DE2262911B2 - Verfahren zur Herstellung von Cu-Phthalocyaninpigmenten der alpha-Modifikation - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Cu-Phthalocyaninpigmenten der alpha-ModifikationInfo
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Description
Gegenstand des Verfahrens ist die H* teilung
hochreiner Cu-Phthalocyaninpigmente der Modifikation
mit koloristisch interessanter Nuance und großer Farbstärke.
Für die Überführung eines Roh-Phthalocyanins in ein Phthalocyaninpigment der «-Modifikation kom-
*5 men vor allem die Salzvermahlung und eine Behandlung
mit Schwefelsäure geeigneter Konzentration zur Anwendung. Ein Nachteil der Salzvermahlung besteht
darin, daß damit keinerlei Reinigungseffekt erzielt wird und das so hergestellte Pigment je nach Herkunft
und Reinheit des verwendeten Syntheseprodukts koloristischen
Schwankungen unterliegen kann. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, daß große Mengen
salzhaltigen Waschwassers anfallen, dessen Beseitigung über das Abwasser problematisch und kostspic-
a5 lig ist.
Wie z. B. aus den USA.-Patentschriften 2 192 704 und 2 334 812 bekannt ist. kann man Phthalocyaninpigmente
der α-Modifikation auch dadurch herstellen,
daß man ein Rohphthalocyanin in konzentrierter Schwefelsäure löst oder suspendiert und anschließend
dadurch feinverteilt, daß man die Lösung oder Suspension des gebildeten Phthalocyaninsulfats in einen
Überschuß an Wasser eintragt, anschließend filtriert und trocknet. Jedoch ist auch hierbei die vollständige
Beseitigung von störenden Verunreinigungen nicht gewährleistet.
Ein verbessertes Verfahren zur Herstellung reiner Phthalocyaninpigmente der α-Modifikation besteht
deshalb z.B. nach den USA.-Patentschriften 2 284 685 und 2 365 464 darin, daß man das Roh-Phthalocyanin
in konzentrierter Schwefelsäure lost und anschließend durch Zugabe von Wasser die
Schwefelsäurekonzentration so weit verringert, daß das Phthalocyanin in Form seines Sulfats ausfällt und
isoliert werden kann. Das so gereinigte Phthalocyaninsulfat wird nun erneut in konzentrierter Schwefelsäure
gelöst und das Phthalocyanin durch Eintragen der Lösung in einen Überschuß von Wasser in feiner
Verteilung freigesetzt.
so Auch dieses Verfahren hat jedoch entscheidende
wirtschaftliche, wie technische Nachteile: So verursacht 7. B. die Filtration der feinverteilten Phthalocyanine
der α-Modifikation wegen der großen Säurevolumina einen betrachtlichen Aufwand an Zeit,
technischer Ausrüstung und Kosten. Der entscheidende Nachteil besteht jedoch darin, daß die Beseitigung
der anfallenden großen Mengen an verunreinigter und stark verdünnter Schwefelsäure abwassertechnisch
problematisch ist.
°o Eine Aufbereitung der verdünnten Säure ist dagegen
mit einem hohen Kostenaufwand verbunden.
Es wurde nun gefunden, daß man hochreine Phthalocyaninpigmente der α-Modifikation auf ahwassertechnisch
problemlose Weise herstellen kann, wenn
P5 man Roh-Kupferphthalocyanine beliebiger Reinheit
mittels geeigneter Säuren, welche die im Rohfarbstoff enthaltenen Verunreinigungen lösen, in isolierbare
Kupferphthalocyaninsalze überführt, diese von der
Säure abtrennt, aus den Kupferphthalocyaninsalzen durch Einwirkung von Wasser die Kupferphthalocy-,nine
der «-Modifikation in reiner Form freisetzt, filtriert und den säurefrei gewaschenen, wäßrigen Filterkuchen
einer mechanischen Feinverteilung unterzieht und anschließend trocknet.
Für das Verfahren sind prinzipiell alle Phthalocyanine geeignet, die unter den zur Anwendung kommenden
Bedingungen keine irreversiblen Veränderungen erfahren und in die α-Modifikation überführbar
sind. Ganz besonders eignen sich jedoch Cu-Phthalocyan;ne und halogenierte Cu-Phthalocyanine,
vorzugsweise chlorierte Cu-Phthalocyanine, die bis zu 2 Atome Chlor pro Molekül enthalten.
Als Säuren kommen für das beanspruchte Verfahren alle Säuren in Frage, welche die erwähnten Phthalocyanine
ohne irreversible Veränderung des Phtha-Jocyaninmoleküls
in isolierbare Salze überzuführen »ermögen, die außerdem die im Rohphthalocyanin
enthaltenen Verunreinigungen lösen und deren Rege- a° «erierung kostengünstig und problemlos durchführbar
ist. In besonderem Maße eignet sich dafür Schwelelsäure.
Zur mechanischen Feinverteilung können alle Verfahren herangezogen werden, die eine Kornzerkleine- a5
rung von Farbstoffen auf Pigmentgröße bewirken, wie I. B. die Feinverteilung in Knetern, schnellaufenden
Rührwerken mit Mahlwirkung oder in Mahlaggregalen,
deren Prinzip auf der Aufprallwirkung oder gegenseitigen Reibung von Mahlhilfskörpern durch Rolation
oder Schwingung beruht und die für diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Betrieb ausgelegt
jein können. Bevorzugte Verwendung finden Schwingmühlen, Kugelmühlen, Perlmühlen, Reibspaltmühlen
und Rührwerkskugelmühlen. Die Auswahl der Mühlen, der verwendeten Mahlkörper, sowie
die Wahl der Mahldauer und der Mahltemperatur richtet sich nach den erwünschten koloristischen Eigenschaften
des herzustellenden Cu-Phthalocyaninpigments, entspricht aber im allgemeinen der für Pigmentmahlungen
üblichen Praxis.
Für die Mahlung selbst werden keine Zusatzstoffe benötigt, jedoch können dem Mahlansatz gegebenenfalls
zur Verbesserung der koloristischen und rheologischen Eigenschaften der Cu-Phthalocyanhpigmente
geeignete Stoffe in den in der Praxis üblichen Mengen zugesetzt werden, wie z. B. kationenaktive,
anionenaktive oder neutrale grenzflächenaktive Substanzen.
vorteilhaft mit der Herstellung von halogenieren Cu-Plithalocyaninen verbinden, indem man Cu-Phthalocyanin
in Oleum löst, mittels Halogen bis zu 2 Atome Halogen pro Molekül CuPC einführt und
durch Zugabe von Wasser auf eine Säurekonzentration bis zu 80 % verdünnt.
Das Cu-Phthalocyaninsulfat kann aber auch hergestellt werden, indem man das Cu-Phthalocyanin in 80-bis
86%ige Schwefelsäure einträgt.
Anschließend wird das Cu-Phthalocyaninsulfat bei Raumtemperatur abgesaugt, mit wenig 80- bis
86%iger Schwefelsäure gewaschen und durch Eintragen in die 4- bis lOfache Menge Wasser, bezogen auf
den trockenen Rohfarbstoff, zersetzt. Das so gereinigte Cu-Phthalocyanin wird filtriert, mit Wasser säurefrei
gewaschen und anschließend in Form seines wäßrigen Filterkuchens einer mechanischen Feinverteilung
zum Pigment unterzogen.
In besonderen Fällen kann die so erhaltene wäßrige
Pigmentsuspension zur zusätzlichen Verbesserung der koloristischen und Theologischen Eigenschaften einer
Nachbehandlung durch Erhitzen mit Wasser und oder mit Wasser mischbaren oder nicht mischbaren Flüssigkeiten
in geschlossenen Gefäßen oder anderen geeigneten offenen oder geschlossenen Vorrichtungen
unterworfen werden. Es eignen sich hierfür jedoch nur solche Cu-PC-Pigmente, die unter den gewählten Bedingungen
gegen Modifikationsumwandlungen stabil sind.
Die bei der Herstellung des Cu-PC-Sulfats anfallende
Schwefelsaure ist nach dem Aufstärken auf die ursprüngliche Säurekonzentration und nach Ersatz
des Schwefelsäureverlustes erneut für die Cu-PC-Reinigung verwendbar. Stärker verunreinigte Schwefelsäure
kann nach einem der bekannten Regenerierungsverfehren gereinigt und erneut eingesetzt
werden. Als Regenierungsverfahren kommen das Pauling-Verfahren, das thermische Spaltverfahren
oder die Destillation in Frage.
Die bei der Zersetzung mit Wasser und dem anschließenden Neutralwaschen aus dem CuPC-Sulfat
entstehende verdünnte Schwefelsäure ist frei von anorganischen oder organischen Verunreinigungen und
kann daher direkt zur Fällung des CuPC-Sulfats aus der konzentrierten Schwefelsäure benützt werden,
oder nach dem Tauchbreniicrverfahrcn aufkonzentriert
und erneut /um Lösen des Roh-Phthalocyanins verwendet werden.
Das beanspruchte Verfahren hat gegenüber den
Es ist auch möglich, bestimmte, die Pigmenteigen- 5o herkömmlichen Verfahren folgende Vorteile:
schäften verbessernde Stoffe nach der Feinverteilung
zuzusetzen.
Als Mahlmedien kommen Wasser und alle mit Wasser mischbaren Flüssigkeiten in Frage. Jedoch ist
es auch möglich, nach Entfernung des Wassers die Mahlung in mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeiten
durchzuführen. Bevorzugt kommt jedoch Wasser zur Anwendung.
Die Abtrennung des Pigments von den Mahlkörpern und die anschließende Trocknung erfolgt nach
den in der Praxis üblichen Verfahren.
Die Herstellung des Cu-Phthalocyaninsulfats erfolgt
z. B. durch Lösen des Rohphthalocyanins in der 4- bis lOfachen Menge 96 bis 100%iger Schwefelsäure
oder in Oleum und anschließende Verdünnung mit Waser oder verdünnter Schwefelsäure auf einen
Säuregehalt von 86 bis 80 %, wobei das Cu-Phthalocvaninsulfat
ausfällt. Diese Arbeitsweise kann man Der Cu-PC-Reinigungsprozeß liefert leicht regenerierbare
Schwefelsäuren und belastet in keiner Phase das Abwasser.
Die über das Sulfat gereinigten, wäßrigen, säurefrei gewaschenen Filterkuchen der Cu-Phthalocyanine eignen sich besonders gut für eine mechanische Feinverteilung, z. B. durch Mahlung in Gegenwart geeigneter Mahlkörper, da die gewünschten Pigmenteigenschaften bereits nach einer Mahldauer von 1 his S Stunden erreicht weiden.
Die über das Sulfat gereinigten, wäßrigen, säurefrei gewaschenen Filterkuchen der Cu-Phthalocyanine eignen sich besonders gut für eine mechanische Feinverteilung, z. B. durch Mahlung in Gegenwart geeigneter Mahlkörper, da die gewünschten Pigmenteigenschaften bereits nach einer Mahldauer von 1 his S Stunden erreicht weiden.
Von großem Vorteil ist weiter der Umstand, daß das Cu-Phthalocyanin in reiner Form der mechanischen
Feinverteilung z.B. durch Mahlung unterzogen wird und daß somit keinerlei wasserlösliche
Verunreinigungen, wie z. B. abwasserbiologisch besonders problematische anorganische
Kupfersalze, in das wäßrige Mahlmedium gelan-
gen. Das Filtrat des Mahlansatzes enthält daher keinerlei abwasserbelastende Stoffe.
4. Besonders einfach und kostengünstig gestaltet sich das Verfahren jedoch dadurch, daß wegen
der Reinheit des zur wäbrigen Mahlung verwendeten CuPC-Filterkuchens die Filtration bei entsprechend
gewählter Konzentration der wäßrigen Pigmentpaste völlig unterbleiben kann, und
diese nach der Abtrennung von den Mahlkörpern direkt in geeigneten Trockenapparaten
ohne Beeinträchtigung der Pigmentqualität zur Trockne eingedampft werden kann. So ist es z. B.
möglich, bei Verwendung kontinuierlich betriebener Mahlaggregate, wie schnellaufender
Rühr^erkskugelmühlen, die automatisch von den Mahlkörpern befreite wäßrige Pigmentpaste
direkt in die üblichen kontinuierlich arbeitenden Trockenapparate einzugeben und zu trocknen.
5. Die nach dem beanspruchten Verfahren hergestellten Cu-Phthalocyaninpigmente zeichnen
sich durch große Farbstärke und Reinheit, sowie durch eine für viele Einsatzgebiete interessante
rotstichig-blaue Nuance aus, welche diejenige der im Handel befindlichen Pigmente der a-Viodifikation
übertrifft.
Die nach dem beanspruchten Verfahren hergestellten Cu-Phthalocyaninpigmente eignen sich zum Einfärben
von Lacken, zum Färben von Papier, Kunststoffen und Kunstharzen, zum Färben von Kunstfa-
»ern, die z. B. durch Verspinnen von in speziellen Lösungsmitteln gelösten organischen, faserbildenden
Polymeren erhalten werden, sowie zum Bedrucken von Papier und Textilien und für Metalleffektlack rungen.
Sofern nicht anders vermerkt, bedeuten Teile Gewichtsteile, die Prozente sind als Gewichtsprotente
und die Temperatur ist in Celsiusgraden angegeben.
100 Teile Roh-Cu-Phthalocyanin (in Form
95%iger Handelsware) werden in 1000 Teilen konzentrierter
Schwefelsäure gelöst. Anschließend wird durch Zusammentropfen von 163 Teilen Wasser das
CuPC als Sulfat gefällt, auf einem säurebeständigen Filter abgesaugt und mit 200 bis 300 Teilen etwa
80 %iger Schwefelsäure gewaschen. Der Filterkuchen des Cu-PC-SuIfats wird in 1000 Teile Wasser eingerührt,
das gebildete Rein-CuPC abgesaugt und neutral gewaschen. 39 Teile des so hergestellten wäßrigen Filterkuchens
mit einem Feststoff gehalt von 51,5 % werden nach Zusatz von 81 Teilen Wasser in einer 1-1-Porzellanmühle,
die 1200 Teile Quarzitperlen von etwa 2 mm 0 enthält, auf einem Schwingtisch 8 Stunden
gemahlen. Der Farbstoff wird von den Mahlkörpern abgetrennt und ohne Filtration bei 50 bis 60° C
im Vakuum getrocknet.
Mit dem so erhaltenen Pigmentpulver lassen sich in PVC nach bekannten Methoden Färbungen erzie
len, die gegenüber den mit vergleichbaren handelsüblichen Farbstoffen hergestellten Färbungen farbstärker
sind und eine reinere, rotstichig blaue Nuance besitzen.
Die bei der Reinigung anfallende etwa 80- bis 85 %ige Schwefelsäure kann durch Destillation regeneriert
werden. Die beim Neutralwaschen anfallende verdünnte Schwefelsäure wird in einem 2. Ansatz an
Stelle von Wasser zur CuPC-Sulfatfällung verwendet.
Beispiel 2 unterscheidet sich von Beispiel Λ dadurch,
daß man zur Mahlung 40 Teile eines 50%igen wäßrigen Kupferphtlialocyanin-Filterkuchens ein-
setzt, welcher dadurch hergestellt wurde, daß Roh-Kupferphthalocyanin
in 96%iger Schwefelsäure gelöst wurde, anschließend durch Verminderung der
Säurekonzentration durch Zutropfen von Wasser auf 86 % als Kupferphthalocyaninsulfat gefällt wurde und
bei dem vor dem Absaugen und Säurefreiwaschen durch 3- bis 4stündiges Nacherhitzen ein Kristall·
wachstum des Kupferphihalocyaninsulfats erreicht wurde.
In eine Rührwerkskugelmühle der Firma Netzsch (Mahlbehälterinhalt 29 1.; Drehzahl des Rühwerks
368 U/min), versehen mit einer Füllung aus Quarzitperlen von etwa 2 mm 0, werden etwa 60 000 Teile
einer homogenisierten, wäßrigen Suspension eines Cu-Phthalocyanins der α-Modifikation kontinuierlich
eingegeben, welches nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren über das Sulfat gereinigt und durch
Zusatz von Wasser auf einen Farbstoffgehalt von etwa
30 c/( gebracht wurde. Die Pigmentsuspension wird
nach 2 Passagen abgenommen und ohne Filtration einem kontinuierlichen Trockner zugeführt.
Mit dem so hergestellten Pigmentpulver lassen sich nach bekannten Methoden PVC-Einfärbungen von
hoher Farbstärke und Reinheit, sowie einer stark rotstichig-blauen
Nuance erzielen, welche den mit handelsüblichen Farbstoffen erzielten Färbungen überlegen
sind.
91 Teile 44%iger wäßriger Filterkuchen eines Cu-Phthalocyanins
der α-Modifikation mit einem Chlorgehalt von etwa 3 % (hergestellt durch Reaktion von
4-Chlorphthalsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid.
Harnstoff und Kupfersulfat in Gegenwart von Nitrobenzol) und wie in Beispiel 1 angegeben, über das
Phthalocyaninsulfat gereinigt, werden nach Zusatz von 149 Teilen Wasser und 1 Teil eines grenzflächenaktiven
Stoffes in einer 1-1-PorzeIlanmühle, die 1250
Teile Quarzitperlen von etwa 1 mm 0 enthält, auf einem Schwingtisch 5 Stunden gemahlen. Das Pigment
wird von den Mahlkörpern abgetrennt und bei 50 bis 60° C im Vakuum zur Trockne eingedampft. Mit dem
so erhaltenen Pigmentpulver lassen sich nach den bekannten Methoden Färbungen von Einbrennlacken
herstellen, die gegenüber den mit vergleichbaren handelsüblichen Farbstoffen hergestellten Färbungen
eine reinere und rötere Nuance besitzen.
100 Teile Roh-CuPC (in Form 95%iger Handelsware) werden in 500 Teilen 2%igem Oleum gelöst
und mit Chlor bis zu einem Chlorgehalt von 5,8 % chloriert. Anschließend wird das chlorierte Cu-Phthalocyanin
durch Zutropfen von 84 Teilen Wasser als Sulfat ausgefällt, abgesaugt und mit 100 g 80%iger
H2SO4 gewaschen. Der Filterkuchen des chlorierten
CuPC-Sulfats wird in 50 Teile Wasser eingerührt, das chlorierte Rein-CuPC abgesaugt und mit Wasser neutral
gewaschen.
85 Teile des so hergestellten 47%igen wäßrigen Filterkuchens werden nach Zusatz von 155 Teilen
Wasser in einer 1-1-Porzellanmühle. die 1250 Teile
Quarzitperlcn von etwa 1 mm 0 enthalt, auf einem Schwingtisch 5 Stunden gemahlen. Das Pigment wird
von den Mahlkörnern abgetrennt und die wäßrige Paste ohne Filtration bei 50 bis 60" im Vakuum zur
Trockne eingedampft.
Das so hergestellte Pigmentpulver liefert Färbungen von Einbrennlacken, die sich durch hohe Reinheit,
Farbstärke, Brillanz des Farbtons und hohe Transparenz auszeichnen und in diesen Eigenschaften
diejenigen handelsüblicher, vergleichbarer Produkte übertreffen.
100 Teile Roh-CuPC (in Form M.S'r.iger Handelsware)
werden in 500 Teilen 2'tigern Oleum gelöst und mit Briim bis zu einem Bromgehall von 7 bis S ' Ί
bromicrt. Anschließend wird durch Zutropfen von K4 !"eilen Wasser das Cu-Phthalocyaninisulfat ausgefällt,
abgesaugt und mit wenig 8()%iger H2SO4 gewr.sehen.
Der Filterkuchen wird in 500Teile wasser eingerührt,
das freigesetzte broniierte Rein-Cu-P'C abgesaugt und
mit Wasser neutral gewaschen.
100 Teile des so hergestellten 4(KrJgCn wäßrigen
Filterkuchens werden nach Zusatz von 140 Teilen Wasser in einer I-I-Porzellanmühle, die 1250 Teile
Quarzitperlen von etwa 1 mm 0 enthält, auf einem
Schwingtisch X Stunden gemahlen. Das Pigment wird von den Mahlkörpern abgetrennt, filtriert und bei 5(
bis M)" im Vakuum getrocknet.
Das mi hergestellte Pigmentpulver färbt Einbrennlacke
in sehr reinen, rotstichig-blauen Tönen von hoher Transparen/ und Farbstärke.
509 507
Claims (14)
1. Verfahren zur Herst ,llung von Kupferphthalocyaninpigmenten
der α-Modifikation, dadurch gekennzeichnet, daß man Roh-Kupferphthalocyanine
beliebiger Reinheit mittels geeigneter Säuren, welche die im Rohfarbstoff enthaltenen Verunreinigungen lösen, in isolierbare
Kupferphthalocyaninsalze überführt, diese von der Säure abtrennt, aus den Kupferphthalocyaninsalzen
durch Einwirkung von Wasser die Kupferphthalocyanine der α-Modifikation in reiner
Form freisetzt, filtriert und den säurefrei gewaschenen, wäßrigen Filterkuchen einer mechanischen
Feinverteilung unterzieht und anschließend trocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die verwendete Säure 80 bis 100%ige H2SO4 oder Oleum ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man das Cu-Phthalocyaninsullat herstellt, indem man das Cu-Phthalocyar.in in
96 bis 100%iger Schwefelsäure oder Oleum löst
lind durch Zugabt· von Wasser auf eine Säurekontentration
bis zu 80 % verdünnt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Cu-Phthalocyaninsulfat
herstellt, indem man das Cu-Phthalocyanin in JiO bis Hörige Schwefelsäure einträgt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man unsubstituiertes
Cu-Phthalocyanin verwendet.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, datlurch
gekennzeichnet, daß man halogenierte Cu-Phthalocyanine verwendet.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man chlorierte Cu-Phthalocyaninc
verwendet, die bis zu 2 Atome Chlor pro Molekül enthalten.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man die halogenierten Cu-Phthalocyanine herstellt, indem man Cu-Phthalo-Cyanin
in Oleum löst, mittels Halogen bis zu 2 Atome Halogen pro Molekül CuPC einführt und
(lurch Zugabe von Wasser auf eine Säurekonzentration bis zu 80 % verdünnt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Feinverteilung
durch eine wäßrige Mahlung erfolgt.
10. Verfahren np.ch den Ansprüchen 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Mahlung in Gegenwart grenzflächenaktiver Stoffe
durchgeführt wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis K).
dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Mahlung in einer Rührwerkskugelmühle erfolgt.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dai.1 man das Mahlgut ohne Filtration zur Trockne eindampft.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 1 1. dadurch gekennzeichnet, daß man die Cu-Phthalocyaninreinigung,
-malilung und -trocknung kontinuierlich ausführt.
14. Verwendung der nach den Verfahren 1 bis 13 hergestellten Pigmente zum Färben von Papier,
Kunststoffen, Kunstharzen und Kunstfasern in der Masse, zum Einfärben von Lacken, zum Bedrukken
von Papier und Textilien, als Anstrichfarben und für Tinten sowie für Metalleffektlackierungen.
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