BE898483A

BE898483A - Pigments ameliores et leur fabrication.

Info

Publication number: BE898483A
Application number: BE0/212061A
Authority: BE
Original assignee: Tioxide Group P L C
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1984-06-18
Also published as: ES528071A0; JPH0586432B2; GB8329819D0; JPS59117559A; AU2132583A; FR2537983A1; US4563221A; GB2132992B; ZA838668B; AU560017B2; CA1220675A; FR2537983B1; GB2132992A; ES8506063A1

Abstract

Les pigments destinés aux matières plastiques doivent former une composition contenant aussi peu d'agrégats et de grenaille que possible et doivent dégager aussi peu de poussière que possible lors des manipulations. Un nouveau pigment comprend du dioxyde de titane particulaire portant un enrobage organique d'acide isostéarique et d'acide dodécylbenzènesulfonique. Les particules du pigment doivent etre exemptes de tout enrobage inorganique.

Description

Pigments améliorés et leur fabrication Demande de brevet anglais n 82/35870 du
16 décembre 1982 en sa faveur
La présente invention concerne un pigment amélioré et un procédé pour le fabriquer.

Le dioxyde de titane pigmentaire trouve de
EMI1.1
nombreuses applications industrielles dans la fabrication de matières pigmentées telles que des peintures, compositions de matières plastiques, compositions de caoutchouc etc. Il est souhaitable que le pigment soit relativement exempt de poussière et facile à

disperser dans les compositions et ne contienne que peu d'agrégats durs (grenaille). La présence d'agrégats peut gâter l'aspect d'une couche de peinture contenant le pigment. Il est souhaitable aussi qu'un tel pigment n'exige qu'un nombre minimal de stades de fabrication.

Suivant la présente invention, un pigment comprend du dioxyde de titane particulaire exempt d'enrobage inorganique, mais traité au moyen d'un enrobage organique d'acide isostéarique et d'acide dodécylbenzènesulfonique.

Suivant l'invention également, un procédé pour la production d'un pigment comprend la formation d'une émulsion aqueuse d'acide isostéarique en présence d'acide dodécylbenzènesulfonique, l'addition de l'émulsion à une dispersion aqueuse de dioxyde de titane pigmentaire exempt d'enrobage inorganique, puis la séparation et le séchage du pigment ainsi traité.

La présente invention constitue un progrès important en technologie des pigments. Le nouveau pigment est exempt d'enrobage inorganique et se trouve associé à de l'acide isostéarique et de l'acide dodécylbenzènesulfonique. Le nouveau pigment a une tendance réduite à dégager de la poussière, est facile à disperser dans les matières plastiques du fait qu'il ne contient que peu de grenaille et exige moins de stades opératoires pour sa fabrication. Par exemple, en raison de l'absence d'enrobage inorganique, il n'est pas nécessaire d'exécuter les stades habituels d'enrobage au mouillé dans un agent inorganique et un avantage supplémentaire est qu'il n'est habituellement pas nécessaire de faire passer le pigment dans un broyeur à énergie de fluide.

En outre, l'efficacité de la floculation est telle

que la filtration de la suspension n'est habituellement pas nécessaire et qu'une simple décantation suffit normalement.

De manière générale, le pigment conforme à l'invention est préparé par un procédé, suivant lequel on forme une émulsion de l'acide isostéarique avec un agent surfactif spécifique qui est l'acide dodécylbenzènesulfonique, après quoi on ajoute l'émulsion à une dispersion aqueuse du pigment.

La Demanderesse a découvert aussi que le chauffage de la dispersion du pigment jusqu'à une température de l'intervalle de 30 C à 80 C est avantageux. Le pigment traité est ensuite séparé et séché. Le pigment peut être floculé et séparé, ou bien la suspension aqueuse peut être séchée par pulvérisation pour assurer la séparation et le séchage.

Le dioxyde de titane pigmentaire de la présente invention peut être du dioxyde de titane anatase ou du dioxyde de titane rutile et peut être obtenu par le procédé au"sulfate"connu depuis longtemps ou par le procédé au "chlorure" plus'récemment mis au point. De préférence, le pigment est du pigment rutile préparé par le procédé au"chlorure" (appelé parfois"dioxyde de titane pigmentaire pyrogéné").

Le dioxyde de titane pigmentaire choisi est exempt de tout enrobage dit inorganique. Jusqu'à présent, il a été de pratique courante d'enrober ou de traiter les pigments à l'aide d'un ou de plusieurs oxydes ou oxydes hydratés de métaux tels que l'aluminium, le titane, le cérium, le zirconium, ou à l'aide de silicates ou phosphates et la Demanderesse vient de découvrir que la présence d'un tel enrobage inorganique est en fait nuisible pour l'effet de l'acide isostéarique et de l'acide dodécylbenzènesulfonique.

La quantité d'acide isostéarique en association avec le pigment est habituellement de 0, 10% à 10% du poids du pigment et de préférence de 0,5% à 2,5% en poids. La quantité d'acide dodécylbenzènesulfonique est habituellement de 1% à 25% du poids de l'acide isostéarique, avec une préférence pour 4% à 7%.

Le terme acide isostéarique, dans sa définition la plus stricte, désigne l'acide 16-méthylheptadé- canoique et bien que cet acide satisfasse à la définition des acides convenant aux fins de l'invention, le terme désigne également les mélanges d'acides
EMI4.1
gras saturés en C18 la formule générale C--H-.-COOH 10 J-/. 33 qui sont devenus indiscernables dans la pratique de l'acide strictement défini. Les acides isostéariques de l'une ou l'autre définition sont des liquides et à ce titre, sont aisément convertis en émulsions aqueuses.

Dans le procédé de production des pigments conformes à la présente invention, l'acide isostéarique est mis en émulsion dans de l'eau en présence de l'acide dodécylbenzènesulfonique avant l'addition à la dispersion du pigment. Normalement, l'émulsion contient jusqu'à 50% en poids d'acide isostéarique et la proportion appropriée d'acide dodécylbenzène- sulfonique peut s'élever par exemple jusqu'à 25% du poids de l'acide isostéarique.

Si la chose est désirée, un émulsionnant cationique tel qu'une base organique produite à partir d'un acide gras, c'est-à-dire une alcoylamine grasse, et des amines primaires, diamines et amines quaternaires peuvent être ajoutées à la dispersion du pigment en plus de l'autre émulsion.

Une préférence particulière va aux amines dont la chaîne alcoyle compte 8 à 22 atomes de carbone.

Habituellement, l'émulsionnant cationique doit

être ajouté à la dispersion du pigment avant l'addition de l'émulsion de l'acide isostéarique et de l'acide dodécylbenzènesulfonique.

La quantité de l'émulsionnant cationique dépend de la quantité de l'acide isostéarique et de façon générale, cette quantité peut s'échelonner, par exemple, de 50% à 250% du poids de l'acide isostéarique.

Après que les agents de traitement organiques conformes à l'invention ont été mélangés avec la dispersion aqueuse du dioxyde de titane pigmentaire, il est habituel, mais non essentiel, d'ajouter au mélange une quantité d'une base inorganique établissant dans la dispersion un pH de 7 à 8. Habituellement, un alcali est ajouté pour assurer cette élévation du pH, l'alcali étant avec le maximum de préférence une solution aqueuse d'hydroxyde d'ammonium.

La dispersion de dioxyde de titane traitée est floculée, si la chose est désirée, après l'addition de l'acide isostéarique et de l'acide dodécylbenzènesulfonique, habituellement par ajustement du pH de la dispersion en conséquence de l'addition de l'alcali. Le degré de floculation est généralement suffisamment bon pour que le liquide surnageant soit limpide et visiblement exempt de particules de pigment. Le liquide peut être séparé par décantation du pigment et aucune filtration n'est nécessaire.

Le pigment séparé est séché, ou bien la séparation et le séchage peuvent être effectués en une opération dans un séchoir par pulvérisation.

L'invention est illustrée par les exemples suivants.

EXEMPLE 1-
On fait passer au broyeur à sable le dioxyde de titane recueilli au sortir d'un réacteur après

oxydation en phase vapeur du tétrachlorure de titane.

On utilise une dispersion aqueuse du pigment en contenant 300 g par litre et ayant un pH de 2,9.

On chauffe 1 litre de la dispersion aqueuse à 70 C et on l'agite pendant tout le procédé de traitement.

On prépare une émulsion d'acide isostéarique dans de l'eau par agitation en présence d'acide dodécylbenzènesulfonique. Les quantités d'acide isostéarique et d'acide dodécylbenzènesulfonique dans l'émulsion sont de 100 g par litre et de 5 g par litre, respectivement.

On ajoute à la dispersion aqueuse de pigment qui est agitée une quantité de l'émulsion préparée qui est équivalente à celle contenant 1, 5% en poids d'acide isostéarique, sur base du poids du pigment et on agite la dispersion pendant 15 minutes avant d'ajouter une solution aqueuse d'hydroxyde d'ammonium (0,88 NH40H : H20 = 1 : 9) en quantité suffisante pour établir dans la dispersion un pH entre 7,5 et 8,0.

La suspension floculée sédimente au repos et après décantation du liquide surnageant, on sèche le pigment traité dans une étuve à 110 C.

EXEMPLE 2-
On répète l'exemple 1, sauf qu'avant l'addition de l'émulsion aqueuse d'acide isostéarique et d'acide dodécylbenzènesulfonique, on ajoute à la dispersion du pigment, une solution d'une amine issue d'acide gras. On dissout l'amine issue d'acide gras dans de l'acide acétique dilué de sorte qu'elle réponde à la formule générale
EMI6.1
(RNH2 3NH3) 2 (CH2)où R représente un radical alcoyle issu de l'acide oléique. L'amine issue d'acide gras est celle ven-

due sous la marque déposée DUOMEEN 0 par la société Akzo Chemie. La solution de l'amine contient 100 g par litre de l'acétate et on l'ajoute en quantité suffisante pour apporter 1, 2% en poids d'acétate d'amine, sur base du poids du pigment.

La quantité d'émulsion aqueuse ajoutée à la dispersion aqueuse du pigment est suffisante pour introduire 0,6% en poids d'acide isostéarique, sur base du poids du pigment.

EXEMPLE 3-
On ajoute à la dispersion aqueuse du dioxyde de titane rutile passé au broyeur à sable utilisée dans les exemples 1 et 2, une solution de sulfate d'aluminium contenant 88 g par litre du sulfate, à exprimer en A1203. Après 15 minutes d'agitation, on ajoute une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (contenant 110 g de NaOH par litre) à la dispersion pour élever le pH jusqu'à une valeur de 7,5 à 8,0.

On agite la dispersion pendant encore 15 minutes, puis on la filtre et on sèche le produit. On n'exécute aucun traitement par l'acide isostéarique. Le produit est un dioxyde de titane enrobé d'un oxyde d'aluminium hydraté.

EXEMPLE 4-
On répète l'exemple 3, sauf qu'on ne sépare pas le produit, mais qu'on l'utilise comme dispersion de départ pour le procédé décrit dans l'exemple 1.

On neutralise avec une solution d'hydroxyde de sodium, au lieu d'une solution aqueuse d'hydroxyde d'ammonium, la dispersion aqueuse après mélange de l'émulsion aqueuse d'acide isostéarique et d'acide dodécylbenzènesulfonique.

EXEMPLE 5-
On répète l'expérience décrite dans l'exemple 4, sauf qu'au lieu d'une solution d'hydroxyde de

sodium, on utilise pour les deux stades de neutralisation, la solution aqueuse d'hydroxyde d'ammonium.

EXEMPLE 6-
On répète le mode opératoire de l'exemple 5, sauf qu'on omet le premier stade de neutralisation après mélange avec le sulfate d'aluminium.

On mélange les produits des six exemples séparément avec du polyéthylène dans un mélangeur interne en quantité telle que le mélange maître obtenu contienne 60% en poids du pigment. On presse à chaud une aliquote du mélange maître et, sous l'influence d'un chauffage plus poussé, on le souffle en une pellicule mince. On éclaire les pellicules et on détermine le nombre d'agrégats par poids unitaire de pellicule en comptant le nombre d'agrégats dans un morceau de pellicule qu'on pèse ensuite.

On observe que des pellicules d'égale épaisseur contenant du pigment des exemples 3,4, 5 et 6 contiennent un nombre d'agrégats de pigment à peu près 6 à 7 fois supérieur à celui de la pellicule contenant le pigment traité de l'exemple 1. On observe aussi que la pellicule contenant le pigment de l'exemple 2 contient à peu près la moitié du nombre des agrégats qu'on observe dans la pellicule contenant le pigment de l'exemple 1.

Par conséquent, il est intéressant de traiter au moyen d'acide isostéarique et d'acide dodécylbenzènesulfonique des pigments non enrobés. On observe aussi que les pellicules ne contiennent pas plus et dans le cas du pigment de l'exemple 2, beaucoup moins d'agrégat que les pellicules contenant des pigments industriellement acceptables courants qui ont été passés au broyeur à énergie de fluide.

EXEMPLE 7-
On convertit en une dispersion aqueuse et

on fait passer au broyeur à sable le dioxyde de titane recueilli au sortir d'un réacteur dans lequel le tétrachlorure de titane est oxydé en phase vapeur.

A une quantité de la dispersion contenant 135 kg de dioxyde de titane à une concentration de 850 g par litre, on ajoute 1,62 kg de l'acétate formé par dissolution de l'amine issue d'acide gras mentionnée dans l'exemple 2 dans de l'acide acétique dilué pour obtenir une solution à 20% en poids. On agite le mélange pour assurer l'homogénéité et on ajoute ensuite une émulsion d'acide isostéarique (200 g par litre) et d'acide dodécylbenzènesulfonique (5 g par litre) telle que préparée dans l'exemple l, en une quantité suffisante pour apporter 0,81 kg d'acide isostéarique. Au terme de l'addition de l'émulsion, le pH de la dispersion est de 3,2. On observe que le pigment est bien dispersé.

On introduit le pigment dispersé, sous la forme de la dispersion aqueuse, dans un séchoir par pulvérisation pour obtenir un produit séché ne dégageant pas de poussière et ayant de bonnes propriétés de mobilité.

On essaie le pigment comme décrit précédemment en le convertissant en un mélange maître à 60% en poids avec du polyéthylène d'un indice de fluidité de 7 et en préparant ensuite des pellicules soufflées minces. On compare les pellicules à des pellicules semblables contenant des pigments couramment disponibles dans l'industrie qui ont été passés au broyeur à énergie de fluide et on observe que le nouveau pigment de l'exemple 7 introduit jusqu'à 33% en moins d'agrégat. Une amélioration notable et sensible est donc apparente.

EXEMPLE 8-
On prépare et on fait passer au broyeur à

sable une dispersion de dioxyde de titane pigmentaire calciné produit par le procédé au sulfate. La dispersion contient le pigment en une concentration de 852 g par litre.

A une quantité de la dispersion chauffée à 50 C et contenant 193 kg de dioxyde de titane, on ajoute 2,9 kg d'une émulsion d'acide isostéarique (400 g par litre) et d'acide dodécylbenzènesulfonique (5 g par litre). On sèche la dispersion résultante par pulvérisation.

On convertit le pigment traité séché en un mélange maître à 60% comme décrit ci-dessus dans du polyéthylène et on le compare sous la forme d'une pellicule soufflée mince à une pellicule semblable contenant un pigment industriellement acceptable courant qui a été passé au broyeur à énergie de fluide. Les pellicules contenant le pigment de l'exemple 8 contiennent 25% d'agrégats en moins à l'examen visuel.

Claims

REVENDICATIONS 1-Pigment portant un enrobage organique, caractérisé en ce que le pigment est du dioxyde de titane particulaire exempt d'enrobage inorganique et l'enrobage organique est formé d'acide isostéarl- que et d'acide dodécylbenzènesulfonique.
2-Pigment suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'acide isostéarique est de 0,10% à 10% du poids du pigment et de préférence de 0,5% à 2, 5% du poids du pigment.
3-Pigment suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la quantité d'acide dodécylbenzènesulfonique est de 1% à 25% en poids de l'acide isostéarique et de préférence de 4% à 7% en poids de l'acide isostéarique.
4-Procédé de production d'un pigment portant un enrobage organique, caractérisé en ce qu'on forme une émulsion aqueuse d'acide isostéarique en présence d'acide dodécylbenzènesulfonique, on ajoute l'émulsion ainsi obtenue à une dispersion aqueuse de dioxyde de titane pigmentaire exempt d'enrobage inorganique et on sépare et on sèche le pigment ainsi traité.
5-Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on chauffe la dispersion aqueuse jusqu'à une température de 300C à 800C.
6-Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'émulsion aqueuse contient jusqu'à 50% en poids d'acide isostéarique et de l'acide dodécylbenzènesulfonique en une quantité s'élevant jusqu'à 25% du poids de l'acide isostéarique.
7-Procédé suivant la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on ajoute l'émulsion aqueuse à la dispersion aqueuse en une quantité suffisante <Desc/Clms Page number 12> pour apporter 0,10% à 10% en poids d'acide isostéarique, sur base du poids du pigment et de préférence pour apporter 0,5 à 2,5% en poids d'acide isostéarique sur base du poids du pigment.
8-Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la quantité de l'acide dodécylbenzènesulfonique ajoutée à la dispersion aqueuse est de 4% à 7% du poids de l'acide isostéarique.
9-Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'un émulsionnant cationique est ajouté à la dispersion aqueuse avant l'addition de l'émulsion aqueuse.
10-Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'émulsionnant cationique est formé à partir d'une alcoylamine grasse dont la chaîne alcoyle compte 8 à 22 atomes de carbone et la quantité d'émulsionnant cationique est de 50% à 250% du poids de l'acide isostéarique.
11-Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 13, caractérisé en ce que la dispersion aqueuse est floculée par addition d'une base inorganique après traitement au moyen de l'émulsion aqueuse.
12-Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le pigment traité est séparé par décantation, puis séché.
13-Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que la dispersion aqueuse du pigment traité est séchée par pulvérisation.