چگونه سیلیکات سدیم تهیه می شود؟ کاربرد آن در صنایع مختلف

  • تاریخ انتشار : 2022/01/28
Rate this post

سیلیکات سدیم ها ترکیبی شیمیایی با باری منفی از سیلسیم ها هستند. سیلیکات سدیم پودری سفید رنگ است .این ماده زمانی که در آب حل شود محلول قلیائی ایجاد می کند. سیلیکات سدیم به “آب شیشه” یا ” شیشه مایع” نیز معروف است که به صورت جامد موجود می باشد.

سیلیکات سدیم چیست؟

مهمترین کاربردسیلیکات سدیم در صنایع کارتن سازی به عنوان چسب در کارتن سازی می باشد. در سیمان سازی،قالب ریخته گری، صابون سازیی، پاک کننده های صنعتی، کنترل خوردگی در لوله های آب نیز می توان اشاره کرد. این ماده در حالت مایع در مواد شوینده، پوشش کردن دیوار و عایق کردن، کاشی بام ساختمان کاربرد دارد.کمک های انسولین، پایگاه های کاتالیست، مواد شیمیایی، نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

این ماده در محلول های خنثی و قلیائی پایدار است. در فرآیندی یون های هیدروژن و یون های سیلیکات با هم واکنش می دهند و سیلیکات اسید را می سازند. زمانی که حرارت ببیند و گرم شود ماده ای شیشه ای به نام سیلیکا ژل را تشکیل می دهند.به دو شیوه تر و خشک تولید می شود. شیوه های تولید در زیر شرح داده شده.

روش تولید

سدیم سیلیکاتهای محلول (یا آب شیشه) محلولهای آب و شیشه های محلول هستند که از نسبتهای متغیر Na2CO3 و SiO2 ساخته می شوند. سدیم سیلیکات از سه جزء سازنده تشکیل شده است:

سیلیس        جزء سازندة اصلی؛
قلیا              سدیم اکسید و
آب               تعیین کنندة خواص ترکیب های آب دار و بی آب.

گام نخست: تولید ساچمه (خرده شیشه)

در دمای ˚C1200-1100 سدیم کربنات و سیلیکون دی اکسید (از شن) در حالت گداخته واکنش می دهند تا شیشة جامد بی شکلی (آمورف) به نام «سدیم سیلیکات» تشکیل شود که ساچمه نامیده می شود و در واقع مخلوطی از SiO2 و Na2O است. کربن دی اکسید نیز در این واکنش آزاد می گردد.

Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2

گام دوم: تبدیل به آبِ شیشه

ساچمه به داخل واکنشگر (reactor) تغذیه و با آب مخلوط و بخار داده می شود تا محیط پر فشاری را ایجاد نماید که ساچمه ها را حل کند. این محلول «آب شیشه» یا water glass نامیده می شود. بخار و آب فرآیند به طور پیوسته به داخل واکنشگر تغذیه می شود تا فشار ایجاد کند و ساچمه ها شروع به حل شدن کنند. آبِ شیشة تولید شده در داخل بشکه ها و تانکرها ذخیره سازی و به مقصد مصرف کننده ارسال می گردد.

گام سوم: تغیـیر Ratio

سدیم سیلیکات محلول به یک مخزن واسطه انـتـقال داده می شود تا خـنک شود و سپـس به انبار منـتـقل می شود. در این جا می توان سدیم هیـدروکسیـد جامد (NaOH) را به محلول اضافه کرد تا سدیم سیلیکاتهای محلول با Ratio های کمتر تولید شود. بسته به نسبت SiO2/Na2O خواص آب شیشه تغیـیر می کند و پیش از ارسال آن از کارخانه می توان با افزودن NaOH و هم چنین مقداری سدیم سیلیکات محلول آن را تغیـیر داد.

 

کاربردهای سیلیکات سدیم

صنعت شوینده: به عنوان ماده منعقد کننده دیگر اجزای پودر شوینده در فرایند خشک کردن با اسپری درایر و تولید پودر از مواد تشکیل دهنده مایع. در حقیقت پودر شوینده ازمخلوط یکسری مواد محلول در آب می باشد که این محلول با سیلیکات سدیم ترکیب شده و وارد دستگاه اسپری داریر یا همان خشک کن پاشی می شوند. در حین تبخیر آب از محلول ترکیبی و سیلیکات سیدم ذرات سیلیکاتی در روی سطح مواد تشکیل دهنده پودر که با از دست دادن آب خود ذرات حامد بسیار ریز شده‌اند می‌چسبند و باعث چسبیدن ذرات مواد تشکیل دهنده پودر به یکدیگر می شوند و پودر شوینده با ذرات بزرگ تولید می شود. اگر در این فرآیند از سیلیکات سدیم استفاده نشود پودر حاصله بسیار نرم و ریز به صورت وردی شکل می شود و قابل استفاده نیست.
از دیگر کاربری‌ها دیگر سیلیکات سدیم در صنایع شوینده و بهداشتی میتوان به تولید صابونهای قالبی، تولید اسپره‌های تمیز کننده سطوح، انواع شوینده‌های مایع و … اشاره کرد
صنعت ریخته گری: در ریخته گری قالبی با سیلیس , سیلیکات سدیم به عنوان چسب شکل دهنده قالب استفاده می‌شود. در ابتدا به میزان ۴ تا ۶ درصد وزنی ماسه, سیلیکات سدیم را به ماسه اضافه می‌کنند و در قالب شکل مورد نظر قالب گیری میکنند. با ایجاد حفراتی در قالب شکل گرفته گاز دی اکسید کربن درون قالب تزریق می کنند. سیلیکات سدیم در مجاورت این گاز پلیمری شده و تثزیت میشود و ذ ات ماسه کاملا به هم می‌چسبند. با یکپارچه شدن قالب بدلیل چسبندگی سیلیکات سدیم چدن یا فولاد مذاب را درون قالب ریخته و بعد از سرد شدن , قطعه چدنی ژا ولادی تپلیدی را از قالب جدا میکنند. باید توجه داشت که در تولید قطعات بزرگ که مشکل چسبندگی بدنه قالب با قطعه تولیدی زیاد است از بعضی افزودنی ها به سیلیکات سدیم استفاده می شود.
کارتن سازی و تولید لوله مقوایی: یکی از پرکاربردترین مصرف سیلیکات در تولید ورقه های کارتنی و لوله های مقوایی است. هر لایه نازک کاغذ که معمولا کاغذ بازیافتی است با سیلیکات سدیم آغشته شده و لایه لایه این ورقه های نازک به هم می‌چسبند تا شیت کارتن یا لوله مقوایی تولید شود. اگر چه چسب های نشاسته، پی وی ای، دکسترین و … چسب‌های بسیار کاراتر نسبتا به سیلیکات سدیم هستند اما قیمت پایین سیلیکات سدیم در رقابت توانسته سیلیکات سدیم را جایگزیناین چسب ها کند البته قابل ذکر است که طبیعتا کیفیت سیلیکات سدیم نسبت به چسب های مو د اشاره دایین تر است که متخصصان این مجموعه تپانسته اند با اضافه کدن افزودنی های مناسب خواص چسب سیلیکات سدیم را بهبود دهند.
تونل سازی و صنعت ساختمان: سیلیکات سدیم بخاطر وجود سیلیکات منجر به تسریع واکنش کلسیم با سیلیکات در سیمان شده و به عنوان زودگیر سیمان استفاده می شود. در مراحل احداث تونل با ماشین TBM در زمان نصب بلوکه های سیمانی نیاز به زودگیری سیمان تزریقی بین دیواره تونل و بلوکه سیمانی است که با استفاده از تزریق دو جزیی همزمان سیمان و سیلیکات سدیم، سیلیکات سدیم باعث تسریع در گیرش سیمان می‌شود. در کارهای شات گریت سیمان هم استفاده از سیلیکات سدیم جهت گیرش سریع سیمان پاشیده شده به دیواره بسیار کارا است.