-
Verfahren zur Herstellung von Titanverbindungen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Titanverbindungen. Sie bezieht sich insbesondere
auf die Herstellung eines reinen Titanoxvdpigments unter Ausschaltung aller unerwünschten
Verunreinigungen, besonders Eisenverbindungen, das besonders weiß ist und im Vergleich
zu anderen gebräuchlichen Pimenten ein erhöhtes Deckvermögen besitzt. Das neue Produkt
ist auch durch besondere Feinheit und Weichheit gekennzeichnet, wodurch es für die
Darstellung von Anstrichfarben und für andere Zwecke besonders geeignet ist.
-
Man nimmt an, daß das Deckvermögen der Titanpigmente unter anderem
vom Dispersionsgrad der einzelnen Teilchen abhängig ist. Komplexe Pigmente, d. h.
solche, die aus einem Träger, wie z. B. Bariumsulfat, mit darauf befestigten Titanverbindungen
bestehen, weisen ein wesentlich erhöhtes Deckvermögen auf, anscheinend zum Teil
wegen des Dispersionsvermögens des unlöslichen Trägers und der Verhinderung der
Bildung von Aggregaten der ausgefällten Titanteilchen in unerwünschtem Grade.
-
Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß beim Mischen einer Titanlösung
mit der warmen verdünnten Lösung einer organischen Säure oder der Verbindung einer
organischen Säure oder aber durch Zusatz einer entsprechenden organischen Verbindung
zu einer Titanlösung und Einbringen der Lösung in warmes Wasser Titanverbindungen
ausgefällt werden, die sich für die Herstellung von Titanpigmenten ganz besonders
gut eignen.
-
Diese organischen Verbindungen üben anscheinend bei der hydrolytischen
Fällung der Titansäure eine dispergierende Wirkung auf diese aus. Die einzelnen
gefällten Titansäurepartikel haben eine solche Struktur, Größe und sind dermaßen
dispergiert, daß zach dein Calcinieren ein viel höheres Deckvermögen erreicht wird,
als man es bisher erzielt hat. Dieses bisher unerreichte Deckvermögen des Pigments
wird anscheinend sowohl durch die Anwesenheit der organischen Verbindungen während
der Hydrolyse verursacht, als auch durch die besondere Art und Weise der Ausführung
der Hydrolyse.
-
Es ist zwar bereits bekannt, Titansäure durch Kochen einer salzsauren
Lösung, der vorher Essigsäure oder eine andere organische Säure zugesetzt worden
ist, zu fällen. Dieses Verfahren unterscheidet sich von dein vorliegenden dadurch,
daß bei ihm ein Kochen der mineralsauren, organische Säure enthaltenden Titanlösungen
vorgenommen wird. Im vorliegenden Falle handelt es sich aber
nicht
um ein Kochen der organische Säure enthaltenden -Titanlösung, sondern um ein Mischen
der Titanlösung mit einer warmen verdünnen Lösung einer organischen Säure. Die Fällung
tritt ein, sobald die Mischung stattfindet.
-
Vergleichsversuche zwischen dem bekannten und dem vorliegenden Verfahren
haben ergeben, daß nach dem bekannten Verfahren keine Titansäure erhalten werden
kann, die als brauchbares weißes Titanpigment Verwendung finden kann. Außerdem ist
das bekannte Verfahren technisch mit derartigen Schwierigkeiten verbunden, daß es
sich zur fabrikmäßigen Herstellung von Titansäure nicht eignet.
-
Zur praktischen Durchführung des Verfahrens der Erfindung werden zu
einer warmen verdünnten Lösung einer organischen Säure, wie z. B. Gerbsäure, Weinsäure,
Zitronensäure, Oxalsäure, Gallussäure, oder aber zu der Lösung von Verbindungen
organischer Säuren, beispielsweise Tartrate, wie Natriumtartrat, Kaliumtartrat oder
Kaliumnatriumtartrat, Oxalate, wie Kaliumoxalat oder Natriumoxalat, und Zitrate,
z. B. Ammoniumzitrat, eine mineralsaure Titanlösung langsam zugegeben. Salze der
betreffenden organischen Säuren mit anderen Metallen als die erwähnten sind ebenfalls
verwendbar.
-
Man kann auch die organische Säure oder Säureverbindung zur mineralsauren
Titanlösung zugeben und die Lösung dann langsam in warmes Wasser geben.
-
Man braucht nur verhältnismäßig kleine Mengen dieser organischen Verbindungen,
viel weniger, als für eine doppelte Umsetzung mit der ganzen Titanmenge erforderlich
ist. Die Zusammensetzung des Endproduktes kann mit den Änderungen in den Darstellungsverhältnissen
etwas wechseln.
-
Eine typische Analyse ist die folgende: Titandioxyd (Ti0=) 98,75 °/",
Schwefelsäureanhydrid (SO,) o, i 2 "/", Phosphorsäureanhydrid (P.OJ o,6o
"/", Glühverlust 0,43 "1".
-
Nachstehend ist das Verfahren an zwei Ausführungsbeispielen erläutert.
Die Arbeitsweise kann indessen innerhalb weiter Grenzen abgeändert werden.
-
Einige Titanerze, wie Rutil, können unmittelbar verwendet werden.
Es hat sich aber gezeigt, daß gleichmäßigere Ergebnisse erhalten werden, wenn das
Titandioxyd des Handels benutzt wird, das nur kleine Mengen von Verunreinigungen
enthält.
-
Das Titanmaterial wird in einer Mineralsäure, wie Schwefelsäure, in
Lösung gebracht und das gesamte Eisen zu 'Ferroeisen reduziert. Diese Reduktion
kann nach bekanntem Verfahren ausgeführt werden, wie z. B. durch Einführung von
metallischem Zink. Um sicher zu sein, daß kein Ferrieisen während der Fällung gebildet
wird, reduziert man zweckmäßig die Lösung so weit, daß sie Spuren von dreiwertigem
Titan enthält, unter Umständen noch mehr.
-
-- Beispiel i 135o kg schwefelsaure Titanlösung, enthaltend 7 "/"
Titandioxyd, werden im Laufe von 1 Stunde ilr - 5 7001 0,3%ige Oxalsäurelösung von
etwa 9o° C gegossen. Die Temperatur wird unter beständigem Umrühren ziemlich konstant
aufrechterhalten. Wenn die Lösungen gründlich gemischt sind, ist etwa 95 °1" des
Titans als basisches Sulfat in außerordentlich feiner Verteilung ausgefällt, jedoch
in solcher Form, daß es sich leicht absetzt und filfriert und gewaschen «,erden
kann. Nach dem Filtrieren oder einer anderen Trennung von der Mutterlauge und Auswaschen
wird das ausgefällte Produkt bei 700 bis iooo° C calciniert bis zur Erreichung der
erwarteten Farbeigenschaften.
-
Beispiel e Zu 1 35o kg schwefelsaurer Lösung, enthaltend
701, . Titandioxyd, werden 14,7 kg Oxalsäure zugegeben. 5 700 1 Wasser
werden auf 9o° C erhitzt; die Oxalsäure enthaltende Titanlösung wird dann im Laufe
i Stunde dem Wasser zugegeben. Die Temperatur wird unter beständigem Umrühren ziemlich
konstant aufrechterhalten. Man verfährt dann weiter wie nach Beispiel i. Das Produkt
weist die gleichen Eigenschaften auf.
-
Das Produkt ist ein weiches, glattes, gleichmäßiges Pulver von großer
Feinheit; die Farbe des Produktes ist weißer, als man es bisher nach anderen bekannten
Verfahren erreicht hat.
-
Die besondere Feinheit des Produktes kann man unter dem Mikroskop
beobachten und die Teilchengröße durch Ausmessen und Zählen feststellen. Es ist
in dieser Weise z. B. festgestellt worden, daß etwa 75 Gewichtsprozente des Produktes
eine Teilchengröße aufweisen, die kleiner als o,89 Mikronen mittleren Durchmessers
ist, während eine Reihe anderer untersuchter Titandioxy dpigmente 447 bis io,oo
Mikronen zeigen.