DE2102795B2 - Gut dispergierbares einen zweiwertigen Alkohol enthaltendes Titandioxydpigment und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

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Titandioxydpigment wird technisch nach einem der beiden gut bekannten Verfahren, nämlich dem soge-Bannten Sulfatverfahren oder dem Chloridverfahren, hergestellt. Bei der Durchführung des Sulfatverfahrens wird Titandioxydhydrat aus einer Titansulfat-Lösung ■usgefällt und anschließend bei erhöhten Temperaturen calciniert, wobei getrennte TiO₂-Teilchen mit einer Teilchengröße innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gebildet werden, die sowohl optimale optische als auch physikalische Eigenschaften in Uberzugszu-•ammensetzungen für Oberflächen, die diese enthalten, gewährleisten. Es ist in der Technik jedoch gut bekannt, daß ein TiO₂-Hydrat, das viele einzelne TiO₂-Teilchen enthält, zusätzlich Klümpchen von einzelnen TiO₂-Teilchen, die man im allgemeinen als »Aggregate« bezeichnet, enthält und daß sich diese Aggregate während der Calcinierung vergrößern und sintern. Folglich enthält das calcinierte TiO₂ viele große, harte Aggregate.

Es ist daher nötig, das Produkt, das aus dem Rost- ©fen entnommen wird, zu zerreiben oder zu vermählen bzw. die Größe der Teilchen herabzusetzen. Obgleich die feuchten und trockenen Vermahltechniken sehr wirksam sind, enthalt das gemahlene Pigment unvermeidlich einige Aggregate, die, wenn sie in Oberflächen-Überzugszusammensetzungen, z. B. in Alkyd- oder Acryl-Anstrichfarbensysteme, eingearbeitet werden, dazu neigen. Agglomerate zu bilden. Obgleich die letzteren relativ weich und schwach miteinander verbunden sind, bleiben viele Agglomerate intakt. Dementiprechend ist das Befeuchten und Dispergieren von Pigmenten, das man der Einfachheit halber als »Dispersion« oder »Dispergicrbarkeit« bezeichnet, zur Herstellung vor Oberflächenüberzugszusammensetzungen mit optimalen optischen und physikalischen Eigenschaften wenig, ideal.

Das TiO₂-Gebiet ist übersättigt mit Verfahren, um die Pigmentdispersion zu verbessern einschließlich der Behandlung des TiCi₂-Pigments vor oder während des letzten Mahlens mi', verschiedenen organischen Mitteln, wie beispielsweise mit Neopentylglykol oder PoIyäthylenglykol-Äthylenoxyd-Polymeren, die ein MoIckulareewicht von etwa 200 besitzen.

Aus der DT-AS 17 17 026 ist es bekannt, ein Titandioxydpmment zur Verbesserung der Dispergierbarkeit mit einem nichlionischen wasserlöslichen mehrwertigen Alkohol mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen zu überziehen Aus der britischen Patentschrift 1017 446 ist zu diesem Zweck die Verwendung von Tnmethylolpropan bekannt. Aus der belgischen Patentschrift 708 ?23 und der US-Patentschrift 23 16 335 ist zu diesem Zweck die Verwendung von zweiwertigen Alkoholen bekannt.

Obgleich diese organischen Verbindungen bemerkenswerte Verbesserungen bei der Dispergierung gegenüber nichtbehandelten Pigmenten ergeben, sind noch bessere Dispersionsgeschwindigkeiten erforderlich, um der Nachfrage nach leichter dispergierbarem TiO₂-Pigment und nach homogeneren Überzugszusammensetzungen Genüge zu tun.

Die Erfindung sieht ein TiO₂-Pigment vor, das überlegene Benetzbarkeit und Dispergierfähigkeit in Überzugszusammensetzungen Tür Oberflächen mit ausgezeichneten optischen Eigenschaften vereinigt.

Gegenstand der Erfindung ist ein gut dispergierbares einen zweiwertigen Alkohol enthaltendes Titandioxydpigment, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentteilchen einen überzug aus 2,2,4-Trimethyl-1 3-pentandiol in einer Menge von 0,35 bis 1,50%. bezogen auf das Gewicht des TiO₂, enthalten.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung; eines gui dispergierbaren Titandioxydpigmentesrwelches mit einem in ein Lösungsmittel eingebrachten zweiwertigen Alkohol besprüht oder mit dem festen Alkohol gemischt wird und danach einer Strahlmühlenbehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiwertiger Alkohol 2,2,4-Triniethyl-1,3-pentandiol eingesetzt wird, mit dem das Pigment in einer Menge von 0.35 bis 1,50%. bezogen auf das Gewicht des fertig behandelten TiO,. überzogen wird.

Ein Titandioxydpigment, dessen Oberflache erfindungsgemäß mit 2,2,4-Trimethyl-l,3-pentandiol überzogen wurde, läßt sich überraschenderweise nicht nur in Alkyd- und acrylischen Oberflächenzusammensetzungen leicht dispergieren, sondern es werden auch die Piementaggiomerate während der Formulierung mit weniger Energieaufwand in getrennte Teilchen aufgebrochen. Weiterhin hat die Behandlung mit diesem Diol keine nachteilige Wirkung auf andere Eigenschaften des Pigmentes, wie beispielsweise seine Farbe, seine Farbstärke und die ölabsorption.

Das in der Erfindung verwendete Titandioxydpigment kann ein Sulfatpigment oder ein Chloridpiement sein, und es kann in der Anatas- oder in der Rutil-Form vorliegen. Weiterhin kann das Pigment vor seiner Behandlung überzogen oder nicnt überzogen sein. Es ist jedoch bevorzugt, daß das Pigment mit einem oder mehreren Mitteln überzogen ist, die die Farbe und die Kreidungsresislcnz des fertigen Pigmentes verbessern. Derartige Mittel schließen Oxydhydrate von Aluminium, Silicium. Titan. Zirkon und deren Mischungen ein. wobei diese überzüge calciniert oder nicht calciniert sein können und wobei die bevorzugten Mengen derartiger überzüge im Bereich von 0.Γ bis 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise 0.5 bis 5,0 Gewichtsprozent, bezogen auf TiO₂, liegen.

Das Diol. das erfindungsgemäß verwendet wird, ist ein weißes kristallines Material. Es besitzt einen niedrigen Schmelzpunkt, ist in Wasser unlöslich,jedoch in Aceton oder Äthjlenglykolmonobutyläthcr leicht

löslich. Es hat zwei Methylgruppen in der 2-Stellung und eine Methylgruppe in der 4-Stellung mit einer Hydroxylgruppe in der 1-Stellung und eine Hydroxygruppe in der 3-Stellung. Seine Formel ist die folgende:

OH CH, OH CH, H

I i ' ! I ' i

H — C — C — C — C — C — H

CH₃ HHH

Das Diol kann auf das Titandioxydpigment auf verschiedene Weise aufgebracht werden. Es kann beispielsweise in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Aceton oder einer Wasser-Aceton-Mischung unter Bildung einer Lösung gelöst werden, die dann auf das Pigment gesprüht wird, wenn es auf eine Strahlmühle gegeben wird oder wenn dieses den Trockner verläßt. Das Diol kann jedoch auch zu dem Pigment als trockenes Pulver zugefügt werden.

Bei Verwendung eines Ti O₂- Pigmentes, das nach dem Chloridverfahren hergestellt wurde, kann zum Oberziehen desselben die Diol-Lösung zweckdienlich in Form eines feinen Sprays oder Aerosols in den TiO₂ cnthaltenden,auf eine geeignete Temperatur gekühlten Reaktionsgasstrom eingeführt werden.

Die t/lenge an Diol, die auf dem Titandioxyd verbleibt, um dessen Benetzbarkeit und Dispergierbarkeit in Oberflächenüberzugszusammensetzungen zu verbessern, ist überraschend gering, wobei Mengen, die oberhalb 1,50%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentes, liegen, keine zusätzliche vorteilhafte Wirkung zu haben scheinen. Die Menge an Diol in dem Pigment wird bestimmt, indem man den Prozentgehalt an Kohlenstoff, der in dem Pigment nach dem Mahlen vorhanden ist, analysiert.

Die Menge an Diol, die man zur Behandlung des Pigmentes verwendet, ist natürlich größer als die Menge, die auf dem Pigment verbleibt, und sie hängt bis zu einem gewissen Ausmaß von dem verwendeten Behandlungsverfahren ab. Wird das Diol vor dem Vermählen in einer Strahlmühle oder nach dem Trocknen aufgesprüht, so sollte die Menge an Diol im Überschuß von 0,35 bis 1,5% vorliegen, so daß das Pigment nach dem Vermählen die erforderliche Menge an überzug enthält.

Die erfindungsgemäßen Pigmente sind besonders wertvoll für die Verwendung in Oberflächenüberzugszusammensetzungen, wie in Anstrichfarben, Kunststoffen, Emaillen, Lacken und Druckfarben.

Die erfindungsgemäß mit 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol behandelten Pigmente lassen sich nicht nur leicht in den Oberfiächenüberzugszusammensetzungen ohne Nachteil in bezug auf die optischen Eigenschaften und die Haltbarkeit dispergieren. Vielmehr ist auch die Dispergiergeschwindigkeit des behandelten Pigmentes höher als diejenige von Titandioxydpigment, das mit bisher verwendeten zweiwertigen Alkoholen, wie Neopentylglykol oder mit Polyäthylenglykol-Äthylenoxyd-Mischpolymerisaten behandelt worden war.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Es wurde eine 25%ige Lösung von 2.2.4- Trimethyl - 1,3-pentandiol hergestellt, indem man zu einer 50%igen Diol-Aceton-Mischung bei etwa 60 C eine gewichtsgleichc Menge Wasser gab und etwa 20 Minuten rührte. Die Lösung wurde dann auf Titandioxydpigment gesprüht, wenn dieses aus dem Pigment-Trockner entnommen wurde. Das Titandioxydpigment war zuvor mit 1,0% Titandioxyd, 1,0% Siliciumdioxyd

s und 2,0% Aluminiumoxyd überzogen wordeu. Die Beschickungsgeschwindigkeit des Diols wurde so eingestellt, daß 0,65% 2,2,4-Trimethyl-l,3-pentandiol zu dem Pigment vor dem Vermählen zugegeben wurden. Das behandelte Pigment wurde dann in einer

ίο Dampfstrahlmühle vermählen. Nach dem Vermählen wurde aus dem analytisch bestimmten Kohlenstoffgehalt der vom Pigment endgültig aufgenommene Diolgehalt ermittelt, der 0,35 Gewichtsprozent betrug.

Beispiele IA und 1B

Zu Vergleichszwecken wurde das TiO₂-Pigment vom Beispiel 1 auf ähnliche Weise mit Neopentylglykol unter Verwendung der gleichen Menge wie im Beispiel 1 behandelt. Es wurde auch ein Pigment, das nicht behandelt worden war, untersucht. Man bestimmte die Dispergierbarkeit, deren Werte in der Tabelle angegeben sind. Das TiO,-Pigment, das mit 2,2,4-Trimethyl- 1,3-pentandiol behandelt worden war, zeigte eine überlegene Dispergierbarkeit.

Prüfung auf Benetzbarkeit bzw. Dispergierbarkeit

Die Benetzbarkeit der mit Diol behandelten Pigmente in Oberflächenüberzugszusammensetzungen wurde bestimmt, indem man 40,0 g Xylol, 113,2 g eines kurzöligen Alkyds — 50% Feststoffe, 50,0 g mit Diol behandeltes TiO₂ und 20,0 g Keramikteilchen mit einer Korngröße von 0,84 bis 0,59 mm in einen 600-ml-Behälter gab. Die Mischung wurde mit der Hand gerührt, damit ein vollständiges Befeuchten gewährleistet war. Dann wurde die Bestimmung vorgenommen, indem man in das Becherglas eine Dispergiervorrichtung, die mit einer 1,9-cm-Teflonscheibe ausgerüstet war, gab und 2,0 Minuten bei 9000 UpM rührte. Eine Probe der Aufschlämmung wurde entnommen und die Zermahlung bestimmt, wobei man einen 0- bis 8-Hegman-Meßblock verwendete.

Beispiele 2, 2A und 2B

Eine weitere Versuchsreihe wurde durchgeführt, bei der man Titandioxydpigment mit Rutilmodifikation, das mit 1,0% Titandioxyd und 3,0% Aluminiumoxyd behandelt worden war. verwendete.

Eine 50%ige Lösung von 2.2,4-Trimethyl-l,3-pentandiol in Aceton wurde auf das TiO₂ versprüht, das man aus dem Brennofen entnahm, und dieses wurde dann in einer Dampfstrahlmühle feinstvcrmahlen. Bezogen auf das Pigmentgewicht, betrug der Gehalt an 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol dann 0.35 Gewichtsprozent. Zu Vergleichszwceken wurde ein ähnlicher Versuch 2A durchgeführt, bei dem man 0,75% PoIyäthylenglykol - Älhylenoxyd - Mischpolymerisat verwendete. Weiterhin wurde ein Vergleichsversuch 2 B durchgeführt, bei dem man kein organisches Überzugsmittel verwendete. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle ungegeben, und es ist ersichtlich, daß die Dispergierbarkeit des erfindungsgemäß behandelten Pigmentes besser ist als diejenige der V'ergleichspigmenle.

Beispiele 3, 3A und 3B

Beispiele 4, 4A und 4 B

. Man verwendete ein Rutil-TiC^-Pigment, das mit 1,0% Titandioxyd, 1,0% Siliciumdioxyd und 2,0% Aluminiumoxyd überzogen worden war. Es wurde 2,2,4-Trimethyl-l,3-pentandiol als festes Pulver zu dem aus dem Trockner entnommenen Pigment zugegeben und dann vor dem Vermählen mii der Strahlmühle mit dem Pigment trocken vermischt. Das aus

Man verwendete ein Rutil-TiO₂-Pigment, das nach dem Chloridverfahren hergestellt und mit 1,0% Aluminiumoxyd überzogen worden war. Beim Einbringen in eine Dampfstrahlmühle sprühte man auf das Pigment eine 50%ige Lösung von 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol in Aceton. Die Fließgeschwindigkeit der Lösung und die Beschickungsgeschwindigkeit des

dem Trockner entnommene Pigment wurde dann in io Pigmentes wurden so gewählt, daß die Menge an einer Dampfstrahlmühle feinvermahlen. Bezogen auf Diol, die man zu dem Pigment zugab, etwa 0,35%. das fertig behandelte Pigment betrug der Diolgehalt bezogen auf das Gewicht des fertig behandelten Pig-0,35 Gewichtsprozent. Es wurde ein Vergleichsver- ments, betrug. Bei dem Vergleichsversuch 4A versuch 3A durchgeführt, bei dem man 0,75% Polyäthy- wendete man 0,75% Polyäthylenglykol-Äthylenoxydlenglykol-Äthylenoxyd-Mischpolymerisat verwendete. 15 Mischpolymerisat. Im Vergleichsversuch 4 B vcrwen-In dem Vergleichsversuch 3B verwendete man kein dete man TiO₂-Pigment ohne Überzug mit einem organisches überzugsmittel. Die Ergebnisse dieser organischen überzugsmittel.

Versuche sind in der Tabelle angegeben. Das erfin- Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben. Das

dungsgemäß behandelte Pigment zeigt gegenüber den erfindungsgemäß behandelte Pigment zeigte gegenüber VergJeichspigmenten eine überlegene Dispergierbar- 20 den Vergleichspigmenten eine überlegene Dispergirrkeit. barkeit.

Beispiel Verwendetes Pigment

Zugefügtes orga- Prozent aufgetra- Dispergictnisches Überzugs- genes t'berzugs- barken
mittel mittel !bezogen

auf das fertig behandelte Pigment 1

Lösung der organischen Verbindung in Aceton wurde auf das Pigment aufgesprüht

1	RuUl-TiO2 nach dem Sulfatverfahren hergestellt	TMPD*)	0,35	2.0
	1 % TiO2 + 1 % SiO2 + Al2O.,
IA	desgl.	NPG**)	0,35	0
IB	desgl.	keines	—	0
	Lösung der organischen Verbindung in Aceton	wurde auf das Pigment	aufgesprüht
2	Rutil-TiO2 nach dem Sulfatverfahren hergestellt	TMPD*)	0.35	4.0
	l%TiO2 + 3%.A12O.,
2A	desgl.	PEG***I	0.75	2,5
2B	desgl.	keines	...	2.5

Der organische Stoff wurde mit dem Pigment trocken vermischt

3 RuUl-TiO₂ nach dem Sulfatverfahren hergestellt TMPD*) 0,35 4.0

1 % TiO₂ + 1 % SiO₂ + 2% Al₂O,

3A desgl. PEG**) 0,75 2.0

3 B desgl. keines - 2.0

Lösung der organischen Verbindung in Aceton wurde auf das Pigment aufgesprüht

4 RuUl-TiO₂ nach dem Chloridverfahren hergestellt TMPD*) 0,35 2,0 2% AI₂O₃

4A desgl. PEG***) 0.75 0

4 B desgl. keines 0

*) 2,2,4-Tnmethyl-l,3-pentandiol.
**) Ncopenlylglykol.
·**) Polyathylcnglykol-Athylenoxxd-Mischpolvmcrisat mit einem Molekulargewicht von etwa 2(10.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gut dispergierbares, einen zweiwertigen Alkohol enthaltendes TitandiGxydpigment, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentteilchen einen überzug aus 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol in einer Menge von 0,35 bis 1,50%, bezogen auf das Gewicht des TiO₂, enthalten.

2. Verfahren zur Herstellung eines gut dispergierbaren Titandioxydpigmentes, welches mit einem in ein Lösungsmittel eingebrachten zweiwertigen Alkohol besprüht oder mit dem festen Alkohol gemischt wird und danach einer Strahlmühlenbehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiwertiger Alkohol 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandio! eingesetzt wird, mit dem das Pigment in einer Menge von 0,35 bis 1,50%, bezogen auf das Gewicht des fertig behandelten TiO₂, überzogen wird.

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