PL56442B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 20.XH.1968 56442 KI. 12 n, 49/02 MKP C 01 g Hijoi UKD 661.872.2 Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Arkadiusz Matusiak, inz. Antoni Jaro¬ szewski, inz. Jan Wojakowski, inz. Jan Lissow- ski, mgr Malgorzata Buzniak Wlasciciel patentu: Filmowy Osrodek Doswiadczalno-Uslugowy Przedsie¬ biorstwo Panstwowe, Warszawa (Polska) Sposób otrzymywania wodorotlenku zelazowego odpowiedniego do wyrobu pigmentów ferromagnetycznych Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia wodorotlenku zelazowego odpowiedniego do wyrobu pigmentów ferromagnetycznych stosowa¬ nych jako nosnik informacji w zapisie magnetycz¬ nym. Jakosc zapisu magnetycznego jest jak wiado¬ mo scisle uzalezniona od wlasciwosci magnetycznych wynikajacych z budowy krystalograficznej oraz wielkosci i ksztaltu czastek pigmentu. W celu za¬ pewnienia wysokiej jakosci zapisu magnetycznego konieczne jest uwzglednienie wszystkich tych czyn¬ ników.Jako pigment ferromagnetyczny, zwany dalej pigmentem okresla sie gamma Fe2<33 lub Fes04 albo mieszanine tych tlenków wystepujacych w po¬ staci drobnych czastek obdarzonych anizotropia ksztaltu. Pigment ten stosowany jest powszechnie do wyrobu wytworów przeznaczonych do magne¬ tycznego zapisu informacji. Otrzymuje sie go glów¬ nie na drodze przeróbki chemicznej wodorotlenku zelazowego, polegajacej na odwodnieniu i redukcji, oraz w przypadku wytwarzania gamma Fe203, na nastepujacym po tym utlenianiu we wlafciwie do¬ branych warunkach. Otrzymany w ten sposób pig¬ ment powinien charakteryzowac sie natezeniem ko- ercyjnym w granicach 250—400 Oe, duza wartoscia pozostalosci magnetycznej oraz znaczna jednorod¬ noscia skladu pod wzgledem wielkosci i ksztaltu czastek.Spelnienie tych róznorodnych wymagan warun¬ kujacych otrzymanie nosnika magnetycznego o wy- 10 15 20 25 30 maganych wskaznikach eksploatacyjnych uzalez¬ nione jest od istnienia odpowiedniego surowca tj. wodorotlenku zelazowego.Jak wiadomo w toku wspomnianej przeróbki chemicznej przy wlasciwie dobranych parametrach reakcji wielkosc i ksztalt czastek pigmentu nie ule¬ ga zmianie. Dlatego w szczególnosci istotne jest otrzymanie czastek wodorotlenku obdarzonych wlasciwa anizotropia ksztaltu oraz uporzadkowana struktura krystalograficzna, które umozliwiaja zwiekszenie pozostalosci magnetycznej gotowych wytworów do magnetycznego zapisu droga znanej metody orientacji czastek pigmentu przy uzyciu pola magnetycznego w procesie nanoszenia zawie¬ siny pigmentu na podloze. Wlasciwy efekt orien¬ tacji w postaci znacznego zwiekszenia pozostalosci magnetycznej moze byc osiagniety tylko przy spel¬ nieniu warunków monodyspersyjnosci pigmentu, to znaczy przy zastosowaniu pigmentu o malym roz¬ rzucie wielkosci czastek.W charakterze surowca wyjsciowego do produk¬ cji na skale przemyslowa pigmentu o czastkach obdarzonych anizotropia ksztaltu uzywane sa obec¬ nie pigmenty zelazowe w postaci wodorotlenków zelazowych, wyrabiane w duzych ilosciach jako pigmenty nieorganiczne znajdujace zastosowanie w róznych dziedzinach przemyslu. Znany proces ich otrzymywania polega na utlenianiu zelaza me¬ talicznego tlenem powietrza w wodnym roztworze soli zelazawych w obecnosci specjalnie przygoto- 56442wanych zarodników. Surowce te sa dostepne w praktycznie nieograniczonych ilosciach lecz ze wzgledu na fakt, ze technologia ich produkcji byla opracowana pod katem potrzeb przemyslu lakier¬ niczego otrzymywany z: nich pigment nie odpo¬ wiada wysokim wymaganiom stawianym przy pro¬ dukcji wytworów do zapisu magnetycznego w szcze¬ gólnosci ze wzgledu na zbyt male natezenie koer- cyjne i duzy rozrzut wymiarów czastek. I . Jak wiadomo natezenie koercyjne w przypadku ^omawianych pigmentów ferromagnetycznych uza- leztfioAe1 jest:od dwu Czynników: anizotropii ksztal¬ tu czastek pigmentu oraz anizotropii magnetokrys- talicznej, zwiazanej z budowa krystalograficzna.W wyniku nalozenia na siebie tych dwu efektów majacych charakter wektorowy mozliwe jest do¬ dawanie lub odejmowanie (w przypadkach skraj¬ nych), a wynik uzalezniony jest dodatkowo od zmian bezwzglednej wielkosci skladowych. Ponie¬ waz otrzymywanie pigmentów ferromagnetycznych z wodorotlenku zelazowego zachodzi^ na; drodze re¬ akcji w fazie--stalej" wiec zgodnie z regula Dankowa budowa krystalograficzna produktu uzalezniona jest od budowy wyjsciowych surowców.W przypadku znanych' metod otrzymywania wo¬ dorotlenku zelazowego okazuje sie, ze stosowane dotychczas sposoby prowadza"do otrzymania pro¬ duktu obarczonego powaznymi defektami z punktu widzenia produkcji nosników magnetycznych.W pierwszym rzedzie jest to zwiazane z dlugim okresem prowadzenia procesu utleniania zelaza me¬ talicznego w obecnosci zarodników, co zmniejsza anizotropie czastek otrzymanego pigmentu. Druga przyczyna jest stosowanie zarodników otrzymanych przez utlenianie wodorotlenku zelazawego przy po¬ mocy silnego strumienia powietrza przedmuchiwa¬ nego przez mieszanine reakcyjna.Otrzymane tak zarodniki maja ziarno skladajace sie z krystalitów, których glówne osie krystalogra¬ ficzne sa zorientowane chaotycznie wzgledem sie¬ bie i dlugiej osi ziarna, co wplywa ujemnie na ja¬ kosc koncowego wytworu. Zasadnicze wyplywajace stad braki to obnizenie natezenia koercyjnego zgod¬ nie z podanym mechanizmem oraz pogorszenie orientacji czastek pigmentu w trakcie oblewu. To ostatnie jest zasadniczym sprawdzianem prawidlo¬ wosci budowy krystalograficznej czastek pigmentu.Celem wynalazku jest w tych warunkach otrzy¬ manie wodorotlenku zelazowego charakteryzujace¬ go sie znaczna równomiernoscia wymiarów czastek o wyraznie zaznaczonej anizotropii ksztaltu z wy¬ rózniona dluga osia, wzdluz której zorientowane sa w sposób uporzadkowany wyróznione osie krysta¬ lograficzne krystalitów wchodzacych w sklad czast¬ ki, co pozwala na orientacje ziaren pigmentu ferro¬ magnetycznego w nosnikach zapisu magnetycznego.Stwierdzono, ze opierajac sie na znanej metodzie otrzymywania pigmentów zelazowych na drodze utleniania metalicznego zelaza w wodnym roztwo¬ rze soli zelazowych w temperaturze 50—70°C za pomoca tlenu, powietrza lub innych gazów utlenia¬ jacych w obecnosci zawiesiny uprzednio przygoto¬ wanych zarodników wodorotlenku zelazowego otrzymywanych w wyniku stracenia z rozcienczo¬ nego roztworu soli zelazawych wodorotlenku zela- 56442 ~ •. \ J'l";« v -:.--..\ . ,/ ¦.-¦-,¦' t 4 ¦' ¦'" ;; zawego przez dodatek rozcienczonego roztworu srodków alkalicznych takich jak NaOH, Na2C03, NH4OH, (NH4)2C03 albo innych wodorotlenków lub weglanów alkalicznych i utlenienia go do wodoro- 5 tlenku zelazowego mozna otrzymac wodorotlenek zelazowy ^nadajacy sie jako surowiec do wyrobu pigmentów ferromagnetycznych, o ile w czasie wy¬ tracania Fe(OH)2 zachowa sie scisle okreslone wa¬ runki, odbiegajace od normalnie przestrzeganych. 10 Tak naprzyklad wedlug znanej metody wytwa¬ rzania czerwieni zelazowej (opis patentowy NRF nr 1040155) przy stracaniu wodorotlenku zelazo¬ wego z roztworu soli zelazawych stosuje, sie 0,9 stechiometrycznej ilosci czynnika alkalicznego w 15 celu prawie calkowitego wytracenia jonów Fett» po czym otrzymany wodortelnek zelazawy calko¬ wicie .utlenia sie przy szybkim wprowadzeniu do mieszaniny reakcyjnej gazowego srodka utleniaja¬ cego. Zachowujac powyzsze warunki procesu uzy- 20 skuje sie w efekcie koncowym wodorotlenek zela- ^ zowy, który, po przerobieniu go na pigment, zawie¬ ra wprawdzie czastki o jednolitych wymiarach, jed- "_ l dnak ze wzgledu na izotropie ich ksztaltu nie wy¬ kazuje pozadanych cech pigmentu ferromagnetycz- 25 nego.Sposobem wedlug wynalazku przy wytracaniu wodorotlenku zelazawego stosuje sie mniejsza ilosc czynnika alkalicznego anizeli wedlug znanych me¬ tod, bo wynoszaca ponizej 0,9 ilosci stechiometrycz- so nej, korzystnie 0,2—0,7 tej ilosci, a utlenianie pro¬ wadzi sie w warunkach lagodniejszych, gdyz przy zachowaniu temperatury 10—30°C i przy nadmu¬ chiwaniu powietrza tylko na powierzchnie miesza¬ niny reakcyjnej. 35 Stwierdzono, ze zachowanie powyzszych warun¬ ków decyduje o przydatnosci wytworzonego FeOOH do wyrobu pigmentów ferromagnetycznych, W sposobie wedlug wynalazku istnieje ponadto mozliwosc regulacji wspólczynnika anizotropii 40 ksztaltu czastki i/lub natezenia korecyjnego przez zmiane czasu utleniania zelaza metalicznego wpro¬ wadzonego do zawiesiny zarodników w temperatu¬ rze podwyzszonej do 50—70°C za pomoca strumienia powietrza lub tlenu. Po utlenieniu zawiesine wo- 45 dorotlenku odsacza sie, odmywa od soli zelaza, su¬ szy w temperaturze nie przekraczajacej 120°C i roz¬ drabnia. Dla poprawy dyspergowalnosci pigmentu stosuje sie w trakcie procesu odmywania dodatek alkalicznych srodków powierzchniowo-czynnych. 50 Sposób wedlug wynalazku wyjasnia nastepujacy przyklad: Przyklad:. W reaktorze zaopatrzonym w mie¬ szadlo i dysze do nadmuchiwania powietrza przy¬ rzadzie s*e 13 1 3,8% roztworu FeSC4 • 7H2O, do któ- 55 rego dodaje sie wlewajac szybko 1 1. 7% roztworu NaOH. Wytraca sie wtedy zielonkawy osad wodo¬ rotlenku zelazawego, który w czasie mieszania utle¬ nia sie z tlenem rozpuszczonym w wodnym roztwo¬ rze soli zelazawych i doprowadzanym przez nadmu- 60 chiwanie powietrza na powierzchnie mieszaniy reakcyjnej. Utlenianie prowadzi siz w temperatu¬ rze pokojowej w ciagu okolo 26 godzin az do osiag¬ niecia wartosci pH ponizej 3,5.Do zawiesiny dodaje sie nastepnie 6 1. 12,5% roz- 65 tworu FeS04 • 7H2O i po dokladnym wymieszaniu56442 6 przelewa sie do ogrzewanego reaktora, w którym umieszcza sie równiez 3,5 kg scinków blach zelaz¬ nych. Przedmuchujac silny strumien powietrza pod¬ nosi sie temperature do 60°C i prowadzi utlenianie przez 6 godzin. Po zakonczeniu utleniania zawie- ne odsacza sie, przemywa kilkakrotnie woda do¬ dajac alkalicznych srodków powierzchniowo-czyn- nych i po dokladnym odsaczeniu suszy w tempera¬ turze nie przekraczajacej 120°C. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania wodorotlenku zelazowego odpowiedniego do wyrobu pigmentów ferromag¬ netycznych na drodze utleniania zelaza metalicz¬ nego w wodnym roztworze soli zelazawych i tem¬ peraturze 50—70°C za pomoca tlenu, powietrza lub innych gazów utleniajacych, w obecnosci zawiesi¬ ny uprzednio przygotowanych zarodników wodoro¬ tlenku zelazowego otrzymanych w wyniku stra¬ cenia z rozcienczonego roztworu soli zelazawych 5 wodorotlenku zelazawego za pomoca rozcienczone¬ go roztworu 'srodków alkalicznych, takich jak NaOH, Na2C03, NH4OH (NH^COs albo innych wo- tlenków lub weglanów alkalicznych i utleniania go tlenem lub gazem zawierajacym tlen do wodoro- 10 tlenku zelazowego znamienny tym, ze wodorotlenek zelazawy straca sie przy uzyciu niedomiaru srodka alkalicznego w ilosci ponizej 0,9 ilosci stechiomet- trycznej, korzystnie przy uzyciu 0,2—0,7 ilosci ste- chiometrycznej i utlenia w temperaturze 10—30°C 15 tlenem rozpuszczonym w wodnym roztworze soli zelazawych i doprowadzanym przez nadmuchiwa¬ nie powietrza na powierzchnie mieszaniny reak¬ cyjnej. PL