DE2052506A1 - Verfahren zur Erhöhung der Viskosität von tonmineralhaltigen Suspensionen - Google Patents

Verfahren zur Erhöhung der Viskosität von tonmineralhaltigen Suspensionen

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DE2052506A1 DE19702052506 DE2052506A DE2052506A1 DE 2052506 A1 DE2052506 A1 DE 2052506A1 DE 19702052506 DE19702052506 DE 19702052506 DE 2052506 A DE2052506 A DE 2052506A DE 2052506 A1 DE2052506 A1 DE 2052506A1
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Description

Verfahren zur Erhöhung der Viskosität von tonmineralhaltigen Suspensionen
Es ist bekannt, die Viskosität von tonmineralhaltigen Suspensionen, insbesondere von Bentonitsuspensionen, durch Zusatz von Carboxymethylcellulose (CMC) zu erhöhen, die als Bindemittel bzw. als Verfestigungsmittel dient. Die Carboxymethylcellulose wird gewöhnlich in Mengen von etwa 0,8 bis 1,5 fit bezogen auf das Trockengewicht der tonmineralhaltigen Substanz, verwendet.
Derartige Suspensionen werden u.a. als Bodenverfestigungsmittel, z.B. im Bauwesen, und als Spülflüssigkeit beim Herstellen von Bohrlöchern verwendet.
Tonmineralhaltige Suspensionen, wie Bentonitsuspensionen, sind an sich schon thixotrop, d.h. sie erstarren zu einem Gel, wenn man sie ruhig stehen läßt. DLe Viskosität und die Gelfestigkeit dieser Suspensionen werden durch Zusatz von Carboxymethylcellulose in den angegebenen Mengen verbessert.
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Werden diese Suspensionen jedoch, wie es im Bauwesen, z.B. bei der Herstellung von Schlitzwänden der Pail ist, mit Zement zusammengebracht, so nimmt deren Gelfestigkeit bei Anwesenheit eines Zusatzee von Carboxymethylcellulose aus ungeklärten Gründen ab.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Viskosität ' von tonmineralhaltigen Suspensionen, z.B. von Bentonitsuspensionen, durch Zusatz von sehr geringen Mengen von wasserlöslichen Polyäthylenoxiden erhöht werden kann und daß die fe Gelfestigkeit der mit diesem Zusatz versehenen Suspensionen auch dann erhalten bleibt, wenn den Suspensionen Zement zugesetzt wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Viskosität von tonmineralhaltigen Suspensionen, wie Bentonitsuspensionen, durch Zusatz von Bindemitteln und ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel ein wasserlösliches Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht von etwa 300 000 bis mehr als 5 000 000, in Mengen von 0,02 bia 0,5 Gew.-96, vorzugsweise in Mengen von 0,03 bis 0,1 Gew.-56, bezogen auf das Gewicht des trockenen Tonminerals, verwendet. Die erhaltene Viskositätserhöhung ist insofern überraschend, als diese mit nur etwa I/IO der Menge der bisher als Zusatz verwendeten Carboxymethylcellulose erreicht werden kann. Es wurde sogar festgestellt, daß bei einer Erhöhung der Menge des Polyäthylenoxids auf mehr als 0,5 $> die Gelfestigkeit der erhaltenen Suspensionen überraschenderweise wieder abnimmt.
Vorzugsweise verwendet man erfindungsgemäß wasserlösliche Polyäthylenoxide mit Molekulargewichten von 4 000 000 oder mehr. Bei den wasserlöslichen Polyäthylenoxiden handelt es sich um thermoplastische, nichtionische Poly-(Äthylenoxid)-Homopolymere, die unbeschränkt in Wasser löslich sind und die
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bisher schon z.B. als Bindemittel, Flockungsmittel und zur Herstellung von Filmen verwendet wurden. Die Polyäthylenoxide werden beispielsweise unter der Bezeichnung "Polyox" von der Firma Union Carbide in den Handel gebracht.
Aufgrund ihrer bisherigen Verwendung als Flockungsmittel war damit zu rechnen, daß die Polyäthylenoxide die Gelfestigkeit von tonmineralhaltigen Suspensionen vermindern würden, was aber überraschenderweise nicht der Fall ist, wenn sie in dem angegebenen Bereich verwendet werden.
Die Erfindung ist durch die nachstehenden Beispiele erläutert:
Beispiel 1
Zur Messung der Viskositätserhöhung wurde Aktivbentonit mit verschiedenen Mengen Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht von ca. 4 000 000 versetzt und davon 60 Gewichtsteile in 1 Liter Leitungswasser mit einem kräftigen Rührer (3000 Upm) angerührt«, Nach einer Quellzeit von 16-20 Stunden wurden in einem Rotationsviskosimeter (FANN) die Viskositätswerte dieser Suspensionen und die Preßwassermengen in ml unter 7 atü Stickstoff nach 30 Minuten im Vergleich zu gleichkonzentrierten Suspensionen ohne Polyäthylenoxidzusatz bzw. mit einem Zusatz von 1 $ CMC , bezogen auf den Bentonit, gemessen und folgende Werte ermittelt
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Suspension Aktivbentonit TIXOTOF mit
100 Gew.-Tl. ohne CMC Polyäthylenoxid
Leitgsw.18°dH „„ .„ MG ca. 4 000 000
6 Gew.-Tl. zusatz
Akt.-Bent.TIXOTON 1,O# 0,5 # 0,1 # 0,05 f>' 0,02
scheinbare
Viskosität cP 18,0 39,0 91,0 115,0 73,5 30,0
piatische
Viskosität cP 4,5 1,5 86,0 56,5 21,0 6,5
Bingham 0
Fließgr.dyn/cnT 132 362 48 560 503 228
Preßwasser ml 17,5 14,1 39,0 17,5 16,0 16,5
+) Als Carboxymethylcellulose wurde das Produkt GTDN/60 von MONTECATINI und als Polyäthylenoxid die Produkte POLYOX WSR-301 und POLYOX COAGULANT der UNION CARBIDE verwendet.
Beispiel 2
Pur die Versuche von Beispiel 2 wurde Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht von ca. 5 000 000 verwendet. Herstellung und Messung der Suspensionen wurde in gleicher Weise wie bei Beispiel 1 vorgenommen und folgende Werte ermittelt:
209818/0978
20i>2506
Suspension
100 Gew.-Teile ohne
Leitgsw.18°dH 6 Gew.-Teile Akt.-Bent.TlXOTON
Aktivbentonit TIXOTON mit
Polyäthylenoxid
MG ca. 5 000 000
1,
0,
0,05% 0,02$
scheinbare
Viskosität cP 18,0 39 93,5 107,5 70,5
plastische
Viskosität cP 4,5 1,5 83,0 43,0 21,0
Bingham 0
Fließgr.dyn/cnT 132 362 100
Preßwasser
617 474 ml 17,5 14,1 36,5 20,0 19,0
27,0 5,0
210
18,5
Beispiel 3
Zur Messung der Gelfestigkeit, Marsh-Viskosität und Wasserabscheidung zementhaltiger Aktivbentonit-Suspensionen wurden 90 Gew.-Teile Aktivbentonit ohne und mit Polyäthylenoxid bzw. CMC-Zusatz in 2 liter Wasser mit ca. 14°dH mit einem kräftigen Rührer (3000 Upm) angerührt. Nach 1 Stunde Quellzeit wurde die Auslaufzeit in Sekunden von 946 ml Suspension aus dem Marshtrichter ermittelt und die Gelfestigkeit mit einem Baroid Shearometer in pounds of shear per 100 square feet (lbs/100 sqft) gemessen.
Außerdem wurde die Preßwassermenge wie bei Beispiel 1 bzw, die aus der Suspension beim Stehen nach 24 Stunden abgeschiedene Wassermenge in ml bestimmt»
209818/00?β
2üb2506
Die Werte enthält nachfolgende Tabelle,
Suspension
2000 GT Leitungswasser 14°dH
90 GT Aktivbentonit TIXOTON
ohne Zusatz Aktivbentonit TIXOTON mit CMC Polyäthylenoxid
000 000 ) 5 000 000) 0,1* 0,1*
Gelfestigkeit
nach 1 Std.Quellzeit ohne Zement
lbs/100 sqft 6 6 1/2
Marsh-Viskosität
nach 1 Std.Quellzeit 946 ml Auslauf gec> ^ ^
Preßwas3er
7 atü Stickstoff nach
30 min. ml 20,5 15,0
Gelfestigkeit
nach 1 Std.mit 150 g Zement PZ 275/Ltr.
lbs/100 sqft 5 1/4
Marsh-Viskosität
nach 1 Std.Quellzeit 946 ml Auslauf aec# ^ ^ 1/2
108
22,0
1/2
21,0
4 1/2
Wasserabscheidung nach 24 Std. ml
11
10
7 0 9 8 1 8 / Π ίΓ>
Wie bei den niedrigviskosen Aktivbentonit-Suspensionen ohne Zusatz bleibt bei den sehr hochviskosen Aktivbentonit-Suspensionen mit Polyäthylenzusatz nach Zementzugabe eine für die Bautechnik wichtige Gelfestigkeit erhalten, während bei CMC-Zusatz keine Gelfestigkeit mehr meßbar ist. Die ursprünglich sehr hohe und wirtschaftliche Viskosität der Aktivbentonit-Suspensionen mit Polyäthylenoxidzusatz wird bei Zementzugabe auf etwa die Viskosität ohne Zusatz reduziert, was die Fließfähigkeit solcher Mischungen günstig beeinflußt, und die Benetzbarkeit, z.B. von Armierungen durch Beton, bedeutend verbessert.
- Patentansprüche -
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Claims (3)

- 8 Patentansprüche
1. Verfahren zur Erhöhung der Viskosität von tonmineralhaltigen Suspensionen, wie Bentonitsuspensionen, durch Zusatz von Bindemitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel wasserlösliche Polyäthylenoxide mit einem Molekulargewicht von etwa 300 000 bis mehr als etwa 5 000 000, in Mengen von etwa 0,02 bis 0,5 $>t bezogen auf das Gewicht des trockenen Tonminerals, verwendet»
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht von etwa 4 000 000 oder mehr verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polyäthylenoxide in Mengen von etwa 0,03 bis 0,1 $>, bezogen auf das Gewicht des trockenen Tonminerals, verwendet.
209818/
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