PT89259B

PT89259B - Processo para a preparacao de precursores de pigmento e de pigmentos a partir dos referidos precursores

Info

Publication number: PT89259B
Application number: PT89259A
Authority: PT
Inventors: John Frances Clifford; Fiona Catherine Ruth Morrison
Original assignee: Cookson Group Plc
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1993-07-30
Also published as: EP0322173A1; US4898619A; NO885642D0; JPH01210466A; DK708388A; PT89259A; DK708388D0; NO885642L; GB8729729D0; AU2706188A

Description

Processo para a preparação de precursores de pigmento e de pigmentos a partir dos referidos precursores para que

C00K.S0N GROUP PLC, pretende obter privilégio de invenção em Portugal.

RESUMO presente invento diz respeito a um processo para a preparação de composições precursoras de pigmento, as quais compreendem cristalites de um complexo oxi-hidroxldo de ferro e alumínio que têm uma dimensão de partículas média inferior a 100 nanómetros e contêm de 10% a 80% em peso de alumínio como Al³⁺ com base no ferro, caracterizado por compreender a formação de uma solução aquosa que contém catiões alumínio (Al³⁺) e catiões ferro (Fe³⁺), opcionalmente na presença de um material transportador de queima branco, aumentando-se o pH da solução aquosa para mais de pH 1,5 a fim de precipitar desta um complexo de alumínio e ferro.

invento refere-se ainda a um processo para a preparação de composições precursoras de pigmento que compreendem cristali tes de óxido de ferro com uma dimensão média de partículas inferi or a 100 nanómetros envenenadas com 10% a 80% em peso de alumínio

3+ * como Al com base no peso do ferro, com a fórmula geral (Al FeJο λ

0^, onde x = 0,34 a 1,24 e possuindo a cor laranja, com as seguintes medições de cor

L (brilho) >45^s (intensidade) >40^s

H (tom)

50^s a 602 por queima de uma composição precursora de pigmento.

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S JA/1ÍH/3C871/019

-2:.SiVCRIA DESCRITIVA presente invento refere-se a um processo para a preparação de uma composição pigmento, e, em particular, a um pigmen to que tem cor de laranja.

Conhecem-se alguns pigmentos cor de laranja de ocorrência natural, por exemplo pigmentos laranja de Terra de Thiviers Sintética, mas são instáveis a altas temperaturas ou então são caros.

A Patente EP-B-0068311 divulga pigmentos em flocos baseados em óxido de ferro com a fórmula Al Fe_o 0-, na qual x se

X <,-”X o encontra na gama de 0,02 a 0,5. Estes pigmentos em flocos podem ser escamosos, hexagonals ou tabulares, mas são sempre caracterizados por terem uma razão diâmetro para espessura, elevada. Os flocos típicos têm diâmetros de 2-12 micra e espessu ra de 0,1 a 0,5 mícron. Os pigmentos em flocos têm cores que , desde vão desde o cobre ate/vermelho a violeta. Os pigmentos são preparados por meio do tratamento de uma suspensão aquosa, que contém hidroxido férrico ou hidrato de óxido férrico hidrotermicamente na presença de um hidroxido e/ou carbonato de metal alcalino, e um aluminato de metal alcalino dissolvido.

pedido de Patente dos E.U. n². 4 291 010 divulga um óxj^ do de ferro amarelo sintético coberto com solução sólida de (FeAl)OOH. Este pigmento tem uma grande resistência ao calor, de aproximadamente 50²C.

A requerente desenvolveu agora um pigmento cor de laranja que é baseado num óxido complexo de alumínio e ferro e que tem qualidades tão boas como as do pigmento de ocorrência natural, Terra de Thiviers, e um processo para a preparação do mesmo.

Por conseguinte, o presente invento proporciona uma composição precursora de pigmento que compreende cristalites de um complexo oxi-hidróxido de ferro e alumínio que tem uma dimensão de partículas média inferior a 100 nanómetros e que contém de 10/ a 80/ em peso de alumínio na forma de Al base no peso do ferro.

com οΒ 590

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-30 termo pigmento cor de laranja designa na presente um pigmento que tem as seguintes medições de cor efectuadas com a utilização de qualquer instrumento padrão de medição de cor: L (brilho) *45⁹ (intensidade) >40²

H (tom) 50⁹ a 60^e.

A composição precursora de pigmento do presente invento é um complexo oxi-hidróxido de f erro^e/alumínio na forma de cri_s talites que têm uma dimensão de partículas média inferior a 100 nanómetros, preferivelmente uma dimensão de partículas média inferior a 75 nanómetros. 0 alumínio esta incluído numa quantidade superior a 10% em peso com base no peso de ferro, preferivelmente de 60 a 80% em peso.

Prefere-se que a composição precursora de pigmento inclua um material transportador de queima branca sobre o qual o complexo de ferro e alumínio e precipitado durante a sua preparação, e, quando esse substrato é incluído, a composição precursora contem preferivelmente 60 a 80% em peso de Al com base no peso de ferro.

Cs materiais transportadores apropriados incluem as argilas de queima branca, por exemplo caulino, sílica ou alumina.

Preferivelmente, o alumínio esta presente como veneno na forma de oxi-hidróxido de alumínio.

A composição precursora de pigmento do presente invento, quando queimada a uma temperatura na gama de 700⁹ a 1200-C, desenvolve uma cor/íaranja com as seguintes medições de cor:

L (brilho)>45

C (intensidade)>40

H (tom) 502 a60

Quando se efectua a queima a estas temperaturas, as cr is. talites de complexo de ferro e alumínio são transformadas em cristalites de óxido de ferro envenenadas com Al° .

Assim, o presente invento inclui no seu âmbito, um pigmento que compreende cristalites de óxido de ferro, que têm uma dimensão de partículas média inferior a 100 nanómetros, envenenadas com alumínio na forma de Al^⁺ numa quantidade de ^7 x/* £3 590

-410a a 80a (^A1x^?e2-x

1,24, e oon

- r .1 em peso baseado no ferro, que tem a formula geral )0_x na qual x = 0,34 a 1,24, preferivelmente 1,10 a ^ύde uma cor/laranja com as seguintes medições de cor: (brilho)>45 (intensidade)>40 (tom) 50^Q a 60²

C pigmento cor de laranja do presente invento tem uma es tabílidade a requeima até 1150-0 boa e mantém a sua cor de laran ja a altas temperaturas.

* ·*.

presente invento também inclui no seu âmbito um proces so oara a preparação de uma composição precursora de pigmento conforme descrita anteriormente, processo este que compreende a formação de uma solução aquosa que contém catiões de alumínio (Al³⁺) e catiões de ferro (Fe³⁺), opcionalmente na presen ça de um material transportador de queima branca, e a elevação do pH da solução aquosa para mais de pH 1,5 a fim de precipitar dela oxi-hidróxido de ferro envenenado com catiões de Al³⁺.

Embora a solução que contém Al⁵⁺ e Fe³⁺ possa ser formada quer por meio da adição de alumínio (Al³') à solução de ferro , 3+, .

(Fe ) ou vice-versa, prefere-se a primeira opção especificada.

pH da solução resultante pode ser ajustado por quaisquer meios apropriados, por exemplo pela adição de uma base orgânica como etanolamina ou de um hidróxido de metal alcalino, como hidróxido de potássio. 0 pH é elevado preferivelmente para o interior da gama de 1,5 a 6,5, preferivelmente 4,0 a 6,5.

A solução que contém catiões de Fe³⁺ e de Al³⁺ é misturada, opcionalmente, com um material transportador de queima branca do tipo especificado anteriormente.

0s catiões de ferro (Fe ) podem ser fornecidos por qualquer sal que contenha o ferro neste estado de oxidação. Exemplos de sais apropriados são cloreto férrico, ΕβΟΙ^.ΘΗρΟ, sulfato férrico, Feg(30^).9HgO e acetato férrico.

Os catiões de alumínio(Al³⁺) podem ser proporcionados por cualquer sal que contenha o alumínio neste estado de oxidação. Exemplos de sais apropriados sao sulfato de alumínio,

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Α1_ρ(30^) .16Η 0, cloreto de alumínio, AlCl^.õH 0, e acetato de alumínio.

-ΟQuando se eleva o pH das soluções mistas, forma-se um pre cipitado de um complexo de ferro e alumínio. Quando se disper sa um material tem os catiões transportador de queima branca na solução que con 3+ 3+ de Fe e de Al , o complexo de ferro e alumínio deposita-se corro um precipitado sobre este material transporta dor de queima branca.

precipitado é depois filtrado da suspensão e o bolo de filtro é seco, preferivelmente ao ar. 0 bolo de filtro pode ser depois triturado ou moído em moinho de esferas, se se desejar. 0 bolo de filtro desagregado e depois queimado a uma temperatura na gama de 700⁹ a 1200²C e a comoosição oigmento desende volve uma cor/laranja conforme especificado anteriormente. Quan do se efectua a queima a estas temperaturas, o complexo de ferro e alumínio e transformado em cristalites de oxido de ferro envenenadas com Al^⁺.

Como variante, a composição precursora de pigmento do presente invento pode ser utilizada como uma composição de revesti mento, em suspensão, ou depois de secagem ao ar como material de revestimento, por exemplo para revestir tijolos. Quando se efectua a cozedura dos tijolos, a composição pigmento desenvol ve uma cor/íaranja conforme especificado anteriormente. Duran te a cozedura dos tijolos, o complexo de ferro e alumínio é transformado em cristalites de óxido de ferro envenenadas com

presente invento vai ser descrito de maneira mais pormenorizada com referência aos Exemplos que se seguem.

Nestes Exemplos, as medições de cor foram efectuadas com a aplicação da técnica seguinte.

PREDIÇÃO DE COR

Obteve-se uma amostra de material com o peso de aproximadamente 6g, utilizando técnicas de amostragem padrão, e carregou-se a amostra na célula do po de um instrumento de medida de cor convencional. Sangrou-se a célula moderadamente e veri ficaram-se as superfícies visíveis para se ter a certeza de

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que a superfície estava lisa e mesmo sem falhas. 0 instrumen to de medida de cor foi calibrado com um ladrilho preto padrão e um ladrilho branco padrão. Os componentes ultravioleta e es pecular da fonte luminosa foram depois exluídos e efectuaram-se as medições na amostra. As medições de cor foram feitas duas vezes e tomaram-se os valores médios de L (brilho), 0 (intensidade) e H (tom). A célula de pó foi seguidamente limpa com acetona, antes da introdução de uma nova amostra na mesma. 0 instrumento utilizado para as medições de cor foi um instrumento Micromatch 2000 proveniente de ICS Instrumental Colour Systems .

EXEMPLO 1

Dissolveu-se cloreto férrico (7,12 g) em 378 ml de água desionizada e dissolveu-se nesta,sulfato de alumínio (7,00 g) com agitação. Juntou-se caulino leve (12,00 g) à solução para formar uma suspensão e manteve-se a suspensão em agitação.

Adicionou-se Lentamente amino-etanolamina à suspensão, com agitação permanente, para elevar o pH acima de 4. Filtrou-se a suspensão e secou-se o bolo de filtro ao ar a uma tempera tura inferior a 200^β0. Em seguida desagregou-se e triturou-se o bolo de filtro até passar por um crivo com 250 micra de malha. 0 bolo de filtro desagregado e triturado foi queimado a 1050²C durante duas horas. Daqui resultou um pigmento com os seguintes valores de medição de cor:

L =49,18

G =41,73

H =54,28

EXEMPLO 2

Repetiu-se o procedimento geral do Exemplo 1, excepto que 1,03 g de acetato de alumínio substituíram o sulfato de alumínio, se adicionaram 9 g de caulino leve à solução para formar uma suspensão e o pH da suspensão foi elevado acima de 4 por melo da adição de 140 ml de uma solução 1M de hidróxido de potássio. 0 produto queimado a 1050^sC apresentou os seguintes valores de medição de cor:

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SJA/MH/30871/019 , ΓΊ _

L =56,27 =41,00

Η =53,26

EXEMPLOS 3 a 12

Repetiu-se nestas experiências o procedimento geral do Exemplo 1. Os diversos ingredientes utilizados nestas experiências estão abreviados no Quadro 1 que se segue, da seguinte maneira:

FC = Cloreto férrico

FS = Sulfato férrico

AO = Cloreto de alumínio

AS = Sulfato de alumínio

AA = Acetato de alumínio

ΑΕΞΑ - Amino-etiletanolamina.

Salvo indicação em contrario, todas estae experiências foram baseadas na utilização de

378 ml de água desionizada g de caulino leve e a queima efectuou-se durante 2 horas a temperatura indicada.

(Segue Quadro 1)

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53Α/ΜΗ/30871/019

r—1

Ο cr ο cZ CD

σχ	04	ro	LO	O	<T	XO	<r	LO	CD
OJ	ο	MD	CA	to	MD	co	o-	04	ro
·*
ο	ΓΟ	<T	LO	ro	ro	LO	<T	ro	ro
LO	LO	LO	LO	to	LO	LO	LO	LO	LO
σχ	LO	04	r~H	ro	r—I	LO	MD	04	ro
Ο~	LO	ΓΟ		LO	C4	Γ	re	ro	04
·»
ΓΟ	CM	OJ	xO	»~l	<T	·—1	O	04	ro
<Γ	<r	<3-	<r	<3·	<r	<r	<r	<T
CO	o	O	co	σ\	ro	o	co	<r	co
LO	CD	LO	ro	co	00	o-	LO	•-d	o
Ο	<X	CA	CA	LO	'—1	re	xo	ro	rêT
κθ	LO	LO	LO	LO	LO	LO	LO	LO	LO

								ca		ca
Ο	o	o	o	o	o	o	O	O P	CD	u
LO	LO	LO	LO	LO	LO	LO	LO	o o	CD	o
Ο	o	O	o	O	O	o	O	re _c	σχ	r~
·—I	«-H	r-1	r-4	r—¹1	»~l	f^-1	r—1
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Ο-	o	LO	o	co	r-H	re	xo	O	o
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Ο ΙΛ Ο ο\ σχ

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ca	ca	ca
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CL	CL	CL
ca	ca	ca

ιι ιι ιι

ω ω ίο ο ca f-l ω co -Ο ο

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SJA/.YH/30371/019

-9Para fins de comparação, obtiveram-se duas amostras de

Terra de Thiviers e efectuaram-se medições de cor.

Obtiveram-se as medidas seguintes:

Terra de Thiviers Amostra 1

Terra de Thiviers Amostra 2

L 0H

43,59 51,1150,63

41,02 43,7847,17

EXEMPLO 13

Refetiu-se de maneira geral o procedimento do Exemplo 6, e obtiveram-se por este meio microfotografias do pigmento formado.

A Figura 1 representa a micrografia de cristalites de óxido de ferro e alumínio que revestem as partículas de argila, enquanto que a Figura 2 representa a micrografia do mesmo produto com uma ampliação maior que mostra a dimensão da cris_ talite.

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3ΙΑ/?·Ή/3Ο371/Ο19

Claims

1 - Processo para a preparação de composições precursoras de pigmento, as quais compreendem cristalítes de um complexo oxi-iiidroxido de ferro e alumínio que têm uma dimensão de particulas média inferior a 100 nanometros e contêm de lCx a 80/ n t 3+ em peso de alumínio como Al com base no ferro, caracterizado por compreender a formação de uma solução aquosa que contém ca tiões alumínio (Al ) e catlões ferro (Fe ), opcionalmente na presença de um material transportador de queima branco, aumentando-se o pH da solução aquosa para mais de pH 1,5 a fim de precipitar desta um complexo de alumínio e ferro.

2 - Processo de acordo com zado por as comDosíções conterem 3+ nio, como Al a reivindicação 1, caracteride 60 a 80/ em peso de alum.í-

3 - Processo de acordo com as reivindicações 1 racterizado por as composições incluírem um material catransportador de queima branco.

4 - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o material transportador ser uma argila, sílica ou alumina de queima brancas.

5 - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a argila ser caulino.

6 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as cristalites do complexo de ferro e alumínio terem uma dimensão media de partículas infe- z

rior a 75 nanometros.

7 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizad.o por as referidas composições esta- z rem na forma de un po seco.

8 - Processo de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por se adicionar uma solução que contem catlões alumínio (Al³⁺) a uma s olução que contém catlões ferro (Fe³⁺).

9 - Processo de acordo com as reivindicações anteriores,

Μ * 'Z. f caracterizado por o pH da solução que contem os catlões Al e

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-113+

Fe ser ajustado por meio da adiçao de uma base organica como z etanolamina ou de um hidroxido de metal alcalino.

10 - Processo de acordo com a reivindicação 9, caracteri zado por o pH da mistura ser aumentado para um pH na gama de 1,5 a 6,5, preferivelmente de 4,0 a 6,5.

11 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações

3+ anteriores, caracterizado por os catiões Fe serem proporcionados por cloreto ferrico, sulfato férrico ou acetato ferrico

3+ e os catiões Al serem proporcionados por cloreto de alumínio, sulfato de alumínio ou acetato de alumínio.

12 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o precipitado ser separado da suspensão e seco ao ar a uma temperatura abaixo de 200^eC.

13 - Processo para a preparação de um pigmento, o qual compreende cristalites de oxido de ferro que tem uma dimensão média de partículas inferior a 100 nanometros, envenenadas com 10/ a 80/ em peso de alumínio como Al^⁺ com base no peso do fer ro, que têm a formula geral (Al ?e_o )0-., na qual x = 0,34 a 1,24, caracterizado por se queimar uma composição precursora de pigmento preparada de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12, a uma temperatura na gama de 700^eC a 12C0-C, para proporcionar um pigmento cor de laranja com as seguintes medições de cor:

L (brilho) >45 e C (intensidade) >40S H (tom) 502 a 602

14 - Processo de acordo com a reivindicação 13, caracteri zado por o pigmento ser envenenado com 60 a 80/ em peso de alu-

34· mínio como Al e ter a fórmula geral (Al Fe_o )0_, na qual x = X X O