DE1467479A1 - Verfahren zur Herstellung von gut dispergierbaren Pigmenten,vorzugsweise TiO2-Pigmenten - Google Patents

Description

Vorfahren zur Herstellung von gut d iß ρ er giex'h;.x'oii Pigmenten, vorzugsweise ϊίϋ,,-Ρί^ηιοηΐοη

ν,-i. der Verarbeitung von Pigmenten in -lor L-tv-- -uu Vcriieu- ;tv;i.o dor Kunststoff Industrie npieJt üio Di. »or _"<;ii-;rbp.r]:eit o'i". >.:i./nents eine große Holle. Der Pigiüentv-ij.-'brr.ueher verlangt "/On Piment* d;.i.i eo eicix in dew ,jeweiligen .indcuittel unter ,""•iri-'i.:--te;.t Aufwand an Energie und Zeit miglichivb voll-o-„ien Ii ^dV -.leren läßt.

l-]h wind z;ihlreiche Verfaliren und Ϊ Iu;-Ii.chisel ton bo-aniif; ,· die :θ;ι·:;ΐ£- und Dispergiurbr.riceit von Pi,:,.ento:i ¹U".verbei'^ern. Da- .'., Ί ,','elit en Lieistens entv/eder dar'u , iiydrophile 'ΐη.οϊ\;ί.ηί;;οηο 1-Ί j., lite zn hydrophobieren b;;\;. oleophii zu ι ,chen odci* hyuxOpliobe organische Pigiuente hydrophil Z-. t.Gchen. Ss gibt ■-ucli YerfaJiren, die unabhängig von diesen Benot;iiui.;ßverhr,.lten ope.;.!'.>11 die Diiipergierbarkeit entweder in wä.";^ri ,'en oder in nicht wässrigen Medien verbessern wollen. Derartige Pigmente sind lueistens - bzw. mit Vorteil imiier - nur entweder in wässrigen oder in organischen Bindemitteln eintjet:3bc.r. ebenso ist es mit sogenannten 1?lgm6&t sub ere Zungen, bei denen das Il ·- o;il; ii. Hl.nbliclc auf eng be.-;rou::te Υοτ\ϊ~-Λ'.1-"δι^:-~α.·;.·η·Λ:■* bereit. Li lan·:;. Teil dos lindeiaittoln οJor der ;Leiv;.ei vji-' ". ·χ>οι·.;χυΓ ο

BAD ORJGiNAt

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Seit einiger Zeit werden aber vom Verbraucher, vor allem im Interesse der Vereinfachung und Verbilligung der Lagerhaltung, Pigmente gefordert, die sich in sämtlichen Bindemitteln gut dispergieren lassen, ohne daß ihre Verwendbarkeit durch andere Nachteile eingeschränkt sein4arf. Es sind auch Verfahren bekannt, die die Dispergierbarkeit von Pigmenten in verschiedenen flüssigen Medien verbessern. Diese bekannten Verfahren bestehen im allgemeinen darin,das Pigment in geeigneter Weise mit oberflächenaktiven Substanzen (Tensiden) zu behandeln, bzw. zu belegen. Tenside sind Stoffe, die sowohl elektrisch geladene ionische oder ungeladene nichtiogene, aber polare hydrophile Gruppen als auch aliphatisch^ oder aromatische lipophile (hydrophobe) G-ruppen enthalten. Derartige Tenside, wie sie z.B. in "Analyse der Tenside" Textband von Dieter Hummel, beschrieben sind, werden vom Pigment adsorbiert und"verleihen ihm, je nach ihrer und seiner Struktur hydrophile und oleophile Eigenschaften.

Pigmente, die in Wasser bzw. wässrigen Flüssigkeiten einerseits und organischen Flüssigkeiten, wie z.B. Öle, gleich gut dispergierbar sind, können auf diese Weise nicht erhalten werden. Um solche, sowohl in wässrigen als auch organischen flüssigen Medien, gut dispergierbare Pigmente zu gewinnen, ist schon vorgeschlagen worden, die Pigmentsubstanz mit Stoffen ohne ausgesprochenen Tensid-Charakter, z.B. Polyglycoläthern oder Polyolen zu behandeln ( EP 896 067 = FP 1 273 )12).

BAD ORlGfNAt,

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Die gleichmäßige Verteilung dieser Mspergierhilfsmittel auf der Pigmentoberfläche bereitet erhebliche Schwierigkeiten, lfm eine merkliche Verbesserung der Dispergierbarkeit zu errelohen, Äüssen größere Mengen des Dispergier&ilfsmittels angfewende'l werden» das heifit mindestens 0,5 ρ bid 1Ö9&» Solehe ώώβιϊ Anteile an Üiepergierliilfeinittelii im Pigment sind un«ärwuxhjlchtt da sie mit anwendung»technischen Sachteilen verbunden ii&§i k.B* verisögerte Trocknung oder Oberflächenstörungen von Xtacken, die mit in dieser Weise behandelten Pigmenten pigmentiert sind, DarÜberhinaus werden solche Pigmente in unerwünschter Weise verteuert.

Fernerhin müssen die der Verbesserung der bu dispergierenden «!lernenden Stoffe in vielen Fällen relativ hohe xfine Yerfärbting oder Zersetzung üb era teil en, wie '

dies beiipiiiitleitfe bei der Str'^ahlaaiilung der ?all ist.

Die l&rfiBduħ_/ betrifft dft· Eerftellung von Pigmenten, insbesondere SiOg-Pigmeiiten mit auögeseiciineter Dispergiefüarlfeit sowohl im. organischen wie auoh in wässrigen flüssigen Medien»

Is ^mrde^eik Verfahren zur Heräfiellung Von in wässrigen und organischen flüssigen Medien gut dispergierbaren aenten gffun|en, das darin besteht, daß die SiO₂-äie gegttWntlilill· l»i»dhbelaandelt, ausgewaschen uüi hydro- ;, »it βΐ,ήβά ait Wa ie er nicht mischbaren

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BAD 01!1IGiNAL
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aufweisenden Garbonsäure und aus einem 4-18 C-Atome ent-

haltendem Alkohol und mit einem wasserlöslichen Diol und/ oder Polydiol, "bzw. deren Derivaten, mit 3-10 C-Atomen mit der Maßgabe behandelt wird, daß Ester und diolische Komponente !zusammen in einer Menge von 0,01-0,5$ vorzugsweise o.,05-0,3$ in dem fertigen Pigment verbleiben.

Als besonders geeignet haben sich die Dibutyl- und Dioctylester der Phthalsäure, Maleinsäure oder Sebacinsäure erwiesen. Als diolische Komponente eignen sich einfache Diole wie Äthylenglykol, oder die Diole der homologen Reihe wie Propandiol, Butandiol, aber auch Polydiole wie Tetraäthylenglykol oder Iripropylenglykol oder auch deren Derivats wie Butyltrxathylenglykol.

Obwohl die wasserimloslichen Ester ausgesprochen hydrophop sind, gelingt es erfindungsgemäß, mit ihrer Hilfe Pigmente herzustellen, die.nicht nur in öl gut dispergierbar sind, sondern auch hydrophile Eigenschaften haben, ja deren Di spergierbarkeit.in Wasser sogar gegenüber unbehandelten Pigmenten deutlich erh ht ist. Obwohl der wasserunlösliche Ester für sich all ein. nicht- in der Lage ist, die Dispergierbarlceit des Pigmente wesentlich ;-u .verbessern, erhöht er die Yfirksamkeit der wasser! ^:Rüchen Diolkompoiienten überraschenderweiße erheblich, bru, set at er die zur Er.reiellung der angestrebten Verbesserung der Di Gpergier'btrLeit erforderliche I)XuI-I-ieiige stark Jicrab.

hai nidi viei.t«-..!· ί_^α<'-ift, äuii difc orfiiiuuiiiisgomäii- kcmlii-

BADORJQHSJAL

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nierte Anwendung der beiden Stoffgruppen eine wesentliche Terbesserung der Dispergxerbarkeit des Pigments selbst dann bewirkt, wenn der Gehalt an wasserlöslichem Diol bzw. PoIydiol oder deren Derivaten während der letzten Verfahrensschritte der Pigmentherstellung, d.h. bei der Waschung, Irocknung und Strahlmahlung auf einen Betrag von weniger als 0,02$, vorzugsweise etwa 0,01$ gesenkt wird.

Man kann auf diese Weise ein Pigment gewinnen, dessen einzige analytisch nachweisbare organische Komponente der wasserunlösliche Ester ist und das trotzdem nicht nur hydrophil ist, sondern sogar besser in Wasser bzw. in wässrigen flüssigkeiten dispergierbar ist als ein gleiches aber nicht erfindungsge* maß behandeltes Pigment. Demgemäß kann die G-efahr der oben geschilderten Komplikationen, wie sie bei organisch nachbehandelten Pigmenten öfter auftreten, auch weitgehend verringert und gegebenenfalls völlig eliminiert werden. G-emäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird dem mit dem wasserlöslichen Ester behandelten Pigment zunächst das Polydiol in einer Menge von mindestens 0>1 G-ew.$, jedoch zweckmäßig nicht mehr als 1 G-ew.# und vorzugsweise nicht mehr als 0,5 Gew.$ bezogen auf trockenes Pigment, einverleibt und aus dem Pigment wieder so weit entfernt, daß sein Eestgehalt im fertigen Pigment einige Hundertstel fo .vxid vorzugsweise etwa 0,01$ nicht übersteigt. Diese nachträgliche Entfernung des PoIydioles aus dem behandelten Pigment kann weitgehend durch Waschen des abfILtrierten Pigmentfilter-

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kuchens "bewirkt werden.. Es ist jedoch nicht notwendig, den ganzen Anteil des Eolydioles, den man aus dem Pig* ment wieder entfernen will, durch Auswaschen zu entfernen, da man auch während der Trocknung und Strahlmahlung durch absichtliche Einhaltung hoher Temperaturen und/oder langer Yerweilzeiten weitere Anteile des Eolydioles entfernen "bzw. vernichten kann.

Die erfindungsgemäße Behandlung des in bekannter Weise hergestellten und gegebenenfalls der üblichen anorganischen BTachbehandlung unterzogenen Titandioxids kann in unterschiedlicher Weise erfolgen» Entweder werden der wasserunlösliche Ester und das wasserlösliche Bolydiol gemeinsam oder nacheinander in die gut gerührte, beispielsweise etwa 400 g TiO₂/l enthaltende Bigment-Suspension gegeben, die dann in üblicher Weise filtriert, Vorzugs* weise gewaschen, getrocknet und strahlgemahlen wird. Die Waschung wird dabei zweckmäßig so lange fortgesetzt, bis im filterkuchen Eolydiol qualitativ nicht oder kaum mehr nachweisbar ist» Oder e-s wird nur der wasserunlösliche Ester ohne oder mit-Emulgatoren in der TiQ«- Suspension mit Hilfe geeigneter Rührung feinstverteiltj das wasserlösliche Diol kann dann nach der üblichen Filtration und Trocknung' vor oder auch nach der Strahlmahlung zugegeben werden.

Was die anzuwendenden Mengen betrifft, so wird man bestrebt sein, diese möglichst geringzuhalten» und auf

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jeden Pall vermeiden, daß das fertige Pigment mehr als insgesamt 0,5$ organische Substanz enthält. Auf der anderen Seite läßt sieh ein merklicher Effekt mit Mengen unter 0,01$ nicht erreichen. Zweckmäßigerweise wird das Verfahren so geleitet, daß im fertigen Pigment 0,05 bis 0,3$ organische Substanz enthalten sind.

Die erfindungsgemäß behandelten Pigmente zeichnen sich gegenüber unbehandelten auch durch einen verbesserten Glanz aus. Die Glanzsteigerung beträgt in jedem Falle mindestens

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele näher erläuterts

Beispiel 1 Zur Prüfung der Dispergierbarkeit der TiOp-Pigmente wird in folgender Weise verfahren.

: r: , -v . a) iCes-t ■ auf ■ Dispergierbarlceit in■■ wässrigen Me-

?; . . Das, zu prüf ende Pigment wird in einem mit ■; -,-- --.Wassier -im Verhältnis 1 i 1- verdünnten Dis-.-.,:.' perplOnsiiinder auf Basis Polyvinylacetat ··:·: unter, konstanten· Bedingungen mit einem

Schnellmischer kurz zeitig di spergd ert., Di.e Dispersion wird mit einer lacksahleuder in ,·-....' dünner Schicht^ auf- grundierte Aluminium"-'

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Täfeichen gebracht. Nach dem Trocknen wird die Dispergierbarkeit aufgrund der beobachteten Stippenzahl mit Noten von 1-8(1 bestmöglichste Dispergierung, 8 schlechteste Dispergierung) im Vergleich zu einer Standardreihe beurteilt.

b) Test auf Diapergierbarkeit in organischen Medient Sa« jbu prüfende Pigaent wird in einer Lackbindemittellöeung im Verhältnis 1 j 4,3 unter konstanten Bedingungen mit einem Schnellmischer kurzzeitig dispergiert. Die Lackbindemittellösung het folgende Zusammensetzungt . 46 Gew.Ieile modifiziertes Lein- (Alkydal L 67)

ölalkydharz

46 * " Testbenzin

3,2« " Sikkativ (Soligen Co/Pb 1:2) 3,2« * lösungsmittel (Mittel L 30)' 0,7" " Sojaleeithin STA 0,9« . * Lösungsmittel (Mittel 109 J)

Die Dispersion wird wie oben auf Aluminium-Täfelchen gebracht und im Vergleich zu einer entsprechend hergestellten Standardreihe beurteilt.

Beispiel 2 .

Zu 25 1 einer wässrigen Pigmentsuspension mit einer TiO₂-Konzentration von 400 g/l werden 20 g » 0,2$ Dioctylphthalat und 15 g = 0,15$ Tetraäthylenglykoi nacheinander und jeweils in einem Schuß unter starkem Rühren zugegeben, Die

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so behandelte Suspension wird noch βJiRe Stunde ^eruhrt und an«öhliefiei£d abgerutscht, mit 75 1 Wasser 10 Stunts ia iroQfcensehranfc bei 110⁰O getrocknet und etrahlgeaahlen. Der Sehalt des fertigen Pigments an Ester betrug 0,1836, derjenige an Glykol war ileiner als 0,02^.

Beispiel

Zu 25 1 finer wässrigen Pigmenteuspension mit einer ₂ Ko^asentrmtiön ton 400 g/l werden unter intensiirem Eünren 20 g ·* 0,2ft'BiQötylp/ntnalät im einem ?SchuB augegeben. einettodl^«mfiiair#n wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, abgenutscht, gewaschen und getrocknet. Das Pigment wird mit to g ■· 0 _f fji ButyltriÄthyienglylEol besprüht und ansohlieSend etranlgejsahlen. I>er Öehalt des fertigen Pigments an Ester betrog 0,48ft*

Pigment Meditn Medien

ait SiOg Tind, AIgO, »owie

organisoh behandeltes 3!itan- 1-2 dioxidplgment nach Beispiel 2

mit SiOp und AIgO, sowie

organiss h behandeltes Titan- 2 . 2 dioxispigment naoh Beispiel 3

nur mit SiO und Al₀O,
2 2 3

behandeltes !Eitandioiidpigment 4 5-4

Ansprüche ÖAD ORI<äffiI^^! O O^

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813/1 OrIr?

Claims (1)

1. H67479

   JP a t β nt a a s ρ r Ü c h β

   t. Verfahren zur Herstellung von in wässrigen und organischen flüssigen Medien gat dia^ergierbaren 3JiÖ₂-»BigBienten, da- .βψτ, eh .gskejmzeiehnet, -&sß die fiOg-SuaBension» die gegebenenfalls naeiibenaMelt_r attsgewasclien und hydroüaseiert ist, #it einep mit Wasser nicht iBisoh^aren Ester, gebildet atis einer TOiraiigöweis« ssweiliösisclien., 4-tO G-Atoate eufweisen·· den Öarfconsäure und atte einea 4-t8 G^Atoiae enthaltendem iilkohol und mit ein*m wasserlööliöhen Diol und/öder PoIydiol und/oder deren Derivaten mit 3~1Ö O-*Atop»a _:mit der

   behandelt wird, dag JSbter und diolisah· Xoig?on*iatA in einer Menge ven Q:»Qt-0_f5ft r&ciaKyßM&Me 0_fÖ5-0,39t in dem fertigen Pigment ^erblöii?«a.

   2, Yerfaiiren nach JLnepruoh 1, dadurch. «»k»nnsfticiin« t, dafl in d·* fertifitn Pigment nicht a»hr »la 0,02^ ._t Toriussweiee nicht mehr «la 0*0ΐ}ί Hitol S3it/od«r JPoiydifliJ. isrBi^diir Jf deren Derivate verbleiben·

   3» ITerfahren nach den Anegrüchen T und 2, dadurch gekennzeich_T net, daß die OiiOg-Suftpension gleichzeitig od«r nacheinander mit Ester und diolisoher EcaQponente behandelt wird.

   4» Abwandlung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5i da~ durch gekennzeichnet, das die diolische Komponente in das mit Ester versehene, gewaschene und getrocknejite Pigment eingebracht wird.

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