DE1667502A1

DE1667502A1 - Synthetisches,tonaehnliches Mineral und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1667502A1
Application number: DE1967F0053476
Authority: DE
Inventors: Neumann Barbara Susan
Original assignee: Laporte Industries Ltd
Current assignee: Evonik LIL Ltd
Priority date: 1966-09-12
Filing date: 1967-09-12
Publication date: 1971-06-16
Also published as: DK135035B; FR1565348A; GB1213122A; NL156115B; NO122012B; DK135035C; SE343280B; GB1228155A; AT283271B; DE1667502B2; SE330156B; BE703698A; CH483373A; NL6712477A

Description

* ^lhrZeIchen Unser Zeichen Datum 12. $ΘΡ. 1967

Anwalts-Akte 16 555 β

Be/Be

The Puller^ Earth Union limited Patteson Court, Nutfield Road, Redhill, Surrey, England

"Synthetisches, tonähnliches Mineral und Verfahren zu dessen Herstellung"

Die meisten Tonmineralien sind, wie sie in der Natur vorkommen, in unreinem Zustand, und die vollständige Reinigung ist bei einigen schwierig und teuer und in manchen Fällen unmöglich. Weiterhin gibt es Fälle, bei denen die Versorgung mit einem Tonmaterial einer besonderen, chemischen Zusammensetzung, entweder rein oder unrein, unzu-

Case F 40/F41/F42,/F43/21110 -2-

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reichend ist. Es ist daher wünschenswert, daß man synthetische, tonähnliche Mineralien in einer, im wesentlichen reinen Form herstellen kann.

Es besteht ein besonderes Interesse an der Herstellung synthetischer, tonähnlicher Mineralien mit rheologischen Eigenschaften, die denen des Hectorits ähnlich oder besser sind, da natürliches Hectorit wertvolle Eigenschaften aufweist, jedoch große Mengen an Hectorit nicht zur Verfügung stehen. In jedem lall ist natürliches Hectorit mit Verunreinigungen gemischt, wobei die Entfernung von wenigstens einigen derselben extrem schwierig ist.

Es sind nur zwei Verfahren zur Synthetisierung von Hectorittyp-Tonmineralien bekannt, wobei diese fähig sind mehr als wenige Milligramm des Produkts unter Bedingungen zu liefern, die im technischen Maßstab möglich sind. Ein Verfahren ist durch Granquist und Pollack in "Clays and Clay Minerals", Natl.Acad.Soi., Natl. Res. Council Publ. 8. 150-169, (1960) und das andere von Strese und Hofmann in "Z. Anorg.Chem." 247, 65-95, 1941, beschrieben. Es ist nach keinem dieser Verfahren möglich Produkte zu erhalten, die vollständig rein sind. So enthält das Produkt des Streseund-Hofmann-Verfahrens einen hohen Anteil an amorphem Siliciumdioxid oder Silicat und etwas kristalline Kieselerde oder Quarz. Das Entfernen der amorphen Substanz ist unmöglich, und jedes, nach diesem Verfahren erhaltene Produkt

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enthält notwendigerweise eine so hohe Menge an Verunreinigung, daß die Theologischen Eigenschaften von wäßrigen Dispersionen des Produkts nachteilig beeinflußt werden. Das nach dem von Granquist und Pollack beschriebenen Verfahren erhaltene Produkt enthält etwas Magnesiumhydroxid. Dessen Entfernung ist schwierig, und es ist wahrscheinlich unmöglich es insgesamt zu entfernen. Es ist bekannt, daß das Vorhandensein von sogar nur geringen Mengen an Magnesiumhydroxid den Theologischen Eigenschaften wäßriger Dispersionen von Tonmineralien schadet.

Viele tonähnliche Mineralien enthalten FLuorid, aber obwohl sie jedoch gereinigt werden, besteht immer ein Risiko, daß etwas ITuorid von dem Mineral während bestimmter Verwendungen extrahiert werden kann. Das ist, beispielsweise bei pharmazeutischen und kosmetischen Zubereitungen, von großem Nachteil. Die vorliegende Erfindung hat daher einen besonderen Wert, weil sie leicht die Herstellung von Fluorid-freien, tonähnlichen Mineralien ermöglicht und darüberhinaus solche aufquellenden Tone, die Pluorid-frei sind.

Die synthetischen, aufquellenden Tone der vorliegenden Erfindung haben Aufquelleigenschaften, die sogar größer sind als diejenigen unserer früheren Erfindung. Dies ist insofern überraschend, weil es in dem Verfahren unserer früheren Erfindung kritisch war Fluorid-enthaltende Materialien zu verwenden, wobei es kritisch ist diese über eine be-

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stimmte, minimale Menge hinaus zu verwenden. Es wurde nunmehr jedoch ein Verfahren gefunden, wobei Fluorid-enthaltende Materialien nicht erforderlich sind, die Tonprodukte ausgezeichnete Eigenschaften haben und demgemäß natürlich in dem kosmetischen und pharmazeutischen Bereich verwendet werden können.

Wach der vorliegenden Erfindung wird ein tonähnliches Mineral synthetisiert durch Zusammenausfällen aus einer Lösung, die die gesamten Kationen und Anionen, deren Vorhandensein in dem Mineral erwünscht ist, enthält und die bei einem pH von wenigstens 8 gehalten wird, wobei dann das zusammenausgefällte Produkt ohne Freiwaschen von löslichen Salzen unter Druck erhitzt wird. Druck, Temperatur und Dauer des Erhitzens müssen ausreichend groß sein, um die Kristallbildung hervorzurufen, jedoch nicht so groß, daß die Kristalle größer als gewünscht werden. Vorzugsweise sollte der pH 12,5 nicht überschreiten, und er ist wünschenswert erweise von 8,5 bis 9>5> am günstigsten ungefähr 9· Ein wesentlicher Unterschied zwischen diesem Verfahren, wenn es zur Herstellung von Materialien verwendet wird, die dem Hectorit ähnlich sind und den oben beschriebenen, bekannten Verfahren besteht darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die gesamten Materialien, die in dem tonähnlichen Mineral vorhanden sind, während der Coausfällungsstufen vorhanden sein müssen.

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Es kann eine sehr große Varietät an synthetischen, tonähnlichen Mineralien naoh dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden. Eine Klasse von natürlichen Tonmineralien sind die Smectite, einschließlich Montmorillonit, Beidellit, Nontronit, Sauconit, Saponit und Hectorit. Die Elementarstruktur dieser Mineralien "beruht darauf, daß die zwei Endglieder der reihen, die selbst nicht Tonmineralien sind, M Pyrophyllit, Si₈Al₄O₂₀(OH)₄ und Talk, Si₈Mg₆O₂₀(OH)₄ sind. In den Tonmineralstrukturen werden wenigstens einige der Silicium-, Aluminium- oder Magnesium- und Hydroxylionen durch andere Ionen ersetzt. Als Ergebnis der Substituierung der ersten zwei Typen kann die aufgezeigte Struktur eine negative Ladung erhalten, die durch assoziierte, austauschbare Kationen, häufig Alkalimetallkationen, neutralisiert wird. Es kann daher Silicium durch Aluminium, Aluminium durch Eisen(II) oder Magnesium, das Magnesium durch Lithium und Hydroxyl durch Eluorid ersetzt werden. Bei natürlichem Hectorit wird ein Teil des Magnesiums im allgemeinen durch Lithium und ein kleinerer Teil des Hydroxyls durch Fluorid ersetzt. Mitunter wird ein Teil des Silioiums durch Aluminium ersetzt. Tonähnliche Mineralien haben Röntgenbeugungsbilder, welche denen von einigen, nach der Erfindung hergestellten Zubereitungen ähnlich sind, wenn in die Lösung, aus welcher die Zusammenausfällung erfolgt, im wesentlichen atöchiometrische Mengen von Silicium, Magnesium und möglicherweise Lithium und Aluminium oder einem ande-

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ren in der Zubereitung gewünschten Ion, zusammen mit ausreichend Alkalimetallverbindung, im allgemeinen dem Carbonat oder Hydroxid, eingeführt wird, um die Lösung fortdauernd bei dem gewünschten, alkalischen pH zu halten. Das Verfahren ist von besonderem Wert, da es nunmehr möglich ist eine neue Klasse von synthetischen, tonähnlichen Mineralien mit Röntgenstrahlen-Beugungsbildern herzustellen, die denen natürlicher Hectorite ähnlich sind. Jedoch haben wäßrige Dispersionen der neuen, tonähnlichen Mineralien rheologische Eigenschaften, die besser sind als diejenigen der natürlichen Tone ähnlicher Röntgenstrahlen-Beugungsbilder.

Eine wesentliche Eigenschaft eines brauchbaren Quelltons wird gekennzeichnet durch den Bingham-Ergebniswert (Bingham Yield Value), den eine wäßrige Dispersion von Ton aufweist. Die Bezeichnung "Bingham-Ergebniswert" (ebenso bekannt als Bingham-Ergebnisspannung (Bingham Yield Stress), wobei diese Bezeichnung wahlweise zur Kennzeichnung der gleichen Eigenschaft verwendet wird) ist in Standardwerken der Rheologie, wie "Rheology Theory and Applications", herausgegeben von F.R. Eirich (Acad.Press), Band 1 (1956), Seite 658; "Colloidal Dispersions", L.K. Fischer (N.Y. Bureau of Standards), 2. Ausgabe 1953, Seiten 150 bis 170 und "The Chemistry and Physics of Clays and Other Ceramic Materials", 3.Ausgabe, Seite 463 von A.B. Searle und R.W. Grimshaw, besohrieben. Die Bezeichnung kann als Scherkraft, beziehungsweise -spannung erläutert werden, die, bevor die

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Schergeschwindigkeit ein lineares Verhältnis zur Scherkraft aufweist, überschritten sein soll, wobei die erstere proportional zur Differenz zwischen der Scherkraft und dem Bingham-Ergebniswert ist.

Der Bingham-Ergebniswert wird zunächst dadurch bestimmt, daß man eine Fließkurve im Verhältnis von Scherkraft zu Schergeschwindigkeit erhält und dann den geraden Linienschnitt der Kurve zur Seherkraftachse extrapoliert. Der Mittelwert ist der Bingham-Ergebniswert. Er kann einfach durch irgendeinen Viscometer bestimmt werden, der zum Messen eines Bereichs von Schergeschwindigkeiten und Scherkräften geeignet ist. Zur Messung wurde in der vorliegenden Beschreibung ein "Fann rotational Viscometer" in der V/eise verwendet, wie es in dem Buch "Oil Well Drilling Technology¹¹ durch A.W. McCray und P.W. Cole, union of Oklahoma Press, Seite 94 bis 96 (1958) angegeben ist. Wenn mit diesem Instrument gemessen wird, sind die Ergebnisse in der Einheit dynes/cm zu verwenden.

Die bevorzugten, neuen, synthetischen, tonähnlichen Mineralien haben die allgemeine Formel:

(i2-2a-b-c)"

. M (i2-2a-b-c)⁺

wobei (1.) M ein Natrium, ein Lithium oder ein Äquivalent eines organischen Kations ist

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(2.) a, b und c einen Wert haben, daß entweder

a< 6, b> O, c>0

und b+o<2, +(a+b+c-6)< 2

oder a<6, b=0, +c < 2

und +(a+c-6)< 2,
(3·) eine Kationenaustauschfähigkeit von ungefähr 50

bis 120 m.e.q./i00 g gegeben ist und (4.) M Na⁺ oder Li⁺ ist, wobei ein Bingham-Ergebniswert von ungefähr 50 bis 250 dynes/cm als 2fo±ge Dispersion in Leitungswasser gegeben ist.

Die oben zwischen a, b und c angegebenen Verhältnisse zeigen in stark gekürzter Weise an, daß in allen Fällen die Anzahl der Magnesiumionen pro Celleinheit Kristall geringer als sechs ist und daß die Gesamtzahl der jonen im Octaeder-Gitter von 6 sich nicht mehr als 2 unterscheidet. Wenn Lithium vorhanden ist, ist die Gesamtzahl an Wasserstoffionen, einschließlich derjenigen, die normalerweise als Hydroxyl vorhanden sind, größer als oder gleich vier und die Gesamtzahl der Octaederionen, anderen als Magnesium, geringer als zwei. Wenn Lithium nicht vorhanden ist, kann die Gesamtzahl der Wasserstoffionen sich von vier um nicht mehr als zwei unterscheiden.

Die oben angegebenen Bingham- Ergebniswerte beziehen sich auf Werte in Leitungswasser. Jedoch hängt in diesem Falle der Bingham-Ergebniswert der synthetischen Tondispersionen

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-M-

in großem Ausmaß von der konzentration und der Art der im Wasser vorhandenen Elektrolyten ab. Die allgemeine Wirkung besteht darin, daß die Zugabe von Elektrolyt zu einer Dispersion von synthetischem Ton, die in destilliertem Wasser oder Leitungswasser hergestellt wurde, zuerst den Bingham-Ergebniswert erhöht, dann herabsetzt. Der maximale, bei einer optimalen Elektrolytkonzentration erhaltene Wert ist M um das Mehrfache höher als der Wert, der bei Dispersionen vorherrscht, die mit örtlichem Leitungswasser hergestellt wurden. Diese Wirkung wird nachfolgend erläutert.

Zusätzlich, daß sie von Fluoriden frei sind, sind die neuen erfindungsgemäßen Materialien im wesentlichen rein, wobei sie im wesentlichen frei von Magnesiumhydroxid, amorphem Siliciumdioxid oder Silicat und anderen Verunreinigungen sind. Unter im wesentlichen rein ist zu verstehen, daß die Tone entweder von Verunreinigungen völlig frei sind oder nur solche geringe Mengen enthalten, daß die rheologischen Eigenschaften von wäßrigen Dispersionen von Materialien nicht ernsthaft beeinflußt werden, wobei die bevorzugten Materialien der oben angegebenen Strukturformel noch einen Bingham-Ergebnj3wert in einer 2$igen Dispersion in Wasser von wenigstens 40 oder 50 und vorzugsweise wenigstens 75 dyne/aw haben. Die Materialien können höchstens 5 bis 10 Gew.';' Verunreinigungen haben, jedoch werden die Verunreinigungen und die Mengen derselben immer solche sein, daß die Yib'iLt^ensfcrahlenanalyae ihr Vorhandensein nicht aufzeigt.

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Daher werden mehr als Spurenmengen vorhandene Verunreinigungen amorph sein.

In dieser Bes'ohreibung ist der Bingham-Ergebniswert der Wert, der bei einer Dispersion erhalten wird, die duroh Dispergieren von 2 g Material in 100 ml heißem Wasser und Abkühlenlassen der Dispersion erhalten wird.

"Bingham Yield Values" von wenigstens 40 oder 50 und im allgemeinen von wenigstens 75 dyne/cm , sind zu vergleichen mit Werten von weniger als ungefähr 15 dyne/cm bei Produkten, die nach dem Verfahren von Granquist und Pollack hergestellt wurden, sogar wenn, wie durch Röntgenanalyse aufgezeigt, das anfangs in dem Produkt vorhandene Magnesiumhydroxid augenscheinlich vollständig entfernt wurde und gegenüber Produkten nach dem Verfahren von Strese und Hofmann hergestellt wurden und gegenüber natürlich vorkommendem Hectorit. Die durch Röntgenanalyse bestimmte Kri3tallnatur der neuen Materialien ist ähnlich der des natürlichen Hectorits, und es ist nicht möglich durch leicht verfügbare, experiment!eile Verfahren genau zu bestimmen, welches die Eigenschaften der Mikrostruktur und chemischen Zusammensetzung der neuen Materialien sind, die bei ihnen solche hohe Bingham-Ergebniswerte ergeben, wenn sie in Wasser dispergiert werden. Es kann jedoch durch Auswahl geeigneter Verhältnisse der Komponenten in der Lösung, aus welchen die Tone zusammenausgefällt werden und daher der Verhältnisse der Atome in

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den Materialien und der Verfahrensbedingungen synthetischer Materialien leicht erhalten werden, deren Bingham-Ergebniswerte sogar größer sind als 75 dyne/cm . So können synthetische Materialien mit Bingham-Ergebniswerten von mehr als 100 und oftmals mehr als 150 und mitunter sogar mehr als 250 dyne/cm erhalten werden, und dies besonders bei Lithium enthaltenden Materialien. Diese Werte beziehen sich auf 2$ige Dispersionen in Leitungswasser. Die Werte können, wie oben angegeben, erhöht werden. Die bevorzugten, neuen, tonähnlichen Mineralien haben einen sehr hohen, spezifischen Oberflächenbereich. Im allgemeinen ist er wenigstens 100 qm/g und oftmals 350 qm/g oder mehr, obgleich er natürlich nicht zu hoch sein sollte. Diese Werte stehen in Vergleich zu einem Wert von ungefähr 70 qm/g bei natürlich vorkommendem Hectorit.

Aus der für die bevorzugten, neuen, synthetischen Materialien oben angegebenen Strukturformel ist klar, daß es in Betracht gezogen ist, daß mehr oder weniger Wasserstoff atome als die vier, für die vier Hydroxylgruppen erforderlichen, vorhanden sein können gegenüber der Erwartung, daß in einem Fluorid-freien Hectorit molekül nach dem herkömmlichen Konzept der Smectitstruktur vorhanden sein würden. Das Auftreten dieser Möglichkeit beruht auf der Tatsache, daß viele der bevorzugten Materialien eine Kationenaustauschkapazitat haben, die nicht vereinbar wäre mit der herkömmlichen Formel, obgleich die letztere für natürlich vorkommendes Hecto-

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rit oder für die nach den beiden oben erwähnten, bekannten Verfahren hergestellten, synthetischen Hectorite anwendbar ist. Die Kationenaustauschkapazität der bevorzugten, erfindungsgemäßen Materialien kann beispielsweise 64 Milliäquivalente pro 100 g und die chemische Analyse äquivalent zu

Si₀Mg₁- .,„„ Hx.0_o a Wa_n _Ao~ sein, wobei χ durch Analyse nicht 8 pobu ^4 U,4o^

leicht bestimmt werden kann. Die Kationenaustauschkapazität kann nur übereinstimmend gemacht werden mit der Zubereitung, wenn man annimmt, daß χ = 4.723 ist, das heißt ο = 0,723 nach der oben errechneten Formel ist. Die herkömmliche Formel erfordert eine Kationenaustauschkapazität von 2(6 - 5.397) = 1.206 Äquivalenten pro Zelleinheit oder ungefähr 160 Milliäquivalente pro 100 g, was sehr viel höher ist als der experimentiell gemessene Wert. Im allgemeinen haben die neuen Materialien Kationenaustauschkapazitäten im Bereich von 40 oder 50 bis 120 mäq/100 g, normalerweise von 60 bis 90, und dies ist besonders wünschenswert.

Ein hoher Anteil der in der Lösung vorhandenen Magnesium-, Lithium- und Siliciumionen, aus welchen die Materialien zusammen ausgefällt werden, gehen in die gebildeten Materialien, und demgemäß bringt die Einstellung der relativen Verhältnisse der Mengen dieser Ione Veränderungen in der empirischen Formel des gebildeten Materials. Das zurückbehaltene Verhältnis ist sogar höher als in dem Verfahren einer früheren Erfindung der Anmelderin und bildet daher

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eine sogar größere wirtschaftliche Verwendungsmöglichkeit der Materialien.

Bei der Herstellung der bevorzugten, Fluörid-freien Materialien mit zufriedenstellenden Bingham-Ergebniswerten und Lithiumgehalt wird es vorgezogen, daß die Mengen in der Lösung solche sein sollten, daß von 0,4 oder 0,6 bis 1,45 Li,thiumatome pro 8 Siliciumatome und vorzugsweise von 0,6 bi3 1,2 vorhanden sind. Bingham-Ergebniswerte größer als 100 können auf diese Weise erhalten werden. Bingham-Ergebniswerte größer als 150 können mit Lösungen erhalten werden, die von 0,7 bis 1,45 Lithiumatome pro 8 Siliciumatome enthalten. Bei dem Endprodukt wird es vorgezogen, daß die Anzahl der Lithiumatome pro Zelleinheit (das heißt 8 Siliciumatome) ungefähr 0,6 bis 1,05 ist.

Wenn die Lösung und das daraus auszufällende Material frei von Lithium sind, wird es ebenso vorgezogen, daß weniger als 6 Magnesiumatome pro 8 Siliciumatome in der Lösung und dem Produkt vorhanden sein sollen. Um zufriedenstellende Bingham-Ergebniswerte zu erreichen ist das Magnesiumfehl vorzugsweise wenigstens 0,1 Atome pro Zelleinheit, ist jedoch im allgemeinen nicht mehr als ungefähr 1,5 Atome pro Zelleinheit. Vorzugsweise ist das Fehl mehr als ungefähr 0,2, und die zufriedenstellendsten Ergebnisse werden mit Magrieaiumdefiziten von rund 0,5 bis 1 Atom pro Zelleinheit

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mit dem bevorzugten Fehl um rund 0,7 erhalten. Es ist daher, wenn b = ο ist, a vorzugsweise gleich ungefähr 5,3.

Irgendwelche geeignete Magnesium- und Lithiumsalze können zur Einführung dieser Kationen in die Lösung verwendet werden. Beispiele sind Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Magnesiumnitrat und Lithiumchlorid, -sulfat und -nitrat. Die Reaktionslösung muß während der gesamten Coausfällung alkalisch bleiben, und sie muß ausreichend Alkali enthalten, um die während der Coausfällung fr ei werdend en Anionen zu neutralisieren, beispielsweise um die aus Magnesiumsulfat freiwerdenden Sulfationen zu neutralisieren. Es ist daher vorzugsweise mehr als die stöchiometrische Menge Alkali zur Neutralisierung der während der Reaktion freiwerdenden Anionen und ebenso des Anions des vorhandenen Tonmoleküls erforderlich. Die Menge liegt vorzugsweise zwischen der stöchiometrischen Menge und ungefähr dem Dreifachen der stöchiometrisohen Menge, wobei die bevorzugte Menge ungefähr das 1%-fache ist.

Die Coausfällung wird vorzugsweise durchgeführt durch Mischen einer heißen Lösung, die das Magnesiumsalz und irgendein Lithiumsalz, das eingeschlossen ist, enthält, mit einer kalten, Silicium-enthaltenden Lösung. Diese kalte Lösung enthält im allgemeinen ebenso das Alkali. Das Silicium kann in der Form irgendeines geeigneten Silicats eingeführt werden. Die Zugabe einer Lösung zu der anderen kann sohneil

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oder langsam durchgeführt werden, es wurde jedoch gefunden, daß die Zugabe während einer Zeitdauer von rund 20 Minuten am zufriedenstellendsten ist.

Die Eigenschaften des erhaltenen Materials scheinen sich nicht sehr mit der Konzentration der verwendeten Reaktionspartner und demgemäß der Konzentration der gebildeten Ausfällung zu ändern. Jedoch wird es aus experimentiellen Gründen im allgemeinen vorgezogen die Konzentrationen der Reaktionspartner so auszuwählen, daß die Konzentration der Ausfällung nicht mehr als ungefähr 5 G-ew.# ist. Über dieser Höhe treten Schwierigkeiten beim Filtern und Waschen der Ausfällung auf.

Die Ausfällung kann, nachdem sie gebildet ist, bevor sie unter Druck erhitzt wird, gekocht werden, um die nachfolgende Bearbeitung der Ausfällung zu erleichtern. Dies erleichtert besonders das Waschen und Filtern der Ausfällung. Siedezeiten von ungefähr 4 Stunden wurden als zufriedenstellend gefunden.

Das Erhitzen unter Druck, in einem Druckkessel durchgeführt, sollte vorzugsweise bei einem Druck von wenigstens 100 psi (7,03 kg/cm ) (170 C) erfolgen, wenn Lithium vorhanden ist mit geeigneten Drücken von ungefähr 150 bis 700 psi (10 bis 49 kg/cm²) (186 bis 263⁰C). Drücke von 700 bis 1000 psi (49,2 bis 70,3 kg/cm ) sind vorteilhaft, wenn, wie nachfol-

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gend erläutert, ein organisches Derivat nachfolgend hergestellt werden soll. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, können gute Ergebnisse mit Drücken von 200 Ms 600 psi (14,1 bis 42,2 kg/cm²) (198 bis 254⁰C) erhalten werden. Ein geeigneter Druck liegt bei ungefähr 400 psi (28 kg/cm ) (231⁰C). Wenn kein Lithium vorhanden ist, sind die erwähnten niederen Drücke nicht vollständig zufriedenstellend, und im allgemeinen sollte der Druck wenigstens 250 psi (17,6 kg/cm ) (207⁰C) sein. Ein geeigneter Druckbereich, wenn kein Lithium vorhanden ist, ist von 5OO bis 1000 psi (35»2 bis 70,3 kg/cm ), mit einem bevorzugten Wert von ungefähr 700 (49 kg/cm ). Es gibt jedoch in allen Fällen keine kritische obere Grenze, und Drücke bis sogar 3000 psi (210,9 kg/cm ) sind in sdchen Fällen geeignet, wo beabsichtigt ist die für das Verfahren erforderliche Zeit zu kürzen. Das ermöglicht dann die Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens mit Beschicken und Mischen durch geeignet konstruierte und angeordnete Mittel.

Die Bearbeitung im Druckkessel wird zur Kristallisation des tonähnlichen Minerals und wenn sie zu lange fortgesetzt wird, erfolgt eine zu starke Kristallisation, und die Theologischen Eigenschaften der wäßrigen Dispersionen des Produkts werden naohteilig beeinflußt. Das Halten im Druckkessel, besonders bei 400 pei (28,2 kg/cm ) sollte wenigstens eine Stunde durohgefUhrt werden, jedoch sind im allgemeinen 8 Stunden vollständig ausreichend. Eine bevorzugte Dauer liegt bei

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ungefähr vier Stunden. Jedoch wird es, wenn, wie diea später im einzelnen ausgeführt wird, nachfolgend ein organisches Derivat hergestellt werden soll, mitunter vorgezogen die Autoklavbehandlung sogar 24 Stunden durchzuführen.

Das Produkt der Autoklavenbehandlung ist im allgemeinen eine Suspension. Die Feststoffe werden gewöhnlich durch Filtrieren oder Zentrifugieren und Waschen, beispielsweise mit Wasser, abgetrennt, um lösliche Nebenprodukte, wie Natriumsulfat, aus der Coausfällung zu entfernen. Dieses naße Produkt kann dann entweder, beispielsweise zur chemischen Eeaktion als solches oder es kann getrocknet werden. Die Trocknung kann beispielsweise durch Erhitzen auf 11O⁰C 16 Stunden lang erfolgen.

In den nachfolgenden Beispielen erläutern gemäß der Erfindung die Beispiele 1 und 2 die Herstellung neuer, erfindungsgemäßer Materialien, die Röntgenstrahlenbeugungsbilder ähnlich denen des Hectorits aufweisen und Fluorid-frei sind, jedoch Lithium enthalten. Beispiel 2 erläutert weiterhin die Abänderung des Bingham-Ergebniswertes mit Elektrolytvergrößerung. Beispiel 3 erläutert, daß bei Vergrößerung des lithiumgehalts bis zu 1_t75 Atomen pro Einheit Kristall der Bingham-Ergebniswert verringert wird,und Beispiel 4 zeigt, daß Lithiumgehalte, größer als 2, keinen beträchtlichen Bingham-Ergebniswert ergeben. Die Beispiele 5 und 6 sind Beispiele der Herstellung eines, sowohl von Lithium

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als auch von fluor freien Materials. Beispiel 7 erläutert ein Verfahren mit hohem D^uek und kurzer Zeit.

Die Beispiele 8 und 9 zeigen, daß sehr geringe Ergebnisse erhalten werden, wenn die Zusammenausfällung nicht in Ge~ genwart der gesamten Anionen und Kationen, die im Endton vorhanden sein sollen, durchgeführt wird. Beispiel 8 ist ein Verfahren nach Strese und Hofmann, wie dies oben angegeben wurde, besonders wie es auf den Seiten 73 und 78 bis 80 dort beschrieben ist. Beispiel 9 ist ein dem Beispiel 8 ähnliches Verfahren, jedoch unter Verwendung der in Beispiel 2 beschriebenen Mengen.

In allen Beispielen wurde die Kationenaustauschkapazität nach dem Verfahren von R.C. Mackenzie, in J. Colloid Sei., 6, 216 (1951) gemessen.

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Beispiel 1

130,7 g Magnesiumsulfatheptahydrat und 2,97 S Lithiumchlorid wurden in 900 ml Wasser in einem Kolben mit ungefähr 5 1 Kapazität gelöst und zum Siedepunkt erhitzt. In einem getrennten Kessel wurden 38,6 g Natriumcarbonat in 900 ml Wasser gelöst und 166 g Natriumsilicatlosung, die 29 g SiO₂ und 8,8 g Na^O pro 100 g enthielt, hierzu zugegeben. Die zweite Lösung wurde zu der ersten zugegeben, wobei beobachtet wurde, daß eine weiße Ausfällung gebildet wurde. Das Gemisch wurde unter Rückfluss und wirksamen fortwährendem Rühren zum Sieden gebracht. Nach zwei Stunden Sieden wurde der Inhalt des Kolben in einen mit einem Rührwerk ausgestatteten Druckkessel gebracht, in 1/2 - 1 Stunde auf 250 G und einem entsprechenden Druck von 562 psig (4-0,3 kg/cm ) erhitzt und bei dieser Temperatur 4- Stunden gehalten, wobei fortwährend gerührt wurde. Man ließ dann das Gemisch auf unter 100⁰C abkühlen, entfernte es von dem Druckkessel, die vorhandenen Feststoffe wurden filtriert, mit Leitungswasser durch Filtrieren gewaschen, bis das Filtrat keine merkliche Sulfatreaktion zeigte, wenn es mit Bariumchloridlösung geprüft wurde. Der Filterkuchen wurde im Wärmeofen bei 110⁰O 16 Stunden getrocknet und zu einem Pulver vermählen.

Das Produkt enthielt M = Na⁺, a = 5,29, b = 0,47, c * 0,4-9.

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Wenn 2 g des Pulvers in 100 ml heißem Leitungswasser (Gehalt 39 ppm Ca⁺⁺ und 4 ppm Mg⁺⁺) dispergiert wurden, wurde gefunden, daß nach Abkühlen ein weißes durchsichtiges Gel erhalten wurde. Bei Verwendung eines Umdrehviscometers (Fann VG Modell) wurden bei dieser Dispersion die nachfolgenden rheologischen Parameter gemessen:

Plastische Viskosität 13 centipoises

ρ Bingham Ergebniswert 72 dyne/cm

Die Kationen-Austauschkapazität betrug 0,59 Milliäquivalente pro Gramm. Die Röntgenstrahlanalyse nach dem Pulverbeugungsverfahren zeigte, daß die Struktur der des natürlichen Hectorits entsprach und daß kein weiteres kristallines Material festgestellt werden konnte. Die differentialthermische Analyse ergab ein dem natürlichen Hectorit ähnliches Diagramm, das nur endotherme Spitzen im Bereich von 600 - 800°G aufwies.

Beispiel 2

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt, Jedoch die Menge bestimmter Bestandteile geändert. So wurden hier 122,0 g Magnesiumsulfathexahydrat und 4,4-5 g Lithiumchlorid verwendet.

Das Produkt hatte M = Na⁺, a = 5,03, b = 0,63, c = 0,78.

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Die Kationen-Austauschkapazität betrug 0,67 raäq/g. Die
Röntgenstrahlanalyse zeigte dasselbe Bild wie bei Hectorit und die unterscheidende thermische Analyse zeigte nur
endotherme bpitzen im Bereich von 600 - 800⁰C.

Die Dispersion von 2 g des Produkts in 100 ml heißem Leitungswasser ergab nach Abkühlen ein zumeist klares thixotropes Gel mit einer plastischen Viskosität von 18 centipoise und einem Bingham Yield Value von 210 dyne/cm .

Der Bingham-Ergebniswert (BYV) dieser Dispersion wurde
wiederum nach Zugabe verschiedener Mengen von Natriumsulfat in der I'Orm einer konzentrierten Lösung gemessen. Es
wurden die nachfolgenden Ergebnisse erhalten:

Zugegebene Na^üO^-Menge in

milliäquivalenten pro Liter Bingham-Ergebniswert Dispersion, wobei diese 2% (dyne/cm )

synthetischen Ton enthielt

10	Beispiel '6	400
20	520
30	550
40	565
60	520
100	400
150	180

Man verwendet wieder das Verfahren von Beispiel 1, Jedoch

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war die verwendete Menge Magnesiumsulfatheptahydrat 1o5,0 g und Lithiumchlorid 7,42 g.

Das Produkt hatte M = Na⁺, a = 4,63, b = 0,82, ο d.h. b+c = 2,24.

Eine Dispersion von 2 g Produkt in 100 ml heißem Wasser ergab nach Abkühlen ein weißes trübes thixotropes Gel mit einer plastischen Viskosität von 1$ centipoise und einem Bingham-Ergebniswert von 38 dyne/cm . Die Kationen-Austauschkapazität war 0,65 niäq/g. Die Röntgenstrahlanalyse ergab das Beugungsbild von Hectorit, aber die Beugungslinien waren nicht so diffus als die der Produkte der Beispiele 1 und 2. Die differentialthermische Analyse zeigte im 600 - 800°C-Bereich endotherme und exotherme Spitzen, wobei die exotherme Spitze im Vergleich zur endothermen Spitze scharf und relativ schmal war.

Beispiel 4

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 verwendet, jedoch war die Menge Magnesiumsulfatheptahydrat 96,1 g und Lithiumchlorid 8,90 g.

Das Produkt hatte M = Na⁺, a = 4,42, b = 0,92, c = 1,71 d.h. b+c = 2,6'3.

Wenn 2 g des Produkts in heißem Wasser dispergiert wurden,

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wurde festgestellt, daß sich die I-'eststoffe sofort nach Beendigung des Rührens absetzten und kein thixotropes Gel erhalten werden konnte.

Die Kationen-Austauschkapazität war 0,69 mäq/g. Die Höntgenstrahlanalyse ergab ein sehr diffuses hectoritähnliches Beugungsbild mit einem hohen Grad an Streuung, wodurch das schwach kristallisierte oder amorphe Material aufgezeigt wird. Die differentialthermische Analyse zeigte zwischen 600 und 800°C sowohl exotherme als auch endotherme Spitzen, wobei die beiden Arten ähnliche Größe aufweisen.

Die in den Beispielen 1-4 verwendeten Mengen an Chemikalien, wurden hinsichtlich der Zuführung von Silicium, Magnesium und Lithium in den nachfolgenden Atomverhältnissen errechnet:

Beispiel	Si	Mg	Li	Bingham-Ergebniswert
1	8	5,3	0,70	72
2	8	4,95	1,05	210
5	8	4,25	1,75	38
4	8	3,90	2,10	0

Gleichzeitig wurde die Natriumcarbonatmenge nach der nachfolgend angegebenen Formel errechnet:

W = 0,882 ρ (1,5r« - D

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wobei W die Menge in Gramm NapCO-z ist, die pro verwendete 100 g Natriumsilicat erforderlich ist, wenn die Si02 tration in dem Natriumsilicat p$ (Gew/Gew) und das Molarverhältnis von biOp zu NaOH r isto

Beispiel 5

Man folgt dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1, jedoch war die Menge Magnesiumsulfatheptahydrat 139,5 g und es wurde kein Lithiumchlorid verwendet und die Natriumcarbonat menge war 42,5 6·

Das Produkt hatte M = Na⁺, a = 5,09, b = 0, c = 1,38.

Eine Dispersion von 2 g des Produkts in 100 ml heißem Wasser ergab nach Abkühlen ein zumeist klares farbloses thixo-

tropes Gel mit einer plastischen Viskosität von 12 centίο poise und einem Bingham-Wert von 95 dyne/cm . Die Kationen- ■ Austauschkapazität war 0,55 mäq/g. Die Köntgenstrahlanalyse ergab das typische Hectoritbild. Die differentialthermische Analyse zeigte große exotherme und endotherme Spitzen im Bereich von 600 - 800⁰C.

Die in diesem Beispiel verwendeten Produkte wurden hinsichtlich der Zuführung von Silicium und Magnesium im Atomverhältnis von 8:5,65 errechnet. Dabei wurde das zugegebene Natriumcarbonat nach der oben im Beispiel 4- angegebenen

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Formel plus 1O#igem Überschuss errechnet.

Beispiel 6

125»7 g Magnesiumsulfatheptahydrat wurden in 6JO ml Wasser gelöst und zum Siedepunkt erhitzt. In einem getrennten Druckkessel wurden 38,7 g Natriumcarbonat in 630 ml V/asser gelöst und 166 g Natriumsilicat, dieses in den anderen ßeispielen verwendeten Typs, wurden während einer Zeitdauer von 30 hinuten zugegeben. Das Gemisch wurde zwei Stunden unter Kückfluss gehalten, dann auf 286 G (entsprechend einem Druck von 1000 psi (70 kg/cm ) erhitzt, bei dieser Temperatur 4 stunden unter Kühren gehalten. Die nachfolgende Behandlung war die gleiche wie in den gesamten vorausgehenden Beispielen.

Das Produkt bestand aus h = Na⁺, a = 5,38, b = 0,c =0,78. Die rheologischen Parameter des Produkts waren

ßingham-Ergebniswert 152 dyne/cm

Plastische Viskosität 13 centipoise

Kationen-Austauschkapazität 0,63 niäq/g

Nach Zugeben der gleichen konzentrierten Na₂SO₂,-Lösung zur steigerung des Elektrolytgehalts der Lösung auf 45 mäq/1, stieg der Bingham-Ergebniswert auf ein Maximum von 382

dyne/cm .

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Beispiel 7

Bei diesem Beispiel wurde anfangs das gleiche Verfahren wie in Beispiel 2 durchgeführt, jedoch betrug die zur Herstellung der beiden Lösungen verwendete Wassermenge 630 ml anstelle von 900 ml. Die die Ausfällung enthaltende öchlemme wurde so schnell als möglich auf 336 C entsprechend 2000 psi (14-0 kg/cm ) erhitzt (Gesamterhitzungszeit vom Siedepunkt 2 3/4- Stunden) sofort so schnell als möglich durch Stehenlassen des Druckkessels in kaltem Wasser abgekühlt. Das Produkt wurde dann wie die anderen Zubereitungen behandelt und es hatte die nachfolgenden Eigenschaften:

Bingham-Ergebniswert 40 dyne/cm Plastische Viskosität 5 centipoise

Der maximale Bingham-Ergebniswert war bei optimaler Eiektro-

lytkonzentration 475 dyne/cm . Die Kationen-Austauschkapazität betrug 0,70 mäq/g.

Beispiel 8

122 g Magnesiumsulfatheptahydrat wurden in 4-50 ml Wasser gelöst und in einem anderen Druckkessel 166 g Natriumsilicatlösung der in den Beispielen 1—5 verwendeten Art mit 4-5o ml Wasser gemischt. Die zweite Lösung wurde der ersten zugegeben und die sich ergebende Ausfällung durch filtrieren so lange gewachsen, bis sie sulfatfrei war.

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Es wurde dann bei 11O°C 16 ötunden getrocknet, gemahlen und nachfolgend mit 600 ml 2N-Hatriumhydroxidlösung gemischt. Das sich ergebende Gemisch wurde in einen Druckkessel gebracht und 56 stunden bei 240⁰C erhitzt. Nach Abkühlen wurden die Feststoffe durch Filtrieren gewaschen, bis das Filtrat zumeist von Alkali frei war, zuletzt wurde das Produkt bei 110°C getrocknet und gemahlen.

Wenn 2 g des Produkts in heißem Wasser dispergiert wurden, so wurde festgestellt, daß ein Teil des Materials sich zumeist sofort setzte, während der Rest nach Kühlen ein weißes, trübes, schwaches Gel bildete mit einer plastischen Viskosität von 6 centipoise und einem Bingham-Ergebniswert von 14 dyne/cm . Die Kationen-Austauschkapazität war 0,55 mä Die Kontgenstrahlanalyse ergab ein komplexes Bild, das schwache und diffuse Linien von Hectorit zeigte und viel stärkere und schärfere Linien von wenigstens einer anderen kristallinen substanz, hauptsächlich von Quarz. Die differentialthermische Analyse zeigte nur kleine exotherme und endotherme bpitzen zwischen 600⁰C und 800⁰C.

Die Menge der bei dieser Zubereitung verwendeten Produkte entsprach einem Si/Mg Atomverhältnis von 1,6. Die Menge Natriumhydroxid ist beträchtlich höher als die äquivalente Menge Natriumcarbonat, die nach der nach Beispiel 4 gegebenen Formel errechnet wurde.

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Beispiel 9

Bei diesem Versuch wurden die gleichen Mengen und Arten von Produkten wie in Beispiel 2 verwendet, während das Verfahren das gleiche war wie in Beispiel 8. Es wurden daher die Magnesiumsulfat- und NatriumsiIicatlösungen unter Bildung einer Ausfällung gemischt, die dann gewaschen, getrocknet und wieder in 600 ml Lösung, die Natriumcarbonat und Lithiumchlorid enthielt, dispergiert wurde. Nach Behandlung im Druckkessel, Waschen, Trocknen und Mahlen wie in Beispiel 8, wurde das Produkt geprüft und ergab sehr ähnliche Ergebnisse wie die des Beispiels 8.

Plastische Viskosität bei

2#iger Konzentration 10 centipoise

Bingham-Ergebniswert bei ₂

2#iger Konzentration 14- dyne/cm

Kationen-Austauschkapazität 0,69 mäq/g

Rontgenstrahlanalyse schwaches Hectorit,

starkes Quarz wie) Beugungsbild

DTA !^Beispiel 8

Die gesamten im einzelnen oben angegebenen synthetischen, tonähnlichen Mineralien haben ein anorganisches Kation M, wobei jedoch brauchbare Derivate, in welchen das Kation organisch ist, hergestellt werden können. Es können daher die anorganischen Materialien in neue synthetische tonmineralorganophile Produkte umgewandelt werden, in denen

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wenigstens ein Teil der austauschbaren Katione aus einem oder mehreren organischen Kationen besteht, die diese Produkte mit einer organophilen Struktur ausstatten. Diese neuen organophilen Produkte können durch -umsetzen von einem der neuen synthetischen Tonmineralien entweder vor dem Waschen oder nach dem Waschen oder nach dem Trocknen in einem flüssigen, vorzugsweise wässrigen, Medium mit einer organischen Verbindung oder einem Salz derselben hergestellt werden, wobei diese in dem Medium ein organisches Kation schafft, das zur Bewirkung einer Kationen-Austauschreaktion mit dem synthetischen Ton befähigt ist. Vorzugsweise sind wenigstens ein größerer Teil der austauschbaren Katione in dem organophilen Produkt die bezeichneten organischen Katione.

Beispiele organischer Verbindungen oder Salze derselben, von welchen solche Katione herrühren können, können von den nachfolgenden Klassen abstammen: organisches Ammonium, organisches Phosphonium, organisches Stibonium, organisches Arsonium, organisches Oxonium, organisches Sulphonium.

Im allgemeinen sind die Kationen von wesentlicher Bedeutung, soweit sie die vorliegende Erfindung betreffen, auf den Stickstoff, d.h. die organischen Ammoniumsalze bezogen, .beispielhafterweise umfaßt diese Klasse von Erfindungen Salze (einschließlich quarternäre Salze) von primären,

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sekundären und tertiären Aminen, einschließlich Mono-, Di-, Tri- und Polyaminen, als auch aliphatischen, aromatischen, cyclischen und heterocyclischen Aminen und substituierten Derivaten derselben. Andere mono- oder mehrwertige Verbindungen, die in der Praxis der vorliegenden Erfindung besonderen Wert haben, sind die so bezeichneten "Ethomeens" (Armour & Company Ethomeen ist die Handelsbezeichnung). Diese Verbindungen sind als tertiäre Amine anzusehen, die eine einzige Alkylgruppe und zwei Polyoxyäthylengruppen haben, die mit dem Stickstoffatom verbunden sind. In ähnlicher Weise haben die so bezeichneten "Ethoduomeens" (Armour & Company) ebenso Wert.

Vorzugsweise hat der vorhandene organische Rest wenigstens 10_;wünschenswerterweise wenigstens 12 und vorteilhafterweise wenigstens 18 Kohlenstoffatome. Die Verbindungen können bis zu 30, 40 oder sogar 50 und mehr Kohlenstoffatome, abhängig von der Verfügbarkeit solcher Materialien haben.

Spezifische Beispiele geeigneter organischer Ammoniumkatione sind Dimethyldioctadecylammonium, Trimethyloctadecylammonium, Dodecylammonium, Hexadecylammonium, Octadecylammonium, Dioctadecylmorpholinium, l-Propyl^-octadecylimidazolinium und Bis(-2-hydroxyäthyl)-octadecylammonium. Diese können einzeln oder zusammen zur Herstellung eines Organosilicats mit den gewünschten Eigenschaften verwendet werden.

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Wenn ein im wesentlichen vollständiger Kationenaustausch gewünscht wird, wird es'vorgezogen, von 0,9 bis 1,4 Äquivalente organisches Kation zu verwenden, obgleich gefunden wurde, daß es in manchen Fällen sehr günstig ist, 1,7 bis 1,8, sogar bis zu 2,2 Äquivalente zu verwenden. Wenn jedoch der Ton bei höheren Drücken beispielsweise bei 700 bis 1000 psi (49 - 70 kg/cm ) synthetisiert wurde, liegen die oben angegebenen Bereiche jeweils bzw. bei 0,6 bis 1,4 und 1,0 bis 2,2 Äquivalenten.

Das Produkt kann durch die üblichen Stufen des Entwässerns und Trocknens abgetrennt und schließlich, wenn gewünscht, gemahlen werden. Normalerweise wird das Produkt ebenso gewaschen.

Die beschriebenen Verfahren können als Ausgangsmaterial getrockneten synthetischen Ton verwenden. Jedoch ist, wenn es vorgezogen wird, die Reaktion in einem wässrigen Medium durchzuführen, es offensichtlich günstig, eine wässrige Schlemme oder eine kuchenähnliche Masse ohne Wärmebehandlung zu verwenden.

Bestimmte kationmodifizierte erfindungsgemäße Tone weisen oleophile und gelbildende Eigenschaften auf, die sie beispielsweise zur Herstellung von Schmierfetten sehr brauch-

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bar machen. Andere besitzen die Fähigkeit, Organosole zu bilden.

Die nachfolgenden Beispiele 10 bis 14 zeigen Beispiele der Herstellung von organischen Derivaten der neuen erfindungsgemäßen Materialien.

Beispiel 10
11,25 gal (51 1) Wasser wurden in einem Druckkessel zum

Siedepunkt erhitzt und 21,8 Ib (9,89 kg) Magnesiumsulfatheptahydrat und 0,8 Ib (0,363 kg) Lithiumchlorid in dem Wasser gelöst. Eine getrennte Lösung wurde hergestellt, die 11,25 gal (51 1) Wasser mit 29,6 Ib (13,5 kg) Natriumsilicat, des in den gesamten anderen Beispielen verwendeten Typs und 10,4 Ib (4,72 kg) wasserfreies Natriumcarbonat enthielt. Die zweite Lösung wurde&llmählich zu der ersten Lösung im Druckkessel,während einer Zeitdauer von einer Stunde,zugegeben. Das Gemisch wurde dann bei atmosphärischem Druck unter/i"ortdauerndem Hühren zwei Stunden erhitzt, dann wurde der Druckkessel verschlossen und auf 2O7°C (250 psi Druck) (17,6 kg/cm²) in 4 1/2 Stunden erhitzt. Die gleiche 'temperatur und der Druck wurden 8 stunden beibehalten, dann das Erhitzen eingestellt und das Gemisch auf unter 100⁰C abkühlen lassen. Es wurde dann dem Autoclaven

entnommen.

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1000 g der ungewaschenen Schlämme aus dem Druckkessel, die 60 g synthetischen Ton enthielten,wurden mit 2 Liter heissem Wasser gemischt. Eine Lösung von 50,8 g (1,1 Äquivalente) _r dies unter der Handelsbezeichnung auf den Markt gebrachten Materials Arquad 2HT - 75$T,(wobei dieses Material Dimethyldioctadecylammoniumchlorid in 75$iger Konzentration in Isopropanol ist),in 1,5 1 heißem Wasser wurden hierzu unter heftigem Rühren zugegeben» Das Gemisch wurde zum Siedepunkt erhitzt, wenn beobachtet wurde, daß die dispergierten Feststoffe ausgeflockt wurden und beim Stehenlassen absitzen. Die Ausfällung wurde unter Vakuum filtriert, mit heiß#em Wasser gewaschen, bis das Filtrat im wesentlichen chloridfrei war un^. bei 80°C 2 Stunden getrocknet. Weiches, pulverförmiges Produkt wurde erhalten, das leicht zu einem feinen Pulver gemahlen werden konnte, das zur Verwendung bei der Herstellung eines Fetts geeignet ist.

Beispiel 11

Man verwendet das gleiche Verfahren wie in Beispiel 10, Jedoch mit dem Unterschied, daß das Verfahren im Druckkessel 24 Stunden fortgesetzt wurde. Das sich ergebende weiche, pulverförmige Produkt war zur Herstellung eines Fetts sogar noch mehr geeignet.

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Beispiel 12

Man verwendet dasselbe Verfahren wie in Beispiel 10 mit der Ausnahme, daß die Schlemme vom Druckkessel durch Filtrieren gewaschen wurde, bis das Filtrat im wesentlichen von Sulfat frei war. Der Filterkuchen wurde bei 120⁰C 8 Stunden getrocknet und die fein vermahlenen 60 g getrockneten Feststoffe wurden in 3 1 heißem Wasser durch 15 Minuten langes Einmischen dispergiert und mit einer Lösung von 50,8 g Arguad 2HT gemischt, wonach man die in Beispiel 10 beschriebene Herstellung fortsetzte.

Es wurde wiederum ein weiches, pulverförmiges Produkt erhalten, das leicht zu einem feinen Pulver gemahlen werden konnte, das zur Verwendung bei der Herstellung eines Fetts geeignet ist.

Beispiel 13

Man verwendet dasselbe Verfahren wie in Beispiel 10 mit der Ausnahme, daß 74 g (1,7 Äquivalente) Arguad 2HT verwendet wurden. In diesem Falle war das sich ergebende Produkt zur Herstellung eines Organosols geeignet.

Beispiel 14

Das in Beispiel 6 erhaltene Produkt wurde zu einer organophilen Form umgewandelt ιdurch Dispergieren von 15 g trocke-

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nem Ton in 150 ml heißem Wasser, unter Zugeben einer Lösung von 11,6 g Arguad 2HT in 375 ml heißem Wasser und durch Fortsetzen der Herstellung, wie sie in Beispiel 10 beschrieben wurde.

Das Produkt wurde in einem Schmieröl geringer Viskosität dispergiert und es wurde gefunden, daß bei 8 - 10^'iger Konzentration steife Fette erhalten wurden, die in der Konsistenz den herkömmlichen Schmierfetten ähnlich sind.

Im allgemeinen können Fette durch Mischen der organischen Ammoniumtonderivate in geeigneter, feinverteilter Form mit einem Netzmittel und einem Fettbasisöl hergestellt werden. Das Mischen wird vorzugsweise als Mahlarbeitsverfahren durchgeführt und vorteilhafterweise in zwei Stufen, wobei die erste mit einem Teil der gewünschten Menge Fettbasisöl, die zweite mit dem .Rest durchgeführt wird. Zuletzt kann das Fett zur leichteren Entfernung eingeschlossener Luftblasen zentrifugiert werden.

Die Fette umfassen im allgemeinen eine größere Menge Fettbasisöl und eine kleinere Menge, geeigneterweise 2 bis 29 Gewichtsprozent (geeigneter 5 - 13^ und vorzugsweise 10$) organisches Tonderivat.

Die nachfolgenden Beispiele 15 und 16 erläutern die Her-

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stellung bestimmter organischer Tonderivate und die Verwendung solcher Materialien bei der. Herstellung von Fetten.

Beispiel 15

174- g Leichtspindelöl (grade Carnea 21) wurden mit 4- g Methylalkohol gemischt und 29 g Pulver, wie vorausgehend nach Beispiel 10 hergestellt, wurden hierzu zugegeben. Das Gemisch wurde mit einem Hochleistungsschärmischer 3 Minuten gerührt, dann durch eine Kolloidmühle laufen lassen, wobei die öchneideoberflachen dieser Mühle auf 0,05 πιπί Abstand eingestellt waren. Nach Durchlaufen der Mühle wurden 150 g des erhaltenen Fetts mit einem Feststoffgehalt von 14$ mit 60 g derselben Art von Leichtspindelöl, wie sie vorausgehend benutzt wurde, gemischt, um den Feststoffgehalt auf 10$ zu reduzieren und das Gemisch ließ man dann nochmals durch die Kolloidmühle laufen. Danach wurde das erhaltene Fett zur Erleichterung der Entfernung eingeschlossener Luftblasen zentrifugiert. Die Konsistenz des Fettes wurde durch einen Gellenkamp Miniatur-Penetrometer unter Verwendung eines Kegels mit einem festen Winkel von 90° und einem Gesamtgewicht von 15»3 g geprüft. Ein Wert von 30 (Einzehntel Millimetereinheiten) wurde erhalten.

Beispiel 16
Zur Herstellung erfindungsgemäßer Organosole hat die orga-

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nische Ammoniumverbindung, die zur Reaktion mit dem synthetischen, aufquellenden Ton verwendet wird, vorzugsweise eine Kette von wenigstens 18⁰O Atome und wird in einer Menge von wenigstens 1,5 Äquivalenten ( vorzugsweise nicht mehr als 2,2) und geeigneterweise zwischen 1,7 und 1,8 verwendet. Wenn jedoch der synthetische Ton bei höheren Drükken, nämlich 700 bis 1000 psi (49-70 kg/cm²) hergestellt wurde, kann die verwendete Menge Ammoniumverbindung so gering wie 1,0 Äquivalente sein.

Als Ergebnis hat das Produkt im wesentlichen die Gesamtheit seiner austauschbaren Kationen als organische Kationen. Der Kest der in der Reaktion enthaltenen Katione (d.h. ^>Q% oder mehr) werden durch den Ton zurückgehalten. Das Anion von der organischen Verbindung wird nicht zurückgehalten.

Es scheint, daii die mehrschichtige Ablagerung des organischen Materials an der biliciumschicht der synthetischen Tonstruktur stattfindet.

oolche organische Produkte sind zur Bildung von Organosolen mit flüssigen aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, besonders i'etroleumäther, Lackbenzin, Benzol, l'oluol und Xylol geeignet. Sie sind Organosole mit einer Dispersionsphase von im wesentlichen anorganischen Gehalts.

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Wenn das Organosol mit Wasser oder einer wässrigen Lösung gemischt und geschüttelt wird, bildet es eine wässrige Emulsion, in welcher im allgemeinen die organische Flüssigkeit die äußere Phase bildet.

Als Beispiel wurde ein organisches Tonderivat nach dem obigen Beispiel 10, jedoch unter Verwendung von 7^ S (1>7 Äquivalente) Amin hergestellt.

Das Produkt wurde mit Methylalkohol angefeuchtet und in Toluol bei 8$iger Konzentration dispergiert. Es wurde ein klares Sol von geringer Viskosität gebildet. Das Sol war zwischen O⁰C und 1OO°C stabil. Wenn ein Teil dieses Sol mit der Hälfte seines Volumens Wasser gemischt und eine Minute geschüttelt wurde, wurde eine steife Emulsion erhalten, deren äußere Phase Toluol war.

Natürliches Hectorit bildet keine Sole oder wasserorganische Lösungsmittelemulsionen.

Die anorganischen, aufquellenden Tone der Erfindung, d.h. solche, worin M Na oder Li ist, können als solche verwendet werden, jedoch kann die Handhabung der Einführung in verschiedene Medien unter Verwendung eines Peptisierungsmittels erleichtert werden.

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So können nach einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung, die anorganischen ΐοηβ der allgemeinen Formel, wenn M Na oder Li ist, in einer Zubereitung mit bis zu 25>6 (bezogen auf das Gewicht des Materials) von einem oder mehreren Peptisiermitteln, ausgewählt aus Alkalimetallsalzen mit mehrwertigen Anionen, gebildet werden. Vorzugsweise ist das Kation M des Materials Na⁺ oder Li⁺. Wahlweise können organische Materialien als Peptisierungsmittel verwendet werden, beispielsweise Quebracho oder Lignosulfonat.

Vorzugsweise ist die Menge vorhandenes Peptisierungsmittel von 3$ bis Λ2% (bezogen auf das Tongewicht), geeigneterweise von 5 bis 1Oj« und am günstigsten von 5$ bis &p. Diese Mengen sind besonders geeignet, wenn das Peptisierungsmittel Tetranatriumpyrophosphat ist.

Die als andere Peptisiermittel verwendet werden können, sind "Calgon" (Handelsbezeichnung) und Natriumtripolyphosphat zu nennen. Im allgemeinen sind die geeignetesten Peptisiermittel Natriumsalze mit mehrwertigen Anionen, wobei die Anione zur Bildung von entweder komplexen oder unlöslichen Salzen mit Magnesium geeignet sind.

Diese Zubereitungen können geeigneterweise hergestellt werden durch Trockenmischen des synthetischen, tonähnlichen ' ■

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Minerals und des Peptisiermittels. Die Partikelgröße des sich ergebenden Gemischs ist nicht kritisch, jedoch hauptsächlich abhängig von de^Verwendung, für welche das Gemisch vorgesehen ist.

Es kann in Fällen wünschenswert sein, daß die Zubereitungen ebenso geringe Mengen von einem oder mehreren Additiven enthalten, wobei die Art dieser Additive von der Verwendung bestimmt wird, für die die Endverbindung vorgesehen ist.

Bestimmte Zubereitungen, beispielsweise solche, in welchen das Kation M Na⁺ oder Li⁺ ist, haben die unerwartete Eigenschaft, daß sie die Fähigkeit aufweisen, im wesentlichen transparente Golloiddispersionen in der Form von üolen zu bilden, wenn sie mit V/asser gemischt werden. Wässrige idole, ob aus diesen Zubereitungen selbst hergestellt oder unmittelbar aus Bestandteilen von diesen, stellen einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar und können einen Gesamtfeststoffgehalt (synthetisches Material + Peptisiermittel) von bis zu ungefähr 10$ haben, obgleich normalerweise von 2 bis &}ί> ein geeigneter Feststoff gehalt ist. !Solche Sole können nicht aus natürlich vorkommenden, aufquellbaren Tonen erhalten werden. In der Praxis schaffen die Sole ein leichtes Verfahren zum Einführen des synthetischen aufquellbaren Tons das Medium, in welchem der Ton gewünscht wird.

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Obgleich verdünnte, wässrige Dispersionen der gerade eben beschriebenen Art,keinen thixotropen oder merklichen Bingham-Ergebniswert haben, können diese beiden Eigenschaften durch Mischen mit spezifischen Verbindungen entwickelt werden. Eine solche Eigenschaft macht die Zubereitung und/ oder die oole dieser Erfindung besonders zur Verwendung in Emulsionsanstrichmedien, beispielsweise einem Polyvinylacetatanstrichmedium, geeignet.

Es wurde in dieser Hinsicht tatsächlich gefunden, daß die Zubereitungen sehr wirksame Gellierungsmittel sind, wie dies ebenso die Lithium enthaltenden Tone sind, wenn sie ohne Peptisierungsmittel verwendet werden.

Eine weitere Anwendung der synthetischen Tone und Gemischen derselben mit einem Peptisierungsmittel liegt in der Bindung von Gießereisandarten.

Es wurden Beispiele von Natriumformungstonen allein und mit 6^l/a Tetranatriumpyrophosphat genommen. 5 Teile Jeder Probe wurden mit 100 Teilen Quarzsand und 3,5 Teilen Wasser gemischt und 5 Min. gemahlen.

i/in im Handel erhältliche Qualität eines natürlichen, aufquellenden Tones wurde in der gleichen Weise bearbeitet.

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Es wurde gefunden, daß die beiden synthetischen, Ton enthaltenden Sandgemische Festigkeiten in frisch hergestelltem (grünem) Zustand hatten, die 50$ besser waren, als die des natürlichen Tonsandgemischs. Die Eigenschaften als feuerfestes Material (gemessen nach ihren Schmelztemperaturen in elektrischen Schamottöfen) waren bei allen Proben im wesentlichen gleich bei ungefähr 1300⁰C.

Ein weiterer, sehr bedeutender Gegenstand der Erfindung liegt in der weiteren Anwendung der Gemische von anorganischem, quellbaren Ton und dem gerade eben beschriebenen Peptisiermittel. Mit solchen Gemischen oder den getrennten Bestandteilen können sehr brauchbare Mörtel- bzw. Füllstoffzubereitungen erhalten werden.

Nach dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Mörtelzubereitung im Gemisch

(a) Zement

(b)" Flugasche und/oder einen anderen Füllstoff

(c) Bis zu einem Gesamtgewicht von 5$ (des Gesamtgewichts von (a) + (b)) ein oder mehr synthetische, anorganische Tonmaterialien, wie sie in der Britischen Patentschrift No. 1 05^ 473 und/oder in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung 40683/66 beschrieben sind, und

(d) bis zu einem Gesamtgewicht von 5$ (bezogen auf das Ge-

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wicht von (c)) ein oder mehr Peptisiermittel, die von Alkalimetallsalzen mit mehrwertigen Anionen ausgewählt werden.

Ein geeignetes Verhältnis von Zement zu Füllstoff liegt im Bereich von 1:4 bis 1:1, wünschenswerterweise im Bereich von 1:3 bis 1:2 und vorzugsweise ungefähr 1:2,5·

Wünschenswerterweise ist das synthetische Tonmaterial in dem Gemisch mit bis zu ungefähr 1 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts von (a) + (b), günstigerweise von 0,1 bis 0,5

Gewichtsprozent vorhanden.

Die Gesamtmenge verwendetes Peptisiermittel liegt geeigneterweise im Bereich von 1-4 Gewichtsprozent von (c); ungefähr 2$ ist eine vorteilhafte Menge.

öolche Zubereitungen sind brauchbar beim Tunnelbau durch weichen Grund, zum Abdichten von Eindeichungen, zum Verschließen von oteinsprüngen und Bohrlöchern und zur Herstellung von Trennwänden und anderen dauernden V/asserbarrie-

jJie bedeutenden Eigenschaften der Füllstoff- (Baustoff-)Zubereitungen, besonders solche bei der Verwendung im Tunnelbau, sind (1) leichtes frischen mit Wasser oder einem anderen

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geeigneten, flüssigen Medium unter Bildung einer verpumpbaren Schlämme, (2) Anfangsabsitzen in ungefähr einer Stunde (3) plastische Bedingung bis zu 12 bis 16 Stunden. (4) Endabsitg"en in 12 bis 24 Stunden. (5) Endfestigkeit von 200 bis 800 lb/sq. inch (14,1 bis 56,2 kg/cm ). (6) Geringes oder kein Schrumpfen während des Absitzens. (7) Geringes oder kein Ausscheiden von Wasser während des Absitzens. (8) Keine Abtrennung von Peststoffen in dem abgesessenen Zement und (9) feine Porenstruktur.

Im allgemeinen sind ähnliche Erfordernisse anzuwenden, wenn anstelle der Verwendung als Mörtel, die Zubereitung zur Bildung eines vorgegossenen Tunnelauskleidungssegments verwendet wird. In diesem Falle muß jedoch die Endabsitzzeit (für die Fähigkeit der Entfernung aus der Form) kürzer und die Endfestigkeit höher sein.

Die im Tunnelbau verwendeten Baustoffe sind im wesentlichen wäßrige Gemische von Zement, Füllstoff und aufquellendem Ton. Jedoch muß in allen bekannten Fällen der aufquellende Ton vorgeliert werden, bevor er verwendet werden kann, und dies bedeutet eine getrennte Stufe bei der Herstellung von wäßrigem Mörtel, bzw. Baustoff. Im Idealfall wird ein Trokkengemisch aller Bestandteile gewünscht, zu welchem nur Wasser notwendig ist, um es zur Bildung des wäßrigen Bau-

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stoffs zuzugeben.

Es ist daher ein sehr bedeutender Gegenstand der vorliegenden Erfindung, daß solch ein Trodkengemisch nunmehr möglich ist.

Eine besonders günstige Mörtel-, Bau- oder Füllstoffzubereitung nach der Erfindung enthält (in Gewichtsteilen) 70 Teile Flugasche, 30 Teile Zement, 0,12 Teile synthetisches Tonmaterial und 2% TSPP bezogen auf das Gewicht des synthetischen Tons.

Flugasche ist eine pulverisierte Brennstoffasche eines Kraftwerks (ß.ü.b. 3892;1965).

Zur Herstellung eines wässrigen Mörtels bzw. Baustoffs aus dem trockenen Gemisch, werden normalerweise ungefähr 35 bis 55 Gewichtsteile /lasser erforderlich sein. Bei der im vorigen Absatz angegebenen besonderen Zubereitung sind 40 bis 4-5 Teile geeignet, wobei dies von der Feinheit des Füllstoffs, besonders wenn dies Flugasche ist, abhängig ist.

Uas nachfolgende Beispiel erläutert diese Ausführungsform der Erfindung.

Beispiel 17 In der nachfolgenden Tabelle werden die zu den neun oben

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angegebenen Eigenschaften erhaltenen Ergebnisse aufgezeigt.

Es wurden verschiedene Bezeichnungen bei den unten angegebenen Ergebnissen verwendet und diese Bezeichnungen
haben die nachfolgenden Bedeutungen:

Konsistenz

A Der frisch gemischte Möi'te^bzw. Baustoff ist dick, mit einem Glasstab rührbar, jedoch nicht gießbar.

B Gerade aus dem Becher als kontinuierliche Masse gießbar.

C Dünne Paste.

Flüssigkeitsverlust

Die Formen wurden auf absorbierendem Papier aufgestellt
und eine während der Anfangsabsitzzeitdauer ausgeschiedene Flüssigkeit war als Wasserfleck rund um die Grundfläche zu sehen.

A - Kein

B - Spuren

C - etwas

D - viel

Entfernbarkeit von der Form

Nach 1 Ütunde wurde ein Versuch unternommen, die Probe aus

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der Form zu entfernen. Ja bedeutet, daß die Probe sich nicht zu verformen scheint oder plötzlich herunterfällt. Gerade, daß sie leicht deformiert wird, aber zum sicheren .otehen nur durch Anlehnen gegen einen Träger gebracht werden konnte. Weitere Erklärungen sind klar.

Eindringen bzw. Erweichungstiefe

Diese wurde an der Oberfläche der Probe nach einer Stunde gemessen, wobei ein plastischer Kegel mit einem Gewicht von

15 »4- g und miu einem 45 ßaumwinkel

verwendet wurde. Die erhaltene Festigkeit wurde wie folgt

errechnet:

1750
S = 2 lb/sq inch

wobei ρ die Eindringtiefe in 1/10 mm Einheiten, wie abgelesen, war.

Verlust an Form

Die Deformierung während der Absitzzeitdauer wurde wie folgt festgestellt:

A = keine feststellbare iinderung

B = sehr geringe Deformation

G = ziemlich feststellbare Deformation

D = beträchtliche Deformation

Ε = keine Form (nicht nach 1 ütunde entfernbar).

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Textur

Die Proben wurden an beiden Enden abgeschnitten zur Her-

Stellung von" 3" (76 mm) großen Zylindern für Festigkeitsmessungen mit einem triaxialen Festigkeitsprüfgerät. Zu gleicher Zeit wurde die Feinheit des Porengefüges geprüft.

A = sehr gute, einheitlich feine Poren

B = gut

C = ziemlich

D = (einige sehr große Poren)

E = keine Probe (nicht nach 1 ötunde entfernbar)

Bei den in der Tabelle angegebenen Versuchen,wurden die Trockenmörtel- bzw. Baustoffzubereitungen zunächst geformt und dann wurde V/asser allmählich unter fortdauerndem Rühren zugegeben, bis die gewünschte Konsistenz erhalten wurde. Die sich ergebenden wässrigen Baustoffe wurden in fillitrische Probenformen von 1 1/2" (38 mm) Durchmesser gefüllt, die durch dünne Kautschukscheidewände abgetrennt waren.

Die nachfolgenden Tabellen zeigen die "Wirkung der synthetischen Tonzugabe mit oder ohne TSPP,auf die Eigenschaften von Portlandzement/Flugasche mit unterschiedlichen Anfangskonsistenzen .

Die Tabelle I enthält Informationen über das Verhalten von einem besonderen Typ synthetischen Ton (Typ 2). Die Tabelle Il

1 0 9 8 2 G / 1 5 7 1 - 49 -

_ 4-9 -

zeigt die Wirkung bei der Verwendung unterschiedlicher Typen von synthetischem Ton (Typ I) und zwei mit Warenzeichen geschützte natürliche Hectorite, die unter den Handelsbezeichnungen "BEN-A-GEL" und "BEN-A-GKL EW" auf den Harkt gebracht werden.

Der freie Kaum in den Tabellen zeigt, daß keine Messungen m vorgenommen wurden.

-50-109825/1571

	Synth.	TSPP fo	Wasser	Konsi
	Ton ia	bez.	bez.	stenz
Zement:	Trock.	auf	auf	(5)
Flugasche	Gew.	synth.	Trock.
	(2)	Ton	Gew.
(D	(3)	(4)

Tabelle I

Eindringfestigkeit

Plus- Entfern- n.1 Std. Verlust
igk.- barkeit lb/sq..in an
Verlust n.1 Std. (kg/cm ) Form

(7)

/c
8)

(9)

Scherfestigk.

lb/s q.. 3,n.

(kg/cm")

Textur- Verän-

Gefüge 1 Tag 7 Tage derliche (10) (11) (12)

O CO OO

50 :	50	0,12	2	45	C	C	keine	2,4	(0,17)	E	E	525	1725	l/y
40 :	60	0,12	2	45	C	B	gerade	0,6	(0,04)	B	B	(36,9)	(120,8)	O
												210 (14,8)	(9β]β) ^{Zement :}	ι
30 :	70	0,12	2	45	C	A	gerade	1,0	(0,07)	B	A	0	1130 Flugasche
25 :	75	0,12	2	45	C	B	gerade	1,0	(0,07)	B	A		(79,1)
												0	546
20 !	80	0,12	2	45	C	C	gerade	0,9	(0,06)	B	A		(38,2)	1870 Tongehalt-
												0	0	^m^ konsistenz
10 J	90	0,12	2	45	G	T)	gerade	0,6	(0,04)	D				(95,7)
30 .	. 70	0	0	40	A	A	keine	0,9	(0,06)	E	E		923
30 «	: 70	0	0	42,5	B	A	keine	0,5	(0,03)	E	E		(64,8) _,
30 -	: 70	0	0	45	C	A	keine	0,2	(0,01)	E	E	420	1700 _m
30	t 70	0,04	0	35	A	A	gerade	2,8	(0,20)	B	C	(29,5)	(119,2) S

30.	: 70	0,04	0	40	B	A	keine	0,6	(0,04)	E	E
30	: 70	0,04	0	45	C	B	keine			E	E	420
30	: 70	0,12	0	35	A	A	gerade	6,0	(0,42)	G	C	(29,5) 105
30	: 70	0,12	0	40	B	A	gerade	0,6	(0,04)	C	A	(7,3)
												63
30	: 70	0,12	0	49	C	B	gerade			B	A	(4,4)
												378
30	: 70	0,20	0	37,5	A	C	gerade	1,6	(0,11)	D	B	(26,5)

30	: 70	0,20	0	40	B	C	nicht ganz	1,9	(0,13)	E	E
30	: 70	0,20	0	45	C	C	nicht ganz			E	E

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ΟΟΟΟ tO tO KN KN

109825/1571

Die Folgerungen, die aus der vorausgehenden Tabelle zu ziehen sind, sind:

Die Zugabe von synthetischen Tonen verbessert das Verhalten beim Absitzen des Mörtels, beziehungsweise Baustoffs, in dem Sinne, daß Gemische, die anfangs dünn und pumpfähig sind ausreichend schnell in einer Stunde absitzen, um sie aus der Form zu entfernen, jedoch nahezu einen Tag lang plastisch bleiben. Solche Gemische setzen sich nicht in einer Stunde ohne synthetischen Ton ab. Der optimale Gehalt ist ungefähr 0,12$, bezogen auf Trockenbasisgewicht.

Mit der Zugabe von 0,12$ synthetischem Ton ergeben Gemische mit wechselndem Zement/Flugasche-Verhältnis, herunter bis zu ungefähr 25 bis 30$ Zementgehalt im allgemeinen zufriedenstellende Ergebnisse. Yienri ein geringerer Anteil Zement verwendet wird, setzt sich der Baustoff sehr gut in einer Stunde, ist aber nach 24 Stunden zu schwach.

Natürlich vorkommendes Hectorit (Ben-a-Gel und Ben-a-Gel-EW) in 30:70 Zement/Flugaschegemischen verursachen einige Verbesserungen hinsichtlich des Verhaltens beim Absitzen, sind aber nicht ausreichend zur Bildung eines Gemische, das in einer Stunde absitzt. Die optimale Zugabe beträgt ungefähr 0,12$ für synthetischen Ton, jedoch ergibt die Zugabe von Phosphat keinen weiteren Vorteil. Andere Vorteile der synthetischen Tonzubereitungen sind (a) geringerer Flüssigkeit sverlust und (b) fehlende Verformung nach Entfernung

-53-109825/1571

- 55 aus der Form während des ersten Tages.

Ton 2 ist ein synthetischer Ton, der nach dem Beispiel 2 hergestellt wurde.

-54-109825/1S71

Claims

(i2-2a-<b~e)"*

hat» wobei (1) M ein Hatrium, ein Lithium oder ein äquivalent eines organischen Kations ist»

(2) der Wert von a, b und c ein solcher ist» daß entweder a<6, b>0» c> Ö

und b+c<2, +(a+b+c-6) < 2» oder a<6, b=Ö, +Ö<2_t

und +(a+c-6)< 2 ist

(5) eine Kationemustauaelikapazität von ungefähr 50 bis 120 mä<i-/iÖÖ g besteht und (4) wenn M Ka⁺ oder Ii⁺ ist, ein «Binghaa Yield Value" (lingham-Ergebniswert) von von ungefähr 50 bis 250 dynes/om bei einer 2$igen Dispersion in Leitungswasser erreicht wird.

2. Synthetischer Son gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet» daß b von ungefähr 0,6 bis 1_f05 ist·

3* Synthetischer Ton gemäß Anspruch t dadurch gekennzeichnet, daß b Hull und a von 4»5 bis 5,9» vorzugsweise 5*0

bis 5_f8 ist.

4. Synthetisches» tonähnliches Mineral gemäß Anspruch 1 108825/1571

dadurch gekennzeichnet, daß M Ka⁺ und

(1) a 5,29, b 0,47 und c 0,49 ist oder

(2) a 5,03, b 0,63 und c 0,78 ist oder

(3) a 5,09, b Null und c 1,38 ist oder

(4) a 5,38, b Null und c 0,78 ist.

5. Synthetischer Ton gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß M ein Natrium- oder Lithiumkation, im Gemisch mit bis zu einer Gesamtmenge von 25 Gew.^, bezogen auf den synthetischen Ton, einem oder mehreren Peptisiermitteln, die aus Alkalimetallsalzen mit mehrwertigen Anionen ausgewählt werden, ist.

6. Synthetischer Ton gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch mit bis zu einer Gesamtmenge von 5$ der "bezeichneten Peptisiermittel besteht.

7. Synthetischer Ton gemäß Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Gemisch mit (a) Zement und (b) Flugasche und/oder einem anderen Füllstoff der synthetische Ton in bis zu einer Gesamtmenge von 5$, vorzugsweise 0,1$ bis 1,0 Gew.# der Gesamtmenge von (a) plus (b) vorhanden ist

8. Synthetischer Ton gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß M ein organisches Ammoniumkation mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen ist.

■ ./· -56-

109825/1571

9. Synthetischer Ton gemäß Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Kation wenigstens 18 Kohlenstoffatome hat, beispielsweise Dimethyldioctadecylammonium.

10. Verfahren zur Synthese eines mineralähnlichen Tons dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt das Zusanunenausfällen aus einer Lösung, die die gewünschten Kationen und Anionen, die in dem Ton vorhanden sein sollen, enthält, das Halten auf einem pH von wenigstens 8 während des ganzen Verfahrens und, ohne Freiwaschen von löslichen Salzen, das Erhitzen des zusammen ausgefällten Produkts unter Druck, um einen Kristallwuchs hervorzubringen.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß der pH zwischen 8,0 und 12,5 gehalten wird.

12. Verfahren zur Synthese eines mineralähnlichen Tons gemäß Anspruch 1, wobei M Natrium ist, gekennzeichnet durch die Stufen

(1) des Zusammenausfällens aus einer wäßrigen, alkalischen (Natriumverbindung) Lösung, die bei einem pH von.8 bis 12,5 gehalten wird und enthält ein wasserlösliches Magnesiumsalz, ein Lithiumsalz, wenn b >0 und a ein Silicium freigebendes Material, zum Beispiel ein Silicat, ist, jedes in errechneter Menge unter Bildung des gewünschten

Si, Mg, Li Verhältnisses

(2) Erhitzen dieser Ausfällung ohne Freiwaschen von löslichen Salzen unter Druck von wenigstens 100 psi

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(7,05 kg/cm ), vorzugsweise 700 bis 1000 psi (49,2 bis 70,3 kg/cm ) während einer Zeitdauer, die geeigneterweise von 1 bis 8 Stunden währt, um einen Kristallwuehs hervorzubringen,

(3) Abtrennen des sich ergebenden lestetoffs und der wäßrigen Phasen,

(4) Waschen zur Entfernung der löslichen Nebenprodukte,

(5) Trocknen des gewaschenen Produkts.

13· Verfahren gemäß Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenausfällung durch Mischen einer heißen Lösung bewirkt wird, die (1.) das Magnesiumsalz und (2.) das Lithiumsalz, sofern verwendet, mit einer kalten Lösung enthält, die (1.) das von Silicium-freigebende Material, (2.) die gewünschte Natriumverbindung zur Beibehaltung des alkalischen pH enthält.

14· Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationen der Reaktionspartner ao ausgewählt v/erden, daß die Konzentration der aioh ergebenden Ausfällung im wesentlichen 5 Gew.^ nicht übersteigt.

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14 daduroh gekennzeichnet, daß die in Stufe (1) gebildete Ausfällung vor dem Erhitzen unter Druck in der Stufe (2) gekocht wird.

16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15 daduroh

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gekennzeichnet, daß nach der Stufe (4) oder Stufe (5) das Produkt mit einer Lithiumverbindung umgesetzt wird, wodurch das austauschbare Natriumkation M durch Lithium ersetzt wird

17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß nach der Stufe (4) oder Stufe (5) das Produkt mit einem organischen Aminsalz umgesetzt wird, wodurch da3 austauschbare Natriumkation M durch ein. Äquivalent des organischen Ammoniumkations ersetzt wird.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet,
daß das organische Ammoniumkation wenigstens 10, vorzugsweise wenigstens 18 Kohlenstoff atome hat.

19· Verfahren gemäß Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet,
daß das organische Kation Dimethyldioctadeey!ammonium ist.

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