PL201983B1 - Kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy - Google Patents

Kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy

Info

Publication number
PL201983B1
PL201983B1 PL367320A PL36732002A PL201983B1 PL 201983 B1 PL201983 B1 PL 201983B1 PL 367320 A PL367320 A PL 367320A PL 36732002 A PL36732002 A PL 36732002A PL 201983 B1 PL201983 B1 PL 201983B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
carbon
carbon product
coating composition
composition according
product
Prior art date
Application number
PL367320A
Other languages
English (en)
Other versions
PL367320A1 (pl
Inventor
Lang H. Nguyen
Thomas E. Mcelwain
Samuel N. Shields Jr.
John F. Nagel
David D. Smith
Jameel Menashi
Original Assignee
Cabot Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=25294007&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=PL201983(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Cabot Corp filed Critical Cabot Corp
Publication of PL367320A1 publication Critical patent/PL367320A1/pl
Publication of PL201983B1 publication Critical patent/PL201983B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/19—Oil-absorption capacity, e.g. DBP values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/62—L* (lightness axis)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/63—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values a* (red-green axis)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C01P2006/64—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values b* (yellow-blue axis)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

1. Kompozycja pow lokowa zawieraj aca produkt w eglowy i ciek ly no snik, znamienna tym, ze produkt w eglowy ma pole t wi eksze ni z lub równe 400 m 2 /g i ma ponadto korzystnie DBPA 60- -150 cm 3 /100 g. PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy.
Chodzi tu zwłaszcza o kompozycje powłokowe zawierające produkt węglowy i ciekły nośnik oraz produkt węglowy modyfikowany i ciekły nośnik, w których produkty węglowe mają duże pole t.
Kompozycje powłokowe stosowane są do obróbki dekoracyjnej, ochronnej i funkcjonalnej wielu rodzajów powierzchni. Powierzchnie te obejmują cewki, metale, przyrządy, meble, twardą tekturę, tarcicę i sklejkę, obiekty morskie, samochody, puszki i karton. Niektóre powłoki, takie jak powłoki rurociągów podmorskich, mają cele ochronne. Inne, takie jak zewnętrzne powłoki samochodowe, spełniają funkcje zarówno dekoracyjne, jak i ochronne. Jeszcze inne zapewniają kontrolę tarcia na pokładach łodzi lub siedzeniach samochodów. Niektóre powłoki regulują obrastanie dna statków, inne chronią pożywienie i napoje w puszkach. Wśród wielu tak zwanych najnowocześniejszych zastosowań powłok znajdują się chipy krzemowe, panele obwodów drukowanych, pokrycia na włóknach falowodowych do transmisji sygnałów i powłoki magnetyczne na taśmach video i dyskach komputerowych.
Kompozycje powłok powierzchniowych są ogólnie mniej lub bardziej lepkimi cieczami z trzema podstawowymi składnikami: substancją lub kombinacją substancji tworzących błonkę i nazywanych substancją błonotwórczą, pigmentem lub kombinacją pigmentów i cieczą lotną. Kombinacja substancji błonotwórczej i cieczy lotnej nazywana jest nośnikiem. Nośniki mogą być w postaci roztworu lub dyspersji drobnych cząstek substancji błonotwórczej w substancji nie będącej rozpuszczalnikiem. Pigmenty stanowią drobno rozdzielone, nierozpuszczalne, stałe cząstki zdyspergowane w nośniku powłokowym i są one rozprowadzone w substancji błonotwórczej w końcowej błonie. Można również dodawać substancje powierzchniowo czynne, zazwyczaj używane jako środki dyspergujące pigmenty. Składniki i wytwarzanie kompozycji powłokowych, takich jak powłoki wodne są ponadto omówione w Concised Encyclopedia of Polymers, Science and Engineering, strony 160-171 (1990).
Pigmenty w kompozycjach powłokowych zapewniają nieprzezroczystość i barwę. Ilość i rodzaj pigmentu reguluje takie własności jak połysk błony końcowej i może mieć istotny wpływ na jej własności mechaniczne. Niektóre pigmenty hamują nawet korozję. Ponadto pigmenty wpływają na lepkość i zwiększają własności użytkowe powłoki. Produkty węglowe, a zwłaszcza sadza, stanowią powszechnie używane pigmenty w zastosowaniach powłokowych.
Ważną zmienną określającą działanie produktu węglowego w kompozycjach powłokowych jest pole powierzchni. Dobrze znanym jest w tej dziedzinie, że im większe jest pole powierzchni produktu węglowego w kompozycji powłokowej, tym lepsze własności barwienia powstałej powłoki (patrz na przykład Raport Techniczny S-140 Cabot Corporation pod tytułem „Black Pearls® 1400, Monarch® 1400: Superior High Color Carbon Blacks”). Pole powierzchni, które jest odwrotnie proporcjonalne do wielkości cząstek, znane jest z wpływania na takie własności jak połysk, podatność na wtryskiwanie i niebieskie podbarwienie.
Istnieje kilka różnych miar pola powierzchni. Jedną ze znanych technik jest mierzenie ilości materiału sondującego, który może zostać zaabsorbowany na powierzchni węgla. Typowymi cząsteczkami sondującymi są azot (znana jako metoda BET), jod i bromek cetylotrimetyloamonowy (CTAB).
Różne cząsteczki sondujące dają w wyniku różne wartości pola powierzchni i mogą odzwierciedlać różne aspekty powierzchni węgla. Na przykład pola powierzchni CTAB i jodu są zależne od chemii powierzchni węgla. Dwie sadze o tej samej wielkości cząstek mogą mieć bardzo różne wartości dla CTAB i jodu, jeśli ich chemie powierzchni są różne. Również pole powierzchni BET jest zależne od porowatości pigmentu. Powierzchnie węgla zazwyczaj zawierają pory. Całkowite pole powierzchni pigmentu (które mierzy się metodą BET) jest zatem sumą jego pola powierzchni wewnętrznej (porów) i jego powierzchni zewnętrznej. Zatem dwa pigmenty mogą mieć również taką samą wielkość cząstek, a jednak bardzo odmienne pola powierzchni BET wskutek ich porowatoś ci. Pole t (znane też jako pole powierzchni przy statystycznej gęstości, czyli STSA) jest miarą jedynie pola powierzchni zewnętrznej produktu węglowego i jest obliczane przez odejmowanie wartości porowatości od wartości BET. W wyniku tego pole t produktu węglowego jest zawsze mniejsze od wartości BET.
Jak stwierdzono powyżej, zadaniem dostarczającego powłokę jest zapewnienie powłoki o najlepszych ogólnych własnościach barwienia. Ogólnie mówiąc dla uzyskania takich wyników pożądane są mniejsze cząstki pigmentów. Jednak mniejsza wielkość cząstek pigmentów (większe pole powierzchni) powoduje również wzrost lepkości kompozycji powłokowej. Wielkość cząstek i pole powierzchni pigmentu wpływają także i być może jest to ważniejsze, na jego zdolność rozpraszania w kompozycji powłokowej. Przy wytwarzaniu powł ok pożądane jest takie zdyspergowanie pigmentu,
PL 201 983 B1 aby uzyskać stabilną dyspersję, w której większość, o ile nie wszystkie, cząstek pigmentu jest rozdzielonych na poszczególne cząstki. Mechanizm dyspergowania pigmentu obejmuje zwilżanie, oddzielanie i stabilizowanie. Wiadomym jest, że im większe jest pole powierzchni pigmentu, tym trudniejsze jest zwilżenie tego pigmentu i tym samym rozproszenie w nośniku stosowanym w kompozycji powłokowej. Złe zdyspergowanie pigmentu prowadzi do pogorszenia własności powłoki. Może również ulec zmniejszeniu stabilność dyspersji. Pigmenty o dużym polu powierzchni zwykle wymagają stosowania procesów wysokoenergetycznych (takich jak mielenie) w celu uzyskania trwałych dyspersji i tym samym wykazywania dobrego zabarwienia. Z tych przyczyn dostępne w handlu pigmenty dla zastosowań do powłok o wysokich wymaganiach odnośnie barwienia są tak opracowane, aby zapewniały najlepszy kompromis pomiędzy polem powierzchni i jakością dyspersji oraz stabilnością.
Jeden ze sposobów przygotowania kompozycji powłokowych o ulepszonych własnościach opisano w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 672 198 i 5 713 988, które ujawniają wodne i nie wodne atramenty i powłoki zawierające modyfikowane produkty węglowe mające przyłączone grupy organiczne. Chociaż powyższe kompozycje dały w rezultacie dobre powłoki, istnieje ciągle zapotrzebowanie na ulepszone powłoki o dużej skuteczności zabarwienia i dobrych ogólnych własnościach mechanicznych i użytkowych.
Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schematyczny widok części jednego z rodzajów reaktora, który może być stosowany do wytwarzania produktów węglowych o dużym polu t, użytecznych dla kompozycji powłokowych według niniejszego wynalazku.
Kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy i ciekły nośnik odznacza się według wynalazku tym, że produkt węglowy ma pole t większe niż lub równe 400 m2/g i ma ponadto korzystnie DBPA 60-150 cm3/100 g.
Korzystnie ciekły nośnik jest nośnikiem wodnym.
Korzystnie ciekły nośnik jest nośnikiem nie wodnym.
Korzystnie produkt węglowy jest sadzą.
Korzystnie produkt węglowy ma pole t pomiędzy 400 m2/g a 600 m2/g.
Korzystnie produkt węglowy ma pole t pomiędzy 400 m2/g a 500 m2/g.
Korzystnie produkt węglowy ma ponadto DBPA 80-120 cm3/100 g.
Korzystnie produkt węglowy jest utlenioną sadzą.
Kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy modyfikowany i ciekły nośnik charakteryzuje się według wynalazku tym, że produkt węglowy modyfikowany ma pole t większe niż lub równe 350 m2/g i ma ponadto korzystnie DBPA 60-150 cm3/100 g, przy czym modyfikowany produkt węglowy zawiera produkt węglowy mający przyłączoną co najmniej jedną grupę organiczną.
Korzystnie ciekły nośnik jest nośnikiem wodnym.
Korzystnie ciekły nośnik jest ciekłym nośnikiem nie wodnym.
Korzystnie produkt węglowy jest sadzą.
Korzystnie produkt węglowy ma pole t pomiędzy 350 m2/g a 600 m2/g.
Korzystnie produkt węglowy ma pole t pomiędzy 350 m2/g a 500 m2/g.
Korzystnie produkt węglowy ma ponadto DBPA 80-120 cm3/100 g.
Korzystnie produkt węglowy jest utlenioną sadzą.
Korzystnie grupa organiczna zawiera co najmniej jedną grupę jonową, co najmniej jedną grupę podatną na jonizację lub mieszaninę co najmniej jednej grupy jonowej i co najmniej jednej grupy podatnej na jonizację.
Korzystnie grupa organiczna zawiera co najmniej jedną grupę sulfonianową i co najmniej jedną grupę karboksylanową.
Korzystnie grupa organiczna jest grupą sulfofenylową.
2
Korzystnie grupa organiczna obecna jest- w ilości od około 0,1 do 5,0 mikromoli/m2 użytego produktu węglowego w odniesieniu do wspomnianego pola t produktu węglowego.
2
Korzystnie grupa organiczna obecna jest w ilości od około 0,1 do 2,7 mikromoli/m2 użytego produktu węglowego w odniesieniu do wspomnianego pola t produktu węglowego.
Niniejszy wynalazek dotyczy kompozycji powłokowych zawierających produkt węglowy i ciekły nośnik, przy czym produkt węglowy ma określone pole t.
Ogólnie, jak omówiono powyżej, kompozycja powłokowa zawiera pigment rozproszony w rozpuszczalniku i substancję błonotwórczą lub żywicę (nośnik). Nośnik dla kompozycji powłokowych we4
PL 201 983 B1 dług wynalazku może być albo nośnikiem wodnym albo nośnikiem nie wodnym. Zatem powstała kompozycja może być albo kompozycją powłokową wodną albo kompozycją powłokową nie wodną.
Skład nośnika może się zmieniać zależnie od warunków i wymagań co do powłoki końcowej. Na przykład zawartość żywicy może zmieniać się pomiędzy około 70-100%. Przykłady żywic lub środków błonotwórczych użytecznych zarówno dla kompozycji powłokowych wodnych i nie wodnych według niniejszego wynalazku obejmują, ale nie są ograniczone do, żywice akrylowe, alkidowe, uretanowe, epoksydowe i żywice celulozowe. Zawartość rozpuszczalnika może zmieniać się od 0% do 80%. Przykłady rozpuszczalników nie wodnych obejmują węglowodory aromatyczne, węglowodory alifatyczne, alkohole, polialkohole, ketony, estry i tym podobne.
Nośnik może również zawierać dodatki opcjonalne, które mogą być stosowane do ulepszenia takich własności jak lepkość, wyrównywanie i czas schnięcia. Przykłady obejmują współrozpuszczalniki (w szczególności rozpuszczalniki rozpuszczalne w wodzie dla powłok wodnych), środki powierzchniowo czynne i wypełniacze, takie jak gliny, talki, krzemionki i węglany. Ponadto mogą być dodawane modyfikatory płynięcia, środki pomocnicze wyrównywania oraz biocydy.
W jednym z ukształtowań kompozycje powłokowe według niniejszego wynalazku zawierają produkty węglowe mające pole t większe niż lub równe 400 m2/g. Jak omówiono powyżej, pole t (również znane jako pole powierzchni przy statystycznej gęstości czyli STSA) jest polem powierzchni zewnętrznej produktu węglowego zmierzonym przy zastosowaniu azotu jako materiału sondującego. Zatem pole t stanowi pole powierzchni BET minus porowatość. Korzystnie, produkty węglowe kompozycji powłokowych według niniejszego wynalazku mają pole t pomiędzy 400 i 600 m2/g, a bardziej korzystnie pole t jest pomiędzy 400 i 500 m2/g.
Chociaż w kompozycjach powłokowych według niniejszego wynalazku można zastosować dowolny produkt węglowy o polu t większym niż lub równym 400 m2/g, preferowane są te, które ponadto mają określone wartości DBPA (absorpcja dibutyloftalanu). DBPA jest miarą struktury lub rozgałęzienia produktu węglowego. Im wyższa struktura, ogólnie, tym lepsza jest zdolność dyspersji produktu węglowego. Jednakże, im wyższa struktura, tym większa lepkość kompozycji powłokowej. Wyższe struktury powodują również w rezultacie gorsze działanie zabarwienie mniejszy połysk i podatność na wtryskiwanie. Zatem, korzystne produkty węglowe do stosowania w kompozycjach powłokowych według niniejszego wynalazku mają wartości DBPA pomiędzy 60 i 150 m2/g. Najbardziej zalecane są te, które mają wartość DBPA pomiędzy 80 i 120 m2/g.
Przykłady odpowiednich produktów węglowych obejmują, ale nie są ograniczone do nich, grafit, sadzę, węgiel szklisty, włókna węglowe, aktywowany węgiel drzewny i węgiel aktywny. Węgiel może być rodzaju krystalicznego lub amorficznego. Preferowane są postacie węgla drobno rozdrobnione, możliwe jest również wykorzystanie mieszanin różnych węgli. Z tych produktów węglowych preferowana jest sadza.
Sadze użyteczne dla kompozycji powłokowych według niniejszego wynalazku mogą być wytwarzane w reaktorach typu pieca znanych fachowcom w tej dziedzinie i są korzystnie wytwarzane w reaktorze piecowym takim jak pokazany na fig. 1. Reaktor piecowy ma strefę spalania 1 o długości L1 i średnicy D1 ze strefą 2 o długości L2 o malejącej zbieżnie średnicy, strefę 3 wtryskiwania strumienia zasilania surowcem o długości L3 i ograniczonej średnicy D2 i strefę reakcyjną 4 o średnicy D3.
W celu wytworzenia sadzy za pomocą opisanego powyżej reaktora, wytwarza się gorące gazy spalinowe w strefie spalania 1 przez zetknięcie ciekłego lub gazowego paliwa ze strumieniem odpowiedniego utleniacza, takiego jak powietrze, tlen lub mieszaniny powietrza i tlenu. Do paliw odpowiednich do wykorzystania do zetknięcia ze strumieniem utleniacza w strefie spalania 1 w celu wytworzenia gorących gazów spalinowych są włączone wszelkie łatwopalne strumienie gazu, par lub cieczy, takie jak gaz ziemny, wodór, metan, acetylen, alkohole lub kerosen. Ogólnie korzystne jest jednak stosowanie paliw mających wysoką zawartość składników zawierających węgiel, a zwłaszcza węglowodorów. Stosunek powietrza do paliwa zmienia się zależnie od rodzaju stosowanego paliwa. Gdy stosuje się gaz ziemny do wytworzenia sadzy według niniejszego wynalazku, stosunek powietrza do paliwa może być od około 10:1 do około 1000:1. Dla ułatwienia wytwarzania gorących gazów spalinowych strumień utleniacza można wstępnie podgrzewać.
Strumień gorącego gazu spalinowego płynie ze stref 1 i 2 do stref 3 i 4. Kierunek przepływu gorących gazów spalinowych pokazany jest na fig. 1 strzałkami. Surowiec 6 sadzy wprowadza się w miejscu 7 do strefy 3 wtryskiwania surowca zasilającego. Surowiec wtryskuje się do strumienia gazu przez dysze lub otwory zaprojektowane dla optymalnego rozprowadzania oleju w strumieniu gazowym. Takie dysze mogą być albo jedno- albo dwu-płynowe. Dwu-płynowe dysze mogą wykorzystywać
PL 201 983 B1 parę lub powietrze do rozpylania paliwa. Jedno-płynowe dysze mogą rozpylać pod ciśnieniem lub surowiec może być wtryskiwany bezpośrednio do strumienia gazu. W tym ostatnim przypadku rozpylanie zachodzi wskutek siły strumienia gazu.
Sadze mogą być wytwarzane poprzez pirolizę lub spalanie częściowe dowolnego ciekłego lub gazowego węglowodoru. Preferowane surowce sadzy obejmują źródła rafinacji ropy, takie jak dekantowane oleje z operacji krakowania katalitycznego oraz produkty uboczne operacji koksowania i wytwarzania olefin. Najbardziej korzystne są surowce o małej zawartości siarki, które wykazują tendencję do wytwarzania sadz o polepszonej czystości i zwiększonej podatności na wtryskiwanie w kompozycjach powłokowych.
Mieszanina surowca do wytwarzania sadzy i gorących gazów spalinowych płynie z prądem przez strefy 3 i 4. W części reaktora stanowiącej strefę reakcyjną surowiec ulega pirolizie do sadzy. Reakcję zatrzymuje się w strefie gwałtownego chłodzenia reaktora. Chłodzenie 8 umieszczone jest za strefą reakcyjną i obejmuje rozpylanie płynu oziębiającego, zwykle wody, do strumienia nowo utworzonych cząstek sadzy.
Chłodzenie służy do oziębienia cząstek sadzy i zmniejszenia temperatury strumienia gazowego oraz zmniejszenia szybkości reakcji. Q jest odległością od początku strefy reakcyjnej 4 do miejsca chłodzenia 8 i zmienia się ona zależnie od umiejscowienia chłodzenia. Opcjonalnie chłodzenie może być etapowe lub przebiegać w różnych miejscach w reaktorze.
Po oziębieniu sadzy ochłodzone gazy i sadza przechodzą do konwencjonalnych urządzeń chłodzących i oddzielających, przy czym odzyskuje się sadzę. Oddzielenie sadzy od strumienia gazu jest wykonywane z łatwością za pomocą takich typowych urządzeń jak urządzenie do wytrącania, odpylacz cyklonowy, filtr workowy lub innymi środkami znanymi fachowcom w tej dziedzinie. Po oddzieleniu sadzy od strumienia gazu jest ona opcjonalnie poddawana etapowi granulowania.
Sadze według niniejszego wynalazku mogą być wytwarzane ponadto przy użyciu urządzenia i procedury opisanej w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 922 335.
Najbardziej korzystnymi sadzami są sadze, które zostały utlenione w celu zwiększenia ilości tlenowych grup funkcyjnych na powierzchni. Utlenione sadze są dobrze znane w stanie techniki i zazwyczaj wytwarzane przez reakcję utleniacza, takiego jak kwas azotowy lub ozon z podstawową sadzą. Zwiększenie liczby grup funkcyjnych na powierzchni zazwyczaj powoduje zmniejszenie wartości pH. Zatem utlenione sadze są zwykle kwasowe.
W drugim z ukształtowań, kompozycje powłokowe według niniejszego wynalazku zawierają modyfikowane produkty węglowe mające pole t większe niż lub równe 350 m2/g, przy czym modyfikowany produkt węglowy zawiera produkt węglowy mający przyłączoną co najmniej jedną grupę organiczną.
Korzystnie, modyfikowany produkt węglowy ma pole t pomiędzy 350 i 600 m2/g, a bardziej korzystnie pole t jest w zakresie pomiędzy 350 i 500 m2/g. Chociaż w kompozycjach powłokowych według niniejszego wynalazku można zastosować dowolny modyfikowany produkt węglowy o polu t większym niż lub równym 350 m2/g, preferowane są te, które ponadto mają wartości DBPA pomiędzy 60 i 150 cm3/100 g. Najbardziej korzystne są te, które mają ponadto wartość DBPA pomiędzy 80 i 120 cm3/100 g.
Modyfikowane produkty węglowe są wytwarzane przy użyciu metod znanych fachowcom w tej dziedzinie, tak, że grupy chemiczne (np. polimerowe lub organiczne) są dołączone do pigmentu, przy czym takie grupy zapewniają bardziej stabilne przyłączenie grup do pigmentu w porównaniu z grupami zaadsorbowanymi, np. polimerami, środkami powierzchniowo czynnymi i tym podobnymi. Przykładowo, zmodyfikowane produkty węglowe według niniejszego wynalazku mogą być przygotowane przy użyciu sposobów opisanych w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 5 554 739, 5 851 280, 6 042643, 5 707 432 i 5 837 045 i publikacji PCT WO 99/23174. Modyfikowane produkty węglowe mogą być wytwarzane z dowolnego z opisanych powyżej produktów. Korzystnie, produktem węglowym jest albo sadza, albo utleniona sadza.
Dołączona grupa organiczna wybierana jest w zależności od rodzaju żywicy lub środka błonotwórczego stosowanego w nośniku kompozycji powłokowej oraz podłoża, na które ma być nakładana powłoka. Umożliwia to większą elastyczność dostosowania wyrobu węglowego do określonych zastosowań powłoki.
W jednym z ukształtowań, grupa organiczna zawiera grupę jonową, grupę zdolną do jonizacji lub mieszaninę grupy jonowej i zdolnej do jonizacji. Grupa jonowa jest grupą anionową albo kationową i jest połączona z przeciw-jonem o przeciwnym ładunku, włączając przeciw-jony nieorganiczne i orga6
PL 201 983 B1 niczne, takie jak Na+, K+, Li+, NH4+, octan NR'4+, NO3-,SO4-2, OH-, i Cl-, gdzie R' oznacza wodór lub grupę organiczną, taką jak podstawiona lub nie podstawiona grupa arylowa i/lub alkilowa. Grupa zdolna do jonizacji jest grupą, która jest zdolna do formowania grupy jonowej w stosowanym medium.
Zatem, w korzystnym ukształtowaniu, grupa organiczna jest organiczną grupą jonową. Organiczne grupy jonowe obejmują te opisane w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 698 016.
Ujemnie naładowane organiczne grupy jonowe mogą być wytwarzane z grup mających zdolne do jonizacji podstawniki, które mogą tworzyć aniony, takie jak podstawniki kwasowe lub mogą być anionem w solach o podstawnikach zdolnych do jonizacji.
Korzystnie, gdy podstawnik zdolny do jonizacji tworzy anion, podstawnik zdolny do jonizacji ma wartość pKa mniejszą niż 11. Organiczna grupa jonowa może być ponadto wytwarzana z rodzaju mającego grupy jonizowalne mające wartość pKa mniejszą od 11 i soli o podstawnikach zdolnych do jonizacji mających Kpa mniejsze niż 11. pKa podstawnika zdolnego do jonizacji odnosi się do wartości pKa podstawnika zdolnego do jonizacji jako całości, a nie tylko do podstawnika kwasowego. Korzystniej wartość pKa jest mniejsza od 10, a najkorzystniej mniejsza od 9.
Reprezentatywne przykłady grup jonowych obejmują : -COO-, -SO3, -HPO3- i -PO3-2.
Reprezentatywne przykłady grup zdolnych do jonizacji obejmują : -COOH, -SO3H, -HPO3-, -PO3H2, SO2NH2 i - SO2NHCOR' , gdzie R' oznacza wodór i grupę organiczną, taką jak podstawiona lub nie podstawiona grupa arylowa i/lub alkilowa. Szczególnie zalecane rodzaje to -COO- i -SO3-.
Korzystnie organiczna grupa jonowa wytwarzana jest z podstawionej lub nie podstawionej grupy karboksyfenylowej, lub podstawionej, lub nie podstawionej grupy sulfofenylowej. Specyficzne organiczne grupy jonowe stanowią -C6H4CO2- i -C6H4SO3-.
Dodatnio naładowane organiczne grupy jonowe mogą być wytwarzane z protonowanych amin, które są połączone z produktem węglowym. Korzystnie, grupa organiczne mająca podstawnik aminowy ma wartość pKb mniejszą niż 5. Dodatnio naładowaną organiczną grupę jonową mogą stanowić czwartorzędowe grupy organiczne (-NR'3+) i czwartorzędowe grupy fosfoniowe (-PR'3+), gdzie R' oznacza wodór lub grupę organiczną, taką jak podstawiona, lub nie podstawiona grupa arylowa i/lub alkilowa.
Przykładowo aminy mogą być protonowane w celu utworzenia grup amonowych w środowisku kwasowym. Przekształcone w czwartorzędowe cykliczne jony amoniowe i przekształcone w czwartorzędowe aromatyczne jony amoniowe mogą również być stosowane jako organiczna grupa jonowa. Zatem mogą być pod tym względem stosowane takie podstawione azotem grupy pirydynowe, jak grupa N-metylopirydylowa.
Przykładowe organiczne grupy kationowe obejmują, ale nie są do nich ograniczone:
-3-C5H4N(C2H5)+, -3-C5H4N(CH3)+, -3-C5H4N(CH2C6H5)+, -C6H4(NC5H5)+, -C6H4COCH2N(CH3)3+, C6H4COCH2(NC5H5)+, -C6H4SO2NH(C4H3N2H)+, -C6H4CH2N(CH3)3+, -C6H4NH3+, -C6H4NH2(CH3)+, -C6H4NH(CH3)2+, -C6H4N(CH3)3+, C6H4CH2NH3+, -C6H4CH2NH2(CH3)+, -C6H4CH2NH(CH3)2+, C6H4CH2N(CH3)3+, -C6H4CH2CH2NH3+, -C6H4CH2CH2NH2'(CH3)+, -C6H4CH2CH2NH(CH3)2+ i -C6H4CH2CH2NH(CH3)2+.
Inne podstawione lub nie podstawione grupy arylenowe lub heteroarylenowe mogą być stosowane w miejsce grup C6H4 przedstawionych na strukturach powyżej.
Korzystnie, kationową grupą organiczną jest -NR'3, przy czym R' jest grupą alkilową lub arylową. Inną korzystną grupę stanowi -C5H4N-R'+, przy czym R' jest grupą alkilową, taką jak grupa metylowa lub benzylowa.
Dla wodnych kompozycji powłokowych najbardziej korzystne są przyłączone grupy zawierające grupy jonowe lub zdolne do jonizacji. Pod tymi warunkami, przyłączone grupy mogą zapewniać zwiększoną stabilność produktu węglowego w nośniku. Dla nośników nie wodnych mogą być korzystnie przyłączone grupy typu bardziej organicznego. Jednakże, jak opisano powyżej, wybór przyłączonej grupy nie jest zależny jedynie od rozpuszczalnika, ale również zależny od żywicy lub substancji błonotwórczej oraz podłoża, na które ma być nakładana kompozycja powłokowa. Zatem modyfikowane produkty węglowe mające przyłączone grupy jonowe lub zdolne do jonizacji mogą również być użyteczne w zastosowaniach do powłok nie wodnych. Ponadto, pozostaje w zakresie niniejszego wynalazku obecność więcej niż jednej przyłączonej grupy do produktu węglowego dla zapewnienia najlepszego działania ogólnego.
Ilość przyłączonych grup organicznych na modyfikowanych produktach węglowych wybiera się w celu uzyskania pożądanej zdolnoś ci rozpraszania produktu wę glowego w kompozycjach powł okowych według niniejszego wynalazku. Ogólnie ilość przyłączonych grup organicznych wynosi od 0,001
PL 201 983 B1 do około 10,0 mikromoli grupy organicznej na m2 pola powierzchni pigmentu (pole powierzchni zmierzone za pomocą adsorpcji azotu, a zwłaszcza metodą pola t). Korzystnie, ilość przyłączonych grup organicznych wynosi od około 0,1 do około 5,0 mikromoli na m2, a najbardziej korzystnie ilość przyłączonych grup organicznych wynosi od około 0,1 do około 2,7 mikromoli na m2. Przyłączona ilość może zmieniać się w zależności od specyficznej grupy przyłączonej i może być regulowana na przykład w zależ noś ci od wielkoś ci przyłączonej grupy lub funkcyjno ś ci grupy jonowej.
Modyfikowane produkty węglowe mogą być oczyszczane za pomocą przemywania, takiego jak filtracja, wirowanie lub połączenie obu metod, w celu usunięcia nie przereagowanych surowców, soli stanowiących produkty uboczne i innych zanieczyszczeń reakcyjnych. Produkty mogą być również oddzielane, na przykład przez odparowanie lub mogą być odzyskiwane za pomocą filtracji i suszenia przy użyciu technik znanych fachowcom w tej dziedzinie. Dyspersje modyfikowanych produktów węglowych mogą być dalej oczyszczane i klasyfikowane celem oddzielenia zanieczyszczeń i innych niepożądanych wolnych substancji, które mogą współistnieć w dyspersji w wyniku procesu wytwarzania. Przykładowo dyspersja modyfikowanego produktu węglowego może zostać poddana etapowi klasyfikacji, takiemu jak wirowanie, aby w znacznej mierze usunąć cząstki o wielkości powyżej około 1,0 mikrona. Ponadto dyspersja może być oczyszczana dla usunięcia wszelkich wolnych substancji niepożądanych, takich jak nie przereagowany środek do obróbki. Mogą być stosowane znane techniki ultrafiltracji/diafiltracji przy użyciu membrany lub wymiany jonów w celu oczyszczenia dyspersji i usunięcia znacznej ilości wolnych substancji jonowych lub niepożądanych. Również opcjonalna wymiana przeciwjonów, przy czym przeciwjony tworzące część modyfikowanych produktów węglowych mogą być wymienione lub podstawione jonami zastępczymi (włączając np. jony amfifilowe) przy użyciu znanych technik wymiany jonowej takich jak ultrafiltracja, osmoza odwrócona, kolumny jonitowe i tym podobne. Szczególne przykłady przeciwjonów, które mogą być wymieniane obejmują, bez ograniczenia do nich, Na+, K+, Li+, NH4+, Ca2+, Mg2+, Cl-, NO3-, NO2 -, octan i Br-. Usunięcie zanieczyszczeń z modyfikowanych produktów węglowych może również polepszyć własności powłok wytworzonych przy zastosowaniu kompozycji powłokowych według niniejszego wynalazku.
Kompozycje powłokowe według niniejszego wynalazku mogą być wytwarzane przy wykorzystaniu dowolnych technik znanych fachowcom w tej dziedzinie. Zatem produkt węglowy może być na przykład łączony z ciekłym nośnikiem i innymi składnikami powłoki w wysokoobrotowym mieszalniku i/lub młynie. Ilość produktu węglowego stosowanego w kompozycjach powłokowych według niniejszego wynalazku zależy od żądanego działania powstałej powłoki. Ogólnie te kompozycje powłokowe zawierają aż do około 30% wagowych pigmentu, takiego jak produkt węglowy. Ilość produktu węglowego może być regulowana w celu optymalizacji takich własności jak podatność na wtryskiwanie, lepkość i stabilność dyspersji.
Kompozycje powłokowe według niniejszego wynalazku mogą być wykorzystane do wielu różnych zastosowań końcowych, takich na przykład jak powłoki wierzchnie w samochodach, dla uzyskania pokryć o poprawionej ogólnej charakterystyce działania. Produkty węglowe stosowane w kompozycjach powłokowych według niniejszego wynalazku mają duże pola t i mogą być łatwo rozproszone w kompozycjach powłokowych celem uzyskania powłok o ulepszonej podatności na wtryskiwanie i niebieskim podbarwieniu. Zostanie to dalej wyjaśnione za pomocą następujących przykładów, które są zamierzone jako jedynie egzemplifikacja niniejszego wynalazku.
Przykłady
Własności sadz zastosowanych i zbadanych w następujących przykładach podano w tabeli 1 poniżej. Dla każdej z tych sadz zmierzono pole powierzchni BET według procedury D-3037 ASTM, zmierzono pole t według procedury D-5816 ASTM, zmierzono DBPA według D-2414 ASTM i zmierzono zawartość siarki według procedury D-1619 ASTM.
T a b e l a 1
Produkt węglowy Pole t (m2/g) BET (m2/g) DBPA (cm3/100 g) PH Analiza elementarna
1 2 3 4 5 6
CB-A 364 367 86 8,4 1,85% S
CB-B 408 603 87 2,7 B. O.
ES90B 323 326 103 7,7 1,27% S
PL 201 983 B1 cd. tabeli 1
1 2 3 4 5 6
M1400 368 560 90 2,2 B. O.
FW 200 257 460 150 1,5 B. O.
Ultra 2 356 583 95 1,8 B. O.
Ultra 3 348 583 95 2,6 B. O.
ES90B jest czernią pigmentową Emperor® dostępną w handlu od firmy Cabot Corporation
M1400 jest sadzą Monarch® 1400 dostępną w handlu od Cabot Corporation
FW 200 jest czarnym barwnikiem FW 200 dostępnym w handlu od firmy Degussa-Huls Corporation
Ultra 2 i Ultra 3 są sadzami Raven® 5000 Ultra II i Ultra III dostępnymi w handlu z Columbian Chemical Company
Analiza elementarna stosowana jest dla zmierzenia ilości grup przyłączonych do produktu węglowego (B. O. = produkt bez obróbki)
Wytwarzanie produktów w postaci sadzy CB-A i CB-B
CB-B przygotowano stosując sposób i urządzenie do wytwarzania sadzy opisane w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 992 335. Urządzenie ogólnego typu pokazane w opisie patentowym US nr 3 922 335 jest przedstawione schematycznie na fig. 1 niniejszego wynalazku i zostało zastosowane z następującymi modyfikacjami. Objętość strefy spalania 1 wyniosła 56,6 dm3 (2 stopy ). Długość strefy 3 wtryskiwania surowca (L3) wynosiła 22,86 cm (9 cali) przy średnicy wewnętrznej (D2) 10,67 cm (4,2 cali). Sześć otworów o średnicy 0,41 mm (0,016 cala) było skierowanych poprzecznie i rozmieszczonych pod tym samym kątem w jednej płaszczyźnie wokół obwodu strefy 3. Były one rozmieszczone około 11,43 cm (4,5 cala) za końcem wylotowym strefy 3. Strefa reakcyjna 4 stanowiła izolowany cieplnie cylindryczny kanał o długości 1,22 m (4 stopy) i średnicy wewnętrznej (D3) 15,24 cm (6 cali). Gaz ziemny wprowadzano z szybkością 11,2 KSCFH, a powietrze utleniające wprowadzano z szybkością 97,5 KSCFH, oba czynniki do strefy spalania 1.
Powietrze utleniające zawierało 27% tlenu i było ogrzewane do około 537,8°C (około 1000°F) przed wejściem do strefy spalania 1. Prędkość gazu stanowiącego produkt spalania w strefie 3 była wyznaczona jako około 0,9 Mach w płaszczyźnie otworów (termin „Mach” dotyczy ilorazu liczbowego otrzymywanego przez podzielenie prędkości rzeczywistej przez prędkość dźwięku).
Ciecz zasilająca była ogrzewana do około 176,7°C (około 350°F) i wtryskiwana przez otwory z całkowitą szybkością około 257,7 dm3 (około 68 galonów amerykańskich) na godzinę przy ciśnieniu zasilania około 34,5 · 105 Pa (około 500 psig). W tych warunkach produkt w postaci sadzy zbierano z wydajnością około 77,18 kg (około 170 funtów/godzinę). Całkowite spalanie procentowe w procesie wyznaczono jako wynoszące około 60%. Własności powstałego produktu w postaci sadzy CB-B przedstawiono w tabeli 1 powyżej. Produkt w postaci sadzy CB-A jest sadzą modyfikowaną mającą przyłączone grupy -C6H4SO3Na. CB-A wytwarzano z produktu w postaci sadzy CB-B stosując ogólne metody opisane w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 5 554 739, 5 851 280, 6 042 643, 5 707 432 i 5 837 045. Własności powstałego produktu w postaci sadzy CB-A przedstawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d y 1 i 2
Następujące ogólne procedury były stosowane przy wytwarzaniu kompozycji powłokowych.
Przygotowano podstawowe składniki mieszając wstępnie 65 g DisperByk 161 (30%) (środek dyspergujący w postaci kopolimeru blokowego dostępny w handlu z BYK-chemie) w 29,1 g octanu butylu w mieszalniku wysokoobrotowym DisperMat przy dobrym mieszaniu. Do składników bazowych dodano 20g pożądanej sadzy CB-A lub CB-B przy 2000 obr/min przez 2 minuty. W końcu do tej mieszaniny dodano 80 g Setalux 27-1597 (80%) (stałe związki akrylowe o dużej masie cząsteczkowej dostępne z Akzo Nobel) przy 4000 obr./min w czasie 10 minut. Mieszaninę poddano następnie recyrkulacji w młynie Eigera przy szybkobieżności 10,8 m/s przez 20 minut w temperaturze pokojowej i stosując kulki krzemianu cyrkonu (0,6-0,8 mm).
Przygotowano kompozycję farby zawierającą te składniki bazowe przez zmieszanie wszystkich tych składników bazowych z 580 g Setalux 27-1597 i 220 g Cymel 202 (żywica amidowa dostępna w handlu z Cytec Industries) w zbiorniku z dobrym mieszaniem. Lepkość dostosowano stosując Aromatic 100 (dostępny z firmy Shell) w celu uzyskania 30 sekundowego przepływu przez kubek Forda # 4.
Bazowe pokrycie przygotowano rozpylając tę kompozycję farby na stal walcowaną na zimno, susząc pneumatyczne w temperaturze pokojowej przez 20 minut i dosuszając w 148,9°C (300°F) przez 20 minut. Własności powłoki zmierzono i przedstawiono w tabeli 2 poniżej.
PL 201 983 B1
Bazowe pokrycie/przezroczyste pokrycie przygotowano również rozpylając tę kompozycję farby na stal walcowaną na zimno i susząc pneumatyczne w temperaturze pokojowej przez 10 minut. Następnie na to pokrycie bazowe rozpylano przezroczyste pokrycie akrylowe, suszono pneumatycznie przez 20 minut w temperaturze pokojowej i na końcu dosuszano w 300°F w ciągu 20 minut. Własności tego pokrycia bazowego/ pokrycia przezroczystego zmierzono i przedstawiono w tabeli 3 poniżej.
P r z y k ł a d y p o r ó w n a w c z e 1-5
Procedura stosowana przy wytwarzaniu kompozycji powłokowych według przykładów 1 i 2 była również używana przy przygotowywaniu przykładów porównawczych 1-5, z zastosowaniem sadz według tabeli 1. Wyniki przedstawiono w tabelach 2 i 3 poniżej.
T a b e l a 2
Przykład # Prz. 1 Prz. 2 Por. 1 Por. 2 Por. 3 Por. 4 Por. 5
Prod. węgl. CB-A CB-B ES90B M1400 FW2 00 Ultra II Ultra III
DFT (mile)* 1 1 1 1 1 1 1
L 0,93 1,26 0,97 1,24 1,51 1,20 1,28
a -0,26 -0,20 -0,26 -0,19 -0,23 -0,25 -0,22
b -0,15 -0,06 -0,10 -0,25 -0,10 -0,16 -0,19
Mc 306 288 302 293 281 293 290
Połysk (20 st) 86 86 86 86 86 83 86
Połysk (60 st) 92 92 92 92 92 91 92
*grubości folii są przybliżone, 1 mil = 0,0254 mm
Miernik barwnika Hunter Color Meter stosowany był do pomiaru L (podatności na wtryskiwanie), wartości a (podbarwienie czerwone) i b (podbarwienie niebieskie). Niższa wartość L oznacza wyższy poziom podatności na wtryskiwanie, podczas gdy im bardziej ujemna wartość b, tym lepsze podbarwienie niebieskie. Mc jest zależną od zabarwienia wartością dla sadzy, która może być policzona z L, a i b. Wyższa wartość Mc wskazuje również na wyższy poziom podatności na wtryskiwanie.
T a b e l a 3
Przykład # Prz. 1 Prz. 2 Por. 1 Por. 2 Por. 3 Por. 4 Por. 5
Prod. węgl. CB-A CB-B ES90B M1400 FW200 Ultra II Ultra III
Pokr. Baz. DFT (mile)* 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
Pokr. Baz./P rzezr. DFT(mile)* 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
L 0,45 0, 67 0, 52 0,69 1,16 0,54 0,73
a -0,27 -0,19 -0,24 -0,39 -0,42 -0,17 -0,38
b -0,12 -0,01 -0,19 -0,17 -0,19 -0,26 -0,03
Mc 343 316 337 324 289 336 316
Połysk (20st) 90 90 90 90 90 90 91
Połysk (60st) 95 95 95 95 95 95 95
*grubości folii są przybliżone
PL 201 983 B1
Jak widać z wyników przedstawionych w tabeli 2 i 3 powyżej, powłoki zawierające sadzę o dużym polu t dają wyniki, które są porównywalne z powłokami zawierającymi sadze o mniejszym polu t.
Na przykład powłoka według przykładu 1 wykazała podobne L, a, b, Mc i wartości połysku jak przykład porównawczy 1, a przykład 2 dał podobne wyniki jak przykłady porównawcze 2-5.
Ważne jest odnotowanie, że w powyższych przykładach poziom środka dyspergującego nie był zoptymalizowany. Technolodzy przygotowujący recepturę zwykle obliczają zapotrzebowanie dyspersyjne pigmentu na podstawie jego pola powierzchni (takiego jak jego pole t). W przykładach 1 i 2, poziom środka dyspergującego stosowanego dla CB-A i CB-B był taki sam jak w przykładach porównawczych 1-5. Jednakże fachowiec w tej dziedzinie stwierdzi, że większa ilość środka dyspergującego będzie wymagana dla sadz mających duże pole t w porównaniu z sadzami z przykładów porównawczych dla osiągnięcia tego samego zapotrzebowania na środek dyspersyjny. Tabela 4 poniżej przedstawia aktywne poziomy stosowanego środka dyspergującego na bazie pola powierzchni środka dyspergującego. W porównaniu z FW-200 można zobaczyć, że w przykładach 1 i 2 zastosowano mniej środka dyspergującego na metr kwadratowy niż w przykładzie porównawczym 3. Zatem w przykładach 1 i 2 potrzebny jest dodatkowy środek dyspergujący dla uzyskania pożądanego poziomu zastosowanego w przykładzie porównawczym 3. Wymagany dodatkowy środek dyspergujący razem z wynikającymi całkowitymi poziomami środka dyspergującego potrzebnymi do uzyskania tego samego poziomu środka dyspergującego jak FW-200, pokazane są również w tabeli 4.
T a b e l a 4
Przykład # Przykł. 1 Przykł. 2 Por. 1 Por. 2 Por. 3 Por. 4 Por. 5
Produkt węglowy CB-A CB-B ES90B M1400 FW2 00 Ultra II Ultra III
Ilość prod. węgl. (g) 20 20 20 20 20 20 20
Ilość całk. śr. dysperg. (g) 65 65 65 65 65 65 65
Ilość akt. śr. dysperg.(g)* 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5
Rozkład śr. dysperg. (mg/m2)** 2,68 2,39 3,02 2, 65 3,79 2,74 2,80
Dodatk. śr. dysperg. (mg/m2) 1,11 1,40 0,77 1,14 0 1,05 0,99
Rzecz. wymag. aktywny śr. dysperg. (g) 27,6 31,0 24,5 27,9 19,5 27,0 26, 4
Rzecz. wymag. całkowity śr. dysperg. (g) 92,0 103,3 81,7 93,0 65,0 90,0 88,0
*Środek dyspergujący zawiera 30% wagowych aktywnego składnika **Obliczone jako ilość aktywnego środka dyspergującego w g produktu węglowego podzielona przez pole t
Należy rozumieć, że jeśli te poziomy środka dyspergującego zostały zastosowane do przygotowania opisanych powyżej powłok (to znaczy, jeśli poziom środka dyspergującego był optymalny dla określonych użytych sadz), powłoki zawierające sadze o dużych polach t wykazały polepszoną podatność na wtryskiwanie i silniejsze podbarwienie niebieskie. Oczekuje się, że otrzymane wartości Mc dla przykładów 1 i 2 zostaną zwiększone o co najmniej 10 jednostek lub więcej, dając tym samym w wyniku kompozycję powłokową o zwiększonej podatności na wtryskiwanie.
W rezultacie stwierdzono, że kompozycje powłokowe zawierające opisane tu produkty węglowe zapewniają dobre działanie zabarwiania i dobre własności mechaniczne oraz użytkowe w wielu zastosowaniach powłok.
Powyższy opis korzystnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku przedstawiono jedynie w celach ilustracyjnych i opisowych. Nie jest on pomyślany jako wyczerpujący lub ograniczający wynalazek do określonej ujawnionej postaci. Możliwe są modyfikacje i odmiany w świetle powyższej wiedzy lub uzyskane z praktykowania wynalazku. Przykładowe ukształtowania zostały wybrane i opisane w celu objaśnienia zasad wynalazku i jego praktycznych zastosowań, aby umożliwić fachowcowi wykorzystanie wynalazku w różnych ukształtowaniach i z wieloma modyfikacjami, które są dopasowane do określonego zamierzonego zastosowania. Rozumie się, że zakres wynalazku jest określony przez załączone zastrzeżenia i ich ekwiwalenty.

Claims (21)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy i ciekły nośnik, znamienna tym, że produkt węglowy ma pole t większe niż lub równe 400 m2/g i ma ponadto korzystnie DBPA 60-150 cm3/100 g.
  2. 2. Kompozycja powłokowa według zastrz. 1, znamienna tym, że ciekły nośnik jest nośnikiem wodnym.
  3. 3. Kompozycja powłokowa według zastrz. 1, znamienna tym, że ciekły noś nik jest nośnikiem nie wodnym.
  4. 4. Kompozycja powłokowa według zastrz. 1, znamienna tym, że produkt węglowy jest sadzą.
  5. 5. Kompozycja powłokowa według zastrz. 1, znamienna tym, że produkt węglowy ma pole t pomiędzy 400 m2/g a 600 m2/g.
  6. 6. Kompozycja powłokowa według zastrz. 5, znamienna tym, że produkt węglowy ma pole t pomiędzy 400 m2/g a 500 m2/g.
  7. 7. Kompozycja powłokowa według zastrz. 6, znamienna tym, ż e produkt węglowy ma ponadto DBPA 80-120 cm3/100 g.
  8. 8. Kompozycja powłokowa według zastrz. 1, znamienna tym, że produkt węglowy jest utlenioną sadzą.
  9. 9. Kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy modyfikowany i ciekły nośnik, znamienna tym, że produkt węglowy modyfikowany ma pole t większe niż lub równe 350 m2/g i ma ponadto korzystnie DBPA 60-150 cm3/100 g, przy czym modyfikowany produkt węglowy zawiera produkt węglowy mający przyłączoną co najmniej jedną grupę organiczną.
  10. 10. Kompozycja powłokowa według zastrz. 9, znamienna tym, że ciekły nośnik jest nośnikiem wodnym.
  11. 11. Kompozycja powłokowa według zastrz. 9, znamienna tym, że ciekły nośnik jest ciekłym nośnikiem nie wodnym.
  12. 12. Kompozycja powłokowa według zastrz. 9, znamienna tym, że produkt węglowy jest sadzą.
  13. 13. Kompozycja powłokowa według zastrz. 9, znamienna tym, że produkt węglowy ma pole t pomiędzy 350 m2/g a 600 m2/g.
  14. 14. Kompozycja powłokowa według zastrz. 13, znamienna tym, że produkt węglowy ma pole t pomiędzy 350 m2/g a 500 m2/g.
  15. 15. Kompozycja powłokowa według zastrz. 14, znamienna tym, że produkt węglowy ma ponadto DBPA 80-120 cm3/100 g.
  16. 16. Kompozycja powłokowa według zastrz. 9, znamienna tym, że produkt węglowy jest utlenioną sadzą.
  17. 17. Kompozycja powłokowa według zastrz. 9, znamienna tym, że grupa organiczna zawiera co najmniej jedną grupę jonową, co najmniej jedną grupę podatną na jonizację lub mieszaninę co najmniej jednej grupy jonowej i co najmniej jednej grupy podatnej na jonizację.
  18. 18. Kompozycja powłokowa według zastrz. 9, znamienna tym, że grupa organiczna zawiera co najmniej jedną grupę sulfonianową i co najmniej jedną grupę karboksylanową.
  19. 19. Kompozycja powłokowa według zastrz. 9, znamienna tym, że grupa organiczna jest grupą sulfofenylową.
  20. 20. Kompozycja powłokowa według zastrz. 9, znamienna tym, że grupa organiczna obecna jest w ilości od 0,1 do 5,0 mikromoli/m2 użytego produktu węglowego w odniesieniu do wspomnianego pola t produktu węglowego.
  21. 21. Kompozycja powłokowa według zastrz. 20, znamienna tym, że grupa organiczna obecna jest w ilości od 0,1 do 2,7 mikromoli/m2 użytego produktu węglowego w odniesieniu do wspomnianego pola t produktu węglowego.
PL367320A 2001-04-27 2002-04-23 Kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy PL201983B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/844,940 US6645287B2 (en) 2001-04-27 2001-04-27 Coating compositions comprising high t-area carbon products

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL367320A1 PL367320A1 (pl) 2005-02-21
PL201983B1 true PL201983B1 (pl) 2009-05-29

Family

ID=25294007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL367320A PL201983B1 (pl) 2001-04-27 2002-04-23 Kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy

Country Status (13)

Country Link
US (1) US6645287B2 (pl)
EP (1) EP1406976B2 (pl)
JP (1) JP4220250B2 (pl)
KR (1) KR100856250B1 (pl)
CN (1) CN100378180C (pl)
BR (1) BR0209263B1 (pl)
CA (1) CA2445355C (pl)
ES (1) ES2399960T5 (pl)
MX (1) MXPA03009868A (pl)
NO (1) NO20034761L (pl)
PL (1) PL201983B1 (pl)
TW (1) TW583283B (pl)
WO (1) WO2002088258A1 (pl)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6953605B2 (en) 2001-12-26 2005-10-11 Messier-Bugatti Method for densifying porous substrates by chemical vapour infiltration with preheated gas
US6746982B2 (en) * 2001-12-27 2004-06-08 Utc Fuel Cells, Llc Porous carbon body for a fuel cell having an electronically conductive hydrophilic agent
EP1600473A3 (en) * 2002-01-07 2008-08-13 Cabot Corporation Modified pigment products and black matrixes comprising same
TWI316528B (en) * 2002-01-07 2009-11-01 Cabot Corp Modified pigment products and black matrixes comprising same
US20050042164A1 (en) * 2003-08-22 2005-02-24 Kennedy Marcia D. Carbon blacks having improved colloidal and morphological properties, methods for manufacture, and uses thereof
US7722713B2 (en) * 2005-05-17 2010-05-25 Cabot Corporation Carbon blacks and polymers containing the same
US8501148B2 (en) 2007-04-24 2013-08-06 Cabot Corporation Coating composition incorporating a low structure carbon black and devices formed therewith
KR102027915B1 (ko) * 2008-02-19 2019-10-02 캐보트 코포레이션 메조기공성 탄소 블랙 및 그의 제조 방법
CN104530497A (zh) * 2008-10-01 2015-04-22 株式会社普利司通 橡胶组合物和使用其的充气轮胎
US20100312008A1 (en) * 2009-06-09 2010-12-09 Kastner James R Solid acid catalysts, methods of making, and methods of use
US8932482B2 (en) * 2009-11-02 2015-01-13 Cabot Corporation Lead-acid batteries and pastes therefor
EP2734583B1 (en) 2011-07-22 2020-03-18 Cabot Corporation High resistivity coating compositions having unique percolation behavior, and electrostatic image developing systems and components thereof incorporating same
WO2013148242A1 (en) 2012-03-28 2013-10-03 Cabot Corporation Oxidized carbon blacks treated with polyetheramines and coating compositions comprising same
SI3011618T1 (en) * 2013-06-21 2018-06-29 Cabot Corporation Carbon for lithium ion batteries

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922335A (en) 1974-02-25 1975-11-25 Cabot Corp Process for producing carbon black
DE2846405A1 (de) * 1978-10-25 1980-05-08 Degussa Pigmentruss fuer schwarzlacke
US5075036A (en) † 1989-08-16 1991-12-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Conductive polyimide containing carbon black and graphite and preparation thereof
US5281261A (en) * 1990-08-31 1994-01-25 Xerox Corporation Ink compositions containing modified pigment particles
CZ284059B6 (cs) 1992-08-27 1998-08-12 Cabot Corporation Saze a kompozice je obsahující
US5393821A (en) 1993-02-23 1995-02-28 Cabot Corporation Carbon blacks
CA2167184C (en) † 1994-04-05 2002-02-26 Ralph Ulrich Boes Densified carbon black adsorbent and a process for adsorbing a gas with such an adsorbent
IL116378A (en) 1994-12-15 2003-05-29 Cabot Corp Non-aqueous coating or ink composition with improved optical properties containing modified carbon product and method of preparation of the composition
IL154538A (en) 1994-12-15 2009-12-24 Cabot Corp The reaction of carbon black with diazonium salts, the resulting carbon black products
US5554739A (en) 1994-12-15 1996-09-10 Cabot Corporation Process for preparing carbon materials with diazonium salts and resultant carbon products
US5571311A (en) * 1994-12-15 1996-11-05 Cabot Corporation Ink jet ink formulations containing carbon black products
IL116379A (en) 1994-12-15 2003-12-10 Cabot Corp Aqueous inks and coatings containing modified carbon products
US5830930A (en) 1995-05-22 1998-11-03 Cabot Corporation Elastomeric compounds incorporating silicon-treated carbon blacks
US5747562A (en) 1996-06-14 1998-05-05 Cabot Corporation Ink and coating compositions containing silicon-treated carbon black
US5707432A (en) * 1996-06-14 1998-01-13 Cabot Corporation Modified carbon products and inks and coatings containing modified carbon products
US5698016A (en) 1996-06-14 1997-12-16 Cabot Corporation Compositions of modified carbon products and amphiphilic ions and methods of using the same
EP0904327B1 (en) 1996-06-14 2001-08-22 Cabot Corporation Modified colored pigments and ink jet inks containing them
US5837045A (en) 1996-06-17 1998-11-17 Cabot Corporation Colored pigment and aqueous compositions containing same
KR100536796B1 (ko) 1996-12-26 2005-12-14 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 카본블랙, 그 제조방법 및 이를 함유하는 수성분산액 및수성잉크
US5895522A (en) 1997-08-12 1999-04-20 Cabot Corporation Modified carbon products with leaving groups and inks and coatings containing modified carbon products
EP1178085A3 (en) 1997-10-31 2004-05-12 Cabot Corporation Particles having an attached stable free radical, polymerized modified particles, and methods of making the same
US6068688A (en) 1997-11-12 2000-05-30 Cabot Corporation Particle having an attached stable free radical and methods of making the same
EP1066352B2 (en) * 1998-04-03 2008-10-01 Cabot Corporation Modified pigments having improved dispersing properties
US6103380A (en) 1998-06-03 2000-08-15 Cabot Corporation Particle having an attached halide group and methods of making the same
US6086791A (en) † 1998-09-14 2000-07-11 Progressive Coatings, Inc. Electrically conductive exothermic coatings
PT1157069E (pt) 1999-03-05 2003-09-30 Cabot Corp Processo para a preparacao de pigmentos corados
ATE302241T1 (de) 1999-04-15 2005-09-15 Cabot Corp Tintenstrahldrucktinte und tintenzusammensetzungen, enthaltend kohlenstoffprodukte mit hoher specifizer oberfläche

Also Published As

Publication number Publication date
MXPA03009868A (es) 2004-05-24
BR0209263A (pt) 2004-10-13
US20020189498A1 (en) 2002-12-19
ES2399960T3 (es) 2013-04-04
EP1406976B1 (en) 2012-12-26
US6645287B2 (en) 2003-11-11
KR20040044405A (ko) 2004-05-28
NO20034761D0 (no) 2003-10-24
JP2004527625A (ja) 2004-09-09
WO2002088258A1 (en) 2002-11-07
CN1639271A (zh) 2005-07-13
JP4220250B2 (ja) 2009-02-04
PL367320A1 (pl) 2005-02-21
EP1406976A1 (en) 2004-04-14
TW583283B (en) 2004-04-11
EP1406976B2 (en) 2021-07-07
CA2445355A1 (en) 2002-11-07
KR100856250B1 (ko) 2008-09-03
NO20034761L (no) 2003-12-18
CA2445355C (en) 2012-10-09
BR0209263B1 (pt) 2013-08-06
CN100378180C (zh) 2008-04-02
ES2399960T5 (es) 2021-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2258188C (en) Modified carbon products for inks and coatings
EP0909296B1 (en) Modified carbon products and amphiphilic ions containing compositions
AU706229B2 (en) Aqueous inks and coatings containing modified carbon products
PL201983B1 (pl) Kompozycja powłokowa zawierająca produkt węglowy
US5922118A (en) Modified colored pigments and ink jet inks, inks, and coatings containing modified colored pigments
WO2005044933A2 (en) Non-aqueous coating compositions
WO2005021664A2 (en) Carbon blacks having improved colloidal and morphological properties, methods for manufacture, and uses thereof
KR100463353B1 (ko) 잉크및코팅제용개질탄소생성물
JP4001922B6 (ja) インク及びコーティング用の変性炭素製品
MXPA98010644A (en) Products of modified carbon and compositions containing ions afifili

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20100423