RO115356B1

RO115356B1 - Procedeu de obtinere a dioxidului de titan

Info

Publication number: RO115356B1
Application number: RO94-01887A
Authority: RO
Inventors: Phillip Story; A Kelly Green; E John Halko
Original assignee: Kerr Mc Gee Chem Corp
Priority date: 1993-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 2000-01-28
Also published as: FI945522A0; MX9409080A; BR9404714A; EP0654508A1; PL305968A1; JP3742867B2; CA2136512C; JPH07315839A; CZ288394A3; ZA949340B; EP0654508B1; PL179850B1; KR100320763B1; AU7897994A; CA2136512A1; RU94041190A; DE69418430D1; AU674105B2; RU2118944C1; FI945522A

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu de obținere a dioxidului de titan, folosit ca bază în materialele pigmentare, care la rândul lor se utilizează ca agenți de colorare în materialele plastice, vopsele, cerneluri, hârtie, etc.

Se știe că, în materialele plastice, dioxizii de titan pigmentări atribuie culoare și le asigură protecție la radiațiile UV. Protecția la radiațiile UV poate fi substanțial mărită, prin încorporarea dioxidului de titan, și deci, durabilitatea materialului plastic.

Există o necesitate imediată de dioxid de titan, material care este mai ușor dispersabil în produsele plastice. Astfel, pentru a reduce greutatea și costul produselor din peliculă plastică de exemplu, industria materialelor plastice a căutat calea de a reduce grosimea produselor din peliculă plastică, menținând însă rezistența și integritatea acestor produse. Dispersabilitatea materialelor pigmentare utilizate în asemenea solicitări, devine mai importantă, decât scăderea grosimii filmului. Când un pigment ca dioxidul de titan este inadecvat dispersat într-un produs din peliculă plastică, atunci prezența maselor aglomerate de material pigmentar nedispersat (cum sunt vârfurile) pot afecta utilizarea peliculei plastice. în plus, materialul pigmentar nedispersat se poate lipi pe rolele de prelucrare și/sau pe părțile matrițelor și în felul acesta se pot produce găuri, tăieturi, și/sau rupturi în produsul din film plastic. Mai mult, materialele pigmentare dispersate mai slab pot rapid astupa sau colmata suprafața sitelor sau a altor asemenea dispozitive utilizate în procedeele de formare a peliculei.

Dioxizii de titan sunt produși, în general, în două forme cristaline, anatas și rutil. Dioxidul de titan rutil este obținut, în mod obișnuit, din halogenuri de titan (preferabil, tetraclorură de titan), utilizând procedeele de oxidare în fază de vapori. Exemple de procedee de oxidare, în faza de vapori, sunt descrise în Brevetele US 3208866 și 3512219 în procesul de oxidare, în fază de vapori, un reactant-halogenură de titan sub formă de vapori este oxidat utilizând un gaz conținând oxigen, sub formă de oxigen molecular, aer, sau aer îmbogățit în oxigen. Diferiți agenți de control al mărimii particulei și/sau agenți de rutilizare sunt, în mod obișnuit adăugați la sistemul de oxidare în fază de vapori. Apa în stare de vapori este în mod obișnuit adăugată, de exemplu, pentru a controla formarea germenilor de cristalizare și prin aceasta, dimensiunea particulei produse. Clorură de aluminiu este în mod obișnuit adăugată pentru a asigura stabilirea matricei cristaline a dioxidului de titan, ca material produs și ca promotor de rutilizare.

Clorură de aluminiu adăugată la sistemul de oxidare, în fază de vapori, este oxidată în sistem la forma de alumină. în general, cantitatea de clorură de aluminiu adăugată la sistemul de oxidare va fi suficientă, pentru a se produce o concentrație în alumină în produsul de oxidare, de la circa 0,05 părți la circa 10 părți în greutate per 100 părți din greutatea dioxidului de titan conținut în produsul din sistemul de reacție.

Reactanții folosiți într-un proces de oxidare, în fază de vapori sunt, de obicei, mai întâi, preîncâlziți fiind combinați în camera de reacție. Este de preferat a se folosi o încălzire suplimentară în camera de reacție prin (a) introducerea unui gaz combustibil (de exemplu, oxid de carbon, benzen, naftalen, acetilenă, antracen, sau alții asemenea) direct în camera de reacție și/sau (b) adăugând un asemenea combustibil gazos la unul sau mai mulți curenți reactanți. Combustibulul gazos va fi, de preferință, adăugat la conducta de alimentare pentru gazul oxidant, astfel, încât gazul combustibil este ars (a) imediat, în conducta de alimentare cu gaz oxidant, imediat înaintea intrării în camera de reacție și/sau (b) în regiunea camerei de reacție unde sunt amestecați reactanții.

RO 115356 Bl

Cantitatea de gaz oxidant folosit în procesul de oxidare, în fază de vapori, se 50 preferă a fi în exces, față de cantitatea stoichiometric solicitată de combustia materialului combustibil, pentru oxidarea reactantului halogenură de titan, și pentru oxidarea oricăror alți aditivi oxidabili utilizați în procesul de oxidare în fază de vapori.

Efluentul de reacție de la sistemul de oxidare în fază de vapori este, preferabil, a fi răcit imediat după părăsirea camerei de reacție. Astfel, răcirea este însoțită de 55 obicei, de exemplu, de amestecarea unui gaz rece (de exemplu, clor, efluent răcit obținut din reacție din timpul procesului) cu un curent de reacție efluent sau prin punerea în contact a curentului de reacție efluent cu apă.

Produsul dioxid de titan produs în procesul de oxidare, în fază de vapori este o substanță solidă, sub formă de macroparticule aglomerate. Tipic, produsul dioxid 60 de titan sub formă de macroparticule este recuperat din efluent folosind cicloane, filtre saci, camere de desprăfuire sau combinații ale acestora.

După aceea, materialul dioxid de titan aglomerat, impur, recuperat din sistemul de oxidare în fază de vapori este, în mod obișnuit prelucrat urmărind fazele: (1) dispersarea materialului impur într-un mediu apos utilizând un agent de dispersare (de 65 exemplu un polifosfat); (2) materialul este suspus unei măcinări umede; (3) precipitarea oxizilor anorganici (de exemplu, alumină și/sau silice) pe suprafața particulelor de material de dioxid de titan măcinat umed; (4) regenerarea aluminei și/sau a silicei din soluția apoasă de material de dioxid de titan tratat prin filtrare; (5) spălarea și filtrarea produsului recuperat pentru a îndepărta sărurile și impuritățile de acesta; (6) 70 uscarea produsului spălat; și (7) măcinarea produsului uscat la o dimensiune dorită folosind de exemplu, o moară.

Oxizii anorganici (de exemplu, alumina și/sau silicea) depuși pe materialul dioxid de titan măcinat umed schimbă proprietățile suprafeței macroparticulei de material, astfel, încât materialul devine pufos. Flocularea materialului din macroparticule, per- 75 mite ca materialul să fie recuperat și spălat folosind sisteme convenționale de filtrare în vacuum și/sau de filtrare prin presiune.

Prezența oxizilor anorganici adăugați pe suprafețele materialului de dioxid de titan prelucrat, îi reduce dispersabilitatea în materiale plastice. în general, acest rezultat survine din cauză: (1) că oxizii anorganici depuși cresc mărimea suprafeței macro- 80 particulei de material și (2) oxizii anorganici depuși sunt, în general, hidrofili. în contrast cu oxizii anorganici depuși, materialele plastice sunt, în general, hidrofobe.

Dacă, asemenea oxizi anorganici nu sunt depuși pe macroparticula de material, atunci este necesară adăugarea de floculanți polimerici și/sau săruri de floculare (de exemplu, sulfat de magneziu) la disprsia de dioxid de titan măcinată umed pentru a 85 permite ca materialul măcinat să fie colectat și regenerat, folosind sisteme de filtrare de tip vacuum și/sau de filtrare sub presiune. Din păcate, astfel de agenți de floculare adăugați devin impurități nedorite în sistem și dăunează proprietăților produsului dioxid de titan produs.

Problema, pe care o rezolvă invenția, este stabilirea parametrilor de lucru 90 pentru obținerea unui dioxid de titan cu dispersabilitate îmbunătățită în materiale plastice.

Procedeul pentru obținerea dioxidului de titan, conform invenției, înlătură dezavantajele procedeelor menționate prin aceea că, el cuprinde următoarele faze:

a) formarea unui amestec cuprinzând un material dioxid de titan într-un mediu 95 lichid, materialul dioxid de titan fiind dioxid de titan aglomerat, rezultat în urma unei reacții, alta decât formarea oxizilor anorganici;

b] măcinarea umedă a materialului dioxid de titan aglomerat în mediul lichid;

RO 115356 Bl

c) reducerea pH-ului amestecului la o valoare sub 4,0;

d) adăugarea unei baze, într-o cantitate suficientă pentru a produce flocularea materialului dioxid de titan;

e) recuperarea materialului dioxid de titan din amestec și

f) spălarea acestuia, timp, în care, se depun pe materialul dioxid de titan anumiți compuși formați în timpul reacției cu materialul dioxid de titan, în majoritate nu oxizi anorganici.

în conformitate cu procedeul propus produsul recuperat, spălat și filtrat, este însoțit de depunerea, în exterior, a oxizilor anorganici și de adăugarea unor floculanți polimerici și/sau a unor săruri de floculare, precum, sulfatul de magneziu. Se obține astfel, un nou produs de dioxid de titan, care este mai rapid dispersabil în materiale plastice.

Procedeul de prepararea a dioxidului de titan cuprinde următoarele faze sau trepte: (a) formarea unui amestec cuprinzând un material aglomerat de dioxid de titan într-un mediu lichid; [b] măcinarea umedă a materialului aglomerat de bioxid de titan în mediul lichid; (c) după faza (b), reducerea pH-ului amestecului, la o valoare nu mai mare de 4.0; (d) după faza (c), adăugarea unei cantități suficiente dintr-o bază la amestec pentru a produce flocularea materialului de dioxid de titan; (e) după faza (d), îndepărtarea materialului bioxid de titan din amestec; și (f) după faza (d), spălarea materialului bioxid de titan. Materialul aglomerat dioxid de titan utilizat în faza [a] este un material, care poate fi produs în urma unei reacții. Chiar dacă se formează diferiți oxizi anorganici în procesul de reacție, împreună cu materialul dioxid de titan, materialul dioxid de titan utilizat în faza (a) nu are depozitat pe el o cantitate importantă de oxizi anorganici. în plus, chiar cu oricare altă redepunere de oxizi anorganici formați, inițial, în reacția de preparare alături de dioxidul de titan, oxizii anorganici nu sunt depuși substanțial pe materialul dioxid de titan pe durata preparării acestuia, prin procedeul conform invenției.

Prezenta invenție prezintă, de asemenea, un procedeu de producere a materialului plastic prin dispersarea dioxidului de titan produs, conform invenției, pentru a forma o compoziție plastică.

□e asemenea, se prezintă formarea foliei plastice folosind compoziția plastică.

Procedeul pentru producerea dioxidului de titan, conform invenției, cuprinde, de preferință, fazele următoare: (1) dispersarea unui material de dioxid de titan, aglomerat, impur, într-un mediu apos; (2) măcinarea umedă a materialului (aglomerat) de dioxid de titan aglomerat; (3) reducerea pH-ului dispersiei rezultate de dioxid de titan măcinat; (4) permiterea dispersiei acide rezultate de a fi maturată; (5) creșterea suficientă a pH-ului dispersiei pentru a cauza flocularea materialului măcinat; (6) recuperarea dioxidului de titan măcinat din dispersie apoasă; (7) spălarea materialului dioxid de titan pentru a îndepărta sărurile și impuritățile din el; (8) uscarea produsului spălat; și (9) măcinarea produsului dioxid de titan uscat pentru a obține particule cu o mărime sau dimensiune de distribuție dorită.

în contrast cu procedeele de preparare a dioxidului de titan utilizate până în prezent, procedeul inventat nu utilizează nici depunerea suplimentară a oxizilor anorganici (cum ar fi alumina și/sau silicea), nici adăugarea unor polimeri de floculare și/sau a sărurilor de floculare.

în general, orice tip de material de dioxid de titan poate fi preparat în conformitate cu procedeul conform invenției. Câteodată, materialul dioxid de titan aglomerat preparat în conformitate cu procedeul propus este, de preferință, materialul dioxid de titan rutil care poate fi obținut din tetraclorură de titan folosind procedeul de oxidare

RO 115356 Bl

150 în fază de vapori, a tipului descris mai sus.

Materialul dioxid de titan aglomerat prelucrat, în conformitate cu procedeul conform invenției, este, de preferință, un material de dioxid de titan pigmentar. Materialul de dioxid de titan pigmentar este caracterizat prin dimensiunile cristalelor cuprinse în domeniul, de la circa 0,1 la circa 0,5 p. Materialul dioxid de titan aglomerat poate avea, de preferință, o dimensiune a cristalului de circa 0,2 μ.

După cum s-a explicat mai sus, materialul dioxid de titan aglomerat prelucrat, în conformitate cu procedeul conform invenției conține, de asemenea, de preferință, o cantitate de alumină care este formată împreună cu materialul dioxid de titan în sistemul de oxidare în fază de vapori. Așa după cum s-a discutat mai sus, alumina este de obicei produsă împreună cu dioxidul de titan în sistemul de oxidare, în fază de vapori, prin adăugarea unui compus de aluminiu oxidant (preferabil, clorură de aluminiu) la sistemul de oxidare. Materialul dioxid de titan aglomerat obținut în conformitate cu procedeul conform invenției, poate să conțină, de la circa 0,05 la circa 10 părți în greutate alumină coprodusă la 100 părți din greutatea dioxidului de titan, de preferință, de la circa 0,25 la circa 3 părți în greutate alumină la 100 părți în greutate dioxid de titan.

Altfel spus, alumina coprodusă și oricare alți oxizi anorganici formați în procesul de oxidare în fază de vapori împreună cu dioxidul de titan, sunt într-o astfel de proporție, încât materialul dioxid de titan aglomerat prelucrat în conformitate cu procedeul conform invenției poate fi, de preferință, un material fără oxizi anorganici (ca, alumina și/sau silicea) depuși pe acesta.

Materialul dioxid de titan aglomerat este preparat, de preferință, prin măcinare umedă, prin dispersia materialului într-un mediu apos. Așa după cum bine se cunoaște din practică, pot fi utilizați diferiți agenți dispersați (de exemplu, polifosfații) pentru a provoca dispersarea materialului, adică a macroparticulelor de material, în mediul apos. Dispersia poate avea, de preferință, o concentrație în substanțe solide într-o proporție, de la circa 5 la circa 50 % în greutate raportat la greutatea totală a dispersiei. Dispersia este, de preferat, a avea o concentrație în substanțe solide de circa 30 %în greutate raportat la greutatea totală a dispersiei.

Sistemul utilizat în faza de măcinare umedă din prezenta invenție poate fi un agitator de tip disc, un agitator de tip cange, sau, în general, oricare alt tip de sistem de măcinare utilizat, în mod obișnuit în practică. Mediile de măcinare pot fi nisipul, bile de sticlă, bile de alumină, sau, în general, oricare alte mijloace de măcinare utilizate în mod obișnuit. Granulele individuale, particulele sau bilele mediului de măcinare este, de preferat, a fi mai dense decât mediul apos utilizat în formarea dispersiei de dioxid de titan.

în comparație cu fazele de măcinare umedă din alte metode de prelucrare a dioxidului de titan, un grad de severitate mai mic este folosit în măcinarea umedă din prezenta invenție. în procedeul propus, materialul dioxid de titan dispersat este măcinat umed, astfel, încât (a) tot materialul trece în mod substanțial, de 15 μ și [b] cel puțin 30 % în greutate, dar nu mai mult, de 70 %, din greutatea materialului de dioxid de titan are o dimensiune a particulei mai mică de 0,5 μ.

Severa reducere a fazei de măcinare umedă din procedeul, conform invenției, este atinsă prin reducerea substanțială a cantității mediului de măcinare folosit și/sau reducerea substanțială a duratei fazei de măcinare umedă. Pentru a avea un control al sistemului de măcinare umedă, un analizor pentru dimensionarea particulei (de exemplu, analizorul MICROTRAC sau analizorul SEDIGRAPH) poate fi utilizat cel puțin inițial, ca aparat de control al dimensiunii particulei materialului dioxid de titan

155

160

165

170

175

180

185

190

195

RO 115356 Bl dispersat și astfel, pentru stabilirea concentrațiilor mediilor de măcinare la o valoare convenabilă și optimă și a timpilor de măcinare în fază umedă. Dacă se utilizează un procedeu de măcinare cu nisip, cantitatea de nisip folosită în procedeul invenției poate fi, de la 10 la 100 părți în greutate la 100 părți în greutate, macroparticule din material dioxid de titan. Timpul de măcinare folosit în procedeul propus poate fi în domeniul, de la 0,5 la 4 min.

în timpul fazei de măcinare umedă, temperatura dispersiei de dioxid de titan este, de preferat, să fie la, cel puțin circa 32,2°C. Temperatura dispersiei de dioxid de titan în timpul fazei de măcinare umedă este, de preferat, a fi în domeniul, de la

48,8 la 71,1°C. La sfârșitul procesului de măcinare umedă, mediul de măcinare este, de preferință, recuperat din dispersia de bioxid de titan utilizând o sită de dimensiune convenabilă (de obicei cu 100 ochiuri).

Următor fazei de măcinare umedă, se adaugă o cantitate suficientă dintr-un acid la dispersia de dioxid de titan pentru a reduce pH-ul dispersiei la o valoare nu mai mare de 4,0. pH-ul dispersiei de bioxid de titan este, de preferință, redus la o valoare nu mai mare de 3,0, și, de preferință, la o valoare de circa 2,0.

Pentru a ușura amestecarea acidului cu mediul de dispersie, dispersia este, de preferat, a fi menținută la o temperatură într-un domeniu cuprins, de la 48,8 la 82,2°C, în timpul fazei de introducere a acidului. Preferabil, dispersia este menținută la o temperatură cuprinsă într-un domeniu, de la 65,5 la 77,2°C, în timpul fazei de acidifiere.

Acidul utilizat este, de preferință, un acid puternic precum, acidul sulfuric, acidul clorhidric, și/sau acidul azotic. Acidul sulfuric produce accelerarea floculării dioxidului de titan și este prin aceasta acidul preferat pentru a fi utilizat în faza de reducere a pH-ului.

în faza următoare a procedeului conform invenției, dispersia acidă de dioxid de titan este menținută la maturare. în timpul fazei de maturare, pH-ul dispersie poate fi crescut. Dispersia acidă poate fi, de preferință, menținută la maturare sub un pH stabilizat. Astfel, durata perioadei de maturare, tipic, este în domeniul, de la circa 10 min. la circa o oră.

După faza de maturare, pH-ul dispersiei de dioxid de titan este crescut suficient pentru a produce flocularea materialului dioxid de titan. Preferabil, o cantitate suficientă dintr-o bază este adăugată la dispersie în timpul fazei acesteia, pentru a crește pH-ul dispersiei la o valoare cuprinsă într-un domeniu, de la 5 la 8. De preferință, pH-ul dispersiei este crescut în timpul acestei faze la o valoare de 7. în timpul acestei faze, dispersia este, preferabil, de menținut la o temperatură cuprinsă în domeniul, de la circa 48,8 la 82,6°C, dar este, mai preferabil, de menținut la o temperatură în domeniul, de la a 65,5 la 76,3°C.

Exemple de baze convenabile, pentru a fi utilizate, în procedeul conform invenției, cuprind hidroxizii elementelor din grupa I a tabelului periodic. Baza utilizată în această fază a procedeului este, de preferință, hidroxidul de sodiu, hidroxidul de potasiu sau o combinație a acestora.

Fazele de recuperare și de spălare ale procedeului invenției pot fi conduse utilizând un sistem de filtrare de tip vacuum, un sistem de filtrare de tip presiune, sau, în general, oricare alt tip de filtrare utilizat în practică. Fazele de recuperare și de spălare sunt preferabil conduse folosind un filtru de tip vacuum rotativ.

Dispersia neutralizată de dioxid de titan este adusă în alimentatorul de la filtrul de tip vacuum, prin care mediul de dispersie este separat de materialul de dioxid de titan floculat. Apoi, se adaugă apă proaspăt deionizată pentru a spăla dioxidul de titan

RO 115356 Bl

250 filtrat. După una sau mai multe faze de spălare, turta de filtrare poate fi opțional scoasă din sistemul filtru, mărunțită într-un dispozitiv, pusă în apă proaspătă, și apoi returnată sistemului de filtrare pentru respălare.

După faza de spălare, materialul dioxid de titan produs poate fi uscat utilizând, în general, orice tip de sistem de uscare folosit în mod obișnuit în practică. Exemplele cuprind tunele de uscare, sisteme de uscare prin pulverizare, uscătoare prin presare fulger și combinații ale acesatora. Produsul uscat, astfel realizat poate fi măcinat la dimensiunea finală dorită a particulei, folosind de exemplu, o moară.

Flocularea materialului dioxid de titan, în timpul procedeului conform invenției a survenit, în parte, ca rezultat al dizolvării și reprecipitării, a cel puțin unei părți din alumina coprodusă, conținută în materialul dioxid de titan impur. în mod normal, de la circa o jumătate până la circa două treimi din alumina coprodusă conținută în materialul dioxid de titan brut, poate fi prezentă pe suprafața materialului. pH-ul dispersiei de dioxid de titan este redus în conformitate cu faza de reducere a pH-ului procedeului, la cel puțin pH-ul suprafeței aluminei, dizolvată vizibil în mediul de dispersie apos, acid. Când mediul este apoi neutralizat, macroparticulele de material de dioxid de titan au o suprafață încărcată, substanțial diferită de zero, și prin urmare, ele tind spre floculare. în plus, alumina dizolvată reprecipită și, în felul acesta, activează flocularea particulelor și îmbunătățește filtrarea.

Severitatea redusă a fazei de măcinare utilizată în procedeul conform invenției, de asemenea, facilitează flocularea materialului de dioxid de titan. în faza de măcinare umedă, materialul de dioxid de titan, aglomerat, brut,este mai ușor măcinat, astfel, încât, un grad suficient al structurii floculare este menținut în material, pentru a grăbi flocularea produsului tratat.

Noul material dioxid de titan obținut conform invenției, poate fi dispersat, în general, în orice tip de material plastic (de exemplu, polietilenă) și utilizat pentru producerea filmelor plastice și a altor articole. Dispersia noului produs într-un material plastic dat, poate fi, de exemplu, realizată prin folosirea unui mixer de tip BANBURY, a unui mixer de tip HENSHEL, și/sau a unui dispozitiv de extrudere continuă, cum ar fi, un extruder cu dublu șnec.

într-un prim aspect al procedeului prezentei inveții, compoziția plastică produsă prin dispersarea materialului dioxid de titan, realizată conform invenției, în plastic, este utilizată pentru producerea unui material plastic sub formă de film subțire. Materialul plastic sub formă de film subțire poate fi obținut, de exemplu, utilizând un procedeu de extrudere, de calandrare, sau, în general, oricare alt procedeu de obținere a filmului, folosit în practică. Anterior formării filmului plastic subțire, compoziția plastică poate fi extrudată printr-o sită netedă.

Procedeul, conform invenției, prezintă avantaje, prin faptul că, se obține un dioxid de titan cu un grad de dispersabilitate în materiale plastice, mărit, precum și un grad de înfundare a sitei, mult redus.

în continuare, se prezintă un exemplu de realizare a procedeului, conform invenției.

O mostră de dioxid de titan aglomerat, uscat, obținut din faza de oxidare în vapori a tetraclorurii de titan, este dispersată în apă, la o concentrație a substanțelor solide, de 30 % în greutate. Un agent de dispersie de tip polisulfat este utilizat împreună cu o cantitate suficientă de hidroxid de sodiu, pentru a ajusta pH-ul dispersiei, la o valoare de 9,5.

O jumătate din mostra dispersată este măcinată, timp de 8 min, la un raport în greutate nisip-pigment, de 2,9 la 1. Cealaltă jumătate din materialul dispersat este

255

26D

265

270

275

280

285

290

RO 115356 Bl măcinată, timp de 2 min, la un raport în greutate nisip-pigment, de 0,28 la 1. în fiecare caz, nisipul este recuperat prin cernere printr-o sită, de 100 de ochiuri.

Mostra mai mult măcinată este acidulată, la un pH de 2,0 folosind acid sulfuric. După acidulare, mostra măcinată mai mult este menținută la maturare, timp de 30 min. O soluție de aluminat de sodiu este apoi, adăugată la dispersia mai mult măcinată, într-o cantitate suficientă pentru a precipita alumina pe pigmentul dispersat, într-o cantitate de 0,4 părți în greutate la 100 părți în greutate, din materialul pigmentar dispersat. pH-ul dispersiei măcinate mai mult este apoi ajustat la o valoare de 6,5 utilizând hidroxid de sodiu și adițional 0,2, părți în greutate de alumină la 100 părți în greutate din materialul pigmentar ca macroparticule, alumina fiind depusă pe materialul pigmentar.

în contrast cu mostra măcinată mai mult, mostra măcinată mai ușor este acidulată, la un pH de 2,0 și menținută la maturare, timp de 30 min, la 140°C. pH-ul dispersiei măcinate mai ușor este apoi, ridicat la o valoare de 7,0 utilizând hidroxid de sodiu.

Ambele, mostra măcinată mai mult și mostra măcinată mai ușor, sunt apoi filtrate și spălate cu apă, la o proporție apă-pigment, de 2 la 1. Turtele filtrate astfel obținute sunt uscate și măcinate într-o moară cu jet. După măcinare, fiecare dintre mostre este testată utilizând un test de dispersabilitate prin rupere pe sită, un test de rupere a filmului, și un test la solicitare-încărcare înaltă.

Testul de dispersabilitate prin rupere pe sită utilizează un extruder, de 19,05 mm echipat cu un șurub teșit de tip compresie, cu o suprafață de rupere, o ștanță dorn având diametrul interior de 0,094 mm, și un manometru de presiune monatat înaintea suprafeței de rupere. înaintea fiecărui test, aparatul este curățat cu polietilenă de joasă densitate. După curățare, o sită cu 100 ochiuri este montată înaintea suprafeței de rupere a stanței.

în conducerea testului de dispersabilitate prin rupere pe sită, pentru fiecare din cele două mostre, 10 g din materialul de dioxid de titan produs, sub formă de macroparticule, este testat prin amestecarea sub agitare, cu 180 g de polietilenă, de joasă densitate, într-un recipient din sticlă de 4,5 I. Apoi, fiecare din amestecurile de dioxid de titan/polietilenă de joasă densitate, este condus direct la aparatul de testare, la presiuni crescute, până când, fie (a) se realizează presiunea maximă în sistem, fie (b) sita cauzează ruperea. Presiunea la care sita realizează ruperea (sau presiunea maximă în sistem, în acele cazuri când sita nu se rupe) este înregistrată.

în conducerea testului de rupere a filmului prin lovire fiecare dintre cele două produse de TiO₂ este amestecat cu polietilenă de joasă densitate, astfel, încât concentrația în pigment a fiecărui amestec este în jur de circa 60 % în greutate. Amestecurile sunt apoi conduse direct la un sistem de extrudere BRABENDER echipat cu un șurub de compresie 3:1 și o ștanță sau matriță de film. în fiecare caz, dimensiunea filmului produs este menținută la un diametru, între circa 57,1 mm la circa 63,5 mm și grosimea, la circa 0,025 mm. Segmente din porțiunea de mijloc din mostrele rezultate sunt apoi tăiate, la 152,4 și la 203,2 mm, în fâșii. Fâșiile sunt puse peste un fundal negru și înțepăturile din fâșii sunt numărate.

în testul de înaltă solicitare, polietilena cu valori de torsiune diferite este obținută pentru mostrele de pigmenți măcinate mai mult și mai ușor. Aceste valori de torsiune ale amestecului servesc ca indicatori ai dispersabilității relative a pigmenților în polietilenă. Astfel, când se compară două mostre de pigment, mostra având valoarea torsiunii mai mică este mai rapid dispersată în polietilenă, decât este mostra având valoarea de torsiune mai înaltă.

RO 115356 Bl

345 în fiecare aplicare a testului de înaltă solicitare, 62,80 g, din materialul pigmentar de testare, este amestecat cu 41,79 g de polietilenă și 0,26 g de pudră de stearat de zinc într-un mixer încălzit electric de tip BRABENDER. Ingredientele sunt amestecate la 100°C, timp de 6 min, la 150 rot/min. în fiecare caz, torsiunea de amestecare fiind exercitată prin mixer, ea este înregistrată la sfârșitul perioadei de amestecare.

Rezultatele testului de dispersabilitate prin ruperea sitei, testul de rupere a filmului prin lovire și testul de înaltă solicitare sunt prezentate în tabelul următor. Aceste teste indică faptul că, produsul pigmentar conform invenției (și anume, produsul pigmentar care era măcinat mai ușor și nu cuprinde alumină adăugată) este mult mai rapid dispersabil în polietilenă, decât materialul pigmentar produs în conformitate cu metoda cunoscută în practică. în special, testele indică următoarele: (1) materialul conform invenției prezintă un grad deînfundare a sitei mult mai mic, (2) produce mai puține vârfuri, și (3) prezintă o torsiune de amestecare redusă.

350

355

Mostra de dioxid de titan	Test de rupere a sitei (kgf/cm²)	Test de rupere a filmului (vârfuri]	Test de înaltă solicitare la torsiune (m-g)
Măcinare mai slabă fără alumină adăugată	121,66	46	1531
Măcinare mai adâncă cu alumină adăugată	224,63	52	1546

360 în plus, la mostra de pigment preparată după cum s-a descris mai sus, o parte din mostra măcinată mai mult este acidulată, maturată, și neutralizată în același mod ca mostra măcinată mai ușor. Câteodată, când este astfel tratată, mostra măcinată mai mult nu se reușește a fi floculată suficient pentru a se produce o turtă de filtrare acceptabilă a fi prelucrată.

Claims

1. Procedeu de obținere a dioxidului de titan, caracterizat prin aceea că, el cuprinde următoarele faze:

a) formarea unui amestec cuprinzând un material dioxid de titan într-un mediu lichid, materialul dioxid de titan fiind dioxid de titan aglomerat, rezultat în urma unei reacții, alta decât formarea oxizilor anorganici;

b) măcinarea umedă a materialului dioxid de titan aglomerat în mediul lichid;

c) reducerea pH-ului amestecului la o valoare sub 4,0;

d] adăugarea unei baze, într-o cantitate suficientă pentru a produce flocularea materialului dioxid de titan;

e] recuperarea materialului dioxid de titan din amestec și

f] spălarea acestuia, timp, în care, se depun pe materialul dioxid de titan anumiți compuși formați în timpul reacției cu materialul dioxid de titan, în majoritate nu oxizi anorganici.

2. Procedeu de obținere a dioxidului de titan, caracterizat prin aceea că dioxidul de titan aglomerat utilizat, în faza a) cuprinde dioxid de titan și în plus o cantitate de alumină reprezentând 0,05 părți la 10 părți, de preferință, 0,25 părți la 3 părți raportat la 100 părți în greutate dioxid de titan.

365

370

375

380

385

RO 115356 Bl

3. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că materialul dioxid de titan este un materialul pigmentar dioxid de titan.

4. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că reacția de la faza a) este o reacție de oxidare, în fază de vapori a tetraclorurii de carbon.

5. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că materialul dioxid de titan este măcinat umed, în faza b), astfel, încât, cel puțin 30% în greutate, dar nu mai mult de 70% în greutate are o dimensiune a particulei mai mică de 0,5 p.

6. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, pH-ul amestecului, în faza c) este redus prin adăugarea de acid sulfuric.

7. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în faza d] se adaugă amestecului o cantitate suficientă dintr-o bază pentru a-i ajusta pH-ul, la o valoare cuprinsă, între 5 și circa 8.

8. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că baza adăugată este hidroxid de sodiu, hidroxid de potasiu sau combinațiile acestora.

9. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că rezultă dioxid de titan, care conține alumină formată împreună cu el în reacția de oxidare, în faza de vapori și care prezintă o dispersabilitate îmbunătățită.

10. Procedeu, conform revendicărilor 1 și 9, caracterizat prin aceea că dioxidul de titan rezultat se utilizează la obținerea materialelor plastice sub formă de folii.