NL9400781A - Pigmentconcentraat. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Pigmentconcentraat.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter bereiding van een pigmentconcentraat, meer in het bijzonder op een voor de bereiding van een poederverf geschikt pigmentconcentraat.

Opgemerkt wordt dat poederverven of -lakken verftypen zijn die door wervelsinteren of electrostatisch spuiten worden opgebracht. Daarna wordt gemoffeld waardoor het poeder een homogene film vormt.

De poederverf wordt door een verf fabrikant gevormd door een pigment te mengen met een thermohardend laksysteem (bestaande uit een hars en een hardingsmiddel) en additieven en/of vulstoffen. Vervolgens het verkregen mengsel homogeen opgesmolten in een extrusie-inrichting en geëxtrudeerd. Het extrudaat wordt daarna zo snel mogelijk afgekoeld tot kamertemperatuur en fijngemalen ter verkrijging van een poeder dat als poederverf kan worden toegepast.

Het bezwaar van een dergelijke poederverf is echter dat het gevormde poeder nog een aanzienlijke kleurkrachtreserve kan'bezitten, waarbij onder kleurkrachtreserve wordt verstaan een hoeveelheid pigment waarvan het kleurend vermogen niet wordt benut.

Deze kleurkrachtreserve kan weliswaar worden verkleind door het verkregen poeder opnieuw te malen tot verkrijging van kleinere deeltjes, doch dit leidt tot hogere bereidingskosten, terwijl deze extra bewerking niet zondermeer tot het gewenste eindresultaat behoeft te leiden.

Gevonden is nu een werkwijze ter bereiding van een voor de bereiding van een poederverf geschikt pigmentconcentraat dat bovengenoemd bezwaar niet bezit.

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze van het in de aanhef genoemde type, die wordt gekenmerkt doordat men pigmentdeelt jes in aanwezigheid van een waterig bindmiddel fijnmaakt onder vorming van een stabiele pasta of suspensie, de gevormde pasta of suspensie onderwerpt aan een droogbehande-ling en het pigmentconcentraat verzamelt. De toegepaste droog- behandeling bestaat bij voorkeur uit sproeidrogen; andere droogbehandelingen zoals onder toepassing van een droogwals of droogband bijvoorbeeld kunnen echter eveneens worden toegepast.

Opgemerkt wordt dat een stabiele pasta of suspensie is verkregen wanneer de fijngemaakte pigmentdeeltjes niet meer "uitzakken" in de pasta of suspensie binnen een bepaalde rustperiode van de pasta of suspensie. Gewoonlijk wordt hiervoor een periode van 5-30 min gekozen.

Tijdens het drogen wordt alleen de in het toegepaste waterige bindmiddel aanwezige hoeveelheid water verdampt. Het onderhavige proces is daardoor bijzonder milieuvriendelijk, terwijl het bovendien economisch voordelig is doordat geen materiaal behoeft te worden teruggewonnen.

Bij voorkeur is in de werkwijze volgens de uitvinding naast het bindmiddel tevens een dispergeermiddel aanwezig. Een dispergeermiddel bevordert het verkrijgen van een stabiele suspensie of pasta. De hoeveelheid van het toe te passen dispergeermiddel is niet bijzonder beperkt; het is voornamelijk afhankelijk van het in het concentraat toe te passen pigment type. Gewoonlijk zal echter het pigmentconcentraat 35 - 65% pigment, 4 - 10% dispergeermiddel en voor het overige (watervrij) bindmiddel bevatten.

Doelmatig past men een co-oplosmiddelvrij bindmiddel toe. In praktijk is echter gebleken dat een gehalte van een co-oplosmiddel tot ongeveer 5% in het toe te passen bindmiddel vrij aanvaardbare resultaten geeft. De beste resultaten verkrijgt men echter bij een gehalte aan co-oplosmiddel van 0-1%.

Bij voorkeur past men in de werkwijze volgens de uitvinding als bindmiddel een hars toe dat een glasovergangstem-peratuur bezit van 25 tot 55 ec. Een dergelijk materiaal blijkt namelijk bij de latere vorming van de poederverf nog goed te kunnen worden opgesmolten in de extrusie-inrichting. In dit verband wordt opgemerkt dat in de extrusie-inrichting gewoonlijk een temperatuur van 110 tot 130 °C toegepast.

Als in de uitvinding toe te passen bindmiddelen zijn polyesterharsen, epoxyharsen, alkydharsen, polyurethaanharsen of combinaties daarvan zeer doelmatig gebleken. Een epoxyhars verdient de voorkeur wanneer met de poederverf die daarmee bereidt wordt een laklaag moet worden gevormd die een grote bestendigheid tegen chemicaliën bezit.

Bij voorkeur past men een verzadigde polyesterhars toe waarin hydroxylgroepen aanwezig zijn. Een dergelijke polyesterhars die bijzonder geschikt is, bezit dan een zuurgetal tussen 20 en 55, meer in het bijzonder tussen 20 en 30.

Voorts is gevonden dat wanneer als dispergeermiddel een oppervlakte-actieve stof met een HLB-waarde van 10 tot 18, bij voorkeur 13 tot 17 wordt toegepast, een pigmentconcentraat kan worden verkregen, dat na verwerking tot een poederverf, een produkt verschaft met zeer voordelige eigenschappen.

Opgemerkt wordt de HLB-waarde een maat is voor een hydrofiele-lypofiele balans van een stof, en aangeeft hoe het totale gedrag van een stof ten opzichte van water en vet is: bij een lagere HLB-waarde, is een stof oleofiel en kan niet meer met water worden gemengd; een hogere HLB-waarde daarentegen heeft tot gevolg dat een stof hydrofiel is, wat er toe kan leiden dat de te bereiden poederverf na aanbrengen op een substraat daarvan kan worden afgewassen. De hierbovengenoemde HLB-waarden blijken dergelijke problemen volledig te ondervangen.

Bij voorkeur past men als dispergeermiddel een non-ionogene oppervlakte-actieve stof, gekozen uit de groep bestaande uit de geëthoxyleerde vetalcoholen, de geëthoxyleerde nonylfenolen, en de ethyleenoxyde/propyleenoxyde copolymeren en blokcopolymeren, toe.

Men kan echter eveneens een aniogene oppervlakte-actieve fosfaatester, of natrium- of ammoniumzouten van polyelectrolyten toepassen als dispergeermiddel.

Zoals hierboven is vermeld, maakt men in de onderhavige werkwijze pigmentdeeltjes fijn onder vorming van een stabiele pasta of suspensie. In praktijk is gebleken dat een pasta of suspensie stabiel is wanneer een deeltjesgrootte kleiner dan 15 μιη is verkregen; een dergelijke deeltjesgrootte vormt men bij voorkeur onder toepassing van een parelmolen. Uiteraard moeten de pigmentdeeltjes altijd kleiner zijn dan de dikte van de uiteindelijk te vormen laklaag. Voorts is de deeltjesgrootte van belang voor de glans van de te vormen laklaag in die zin dat de glans daarvan wordt bepaald door de deeltjesgrootte van de pigmentdeeltjes en de dispersiegraad daarvan.

De uitvinding is bijzonder geschikt gebleken voor organische pigmenten; dergelijke pigmenten zijn namelijk zeer moeilijk te dispergeren tijdens de vervaardiging van een poeder-verf. Door echter een pigmentconcentraat daarmee te maken, bleken dergelijke problemen volledig te kunnen worden ondervangen.

Organische pigmenten die bijvoorbeeld kunnen worden toegepast zijn carbon black, ftalocyanine groen, ftalocyanine blauw, organisch rood, en organisch geel.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het vormen van een als poederverf toe te passen poeder, door een pigment te mengen met een thermoplastische of thermohardende kunststof, een hardingsmiddel en additieven, het mengsel te mengen, te smelten, te extruderen en tot een poeder fijn te malen, die hierdoor wordt gekenmerkt dat men als pigment een pigmentconcentraat bereid volgens de hierboven uiteengezette werkwijze toepast.

Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het bekleden van een substraat met een poederverf door pigmentdeeltjes te mengen met een thermoplastische of thermohardende kunststof, een hardingsmiddel en additieven, het gevormde mengsel op te smelten en te extruderen, het gevormde extrudaat fijn te maken tot een poeder, het verkregen poeder aan te brengen op een substraat in de vorm van een dunne laag en deze dunne laag te laten harden onder vorming van een dunne film, die wordt gekenmerkt doordat men als pigmentdeeltjes pigmentconcentraatdeeltjes verkregen volgens de uitvinding toepast.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de volgende uitvoeringsvoorbeelden.

VOORBEELD I

Men vormde een mengsel uit 23,3 gew.% water, 0,2 gew.% schuimwerend middel, (NopcoNXZ R, merknaam van

Henkel AG) 1}, 0,1 gew.% conserveringsmiddel, (Parmatol A 23 R, merknaam van Schiilke & Mayr GmbH) 1}, 2,3 gew.% dispergeermiddel (Serad FN 1566 R, merknaam van Servo voor een oppervlakte-aktieve stof) 2), 42.1 gew.% bindmiddel in de vorm van een 43%'s waterige emulsie van een polyesterhars (Uradil, merknaam van DSM).

w additieven, en 2) oppervlakte-actieve stof, bestaande uit een geëthoxyleerde nonylfenol met een HLB-waarde van 13,5.

Aan het gevormde mengsel voegde men 32,0 gew.% chromophtalblauw ABR toe en dispergeerde dit pigment met behulp van een parelmolen tot een maximale deeltjesgrootte van 10 micron. Daarna versproeide men de pasta en verkreeg men de gewenste pigmentconcentraatdeeltjes bestaande uit 61,0 gew.% pigment, 34,6 gew.% bindmiddel, en 4,4 gew.% oppervlakte-actieve stof.

Verwerking van het gevormde pigmentconcentraat tot een blauwe poederverf, verschafte een poederverf met een goed dekkend vermogen, een gewenste glans, terwijl direct de gewenste kleuring over het gehele te bekleden substraat werd verkregen. VOORBEELD II

Onder toepassing van dezelfde stoffen als in Voorbeeld I vormde men een mengsel uit: 26.4 gew.% water, 0,3 gew.% schuimwerend middel, 0,1 gew.% conserveringsmiddel, 2,8 gew.% oppervlakte-aktieve stof, en 40.2 gew.% bindmiddelemulsie.

Aan dit mengsel voegde men 30,2 gew.% PV-echtgelb HG toe en dispergeerde dit pigment met behulp van een parelmolen tot een maximale deeltjesgrootte van 10 micron in de vorm van een stabiele pasta. De pasta werd versproeid ter verkrijging van pigmentconcentraatdeeltjes bestaande uit 60,0 gew.% pigment, 34.4 gew.% bindmiddel, en 5,6 gew.% oppervlakte-actieve stof.

Bij verwerking van de verkregen pigmentconcentraatdeeltjes tot een gele poederverf voor industriële toepassingen bleken de pigmentconcentraatdeelt jes een uitstekende verenigbaarheid te bezitten met de voor een poederverf gebruikelijke grondstoffen.

Voorts bleek de aldus gevormde poederverf geen kleur-krachtreserve meer te bezitten.

VOORBEELD III

Onder toepassing van dezelfde stoffen als in Voorbeeld I vormde men een mengsel uit: 33.0 gew.% water, 0,3 gew.% schuimwerend middel, 0,1 gew.% conserveringsmiddel, 4,2 gew.% oppervlakte-aktieve stof, en 34.1 gew.% bindmiddel-emulsie.

Aan dit mengsel voegde men 28,3 gew.% PV-rot HG toe en dispergeerde dit pigment met behulp van een parelmolen tot en maximale deeltjesgrootte van 10 micron ter verkrijging van een stabiele pasta. De pasta werd onderworpen aan sproeidrogen ter verkrijging van pigmentconcentraatdeelt jes bestaande uit 60,0 gew.% pigment, 31,2 gew.% bindmiddel en 8,8 gew.% oppervlakte-actieve stof.

Onder toepassing van de verkregen pigmentconcentraatdeel-tjes gevormde rode poederverf bezat uitstekende eigenschappen. VOORBEELD IV

Onder toepassing van dezelfde stoffen als in Voorbeeld I vormde men een mengsel uit: 18.2 gew.% water, 0,3 gew.% schuimwerend middel, 0,1 gew.% conserveringsmiddel, 3,5 gew.% oppervlakte-aktieve stof, en 39,7 gew.% bindmiddel-emulsie.

Aan het gevormde mengsel voegde men 38,2 gew.% ftalogroen 3G 220 toe en dispergeerde dit pigment met behulp van een parelmolen tot een maximale deeltjesgrootte van 10 micron, ter vorming van een stabiele pasta. De pasta werd versproeid ter verkrijging van pigmentconcentraatdeelt jes bestaande uit 65,0 gew.% pigment, 29,1 gew.% bindmiddel en 5,9 gew.% oppervlakte-actieve stof.

Onder toepassing van de verkregen pigmentconcentraatdeel-tjes gevormde groene poederverf bezat uitstekende eigenschappen. VOORBEELD V

Onder toepassing van dezelfde stoffen als in Voorbeeld I vormde men een mengsel uit: 28.6 gew.% water, 0,3 gew.% schuimwerend middel, 0,1 gew.% conserveringsmiddel, 4,3 gew.% oppervlakte-aktieve stof, en 36.6 gew.% bindmiddel-emulsie.

Aan het gevormde mengsel voegde men 30,1 gew.% Printex 75 toe en dispergeerde dit pigment met behulp van een parelmolen tot een maximale deeltjesgrootte van 10 micron, ter verkrijging van'een stabiele pasta. De pasta werd versproeid ter verkrijging van pigmentconcentraatdeeltjes bestaande uit 60,0 gew.% pigment, 31.3 gew.% bindmiddel en 8,7 gew.% oppervlakte-actieve stof.

De aldus gevormde pigmentconcentraatdeeltjes bleken een uitstekende verenigbaarheid te bezitten met de voor de bereiding van een (zwarte) poederverf gebruikelijke grondstoffen. VOORBEELD VI

Men vormde een mengsel uit 37,2 gew.% water, additieven bestaande uit: 0,2 gew.% schuimwerend middel (Nopco NXZ), en 0,1 gew.% conserveringsmiddel, dispergeermiddel bestaande uit: 2,7 gew.% fosfaatester (Serad FA 192, merknaam van Servo), en 0,3 gew.% natriumzout van een polyelectrolyt (Orotan 731, merknaam van Rohm GmbH) alsmede 22.4 gew.% bindmiddel, bestaande uit een 90%'s waterige emulsie van een polyurethan polyol (K-Flex UD 320 W, merknaam van King Industries)

Aan dit mengsel voegde men 37,3 gew.% Heliogeenblauw K 6911 D (merknaam van BASF) toe en dispergeerde dit pigment in een parelmolen tot een maximale deeltjesgrootte van 10 micron onder vorming van een stabiele pasta. De pasta werd versproeid ter verkrijging van pigmentconcentraatdeeltjes met dezelfde gunstige eigenschappen als de in de voorgaande voorbeelden bereide concentraatdeeltj es.

Opgemerkt wordt dat ter vergelijking als bindmiddel een waterige emulsie van een niet-drogende alkydhars en een olievrije alkydhars werd toegepast in plaats van het in de voorgaande voorbeelden toegepaste polyesterhars en polyurethan polyol. Dergelijke emulsies worden bijvoorbeeld in de handel gebracht door de firma Worlee onder de aanduiding Worleesol 84 (een niet-drogende alkydhars met 44% drog£ stof) en Worleepol V450 en Worleepol 808 (beide olievrije alkydharsen met 90% respectievelijk 98% droge stof). De resultaten die met de aldus gevormde pigmentconcentraten werden verkregen waren volledig vergelijkbaar met de op basis van een polyesterhars of een polyurethan polyol verkregen concentraten.

Claims (14)

1. Werkwijze ter bereiding van een pigmentconcentraat, met het kenmerk, dat men pigmentdeeltjes in aanwezigheid van een waterig bindmiddel fijnmaakt onder vorming van een stabiele pasta of suspensie, de gevormde pasta of suspensie onderwerpt aan een droogbehandeling en het pigmentconcentraat verzamelt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat naast het bindmiddel tevens een dispergeermiddel aanwezig is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men een bindmiddel met een co-oplosmiddelgehalte van 0-5% toepast.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat men als bindmiddel een hars met een glasovergangstemperatuur van 25-55 °C toepast.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat men als bindmiddel een polyesterhars, een epoxyhars, een alkyd-hars, een polyurethaanhars of een combinatie daarvan toepast.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat men een verzadigde polyesterhars met een zuurgetal van 20 tot 55, bij voorkeur 20-30, toepast.

7. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat men als dispergeermiddel een oppervlakte-actieve stof met een HLB-waarde van 10 tot 18, bij voorkeur 13 tot 17, toepast.

8. Werkwijze volgens conclusie 2 of 7, met het kenmerk, dat men als dispergeermiddel een non-ionogene oppervlakte-actieve stof, gekozen uit de groep bestaande uit de geëthoxyleerde vetalcoholen, de geëthoxyleerde nonylfenolen, en de ethyleenoxy-de/propyleenoxyde copolymeren en blokcopolymeren, toepast.

9. Werkwijze volgens conclusie 2 of 7, met het kenmerk, dat men als dispergeermiddel een anionogene oppervlakte-actieve fosfaatester of een natrium- of ammoniumzout van een polyelectro-lyt toepast.

10. Werkwijze volgens conclusie 1-9, met het kenmerk, dat men de pigmentdeeltjes fijnmaakt onder toepassing van een parelmolen tot een deeltjesgrootte kleiner dan 15 jum.

11. Werkwijze volgens conclusie 1-10, met het kenmerk, dat men als pigment een organisch pigment toepast, in het bijzonder gekozen uit carbon black, ftalocyanine groen, ftalocyanine blauw, organisch rood en organisch geel.

12. Pigmentconcentraat, verkregen onder toepassing van de werkwijze volgens conclusie 1-11.

13. Werkwijze voor het vormen van een als poederverf toe te passen poeder, door een pigment te mengen met een thermoplastische of thermohardende kunststof, een hardingsmiddel en additieven, het mengsel te mengen, te smelten, te extruderen en tot een poeder fijn te malen, met het kenmerk, dat men als pigment een pigmentconcentraat volgens conclusie 12 toepast.

14. ' Werkwijze voor het bekleden van een substraat met een poederverf door pigmentdeeltjes te mengen met een thermoplastische of thermohardende kunststof, een hardingsmiddel en additieven, het gevormde mengsel op te smelten en te extruderen, het gevormde extrudaat fijn te maken tot een poeder, het verkregen poeder aan te brengen op een substraat in de vorm van een dunne laag en deze dunne laag te laten harden onder vorming van een dunne film, met het kenmerk, dat men als pigmentdeeltjes pigmentconcentraatdeeltjes verkregen volgens de werkwijze volgens een of meer der conclusies 1-11 toepast.