CN104107764A - 一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法，它是先通过振动筛的初筛过程，完全去除砂磨以及之前工序混入到钛白粉中的大颗粒机械杂质；然后在初筛工序后紧接水力旋流分级工序，用于去除初筛装置不能去除的较小的颗粒团聚体，经过这两道处理工序后，可以完全去除影响钛白粉分散性的大颗粒物质，从而确保生产的钛白粉中不含影响涂膜光泽度和表面平整度的粗粒子，显著的提高了钛白粉的分散性。
Description
技术领域
本发明涉及钛白粉生产技术领域，具体涉及一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法。
背景技术
钛白粉，俗称二氧化钛，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。二氧化钛有金红石型、锐钛型和板钛型三种晶型，但可以工业化生产并有商业价值的只有金红石型和锐钛型两种，而因为金红石型钛白粉具有高遮盖、高耐候性等特征，已经占据了钛白粉的绝大部分市场。生产金红石型钛白粉的方法，目前已经商业化的有氯化法和硫酸法两种，两种生产方法各有优点，但有一个共同特点，不管是采用氯化法还是硫酸法生产，在向金红石型转化过程中都必须采用高温，硫酸法工艺煅烧时高温区的温度在1000℃，停留时间长，而氯化法工艺在氧化炉中最高温度甚至可达到1500℃，两种生产工艺都可能造成颜料粒子在高温时烧结。在钛白粉生产工艺中，经过硫酸法或氯化法高温煅烧得到的钛白粉粒子经过冷却器降温后一般先进入机械粉碎阶段进行粗粉（工厂较常采用雷蒙磨进行粗粉），粗粉后的钛白粉粒子进入润湿打浆工序，在搅拌下钛白粉与水和润湿剂一起生产成钛白粉浆料，浆料再进入砂磨工序进一步粉碎至原级粒子后送入包膜工序根据不同的需要进行相应的无机表面处理和有机表面处理，从而生产出不同用途的钛白粉产品。由于钛白粉生产流程长，不可避免的会带入一些粗粉中的机械杂质以及煅烧过程中少量的烧结钛白粉粒子，另外砂磨过程中磨碎后的研磨介质也会混入到钛白粉浆料中，虽然这些杂质的数量极少，只占到钛白粉的几万甚至几十万分之一，但其颗粒大小一般为几十微米，是普通粉碎方法难以破碎的。因为钛白粉作为一种颜料使用，较常使用于涂料及油墨应用领域，在最终制品中起到装饰和美化的作用，含钛白粉的涂膜厚度一般只有几微米到十多微米，杂质颗粒会引起涂膜出现瑕疵，影响涂膜的平整度和光泽等指标，所以在钛白粉生产过程中必须尽量除去这些大尺寸的杂质及钛白粉颗粒 。
发明内容
本发明的目的就在于针对现有技术的不足，提供一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法，包括以下步骤：
（1）将经过砂磨工序后的钛白粉浆料稀释至浓度为300-500gTiO2/L（砂磨机出口的浆料浓度一般为400-800g/L，这样高浓度的浆料粘度较高，直接筛分比较困难）；
（2）稀释后的钛白粉浆料进入振动筛进行初筛，所述振动筛的筛网目数为100-400目；
（3）初筛后的浆料进入水力旋流器中进一步分级，所得含细粒子的浆料进入包膜工序，含粗粒子的浆料返回砂磨工序，所述水力旋流器的直径为0.5-2吋，压力降控制到0.3-0.7MPa。
进一步的是，所述步骤（1）中钛白粉浆料浓度稀释至350gTiO2/L，其浓度适宜，粘度适中，既满足了过滤要求，也可以满足包膜工段对钛白粉浆料浓度的要求。
优选的是，步骤（2）中振动筛可以选用具有更高处理能力和筛分效率的旋振筛；最好的是，步骤（2）中所述振动筛的筛网为100目、200目、325目筛网的组合，这样既保证了浆料中的大粒子被除去，又确保了生产过程的效率。
优选的是，步骤（3）中所述水力旋流器的直径为0.5吋和2吋；控制水力旋流器的压力降至0.5Mpa。
本发明通过振动筛的初筛过程，可以完全去除砂磨以及之前工序混入到钛白粉中的大颗粒机械杂质。在初筛工序后紧接水力旋流分级工序，可以用于去除初筛装置不能去除的大颗粒团聚体，经过这两道处理工序后，可以完全去除影响钛白粉分散性的大颗粒物质。
在发明人的研究过程中发现，经过砂磨机研磨后的钛白粉浆料中的颜料粒子都能被粉碎到小于1微米的细度，但是经过1小时的静置沉降，仍然能在容器底部发现少量的机械杂质或者不易磨细的烧结物料，如果单纯的依靠筛分，目前有工业使用价值的600目筛网也仅能除去大于20微米的粗粒子，但是因为这种筛网的钢丝特别细，在工业化生产连续使用时，经不起浆料的冲刷而极易破碎，而引入新的机械杂质，所以在实际使用过程中，筛网的目数不宜太高。水力旋流器用于分级时，某一粒径的料子一半进入溢流，一半进入底流，这个粒径值称为该旋流器的切割粒径，旋流器的直径越小，对应的切割粒径也越小，分级后得到的产品粒径越理想，但是直径小的旋流器在实际使用过程中容易产生堵塞，使工业生产不能连续进行，发明人进行了一系列的组合研究，最终将不同目数的筛网与不同直径的水力旋流器进行组合用于钛白粉浆料的粒子分级，解决了上述难题。
在实际的操作过程中，我们采用100目、200目和325目的筛网组合除去浆料中极少量的粗粒子，然后引入2吋水力旋流器进行第一级旋流分级，含粗粒子的底流返回到砂磨工序继续研磨。溢流则采用0.5吋的水力旋流器进一步处理，含粗粒子的底流也返回到砂磨工序继续研磨，溢流成品则进入后续加工工序。采用这种组合工艺的最大好处在于，可以选择合理的旋流器溢流嘴和沉砂嘴尺寸比例，最大限度减少返回到砂磨工序的料浆总量，在不增加砂磨机数量的前提下保证了物料的停留时间，节约了砂磨能耗。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
经过本发明的上述一次筛分、两次旋流分级方法，能够去除钛白粉浆料中粒径大于0.5微米的粗粒子，从而确保生产的钛白粉中不含影响涂膜光泽度和表面平整度的粗粒子，显著的提高了钛白粉的分散性。
具体实施方式
为了更加清楚的理解本发明的目的、技术方案及有益效果，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明，但并不将本发明的保护范围限定在以下实施例中。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
实施例1
将通过硫酸法高温煅烧得到的钛白粉粒子冷却粗粉后与去离子水和润湿剂（硅酸钠溶液）搅拌混合得到钛白粉浆料（其浓度为400-800gTiO2/L），然后用砂磨机砂磨30分钟后用去离子水稀释浆料的浓度到300gTiO2/L，然后先用筛网目数组合为100目、400目的振动筛进行初筛，再用2根0.5吋的水力旋流器组成的旋流器群进行水力旋流分级，水力旋流器的压力降控制为0.3MPa，为了保证沉砂嘴不被堵塞，其直径为3.5mm,返回到砂磨工序的浆料占总进料量的50%，细相浆料进入包膜工序按照业内技术人员所熟悉的包膜工艺进行表面包膜处理，所得浆料经过滤、水洗，滤饼干燥后加入适量TMP作为有机包膜剂混合均匀后用汽流粉碎机粉碎。
所得样品进行颜料性能分析及应用于涂料体系中检测应用性能。
实施例2
将通过氯化法高温煅烧得到的钛白粉粒子冷却粗粉后与去离子水和润湿剂（硅酸钠溶液）搅拌混合得到钛白粉浆料（其浓度为400-800gTiO2/L），然后用砂磨机砂磨30分钟后用去离子水稀释浆料的浓度到350gTiO2/L，然后先用筛网目数组合为100目、200目、325目的旋振筛进行初筛，再用4根1吋的水力旋流器组成的旋流器群进行水力旋流分级，水力旋流器的压力降控制为0.5MPa，为了保证沉砂嘴不被堵塞，其直径为4.0mm,返回到砂磨工序的浆料占总进料量的40%，细相浆料进入包膜工序按照业内技术人员所熟悉的包膜工艺进行表面包膜处理，所得浆料经过滤、水洗，滤饼干燥后加入适量TMP作为有机包膜剂混合均匀后用汽流粉碎机粉碎。
所得样品进行颜料性能分析及应用于涂料体系中检测应用性能。
实施例3
将通过硫酸法高温煅烧得到的钛白粉粒子冷却粗粉后与去离子水和润湿剂（硅酸钠溶液）搅拌混合得到钛白粉浆料（其浓度为400-800gTiO2/L），然后用砂磨机砂磨30分钟后用去离子水稀释浆料的浓度到500gTiO2/L，然后先用筛网目数组合为100目、200目、400目的振动筛进行初筛，再用6根1吋的水力旋流器组成的旋流器群进行水力旋流分级，水力旋流器的压力降控制为0.5MPa，为了保证沉砂嘴不被堵塞，其直径为4.0mm,返回到砂磨工序的浆料占总进料量的40%，细相浆料采用进入包膜工序按照业内技术人员所熟悉的包膜工艺进行表面包膜处理，所得浆料经过滤、水洗，滤饼干燥后加入适量TMP作为有机包膜剂混合均匀后用汽流粉碎机粉碎。
所得样品进行颜料性能分析及应用于涂料体系中检测应用性能。
实施例4
将通过硫酸法高温煅烧得到的钛白粉粒子冷却粗粉后与去离子水和润湿剂（硅酸钠溶液）搅拌混合得到钛白粉浆料（其浓度为400-800gTiO2/L），然后用砂磨机砂磨30分钟后用去离子水稀释浆料的浓度到350gTiO2/L，然后先用筛网目数组合为100目、200目、325目的振动筛进行初筛，再用2根2吋的水力旋流器组成的旋流器群进行水力旋流分级，水力旋流器的压力降控制为0.7MPa，细相浆料再用2根0.5吋的水力旋流器组成的旋流器群进行水力旋流分级，水力旋流器的压力降控制为0.3MPa，因为经过一次旋流分级预处理，其沉砂嘴直径为1.0mm,返回到砂磨工序的浆料占总进料量的5%，两级砂磨总返回量不到砂磨料浆的15%。经过两次分级的细相进入包膜工序按照业内技术人员所熟悉的包膜工艺进行表面包膜处理，所得浆料经过滤、水洗，滤饼干燥后加入适量TMP作为有机包膜剂混合均匀后用汽流粉碎机粉碎。
所得样品进行颜料性能分析及应用于涂料体系中检测应用性能。
对比例
将通过硫酸法高温煅烧得到的钛白粉粒子冷却粗粉后与去离子水和润湿剂（硅酸钠溶液）搅拌混合得到钛白粉浆料（其浓度为400-800gTiO2/L），然后用砂磨机砂磨30分钟后用去离子水稀释浆料的浓度到350gTiO2/L后直接进入包膜工序按照业内技术人员所熟悉的包膜工艺进行表面包膜处理，所得浆料经过滤、水洗，滤饼干燥后加入适量TMP作为有机包膜剂混合均匀，用实验室12吋汽流粉碎机粉碎。
所得样品进行颜料性能分析及应用于涂料体系中检测应用性能。
其分析结果见下表所示。
上述表格中的黑格曼数代表钛白粉分散性的好坏，数值越大，分散性越好。600目筛余代表粉体中大于20微米粒子的百分比。醇酸氨基体系中的20°光泽代表钛白粉在实际使用环境的分散性和涂膜的微观平整性，数值越大越好。
Claims (6)
1.一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将经过砂磨工序后的钛白粉浆料稀释至浓度为300-500gTiO2/L；
（2）稀释后的钛白粉浆料进入振动筛进行初筛，所述振动筛的筛网目数为100-400目；
（3）初筛后的浆料进入水力旋流器中进一步分级，所得含细粒子的浆料进入包膜工序，含粗粒子的浆料返回砂磨工序，所述水力旋流器的直径为0.5-2吋，压力降控制到0.3-0.7MPa。
2.根据权利要求1所述的一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法，其特征在于：所述步骤（1）中钛白粉浆料浓度稀释至350gTiO2/L。
3.根据权利要求1所述的一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法，其特征在于：步骤（2）中振动筛为旋振筛。
4.根据权利要求1或3所述的一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法，其特征在于：步骤（2）中所述振动筛的筛网为100目、200目、325目筛网的组合。
5.根据权利要求1所述的一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法，其特征在于：步骤（3）中所述水力旋流器的直径为0.5吋和2吋。
6.根据权利要求1所述的一种提高钛白粉涂膜平整度和光泽度的方法，其特征在于：步骤（3）中控制水力旋流器的压力降至0.5MPa。
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