DE1592974A1

DE1592974A1 - Verfahren zur Herstellung eines Titandioxid-Pigmentes mit verbesserten Eigenschaften

Info

Publication number: DE1592974A1
Application number: DE19661592974
Authority: DE
Inventors: Dr Hans-Hermann Luginsland; Dr Ingo Stolz
Original assignee: Titan GmbH
Current assignee: Titan GmbH
Priority date: 1966-12-31
Filing date: 1966-12-31
Publication date: 1971-02-11
Also published as: NO118123B; ES348765A1; FI45204B; NL141565B; FR1548195A; JPS5237007B1; BE708223A; NL6717814A; GB1157060A; FI45204C

Description

TITANGESELLSCHAFT MBH Leverkusen, den 29. Dezember I966

Leverkusen 1 Su/Rüh

Verfahren zur Herstellung eines Titandioxid-Pigmentes mit verbesserten Eigenschaften

Es ist bekannt, Titandioxid-Pigmente einer Behandlung mit organischen Verbindungen zu unterwerfen, um gewisse Eigenschaften dieser Pigmente, wie z. B. Dispergierbarkeit oder Benetzbarkeit, zu verbessern. In vielen Fällen muß aber bei einer solchen Behandlung eine Verschlechterung optischer Eigenschaften, wie z. B. der Pulverhelligkeit, in Kauf genommen werden, die durch den organischen Zusatz oder durch evtl. beim weiteren Pabrikationsprozeß daraus entstehende Zersetzungsprodukte verursacht wird. Außerdem zeigen Lackfarben, die mit organisch behandelten Pigmenten pigmentiert sind, häufig eine Verlängerung der Trockenzeit oder neigen zum Vergilben beim Einbrennen.

In der USA-Patentschrift Nr. 3.004.858 wird ein TiO₂-Pigment beschrieben, das auf der Oberfläche ungefähr 0,01 bis 5 %» bezogen auf TiOo, eines nichtionischen Alkylenoxidpolymeren in gleichmäßiger Verteilung trägt, das aus mindestens fünf aufeinanderfolgenden -C-C-Q-Gruppen besteht. Nach dieser Patentschrift ist die Kettenlänge von

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mindestens fünf Einheiten kritisch, da dies die geringste Zahl von Gruppen ist, die für eine wirksame Adsorption benötigt wird. Bessere Resultate sollen jedoch mit Polymeren von höherem Molekulargewicht erzielt werden. Die gemäß der obengenannten USA-Patentschrift erzielbaren Vorteile bestehen in einer verbesserten Dispergierbarkeit und einer gewissen Tendenz des Pigmentes zu trockenem Fließen. Andere Eigenschaften des Pigmentes bleiben unbeeinflußt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Titandioxid-Pigmentes mit verbesserter Dispergierbarkeit und mit verbesserten optischen Eigenschaften.

Nach diesem Verfahren wird ein in an sich bekannter beliebiger Weise hergestelltes und gegebenenfalls mit anorganischen Stoffen nachbehandeltes Pigment mit einer organischen Substanz umhüllt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als organische Substanz ein kurzkettiges Polyalkylenglykol der allgemeinen Formel

R
t

HO-(C -CH-O)-H ,

ι ι η

R R

wobei R=H oder ein niederer Alkylrest und η eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, verwendet wird. Als Beispiele seien genannt: Di-, Tri- und Tetraäthylenglykolj Di-, Tri- und. Tetrapropylenglykol-1,2; Di-, Tri- und Tetrabutylenglykol-1,2 und -2,3j Di-, Tri- und Tetraisobutylenglykol, sowie Mischpolymerisate der genannten Glykole untereinander. Bevorzugt werden Triathylenglykol und Tetraäthylenglykol.

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Im Gegensatz zu dem in der USA-Patentschrift Nr. 3.00^.858 beschriebenen Verfahren zeigt sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Substanzen und bei erfindungsgemäßer Arbeitsweise nicht nur eine deutlich bessere Dispergierbarkeit, sondern die auf diese Weise nachbehandelten Pigmente weisen auch eine Verbesserung im Aufhellvermögen und Streukoeffizienten auf. Bei Einarbeitung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Pigmente in einer lufttrocknenden Lackfarbe beobachtet man keine Verzögerung der Trockenzeit.

Die verwendeten Polyalkylenglykole brauchen nur in geringen Mengen zugesetzt zu werden. Bereits bei Verwendung von 0,2 %, bezogen auf eingesetztes Pigment, wird eine Verbesserung der Pigmenteigenschaften erreicht. Nach oben ist der Menge der organischen Substanz keine scharfe Grenze gesetzt, doch werden gewöhnlich nicht mehr als 2 %, bezogen auf eingesetztes Pigment, verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für auf beliebige Weise hergestellte Titandioxid-Pigmente. Diese können nach den verschiedensten Verfahren gewonnen sein, beispielsweise nach dem sogenannten Sulfatprozeß oder Chloridprozeß. Die Behandlung mit der organischen Substanz kann sowohl bei Rutil als auch bei Anatas angewendet werden. Die Titandioxid-Pigmentteilchen können vorher in an sich bekannter Weise ein- oder mehrmals mit anorganischen Stoffen, beispielsweise Oxiden oder Oxidhydraten, umhüllt werden.

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Die Behandlung des Pigmentes mit den genannten Polyalkylenglykolen erfolgt in der Weise, daß das Polyalkylenglykol in reiner Form oder in Wasser gelöst zu einer wäßrigen Paste oder Suspension des Pigmentes gegeben wird. Nach Zusatz· der organischen Komponente wird die Paste oder Suspension getrocknet. Die Trocknung kann in an sich beliebiger Weise beispielsweise in einem Trockenofen bei normalem oder unter vermindertem Druck erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, die Paste in einem Zerstäubungstrockner zu trocknen. Das getrocknete Material wird anschließend vorzugsweise in einer Strahlmühle gemahlen. Die Mahlung kann aber auch in einer Wälz- oder Stiftmühle durchgeführt werden.

Die Zugabe kann aber auch zu trockenem Pigment erfolgen. Nach der gegebenenfalls durchgeführten Trocknung erfolgt eine Mahlung.

Eine weitere Möglichkeit der Aufbringung besteht darin, die organische Substanz bzw. deren Lösung im Verlauf einer Dampfstrahlmahlung auf -trockenes Pigment aufzusprühen. .

Durch nachstehende Beispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Folgende Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Pigmente sind getestet worden:

BAD ORIGINAL

009887/162 2 .■

1597 97 4

.1. Aufhellvermögen.. Die Bestimmung erfolgte nach "Official Digest",

Juli I962, Seite 70¹I- bis JVy, Lnsbes, '(Y?. bis 713«

2. Streukoeffizient.

Die Bestimmung erfoLgte nach "Farbe und Lack", 71· Jahrg., Nr. 8, L9Ö5, Seite 6.ΐί bic: (A5, Lnubeo. Seite 638 bis 640;
die Pigmentvoliimenlcorizentratiou beitrug 20 ;(>,

, Dispergierbarkeit.

Die Testung wurde wie folgt durchgeführt: Durch Vermischen von BO g Pigment mit 80 g Disperglerlösung wurde, ein Mahlgutansatz hergestellt. Die Diapergieriösung bestand aus 1I₁-¹T Gewichtsprozenten Bindemittel (Bindemittelzunammensetzung: 70 fo mittelöligeti Sojaalkydharz, 30 % Testbenzin} und 28,6 Gewichtsprozenten Testbenzin. Anschließend wurde mit einem Ruhrscheibengerät insgesamt 15 Minuten gerührt, wobei die Umi'angßgesenwindigkeit der Rührscheibe beginnend bei. 12 m/sec nach je 3 Minuten um je 2 in/.see gesteigert wurde. Nach 3, 9 und 15 Minuten wurden Proben entnommen und nach der Hegman-Methode getestet (H. A. Gardner und G. G. Sward, Paint Testing Manual, Physical and Chemical Examination Paints, Varnishes, Lacquers, and Colours, 12. Auflage, 1962, Seite 243).

Die Testergebnisse sind anschließend an die Beschreibung der Beispiele in einer Tabelle zusammengefaßt.

TG 55

BAD

Q 0 9 8 8 7 /16 2 2

Beispiel 1

Ein Rutil-Pigment wurde in wäßriger¹ Aufschlämmung einer doppelten Nachbehandlung mit Wasserglas-und Aluminiumsulfat unterworfen. Die so erhaltene Pigmentsuspension wurde filtriert und wiederholt mit entsalztem V/asser gewaschen. Die dabei anfallende Paste, die ca. 100 kg Pigment enthielt, wurde mit soviel entsalztem Wasser ange- - teigt, daß sie einen Feststoffgehalt von ca. 50 % aufwies.

"Zu dieser Aufschlämmung wurde 1 1 einer wäßrigen Lösung mit fcOO g Tetraäthylenglykol pro Liter gegeben, entsprechend 0,6 % Tetraäthylenglykol, bezogen auf eingesetztes Pigment. Nach der Zugabe wurde die Suspension eine Stunde gerührt und anschließend in einem Vakuumtrockenschrank bei ca. 120° C getrocknet. Anschließend wurde das Pigment auf einer Strahlmühle gemahlen.

Beispiel la

Beispiel 1 wurde, wiederholt mit dem Unterschied, daß kein Tetraäthylenglykol zugegeben wurde. Das so erhaltene Pigment zeigte inallen untersuchten Eigenschaften schlechtere Ergebnisse als das erfindungsgemäß nach Beispiel !hergestellte Pigment.

Beispiele 2 und J

Es wurde wie im Beispiel 1 vorgegangen; anstelle von Tetraäthylenglykol wurde jedoch Triäthylenglykol verwendet. Die zugegebenen Mengen betrugen 0,2 bzw. 0,8 % Triäthylenglykol, bezogen auf eingesetztes Pigment.

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BAD ORIGINAL 009887/1622

— T "■

Schon bei einer Menge von 0,2 % wurde eine Verbesserung der getesteten Eigenschaften beobachtet.

Beispiel k

Es wurde entsprechend Beispiel 1 verfahren. Der Zusatz bestand aus Triäthylenglykol, das in einer Menge von 0,6 $ zugesetzt wurde.

Zum Unterschied zu den vorangegangenen Beispielen wurde die Pigrnentsuspehsion durch einen Zerstäubungstrockner geschickt. Der Durchsatz betrug 50 bis 60 kg Pigment pro Stunde; die Gasaustrittstemperatur

betrug 110° C.

Beispiel Ha

Es wurde wie im Beispiel 4, jedoch ohne Zusatz organischer Substanz 'vorgegangen.

Beispiel 5

Ein in üblicher Weise mit Titanylsulfat- und Aluminiumsulfatlösung nachbehandeltes Rutil-Pigment wurde in Form einer wäßrigen Paste mit 0,4 % Triäthylenglykol, bezogen auf eingesetztes Pigment, versetzt. Die Trocknung erfolgte analog Beispiel 4.

Beispiel 5a "

Beispiel 5 wurde wiederholt, jedoch ohne Zusatz von Triäthylenglykol

Beispiel 5b

Das Pigment des Beispiels 5a wurde mit 0,4 % Triäthylenglykol, bezogen auf eingesetztes Pigment, trocken vermischt und anschließend den obengenannten Prüfungen unterworfen.

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Beispiel 6

Ein in üblicher Weise mit den Oxiden und/oder Oxidhydraten des Titans, Siliciums und Aluminiums umhülltes Rutil-Pigment wurde nach der Trocknung auf einer DampfstrahlmUhle gemahlen und im Verlauf dieses Mahlprozesses mit 0,7 % Triäthylenglykol, bezogen auf Pigment, besprüht.

Beispiel 6a

Es wurde analog Beispiel 6 verfahren, jedoch ohne Besprühung mit der organischen Substanz.

Wie die Beispiele zeigen, bewirkt ein Zusatz von kurzkettigen Polyalkylenglykolen zu Titandioxid-Pigmenten eine Verbesserung von Aufhellvermögen, Streukoeffizient und Dispergierbarkeit, unabhängig von der Art der Vorbehandlung des Pigmentes.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile werden jedoch nur dadurch erreicht, daß man das Pigment mit der organischen Substanz umhüllt. Ein einfaches Vermischen des fertigen Pigmentes mit dem Polyalkylenglykol genügt nicht, um eine verbesserte Dispergierbarkeit zu bewirken (Beispiel 5b).

Wird die organische Substanz bzw. deren Lösung wie in Beispiel 6 während der Dampfstrahlmahlung auf das trockene Pigment gesprüht, so erzielt man zwar noch eine deutliche Verbesserung des Aufhellvermögens, die Verbesserung der Dispergierbarkeit 1st jedoch nur geringfügig.

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009887/1622 _BAD

Alle ohne den organischen Zusatz hergestellten Pigmente schneiden in den getesteten Eigenschaften schlechter ab als die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte.

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Tabelle

Beispiel Nr.	Anorganische Nachbehandlung	Organische Nachbehandlung	Menge (bez.	in % auf TiO₂)	ί i	Aufhell vermögen	Streu- koeff.	2,	Dispergier- barkeit	4,5	5,	5	Bemerkungen
1		Tetraäthylen- glykol	0,	6		1975	275	0	1	2,5	4		Trocken schrank
la	It Π	—	—			1820	253		0	3,5	5,	25	! " ■
2	It It	Triäthylen- glykol	0,	2		1865	258	2,	0	4,75	5,	25
3 ί	ti It	η	0,	8		1985	267	0	3	5	5,	75	It
4	Si0₂/Al₂0^	Triäthylen- glykol	0,	6		2000	278	0	5	1,5	4,	5	Zerstäubungs trockner
4a	It It i	—	—			1865	259	0					η
	I							0 i		4,5	5,	25
5	S Ti0₂/Al₂0₃	Triäthylen- glykol	0,	4		2045	294		5	1	3		Zerstäubungs trockner
5a	It ti	—	—		j j	I865	283		0	^lj	5	It
5b i	< Il Π 1	Triäthylen- glykol	0,	4 7	i f	1995	29Ο		1,5	2		einfache Zumischung
6	I Ti0₂/Si0₂ j /Al₂O-Z	Triäthylen- glykol	0,		i	1975	nicht best.		0	1		Aufsprühung
6a	ί w ■ ff		—			.1865	It
	\L ItMSPECTED

Claims

Patentansprüohe

1. Verfahren zur Verbesserung der Dispergierbarkeit und der optischen Eigenschaften von Titandioxid-Pigmenten durch Umhüllen eines in an sich bekannter und beliebiger Weise hergestellten und gegebenenfalls mit anorganischen Stoffen nachbehandelten Titandioxid-Pigmentes mit einer organischen Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Substanz ein kurzkettiges Polyalkylenglykol der allgemeinen

Formel

R t

HO-(C - CH - 0) -H , ι ι ⁿ

R R

wobei R=H oder ein niederer Alkylrest und η eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, verwendet wird.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Substanz Triäthylenglykol verwendet wird.

3. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Substanz Tetraäthylenglykol verwendet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylenglykol in einer Menge von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das eingesetzte Pigment, verwendet wird.

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5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Titandioxid-Pigment oder die wäßrige Aufschlämmung des Pigmentes mit dem Polyalkylenglykol oder mit seiner wäßrigen Lesung versetzt und anschließend in an eich bekannter Weise gegebenenfalls getrocknet und gemahlen wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylenglykol oder seine wäßrige Lösung während der Dampfstrahlmahlung auf das trockene Pigment gesprüht wird.

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