Способ получения синтетических пигментов Российский патент 2024 года по МПК C09B67/04 C09B67/22 C09C3/06 C09C3/08 

Изобретение относится к получению композиционных материалов, в частности к синтетическим пигментам, которые могут быть использованы при производстве красок, эмалей, цветных цементов и бетонов, сухих смесей, для окрашивания пластических масс и резинотехнических изделий.

Известен способ получения пигментов обработкой наполнителя в аппарате для измельчения планетарного типа при воздействии центробежной силы с ускорением 20-55 g в течение 1-5 минут с последующим введением органического или неорганического пигмента и совместной обработкой полученной смеси в том же самом аппарате (RU №2077545, МПК С09С 1/60(2006.01), С09С 1/00(2006.01), С09С 3/04(2006.01), опубл. 20.04.1997).

Недостатком известного способа является низкая укрывистость (44-55 г/м²), что обуславливает большой расход пигмента при его применении.

Известно, что основные технологические и экономические показатели пигментов (укрывистость, красящая способность, чистота цветового тона) определяется природой пигмента (органический или неорганический). Неорганические пигменты обладают высокой кроющей способностью, свето- и атмосферостойкостью, но уступают органическим пигментам по величине красящей способности, а также яркости оттенков различных цветов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ получения органоминеральных пигментов, который осуществляют двустадийной обработкой пигмента и наполнителя в виброцентробежной мельнице, причем, на первой стадии обработку ведут с использованием в качестве красителя органического пигмента при массовом соотношении его с наполнителем, равном 0,5-2,0: 99,5-98,0, в виброцентробежной мельнице с шаровой загрузкой барабанов 60-70%, а на второй стадии в полученную смесь вводят неорганический пигмент в количестве 25-35% от массы полученной смеси и осуществляют механоактивацию с одновременным капсулированием наполнителя пигментом в виброцентробежной мельнице с шаровой загрузкой 45-55% (RU №2175338, (51) МПК С09В 67/04 (2000.01), С09В 67/22 (2000.01), С09С 3/06 (2000.01), опубл. 27.10.2001).

Указанное изобретение позволяет резко повысить малярно-технические характеристики пигментов, а именно укрывистость, диспергируемость, красящую способность и цветовые характеристики.

Недостатком известного способа является сложность технологического процесса: получение органоминерального пигмента происходит в две стадии, что значительно удорожает производство пигмента.

Была поставлена задача упрощения технологического процесса изготовления без потери потребительских свойств пигментов.

Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе получения синтетических пигментов обработкой пигмента и наполнителя в центробежной эллиптической шаровой мельнице, наполнитель смешивают с органическим пигментом и неорганическим пигментом при массовом соотношении (80-70):(0,4-1,5):(19,6-28,5) соответственно и осуществляют механоактивацию с одновременным капсулированием наполнителя пигментом в центробежной эллиптической шаровой мельнице с шаровой загрузкой первой камеры 60-70% и второй камеры 40-50% в течение 2,5-3,0 минут.

Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что наполнитель смешивают с органическим пигментом и неорганическим пигментом при массовом соотношении (80-70):(0,4-1,5):(19,6-28,5) соответственно и осуществляют механоактивацию с одновременным капсулированием наполнителя пигментом в центробежной эллиптической шаровой мельнице с шаровой загрузкой первой камеры 60-70% и второй камеры 40-50% в течение 2,5-3,0 минут позволяет за счет получения пигментов за одну стадию с малярно-техническими свойствами, соответствующими неорганическим пигментам, а красящей способностью и цветовыми характеристиками, близкими к органическим пигментам, добиться упрощения технологического процесса изготовления без потери потребительских свойств пигментов.

Проведенный анализ известных технических решений позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый способ не был ранее известен и не следует явным образом из изученного уровня техники.

Для осуществления способа получения синтетических пигментов обработкой пигмента и наполнителя в центробежной эллиптической шаровой мельнице наполнитель смешивают с органическим пигментом и неорганическим пигментом при массовом соотношении (80-70): (0,4-1,5):(19,6-28,5) соответственно и осуществляют механоактивацию с одновременным капсулированием наполнителя пигментом в центробежной эллиптической шаровой мельнице с шаровой загрузкой первой камеры 60-70% и второй камеры 40-50% в течение 2,5-3,0 минут.

Механоактивация с одновременным капсулированием наполнителя пигментами проводилась в двухтрубной центробежной эллиптической шаровой мельнице «Активатор-С500», выпускаемой ООО «Завод Химического Машиностроения» в Новосибирской области, каждая из труб которой имеет две камеры помола, разделенные решеткой. Такая конструкция позволяет производить разную шаровую загрузку первой и второй камеры.

В качестве наполнителя в данном способе используют карбонат кальция, тальк, каолин, керамзит и другие неорганические материалы. В качестве органических пигментов могут быть использованы азо-, антрохиноновые, фталоцианиновые, хинокридоновые и другие органические пигменты. В качестве неорганических пигментов могут быть использованы различные железооксидные пигменты, оксид хрома, диоксид титана и др. неорганические пигменты.

Предлагаемые режимы и последовательность обработки наполнителя и красящего вещества обусловлены следующим. На первой стадии обработки в первой камере мельницы происходит интенсивное перемешивание компонентов, что достигается загрузкой рабочей камеры мельницы мелющими телами (шарами) на 60-70% свободного объема. Высокая степень смешивания и гомогенизации при этом обусловлена тем, что при указанной шаровой загрузке мелющие тела оказывают на материал преимущественно истирающее и раздавливающее воздействие, что способствует равномерному распределению одного компонента в среде другого.

На второй стадии обработки необходимо усилить эффект механоактивации материала, требуемый для осуществления твердофазных реакций между компонентами смеси. Для достижения этой цели следует обеспечить высокие ударные (раскалывающие) нагрузки, вызывающие возникновение энергетически активных центров в кристаллических решетках частиц перерабатываемых материалов. Поэтому на второй стадии шаровую загрузку мельницы уменьшают до 40-50%, что обеспечивает большее свободное пространство для мелющих тел и позволяет развивать им большую кинетическую энергию при контакте с материалом.

Оптимальное время смешивания наполнителя с органическим пигментом и неорганическим пигментом в течение 2,5-3,0 минут было определено опытным путем исходя из требований качества изготовляемого продукта и экономической целесообразности.

Нижеследующие примеры поясняют настоящее изобретение.

Пример 1. Природный материал кальцит смешивают в смесителе принудительного действия с зеленым фталоцианиновым пигментом и неорганическим пигментом - оксидом хрома в соотношении 79:1:20 и обрабатывают в центробежной эллиптической шаровой мельнице в течение трех минут. Загрузка мелющих тел (шаров) первой камеры составляет 70% объема помольной камеры, второй - 50% помольной камеры, частота колебаний 75 с^-1, амплитуда колебаний 50 мм, мелющие тела - стальные шары диаметром 12-17 мм, ускорение 40 g. Полученный пигмент зеленого цвета имеет укрывистость 15-18 г/м², диспергируемость 15 (см. таблицу 1).

Пример 2. Природный материал кальцит смешивают в смесителе принудительного действия с желтым светопрочным пигментом и с желтым железооксидным пигментом в соотношении 76:0,8:23,2 и обрабатывают в центробежной эллиптической шаровой мельнице при тех же параметрах, что и в примере 1. Полученный пигмент желтого цвета имеет укрывистость 18-20 г/м², диспергируемость 15 мкм, цветовые характеристики соответствуют эталонному образцу.

Пример 3. Каолин для лакокрасочной промышленности смешивают в смесителе принудительного действия с белым пигментом - двуокись титана в соотношении 70:30 и обрабатывают в центробежной эллиптической шаровой мельнице. Загрузка мелющих тел (шаров) первой камеры составляет 65% объема помольной камеры, второй - 40% помольной камеры, частота колебаний 75 с^-1, амплитуда колебаний 50 мм, мелющие тела - стальные шары диаметром 12-17 мм, ускорение 50 g. Полученный пигмент имеет укрывистость 34 г/м², диспергируемость 16.

Использование других органических пигментов и наполнителей и неорганических пигментов приводит к тому же техническому результату.

Технические характеристики полученных пигментов и режимы процесса их производства приведены в таблице, которая показывает, что при одностадийной механоактивации сокращается, во-первых, время производства пигментов без ухудшения малярно-технических показателей, во-вторых отпадает необходимость в использовании второй мельницы.

Предложенный способ производства синтетических пигментов является экологически безопасным, малоэнергоемким и несложным в реализации. Данный способ прошел испытания на производственных площадях ООО «РЕЛИЗ». Полученные в результате заявляемого технологического процесса синтетические пигменты имеют высокие потребительские свойства.

Изобретение относится к получению композиционных материалов, в частности к синтетическим пигментам, которые могут быть использованы при производстве красок, эмалей, цветных цементов и бетонов, сухих смесей, для окрашивания пластических масс и резинотехнических изделий. Описан способ получения синтетических пигментов обработкой пигмента и наполнителя в центробежной эллиптической шаровой мельнице, осуществляемый в одну стадию с использованием двухтрубной центробежной эллиптической мельницы, каждая из труб которой имеет две камеры помола, разделенные решеткой, для обеспечения шаровой загрузки первой камеры 60-70% по объему и второй камеры 40-50%. При этом наполнитель смешивают с органическим пигментом и неорганическим пигментом при массовом соотношении (80-70):(0,4-1,5):(19,6-28,5) соответственно и осуществляют механоактивацию с одновременным капсулированием наполнителя пигментом в центробежной эллиптической шаровой мельнице в течение 2,5-3,0 минут, причем в качестве наполнителя используют кальцит, в качестве органического пигмента - пигмент зеленый фталоцианиновый или пигмент желтый светопрочный, а в качестве неорганического пигмента - оксид хрома или пигмент желтый железооксидный. Технический результат - упрощение технологического процесса изготовления без потери потребительских свойств пигментов. 1 табл., 3 пр.

Способ получения синтетических пигментов обработкой пигмента и наполнителя в центробежной эллиптической шаровой мельнице, отличающийся тем, что способ осуществляют в одну стадию с использованием двухтрубной центробежной эллиптической мельницы, каждая из труб которой имеет две камеры помола, разделенные решеткой, для обеспечения шаровой загрузки первой камеры 60-70% по объему и второй камеры 40-50%, при этом наполнитель смешивают с органическим пигментом и неорганическим пигментом при массовом соотношении (80-70):(0,4-1,5):(19,6-28,5) соответственно и осуществляют механоактивацию с одновременным капсулированием наполнителя пигментом в центробежной эллиптической шаровой мельнице в течение 2,5-3,0 минут, причем в качестве наполнителя используют кальцит, в качестве органического пигмента - пигмент зеленый фталоцианиновый или пигмент желтый светопрочный, а в качестве неорганического пигмента - оксид хрома или пигмент желтый железооксидный.