DE1925606C3 - Verfahren zur Herstellung eines lichtempfindlichen Titandioxyds mit der Kristallstruktur von Anatas - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines lichtempfindlichen Titandioxyds mit der Kristallstruktur von AnatasInfo
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Description
Es wurden bereits verschiedene Typen lichtempfindlieher
Materialien wie Ruß und Zinkoxyd in photographischen und Kopierpapiersystemen verwendet Ruß weist
zwar ausgezeichnete Leitfähigkeitseigenschaften auf, besitzt jedoch wenig oder keine photoreaktiven
Eigenschaften wie sie zur Verwendung in Kopierpapiersystemen erforderlich sind. Zinkoxyd wird zwar mit
begrenztem Erfolg verwendet besitzt jedoch in Kopierpapieren geringe Undurchsichtigkeit.
Es sind auch Titandioxydpigmente bekannt die eine gewisse Lichtempfindlichkeit besitzen. Nachteilig ist
jedoch, daß diese Lichtempfindlichkeit für eine Verwendbarkeit in Kopierpapiersystemen nicht ausreicht
Aus der CH-PS 2 87 876 ist ein Verfahren zur Herstellung von Anatas bekannt das ein Produkt mit
einem relativ niedrigen Schwefelgehalt ergibt Dieses Produkt wird durch Dampfphasenoxydation von Titantetrachlorid
erhalten. Weiterhin ist aus der DT-AS 10 70 318 bekannt daß man üblicherweise zur Herstellung
von Titandioxyd Ilmenit mit Schwefelsäure aufschließt Eisen(II)-sulfat aus der Aufschlußlösung
abscheidet die Titansulfatlösung in der Wärme hydrolysiert und das ausgefällte Titandioxydhydrat anschließend
glüht Keines der genannten Verfahren gibt einen Hinweis bezüglich der Herstellung eines lichtempfindlichen
Titandioxyds, das als lichtempfindliche Komponente in der Kopierpapierindustrie geeignet ist
Zu diesem Zweck ebensowenig geeignet sind die Titandioxyde, die aus Tappi Monographie 20 (1958),
Tabelle auf Seite 2 und 3 sowie aus »Pigmente« von Dr. H. K i 11 e 1,1960, Seite 246 bis 248 bekannt sind. 6s
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines lichtempfindlichen Titandioxyds, das auf Grund seiner
Lichtempfindlichkeit bzw. Photoreaktivität zur Verwendung in der Kopierpapierindustrie besonders geeignet
ist
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines lichtempfindlichen Titandioxyds mit
der Kristallstruktur von Anatas, bei dem aus einer Titansulfatlösung wasserhaltiges Titandioxyd ausgefällt
das wasserhaltige Titandioxyd gebleicht in Wasser aufgeschlämmt die Aufschlämmung mit einer alkalischen
Ammoniumverbindung auf einen pH-Wert von mindestens 6,0 eingestellt das wasserhaltige Titandioxyd
gewaschen, auf eine Temperatur von 250 bis 700° C erhitzt und bis zu einer durchschnittlichen Teilchengröße
von 100 bis 500 Ä gemahlen wird, nach Patent 17 67 783, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
das gemahlene Titandioxyd in Wasser aufgeschlämmt die Aufschlämmung mit einem wasserlöslichen
Pb-, Bi-, Ti-, Zn-, Si- und/oder Al-SaIz in einer ausreichenden Menge zur Bildung von 0,2 bis 2,0
Gew.-% Metalloxyd in dem trockenen ΤΊΟ2 versetzt auf
der Oberfläche des Titandioxyds das entsprechende Metalloxyd niedergeschlagen, das überzogene Titandioxyd
abfiltriert gewaschen, getrocknet und wieder gemahlen wird.
Nach dem vorstehenden Verfahren fällt das auf dem Titandioxyd niedergeschlagene Metalloxyd zunächst als
wasserhaltiges Oxyd an.
Gegenüber dem Verfahren des Hauptpatents ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die
Herstellung eines Titandioxyds, das bei seiner Verwendung in lichtempfindlichen Systemen eine verbesserte
Bildqualität ergibt. Besonders günstige Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn das Titandioxyd mit mehreren
Metalloxyden überzogen wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein lichtempfindliches Titandioxyd mit der Kristallstruktur von
Anatas, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten worden ist
Das erfindungsgemäß erhältliche, die Kristallstruktur von Anatas aufweisende Titandioxyd ist ein Nicht-Pigment-Titandioxyd
und enthält feinzerteilte Teilchen mit einer durchschnittlichen Einzelteilchengröße von 100
bis 500 A, einem Schwefelgehalt berechnet als % Schwefel, der innerhalb des Bereiches von 0,03 bis 0,3%
liegt, einer Oberflächengröße von 60 bis 250m2/g,
einem Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 10% und einer Lichtempfindlichkeit gemessen nach dem Mandelsäuretest
entsprechend einer Änderung des Reflexionsvermögens von mindestens 5 Einheiten in 2 Minuten bei
Einwirkung von Ultraviolett-Bestrahlung. Gegenüber dem gemäß der Hauptpatentanmeldung erhältlichen
Titandioxyd zeichnet es sich durch einen Metalloxydüberzug aus ein oder mehreren der Oxyde PbO, B12O3,
T1O2, ZnO, S1O2 und AI2O3 aus, wobei die Menge dieses
Überzugs in dem Bereich von 0,2 bis 2,0% Metalloxyd, bezogen auf das Gewicht des Titandioxyds, liegt.
Unter »lichtempfindlichem« bzw. »photoreaktivem« Titandioxyd ist vorliegend ein Titandioxyd zu verstehen,
das in einem lichtempfindlichen System und insbesondere in einem Kopierpapiersystem bei Einwirkung
ultravioletter Belichtung unter Bildung eines Bildes reagiert.
Das erfindungsgemäß hergestellte Titandioxyd wurde hinsichtlich seiner Lichtempfindlichkeit getestet und es
wurde festgestellt, daß es Standardbestimmungen entspricht, die als technisch brauchbar ausgewählt
wurden.
Diese Tests und ihre Standardbedingungen sind im folgenden beschrieben.
Mandelsäuretest der Lichtempfindlichkeit von
Titandioxyd-Materialien
Titandioxyd-Materialien
10 g Titandioxyd werden mit einer ausreichenden Menge einer wäßrigen 0,5-m-Mandelsäurelösung unter
Bildung einer weichen Paste vermischt Die Paste wird auf eine Mikroskop-Objektträger-Glasplatte
(127 mm χ 127 mm χ 1 mm) gebracht, mit einer dicken Glasplatte (127 mm χ 127 mm doppelt starkes Fensterglas)
bedeckt und gepreßt, um die Paste über eine Fläche von etwa 76 mm im Durchmesser zu verteilen,
wobei Mikroskop-Objektträger (25 mm χ 76 mm χ 1 mm) als Abstandhalter zwischen den Platten
verwendet werden. Die Plattenränder werden zur Verhinderung einer Verdampfung mit einem 25-mm-Klebestreifen
miteinander verbunden. Das anfängliche Reflexionsvermögen der Paste durch die Mikroskop-Objektträger-Glasplatte
wird mit einem Differential-Kolorimeter
mit Grünfilter gemessen. Die Platten werden mit der Mikroskop-Objektträger-Glasplattenseite
nach oben auf einen rotierenden Drehtisch unter 3 Quarzlampen (275 Watt) gebracht, die in einem
gleichseitigen Dreieck 33 cm von Mitte zu Mitte, etwa 33 cm oberhalb des Drehtisches angebracht sind. Vor
jeder Messung wird die Ultraviolett-Intensität der Lampe gemessen und schwache Lampen werden
ersetzt. Die Messungen des Reflexionsvermögens der Pasten werden in geeigneten Intervallen durchgeführt,
und es wird die Änderung des Reflexionsvermögens mit der Zeit bestimmt. Diese Zahl ist ein Maß für die
Photoreaktivität des Titandioxydmaterials. Eine Änderung des Reflexionsvermögens von mindestens 5
Einheiten in 10 Minuten ist als Minimalwert zur Lieferung brauchbarer Bilder in Papierüberzugssystemen,
photographischen Emulsionen und ähnlichen technischen Anwendungen erforderlich.
Die durchschnittliche Teilchengröße des Titandioxyds wird durch Röntgenstrahlbeugungsanalyse bestimmt.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Produkts wurde bestimmt, indem man eine 1-g-Probe eine Stunde auf
75O°C erhitzte und den Gewichtsverlust feststellte.
400 g gepulvertes Titandioxyd, hergestellt wie in Beispiel 1 gemäß Patentanmeldung P 17 67 783.7-51,
wurden bis zu einem Feststoffgehalt von 23% in Wasser aufgeschlämmt. Zu der Aufschlämmung wurde eine
Bleiacetatlösung in einer solchen Menge zugegeben, daß 0,2% PbO, bezogen auf T1O2, erhalten wurden.
Nach dem sorgfältigen Rühren der Mischung wurde die Aufschlämmung mit einer solchen Menge NH4OH
behandelt, daß eine Aufschlämmung mit einem pH-Wert von 7,5 erhalten und das Blei als wasserhaltiges
Oxyd niedergeschlagen wurde. Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde dann eine Stunde bei 7,5
gehalten. Dann wurde die Aufschlämmung entwässert und der Filterkuchen wurde zur Entfernung der
löslichen Salze sorgfältig mit Wasser gewaschen. Der gewaschene Kuchen wurde dann getrocknet und
gemahlen. Um die Wirksamkeit des Überzugs auf dem Titandioxyd zu zeigen, wurden unter Verwendung des
s nicht überzogenen Produktes und des überzogenen Produktes auf einem Substrat Bilder hergestellt
Die Bilder wurden hergestellt, indem man dar
Titandioxyd mit Wasser und einem Polyacrylat vermischte und ein Substrat mit der Mischung überzog. Der
Überzug auf dem Substrat wurde dann einer Redox-Reaktion unterworfen, um das Bild zu entwickeln. Die
Einzelheiten der Herstellung des Bildes sind ähnlich den in der französischen Patentschrift 14 82 724 beschriebenen.
Unter Verwendung des von der American Standards Association in einem Bericht unter dem Titel »American
Standard Sensitometry of Photographic Papers«, 17. März 1966, beschriebenen Verfahrens wurden die
Bildeigenschaften anhand der maximalen optischen
Bei Verwendung des nicht überzogenen Materials hatte das erhaltene Bild eine maximale optische Dichte
von 0,8 bei einer Helligkeit 16. Bei Herstellung eines Bildes unter Verwendung des überzogenen Produktes
erhöhte sich die maximale optische Dichte um etwa 25%, ohne daß sich die Helligkeit verringerte.
wobei verschiedene Agentien zur Herstellung der
auf dem Titandioxyd zugegeben. In Beispiel 5 wurde eine Mischung aus Wismut- und Titanchlorid verwendet,
während in Beispiel 6 Natriummetasilicat als SiO2-Quel-
angewendeten Mengen sind in der folgenden Tabelle angegeben:
Verwendetes Salz | Erhaltenes | Oxydmenge |
Metalloxyd | in% | |
BiCl3 | Bi2O3 | 0,2 |
TiCl4 | TiO2 | 0,2 |
ZnCl2 | ZnO | 0,2 |
BiCl3 + TiCl4 | Bi2O3 + TiO2 | 0,2 + 0,2 |
Na2SiO3 | SiO2 | 0,2 |
AlCl3 | Al2O3 | 0,2 |
Bei der Herstellung von Bildern unter Verwendung dieser überzogenen Materialien waren die Bildintensitätswerte
um 10 bis 25% gegenüber den bei Verwendung des nicht überzogenen Produktes erhaltenen
Bildern erhöht, ohne daß sich die Helligkeit verringerte.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines lichtempfindlichen Titandioxyds mit der Kristallstruktur von
Anatas, bei dem aus einer Titansulfatlösung wasserhaltiges Titandioxyd ausgefällt, das wasserhaltige
Titandioxyd gebleicht, in Wasser aufgeschlämmt, die Aufschlämmung mit einer alkalischen Ammoniumverbindung
auf einen pH-Wert von mindestens 6,0 eingestellt, das wasserhaltige Titandioxyd gewaschen,
auf eine Temperatur von 250 bis 700° C erhitzt und bis zu einer durchschnittlichen Teilchengröße
von 100 bis 500 Ä gemahlen wird, nach Patent 17 67 783, dadurch gekennzeichnet, daß
das gemahlene Titandioxyd in Wasser aufgeschlämmt, die Aufschlämmung mit einem
wasserlöslichen Pb-, Bi-, Ti-, Zn-, Si- und/oder Al-Salz in einer ausreichenden Menge zur Bildung
von 0,2 bis 2,0 Gew.-% Metalloxyd in dem trockenen TiO2 versetzt, auf der Oberfläche des Titandioxyds
das entsprechende Metalloxyd niedergeschlagen, das überzogene Titandioxyd abfiltriert, gewaschen,
getrocknet und wieder gemahlen wird.
2. Lichtempfindliches Titandioxyd mit der Kristallstruktur
von Anatas, dadurch gekennzeichnet daß es gemäß Anspruch 1 erhalten worden ist
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US73132668A | 1968-05-22 | 1968-05-22 | |
US73132668 | 1968-05-22 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1925606A1 DE1925606A1 (de) | 1970-09-17 |
DE1925606B2 DE1925606B2 (de) | 1977-07-07 |
DE1925606C3 true DE1925606C3 (de) | 1978-02-23 |
Family
ID=
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