Verfahren zur Herstellung einer wassrigen Titandioxid-Suspension
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wassriger Titandioxid-Suspensionen, die frei von Se undaragglomeraten sind. 0
Wassrige Titandioxid-Suspensionen werden beispielsweise zur Mattierung von Polycaprolactam verwendet. Hierzu wird feinverte ltes Titandioxid bei der Herstellung von Polycaprolactam in die poly- merisierende Schmelze eingebracht. Wie aus "Klare, synthetische 5 Fasern aus Polyamiden", Akademieverlag Berlin, 1963, Seite 170, hervorgeht, treten hierbei "-jedoch erhebliche Schwierigkeiten durch Agglomeration des Titandioxids auf. Mit der Entwicklung der Schnellspmntechnologie werden in zunehmenden Maße höhere Ansprüche an die Verteilung des Titandioxids und dessen Feinkornigkeit 0 gestellt. Der Teilchendurchmesser der Titandioxidpigmente sollte < 1,2 "m sein, um beispielsweise Fadenbruche beim Spinnen von Po- lycaprolactamfaden zu vermeiden. Die Pigmentagglomerate haben jedoch eine Große > 1,2 μ .
5 Aus der DE-A-31 28 477 ist bekannt, wassrige Suspensionen von femteiligem Titandioxid unter Mitverwendung von Dispergiermitteln herzustellen, wobei man Titandioxidpulver mit Caprolactam trocken bei 15 bis 40°C verknetet, das so erhaltene Gemisch unter Zusatz von Wasser zu einer Paste verknetet, diese in Wasser sus-
30 pendiert, dann sedimentiert und die feinteiliges Titandioxid enthaltende Suspension abdekantiert. Die Teilchengroße der so erhältlichen Titandioxid-Suspension liegt unter 1 μm.
Das Verfahren ist -jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß alle mit 35 Titandioxid in Berührung kommenden Kneterteile einem starken ab- rasiven Verschleiß unterliegen, da im Trockenen gearbeitet wird. Außerdem geht ein Teil des eingesetzten Caprolactams bei der Sedimentation wieder verloren. Nachteilig ist ferner, daß die nach diesem Verfahren hergestellten wassrigen Suspensionen nur 8 bis 40 12 Gew.-% Titandioxid enthalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verschleißarmes und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer wassrigen Suspension von desagglomeriertem, femteiligem Titandioxid zur Verfu- 45 gung zu stellen. Außerdem sollen mit diesem Verfahren Tι02-Suspen-
sionen mit höherem Feststoffgehalt als bisher üblich herstellbar sein.
Überraschenderweise wurde diese Aufgabe gelöst durch Bereitstel- lung eines Verfahrens zur Herstellung einer desagglo erierten Ti02-Suspension, wobei man in Wasser vordispergiertes Titandioxid mit einer Kolloidmühle behandelt.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung einer wassrigen Suspension von femteiligem Titandioxid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
a) Titandioxidpulver, vorzugsweise unter Verwendung eines Dispergiermittels, in Wasser vordispergiert ,
b) die Suspension durch eine Kolloidmühle leitet, um Titan- dioxidagglomerate zu zerteilen, und gegebenenfalls
c) die Suspension sedimentieren lässt und den feinteiliges Ti- tandioxid enthaltenden Überstand abdekantiert.
Die aus Stufe b) oder c) erhaltene Ti02-Suspension kann direkt zur Herstellung von mattierten Polycaprolactamfäden verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt überraschenderweise die Herstellung von Suspensionen, die etwa 1 bis 70 Gew.-%, insbesondere etwa 5 bis 60 Gew.-% Titandioxid enthalten. Aufgrund der größeren Variabilität der mit Hilfe des Verfahrens herstellbaren Ti02-Gehalte können Dosierungsmenge und -geschwindigkeit vorteil- hafterweise über einen größeren Bereich variiert werden.
Erfindungsgemäß geht man von Titandioxidpulver in Form von Rutil oder Anatas, vorzugsweise Anatas aus. Vorteilhaft hat das Titandioxidpulver eine Einzelkorngrösse < 5 μm, insbesondere 0,1 bis 2 μm.
Vorzugsweise setzt man in geeigneter Weise beschichtetes Titandioxidpulver mit einer Einzelkorngröße von 0,3 bis 1 , 5 μm ein. Die Beschichtung inertisiert das Titandioxid, erhöht seine Lichtbe- ständigkeit und glättet die Oberfläche der Partikel. Verschiedene Arten der Beschichtung von Tiθ2*-Partikeln sind z.B. in Ulimann' s Encyclopedia of Ind. Chem. , 5. Aufl., A20, S. 282 beschrieben. Als bevorzugtes Coating werden Aluminium-, Silizium- und Manganverbindungen eingesetzt .
In einem geeigneten Gefäß, beispielsweise in einem Rührbehälter, werden Wasser und Dispergiermittel vorgelegt und Titandioxidpulver hinzugegeben. Der Anteil an Dispergiermittel beträgt bis zu 5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das einge- setzte Ti02. Geeignete Dispergiermittel sind grundsätzlich Schutzkolloide und/oder Emulgatoren, wie sie beispielsweise in Houben- Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Bd. XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, Ξ. 411-420 bzw. S. 192-208 beschrieben werden. Besonders bevorzugt sind Na2HP04 sowie Na-Salze modifizierter Polyacrylsäuren mit einem durchschnittlichen MG von etwa 4000.
Das Suspendieren erfolgt in an sich bekannter Weise durch Rühren und/oder Umpumpen des Gemisches. Die Temperatur ist nicht kri- tisch, vorteilhafterweise liegt sie im Bereich von 5 bis 70°C, insbesondere 15 bis 40°C. Vorzugsweise wird sie jedoch während des Verfahrens mittels einer Kühlvorrichtung konstant gehalten.
Die vordispergierte Suspension wird anschliessend mehrmals, ins- besondere 1 bis 20 mal, vorzugsweise 5 bis 10 mal über eine Kolloidmühle geleitet. Dies kann beispielsweise durch Pumpen im Kreis erfolgen. Geeignete Kolloidmühlen, wie beispielsweise Schlägerkolloidmühlen, Stein-Kolloidmühlen, Rotor- oder Scheiben- kolloidmühlen und insbesondere Zahnkolloidmühlen sind u.a. in Ullmans Enzyklopädie der Technischen Chemie, 3. Aufl., 1951, Bd. 1, S. 637 ff beschrieben.
Die so erhaltene Suspension weist eine Teilchengröße von < 1,2 μm, vorzugsweise < 1 , 0 μm auf, und ist vollständig desagglomeriert . Gegebenenfalls kann noch ein Sedimentationsvorgang nachgeschaltet werden, wobei man die Suspension sedimentieren lässt und den feinteiliges Titandioxid enthaltenden Überstand abdekantiert. Die in diesem Überstand befindlichen Partikel weisen eine Teilchengröße von < 0 , 8 μm auf .
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur näher erläutert, ohne sie in irgendeiner Weise zu beschränken.
In einem Rührbehälter 1 werden 350 kg vollentsalztes Wasser und 5 kg Na2HP04 als Dispergiermittel im Behälter 7 vorgelegt. Ein an den Rührbehälter angeschlossenes Pumpensystem 2 pumpt das Wasser mit hoher Strömungsgeschwindigkeit um, so daß über einen Saugstutzen 3600 kg Titandioxidpulver (Typ: Kronos 1074) innerhalb von 10 min in den Rührbehälter gesogen werden. Anschliessend wird die Suspension achtmal durch eine Zahnkolloidmühle 4 im Kreis ge-
pumpt, während die Suspension mit Hilfe der Kühlvorrichtung 6 auf 25°C gekühlt wird.
Die so erhaltene Suspension weist eine Einzelkorngrösse von < 1,2 μm auf und kann direkt zur Pigmentierung von Polycaprolactam- schmelzen oder zur Herstellung von Titandioxidkonzentrationen in Polycaprolactam verwendet werden.