EP0000749B1 - Verfahren zur Herstellung von nadelförmigen, ferrimagnetischen Eisenoxiden und deren Verwendung - Google Patents

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EP0000749B1
EP0000749B1 EP78100535A EP78100535A EP0000749B1 EP 0000749 B1 EP0000749 B1 EP 0000749B1 EP 78100535 A EP78100535 A EP 78100535A EP 78100535 A EP78100535 A EP 78100535A EP 0000749 B1 EP0000749 B1 EP 0000749B1
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oxide
iii
acicular
magnetic
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Rudolf Dr. Brodt
Helmut Dr. Jakusch
Eberhard Dr. Koester
Werner Dr. Loeser
Manfred Dr. Ohlinger
Wilhelm Dr. Sarnecki
Werner Dr. Steck
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BASF SE
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing acicular ferrimagnetic iron oxides by dewatering acicular iron (III) oxide hydroxides to acicular iron (III) oxides, then reducing these iron (III) oxides at temperatures between 300 and 650 ° C by means of organic compounds which are decomposable in this temperature range Oxidation of the resulting products with oxygen-containing gases at 200 to 500 ° C and their use for the production of magnetic recording media.
  • GR-PS 675 260 already describes a process for the production of gamma-iron (III) oxide, in which acicular iron oxide hydroxide (goethite) is dewatered to ⁇ -iron (III) oxide, in a reducing atmosphere at more than 300 ° C is converted to magnetite and oxidized in air at temperatures below 450 ° C to acicular gamma iron (III) oxide.
  • this process was varied several times in its individual stages, and was also modified by changing the starting materials.
  • suitable magnetic iron oxides were obtained in the manner disclosed in DE-PS 801 352, namely by treating non-magnetic iron oxides with the salts of short-chain carboxylic acids and subsequent heating.
  • the magnetite obtained afterwards can also be converted into gamma-iron (III) oxide by oxidation at 200 to 400 ° C.
  • 2,900,236 specifies all of the corresponding organic substances as being usable with particular mention of wax, starch and oil
  • DE-AS 12 03 656 describes salts of soluble soaps precipitated on iron oxide
  • DE-OS 20 64 804 both higher hydrocarbons, higher alcohols and amines, higher fatty acids and their salts as well as oils, fats and waxes, in DD-PS 91 017 also long-chain carboxylic acids or their salts
  • DE-AS 17 71 327 aliphatic monocarboxylic acids with 8 to 24 carbon atoms optionally mixed with morpholine 'and in JP-OS 80 499/1975 organic compounds, such as Ethanol, containing inert gases as a reducing agent for the extraction of magnetite from non-magnetic iron oxides.
  • heating is carried out partly in the absence of air, the reaction remaining at the magnetite stage or in the presence of air, as a result of which the magnetite is immediately oxidized to gamma
  • the starting materials for this conversion of the iron oxides by means of organic substances were predominantly the corresponding a-modifications, such as a-FeOOH or ⁇ -Fe 2 O 3 , but 8-FeOOH (DE-AS 1203656) and y-Fe00H (DE- OS 22 12 435) used successfully.
  • the invention was therefore based on the object of improving the known acicular ferrimagnetic iron oxides and of eliminating the disadvantages to date.
  • acicular ferrimagnetic iron oxides are formed by dewatering acicular iron (III) oxide hydroxides to acicular iron (III) oxides, then reducing these iron (III) oxides at temperatures between 300 and 650 ° C by means of organic compounds which are decomposed in this temperature range and Allow oxidation of the reduction product with oxygen-containing gases to be obtained at 200 to 500 ° C with the properties required by the task if the acicular iron (III) oxide hydroxide used consists of a mixture of goethite and lepidocrocite with a lepidocrocite content of at least 60% and up to 98% and is dewatered at temperatures from 200 to 700 ° C.
  • the acicular iron (III) oxyhydroxides of the mixture have a length to thickness ratio of at least 10 and are dewatered at 300 to 650 ° C.
  • the iron (III) oxyhydroxides composed of goethite and lepidocrocite preferably consist of 70 to 98% of lepidocrocite.
  • the batches used for the process according to the invention can be prepared under suitable reaction conditions from iron (II) salt solutions with alkalis with simultaneous oxidation. It has proven to be particularly expedient to use iron (III) oxide hydrate seeds from an aqueous iron (II) chloride solution using alkalis, such as alkali hydroxide or ammonia, at temperatures between 10 and 32 ° C. and vigorous stirring to produce fine air bubbles To form amount of 25 to 60 mole percent of the iron used, from which then at a temperature between 25 and 70 ° C and at a pH adjusted by adding further amounts of alkali from 4.0 to 5.8 with intensive air distribution through growth The end product is created.
  • iron (III) oxide hydrate seeds from an aqueous iron (II) chloride solution using alkalis, such as alkali hydroxide or ammonia
  • the solids content of iron (III) oxide hydroxide in the aqueous suspension should be between 10 and 50 g / l, preferably 15 to 45 g / l. After filtering off and washing out the precipitate, the iron (III) oxide hydrate mixture thus obtained is dried at 60 to 200 ° C.
  • Stable crystal needles of the goethite-lepikrokite mixture with at least 60% and up to 98% lepidocrocite, which have almost no dendritic branches, can be obtained by the procedure described by way of example.
  • These acicular goethite-lepicrokite mixtures have an average particle size of 0.2 to 1.5, usually 0.3 to 1.2 ⁇ m.
  • the length-to-thickness ratio is generally at least 10, mostly 12 to 40.
  • the surface area measured according to BET is between 18 and 70 m 2 / g.
  • a goethite-lepidocrocite mixture characterized in this way is dewatered according to the invention at temperatures between 200 and 700.degree. C., preferably between 300 and 650.degree. C. and in particular between 450 and 600.degree Improve values for coercive field strength and remanence of the end products available from them.
  • the dewatering can be carried out both in air and in an inert gas atmosphere.
  • the product present after the dewatering step is converted in a manner known per se with largely ash- and tar-free decomposable organic substances at temperatures between 300 and 650 ° C. to acicular ferrimagnetic iron oxides.
  • the dewatered goethite-lepidocrocite mixture is mechanically mixed with the solid or liquid organic substance or coated in a suitable solution or suspension of the substance and then heated to temperatures of 300 to 650 ° C. under inert gas.
  • the method can be carried out by means of gaseous organic substances which are added to the inert gas.
  • Organic compounds which can be used in the process according to the invention are all compounds which are stated to be suitable according to the prior art, provided they can be added at temperatures between 300 and 650 ° C. Expediently, higher fatty acids, their derivatives, glycerin, inert gas / alcohol vapor mixtures and also methane are used for this purpose.
  • the conversion of the dewatered goethite-lepidocrocite mixture to the acicular magnetite is complete after about 1 to 120 minutes.
  • the acicular magnetite obtained after this reduction reaction is usually oxidized to gamma-iron (III) oxide, advantageously by passing air or adding oxygen. Temperatures from 200 to 500 ° C.
  • the acicular ferrimagnetic iron oxides produced according to the invention show unexpectedly advantageous properties when used as magnetic pigments for the production of magnetogram carriers.
  • the gamma-iron (III) oxide is dispersed in polymeric binders.
  • binders such as homopolymers and copolymers of polyvinyl derivatives, polyurethanes, polyesters and the like.
  • the binders are used in solutions in suitable organic solvents, which may optionally contain further additives.
  • the magnetic layers are applied to rigid or flexible supports such as plates, foils and cards.
  • the acicular ferrimagnetic iron oxides produced according to the invention differ significantly from the known gamma-iron (III) oxides by their more uniform needle shape, since agglomeration is avoided by sintering together their improved crystallinity and the higher coercive field strength and remanence, which can surprisingly be achieved in the process according to the invention. These improvements in the magnetic material are also very noticeable in the magnetic tapes made therefrom.
  • the coercive field strength (H e ) is expressed in [kA / m]
  • the specific remanence (M, / p) and the specific magnetization (M m / p) are given in [nT cm 3 / g].
  • the suspension is washed on a suction filter with water until the filtrate is chloride-free and then dried at 130 ° C. in a drying cabinet.
  • the resulting iron oxide hydroxide is a mixture of 94% lepidocrocite and 6% goethite, has a length-to-thickness ratio of 31 and a BET specific surface area of 34.7 m 2 / g.
  • This goethite-lepidocrocite mixture is heated in air for one hour at 490 ° C.
  • the resulting product is now mixed with 2% by weight of stearic acid, divided into two identical samples 1 A and 1 B and converted to magnetite under nitrogen under the conditions specified in Table 1 and oxidized to gamma-iron (III) oxide in air.
  • the magnetic properties are also shown in Table 1.
  • iron (III) oxide hydroxide mixtures with a lepidocrocite fraction of 72% with a BET specific surface area of 33.2 m 2 / g are produced.
  • These goethite-lepidocrocite mixtures are each dewatered in air at the temperatures given in Table 2 for one hour, then reduced to magnetite at 300 ° C. while passing over a nitrogen / methanol vapor mixture and then in air at 400 ° C. to the gamma Oxidized iron (III) oxide.
  • the nitrogen-methanol mixture is formed when nitrogen is passed through in an amount of 50 l per hour through a container heated to 105 ° C., to which methanol is metered.
  • the resulting magnetic values of the tests are also shown in Table 2.
  • Table 5 lists samples which were dewatered in 30 minutes at the lower dewatering temperature of 4 ° C. and then converted to ⁇ -Fe 2 O 3 .
  • the germ suspension was heated to 33 ° C. in 20 minutes.
  • the amount of air was then increased to 8 m 3 / h and the pH was adjusted to 5.5 by adding aqueous sodium hydroxide solution. and regulated to this value until the end of the reaction.
  • the mixture was simultaneously heated to 38 to 39 ° C. in 30 minutes and this temperature was maintained until the end of the growth reaction.
  • the oxidation was complete after 1 hour and 40 minutes. After filtration through a filter press, the product is washed with water until the filtrate is chloride-free and then dried at 110 ° C. in a drying cabinet.
  • the resulting iron (III) oxide hydrate is a mixture of 92% lepidocrocite and 8% goethite, has a length-to-thickness ratio of 16 and a BET specific surface area of 23.3 m2 / g .
  • Magnetic pigment dispersions and then magnetic tapes are produced from the two gamma-iron (III) oxide samples H and J.
  • the electroacoustic measurement is carried out according to DIN 45 512, part 11.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung nadelförmiger ferrimagnetischer Eisenoxide durch Entwässern nadelförmiger Eisen(III)oxidhydroxide zu nadelförmigen Eisen(III)oxiden, anschließender Reduktion dieser Eisen(III)oxide bei Temperaturen zwischen 300 und 650°C mittels in diesem Temperaturbereich zersetzlicher organischer Verbindungen und Oxidation der resultierenden Produkte mit sauerstoffhaltigen Gasen bei 200 bis 500°C sowie deren Verwendung zur Herstellung magnetischer Aufzeichnungsträger.
  • Nadelförmige ferrimagnetische Eisenoxide, wie Magnetit und Gamma-Eisen(III)oxid, werden seit langem in großem Umfang als magnetisierbares Material bei der Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern eingesetzt. Zur Herstellung des vor allem verwendeten Gamma-Eisen(lll)oxids sind bereits eine Vielzahl von Verfahren bekannt geworden. So beschreibt bereits die GR-PS 675 260 ein Verfahren zur Gewinnung von Gamma-Eisen(III)oxid, bei welchem nadelförmiges a-Eisenoxidhydroxid (Goethit) zum α-Eisen(III)oxid entwässert, in reduzierender Atmosphäre bei mehr als 300°C zum Magnetit umgewandelt und an Luft bei Temperaturen unterhalb 450°C zum nadelförmigen Gamma-Eisen(III)oxid oxidiert wird. Im Verlaufe der Bemühungen zur Verbesserung der kristallinen, mechanischen und auch magnetischen Eigenschaften solcher Materialien wurde diieser Prozeß in seinen einzelnen Stufen mehrfach variiert, sowie gleichfalls durch Änderung der Einsatzstoffe abgewandelt.
  • Nahezu gleichzeitig mit den Arbeiten zu dem Verfahren gemäß der britischen Patentschrift wurden nach der in der DE-PS 801 352 offenbarten Weise, nämlich durch Behandlung von unmagnetischen Eisenoxiden mit den Salzen kurzkettiger Carbonsäuren und anschließenden Erhitzen, geeignete magnetische Eisenoxide erhalten. Der danach gewonnene Magnetit läßt sich durch Oxidation bei 200 bis 400°C ebenfalls in Gamma-Eisen(III)oxid überführen.
  • Durch die US-PS 2 900 236 ist dann bekannt geworden, daß sich sämtliche organische Verbindungen, welche bei Temperaturen unterhalb 540°C unter geringer Teer- und Aschebildung zersetzlich sind, für die Reduktion der unmagnetischen Eisenoxide zum Magnetit eignen. Dazu wird des Eisenoxide mit der gasförmigen, festen oder flüssigen organischen Substanz in Kontakt gebracht und auf eine Temperatur von 540 bis 650°C erhitzt. Während die US-PS 2 900 236 alle entsprechenden organischen Substanzen under besonderer Nennung von Wachs, Stärke und Öl hierfür als brauchbar angibt, werden in der DE-AS 12 03 656 auf das Eisenoxid aufgefällte Salze löslicher Seifen, in der DE-OS 20 64 804 sowohl höhere Kohlenwasserstoffe, höhere Alkohole und Amine, höhere Fettsäuren und deren Salze sowie Öle, Fette und Wachse, in der DD-PS 91 017 ebenfalls langkettige Carbonsäuren bzw. deren Salze, in der DE-AS 17 71 327 aliphatische Monocarbonsäuren mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen gegebenenfalls in Mischung mit Morpholin' und in der JP-OS 80 499/1975 organische Verbindungen, wie z.B. Äthanol, enthaltende Inertgase als Reduktionsmittel für die Gewinnung von Magnetit aus unmagnetischen Eisenoxiden angeführt. In den genannten vorbekannten Verfahren wird teils unter Luftausschluß erhitzt, wobei die Reaktion auf der Stufe des Magnetits stehenbleibt oder aber in Gegenwart von Luft, wodurch der Magnetit sofort zum Gamma-Eisen(III)oxid oxidiert wird.
  • Ausgangsstoffe für diese Umwandlung der Eisenoxide mittels organischer Substanzen waren hierbei vorwiegend die entsprechenden a-Modifikationen, wie a-FeOOH oder α-Fe2O3, jedoch wurde auch bereits 8-FeOOH (DE-AS 1203656) sowie y-Fe00H (DE-OS 22 12 435) mit Erfolg eingesetzt.
  • Die angegebenen vielfältigen Bemühungen zur Verbesserung der für die Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern geeigneten magnetischen Eisenoxiden machen das Bestreben offenbar, auf diese Weise sowohl den steigenden technischen Anforderungen an die Informationsträger zu begegnen als auch die Nachteile anderer ebenfalls einsetzbarer magnetischer Materialien auszugleichen.
  • Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, die bekannten nadelförmigen ferrimagnetischen Eisenoxide zu verbessern und von den bisherigen Nachteilen zu befreien. Insbesondere war Aufgabe der Erfindung, nadelförmiges Gamma-Eisen(III)oxid bereitzustellen, das sich durch hohe Werte bei der Koerzitivfeldstärke und der Remanenz, durch gute Kristallinität und durch mechanische und magnetische Stabilität auszeichnet.
  • Es wurde nun gefunden, daß sich nadelförmige ferrimagnetische Eisenoxide durch Entwässern nadelförmiger Eisen(III)oxidhydroxide zu nadelförmigen Eisen(III)oxiden, anschließender Reduktion dieser Eisen(III)oxide bei Temperaturen zwischen 300 und 650°C mittels in diesem Temperaturbereich zersetzlicher organischer Verbindungen und Oxidation des Reduktionsproduktes mit sauerstoffhaltigen Gasen bei 200 bis 500°C mit den gemäß Aufgabe geforderten Eigenschaften erhalten lassen, wenn das eingesetzte nadelförmige Eisen(III)oxidhydroxid aus einem Gemenge aus Goethit und Lepidokrokit mit einem Lepidokrokitanteil von mindestens 60% und bis zu 98% besteht und bei Temperaturen von 200 bis 700°C entwässert wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn im erfindungsgemäßen Verfahren die nadelförmigen Eisen(III)-oxihydroxide des Gemenges ein Längen-zu-Dickenverhältnis von mindestens 10 aufweisen und bei 300 bis 650°C entwässert werden.
  • Vorzugsweise bestehen die aus Goethit und Lepidokrokit zusammengesetzten Eisen(III)oxihydro- xide zu 70 bis 98% aus Lepidokrokit.
  • Die für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten Gemenge lassen sich unter geeigneten Reaktionsbedingungen aus Eisen(II)salzlösungen mit Alkalien unter gleichzeitiger Oxidation herstellen. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, aus einer wäßrigen Eisen(II)chloridiösung mittels Alkalien, wie Alkalihydroxid oder Ammoniak, bei Temperaturen zwischen 10 und 32°C und kräftigem Rühren zur Erzeugung feiner Luftblasen, Eisen(III)oxidhydrat-Keime bis zu einer Menge von 25 bis 60 Molprozent des eingesetzten Eisens zu bilden, aus denen dann anschließend bei einer Temperatur zwischen 25 und 70°C und bei einem durch Zusatz weiterer Alkalimengen eingestellen pH-Wert von 4,0 bis 5,8 unter intensiver Luftverteilung durch Zuwachs das Endprodukt entsteht.
  • Nach beendetem Wachstum soll der Feststoffgehalt an Eisen(III)oxidhydroxid in der wäßrigen Suspension zwischen 10 und 50 g/I, bevorzugt bei 15 bis 45 g/I, liegen. Nach dem Abfiltrieren und Auswaschen des Niederschlags werden die so erhaltenen Eisen(lll)oxidhydrat-Gemenge bei 60 bis 200°C getrocknet.
  • Nach der beispielhaft angeführten Verfahrensweise lassen sich stabile Kristallnadeln des Goethit-Lepikrokit-Gemenges mit mindestens 60% und bis zu 98% Lepidokrokit erhalten, welche nahezu keine dentritischen Verzweigungen aufweisen. Diese nadelförmigen Goethit-Lepikrokit-Gemenge weisen eine mittlere Teilchengröße von 0,2 bis 1,5, üblicherweise von 0,3 bis 1,2 µm auf. Das Längen-zu-Dicken- Verhältnis beträgt im allgemeinen mindestens 10, meistens 12 bis 40. Die Telichenoberfläche gemessen nach BET liegt zwischen 18 und 70 m2/g.
  • Wird ein derart charakterisiertes Goethit-Lepidokrokit-Gemenge vor der an sich bekannten Weiterverarbeitung zu ferrimagnetischen Eisenoxiden erfindungsgemäß bei Temperaturen zwischen 200 und 700°C, vorzugsweise zwischen 300 und 650°C und insbesondere zwischen 450 und 600°C entwässert, so lassen sich überraschenderweise die Werte für Koezitivfeldstärke und Remanenz der daraus erhältlichen Endprodukte verbessern. Die Entwässerung läßt sich sowohl in Luft wie auch in Inertgasatmosphäre durchführen.
  • Das nach dem Entwässerungsschritt vorhandene Produkt wird in an sich bekannter Weise mit weitgehend asche- und teerfrei zersetzlichen organischen Substanzen bei Temperaturen zwischen 300 und 650°C zu nadelförmigen ferrimagnetischen Eisenoxiden umgewandelt.
  • Zu diesem Zweck wird das entwässerte Goethit-Lepidokrokit-Gemenge mit der festen oder flüssigen organischen Substanz mechanisch vermischt oder in einer geeigneten Lösung oder Suspension der Substanz damit überzogen und anschließend unter Inertgas auf Temperaturen von 300 bis 650°C erhitzt. In gleicher Weise ist das Verfahren mittels gasförmiger organischer Substanzen, die dem Inertgas zudosiert werden, durchführbar. Als im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbare organische Substanzen lassen sich alle nach dem Stand der Technik als geeignet angegebenen Verbindungen verwenden, soweit sie sich bei Temperaturen zwischen 300 und 650°C zusetzen lassen. Zweckmäßigerweise verwendet man hierzu höhere Fettsäuren, deren Derivate, Glyzerin, Inertgas/Alkoholdampf-Gemische und auch Methan. Je nach verwendeter organischer Substanz und entsprechend ausgewählter Reaktionstemperatur ist die Umwandlung des entwässerten Goethit-Lepidokrokit-Gemenges zum nadelförmigen Magnetit nach etwa 1 bis 120 Minuten beendet.
  • Der nach dieser Reduktionsreaktion erhaltene nadelförmige Magnetit wird üblicherweise zum Gamma-Eisen(III)oxid oxidiert, zweckmäßig durch Überleiten von Luft oder Zugabe von Sauerstoff bei. Temperaturen von 200 bis 500°C.
  • Wird jedoch die angegebene Umwandlungsreaktion nicht unter Inertgas, sondern bereits in Gegenwart von Sauerstoff, wie z.B. Luft, durchgeführt, so kann direkt Gamma-Eisen(lll)oxid erhalten werden, wenn hierbei die Oxidation bei Temperaturen unterhalb etwa 500°C erfolgt.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten nadelförmigen ferrimagnetischen Eisenoxide, vor allem das y-Eisen(lll)oxid, zeigen unerwartet vorteilhafte Eigenschaften bei der Verwendung als Magnetpigmente' für die Herstellung von Magnetogrammträgern. Zur Herstellung von magnetischen Schichten wird das Gamma-Eisen(III)oxid in polymeren Bindemitteln dispergiert. Als Bindemittel eignen sich für diesen Zweck bekannte Verbindungen, wie Homo- und Mischpolymerisate von Polyvinylderivaten, Polyurethanen, Polyestern und ähnliche. Die Bindemittel werden in Lösungen in geeigneten organischen Lösungsmitteln verwendet, die gegebenenfalls weitere Zusätze enthalten können. Die magnetischen Schichten werden auf starre oder biegsame Träger wie Platten, Folien und Karten aufgebracht.
  • Die gemäß der Erfindung hergestellten nadelförmigen ferrimagnetischen Eisenoxide, insbesondere das auf diese Weise erhältliche Gamma-Eisen(III)oxid, unterscheiden sich deutlich von den bekannten Gamma-Eisen(lll)oxiden durch ihre gleichmäßigere Nadelform, da eine Agglomeration durch Zusammensintern vermiedet ist, durch ihre verbesserte Kristallinität und durch die höhere Koerzitivfeldstärke und Remanenz, welche überraschenderweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erzielen sind. Diese Verbesserungen beim Magnetmaterial machen sich auch sehr deutlich bei den daraus hergestellten Magnetbändern bemerkbar.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird anhand folgender Beispiele erläutert.
  • Die magnetischen Pulverwerte werden durch Messung einer auf ein Stopfgewicht von D = 1,2 g/cm3 gebrachten Oxidprobe mit einem konventionellen Schwingmagnetometer bei 100 kA/m Meßfeldstärke bestimmt. Die Koerzitivfeldstärke (He) wird in [kA/m], die spezifische Remanenz (M,/p) und die spezifische Magnetisierung (Mm/p) werden in [nT cm3/g] angegeben.
    • Beispiel 1
  • In einem 26-I-Reaktionsgefäß werden 7,31 Mol FeCI2 (926,6 g) mit VE-Wasser zu 9 I gelöst und bei gleichzeitigem Durchleiten von 500 I Stickstoff/h eine Temperatur von 26°C eingestellt. Unter Rühren mit 500 Upm werden dann in 30 bis 40 Minuten 7,38 Mol NaOH (295,2 g) gelöst in 4,5 I VE-Wasser hinzugefügt. Nach beendetem NaOH-Eitrag wird 10 Minuten nachgerührt und dann anstelle von Stickstoff je Stunde 150 I Luft eingeleitet bis der pH-Wert auf etwa 3,4 abgefallen ist. Nach 2 h 30 Minuten wurde auf diese Weise eine orangefarbene Keimsuspension erhalten.
  • Unter weiterem Rühren mit 500 Upm und Durchleiten von 150 I Luft/h wird die Keimsuspension auf 40°C erwärmt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird die Luftmenge auf 400 I/h erhöht und der pH-Wert durch Zulauf von wäßriger Natronlauge auf pH = 4 bis zum Reaktionsende gehalten. Dauer des Wachstums: 2 Stunden 40 Minuten.
  • Die Suspension wird auf eine Filternutsche mit Wasser gewaschen bis das Filtrat chloridfrei ist und dann bei 130°C im Trockenschrank getrocknet.
  • Das resultierende Eisenoxidhydroxid stellt ein Gemenge aus 94% Lepidokrokit und 6% Goethit dar, weist ein Längen-zu-Dicken-Verhältnis von 31 und eine spezifische Oberfläche nach BET von 34,7 m 2/g auf.
  • Dieses Goethit-Lepidokrokit-Gemenge wird zur Entwässerung an Luft eine Stunde lang auf 490°C erhitzt. Das dabei entstehende Produkt wird nun mit 2 Gew.% Stearinsäure vermischt, in zwei gleiche Proben 1 A und 1 B geteilt und bei den in Tabelle 1 genannten Bedingungen unter Stickstoff zum Magnetit umgewandelt und an Luft zum Gamma-Eisen(III)oxid oxidiert. Die magnetischen Eigenschaften sind ebenfalls in Tabelle 1 angeführt.
    • Vergleichsversuch 1
  • Es wird wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren, jedoch wird das Goethit-Lepidokrokit-Gemenge vor der Umwandlung und der Oxidation nicht entwässert. Reaktionsbedingungen und Meßergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
    Figure imgb0001
    • Beispiel 2
  • Auf der Basis der Verfahrensweise gemäß Beispiel 1 werden Eisen(III)oxidhydroxid-Gemenge mit einem Lepidokrokit-Anteil von 72% mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von 33,2 m2/g hergestellt. Diese Goethit-Lepidokrokit-Gemenge werden an Luft bei den in der Tabelle 2 angegebenen Temperaturen jeweils eine Stunde lang entwässert, dann bei 300°C unter Überleiten eines Stickstoff-Methanoldampf-Gemisches zum Magnetit reduziert und dann an Luft bei 400°C zum Gamma-Eisen(III)oxid oxidiert. Das Stickstoff-Methanol-Gemisch entsteht beim Durchleiten von Stickstoff in einer Menge von 50 I je Stunde durch einen auf 105°C erhitzten Behälter, dem Methanol zudosiert wird. Die resultierenden magnetischen Werte der Versuche sind ebenfalls in Tabelle 2 aufgeführt.
    Figure imgb0002
    • Beispiel 3
  • Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden 4 Goethit-Lepidokrokit-Gemenge hergestellt. Die Probe D in einem 26-I-Reaktionsgefäß, die Proben E―G in einen 700-I-Rührkessel (Tabelle 3).
    Figure imgb0003
  • Die Umwandlungsbedingungen und die Magnetpulverwerte sind in den folgenden Tabellen 4 und 5 wiedergegeben.
    Figure imgb0004
  • In Tabelle 5 sind Proben aufgeführt, die in 30 Minuten bei der niedrigeren Entwässerungs-' temperatur von 4QO°C entwässert und danach zu γ-Fe2O3 umgewandelt wurden.
    Figure imgb0005
    • Beispiel 4
  • 49,5 1 einer 30,1 %igen FeCl2-Lösung und 180 I Trinkwasser werden in einem 700-1-Kessel vorgelegt. Der pH-Wert der Vorlage betrug 3,6; die Temperatür lag bei 16°C.
  • Innerhalb 30 Minuten wurden unter Rühren 120 I einer wäßrigen Lösung von NaOH, hergestellt aus 97,2 I Trinkwasser und 22,8 I einer 25%igen Natronlauge, eingetragen. Dies entspricht einer 56%igen Ausfällung bezogen auf Fe(II). Nach der Laugenzugabe wurden ein pH-Wert von 7,2 und eine Temperatur von 17°C gemessen.
  • Nach beendetem NaOH-Eintrag wird 5 Minuten nachgerührt und dann zur Oxidation 5 m3 Luft/h eingeleitet. Innerhalb von 40 Minuten wurde gleichzeitig die Temperatur auf 24°C erhöht. Nach 4 Stunden und 5 Minuten war die Keimbildung beendet. Der pH-Wert war auf 3,4 abgefallen.
  • Unter weiterem Durchleiten von 5 m3 Luft/h wurde die Keimsuspension in 1 Stunde auf 20 Minuten auf 33°C erwärmt. Danach wurde die Luftmenge auf 8 m3/h erhöht und durch Zugabe von wäßriger Natronlauge der pH-Wert auf 5,5 eingestellt. und bis Reaktionsende auf diesem Wert geregelt. Beginnend mit der Erhöhung der Luftmenge auf 8 m3/h wurde gleichzeitig in 30 Minuten auf 38 bis 39°C aufgeheizt und diese Temperatur bis zum Ende der Wachstumsreaktion gehalten.
  • Nach 1 Stunde und 40 Minuten war die Oxidation zu Ende. Nach der Filtration über eine Filterpresse wird das Produkt mit Wasser gewaschen bis das Filtrat chloridfrei ist und dann bei 110°C im Trockenschrank getrocknet.
  • Das resultierende Eisen(III)oxidhydrat stellt ein Gemenge aus 92% Lepidokrokit und 8% Goethit dar, weist ein Längen-zuDicken-Verhältnis von 16 auf und eine spezifische Oberfläche nach BET von ,23,3 m2/g.
  • Von diesem Goethit-Lepidokrokit-Gemenge werden 200 g zur Entwässerung an Luft 30 Minuten lang auf 500°C erhitzt. Das dabei entstehende Produkt wird mit 2% Stearinsäure gemischt und dann in einem Trockenschrank 30 Minuten lang bei 110 bis 120°C gehalten. Die nachfolgende Reduktion zu Fe304 wurde bei 550°C in 30 Minuten, die Oxidation zu γ-Fe2O3 mit Luft nach dem Abkühlen des Fe304 auf 280°C in 90 Minuten durchgeführt (Probe H).
  • Eine Vergleichsprobe J wurde ohne die Entwässerung aus dem gleichen Ausgangsprodukt bei sonst gleichen Bedingungen hergestellt (Tabelle 6).
    Figure imgb0006
  • Aus den beiden Gamma-Eisen(III)oxid-Proben H und J werden Magnetpigmentdispersionen und anschließend Magnetbänder hergestellt.
  • Zur Herstellung der beiden Magnetdispersionen werden Topfmühlen mit 8 000 Teilen Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 5 mm gefüllt und anschließend mit 700 Teilen des jeweiligen Magnetmaterials, 420 Teilen eines Gemisches aus gleichen Teilen Tetrahydrofuran und Dioxan, 8,75 Teilen Lecithin, 8,75 Teilen eines neutralen Polyaminoamidsalzes und 210 Teilen einer 20%igen Lösung eines Copolymerisates aus 80% Vinylchlorid, 10% Dimethylmaleinat und 10% Diäthylmaleinat (K-Wert = 58) in einem Gemisch aus gleichen Teilen Tetrahydrofuran und Dioxan versehen. Die Mischung wird 40 Stunden vordispergiert. Anschließend werden 1 090 Teile einer 10%igen Lösung eines thermoplastischen Polyesterurethans aus Adipinsäure, 1,4-Butandiol und 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan in einem Gemisch aus gleichen Teilen Tetrahydrofuran und Dioxan, 0,7 Teile Polydimethylsiloxan zugesetzt. Nach weiterem 5-stündigem Dispergieren wird die erhaltene Magnetdispersion unter Druck durch ein Filter vom 5µm Porenweite filtriert. Mit einem Linealgießer wird nach der üblichen Technik eine 6 µm starke Polyäthylenterephthalatfolie mit der Magnetdispersion beschichtet und nach Durchlaufen eines Magnetfeldes bei Temperaturen zwischen 60 und 100°C getrocknet. Nach der Trocknung trägt die Folie eine Magnetschicht von 5 ,um Dicke. Durch Hindurchführen zwischen beheizten Walzen (80°C unter einem Liniendruck von ca. 3 kg/cm) wird die Magnetschicht verdichtet. Die beschichtete Folie wird in Bänder von 6,25 Breite geschnitten.
  • Die elektroakustische Messung erfolgt nach DIN 45 512, Teil 11.
  • Die Meßergebnisse enthält Tabelle 7.
    Figure imgb0007

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von nadelförmigen ferrimagnetischen Eisenoxiden durch Entwässern nadelförmiger Eisen(III)oxidhydroxide zu nadelförmigen Eisen(lll)oxiden, anschließender Reduktion dieser Eisen(III)oxide bei Temperaturen zwischen 300 und 650°C mittels in diesem Temperaturbereich zersetzlicher organischer Verbindungen und Oxidation des Reduktionsproduktes mit sauerstoffhaltigen Gasen bei 200 bis 500°C, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte nadelförmige Eisen(III)oxihy- droxid aus einem Gemenge aus Goethit und Lepidokrokit mit einem Lepidokrokitanteil von mindestens 60% und bis zu 98% besteht und bei Temperaturen von 250 bis 700°C entwässert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nadelförmigen Eisen(III)oxidhy- droxide des Gemenges ein Längen-zu-Dicken-Verhältnis von mindestens 10 aufweisen und bei 300 bis 650°C entwässert werden.
3. Verwendung der gemäß Anspruch 1 hergestellten nadelförmigen ferrimagnetischen Eisenoxide als magnetisches Material zur Herstellung von magnetischen Aufzeichnungsträgern.
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