DE578736C - Herstellung von Titanpigmenten - Google Patents

Description

• Herstellung von Titanpigmenten Zweck der angemeldeten Erfindung ist die Herstellung eines hochwertigen Titanpigmentes aus durch Hydrolyse von Titansulfat erhaltenem Titanhydrat.
• Man erhält bei dieser Hydrolyse eine kolloidale Suspension von Metatitansäure, die man bisher ohne weitere Behandlung getrocknet und calciniert hat. Ein Verbesserungsvorschlag für solche Pigmente wurde auf Grund der Erkenntnis gemacht, daß ein besseres Produkt entsteht, wenn die einzelnen Partikel kleiner werden und verschiedene Größe besitzen. Man erreichte dieses Ziel dadurch, daß man die durch Hydrolyse aus Titansulfatlösungen gewonnene Metatitansäure durch Peptisierungsmittel kolloidal dispergierte, d. h. ihre Teilchengröße verringerte, worauf man anschließend die erhaltene Dispersion wie üblich trocknete und entwässerte.
• Ein anderer Verbesserungsvorschlag beruht auf der Erkenntnis, daß es wichtig ist, die Metatitansäure vor der Weiterverarbeitung möglichst weitgehend von S04 zu befreien. Dies sollte durch Zusatz solcher Verbindungen wie z. B. Natriumacetat geschehen, die mit dem SOQ Ion leichtlösliche Salze bilden oder aber durch z. B. ein Bariumsalz, das einen schweren, sich absetzenden Niederschlag mit dem S04 bildet. Wollte man nach dieser Arbeitsweise verfahren und gleichzeitig das Peptisierungsverfahren anwenden, so könnte man am einfachsten eine über die vorhandenen S0¢ Ionen überschüssige Menge an z. B. Bariumchlorid zusetzen, die in der ersten Stufe als S04 Befreier und in der zweiten Stufe als Peptisierungsmittel wirkt. Der Vorschlag der Erfindung geht nunmehr dahin, diese Verfahren-weiter zu verbessern. Er erreicht dies durch eine zusätzliche Behandlung des in bekannter Weise unter Zusatz von Peptisierungsmitteln dispergierten, aus Titansulfatlösungen durch Hydrolyse ausgefällten Titanhydrats (1Vletatitansäure). Die zusätzliche Behandlung besteht darin, die feinkolloidale Lösung von Titanhydrat unter heftigem Rühren zu koagulieren. Das koagulierte Titanpräparat, das anscheinend Orthotitansäure oder gegebenenfalls Verbindungen derselben darstellt, wird dann gründlich mit Wasser gewaschen und calciniert.
• Bei Anwendung dieses Verfahrens erhält man ein Titanpigment, das sich von den bekannten Produkten sehr vorteilhaft unterscheidet. Es besitzt eine reinere Farbe, höhere Deckkraft, weichere Struktur und vor allem nicht den Nachteil der sonst auftretenden Gelbstichigkeit.
• Während seines Herstellungsprozesses macht also das neue Titanpigment eine doppelte Änderung seiner Teilchengröße durch. Versuche haben gezeigt, daß ursprünglich in der Metatitansäure Teilchen von 6 bis 18,u Größe vorhanden sind. Durch Einwirkung des Peptisierungsmittels werden feinere Teilchen erhalten, die etwa 1/3 bis 1/,» Durchmesser besitzen. Während des Koagulierungsprözesses geht dann die Teilchengröße wieder herauf, wobei anscheinend auch die besprochene chemische Umwandlung stattfindet, und hat zum Schluß zumeist eine größere Teilchengröße wie am Anfang. Es zeigte sich, daß man am Ende des Verfahrens Partikel von etwa 2o ,u Durchmesser vorliegen hat.
• Beispiel Einem Titanhydrat, dessen Kristalle durchschnittlich eine Größe von 6 bis 18 ic besitzen, wird ein Peptisierungsmittel, beispielsweise Salpeter oder Salzsäure oder deren Salze, zugesetzt; die '.Mischung wird genügend lange gerührt, um eine kolloidale Dispersion von erforderlicher Teilchengröße, beispielsweise % bis 1/2,u, zu erhalten. Dieses Rühren dauert, wenn die Lösung kalt ist, ungefähr 2o bis 30 Minuten; durch Erhitzen der Lösung kann jedoch die Rührdauer wesentlich abgekürzt werden. Dieses Erhitzen kann bis zum Siedepunkt getrieben werden. Beispielsweise wird dem kristallinen Titanhydrat Bariumchlorid in Mengen von etwa 1q.()/, auf das anwesende TiO2 zugesetzt. Dabei wird Bariumsulfat ausgefällt, das durch Absetzen entfernt werden kann, wobei das TiO2 in Suspension bleibt. Mit der oben angegebenen Menge Bariumchlorid erhält man gute Ergebnisse; die Bariumchloridmenge kann aber innerhalb weiter Grenzen verändert werden; so kann man beispielsweise so viel Bariumchlorid zur Peptisierung verwenden, als erforderlich ist, um Bariumtitanat mit dem TiO2 zu bilden.
• Es ist nicht erforderlich, das Titanhydrat vor der Peptisierung von S04 Ionen zu befreien, da beim Zusatz von beispielsweise Bariumchlorid als Peptisierungsmittel Bariumsulfat gebildet wird, das schwer genug ist, um sich beim Stehen abzusetzen und sich infolgedessen vollständig vom dispergierten Titanhydrat trennen läßt. Man kann auf diese Weise das Hydrat von adsorbierter S03 befreien; die Peptisierung erfolgt dann durch das überschüssige Bariumchlorid, das nach Entfernung der S03 noch vorhanden ist. Im allgemeinen ist es sogar zweckmäßig, daß das Titanhydrat noch etwas S03 enthält, wenn man mit Bariumchlorid als Peptisierungsmittel arbeitet, da durch die Bildung des Bariumsulfates mit diesem S03 eine äquivalente Menge Salzsäure freigemacht wird. Das Hydrat muß zur Peptisierung schwach sauer sein; wenn daher im Hydrat kein S03 vorhanden ist, empfiehlt sich der Zusatz von etwas Salpeter-oder Salzsäure, um das Hydrat schwach sauer zu machen.
• Nachdem das Hydrat in der oben beschriebenen Weise peptisiert ist, wird unter heftigem Rühren ein Koagulierungsmittel zugesetzt, um eine Koagulierung des dispergierten Hydrates und ein Ausfallen sowie Absetzen der kolloidalen Suspension unter Bildung poröser Teilchen, deren Durchmesser ungefähr 2o ,u beträgt und die selbst weder kolloidale noch kristalline Eigenschaften besitzen, herbeizuführen. DieseTeilchen besitzen ungefähr dieselbe Größe wie die ursprünglichen Hydratkristalle; sie haben aber eine ganz andere Struktur, die den gemäß der Erfindung erhaltenen Erzeugnissen eigen ist und diesen die guten Eigenschaften eines Titanpigmentes bezüglich Deckkraft und Struktur erteilen. Während der Koagullerung ändert sich die Wasserstoffionenkonzentration der Lösung; die Koagulierung ist beendet, wenn die Lösung eine p H-Ionenkonzentration von im wesentlichen 8,5 besitzt.
• Nachdem das Bariumsulfat im oben beschriebenen Beispiel entfernt ist, wird die dem TiO2 äquivalente Menge Bariumcarbonat unter heftigem Rühren zugesetzt.
• Als Koagulierungsmittel kann man jede Substanz verwenden, die zur Bildung eines Titanpigmentes oder Titanates geeignet ist und Ionen umgekehrter Ladung gegenüber den dispergierten Titansäur epartikelchen enthält. Solche Stoffe sind beispielsweise die Carbonate, Oxyde oder Hydroxyde der Alkalierdmetalle oder anderer Metalle, deren Oxyde weiß sind. Man kann auch die Sulfide der Alkalierdmetalle zweckmäßig in Lösung verwenden. Auch Ammoniak kann man als Koagulierungsmittel mit gutem Erfolg anwenden, wenn es sich um die Herstellung eines reinen Titanoxydes handelt. Ein Titanat bildet sich mit Hilfe des Koagulierungsmittels nur dann, wenn dieses ein Oxyd, Hydrat oder Carbonat der genannten Metalle und die Temperatur so hoch ist, daß eine Umsetzung stattfindet.
• Die Masse der koagulierten Teilchen wird nach Waschen mit Wasser getrocknet und bei einer Temperatur calciniert, die erforderlich ist, um sie in Titanoxyd oder in Titanat, je nach den Arbeitsbedingungen, umzuwandeln. Die Berührung zwischen dem dispergierten Hydrat und dem Koagulierungsmittel in der Masse muß so innig sein, daß eine Umsetzung in kürzester Zeit stattfindet und auf diese Weise ein beachtliches Anwachsen der Kristalle verhindert wird. Diese Reaktionsgeschwindigkeit ist nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen, sondern auch deshalb erforderlich, um ein Erzeugnis mit gewünschter Deckkraft herzustellen.
• Das nach dem Beispiel erhaltene Gemisch wird mit Wasser verdünnt und absetzen gelassen. Nach dem Dekantieren wird das Präzipitat zweckmäßig erneut mit Wasser vermischt, um es zu waschen, und wieder zum Absetzen gebracht. Nachdem das Wasser durch Dekantieren entfernt ist, wird das Enderzeugnis, das immer noch eine kleine Menge von Bariumchlorid enthält, bei Temperaturen von etwa 8q0° C unter Bildung eines reinen Pigmentes getrocknet und calciniert. Das Bariumchlorid wirkt als Katalysator bei der Umsetzung des Niederschlages in das Titanat.
• Obgleich eine Temperatur von etwa 840' besonders geeignet ist, um Bariumtitanat aus dem Reaktionsgemisch zu erzeugen, empfiehlt es sich, die Calcinierungstemperatur dem Reaktionsgemisch entsprechend so niedrig zu halten, als erforderlich ist, um die Umsetzung mit solcher Geschwindigkeit. vorzunehmen, daß ein beachtliches Kristallwachstum verhindert und eine gute Farbe erzielt wird. Verwendet man beispielsweise Ammoniak als Koagulierungsmittel zur Herstellung von reinem Titanoxyd als Enderzeugnis, so empfiehlt sich die Anwendung von Temperaturen von etwa 8oo ° C zur Calcinierung.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Titanpigmenten aus durch Hydrolyse von Titanaulfatlösungen ausgefällter Metatitansäure, die zunächst durch Behandlung mit einem Peptisierungsmittel dispergiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dispergierte Masse durch Zusatz eines Koagulierungsmittels unter Rühren koaguliert und das Koagulat in üblicher Weise mit Wasser gewaschen und calciniert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierung in an sich bekannter Weise mit Bariumchlorid als Peptisierungsmittel und die Koagulierung des dispergierten Produktes anschließend mit Bariumcarbonat durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierung mit Bariumchlorid im Überschuß durchgeführt wird.