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Verfahren zur Herstellung von organophilen Oxyd-, Hydroxyd- und Chromatpigmenten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von organophilen Oxyd-, Hydroxyd-
und Chromatpigmenten.
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Es ist bekannt, daß es im Falle der in der Lackindustrie verwendeten
Pigmente, so z. B. auch im Falle von Oxyd-, Hydroxyd- und Chromatpigmente.n sehr
wesentlich ist, daß die Oberfläche des Pigments von apolaren oder nur wenig polaren
Flüssigkeiten leicht benetzt wird. Das kann durch die sogenannte Organophilisierung
des Pigments erreicht werden, d. h. durch Erzeugung einer Schicht an der Oberfläche
des Pigments, die für die Oberfläche eine dauerhafte Lipophilität sichert.
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Zur Behandlung des Pigments ist das in der deutschen Patentschrift
427 870 beschriebene Verfahren bekannt, nach welchem die ursprüngliche Dispersität
des Pigments dadurch aufrechterhalten wird, daß man die Pigmente mit aus entsprechenden
alkalischen Harzlösungen oder Seifenlösungen durch Ansäuern ausgeschiedenen Fettsäuren
oder Harzen bzw. Harzsäuren behandelt, wodurch auf der Oberfläche der Pigmentpartikel
eine Schutzschicht ausgebildet wird, die während des Trocknens die Aggregation der
Partikel verhindert, und sich später in dem organischen Medium löst.
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I Im Falle von oxydischen Pigmenten kann aber dieses Verfahren nicht
vorteilhaft angewendet werden, da sich durch die Ausfällung aus der alkalischen
Lösung bzw. Emulsion oder Suspension des Harzes oder der Fettsäure ein verhältnismäßig
grober Überzug an der Oberfläche der Partikel bzw. zwischen den Partikeln ausbildet,
der sich später im organischen Medium löst. Diese Schicht sichert also nur eine
mechanische Schutzwirkung während des Trocknens, organophilisiert aber nicht dauerhaft.
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Es wurde gefunden, daß obige Nachteile vermieden werden, wenn man
die wäßrige Suspension der fraglichen Pigmente bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise
von 40 bis 70° C, mit einer ebenfalls erwärmten, vorzugsweise auf 70 bis 80° C gebrachten,
1 bis 4°/oigen wäßrigen Lösung eines Alkalisalzes von Alkyl-, Aryl- oder Alkylarylsulfosäuren
vermischt, wobei von diesem Salz 0,5 bis 5% berechnet auf das Trockengewicht des
Pigments angewendet werden, worauf man das Pigment nach Ansäuern der Mischung auf
einen p,1-Wert von etwa 5 von der wäßrigen Phase trennt, bei 60 bis l00° C trocknet
und erforderlichenfalls desintegriert. Die auf diese Weise erhaltenen organophilen
Pigmente können in organischen Lösungsmitteln und Lacken in einfacher Weise zu stabilen
Suspensionen hoher Dispersität aufgearbeitet werden. Zum Organophilisieren der Pigmente
sind die wasserlöslichen und elektrolytisch gut dissoziierenden Alkali- oder vorzugsweise
die Ammoniumsalze der Alkyl-, Aryl- oder Alkylarylsulfosäuren geeignet. Diese Verbindungen
liefern in wäßriger Lösung asymmetrisch polare Anionen.
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Als Ausgangsstoffe des Verfahrens gemäß der Erfindung sind zweckmäßig
frisch niedergeschlagene oder pyrogen hergestellte Oxyd- oder Oxyd-hydroxyd-pigmente,
wie z. B. Titandioxyd, rotes und gelbes Eisenoxyd, Chromoxydgrün, Bauxitrot, Aluminiumoxyd
usw., ferner Chromatpigmente, wie z. B. Zinkchromat, Bleichromat, basisches Bleichromat
anzuwenden. Diese Pigmente besitzen in wäßriger Suspension eine positive Oberflächenladung
und treten mit den nach der Erfindung zu verwendenden bestimmten anionaktiven Organophilisierungsmitteln
in Ionenaustauschreaktion ein. Die Oberflächenbindung der adsorbierten, asymmetrisch
polaren Ionen wird mittels der nachträglichen Ansäuerung, ferner durch die der Filtrierung
nachfolgenden Trocknung irreversibel
gestaltet, wodurch eine an
der Oberfläche der Pigmente fixierte organophile Schicht entsteht. Dadurch weisen
selbst die trockenen Pigmentkörnchen gute organophile Eigenschaften auf.
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Für Chromatpigmente kann die optimale Menge der organophilisierenden
Substanz durch Vorversuche bestimmt werden. Diese Menge ist von der Natur und dem
Dispersitätsgrad des jeweiligen Pigments abhängig. Sie .liegt etwa zwischen 0,5
und 5119 des Pigmenttrockengewichts. Man verfährt derart, daß man eine Serie von
Proben von Pigmentsuspensionen herstellt, in dem man gleiche Pigmentmengen in gleichen
Wassermengen suspendiert. Diese Proben werden mit ansteigenden Mengen der in Wasser
gelösten Sulfosäuresalze versetzt. Die einzelnen Proben werden gut durchgeschüttelt
und nach Ablauf einer bestimmten Zeit die Sedimentvolumina bestimmt. Diejenige Menge,
mit welcher das größte Sedimentvolumen entsteht, stellt das Optimum dar. Wenn das
betreffende Chromatpigment mit der hierdurch ermittelten Menge der organophilisierenden
Substanz behandelt wird, so weist es die besten organophilen Eigenschaften auf und
kann am leichtesten, in feinster Dispersion, in organische Grundstoffe einverleibt
werden, worin es nicht absitzende, stabile Suspensionen bildet.
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Beim Organophilisieren verfährt man zweckmäßig derart, daß in 100
Teilen Wasser etwa 10 bis 50 Teile des Pigments suspendiert und die Suspension bei
erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 40 bis 70° C mit einer ebenfalls warmen, vorzugsweise
70 bis 80° C warmen, 1- bis 4o/oigen wäßrigen Lösung der organophilisierenden Substanz
vermischt wird. Man verwendet, auf Grund der Vorversuche, 0,5 bis 51119 der Substanz,
auf das Trockengewicht des Pigments berechnet. Das sich ausscheidende Pigment wird
dann vom Wasser getrennt, bei 60 bis 100° C getrocknet und im Bedarfsfall desintegriert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit Hilfe der folgenden Beispiele
näher erläutert.
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Beispiel 1 500 g Titandioxyd werden in 21 Wasser bei 60° C suspendiert
und hierzu unter Rühren 11 einer wäßrigen, 1o/oigen Lösung des Natriumsalzes der
Dodecylsulfonsäure hinzugefügt. Hierauf wird die Lösung unter Weiterrühren, mit
Salzsäure auf pH = 5 eingestellt. Es bildet sich dann ein gut filtrierbarer Niederschlag,
welcher filtriert, gegebenenfalls mit Wasser gewaschen, bei 80 bis 100° C getrocknet
und schließlich in einem Kollergang desintegriert wird. Das erhaltene Pigment wird
auf einer Dreiwalzenmühle einmal vermahlen und ergibt eine Emailfarbe, welche auch
nach einem Jahr bodensatzfrei ist. Einem Zyklus von Wetterfestigkeitsproben unterworfen,
erweist sich ihre Stabilitätszeit als dreifach gegenüber einem Email, welches aus
dem unbehandelten Pigment hergestellt wurde. Auch die Auftragbarkeit ist besser,
der Glanz höher und die Emailoberfläche weist auch nach längerer Zeit keine »kreidigen«
Flecke auf.
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Beispiel 2 Durch Vorversuche wurde ermittelt, daß ein Bleichromatpigment
in wäßriger Suspension mit einem lo/oigen Zusatz von isopropylnaphthalinsulfonsaurem
Ammonium das größte Sedimentvolumen ergibt. 500 g Bleichromat werden in 21 Wasser
suspendiemt und unter Rühren bei 65 bis 70` C mit 500 g einer lo/oigen Lösung von
isopropylnaphthalinsulfonsaurem Ammonium versetzt. Das hellgelbe Pigment nimmt hierauf
einen orangegelben Farbton an. Die Pigmentsuspension wird mittels Salzsäure auf
pH = 5 gebracht, worauf sich die ursprüngliche chromgelbe Farbe wieder einstellt.
Das ausgeschiedene Pigment wird filtriert, einmal mit Wasser gewaschen, bei 60 bis
100` C wasserfrei getrocknet und in einem Kollergang homogenisiert.
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Der Vorteil der isopropylnaphthalinsulfonsauren Ammoniumsalze gegenüber
den entsprechenden Natriumsalzen besteht darin, daß sich die Originalfarbe des Pigments
beim Ansäuern vollständig wieder einstellt. Das entstehende NH4CI wird beim Trocknen
abgetrieben.
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Ähnlich können organophile Pigmente aus Zinkchromat, Zinktetroxychromat,
Bariumchromat und Strontiumchromat hergestellt werden.
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Beispiel 3 Durch Vorversuche wurde ermittelt, daß ein Zinkchromatpigment
in wäßriger Suspension mit einem 1°/oigen Zusatz von benzolsulfosaurem Kalium das
größte Sedimentvolumen ergibt. 500g Zinkchromat werden in 21 Wasser suspendiert
und unter Rühren bei 65 bis 70° C mit 500 g einer lo/oigen Lösung von benzolsulfosaurem
Kalium versetzt. Das hellgelbe Pigment nimmt hierauf einen orangegelben Farbton
an. Die Pigmentsuspension wird mittels Salzsäure auf pH = 5 eingestellt, worauf
sich die ursprüngliche chromgelbe Farbe wieder einstellt. Das ausgeschiedene Pigment
wird filtriert, einmal mit Wasser gewaschen, bei 60 bis 100° C wasserfrei getrocknet
und in einem Kollergang homogenisiert.
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Auch mit dieser Methode können organophile Pigmente aus Zinkchromat,
Bariumchromat und Strontiumchromat hergestellt werden.
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Die nach Beispiel l oder 2 hergestellten orgathphilen Pigmente können
in apolaren oder schwach polaren organischen Medien und mit Bindemitteln, wie Öllacken,
Epoxyestern, Alkylharzen, gut verwendet werden. Die nach Beispiel 3 hergestellten
organophilen Pigmente können in organischen Lösungsmitteln polaren Charakters, wie
z. B. Alkoholen, Ketonen und Estern, und nvt Lackbindemifteln, wie Nitrozellulose,
Spritlack, AminopIestalkydharz, Aminoplasrorpoxydharz, Phenolplast-Epoxydhatz bzw.
deren Gemischen, gut genetzt bzw. darin suspendiert werden.