: 9,75 Gew.-%,
das SiO2/Na2O-Verhältnis betrug 3,13, H2O: 60,67 Gew.-%) wurden 42,3 g 48%iges
Natriumhydroxid und 4,9 g 15%ige Calciumhydroxid-Aufschlämmung gemischt.
Anschließend wurden 27,8 g 20%iges Natriumcarbonat dazugegeben und gemischt.
Das entstandene Gemisch wurde 2 Std. bei 400°C in einem Elektroofen (hergestellt
von K.K. Motoyama) hitzebehandelt. Daraufhin wurde das hitzebehandelte Produkt
mit einem Mörser pulverisiert, so daß 140 g eines amorphen Builder-Pulvers erhalten
wurden. Der Wassergehalt des amorphen Builders wurde außerdem auf die gleiche
Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Demzufolge betrug der Wassergehalt 5 Gew.-%.
Der entstandene amorphe Builder hatte eine Zusammensetzung, die durch
xSiO2.yNa2O.zCaO wiedergegeben wird und zusätzlich 10 Gew.-% Natriumcarbonat,
bezogen auf den amorphen Builder, umfaßte, wobei x/y 1,2 und z/x 0,02 betrug. Aus
dem Röntgenbeugungsspektrum ging hervor, daß in diesem amorphen Builder
Natriummetasilikatkristalle in einer Menge von 15 Gew.-%, bezogen auf den Builder,
ausgefällt waren. Der entstandene amorphe Builder enthielt Natriummetasilikat und
Natriumcarbonat.
Die Maximalintensität des resultierenden Halo-Peaks betrug zudem 800 cps.
Außerdem wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 das Raman-Spektrum
gemessen. Demzufolge betrug Q2/Q3 1,2.
Das entstandene amorphe Builder-Pulver hatte außerdem eine
Kationenaustauschkapazität von 100 mg CaCO3/g, ein Alkalipufferungsvermögen von
16 ml, und eine Ölabsorptionsfähigkeit von 140 ml/100g und gute Lagerungsstabilität.
Mit 100 g Wasserglas Nr. 4 (SiO2: 23,85 Gew.-%, Na2O: 6,14 Gew.-%, das
SiO2/Na2O-Molverhältnis betrug 4,01, H2O: 70,01 Gew.-%) wurden 3,9 g 15%ige
Calciumhydroxid-Aufschlammung gemischt. Das entstandene Gemisch wurde 1 Std.
bei 200°C in einem Elektroofen (hergestellt von K.K. Motoyama) hitzebehandelt.
Daraufhin wurde das hitzebehandelte Produkt mit einem Mörser pulverisiert, so daß 30
g eines amorphen Builder-Pulvers erhalten wurden. Der Wassergehalt des erhaltenen
amorphen Builders wurde zudem auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt.
Demzufolge betrug der Wassergehalt 8 Gew.-%.
Der entstandene amorphe Builder hatte eine Zusammensetzung, die durch
xSiO2.yNa2O.zCaO wiedergegeben wird, wobei x/y 4,0 und z/x 0,02 betrug.
Der entstandene amorphe Builder hatte eine Maximalintensität des Halo-Peaks
von 800 cps, eine Kationenaustausch-Kapazität von 150 mg CaCO3/g, ein
Alkalipufferungsvermögen von 5 ml, und eine Ölabsorptionsfähigkeit von 80 ml/100g
und gute Lagerungsstabilität.
Pulverförmiges Natriumsilikat Nr. 1 (hergestellt von NIPPON CHEMICAL
INDUSTRY CO., LTD.), ein bekannter Builder, wurde zur Bewertung der Builder-
Eigenschaften auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bis 5 verwendet. Demzufolge
hatte der amorphe Vergleichs-Builder eine Kationenaustauschkapazität von 67 mg
CaCO3/g, ein Alkalipufferungsvermögen von 4,1 ml und eine Ölabsorptionsfähigkeit
von 10 ml/100 g. Der Wassergehalt des pulverförmigen Natriumsilikats Nr. 1 betrug
zudem 20 Gew.-%. Es änderte während der Lagerung seine Gestalt zu einem
pastenähnlichen Zustand, und wies somit schlechte Lagerungsstabilität auf.
Aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 5 und des Vergleichsbeispiels geht
eindeutig hervor, daß die Ionenaustauschkapazität, das Alkalipufferungsvermögen, die
Ölabsorptionsfähigkeit und die Lagerungsstabilität der in den Beispielen 1 bis 5
hergestellten amorphen Builder viel besser war als bei dem pulverförmigen
Natriumsilikat Nr. 1 des Vergleichsbeispiels.
Das Reinigungsvermögen der in den Beispielen 1 und 3 hergestellten
amorphen Builder wurde mit der des pulverförmigen Natriumsilikates Nr. 1 des
Vergleichsbeispiels anhand des nachstehenden Verfahrens verglichen.
In einem Turgotometer wurden 850 ml ionengetauschtes Wasser und 100 ml
eines nichtionischen Tensids (Polyoxyethylenlaurylether) in einer Konzentration von 1
g/l vorgelegt. Zu dem vorstehenden Gemisch wurden 0,2 g des in Beispiel 1 oder 3
hergestellten amorphen Builders oder 0,2 g des pulverförmigen Natriumsilikates Nr. 1
zugegeben, und hierzu wurden nacheinander 5 mit Talg/Kohle beschmutzte Textil-
Stücke (Material Tetron-Baumwolle 5 cm × 5 cm), und 50 ml wäßrige
Calciumchloridlösung (Konzentration 0,71 g/l, berechnet als CaCO3) gegeben, und das
Waschen erfolgte 10 min bei 20°C. Anschließend wurden die gewaschenen Textilien
mit Leitungswasser gespült und getrocknet, und das nach dem folgenden Verfahren
berechnete Reinigungsvermögen verglichen.
Das Rückstrahlvermögen der ursprünglichen Textilien sowie der verschmutzten
Textilien vor und nach dem Waschen wurde mit einem automatisch aufzeichnenden
Colorimeter (hergestellt von Shimadzu Corporation) bei 550 nm gemessen. Das
Reinigungsvermögen (%) wurde anhand der folgenden Gleichung berechnet:
wobei
L0: Rückstrahlvermögen der ursprünglichen Textilie
L1: Rückstrahlvermögen der verschmutzten Textilie vor dem Waschen;
und
L2: Rückstrahlvermögen der verschmutzten Textilie nach dem Waschen.
L0: Rückstrahlvermögen der ursprünglichen Textilie
L1: Rückstrahlvermögen der verschmutzten Textilie vor dem Waschen;
und
L2: Rückstrahlvermögen der verschmutzten Textilie nach dem Waschen.
Demzufolge beträgt das Reinigungsvermögen der in den Beispielen 1 und 3
hergestellten amorphen Builder 67% bzw. 61%, was ein erheblich besseres
Reinigungsvermögen ist als die des Builders aus dem Vergleichsbeispiel mit 35%.
Der erfindungsgemäße amorphe Builder hat einen geringen Wassergehalt, eine
hervorragende Kationenaustauschkapazität, ein hohes Alkalipufferungsvermögen und
eine hervorragende Feuchtigkeitsbeständigkeit, weshalb er sich sehr gut als Detergens-
Builder eignet. Die Detergens-Zusammensetzung, die den amorphen Builder umfaßt,
besitzt zudem ein ausgezeichnetes Reinigungsvermögen, und kann für Waschmittel,
Geschirrspülmittel, Detergentien für die Wohnung, wie für Badezimmer, Toiletten und
Böden, Zahnpasten, Körper-Detergentien, Metall-Detergentien und dergleichen
verwendet werden.
Claims (6)
1. Amorpher Builder der allgemeinen Formel in Anhydridform:
xSiO2.yM2O.zMemOn,
wobei M ein Element der Gruppe Ia des Periodensystems ist, Me ein Element der Gruppe IIa, IVa, IIb, IIIb, Vb oder VIII des Periodensystems ist, x/y von 1,0 bis 4,0 reicht, z/x von 0,001 bis 1,0 reicht; n/m von 1 bis 4 reicht und wobei der amorphe Builder einen Wassergehalt von 20 Gew.-% oder weniger hat.
xSiO2.yM2O.zMemOn,
wobei M ein Element der Gruppe Ia des Periodensystems ist, Me ein Element der Gruppe IIa, IVa, IIb, IIIb, Vb oder VIII des Periodensystems ist, x/y von 1,0 bis 4,0 reicht, z/x von 0,001 bis 1,0 reicht; n/m von 1 bis 4 reicht und wobei der amorphe Builder einen Wassergehalt von 20 Gew.-% oder weniger hat.
2. Amorpher Builder nach Anspruch 1, wobei nach Bestimmung mittels Raman-
Spektralphotometer bei einer Wellenlänge von 1064 nm das Flächenverhältnis eines
verschobenen Peaks bei 970 ± 20 cm-1 zu einem verschobenen Peak bei 1070 ± 30 cm-1
von 0,05 bis 6 reicht.
3. Amorpher Builder nach Anspruch 1 oder 2 , wobei M die Bedeutung Na hat
und Me ausgewählt ist aus Ca, P, B und Al.
4. Amorpher Builder, bei dem M'PO3 und/oder M'PSO4, wobei M' die Bedeutung
Li, Na, K, Ca oder Mg hat, und p 1 oder 2 ist, zusätzlich in dem amorphen Builder nach
einem der Ansprüche 1 bis 3 in einer Menge von 1 bis 75 Gew.-Teilen, bezogen auf
100 Gew.-Teile des amorphen Builders, zugegen ist/sind.
5. Amorpher Builder, bei dem Natriummetasilikat zusätzlich in dem amorphen
Builder nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-Teilen,
bezogen auf 100 Gew.-Teile des amorphen Builders, zugegen ist.
6. Detergens-Zusammensetzung, die den amorphen Builder nach einem der
Ansprüche 1 bis 5 enthält.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27563397A JP3897414B2 (ja) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | 非晶質系ビルダー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19846396A1 true DE19846396A1 (de) | 1999-04-15 |
Family
ID=17558187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1998146396 Withdrawn DE19846396A1 (de) | 1997-10-08 | 1998-10-08 | Amorphe Builder |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| Publication number | Publication date |
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