CZ20012690A3

CZ20012690A3 - Pigmentový koncentrát

Info

Publication number: CZ20012690A3
Application number: CZ20012690A
Authority: CZ
Inventors: Anja Couperus; Tjerk Groenman; Stéphane Carlier
Original assignee: Sigma Coatings B. V.
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2002-02-13
Also published as: EP1026212A1; EA200100836A1; WO2000044838A1; EA003372B1; CA2360075A1; SK10412001A3; US6365648B1; PL349003A1; EP1151047A1; AU2665500A

Description

Pigmentový koncentrát

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přípravy pigmentového koncentrátu a zejména pigmentového koncentrátu vhodného pro přípravu prachové krycí hmoty.

Dosavadní stav techniky

Je třeba poznamenat, že prachové krycí hmoty představují typ potahové hmoty, který se aplikuje ponořením do fluidního lože nebo elektrostatickým nástřikem, načež následuje vypalování v důsledku, kterého prášek vytvoří homogenní film.

Výrobci barviv vyrábějí prachové krycí hmoty smísením jednoho nebo více pigmentů s povlakovým systémem (tvořeným pryskyřicí a pokud je to nutné, vytvrzovacím činidlem) a zpravidla s jedním nebo více aditivy a/nebo plnivy. Získaná směs se následně homogenním způsobem roztaví (kde je to možné, při teplotě nižší, než je teplota zesíťování) ve vytlačovacím zařízení a vytlačuje se. Extrudát se následně co možná nej rychleji ochladí na pokojovou teplotu a jemně namele na prášek, který lze použít jako prachovou krycí hmotu.

Nicméně nedostatkem těchto prachových hmot je to, že práše může mít stále ještě určité rezervy síly zabarvení, přičemž výrazem „rezerva síly zabarvení se rozumí pigment jehož barvící schopnost nebyla využita. To může například vést k rozdílným barevným rozdílům jednotlivých vsádek.

01-2338-01-Ma

ΦΦΦΦΦ· · φ e · · φ φφ φ φ φ φφφ φφ φφ φφφ φφφ φφ φφφ

GB-A-1197053 popisuje způsob přípravy pigmentových kompozic, který zahrnuje smísení vodné hmoty pigmentu a vodné emulze nebo roztoku nosiče (polyolefin, polyvinylchlorid, polyethylenoxidový derivát, kalafuna nebo derivát kalafuny), které vede ke vzniku neaglomerované směsi, a sušení uvedené směsi rozprašováním.

US-A-3759864 popisuje způsob přípravy pigmentovaných pevných částic polymeru tvořícího fólii odpařením kapalné kontinuální fáze pigmentované disperze polymeru tvořícího fólii.

BE-A-842049 popisuje způsob přípravy pigmentových kompozic smísením vodné suspenze polymeru obsahující 30 až 70 % hmotn. polymeru s vodnou suspenzí minerálního pigmentu obsahující alespoň 30 % hmotn. pigmentu a sušení uvedené směsi rozprašováním při 30 až 200 °C.

WO-A-95/31507 popisuje způsob přípravy pigmentového koncentrátu, který je charakteristický tím, že se částice pigmentu rozetřou v přítomnosti vodného pojivá a výhodně v přítomnosti dispergačního činidla za vzniku stabilní pasty nebo suspenze, přičemž vytvořená pasta nebo suspenze se podrobí sušení a pigmentový koncentrát se jímá. Použitým pojivém je výhodně pryskyřice mající teplotu skelného přechodu 25 °C až 55 °C. Nejvýhodnějším pojivém je nasycená polyesterová pryskyřice mající kyselinovou hodnotu 20 až 55.

Nicméně zmíněný dosavadní stav techniky stále ještě vykazuje již popsané nedostatky a existuje tedy potřeba vyvinout zlepšený způsob přípravy pigmentového koncentrátu vhodného pro prachové krycí hmoty a zejména je potřeba

01-2338-01-Ma vyvinout vylepšenou kompozici, kterou by bylo možné pro tyto účely použít.

Podstata vynálezu

Vynález tedy poskytuje způsob přípravy pigmentového koncentrátu vhodného pro přípravu prachové krycí hmoty, který je charakteristický tím, že se částice pigmentu rozetřou v přítomnosti vodného pojivá, které je v podstatě tvořeno polyesterem majícím teplotu skelného přechodu alespoň 60 °C a kyselinovou hodnotu alespoň 60, za vzniku stabilní pasty nebo suspenze, která se následně suší a pigmentový koncentrát se jímá.

Pro sušení pasty nebo suspenze se výhodně používá sušení rozprašováním. Nicméně lze použít i další techniky sušení, a to například techniky, které využívají bubnové nebo pásové sušičky.

Je třeba poznamenat, že po určité době, zpravidla 5 až 30 min, se získá stabilní pasta nebo suspenze, ve které se rozetřené pigmentové částice již dále neusazují.

Během sušení se odpařuje pouze voda přítomná v použitém vodném pojivu. Způsob podle vynálezu se tedy v podstatě dá označit za ekologický a vzhledem k tomu, že není třeba provádět regeneraci žádného z materiálů, lze tento způsob považovat i za ekonomický.

U způsobu podle vynálezu je výhodné, pokud se kromě pojivá nepoužije žádné dispergační činidlo. Dříve se předpokládalo (například WO-A-95/31507), že by dispergační činidlo mohlo usnadnit získání stabilní suspenze nebo pasty. Pigmentový koncentrát by tedy za normálních podmínek

01-2338-01-Ma obsahoval 35 až 65 % pigmentu a zbytek by tvořilo (bezvodé) pojivo.

Výhodně se použije pojivo prosté korozpouštědla. Nicméně v praxi se ukázalo, že korozpouštědlo, jehož obsah představuje přibližně 5 %, vztaženo k množství pojivá, poskytuje docela přijatelné výsledky. Nicméně nejlepších výsledků bylo dosaženo při obsahu korozpouštědla 0 až 1 %.

U způsobu podle vynálezu se jako pojivo výhodně použije pryskyřice s teplotou skelného přechodu alespoň 60 °C, výhodněji 65 °C, ještě výhodněji maximálně 80 °C a nejvýhodněji maximálně 70 °C. Ukázalo se, že takový materiál se snadno taví v extrudačním zařízení při následné výrobě prachové krycí hmoty. V tomto kontextu je třeba poznamenat, že teplota použitá v extrudačním zařízení se zpravidla pohybuje od 110 °C do 130 °C.

Pojivá použitá v pigmentových koncentrátech podle vynálezu jsou v podstatě tvořena polyesterovými pryskyřicemi. Výhodně se používá nasycená polyesterová pryskyřice. Zvláště vhodná polyesterová pryskyřice má kyselinovou hodnotu 60 až 90 a výhodněji alespoň 70.

Jak již bylo uvedeno výše, při provádění způsobu podle vynálezu se pigmentové částice rozetřou za vzniku stabilní pasty nebo suspenze. V praxi se ukázalo, že pasta nebo suspenze je stabilní, pokud je velikost částic menší než 15 pm a výhodněji menší než 10 pm, přičemž takovou velikost částic lze získat při použití kuličkového mlýnu. Je zřejmé, že částice pigmentu musí být v každém případě menší než tloušťka potahové vrstvy, která má být na závěr vytvořena. Velikost částic je navíc důležitá pro lesk potahové vrstvy,

01-2338-01-Ma • · • · 0 0 · 0 · · · • 0 ··· · · · ·· · · • · · 0 · · · · • 0 00 0·0 ·00 «· 000 která má být vytvořena v tom smyslu, že lesk je částečně určen velikostí pigmentových částic a jejich disperzitou.

Ukázalo se, že vynález je zvláště vhodný pro organické pigmenty, protože dispergace těchto pigmentů při výrobě prachové krycí hmoty je velmi obtížná.

Organickými pigmenty, které lze například použít, jsou saze, ftalocyaninová zeleň, ftalocyaninová modř, organická červeň a organická žluť.

Vynález se rovněž týká způsobu výroby prášku, který lze použít jako prachovou krycí hmotu, přičemž tento způsob spočívá ve smísení pigmentu s termoplastickou nebo termosetovou hmotou, v případě nutnosti s vytvrzovacím činidlem a aditivy, vhnětení, tavení, extrudování a jemném mletí získané směsi na prášek, přičemž uvedený způsob je charakteristický tím, že použitým pigmentem je pigmentový koncentrát připravený výše popsaným způsobem.

Vynález se dále týká způsobu potahování podkladu prachovou krycí hmotou, přičemž tento způsob zahrnuje smísení pigmentových částic s termoplastickou nebo termosetovou hmotnou, v případě nutnosti s vytvrzovacím činidlem, a aditivy, v rozemletí a extrudaci vytvořené směsi, rozetření vytvořeného extrudátu na prášek, aplikaci získaného prášku na podklad ve formě tenké vrstvy a roztavení této tenké vrstvy za vzniku povlaku a je charakteristický tím, že se jako pigmentové částice použijí částice pigmentového koncentrátu získané výše popsaným způsobem.

Vynález je zvláště vhodný pro prachové krycí hmoty na bází polyesteru nebo epoxy-polyesterových pryskyřic.

01-2338-01-Ma • · · · · · ·· · · · · ···· · · · · · • ····· · · · · · · ·· · · · · · · •· ·· ··· ··· ·· ···

Vynález bude nyní podrobně vysvětlen pomocí příkladných provedení.

Příklady provedení vynálezu

Příklady 1 a 2

a.Polyesterová emulze

Karboxylovaná polyesterová pryskyřice mající kyselinové číslo 75 (mg KOH/g) a teplotu skelného přechodu (Tg, stanovenou pomocí DSC) 60 °C se připravila z 53 dílů hmotnosti kyseliny tereftalové, 28 dílů hmotnosti neopentylglykolu, 10 dílů hmotnosti anhydridu kyseliny trimellitové a 9 dílů hmotn. diethylenglykolu.

Pryskyřice se emulgovala za vzniku emulze obsahující 16 % hmotn. polyesteru ve směsi vody (79 % hmotn) , dimethylaminu (3 % hmotn.) a butylglykolu (2 % hmotn.).

b. koncentrace pigmentu

Ze 400 dílů hmotn. polyesterové emulze, 1,4 dílů hmotn. činidla potlačujícího pěnivost a 64 dílů hmotn. pigmentu se připravila směs. V příkladu 1 a 2 se použil zelený resp. fialový pigment. Tento pigment se dispergoval pomocí kuličkového mlýnu na částice o velikosti 10 pm a výsledkem celé operace byla pigmentová pasta. Pasta se následně sušila rozprašováním a získaly se požadované částice pigmentového koncentrátu, který byl v podstatě tvořen 50 % hmotn. pigmentu a 50 % hmotn. pojivá.

01-2338-01-Ma

c. Prachová krycí hmota

Polyesterové prachové krycí hmoty se připravily z

- polyesteru, komerčně dostupného jako Nebores TN6400;

vytvrzovacího činidla, komerčně dostupného jako Primid XL552;

- oxidu titaničitého;

- pigmentového koncentrátu; a

- obvyklých aditiv.

Údaje týkající se těchto kompozic jsou uvedeny v tabulce 1 a 2. Každá kompozice se aplikovala na podklad a vypálila za vzniku povlakové vrstvy.

Kontrolní příklady R1 a R2 (referenční)

Prachové krycí hmoty se připravily přímo (tj. bez použití pigmentového koncentrátu) za použití stejných složek jako v příkladech 1 a 2, přičemž tyto složky byly použity v podstatě ve stejných množstvích (s přihlédnutím k dosažení stejného poměru oxid titaničitý/pigment).

Kontrolní příklady PA1 a PA2 (dosavadní stav techniky)

a. Pigmentové koncentráty

01-2338-01-Ma «4 4 4 ·4 4

4 4 4 ·· · · ···· • ••4 4 4 » · · ••4444 4 4 4 4 4 4

4· 4 4 4 444

44 444 444 44 444

Pigmentové koncentráty se připravily v podstatě způsobem popsaným v přikladu I patentové přihlášky WO-A-95/31507 a to s následujícími rozdíly:

i) použitými pigmenty byl zelený resp. fialový pigment použitý v přikladu 1 a 2; a ii) množství pigmentu se zvýšilo tak, aby se získal koncentrát obsahujíc! 55 a 60 % hmotn. pigmentu pro PA1 a PA2.

b. Prachové krycí hmoty

Prachové krycí kompozice se připravily za použití stejných složek, které se použily v příkladech 1 a 2 a to v podstatě i ve stejných množstvích (s ohledem na dosažení stejného poměru oxidu titaničitého/pigment).

Barevná síla

Barevná síla každého povlaku se porovnala s kontrolními příklady RI resp. R2 jako referenčními standardy (tj. 100 %) obsahujícími stejný pigment, přičemž vyšší hodnota vyjadřovala lepší barvicí sílu.

01-2338-01-Ma • · · 9 4 •444 44 4

9 9 4 4

99999 ·

9 9 9

94 444 9

Klastry

Pigmentové klastry se hodnotily vizuálně za použiti mikroskopu (xlO) na stupnici od 0 (žádné klastry) do 10 (mnoho velkých klastrů).

Tabulka 1 (zelený pigment; % vyjadřuji % hmotn.)

	Přiklad 1	PA1	Rl
polyester	61,964%	62,267%	65,000%
vytvrzovací činidlo	3,051%	3,065%	3,200%
oxid titaničitý	26,025%	26,152%	25,396%
pigmentový koncentrát	5,338%	4,876	-
pigment	-	-	2,604%
aditiva	3,622%	3,640%	3,800%

pigment	2,669%	2,682%	2,604%
poměr TiO₂/pigment	9,751	9,752	9,753

barevná sila	147,8%	135,0%	100%(odkaz)
klastry	1-2	6-7	8-9

Tabulka 2 (fialový pigment; % vyjadřuji % hmotn.)

	Příklad 2	PA1	Rl
polyester	64,548%	64,699%	65,000%
vytvrzovací činidlo	3,178%	3,185%	3,200%
oxid titaničitý	27,110%	27,17%	27,300%
pigmentový koncentrát	1,390%	1,161%	-
pigment	-	-	0,700%
aditiva	3,774%	3,782%	3,800%

pigment	0,695%	0,697%	0,700%

01-2338-01-Ma

poměr TiO₂/pigment	39	39	39

barva (strenght)	112,6%	104,8%	100% (odkaz)
klastry	1-2	6	6

Příklad 3

Prachová krycí hmota, jejíž složení je uvedeno v tabulce 3, se připravila za použití pigmentového koncentrátu z příkladu 1, aplikovala na podklad a vypálila.

Tabulka 3 (zelený pigment; % vyjadřují % hmotn.)

	Příklad 3
epoxidová pryskyřice	34,52%
polyester z příkladu 1	34,52%
oxid titaničitý	22,30%
pigmentový koncentrát	4,95%
aditiva	3,71%

pigment	2,475%
poměr TiO₂/pigment	9,0

klastry	5

Tento příklad představuje příklad použití pigmentového koncentrátu podle vynálezu v epoxy-polyesterové prachové krycí hmotě.

01-2338-01-Ma

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob přípravy pigmentového koncentrátu vhodného pro přípravu prachové krycí hmoty, při jehož provádění se pigmentové částice rozetřou v přítomnosti vodného pojivá, které je v podstatě tvořeno polyesterem, za vzniku stabilní pasty nebo suspenze, vytvořená suspenze se podrobí sušení a pigmentový koncentrát se jímá, vyznačený tím, že polyester má teplotu skelného přechodu alespoň 60 °C a kyselinovou hodnotu alespoň 60.
2. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že pojivém je nasycený polyester.
3. Způsob podle nároku 2 vyznačený tím, že polyester má kyselinovou hodnotu alespoň 70.
4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3 vyznačený tím, že se použije pojivo obsahující 0 až 5% korozpouštědla.
5. Způsob podle některého z nárok§ 1 až 4 vyznačený tím, že se částice pigmentu rozetřou za použití kuličkového mlýnu na částice o velikosti menší než 15 pm.

01-2338-01-Ma • 4 44 · • 4 4 · · · · • · · · 4 • 4 444 4 4

4 9· 4 •4 4· 444 4
6. Způsob podle z některého z nároků 1 až 5 vyznačený tím, že použitým pigmentem je organický pigment v podstatě zvolený ze sazí, ftalocyaninové zeleně, ftalocyaninové modři, organické červeně a organické žlutí.
7. Pigmentový koncentrát získaný některého z nároků 1 až 6.

způsobem podle
8. Způsob výroby prášku, který lze použít jako prachovou krycí hmotu, přičemž tento způsob spočívá ve smísení pigmentu s termoplastickou nebo termosetovou hmotou, v případě nutnosti s vytvrzovacím činidlem a jedním nebo více aditivy, ve hnětení, tavení, extrudování a jemném mletí získané směsi na prášek, vyznačený tím, že použitým pigmentem je pigmentový koncentrát podle nároku 7.
9. Způsob potahování podkladu prachovou krycí hmotou, který zahrnuje smísení pigmentových částic s termoplastickou nebo termosetovou hmotou, v případě nutnosti s vytvrzovacím činidlem a aditivy, v rozmletí a extrudaci vytvořené směsi, rozetření vytvořeného extrudátu na prášek, aplikaci získaného prášku na podklad ve formě tenké vrstvy a roztavení této tenké vrstvy za vzniku tenkého filmu, v y značený tím, že se jako pigmentové částice použijí částice pigmentového koncentrátu získané způsobem podle některého z nároků 1 až 6.

01-2338-01-Ma «Φ • « · « • · · · • · ·· ♦ * · · «· *·
10. Způsob vyznačen je polyesterová podle některého z nároků 1 až 6, 8 nebo 9 ý tím, že bází prachové krycí vrstvy nebo epoxy-polyesterová pryskyřice.