KR101687998B1 - 무기 고체 입자, 특히 이산화티타늄 안료 입자의 표면 코팅 방법 - Google Patents

무기 고체 입자, 특히 이산화티타늄 안료 입자의 표면 코팅 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101687998B1
KR101687998B1 KR1020107029784A KR20107029784A KR101687998B1 KR 101687998 B1 KR101687998 B1 KR 101687998B1 KR 1020107029784 A KR1020107029784 A KR 1020107029784A KR 20107029784 A KR20107029784 A KR 20107029784A KR 101687998 B1 KR101687998 B1 KR 101687998B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
suspension
coating
particles
solid particles
inorganic solid
Prior art date
Application number
KR1020107029784A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110030509A (ko
Inventor
하이코 프람
외르크 프리드리히
마르크 카민스키
에르빈 슈마이어
리디아 드레브스-니콜라이
폴커 위르겐스
Original Assignee
크로노스 인터내셔널, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 크로노스 인터내셔널, 인코포레이티드 filed Critical 크로노스 인터내셔널, 인코포레이티드
Publication of KR20110030509A publication Critical patent/KR20110030509A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101687998B1 publication Critical patent/KR101687998B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36Compounds of titanium
    • C09C1/3607Titanium dioxide
    • C09C1/3684Treatment with organo-silicon compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991Coated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

본 발명은 수성 현탁액 내의 무기 고체 입자의 표면을 코팅하는 방법, 특히 특히 SiO2로 이산화티타늄을 코팅하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다: a) 수성 현탁액 중의 고체 입자를 탈응집시키는 단계, b) 현탁액에 코팅 성분의 수용성 전구체 화합물을 첨가하는 단계, c) 단계 b) 직후에 분산 장치에서 현탁액을 균질화하는 단계 (이때, 상기 단계 a) 내지 c)에서 현탁액의 온도와 pH-값은 확연히 변하지 않는다), d) 컨테이너 내로 현탁액을 공급하고 입자 표면상에 코팅 성분을 침전시키고, 선택적으로 다른 코팅을 도포하는 단계, e) 현탁액에서 고체 입자를 분리하는 단계. 상기 방법은 입자 표면에 매우 균일하고 완전히 둘러싸는 외피를 제공하고 별도로 석출되는 코팅 성분을 줄인다.

Description

무기 고체 입자, 특히 이산화티타늄 안료 입자의 표면 코팅 방법{Method for coating the surface of inorganic solid particles, in particular titanium dioxide pigment particles}
본 발명은 수성 현탁액 내의 무기 고체 입자를 표면 코팅하는 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 평탄하고 균일한 이산화규소-외피로 이산화티타늄-안료 입자를 코팅하는 것에 관한 것이다.
예컨대 내마모성, 표면 전하, 분산 특성, 내부식성 또는 내광성과 같은 특정 특성에 변화를 주기 위해, 미세 무기 고체 입자들은 여러 번 표면 코팅된다. 예컨대 US 2, 885, 366 호에는 니켈- 또는 철 분말, 유리섬유 또는 이산화티타늄과 같은 기질 입자에 밀도 있는 이산화규소-시스(sheath)를 도포하는 것이 공지되어 있다. 컬러 안료와 백색 안료는 보통 다양한 산화물 및 수산화물로 코팅된다(예컨대 EP 0 130 272 A1, US Re.27818).
특히 TiO2-안료의 표면 처리는 대개 수성 상에서 실시되고, 금속 산화물, -수산화물, -인산염 또는 이와 유사한 화합물이 입자 표면에 석출된다. 이 방법은 대개 일괄 공정(batch process)으로 실시되고, 먼저 대개 교반기에서 탈응집된(disagglomerated) 수성 안료 입자 현탁액으로부터 출발한다. 후속해서, 용해된 형태의 해당 금속염들이 소위 전구체 화합물로서 첨가되고, 현탁액의 pH-값은 산화물, 수산화물 등인 전구체 화합물이 침전되도록 알칼리 또는 산성 성분들에 의해 조절된다. 종래의 방법에서 현탁액 중의 입자가 재응집될 위험이 있으므로, 이 결과, 석출된 코팅 성분들은 개별 입자를 둘러싸는 것이 아니라 종종 응집체를 둘러싼다. 응집체는 최종 건식 분쇄 중에 다시 분해되므로, 최종 생성물 중의 모든 입자를 완전히 둘러싸는 외피가 제공되지 않고, 입자가 코팅되지 않은 표면을 갖기도 한다. 또한, 코팅 성분의 일부는 입자 표면에 고정되는 것이 아니라 입자 옆에 응집물을 형성한다. 이러한 응집물은 현탁액으로부터 제거될 수 없을 뿐만 아니라 안료의 광학 특성, 예컨대 착색력 (tinting strength; TS)에 불리하게 작용한다.
US 5,993,533 호에는 인라인-믹서에서 이산화티타늄 안료를 SiO2 와 Al2O3로 코팅하는 방법이 공지되어 있다. 이러한 처리는 2개의 후속 분해 단계에서 80 내지 100 ℃와 9.5보다 크고 8.5보다 작은 pH-값으로 실행된다.
GB 1 340 045 호에는 이산화티타늄 안료의 표면 코팅을 위한 일괄 처리 과정이 공지되어 있고, 이 경우 현탁액 내의 안료는 교반 수조에서 2시간까지 집중 교반되고, 그동안 코팅 성분들이 첨가되고 도포된다.
WO 2008/071382 A1 호에는 교반기에 의해 계속해서 공급되는 동안 무기 입자가 표면 코팅되는 다른 방법이 공지되어 있다. 여기에서 개별 입자의 특히 평탄하고 균일한 표면 코팅이 달성된다.
본 발명의 과제는 고체 입자 상에 평탄하고 균일하며 완전한 표면 코팅을 제공할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 적어도 하나의 코팅 성분으로 수성 현탁액 내의 무기 고체 입자를 코팅하는 방법이 하기 단계를 포함함으로써 달성된다:
a) 수성 현탁액 중의 고체 입자를 탈응집시키는 단계,
b) 코팅 성분의 수용성 전구체를 상기 현탁액에 첨가하는 단계,
c) 단계 b) 직후에 분산 장치에서 상기 현탁액을 균질화하는 단계 (이때, 상기 단계 a) 내지 c)에서 현탁액의 온도와 pH-값은 확연히 변하지 않는다).
d) 상기 현탁액을 컨테이너 내로 옮기고 입자 표면 위로 코팅 성분을 석출하고, 선택적으로 다른 코팅을 도포하는 단계,
e) 현탁액에서 고체 입자를 분리하는 단계.
본 발명의 다른 바람직한 실시예들은 종속 청구항에 제시된다.
본 발명의 대상은 적어도 하나의 무기 또는 유기 화합물로 이루어진 평탄하고 균일하며 완전히 둘러싸는 외피로 고체 입자의 표면을 코팅하는 방법이다.
본 발명에 따른 방법은 하기에서 기본 입자라고도 하는 미처리 무기 고체 입자의 수성 현탁액으로부터 출발한다. 대략 0.001 내지 1 ㎛의 입자 크기를 갖는 미세 무기 고체 입자들이 적합하고, 상기 고체 입자들은 예컨대 안료(이산화티타늄, 착색 안료, 특수 효과 안료 등), 충전제, 티탄산염, 철-, 니켈- 또는 다른 자성 입자와 같은 수성 현탁액에서 처리된다. 코팅으로서 공지된 원소 Si, Ti, Al, Zr, Sn, Mn, Ce 및 다른 원소들의 산화물, 수산화물, 인산염 및 유사한 화합물이 고려된다. 여기에서 그리고 하기에서 "산화물"이란 수산화물 또는 수성 산화물이기도 하다. 특히 무기 코팅이다.
본 발명의 특수한 실시예에서 미처리 이산화티타늄 안료 입자(TiO2 - 기본 입자)가 사용된다. 황산화 과정 및 염화 과정 후에 형성된 TiO2-기본 입자가 사용될 수도 있다. TiO2-기본 입자는 아나타제- 또는 루틸 구조를 가질 수 있다. 루틸이 바람직하다. 대개 TiO2-기본 입자는 TiO2-안료의 감광성을 개선하기 위해 공지된 원소들, 예컨대 Al로 도핑된다. 예컨대, TiO2-기본 입자가 Al2O3로 계산해서 대략 0.5 내지 2.0 중량-%가 되는 양의 AlCl3는 염화 과정에서 TiCl4와 함께 산화된다. 황산화 과정 후에 이산화티타늄 제조 시 가수분해된 티타늄 황산은 예컨대 칼륨 수화물 또는 인산과 같은 글로(glow) 첨가제와 혼합된 후에 하소된다. 황산화 과정으로부터 나온 TiO2-기본 입자는 각각 산화물로 계산해서 대개 약 0.2 내지 0.3 중량-% K와 0.05 내지 0.4 중량-% P를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은, 수성 현탁액에서 표면 코팅 동안 입자들이 최적의 분산 상태가 되는 것을 특징으로 한다. 따라서 이 방법은 수성 현탁액으로 처리되지 않은, 제 1 단계에서(단계 a)) 집중적으로 탈응집된 무기 고체 입자로부터 출발한다.
탈응집은 예컨대 비드 밀(bead mill) 또는 샌드 밀 같은 교반기에서 또는 초음파 교반기에서 실시될 수 있다.
통상적으로 분산제가 첨가된다. 적합한 분산제는 당업자에게 공지되어 있다. 예컨대 샌드 밀 내에서 TiO2-기본 입자의 탈응집 시 바람직하게 규산 나트륨 또는 헥사메타인산나트륨이 분산제로서 첨가된다. 분산제의 농도는 대개 0.05 내지 5.0 kg/t TiO2이다.
일반적으로 현탁액의 pH-값은 입자 형태와 분산제에 따라 조절된다. 예컨대 TiO2-기본 입자의 탈응집 시 염화 과정으로부터 pH-값은 대략 9 내지 12 또는 2 내지 5로 조절된다. TiO2-기본 입자 현탁액의 온도는 대략 40 내지 80℃이다.
탈응집된 현탁액은 분쇄 매체, 이의 단편 또는 충분히 분쇄되지 않은 공급원료(feedstock)의 분리를 위해 분류된다. 이를 위해 여과기와 하이드로사이클론(hydrocyclone)이 사용된다. 후속해서 표면 코팅을 위해 하이드로사이클론-분류로부터 얻어진 미세 성분이 사용될 수 있는 한편, 조분체(coarse material)는 탈응집 단계로 반송될 수 있다.
단계 b)에서 일반적으로 종래의 방법에서와 같이 수용성 염(이하 금속염) 형태인 수용액 중의 코팅 성분의 전구체 화합물이 현탁액에 첨가된다. 당업자에게 해당 금속염은 공지되어 있다. 예컨대 SiO2로 코팅을 위해 전구체 화합물로서 규산 나트륨 또는 규산 칼륨(물 유리)이 사용될 수 있다. 또한, 예컨대 알콕시실란과 같은 전구체 화합물로서 금속 유기 화합물이 SiO2 코팅을 위해 사용될 수 있다. 전구체 화합물의 첨가는 튜브 라인 또는 용기 내로 배치방식으로(batchwise) 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 방법은, 온도와 pH-값이 확연하게 변화할 수 없도록 첨가가 탈응집과 분류 후에 신속하게 이루어지는 것을 특징으로 한다. "확연한" 변화란, 10 ℃보다 큰 온도 차 및 1 보다 큰 pH-값 차이를 말한다. 바람직하게 첨가는 탈응집 및 분류 후 늦어도 8시간 내에, 특히 늦어도 1시간 내에 실시된다. 전구체 화합물을 첨가하기 전의 시간 동안 입자의 침전을 저지하는 것이 바람직하다.
전구체 화합물을 첨가한 직후에 현탁액은 단계 c)에서 분산 장치에서 균질화 된다. 분산 장치는 바람직하게 인라인 분산 장치, 예컨대 회전자-고정자-시스템, 스테틱 믹서(static mixer) 또는 초음파 반응기일 수 있다. 균질화 동안 현탁액의 온도와 pH-값에 확연한 변화가 일어나지 않는다. 균질화는 분리된 입자 둘레에 균일하게 흡착된 전구체 화합물 층이 형성되게 한다. 코팅 성분의 침전은 단계 d)에서 실시된다.
단계 d)에서 현탁액은 컨테이너로 공급되고, 코팅 성분은 적절한 pH-값의 조절에 의해 입자 표면에 석출된다. 공지된 방법에 따라 산 또는 알칼리 같은 산 또는 알칼리 반응 성분들이 현탁액에 적절하게 첨가된다. 당업자에게 개별 코팅 성분들에 대한 석출 조건들이 공지되어 있다. 선택적으로, 공지된 방법에 따라 추가의 무기 또는 유기 코팅이 입자 표면에 도포될 수 있다.
단계 e)에서 코팅된 입자들은 공지된 방법에 따라 현탁액으로부터 분리되고, 경우에 따라서는 세척, 건조 및 분쇄된다.
상기 방법의 특수한 실시예에서 이산화티타늄-기본 입자는 SiO2 또는 Al2O3로 코팅되고, 바람직하게는 SiO2로 코팅된다. 이를 위해, TiO2-기본 입자의 현탁액은 알칼리 pH-값으로 조절되고, 분산제와 혼합되고, 샌드 밀에서 탈응집된 후에 분류된다. 이어서 현탁액은 대략 9 내지 12의 pH-값과 약 40 내지 80℃의 온도를 갖는다. SiO2로 코팅 시, 전구체 화합물로서 TiO2에 대해서 약 0.1 내지 5.0 중량-% SiO2양의 규산 나트륨-용액이 현탁액에 첨가된다. Al2O3로 코팅 시 전구체 화합물로서 예컨대 알루민산염, 특히 알루민산나트륨이 적합하다. 첨가는 바람직하게 탈응집 및 분류 후 늦어도 8시간 이내에, 특히 1시간 이내에 이루어지므로, 온도와 pH-값은 확연히 변화하지 않았다. 바로 후속해서 규산염과 혼합된 현탁액은 인라인-분산 장치에서 균질화된다. 균질화 동안 현탁액의 온도와 pH-값은 확연히 변화하지 않는다. 후속해서, 현탁액은 컨테이너로 펌핑되고, pH-값은 예컨대 HCl과 같은 적절한 양의 산을 첨가함으로써 대략 1 내지 8의 pH-값으로 조절된다. 따라서, 입자 표면에 SiO2 또는 Al2O3가 석출된다. 이어서, 공지된 방법들에 따라 다른 표면 코팅, 예컨대 Si, Al, Zr, Sn, Ti, Mn, Ce등의 산화물, 수산화물, 산화물-수화물 또는 인산염이 도포될 수 있다. 바람직하게 후속해서, TiO2에 대한 Al2O3로 계산해서 대략 0.5 내지 8 중량-%의 Al-화합물이 도포된다.
본 발명에 따른 방법은 공지된 표면 처리 방법에 비해 개별 입자들을 평탄하고 균일하게 완전히 둘러싸는 코팅을 달성한다. 또한, 본 발명에 따른 방법에 의해 단계 c)후에 얻어진, SiO2 또는 Al2O3로 코팅된 TiO2 -입자의 현탁액은 종래의 탈응집되고 분류된 현탁액에 비해 특히 저장 안정적인데, 그 이유는 TiO2-입자 상의 이산화규소-수화물-층 또는 산화알루미늄-수화물-층이 주어진 조건(약 40 내지 80℃의 온도, 약 9 내지 12의 pH-값)에서 입자의 네가티브 표면 전하 밀도를 높이기 때문이다. 따라서 단계 d)에서 후속 석출 전에 그리고 추가 코팅 전에 이산화티타늄의 재응집이 저지된다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 최종 분쇄 후에 코팅이 잘 되지 않은 입자 표면과 별도로 석출되지 않는 코팅 성분이 남는다. 또한, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 현탁액은 종래의 방법(비교 실시예 1)에 따라 제조된 현탁액에 비해 더 양호하게 필터링될 수 있다. 본 발명에 따라 처리된 TiO2-안료는 개선된 감광성과 현저히 개선된 착색력(TS)을 갖는다. TiO2-안료는 플라스틱에, 특히 마스터 배치(master batch)에 그리고 코팅에, 특히 페인팅에 그리고 라미네이트에 사용하기에 특히 적합하다.
본 발명은 하기에서 실시예를 참고로 설명되지만, 이것에 본 발명이 제한되지 않는다. 분량 표시는 각각 TiO2-기본 입자와 관련된다.
실시예 1
550 kg/㎥ 농도와 55℃의 온도의 염화 과정에서 얻어진 TiO2-기본 입자의 수성 현탁액을 준비하고, NaOH로 약 11의 pH-값으로 조절하고, 분산제로서 헥사메타인산나트륨을 혼합하였다. 그렇게 얻어진 현탁액을 교반기에서 이산화 지르코늄-분쇄 매체를 사용하여 탈응집시키고, 조분체를 분리하기 위해 여과기와 하이드로사이클론을 통해 분류하였다. 탈응집된 현탁액의 미세 성분을 컨테이너에 모았고, 상기 현탁액의 pH-값은 10.5였고 온도는 55℃였다. 후속해서 현탁액을 인라인 분산 장치(회전자-고정자-시스템:Ytron Z250.3)를 통해 공급했다. 인라인 분산 장치의 공급부 내의 튜브 라인을 통해 TiO2에 대한 SiO2로 계산해서 0.5 중량-%의 수성 나트륨 규산염 용액을 현탁액에 첨가하였다. 후속해서 현탁액을 다른 컨테이너에 모았다. 현탁액의 온도는 55℃였고, pH-값은 10.5였다. 이어서 교반하면서 HCl을 첨가하였고, pH-값을 대략 3.5로 조절하였다. 30분간 교반한 후에 나트륨 규산염 용액으로서 0.7% SiO2를 첨가한 후에, 알루민산 나트륨 용액으로서 2.0% Al2O3를 첨가하였다. pH-값은 대략 6으로 조절된다. 이어서 현탁액을 필터링, 세척 및 건조했다. 건조된 재료를 실리콘 오일을 첨가하면서 스파이럴 제트 밀(Spiral jet mill)을 이용해서 증기 분쇄하였다. TiO2-안료의 조성은 XRF(X-ray fluorescence;선 형광 분석기)를 이용하여 분석하였고, 그 결과 TiO2는 95 중량-%, SiO2는 1.25 중량-% 및 Al2O3는 3.3 중량-%였다. 투과전자현미경을 사용한 조사에서, 안료는 매우 균일하고 평탄하고 완전히 둘러싸는 코팅을 포함하는 것으로 밝혀졌다(도 1). 입자들 옆에 응집된 코팅 재료가 없었다. 그렇게 제조된 안료의 착색력(TS)은 대략 103점이었다.
실시예 2
실시예 1의 방법과 다른 점은, 인라인 분산 장치의 유입구에 SiO2 대신에 알루민산나트륨 용액 형태의 0.5중량-% Al2O3를 첨가하였다. 후속해서, TiO2-안료가 96중량-% TiO2, 1.8중량-% SiO2 및 2.2중량-% Al2O3 조성을 갖도록 하는 양의 SiO2 와 Al2O3 첨가하였다.
비교 실시예 1(종래의 방법)
550 kg/㎥의 농도와 55℃의 온도의 염화 과정에서 얻어진 TiO2-기본 입자의 수성 현탁액을 준비하고, NaOH를 이용하여 pH-값을 대략 11로 조절하고, 분산제로서 헥사메타인산나트륨을 혼합하였다. 그렇게 얻어진 현탁액을 교반기에서 이산화 지르코늄-분쇄 매체를 사용하여 탈응집시키고, 조분체를 분리하기 위해 여과기와 하이드로사이클론을 통해 분류하였다. 탈응집된 현탁액의 미세 성분을 컨테이너에 모았고, 상기 현탁액의 pH-값은 10.5였고 온도는 55℃였다. 후속해서 현탁액을 컨테이너에 모았다. 현탁액의 온도는 55℃였고, pH-값은 10.5였다. 이어서 나트륨 규산염 용액으로서 1.25% SiO2를 첨가하였고, HCl을 첨가함으로써 pH-값을 대략 5로 낮춘 후에 알루민산 나트륨 용액으로서 2.0% Al2O3를 첨가하였다. pH-값은 대략 6으로 조절된다. 이어서 현탁액을 필터링, 세척 및 건조했다. 건조된 재료는 실리콘 오일을 첨가하면서 스파이럴 제트 밀(Spiral jet mill)을 이용해서 증기 분쇄하였다. TiO2-안료의 조성은 XRF(X-ray fluorescence;선 형광 분석기)를 이용하여 분석하였고, 그 결과 TiO2 95 중량-%, SiO2 1.25 중량-% 및 Al2O3 3.3 중량-%였다. 투과전자현미경을 사용한 조사에서, 안료는 제 1 실시예와 달리 균일하지 않은 코팅을 포함하는 것으로 밝혀졌다(도 2). 입자들 옆에 응집된 코팅 재료가 존재한다. 그렇게 제조된 안료의 착색력(TS)은 99점이었다.
비교 실시예 2(소위 TDD -방법)
550 kg/㎥ 농도와 55℃의 온도를 갖는 염화 과정에서 얻어진 TiO2-기본 이자의 수성 현탁액을 준비하고, NaOH로 약 11의 pH-값으로 조절하고, 분산제로서 헥사메타인산나트륨을 혼합하였다. 후속해서 TiO2에 대한 SiO2로 계산해서 0.5 중량-%의 수성 나트륨 규산염 용액을 현탁액에 첨가하였다. 그렇게 얻어진 현탁액을 교반기로 샌드-분쇄 매체를 사용해서 탈응집시키고, 조분체를 분리하기 위해 여과기와 하이드로사이클론을 통해 분류했다. 탈응집된 현탁액의 미세 성분을 컨테이너에 모았고, 온도는 55℃, pH-값은 10.5였다. 이어서 교반하면서 HCl을 첨가하였고, pH-값을 대략 3.5로 조절하였다. 30분간 교반한 후에 나트륨 규산염 용액으로서 0.7% SiO2를 첨가한 후에, 알루민산 나트륨 용액으로서 2.0% Al2O3를 첨가하였다. pH-값은 대략 6으로 조절된다. 이어서 현탁액을 필터링, 세척 및 건조했다. 건조된 재료는 실리콘 오일을 첨가하면서 스파이럴 제트 밀(Spiral jet mill)을 이용해서 증기 분쇄하였다. TiO2-안료의 조성은 XRF(X-ray fluorescence;선 형광 분석기)를 이용하여 분석하였고, 그 결과 TiO2는 95 중량-%, SiO2는 1.25 중량-%, Al2O3는 3.3 중량-%였다. 투과전자현미경을 사용한 조사에서, 안료는 제 1 실시예와 유사하게 균일하고, 매끄럽고 완전히 둘러싸는 코팅을 포함하는 것으로 밝혀졌다. 입자들 옆에 응집된 코팅 재료가 없다. 그렇게 제조된 안료의 착색력(TS)은 대략 103점이었다.
테스트 방법
착색력(TS)
실시예와 비교 실시예 안료의 착색력(TS)은 1.22% 안료 부피 농도를 갖는 Vinnol-블랙 페이스트(black paste)로 처리한 후에 측정된다(소위 VIG-방법). 조사될 이산화티타늄-안료는 사전 제작된 Vinnol-블랙 페이스트와 함께 안료 자동 분쇄기에서 반죽한다. 얻어진 회반죽을 필름 어플리케이터로 카드에 도포한다. 필름의 레미션 값(remission value)은 HunterLab Colorimeter PD-9000으로 습한 상태에서 측정하고, 내부 표준을 적용한다.
투과전자현미경( TEM )
투과전자현미경(TEM)을 이용하여 이산화티타늄-입자의 코팅을 명확하게 볼 수 있다.
결과
본 발명에 따른 방법은 매우 균일하고, 평탄하고, 완전히 둘러싸는 코팅을 가진 안료를 제공한다(도 1). 입자 옆에 응집된 코팅 재료가 없다. 따라서 본 발명에 따라 제공된 코팅은 종래의 방법에 따라 이루어진 비교 실시예 1(도 2)에 비해 현저히 개선되고, 소위 TDD-방법에 따라 이루어진 비교 실시예 2에 견줄 만하다. 이산화규소를 포함하는 무기 고체 입자의 코팅에 걸리는 시간은 본 발명에 따른 방법 및 소위 TDD-방법에 의해 종래의 방법보다 현저히 줄어든다.
동시에 본 발명에 따른 방법은, 현탁액이 종래의 방법(비교 실시예 1)과 유사한 양호한 필터링 특성을 갖는 한편, TDD-방법에 따라 제조된 현탁액(비교 실시예 2)의 틱소트로피(thixotropy)와 매우 콤팩트한 필터케이크(filter cake)의 형성으로 인해 대략 30%의 스루풋 감소로만 필터링될 수 있다.

Claims (18)

  1. 적어도 하나의 코팅 성분을 포함하는 수성 현탁액 중의 무기 고체 입자를 코팅하는 방법으로서,
    a) 수성 현탁액 중에 함유된 고체 입자를 탈응집(disagglomeration)시키는 단계,
    b) 코팅 성분의 수용성 전구체 화합물을 상기 현탁액에 첨가하는 단계,
    c) 단계 b) 직후에 분산 장치 내에서 상기 현탁액을 균질화하는 단계,
    d) 상기 현탁액을 컨테이너 내로 옮기고 입자 표면상에 코팅 성분을 석출시키고, 선택적으로 다른 코팅을 도포하는 단계, 및
    e) 상기 현탁액에서 고체 입자를 분리하는 단계
    를 포함하고, 상기 단계 a) 내지 c)에서 현탁액의 온도 변화 값 (ΔT)은 10℃ 이하이고, 현탁액의 pH 변화 값 (ΔpH)은 1 이하이며, 상기 고체 입자는 이산화티타늄이고, 상기 코팅 성분은 SiO2 또는 Al2O3 임을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 a)에서 교반기가 사용되는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 a)에서 현탁액은 9 내지 12 또는 2 내지 5의 pH 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 a)에서 현탁액은 40 내지 80℃의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 조분체(coarse material)가 상기 단계 a)에서의 탈응집 후에 분류 단계에 의해 현탁액으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, SiO2는 입자 질량에 대해서 0.1 내지 5 중량%의 양이 사용되는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전구체 화합물의 첨가(단계 b))는 단계 a)후 늦어도 8시간 내에 수행되는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 b)에서 컨테이너 내로 또는 파이프라인 내로 전구체 화합물이 첨가되는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 c)에서 인라인-분산 장치가 사용되는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 인라인-분산 장치는 회전자-고정자-시스템 (rotor-stator system) 또는 스테틱 믹서(static mixer)인 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 d)에서 다른 코팅이 Si, Al, Zr, Sn, Ti, Mn 또는 Ce의 산화물, 수산화물, 산화물-수화물 또는 인산염을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 최종적으로 코팅은 입자 질량에 대한 Al2O3로 계산해서 0.5 내지 8 중량% 양으로 실시되는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  13. 제 1 항에 따라 제조된 코팅된 무기 고체 입자.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전구체 화합물의 첨가(단계 b))는 단계 a)후 늦어도 한 시간 내에 수행되는 것을 특징으로 하는, 무기 고체 입자를 코팅하는 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
KR1020107029784A 2008-06-02 2009-05-28 무기 고체 입자, 특히 이산화티타늄 안료 입자의 표면 코팅 방법 KR101687998B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008026300.1 2008-06-02
DE102008026300A DE102008026300A1 (de) 2008-06-02 2008-06-02 Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von anorganischen Festkörperpartikeln, insbesondere Titandioxid-Pigmentpartikel
PCT/EP2009/003805 WO2009146834A1 (de) 2008-06-02 2009-05-28 Verfahren zur oberflächenbeschichtung von anorganischen festkörperpartikeln, insbesondere titandioxid-pigmentpartikel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110030509A KR20110030509A (ko) 2011-03-23
KR101687998B1 true KR101687998B1 (ko) 2016-12-21

Family

ID=40996638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107029784A KR101687998B1 (ko) 2008-06-02 2009-05-28 무기 고체 입자, 특히 이산화티타늄 안료 입자의 표면 코팅 방법

Country Status (18)

Country Link
US (1) US9909011B2 (ko)
EP (1) EP2303972B1 (ko)
JP (1) JP5721623B2 (ko)
KR (1) KR101687998B1 (ko)
CN (1) CN102046732B (ko)
AU (1) AU2009254288B2 (ko)
BR (1) BRPI0913319A2 (ko)
DE (1) DE102008026300A1 (ko)
ES (1) ES2534774T3 (ko)
MX (1) MX2010012235A (ko)
PL (1) PL2303972T3 (ko)
RU (1) RU2492199C2 (ko)
SG (1) SG175684A1 (ko)
SI (1) SI2303972T1 (ko)
TW (1) TWI470039B (ko)
UA (1) UA101028C2 (ko)
WO (1) WO2009146834A1 (ko)
ZA (1) ZA201008240B (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008058351A1 (de) * 2008-11-20 2010-06-02 Kronos International, Inc. Oberflächenbehandelte Titandioxid-Pigmente für Kunststoffe und Verfahren zur Herstellung
WO2012041438A1 (en) 2010-09-30 2012-04-05 Merck Patent Gmbh A process for treating sol-gel capsules
DE102011113896A1 (de) * 2011-09-22 2013-03-28 Kronos International Inc. Verfahren zur Oberflächenmodifizierung von Titandioxidpigment
EP2771410B1 (en) * 2011-10-28 2016-11-23 The Chemours Company TT, LLC Treated inorganic pigments having improved dispersability and use thereof in coating compositions
JP6117223B2 (ja) 2011-10-28 2017-04-19 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company 分散性の改善された処理済み無機コア粒子
TWI613261B (zh) 2012-06-29 2018-02-01 克洛諾斯國際有限公司 將無機色素粒子作表面處理的方法
FI125473B (en) * 2012-11-28 2015-10-15 Sachtleben Pigments Oy Titanium dioxide pigment
GB2511140A (en) * 2013-02-26 2014-08-27 Shayonano Singapore Pte Ltd Flame retardant composite particles
US9353266B2 (en) * 2013-03-15 2016-05-31 Tronox Llc Process for manufacturing titanium dioxide pigments using ultrasonication
EP2886612A1 (de) 2013-12-17 2015-06-24 Kronos International, Inc. Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von anorganischen Partikeln, insbesondere Titandioxid-Partikeln
EP2886613A1 (de) * 2013-12-17 2015-06-24 Kronos International, Inc. Verfahren zur Herstellung von Kompositpartikeln
CZ306068B6 (cs) * 2015-05-26 2016-07-20 Precheza A.S. Částice TiO2 s rutilovou strukturou pro použití jako UV absorbér
EP3199595A1 (de) * 2016-01-27 2017-08-02 Kronos International, Inc. Herstellung von titandioxidpigment nach dem sulfatverfahren mit enger partikelgrössenverteilung
CN110305524A (zh) * 2018-03-20 2019-10-08 常州格林感光新材料有限公司 一种含有改性颜料的辐射固化组合物及其应用
EP3626885A1 (en) 2018-09-21 2020-03-25 Kronos International, Inc. Laminate pigment with spacing properties and high uv-greying stability
CN109762372A (zh) * 2019-03-01 2019-05-17 河南佰利联新材料有限公司 一种提高钛白粉耐候性的制备方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US27818A (en) 1860-04-10 Artificial slate
US2886366A (en) 1954-11-08 1959-05-12 Corning Glass Works Band assembly
US2885366A (en) 1956-06-28 1959-05-05 Du Pont Product comprising a skin of dense, hydrated amorphous silica bound upon a core of another solid material and process of making same
DE1592951B2 (de) 1966-01-07 1980-10-02 E.I. Du Pont De Nemours And Co., Wilmington, Del. (V.St.A.) Pigmentmasse auf der Basis von kristallinem Titandioxid und Verfahren zu deren Herstellung
US3640744A (en) * 1969-02-28 1972-02-08 Ppg Industries Inc Titanium dioxide of improved chalk resistance
ZA711442B (en) 1971-04-19 1972-02-23 Laporte Industries Ltd Improvements in and relating to the treatment of titanium dioxide pigments
USRE27818E (en) 1972-06-02 1973-11-27 Titanium dioxide pigment coated with silica and alumina
US4125412A (en) * 1976-09-09 1978-11-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for the production of durable titanium dioxide pigment
US4199370A (en) * 1978-03-15 1980-04-22 The New Jersey Zinc Company Weather resistant titanium dioxide pigment having improved optical properties and process for making same
ZA825176B (en) * 1981-08-31 1983-09-28 New Jersey Zinc Co Titanium dioxide pigment having improved photostability and process for producing same
DE3323247A1 (de) 1983-06-28 1985-01-10 Basf Farben + Fasern Ag, 2000 Hamburg Temperaturstabile bleichromat-pigmente und verfahren zu ihrer herstellung
CA1304995C (en) * 1988-04-15 1992-07-14 John R. Brand Process for producing durable titanium dioxide pigments
US5041162A (en) * 1988-04-15 1991-08-20 Kerr-Mcgee Chemical Corporation Process for producing durable titanium dioxide pigment
JPH0323221A (ja) * 1989-06-16 1991-01-31 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd 二酸化チタン顔料の製造方法
JP2833820B2 (ja) * 1990-03-23 1998-12-09 昭和電工株式会社 酸化チタンの表面処理方法
US5356470A (en) * 1990-06-25 1994-10-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Media milling pigment slurries to eliminate or reduce oversize particles
TW221381B (ko) * 1992-04-28 1994-03-01 Du Pont
US5332433A (en) * 1993-11-24 1994-07-26 Kerr-Mcgee Chemical Corporation Titanium dioxide dispersibility
US5507439A (en) * 1994-11-10 1996-04-16 Kerr-Mcgee Chemical Corporation Method for milling a powder
US5653793A (en) * 1995-08-01 1997-08-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company TiO2 slurry process
US5993533A (en) 1998-07-02 1999-11-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Continuous wet treatment process to prepare durable, high gloss titanium dioxide pigment
US7261770B2 (en) * 2004-11-24 2007-08-28 Millennium Inorganic Chemicals, Inc. Compositions and methods comprising pigments and polyprotic dispersing agents
DE102006059849A1 (de) 2006-12-15 2008-06-19 Kronos International, Inc. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Festkörperpartikeln, insbesondere Titandioxid-Pigmentpartikel

Also Published As

Publication number Publication date
CN102046732B (zh) 2016-05-11
SG175684A1 (en) 2011-11-28
ZA201008240B (en) 2011-07-27
BRPI0913319A2 (pt) 2015-11-17
SI2303972T1 (sl) 2015-05-29
JP5721623B2 (ja) 2015-05-20
US20090297852A1 (en) 2009-12-03
US9909011B2 (en) 2018-03-06
RU2492199C2 (ru) 2013-09-10
AU2009254288B2 (en) 2013-09-26
MX2010012235A (es) 2010-12-21
TW201012878A (en) 2010-04-01
JP2011523966A (ja) 2011-08-25
ES2534774T3 (es) 2015-04-28
CN102046732A (zh) 2011-05-04
DE102008026300A1 (de) 2009-12-03
UA101028C2 (uk) 2013-02-25
RU2010154220A (ru) 2012-07-20
TWI470039B (zh) 2015-01-21
KR20110030509A (ko) 2011-03-23
PL2303972T3 (pl) 2015-06-30
WO2009146834A1 (de) 2009-12-10
AU2009254288A1 (en) 2009-12-10
EP2303972A1 (de) 2011-04-06
EP2303972B1 (de) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101687998B1 (ko) 무기 고체 입자, 특히 이산화티타늄 안료 입자의 표면 코팅 방법
AU2007350976B2 (en) Improved titanium dioxide pigment composite and method of making same
JP5250558B2 (ja) ジルコニア処理二酸化チタン顔料の製造のための改良された方法
JP5001525B2 (ja) 酸化鉄顔料、その製造法および該酸化鉄顔料の使用
JP2010512437A (ja) 固形粒子、特に二酸化チタン顔料粒子の表面処理方法
EP2571943A1 (de) Funktionalisierte partikel und deren verwendung
US5338354A (en) Composite pigmentary material
JP6403781B2 (ja) 無機粒子、特に二酸化チタン顔料粒子を表面コーティングするための方法
JP4862977B2 (ja) 微細な緑色系顔料並びに該微細な緑色系顔料を用いた塗料及び樹脂組成物
EP1404764B1 (en) Photostable rutile titanium dioxide
AU2017205246B2 (en) Method for coating the surface of a substrate
JP3967598B2 (ja) 無機顔料のアルミナ及びシリカ湿式処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
E902 Notification of reason for refusal
B701 Decision to grant