SAUER THOMAS (DE)
EGLY HORST (DE)
SAUER THOMAS (DE)
| WO1997005204A1 | 1997-02-13 |
| FR2152716A1 | 1973-04-27 | |||
| EP0070451A2 | 1983-01-26 |
| 1. | Verfahren zur Herstellung einer wassrigen Suspension von feinteiligem Titandioxid, dadurch gekennzeichnet, daß man a) Titandioxidpulver in Wasser vordispergiert und b) die gebildete Suspension durch eine Kolloidmühle leitet, um das Titandioxid zu desagglomerieren. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das desagglomerierte Titandioxid in der Suspension sedimen tieren lässt und den Überstand abdekantiert. |
| 3. | Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vordispergierte Suspension 1 bis 70 Gew.%, insbesondere 5 bis 60 Gew.% Titandioxid enthält. |
| 4. | Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Titandioxidpulver eine Einzelkorngröße im Bereich von 0,3 bis 1,5 μm aufweist. |
| 5. | Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man beschichtetes Titandioxidpulver ein¬ setzt. |
| 6. | Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dispergiermittel Na2HP04 oder eine modifizierte Polyacrylsäure mit einem durchschnittlichen Mo¬ lekulargewicht von etwa 4000 einsetzt. |
| 7. | Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die vordispergierte Suspension 1 bis 20 mal, inbesondere 5 bis 10 mal durch die Kolloidmühle lei¬ tet. |
| 8. | Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Zahnkolloidmühle verwendet. |
| 9. | Verwendung einer nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten TitandioxidSuspension zur Mattierung von Poly caprolactamschmelzen oder zur Herstellung von Titandioxidkon¬ zentrationen im Polycaprolactam. |
| 10. | Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die TitandioxidSuspension einen Feststoffgehalt von etwa 1 bis 70 Gew.%, vorzugsweise etwa 5 bis 60 Gew.% aufweist. |
| 11. | Verwendung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die suspendierten Ti02Partikel eine Korngröße < 1,2 μm, vorzugsweise < 1, 0 μm aufweisen. |
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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 Mat¬ tierung 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 Ansprü¬ che 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 je¬ doch eine Große > 1,2 μ .
5 Aus der DE-A-31 28 477 ist bekannt, wassrige Suspensionen von femteiligem Titandioxid unter Mitverwendung von Dispergiermit¬ teln 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 ent¬ haltende Suspension abdekantiert. Die Teilchengroße der so er¬ hältlichen 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 Se¬ dimentation 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 Suspen¬ sion von desagglomeriertem, femteiligem Titandioxid zur Verfu- 45 gung zu stellen. Außerdem sollen mit diesem Verfahren Tι0 2 -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 Ti0 2 -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 da¬ durch gekennzeichnet ist, daß man
a) Titandioxidpulver, vorzugsweise unter Verwendung eines Dis¬ pergiermittels, 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 Ti0 2 -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.-%, insbeson¬ dere etwa 5 bis 60 Gew.-% Titandioxid enthalten. Aufgrund der größeren Variabilität der mit Hilfe des Verfahrens herstellbaren Ti0 2 -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 Titan¬ dioxidpulver eine Einzelkorngrösse < 5 μm, insbesondere 0,1 bis 2 μm.
Vorzugsweise setzt man in geeigneter Weise beschichtetes Titan¬ dioxidpulver 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 Tiθ 2 *-Partikeln sind z.B. in Ulimann' s Encyclopedia of Ind. Chem. , 5. Aufl., A20, S. 282 beschrieben. Als bevorzugtes Coating werden Aluminium-, Silizium- und Mangan¬ verbindungen eingesetzt.
In einem geeigneten Gefäß, beispielsweise in einem Rührbehälter, werden Wasser und Dispergiermittel vorgelegt und Titandioxidpul¬ ver hinzugegeben. Der Anteil an Dispergiermittel beträgt bis zu 5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das einge- setzte Ti0 2 . Geeignete Dispergiermittel sind grundsätzlich Schutz¬ kolloide 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 Na 2 HP0 4 sowie Na-Salze modifizierter Polyacrylsäuren mit einem durchschnittli¬ chen 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 Kol¬ loidmühle 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 Teilchen¬ größe von < 0, 8 μm auf.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die bei¬ liegende Figur näher erläutert, ohne sie in irgendeiner Weise zu beschränken.
In einem Rührbehälter 1 werden 350 kg vollentsalztes Wasser und 5 kg Na 2 HP0 4 als Dispergiermittel im Behälter 7 vorgelegt. Ein an den Rührbehälter angeschlossenes Pumpensystem 2 pumpt das Wasser mit hoher Strömungsgeschwindigkeit um, so daß über einen Saug¬ stutzen 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.