KRALJEVINA JUGOSLAVIJA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
Klasa 12 (3)
INDUSTRISKE SVOJINE
Izdan 1 oktobra 1932.
PATENTNI SPIS BR. 9133
Philadelphia Quartz Company of California, Berkeley, U. S. A. (Pronalazač: Baker L. Chesler, Berkeley, California, U. S. A.
Postupak za spravljanje kristalinskih alkalisilikathidrafa.
Prijava od 25 jula 1931.	Važi od 1 septembra 1931.
Traženo pravo prvenstva od 1 jula 1930 (U. S. A.).
Ovaj se pronalazak odnosi na postupak za spravljanje kristalinskih alkalisi-likalhidrata u stabilnom obliku.
Pod izrazom „natriumsilikat" obično se podrazumevaju čvrsti, staklasti pro izvodi sa raznom sadržinom natriumoksida i silicijske kiseline ili rastvore tih proizvoda Ovi proizvodi sadrže obično dva ili više dela siliciske kiseline na jedan deo natriumoksida. Njihovi rastvori su sirupaste guste tečnosti, koje pri običnim uslovima ne na-ginju kristalizaciji. I ako su izvesni kristalinski natriumsilikati bili poznati nauci pre izvesnog vremena, oni nisu naišli ipak do sad u industriji na važnost, koja im pripada, naročito zbog poteškoća, koje su nastale pri njihovom spravljanju u prijemljivom fizičkom obliku kao i pri opitima, da se oni upotrebe u obliku, u kom su se do sada mogle dobiti.
Natriummetasilikat kristalizira iz matičnih lužina, koje imaju svojstvo gustoće pa se teško mogu odvojiti od kristala, tako da kristalinski proizvodi ili mešavine, koje se ovde nalaze, imaju naklonost da se sapeku u čvrste teško upotrebljive mase. Zatim su do sad dobijeni proizvodi imali izvesnu nestabilnost (nepostojanost) što je opširnije opisano u nastavku. Ova se nepostojanost može svesti na reakcije, koje nastaju između pojedinih artikala, koji dolaze u dodir pre svega na prelaz od jednog hidrata u drugi. Takve izmene su obično propraćene sapečenjem ili ugrudvavanjem.
Jedan od glavnih uzroka za sapečenje i ugrudvavanje čvrstih soli, koje sadrže vode ili njihovih mešavina leži u tome, što voda iz jednog sastojka ovog proizvoda prelazi u drugi.
Ova mana se pojavljuje rede kad svi pojedini artikli imaju jednak sastav i jednaki pritisak pare odn. kad se artikli samo malo razlikuju u sastavu i pritisku pare.
Ovaj se pronalazak odnosi na jedinjenje natriummetasilikat i njegove razne hidrate, jer se natriummetasilikat može obeležiti kao za industriju najvažniji kristalinski alkalni silikat odn. rastvorljivi silikat.
Drugi kristalinski alkalni silikati kao na pr. natrium-disilkat, kalim-metasilikat kalium-disilikat i lilium-metasilikat su poznati a dalji će verovatno biti još pronađeni. Da bi se primena ovde opisanih postupaka proširila i na spravljanje kristalinskih hi-hidrata pored izričito navedenih, to treba i ove uključiti u područje ovog pronalaska.
Uzevši u obzir sve napred rečeno glavna obeležja ovog pronaska su
sledeća:
Din. 15.
1.	Spravljanje kristalnih hidrata od alkalnih silikata na pr. od natriunvmeta-silikata u postojanom (stabilnom) obliku.
2.	Spravljanje kristalinskih hidrata od alkalnih silikata na pr. od natrium-me-talsilikata u obliku čvrstih kristalnih masa, koje se sastoje bilo pretežno iz nekog hidrata, bilo iz raznih hidrata, koji su međusobno postojani (stabilni) pri temperaturama ispod njihove tačke topljenja ili tačke transicije.
3.	Spravljanje kristalinskih hidrata od alkalnih silikata na pr. od natrium-me-tasilikata bez prionule matične lužine t. j. postupak, kojim se prijanjanje matične lužine izbegava time, što se tečnost potpuno transformiše « kristalni oblik.
4.	Spravljanje kristalinskih ili čvrstih masa raznih hidrata od alkalnih silikata kao na pr. od natrium-metasilikata, kod kojih se pojedini delići ne sapeku.
5.	Spravljanje kristalinskih hidrata od alkalnih silikata na pr. hidrata od natrium-metasilikata, koji se mogu samleti u praškoviti, granularni ili prašinasti oblik.
6.	Spravljanje postojanih i neugrudvavajućih mešavina od kristalinskih hidrata alkalnih sililkata, kao nalrium-metalisikata sa drugim solima.
Pri opisu izvođenja ovog postupka treba najpre opisati jedan preimućstveni način spravljanja kristalinskog natrium-metasilikata, koji se pretežno sastoji iz jednog hidrata.
U većini slučajeva upotrebljava se kao polazni materijal trgovinski natrium-silikat, pa mu se dodaje izvesna količina nalriumhidroksida, koja odgovara onoj količini, koja je potrebna za podešavanje odnosa salicilske kiseline i natriumoksida na teoretski sastav natrium-metasilikata Na2Si03. Rastvor natrium-metasilikata može se spraviti i po nekom drugom podesnom postupku, tako na pr. rastvaranjem neke stopljene mase odgovarajućeg sastava, uticanjem natrium hidroksida na silicisku kiselinu ili na sličan način. Potom se reguliše sadržinu vode u rastvoru odgovarajući sastavu željenog kristalinskog hidrata i to isparivanjem odn.	dodavanjem vode.	Temperatura mešavine
podešava se odprilike na tačku	topljenja željenog hidrata ili po	mogućstvu nešto ispod
te temperature pa se u koliko je moguće održava na podjednakoj visini dodavanjem dok se u glavnom ne izvrši kristalizacija.
Ovi rastvori naginju rashlađivanju a da se ne kristališu, ako ne nastupi odmah kristalizacija može se dodati nešto kristalinskog natrium-metasilikata da bi se izazvalo obrazovanje kristalizacionih klica. Uopšte je za preporuku da se kao pelcer upotrebi onaj hidrat, koji treba	da se	spravi.	Shodno je jako i	brzo mešanje pelcera.
Zbog toga je za preporuku, da	se za	vreme	unošenja pelcera	meša i da se mešanje
nastavi koliko je moguće duže. Kad počne kristalizacija do podesnog stepena, može se masa izvaditi iz kotla za mešanje i izliti u kalupe, u kojima se ona stvrdne u čvrste sameljive mase; pri tome treba po mogućstvu održavati navedenu temperaturu.
Pri kristalizaciji se oslobađa toplota; kad kalupi imaju dovoljnu veličinu, onda se potrebna temperatura može približno postići, a da nije potrebno pored toga dovajanje toplote.
Postoji određena oblast temperature u kojoj se može dobiti svaki željeni hidrat, a mogu se izvesti i pelcovanje kao i kristalizacija, pošto svaki hidrat ima određenu tačku topljenja. Kad se temperatura mešavine održava iznad tačke topljenja hidrata, koji se tope pri nižoj temperaturi ali ne pri višoj temperaturi od željenog hidrata (preimućtveno blizu tačke topljenja željenog hidrata, ali nešto ispod te tačke) onda se iz mešavine, koja je sračunata na određen hidrat, pri kristalizaciji obrazuje samo taj jedan željeni hidrat.
U nastavku su dati primeri za izvođenje ovog pronalaska, koji pak nije ograničen samo na te primere.
Primer za spravljanje NaoSiO^^H.O.
Na 1000 težinskih delova rastvora natriumsilikata sa sadržinom od S.O^/o Na O i 28,5°/o SiO, doda se 79 delova vode pa toj mešavini 271 deo natrium-hidrok-sida sa sadržinom od 76"/oNa20. Ovaj rastvor zagreva čim se rastvori natrium-hidrok-sid; voda koja se izgubi isparavanjem mora se potpuno dopuniti. Ukupna težina gotove mešavine treba da iznosi 1330 težinskih delova. Pošto se zatim mešavina ohladi na temperaturu malo nižu od A1"C i posle unošenja pelcera izmeša, nastaje, pri održavanju temperature na pomenutoj visini, kristalizacija celokupnog rastvora u sameljivu masu.
Primer za spravljanje Na..Si03.5H.O.
Na 100 težinskih delova rastvora natriumsilikata sa sadržinom od 8,9°/,
N a.,O i 28,5% SiO., doda se 271 deo natrium-hidroksida sa sadržinom od 761/o Na20. O vaj se rastvor ispari dok se ukupna težina od 1271 smanji na 1016 težinskih delova. O va vrela tečnost treba da ima sad nešto ispod 63 Be. Ona se ohlađuje na tempera-tu ru malo nižu od 70 ‘C. Potom se unosi pelcer i zatim meša, pa se održava tempera tura malo niže od 72°C; tako postaje cela masa čvrsta a sastoji se iz kristala sa-stava NaSi03.5H20,
Treba naročito naglasiti da se prema ovom postupku mogu spravljati i drugi hidrati a izrada svih tih hidrata spada pod obim zaštite ovog pronalaska. Nađeno je da se u najmanju ruku mogu po ovom pronalasku spraviti sledeči hidrati:
Hidrati	Tačka topljenja (otprilike)
Na>Si03.9 H.O	47°C.
Na2Si03.8 H,0	49"C.
Na.SiOj. 6 H .O	62°C.
Na2Si03.5 H'O	72 C.
Zatim postoje i soli, čija sadrzina kristalne vode iznosi verovatno 4 i 272 Mol. i koje se mogu dobiti po ovom novom postupku: ali njihove konstante nisu još tako tačno utvrđene da bi se mogla navesti njihova tačna tačka topljenja ili tranzicije.
1 ako će opisani postupak bili najviše upotrebljavan to se ipak mogu spravljati kombinacije raznih hidrata, koje se takođe ne sapeku i koje su postojane pri o-bičnim temperaturama. Na primer utvrđeno je da su stabilne sledeče kombinacije:
Tačka tranzicije.
Na2Si03.9H20—Na3Si03.8H20	oko	46.4’C.
NaoSiOa. 8 H,0—Na,Si03.6H20	„	46°C.
NasSi03.6'H,0—Na.SiO3.5HjO	„	53°C
Osim toga mogu se naći mnoge druge kombinacije pomoću opita na osnovu propisa za utvrđenje prema ovom pronalasku. Kao primer za spravljanje postojane me-šavine raznih hidrata navodimo sledeči postupak:
Primer za spravljanje mešavine od Na»Si03.6 H20 i Na2Si03.8H,0 mokrim putem.
Na 1000 delova rastvora natriumsilikata sa sadržinom od 8,90/0Na2O i 28,5/0 SiO;i doda se 271 deo natrium hidroksida sa sadržinom od 76°/o Na.O. Dobijen se rastvor ispari dok se ukupna težina od 1271 težinskog dela smanji na 1178 težinskih delova. Zatim se taj rastvor ohladi do temperature malo niže od 46°C; 46''C je tačka tranzicije za Na2Si03.8 H.jO i Na2Si03.9 H,0. Potom taj se rastvor pelcuje mešavinom od 50 delova praškovitog Na.jSi03.8 H..O i 50 delova praškovitog Na>Si03.6 H.O. Pri jakom mešanju održava se temperatura na podjednakoj visini. Celokupna masa se stvrdne u čvrst kolač, koji je sposoban za mlevenje.
Treba naročito naglasiti da se ovi hidrati mogu uopšte samleti u granulirane, praškovite ili prašinaste proizvode; ipak to je svojstvo različito prema pojedinoj strukturi pojedinih hidrata. Ovaj pronalazak se proteže na spravljanje svih hidrata, koji se pri običnim temperaturama ne ugrudvavaju ili sapeku, t. j. dakle krajnjih proizvoda, koji srazmerno ostaju labavi i koji se na sapeku, tako, da se oni brzo mogu izvaditi iz njihovog omota.
Postojanost i slobodno ispadanje granuliranih i praškovitih proizvoda su pre-imućstvena svojstva hidrata od natrium-metasilikata spravljenih prema ovom postupku; ta svojstva ostaju i kod mešanja sa drugim solima. Kad se polazi od kog bilo definiranog natrium-metasilikata, čija su svojstva poznata, to se za mešanje s njime mogu izabrati podesne materije, kad se uzme u obzir njihov uticaj na dotični hidrat od natrium-metasilikata. Tako se dobiju mešavine, koje slobodno ispadaju (teku) i koje su postojane pri običnim temperaturama. Tako se na pr. za spravljanje mešavine mogu s jedne strane upotrebiti krislalinski hidrati od alkalikarbonata, alkaliborata ili alkalifosfata (pri-uzimanju u obzir njihovog delimičnog pritiska pare) i s druge strane hidrat od natrium-metasilikata sa otprilike jednakim pritiskom vode, da bi se tako dobila mešavina, kod koje je naklonost vode da pređe iz jednog sastojka u drugi ograničena na najmanju meru. Ovakve se mešavine spravljaju na taj način, da se upotrebljavaju bilo
pojedinačno spravljanj čvrsli hidrati, bilo da se obe soli izkristaliziraju iz istog rastvora pri obrazovanju čvrste sameljive mase, koja je bez matične lužine. U mnogim slučajavima je moguće da se mešavine dobiju koliko na jedan toliko na drugi način. Mogu se takođe upotrebiti bezvodne alkalne soli za spravljanje postojanih mešavina sa raznim kristalinskim silikat-hidratima.
Odatle jasno proizlazi da je broj takvih mešavina vrlo veliki i da uslovi za njihovo spravljanje zavise od svojstva pojedinih soli, od tačke topljenja, njihovih raznih hidrata i od njihove eventualne reakcije sa natrium-metasilikatom.
U nastavku dajemo jedan primer za spravljanje postojane mešavine suvim i mokrim putem a da time ne ograničujemo pronalazak na taj primer.
Na2Si03.5 H2O i Na^COj spravljen mokrim putem.
Na 1000 težinskih delova rastvora nalriumsilikata sa sadržinom od 8,9% Na-O i 28,5'70SiO2 doda se 271 deo natriumhidroksida sa sadržinom od 7670 NtiuO. Pošto je natrium hidroksid potpuno rastvoren doda se 800 delova bezvodnog na-trium karbonata. Potom se mešavina ispari dok se njena ukupna težina od 2071 težinskih delova smanjuje na 1816 delova. Zatim se ohladi na temperaturu malo nižu od 70I,C. Sad se unese kao pelcer natrium-metasilikat-pentahidrat pa se meša i održava temperatura mase kao što je rečeno na podjednakoj visini; masa se stvrdne pa daje sameljivu mešavinu od NasSiOs.ShLO i NasCOa.
NaiSiOs.9hLO i Na3P04.12H20 spravljena suvim putem.
Na 1000 delova NaiSiO^.OhLO doda se 1000 delova Na;)P04.12 H,0 (trgovinskog trinatriumfosfata). Potom se mešavina dobro pomeša lopatama, prosejavanjem ili pomoću kakve bilo podesne naprave za mešanje.
Spravljanje mešavine NaiSiOs. 9 H.O i Na3PC>4.12 H2O mokrim putem.
Na 1000 tež. delova rastvora nalriumsilikata sa sadržinom od 8,9%NaaO i 28,5°/0SiO2 doda se 70 delova vode i toj mešavini 271 tež. deo natrium hidroksida sa sadržinom od 760/uNa,,O. Pri rastvaranju natrium hidroksida povišuje se temperatura; voda izgubljena isparavanjem mora se dopuniti. Ukupna težina mešavine treba da iznosi 1350 tež. delova. Mešavina se ohladi na 60°C pa se mešanjem doda 200 tež. delova trgovinskog trinatriumfosfata. Potom se masa ohladi dalje na 47°C pa se unesu 100 tež. delova sitno samlevenog Na-SiOa.OPLO kao pelcer; masa se meša i održava na temperaturi malo nižoj od 47’C. Zatim se mešavina izlije u kalupe, u kojima se ona stvrdne u tvrde sameljive kolače.
Odnosno napred navedenog pelcera kao i odnosno mešanja treba primetili da kod alkalisilikata kristalizacija nastaje srazmerno sporo; zbog toga je preimućstveno da se upotrebi dovoljna količina pelcera za obrazovanje velikog broja krislalizaciomb klica i da se pelcer dobro pomeša sa masom kako bi se kristalizacija izvršila prilično jednoobrazno u celoj masi. Pri unošenju nedovoljnih količina pelcera ili pri rđavom mešanju mogu se kod kristalizacije obrazovati čvrste mase kroz koje prodire ili koje oblaze gust rastvor.
U opisu upotrebljen izraz „postojanost" (stabilnost) treba da znači da se proizvod hemijski ne menja i da je pri odsustvu strane vode isključen prelaz kristalne vode od jednog kristalinskog natrium melasilikathidrata do nekog drugog hidrata odn. eventualno do drugog solnog delića. Merilo za takve promene je naklonost pojedinog delića da se promeni ili sapeče. Promene, koje prouzrokuju ova dejstva ne igraju u logu za ocenjivanje postojanosti proizvoda. Ovo se svojstvo razlikuje od svake naklonosti kristala za apsorpciju vlage iz vazduha.
Natrium-metasilikat može se preimućstveno upotrebiti sa drugim materijama na osnovu njegovog dejstva čišćenja. On ima naročito svojstvo da sadrži veliki stepen alkaliteta, koji se održava skoro do njegove potpune neutralizacije. Zbog toga je on vrlo podesan, da do velikog stepena održava dejstvo rastvora za čišćenje. Ali istovremeno njegovo je dejstvo korodiranje slabije od natriumhidroksida. Ova svojstva prave ga naročito upotrebljivim za čišćenje staklene robe na pr. mlečnih boca ili sudova za piće zatim za čišćenje metala radi docnijeg platiranja ili lakiranja, kao i za pranje tekstilne robe u vezi sa sapunom i drugim alkalnim materijama.
Patentni zahtevi:
•	0 -1, Pos,uPak za spravljanje postojanih kristalinskih alkalisilikathidrata nazna
cen 1,me slo se rastvor, alkalisilikala pri povišenim temperaturama podešava u na ko hcmu vode, potrebnu za željeni oblik hidrata, pa se ti rastvon dSvode do Dotoune' knstahzacije eventualno primešanju, kod ili malo ispod takvih temperatura koie odno varaju tački topljenja željenog alkalisilikat hidrata.	e nperatura, koje odgo
ne raznih kristalinskih alkahsilS-hi’draVa, ^odešavaju^astv^	mešavi-
noj temperaturi na količinu vode potrebnu" za te mešavtenhlata ^ se^ rSoH dovode do potpune kristalizacije pri temperaturama, koje leže kod i i maln	m n
topljenja onog alk.lisjlikm hidrj koji se sivrdnj.va ?r1 n,^,žk„0id,e'npT",lr„r;SP0,i l>Cke
5a,i„e od3kri^!:?k°hP;SnS^	T	T
?5r^SH*ai^~i£rš=«
Tse ks%:?e kod"'"lo ispod 'ačkc	'LTTel:
5. Postupak prema zahtevima 1 do 4, naznačen time ste Ce le.io, i-
















■