DE1467456A1

DE1467456A1 - Verfahren zur Herstellung von Pigmenten

Info

Publication number: DE1467456A1
Application number: DE19621467456
Authority: DE
Inventors: Jordan Merrill E; Hardy John F
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1961-12-15
Filing date: 1962-12-13
Publication date: 1969-01-16
Also published as: DE1467456B2; GB1020290A; DE1467456C3; US3226244A

Description

Köln, den 8.12.1962 Eg/Ax

MerriXlE. Jordan, l68 North Street, Walpole, Massachusetts,

imd
John P. Hardy, ^6 Elm Street^ Andover, Massachusetts (V. St.A.)

Verfahren zur Herstellung von Pigmenten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verbessertem Ruß hoher Parbtiefe, der Emaillefarben besonders erwünschte Eigenschaften verleiht.

Die Grunderfordernisse für alle als Pigment verwendeten Ruße sind große Parbtiefe, leichte Dispergierung in den jeweiligen Lösemitteln und gute Viskositätsstabilität der gebildeten Anstrichmassen. Die Eigenschaften des Rußes, die hierfür verantwortlich sind und demgemäß die Pärbekraft eines Rußes widerspiegeln, sind sein Nigrometerwert, seine Teilchengröße, sein Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und in gewissem Umfange die physikalische Natur der Oberfläche der Teilchen und die chemische Hatur der darauf vorhandenen flüchtigen Bestandteile.

Der Nigrometer-Skaleiiwert eines Rußes ist ein Maß für die Deekkraft oder Parbtiefe und steht mit seiner Teilchengröße in enger Beziehung. Im allgemeinen ist der Skalenwert eines Rußes umso niedriger und seine Parbtiefe umso größer, je geringer seine Teilchengröße ist. Nach den anerkannten Normen der Industrie sind "Ruße mit hoher Parbtiefe ⁿ solche mit Skalenwerten unter 70, während die Skalenwerte von "Rußen mit mittlerer Farbtiefe* zwischen etwa 70 und 78 und die von "Rußen mit normaler Parbtiefe" zwischen etwa 80 und 90 liegen, line

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weitere wichtige Eigenschaft von Bußen, die als Pigment verwendet werden, ist ihr Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, der häufig Farbton und Parbtiefe beeinflusst und weitgehend die Fließeigenschaften in Lacken und/oder Emaillefarben bestimmt. Der Gehalt eines Rußes an flüchtigen Bestandteilen ist ein Anaeichen für die Menge an chemisorbiertem Sauerstoff und/oder anderen Gasen auf seiner Oberfläche und wird bestimmt, indem der Gewichtsverlust ermittelt wird, der entsteht, wenn eine Probe des getrockneten Rußes 7 Minuten in einem geschlossenen Platintiegel bei 972° gehalten wird. Ruße von normaler Farbtiefe haben gewöhnlich einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von nicht mehr als etwa 5 Gew.-^, während er bei Rußen von mittlerer Farbtiefe zwischen 5 und 10 Gew.-$ und bei Rußen mit hoher Farbtiefe bis zu l8 Gew.-# oder mehr beträgt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Rußen von verbesserter Farbtiefe, die sich besonders als Pigment für Emaillefarben eignen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus,daß es wirtschaftlicher ist als die bisher zur Herstellung von Rußen üblicher hoher Farbtiefe angewendeten Verfahren, und daß es sich besonders zur Herstellung von Rußen hoher Farbtiefe eignet, die den Emaillefarben, in denen sie verwendet werden, überlegene Eigenschaften in Bezug auf Farbton, Farbtiefe, Glanz und Viskositätsbeständigkeit verleihen.

Die vorstehend genannten Ergebnisse werden gemäß der Erfindung erzielt, indem man Ruße, die innerhalb eines ziemlich begrenzten Bereichs liegende bestimmte Eigenschaften haben, unter bestimmten Bedingungen einer Reihe von Nachbehandlungen unterwirft, bis sich bestimmte Änderungen der Eigenschaften und Oberflächenbeschaffenheit eingestellt haben. Es wurde gefunden, daß eine überraschend verstärkte Farbtiefe erzielt werden kann, wenn man einen Ruß, dessen Teilehehdurchmesser· ■ ' oberhalb eines bestimmten 'Werts liegt, -mit molekularem stoff umsetzt und dadurch die Oberfläöhenporosität des

BAD

9098 0 3/Ö9O3

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bis zu einem bestimmten Mindestwert verstärkt und anschließend den auf diese Weise umgesetzten Ruß einer zusätzlichen Behandlung mit weiteren chemischen oxydierenden Mitteln in einer Flüssi£phase unterwirf%, wobei ihm ohne weitere wesentliche Beeinflussung der Oberflächenporosität ganz bestimmte Oberflächeneigenschaften verliehen werden. Zwar sind die beim Verfahren gemäß der Erfindung infrage kommenden einzelnen Maßnahmen an sich allgemein bekannt, jedoch zeigte sich, daß die ganz bestimmte Kombination und Aufeinanderfolge dieser auf bestimmte Ruße angewendeten Maßnahmen zu Rußen von überraschend großer Färbtiefe führt, die mit keinem bekannten Verfahren erhalten werden. Die entscheidenden Merkmale der Erfindung und ihre Neuheit liegen also sowohl in den bestimmten Eigenschaften des als Ausgangsmaterial verwendeten Rußes als auch.in der speziellen Art und Reihenfolge der anschließenden Nachbehandlungsmaßnahmen* die zu Rußen führen, die den bisherigen Ruß, : von hoher Parbtiefe überraschend weit überlegen sind, besonders wenn sie als Pigmente in Eraaillef arben verwendet werden.

In der ersten Stufe des Verfahrens gemäß der Erfindung wird ein bestimmter Ruß mit molekularem Sauerstoff umgesetzt, wobei ein Zwischenprodukt mit ganz bestimmten Oberflächeneigenschaften, insbesondere mit bestimmtem Porositätsgrad erhalten wird. Die entscheidenden Merkmale des verwendeten Ausgangsmaterials lassen sich am besten durch die Porosität und Teilchengröße festlegen. Für die Zwecke der Erfindung gilt als Porosität des Rußes die Differenz, die ermittelt wird, indem man von der aus der Stickstoffadsorption (nach der Brunauer-Eramet-Teller-Methode) ermittelten Oberfläche des Rußes die Oberfläche abzieht, die aus dem elektronenmikroskopisch beobachteten Teilchendurchmessernach folgender Formel errechnet wurdei «(elektronenmikroskopisch ermittelter Teilchen-0 in

X β W4C-

Die ermittelte Differenz ist nach Ansicht der Fachleute fn erster Linie durch die Anwesenheit kleiner öffnungen oder Poren in der Oberfläche des Rußes bedingt.

BADOPUQIMVL ..... 9 0 9803/090 3

Ss wurde festgestelle, daß als Ausgangsmaterial für da« Verfahren gemäß der Erfindung ein Büß mit einem Nigrometerwert von mehr als 72, einem elektronenmikroskopisch ermittelten mittleren Teilchendurchraeaser von wenigstens etwa 15 mi und einer Porosität von höchstens etwa 200 verwendet werden muß. Als besonders geeignetes Auegangematerial erwies sich ein Channelruß mit einem Skalenwert zwischen 75 und 80, einem elektronenmikroskopisch beobachteten mittleren Teilchendurchmesser zwischen 16 und 20 rnu und einer Porosität zwischen 40 und 200. Biese Porositätswerte entsprechen lsi allgemeinen Oberflächen aus der Stickstoff adsorption von etwa SOO bis etwa 400 m²

Die Nachbehandlung von Ruß mit molekularem Sauerstoff ist seit langem bekannt. Sie erfolgt gewöhnlich mit Luft bei Temperaturen von 510 bis 565°, jedoch können gegebenenfalls auch Gasgemische verwendet werden, die mehr oder weniger als 20# molekularen Sauerstoff enthalten. Im allgemeinen wird durch die Nachbehandlung mit molekularem Sauerstoff ein Teil des Rußes verbrannt, so daß HuSe erhalten werden»- die im Vergleich zu den Ausgangsrußen niedrigere Nigrometerwerte und größere Oberflächen aus der Stickstoffadsorption haben. Se wurde festgestellt» daß die Anfangephase der erfindungsgemÄSen Nachbehandlung mit molekularem Sauerstoff von solcher Intensität und Dauer sein muß, daß die Porosität des Rußes auf einen Wert von wenigstens 220» aber von nicht mehr als 400 gebracht wird. Natürlich muß bei Rußen von niedriger Auagangsporoeitfit die Machbehandlung schärfer sein und langer dauern« um zufriedenstellende Zwischenprodukte mit genügend erhöhter !Porosität zu erhalten. Die Verwendung solcher SuSe für das Verfahren gemäß der Erfindung ist somit vom wirtschaftlichen Standpunkt weniger attraktiv*

Wenn Ruße mit den vorstehend genannten Eigenschaften mit molekularem Saueretoff nachbehandelt werden und ihre Porosität dadurch auf 220 bis 400 erhöht wird, haben die erhaltenen Zwischenprodukte gewöhnlich folgende Kennzahlen:

BAD ORIGJNA^ ,. -r 909803/0903

-5- . . ■ U67456

Bereich	Bevorzugt
70-76	71-74
6-12	8-11
0,08-0,4	ο,16-0,32
430-600	450-550
14-18	15-17
220-400	250-350

Nigromefcerwert*

Gehalt an flüchtigen Bestandteilen (%)

Scheinbare ©ichte (g/em?) Oberfläche aus Ng-Adsorption (ra /g) Elektroneniiikroekopisch beobachteter mittlerer¹ Teilchendurehiaesser (mx) Porosität

Der Fachmann wird aus den vorstehend genannten erforderlichen Eigenschaften des Zwischenprodukts erkennen* daß sie allgemein einem RuS von mittlerer und nicht von großer Färb tiefe entsprechen. Es hat sich gezeigt, daß nur solche mit molekularem Sauerstoff nachbehandelten HuSe, die die vorstehend genannten entscheidenden Eigenschaf ten haben, der chemischen Nachbehandlung gemäß der Erfindung unterworfen werden können, um Pigmente herzustellen* die den Eraaillefarben, in denen sie verwendet werden, überlegene Farbtiefe, Färbekraft und hervorragende Viskosität»*tabllitat verleihen. Beispielsweise hat sich gezeigt, daß kein einwandfreies Pigment aus der zweiten Hachbehandlungsstufe des Verfahrens gemäß der Erfindung erhalten wird, wenn ein. EuS eines mittleren Teilchendurchmessers unter 14 au und einer Porosität von mehr als 400 mit Luft nachbehandelt wird. MIe nachstehend näher dargelegt, würden solche fertigen Pigmente den Emaillefarben, in denen sie verwendet werden, nicht die erwünschten blauen Töne, sondern «inen braunen Ton verleihen.

In der sw»it*n Stuf· de» Verfahrens gemäß der Erfindung wird •in dünnflüssiger Br·! eines mit molekularem Sauerstoff nachbsh«ad«lt«n Bu§«a »it den vorstehend genannten entscheidenden Eigenschaften w&% »alpetersture und/oder Stickoxyden behandelt. Ba durch dies· Behandlung keine nennenswerte Veränderung der Porosität des Rußes, sondern nur eine Veränderung seiner Oberfiacheneigenschaften eintritt, wird angenommen, daß die Art der Veränderung, die durch die vorstehend genannten Oxydationsmittel auf der Oberfläche des Zwischenprodukts bewirkt

BAD ORIGINAL· 909803/0903 *

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wird, wichtig ist. Ferner wurde festgestellt, daß der Grad der Nachbehandlung mit den genannten Oxydationsmitteln, die dem Endprodukt die verbesserten Eigenschaften verleihen, am besten durch den Anstieg des Gehalts an flüchtigen Bestandteilen gemessen wird. Genauer gesagt, es wurde gefunden, daß ein Grad der chemischen Nachbehandlung, durch den der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen um etwa 40 bis etwa l40# über den des Zwischenprodukts, d.h. auf einen Endwert von etwa 8 bis 24 Gew.-$ erhöht wird, Im allgemeinen genügt, um die überraschenden Verbesserungen, die mit dem Endprodukt gemäß der Erfindung erzielt werden, zu gewährleisten. In Grenzfällen können wesentlich höhere Gehalte an flüchtigen Bestandteilen erreicht werden, aber gewöhnlieh werden die Farbtiefe des al» Endprodukt erhaltenen Rußes und die dadurch den Emaillefarben verliehenen Farbtöne dadurch etwas nachteilig beeinflußt. Wie bereits erwähnt, werden die anderen Analysenwerte des Rußes einschließlich der Porosität und des Nigrometerwertes, Jedoch mit Ausnahme der Dichte, durch die zweite Nachbehandlungsstufe gemäß der Erfindung gewöhnlich nicht nennenswert verändert.

Dem Fachmann sind viele Methoden zur Nachbehandlung von Ruß mit Salpetersäure und Stickoxyden bekannt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die hervorragenden Pigmente gemäß der Erfindung nur erhalten werden, wenn ein dünnflüssiger Brei des mit mit molekularem Sauerstoff nachbehandelten Rußes mit den genannten Eigenschaften mit dem genannten Oxydationsmittel umgesetzt wird. Die abschließende chemische Nachbehandlungsstufe des Verfahrens gemäß der Erfindung ist am wirksamsten, wenn 5 ble 60 Gew,-Teile Ruß in wäßrige?· HJftX einer Konzentration von %Q bis 70 Gew.-# euep*ndiert und 5 Minuten bi« ra*nr«r« 3tunä«n bei TemperaturÄa von Raumtemperatur bis etwa umgesetzt werden und anschließend das Produkt auf Tempe«

raturen von 93 bis 150⁰ erhitzt wird, bis es trocken ist. Die Trocknung wird vorzugsweise in 5 bis 15 Stunden bewirkt.. Ferner hat sich gezeigt, daß ein Endprodukt mit optimalen Eigenschaften erhalten wird, wenn die vorstehend genannten

BAD QRtGJNAL

Variablen Innerhalb bestimmter Bereiche liegen. Beispielsweise wird durch Erhöhung der Säurekonzentration in der Aufschlämmung von 10 auf 50# ein Ruß von tieferer Farbe erhalten« Optimale Farbe wird auch erhalten, wenn die Rußkonzentration in der Säureaufschlemmung zwischen 55 und 40# liegt. Demgemäß werden die folgenden Nachbehandlungsbedingungen mit Salpetersäure bevorzugt« Säurekonzentration der Aufschlämmung 20-40$, Behandlungsdauer 20 bis 40 Minuten, Rußgehalt der Aufschlämmung 25 bis 5Q# und Trocknen des behandelten Rußes bei 120°, bin überschüssige adsorbierte Stickoxyde abgetrieben sind*

Eine zufriedenstellende chemische Nachbehandlung des Zwischenprodukts kann auch so vorgenommen werden,daß dampfförmige Salpetersäure und/oder dampfförmige Stickoxyde in eine wäßrige Suspension des Rußes eingeführt werden, bis die HNOyKonzentration die genannten Werte erreicht hat.

Bei Einhaltung der vorstehend genannten bevorzugten Reaktionsbedingungen in der zweiten Stufe des Verfahrens gemäß der Erfindung werden Pigmente mit folgenden Eigenschaften erhalten!

Bereich Bevorzugt

Nigrometerwert

Scheinbare Bichte (g/cnr) Gehalt an flüchtigen Bestandteilen Oberfläche aus Ng-Adsorptlon (m2/g) Elektronenmikroskopisch ermittelter mittlerer Teilchendurchmesser (rau) Porosität

Emaillefarben mit hervorragender Farbtönung, Farbtiefe und Viskositätsbestänäigkelt werden erhalten, wenn Pigmente mit den vorstehend genannten Eigenschaften, die auf die beschriebene Welse erhalten wurden, als Pigmente verwendet werden.

Beispiel 1

600geines Channelrußes ("Monarch 74", hergestellt, durch Cabot Corporation) mit einer Oberfläche aus der Stickstoffadsorption von 520 m /g, einem elektronenmikroskopisch beobachteten mittleren Teilchendurcj|ra$&fgr£von 17 W und demgemäß

70-76	72-73
0,24-0,56	0,40^-0,48
8-24	15-20
450-600	450-550
14-18	15-17
220-400	250-350

909803/0903 BADORIGiNAL

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einer Porosität von etwa IJO wurden mit Luft nachbehandelt, indem 0,57 irr Luft pro Stunde darüber geleitet wurden, während der Ruß 6 Stunden bei 538° langsam in einem rotierenden Zylinder von 15 cm Durchmesser und 30,5cm Länge umgewälzt wurde. Der mit Luft nachbehandelte Ruß hatte folgende Eigenschaften:

Nigrometerwert · 74,5

Scheinbare Dichte» g/citr^ 0,16

Gehalt an flüchtigen Bestandteilen^ 10 Oberfläche aus der Ng-Adsorption, m/g 500 Slektronenmikroskopisch ermittelter mittlerer Teilchendurchmesser, im 15

Porosität 284

Der mit Luft nachbehandelte Ruß wurde in verschiedenen Konzentrationen mit wäßrigen Salpetersäurelösungen unterschiedlicher Konzentration für verschieden lange Zeit aufgeschlämmt. Die auf diese iafeise behandelten Ruße wurden anschließend erhitzt, bis sie trocken waren. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:

Tabelle 4 ,

Nr.	Ruß-	HNO,-	Reakt.-	Reakt.-	Trck-	Trok-	Nigro-	-Vol. -&-
	konz.	korizL	zeit	Temp.	ken-	ken-	meter-
	i.d.	i.d.	Std.	⁵C	dauer	temp.	wert
	Auf	Plüs-			Std.	⁰C
	schläm	Slg-
	mung	phase
1	500	150	30	80	16	23O	71,5	27,2
2	100	150	30	80	16	475	74,4	13,6
3	10g		30	80	16	230	74,3	19,0
4	100	150	30	80	24	230	73,8	15,7
5	10g	40g	30	80	16	230	73,4	16,9
6	10g	15g	30	80	16	230	74,7 ·	14,8
7	20g	40g	30	80	16	230	72,4	16,1

Die vorstehend genannten Ruße wurden in eine Standard-Emaillefarbe der nachstehend angegebenen Zusammensetzung eingearbeitet Um die Überlegenheit der gemäß der Erfindung erhaltenen Ruße gegenüber üblichen Rußen zu veranschaulichen, wurden ähnliche ·

BAD ORIGINAL

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Emaillefarben hergestellt, in denen die folgenden drei Ruße als Pigment verwendet wurden: der mit Luft nachbehandelte Ruß "Monarch 74^W aus Stufe 1 dieses Beispiels, ein üblicher Ruß großer Parbtiefe, im Handel als "Black Pearls 46" (Hersteller: Cabot Corporation), mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von etwa l4#, einer durch Stickstoffadsorption ermittelten Oberfläche von 800 m /g und einem elektronenraikroskopisch ermittelten mittleren Teilchendurehmesser von etwa 1> MX und ein Ruß der Handelsbezeichnung "Black Pearls - ein von Cabot Corporation hergestellter Ruß großer Parbtiefe mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von etwa Yyjo, einem elektronenmikroskopisch ermittelten mittleren Teilchendurehmesser von etwa 1? mti und einer durch Stickstoffadsorption ermittelten Oberfläche von etwa 850 m/g ~, der ^O Minuten bei 27° mit lQ^iger Salpetersäure nachbehandelt und anschließend durch Erhitzen getrocknet worden war. Der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen des Rußes betrug nach dieser Behandlung etwa 20$.

Farbpaste Mahldauer 20 Stunden

127,2 g "Aroplaz 2500 χ 60^B (nichttrocknendes Alkydharz

("short oil, non-drying alkyd resin), hergestellt durch Archer Daniels Midland Co.)

64,8 g *Resiff.ine 876" (butyliertes Melamin-Formaldehyd-Harz, hergestellt durch Monsanto Chemical Co.)

50·,0 g "Solvesso 150* (aromatisches Lösungsmittel aus Erdöl, mittlerer Siedebereich)

23,4 κ Ruß
265,4 g

1. Verdünnung: 129,2 g "Aroplaz 25SO χ 6θ", Rührzeit 1/2 Std.

2. Verdünnungi 1^0,3 g "Aroplaz 2580 χ 6öⁿ 5. Verdünnung: 4.1,7 g Xthylacetat

41,7 g Butylalkohol 7.

11,0 g "Solvesso 150"

. . ^H ^f 160,6 g "Resiraine 876" v? ' :-,:.: ~i". 54,0 g "Aroplaz 2580 χ 60ⁿ - "

^:-*.'■;'" ■'■■ ·■ ^:-···-" 0,1 g Diäthylamin "'^;?: ■'''■-"■ -". ·■ ^;- ' ^:- ·"■''

BAD

8098O3/09Q3'j-.\ : ■.

Die Eigenschaften der Kunstharzlackfarbe wurden wie folgt bestimmtϊ

Die Viskositätsstabilität der Lackfarben wurde durch Messung der Viskotität zu Beginn und nach beschleunigter Alterung (l6 Stunden bei 60°) bestimmt.

Farbtiefe und Farbton wurden mit Hilfe von Aufstrichen der Lackfarben auf Glasplatten mit dem "Coloreye" bestimmt. Dieses Instrument wird durch Instrument Development Laboratories Inc., Attlebore, Mass., hergestellt und ist ausführlich in dem von dieser Firma herausgegebenen "instruction Manual No. 1000 G for Model D Coloreye" beschrieben.

Das Instrument "Coloreye" mißt die Lichtreflexion einer Probe im Vergleich zu einer Bezugsprobe bei drei Wellenlängen im Bereich des sichtbaren Lichts, Als Bezugsprobe wurde in diesem Versuch eine Lackfarbe verwendet, die "Carbolac 46" als Pigment enthielt. Die niedrigeren Reflexionswerte werden als die vorteilhaftesten angesehen, da ein geringeres Reflexionsvermögen ein Zeichen für stärkere Absorption und tiefere Farbe ist. Der Ton wurde durch Messen der Reflexion bei den drei Wellenlängen

X β rot Y - grün Z ■■= blau

bestimmt. Der Ton einer bestimmten Emalllefarbe wird nach der Methode ermittelt, die auf den Seiten l8, I9 und 20 des oben genannten "Manual" beschrieben Ist. Die Methode besteht Im wesentlichen darin, daß man die ermittelten Werte für X, Y und Z auf ein besonderes graphisches Papier aufträgt, auf dem die X-, Y- und Z-Achsen parallel zueinander angeordnet werden. Erhalten wird eine der drei folgenden Kurvenarten:

a) Konvex aufwärts mit einem Maximum an der Spitze

b) Konvex abwärts mit einem Tal

c) x'ach rechts oder links schräg aufwärts

Bei konvex aufwärts verlaufenden Kurven hatte die Probe einen Ton der unmittelbar oberhalb der Spitze erscheinenden Schattierung. Wo ein Tal auftrat, erschien der Ton der Probe unmittelbar unter dem Tal. Bei Kurven, die nach rechts oder

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links aufwärts verliefen, entsprach der Ton der Probe der Schattierung, zu der die Kurve anstieg.

Wie die Werte in der Tabelle zeigen, wurden nicht nur bedeutsame Verbesserungen in Farbtiefe und Farbton der gemäß der Erfindung behandelten Ruße, sondern auch außerordentliche Verbesserungen der Viskositätsstabilität der Lackfarben erzielt. Es ist jedoch zu bemerken, daß zwar die Viskositätsstabilität in allen Fällen verbessert wird, jedoch bei bestimmten Behandlungsbedingungen nicht gleichzeitig die gewünschten Verbesserungen von Farbtiefe und Farbton eintreten Beispielswelse sei auf die aus den Rußen 1 und 2 der Tabelle A hergestellten Emaillefarben verwiesen. Diese Ruße wurden mit HNO, so behandelt, daß der Anstieg des Gehalts an flüchtigen· Bestandteilen beim Ruß Nr. 1 über 1*K)$ und beim Ruß Nr. 2 unter 40# lag. In beiden Fällen wurde der Farbton nachteilig beeinflusst, flr. der blaue Ton insbesondere bei Autolacken eindeutig bevorzugt wird.

BAD

909803/0903

Tabelle

co

■■to·'=

co

Färb-	Ruß	Färbtiefe des Farblacks	"Monarch 74"	155+	Y	Z	X	gealtert	0	Y	Z	0	Ton	Viskosität	(Sek.)	5	Viskositäts
lack		ungealtert	mlt Luft	80,8					0			0		Nicht	geal	5	änderung
Nr₁.		X	nachbehan	93,5	120	115			7	-	-	8	blau	gealtert	tert	0
	"Black		delt	78,8					4			0	•			0
	Pearls 46"	12C	1 (Tab.A)	95,8					8			3		41	61	0	20
	"Black		2 «	79*3					3
	Pearls 2ⁿ		3 ^H	81,8	-	-	-				-		braun
	mit HNO, nachbehan-		4 "	82,0
	delt	-	5 *	89,5									26	29	3
E-927		6 «
	7 *	155+	146+			155+		blau
	8 «	78,0	74,5	155+	78,2		rot
		93,0	93,3	81,	94,3		purpur	33	59	26
E-251		77,8	77,2	95,	76,8		blau	30,5	35	4,5
E-93S	94, e	94,3	77,	87,3		blau	30	35,	5,5
E*933	78,6	79,3	88,	79,5		blau	30,5	35,	5,0
E-924	81,0	80,9	80,	75,8		blau	32,5	3Ί,	4,5
E-925	80,8	81,8	81,	-		blau	31,0	36,	5,0
E*937	89,2	88,2	··■			blau	32,8	36,	3*2
E-942			mm			31,5		-
i-944			31,0	-	-

	150+
	73,
	94,
	77,
	87,
	80,
	76,
	-

to 1

cn

CD

Beispiel 2

227 kg eine»-Rußes rait einer Oberfläche (aus der Stickstoffadsorption) von j58ö to /g, einer elektronenmikroskopisch ermittelten mittleren Teilchengröße von 16 nai und demgemäß einer Porosität von etwa 178 wurden mit Luft nachbehandelt, indem Luft kontinuierlich über den Ruß geleitet wurde, während dieser in einem bei etwa 538° gehaltenen* langsam

4 Stunden

rotierenden Zylinder/umgewSlzt wurde. Der mit Luft nachbehan delte Ruß hatte folgende Kennzahlen:

Higrometerwert 70

Scheinbare Dichte (g/cm-⁵) 0,32

Gehalt an flüchtigen Bestandteilen {%) 10 Oberfläche aus der Stickstoffadsorption (m2/g) 550

Elektronenmikroskopisch bestimmter mittlerer Teilchendurchmesser (mu) 15 Porosität

Eine auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Rußprobe wurde mit Salpetersäure 30 Minuten in einer mit 25 ITpM rotierenden Trommel auf geschlämmt, Die Rußkonzentration in der Aufschlämmung betrug 47,6$ und die ΗΝΟ-,-Κοηζβη-tration in der Flüssigphase 11,8$. Anschließend wurde der Ruß 9 Stunden in einer mit 30 Up^ rotierenden Trockentrommel bei einer konstanten Temperatur von 135° gehalten. Das erhal tene Pigment hatte einen Nigrometerwert von 70*Oj einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von 17*1# und eine Dichte von 0,53 g/car. Wenn dieses Pigment in den Farblack gemäß Beispiel 1 eingearbeitet wurde, hatte dieser ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich Farbtiefe, Deckkraft, Glanz und Viskoßitätsstabilität.

Beispiel 3

Ein Ruß mit einer Oberfläche (aus der Stickstoffadsorption) von etwa l80 m /g» einer elektronenmikroskopisch bestimmten mittleren Teilchengrö^r 3 von etwa 20 nai und demgemäß einer Porosität von etwa ~&t wurde mit Luft nachbehandelt, indem

BADORfQtNAl,

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Luft in einer Menge von 0,71 irr/Std» 8 Stunden hindurchgeleitet wurde, während der Ruß in einem Zylinder von 15 cm Durchmesser und JO cm Länge, der bei 650° gehalten wurde, langsam umgewälzt wurde. Der auf diese Weise mit Luft nachbehandelte Ruß hatte folgende Eigenschaften:

Nigrometerwert 73*2

Scheinbare Dichte (g/cm^) 0,24

Gehalt an flüchtigen Bestandteilen {%) 9 Oberfläche aus der Stickstoffadsorption (m²/g) 480

Elektronenmikroskopisch bestimmte

mittlere Teilchengröße (mii) 17

Porosität

Anschließend wurde eine Aufschlämmung, die 25 Gew.-^ des nachbehandelten Rußes enthielt, unter Verwendung von 20$ HNO^ in der Flüssigphase hergestellt und 40 Minuten bei einer Temperatur von 21° gerührt. Das Gemisch wurde dann 8 Stunden bei einer konstanten Temperatur von 88° in einer mit 3,3 UpM rotierenden Trockentrommel gehalten. Das fertige Pigment hatte einen Nigrometerwert von 72,4, einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von 15*7$ und eine Dichte von 0,4 g/enr. Ein mit diesem Pigment nach der in Beispiel 1 gegebenen Rezeptur hergestellter Farblack hatte einen ausgezeichneten blauen Ton, gute Deckkraft und guten Glanz sowie hervorragende Viskositätsstabilität.

Da die bestimmte Art und Intensität der zweistufigen Nachbehandlung bestimmter Rußtypen die entscheidenden Merkmale der Erfindung sind, um Ruße von hervorragender Farbtiefe herzustellen, ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten zur Abwandlung der angewendeten Methoden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.

BAD OFtföfWÄL

90 98 0 3/0903

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Pigmenten, dadurch gekennzeichnet, daß man Ruß, insbesondere Ofenruß, eines elektronenmikroskopisch bestimmten mittleren Teilchendurchmessers von 15 bis 20 τψ. und einer Porosität unter etwa 200 mit molekularem Sauerstoff zu einem Zwischenprodukt einer Porosität zwischen etwa 220 und 400 umsetzt, eine wäßrige Aufschlämmung dieses Zwischenprodukts mit Salpetersäure oder Stickoxyden umsetzt und das so erhaltene Pigment erhitzt, bis es im wesentlichen trocken ist,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des nachbehandelten Rußes in der Aufschlämmung 25 bis 50 Gew.-^ der Aufschlämmung beträgt·

J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Salpetersäure in der Aufschlämmung 20 bis 4o Gew.-^ der Aufschlämmung beträgt.

^BAD

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