NO128485B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av aluminiumpigmenter.

Nærværende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av relativt stabile våtpigmenter eller pastaer i det vesentlige sammensatt av ikke hinnedannende aluminiumflakplgmenter dispergert i vann. Oppfinnelsen vedrører videre fremgangsmåter for fremstilling av relativt stabile, vandige basismalinger eller lignende overtrekkmaterialer, inneholdnede aluminiumflakpulver som pigment. Ved «ikke-hinnedannende» skal der ved dettes ut-trykk i denne beskrivelse og de etterføl-gende påstander forstås aluminiumflakpulver-pigmenter, hvis evne til hinnedan-nelse i en malingsbærer ikke er tilstrekkelig til å gi den resulterende maling eller overtrekk den karakteristiske speilende glans, gitt av aluminiumpigmenter med hinnedannelsesevne. Disse ikke-hinnedannende aluminiumpigmenter har mange velkjente anvendelser i industrien og for dekorative formål. I denne beskrivelse så-vel som i de etterfølgende påstander anvendes betegnelsen maling i vid betydning for å angi blandinger av pigment og bærer, og blandingene er av den art, som brukes til eller påføres på overflater for å gi disse et overtrekk eller en dekorativ effekt.

Det generelle problem på hvilket nærværende oppfinnelse er rettet kommer fra den velkjente kjensgjerning, at aluminiumflakpulver-pigment har vært, med noen få unntagelser, begrenset til bruk i pigment-systemer av i det vesentlige ikke vandig karakter. Når de kjente pastaer eller våtpigmenter, som er i handelen, fremstilles ved maling i kulemøller eller ved andre rivnings- eller friksjonsmetoder i nærvær av en væske, har det hittil vært nødvendig å bruke ikke vandige væsker. Grunnen for anvendelsen av ikke-vandige systemer i forbindelse med aluminiumflakpulver-pigmenter er den, at i nærvær av vann undergår aluminiumflakpartiklene hurtig forandring, antageligvis på grunn av oksy-dasjon, med det resultat, at anvendelses-mulighetene for flak, som pigment, ødeleg-ges i løpet av relativt kort tid. Derfor har få vandige malinger eller overtrekkssyste-mer, som inneholder aluminiumflak som pigment, vært tilgjengelige i handelen. Hvor av en eller annen grunn, et aluminiumflak-pigment må påføres i en bærer inneholdende vann, har det vært vanlig å unngå tilsetning av aluminiumflakene til systemet, inntil umiddelbart før bruken, og deretter å utføre malingen eller over-trekksoperasjonen så hurtig som mulig for å minske forringelsen av pigmentet.

For å møte dette problem har oppfinnerne foreslått fremgangsmåter for å fremstille et relativt stabilt våtpigment eller pasta, som i det vesentlige er sammensatt av et vandig binde- eller oppløsnings-middel, i hvilket aluminiumflakpulver-pigment er dispergert. Dette produkt ifølge oppfinnelsen er relativt stabilt som sådant og når anvendt som pigment i en vandig basismaling gir det en relativ stabil maling, i hvilken aluminiumflakene ikke undergår vesentlig ødeleggelse i løpet av lange perioder.

I overensstemmelse med nærværende oppfinnelse mates aluminiummetall i styk-ker av passende størrelse til en oppdelings-prosess, ved hvilken metallet utsettes for mekanisk kraft, som bringer det i den ønskede aluminiumflakform, idet det er til stede egnede mengder av et smøremiddel som stearinsyre, stearater, oleinsyre, talg eller annet fett, som er nødvendig for å fremme oppdelingen eller malingen av alu-miniummetallet. Under denne gnidnings-prosess bringe- metallet, som undergår be-handlingen, i kontakt med en vandig opp-løsning inneholdende tilgjengelige PO-t-ioner, tilført fra en forbindelse utvalgt fra gruppen bestående av fosforsyre (H3PO4) og ammonium-, alkalimetall-, jordalkali-metall-, sink- og magnesiumsaltene av denne.

For å oppnå en pigmentstabilitet tilstrekkelig for de fleste anvendelser, skal mengden av tilgjengelig fosfation være lik eller overstige ca. 0,7 vektspst. av metallpigmentet, som fremstilles og den vandige, oppløsning som inneholder slikt ion, skal ha en pH i området 1,5 — 11. De spesielle friksjonskrefter, som velges for utførelsen av denne oppfinnelse bestemmes av praktiske hensyn. Oppfinnerne foretrekker å utføre friksjonsoppdelingen i en kulemølle under bruk av innvirkningen av stålkuler. Dette er for tiden den mest praktiske metode, fordi aluminiumpigmentindustrien bruker kulemøller, f. eks. de som er beskrevet i U.S. patent nr. 2.002.891 som hjelpe-middel for å fremstille aluminiumflak fra aluminiummetallstykker.

Relativt stabile våtpigmenter kan også fremstilles i overensstemmelse med nærværende oppfinnelse ved å bringe i kontakt på forhånd fremstilt aluminiumflak - pigment, hva enten dette er av hinnedannende eller ikke-hinnedannende art med en vandig oppløsning inneholdende tilgjengelig PO4, avledet fra forbindelsene foran beskrevet og i en mengde og en relativ surhet som foran angitt. I dette tilfelle består fremgangsmåten i det vesentlige i å bringe aluminiumflak i kontakt med en slik oppløsning i noen tid, og deretter la oppløsningen renne av, hvis den ikke er ønsket i det endelig våte pigment. Når hinnedannende aluminiumflak behandles slik, opprettholdes ikke dettes hinnedannende egenskaper, og resultatet er et pigment av ikke-hinnedannende type. Hvor det vanlige handelsaluminiumflakpigment er tilgjengeligt i pastaform, og dennes væskedel er en organisk bærer, kan produktet omdannes til et relativt stabilt våtpigment, som har en vandig væskedel, idet pastaen med organisk bærer vaskes eller skylles med en vandig oppløsning av fosfation av den art, som er beskrevet foran, inntil den organiske bærer i det minste for størstepartens vedkommende er blitt emul-gert og fjernet, hvoretter aluminiumflakene blir tilbake i våt pigmentform, for-bundet med vaskeoppløsningen. Slik vaske-prosess kan utføres enten på handelspasta med organisk bærer eller enklere utføres umiddelbart etter at aluminiumflakene er blitt fremstilt ved å male dem i kontakt med organisk bærer på den måte, som er vist f. eks. i forannevnte U. S patent nr. 2.002.891. I sistnevnte tilfelle kan aluminiumflak bli etterlatt i møllehuset, vanligvis en kulemølle, og mens slik anbragt kan det skylles som forannevnt for å fjerne den organiske bærer og erstatte denne med den nødvendige mengde vandig bærer. Ved vaskeprosessen nettopp beskrevet er det fordelaktig å tilføre vaskeoppløsningen overflateaktivt middel som f. eks. et alkyl-fenol-etylenoksyd-reaksjonsprodukt. Bruken av overflateaktivt middel er foretruk-ket, hvilken metode nærværende oppfinnelse enn utføres etter, da det tjener til å sikre en mere ensartet fuktning av partik-lene av den vandige oppløsning.

Våtpigmentene fremstilt etter fremgangsmåten ifølge nærværende oppfinnelse, er relativ stabile i kontakt med vann og skiller seg fra hittil kjent aluminiumflakpulverpigment, som er høyst ustabile, når de foreligger i kontakt med vann. Når et aluminiumflakpulver-pigment anbringes i en vandig bærer som f.eks. vann eller i vandige emulsjoner i vandige systemer av den art, som utstrakt brukes ved malinger som akryl, polyvinylacetat, butadien-styren, ka-sein, alkyl og kopolymere dispersjoner, er resultatet en kraftig reaksjon, som vanligvis varer fra noen få timer til så meget som til en å to uker, hvilken reaksjon resulterer i gjennomgripende ødeleggelse av aluminiumflak som pigment og vanligvis fører til en misfarget grøt eller masse. Denne reaksjon er ledsaget av utvikling av gass, hvilke ofte blir eksplosiv, hvis malingen som vanlig er pakket i en forseglet beholder. På den annen side er det våtpigmentene som er produktet etter nærværende oppfinnelse, relativ stabile i den hen-seende at de hverken som sådanne eller som et pigment i en vandig malingsbærer undergår vesentlig forringelse med hensyn til pigmentegenskapene, som reflek-sjonsevne og dekningsevne, og aluminium-flakkomponenten beholder sine fysikalske egenskaper ubeskåret i mange måneder. De innehar derfor tilstrekkelig stabilitet for å tillate kommersielt tilstrekkelige tids-intervaller mellom fremstilling og bruk og tillater således fordeling og salg, over en relativt lang levetid for produktene. De våtpigmenter som er fremstilt i overensstemmelse med nærværende oppfinnelse, kan i noen tilfeller jevnt avgi små gassvolumer i lange perioder etter fremstillingen og deretter i noen tilfeller tilsynelatende absor-bere gass fra atmosfæren. Skjønt disse fenomener synes å angi, at aluminiumflak-pulveret viser noen overflateaktivitet, har disse fenomener ikke påvirket kommersiell anvendelse eller resultert i noen stor forringelse av pigmentets kvalitet.

Årsakene til at fremgangsmåten etter nærværende oppfinnelse resulterer i et vått pigment hvis aluminiumflakinnhold er relativ stabilt i nærvær av vann, er ikke fullt ut erkjent. Forsøk på å fremstille slike pigmenter under bruk av fosfition eller forbin-delser av pyrofosfatsyre har resultert i et pigment, som er ustabilt i nærvær av vann. Tilstedeværende av PO-t-ionet er av betydning. F. eks. hvor et tungt metall av den art, som danner en aktiv elektrolytisk kobling med aluminium er en vesentlig del av saltet som anvendes for å tilføre PO4-ionet, oppnåes ikke det ønskede resultat, antageligvis på grunn av nærværet av den aktive elektrolytiske kobling. Det er også tilfelle, at når organiske fosfater som trie-tyl- og dietylfosfat brukes som kilde for P04-ionet, oppnåes ikke det ønskede resultat lett. Den komplette tørring, det vil si fjerning av vann fra de relativt stabile aluminiumflakpigmenter, fremstilt i overensstemmelse med fremgangsmåten etter nærværende oppfinnelse, synes i det vesentlige å svekke eller ødelegge stabiliteten av pigmentet til det punkt hvor etter gjen-tilførsel av vann en reaksjon inntrer, som påvirker anvendeligheten av aluminiumflak som pigment.

Det foretrekkes å utføre fremgangsmåten slik, at P04-ionet foreligger i vandig oppløsning med mer enn ca. 1,5 vektspst., basert på metallpigmentet, som kontaktes i oppløsningen, og videre slik at oppløsnin-gens pH ligger innenfor området ca. 2 til 9,5. Det er under disse betingelser, at den største relative stabilitet hos det resulterende produkt iakttas. Det er også funnet, at hvor de relativ stabile aluminiumflakpigmenter danner en del av en vannholdig maling oppnåes de beste resultater, når surheten av malingen er lavere enn en pH på 10. Ettersom tilstedeværende POi økes i oppløsningen opptrer et punkt, vanligvis ved ca. 6 vektspst. av det tilstedeværende metall, utover hvilket ingen ytterligere fordeler synes å være tilstede, men ytterligere mengder er ikke skadelige med hensyn til stabiliteten.

Etterfølgende eksempler er illustrerende for utførelsen av oppfinnelsen.

Eksempel 1.

En maling ble fremstilt på følgende måte: 350 g i handelen tilgjengelig hinnedannende aluminiumflakpigment ble om-hyggeligt blandet med en vandig oppløs-ning, bestående av 300 g vann og 13,2 g diammoniumhydrogenfosfat, og vannopp-løsningen hadde en pH på 9,2. Den slik fremstilte oppløsning ble satt til 1 liter av en malingsbærer, bestående av en vandig akryllateks-emulsjon. Den slik fremstilte maling ble fylt på en forseglet boks. Etter utløpet av 9 måneder hadde malingen ikke undergått noen vesentlig forringelse med hensyn til sine opprinnelige gode male-egenskaper.

Eksempel 2.

En maling av samme sammensetning og lignende fremstilt som i eksempel 1 med unntagelse av at den vandige opp-løsning, med hvilken meallpigmentet ble blandet, inneholdt 1,8 g av et vanlig overflateaktivt middel (Triton CF10) ble anbragt i en forseglet boks, og lagret i ni måneder og derpå kontrollert. De gode begynnelsesegenskaper hos malingen var blitt opprettholdt tross lagringen.

Eksempel 3.

En maling ble fremstilt ved å blande 44 g i handelen tilgjengelig hinnedannende

aluminiumflakpulver-pigment med en bærer inneholdende 75 cm<3> vann, 1,7 g dia-moniumhydrogenfosfat og 250 cnv1 av en vandig polyvinylacetatlateks-emulsjon, og nevnte bærer hadde en pH på ca. 5,8. I løpet av en tidsperiode på åtte måneder ble malingen månedlig kontrollert med hensyn til enhver forandring i dens opprinnelige gode utseende, lysrefleksjonsevne og malingsegenskaper. Ingen forandringer ble iakttatt.

Eksempel 4.

En tykk overtrekkblanding som ikke lar seg stryke med pensel ble fremstilt ved å blande 200 g i handelen tilgjengelig dannende aluminiumflakpulver-pigment med en vandig oppløsning inneholdende 300 cm<8 >vann og 13,2 g diammoniumhydrogenfosfat, og den slik fremstilte blanding ble blandet med en vandig asfaltemulsjon. Den ende-lige blanding ble fortynnet med vann og lagret i en forseglet boks i tre uker, ved hvis utløp ingen forandringer i de opprinnelige egenskaper for blandingen kunne iakttas. Den ble derpå brukt som takmaling på et forretningsbygg.

Eksempel 5.

En maling ble fremstilt ved å blande 44 g i handelen tilgjengelig dannende aluminium-flakpulver-pigment med en blanding bestående av 75 cm<2> vann, 1 cm3 metafosforsyre (85 pst.'s) og 250 cm8 av en vandig polyvinylacetatlateksemulsjon. Denne blanding hadde en pH på 2,6. Den tilfredsstillende maling slik fremstilt ble lagret i forseglet boks i to måneder. Ved ut-løpet av denne tid var den fremdeles i be-siddelse av sine opprinnelige malingsegenskaper.

Eksempel 6.

Et fuktigt aluminiumpastapigment ble fremstilt ved omhyggelig å blande 500 g av i handelen tilgjengelig hinnedannende aluminiumflakpulver-pigment med en oppløs-ning inneholdende 15 g diammoniumhydrogenfosfat og 5 g overflateaktivt middel (handelsvare) (Triton X-100), oppløst i 700 cm<3> vann, og blandingen hadde en pH på 9,2. Det fuktige aluminiumpastapigment slik dannet, ble brukt som pigment for det følgende: (a) En vandig emulsjon kalt Geon Latex nr. 352 fremstilt av B.F. Goodrich Com-pany; (b) en vandig emulsjon kalt Latex X-2566, fremstilt av the Dow Chemical Com-pany; (c) en vandig emulsjon av vinylacetat-kopolymer (handelsvare); (d) en vandig emulsjon av vinylacetat-lateks, (handelsvare); (e) en vandig emulsjon av en kullhydro-genharpiks (handelsvare); (f) en vandig emulsjon av polystyren-lateks (handelsvare); (g) en vandig emulsjon av alkydharpiks;

(handelsvare).

Alle malinger slik fremstilt forble stabile og ved utløpet av tre måender hadde de det samme utseende, lysrefleksjon (etter maling) og andre malingsegenskaper, som malingen hadde ved sin fremstilling.

Eksempel 7.

I en kulemølle med 60 cm diameter og innvendige mål 15 cm, og som inneholdt 84 kg stålkuler størrelse 4,8 til 9,6 mm ble innført 2000 g aluminiumskornmetall, som hadde passert en sikt med 100 mesh, 37 g smøremiddel, (stearinsyre), og 3000 cm;! av en vandig oppløsning inneholdende 57 g diammoniumhydrogenfosfat. Møllen ble ro-tert med 65 omdreininger pr. minutt i 6 timer, i løpet av hvilken tid ytterligere 2000 cm'<1> vann ble tilsatt. Det maiede inn-hold ble derpå vasket ut med vann på et fliter og overskytende væske ble fjernet. Det resulterende våte aluminiumflakpulver -pigment besto av tilnærmet 50 pst. metall og resterende smøremiddel, og resten er vandig bærermiddel. Deler av dette fuktige aluminiumflakpigment ble brukt med utmerkede resultater som pigmenter i vandige malingsbærere. En del av det fuktige pigment ble lagret i en forseglet beholder. Etter 6 månders lagring ble ingen forringelse av pigmentet observert.

Eksempel 8.

Aluminiumpastapigment (handelsvare) inneholdende i det vesentlige ca. 75 vektspst. hinnedannende aluminiumflakpulver-pigment og mineralolje (lavtkokende) ble behandlet som følger. 50 g av denne pasta ble dispergert i en vandig oppløsning inneholdende diammoniumhydrogenfosfat tilsvarende 3 vektspst. av metallinnholdet i pastaen og ca. 1—y2 vektspst. av overflateaktivt middel (handelsvare). Den slik dannede blanding ble filtrert og vasket to gan-ger med filtratet. Den resulterende filter - kake ble derpå vasket med en nytillavet

mengde av en vandig oppløsning av samme

art som opprinnelig brukt. Det resulterende

fuktige aluminiumflakpigment forelå i form av en pasta inneholdende ca. 40 vektspst. metall og var i besittelse av ut-utmerkede pigmentegenskaper, som ikke undergikk forandring etter fem måneders lagring.

Eksempel 9.

De følgende fuktige aluminiumflakpigmenter ble fremstilt ved å blande de an-gitte vandige oppløsninger med hinnedannende aluminiumflakpulverpigment (handelsvare). De slik fremstilte pigmenter ble derpå lagret og deres egenskaper i akttatt. (a) Vann ikke inenholdende fosfationer og ca. y2 vektspst. overflateaktivt middel ble blandet med aluminiumflakpulver. Pigmentet reagerte voldsomt i løpet av en uke med utvikling av betraktelig varme og dannelse av et tørt ubrukbart sinter inneholdende aluminium og aluminiumoksyd. (b) Vann inneholdende fosfationer i en mengde tilsvarende 0,35 vektspst. av aluminiumet og ca. y2 vektspst. overflateaktivt middel ble blandet med aluminiumflakpulver. Pigmentet reagerte voldsomt i løpet av to uker og ga et tørt ubrukbart sinter inneholdende aluminium og aluminiumoksyd. (c) Et pigment lignende det i (b), ble fremstilt ved bruk av en vandig oppløsning inneholdende fosfationer i en mengde svar-ende til ca. 0,50 vektspst. av aluminiumet, og sviktet på samme måte som beskrevet under (b). (d) Når et pigment lignende det som ble fremstilt etter (b) ble fremstilt under bruk av en vandig oppløsning inneholdende fosfationer i en mengde tilsvarende ca. 0,7 vektspst. av aluminiumet beholdt pigmentet sine opprinnelige pigmentegenskaper etter syv ukers lagring, etter hvilken tid de samme ulemper opptrådte som beskrevet under (b).

Eksempel 10.

Et fuktig aluminiumflakpigment fremstilt ved å blande 25 g aluminiumflakpulver -pigment (handelsvare) med 50 cm<3> av en oppløsning inneholdende fosfationer tilsvarende 2,1 vektspst. av aluminiumet (avledet fra nærværende diammoniumhydrogenfosfat) hadde fremragende pigmentegenskaper, som ikke forandrede seg etter syv måneders lagring ved romtemperatur.

Eksempel 11.

Et fuktig aluminiumflakpigment fremstilt ved å blande 25 g aluminiumflakpulver -pigment (handelsvare) med 50 cm<3> av en oppløsning inneholdende fosfation, tilsvarende 5,5 vektspst. av aluminiummet (avledet fra nærværende natriumdihydrogen-fosfat hadde fremragende pigmentegenskaper, som ikke forandrede seg etter syv måneders lagring ved romtemperatur.

Eksempel 12.

Et fuktig aluminiumflakpigment fremstilt ved å blande 25 g aluminiumflakpulver

-pigment (handelsvare) med 50 cm<3> av en oppløsning inneholdende fosfation tilsvarende 3,2 vektspst. aluminium (avledet fra nærværende fosforsyre) hadde utmerkede pigmentegenskaper, som ikke forandrede

seg etter syv måneders lagring ved romtemperatur.

Våt-aluminiumflakpulver-pigmenter ble fremstilt ved først å fremstille vandige oppløsninger av fosforsyre med en pH på 1,5 til 3, deretter tilsette disse oppløsninger sinkkarbonat eller kalsiumkarbonat eller magnesiumoksyd og derpå blande oppløs-ningene med aluminiumflakpulver-pigmenter. De slik dannede våtpigmenter var relativt stabile, slik som dem angitt foran, når fosforsyre anvendes i stedet for metal-iske fosfater som kilde for pH-i ionet. Når imidlertid salter av kopper eller bly ble tilsatt inntraff en forholdsvis hurtig reaksjon.

Illustrerende for den relativt stabilitet for de våtaluminiumflakpulver-pigmenter fremstilt i overensstemmelse med nærværende oppfinnelse er en pasta, fremstilt ved å bringe 40 g aluminiumflakpulver-pigmenter i kontakt med 60 cm<3> vann inneholdende fosfaton, avledet fra ammoniumdi-hydrogenfosfat, i en mengde tilsvarende ca. 0,9 vektspst. av aluminiummet. Den slik fremstilte pasta ble lagret i en måned ved temperatur på 48 til 60° C. Til tross for slik lagring ved forhøyet temperatur forble egenskapene hos pastaen upåvirket. En maling fremstilt ved å blande pastaen med en vandig akryllateksemulasjon, ga når påført på en overflate en refleksjon på 57 pst.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et pulverformet våt-aluminiumflakpigment, som er relativt stabilt i nærvær av vann, karakterisert ved at aluminiumflak bringes i kontakt med en vandig oppløsning, som inneholder orthofosforsyre eller et salt av denne, f. eks. ammonium-, alkali-, jord-alkali-, sink- eller magnesiumsaltet eller blandinger av disse, i tilstrekkelig mengde til å danne i oppløsningene et tilgjengelig PC-4-ioninnhold minst til ca. 0,7 vektsprosent beregnet på aluminiumflakpig-mentet og at denne oppløsning har en pH-verdi på ca. 1,5 til 11.

2. Fremgangsmåte etter påstand 1, karakterisert ved at PCU-ionet foreligger i oppløsningen i en mengde større enn ca. 1,5 vektsprosent beregnet på aluminiumpig-ment og at oppløsningens pH-verdi er ca. 2 til 9,5.

3. Fremgangsmåte etter påstand 1 eller 2, karakterisert ved at flakene som bringes i kontakt med den vandige oppløs-ning inngår i en masse båret av en organisk bærer og at den organiske bærer vaskes bort fra massen av oppløsningen, som inneholder POé-ioner.

4. Fremgangsmåte etter påstand 1 eller 2, karakterisert ved at aluminium-flaket dannes ved oppdeling av aluminium metall i nærvær av en vandig oppløsning inneholdende tilgjengelig PC-4-ion.