FI93942C - Menetelmä muuhun kuin pigmenttikäyttöön tarkoitettujen titaanidioksidipulvereiden valmistamiseksi - Google Patents

Description

93942

Menetelmä muuhun kuin pigmenttikäyttöön tarkoitettujen titaanidioksidipulvereiden valmistamiseksi

Keksinnön ala 5 Tämä keksintö koskee menetelmää vapaasti valuvien titaanidioksidipulverien valmistamiseksi, jotka koostuvat kooltaan suuremmista raemaisista kasautumista kuin pig-menttititaanidioksidi ja jotka pulverit on helppo disper-goida lasi- ja keraamisulatteisiin.

10 Keksinnön tausta

Ei-pigmenttilaatua olevaa titaanidioksidia käytetään erilaisten lasi- ja keraamisten tuotteiden valmistuksessa suureen joukkoon eri tarkoituksia. Sitä käytetään esimerkiksi lasitteen valmistuksessa, jota käytetään la-15 siemali- ja lasitetyyppisten pinnoitteiden tuottamisessa ja lasikeraamien valmistuksessa, joita käytetään ohjusten suojakuvuissa ja mikroaaltolähtetimissä. Edellisessä sovellutuksessa titaanidioksidi toimii sekä samennusaineena että parantaen pinnoitteiden haponkestoisuutta, kun taas 20 jälkimmäisessä tapauksessa se toimii ytimen muodostusai- neena aikaansaaden lasin pääkidefaasien ytimenmuodostusta ja kasvua. Muita eri lasi- ja keraamikoostumusten ominaisuuksia, joihin voidaan vaikuttaa käyttäen titaanidioksidia, ovat lämpölaajenema, kemiallinen kestoisuus, taite-... 25 kerroin yms.

Yleensä arvellaan, että nykyään lasi- ja keraamiik-kateollisuudessa käytetyt kaupallisesti saatavat ei-pig-menttilaatua olevat titaanidioksidit ovat niitä, jotka on valmistettu hyvin tunnetulla sulfaattiprosessilla. Tämä 30 usko perustuu siihen, että ei-pigmenttilaatuisia titaani-dioksidituotteita voidaan helposti valmistaa käsittelemällä joko kiteytysvaihetta tai kalsinointivaihetta tai molempia, joita käytetään sulfaattiprosessissa. Tätä uskoa tukevat paljastukset, jotka löytyvät U.S. patentista n:o 3 35 434 853, julkaistu 25. maaliskuuta 1969. Ko. patentin mu- <. · 2 93942 kaisesti ei-pigmenttilaatua olevaa titaanidioksidiraemate-riaalia voidaan valmistaa kalslnolmalla 800-1000°C:n lämpötilassa titaanihydraattia, joka on valmistettu hydrolysoimalla titaanipitoisuudeltaan alhaista titaanisulfaatti-5 liuosta matalissa lämpötiloissa kasautuneiden titaanidiok-sidihiukkasten kokkareiden muodostamiseksi ja jakamalla nämä kokkareet senjälkeen rakeiksi. Rakeiden kuvataan olevan vapaasti valuvia ja kykenevän sulamaan nopeasti ja dispergoitumaan perusteellisesti, kun niitä lisätään sulo laan lasipanoskoostumukseen.

Sitävastoin pigmenttititaanidioksidi, joka on valmistettu kloridiprosessilla, joka on toinen kaupallinen pääprosessi, jota käytetään titaanidioksidin valmistukseen, ei usein ole sopiva käytettäväksi lasin ja keraamien 15 valmistuksessa. Tyypillisesti pigmenttititaanidioksidi on niin hienojakoista ja sen irtopainotiheys on niin pieni, että se pyrkii kellumaan lasisulatteen pinnalla ja tämän seurauksena sitä menetetään helposti pölyämällä, kun astiassa syntyneet kuumat ilmansiirtovirrat kuljettavat sen 20 ulos lasinvalmistusastiasta. Hienon hiukkaskoon pigmentti- titaanidioksidi pyrkii myös muodostamaan agglomeraatteja sulaan lasipanokseen, jotka agglomeraatit eivät sula asianmukaisesti ja jotka vajoavat astian pohjalle, jossa ne muodostavat sintrautuneen massan lasisulatteeseen.

,,, 25 Keksinnön yhteenveto c Tämä keksintö koskee menetelmää vapaasti valuvien pulvereiden valmistamiseksi, jotka koostuvat ei-pigmenttilaatua olevista titaanidioksidiraekasautumista, jotka on tarkoitettu käytettäväksi lasin ja keraamien valmistukses-30 sa.

Tämän keksinnön prosessi käsittää useiden vaiheiden sarjan, joista ensimmäisessä aikaansaadaan höytälöidyn pigmenttititaanidioksidin kiinteitä esimuotoja, joiden esimuotojen vapaan veden pitoisuus vaihtelee n. 25-50 pai-35 noprosentin välillä laskettuna esimuotojen kokonaispainos- i » · 11 3 93942 ta. Prosessin toisessa vaiheessa kiinteät esimuodot saatetaan kuivaukseen korotetuissa lämpötiloissa, jolloin esimuotojen vapaan veden pitoisuus laskee alle n. 5 painoprosentin tason. Lopuksi kuivatut esimuodot hienonnetaan esi-5 muotojen koon pienentämiseksi ja vapaasti valuvan pulverin tuottamiseksi ei-pigmenttilaatuisista titaanidioksidirae-kasautumista. Vapaasti valuvalle pulverille on luonteenomaista irtopainotiheys, joka vaihtelee laajasti välillä n. 0,5-3,5 g/cm3. Se koostuu ei pigmenttilaatua olevista 10 titaanidioksidiraekasautumista, joista oleellisen osan koko vaihtelee n. 150 mikronin minimi rajoittavasta hiuk-kaskoosta n. 1700 mikronin maksimi rajoittavaan hiukkas-kokoon.

Tämän keksinnön lisätoteutusmuodossa vapaasti valu-15 va pulveri voidaan saattaa koon suurennukseen, jossa maksimi rajoittava hiukkaskoko pysyy n. 1700 mikronissa, mutta jossa raekasautumien hiukkaskokojakautumaa kavennetaan agglomeroimalla niitä raemaisia kasautumia, joiden hiuk-kaskoot ovat alle n. 150 mikronia.

20 Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Keksinnölle on tunnusomaista, että muodostetaan suotokakku, joka koostuu vapaasta vedestä ja höytälöidyis-tä pigmenttititaanidioksdihiukkasista, poistamalla vesi pigmenttititaanidioksidihiukkasten höytälöidystä liettees- ... 25 tä, jotka pigmenttihiukkaset on valmistettu hapettamalla titaanitetrakloridia höyryfaasissa; valmistetaan mainitusta suotokakusta kiinteitä esimuotoja, jotka koostuvat mainitusta vapaasta vedestä ja mainituista höytälöidyistä pigmenttititaanidioksidihiukkasista, murs-30 kaarnalla tai pursottamalla mainittua suotokakkua mainit- • tujen kiinteiden esimuotojen muodostamiseksi; *. ^ *'* kuivataan mainitut kiinteät esimuodot niissä olevan maini tun vapaan veden vähentämiseksi; ja saatetaan mainitut kuivatut esimuodot jauhatukseen mainit-35 tujen kiinteiden esimuotojen koon pienennyksen suorittami- ' ' % · t · 4 93942 seksi ei-pigmenttilaatua olevien titaanidioksidiraekasau-tumien mainittujen vapaasti valuvien pulvereiden aikaansaamiseksi, joiden vapaasti valuvien pulvereiden irtopai-notiheydet vaihtelevat välillä n. 0,5-3,5 g/cm3 ja joissa 5 vähintään n. 75 painoprosenttia mainitut vapaasti valuvat pulverit muodostavista ei-pigmenttilaatua olevista raeka-sautumista vaihtelee kooltaan n. 150 mikronin minimi rajoittavasta hiukkaskoosta n. 1700 mikronin maksimi rajoittavaan hiukkaskokoon.

10 Tämä keksintö soveltuu erityisesti sellaisen pig- menttititaanidioksidin konvertoimiseen, joka on valmistettu niinkutsutulla "kloridiprosessilla". Yleisesti kloridi-prosessissa kloorataan tiaanipitoista malmia titaanitetra-kloridin tuottamiseksi ja senjälkeen titaanitetrakloridi 15 hapetetaan höyryfaasissa kuuman kiinteän ja kaasumaisen reaktioseoksen tuottamiseksi. Tyypillisesti tämä kuuma kiinteä ja kaasumainen reaktioseos sisältää hiukkasmaista pigmenttititaanidioksidia suspendoituna reagoimattoman titaanitetrakloridin, kloorin, hapen ja vedyn kaasumaiseen 20 seokseen. Kuuma kiinteä ja kaasumainen reaktiovirta voi lisäksi sisältää inerttiä tulenkestoista materiaalia, kuten hiekkaa, jonka hiukkaskoko on suurempi kuin valmistettavan pigmenttititaanidioksidin. Yleensä tätä inerttiä, tulenkestoista materiaalia lisätään reaktioastiaan, jossa 25 höyryfaasihapetus suoritetaan, jotta estettäisiin tai oleellisesti minimoitaisiin hiukkasmaisen pigmenttititaanidioksidin kerrostuminen reaktioastian sisäpinnoille.

Reaktioastiasta ulostuleva kuuma kiinteä ja kaasumainen reaktioseos jäähdytetään nopeasti hiukkasmaisen 30 pigmenttititaanidioksidituotteen enemmän kasvun estämisek si ja tämä reaktioseos erotetaan kiinteiksi ja kaasumaisiksi aineosikseen. Erilaisia keinoja on käytetty tämän erotuksen suorittamiseen, vaikka tyypillisesti syklonit ja pussisuodattimet ovat yleisimmin käytettyjä keinoja. Klo-35 ridiprosessin talouden parantamiseksi reagoimattomat ti- Γ * . * *

II

5 93942 taanitetrakloridi- ja kloridikomponentit otetaan tavallisesti talteen ja kierrätetään käytettäväksi uudelleen prosessissa.

Erotettu ja talteenotettu hiukkasmainen pigmentti-5 titaanidioksidi ja mahdollinen inertti tulenkestoinen materiaali, jota on saatettu käyttää hapetusvaiheessa, dis-pergoidaan sitten veteen sopivassa astiassa lietteen muodostamiseksi, jonka kiinteän pigmenttititaanidioksidin pitoisuus on n. 25-70 painoprosenttia ja edullisesti n.

10 30-50 painoprosenttia. Yleensä hyvä pigmenttititaanidiok sidin dispergoituminen tähän lietteeseen saavutetaan lietteen pH-arvoilla alle n. 4 ja yli n. 8. Dispergoidun pigmenttititaanidioksidin hyvän dispersion ylläpitämiseksi ja höytälöi tyrni sen estämiseksi kloridiprosessissa käytettyjen 15 seuraavien jauhatus- ja seulontavaiheiden aikana on tavallisena käytäntönä lisätä lietteeseen stabiloiva määrä joko sopivaa mineraalihappoa tai epäorgaanista emästä. Stabiloivan määrän muodostaa mikä tahansa määrä, joka kykenee pitämään lietteen pH:n alle arvon n. 4 tai yli arvon n. 8.

20 Tyyppillisiä mineraalihappoja ovat kloorivety- ja rikkihapot, kun taas hyödyllisiä epäorgaanisia emäksiä ovat mitkä tahansa hyvin tunnetut ammoniakin ja alkali- ja maa-alka-limetallien hydroksidit, bikarbonaatit ja karbonaatit. Tyypillisiä esimerkkejä tällaisista emäsmateriaaleista 25 ovat natriumhydroksidi, kaliumhydroksdii, ammoniumhydrok- • · sidi, kalsiumhydroksidi, natriumkarbonaatti, natriumbikarbonaatti, kaliumkarbonaatti yms.

Edellä kuvatun lietteen stabiilisuuden parantamiseksi edelleen on myös tavallisena käytäntönä lisätä liet-30 teeseen lisää dispergoivaa materiaalia. Tämä dispergoiva :: lisämateriaali voi sisältää mitä tahansa eri primäärisiä, • · sekundäärisiä ja tertiäärisiä amiineja, joita käytetään tällaisiin prosesseihin, samoin kuin erilaisia vesiliukoisia fosfaatteja ja erityisesti natriumin, kaliumin, litiu-35 min ja ammoniakin fosfaatteja. Erityisen hyödyllisiä lisä- • 6 93942 dispergointiaineita, joita voidaan käyttää lietteen dispersio-ominaisuuksien parantamiseen, ovat natriumin tripo-lyfosfaatit, heksametafosfaatit ja tetrafosfaatit.

Kun liete koostuu pigmenttititaanidioksidin ja in-5 ertin tulenkestoisen materiaalin, kuten hiekan seoksesta, liete saatetaan sitten seulontaan hiukkaskooltaan suuremman inertin tulenkestoisen materiaalin erotuksen aikaansaamiseksi lietteeseen sisältyvästä hiukkaskooltaan pienemmästä pigmenttititaanidioksidista.

10 Senjälkeen kun inertti tulenkestoinen materiaali on poistettu lietteestä, liete saatetaan jauhatukseen ja li-säseulontaan. Liete, joka sisältää disepergoitua pigment-titiaanidioksidia, höytälöidään sitten joko säätämällä lietteen pH arvoon välille n. 4-8 lisäämällä happoa tai 15 emästä edellä selostetulla tavalla, tai lisäämällä höytä-löintiainetta. Sopivia höytälöintiaineita ovat epäorgaaniset aineet, kuten esimerkiksi magnesiumsulfaatti ja orgaaniset aineet, kuten esimerkiksi polymeeriset polyakryyli-amidit. Lopuksi höytälöity liete pestään epämieluisten 20 sivutuotteiden ja suolojen poistamiseksi ja vesi lasketaan siitä pois, jolloin saadaan höytälöidyn pigmenttititaanidioksidin suotokakku. Veden poisto lietteestä voidaan helposti toteuttaa tunnetulla tekniikalla, kuten suodattamalla käyttäen tavanomaista alipainekiertorumpua tai lautas-. 25 suodattimia tai levy-, lehti- ja lautastyyppisiä painesuo- ·♦ dattimia. Tuloksena oleva höytälöidyn pigmenttititaanidioksidin suotokakku sisältää n. 25-50 painoprosenttia vapaata vettä ja n. 50-75 painoprosenttia höytälöityä pig-menttititaanidioksidia laskettuna suotokakun painosta.

30 Vapaan veden pitoisuuden tarkka määrä suotokakussa riippuu : : käytetyn suodatuslaitteiston tyypistä.

• »

Tavanomaisessa kloridiprosessissa edellä mainittu suotokakku kuivattaisiin ja saatettaisiin neste-energia-jauhatukseen lopullisen pigmenttititaanidioksidin muodos-35 tamiseksi, jonka hiukkaskoot ovat välillä n. 0,2-0,4 mik- • 7 93942 ronia. Tällainen pigmenttititaanidioksidi on erityisen hyödyllinen erilaisten pinnoitekokoonpanojen valmistuksessa. Kuten edellä mainittiin johtuen tällaisen pigmenttiti-taanidioksidin erittäin pienestä hiukkaskoosta ja pienestä 5 irtopainotiheydestä se ei kuitenkaan usein sovellu käytettäväksi lasi-ja keraamisten tuotteiden valmistuksessa.

Nyt on havaittu, että kun edellä yleisesti kuvatussa kloridiprosessissa tuotettua suotokakkua käsitellään tämän keksinnön prosessin mukaisesti, ei-pigmenttilaatua 10 oleva titaanidioksdituote, joka soveltuu käytettäväksi lasin ja keraamien valmistuksessa, voidaan valmistaa. Tämän keksinnön mukaisesti edellä kuvattu suotokakku konvertoidaan ensin kiinteiksi esimuodoiksi joko murskaamalla suotokakku epäsäännöllisen muotoisiksi kappaleiksi tai 15 pursottamalla suotokakku ennalta määrättyihin muotoihin, kuten esimerkiksi rakeiksi, tangoiksi yms. Tapa, jolla suotokakku konvertoidaan näiksi kiinteiksi esimuodoiksi ja tuotettujen kiinteiden esimuotojen kulloinenkin malli tai muoto eivät ole kriittisiä ja yleensä ne riippuvat suoto-20 kakun vapaan veden pitoisuudesta.

Kiinteät esimuodot, jotka sisältävät olennnaisesti saman vapaan veden pitoisuuden ja painoprosentin höytälöi-tyä pigmenttititaanidioksidia kuin suotokakkukin, saatetaan sitten kuivaukseen korotetuissa lämpötiloissa niiden . 25 sisältämän vapaan veden laskemiseksi alle n. 5 painopro- • ♦ sentin tasolle laskettuna kuivattujen kiinteiden esimuotojen painosta. Kiinteiden esimuotojen kuivaus tällaisten vapaan veden laskettujen tasojen saavuttamiseksi voidaan saavuttaa tavanomaisella kuivauslaitteistolla, kuten esi-30 merkiksi hyvin tunnetulla tunneli- ja hihnakuivauslait- : r teistolla. Yleensä tämä kiinteiden esimuotojen kuivaus · suoritetaan korotetuissa lämpötiloissa, jotka vaihtelevat välillä n. 125-700°C.

Kiinteiden esimuotojen kuivauksen jälkeen niiden 35 koko pienennetään hienontamalla halutun vapaasti valuvan 8 93942 pulverin aikaansaamiseksi. Vapaasti valuva pulveri koostuu ei-pigmenttilaatua olevista titaanidioksidiraekasautumis-ta, joista oleellisen osan, esim. vähintään 75 painoprosentin ja edullisesti vähintään 85 painoprosentin koko 5 vaihtelee n. 150 mikronin (100 mesh) minimi rajoittavasta hiukkaskoosta n. 1700 mikronin (10 mesh) maksimi rajoittavaan hiukkaskokoon. Vapaasti valuvalle pulverille on edelleen luonteenomaista, että sen irtopainotiheydet vaih-televat välillä n. 0,5-3,5 g/cm3 ja edullisesti välillä n.

10 0,8-1,2 g/cm3. Vapaasti valuvia pulvereita, jotka koostuvat ei-pigmenttilaatua olevista titaanidioksidiraekasautumis-ta, jotka ovat edellä selostetuilla koko- ja irtopainoti-heysalueilla, voidaan helposti liittää lasisulatteeseen välttäen täten edellä mainitut ongelmat, jotka liittyvät 15 pigmenttititaanidioksidin käyttöön.

Kiinteiden esimuotojen hienonnus vapaasti valuviksi pulvereiksi, joilla on edellä selostetut ominaisuudet, voidaan helposti saavuttaa käyttäen laajaa valikoimaa murskaus- ja jauhatuslaitteita. Erityisen hyvät tulokset 20 on saatu käyttäen sekä sileätelaista että rihlatelaista murskauslaitteistoa.

Tämän keksinnön lisätoteutusmuodossa ei-pigmenttilaatua olevien titaanidioksidiraekasautumien vapaasti valuvat pulverit voidaan saattaa koon suurennukseen niihin 25 sisältyvien kooltaan pienempien raekasautumien määrän pie- • · nentämiseksi. Tässä toteutusmuodossa vapaasti valuvat pulverit kostutetaan ensin vedellä, jonka määrät vaihtelevat välillä n. 0,25-11,0 painoprosenttia ja edullisesti n. 0,25-5,0 painoprosenttia pulverien painosta laskettuna.

30 Kostutetut pulverit agglomeroidaan sitten esimerkiksi : syöttämällä kostutetut pulverit tavanomaiseen rumputyyp- I · · piseen rakeistuslaitteeseen. Rumputyyppisessä rakeistus-laitteessa huomattava osa raemasista kasautumista, joiden koko on alle n. 150 mikronia (100 mesh), konvertoidaan 35 raekasautumiksi, jotka ovat yli n. 150 mikronia. Tämän li 9 93942 koon suurennuksen aikana maksimi rajoittava hiukkaskoko pysyy oleellisesti samana, ts. n. 1700 mikronissa (10 mesh). Tyypillisesti tämä koon suurennus johtaa vapaasti valuvien pulverien muodostumiseen, joissa vähintään n. 95 5 painoprosentilla niihin sisältyvistä raekasautumista koko vaihtelee n. 150 mikronin minimi rajoittavasta hiukkas-koosta n. 1700 mikronin maksimi rajoittavaan hiukkasko-koon.

Seuraavat esimerkit esitetään ainoastaan kuvaamis-10 tarkoituksessa eikä niitä ole pidettävä keksinnön suoja-piiriä rajoittavina. Kaikki osat ja prosentit on laskettu painon mukaan ellei toisin määritellä.

Esimerkit 1-2

Valmistetaan kaksi vapaasti valuvaa pulveria, jotka 15 koostuvat ei-pigmenttilaatua olevista titaanidioksidirae-kasautumista tämän keksinnön prosessin mukaisesti seuraavasti.

Laboratoriomittakaavan telamurskaimeen, joka on varustettu kahdella parilla 229 x 305 mm:n jäähdyttyjä 20 rautateloja ja joka toimii nopeudella 720 rpm, syötetään tietty määrä titaanidioksidia, joka on oleellisesti tanko-muotoisten esimuotojen muodossa, joiden mitat ovat suunnilleen 6,4x25,4-50,8 mm. Esimuodot valmistetaan pursot-tamalla höytälöidyn pigmenttititaanidioksidin erittäin 25 viskoosia suotokakkua, joka on valmistettu edellä kuvatul- • · la kloridiprosessilla ja joka sisältää noin 40 painoprosenttia vapaata vettä. Esimuotoja kuivataan n. 180°C:n korotetussa lämpötilassa riittävä aika esimuotojen vapaan veden pitoisuuden alentamiseksi alle n. 0,5 painoprosentin 30 tasolle.

•: Kuivatut esimuodot saatetaan sitten hienonnukseen · · syöttämällä esimuotoja edellä kuvattuun telamurskaimeen nopeudella 193 kg/h. Niistä valmistettujen kahden vapaasti valuvan pulverin seula-analyysi määritettiin käyttäen 35 Tyler-seuloja ja niiden tulokset esitetään seuraavassa taulukossa.

10 93942

Taulukko I

Esimerkki n;o_ l(>) 2(b) 5 Irtopainotiheys, g/cm3 1,23 1,21

Kuivavaluvuus, !c) mm 4-6 4-6

Kokojakautuma, kumulatiivinen paino-% suurempi kuin: 10 mesh 0,8 4,2 10 20 mesh 33,6 39,4 35 mesh 61,3 65,3 65 mesh 71,4 75,3 80 mesh 82,3 84,9 100 mesh 85,7 87,8 15 ta) Telamurskain, joka varustettu rihlatuilla teloilla.

(b> Telamurskain, joka varustettu sileillä teloilla.

(c) Halkaisijaltaan pienin putki, jonka läpi näyte valuu avustamatta.

20

Kuten edellä selostettiin, ei-pigmenttilaatua olevan titaanidioksidin pulverit, joiden irtopainotiheydet ovat n. 0,5-3,5 g/cm3 ja jotka koostuvat raemaisista kasautumista, joista oleellisen osan koko vaihtelee välillä n.

. 25 +100 mesh (150 mikronia) - n. -10 mesh (1700 mikronia), • · voidaan helposti liittää lasisulatteeseen. Taulukossa 1 esitetyistä tuloksista käy ilmi, että tämän keksinnön mukaisesti valmistetuilla ei-pigmenttilaatua olevilla titaa-nidioksidipulvereilla (esimerkit 1 ja 2) on nämä ominai-30 suudet. Esimerkiksi esimerkkien 1 ja 2 pulverien irtopai-' notiheydet ovat 1,23 g/cm3 ja 1,21 g/cm3 samassa järjestyk- • · « sessä, jotka arvot ovat hyvin edellä esitetyn irtopainoti-heysalueen sisällä. Samoin oleellinen osa näitä pulvereita sisältävistä raemaisista kasautumista, esim. 84,9 paino- 11 93942 prosenttia esimerkin 1 puvlerilla ja 83,6 painoprosenttia esimerkin 2 pulverilla, osuvat edellä selostetulle hiuk-kaskokoalueelle. Näin ollen edellä esimerkeissä 1 ja 2 valmistetut ei-pigmenttilaatua olevat titaanidioksidipul-5 verit voidaan helposti liittää lasisulatteeseen ja niiden käytöllä vältetään vaivatta vaikeudet, jotka liittyvät pigmenttititaanidioksidin käyttöön, ts. pölyämisestä johtuvat pigmenttihäviöt ja suurten agglomeraattien muodos-tuks, jotka pyrkivät laskeutumaan lasisulatteen pohjalle, 10 jossa ne voivat muodostaa sintrautuneita massoja.

Esimerkit 3-6 Tämän keksinnön lisätoteutusmuodon, ts. koon suurennuksen osoittamiseksi edellä esitettyjen esimerkkien 1 ja 2 vapaasti valuvat pulverit yhdistetään yhtä suurina 15 annoksina pulveriseokseksi. Tämän pulverisekoituksen Tyler-seula-analyysi osoittaa seuraavaa seokseen sisältyvien raemaisten kasautumien hiukkaskokojakautumaa: 0,1 painoprosenttia raemaisista kasautumista on kooltaan yli 10 mesh; 86,2 painoprosenttia raemaisista kasautumista 20 vaihtelee kooltaan välillä +100....-10 mesh; ja 13,7 painoprosenttia kasautu-mssita on kooltaan alle 100 mesh.

Edellä esitetty pulveriseos jaetaan neljään erilliseen yhtä suureen näytteeseen ja jokainen näyte saatetaan koon suurennukseen rakeistamalla 356 mm:n rumpurakeisti-, 25 messa, jota pyöritetään nopeudella 30 rpm. Jokaisen ra- keistusoperaation aikana vettä ruiskutetaan rakeistimeen jokaiseen näytteeseen sisältyvien hienojakoisempien rae-kasautumien agglomeroimiseksi. Rakeistettuja näytteitä koskevat tulokset esitetään seuraavassa taulukossa II.

• ί . · · « <.

12 93942

Taulukko II

Esimerkki Hiukkaskokojakautuma, p-% Lisätty H20, 5 n:o_ +10 mesh 10-100 mesh -100 mesh p-%_ 3 0,1 98,9 1,0 11,0 4 0,0 99,4 0,6 4,5 5 0,0 94,4 1,6 4,0 6 0,0 95,0 5,0 2,0 10

Taulukossa II esitettyjen rakeistettujen näytteiden hiukkaskoko j akau tuma tulosten vertaaminen alkuperäisen pulveriseoksen hiukkaskokojakautumatuloksiin paljastaa, että merkittävää vähenemistä kooltaan alle 100 meshin raekasau-15 tumien määrässä on saatu aikaan. Sitäpaitsi edellä olevista tuloksista käy ilmi, että tämä väheneminen saavutetaan samalla, kun yli 100 meshin raemaisten kasautumien määrä pysyy oleellisesti samana tai esimerkkien 4-6 kohdalla itse asiassa pienenee.

20 Kun tämän keksinnön prosessin mukaisesti valmistet tuja ei-pigmenttilaatua olevia titaanidioksidipulvereita kuivasekoitetaan muihin lasia muodostaviin aineosiin ja saatu seos kuumennetaan sulatteeksi, kaikille aineosille ei-pigmenttilaatua olevat titaanidioksidipulverit mukaan-25 luettuna tapahtuu nopea ja yhtenäinen sulaminen, jolloin muodostuu kirkas, homogeeninen lasisulate. Sitävastoin kun pigmenttititaanidioksidipulvereita kuivasekoitetaan muihin lasia muodostaviin aineosiin ja seos kuumennetaan sulatteeksi, ainakin osa pigmenttititaanidioksidista saattaa 30 kohota sulatteen pinnalle, jossa se voidaan menettää pö-: lyämällä ja ainakin osalle saattaa tapahtua agglomeroitu- * · i * ' mistä ja se jää suspendoituneena sulatteeseen tai las keutuu sulatteen pohjalle, jossa sille voi tapahtua sint-rautuminen kiinteäksi massaksi. Kummassakin tapauksessa 35 pigmenttititaanidioksidia häviää lasipanoksesta. Seuraavat 93942 13 esimerkit kuvaavat tämän keksinnön avulla valmistettujen ei-pigmenttilaatua olevien titaanidioksidipulvereiden käyttöä verrattuna tavanomaisen pigmenttititaanidioksidi-pulverin käyttöön.

5 Esimerkki 7 Tämän keksinnön tehokkuuden osoittamiseksi pulverimaisen ei-pigmenttilaatua olevan titaanidioksidin valmistuksessa, joka soveltuu käytettäväksi lasin valmistuksessa, sula lasipainos valmistetaan seuraavasti: 10 Kuivasekoitetaan emallsulatekoostumus, joka sisäl tää 8,7 osaa maasälpää, 11,4 osaa booraksia, 25,5 osaa hiekkaa, 14,1 osaa kalsinoitua soodaa, 5,1 osaa natrium-nitraattia, 7,8 osaa punaista lyijyä, 5,1 osaa sinkkioksidia, 3,0 osaa kalsiumkarbonaattia, 10,8 osaa antimoni-15 trioksidia ja 1,7 osaa natriumsilikafluoridia. Tähän kui-vaseokseen lisätään 6,8 osaa ei-pigmenttilaatua olevaa titaanidioksidipulveria, joka on valmistettu tämän keksinnön prosessin mukaisesti. Tämän pulverin irtopainoti-heys on 1,10 g/cm3 ja se koostuu raemaisista kasautumista, 20 joista 95 painoprosentilla koko vaihtelee 150 mikronista (100 mesh) n. 1700 mikroniin (10 mesh). Kuivasekoitettu panos sulatetaan kuumentamalla 1230°C:n lämpötilaan hämmennetyssä upokkaassa ja pidetään tässä lämpötilassa tunnin ajan. Kaikki kuivat aineosat ei-pigmenttilaatua oleva ti-. 25 taanidioksidipulveri mukaanluettuna sulavat nopeasti muo dostaen homogeenisen lasiseoksen. Mikään osa ei-pigmenttilaatua olevasta titaanidioksidipulverista ei pyri kohoamaan lasisulatteen pinnalle tai jäämään suspendoituneena siihen tai laskeutumaan upokkaan pohjalle, kun panoksen 30 sulatus on saatu päätökseen.

: c Vertailuesimerkki • ·

Vertailutarkoituksia varten esimerkin 7 kuivasekoi-tetussa lasikoostumuksessa käytetään tavanomaista pigment-tititaanidioksidia ei-pigmenttilaatua olevan titaanidiok-35 sidipulverin sijasta, joka on valmistettu tämän keksinnön • 95942 14 prosessin mukaisesti. Sulatettaessa tämä kuivausekoitettu lasikoostumus kaikki lisätty pigmenttititaanidioksidi ei liukene. Ainakin osa pigmenttititaanidioksidista kohoaa lasisulatteen pinnalle, kun taas toinen osa jää liukene-5 mattomana ja suspendoituneena lasisulatteeseen. Tuloksena oleva tuote on epähomogeeninen lasiseos, joka sisältää siihen suspendoituneena useita pigmenttititaanidioksidin sintrautuneita mustia massakohtia.

Edellä olevasta kuvauksesta ja esimerkeistä tode-10 taan selvästi, että tämän keksinnön prosessilla kyetään tuottamaan titaanidioksidipulverituotteita, jotka soveltuvat hyvin käytettäväksi lasin ja keraamien valmistuksessa. Näillä titaanidioksidipulverituotteilla on korkeammat irtopainotiheydet ja ne koostuvat raemaisista kasautumis-15 ta, joilla on suurempi koko kuin pigmenttititaanidioksidin hiukkasilla. Nämä ominaisuudet tekevät tämän keksinnön mukaisesti valmistetut titaanidioksidipulverituotteet helposti dispergoituviksi lasi- ja keraamisiin sulatteisiin ja näin ollen niillä vältetään ongelmat, jotka liittyvät 20 tavanomaisten pigmenttititaanidioksidipulvereiden käyt töön.

Vaikka tätä keksintöä on kuvattu sen suhteen, mitä tällä hetkellä pidetään edullisina toteutusmuotoina, on ymmärettävä, että siihen voidaan tehdä vaihtoja ja muun-25 noksia poikkeamatta sen todellisesta suojapiiristä, joka määritellään oheisissa patenttivaatimuksissa.

>« * · €

Claims (15)

93942

1. Menetelmä ei-pigmenttilaatua olevien titaanidi-5 oksidiraekasautumien vapaasti valuvien pulvereiden valmistamiseksi, jotka ovat hyödyllisiä lasi- ja keraamisten tuotteiden valmistuksessa, tunnettu siitä, että: muodostetaan suotokakku, joka koostuu vapaasta vedestä ja höytälöidyistä pigmenttititeanidioksdihiukkasista, pois-10 tamalla vesi pigmenttititaanidioksidihiukkasten höytälöi-dystä lietteestä, jotka pigmenttihiukkaset on valmistettu hapettamalla titaanitetrakloridia höyryfaasissa; valmistetaan mainitusta suotokakusta kiinteitä esimuotoja, jotka koostuvat mainitusta vapaasta vedestä ja mainituista 15 höytälöidyistä pigmenttititaanidioksidihiukkasista, murs kaamalla tai pursottamalla mainittua suotokakkua mainittujen kiinteiden esimuotojen muodostamiseksi; kuivataan mainitut kiinteät esimuodot niissä olevan mainitun vapaan veden vähentämiseksi; ja 20 saatetaan mainitut kuivatut esimuodot jauhatukseen mainit tujen kiinteiden esimuotojen koon pienennyksen suorittamiseksi ei-pigmenttilaatua olevien titaanidioksidiraekasau-tumien mainittujen vapaasti valuvien pulvereiden aikaansaamiseksi, joiden vapaasti valuvien pulvereiden irtopai-t 25 notiheydet vaihtelevat välillä n. 0,5-3,5 g/cm3 ja joissa vähintään n. 75 painoprosenttia mainitut vapaasti valuvat pulverit muodostavista ei-pigmenttilaatua olevista raeka-sautumista vaihtelee kooltaan n. 150 mikronin minimi rajoittavasta hiukkaskoosta n. 1700 mikronin maksimi rajoit-30 tavaan hiukkaskokoon. ’r

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, *«( tunnettu siitä, että mainitut kiinteät esimuodot sisältävät n. 25-50 painoprosenttia vapaata vettä ja n. 50-75 painoprosenttia mainittuja höytälöityjä pigmenttinä -35 taanidioksidihiukkasia. 93942

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut kiinteät esimuodot kuivataan korotetuissa lämpötiloissa niiden vapaan veden pitoisuuden alentamiseksi alle n. 5,0 painoprosentin ta- 5 solle esimuotojen painosta laskettuna.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut kiinteät esimuodot kuivataan korotetuissa lämpötiloissa, jotka vaihtelevat välillä n. 125-700°C.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen vapaasti valuvien pulvereiden irtopainotiheydet vaihtelevat välillä n. 0,8- 1,2 g/cm3.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että vähintään 85 painoprosenttia mainitut vapaasti valuvat pulverit muodostavista mainituista ei-pigmenttilaatua olevista titaanidioksidirae-kasautumista vaihtelee kooltaan n. 150 mikronista n. 1700 mikroniin.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää edelleen ei-pigmenttilaatua olevien titaanidioksidiraekasautumien mainittujen vapaasti valuvien pulvereiden kostuttamisen; ja mainittujen kostutettujen, vapaasti valuvien pulverei-, 25 den saattamisen agglomerointiin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut vapaasti valuvat pulverit kostutetaan n. 0,25-11 painoprosentilla vettä laskettuna vapaasti valuvien pulvereiden painosta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, ' tunnettu siitä, että mainitut vapaasti valuvat ’* pulverit kostutetaan n. 0,25-5,0 painoprosentilla vettä.

10. Menetelmä ei-pigmenttilaatua olevien titaanidioksidiraekasautumien vapaasti valuvien pulvereiden val- 35 mistamiseksi, tunnettu siitä, että: » * V 93942 muodostetaan suotokakku, Joka sisältää n. 25-50 painoprosenttia vapaata vettä Ja n. 50-75 painoprosenttia höytä-löityjä pigmenttititaanidioksidihiukkasia, poistamalla vettä pigmenttititaanidioksidihiukkasten höytälöidystä 5 lietteestä. Jotka pigmenttihiukkaset on valmistettu hapettamalla titaanitetrakloridia höyryfaasissa; valmistetan kiinteitä esimuotoja. Jotka koostuvat mainitusta vapaasta vedestä Ja mainituista höytälöidyistä pigmentti ti taanidioksidihiukkasista, Jotka esimuodot sisäl-10 tävät n. 25-50 painoprosenttia mainittua vapaata vettä Ja n. 50-75 painoprosenttia mainittuja höytälöityjä pigmentti titaanidioksidihiukkasia laskettuna mainittujen kiinteiden esimuotojen painosta, mainittujen kiinteiden esimuotojen ollessa valmistettu mainitusta suotokakusta murs-15 kaarnalla tai pursottamalla mainittu suotokakku mainituiksi kiinteiksi esimuodoiksi; kuivataan mainitut kiinteät esimuodot korotetuissa lämpötiloissa niihin sisältyvän vapaan veden alentamiseksi alle n. 5,0 painoprosentin tasoille laskettuna mainittujen 20 kiinteiden esimuotojen painosta; Ja saatetaan mainitut kuivatut kiinteät esimuodot hienonnuk-seen mainittujen kiinteiden esimuotojen koon pienennyksen suorittamiseksi ei-pigmenttilaatua olevien titaanidioksi-diraekasautumien mainittujen vapaasti valuvien pulvereiden , 25 aikaansaamiseksi, joiden vapaasti valuvien pulvereiden irtopainotiheydet ovat välillä n. 0,5-3,5 g/cm3 ja joissa vähintään n. 75 painoprosenttia mainitut vapaasti valuvat pulverit muodostavista ei-pigmenttilaatua olevista raeka-sautumista vaihtelee kooltaan n. 150 mikronin minimi ra-30 joittavasta hiukkaskoosta n. 1700 mikronin maksimi rajoit- j tavaan hiukkaskokoon. *41

' * " 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen vapaasti valuvien pulvereiden irtopainotiheydet vaihtelevat välillä n. 0,8- 35 1,2 g/cm3. 93942

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut kiinteät esimuodot kuivataan korotetuissa lämpötiloissa, jotka vaihtelevat välillä n. 125-700°C.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vähintään n. 85 painoprosenttia mainitut vapaasti valuvat pulverit muodostavista mainituista ei-pigmenttilaatua olevista titaanidioksidiraeka-sautumista vaihtelee kooltaan n. 150 mikronista n. 1700 10 mikroniin.

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että edelleen: kostutetaan ei-pigmenttilaatua olevien titaanidioksidirae-kasautumien mainitut vapaasti valuvat pulverit n. 0,25-11 15 painoprosentilla vettä laskettuna mainittujen vapaasti valuvien pulvereiden painosta; ja saatetaan mainitut kostutetut, vapaasti valuvat pulverit agglomerointiin, ei-pigmenttilaatua olevien titaanidiok-sidiraekasautumien vapaasti valuvien pulvereiden aikaan-20 saamiseksi, joista mainituista raekasautumista vähintään n. 95 painoprosenttia vaihtelee kooltaan n. 150 mikronista n. 1700 mikroniin.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut vapaasti valuvat 25 pulverit kostutetaan n. 0,25-5,0 painoprosentilla vettä. • · > l l ^ L · I. · II 19 93942