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Compositions organiques d'enduit contenant du carbonate de nickel basique.
La présente invention a pour objet des pigments amélio- rés et des compositions d'enduit améliorés contenant du carbonate de nickel basique.
L'une des principales caractéristiques d'une bonne com- position d'enduit est la durabilité. Dans ces compositions, la ma- tière appliquée est exempte de toute tendance aux soufflures, fis- sures, détériorations etc., pendant un temps prolongé, ce qui donne sur la matière enduite une surface de recouvrement ininterrompue et adhérente: Bien que les compositions d'enduit possédant ces derniè- res propriétés puissent être appelées durables, .la durabilité doit encore être envisagée au point de vue de la persistance de couleur
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Lorsque la composition est destinée à servir d'enduit protecteur.
La présente invention s'occupe de ces deux aspects de la durabilité.
On a trouvé que le carbonate de nickel basique peut servir à prolon- ger la durée des compositions d'enduit en plein air. On a trouvé aussi que ce corps communique la stabilité vis-à-vis de la lumière à certains pigments colorés qui ont tendance à se modifier lorsqu'ils sont exposés à la lumière.
Il n'est pas nouveau d'incorporer des pigments à des com- positions organiques d'enduit pour prolonger la durée des enduits en plein air. Antérieurement, des pigments "durables" tels que le noir de carbone, le bioxyde de titane, le carbonate de plomb basi- que, l'oxyde de zinc, les bleus de fer, les jaunes de chrome, etc., ont été utilisés comme pigments dans les compositions de vernis de nitrocellulose, de résine alkyde modifiée par l'huile, et de vernis oléorésineux, pour augmenter la résistance des films aux soufflures, fissures, déteriorations etc., lorsqu'ils sont exposés aux intempé- ries et aux rayons solaires. La pluspart de ces pigments dit "dura- bles" ont une couleur caractéristique, qui est parfois désirable.
Par contre, une couleur caractéristique limite l'utilisation du pig- ment aux enduits de la même couleur très similaire. De plus, presque tous ces pigments sont opaques par nature, et bien que cela soit dé- sirable quant au pouvoir couvrant, cela est indésirable pour les en- duits qui doivent être transparents ou plus ou moins translucides.
En outre, dans de nombreux cas, il ne faut qu'une petite quantité du pigment durable pour communiquer la couleur appropriée, tandis qu'il faut une quantité relativement grande pour donner une amélio- ration optimale de la durabilité du film d'enduit. Ainsi, on gaspil- le parfois une proportion considérable du pouvoir colorant du pig- ment pour réaliser une durabilité optimale.
Il existe d'autres pigments qui peuvent être désirables par suite de leur couleur ou de leur faible prix de revient mais ces corps ne prolongent pas la durée du film. Ils sont classés parmi les pigments "non durables" et-:-comprennent certains des marrons organi-
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qàèà)=éë;l6ààiùéôà5É àé'l'$1±àlààµÉdùb"tµ$ééfiaàééE'tëlh'oàµEiïè./sulfàte de baryum et le carbonate de calcium. Pour obtenir des finitions d'ex- térieur durables contenant des pigments "non durables", on peut ajou- ter des pigments "durables" aux compositions d'enduit.' Toutefois, ces mélanges de pigments peuvent poser d'autres problèmes sérieux.
Ainsi, il est parfois très difficile et très long d'ajouter des com- positions à la couleur désirée et d'obtenir simultanément une dura- bilité satisfaisante.
Pour simplifier l'utilisation des pigments les moins du- rables pour les. finitions d'extérieur et pour pouvoir utiliser seu- l ement les quantités de pigments "durables" qui sont nécessaires à la couleur, il faut un pigment qui prolonge la durée des enduits en plein air sans communiquer une couleur ni une opacité appréciable.
Un tel pigment permettrait une souplesse maximale dans le dosage des compositions d'enduit. On pourrait obtenir la couleur désirée avec de petites quantités des pigments connus, "durables" ou "non durables', et le pigment pratiquement incolore assurerait la durabilité. Dans d'autres cas/ les pigments-utilisés dans la composition d'enduit peuvent être durables en ce sens que la valeur protectrice du film reste inaltérée tandis qu'un changement de¯la couleur du pigment se produit quand on l'expose aux rayons solaires. En pareil cas, on a besoin d'un pigment incolore que l'on puisse incorporer au pigment coloré pour améliorer la stabilité de ce dernier.
L'un des buts de la présente invention est d'améliorer la durabilité des compositions d'enduit en fournissant un moyen de prolonger la durée de protection de la composition. Un autre but de la présente invention est d'améliorer la durabilité des compositions d'enduit en fournissant un moyen d'améliorer la stabilité vis-à-vis de la lumière de certains pigments colorés utilisés dans les compo- sitions d'enduit. Un autre but est d'améliorer la durabilité sans causer un changement notable dans la couleur ni l'opacité des films formés de ces compositions.
Les buts de la présente invention sont atteints par une composition d'enduit comprenant une matière organique filmogène et ±
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-=;;¯ .-, .:'-;1'.'j",,,,:.. -;:'-\...-J":":;"';""'*"'''i::.'.':..r..: zal..:"... ,,. .¯., , . ,';. du"(ai-bOiîa1:'è'-"dê::mèkë1f; oasi:qùe';en<.quariti té minime et suffisante pour assurer la'durabilité de la composition.
Dans une former de réalisation préférentielle de la pré- sente invention, on prépare du carbonate de nickel basique en ajou- tant une solution d'un carbonate alcalin tel que le carbonate de sodium à une solution d'un sel de nickel tel que le chlorure de ni-. ckel, le sulfate de nickel, le nitrate de nickel ou l'acétate de ni- ckel, en proportions équimolèculaires pour donner un précipité dans lequel le rapport entre nickel et anhydride carbonique est compris entre 1,5 et 1,7 environ. On filtre ce précipité et on le lave jus- qu'à ce qu'il soit particulièrement exempt de sels solubles. Puis on le sèche et on le pulvérise de toute manière usuelle pour obte- nir une poudre vert clair.
On disperse alors cette poudre, seule ou en combinaison avec d'autres pigments, dans un véhicule usuel de composition d'enduit, par l'une des techniques bien connues de dis- persion ou de-broyage couramment appliquées dans la fabrication de compositions d'enduit pigmentées. La quantité de carbonate de nickel basique dans la composition d'enduit doit être de 0,3 à 50 parties pour 100 parties de la matière filmogène (solides du véhicule), la pigmentation totale étant de préférence de-15 à 35 parties environ pour 100 parties de matières filmogènes. Les matières filmogènes préférentielles destinées à servir dans la présente invention com- prennent les résiner alkydes, les vernis oléorésineux et les esters de cellulose tels que le nitrate de cellulose.
Dans une autre forme de réalisation préférentielle de la présente invention, on ajoute une solution d'un sel de nickel tel que le chlorure de nickel, le sulfate de nickel etc., à une bouillie aqueuse d'un pigment coloré, et on précipite le carbonate de nickel basique en présence de ce pigment coloré par l'addition d'une solu- tion d'un carbonate alcalin tel que le carbonate de sodium, les ré- actifs étant ajoutés en proportions telles que le pigment, après iso- lement par filtration et séchage., contienne environ 7% de carbonate de nickel basique.
On isole un tel pigment mixte de façon usuelle/
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- P'én.'léf3.Itrant;' é-lëc'lüarrâssant de sels solubles par lavage et en le séchant, et finalement en le pulvérisant pour obtenir une pou- dre de pigment sèche que l'on peut alors disperser dans tout véhicu- le usuel de composition d'enduit par toutes les techniques bien con- nues de dispersion ou de broyage couramment appliquées dans la fa- brication de compositions d'enduit pigmentées. Il est courant, dans la préparation de compositions d'enduite d'utiliser environ 25 par- ties d'un tel pigment pour 100 parties de matière filmogène dans le véhicule, de sorte que la quantité de carbonate de nickel basi- que dans une telle composition sera d'environ 1,75 parties pour 100 parties de la matière filmogène.
La préparation et l'utilisation des compositions de la présente invention sont indiquées en détail dans les exemples qui suivent. Le carbonate de nickel basique utilisé dans les exemples est préparé à partir du enlorure de nickel et du carbonate de sodium.
On dissout 59,4 partied (0,25 mole) de chlorure de nickel (NiCl2.
6H20) dans 1000 parties d'eau. On ajuste la température à environ 25 C et on ajoute le pH à environ 4,0. On ajoute à la solution de chlorure de nickel, en l'espace d'environ 20 minutes une solution contenant 26,5 parties (0,25 mole) de carbonate de sodium dans 500 parties d'eau à 25 C, en agitant vigoureusement, et on continue l'a- gitation un certain temps âpres achèvement de la précipitation. On filtre le précipité, on le lave jusqu'à ce qu'il soit pratiquement exempt de sels solubles dans l'eau et on le sèche jusqu'à poids cons- tant à 60 C environ. Après pulvérisation, la poudre vert clair obte- nue (environ 25 parties) est prête à être dispersée dans tout véhi-- cule désiré de composition d'enduit.
Examinée au microscope électronique, la poudre apparaît formée de particules de forme irrégulière dont la dimension maxima- le moyenne est inférieure à 0,1 micron et plus spécialement compri- se entre 0, 05 et 0,1 micron environ. Examinées par diffraction de rayons X, les particules r.e présentent pas de lignes de diffraction définies ce qui indique qu'elles sont pratiquement amorphes (
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-On prépare une composition d'émail limpide à partir des ingrédients suivants :
EMI6.1
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> nickel <SEP> basique <SEP> 42 <SEP> parties
<tb>
<tb> résine <SEP> alkyle <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> huile <SEP> (50% <SEP> de <SEP> 216 <SEP> parties
<tb> solides)
<tb>
<tb> résine <SEP> mélamine-formaldéhyde <SEP> modifiée <SEP> 20 <SEP> parties
<tb> (60% <SEP> de <SEP> solides)
<tb>
<tb> solvant <SEP> hydrocarbure <SEP> aromatique- <SEP> 40 <SEP> parties
<tb>
<tb> solvant <SEP> hydrocarbure <SEP> aliphatique <SEP> 40 <SEP> parties
<tb>
<tb> siccatif <SEP> naphténate <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> 0,2 <SEP> partie
<tb>
Pour préparer cette composition, on broie le pigment' dans un. broyeur à boulets avec une portion de la résine et avec suf- fisamment de solvant pour donner une consistance appropriée. Au bout d'environ 48 heures de broyage, on décharge le broyeur.
On incorpo- re alors le reste des ingrédients en mélangeant simplement, pour obtenir un vernis limpide pratiquement exempt de couleur et d'opaci- té.
Après exposition à l'extérieur, à 45 vers le Sud, pen- dans 12 mois, un panneau de t8le revêtu de ce vernis incolore ne présente pratiquement aucune modification de couleur, de brillant ni d'intégrité du film. Par contre, un panneau de t8le revêtu du même émail mais en l'absence de pigment au carbonate de nickel basi- que présente des soufflures au bout de 3 mois environ dans les mêmes conditions d'exposition, et il est sérieusement détérioré au bout de 12 mois.
Exemple II
A la façon de l'exemple 1, on prépare une composition si- milaire à celle indiquée à l'exemple 1, mais avec 38 parties de car- bonate de nickel et 4 parties de paillettes d'aluminium au lieu de
42 parties de carbonate de nickel basique. Cette composition donne l'apparence d'un émail aluminium et présente la même durabilité ex- cellente que la composition de l'esemple 1. Elle est très supérieu-
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¯"rë.tün'éïâfl:siroi3lgre'â.ans'éqûé:.;ôri^dmis lé'gigmént-a.u carbo- nate de nickel basique.
Exemple III
On prépare une composition d'émail jaune de la façon indiquée à l'exemple 1; -avec les ingrédients suivants:
EMI7.2
<tb> complexe:.au <SEP> nickel <SEP> du <SEP> colorant <SEP> azoïque
<tb>
EMI7.3
p-chloraniline dihydroxyquinbleine. 7 parties
EMI7.4
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> nickel <SEP> basique, <SEP> ¯ <SEP> 23 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> résine <SEP> alkyle <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> huile <SEP> (50% <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solides) <SEP> 216 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> résine <SEP> mélamine-formaldéhyde <SEP> modifiée
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (60% <SEP> de.solides) <SEP> 20 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvant <SEP> hydrocarbure,
'aromatique <SEP> 40 <SEP> parties.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvant <SEP> hydrocarbure <SEP> aliphatique <SEP> 40 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> siccatif <SEP> naphténate <SEP> de <SEP> managnèse <SEP> 0,2 <SEP> partie
<tb>
On applique cette composition sur un panneau de manière à obtenir un enduit émaillé jaune verdâtre brillant. Au bout de 12 mois:d'exposition, ces compositions conservent leur brillant élevé et leur couleur et. les panneaux ne présentent pratiquement aucune trace de'désagrégation du film. Quand on omet'le pigment au carbona- te de nickel basique, on obtient un film présentant à peu près la même couleur,,mais d'une' durabilité inférieure.
Exemple IV
On prépare un vernis limpide à la nitrocellulose avec les ingrédients suivants :
EMI7.5
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> nickel <SEP> basique <SEP> 4,5 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> nitrate <SEP> de <SEP> cellulose <SEP> 15,4 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> résine <SEP> alkyle <SEP> non <SEP> siccative <SEP> (60% <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> .
<SEP> - <SEP> solide) <SEP> 7,1 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> phtalate <SEP> de <SEP> dibutyle <SEP> 2,5 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> huile <SEP> de <SEP> ricin <SEP> 2,5 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvants <SEP> actifs <SEP> 33,0 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> alcools <SEP> 17,8 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> hydrocarbures <SEP> aromatiques <SEP> 18,2 <SEP> parties
<tb>
Après exposition aux éléments, un panneau revêtu de ce film présente moins de coloration et une meilleure persistance du/
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brillant qu'un panneau similaire enduit d'un vernis similaire ne
EMI8.1
j):i;jgij; : .#jµ#Jj¯. jiq.,i=¯.;=, ;#>; .¯.fez = 1 :" L";-¯',,,'t:. -"',;.;,,-<..':':: contenant pas de carbonate de nickel basique.
Exemple V On prépare un yernis' métallisé de composition identique
EMI8.2
.....¯"'::;,........J.-.' ---.).....,',,J;..t........"" -Op :.¯ , ¯ - ¯ ¯ ¯ . ¯ , ¯ :ycellé..inâfquée à.1'exemple IV, , sanf que les k,5 parties de carbo- ...,>.-,,- .;;,..lç..,,';;..."-...:'" -! ..- .
'3;'t:'dè' iiièkel :basique, sont remplacées par 4, parties de carbonate ,.:de..nickel nasique et 0,5 partie de poudre d'aluminium. On broie le pigment incolore. dans un broyeur. à boulets avec le plastifiant de résine qui entre dansle mélange, ainsi que suffisamment de solvant pour donner une 'consistance permettant le travail. On incorpore alors par simple agitation les ingrédients restants, y compris la poudre d'aluminium sous forme de gâte, pour obtenir un produit homogène.
Quand on applique le vernis métallisé obtenu sur un pan- neau dressai, il présente une excellente durabilité à l'exposition en plein air. Toutefois, quand on omet le carbonate de nickel basi- que, on obtient un vernis qui a la même apparence mais une durabilité inférieure.
Exemple VI
On prépare un émail vert avec les ingrédients suivants:
EMI8.3
<tb> polychlôro-phtalocyanine <SEP> de <SEP> suivre <SEP> 7 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> carbonate- <SEP> de <SEP> nickel <SEP> basique <SEP> 23 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> résine <SEP> alkyle <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> huile <SEP> (50% <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solides) <SEP> 216 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> résine <SEP> mélamine-formaldéhyde <SEP> modifiée <SEP> 20 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb> (60% <SEP> de <SEP> solides)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvant <SEP> hydrocarbure <SEP> aromatique <SEP> 40 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvant <SEP> hydrocarbure <SEP> aliphatique <SEP> 40 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> siccatif <SEP> naphténate <SEP> de <SEP> cobalt <SEP> 0,2 <SEP> partie
<tb>
Des panneaux enduits de cet émail présentent une très bon- .ne persistance de couleur, une excellente persistance de brillant, et sont pratiquement exempts de soufflures ou de fissuration au bout de 12 mois d'exposition.
Si,l'on omet le carbonate de nickel basique dans la composition, on obtient un émail qui présente pratiquement la même couleur mais avec une altération de couleur notable, une persistance médiocre du brillant et quelques soufflures et détério-
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Exemple VII
On prépare une composition d'émail bleu avec les ingré- dients suivants:
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<tb> phtalocyanine <SEP> de <SEP> cuivre <SEP> 12,8 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb> pigment.bioxyde <SEP> de <SEP> titane <SEP> , <SEP> 12,8 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> nickel <SEP> basique <SEP> 43,4 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> résine <SEP> alkyle <SEP> riche <SEP> en <SEP> huile <SEP> de <SEP> soja
<tb>
<tb>
<tb> (70% <SEP> de <SEP> solides) <SEP> 390 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvant <SEP> hydrocarbure <SEP> aliphatique <SEP> 125 <SEP> parties
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> siccatif <SEP> n@phténate <SEP> de <SEP> cobalt <SEP> 1,0 <SEP> partie
<tb>
Des .'panneaux enduits de cet émail présentent, après 12 mois d'exoposition, moins de bronzage,. moins d'efflorescence et moins de fissuration qu'un panneau enduit du même émail sans carbonate de nickel basique,.
Les exemples III, VI et VII illustrent l'utilisation du carbonate de nickel basique pournaméliorer la durabilité des compo- sitions. d'enduit contenant des pigments colorés. Pour 100 parties de la manière filmogène, l'exemple III copient 4,7 parties d'un pigment azoïque jaune et 15,3 parties de carbonate de nickel basique ; l'exemple IV contient 4,7 parties de polychlorophtalocyanine de cui- vre et 15;3 parties de carbonate de nickel basique, et l'exemple VII contient 3,75 parties de phtaloçyanine de cuivre, 3,75 parties de bioxyde de titane et 12,7 parties de carbonate de nickel basique.
Pour la plupart des compositions contenant un pigment coloré, on ob- tient un bon équilibre en utilisant environ 3-15 parties de pigment coloré et environ 10-20 parties de carbonate de nickel pour 100 par- ties de matière filmogène.
Les exemples suivants illustrent la préparation de pigments contenant des quantités relativement petites de carbonate de nickel basique et qui donnent une amélioration notable de la stabilité vis- à-vis de la lumière quand ils sont dispersés dans des compositions d'enduit.
Exemple VIII
Dans 1500 parties d'eau, on disperse intimement 421,5
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x pâitiës: r'lûnë=pf..q,nëit,,2I;x :âè sôlides¯ = 90 parties de matiè- . ¯ ., n.;,v;xi...n..'t,'c.r',,'sF'nr:'%n'.sax.a7;3"-d.rE:' l.4:... r... ,¯ , ' re sèche) d'un pigment ]*auge de quinacridone (phase cristalline gam- ma). On dissout 14 parties de chlorure de nickel (NiCl26H2O) dans 375 parties d'eau et on ajoute cette solution à la bouillie de pig- ment que l'on chauffe alors jusqu'à l'ébullition. Tout en faisant bouillir et en agitant vigoureusement, on ajoute en l'espace de 5 minutes une solution de 10 parties de carbonate de sodium dans 135 parties d'eau.
On fait bouillir la bouillie 10 minutes de plus, on filtre à chaud, on lave pour éliminer l'alcali et les sels solubles et on sèche à environ 60 C pour obtenir un pigment rouge brillant contenant environ 7% de carbonate de nickel basique.
On disperse ce pigment dans une composition d'enduit comparable à celle de l'exemple I (mais en utilisant 30 parties du pigment rouge au lieu des 42 parties de carbonate de nickel basique utilisées dans l'exemple I)' pour obtenir un émail rouge brillant.
Cette composition contient environ 20 parties de pigment pour 100 parties de solides du véhicule, ce qui fait que la teneur en carbo- nate de nickel basique est de 1,4 parties pour 100 parties de soli- des du véhicule. On applique l'émail sur des panneaux métalliques spécialement préparés et on les expose aux éléments pendant 12 mois, en Floride. On les compare à des panneaux préparés exactement de la même façon avec le pigment rouge sans le carbonate de nickel basique.
On trouve que le pigment traité est pratiquement exempt de modifica- tion de couleur en ce temps d'exposition, tandis que le pigment rou- ge non traité présente un obscurcissement perceptible de la couleur pendant le même temps.
Exemple IX
Dans 500 parties d'eau on disperse 77 parties d'une pâte aqueuse de quinacridone-quinone (6,7,13,14(5,12)-tétraoxoquinacrido- ne (2,3b), contenant 22,8 parties de colorant sec (29,6% de solides), et on y ajoute une solution de 3,4 parties de chlorure de nickel (NiCl2.6H2O) dans100 parties d'eau. On chauffe alors la bouillie jusqu'à ébullition et en l'espace d'environ 5 minutes on ajoute une solution de 2,24 parties de carbonate de sodium dans 50 parties
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Exemple X
Dans 500 parties d'eau, on disperse 332,5 parties d'une pâte aqueuse de dibromoanthanthrone (orangé brillant RK) contenant 50 parties de colorant sec (15,04% de solides) et on ajoute à cette bouillie 15,75 parties de chlorure de nickel (NiC12.6H20) dissout dans 500 parties d'eau. On chauffe alors jusqu'à l'ébullition et on ajoute en l'espace de 5 minutes une solution de 11,1 parties de car- bonate de sodium dans 250 parties d'eau, et on agite la matière à l'ébullition pendant 5 minutes supplémentaires, ou davantage. On fil- tre, on lave pour éliminer les sels solubles et l'alcali et on sèche à environ 75 C pour obtenir un pigment orange brillant dont la sta- bilité à la lumière est supérieure à celle d'un pigment similaire ne contenant pas de carbonate de nickel basique.
Exemple XB
Dans 7500 parties d'eau, on disperse 1156 parties d'une pâte aqueuse (38,9% de solides = 450 parties de colorant sec) de pig- ment de polychlorophtalocyanine de cuivre, et on y ajoute une solu- tion de 142 parties de chlorure de nickel(NiCl2.6H2O) dans 2500 par- ties d'eau. Après avoir chauffé jusqu'à l'ébullition, on ajoute en l'espace de 10 minutes environ une solution de 100 parties de carbo- nate de sodium dans 1250 parties d'eau, on-agite la bouillie sans refroidissement pendant 10 minutes de plus, on filtre à chaud et on lave pour éliminer les sels solubles et l'alcali.
Après séchage à 75 C environ, on obtient un pigment de phtalocyanine vert brillant.,
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=üâTd.tin. .é.:dS..y;c.ân;ùri 'véhi.cu.e démail.- de façon similaire aux indications de l'exemple VIII, les panneaux enduits de cet émail présentent une résistance notable au bronzage lorsqu'ils sont expo- sés de façon prolongée aux éléments, en comparaison de panneaux ob- tenus avec un émail d'un pigment similaire ne contenant pas de car- bonate de nickel basique.
Dans la préparation d'un carbonate de nickel basique des- tiné à servir dans la présente invention, on a trouvé que lorsque le produit doit ..servir à préparer une composition d'enduit présen- tant le degré maximal de transparence et le minimum de couleur, le carbonate de nickel basique doit contenir environ 50-60% de carbo- nate de nickel (NiCO3) et environ 20-30% d'hydroxyde de nickel (Ni(OH)2). Autrement dit, le rapport molaire entre nickel et anhydri- de carbonique dans ce produit préférentiel doit être compris entre 1,5 et 1,7. Cette composition approche de la formule 2NiC03.Ni(OH)2.
XH2O On a trouvé aussi que la température de la réaction influence l'opacité du pigment obtenu, et que les températures supérieures à 25 c environ tendent à causer un accroissement d'opacité. Toutefois, quand on précipite le carbonate de nickel basique en petites quanti- tés en présence d'un autre pigment, l'opacité et la couleur ont re- lativement peu d'importance et l'influence exercée par les proportions d'ingrédients et par la température de réaction devient moins dter- minante et peut être subordonnée à d'autres propriétés du pigment provenant du fait que l'on utilise de plus grandes quantités de car- bonate et que l'on conduit la réaction à l'ébullition ce qui donne des produits de texture améliorée.
Quand on utilise ce procédé de coprécipitation et que la quantité du composé de nickel est inférien- re à 10% environ du pigment total, il est même possible d'obtenir des résultats notablement améliorés dans le pigment sec en précipitant avec un alcali pour obtenir un hydroxyde de nickel comme agent de traitement.
Quand on incorpore le carbonate de nickel basique à un pigment coloré pour communiquer à ce dernier la stabilité vis-à-vis de la lumière, la quantité de carbonate de nickel' utilisée est d'en-
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viron 3-10% en poids du mélange de pigment, et il est habituellement préférable d'utiliser,une quantité d'environ 7%. Donc, les composi- tions d'enduit usuelles par exemple celles qui contiennent environ 10-40 parties de pigment pour 100 parties de matière filmogène; la quantité minimale de carbonate de nickel basique sera d'environ 0,3 partie pour 100 parties de matière filmogène.
La quantité préféren- tielle serait d'environ 1,8 parties pour 100 parties de matière fil- mogène. Ce chiffre est basé sur une quantité préférentielle d'envi- ron 7% de carbonate de nickel basique dans le mélange de pigment coloré, et sur l'utilisation du pigment dans une composition d'enduit à raison d'environ 25 parties de pigment pour 100 parties de matière filmogène. Si l'on utilise le nickel comme "pigment durable" pour augmenter la durée de protection d'une composition d'enduit, il faut utiliser des quantités beaucoup plus grandes. Par exemple, lorsqu'on utilise des pigments colorés,,il arrive fréquemment que 5 parties seulement du pigment coloré pour 100 parties de liant soient suffi- santes pour la couleur et le pouvoir couvrant.
Toutefois, il est gé- néralement.admis dans la technique que les compositions de durabili- té optimale nécessitent au moins 10 parties de pigment pour 100 par- ties de liant, habituellement de 15 à 35 parties, et rarement de 40 parties, sauf pour les pigments de forte densité. Par suite, une pigmentation supplémentaire est nécessaire lorsqu'on utilise la quan- tité minimale de pigment coloré et le carbonate de nickel basique convient admirablement pour fournir ces quentités supplémentaires.
Lorsqu'on désire des vernis pratiquement limpides, le carbonate de nickel basique, en quantités comprises entre les limites données plus haut, est utile aussi pour donner la durabilité accrue qui ré- sulte de la pigmentation mais avec le minimum de couleur et d'opaci- té.
La limite supérieure de la quantité de carbonate de nickel basique n'est nullement déterminante et la quantité utilisée dépend du degré de pigmentation que l'utilisateur désire dans ses composi- tions d'enduit. En règle générale, la quantité de pigment dans une composition d'enduit ne dépasse pas 50 parties pour 100 parties de /1,
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peut être. considérée comme une limite supérieure pour le pigment de la présente invention.
Le procédé de dispersion du pigment'dans le véhicule n'est pas déterminant. La seule condition est que le procédé disper- se efficacement le pigment dans le véhicule à un degré tel que le film final soit exempt de toute apparence grenue. Le broyage au broy- eur à boulets, le broyage au broyeur à encres à trois cylindres, di- verses types de broyeurs pour plastiques etc., donnent des résultats satisfaisants.
La présente invention n'est pas limitée aux filmogènes indiqués dans les exemples, c'est-à-dire aux alkydes modifiées pau- vres en huile destinées à être finies par cuisson, aux alkydes ri- ches en huile destinées à être finies par séchage à l'air, et aux vernis de nitrate de cellulose. Les vernis à l'huile de lin ou au- . tres vernis oléorésineux, les vernis de résine urés-formaldéhyde modifiée, les vernis de résine' phénol-formaldéhyde modifiée, ainsi que d'autres résines synthétiques et dérivés de cellulose, sont é- ventuellement utilises.
L'invention n'est pas destinée à servir seulement avec les pigments colorés particuliers qui sont indiqués dans les exemples.
Les paillettes d'aluminium, les pigments azoïques jaunes, les pigments de phtalocyanine, les quinacridones, les pigments de colorant de cu- ve et les pigments d'oxyde de titane servent simplement à illustrer les nombreuses variétés de pigments couramment utilisées. Les compo- sitions contenant du carbonate de nickel basique mélangées à la plu- part des pigments de durabilité faible et élevée donneraient une amélioration de durabilité.
La présente invention fournit des compositions d'enduit peu coûteuses servant à préparer des vernis limpides et colorés et des vernis de durabilité notablement améliorée. Les compositions re- lativement incolores sont utiles pour protéger les surfaces exposées.
Les compositions relativement incolores aussi bien que les composi- tions colorées sont utiles lorsque l'exposition aux éléments est en- visagée. Ainsi, les compositions relativement incolores sont les ver-
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EMI15.1
;'nfS:.':poùf;poÏiitS'dèj1ares:'et 'sim11H1res; les compositions colorées pour les finitions ou émaux d'automobiles et similaires. L'utilisa- tion du carbonate de nickel basique dans les finitions colorées du- rables offre aussi un avantage financier puisqu'il peut remplacer une part notable du pigment durable coloré, plus couteux.
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Organic coating compositions containing basic nickel carbonate.
The present invention relates to improved pigments and improved coating compositions containing basic nickel carbonate.
One of the main characteristics of a good plaster composition is durability. In these compositions, the applied material is free from any tendency to blisters, cracks, deterioration etc. for a prolonged time, which gives the coated material an uninterrupted and adherent covering surface: Although the compositions of A coating possessing the latter properties may be called durable, the durability has yet to be considered from the point of view of color persistence.
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EMI2.1
When the composition is intended to serve as a protective coating.
The present invention addresses both of these aspects of durability.
It has been found that basic nickel carbonate can be used to extend the life of outdoor coating compositions. This body has also been found to impart light stability to certain colored pigments which tend to change when exposed to light.
It is not new to incorporate pigments into organic coating compositions to extend the life of outdoor coatings. Previously, "durable" pigments such as carbon black, titanium dioxide, basic lead carbonate, zinc oxide, iron blues, chromium yellows, etc., have been used as. pigments in nitrocellulose varnish, oil-modified alkyd resin, and oleoresin varnish compositions to increase the resistance of films to blisters, cracks, deterioration, etc., when exposed to weathering and radiation solar. Most of these so-called "durable" pigments have a characteristic color, which is sometimes desirable.
On the other hand, a characteristic color limits the use of the pigment to coatings of the same very similar color. In addition, almost all of these pigments are opaque in nature, and while this is desirable in hiding power, it is undesirable for coatings which must be transparent or more or less translucent.
Further, in many cases, only a small amount of the durable pigment is needed to impart the proper color, while a relatively large amount is required to give optimum improvement in the durability of the coating film. Thus, a considerable proportion of the coloring power of the pigment is sometimes wasted to achieve optimum durability.
There are other pigments which may be desirable because of their color or low cost, but these bodies do not extend film life. They are classified as "non-durable" pigments and -: - include some of the organic browns.
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qàèà) = éë; l6àiùéôà5É àé'l '$ 1 ± àlàµÉdùb "tµ $ ééfiaàééE'tëlh'oàµEiïè. / barium sulphate and calcium carbonate. To obtain long-lasting exterior finishes containing" non-durable "pigments, "durable" pigments can be added to coating compositions. However, these pigment mixtures can pose other serious problems.
Thus, it is sometimes very difficult and very time consuming to add compositions to the desired color and simultaneously to obtain satisfactory durability.
To simplify the use of the least durable pigments for. exterior finishes and in order to be able to use only the amounts of "durable" pigments that are necessary for color, a pigment is required which prolongs the life of outdoor plasters without imparting appreciable color or opacity.
Such a pigment would allow maximum flexibility in the dosage of coating compositions. The desired color could be achieved with small amounts of the known, "durable" or "unsustainable" pigments, and the substantially colorless pigment would provide durability. In other cases, the pigments used in the coating composition may be. durable in that the protective value of the film remains unaltered while a change in the color of the pigment occurs when exposed to sunlight. In such a case, a colorless pigment is needed which is can incorporate into the colored pigment to improve the stability of the latter.
One of the objects of the present invention is to improve the durability of coating compositions by providing a means of prolonging the duration of protection of the composition. Another object of the present invention is to improve the durability of coating compositions by providing a means of improving the light stability of certain colored pigments used in coating compositions. Another object is to improve the durability without causing a noticeable change in the color or the opacity of the films formed from these compositions.
The objects of the present invention are achieved by a coating composition comprising a film-forming organic material and ±
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- = ;; ¯ .-,.: '-; 1'. 'J ",,,,: .. -;:' - \ ...- J": ":;" '; ""' * " '' 'i ::.'. ': .. r ..: zal ..: "... ,,. .¯.,,. , ';. du "(ai-bOiîa1: 'è' -" dê :: mèkë1f; oasi: qùe '; in <.quariti ty minimal and sufficient to ensure the durability of the composition.
In a preferred embodiment of the present invention, basic nickel carbonate is prepared by adding a solution of an alkali carbonate such as sodium carbonate to a solution of a nickel salt such as chloride. of ni-. ckel, nickel sulfate, nickel nitrate or nickel acetate, in equimolar proportions to give a precipitate in which the ratio of nickel to carbon dioxide is between 1.5 and 1.7 approximately. This precipitate is filtered off and washed until it is particularly free from soluble salts. It is then dried and sprayed in any customary manner to obtain a light green powder.
This powder is then dispersed, alone or in combination with other pigments, in a conventional coating composition vehicle, by one of the well-known dispersion or de-grinding techniques commonly applied in the manufacture of coating compositions. pigmented coating. The amount of basic nickel carbonate in the coating composition should be 0.3 to 50 parts per 100 parts of the film-forming material (vehicle solids), the total pigmentation preferably being about -15 to 35 parts per 100. parts of film-forming materials. Preferred film forming materials for use in the present invention include alkyd resins, oleoresin varnishes, and cellulose esters such as cellulose nitrate.
In another preferred embodiment of the present invention, a solution of a nickel salt such as nickel chloride, nickel sulfate etc. is added to an aqueous slurry of a colored pigment, and the solution is precipitated. basic nickel carbonate in the presence of this pigment colored by the addition of a solution of an alkaline carbonate such as sodium carbonate, the reactants being added in proportions such as the pigment, after isolation by filtration and drying., contains about 7% basic nickel carbonate.
Such a mixed pigment is isolated in the usual manner /
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- P'en.'lef3.Input; ' eliminating soluble salts by washing and drying it, and finally pulverizing it to obtain a dry pigment powder which can then be dispersed in any common carrier of coating composition by all methods. well known dispersing or grinding techniques commonly applied in the manufacture of pigmented coating compositions. It is common in the preparation of coating compositions to use about 25 parts of such a pigment per 100 parts of film-forming material in the vehicle, so that the amount of basic nickel carbonate in such a composition will be about 1.75 parts per 100 parts of the film-forming material.
The preparation and use of the compositions of the present invention are given in detail in the examples which follow. The basic nickel carbonate used in the examples is prepared from nickel enloride and sodium carbonate.
59.4 part (0.25 mole) of nickel chloride (NiCl2.
6:20) in 1000 parts of water. The temperature is adjusted to about 25 ° C and the pH is added to about 4.0. A solution containing 26.5 parts (0.25 mole) of sodium carbonate in 500 parts of water at 25 C is added to the nickel chloride solution over the course of about 20 minutes, with vigorous stirring, and the stirring is continued for some time after completion of the precipitation. The precipitate is filtered, washed until practically free of water soluble salts and dried to constant weight at about 60 ° C. After spraying, the obtained light green powder (about 25 parts) is ready to be dispersed in any desired vehicle of coating composition.
Examined under an electron microscope, the powder appears to be formed of irregularly shaped particles the average maximum size of which is less than 0.1 micron and more especially between 0.05 and 0.1 micron approximately. Examined by X-ray diffraction, the r.e particles show no defined lines of diffraction indicating that they are practically amorphous (
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-We prepare a clear enamel composition from the following ingredients:
EMI6.1
<tb> carbonate <SEP> of <SEP> nickel <SEP> basic <SEP> 42 <SEP> parts
<tb>
<tb> resin <SEP> alkyl <SEP> poor <SEP> in <SEP> oil <SEP> (50% <SEP> of <SEP> 216 <SEP> parts
<tb> solids)
<tb>
<tb> resin <SEP> melamine-formaldehyde <SEP> modified <SEP> 20 <SEP> parts
<tb> (60% <SEP> of <SEP> solids)
<tb>
<tb> solvent <SEP> hydrocarbon <SEP> aromatic- <SEP> 40 <SEP> parts
<tb>
<tb> solvent <SEP> hydrocarbon <SEP> aliphatic <SEP> 40 <SEP> parts
<tb>
<tb> siccative <SEP> naphthenate <SEP> of <SEP> manganese <SEP> 0.2 <SEP> part
<tb>
To prepare this composition, the pigment is ground in a. ball mill with a portion of the resin and with enough solvent to give a suitable consistency. After about 48 hours of milling, the mill is unloaded.
The rest of the ingredients are then incorporated with simple mixing to obtain a clear varnish practically free of color and opacity.
After exposure outdoors, 45 to the south, for 12 months, a sheet panel coated with this colorless varnish showed virtually no change in color, gloss or film integrity. On the other hand, a t8le panel coated with the same enamel but in the absence of basic nickel carbonate pigment exhibits blisters after about 3 months under the same exposure conditions, and it is seriously damaged after 12 months.
Example II
In the manner of Example 1, a composition similar to that indicated in Example 1 is prepared, but with 38 parts of nickel carbonate and 4 parts of aluminum flakes instead of
42 parts of basic nickel carbonate. This composition gives the appearance of aluminum enamel and exhibits the same excellent durability as the composition of Example 1. It is very superior.
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¯ "rë.tün'éïâfl: siroi3lgre'â.ans'éqûé:.; Ôri ^ dmis le'gigmént-a.u basic nickel carbonate.
Example III
A yellow enamel composition is prepared as indicated in Example 1; -with the following ingredients:
EMI7.2
<tb> complex: .au <SEP> nickel <SEP> from the <SEP> dye <SEP> azo
<tb>
EMI7.3
p-chloraniline dihydroxyquinbleine. 7 parts
EMI7.4
<tb> basic <SEP> nickel <SEP> carbonate <SEP>, <SEP> ¯ <SEP> 23 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> resin <SEP> alkyl <SEP> poor <SEP> in <SEP> oil <SEP> (50% <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solids) <SEP> 216 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> melamine-formaldehyde <SEP> resin modified
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (60% <SEP> of.solids) <SEP> 20 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvent <SEP> hydrocarbon,
'aromatic <SEP> 40 <SEP> parts.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvent <SEP> hydrocarbon <SEP> aliphatic <SEP> 40 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> siccative <SEP> naphthenate <SEP> of <SEP> managnese <SEP> 0.2 <SEP> part
<tb>
This composition is applied to a panel so as to obtain a glossy greenish yellow enamel coating. After 12 months of exposure, these compositions retain their high gloss and color and. the panels show virtually no evidence of film disintegration. When the basic nickel carbonate pigment is omitted, a film of approximately the same color is obtained, but of lower durability.
Example IV
A clear nitrocellulose varnish is prepared with the following ingredients:
EMI7.5
<tb> carbonate <SEP> of <SEP> nickel <SEP> basic <SEP> 4,5 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> cellulose <SEP> nitrate <SEP> 15.4 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> resin <SEP> alkyl <SEP> non <SEP> siccative <SEP> (60% <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>.
<SEP> - <SEP> solid) <SEP> 7.1 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> dibutyl <SEP> phthalate <SEP> 2.5 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> castor oil <SEP> <SEP> 2.5 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> active <SEP> solvents <SEP> 33.0 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> alcohols <SEP> 17.8 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> aromatic hydrocarbons <SEP> 18.2 <SEP> parts
<tb>
After exposure to the elements, a panel coated with this film exhibits less coloration and better persistence of /
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glossy that a similar panel coated with a similar varnish
EMI8.1
j): i; jgij; :. # jµ # Jj¯. jiq., i = ¯.; =,; #>; .¯.fez = 1: "L"; - ¯ ',,,' t :. - "',;.; ,, - <..': ':: containing no basic nickel carbonate.
Example V A metallic yernis' of identical composition is prepared
EMI8.2
..... ¯ "'::;, ........ J.-.' ---.) ....., ',, J; .. t ........ "" -Op: .¯, ¯ - ¯ ¯ ¯. ¯, ¯: ycell..infixed to .1'example IV,, except that the k.5 parts of carbon- ...,> .- ,, -. ;;, .. lç .. ,, ';; ... "-...: '"-! ..-.
'3;' t: 'dè' iiièkel: basic, are replaced by 4, parts of carbonate,.: Nasal nickel and 0.5 part of aluminum powder. The colorless pigment is ground. in a grinder. ball with the resin plasticizer going into the mixture, as well as enough solvent to provide a consistency to work. The remaining ingredients, including the aluminum powder in the form of a cake, are then incorporated by simple agitation to obtain a homogeneous product.
When the resulting metallized varnish is applied to an upright panel, it exhibits excellent durability in outdoor exposure. However, when basic nickel carbonate is omitted, a varnish is obtained which has the same appearance but inferior durability.
Example VI
A green enamel is prepared with the following ingredients:
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<tb> polychlorophthalocyanine <SEP> from <SEP> follow <SEP> 7 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> carbonate- <SEP> of <SEP> nickel <SEP> basic <SEP> 23 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> resin <SEP> alkyl <SEP> poor <SEP> in <SEP> oil <SEP> (50% <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solids) <SEP> 216 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> resin <SEP> melamine-formaldehyde <SEP> modified <SEP> 20 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb> (60% <SEP> of <SEP> solids)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvent <SEP> hydrocarbon <SEP> aromatic <SEP> 40 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvent <SEP> hydrocarbon <SEP> aliphatic <SEP> 40 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> siccative <SEP> naphthenate <SEP> of <SEP> cobalt <SEP> 0.2 <SEP> part
<tb>
Panels coated with this enamel exhibit very good color persistence, excellent gloss persistence, and are practically free from blistering or cracking after 12 months of exposure.
If basic nickel carbonate is omitted from the composition, an enamel is obtained which exhibits substantially the same color but with noticeable discoloration, poor gloss persistence and some blistering and deterioration.
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Example VII
A blue enamel composition is prepared with the following ingredients:
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<tb> phthalocyanine <SEP> from <SEP> copper <SEP> 12.8 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb> pigment.bioxide <SEP> of <SEP> titanium <SEP>, <SEP> 12.8 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> nickel <SEP> basic <SEP> carbonate <SEP> 43.4 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> resin <SEP> alkyl <SEP> rich <SEP> in <SEP> soybean <SEP> oil <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> (70% <SEP> of <SEP> solids) <SEP> 390 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solvent <SEP> hydrocarbon <SEP> aliphatic <SEP> 125 <SEP> parts
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> siccative <SEP> n @ phthenate <SEP> of <SEP> cobalt <SEP> 1.0 <SEP> part
<tb>
Panels coated with this enamel present, after 12 months of exposure, less tanning. less efflorescence and less cracking than a panel coated with the same enamel without basic nickel carbonate.
Examples III, VI and VII illustrate the use of basic nickel carbonate to improve the durability of the compositions. coating containing colored pigments. For 100 parts of the film-forming manner, Example III copied 4.7 parts of a yellow azo pigment and 15.3 parts of basic nickel carbonate; Example IV contains 4.7 parts of polychlorophthalocyanine of copper and 15; 3 parts of basic nickel carbonate, and Example VII contains 3.75 parts of copper phthalocyanine, 3.75 parts of titanium dioxide and 12.7 parts of basic nickel carbonate.
For most compositions containing a colored pigment, a good balance is achieved using about 3-15 parts of colored pigment and about 10-20 parts of nickel carbonate per 100 parts of film forming material.
The following examples illustrate the preparation of pigments containing relatively small amounts of basic nickel carbonate and which provide a significant improvement in light stability when dispersed in coating compositions.
Example VIII
In 1500 parts of water, 421.5
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x pâtitiës: r'lûnë = pf..q, nëit ,, 2I; x: âè sôlides¯ = 90 parts of matter-. ¯., N.;, V; xi ... n .. 't,' c.r ',,' sF'nr: '% n'.sax.a7; 3 "-d.rE:' l. 4: ... r ..., ¯, 're dry) of a pigment] * quinacridone trough (gamma crystalline phase) 14 parts of nickel chloride (NiCl26H2O) are dissolved in 375 parts of water and this solution is added to the pigment slurry which is then heated to boiling. While boiling and stirring vigorously, a solution of 10 parts carbonate is added over the course of 5 minutes. of sodium in 135 parts of water.
The slurry is boiled for an additional 10 minutes, filtered while hot, washed to remove alkali and soluble salts, and dried at about 60 ° C. to obtain a bright red pigment containing about 7% basic nickel carbonate.
This pigment is dispersed in a coating composition comparable to that of Example I (but using 30 parts of the red pigment instead of the 42 parts of basic nickel carbonate used in Example I) to obtain a red enamel. brilliant.
This composition contains about 20 parts of pigment per 100 parts of vehicle solids, so the basic nickel carbonate content is 1.4 parts per 100 parts of vehicle solids. Enamel is applied to specially prepared metal panels and exposed to the elements for 12 months in Florida. They are compared to panels prepared in exactly the same way with the red pigment without the basic nickel carbonate.
The treated pigment was found to be substantially free from color change during this exposure time, while the untreated red pigment exhibited noticeable darkening of color during the same time.
Example IX
In 500 parts of water are dispersed 77 parts of an aqueous paste of quinacridone-quinone (6,7,13,14 (5,12) -tetraoxoquinacridone (2,3b), containing 22.8 parts of dry dye (29.6% solids), and a solution of 3.4 parts of nickel chloride (NiCl2.6H2O) in 100 parts of water is added thereto. The slurry is then heated to boiling and in the space of '' about 5 minutes a solution of 2.24 parts of sodium carbonate in 50 parts is added
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. "of water ,,: p: (i :: a:,! brtiÓn; '<süPplémei1ta1res;' the slurry is filtered, it is freed from soluble salts and alkali by washing, and it is dried at 60 C to obtain a yellow pigment of good light stability when dispersed in an enamel vehicle in a manner similar to the indications of Example VIII above. The content of basic nickel carbonate is about 1.4 part per 100 parts vehicle solid A corresponding quinacridone-quinone pigment without basic nickel carbonate dispersed in a similar vehicle darkens seriously when exposed to sunlight for a relatively short time.
Example X
In 500 parts of water, 332.5 parts of an aqueous paste of dibromoanthanthrone (brilliant orange RK) containing 50 parts of dry dye (15.04% solids) are dispersed and 15.75 parts of solids are added to this slurry. Nickel chloride (NiC12.6H20) dissolved in 500 parts of water. It is then heated to boiling and a solution of 11.1 parts of sodium carbonate in 250 parts of water is added over the course of 5 minutes, and the material is stirred at the boiling point for 5 minutes. additional minutes, or more. It is filtered, washed to remove soluble salts and alkali, and dried at about 75 ° C. to obtain a bright orange pigment which has better light stability than a similar pigment not containing chlorine. basic nickel carbonate.
XB example
In 7500 parts of water, 1156 parts of an aqueous paste (38.9% solids = 450 parts of dry dye) of polychlorophthalocyanine pigment is dispersed, and a solution of 142 parts is added thereto. of nickel chloride (NiCl2.6H2O) in 2500 parts of water. After heating to boiling, a solution of 100 parts of sodium carbonate in 1250 parts of water is added over about 10 minutes, the slurry is stirred without cooling for an additional 10 minutes. , filtered hot and washed to remove soluble salts and alkali.
After drying at approximately 75 ° C., a brilliant green phthalocyanine pigment is obtained.
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= üâTd.tin. .é.: dS..y; c.ân; ùri 'véhi.cu.e demail.- similarly to the indications of example VIII, the panels coated with this enamel exhibit a notable resistance to tanning when they are prolonged exposure to the elements, compared to panels obtained with an enamel of a similar pigment not containing basic nickel carbonate.
In the preparation of a basic nickel carbonate for use in the present invention, it has been found that when the product is to be used in preparing a coating composition having the maximum degree of transparency and the minimum of transparency. Color, basic nickel carbonate should contain about 50-60% nickel carbonate (NiCO3) and about 20-30% nickel hydroxide (Ni (OH) 2). In other words, the molar ratio between nickel and carbon dioxide in this preferred product must be between 1.5 and 1.7. This composition approaches the formula 2NiCO3.Ni (OH) 2.
XH2O It has also been found that the temperature of the reaction influences the opacity of the pigment obtained, and that temperatures above about 25 ° C tend to cause an increase in opacity. However, when basic nickel carbonate is precipitated in small amounts in the presence of another pigment, the opacity and color are relatively unimportant and the influence exerted by the proportions of ingredients and by the reaction temperature becomes less critical and may be subject to other properties of the pigment arising from the fact that larger amounts of carbonate are used and the reaction is carried out at boiling point. gives products of improved texture.
When this coprecipitation process is used and the amount of the nickel compound is less than about 10% of the total pigment, it is even possible to obtain significantly improved results in the dry pigment by precipitating with an alkali to obtain an alkali. nickel hydroxide as a treatment agent.
When basic nickel carbonate is incorporated into a colored pigment to impart light stability thereto, the amount of nickel carbonate used is approximately
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about 3-10% by weight of the pigment mixture, and it is usually preferable to use, an amount of about 7%. Thus, the usual coating compositions, for example those which contain about 10-40 parts of pigment per 100 parts of film-forming material; the minimum amount of basic nickel carbonate will be about 0.3 part per 100 parts of film-forming material.
The preferred amount would be about 1.8 parts per 100 parts film-forming material. This figure is based on a preferred amount of about 7% basic nickel carbonate in the colored pigment mixture, and the use of the pigment in a coating composition at about 25 parts of pigment for 100 parts of film-forming material. If nickel is used as a "durable pigment" to increase the protection time of a coating composition, much larger amounts must be used. For example, when colored pigments are used, it frequently happens that only 5 parts of the colored pigment per 100 parts of binder is sufficient for color and hiding power.
However, it is generally accepted in the art that compositions of optimum durability require at least 10 parts of pigment per 100 parts of binder, usually 15 to 35 parts, and rarely 40 parts, except for high density pigments. Therefore, additional pigmentation is necessary when using the minimum amount of colored pigment, and basic nickel carbonate is well suited to provide these additional amounts.
Where practically clear varnishes are desired, basic nickel carbonate, in amounts within the limits given above, is also useful to give the increased durability which results from pigmentation but with the minimum of color and opacity. - summer.
The upper limit on the amount of basic nickel carbonate is in no way critical and the amount used depends on the degree of pigmentation the user desires in his coating compositions. As a rule, the amount of pigment in a plaster composition does not exceed 50 parts per 100 parts of / l,
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perhaps. considered to be an upper limit for the pigment of the present invention.
The method of dispersing the pigment in the vehicle is not critical. The only requirement is that the process effectively disperses the pigment in the vehicle to such an extent that the final film is free from any grainy appearance. Ball mill grinding, three-cylinder ink mill grinding, various types of plastic grinders etc. give satisfactory results.
The present invention is not limited to the film formers indicated in the examples, that is to say to the modified low-oil alkyds intended to be finished by baking, to the high-oil alkyds intended to be finished by drying. to air, and to cellulose nitrate varnishes. Linseed oil varnishes or at-. Very oleoresinous varnishes, varnishes of modified ureas-formaldehyde resin, varnishes of modified phenol-formaldehyde resin, as well as other synthetic resins and cellulose derivatives, are optionally used.
The invention is not intended to be used only with the particular colored pigments which are indicated in the examples.
Aluminum flakes, yellow azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridones, vat dye pigments, and titanium oxide pigments serve simply to illustrate the many varieties of pigments commonly used. Compositions containing basic nickel carbonate mixed with most pigments of low and high durability would provide improved durability.
The present invention provides inexpensive coating compositions for use in preparing clear and colored varnishes and varnishes of significantly improved durability. The relatively colorless compositions are useful in protecting exposed surfaces.
The relatively colorless compositions as well as the colored compositions are useful when exposure to the elements is contemplated. Thus, the relatively colorless compositions are the worms.
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EMI15.1
; 'nfS:.': poùf; poïiitS'dèj1ares: 'and' sim11H1res; colored compositions for automotive finishes or enamels and the like. The use of basic nickel carbonate in durable color finishes also offers a financial advantage since it can replace a significant portion of the more expensive, durable colored pigment.