DE2102542A1

DE2102542A1 - Inorganic matting agent treatment - to improve dispersibility in paints and printing inks

Info

Publication number: DE2102542A1
Application number: DE19712102542
Authority: DE
Inventors: Utto Dr. 5050 Porz; Freitag Friedrich 5039 Hochkirchen Kerscher
Original assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Current assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Priority date: 1971-01-20
Filing date: 1971-01-20
Publication date: 1972-08-03

Abstract

The inorg. fibre particle cpds with particle size of 0.04-19 mu are subjected to a high-speed milling process which does not significantly reduce the size of the primary particles before incorporation in the paint or printing ink. Pref. a stud mill with a peripheral speed of >100 m/sec is used. The treated matting agents can be easily and quickly dispersed by stirring in any desired amt, without the need for ball or sand-milling.

Description

Verfahren zur Herstellung feinteiliger, anorganischer Mattierungsmittel für Anstrichstoffe und Druckfarben Um matte oder mattglänzende Anstrichfilme zu erhalten, werden glänzenden Anstrichmitteln, wie beispielsweise Klarlakken, bekanntlich Mattierungsmittel zugesetzt. Außer Wachsen, die in dem aus Filmbildner und gegebenenfalls Weichmachern bestehenden Bindemittel nicht löslich sind, sowie Aluminiumsalzen von Fettsäuren oder Kolophonium werden in großen Mengen anorganische Feststoffe als Mattierungsmittel eingesetzt. Als anorganische Mattierungsmittel haben feinteiliges Calciumcarbonat, Quarz, Kieselgur, Kieselerden, Glimmer und Talkum Verwendung gefunden. Besonders geeignet sind sehr feinverteilte Kieselsäuren, die durch pyrolytische Zersetzung von flUchtigen Siliciumverbindungen in Gegenwart von oxidierenden oder hydrolysierenden Mitteln in der Gasphase erzeugt werden. Gleichfalls gut geeignet sind feinteilige Phosphate, zu deren Erzeugung Phosphorsäure und Salze, die als Kation zweiwertige Metalle oder Aluminium bzw. deren Gemische und als Anion den anionischen Rest einer starken flUchtigen Säure enthalten, zu einer klaren Lösung oder zu einer Paste vermischt werden, und das erhaltene Gemisch in einen inerten Heizgasstrom versprUht wird, dessen Temperatur zwischen 190 und 4500 C liegt.Process for the production of finely divided, inorganic matting agents for paints and printing inks To apply matt or matt glossy paint films are obtained, glossy paints, such as clear lacquers, are known to be Matting agent added. Except waxes that are made in the film former and where appropriate Plasticizers existing binders are not soluble, as well as aluminum salts of Fatty acids or rosin are used in large quantities as inorganic solids Matting agents used. As inorganic matting agents have finely divided Calcium carbonate, quartz, kieselguhr, silica, mica and talc have been used. Very finely divided silicas, which are produced by pyrolytic Decomposition of volatile silicon compounds in the presence of oxidizing or hydrolyzing agents are generated in the gas phase. Also well suited are finely divided phosphates, for the production of which phosphoric acid and Salts containing divalent metals or aluminum or mixtures thereof as a cation and contain the anionic residue of a strong volatile acid as an anion clear solution or mixed into a paste, and the resulting mixture in an inert heating gas stream is sprayed, the temperature of which is between 190 and 4500 C lies.

Die Teilchengröße dieser bereits sehr feinteiligen anorganischen Mattierungsmittel liegt etwa zwischen 10 und 2000 m/u.The particle size of these already very finely divided inorganic matting agents lies between 10 and 2000 m / u.

Diese Mattierungsmittel haben aber den technischen Nachteil, daß sie sich durch einfaches EinrUhren nicht mit der erwUnschten Gleichmäßigkeit in dem Lack verteilen lassen.However, these matting agents have the technical disadvantage that they simply stirring in does not produce the desired uniformity in the Let the varnish spread.

Selbst wenn das EinrUhren mit RUhrwerken erfolgt, die mit etwa 800 U,/min laufen, zeigt der ausgestrichene Lack eine rauhe Oberfläche, da das Mattierungsmittel nur unzureichend verteilt ist. Dieser Nachteil wurde bisher dadurch behoben, daß die Mattierungsmittel in Kugel- oder Sandühlen, in Dissolvern oder über WalzenmUhlen zusammen mit dem Bindemittel des Lacks vermahlen und auf diese Weise gleichmäßig in dem Lack verteilt wurden Hierbei kann allerdings die Mattierungswirkung des Mattierungsmittels sehr stark absinken, wenn das Vermahlen oder Dispergieren über einen zu großen Zeitraum fortgesetzt wird. Es ist deshalb notwendig, durch Entnahme von Proben sicherzustellen, daß das Mattierungsmittel einen ausreichenden Mattierungseffekt behält.Even if the mixing-in is done with agitators that run at around 800 Rpm, the painted paint shows a rough surface because of the matting agent is insufficiently distributed. This disadvantage has been eliminated so far that the matting agents in ball or sand mills, in dissolvers or over roller mills Grind together with the binding agent of the lacquer and in this way evenly In this case, however, the matting effect of the matting agent may have been distributed in the paint drop very sharply if grinding or dispersing over too long a period of time is continued. It is therefore necessary to ensure by taking samples that that the matting agent retains a sufficient matting effect.

Die Einstellung eines bestimmten Mattierungseffektes ist auf diese Weise nur sehr schwierig durchzuführen.The setting of a certain matting effect is based on this Way just very difficult to carry out.

Es wurde daher nach Möglichkeiten gesucht, die anorganischen Mattierungsmittel so zu verändern, daß sie sich ohne technische Schwierigkeiten in Lacken gleichmäßig verteilen lassen.It was therefore looked for possibilities, the inorganic matting agents to be changed in such a way that they can be uniformly applied to paints without technical difficulties let distribute.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von Mattierungsmitteln für Anstrichstoffe und Druckfarben aus feinteiligen anorganischen Verbindungen mit Teilchengrößen von 0,04 bis 10,/u gefunden. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß diese feinteiligen anorganischen Verbindungen vor der Zugabe zu den Anstrichstorfen bzw. Druckfarben in einer hochtourigen Mahlvorrichtung behandelt werden, die eine wesentliche Zerkleinerung der Primärteilchen des Mahlgutes nicht bewirkt.A method of making matting agents for Paints and printing inks made from finely divided inorganic compounds with particle sizes found from 0.04 to 10 / u. This method is characterized in that this fine-grain inorganic compounds before adding them to the paint or Printing inks are treated in a high-speed grinder, which is an essential Comminution of the primary particles of the ground material is not effected.

Als Mahlvorrichtungen können für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung alle Arten von hochtourigen Mahlwerken eingesetzt werden, die an sich zur Feinzerkleinerung gröberen Mahlguts geeignet sind. In diesen Mahlvorrichtungen wird eine wesentliche Verkleinerung der Primärteilchen des aufgegeben Mahlgutes dann nicht bewirkt, wenn die Teilchengrößenverteilung dieses aufgegebenen Mahlgutes bereits der Teilchengrößenverteilung entspricht, zu der das Mahlwerk normalerweise Mahlgüter mit gröberen Primärteilchen aufmahlt. Das für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignete hochtourige Mahlwerk ist demnach so aus zu wählen, daß die Teilchengrößenverteilung der Primärteilchen, die bei Einsatz eines gröberen Mahlguts erhalten wird, der Teilchengrößenverteiiung etwa gleich ist, mit der das erfindungsgemäi3 zu behandelnde Mahlgut aufgegeben wird.As grinding devices for carrying out the method of Invention all types of high-speed grinders are used, which in itself are suitable for fine grinding of coarser grist. In these grinders there is a substantial reduction in the size of the primary particles in the ground material then not caused when the particle size distribution of this abandoned grist already corresponds to the particle size distribution to which the grinder normally Grinds the material to be ground with coarser primary particles. That for carrying out the procedure the invention suitable high-speed grinder is therefore to be selected so that the Particle size distribution of the primary particles when using a coarser grist is obtained, the particle size distribution is approximately the same with which the inventivei3 to be treated grist is abandoned.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Stiftmühle erwiesen, die mit einer Umrangsgeschwindigkeit von mehr als 100 m/sec, vorzugsweise 125 m/sec, betrieben wird.A pin mill has proven to be particularly advantageous with a circumferential speed of more than 100 m / sec, preferably 125 m / sec, operated will.

Als anorganische Verbindungen, die erfindungsgemäß den Anstrichstoffen oder Druckfarben zugesetzt werden, können alle Arten von vorzugsweise ungefärbten, in Wasser und in organischen Lösungsmitteln schwer- oder unlöslichen anorganischen Verbindungen mit Teilchengrößen von 0,C4 bis 10,0 µ dienen. Solche Stoffe sind beispielsweise: Siliciumdioxid, Silikate des Calciums oder anderer zwei- und dreiwertiger Metalle, Di- und Triphosphate bzw. Apatite zwei- und dreiwertiger Metalle. Als besonders geeignet haben sich feinteilig Phosphate zweiwertiger Metalle oder des Aluminiums erwiesen, die nach dem Verrahren des deutschen Patentes ......... (Patentanmeldung P 11 96 166.3-41) hergestellt worden sind. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die genannten Ausgangsstoffe, die bereits eine Teilchengröße von 0,04 bis 10,0 µ haben, in einer Stiftmühle, Hammermühle, Luftstrahlmühle oder einer sonstigen, geeigneten Mahlvorrichtung- etwa 0,1 bis 1 Minuten lang vermahlen. Dieser Plahlvorgang kann ein oder mehrmals wiederholt werden, wenn eine besonders gleichmäßige Verteilung des MÇllprodukts in dem Anstrichstoff bzw. in der Druckfarbe bewirkt werden soll. Eine merkliche Zerkleinerung des Mahlgutes findet bei dieser Behandlung nicht statt.As inorganic compounds, according to the invention, the paints or printing inks are added, all types of preferably uncolored, in water and in sparingly or insoluble organic solvents inorganic compounds with particle sizes from 0, C4 to 10.0 µ are used. Such Substances are for example: silicon dioxide, calcium silicates or other two and trivalent metals, di- and triphosphates or apatites of bivalent and trivalent metals Metals. Finely divided phosphates of divalent metals have proven particularly suitable or aluminum, which after the German patent has been betrayed ......... (Patent application P 11 96 166.3-41) have been produced. To carry out the Process according to the invention, the starting materials mentioned, which are already a Have particle size from 0.04 to 10.0 µ in a pin mill, hammer mill, air jet mill or any other suitable milling device - mill for about 0.1 to 1 minute. This scalding process can be repeated one or more times, if one special Uniform distribution of the waste product in the paint or in the printing ink should be effected. A noticeable comminution of the ground material takes place with this Treatment does not take place.

Es zeigt sich Jedoch, daß die so aufbereiteten tZattierungsmittel sich nunhr ohne Schwierigkeiten in dem zu mattierenden Anstrichmittel oder in der Druckfarbe verteilen lassen. Dabei kann die Verteilung sowohl mit einem herkömmlichen Rührwerk als auch einfach von IIand erfolgen. Die Mattierungsmittel werden dabei so völlig gleichmäßig in dem Anstrichmittel verteilt, daß dieses nach dem Ausstreichen eine gleichmäßige, glatte und matte Oberfläche zeigt.It turns out, however, that the conditioning agents prepared in this way now without difficulty in the paint to be matted or in the Let the ink spread. The distribution can be done with a conventional Agitator as well as easily done by IIand. The matting agents are used so completely evenly distributed in the paint that this after brushing shows an even, smooth and matt surface.

Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß das nach dem Verfahren der Erfindung behandelte Mattierungsmittel in Jeder beliebigen Menge einem bereits fertiggestellten Anstrichmittel zugesetzt werden kann, so daß Jeder gewünschte Glanzgrad einrach und reproduzierbar eingestellt werden kann. Die dazu benötigten Dispergierzeiten sind weitgehend reduziert und liegen in der Größenordnung von etwa 2 Minuten.There is also the advantage that by the method of Invention Treated Matting Agents in Any Amount of an Already Completed Paint can be added so that any desired gloss level can be achieved and can be set reproducibly. The dispersion times required for this are largely reduced and are on the order of about 2 minutes.

Anschließend sei die Wirkung von erfindungsgemäß behandelten Mattierungsmitteln an Hand einiger Beispiele dargestellt: Lackrezept 1 70,0 Leinölalkydharz, 60,ig in Testbenzin 15,0% Testbenzin 6,5% Dipentene 6,0% Xylol 1,2% Co-Pb-Mn-Naphthenat, 20%ig in Testbenzin 1,0% Hautverhütungsmittel 0,3% Siliconöl PL, 10%ig in Testbenzin Lackrezept 2 18,0% Nitrocellulose, 65ig in Butanol 1,8% DOP 13,0% Ryzinenalkydharz, 70%ig in Xylol 5,0 Ketonharz 20,0% Äthylacetat 20,0 Butylacetat 22,2 Toluol Analysendaten der eingesetzten Mattierungsmittel Feinteiliges Calciumphosphat (Mittel A) 41,6% CaO 52,2% P2O5 4,1% Cl Gewichtsverlust bei 105° C = 0,5% pH-Wert 5,8 Feinteiliges Siliciumdioxid (Mittel B) 99,8% SiO2 Gewichtsverlust bei 1050 C < 25% pH-Wert 3,8 Daten vor und nach dem Durchgang durch ein Mahlaggregat (Stiftmühle mit 18 000 U/min entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von 125 m/sec) Mittel A Mittel B vor nach vor nach Teilchengröße < 1 µ < 1 µ < 1 µ < 1 µ Schüttgewicht ca. ca. ca. ca. 30 g/l 60 g/l 60 g/l 60 g/l Ölzahl (nach 250/100 g 160/100 g 150/100 g 160/100 g DIN 53 199) Kornverteilung im Lack, gemessen mit dem Grindometer Mittel A Mittel B vor nach vor nach Zugabe Zugabe Zugabe Zugabe 5% 15% 5% 15% 5% 15% 5% 15% Lack 1 40 µ 40 µ 16 µ 16 µ 30 µ 30 µ 18 µ 18 µ Lack 2 45 µ 45 µ 14 µ 14 µ 35 µ 35 µ 20 µ 20 µ Glanzgrad gegen Nullprobe, gemessen mit dem Universal Glanzgradmesser, System Dr. Lange, bei 600 Neigungswinkel: Mittel A Mittel B vor nach vor nach Zugabe Zugabe Zugabe Zugabe 5% 15% 5% 15% 5% 15% 5% 15% Lack 1 43% 4% 50% 6% 48% 11% 59% 16% Lack 2 34% 4% 46% 7% 38% 9% 48% 12% The effect of matting agents treated according to the invention will then be illustrated using a few examples: Lacquer recipe 1 70.0 linseed oil alkyd resin, 60% in white spirit 15.0% white spirit 6.5% dipentenes 6.0% xylene 1.2% Co-Pb-Mn -Naphthenate, 20% in white spirit 1.0% skin contraceptive 0.3% silicone oil PL, 10% in white spirit Varnish recipe 2 18.0% nitrocellulose, 65% in butanol 1.8% DOP 13.0% ryzine alkyd resin, 70% in xylene 5.0 ketone resin 20.0% ethyl acetate 20.0 butyl acetate 22.2 toluene Analysis data of the matting agents used Finely divided calcium phosphate (agent A) 41.6% CaO 52.2% P2O5 4.1% Cl Weight loss at 105 ° C = 0.5% pH value 5.8 Fine-particle silicon dioxide (agent B) 99.8% SiO2 weight loss at 1050 C <25% pH value 3.8 Data before and after passing through a grinding unit (pin mill with 18,000 rev / min corresponding to a peripheral speed of 125 m / sec) Medium A Medium B before after before after Particle size <1 µ <1 µ <1 µ <1 µ Bulk weight approx. Approx. Approx. 30 g / l 60 g / l 60 g / l 60 g / l Oil number (after 250/100 g 160/100 g 150/100 g 160/100 g DIN 53 199) Grain distribution in the paint, measured with a grindometer Medium A Medium B before after before after Addition Addition Addition Addition 5% 15% 5% 15% 5% 15% 5% 15% Lacquer 1 40 µ 40 µ 16 µ 16 µ 30 µ 30 µ 18 µ 18 µ Paint 2 45 µ 45 µ 14 µ 14 µ 35 µ 35 µ 20 µ 20 µ Gloss level against the blank sample, measured with the Universal Gloss Level Meter, System Dr. Long, at an angle of inclination of 600: Medium A Medium B before after before after Addition Addition Addition Addition 5% 15% 5% 15% 5% 15% 5% 15% Paint 1 43% 4% 50% 6% 48% 11% 59% 16% Paint 2 34% 4% 46% 7% 38% 9% 48% 12%

Claims

Claims 1. Process for the production of matting agents for paints and printing inks made from finely divided inorganic compounds with Particle sizes from 0.04 to 10.0 µ, characterized in that they are fine-celled inorganic compounds before being added to the paints or printing inks are treated in a high-speed grinding device, which is a substantial comminution of the primary particles of the t ;; material is not effected.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a grinding device a pin mill with a peripheral speed of more than 100 m / sec is used will.

3. Process according to Claims 1 to 2, characterized in> that finely divided phosphates are used as finely divided inorganic compounds, to produce them a mixture of phosphoric acid with salts, which are divalent as cations Metals or aluminum or mixtures thereof and, as an anion, the anionic radical of a contains strong volatile acid, is sprayed in an inert hot gas stream, whose temperature is between 190 and 4500 C.