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DE1810042A1 - Titandioxid,Pigment,Aufschlaemmung mit hohem Feststoffgehalt - Google Patents

Titandioxid,Pigment,Aufschlaemmung mit hohem Feststoffgehalt

Info

Publication number
DE1810042A1
DE1810042A1 DE19681810042 DE1810042A DE1810042A1 DE 1810042 A1 DE1810042 A1 DE 1810042A1 DE 19681810042 DE19681810042 DE 19681810042 DE 1810042 A DE1810042 A DE 1810042A DE 1810042 A1 DE1810042 A1 DE 1810042A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pigment
titanium dioxide
slurry
high solids
triethanolamine
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE19681810042
Other languages
English (en)
Inventor
Allen Alvin
Wollenberg Thoma Spedden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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 EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of DE1810042A1 publication Critical patent/DE1810042A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D17/00Pigment pastes, e.g. for mixing in paints
    • C09D17/004Pigment pastes, e.g. for mixing in paints containing an inorganic pigment
    • C09D17/007Metal oxide
    • C09D17/008Titanium dioxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

E. I. DU PONT DE NEMOUES & COMPANI Wilmington, Delaware 19898, U.S.A.
betreffend
Titandioxid-Pigment-Aufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt.
Die Erfindung betrifft Aufschlämmungen von Titandioxid-Pigmenten, die sich durch besondere Lagerbeständigkeit auszeichnen, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Titandioxidpigmente sind seit einigen Jahren in weitverbreiteter Verwendung insbesondere in der Papierindustrie zur Verbesserung des Weißgehalts und der Undurchsichtigkeit. Die Pigmente werden im allgemeinen als Streichpigment angewandt, dienen aber häufig auch als Füllstoff für das Papier selbst und werden während der Papierherstellung in den Papierstoff eingebracht. Bevorzugt erfolgt diese Zugabe während der Papierherstellung in Form einer genau dosierten Titandioxidauf schlämmung bekannter Konzentration· Bekanntlich lassen sich Titandioxidaufschlämmungen mit hohem Feststoffgehalt wegen ihrer ungünstigen Fließeigenschaften schwer verarbeiten. So ist die Viskosität von den einwirkenden Scherkräften abhängig und steigt mit zunehmender Scherkraft. Derartige Aufschlämmungen lassen sich also nur schwer pumpen, die Feststoffe neigen während Lagerung und Transport zum Absetzen und bilden Kuchen,
— 2 —
909832/ 1320
Man hat bereits versucht, Äthanolamine für die Herstellung von in Wasser dispergierbaren Titandioxid-Pigmenten anzuwenden. (USA-Patentschrift 2 7M· 029). Auch wurde die Anwendung eines Alkalisalzes von Carboxymethyldellulose für in Schlagmühlen behandelten Gemischen mit Titandioxid versucht, um die Retention des Titandioxids in dem Papierstoff zu verbessern (USA-Patent-, schrift 3 205 085)» Bei keinem dieser Versuche erreichte man jedoch pumpfähige Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts und geringer Neigung, zum Absetzen, wie dies erfindungsgemäß möglich ist.
Die Erfindung betrifft somit eine wässerige Aufschlämmung vom Titandioxidpigment mit hohem Feststoffgehalt, die sich leicht pumpen läßt und über eine beträchtliche Zeit ohne Absetzen zu einem harten Kuchen lagerfähig ist, und ein Verfahren zu deren Herstellung, Die erfindungsgemäße Aufschlämmung enthält: Io) etwa 60 - 80 Gew,-% trocken gemahlenes Anataspigmente 2β) ca„ 0,05 - 1 Gew»-$ eines Amins, vorzugsweise eines Alkanolamine, als Dispersionsmittel und
3„) ca„ 0,01 - 1 Gewo-$ eines Polysaccharids als Mittel zur Verhinderung des Absetzens, wobei die Gewichtsmengen der Zusätze im allgemeinen auf Pigmentgewicht berechnet sind.
Das zur erfindungsgemäßen Dispersion verwendbare Titandioxidpigment kann ein trocken gemahlenes Anatasprodukt sein, wie man" es nach dem bekannten Sulfatverfahren erhält. Das Trockenmahlen ist nicht wesentlich. Man kann hierfür übliche Anlagen wie Strählmühlen oder Kolloidmühlen anwenden. Auch eignen sich Ringwalzenmühlen und dergleichen,,
Jedes Amiη als Dispersionsmittel wie Triäthylamin, Äthylehdiamin, oder Triethanolamin-titaueheiat ("Tyzor" TE) kann erfindungsgemäß angewandt werden, bevorzugt wird Triäthanolamin. . Andere T^alkanolamine wie Trimethanolamin, Tripropanolamin und Tributanolamine und deren Gemische sind ebenfalls brauchbar,
- 3 ~ 909832/1320
insbesondere solche mit Molekulargewichten zwischen etwa 10? und 233. Handelsübliches Triäthanolamin enthaltend 80 bis 85 % Triäthanolamin mit etwa 15 % Diethanolamin und 1 bis 2,5 % Monoäthanolamin wird besonders bevorzugt. Trotzdem bereits ein Minimalanteil von 0,05 Gew.-% Dispersionsmittel bezogen auf Pigment wirksam ist, bevorzugt man im allgemeinen zumindest 0,1 ^. Größere Anteile können zur Anwendung gelangen, jedoch führen Mengen über 1 % im allgemeinen nicht zu wirtschaftlichen Vorteilen. Es wurde als besonders wirksam erkannt, das Dispersionsmittel dem Pigment vor dem Mahlen zuzusetzen·
Als Mittel zur Verhinderung des Absetzens kann man die verschiedensten Polysaccharide wie Kohlenhydrat-Gummen, Alkälicarboxymethylcellulose, und zwar das Salz von Natrium, Kalium, lithium oder Ammonium, aber auch Gelluloseäther in Form der verschiedensten Handelsprodukte ("Natrasol") und Saceharidkomplexe ("Speciality 287") anwenden. Besonders geeignet sind im allgemeinen Mengenanteile von etwa 0,05 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Pigmentgewient in der Aufschlämmung. Größere Mengen bis etwa 1 % können manchmal zweckmäßig sein.
Sowohl das Dispersionsmittel als auch das Mittel zur Verhinderung des Absetzens können bei Titandioxidpigmenten vor dem Trookenmahlenzugesetzt werden, man kann sie aber auch in den Schlamm einführen· Bevorzugt setzt man Triäthanolamin in Form einer wässrigen Lösung dem trockenen Pigment vor dem Trockenmahlen zu, woraufhin das Mittel zur Verhinderung des Absetzens erst in die Pigmentaufschlämmung eingebracht wird.
Zur Bestimmung der rheologisehen Eigenschaften der Schlämme wird ein bekanntes Viskosimeter Hercules Hi Shear Viscometer angewandt. Es handelt sich dabei um einen Schaft, der sich-in einem den Schlamm enthaltenden Becher dreht. Ein Rheogramm erhält man durch Auftragen der Sohergeschwindigkeiten (.IpM) gegen die Scherkraft, also das Drehmoment dyn.cm. In dem Rheogramm ist die Scherbelastung in 10^.dyn.cm gegen die maximale Schergeschwindigkeit 1100 UpM aufgetragen.
■ 909832/13 20
Der Anteil an abgesetztem Feststoff in % wird ermittelt, indem eine Probe der Aufschlämmung in einen Tiegel eingewogen und 20 Tage stehen gelassen wird. Er wird dann über einem zweiten gewogenen Tiegel 10 see umgeleert und der erste Tiegel wieder gewogen. So läßt sich der zurückbleibende Kuchen ermitteln«, Der in den zweiten Tiegel abgeleerte Schlamm wird in den ersten Tiegel zurückgegossen und nun der zweite Tiegel ausgewogen, um den Materialverlust zu ermitteln. Das Absetzen des Peststoffes , wird nach folgender Gleichung errechnet:
af Kuchengewicht - Korrektur für Verlust . 100
Schlammgewicht
Den "Rollenwert" erhält man, indem eine Probe 10 min bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 100 UpM gerollt und anschließend das Absetzen ermittelt wird. -
Folgende Beispiele erläutern die Erfindung: In allen Beispielen mit Ausnahme dort, wo es angegeben ist., wurde Anatas, hergestellt durch Hydrolyse einer Titansulfatlösung, Auswaschen des Hydrolysats und Brennen bei etwa 900 G in einem kontinuierlichen Brennofen angewandt und mit Triäthanolamin durch Auftropfen einer Lösung von Triäthanolamin im Wasser auf das gebrannte Pigment behandelt, anschließend wird in einer Strahlmühle zerkleinert. Man gibt so viel Triäthonolamin in wässriger Lösung zu, daß 0,17 % Triäthanolamin bezogen auf Pigmentgewicht auf der Oberfläche des Pigmentes haften bleibt. Durch die Zerkleinerung des so behandelten Pigments erfolgt eine Verteilung des Triäthanolamins über das ganze Pigment.
Unter Rühren wird nun genügnnd behandeltes Pigment in Wasser enthaltend ein Polysaccharid als Mittel gegen das Absetzen eingebracht, so daß man eine Aufschlämmung mit 70 Gew.-% '^-^o erhält. Nach beendeter Zugabe von Pigment und Mittel wird die Aufschlämmung 30 min fest gerührt, um eine einwandfreie Verteilung zu gewährlei&en. Es wurde nun eine Versuchsserie mit
-· 5 - 9Q983 2/132Q
unterschiedlichen Mitteln zur Verhinderung des Afcsetzens in den in Tabelle 1 angegebenen Konzentrationen untersucht.
Tabelle I % abge setzt Rheogramm
gerollt
Mittel gegen das Absetzen per oll Ι 0,8
1,1
Beispiel Gew.-)* 28,4
13,3
ό,87
3,79
1,9
1
2
Natriumcarboxyme-
thylcellulose
Il
0,05
O,1L
9,8 l,3*l· 0,9
3 . \ Il 0,15 29,^ 8,90 1,8
Kohlehydrat-Gummi 0,05 3,8 0,89 3,0
5 Il 0,10 3,1 0,00 0,3
β Il 0,15 53,O^ 46f7
7 Vergleich
Aus der Tabelle 2 geht hervor, daß die Art des Amins als Dispersionsmittel kritisch ist, um einen entsprechend fließenden Schlamm zu erhalten, Werte die gegen Null gehen, zeigen eine geringe Viskosität an.
Tabelle II Absetzen % abgesetzt Rheogramm
Mittel gegen das Gew.-^ Triäthanolamin gerollt
Beispiel 0,1 0,15 2,9
8 Kohlehydrat-Gummi 0,1 0,15 3,7
9 Natriumcarboxyme-
thylcellulose
0,0 C,15 1,7
10 Vergleich 0,1 0,00 JW-, 0
11 Kohlehydrat-Gummi 0,1 0,00 52,00
12 Nat r i um c arb ox ym e-
thylcellulose ■
0,0 0,00 19,0
13 Vergleich
v/endet man anstelle des trocken^:emahlenen Anatas einen η aid gemahlenen Anatas oder einen Rutil an, so erhält üian ein viskoser, nicht pumpfähiges Produkt, welches oft geliert ist.
Pat entansprüche
9 098 32/1320

Claims (3)

Patentansprüche
1. Wässrige Aufschlämmung vom Titandioxidpigment mit
hohem Feststoffgehalt gekennzeichnet durch etwa 60 bis 80 Gew«,-$ trockengemahlenem Anatas, etwa 0,05 1 Gew.-% eines Amins als Dispersionsmittel und etwa 0,01 bis 1 Gew.-% eines Polysaccharids als Mittel zur Verhinderung des Absetzens, berechnet auf Pigment'gewicht.
2. Aufschlämmung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersionsmittel 0,1 bis 0,3 GeWo-# Triäthanolamin ist«
3. Aufschlämmung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Verhinderung des Absetzens 0,05 Ms 0,15 Gew.~# eines Kohlehydratgummis oder Natriumcarboxymethylcellulose ist·
ll·· Verfahren zur Herstellung der Aufschlämmung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man ein gebranntes und trockengeraahlenes, mit ca· 0,05 bis 1 % Dispersionsmittel versehenes Anataspigment unter Rühren in Wasser enthaltend etwa 0,01 bis 1 Gew.-% Mittel gegen das Absetzen einbringt, wobei der Pigmentanteil auf einen Peststoff gehalt des Schlamms von 60 bis 80 % eingestellt wird.
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DE19681810042 1967-11-20 1968-11-20 Titandioxid,Pigment,Aufschlaemmung mit hohem Feststoffgehalt Pending DE1810042A1 (de)

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