DE102009022516A1 - Hydrophobic sand, method of making and using same - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung hydrophoben Sandes, der hydrophobe Sand selbst und dessen Verwendung. Sand jeder Teilchengröße unterhalb 2000 µm Sandpartikel-Größe lässt sich mit erfindungsgemäßen Silanisierungsmittel-Emulsionen wasserabweisend ausrüsten. Dazu werden von 0,19 · 10bis 5 · 10g eines Silanisierungsmittels pro minnerer Oberflächeerfindungsgemäß eingesetzt.The invention relates to a method for producing hydrophobic sand, the hydrophobic sand itself and its use. Sand of any particle size below 2000 microns sand particle size can be water repellent equipped with silanizing agent emulsions according to the invention. For this purpose, from 0.19 × 10 5 to 10 × 10 g of a silanizing agent per minute of surface are used according to the invention.
Description
In zunehmendem Maße ist die Welt von Verwüstung und Wasserverknappung betroffen. Gerade in landwirtschaftlichen und gartenbaulichen Anwendungen wird aber eine für das Wachstum der jeweiligen Pflanzen ausreichende Menge Wasser benötigt. Es ist daher unerlässlich, landwirtschaftliche oder gartenbauliche Nutzflächen mit einer ausreichender Menge Wasser zu versorgen. Auch für das Urbarmachen von bislang ungenutzter Landfläche werden ausreichende Mengen Wasser benötigt.In Increasingly, the world of devastation and is Water shortage affected. Especially in agricultural and But horticultural applications will be one for growth the respective plants needed sufficient amount of water. It is therefore essential agricultural or horticultural land with a sufficient amount of water. Also for the reclamation of previously unused land area sufficient amounts of water are needed.
Mit Hilfe von Kanälen, Bewässerungsanlagen, künstlicher Berieselung oder ähnlichem kann Wasser zu den vorgesehenen Stellen transportiert und ausgebracht werden. Allerdings müssen die bewässerten Böden eine bestimmte Wassermenge für möglichst lange Zeit speichern, um wirtschaftlich ein ausreichendes Pflanzenwachstum zu erzielen.With Help of channels, irrigation, artificial Sprinkling or similar can provide water to the intended Jobs transported and deployed. However, you have to the irrigated soils a certain amount of water Save for as long as possible to save money to achieve sufficient plant growth.
Eine
Möglichkeit das Wasserrückhaltevermögen
zu verbessern, ist die Veränderung des Bodens selbst, dahingehend,
dass das Versickern von Wasser verhindert wird. Wie in
In
In
In
Natürlich wird auch die Möglichkeit genutzt, Bodenpartikel wasserabweisend (im Folgenden auch hydrophobierend genannt) auszustatten.Naturally also the possibility is used, soil particles water repellent (hereinafter also called hydrophobing) equip.
In
In
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen wasserabweisenden Sand zur Verfügung zu stellen, der in einfacher Weise, unter Einsatz geringer Mengen Silanisierungsmittel, hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst und im Folgenden näher erläutert.The Object of the present invention is therefore to provide a water-repellent To provide sand in a simple way, using small amounts of silanizing agent can be. This task is performed according to the independent Claims solved and in more detail below explained.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Sand mit einem geringen Verbrauch wässriger Si-haltiger Verbindungen wasserabweisend ausgestattet werden kann, wobei die benötigte Menge abhängig von der mittleren Teilchengröße der Sandpartikel ist.Surprisingly, it was found that sand can be water repellent equipped with a low consumption of aqueous Si-containing compounds, the amount required depending on the mean particle size of the sand particles.
Die Sandpartikel werden erfindungsgemäß mit einem geeigneten Hydrophobierungsmittel wasserabweisend gemacht. Erfindungsgemäße Hydrophobierungsmittel sind Si-haltige Verbindungen, zum Beispiel Silane, Siloxane und/oder Silikone. Diese werden im Folgenden Silanisierungsmittel genannt. Die wässrigen Emulsionen bzw. wässrigen Lösungen dieser Silanisierungsmittel werden im Folgenden Silanisierungsmittel-Emulsionen genannt.The Sand particles are inventively with a made suitable water repellent suitable hydrophobizing agent. invention Hydrophobizing agents are Si-containing compounds, for example Silanes, siloxanes and / or silicones. These are referred to below as silanizing agents called. The aqueous emulsions or aqueous Solutions of these silanizing agents are described below Called silanizing agent emulsions.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur Herstellung von hydrophobem Sand, welches die Schritte umfasst:
- (a) Bereitstellen von Sand,
- (b) Entfernen von Grobanteilen mit einer mittleren Sandpartikel Größe > 2000 μm, und anschließend
- (c) Bestimmung der Schüttdichte, der mittleren Größe der Sandpartikel, und der inneren OberflächeSand des nach Schritt (b) erhaltenen Sandes, und anschließend
- (d) Mischen des nach Schritt (c) erhaltenen Sandes mit Silanisierungsmittel-Emulsion in einem Mischaggregat in einer Menge von 0,19·10–2 bis 5,0·10–2 (g Silanisierungsmittel)/(m2 innere OberflächeSand) bei einer Drehzahl von 500 U/min–4000 U/min während einer Zeitdauer von 1 bis 10 min, und anschließend
- (e) Trocknen während 0,5 bis 2 h bei einer Temperatur von 30 bis 90°C.
- (a) providing sand,
- (b) Removal of coarse particles with a mean sand particle size> 2000 microns, and then
- (c) determining the bulk density, the average size of the sand particles, and the inner surface sand of the sand obtained after step (b), and subsequently
- (d) mixing the sand obtained after step (c) with silanizing agent emulsion in a mixing unit in an amount of 0.19 × 10 -2 to 5.0 × 10 -2 (g silanizing agent) / (m 2 inner surface sand ) at a speed of 500 rpm-4000 rpm for a period of 1 to 10 minutes, and subsequently
- (e) drying for 0.5 to 2 hours at a temperature of 30 to 90 ° C.
Als Sand können alle Arten von Sanden wie z. B. Quarzsande, Fluss- oder Meersande, Flugsande oder Gesteinsmehle in Betracht kommen. Geeignete Sande können Korngrößen von 150 μm–2000 μm, bevorzugt von 200 μm–2000 μm, besonders bevorzugt von 300 μm–1800 μm haben.When Sand can be used for all types of sands, such as Quartz sands, River or sea sands, sands or minerals into consideration come. Suitable sands can be particle sizes from 150 μm to 2000 μm, preferably from 200 μm to 2000 μm, more preferably from 300 μm to 1800 μm to have.
Gemäß des beanspruchten Verfahrens werden demnach Silanisierungsmittel zur wasserabweisenden Ausrüstung von Sand eingesetzt. Solche Silanisierungsmittel können alkylsubstituierte Silane der allgemeinen Struktur I aufweisen, in der R1 C1-C18-Alkyl ist, Gruppen R2 gleich oder verschieden sind und R2 ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen, ist.According to the claimed method silanizing agents are therefore used for the water-repellent finishing of sand. Such silanizing agents may include alkyl-substituted silanes of general structure I, wherein R 1 is C 1 -C 18 alkyl, groups R 2 are the same or different and R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 or 2 carbon atoms.
Bevorzugte
Beispiele sind solche mit Resten:
R1 =
CH3-, C2H5-, C3H7-,
C4H9-, i-C4H9-, C6H13-, i-C6H13, C8H16-,
i-C8H16- und
R2 = H, Methyl- oder Ethyl-.Preferred examples are those with radicals:
R 1 = CH 3 -, C 2 H 5 -, C 3 H 7 -, C 4 H 9 -, iC 4 H 9 -, C 6 H 13 -, iC 6 H 13 , C 8 H 16 -, iC 8 H 16 - and
R 2 = H, methyl or ethyl.
Solche Silanisierungsmittel können darüber hinaus oligomere Siloxane bzw. Silanoligomere der idealisierten allgemeinen Struktur II aufweisen, in der Gruppen R1 und R3 unabhängig voneinander C1-C18-Alkyl sind, welche ein oder mehrere Heteroatome wie N, O, F, Cl, P oder S enthalten können, Gruppen R2 gleich oder verschieden sind und R2 ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen, ist und n + m den Oligomerisierungsgrad als mit 2 bis 50, bevorzugt 2 bis 30, bestimmt, ausgewählt werden. Es handelt sich hierbei vorteilhaft um Oligomerengemische mit einem mittleren Oligomerisierungsgrad von 2 bis 50, vorzugsweise von 2 bis 30, wobei die mittlere Molmasse bevorzugt 300 bis 10000 g/Mol beträgt. Die Silanoligomeren der allgemeinen Formel II können dabei als lineare, cyclische und/oder verzweigte Einheiten vorliegen.Such silanizing agents may moreover comprise oligomeric siloxanes or silanoligomers of the idealized general structure II, in the groups R 1 and R 3 are independently C 1 -C 18 alkyl, which may contain one or more heteroatoms such as N, O, F, Cl, P or S, groups R 2 are the same or different and R 2 a Is hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 or 2 carbon atoms, and n + m is the degree of oligomerization as being 2 to 50, preferably 2 to 30, determined. These are advantageously oligomer mixtures having a mean degree of oligomerization of from 2 to 50, preferably from 2 to 30, the average molecular weight preferably being from 300 to 10 000 g / mol. The silanoligomers of the general formula II can be present as linear, cyclic and / or branched units.
Bevorzugte
Beispiele von Silanoligomeren sind solche mit Resten:
R1 = CH3-, C2H5-, C3H7-, C4H9-,
i-C4H9-, C6H13-, i-C6H13, C8H16-, i-C8H16- und
R2 =
H, Methyl- oder Ethyl-.Preferred examples of silanoligomers are those having radicals:
R 1 = CH 3 -, C 2 H 5 -, C 3 H 7 -, C 4 H 9 -, iC 4 H 9 -, C 6 H 13 -, iC 6 H 13 , C 8 H 16 -, iC 8 H 16 - and
R 2 = H, methyl or ethyl.
Schließlich
können solche Silanisierungsmittel auch polymere Silikone
der idealisierten allgemeinen Formel III aufweisen, in der die Gruppen R4 gleich oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom
oder ein Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit
1 oder 2 Kohlenstoffatomen sind und o den Polymerisierungsgrad als
mit 5 bis 5000, bevorzugt 20 bis 1000, angibt. Bevorzugte Beispiele
sind solche mit Resten
R4 = H-, CH3-, C2H5-.Finally, such silanizing agents may also comprise polymeric silicones of the idealized general formula III, in which the groups R 4 are identical or different and are a hydrogen atom or an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms, preferably having 1 or 2 carbon atoms and o indicates the degree of polymerization as from 5 to 5000, preferably 20 to 1000. Preferred examples are those with radicals
R 4 = H-, CH 3 -, C 2 H 5 -.
Die Silanisierungsmittel werden erfindungsgemäß als wässrige Emulsion oder als wässrige Lösung eingesetzt.The Silanization agents are used according to the invention as aqueous emulsion or used as an aqueous solution.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Silanisierungsmittel-Emulsionen haben einen Gehalt an Silanisierungsmittel von 0,5–99,9 w%, bevorzugt von 1–99 w%, besonders bevorzugt von 2,5–99 w%, ganz besonders bevorzugt von 5–80 w%. Die Einheit w% ist bezogen auf die Gesamtmasse der Formulierung.The Silanizing agent emulsions used according to the invention have a silanizing agent content of 0.5-99.9 w%, preferably from 1-99 w%, more preferably from 2.5-99 w%, most preferably from 5-80 w%. The unit w% is based on the total mass of the formulation.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Silanisierungsmittel-Emulsion als wässrige Emulsion zusätzlich mindestens einen Emulgator enthält, der vorteilhaft aus der Reihe der Alkylsulfate mit C8-C18-Alkyl, Alkyl- und Alkarylethersulfate mit C8-C18-Alkyl im hydrophoben Rest und mit 1 bis 40 Ethylenoxid (EO)- bzw. Propylenoxid (PO)- Einheiten Alkylsulfonate mit C8-C18-Alkyl, Alkarylsulfonate mit C8-C18-Alkyl, ist und Halbester der Sulfobernsteinsäure mit einwertigen Alkoholen oder Alkylphenolen mit 5 bis 15 Kohlenstoffatomen, Alkali- und Ammoniumsalze von Carbonsäuren mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen im Alkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylrest, Alkyl- und Alkarylphosphate mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen im organischen Rest, Alkylether- bzw. Alkaryletherphosphate mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen im Alkyl- bzw. Alkarylrest und 1 bis 40 EO-Einheiten, Alkylpolyglykolether und Alkarylpolyglykolether mit 8 bis 40 EO-Einheiten und C8-C20-Kohlenstoffatomen in den Alkyl- oder Arylresten, Ethylenoxid/Propylenoxid (EO/PO)-Blockcopolymer mit 8 bis 40 EO- bzw. PO-Einheiten, Additionsprodukte von Alkylaminen mit C8-C22-Alkylresten mit Ethylenoxid oder Propylenoxid, Alkylpolyglykoside mit linearen oder verzweigten gesättigten oder ungesättigten C8-C24-Alkylresten und Oligoglykosidresten mit 1 bis 10 Hexose- oder Pentoseeinheiten, siliciumfunktionelle Tenside oder Mischungen dieser Emulgatoren ausgewählt ist.It may be advantageous if the silanizing agent emulsion according to the invention additionally contains, as aqueous emulsion, at least one emulsifier which is advantageously selected from the series of alkyl sulfates with C 8 -C 18 -alkyl, alkyl and alkaryl ether sulfates with C 8 -C 18 -alkyl in the hydrophobic And with 1 to 40 ethylene oxide (EO) - or propylene oxide (PO) - units alkyl sulfonates with C 8 -C 18 alkyl, alkaryl sulfonates with C 8 -C 18 alkyl, and half esters of sulfosuccinic acid with monohydric alcohols or alkylphenols with 5 to 15 carbon atoms, alkali metal and ammonium salts of carboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms in the alkyl, aryl, alkaryl or aralkyl radical, alkyl and alkaryl phosphates having 8 to 20 carbon atoms in the organic radical, alkyl ether or alkaryl ether phosphates having 8 to 20 Carbon atoms in the alkyl or alkaryl radical and 1 to 40 EO units, alkyl polyglycol ethers and alkaryl polyglycol ethers having 8 to 40 EO units and C 8 -C 20 carbon atoms in the Alkyl or aryl radicals, ethylene oxide / propylene oxide (EO / PO) block copolymer having 8 to 40 EO or PO units, addition products of alkylamines having C 8 -C 22 -alkyl radicals with ethylene oxide or propylene oxide, alkyl polyglycosides with linear or branched saturated or unsaturated C 8 -C 24 -alkyl radicals and Oligoglykosidresten with 1 to 10 hexose or pentose units, silicon-functional surfactants or mixtures of these emulsifiers is selected.
Der Gehalt an Emulgator in einer solchen erfindungsgemäß eingesetzten Zusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf Gesamtgewicht der Emulsion.Of the Content of emulsifier in such inventively used Composition is preferably 0.01 to 5 wt .-%, based on total weight of the emulsion.
Weiter können erfindungsgemäß eingesetzte Silanisierungsmittel-Emulsionen mindestens einen Hydrolyse- bzw. Kondensationskatalysator aus der Reihe der Komplexverbindungen, wie Halogenide, Oxide, Hydroxide, Imide, Alkoholate, Amide, Thiolate, Carboxylate und/oder Kombinationen dieser Substituenten, von Elementen der 3. und 4. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente (PSE) sowie der Nebengruppen II, III, IV, V, VI, VII und VIIIa, VIIIb und VIIIc des PSE, insbesondere Titanate oder Zirkonate, wie beispielsweise Tetra-n-butylorthotitanat oder Tetra-n-propylorthozirkonat enthalten. Ausserdem können Oxide, Hydroxide, Hydrogenphosphate, Hydrogensulfate, Sulfide, Hydrogensulfide, Carbonate oder Hydrogencarbonate der 1. und 2. Hauptgruppe des PSE und/oder Alkoholate, vorzugsweise Natriummethanolat oder Natriumethanolat und/oder Aminoalkohole, vorzugsweise 2-Aminoethanol oder 2-(N,N-dimethyl)aminoethanol verwendet werden.Further may be used according to the invention silanizing agent emulsions at least one hydrolysis or condensation catalyst from the Series of complex compounds, such as halides, oxides, hydroxides, Imides, alcoholates, amides, thiolates, carboxylates and / or combinations of these substituents, of elements of the 3rd and 4th main group of the Periodic Table of the Elements (PSE) and of subgroups II, III, IV, V, VI, VII and VIIIa, VIIIb and VIIIc of the PSE, in particular Titanates or zirconates, such as tetra-n-butyl orthotitanate or tetra-n-propylorthozirconate. In addition, you can Oxides, hydroxides, hydrogen phosphates, hydrogen sulfates, sulfides, hydrogen sulfides, Carbonates or bicarbonates of the 1st and 2nd main group of the PSE and / or alcoholates, preferably sodium methoxide or sodium ethoxide and / or Amino alcohols, preferably 2-aminoethanol or 2- (N, N-dimethyl) aminoethanol be used.
Schließlich können Carbonsäuren wie Ameisensäure, Essigsäure oder Propionsäure sowie Mineralsäuren wie Salzsäure oder Phosphorsäure zum Einsatz kommen.After all can carboxylic acids such as formic acid, Acetic or propionic acid and mineral acids such as hydrochloric acid or phosphoric acid are used.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäß eingesetzte Silanisierungsmittel-Emulsion vorteilhaft noch übliche Hilfsstoffe, ausgewählt aus anorganischen oder organischen Säuren, Puffersubstanzen, Fungiziden, Bakteriziden, Algiziden, Mikrobioziden, Geruchsstoffen, Korrosionsinhibitoren, Konservierungsmittel, Rheologiehilfsmittel enthalten.About that In addition, the silanizing agent emulsion used according to the invention advantageously still conventional adjuvants selected from inorganic or organic acids, buffer substances, Fungicides, bactericides, algicides, microbiocides, fragrances, Corrosion inhibitors, preservatives, rheology aids contain.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Silanisierungsmittel-Emulsionen können vorteilhaft vor ihrem Einsatz weiter mit Wasser verdünnt werden. Dabei sind prinzipiell alle Arten von Wasser wie entionisiertes Wasser, Trinkwasser, Abwasser oder Meerwasser geeignet. Erfindungsgemäß einsetzbare Verdünnungen enthalten 1 Teil Silanisierungsmittel-Emulsion und 0 bis 99 Teile Wasser, bevorzugt 1 Teil Silanisierungsmittel-Emulsion und 0,1 bis 49 Teile Wasser, ganz besonders bevorzugt 1 Teil Silanisierungsmittel-Emulsion und 1 bis 9 Teile Wasser.The silanizing agent emulsions used according to the invention can advantageously be further diluted with water before use. In principle, all types of water such as deionized water, drinking water, wastewater or seawater are suitable. Diluents which can be used according to the invention comprise 1 part of silanizing agent emulsion and 0 to 99 parts of water, preferably 1 part of silanizing agent emulsifier and 0.1 to 49 parts of water, most preferably 1 part silanizing agent emulsion and 1 to 9 parts of water.
Im Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zu behandelnde Sand zunächst gesiebt, um Grobanteile mit einer mittleren Sandpartikel Größe > 2000 μm zu entfernen.in the Step (b) of the method according to the invention is the sand to be treated is first sifted to coarse fractions with a mean sand particle size> 2000 μm too remove.
Die Korngrößen des Sandes können durch Windsichten, Klassieren, Sieben des Sandes oder durch eine Kombination dieser Methoden begrenzt werden.The Grain sizes of the sand can be determined by air classification, Classify, sieve the sand or by a combination of these Methods are limited.
Anschließend werden im Schritt (c) auf eine dem Fachmann bekannte Weise die Schüttdichte und die mittlere Größe der Sandpartikel bestimmt. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun die Silanisierungsmittel-Emulsion in einer Menge von 0,19·10–2 bis 5,0·10–2 (g Silanisierungsmittel)/(m2 innere OberflächeSand) eingesetzt.Subsequently, in step (c), the bulk density and the average size of the sand particles are determined in a manner known to those skilled in the art. In the process according to the invention, the silanizing agent emulsion is now used in an amount of 0.19 × 10 -2 to 5.0 × 10 -2 (g of silanizing agent) / (m 2 of internal surface sand ).
Unter dem Begriff „innere OberflächeSand” wird an dieser Stelle und im Folgenden der Quotient aus dem eingesetzten Volumen des Sandes und dem mittleren Volumen eines Sandpartikels, multipliziert mit 0,74 und der mittleren Oberfläche des Sandpartikels, verstanden. Mittleres Volumen und mittlere Oberfläche eines Sandpartikels werden ebenfalls auf eine dem Fachmann bekannte Weise unter der Annahme näherungsweise sphärischer Sandpartikeln bestimmt. Damit kann die innere OberflächeSand aus der mittleren Sandpartikel Größe und der Schüttdichte des Sandes und über das Volumen und die Oberfläche der einzelnen Sandpartikel berechnet werden.The term "inner surface of sand " is understood here and below as the quotient of the volume of sand used and the mean volume of a sand particle multiplied by 0.74 and the mean surface of the sand particle. Average volume and mean surface area of a sand particle are also determined in a manner known to those skilled in the art, assuming approximately spherical particles of sand. Thus, the inner surface sand can be calculated from the mean sand particle size and the bulk density of the sand and over the volume and the surface of the individual sand particles.
Im Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der nach Schritt (c) erhaltene Sand mit Silanisierungsmittel-Emulsion in einer Menge von 0,19·10–2 bis 5,0·10–2 (g Silanisierungsmittel)/(m2 innere OberflächeSand) bei einer Drehzahl von 500 U/min–4000 U/min während einer Zeitdauer von 1 bis 10 min gemischt.In step (d) of the process according to the invention, the silanizing agent emulsion sand obtained after step (c) is added in an amount of 0.19 × 10 -2 to 5.0 × 10 -2 (g silanizing agent) / (m 2 inner surface area) Sand ) at a speed of 500 rpm 4000 rpm for a period of 1 to 10 minutes.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können vorzugsweise von 0,5·10–2 bis 3,5·10–2, besonders bevorzugt von 1,0·10–2 bis 3,0·10–2 (g Silanisierungsmittel)/(m2 innere OberflächeSand) eingesetzt werden.In the process according to the invention, preferably from 0.5 × 10 -2 to 3.5 × 10 -2 , particularly preferably from 1.0 × 10 -2 to 3.0 × 10 -2 (g silanizing agent) / (m 2 inner Surface sand ) are used.
Der zu behandelnde Sand wird im Schritt (d) bei einer Drehzahl von 500 U/min–4000 U/min mit der Silanisierungsmittel-Emulsion in einem geeigneten Mischaggregat versetzt. Es wird während einer Zeitdauer von 1 bis 10 min bei dieser Drehzahl gemischt.Of the sand to be treated becomes in step (d) at a speed of 500 Rpm 4000 rpm with the silanizing agent emulsion mixed in a suitable mixing unit. It will be during a period of 1 to 10 minutes mixed at this speed.
Als Mischaggregat kann ein Innenmischer, zum Beispiel ein Lödigemischer, ein Konusmischer, ein Rührkessel, Kneter, Mixer, um nur einige Beispiele zu nennen, eingesetzt werden. Geeignete Mischaggregate sind vorteilhaft solche, die während des Mischvorgangs die Sandpartikel nicht in kleinere Partikel aufbrechen. Vorzugsweise sind Mischaggregate zu wählen, deren Energieeintrag in die Zusammensetzung aus Sand und Silanisierungsmittel-Emulsion weder chemische, noch physikalische Umwandlungen in den Volumina der Sandpartikeln bewirkt.When Mixing unit can be an internal mixer, for example, a Lödigemischer, a cone mixer, a stirred tank, kneader, blender, to only to give some examples. Suitable mixing units are advantageous ones, which during the mixing process, the sand particles do not break into smaller particles. Preferably, mixing units to choose their energy input in the composition from sand and silanizing agent emulsion neither chemical, nor causes physical transformations in the volumes of the sand particles.
Es kann desweiteren vorteilhaft sein, die Drehzahl nach einer Zeitdauer t1 von 1 bis 10 min um einen Faktor von 1,5–4 zu erhöhen und die dann erreichte Drehzahl während einer Zeitdauer t2 von 0,5 bis 120 min beizubehalten.It may furthermore be advantageous, the speed after a period of time t1 from 1 to 10 minutes to increase by a factor of 1.5-4 and the speed then reached during a period of time t2 of 0.5 to 120 minutes to maintain.
Eine solche Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäß eingesetzte Silanisierungsmittel-Emulsion mit dem Sand bzw. mit der Oberfläche der Sandpartikel vollständiger umsetzt und damit die Dauerhaftigkeit der Hydrophobie des Sandes gesteigert wird.A Such an approach has the advantage that the inventively used Silanizing agent emulsion with the sand or with the surface the sand particles more fully implemented and thus the durability the hydrophobicity of the sand is increased.
Der nach Schritt (d) erhaltene Sand wird anschließend im Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens während 0,5 bis 2 h bei einer Temperatur von 30 bis 90°C, vorzugsweise bei 40 bis 80°C getrocknet. Dabei kann die Wärmezufuhr durch einen Ofen, eine Wärmelampe oder auch durch Sonneneinstrahlung realisiert werden.Of the Sand obtained after step (d) is then in step (e) the process of the invention during 0.5 to 2 h at a temperature of 30 to 90 ° C, preferably dried at 40 to 80 ° C. This can be the heat by an oven, a heat lamp or by sunlight will be realized.
Insbesondere bietet die Möglichkeit zur Trocknung durch Sonneneinstrahlung, insbesondere in Wüstengebieten, große Vorteile in der praktischen Anwendung hinsichtlich Energieeinsparungen.Especially offers the possibility of drying by solar radiation, especially in desert areas, big advantages in practical application in terms of energy savings.
Bevorzugt kann der nach Schritt (d) erhaltene Sand auf einer großen Fläche verteilt werden, um eine möglichst große Menge gemäß der Schritte (a) bis (d) behandelter Sandpartikel zu gleicher Zeit der Sonneneinstrahlung auszusetzen.Prefers For example, the sand obtained after step (d) may be grown on a large scale Area to be distributed to the largest possible Amount according to the steps (a) to (d) treated Sand particles at the same time the sun exposure.
Mit diesen Optionen ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders wirtschaftlich, mit beiden Optionen zusammengenommen am wirtschaftlichsten durchführbar.With These options are the method according to the invention especially economical, combined with both options most economical feasible.
Der Vorteil des beanspruchten Verfahrens liegt im innigen Vermischen der Sandpartikel mit dem Silanisierungsmittel bei bekannter nötiger Dosiermenge. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sichergestellt, dass der Sand eine maximale wasserabweisende Wirkung bei minimaler zu verwendender Menge an Silanisierungsmittel erhält.Of the Advantage of the claimed method lies in intimate mixing the sand particles with the silanizing when known necessary Dosage. By the method according to the invention Ensures that the sand is a maximum water repellent Effect with minimal amount of silanizing agent to be used receives.
Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls hydrophober Sand, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird.object The invention is therefore also hydrophobic sand, which after the process according to the invention is obtained.
Ebenfalls ist Gegenstand der Erfindung hydrophobierter Sand, in den das Versickern von Wasser verringert ist oder nicht stattfindet.Also is the subject of the invention hydrophobic sand in which the seepage is reduced by water or does not take place.
Schließlich ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen hydrophoben Sandes in einer Bodenstruktur, sowie bei der Landschaftsgestaltung, im Gartenbau, im Erosionsschutz von Bodenschichten, als Verdunstungssperre des Bodenwassers, als Sperrschicht gegen die Versickerung des Wassers zur Bewässung von Nutz- und/oder Zierpflanzen, in der Landwirtschaft.After all is also the subject of the present invention the use of the hydrophobic sand according to the invention in one Soil structure, as well as landscaping, in horticulture, in the erosion protection of soil layers, as evaporation barrier of the Soil water, as a barrier against the infiltration of water for the irrigation of useful and / or ornamental plants, in agriculture.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Verwendung ist es, dass sich der erfindungsgemäß behandelte und getrocknete hydrophobe Sand auf jeder dafür vorgesehenen Fläche ausbringen und leicht gleichmäßig verteilen lässt. Es ist auch möglich und kann in vielen Fällen sinnvoll sein, zunächst eine oder mehrere Schichten der zu behandelnden Fläche abzutragen und dann den wasserabweisenden Sand auszubringen. Schließlich ist es vorteilhaft möglich, den ausgebrachten, behandelten Sand mit einer oder mehreren Bodenschichten wieder zu überdecken. Auf diese Weise kann man vorteilhaft die Erosion des behandelten Sandes durch Wind oder Wasser vermeiden.Advantageous in the use according to the invention it is that the invention treated and dried hydrophobic sand on each designated area deploy and distribute easily evenly. It is also possible and can be done in many cases be meaningful, first one or more layers of remove the surface to be treated and then the water-repellent To spread sand. Finally, it is advantageously possible the applied, treated sand with one or more soil layers again to cover. In this way one can benefit the Avoid erosion of the treated sand by wind or water.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.The The present invention will be further described by way of examples explained.
Beispiel 1:Example 1:
Quarzsand
H 32 (CAS: 14808-60-7, mittlere Korngröße: 0,32
mm, Schüttdichte nach
Dazu wurden 2,5 kg Quarzsand im Lödigemischer vorgelegt.To 2.5 kg of quartz sand were submitted in Lödigemischer.
Die wässrige Emulsion E wurde in einem Verhältnis von 1 Teil E: 9 Teile Wasser verdünnt, wobei die Silanisierungsmittel-Emulsion erhalten wurde. 6,6 ml dieser verdünnten Emulsion wurden anschließend mit einer Pipette zugetropft. Für 10 min wurde bei 1575 U/min gemischt, dann für 5 min bei 2800 U/min. Der so behandelte Quarzsand wurde anschließend für 2 h bei 80°C getrocknet.The aqueous emulsion E was in a ratio of 1 part E: 9 parts of water diluted with the silanizing agent emulsion was obtained. 6.6 ml of this diluted emulsion were then added dropwise with a pipette. For Mixing was carried out at 1575 rpm for 10 minutes, then at 5 minutes 2800 rpm. The thus treated quartz sand was subsequently dried for 2 h at 80 ° C.
Anschließend wurde ein Wasserversenkungstest, der unten beschrieben ist, durchgeführt.Subsequently For example, a water sink test, described below, was performed.
Beispiel 2:Example 2:
Wie Beispiel 1, jedoch wurde die Silanisierungsmittel-Emulsion dadurch erhalten, dass E in höherer Konzentration, 1 Teil E: 4 Teile Wasser, eingesetzt wurde.As Example 1, but the silanizing agent emulsion was thereby get that E in higher concentration, 1 part E: 4 Parts of water, was used.
Die Wirksamkeit der Hydrophobierung wurde mit Hilfe eines Wasserversenkungstests wie unten beschrieben überprüft.The Effectiveness of the hydrophobization was determined by means of a water sink test checked as described below.
Vergleichsbeispiel:Comparative Example:
Feiner Sand (Wüstensand aus Dubai, mittlere Korngröße: 100 μm, Schüttdichte: 1,541 g/cm3) wurde in einem Lödigemischer mit E behandelt.Fine sand (desert sand from Dubai, mean particle size: 100 μm, bulk density: 1.541 g / cm 3 ) was treated with E in a Lödigemischer.
Dazu wurden 1,5 kg feiner Sand im Lödigemischer vorgelegt und 3,82 g der Silanisierungsmittel-Emulsion, erhalten aus einer Verdünnung von 1 Teil E mit 9 Teilen Wasser, zugegeben.To were submitted 1.5 kg of fine sand in Lödigemischer and 3.82 g of the silanizing agent emulsion obtained from a dilution from 1 part E with 9 parts water, added.
Für 10 min wurde bei 1575 U/min gemischt. Der so behandelte feine Sand wurde anschließend für 2 h bei 80°C getrocknet.For 10 minutes was mixed at 1575 rpm. The treated fine sand was then dried for 2 h at 80 ° C.
Die Wirksamkeit der Hydrophobierung wurde mit Hilfe eines Wasserversenkungstests wie unten beschrieben überprüft. Der so behandelte Sand ist im Rahmen dieses Tests nicht hydrophob.The Effectiveness of the hydrophobization was determined by means of a water sink test checked as described below. The so treated Sand is not hydrophobic in this test.
Beispiel 3:Example 3:
Wie im Vergleichsbeispiel, jedoch wurden erfindungsgemäß 200 g des feinen Sandes mit 2,11 g Silanisierungsmittel-Emulsion, erhalten aus E in einer Verdünnung von 1 Teil E auf 9 Teile Wasser, behandelt, und anschließend der Wasserversenkungstest durchgeführt.As in the comparative example, but according to the invention 200th g of fine sand with 2.11 g silanizing agent emulsion from E in a dilution of 1 part E to 9 parts water, treated, and then performed the water sinking test.
Beispiel 4:Example 4:
Wie im Vergleichsbeispiel, jedoch wurden erfindungsgemäß 1000 g eines groben Sandes (Wüstensand aus Dubai, mittlere Korngröße: 500 μm, Schüttdichte: 1,64 g/cm3) mit 2,48 g Silanisierungsmittel-Emulsion, erhalten aus E in einer Verdünnung von 1 Teil E auf 9 Teile Wasser, behandelt, und anschließend der Wasserversenkungstest durchgeführt.As in the comparative example, but according to the invention 1000 g of a coarse sand (desert sand from Dubai, average grain size: 500 microns, bulk density: 1.64 g / cm 3 ) with 2.48 g silanizing agent emulsion obtained from E in a dilution of 1 Part E to 9 parts of water, treated, and then performed the Wasserversenkungstest.
WasserversenkungstestWater immersion test
Sand wird in ein Aluschälchen ca. 1 cm hoch eingefüllt und mit der Hand leicht fest gedrückt, so dass der Sand eine waagerecht verlaufende Oberfläche aufweist. An zwei Stellen auf dieser Oberfläche werden dann 2 Wassertropfen destilliertes Wasser mit einem Tropfendurchmesser von 5 mm mittels einer Pipette aufgesetzt. Die Wassertropfen weisen einen Abstand von mindestens einem Tropfendurchmesser auf. Man lässt die Versuchsanordnung unter Umgebungsbedingungen (20°C, 1013 hPa) offen stehen und beobachtet die Wassertropfen über einen Zeitraum von einigen Stunden. Gemessen werden die Zeitdauern, bis zu deren Ablauf beide Wassertropfen jeweils in dem Sand vollständig versickert sind. Aus den Zeitdauern wird der arithmetische Mittelwert gebildet, der im Folgenden Verweilzeit genannt wird.sand is filled into an aluminum bowl about 1 cm high and lightly pressed firmly by hand, leaving the sand has a horizontal surface. At two Make 2 drops of water on this surface distilled water with a drop diameter of 5 mm by means of put on a pipette. The drops of water are at a distance of at least one drop diameter. You leave that Experimental setup under ambient conditions (20 ° C, 1013 hPa) are open and observe the drops of water over a period of a few hours. The time periods are measured until the end of both drops of water in each case in the sand completely are seeped. The durations become the arithmetic mean formed, which is called residence time in the following.
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