NO142368B - Fasesammenlignende radionavigasjonssystem - Google Patents

Abstract

Fasesainmenlignende radionavigasjonssystem.

Description

Blytitanat-siliciumdioxydpigmenter.

Blytitanat, PbTiOs, har i lang tid vært kjent innen malingindustrien som et av de mest holdbare pigmenter. Dessuten har blytitanat en nesten fullkommen lysekt-

het. Disse og en rekke andre ønskede pigmentegenskaper kom klart til syne både i malinger inneholdende et enkelt pigment og i malinger med flere pigmenter. Blytitanat ble imidlertid normalt begrenset til bruk i malinger inneholdende flere pigmenter, som f. eks. sinkoxyd, bly-sink-oxydpigmenter, blyhvitt og titandioxyd og bariumsulfatpigmenter.

De høye material- og fabrikajsonsom-kostninger har imidlertid medført at bly-

titanatpigmenter idag praktisk talt ikke lengre er tilgjengelige i handelen.

Foreliggende oppfinnelse tar derfor sikte på å tilveiebringe et blytitanatpig-ment som lar seg fremstille økonomisk samtidig som pigmentets karakteristiske egenskaper bibeholdes.

Oppfinnelsen angår komplekse blytitanat-siliciumdioxydpigmenter inneholdende PbO, TiO,2 og Si02 i mengder som analytisk faller innenfor et område på et ternært diagram for PbO, Ti02 og Si02 begrenset av rette linjer trukket i serie mel-

lom punkter som representerer følgende sammensetninger i vektsprosent:

De nye pigmenter kan fremstilles ved

å lage en intim blanding av PbO, TiO.j og SiO, som så kalsineres ved forhøyet temperatur under dannelse av et blytitanat-siliciumdioxydpigment. Pigmentet forelig-

ger stort sett i form av et blytitanatbelegg på adskilte siliciumdioxydpartikler. Sili-ciumdioxydet i pigmentet øver derfor in-

gen uheldig innflytelse på blytitanatets karakteristiske overflateegenskaper som pigment.

Blyglette, blycarbonat eller andre bly-forbindelser som gir PbO ved oppvarmning, kan benyttes som utgangsmaterialer for PbO, mens titandioxyd, titansyre eller andre titanforbindelser som gir Ti02 ved

oppvarmning, er egnede utgangsmaterialer for Ti02. Som utgangsmaterialer for Si02

kan felt siliciumdioxyd, kiselsyre eller na-turlig siliciumdioxyd benyttes. En pulveri-

sert kvartsitt har f. eks. vist seg tilfreds-stillende etter å være malt til ønsket fin-

het i f. eks. en kulemølle.

Figur 1 representerer et ternært diagram for en blanding av forbindelsene PbO, Ti02 og Si02. Punktet A represente-

rer 100 pst. PbO, B 100 pst. TiO, og C 100

pst. SiO,. Det skraverte område på dia-grammet er begrenset av rette linjer mellom punktene 2, 3, 4 og 5, som tilsvarer de følgende sammensetninger:

Sammensetningene innen det skraverte område dekkes av oppfinnelsen. Det fremgår at molforholdet mellom bestanddelene i disse sammensetninger kan vari-ere fra 0,59 til 4,66 mol PbO og fra 1,56 til

22 mol SiOL, pr. mol TiO,.

De foretrukne konsentrasjoner ligger innen området begrenset av linjer mellom punktene 6, 7, 8 og 9 som representerer følgende sammensetninger:

Den rette linjen, som innen det skraverte området på fig. 1, forbinder punktene 4, 8, 9 og 10, representerer alle sammensetninger med PbO og Ti02 i et molforhold på 1 : 1, som ved oppvarmning forbinder seg under dannelse av pigmenter bestå-ende vesentlig av blytitanat og siliciumdioxyd. Punktet 10 tilsvarer en sammenset-ning med 35,5 pst. PbO, 12,7 pst. Ti02 og 51,8 pst. Si02.

Ved å øke PbO-konsentrasjonen fåes et modifisert blytitanat-siliciumdioxyd-pigment. Overskuddet av PbO utover det som trengs for reaksjon med Ti02, forbinder seg med noe SiO, under dannelse av et blytitanat-blysilikat-siliciumdioxydpig-ment som kombinerer blysilikatets vel-kjente motstandsdyktighet overfor atmos-færisk slitasje med blytitanatets gode pigmentegenskaper. Slike sammensetninger dekkes av den del av det skraverte område på figur 1 som begrenses av rette linjer gjennom punktene 2, 3, 4 og 10.

Ved å minske PbO-innholdet i forhold til Ti02-innholdet, fåes pigmenter med høy fargestyrke. Slike sammensetninger ligger innen det skraverte område begrenset av rette linjer gjennom punktene 4, 5 og 10.

Det skraverte området og de tilsvar-ende ovennevnte molforhold representerer kritiske verdier for bestanddelene. Pigmenter med sammensetninger utenfor det skraverte området kan fremstilles, men disse har dårligere pigmentegenskaper og/ eller bestanddelenes virkning forbedres ikke.

Den nøyaktige mekanisme ved hvilken de belagte pigmenters belegg forbindes med siliciumdioxydkjernen, er ikke enty-dig klarlagt. Det antas imidlertid at for pigmenter med et PbO : Ti02 molforhold på 1 : 1 er bindingen vesentlig krystal-linsk. Med et overskudd av PbO er bindingen mellom bestanddelene i pigmentet dels av fysisk og dels av kjemisk art. Det er tydelig at kjemiske forbindelser dannes ved en tørreaksjon mellom TiO,, PbO og Si02, og også at fritt siliciumdioxyd er fysisk bundet til disse reaksjonsprodukter.

Det forekommer mest sannsynlig at det blysilikat som dannes, i sterk grad virker som bindeledd mellom blytitanatet og si-liciumdioxydet.

Selv om pigmentene ifølge foreliggende oppfinnelse består vesentlig av PbO, TiO, og Si02, kan tilfeldige forurensninger fra råmaterialene, eller forurensninger tatt opp under fremstillingen, være tilstede i mindre mengder. Disse vil normalt ikke overskride 1 pst. og vil vanligvis ikke merkbart påvirke de ønskede pigmentegenskaper eller fremstillingen av pigmenter.

Fremgangsmåten ved blanding av bestanddelene kan være forskjellig. Blyglette, titandioxyd og siliciumdioxyd kan f. eks. blandes tørt i det riktige forhold, men normalt foretrekkes å blande bestanddelene i form av en vandig oppslemning. En foretrukken fremgangsmåte består i å felle ut basisk blycarbonat fra en om-rørt vandig oppslemning inneholdende PbO, TiO, og SiO, ved å lede inn CO,-gass. Fordelen ved dette er at små partikler av blycarbonat, som er mer reak-tive enn blyglettepartiklene for dannelse av blytitanat, utfelles, samtidig som filt-reringen av oppslemningen før kalsineringen faller lettere. Andre gasser, som SO,,, er ikke fordelaktige da de dannede blyforbin-delser vil være forholdsvis stabile og ikke reagere fullstendig med titandioxydet.

Det er ønskelig, men ikke nødvendig, å tilsette en mindre mengde eddiksyre eller en annen egnet syrekatalysator for å løse opp en mindre del PbO og derved øke konsentrasjonen av blyioner i den vandige oppløsning når CO,-gass ledes inn i denne for å felle ut blycarbonat.

Etter at blandingen er ferdig, avvan-nes oppslemningen ved filtrering og tør-ring ved en hvilken som helst vanlig fremgangsmåte. Oppslemningen kan også over-føres direkte til en kontinuerlig roterovn hvor oppslemningen tørres i begynnelsen av roterovnen og kalsineres nærmere ro-terovnens utløpsende. Kalsineringstempe-raturen ligger mellom 400° C og 700° C, fortrinsvis mellom 600° C og 650° C. Kal-sineringstemperaturer under 400° C er normalt utilstrekkelige. Over 700° C blir reaksjonen raskt ferdig, men produktet er delvis sintret og av sandete karakter. Kalsineringstiden bør normalt ligge mellom 1 og 3 timer, fortrinsvis ca. 2 timer.

Ni forsøk ble utført som følger under beskyttelse av de ovenfor anførte bestand-deler og mengder: Blygletten ble våtstampet gjennom en 100 mesh sikt og satt til en 30 x 46 cm krukke inneholdende siliciumdioxyd som på forhånd var våtmalt i 16—18 timer i en 15 1 porselensmølle inntil en gjennomsnitt-lig partikkelstørrelse på 7u. 5 1 av en vandig oppslemning av titandioxyd ble så til-satt. Deretter fulgte eddiksyre, og kulldioxyd ble ledet inn gjennom bunnen av krukken med en hastighet på ca. 1,6 g pr. minutt inntil en pH på 7,0—6,8. Oppslemningen ble kraftig omrørt under inn-føringen av kulldioxyd. Derpå ble oppslemningen filtrert, tørret og ført gjennom en Raymond-mølle for å knuse eventuelle tørre klumper. Det knuste materiale ble deretter oppvarmet i en muffelovn i 2 timer ved 600—650° C. Det kalsinerte materiale ble så knust i en hammermølle. En analyse av produktet ga følgende resul-tat:

En mikroskopisk undersøkelse av en

tilfeldig prøve (forsøk 4 ovenfor) viste at i alle partikler var belagt og hadde følgende egenskaper :

Pigmentene fra forsøk 1, 2 og 3 i ek-

sempel 1 ble derpå inkorporert i malinger ved å blande pigmentene med linolje, tørre-

stoff og et flyktig fortynningsmiddel i en pigmentvolumkonsentrasjon på 30 pst. Ma-

lingene ble strøket på forsøksplater og sammenliknet i et atmosfærometer med en kontrollmaling inneholdende vanlig bly-

titanat i samme pigmentvolumkonsentra-

sjon.

Etter 450 timers akselerert test viste forsøkspigmentene seg å være stort sett like gode som vanlig blytitanat. Det frem-

gikk at konsentrasjonen av bestanddelene i noen utstrekning vil påvirke de nye pig-

menters egenskaper. Ved prøven viste det seg at en økning av PbO-innholdet på be-

kostning av. Ti02-innholdet minsket fal-

mingen samtidig som glansen ble bedre bevart. Pigmenter med et høyere innhold av PbO og Ti02 ga forbedret motstand mot falming og større farvejevnhet. Alle for-søkspigmenter viste seg imidlertid egnede for bruk i malinger.

Også undersøkelser av malinger inne-

holdende blandinger av pigmenter ble foretatt under atmosfæriske forhold. To kontrollmalinger ble benyttet, hvorav den ene inneholdt 25 pst. vanlig blytitanat, 6,25

pst. anatas titandioxyd, 18,5 pst. barium-

sulfat, 25 pst. sinkoxyd og 25 pst. magnesiumsilikat, og den annen 33 pst. vanlig blytitanat, 33 pst. bly-sinkoxydpigment (35 pst. sinkoxyd) og 34 pst. magnesiumsi-

likat. I forsøksmalingene ble blytitanat-

pigmentet med siliciumdioxydkjerne fra eksempel 1, forsøk 4, benyttet som erstat-

ning på volumbasis for det vanlige bly-

titanat i ovennevnte kontrollmalinger. I

tillegg ble forsøksmalinger undersøkt i hvilke blytitanat-siliciumdioxydkjernepig-

mentet erstattet det vanlige blytitanat og sinkoxydet i den første kontrollmaling, og blytitanatet og bly-sinkoxydpigmentet i den annen kontrollmaling. Begge erstat-

ninger skjedde på volumbasis. Etter 24 må-

neders eksponering viste det seg at test-

platene påstrøket malinger inneholdende blytitanat-siliciumdioxydpigmentet ifølge

foreliggende oppfinnelse normalt var like gode som, eller noe bedre enn, testplatene malt med kontrollmalinger inneholdende vanlig blytitanat. Spesielt oppnåddes be-

dre resultater med malinger hvor blytitanat-siliciumdioxydkjernepigmentene ifølge foreliggende oppfinnelse var benyttet som erstatning på volumbasis for vanlig bly-

titanat og bly-sinkoxydpigment med 1/3

blytitanat, 1/3 bly-sinkoxydpigment og 1/3 magnesiumsilikat. Etter 24 måneders at-

mosfærisk påvirkning viste denne maling ingen kritning mens kontrollmalingene inneholdende bly-sinkoxydpigmentet viste begynnende kritning flere måneder tid-

ligere. Det fremgår av de ovennevnte re-

sultater at pigmentene ifølge oppfinnelsen besitter blytitanatenes utmerkede pigmentegenskaper, samtidig som de er bil-

lige på grunn av tilstedeværelsen av siliciumdioxyd. De nye pigmenter er derfor billige og av overlegen varighet.

Claims (3)

1. Komplekse blytitanat-siliciumdioxydpigmenter, karakterisert ved at de i det vesentlige består av en kjerne av SiO, med et belegg inneholdende bly-

titanat og hvor mengdene av PbO, Ti02 og Si02 i pigmentet på et ternært diagram for PbO — Ti02 — Si02 faller innenfor en firkant hvis hjørner er punktene som representerer følgende sammensetninger i vektprosent: 38,6 PbO, 3,5 Ti02, 57,9 Si02, 65,0 PbO, 5,0 TiO,, 30,0 SiO,, 55,8 PbO 20,0 TiO.,", 24,2 SiO," og 33,0 PbO, 20,0 TiO,, 47,0 SiO",.

2. Fremgangsmåte ved fremstilling av komplekse blytitanatsiliciumdioxydpig-menter i henhold til påstand 1, karakterisert ved at en blyforbindelse som gir PbO ved oppvarmning, en titanforbindelse som gir Ti02 ved oppvarmning og en siliciumforbindelse som gir SiO, ved oppvarmning, i forholdene 0,59—4,66 mol blyforbindelse, beregnet som PbO, og 1,56—22 mol siliciumforbindelse, beregnet som SiO,, pr. mol titanforbindelse, beregnet som" Ti02, blandes godt, hvorefter blandingen kalsineres ved en temperatur opp til 700° C, fortrinsvis ved en temperatur mellom 600° C og 650° C, med en kalsinerings-tid fra 1 til 3 timer, fortrinsvis 2 timer.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 2, karakterisert ved at bestanddelene blandes ved oppslemning i vann, at der eventuelt ledes inn CO,-gass i oppslemningen og at der til oppslemningen eventuelt settes en syrekatalysator, for trinsvis edikksyre, hvoretter filtreres og tørres før kalsineringen.