SE502708C2 - Process for making pigments with composite structure - Google Patents
Process for making pigments with composite structureInfo
- Publication number
- SE502708C2 SE502708C2 SE9400635A SE9400635A SE502708C2 SE 502708 C2 SE502708 C2 SE 502708C2 SE 9400635 A SE9400635 A SE 9400635A SE 9400635 A SE9400635 A SE 9400635A SE 502708 C2 SE502708 C2 SE 502708C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- particles
- dye
- membrane
- organic
- anions
- Prior art date
Links
- 239000000049 pigment Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 57
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000007771 core particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 79
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 36
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 16
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 12
- -1 basic metal salts Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 6
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 claims description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 229960001860 salicylate Drugs 0.000 claims description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 12
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 5
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 9H-xanthene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3OC2=C1 GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYSA-N acridine Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3N=C21 DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 2
- BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N aluminium(i) oxide Chemical compound [Al]O[Al] BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 2
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052914 metal silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- 125000005624 silicic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- BCHZICNRHXRCHY-UHFFFAOYSA-N 2h-oxazine Chemical compound N1OC=CC=C1 BCHZICNRHXRCHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AGIJRRREJXSQJR-UHFFFAOYSA-N 2h-thiazine Chemical compound N1SC=CC=C1 AGIJRRREJXSQJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000000177 Indigofera tinctoria Nutrition 0.000 description 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M acetyloxyaluminum;dihydrate Chemical compound O.O.CC(=O)O[Al] HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- MJWPFSQVORELDX-UHFFFAOYSA-K aluminium formate Chemical compound [Al+3].[O-]C=O.[O-]C=O.[O-]C=O MJWPFSQVORELDX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940009827 aluminum acetate Drugs 0.000 description 1
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000001000 anthraquinone dye Substances 0.000 description 1
- 229910052898 antigorite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 description 1
- 239000000987 azo dye Substances 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052626 biotite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011696 chromium(III) sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000015217 chromium(III) sulphate Nutrition 0.000 description 1
- YECBRSTWAYLPIM-UHFFFAOYSA-N chromium;hydrochloride Chemical compound Cl.[Cr] YECBRSTWAYLPIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxosilane oxo(oxoalumanyloxy)alumane oxygen(2-) Chemical compound [O--].[K+].[K+].O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940097275 indigo Drugs 0.000 description 1
- COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N indigo powder Natural products N1C2=CC=CC=C2C(=O)C1=C1C(=O)C2=CC=CC=C2N1 COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- QDLAGTHXVHQKRE-UHFFFAOYSA-N lichenxanthone Natural products COC1=CC(O)=C2C(=O)C3=C(C)C=C(OC)C=C3OC2=C1 QDLAGTHXVHQKRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001434 methanylylidene group Chemical group [H]C#[*] 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 125000000018 nitroso group Chemical group N(=O)* 0.000 description 1
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 239000001007 phthalocyanine dye Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012643 polycondensation polymerization Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M salicylate Chemical compound OC1=CC=CC=C1C([O-])=O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000000988 sulfur dye Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- ULEFFCDROVNTRO-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;disodium;dihydroxy(oxo)silane;iron(3+) Chemical compound [Na+].[Na+].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Fe+3].[Fe+3].O[Si](O)=O.O[Si](O)=O.O[Si](O)=O.O[Si](O)=O.O[Si](O)=O.O[Si](O)=O.O[Si](O)=O.O[Si](O)=O ULEFFCDROVNTRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;hydroxy(trioxido)silane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])([O-])[O-].O[Si]([O-])([O-])[O-] CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N triphenylmethane Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
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
- C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
- C09C3/06—Treatment with inorganic compounds
- C09C3/063—Coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B63/00—Lakes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
- C09B67/0001—Post-treatment of organic pigments or dyes
- C09B67/0004—Coated particulate pigments or dyes
- C09B67/0007—Coated particulate pigments or dyes with inorganic coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B69/00—Dyes not provided for by a single group of this subclass
- C09B69/02—Dyestuff salts, e.g. salts of acid dyes with basic dyes
-
- 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
- C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
- C09C3/006—Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
-
- 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
- C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
- C09C3/10—Treatment with macromolecular organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/20—Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/50—Agglomerated particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
- C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
- C01P2004/84—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases one phase coated with the other
- C01P2004/86—Thin layer coatings, i.e. the coating thickness being less than 0.1 time the particle radius
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Abstract
Description
15 20 25 30 502 708 2 Pigment framställes oftast genom fällning och kristallisa- tion i vattenlösningar. För att få önskvärd partikelstorlek måste pigmentet vanligen malas, sållas och siktas. För att få fram högsta möjliga briljans och lyster bör föroreningar noggrant tvättas bort. För vissa organiska pigment innebär detta mycket komplicerade förfaranden som medför till- verkningstider på många veckor, t o m flera månader. 15 20 25 30 502 708 2 Pigments are most often produced by precipitation and crystallization in aqueous solutions. In order to obtain the desired particle size, the pigment usually has to be ground, sieved and sieved. To obtain the highest possible brilliance and luster, contaminants should be thoroughly washed away. For some organic pigments, this means very complicated processes that involve production times of many weeks, even several months.
En metod för framställning av billiga pigment, framförallt för vägg- och s k kalkfärger, går ut på att man fäller ut ett basiskt katjoniskt färgämne på ytan av silikater och aluminiumsilikater, t en kaolin, zeoliter och permutit; DRP 407618, 415203, 416462, 416463, 429484, 472975 samt BP 462968. Förfarandet vid framställning av detta slags pigment innebär att man gör en deg av substratet, t ex kaolinlera, och lite vatten, sprutar på en sur lösning, oftast ättiksur, av färgämnet, rör om rejält och torkar sedan färgämnet direkt.One method for producing cheap pigments, especially for wall and so-called lime paints, is to precipitate a basic cationic dye on the surface of silicates and aluminum silicates, such as kaolin, zeolites and permutite; DRP 407618, 415203, 416462, 416463, 429484, 472975 and BP 462968. The process for producing this type of pigment involves making a dough from the substrate, eg kaolin clay, and a little water, spraying on an acidic solution, usually acetic acid, of the dye, stir well and then dry the dye immediately.
Pigmentets främsta funktion är att färga sådana slutpro- dukter som bläck och färg, plastprodukter och syntetfiber.The main function of the pigment is to dye such end products as ink and paint, plastic products and synthetic fibers.
Organiska pigment är vanligen den dyraste komponenten i systemet och det är självklart att man försöker få fram pigmentens högsta färgvärde i olika användningsområden.Organic pigments are usually the most expensive component in the system and it is obvious that they try to obtain the highest color value of the pigments in different areas of use.
Organiska pigment, vilka som regel är kristallina, är av molekylär storlek när de bildas genom fällning i vattenlös- ning, men molekylerna växer snabbt till kristaller.Organic pigments, which are usually crystalline, are of molecular size when formed by precipitation in aqueous solution, but the molecules grow rapidly into crystals.
Pigmentkristaller som bildas mycket nära andra kristaller attraherar varandra och formar aggregat. Kristallerna i aggregaten hålls ihop av van der Waals krafter, som verkar starkast på avstånd mindre än 1 nm. Vidare bearbetning åstadkommer agglomerat, som är större anhopningar (t o m flockulat) av de primära pigmentpartiklarna, d v s kristal- ler och aggregat av kristaller. 10 15 20 25 30 35 502 708 3 Det är välkänt i branschen att färgstyrkan av ett pigment ökar med ytterligare malning. Man anser därför att ett pigments färgstyrka ökar då partikelstorleken minskar. Det visar sig emellertid att för vissa pigment går färgstyrkan igenom ett maximum och minskar sedan med avtagande parti- kelstorlek. För att få ut högsta lnöjliga färgvärde av pigment gäller det därför att dispergera pigmentpartiklarna så att dispersionen huvudsakligen består av primärpartik- lar, d v s kristaller eller aggregat av kristaller, med optimal partikelstorlek, som kan variera.med färgtonen, och ett minimum av löst ihophållna agglomerat eller flockulat.Pigment crystals that form very close to other crystals attract each other and form aggregates. The crystals in the aggregates are held together by van der Waals forces, which act strongest at distances less than 1 nm. Further processing produces agglomerates, which are larger accumulations (even flocculate) of the primary pigment particles, i.e. crystals and aggregates of crystals. 10 15 20 25 30 35 502 708 3 It is well known in the industry that the color strength of a pigment increases with further grinding. It is therefore considered that the pigment strength of a pigment increases as the particle size decreases. It turns out, however, that for some pigments the color strength goes through a maximum and then decreases with decreasing particle size. In order to obtain the highest satisfactory color value of pigments, it is therefore necessary to disperse the pigment particles so that the dispersion consists mainly of primary particles, ie crystals or aggregates of crystals, with optimal particle size, which can vary with the color tone, and a minimum of loosely held agglomerates. or flocculate.
Det svenska patentet 468090, 9101678-2 beskriver ett pigment med kompositstruktur. Det känneteckas av att det innefattar en kärna som är belagd med ett eller flera skikt av färgämnen, som eventuellt vart och ett i sin tur är belagt med en optiskt genomskinlig hinna som är olöslig eller svårlöslig i vatten eller organiska lösningsmedel.Swedish patent 468090, 9101678-2 describes a pigment with a composite structure. It is characterized in that it comprises a core coated with one or more layers of dyes, each of which in turn is coated with an optically transparent film which is insoluble or sparingly soluble in water or organic solvents.
TEKNISKA PROBLEMET: De ovan nämnda och andra kända pigment kan i och för sig vara tillfredställande i många sammanhang; De är emellertid dyra att tillverka och många har den icke önskvärda egenskapen att de kan lösas ut vid tvättning eller blöder ut i det substrat de befinner sig i. Det har därför alltid varit ett önskemål att kunna tillverka pigmenten billigare eller att kunna använda denx i mycket små doser under bibehållande av önskad infärgning samt att kunna framställa pigment som i alla sammanhang är tvättäkta och blödfria.TECHNICAL PROBLEM: The above-mentioned and other known pigments can in themselves be satisfactory in many contexts; However, they are expensive to manufacture and many have the undesirable property that they can dissolve when washed or bleed into the substrate they are in. It has therefore always been a desire to be able to manufacture the pigments cheaper or to be able to use denx in a lot. small doses while maintaining the desired staining and to be able to produce pigments that in all contexts are washable and blood-free.
LösNINGEN = Genom föreliggande uppfinning har man kunnat undanröja olägenheterna vid de kända pigmenten och åstadkommit en ny process för framställning av ett pigment med en ny typ av 10 15 20 25 502 708 4 struktur, ett kompositpigment som kännetecknas av att till en dispersion av kärnpartiklar med en storlek av upp till 2000 nm samtidigt eller i följd sätta en lösning innehål- lande en komplexbildande eller utfällande anjon och en lösning innehållande en komplexbildande eller utfällande katjon så att ett skikt av ett svårlösligt komplex/salt med en tjocklek av upptill 50 nm bildas på kärnpartiklarna, varefter en hinna med en tjocklek av under 100 nm, före- trädesvis under 10 nm pålägges partiklarna av ett efter komplexbeläggningen, tillsatt hinnbildande material.THE SOLUTION = By means of the present invention it has been possible to eliminate the disadvantages of the known pigments and to provide a new process for producing a pigment with a new type of structure, a composite pigment which is characterized in that to a dispersion of core particles with a size of up to 2000 nm simultaneously or sequentially set a solution containing a complexing or precipitating anion and a solution containing a complexing or precipitating cation so that a layer of a sparingly soluble complex / salt with a thickness of up to 50 nm is formed on the core particles, after which a film with a thickness of less than 100 nm, preferably less than 10 nm, is applied to the particles by a film-forming material added after the complex coating.
De ytterligare kännetecknen vid föreliggande uppfinning anges i underkraven som också innefattar ett pigment framställt genom uppfinningen.The further features of the present invention are set out in the subclaims which also comprise a pigment prepared by the invention.
Ett av ändamålen med föreliggande uppfinning har således varit att åstadkomma en process för framställning av ett pigment med högt färgvärde till låg materialkostnad.Thus, one of the objects of the present invention has been to provide a process for producing a pigment with a high color value at a low material cost.
Ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning har varit att åstadkomma en process för framställning av ett pigment bestående av diskreta partiklar med en medeldiameter upp till 2000 nm och med en smal partikelstorleksfördelning inom detta område.A further object of the present invention has been to provide a process for producing a pigment consisting of discrete particles having an average diameter up to 2000 nm and having a narrow particle size distribution within this range.
Ett annat syfte med uppfinningen har varit att göra en process för framställning av ett pigment som kan ha formen av klot, stavar eller plattor. Ännu ett syfte med uppfinningen har varit att göra en process för framställning av ett pigment som ej blöder vare sig i vatten eller i organiska lösningsmedel eller i olika bindemedel. 10 15 20 25 30 502 708 5 Ett annat syfte med uppfinningen har varit att åstadkomma en process för framställning av pigment vars yta kan modifieras så att den är antingen hydrofil eller organofil.Another object of the invention has been to make a process for producing a pigment which may be in the form of spheres, rods or plates. Yet another object of the invention has been to make a process for producing a pigment which does not bleed either in water or in organic solvents or in various binders. Another object of the invention has been to provide a process for producing pigments whose surface can be modified so that it is either hydrophilic or organophilic.
Ytterligare ett syfte med uppfinningen har varit att framställa pigment dispergerade i vatten med en torrhalt av upp till 60 vikt-% med en enkel och kostnadseffektiv process.Another object of the invention has been to produce pigments dispersed in water with a dry content of up to 60% by weight with a simple and cost-effective process.
Kärnan Kärnor enligt föreliggande uppfinning är främst fasta material med sådana egenskaper att de kan dispergeras till partiklar av kolloidal storlek, d v s upp till 2000 nm, i vatten.The core Cores according to the present invention are mainly solid materials with such properties that they can be dispersed into particles of colloidal size, i.e. up to 2000 nm, in water.
Kärnorna bör vara fasta ämnen bestående av oorganiskt eller organiskt material som är olösligt i vatten. Med "olösligt i vatten" avses att högst 0,l% av materialet är lösligt i vatten vid 25°C.The kernels should be solids consisting of inorganic or organic material that is insoluble in water. By "insoluble in water" is meant that at most 0.1% of the material is soluble in water at 25 ° C.
Mycket lämpliga som kärnor enligt föreliggande uppfinning är partiklar av kiselsyra, partiklar av kiselsyra vars yta modifierats med aluminium så att starkt sura negativt laddade aluminiumsilikatsäten bildats i ytan, samt partik- lar av aluminiumsilikat.med snäv'partikelstorleksfördelning centrerad i området 8-2000 nm, dispergerade i vatten.Very suitable as cores according to the present invention are particles of silicic acid, particles of silicic acid whose surface has been modified with aluminum so that strongly acidic negatively charged aluminosilicate seats are formed in the surface, and particles of aluminosilicate with a narrow particle size distribution centered in the range 8-2000 nm. dispersed in water.
Partiklar av kiselsyra dispergerade i vatten, s k kiselsy- rasoler, har ytladdningen 0 vid pH 1,8-2,0 vilket är kiselsyras nolladdningspunkt. Ytladdningen som är negativ vid pH > 2.0 ökar monotont i absolutvärde med ökande pH.Particles of silicic acid dispersed in water, so-called silicic acid sols, have a surface charge of 0 at pH 1.8-2.0, which is the zero charge point of silicic acid. The surface charge which is negative at pH> 2.0 increases monotonically in absolute value with increasing pH.
Ytladdningen av partiklar med aluminiumsilikatsäten i ytan ökar också i absolutvärde med pH men har en betydande negativ laddning även vid pH 2.The surface charge of particles with aluminosilicate seats in the surface also increases in absolute value with pH but has a significant negative charge even at pH 2.
Andra mycket lämpliga kärnor är partiklar av polymerer, framställda t ex genom emulsionpolymerisation, med snäv l0 15 20 25 30 502 708 6 partikelstorleksfördelning centrerad i området 10-1000 nm, dispergerade i vatten. Dispersioner av detta slag brukar kallas polymerlatex då partikelstorleken är i området 100-5000 nm. Detta slag av dispersioner av polymerpartiklar har framställts genom att emulgera monomerer till ultrafina droppar med hjälp av emulgatorer. Efter avslutad polymeri- sering finns emulgatorerna kvar fästade på ytan av polymer- partiklarna och ger dessa en elektrisk laddning som i regel är negativ.Other very suitable cores are particles of polymers, prepared for example by emulsion polymerization, with a narrow particle size distribution centered in the range 10-1000 nm, dispersed in water. Dispersions of this kind are usually called polymer latex as the particle size is in the range 100-5000 nm. This type of dispersion of polymer particles has been prepared by emulsifying monomers into ultrafine droplets by means of emulsifiers. After completion of the polymerization, the emulsifiers remain attached to the surface of the polymer particles and give them an electric charge which is usually negative.
Andra kärnor som kan användas enligt föreliggande upp- finning är naturliga metallsilikater såsom olika leror, t ex kaolin, bentonit, attapulgit och halloysit, naturliga stavformiga metallsilikater såsom krysotil asbest, paly- gorskit, krokidolit och. wollastonit, samt flakliknande silikater av glimmertyp såsom vermikulit, muskovit, biotit, talk och antigorit. Även olika finpartikliga former av, mer eller mindre hydratiserad, aluminiumoxid, såsom t ex pseudoböhmit och böhmit, kan användas som kärnor enligt föreliggande uppfinning.Other cores that can be used according to the present invention are natural metal silicates such as various clays, such as kaolin, bentonite, attapulgite and halloysite, natural rod-shaped metal silicates such as chrysotile asbestos, palygorskite, crocidolite and. wollastonite, as well as mica-type flake-like silicates such as vermiculite, muscovite, biotite, talc and antigorite. Various finely divided forms of, more or less hydrated, alumina, such as, for example, pseudoboehmite and boehmite, can also be used as cores according to the present invention.
Kärnornas yta måste vara av sådan beskaffenhet att par- tiklarna kan fästa färgämnen av olika slag i sådan mängd att deras yta kan bli fullständigt täckt. Kärnornas yt- laddning är oftast negativ och blir mer negativ med ökande pH. Kräver adsorption av ett visst färgämne en positiv laddning på ytan av kärnan kan detta åstadkommas genom att kasta om laddningen till positiv med hjälp av ett positivt laddande ämne. Lämpliga positivt laddande ämnen är vatten- lösliga katjoniska polymerer, t ex polymerer innehållande kvartära ammoniumgrupper, av låg eller medelhög molekyl- vikt; mindre än 100.000. Andra lämpliga positivt laddande ämnen är basiska salter av metaller såsom aluminium och krom. Exempel på sådana basiska salter är basisk aluminum- klorid, basisk kromklorid, basiskt kromsulfat, basiskt aluminumacetat och basiskt aluminumformiat. Kräver en annan 10 15 20 25 30 35 502 708 7 typ av färgämne att kärnans yta är elektriskt neutral eller t ex endast svagt negativt laddad för högsta. möjliga adsorption kan detta åstadkommas genom att pH justeras till att motsvara eller ligga något över nolladdningspunkten för kärnans yta. Med partiklar av kiselsyra som kärnor innebär detta att pH skall ligga mellan 2 och 4. Kräves en svagt positiv laddning på partiklarnas yta för maximal adsorption är ett sätt att åstadkomma detta att justera pH till strax under ytans nolladdningspunkt.The surface of the cores must be of such a nature that the particles can attach dyes of various kinds in such an amount that their surface can be completely covered. The surface charge of the nuclei is usually negative and becomes more negative with increasing pH. If adsorption of a certain dye requires a positive charge on the surface of the core, this can be achieved by reversing the charge to positive by means of a positive charge substance. Suitable positively charged substances are water-soluble cationic polymers, for example polymers containing quaternary ammonium groups, of low or medium molecular weight; less than 100,000. Other suitable positively charged substances are basic salts of metals such as aluminum and chromium. Examples of such basic salts are basic aluminum chloride, basic chromium chloride, basic chromium sulphate, basic aluminum acetate and basic aluminum formate. Requires another type of dye that the surface of the core is electrically neutral or, for example, only slightly negatively charged to the highest. possible adsorption, this can be achieved by adjusting the pH to correspond to or slightly above the zero charge point for the surface of the core. With particles of silicic acid as nuclei, this means that the pH should be between 2 and 4. If a slightly positive charge is required on the surface of the particles for maximum adsorption, one way of achieving this is to adjust the pH to just below the zero charge point of the surface.
Färgamnet Färgämnen är intensivt färgade ämnen som användes för att färga olika substrat. Färgen härrör från kromofora grupper i färgämnesmolekylerna. Dessa kromofora grupper kan användas för att klassificera färgämnen. Det finns sålunda t ex azofärgämnen, antrakinonfärgämnen, svavelfärgämnen, indigofärgämnen, trifenylmetan- och xantenfärgämnen, samt ftalocyaninfärgämnen.The dye substance Dyes are intensely dyed substances that are used to dye different substrates. The dye is derived from chromophoric groups in the dye molecules. These chromophoric groups can be used to classify dyes. Thus, there are, for example, azo dyes, anthraquinone dyes, sulfur dyes, indigo dyes, triphenylmethane and xanthan dyes, and phthalocyanine dyes.
Mycket lämpliga färgämnen enligt föreliggande uppfinning är katjoniska vattenlösliga färgämnen av typ azo, tiazolazo, antrakinon, triarylmetan, metin, tiazin, oxazin, akridin och kinolin.Very suitable dyes according to the present invention are cationic water-soluble dyes of the type azo, thiazolazo, anthraquinone, triarylmethane, methine, thiazine, oxazine, acridine and quinoline.
Andra mycket lämpliga färgämnen är anjoniska vattenlösliga färgämnen av typ azo, antrakinon, triarylmetan, azin, xanten, keton-imin, nitro, nitroso och kinolin.Other very suitable dyes are anionic water-soluble dyes such as azo, anthraquinone, triarylmethane, azine, xanthene, ketone imine, nitro, nitroso and quinoline.
Deponering av färgämne på kärna I svenska patentet 468090, 9101678-2 anges att färgämne påföres kärnan, genom att; t ex ett. katjoniskt färgämne adsorberas på negativt laddade kärnor, t ex partiklar av kiselsyra vid pH över 8, under jämviktsförhållanden.Deposition of dye on core In Swedish patent 468090, 9101678-2 it is stated that dye is applied to the core, by; eg one. cationic dye is adsorbed on negatively charged nuclei, eg particles of silicic acid at pH above 8, under equilibrium conditions.
Förhållandet mellan mängden färgämne på partiklarna och 10 15 20 25 30 502 708 8 mängden färgämne på partiklarna och mängden färgämne i lösning motsvaras av en punkt på isotermen för adsorption av färgämnet på kiselsyrakärnor. Färgstyrkan av pigmentet beror av hur mycket färgämne som kan adsorberas på kärnan.The ratio between the amount of dye on the particles and the amount of dye on the particles and the amount of dye in solution corresponds to a point on the isotherm for adsorption of the dye on silica nuclei. The color strength of the pigment depends on how much dye can be adsorbed on the core.
Denna mängd färgämne beror av styrkan av växelverkan mellan kärna och färgämne, färgämnesmolekylernas arrangemang på kärnans yta och på kärnpartiklarnas specifika yta. Ju lägre den senare är, dvs ju mindre kärnpartiklarna är, desto mer färgämne adsorberas per gram kärna.This amount of dye depends on the strength of the interaction between core and dye, the arrangement of the dye molecules on the surface of the core and on the specific surface of the core particles. The lower the latter, ie the smaller the core particles, the more dye is adsorbed per gram of core.
Enligt föreliggande uppfinning undanröjes färgstyrkans beroende av hög jämviktsadsorption av färgämne på kärnans yta genom att färgämnet deponeras, utfälles, på kärnans yta i form av en svårlöslig komplexförening eller ett salt.According to the present invention, the dependence of the dye strength on high equilibrium adsorption of dye on the surface of the core is eliminated by depositing, precipitating the dye on the surface of the core in the form of a sparingly soluble complex compound or a salt.
Ett katjoniskt organiskt färgämne består av en färgad organisk katjon och en färglös anjon, som kan vara organisk eller oorganisk. På motsvarande sätt består ett organiskt anjoniskt färgämne av en färgad organisk anjon och en färglös katjon, som ofta är en metalljon. För att bilda ett färgat komplex på ytan av kärnan kan exempelvis den färgade katjonen av ett katjoniskt färgämne i vattenlösning föras ihop med en färgad eller ofärgad anjon med vilken katjonen bildar ett svårlösligt komplex som faller ut och fästes på kärnans yta. På motsvarande sätt kan den färgade anjonen av ett anjoniskt färgämne i vattenlösning föras ihop med en färgad eller färglös katjon med vilken anjonen bildar ett svårlösligt komplex som faller ut och fäster på kärnans yta.A cationic organic dye consists of a colored organic cation and a colorless anion, which may be organic or inorganic. Similarly, an organic anionic dye consists of a colored organic anion and a colorless cation, which is often a metal ion. To form a colored complex on the surface of the core, for example, the colored cation of a cationic dye in aqueous solution may be combined with a colored or uncolored anion with which the cation forms a sparingly soluble complex which precipitates and is attached to the surface of the core. Similarly, the colored anion of an anionic dye in aqueous solution can be combined with a colored or colorless cation with which the anion forms a sparingly soluble complex which precipitates and adheres to the surface of the core.
Många katjoniska organiska färgämnen bildar i vattenlösning svårlösliga föreningar med anjoniska organiska färgämnen.Many cationic organic dyes form in water solution insoluble compounds with anionic organic dyes.
Ett katjoniskt organiskt färgämne i vattenlösning kan således fällas ut kvantitativt genom att tillsätta en vattenlösning av ett anjoniskt organiskt färgämne. Då förhållandet mellan mängderna av katjoniskt och anjoniskt 10 15 20 25 30 50-2 708 9 färgämne är i ett visst område, är vattenfasen ovanför det färgade komplexet av anjoniskt och katjoniskt färgämne mycket svagt färgat av färgämne som motsvaras av komplexets löslighet under försöksbetingelserna.Thus, a cationic organic dye in aqueous solution can be precipitated quantitatively by adding an aqueous solution of an anionic organic dye. When the ratio of the amounts of cationic and anionic dye is in a certain range, the aqueous phase above the colored complex of anionic and cationic dye is very weakly colored by dye corresponding to the solubility of the complex under the experimental conditions.
Andra anjoner som bildar svårlösliga komplex med katjoniska färgämnen är de anjoniska species som finns i alkalisili- katlösningar av olika ratio, anjoniska vattenlösliga polymerer, och organiska färglösa anjoner som t ex salicy- lat- och naftoatjoner.Other anions that form sparingly soluble complexes with cationic dyes are the anionic species found in alkali silicate solutions of various ratios, anionic water-soluble polymers, and organic colorless anions such as salicylate and naphthoate ions.
Andra katjoner än de som finns i katjoniska färgämnen och som kan bilda svårlösliga komplex med anjoniska färgämnen är de polykatjoner som finns i vattenlösningar av basiska metallsalter såsom t ex basisk aluminiumklorid och katjo- niska polymerer. Ytterligare andra katjoner som bildar olösliga salter med anjoniska färgämnen är joner av jordartsmetaller, dvs Ca, Ba, Sr, Mg samt joner av sådana metaller som AL, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu.Cations other than those found in cationic dyes and which can form sparingly soluble complexes with anionic dyes are the polycations present in aqueous solutions of basic metal salts such as basic aluminum chloride and cationic polymers. Still other cations that form insoluble salts with anionic dyes are ions of earth metals, ie Ca, Ba, Sr, Mg and ions of such metals as AL, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu.
För att deponera ett komplex av ett katjoniskt färgämne och/eller ett anjoniskt färgämne på ytan av en kärna sättes vattenlösningar av det färgade komplexets komponenter med noggrant kontrollerad hastighet och under mycket god omrörning till en dispersion av kärnor.To deposit a complex of a cationic dye and / or an anionic dye on the surface of a core, aqueous solutions of the components of the colored complex are added at a carefully controlled rate and with very good stirring to a dispersion of nuclei.
Kärnorna består lämpligen av partiklar av kiselsyra, aluminiumsilikat, aluminiumoxid, polymer etc.The cores suitably consist of particles of silicic acid, aluminosilicate, alumina, polymer, etc.
Hinnan Hinnan på pigmentet enligt föreliggande uppfinning består av metalloxid, företrädesvis amorf kiselsyra eller alumi- niumoxidhydrat, som är bunden till det täckande skiktet av färgämne adsorberat på ytan av kärnan. Ytan av t ex amorf kiselsyra är tät och hydratiserad. En hinna av kiselsyra 10 15 20 25 30 502 708 10 har alla de egenskaper som förknippas med amorf kiselsyra.The membrane The membrane of the pigment of the present invention consists of metal oxide, preferably amorphous silicic acid or alumina hydrate, which is bonded to the covering layer of dye adsorbed on the surface of the core. The surface of, for example, amorphous silicic acid is dense and hydrated. A film of silicic acid 10 has all the properties associated with amorphous silicic acid.
Den har låg löslighet i vatten och är olöslig i de flesta organiska lösningsmedel. Hinnans yta innehåller OH-grupper, s k silanolgrupper, och är därför hydrofil. Genom att dessa grupper är' reaktiva kan de användas för att: modifiera hinnans yta så att den blir organofil. På samma sätt som för kiselsyrasoler är hinnans laddning beroende av pH och är negativ vid pH över 2. Hinnans yta kan därför också göras organofil genom att adsorbera katjoniska tensider eller polyelektrolyter. P g; a hinnans beskaffenhet och möjligheter att modifiera dess yta kan pigment enligt föreliggande uppfinning dispergeras i vatten såväl som organiska lösningsmedel.It has low solubility in water and is insoluble in most organic solvents. The surface of the membrane contains OH groups, so-called silanol groups, and is therefore hydrophilic. Because these groups are reactive, they can be used to: modify the surface of the membrane so that it becomes organophilic. In the same way as for silicic acid sols, the charge of the film is dependent on pH and is negative at pH above 2. The surface of the film can therefore also be made organophilic by adsorbing cationic surfactants or polyelectrolytes. P g; Due to the nature and ability of the skin to modify its surface, pigments of the present invention can be dispersed in water as well as organic solvents.
En hinna av aluminiumoxidhydrat har alla de egenskaper som förknippas med aluminiumoxidhydrat. Den har låg löslighet i vatten och är olöslig i de flesta organiska lösnings- medel. Hinnans yta innehåller OH-grupper och är därför hydrofil. På samma sätt som för kolloida. partiklar av alumuniumoxidhydrat är hinnans laddning beroende av pH. Vid låga pH är den positiv medan den vid höga pH är negativ. I ett pH-område där hinnans yta är positiv kan den göras organofil genom att adsorbera organiska tensider eller polyelektrolyter.An alumina hydrate film has all the properties associated with alumina hydrate. It has low solubility in water and is insoluble in most organic solvents. The surface of the membrane contains OH groups and is therefore hydrophilic. In the same way as for colloids. particles of alumina hydrate, the charge of the membrane depends on the pH. At low pH it is positive while at high pH it is negative. In a pH range where the surface of the membrane is positive, it can be made organophilic by adsorbing organic surfactants or polyelectrolytes.
Hinnans tjocklek kan varieras inom vida gränser. För att kunna kallas en hinna, d v s ett tätt sammanhängande skikt över det adsorberade lagret av färgämne, måste hinnan bestå av åtminstone 5-10 molekyllager av metalloxid, t ex kiselsyra, SiO2, eller aluminiumoxidhydrat, A120; ~ XHZO, vilket motsvarar en tjocklek av omkring 2-4 nm. Det främsta syftet med hinnan är att skydda skiktet av färgämne adsorberat på kärnan så att pigmentet inte blöder när det dispergeras i olika medier. Med en tjocklek av hinnan på några nanometer kommer pigmentpartiklarna enligt före- liggande uppfinning att ur kemisk synpunkt uppfattas av 10 15 20 25 30 502 708 ll omgivningen som partiklar av kiselsyra eller aluminiumoxid- hydrat och besitta sådana partiklars egenskaper vad gäller löslighet, dispergerbarhet, stabilitet mot fällning eller flockning etc.The thickness of the membrane can vary within wide limits. In order to be called a film, i.e. a tightly cohesive layer over the adsorbed layer of dye, the film must consist of at least 5-10 molecular layers of metal oxide, eg silicic acid, SiO2, or alumina hydrate, Al2O; ~ XHZO, which corresponds to a thickness of about 2-4 nm. The main purpose of the film is to protect the layer of dye adsorbed on the core so that the pigment does not bleed when dispersed in various media. With a thickness of the membrane of a few nanometers, the pigment particles according to the present invention will from a chemical point of view be perceived by the environment as particles of silicic acid or alumina hydrate and possess the properties of such particles in terms of solubility, dispersibility, stability. against precipitation or flocking etc.
Påföring av hinnan på adsorberat skikt av färgämne Med användning av kiselsyra som hinna deponeras denna på ytan av färgämnet från en övermättad lösning av monomer kiselsyra med en hastighet som ökar med graden av över- mättnad. Eftersom.deponering av kiselsyra på färgämnesskik- tets yta är en kondenseringspolymerisationsreaktion katalyseras den av hydroxyljoner och deponering sker alltid vid pH över 8.Application of the film to the adsorbed layer of dye Using silicic acid as the film, it is deposited on the surface of the dye from a supersaturated solution of monomeric silicic acid at a rate which increases with the degree of supersaturation. Since the deposition of silicic acid on the surface of the dye layer is a condensation polymerization reaction, it is catalyzed by hydroxyl ions and deposition always takes place at pH above 8.
Det kritiska steget vid påföringen av hinna är bildandet av det första mycket tunna skiktet av kiselsyra på ytan av adsorberat färgämne. För att detta skikt skall kunna bildas måste det adsorberade färgämnesskiktets yta vara mottaglig för kiselsyra. Olika färgämnen är mottagliga för kiselsyra i olika grad. Sålunda kan anjoniska färgämnen göras mer mottagliga för kiselsyra genom att adsorbera polykatjoner av aluminium eller krom eller katjoniska tensider såsom vattenlösliga polymerer innehållande kvartära ammonium- grupper på ytan av färgämnesskiktet innan deponeringen av kiselsyra påbörjas.The critical step in applying the film is the formation of the first very thin layer of silicic acid on the surface of adsorbed dye. In order for this layer to form, the surface of the adsorbed dye layer must be susceptible to silicic acid. Different dyes are susceptible to silicic acid to varying degrees. Thus, anionic dyes can be made more susceptible to silicic acid by adsorbing polycations of aluminum or chromium or cationic surfactants such as water-soluble polymers containing quaternary ammonium groups on the surface of the dye layer before the deposition of silicic acid begins.
En behändig och praktisk källa för kiselsyra som kan användas för att bilda en hinna enligt föreliggande uppfinning är alkalivattenglas, t ex natriumvattenglas av ratio 3,3 (ratio - Si02/Na20). Detta kan användas för att påföra en hinna genom att först göra en blandning av vatten av alkalivattenglas och partiklar bestående av kärnor med adsorberat täckande skikt av färgämne. Härvid måste man hålla koncentrationen av alkalijoner så låg att jonerna ej orsakar koagulering eller fällning av partiklarna. Bland- 10 15 20 25 30 502 708 12 ningens pH är typiskt mellan ca 11 och 12, företrädesvis mellan 11,0 och 11,7. Utspädd syra, t ex saltsyra, till- sättes tills pH sjunkit till 9-10. Vid surgörningen uppstår monomer kiselsyra som bildar en hinna ovanpå lagret av adsorberat färgämne. Tillsatshastigheten av syra måste vara så låg att kolloidal kiselsyra ej hinner bildas. Den maximala tillsatshastigheten av syra beror på temperatur och ytan av partiklarna, d v s ytan av kärnor plus adsorbe- rat skikt av färgämne, i blandningen.A convenient and practical source of silicic acid that can be used to form a film according to the present invention is alkali water glass, eg sodium water glass of ratio 3.3 (ratio - SiO 2 / Na 2 O). This can be used to apply a film by first making a mixture of water of alkali water glass and particles consisting of cores with adsorbed covering layer of dye. In this case, the concentration of alkali ions must be kept so low that the ions do not cause coagulation or precipitation of the particles. The pH of the mixture is typically between about 11 and 12, preferably between 11.0 and 11.7. Dilute acid, such as hydrochloric acid, is added until the pH drops to 9-10. During the acidification, monomeric silicic acid is formed which forms a film on top of the layer of adsorbed dye. The rate of addition of acid must be so low that colloidal silicic acid does not have time to form. The maximum rate of addition of acid depends on the temperature and the surface of the particles, ie the surface of the nuclei plus the adsorbed layer of dye, in the mixture.
S k "aktiv kiselsyra", d v s en avkatjoniserad lösning av 3,3 ratio natriumvattenglas med en SiO2-halt av 3-5 vikt-%, kan också användas för att påföra en hinna. De små partik- larna av SiOU med en diameter omkring Zrmp i eluatet från jonbytaren har relativt hög löslighet och när de plötsligt införes i ett system bestående av en slamma av kärnor med adsorberat skikt av färgämne vid pH 8-10 blir systemet övermättat med monomer kiselsyra som deponeras på ytan av partiklarna, d v s på skiktet av färgämne. Tillsats av aktiv kiselsyra måste ske så sakta att den bildade monomera kiselsyran hinner diffundera till närliggande partiklar och deponeras på deras yta istället för att bilda groddar av kiselsyra som snabbt skulle växa till kiselsyrapartiklar av kolloidal storlek. Den 1naximala tillsatshastigheten av aktiv kiselsyra beror på pH, temperatur och ytan av partiklarna, d v s ytan av kärnor plus adsorberat skikt av färgämnet, i slamman.So-called "active silicic acid", i.e. a decationised solution of 3.3 ratio sodium water glass with a SiO2 content of 3-5% by weight, can also be used to apply a film. The small particles of SiOU with a diameter around Zrmp in the eluate from the ion exchanger have a relatively high solubility and when they are suddenly introduced into a system consisting of a slurry of nuclei with adsorbed layer of dye at pH 8-10 the system becomes supersaturated with monomeric silicic acid which is deposited on the surface of the particles, i.e. on the layer of dye. Addition of active silicic acid must take place so slowly that the monomeric silicic acid formed has time to diffuse to adjacent particles and be deposited on their surface instead of forming silicic acid sprouts which would rapidly grow into colloidal size silicic acid particles. The maximum rate of addition of active silicic acid depends on the pH, temperature and surface area of the particles, i.e. the surface area of the nuclei plus the adsorbed layer of the dye, in the sludge.
Med användning av aluminiumoxidhydrat som hinna deponeras denna på ytan av färgämnet genom att till en dispersion av kärnor belagda med färgämne enligt föreliggande uppfinning samtidigt sätta lösningar av ett aluminiumsalt och alkali så att systemets pH är sådant, att aluminiumoxidhydrat effektivt utfälles på färgämnet. En behändig och praktisk källa för aluminiumoxidhydrat som kan användas för att bilda en hinna enligt föreliggande uppfinning är s k 10 15 20 25 30 502 708 13 basiska aluminiumsalt, t ex basisk aluminiumklorid med den empiriska formeln Al2(OH)5Cl. Detta kan användas för att påföra en hinna genom att först göra en lösning av basisk aluminiumklorid i vatten. Om denna lösning sättes till en dispersion av kärnor belagda med färgämne samtidigt med en lösning av alkali, t ex NaOH, så att blandningens pH blir sådant att aluminiumoxidhydrat effektivt fälls ut på ytan av färgämnesskiktet, så bildas där en tät, ogenomtränglig hinna av aluminiumoxidhydrat.Using alumina hydrate as time, it is deposited on the surface of the dye by simultaneously adding to a dispersion of dyes coated with dye according to the present invention solutions of an aluminum salt and alkali so that the pH of the system is such that alumina hydrate precipitates effectively on the dye. A convenient and practical source of alumina hydrate that can be used to form a film of the present invention is so-called basic aluminum salt, for example basic aluminum chloride of the empirical formula Al 2 (OH) 5 Cl. This can be used to apply a film by first making a solution of basic aluminum chloride in water. If this solution is added to a dispersion of dyes coated with dye at the same time as a solution of alkali, eg NaOH, so that the pH of the mixture becomes such that alumina hydrate precipitates effectively on the surface of the dye layer, then a dense, impermeable alumina hydrate film is formed.
Karakteriseringsmetoder Två faktorer som i stor utsträckning påverkar egenskaperna hos pigment enligt föreliggande uppfinning är partikelstor- lek och partikelstorleksfördelning. För mätning av parti- kelstorlek och.partikelstorleksfördelning har vi använt oss av instrumentet Malvern Z-sizer IIc (Malvern Instruments Ltd.) vilket mäter dessa egenskaper m h a dynamisk sprid- ning av laserljus.Characterization methods Two factors that greatly affect the properties of pigments according to the present invention are particle size and particle size distribution. For measuring particle size and particle size distribution, we have used the instrument Malvern Z-sizer IIc (Malvern Instruments Ltd.), which measures these properties by means of dynamic scattering of laser light.
En förutsättning för att en kolloidal suspension skall vara stabil är att partiklarna repellerar varandra genom att de har samma och tillräckligt stor elektrostatisk laddning på ytan. Med minskande laddning ökar risken för aggregering genom koagulering. Storleken och tecknet på laddningen vid den effektiva gränsytan mellan partiklar och omgivande medium, z-potentialen, för pigment och kärnor enligt föreliggande uppfinning, mättes också med instrumentet Malvern Z-sizer IIc (Malvern Instruments Ltd.). Före mätning dispergerades partiklarna i en 10 mM lösning av NaCl.A prerequisite for a colloidal suspension to be stable is that the particles repel each other by having the same and sufficiently large electrostatic charge on the surface. With decreasing charge, the risk of aggregation through coagulation increases. The magnitude and sign of the charge at the effective interface between particles and surrounding medium, the z-potential, for pigments and cores of the present invention were also measured with the Malvern Z-sizer IIc instrument (Malvern Instruments Ltd.). Prior to measurement, the particles were dispersed in a 10 mM solution of NaCl.
Z-potentialen definieras som den elektriska potentialen i det elektriska dubbelskiktet runt en partikel på ett avstånd som är lika med tjockleken av det orörliga vätske- skiktet runt partikeln. 502 708 14 Produkter framställda enligt föreliggande uppfinning har även studerats m h a svepelektronmikroskopi (SEM). Denna teknik ger värdefull information om pigmentpartiklarnas utseende, aggregering och eventuell förekomst av parti- kulära biprodukter. För analys med SEM har vi använt oss av ett JEOL JSM-5200 Svepelektronmikroskop.The Z potential is defined as the electric potential of the electric bilayer around a particle at a distance equal to the thickness of the immobile liquid layer around the particle. Products made according to the present invention have also been studied by scanning electron microscopy (SEM). This technology provides valuable information about the appearance of the pigment particles, aggregation and the possible presence of particulate by-products. For analysis with SEM, we have used a JEOL JSM-5200 Scanning Electron Microscope.
Med uttrycket "Kompositstruktur" avses ett partikulärt ämne som är uppbyggt av flera skikt.The term "composite structure" refers to a particulate matter which is composed of several layers.
Claims (7)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9400635A SE502708C2 (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Process for making pigments with composite structure |
| PCT/SE1995/000190 WO1995023190A1 (en) | 1994-02-24 | 1995-02-23 | Method for the production of pigments and pigments produced according to the method |
| AU19057/95A AU1905795A (en) | 1994-02-24 | 1995-02-23 | Method for the production of pigments and pigments produced according to the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9400635A SE502708C2 (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Process for making pigments with composite structure |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9400635D0 SE9400635D0 (en) | 1994-02-24 |
| SE9400635L SE9400635L (en) | 1995-08-25 |
| SE502708C2 true SE502708C2 (en) | 1995-12-11 |
Family
ID=20393066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9400635A SE502708C2 (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Process for making pigments with composite structure |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU1905795A (en) |
| SE (1) | SE502708C2 (en) |
| WO (1) | WO1995023190A1 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE468090B (en) * | 1991-06-03 | 1992-11-02 | Small Particle Technology Ab T | PIGMENT WITH COMPOSITION STRUCTURE AND PROCEDURE FOR ITS PREPARATION |
| US5344489A (en) * | 1991-11-15 | 1994-09-06 | Manfred R. Kuehnle | Synthetic, monodispersed color pigments for the coloration of media such as printing inks, and method and apparatus for making same |
-
1994
- 1994-02-24 SE SE9400635A patent/SE502708C2/en not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-02-23 AU AU19057/95A patent/AU1905795A/en not_active Abandoned
- 1995-02-23 WO PCT/SE1995/000190 patent/WO1995023190A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU1905795A (en) | 1995-09-11 |
| WO1995023190A1 (en) | 1995-08-31 |
| SE9400635L (en) | 1995-08-25 |
| SE9400635D0 (en) | 1994-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100459923B1 (en) | Pearlescent glass | |
| CN101056955B (en) | Process for producing coated paper | |
| KR100264298B1 (en) | Surface-modified pigments | |
| EP1497137B1 (en) | Coating composition containing colloidal silica and glossy ink jet recording sheets prepared therefrom | |
| JPH0977512A (en) | Flake shaped aluminum oxide, pearlescent pigment and method for producing the same | |
| CA2337193A1 (en) | Formulation suitable for ink receptive coatings | |
| EP0612337A1 (en) | Synthetic, monodispersed color pigments for the coloration of media such as printing inks, and method and apparatus for making same | |
| JPH06145556A (en) | Pigment containing carbon black | |
| JPH03227373A (en) | Method for stabilizing bismuth vanadate pigment against hydrochloric acid attack | |
| US20030180478A1 (en) | Coating composition comprising colloidal silica and glossy ink jet recording sheets prepared therefrom | |
| SE468090B (en) | PIGMENT WITH COMPOSITION STRUCTURE AND PROCEDURE FOR ITS PREPARATION | |
| SE502708C2 (en) | Process for making pigments with composite structure | |
| Baez | Nanopigment development and dispersion in aqueous systems | |
| US5565024A (en) | Color luster pigments | |
| AU611065B2 (en) | Opacifying agent and its preparation | |
| JP5177333B2 (en) | Fine orange pigment, paint and resin composition using the fine orange pigment | |
| JPH0217932A (en) | Modified inorganic particle and preparation thereof | |
| JP2006083345A (en) | Color material and method for producing the same, ink using the color material, electrophoretic particles, electrophoretic display device, and color filter | |
| Matijević | Monodispersed colloids: preparations and interactions | |
| JP2867297B2 (en) | Stable lead chromate pigment and method for producing the same | |
| JP3967598B2 (en) | Alumina and silica wet processing method of inorganic pigment | |
| JP4628474B2 (en) | Structural color developing body and method for producing the same | |
| BE1025298A1 (en) | Process for producing a bismuth-based pigment with improved resistance to alkaline conditions | |
| JP3269330B2 (en) | Aqueous conductive dispersion, method for producing the same, aqueous conductive paint and aqueous conductive coating | |
| Bhirde | Synthesis and characterization of micro and nanostructured metal oxides |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 9400635-0 Format of ref document f/p: F |