DE2839430A1 - Verfahren zur herstellung von schaeumendem natriumpercarbonat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur technischen Herstellung von schäumendem Natriumpercarbonat mit ausgezeichneter Löslichkeit, das in Leitungswasser heftig schäumt.

Aus der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 19965/1970, der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 70286/1975 und anderen ist bekannt, dass Natriumpercarbonat durch Hitzebehandlung schäumend gemacht werden kann. Bei dem bekannten Verfahren zur technischen Herstellung von schäumendem Natriumpercarbonat durch Hitzebehandlung innerhalb bestimmter Erhitzungszeiten tritt jedoch ein ernstlicher Verlust an verfügbarem Sauerstoff auf, und das Schaumbildungsvermögen ist nachteilig gering.

Die Anmelder haben diese Tatsache bald beobachtet. Aufgrund eingehender Forschungen wurde nun gefunden, dass Natriumpercarbonat in schäumendes Natriumpercarbonat mit beträchtlich erhöhter Wirksamkeit und unter lediglich geringem Verlust an verfügbarem Sauerstoff dadurch gewonnen werden kann, dass man die Behandlungsbedingungen auf spezielle Erhitzungs- und Kühlbedingungen beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage dieser Feststellungen vervollständigt worden.

Es sind verschiedene Versuche über die Behandlungsbedingungen zur Umwandlung von Natriumpercarbonat in schäumendes Natriumpercarbonat in technischem Maßstabe gemacht worden. Das Hauptgewicht dieser Studien betraf die Erhitzungstemperaturen und die Zeiten, um die Behandlung wirksamer durchzuführen. Aufgrund der Resultate der hierbei durchgeführten Untersuchungen hat sich ergeben, dass die wirksamsten und günstigsten Erhitzungsbedingungen bei einer Temperatur von 110° bis 135°C und einer Erhitzungsdauer von 5 bis 30 Minuten liegen. Bei einer Temperatur oberhalb 135°C wird nämlich die Reaktion exotherm und hierdurch unkontrollierbar. Im Gegensatz hierzu ist bei einer Temperatur unter 110°C die Reaktionsgeschwindigkeit vermindert, und eine wirksame Umwandlung wird unmöglich. Obwohl ein unter diesen Bedingungen behandeltes Natriumpercarbonat ein gewisses Schäumen zeigt, sind die Schaummengen gering, und der Verlust an nutzbarem Sauerstoff erheblich, und daher ist eine weitere Verbesserung der Arbeitsweise erwünscht. Nach eingehenden Forschungen über die Behandlungsbedingungen ist es den Erfindern gelungen, ein schäumendes Natriumpercarbonat mit erhöhter Schaumbildung dadurch zu erhalten, dass nach der Hitzebehandlung eine rasche Kühlbehandlung durchgeführt wird. Dadurch wird der Verlust an Sauerstoff, der durch eine lange Verweildauer bei hoher Temperatur verursacht ist, vermindert, und dadurch der Verlust an verwertbarem Sauerstoff erheblich verringert. Zusätzlich zeigt das schäumende Natriumpercarbonat, das durch die Behandlung gemäß vorliegender Erfindung erhalten ist, eine verminderte Neigung zur Pulverbildung zum Unterschied von den Produkten des üblichen Verfahrens. Infolgedessen werden weitere Vorzüge erzielt, indem die Handhabung erleichtert und die Arbeitsbedingungen verbessert werden.

Die Behandlungsbedingungen des Natriumpercarbonats gemäß vorliegender Erfindung sind folgende.

Das Natriumpercarbonat wird unter bekannten, gewöhnlichen Bedingungen erhitzt, was in einer Erhitzung auf Temperaturen von 110° bis 135°C, vorzugsweise 120° bis 130°C, und einer Er- hitzungsdauer von 5 bis 60 Minuten, vorzugsweise 7 bis 30 Minuten, besteht. Die Erhitzungsdauer ist die Zeit, die erforderlich ist, nachdem die Teilchen der bleichenden, aktiven Substanz die vorgeschriebene Temperatur erreicht haben. Die Vorerhitzungszeit vor dem Erreichen dieser Temperatur ist vorzugsweise kurz. Im allgemeinen beträgt diese Zeitdauer 10 bis 60 Minuten. Was nun die Kühlungsbedingungen anlangt, so wird das Natriumpercarbonat rasch auf eine Temperatur unter 90°C, vorzugsweise unter 70°C, innerhalb 10 Minuten, vorzugsweise innerhalb 5 Minuten, nach Beendigung der Erhitzung herabgekühlt. Die Vorrichtung zum Erhitzen ist nicht besonders entscheidend. Vorzugsweise werden Heizeinrichtungen nach dem Wirbelsystem verwendet, d.h. röhrenförmige Reaktoren, in denen der untere Teil durch eine poröse Platte abgeteilt ist, durch die heiße Luft nach oben strömt, um das Natriumpercarbonat unter Erhitzung zu verwirbeln. Man kann auch Einrichtungen in der Art von horizontalen oder leicht geneigten Vibrationstrocknern verwenden, die ein langes Band aus Drahtgewebe besitzen, durch welches heiße Luft nach aufwärts zur Erhitzung des Natriumpercarbonats eingeleitet wird. Das erhitzte Natriumpercarbonat lässt sich durch ein Verfahren kühlen, bei dem das Natriumpercarbonat mit einer festen Fläche niedriger Temperatur in Berührung gebracht wird, oder durch ein Verfahren, bei dem kalte Luft eingeleitet wird. Dabei wird ein Verfahren vorgezogen, bei dem eine Vorrichtung verwendet wird, die gleich oder ähnlich der zur Erhitzung verwendeten ist, wobei lediglich kalte Luft eingeleitet ist. Obwohl sowohl die Heiz- wie die Kühl-Behandlung in der gleichen Vorrichtung erfolgen kann, ist es doch vorzuziehen, die gesamte Behandlung in einer Heizvorrichtung und einer Kühlvorrichtung durchzuführen, die in Reihe hintereinander geschaltet sind. Als kalte Luft kann die Zimmerluft unmittelbar oder nach entsprechender Trocknung verwendet werden; zusätzlich können andere Gase, wie Stickstoff, ebenfalls verwendet werden. Was die Temperatur der kalten Luft anlangt, so ist die Verwendung von Luft von Zimmertemperatur am einfachsten, und im allgemeinen ist eine Kühlluft von einer Temperatur unter 40°C, vorzugsweise unter der Temperatur der Zimmerluft besonders wirksam.

Auf diese Weise lässt sich schäumendes Natriumpercarbonat mit hohen Ausbeuten gewinnen. Das schäumende Natriumpercarbonat hat eine ausgezeichnete Schaumbeständigkeit. Falls erforderlich, können lösliche, anorganische Salze, wie Natriumsulfat, Natriumcarbonat oder Natriumsilicat und anionische, nicht-ionische oder ampholytische oberflächenaktive Mittel zur Herstellung einer Bleichmasse, eines Flüssigkeitsbades, eines Reinigungsmittels, einer Seife usw., zugesetzt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung weiter, sollen jedoch diese in keiner Weise begrenzen.

BEISPIEL 1

Natriumpercarbonat mit einem verfügbaren Sauerstoffgehalt von 13,9 %, einem Schüttvolumen von 1,16 ccm/g und einer Teilchen- größe, bei der 70 % durch ein Sieb von 16 bis 48 Maschen (1,19 bis 0,33 mm) und 30 % durch ein Sieb mit 48 bis 100 Maschen (0,33 bis 0,149 mm) hindurchgehen, wurde in einen Glaszylinder von 17 cm Durchmesser und einer Höhe von 45 cm eingefüllt. Der Glaszylinder wurde im unteren Teil mit einem Netz mit Öffnungen von 0,044 mm versehen, so dass Luft nach oben hindurchstreichen konnte. Am oberen Ende des Zylinders wurde ebenfalls ein Netz mit Öffnungen von 0,044 mm angebracht. Nach dem Einfüllen von 1 kg Natriumpercarbonat wurde Heißluft von 135°C mit solcher Geschwindigkeit eingeleitet, dass die Schicht aus Natriumpercarbonat ins Schwimmen geriet. Nach dem Erreichen der bestimmten Temperatur wurde die Temperatur der Heißluft derart eingeregelt, dass die Schicht von Natriumpercarbonat auf der gewünschten Temperatur gehalten wurde. Unmittelbar nach Beendigung der Erhitzung auf die gewünschte Temperatur wurde Luft (Klimatemperatur von 23°C, relative Feuchtigkeit 65 %) in die Vorrichtung eingeleitet, um diese zu kühlen. Die Luftmenge wurde in geeigneter Weise eingeregelt, um die Kühlgeschwindigkeit variieren zu können.

Die Analysenergebnisse des so erhaltenen Natriumpercarbonats und die Erhitzungsbedingungen sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Im Vergleich mit den Ergebnissen der Vergleichsversuche, bei der das heißbehandelte Erzeugnis ohne besondere Kühlung abgekühlt wurde, sind sowohl die Mengen an verfügbarem Sauerstoff als auch die Menge an erzeugtem Gas überraschend groß. Gleichzeitig sind feine Partikelchen von einer Teilchengröße unter 100 Maschen (0,149 mm) nur in geringer Menge vorhanden.

Die Ergebnisse unter Nr. 1 - 5 in Tabelle 1 zeigen deutlich, dass die einer forcierten Kühlung bei einer Temperatur unter 90°C innerhalb 10 Minuten unterworfenen Erzeugnisse (Nr. 1, 2 und 3) günstige Ergebnisse zeigen, während die Produkte, die einer Schaumerzeugungsbehandlung nach dem üblichen Verfahren d.h. ohne forcierte Kühlung unterworfen wurden, (Nr. 5), und solche Produkte, die ungenügend gekühlt wurden, (Nr. 4), nur geringe Mengen von verfügbarem Sauerstoff sowie ein geringes Gasbildungsvermögen aufwiesen. Dabei enthielten sie eine erhebliche Menge an feinverteiltem Pulver.

TABELLE 1

*1: Bestimmungsmethode für den verfügbaren Sauerstoff:

Eine geringe Menge des Peroxids wurde genau gewogen und in einem durch Ionenaustausch gereinigten Wasser gelöst. Die Lösung wurde mit Schwefelsäure angesäuert und hierauf Kaliumiodidlösung zugesetzt. Nachdem man die Mischung eine Zeit lang hatte stehen lassen, wurde das so in Freiheit gesetzte Jod mit einer Standardnatriumthiosulfatlösung titriert.

*2: Menge des erzeugten Gases:

1 g des behandelten Beispiels wurde in einen 100 ccm fassenden Erlenmeyer-Kolben eingefüllt. 50 ccm eines durch Ionenaustausch gereinigten Wassers wurden zugesetzt. Dann wurde das Ganze eine Minute lang gerührt, und die Menge des hierbei erzeugten Sauerstoffs wurde mit Hilfe einer Gasbürette bei 20°C bestimmt.

BEISPIEL 2

In der gleichen Vorrichtung wie in Beispiel 1 wurde 1 kg Natriumpercarbonat einer Teilchengröße von 16-100 Maschen (1,19 bis 0,14 mm) mit Heißluft von etwa 140°C 40 Minuten lang vorerhitzt. Nach einer Hitzebehandlung bei 123°C während 20 Minuten wurde Kaltluft von 23°C zur Kühlung eingeleitet. Die Kühlgeschwindigkeit war derart geregelt, dass das Produkt nach 3 Minuten eine Temperatur von 93°C, nach 5 Minuten eine Temperatur von 70°C und nach 20 Minuten eine Temperatur von 30°C erreicht hatte. Ein so behandeltes Produkt zeigte einen verfügbaren Sauerstoffgehalt von 11,3 % und eine Menge an erzeugtem Gas von 15,0 ccm/g. Die durch ein 100 Maschen-Sieb (0,149 mm) hindurchgegangene Produktmenge betrug 20 g. Aus diesem Produkt wurde ein Bleichmittel folgender Zusammensetzung hergestellt:

Schäumendes Natriumpercarbonat

(Erzeugnis gemäß der Erfindung) 80 Gew.-%

Natriumtripolyphosphat 10 Gew.-%

Polyoxyäthylendodecyläther mit

11 Äthylenoxidgruppen 3 Gew.-%

Natriumsulfat 7 Gew.-%

Das erhaltene Bleichmittel zeigte beim Einbringen in Wasser einen günstigen Schaum. Weiter zeigte das Bleichmittel eine ausgezeichnete Löslichkeit und eine zufriedenstellende Bleichwirkung.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von schäumendem Natriumpercarbonat, dadurch gekennzeichnet, dass man das Natriumpercarbonat auf 110°C bis 135°C 5 bis 60 Minuten erhitzt und dann abkühlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erhitzte Natriumpercarbonat auf 90°C oder weniger innerhalb 10 Minuten abgekühlt wird.