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Verfahren zur Herstellung eines Schutzüberzuges auf Pigmenten Die
Pigmentindustrie liefert gegenwärtig Erzeugnisse, die einen sehr hohen Verteilungsgrad
besitzen. Die Teilchen, welche in mikroskopischer Größe. entstanden sind, ballen
sich aber zusammen und absorbieren in starkem Maße Luft und Wasser. Infolgedessen
können die gebildeten Aggregate nicht unmittelbar dem Lack einverleibt werden, denn
sie ergeben Teilchen, die durch die Umhüllung dieser Aggregate mit dem Lack entstehen.
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Unterwirft man derartige Pigmente einer hinreichend starken mechanischen
Zerkleinerung, so gelingt es, sie voneinander zu trennen. Infolge der statischen
Elektrizität, welche entsteht, bilden sich aber neue Zusammenballungen innerhalb
des Lösungsmittels. Die Teilchen erhalten gleiche Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens
in zwei diametral gegenüberliegenden Punkten. Daher kann eine Vereinigung von zwei
entgegengesetzt geladenen Teilchen an jedem Ende eintreten. Hierbei wird schließlich
die Ladung aufgehoben.
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Dieses Ausflocken der fein verteilten Pigmente ist unvermeidlich und
auch durch den besten Zerkleinerungsapparat nicht zu verhindern. Wenn man dem Lack
derartige Pigmente einverleibt, so entstehen dieselben INTachteile, die vorstehend
beschrieben worden sind. Dies trifft auch dann zu, wenn man nach einem bekannten
Verfahren die Wasserschicht beseitigt, welche die Pigmente umgibt, und zwar mit
Hilfe eines ganz oder teilweise mit Wasser mischbaren Lösungsmittels, um eine gute
Umhüllung der Pigmente mit Öl herbeizuführen; es fehlt in diesem Verfahren aber
ein Mittel, das geeignet ist, eine Zusammenballung der Pigmente infolge statischer
elektrischer Aufladung zu verhindern.
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Es ist ferner bekannt, einen dünnen Überzug auf Pigmente durch Umhüllung
derselben mit einem Schutzmittel herzustellen, um die Bildung einer harten Ablagerung
in dem fertigen Erzeugnis zu vermeiden oder die Zusammenballung der Pigmente 2u
verhindern. Jedoch ergibt sich aus den von den Erfindern dieser Verfahren gegebenen
Richtlinien, daß die verhältnismäßig große Menge von Schutzmitteln zur Ausbildung
einer Adsorptionsschicht auf, den Pigmenten führt, die eine Stärke von mehreren
Molekülen aufweist. Im Laufe der Zermahlung oder Dispersion der Pigmente' in dem
Lack,, der oft eine beträchtliche Dielektrizitätskonstante besitzt, werden die sich
entwickelnden statischen elektrischen Ladungen nicht gleichmäßig verteilt. Die Teilchen
ziehen sich daher gegenseitig an und bilden Agglomerate. Auch hier ergeben sich
also dieselben Nachteile.
Diese Nachteile können beseitigt werden,
wenn man gemäß - der Erfindung solche Schutzstoffe verwendet, die als geeignet zur
Bildung monomolekularer Schichten bekannt sind, indem man eine in jedem Falle durch
vorausgehende Berechnung festzusetzende Menge wählt, die gerade ausreicht, um die
Pigmente mit einer. monomolekularen Schicht der Schutzsubstanz zu umhüllen. Die
Menge dieser Umhüllungssubstanz berechnet sich unter Berücksichtigung der Dichte
des Pigmentes, des mittleren Durchmessers der Teilchen, nachdem die Pigmente durch
Zermahlung auf die gewünschte Abmessung gebracht sind, und der Oberfläche der monomolekularen
Schicht, die i g der zu diesem Zweck verwendeten Umhüllungssubstanz ergeben kann.
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Es ist bekannt, daß gewisse Fettsäuren und ihre Glycerinester leicht
derartige Lacke ergeben, hei .denen eine monomolekulare Schicht gebildet wird. Die
Moleküle lagern sich alle in derselben Richtung, so daß auf der einen Seite ihre
Carboxylgruppen, auf der anderen Seite ihre Kohlenwasserstoffkette liegt. Diese
Ester wurden aber in zu großer Menge verwendet und auch in einer Reihe mit Körpern
genannt, die sich nicht für die Bildung monomolekularer Schichten eigneten.
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Die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Erzeugnisse besitzen
ungewöhnlich gute Eigenschaften. Die Dispersion der Pigmente ist sehr fein, so daß
das Deckvermögen und der Glanz der Erzeugnisse beträchtlich verbessert wird. Der
Gehalt an Pigmenten kann daher in gewissen Fällen vermindert -werden. Dies ist ein
großer Vorteil, wenn man teure organische Pigmente verwendet.
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Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung einer Ablagerung der Pigmente.
Diese bleiben sehr lange in ihrem Träger suspendiert. Der Vorteil ist besonders
wichtig bei Farben, die aus verschiedenen Pigmenten gemischt sind. Ein dunkelgrüner
Nitrocelluloselack, der sich beim Aufbewahren entmischt, bildet eine Oberfläche,
auf der sich gelbe und blaue Punkte befinden: Die erfindungsgemäß hergestellten
Lacküberzüge und Farben besitzen ferner eine sehr geringe Viscosität.
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Die Trägheit, welche beim Ausfließen einer Farbe durch eine enge Üffnung
auftritt und bewirkt, daß die Kurve der Ausflußgeschwindigkeit in Abhängigkeit von
dem Druck nicht durch den Ausgangspunkt hindurchgeht, wird durch die erfindungsgemäßen
Überzüge .erlieblich vermindert. Die Beweglichkeit des Erzeugnisses wird also gesteigert.
Sie ermöglicht es, daß die Farbe sich während der Trocknung spannt und dadurch die
Ungleichmäßigkeiten der Oberfläche, welche beim Auftragen entstehen, zum Verschwinden
kommen.
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Eine andere Ausführungsweise des Verfahrens, beispielsweise zur Gewinnung
eines hochwertigen AutonlobillackeS, beruht auf der Ablagerung einer Schicht von
Rizin@rlsüure auf den Pigmentteilchen.
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Zur Auswahl der zur Bildung der monomolekularen Schicht bestimmten
Substanz kommen -in Frage solche Körper, die lange Kohlenwasserstoffketten besitzen.
beispielsweise rohes oder oxydiertes Leinöl, rohes oder oxydiertes chinesisches
Holzöl, Hanföl. Soyaöl, rohes oder oxydiertes Rizinusöl. Fettsäure oder deren Ester
bi, zu den Säuren mit 27 Kohlenstoffatomen.
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Das Verfahren findet auf alle Pimente Anwendung, die nach bekannten
Verfahren zermahlen werden können, mögen sie mineralisch oder organisch sein. Die
einzige Beschriinkung für die letztere Gruppe ist, daß sie in den bekannten, für
Lacke verwendeten Lösungsmitteln unlöslich sind.
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Beispiel i io kg käuflichen Titanoxydes werden in eine vollkommen
reine Kugelmühle gebracht. Man setzt 2o kg einer Mischung zu, welche Toluol, Benzol,
aber kein Fett enthält, und eine ausreichende Menge von gekochtem und oxydiertem
chinesischem Holzöl in Lösung; halten kann, um einen monomolekularen Schleier zu
bilden: Diese Menge errechnet sich folgendermaßen: 1Ian mißt mit dem Mikroskop den
mittleren Durchmesser derjenigen Teilchen, die erhalten werden, wenn die Substanz
während der-beabsichtigten Zeit gemahlen worden ist. Diese Zeit wird ein für allemal
bestimmt und ändert sich beträchtlich nach der Art der Pigmente. Der Durchmesser
betrage 0,7,u. Indem man für jedes Teilchen Kugelform annimmt, kann man seine Oberfläche
leicht berechnen.
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Ferner wird die Dichte des Pigmentes genau gemessen. Sie möge im vorliegenden
Falle 4,12 betragen. Es ist dann leicht auszurechnen, wie groß die Oberfläche ist,
-welche i kg eines Pigmentes besitzt, das zu Teilchen von einem mittleren Durchmesser
von 0,7,u zermahlen ist. Die Berechnung ergibt 2o8o qm.
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Andererseits bestimmt man die von einem monomolekularen Schleier aus
einem Gramm gekochtem und oxydiertem chinesischem Holzöl bedeckte Fläche. Die Berechnung
ergibt im vorliegenden Falle eine Oberfläche von 879 qm.
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Man benötigt also für io kg verwendeter Pigmente 24, 4 g chinesisches
Holzöl. Nun läßt inan die Kugelmühle während 2o Stunden
mit einer
passenden Geschwindigkeit laufen. Hierauf überführt man den Inhalt in einen Mischapparat
und setzt die übrigen Bestandteile des Lackes zu, und zwar Nitrocellulose, plastisch
machende Zusätze, Lösungsmittel, Harze und Verdünnungsmittel. Man kann auch eine
weitere Menge des ursprünglich zur Umhüllung verwendeten Körpers hinzusetzen.
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. Beispiel In einem geeigneten Mischer vermischt man 2o kg Titanweiß,
5 kg Benzol und 5 ,kg
Toluol. Vorher wurden in dem Benzol und in dem
Toluol 459 chinesisches Holzöl aufgelöst. Nach Beendigung dieser Arbeitsstufe braucht
man nur noch die übrigen Bestandteile des Lackes hinzuzusetzen, also Nitrocellulose,
Harze, plastisch machende Zusätze und Lösungsmittel.
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Dieser Zusatz kann entweder in demselben oder einem anderen Apparat
vorgenommen werden. Man kann ferner dem Pigment, den Kohlenwasserstofen und dem
chinesischen Öl die getrennten Bestandteile oder eine vorbereitete Lösung derselben
-Bestandteile zusetzen.
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Beispiel 3 5 kg Handelsruß (mit 99°/o Kohlenstoff) werden in
eine Kugelmühle mit 8o kg Toluol eingeführt, das vollkommen frei von Fett ist. Die
Zerreibung wird unterbrochen, wenn die Abmessung der Pigmente nach der Messung im
Mikroskop den gewünschten Wert erreicht, z. B. o,7 Mikron.
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Man berechnet dann die Ölsäuremenge, die notwendig ist, um jedes Teilchen
mit einer monomolekularen Schicht zu umhüllen. Die Berechnung erfolgt nach den-
früheren Angaben unter Berücksichtigung der Tatsache, daß i g Ölsäure eine monomolekulare
Schicht von iooo qm ergibt, und daß die Dichte des Rußes i,8' ,ist. Es ergibt sich,
daß 33,9 Ölsäure für 5 kg Ruß notwendig sind. Diese Ölsäuremenge wird in
ioo g Toluol gelöst in die Mühle eingebracht, die man dann noch zwei Stunden umlaufen
läßt.
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In dieser Zeit umhüllen sich die Teilchen finit einer monomolekularen
Schicht, und man kann sie in einen Lack einbringen, der beisPielsWeise 30 kg Nitrocellulose,
io k-Gummiester, 7 kg Butylphthalat, i 18 kg eines üblicherweise für Nitrocelluloselacke
verwendeten Lösungsmittelgemisches enthält.
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Die Bestandteile dieses Lackes können nach bekannten Regeln eingeführt
werden, also entweder nacheinander oder nach vorheriger Auflösung.
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Beispiel q.
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Man behandelt wie vorbeschrieben io kg Preußischblau, 3o kg Toluol
in -der Kugelinühle. Da die Dichte des Preußischblaus 1,97 ist, ergibt die Berechnung,
daß man 30l; Ülsäure benötigt, die man nach dem Zermahlen gemäß Beispiel 3 zusetzt.
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Die in den Lack einverleibten Pigmente ergeben einen hochwertigen
Celluloselack.
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' Beispiel 5 Man behandelt in der Kugelmühle 51:g "Coluidinrot (Metanitroparatoluidin
mit Betanaphthol gekuppelt), 35 kg Toluol. Da die Dichte dieses Pigmentes 1,5 beträgt
und der mittlere Durchmesser der Teilchen mit 0,7 Mikron festgestzt ist, so ergibt
die Berechnung, daß man 40,59 Ölsäure benötigt, die man nach dem Zermahlen und nach
der Auflösung in ioo g Toluol zusetzt. Nach dein Umhüllen mit der monomolekularen
Ölsäureschichtwerden die Pigmente in einen Nitrocelluloselack der obenstehenden
Zusammensetzung eingebracht. Man erhält so einen Lack, in dem die Pigmente vollkommen
umhüllt sind und der die vorstehend angegebenen Eigenschaften besitzt.