DE1592919A1 - Pigmentagglomerate - Google Patents

Description

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Dr.-!ng. HANS RUSCHKE DipUng. HEINZ AGULAR

8 München 80, Pienzenauerstr. i.

Minnesota Mining and Manufacturing Company,

Saint Paul, Minnesota, V₀ St₀

Pigmentagglomerate

(Ausscheidung aus Patentanmeldung M 43 839 IVc/22^)

Pur manche Verwendungszwecke sind Pigmente, die aus Feinstteilen bestehen oder wesentliche Anteile von Feinststoffen enthalten, ungeeignete Ζ·Β, wurde festgestellt, dass bei der Herstellung reflektierender Markierungsanstriche bei Vorhandensein bereits geringer Mengen an Reinststoffen in den zur Farbgebung verwendeten Pigmenten dtfas Eeflexionsvermögen ganz wesentlich erniedrigt wird, so dass nur Pigmentteilchen mit einem begrenzten G-rö'ssenbereich zur Anwendung kommen können·

An sich würde es nahe liegen, die entsprechende Auswahl der Grosse aus einem vorliegenden Pigmentmaterial durch Sichten oder Sieben zu erreichen Einerseits liegen jedoch die all«

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Neue Unterlagen (Art 711 Ab·. 2 Nr. 1 s»u a des Attfuußflwt.«. 4. a. l&szi

gemein verfügbaren Pigmentmaterialien häufig nicht in den erforderlichen G-rössen vor>, was insbesondere der Fall ist, wenn diese nach Wirbelschicht- oder Zerstäubungsverfahren hergestellt wurden, Andererseits tritt durch das Sichten oder Aussieben ein erheblicher Materialverlust an den feinteiligen Stoffen ein« Ausserdem kann beim Transport oder bei der Handhabung des gesichteten oder gesiebten Pigmentmaterials ein weiteres Zerreiben oder Bröckeln des Materials eintreten, so dass wiederum die unerwünschten Feinstetoffe in dem sortierten Material vorhanden sind·

E_rfindungsgemäss ergibt sich auf überraschend einfache W ise ein Pigmentmaterial, das einerseits frei von Reinststoffen ist und andererseits auch gegen den transport- und handhabungsbedingten Abrieb geschützt ist und das eine spezielle G-rö'ssenverteilung zwischen mindestens 2/U bis zu etwa 70/u aufweist·

Die erfindungsgemässen Pigmentagglomerate bestehen aus Pigmentteilohen mit einer Grosse unterhalb 2 /u, die durch ein nicht klebriges, inertes, durohsiohtiges Bindemittel miteinander verbunden sind, wobei die Agglomerate bruchbeständig sind und einen Durchmesser von mindestens 2/U bis zu etwa 70 /U besitzen» Vorzugsweise wird als Bindemittel für die einzelnen bruchfesten Teilchen in der gewünschten G-rössenverteilung ein Silikat oder ein gleichwertiges Bindemittel verwendet·

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Als Pigmentteilchen werden Pulver von Elementen oder von anorganischen oder organischen Verbindungen verwendet, z. B. Russ, Bleititanat, Lithopone, Titandioxyd, Bleiweiss, Zinkoxyd, SdELämmkreide oder Asbest.

Man behandelt also erfindungsgemäss ein handelsübliches Pigment, das entweder aus kleineren Teilchen als 2 /U besteht oder wesentliche Anteile mit derartiger Grosse enthält, mit einem Silikat oder einem gleichwertigen Bindemittel« Zo B. werden diese Pigmente homogen vermischt, worauf diese Mischmasse unter Bildung von T_opfen zersprüht wird, die im freifallenden Zustand gehalten werden, bis das Lösungsmittel daraus abgedampft ist_e Dabei bilden sich sehr kleine kugelförmige Agglomerate der Pigmentteilchen, die durch das Bindemittel miteinander verbunden sind. Das Bindemittel, ζ« B» Natriumsilikat, geliert schnell und trocknet ausreichend, so dass die kugelförmigen Agglomerate nicht aneinanderkleben, wenn sie anschliessend in einen Sammeltrichter fallen·

Palis wetterfeste Pigmentagglomerate hergestellt werden sollen, kann die erzeugte Teilchenmasse mit einer Säurelösung zwecks Neutralisierung des Natriumsilikatbindemittels behandelt werden. Wenn eine noch höhere W tterfestigkeit erzielt werden soll, können die behandelten Teilchen bei erhöhten Temperaturen gebrannt werden. Das Material ist von Teilchen mit einem Durchmesser unterhalb von 2>i im wesentlichen frei,

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was dee Ziel der vorliegenden Erfindung ist· Die Teilchen« grössen liegen zwischen Durchmessern von mindestends 2 Ai bis zu 70 /U₀

ils nicht - klebende, durchsichtige Bindemittel eignen sich z. B· Uatronsilikate oder gleichwertige Bindemittel, Z· B. wurden mit Methylmethacrylat oder Epoxyharzen mit Härtungsmitteln ausgezeichnete Agglomerate erhalten.

Das folgende Beispiel erläutert die E_rfindung weiterhin. -

Beispiel 1

2o Teile eines standardisierten Titandioxydpigments, das eine durchschnittliche Teilchengrösse von etwa 0,3 /u besass, wurden mit 25 Teilen einer Lösung eines Natriumsilikats mit einem Verhältnis von NapO zu SiOp von etwa 1:3>75 und einer Konzentration von 32 Gewichts-% in Wasser und weiteren 15 Teilen Wasser vermischt. Die Aufschlämmung wurde durch eine Sprühdüse unter Druck von 4,2 atm. in eine grosse Trokkenkammer gepumpt, wobei die zerstäubten Tröpfchen in freifallendem Zustand gehalten wurden, bis das Lösungsmittel (Wasser) aus dem Bindemittel abgedampft war. Dabei wurden zusammengesetzte Teilchen der gewünschten Grosse erhalten, die aus sehr kleinen kugelförmigen Agglomeraten der ursprünglich kleineren, duroh das Natriumsilikat verbundenen Titandioxydteil-

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chen bestanden· Das liatriumsilikat gelierte schnell und trocknete soweit, dass die Agglomerate beim freien Herabfallen und beim Sammeln in einem Trichter nicht aneinanderklebten· Die Agglomerate wurden dann aus dem Trichter entfernt und in eine 25$—ige lösung von Ammoniumchlorid in Wasser gebracht (5 Gewichtsteile der Klümpchen je 4 Teile der Ammoniumchloridlösung) und zwecks Neutralisierung des überschüssigen Alkalis des liatriumsilikatsbindemittels etwa 1 Stunde auf 93°C erhitzt.

Die Agglomerate wurden dann von der Flüssigleit abfiltriert und mehrere Male mit heissem Wasser gewaschene Sie wurden dann bei etwa 121 bis 149°C so lange getrocknet, bis ein freifliee« sendes Pulver erhalten wurde. Dazu wurden gewöhnlich etwa 8 bis 16 Stunden benötigt.

Zwecks Entfernung der eingeschlossenen feuchtigkeit und aller Ammoniumsalze wurden die Agglomerate etwa 1,5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 360 bis 650 C gebrannt· Duroh sohnelles Abkühlen unter Eühren wurde die Bildung einer grössten Waisse der Teilchen unterstützt·

Falls nicht anders angegeben, beziehen sich sämtliche Teile auf das Gewicht·

Beispiel 2

1. Pigment agglomerat a __mi t jftpqxyhurabinder

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20 Gew.-Teile Titandioxyd mit einer Teilchehgrösse unter 2 /u wurden in 50 Teilen eines Epoxydharzes (Union Carbide ERL 2774) mit einem Epoxyäquivalentgewicht von 185 "bis 195 und einer Viskosität von etwa 12 000 cP auf einem Hoohsoherungsmischer vermischt»

Zu dem G-emisoh wurden 50 Teile eines Polyamids (Versamid 125 der General Mills Chem. Div.) mit einer Aminzahl von 306 (die dem Basengehalt von 1 g Harz äqivalente Menge KOH in mg, bestimmt durch Titration mit HGl) und einer Viskosität von 800 cP bei 75°C zugesetzt. Durch dan Vermischen wurde die Temperatur auf etwa 38 C gesteigert·

Das Gemisch wurde dann langsam in eine Aufschlämmung aus 400 Teilen Wasser und 40 Teilen feinteiligem Magnesiumoxyd (Maglite L der Merck Chem. Co.) bei 71⁰C unter Vermischen auf einem Hochscherungsmischer bei mittlerer Scherwirkung eingegossen. Das mittlere Soherungsmischen wurde während 10 Minuten fortgesetzt und dann die Aufschlämmung in einen Mischer mit geringer Geschwindigkeit überführt und während 3 Stunden unter Beibehaltung der Temperatur auf 71⁰C gerührt. Dann liess man das Gemisch abkühlen.

Es wurde genügend Chlorwasserstoffsäure zugesetzt, um das Magnesiumoxyd zu lösen. Die pigmentierten Epoxydharzkügelchen im Wasser 'wurden durch ein Sieb mit Sieböffnungen von 74 /U ge~

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τ- 7 -

siebt« Sie KugelChen τοπ 74 /U sowie die feintren Kügelchen wurden dann aus dem Wasser und den gelösten Salzen und der Säure durch Filtration und Auswaschen gewonnen und in einem -Ofen bei 55⁰C getrocknet·

Es wurde ein Agglomerat aus weissem zu einer harten diskreten Kugel durch transparenten Epoxydharzbinder aneinander gebundenen Pigment erhalten· Die G-rösse lag bei etwa 25 bis 70 /U, 2, 62 G-ew.-Teile dieser Kügelchen wurden in 5»0 Teilen eines Trägers dispergiert, der 22,4$ nicht-flüchtige Anteile enthielt.

Der Träger bestand aus Lösungsmitteln und einem durch Sojaöl modifizierten Alkydharz mittlerer Kettenlänge, dem ein Polyamid zugeführt worden war, um dessen thixotrope Eigenschaften zu erhalten· Das Träger-Kügelchengemisch hatte eine Pigmentvolumenkonzentration von etwa 65$ und lieferte nach Beschichtung einer emaillierten Platte mit dem Messer durch eine Öffnung von 200 /u und Trocknung einen weissen nicht-glänzenden ebenen Überzug·

Beispiel 5

2» Pigmentagglomerate mit Polyvinylchloridbinder

50 G-ew.-Teile Polyvinylchlorid mit einem spezifischen Gewicht von 1,4 und einer Eigenviskosität von 1,01, bestimmt iurch den

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ASTM Prüftest D-1243-58T Verfahren A (Union Carbide QYNL) wurden in 200 Teilen Oyolohexanon bei 85⁰C gelöst* Die Lösung wurde in einem HochscherungsmiBoher gebracht, und es wurden 10 Teile TiO_?-Pigment unter Hochscherungsbedingungen zugesetzte Eine Aufschlämmung aus 600 Teilen Wasser und 50 Teilen feinteiligem Magnesiumoxyd (Maglite L Merck Chem Co.) wurde auf 71⁰C erhitzt und in einem Hochscherungsmischer unter Dinütellung einer hohen ',iischgeschwindigkeit· gegeben·

Das Polyvinylchlörid-Pigment-Lösungsmittelgemisch von 85⁰C wurde in den Wirbelanteil der sich vermischenden Wasser-MgO-Aufschlämmung gegossene Das Vermischen mit hoher Geschwindigkeit wurde während 10 Minuten beibehalten, und dann wurde die Aufschlämmung während 4 Stunden bei geringerer Geschwindigkeit gerührte Man Hess die Aufschlämmung abkühlen, und dann wurde sie durch ein Sieb mit Sieböffnungen von 74 /u gesiebte Das Magnesiumoxyd wurde mit Chorwasserstoffsäure gelöst und die Kügelchen abgetrennt und auf einem Filter gewaschen und anschliesaend bei 55°C getrocknet·

Die erhaltenen weissen Kügelchen besessen eine Grosse von 2 bis etwa 74 /u«, Die Kügelchen wurden wie folgt in einem Träger dispergiert:

Pigment: 2,62 Gew.-Teile Kügelchen;

Träger; 1,12 Teile (Feststoffgehalt) eines durch Sojaöl modi-

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fizierten thixotropen Alkydharzes mittlerer Kettenlänge (T.1« Washburn Co· Burnook 3540)j

3,88 Teile lösungsmittel und Trockenmittel,,

Das Träger-Kügelchengemisoh lieferte nach Beschichtung einer Platte durch eine Öffnung von 200 /U und Trocknung einen ebenen nicht—glänzenden weissen Überzüge

Die Pigmentagglomerate mit organischen Binder sind den Pigmentagglomeraten mit anorganischem Silioatbinder äquivalent« Die Agglomerate sind krümelbeständig, inert in gewählten Farbträgern und die organischen Bindermaterialien sind ebenfalls wie die anorganischen transparent»

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Claims (8)

1. ■■!^^'npprplar'·

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   Patentansprüche

   ¹· Pigmentaggloiaeratt, bestehend aus Pigmentteilchen mit einer Grosse unterhalb 2,u, die durch ein nichtklebriges, inertes, durchsichtiges Bindemittel miteinander verbunden Bind« wobei die Agglomerate bruohbeetändig sind und einen Durchmesser von mindestens 2/U bie etwa 70 μ beaiteen.
2. 2. Pigmentaggloaerate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel aus einem Silikat besteht.
3. 3. Pigemntagglomerate naoh Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel alt einer sauren Lösung neutralisiert wurde.
4. 4· Pigmentagglo«erate naoh Anspruch 1 bis 3· dadurch gekenn-Belohnet, dass die Agglomerate bei erhöhten Temperaturen gebrannt wurden.
5. 5· Verfahren sur Herstellung der Pigmentu^glomorate naoh Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Pigmente mit

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   !Teilchen unterhalb von 2 /U mit einem Bindemittel, insbesondere einem Silikat oder einem gleichwertigen Bindemittel» homogen vermischt werden» worauf diese Biischioasse unter Bildung von Tropfen zersprUht wird» die im f reif eilenden Zustand gehalten werden» bis das Lösungsmittel abgedampft 1st·
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5» daduroh gekennzeichnet» daes als Bindemittel ein Silikat verwendet v»ird.
7. 7· Verfahren nach Anspruch 5 bis 6» dadurch gekennzeichnet» dass abschliessend eine Heutralioierung mit einer sauren Lösung durchgeführt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7» dadurch gefcfcTTzelohnet, dasB die Agglonerute bei erhöhten Semperatur;:j_t gebrannt werden·

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