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"Procedé de fluxage des pigments.,,
La présente invention concerne des perfectionnements à la préparation de dispersions non aqueuses de pigments dans un milieu liquéfiable formant véhicule et, plus par- ticulièrement, le transfert direct de pulpes aqueuses de pigments dans des milieux organiques par une opération ou un procédé dénomme dans la technique "fluxage". L'invention concerne notamment les agents permettant d'effectuer et (ou) de faciliter le transfert.
On sait que certains pigments peuvent être "fluxés" dans une huile sans l'addition d'un agent de fluxage, C'est
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ainsi par exemple, que la cerise blanche se laisse facile- ment fluxer dans l'huile de lin, par simple mélange de ces deux produits. Les pigments de cette categorie sont généra- lement de nature hydrophobe. On sait egalement que certains agents facilitent le fluxage, ou l'amorcent même dans le cas de certaines combinaisons de pigments avec le milieu re- cepteur. Les pigments qui ne se laissent pas facilement fluxer:, ou exigent des agents pour réaliser le transfert, sont de nature hydrophile.
On a donné diverses explications de l'effet produit par ces agents ou cette categorie d'a- gents, et de l'inefficacité des composés chimiquement si- milaires. Certaines de ces explications invoquent la consti- tution physique de la molecule ainsi que sa réactivite chimique.
La présente invention repose sur cette decouverte qu'un groupe d'aminés non encore connues comme agents de fluxage peuvent utilement intervenir à cet effet. La valeur de l'invention réside dans ces particularités qu'il suffit d'une quantité relativement faible pour effectuer le transfert, et que l'agent de fluxage est relativement peu coûteux.
L'invention permet de réaliser un procède de prepara- tion d'une dispersion sensiblement non aqueuse d'un pigment dans un vèhicule liquide, ou liquéfiable, consistant à fluxer un pigment d'un mélange aqueux ou d'une dispersion aqueuse dans un véhicule organique liquide ou liquéfiable non misci- ble à l'eau par mélange intime du mélange aqueux ou de la dispersion aqueuse avec ce véhicule en présence de benzylamine ou d'un de ses drives méthyle ou benzyle N-substitués. Ces dérivés N-substitués peuvent être des amines secondaires ou tertiaires et, dans ce dernier cas, les deux substituants peuvent être semblables ou différents.
Suivant une particularité de l'invention, lesdites ami- nes sont utilisées sous la forme de leurs savons d'acides gras ou d'acides résineux.
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Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, le mélange aqueux ou la dispersion aqueuse du pigment se pré- sente sous la forme d'un gâteau pressé obtenu par la pré- oipitation d'un pigment dans un milieu aqueux, et par fil- tration consécutive de ce pigment.
L'invention peut être appliquée à la fois avec des pigments inorganiques et des pigments organiques. L'action du fluxage exige le mélange intime de la pulpe aqueuse de pigment et du véhicule récepteur avec une dépense considé- rable de temps et de force motrice. Un agent de fluxago accélère le processus et permet de réaliser une économie de temps et d'argent. Le milieu et l'eau révèlent fréquem- ment une tendance à l'émulsification lors de ces opéra- tions.
L'accélération du processus réduit cette émulsi- fioation. La.formation d'une émulsion réduit l'efficacité du fluxage, parce qu'une quantité d'eau plus importante est retenue dans la masse, et que cette eau doit être éli- minée par d'autres, moyens,Un but de l'agent de , , fluxage est de réduire ou d'empêcher la formation d'une émulsion.
Des pigments particulièrement indiqués'pour le fluxage suivant l'invention sont les bleus de fer, les jaunes de chrome, les laques organiques et les matières colorantes à base de pigments.
Le véhicule peut être constitué par un liquide non miscible à l'eau ou un solide qui devient liquide à la température de mise en oeuvre du procédé. Il peut être choisi parmi les solvants des goudrons de houille, les alcools minéraux, les naphtes hydrogénées, représentant les véhicules volatils, ou encore parmi les huiles telles que l'huile de lin, l'huile de graines d'aleurites, l'huile de fèvesde soja, l'huile de parilla ou d'autres huiles d'origine végétale et animale, les vernis synthétiques et
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oleo-resineux, representat les véhicules siccatifs, ou en- fin les huiles minérales, la vaseline, l'huile de ricin et les cires, représentant les véhicules non siccatifs. Tous ces produits peuvent être utilisés dans le procède suivant l'invention.
Les huiles siccatives présentent généralement un indice diacide représentant une teneur en acide gras qui peut former un savon avec l'agent de fluxage à base d'aminé. La formation du savon n'entraîne pas l'ineffi- cacite de l'aminé, étant donne que l'agent à base d'aminé peut être ajoute effectivement sous la forme d'un savon ou d'une amine libre, L'aminé peut être condensée avec des acides gras formant un savon, tels que les acides olèique, stéarique, palmitique, linolénique, ricinoléique, ou avec des acides résineux formant un savon tels que la colophane ou l'acide abiétique, en vue de l'obtention de l'agent de fluxage à base d'amino-savon.
Etant donné que l'amine libre ou ses savons peuvent être utilises avecdesvéhicules volatils ou ne présentant aucun indice d'acide, on sait que l'aminé libre et ses savons sont tous des agents de fluxage, quoique la formation d'un savon ne soit pas essentielle pour la mise en oeuvre de la présente invention, une certaine acidité dans les véhicules neutres augmente l'efficacite des agents de fluxage à base d'amine, lorsque l'acide est du type formant un savon.
C'est ainsi qu'on peut ajouter desacides gras ou d'autres acides formant un savon
Pour mieux faire comprendre l'invention, on donnera ci-après quelques exemples* Quoique ces exemples mettent principalement en oeuvre des pigments de bleu de fer, l'in- vention n'est pas limitée à ceux-ci. Le bleu de fer (ferrocyanure ferrique) est très hydrophile et représente l'un des pigments les plus difficiles à. utiliser dans un
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procédé de fluxage. C'est/pour cette raison qve ltinvention sera décrite en détail dans son application à ce produit, de même que pour cet autre motif que cette application con- stitue l'essai le plus rigoureux pour la mesure de lteffi- cacité comparée des agents de fluxage.
Exemple 1
Base dtencre pour l'impression: *-
756 Kg de gâteau pressé de bleu de fer humide conte- nant 226,8 Kg de pigment (poids à sec), 226,8 Kg de vernis lithographique (un vernis à base d'huile de lin formé à chaud), 6,8 Kg de benzylamine.
On mélange un tiers environ du gâteau pressé de bleu de fer et 114,4 Kg de vernis lithographique dans un appareil du type à pétrin de pâte, équipé pour le séchage dans le vide, le chauffage et le refroidissementOn peut également uti- liser tout autre appareil assurant un mélange intime. On ajoute ensuite à ce mélange 4 Kg environ de benzylamine, et on continue de malaxer, En peu de temps, généralement en moins de vingt minutes, l'eau du gâteau pressé se sépare par fluxage et le bleu de fer est absorbé par le vernis. Lteau est sépa- rée par décantation ou éliminée par d'autres moyens, et on introduit dans le malaxeur un tiers environ du gâteau pressé restant.
En ce point du procède, on ajoute également 22,7 Kg de vernis lithographique et Oe9 Kg de benzylamine Si l'on prolonge le malaxage, une autre quantité dteau est extraite par fluxage, Le gâteau pressé restant est fluxé en deux char- ges de la manière précitée, et.on utilise pour,chaque charge 0,9 Kg de benzylamine et 22,7 Kg de vernis lithographique6 Après fluxage de la totalité du gâteau pressa, on ouvre l'admission de la vapeur d'eau et la température de la masse est élevée entre 50 et 60 C.
On fait le vide dans le mala- xeur et on prolonge le malaxage sous une pression réduite
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jusqu'à ce que la pâte dé pigment et l'huile soit sen- siblement débarrassées de l'eau. On refroidit la masse et on ajoute les 45 Kg restants du vernislithographique pour l'obtention d'une encre de base contenant une partie de pigment pour une partie de vernis* La manière de procéder qui vient d'être décrite représente un mode de mise en oeuvre typique de l'invention, nais celle-ci n'est pas limitée à cet exemple,, L'opérateur peut au besoin appor- ter les modifications qui s'imposent dans chaque cas. Au lieu d'être séchée dans le vide, la pâte peut être achevée dans un malaxeur à cylindres..
La durée nécessaire à ce mode de mise en oeuvre est d'environ quatre heures.
Exemple II
907 Kg de gâteau pressé de bleu de fer humide, con- tenant 226,8 Kg de pigment (poids à sec), 226,8 Kg de ver- nislithographique, 41,3 Kg de dibenzylamine.
La manière de procéder est semblable à celle indiquée dans l'exemple I.
.Exemple III
907 Kg de gâteau presse de bleu de fer humide conte- nant 226,8 Kg de pigment (poids à sec), 226,8 Kg d'une huile minérale, 6,8 Kg de benzyl-N-diméthilamine, 41,3 Kg d'acide oléique. un mélange l'acide oléique et la benzyldimethyla- de mine pour former un savon à base/benzyldiméthyloléate avec un excès d'aminé libre. A partir de ce point, la manière de procéder est similaire à celle indiquée dans 11 exemple 1..
On ajoute l'amido-savon et l'huile minérale dans le malaxeur au fur et à mesure des besoins.
Exemple IV
1360,8 Kg de jaune de chrome moyen humide contenant 907 Kg de pigment (poids à sec),226,8 Kg d'huile de lin, 4,5 Kg de benzylamine,
La manière de procéder est semblable à celle indique
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dans l'exemple Io
Exémple V
907 Kg de gâteau pressé de bleu de fer humide contenant 272,2 Kg de pigment (poids à sec), 387,4 Kg de vernis à base de phtalate de glycérol à 100 % de solides, 272,2 Kg d'alcools minéraux, 41,3 Kg de benzylamine.
Le pigment est fluxé dans le vernis à base de phtalate de glycérol avec la benzylamine, de la manière décrite dans l'exemple I. On sèche la masse dans le vide, on la re- froidit, et on ajoute ensuite l'essence minérale.
Les exemples qui viennent d'être décrits indiquent que l'aminé peut être primaire, secondaire ou tertiaire, à condition qu'elle présente au moins un radical benzyle. Il en résulte que le groupement efficace est C6H5CH2 - N # dans une amine libre ou dans un amino-savon. Les agents peu- vent présenter une certaine solubilité dans lteau, mais ils sont généralement plus soluble dans un véhicule liquide.
L'élimination de l'eau de la masse après fluxage peut en- traîner l'élimination d'une certaine proportion de l'agent, Nais lorsque l'opération est mise en oeuvre en une seule phase, la fonction principale de l'agent est assurée. Lors- que l'opération est mise en oeuvre en plusieurs phases, on ajoute une proportion plus élevée de l'agent de façon qu'une élimination éventuelle d'une certaine proportion au cours de l'extraction de l'eau n'intervienne pas dans le sens d'une réduction de l'action de cet agent.
Les pâtes à base d'huile préparées de la manière dé- crite conviennent à la fabrication d'enduits de finissage protecteurs ou décoratifs de tous genres, et à des appli- oations similaires.
La proportion d'agent de fluxage nécessaire à l'obten- tion d'un résultat déterminé varie avec ltappareil utilisé,
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avec le pigment, la concentration de la pulpe, le 'véhicule récepteur et d'autres facteursb Il s'agit toujours d'une faible quantité, généralement inférieure à 5% du poids à sec du pigment.
Revendications.
1. Procédé de préparation d'une dispersion sensible- ment non aqueuse d'un pigment dans un véhicule liquide ou liquéfiable consistant à produire le fluxage d'un pigment à partir d'un mélange ou d'une dispersion aqueuse dans un véhicule organique liquide ou liquéfiable non miscible à l'eau en mélangeant intimement ce mélange ou cette disper- sion aqueuse avec ce @óhicule en présence de benzylamine ou d'un dérive méthyle ou benzyle N-substitué de benzylamine.
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"Pigment fluxing process. ,,
The present invention relates to improvements in the preparation of non-aqueous dispersions of pigments in a liquefiable vehicle medium and, more particularly, to the direct transfer of aqueous pigment pulps to organic media by an operation or process referred to in the art. "fluxing". The invention relates in particular to agents for carrying out and (or) facilitating the transfer.
It is known that certain pigments can be "fluxed" in an oil without the addition of a fluxing agent.
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so, for example, that the white cherry is easily allowed to flow into linseed oil, by simply mixing these two products. Pigments in this category are generally hydrophobic in nature. It is also known that certain agents facilitate fluxing, or even initiate it in the case of certain combinations of pigments with the receiving medium. Pigments which do not flow easily, or require agents to effect the transfer, are hydrophilic in nature.
Various explanations have been given of the effect produced by these agents or this class of agents, and of the ineffectiveness of chemically similar compounds. Some of these explanations invoke the physical constitution of the molecule as well as its chemical reactivity.
The present invention is based on this discovery that a group of amines not yet known as fluxing agents can usefully intervene for this purpose. The value of the invention lies in these features that a relatively small amount is sufficient to effect the transfer, and that the fluxing agent is relatively inexpensive.
The invention enables a process for the preparation of a substantially non-aqueous dispersion of a pigment in a liquid, or liquefiable vehicle, comprising fluxing a pigment from an aqueous mixture or from an aqueous dispersion into a vehicle. liquid or liquefiable organic non-miscible with water by intimately mixing the aqueous mixture or the aqueous dispersion with this vehicle in the presence of benzylamine or one of its methyl or N-substituted benzyl drives. These N-substituted derivatives can be secondary or tertiary amines and, in the latter case, the two substituents can be the same or different.
According to one particular feature of the invention, said amines are used in the form of their fatty acid or resinous acid soaps.
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According to other characteristics of the invention, the aqueous mixture or the aqueous dispersion of the pigment is in the form of a pressed cake obtained by the pre-oipitation of a pigment in an aqueous medium, and by fil- consecutive tration of this pigment.
The invention can be applied with both inorganic pigments and organic pigments. The action of fluxing requires the intimate mixing of the aqueous pigment pulp and the recipient vehicle with a considerable expenditure of time and driving force. A fluxago agent speeds up the process and saves time and money. The medium and the water frequently show a tendency to emulsify during these operations.
Speeding up the process reduces this emulsification. The formation of an emulsion reduces the efficiency of fluxing, because more water is retained in the mass, and this water must be removed by other means. The fluxing agent is to reduce or prevent the formation of an emulsion.
Pigments particularly suitable for the fluxing according to the invention are iron blues, chromium yellows, organic lakes and coloring materials based on pigments.
The vehicle may consist of a liquid immiscible with water or a solid which becomes liquid at the temperature for carrying out the process. It can be chosen from coal tar solvents, mineral alcohols, hydrogenated naphtha, representing volatile vehicles, or else from oils such as linseed oil, aleurite seed oil, oil. soya beans, parilla oil or other oils of vegetable and animal origin, synthetic varnishes and
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oleo-resinous, represent the drying vehicles, or finally mineral oils, petroleum jelly, castor oil and waxes, representing the non-drying vehicles. All of these products can be used in the process according to the invention.
Drying oils generally have a diacid number representing a fatty acid content which can form a soap with the amine fluxing agent. The formation of the soap does not result in the ineffectiveness of the amine, since the amine-based agent can be effectively added in the form of a soap or a free amine, The amine can be condensed with fatty acids forming a soap, such as oleic, stearic, palmitic, linolenic, ricinoleic acids, or with resinous acids forming a soap such as rosin or abietic acid, in order to obtain the amino-soap fluxing agent.
Since the free amine or its soaps can be used with volatile or non-acidic vehicles, the free amine and its soaps are all known to be fluxing agents, although soap formation is not Not essential to the practice of the present invention, some acidity in neutral vehicles increases the effectiveness of amine-based fluxing agents when the acid is of the soap-forming type.
This is how fatty acids or other soap-forming acids can be added
In order to better understand the invention, a few examples will be given below. Although these examples mainly use iron blue pigments, the invention is not limited to them. Iron blue (ferric ferrocyanide) is very hydrophilic and represents one of the most difficult pigments to. use in a
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fluxing process. It is for this reason that the invention will be described in detail in its application to this product, as well as for this other reason that this application constitutes the most rigorous test for the measurement of the comparative efficacy of the agents of the same. fluxing.
Example 1
Ink base for printing: * -
756 Kg of pressed wet iron blue cake containing 226.8 Kg of pigment (dry weight), 226.8 Kg of lithographic varnish (a hot-formed linseed oil-based varnish), 6.8 Kg of benzylamine.
About a third of the pressed cake of iron blue and 114.4 kg of lithographic varnish are mixed in a dough kneader type apparatus, equipped for vacuum drying, heating and cooling. Any other can also be used. device ensuring an intimate mixture. Approximately 4 kg of benzylamine is then added to this mixture, and kneading is continued, In a short time, generally in less than twenty minutes, the water from the pressed cake separates by fluxing and the iron blue is absorbed by the varnish. . The water is separated by decantation or removed by other means, and about a third of the remaining pressed cake is introduced into the mixer.
At this point in the process, 22.7 kg of lithographic varnish and Oe9 kg of benzylamine are also added. If mixing is prolonged, another quantity of water is extracted by fluxing. The remaining pressed cake is fluxed in two loads of in the aforementioned manner, and for each load, 0.9 kg of benzylamine and 22.7 kg of lithographic varnish are used6 After fluxing all of the pressed cake, the admission of the water vapor and the temperature of the mass is high between 50 and 60 C.
A vacuum is created in the mixer and the mixing is continued under reduced pressure.
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until the pigment paste and oil are substantially free from water. The mass is cooled and the remaining 45 kg of vernislithographic is added to obtain a base ink containing a part of pigment for a part of varnish * The procedure which has just been described represents a A typical work of the invention, but it is not limited to this example. The operator can if necessary make the modifications which are necessary in each case. Instead of being dried in a vacuum, the dough can be finished in a roller mixer.
The time required for this mode of implementation is about four hours.
Example II
907 Kg of wet iron blue pressed cake, containing 226.8 Kg of pigment (dry weight), 226.8 Kg of lithograph, 41.3 Kg of dibenzylamine.
The procedure is similar to that shown in Example I.
Example III
907 Kg of wet iron blue press cake containing 226.8 Kg of pigment (dry weight), 226.8 Kg of mineral oil, 6.8 Kg of benzyl-N-dimethilamine, 41.3 Kg oleic acid. a mixture of oleic acid and benzyldimethylamine to form a soap based / benzyldimethyloleate with an excess of free amine. From this point on, the procedure is similar to that shown in Example 1 ..
Amido-soap and mineral oil are added to the mixer as needed.
Example IV
1360.8 Kg of wet medium chrome yellow containing 907 Kg of pigment (dry weight), 226.8 Kg of linseed oil, 4.5 Kg of benzylamine,
The procedure is similar to that shown
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in the Io example
Example V
907 Kg of wet iron blue pressed cake containing 272.2 Kg of pigment (dry weight), 387.4 Kg of varnish based on glycerol phthalate at 100% solids, 272.2 Kg of mineral alcohols, 41.3 Kg of benzylamine.
The pigment is fluxed into the glycerol phthalate based varnish with benzylamine, as described in Example I. The mass is dried in vacuum, cooled, and then mineral spirits are added.
The examples which have just been described indicate that the amine can be primary, secondary or tertiary, provided that it has at least one benzyl radical. As a result, the effective group is C6H5CH2 - N # in a free amine or in an amino soap. The agents may exhibit some solubility in water, but they are generally more soluble in a liquid vehicle.
The elimination of water from the mass after fluxing can lead to the elimination of a certain proportion of the agent, but when the operation is carried out in a single phase, the main function of the agent is assured. When the operation is carried out in several stages, a higher proportion of the agent is added so that possible elimination of a certain proportion during the extraction of the water does not occur. in the sense of reducing the action of this agent.
Oil-based pastes prepared as described are suitable for the manufacture of protective or decorative finishing coatings of all kinds, and for similar applications.
The proportion of fluxing agent necessary to obtain a given result varies with the device used,
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with pigment, pulp concentration, receptor vehicle and other factors This is always a small amount, usually less than 5% of the dry weight of the pigment.
Claims.
A process for preparing a substantially non-aqueous dispersion of a pigment in a liquid or liquefiable vehicle comprising fluxing a pigment from an aqueous mixture or dispersion in a liquid organic vehicle. or liquefiable water immiscible by intimately mixing this aqueous mixture or dispersion with this molecule in the presence of benzylamine or an N-substituted methyl or benzyl derivative of benzylamine.