СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТОВ Российский патент 1997 года по МПК C09C1/60 C09C3/04 

Изобретение относится к области получения оболочковых пигментов, которые могут быть использованы в различных отраслях промышленности в качестве заменителей синтетических пигментов.

Известен способ получения пигментов путем нанесения на оксид кремния оболочки из оксида цинка при соотношении между оксидом кремния и оксидом цинка 20-70:30-80 [1]
Способ осуществляется путем обработки основы растворами соединений цинка при высоких температурах.

Этот способ технически сложен, т. к. связан с применением высоких до 800^oC температур и с длительностью обработки.

Известен способ получения светло-желтых пигментов путем растирания смеси 3,2-46,7 мас. оксида кремния, 50-91,4 мас. диоксида титана и 1,3-2,7 мас. оксида железа с 4-8 мас. оксида цинка (от веса смеси первых трех компонентов) и последующего прокаливания общей смеси при 850^oC в течение двух часов [2]
Полученные этим способом пигменты характеризуются неплохой укрывистостью порядка 90-100 г/м², однако в этом способе используются в значительных количествах все достаточно дорогие пигменты при довольно низком расходе оксида кремния и, кроме того, для осуществления способа требуются высокие температуры.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения пигментов путем совместной обработки измельчения в струйном аппарате в газовой среде при сверхзвуковой скорости, давлении 7,5-17 бар и температуре 160-550^oC силиката (талька) как наполнителя и двуокиси титана, являющейся красящей составляющей [3]
Белые пигменты, получаемые по этому способу, если использовать количество титана не более 20 мас.ч. характеризуются недостаточно высокими показателями укрывистости и белизны. При этом способ технологически сложен и связан с большими энергозатратами.

Все это значительно увеличивает стоимость пигмента. Кроме того, цветные пигменты, получаемые этим известным способом, также не отвечают требованиям по укрывистости и декоративности.

Целью изобретения является создание способа получения пигмента по упрощенной технологии, по которому при относительно небольшом расходе красящего компонента-цветоносителя можно было бы получить пигменты с высокими показателями укрывистости и декоративности.

Это обеспечивается способом получения пигмента путем обработки частиц основы-наполнителя и красящей добавки совместно в аппарате для измельчения, при этом предварительно производят обработку основы-наполнителя при воздействии центробежной силы с ускорением 20-55g в течение 1-5 мин, а затем обработанный наполнитель при тех же режимах подвергают обработке с красящим веществом-добавкой при массовом соотношении между ними 80-85:15-20 соответственно.

В качестве основы-наполнителя по данному способу используют синтетические силикаты кальция nCaO_mSiO₂ или природные минералы.

Способ по изобретению технологически несложен, характеризуется небольшой энергоемкостью, а полученные при этом пигменты имеют высокие показатели свойств, способ промышленно применим.

В качестве основы-наполнителя используют отбеленные синтетические силикаты кальция, приготовленные различными методами.

Например, сырьевую шихту, состоящую из карбонатсодержащего компонента (например, мел, известняк) и силикатсодержащего компонента (например, кварцевый песок, трепел), и стабилизирующую добавку в соответствии со стехиометрической формулой соединения, которое нужно получить, гранулируют и подают на обжиг.

Белый наполнитель получают также путем обжига в окислительной среде при температуре 1300-1500^oC или в слабовосстановительной среде с последующим отбеливанием в воде путем резкого охлаждения от 1300^o C до 100^oC.

Обожженные гранулы можно также охлаждать с градиентом охлаждения 3,5-8 град/мин.

Кроме того, в качестве наполнителя при получении пигмента по изобретению возможно использование барита, кальцита, талька, монокристаллического кварца и других природных минералов.

В качестве красящих добавок по данному способу используются различные пигменты, как неорганические, так и органические.

Способ осуществляют следующим образом (в соответствии с примерами 1 таблицы 1).

Пример 1. Отбеленные синтетические силикаты, содержащие в мас.ч. волластонит 5-30, ранкинит 5-40 и γ-двухкальциевый силикат 10-75, помещают в мелющий аппарат планетарного типа. Загрузка мелющих тел 0,5 барабана по объему, скорость оборотов водила 1200 об/мин, ускорение центробежной силы в аппарате 40g. В качестве мелющих тел использовались порфиритовые шары или металлические шары диаметром 5-7 мм. Обрабатывают при указанном режиме силикат кальция в течение 1 мин. После этого переводят обработанный наполнитель в следующий такой же аппарат, в который загружают на 80 мас.ч. наполнителя 20 мас.ч. двуокиси титана. Обрабатывают смесь компонентов при том же режиме, что и основу в течение 5 минут.

Пример 2. Природный минерал кальций помещают в мелющий аппарат планетарного типа. Загрузка мелющих тел 0,5 барабана по объему, скорость оборотов водила 850 об/мин. В качестве мелющих тел используют порфиритовые шары диаметром 5-7 мм. Ускорение центробежной силы 20g. Обрабатывают основу-наполнитель в течение 5 минут. После этого в этот же аппарат загружают на 35 мас. ч. кальцита 15 мас.ч. голубого фталоцианитового пигмента и обрабатывают смесь при ускорении центробежной силы в мельнице 20g в течение 3 минут.

Пример 3. Природный минерал барит помещают в мельницу планетарного типа. Загрузка мелющих тел как в примере 1. Обрабатывают при ускорении центробежной силы 55g в течение 3 минут (скорость оборотов водила 1400 об/мин.). После этого обработанный наполнитель переводят в другую мельницу планетарного типа и туда добавляют зеленый фталоцианитовый пигмент в количестве на 83 мас.ч. барита 17 мас.ч. пигмента. Обрабатывают смесь при ускорении центробежной силы 55g в течение 1 минуты.

Пример 4. Выполняют по режимам примера 1, но в качестве основы-наполнителя используют монокристаллический кварц, а в качестве красящей добавки желтый светопрочный пигмент.

Пример 5. Выполняют в соответствии с примером 1, но в качестве красящей добавки используют красный светопрочный пигмент.

Пример 6. Выполняют по режимам примера 2, но в качестве основы-наполнителя используют тальк.

Контрольные примеры, иллюстрирующие нарушение режимов, указанных в формуле изобретения, представлены также в таблице 1 (см. примеры 7к-10к).

В таблице 2 представлены данные по свойствам оболочковых пигментов, полученных по примерам изобретения, по контрольным примерам и способам по заявке Франции N 2575170.

По известному способу по заявке Франции N 2575170 были получены пигменты при использовании в качестве основы-наполнителя талька со всеми красящими добавками, которые использовались в примерах изобретения.

Свойства пигментов, полученных по известному способу, для сравнения представлены также в таблице 2 (примеры 1к-5к).

Пример 1к пигмент, полученный по известному способу на основе смеси талька с 20 мас. двуокиси титана.

Пpимер 2к пигмент, полученный по известному способу, но на основе смеси талька с 15 мас. голубого фталоцианитового пигмента.

Пример 3к пигмент, полученный по известному способу, но на основе смеси талька с 17 мас. зеленого фталоцианитового пигмента.

Пример 4к пигмент, полученный по известному способу, но на основе смеси талька с 20 мас. желтого светопрочного пигмента.

Пример 5к пигмент, полученный по известному способу, но на основе смеси талька с 20 мас. красного светопрочного пигмента.

Из таблицы 2 следует, что изобретение обеспечивает получение оболочкового пигмента с высокими показателями качества, превышающими эти показатели пигментов, полученных известным способом, но при этом он очень экономичен, затраты энергии при его осуществлении значительно ниже и не требуется дополнительная термообработка и создание давления.

Получение пигмента по данному изобретению возможно как по непрерывной, так и периодической схеме.

Сущность изобретения: частицы наполнителя типа химикатов кальция или природных минералов обрабатывают в аппарате для измельчения планетарного типа при воздействии центробежной силы с ускорением 20-55g в течение 15 минут, а затем обработанный наполнитель подвергают такой же обработке совместно с красящим продуктом при массовом соотношении 80-85:15-20. Например, из 80 мас.% синтетического силиката кальция и 20 мас.% двуокиси титана получают пигмент с укрывистостью 44,9 г/м², маслоемкостью 20 г/100 г пигмента и степенью белизны 97,5%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1 1. Способ получения пигментов, включающий обработку частиц красящего вещества и наполнителя совместно в аппарате для измельчения, отличающийся тем, что частицы наполнителя предварительно обрабатывают в аппарате для измельчения планетарного типа при воздействии центробежной силы с ускорением 20 55 g в течение 1 5 мин, а затем обработанный наполнитель подвергают такой же обработке совместно с красящим продуктом.2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют синтетические силикаты кальция или природные минералы.2 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что наполнитель и красящий продукт используют в соотношении 80-85 15-20.