DE19543803A1 - Production of copper hydroxide phosphate - Google Patents

Production of copper hydroxide phosphate

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Abstract

Production of copper (II) hydroxide phosphate comprises reacting an aqueous dispersion of a copper (II) compound with a stoichiometric amount of phosphoric acid and recovering the product from the reaction mixture. Copper (II) hydroxide is used as the copper (II) compound.

Description

Kupfer(II)-hydroxid-phosphat, das in der Literatur auch als basisches Kupferphosphat bezeichnet wird, wird als Additiv zu Kunststoffen zu verschiedenen Zwecken verwendet. Beispielsweise wird es gemäß den deutschen Offenlegungsschriften Nr. 3 917 294 und 4 136 994 Kunststoffen zugemischt, um sie mittels Laserstrahlen beschriftbar zu machen.Copper (II) hydroxide phosphate, also known in the literature as basic copper phosphate is used as an additive to plastics for various purposes. For example it will be according to German Offenlegungsschriften No. 3 917 294 and 4 136 994 Plastics added to make them writable by laser beams.

Das bekannte Verfahren zur Herstellung von Kupfer(II)-hydroxid-phosphat besteht darin, daß man basisches Kupfercarbonat in wäßriger Dispersion mit mindestens stöchiometrischen Mengen Phosphorsäure bei Temperaturen unterhalb 70°C behandelt, die entstandene Reaktionsmischung im gleichen Temperaturbereich mechanisch weiterbewegt, dann kurzzeitig auf Siedetemperatur erhitzt und schließlich das Kupfer(II)-hydroxid-phosphat abtrennt. Dieses Verfahren ist in der deutschen Offenlegungsschrift 3 342 292 beschrieben. Es hat ver­ schiedene Nachteile. Die Reaktionszeiten sind extrem lang, bis zu 12 h, was bei der Gewinnung in großtechnischem Maßstab äußerst unerwünscht ist. Außerdem wird im Verfahren CO₂ entwickelt, das zu Schaumproblemen und Problemen der Arbeitssicherheit führt. The known method for producing copper (II) hydroxide phosphate is that basic copper carbonate in aqueous dispersion with at least stoichiometric Amounts of phosphoric acid treated at temperatures below 70 ° C, the resulting Reaction mixture mechanically moved in the same temperature range, then briefly heated to boiling temperature and finally the copper (II) hydroxide phosphate is separated off. This The procedure is described in German Offenlegungsschrift 3 342 292. It has ver various disadvantages. The response times are extremely long, up to 12 h, which is when extracting is extremely undesirable on an industrial scale. In addition, the process CO₂ developed, which leads to foam problems and occupational safety problems.  

Als Pigment für Kunststoffe soll das Kupfer(II)-hydroxid-phosphat eine möglichst helle, hellgrüne Farbe besitzen. Diese Farbe soll reproduzierbar sein, um stets gleichbleibende Qualität der Endprodukte zu erzielen. Das in der DE-OS 33 42 292 beschriebene Herstellungsverfahren führt jedoch nicht immer zu der erwünschten hellen Farbe, und der Farbton zeigt starke Abweichungen in Abhängigkeit von geringen Abweichungen der Rohstoffqualität. Hinzu kommt, daß unvollständige Umsetzung die Endfarbe stört.As a pigment for plastics, copper (II) hydroxide phosphate is said to be as bright as possible have a light green color. This color should be reproducible to always constant quality to achieve the end products. The manufacturing process described in DE-OS 33 42 292 however, does not always result in the desired light color and the hue is strong Deviations depending on small deviations in the raw material quality. In addition comes that incomplete implementation disturbs the final color.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, Kupfer(II)-hydroxid-phosphat nach einem weniger aufwendigen Verfahren mit guter Reproduzierbarkeit der Produktfarbe und mit möglichst heller Produktfarbe zu bekommen.The object underlying the invention is therefore copper (II) hydroxide phosphate after a less complex process with good reproducibility of the product color and with the lightest possible product color.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kupfer(II)-hydroxid-phosphat durch Umsetzung einer wäßrigen Dispersion einer Kupfer(II)-Verbindung mit einer mindestens stöchiometrischen Menge Phosphorsäure und Gewinnung des Produktes aus dem Reaktions­ gemisch ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Kupfer(II)-Verbindung Kupfer(II)-hydroxid verwendet.The inventive method for the production of copper (II) hydroxide phosphate Reaction of an aqueous dispersion of a copper (II) compound with at least one stoichiometric amount of phosphoric acid and recovery of the product from the reaction Mixture is characterized in that the copper (II) compound is copper (II) hydroxide used.

Überraschenderweise kann durch Verwendung dieser Kupferverbindung die Reaktionszeit sehr erheblich, nämlich im Regelfall auf unter 2 h, verkürzt werden, was in großtechnischem Maßstab das Verfahren wesentlich verbilligt und vereinfacht. Überraschend ist auch, daß im Gegensatz zum Verfahren der DE-OS 33 42 292 die Endfarbe des Produktes bei Schwankun­ gen der Rohstoffqualität kaum verändert ist und daß die erwünschte hellgrüne Endfarbe erhalten wird. Hinzu kommt, daß man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine vollständige Umsetzung gewährleistet, eine CO₂-Entwicklung vermeidet und einen billigeren Rohstoff als in dem bekannten Verfahren verwendet. Die meisten dieser Vorteile waren im Hinblick auf den Stand der Technik nicht naheliegend.Surprisingly, by using this copper compound, the reaction time can be very long considerably, namely usually to less than 2 hours, which is on an industrial scale Scale the procedure significantly cheaper and simplified. It is also surprising that in the Contrary to the process of DE-OS 33 42 292 the final color of the product in Schwankun the raw material quality is hardly changed and that the desired light green final color is obtained. In addition, a complete with the inventive method Implementation guaranteed, CO₂ development avoided and a cheaper raw material than used in the known method. Most of these advantages were with regard to the State of the art not obvious.

Gewöhnlich wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Kupferhydroxid in wäßriger Dispersion vorgelegt, und die Phosphorsäure wird dieser wäßrigen Dispersion zweckmäßig in kleinen Mengen nach und nach, beispielsweise durch Zutropfen, zugesetzt. Günstigerweise arbeitet man mit einem Phosphorsäureüberschuß beispielsweise von 5 Masse-% oder mehr. Die Phosphorsäure kann in beliebiger Konzentration verwendet werden. Zweckmäßig verwendet man hochkonzentrierte Säure, wie die handelsübliche 75%ige Phosphorsäure, um große Volumina zu vermeiden.In the process according to the invention, the copper hydroxide is usually aqueous Submitted dispersion, and the phosphoric acid is appropriately in this aqueous dispersion small amounts are gradually added, for example by dropping. Conveniently one works with an excess of phosphoric acid, for example of 5% by mass or more. The phosphoric acid can be used in any concentration. Appropriately highly concentrated acid, such as the commercially available 75% phosphoric acid, is used avoid large volumes.

Das Reaktionsgemisch wird zweckmäßig eine bestimmte Zeit, günstigerweise ½ bis 1½ h, zum Sieden erhitzt. Besonders günstig ist es, wenn man in zwei Temperaturstufen arbeitet, d. h. zunächst eine Zeitlang, wie ½ bis 1 ½ h, auf eine Temperatur von 20 bis 80, insbesondere im Bereich von 50°C erwärmt und anschließend das Reaktionsgemisch, wie oben erwähnt, einige Zeit, wie ½ bis 1 ½ h, auf Siedetemperatur erhitzt. Gegebenenfalls kann es in dieser Stufe ausreichen, auf 80 bis 100°C zu erwärmen.The reaction mixture is expedient for a certain time, advantageously ½ to 1½ h Boiling heated. It is particularly favorable if one works in two temperature levels, i. H.  initially for a time, such as ½ to 1 ½ h, to a temperature of 20 to 80, especially in Heated range of 50 ° C and then the reaction mixture, as mentioned above, some Time, such as ½ to 1 ½ h, heated to boiling temperature. If necessary, it can be at this stage are sufficient to heat to 80 to 100 ° C.

Anschließend an die Umsetzung, für die gewöhnlich höchstens 2 h ausreichen, wird das Verfahrensprodukt auf eine Temperatur unter 30°C abgekühlt, auf ein Filter, wie eine Membranfilterpresse, gegeben, kurz nachgewaschen, abgepreßt und trockengeblasen. Sodann wird zweckmäßig auf einen Glühverlust von weniger als 6% getrocknet und das Produkt vermahlen, so daß 50% eine Teilchengröße kleiner als 10 µm haben.After the implementation, for which a maximum of 2 hours is usually sufficient, this will be Process product cooled to a temperature below 30 ° C, on a filter, such as Membrane filter press, given, briefly washed, squeezed and blown dry. Then is expediently dried to a loss on ignition of less than 6% and the product grind so that 50% have a particle size smaller than 10 microns.

Beispielexample

200 kg Kupfer(II)-hydroxid werden in 4,5 m³ Leitungswasser dispergiert. Die Farbe des Kupferhydroxids ist hellblau bis graugrün. Diese wäßrige Dispersion wird vorgelegt zu ihr werden nach und nach 160 kg 85%ige Phosphorsäure zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird etwa 1 h bei 49 bis 51°C stehengelassen und dann 1 h zum Sieden erhitzt. In dieser Zeit findet eine vollständige Umsetzung und ein Farbwechsel nach hellgrün statt.200 kg of copper (II) hydroxide are dispersed in 4.5 m³ of tap water. The color of the Copper hydroxide is light blue to gray green. This aqueous dispersion is presented to her 160 kg of 85% phosphoric acid are gradually added. The reaction mixture is Let stand at 49 to 51 ° C for about 1 h and then heated to boiling for 1 h. In these times there is a complete implementation and a color change to light green.

Dann läßt man das Reaktionsgemisch auf weniger als 30°C abkühlen und gibt es auf eine Membranfilterpresse. Der Filterkuchen wird kurz nachgewaschen, abgepreßt und trockengebla­ sen. Sodann wird bis zu einem Glühverlust von weniger als 6% getrocknet und derart vermahlen, daß 50% eine Teilchengröße von weniger als 10 µm haben. Die Endfarbe des Produktes ist sehr hell und von Ansatz zu Ansatz selbst bei Schwankungen der Rohstoffqualität gleich bleibend reproduzierbar. Das Produkt eignet sich gut als Pigment für Kunststoffe, wie beispielsweise zur Beschriftung mit Laserstrahlen gemäß der DE-OS 39 17 294.Then the reaction mixture is allowed to cool to less than 30 ° C and there is a Membrane filter press. The filter cake is washed briefly, pressed and blown dry sen. It is then dried to a loss on ignition of less than 6% and such grind that 50% have a particle size of less than 10 microns. The final color of the Product is very bright and from batch to batch even with fluctuations in raw material quality consistently reproducible. The product works well as a pigment for plastics such as for example for labeling with laser beams according to DE-OS 39 17 294.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Kupfer(II)-hydroxid-phosphat durch Umsetzung einer wäßrigen Dispersion einer Kupfer(II)-Verbindung mit einer mindestens stöchiometrischen Menge Phosphorsäure und Gewinnung des Produktes aus dem Reaktionsgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kupfer(II)-Verbindung Kupfer(II)-hydroxid verwendet.1. A process for the preparation of copper (II) hydroxide phosphate by reacting an aqueous dispersion of a copper (II) compound with an at least stoichiometric amount of phosphoric acid and recovering the product from the reaction mixture, characterized in that copper (II) -Compound copper (II) hydroxide used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen stöchiometrischen Überschuß der Phosphorsäure verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that a stoichiometric Excess phosphoric acid used. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung während höchstens 4 h, vorzugsweise höchstens 2 h durchführt.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the Reaction carried out for a maximum of 4 h, preferably at most 2 h. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Umsetzung das Reaktionsgemisch auf 80 bis 100°C, vorzugsweise zum Sieden erhitzt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that during the reaction, the reaction mixture to 80 to 100 ° C, preferably to Boiling heated. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Erhitzen auf 90 bis 100°C eine Zeitlang bei 20 bis 80°C, vorzugsweise im Bereich von 50°C umsetzt.5. The method according to claim 4, characterized in that one before heating on 90 to 100 ° C for a time at 20 to 80 ° C, preferably in the range of 50 ° C implements. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt nach der Gewinnung aus dem Reaktionsgemisch trocknet und so zerkleinert, daß 50% der Teilchen eine Größe kleiner als 10 µm haben.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the Product after drying from the reaction mixture dries and crushed, that 50% of the particles have a size smaller than 10 microns.
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