DE2247695A1

DE2247695A1 - Verfahren zur herstellung von pulverfarbe

Info

Publication number: DE2247695A1
Application number: DE19722247695
Authority: DE
Inventors: James William Garner; Ivan Hsieh-An Tsou
Original assignee: Grow Chemical Corp
Current assignee: Grow Chemical Corp
Priority date: 1971-10-05
Filing date: 1972-09-28
Publication date: 1973-04-19
Also published as: FR2156587B1; ES406232A1; IT965286B; CA979605A; FI59608B; AU4373272A; SE390973B; BR7206756D0; GB1400861A; FI59608C; FR2156587A1; US3737401A; NL7213381A; PH9874A; BE788826A; AU474188B2; JPS4852851A; DE2247695B2; AR193540A1; ZA725705B

Description

ZEUEHTIIi w. LUYKEN 22A7695

Patentanwalts

67 Lud wig s hafen/Rhein

tübMtttr. 30

GROW CHEMICAL CORP. ' ceh 1739

5^5 Park Avenue - Y/Rt

New York IQOI7, USA 27.9.1972

Verfahren zur Herstellung von Pulverfarbe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pulverfarbe.

Die Verwendung von pulvrigen Beschichtungsmaterialien, beispielsweise von Pulverfarben,hat in den letzten Jahren immer mehr zugenommen. Obgleich die Verwendung von Beschichtungsmittel in Pulverform viele Vorteile gegenüber flüssigen Beschichtungsmaterialien hat, ergeben sich Nachteile durch die derzeitigen Herstellungsverfahren für Beschichtungen in Pulverform, insbesondere für Pulverfarben.

Gegenwärtig werden pulvrige Beschichtungsmaterialien durch Verfahren hergestellt, die ein mechanisches Zerkleinern einschließen, nämlich das Mahlen von Stücken fester Farbe oder der Komponenten fester Farbe-, Die Beschaffung der für das Mahlen erforderlichen Ausrüstung erfordert einen großen materiellen Aufwand, der sich noch dadurch vergrößert, daß die übliche Ausrüstung für die konventionelle Herstellung von Farben oftmals für diesen Zweck nicht geeignet ist. Zweitens erlaubt die mechanische Zerkleinerung keine genaue Kontrolle über die Korngröße und die Verteilung der Korngrößen der Pulverfarbe. Drittens werden durch Mahlen keine glatten gerundeten Partikel, sondern vielmehr scharfkantige und unregelmäßige Partikel erzeugt. Diese unregelmäßig geformten Partikel setzen die Wirksamkeit des Verfahrens bei der Verwendung des elektros tatischen Sprühens herab, weil höhere

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Spannungen notwendig werden, die eine größere Gefahr des Auftretens elektrischer Lichtbogen nach sich ziehen. Bei der Verwendung von Pulverfarben hängen die Eigenschaften der erzeugten Beschichtung oft sehr von den physikalischen Eigenschaften des Pulvers, wie z.B. Größe und Form der Partikel, Homogenität der Mischung und Gleichförmigkeit der Korngröße ab.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Pulverfärben aus den verschiedensten Materialien, wie sie auch für die Herstellung der üblichen flüssigen Farben verwendet werden, wobei die hergestellten Pulverfarben die gewünschten physikalischen Eigenschaften bezüglich Kornform und - Größe sowie Homogenität der Mischung aufweisen sollen. Ferner soll zur Durchführung dieses Verfahrens die übliche Ausrüstung für die Herstellung von flüssigen Farben, ggf. mit nur geringen Änderungen oder Ergänzungen durchführbar sein.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß eine ein Lösungsmittel enthaltende flüssige Farbe mit einer mit dem Lösungsmittel mischbaren Koagulationsflüssigkeit vermischt und danach mindestens eine Korngrößenfraktion der ausgefällten Pulverfarbe von der überschüssigen Flussigkeitsmenge getrennt wird, wobei die Mischgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Korngröße der zu erzeugenden Pulverfarbe ist.

Nach der bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens wird der flüssigen Farbe eine um etwas geringere als die Koagulation auslösende Menge der Koagulationsflüssigkeit zugegeben und die Mischung dann mit einer weiteren Menge der KoagulationsflUsslgkeit bis zur erfolgten Koagulation-des größten Teils des Farbkörpers vermischt.

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Zweckmäßig enthält die flüssige Farbe eine bestimmte Menge Lösungsmittel,, die umgekehrt proportional zur Korngröße der zu erzeugenden Pulverfarbe ist.

Es .ist ferner zweckmäßig, daß die Vermischung während des KoagulierungsZeitraums mit erhöhter Geschwindigkeit, insbesondere unter starkem Rühren erfolgt.

Es kann die Farbmischung in die Koagulationsflussigkeit oder umgekehrt die Koagulationsflussigkeit in die Farbmischung eingegeben werden..

Für die kontinuierliche Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß nach Abtrennung der Pulverfraktion mit der gewünschten Korngröße die restliche Mischung mit dem Lösungsmittel aufgefüllt und erneut behandelt wird.

Es wird ferner vorgeschlagen, daß als Lösungsmittel Aceton und als Koagulationsflussigkeit Wasser verwendet wird.

Auf diese Weise werden die bisherigen Nachteile vermieden. Es wird ausgegangen von einer konventionellen Farbe, die mit der üblichen Ausrüstung für die Farbherstellung hergestellt wird, wobei lediglich das Lösungsmittel von den üblichen Rezepturen abweichen kann. Obgleich einige zusätzliche Vorrichtungen notwendig sind, ist für das hier angewandte Verfahren nur ein Minimum an solchen zusätzlichen Vorrichtungen notwendig. Ferner erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine ausreichend genaue Kontrolle der Korngröße der Pulverfarbe. . Schließlich werden auch Partikel von verhältnismäßig einheitlicher Form erzielt.

Im Gegensatz zu den bisherigen bekannten Verfahren zur Herstellung von Pulverfarben, bei denen ein fester Farbkuchen

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Oder feste Farbkomponenten zur Erzeugung eines Pulvers gemahlen wurden, geht man erfindungsgemäß von einer konventionellen flüssigen Farbe aus, aus der das Farbpulver durch Koagulation oder Ausfällung des Farbkörpers gewonnen wird. Zur Durchführung des Verfahrens wird die Lösungsmittelfraktion der Farbe so gewählt, daß sie mit einer Koagulationsflüssigkeit, die kein Lösungsmittel für den Farbkörper ist, mischbar ist. Zur Regelung der Korngröße des auszufällenden Pulvers ist die Geschwindigkeit, mit der die flüssige Farbe und die Koagulationsflüssigkeit miteinander vermischt werden, sowie die Vollständigkeit des Vermischungsgrades der beiden Flüssigkeiten von großer Bedeutung. Es wurde gefunden, daß die Korngröße der erzeugten Partikel umgekehrt proportional zu der Ge- ' schwindigkeit ist, mit der das Lösungsmittel der Farbe verdünnt wird und daß die Korngrößenverteilung direkt abhängig ist von der Vollständigkeit der Vermischung. Je langsamer nämlich die Farbe im Zeitraum vom Beginn oder kurz vor Beginn der Koagulation oder Ausfällung verdünnt wird, umso größer sind die erzeugten Partikel der Pulverfarbe, und je weniger vollständig die Vermischung der Koagulationsflüssigkeit und der flüssigen Farbe ist, umso weiter ist die Korngrößenverteilung im hergestellten Pulver.

Die Ausfällung von Feststoffen aus Flüssigkeiten durch zufügen von Reagenzien, sowie die Ausfällung eines pigmentierten Kunststoffgranulate für eine anschließende Formgebung durch Extrudieren oder Gießen ist zwar bekannt, nicht Jedoch die Herstellung von Pulverfarben durch Ausfällen des Farbkörpers unter Bedingungen, die die erforderliche kontrollierte Korngrößenverteilung und Kornform ermöglichen. Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

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Pig. 1 ein Verfahrensschema mit möglichen zusätzlichen Verfahrenesehritten;

Pig, 2 typische Farbsystemdiagramme mit Flüssigkeiten a und b zur Ermittlung des Prozentsatzes des zuzufügenden Lösungsmittels

Fig. 4 die Korngrößenverteilung für Farbpulver gemäß der in Fig. 2 markierten Punkte.

Für konventionelle flüssige Farben ist die Wahl des Lösungsmittels bestimmt durch die Anwendungsart der Farbe und deren Bedingungen. Da Pulverfarbe ein im wesentlichen lösungsmittelfreies Beschichtungsmaterial ist, berührt die Benutzung irgendwelcher Lösungsmittel während der Herstellung der Pulverfarbe nicht deren Verwendung. Folglich kann die Wahl eines Lösungsmittels nach den genauen Erfordernissen für die Herstellung von Pulver mit den erwünschten physikalischen Eigenschaften erfolgen. Der Ausdruck "Pulver" bedeutet in diesem Zusammenhang im allgemeinen eine Menge feiner Farbpartikel, die im wesentlichen frei von Lösungsmitteln sind, sonst jedoch einen vollständigen Parbkörper aus Bindemittel und Pigment darstellen. Das Farbpulver kann in trockener Form vorliegen oder aber durch eine Flüssigkeit, die für diese Partikel kein Lösungsmittel ist, benetzt sein. Das Pulver mag entweder hydrophil oder hydrophob sein. Bei der Herstellung des Pulvers mag es, wie welter unten ausgeführt wird, entweder zu einem trockenen Pulver getrocknet oder als feuchtes Pulver mit einer Flüssigkeit, die für den Farbkörper ein Nichtlösungsmittel ist benetzt bleiben. Diese,letztere Form wird bevorzugt für Anwendungsgebiete, in denen die Farbe in Form einer Schlemme aufgetragen wird, da dann eine Trocknung des Pulvers während der Herstellung wegfallen kann.

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Der Ausdruck "Farbe" beinhaltet hier sowohl pulverförmig© Beschichtungsmaterialien, als auch die konventionellen Farben.

Der erste Verfahrensschritt besteht in der Herstellung üblicher Farben unter Benutzung eines der für das Verfahren möglichen Lösungsmittel , wie weiter unten beschrieben. Die gemeinsame Eigenschaft dieser Lösungsmittel, die fUr die Herstellung von Pulverfarben geeignet sind, besteht darin, daß sowohl der Farbkörper als auch die Ausfällungs- bzw. Koagulationsflüssigkeit darin gut lösbar sein muß.

Der zweite wesentliche Verfahrensschritt besteht in der plötzlichen und gleichmäßigen Verdünnung der Farbe In einem Medium, das mit dem Lösungsmittel der Farbe mischbar let und ein Nichtlösungsmittel für den Rest der Farbe - di« Pigmente und Bindemittel - darstellt. Die Verdünnung kann auf verschiedene Weise erfolgen, wie weiter unten beschrieben wird, in Abhängigkeit von den für das Pulver gewünschten physikalischen Eigenschaften und der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

Weitere Verfahrensschritte sind nicht zwingend,wie z.B. das Waschen und Weiterbearbeiten der ausgefallenen Pulverfarbe durch eines der vielen bekannten Verfahren.

Gemäß Figur 1 werden das Bindemittel und das Pigment nach einem üblichen Herstellungsverfahren für Farben hergestellt. Die Lösungsmittelfraktion der flüssigen Farbe ist hier mit Flüssigkeit a bezeichnet. Der Ausdruck "Bindemittel" ist hier für alle Elemente der Farbe benutzt, die in der Flüssigkeit a löslich sind. Analog bezeichnet der Ausdruck "Pigment" alle die Komponenten, die in der Flüssigkeit a nicht lösbar sind. Das Pigment muß bis zu einer genügend kleinen Korngröße vermählen sein, um eine homogene Suspension in der Flüssigkeit a zu ergeben. Obgleich von der Flüssigkeit a in der Einzahl

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— τ —

gesprochen wird, ist festzustellen, daß diese eine Mischung von Lösungsmitteln sein kann.

Außer der Wahl des Lösungsmittels für die flüssige Farbe ist es für die Herstellung eines Pulvers gewünschter Qualität ebenfalls notwendig den Gehalt des Lösungsmittels in der Farbe einzustellen, das heißt zur Erzielung der optimalen Eigenschaften des herzustellenden Pulvers bei größter Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens die Farbe vor der Ausfällung dünner oder dicker zu machen. Somit besteht der einzige Unterschied der Farbe gegenüber den herkömmlichen Farben in der Menge und der Art des Lösungsmittels.

Nach der Herstellung der Farbe können durch einen weiteren, jedoch nicht unbedingt notwendigen Verfahrensschritt die Eigenschaften des herzustellenden Pulvers beeinflußt werden indem man die flüssige Farbe langsam und gleichmäßig mit einer Flüssigkeit b vermischt, bis eine erforderliche Konzentration der Flüssigkeit b in der Mischung vorhanden ist. Wird eine möglichst feinkörnige Pulverfarbe gewünscht, ist es zweckmäßig die Konzentration der Flüssigkeit b fast bis zu dem Punkt zu erhöhen, bei dem Koagulation eintritt, was durch die gestrichelte Linie 8 der Figur 2 angedeutet ist. Jedoch kann die Konzentration der Flüssigkeit b bei gleichmäßiger Vermischung . auf keinen Fall über die Koagulationslinie 4 der Figur 2 hinaus gehen, da sonst vorzeitige Koagulation eintreten würde.

Nachdem gegebenenfalls die Flüssigkeit b in der beschriebenen Weise zugefügt ist, wird die Farbe mit hoher Geschwindigkeit mit einem weiteren Quantum der Flüssigkeit b vermischt und ; verdünnt. Dieser Schritt ist wichtig für die Erzielung der j gewünschten Eigenschaften der Farbpartikel. Nachdem die Vorbedingungen bezüglich Farbe und Lösungsmittel erfüllt sind, hängt die Größe und Größenverteilung der Farbpartikel von der Art

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und Geschwindigkeit der Verdünnung und Koagulation ab.

.Gemäß einer Durchführungsform des Verfahrens wird die Flüssigkeit in einem Behälter gerührt und dann eine große Menge von Koagulationsflüssigkeiten zugegeben, bis die Koagulation des Farbkörpers vollendet ist. Diese Art des Verfahrens ergibt eine weite Streuung der Partikelgröße und ist für die diskontinuierliche Farbpulverherstellung in Behältern geeignet. JEs ist jedoch schwierig, hierbei die gewünschte Korngröße einzustellen. Eine andere Verfahrensvariante, die gleichfalls für eine diskontinuierliche Herstellung in Behältern geeignet ist, besteht darin, daß man Koagulationsflüssigkeit in einem Behälter rührt und die vorbereitete Farbe langsam in die umgerührte Flüssigkeit eingibt. Die Pigmente und Bindemittel der Farbe eines jeden Tropfens, der auf die zweite Flüssigkeit auftrifft, koagulieren, da das Lösungsmittel in der zweiten Flüssigkeit, mit der es mlschDar ist, sehr stark verdünnt wird, während Pigment und Bindemittel darin nicht lösbar sind. Das führt zu einer etwas engeren Korngrößenverteilung des Pulvers obgleich das Durchschnittskorn verhältnismäßig groß ist. Auch hier ist die Einstellung der Korngröße schwierig, das Verfahren ist jedoch das zweckmäßigste für die Herstellung kleiner Pulvermengen für den Laborgebrauch. Gemäß einer dritten und bevorzugten Verfahrens- · Variante, die gut geeignet ist für eine kontinuierliche Herstellung und eine stärkere Beeinflussung der Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung ermöglicht als die beiden vorbeschriebenen Verfahren, besteht darin, daß die Flüssigkeit b in einem Behälter in die Flüssigkeit b unterhalb des Farbzulaufs eingegeben wird, mit Hilfe eines Hotationsflüi;elinischers hoher Geschwindigkeit gerührt wird. Kino Auntrlttsdi&c für dit; Farbmischung i:jt unter dor oln-rnnVln? dor riiiüniglzuit b

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Lu xUiv lI.MhiJ don ML.soherfUl ^f,uln uni'iMH'dni.'b, wo illo UmwML/.imi? der l''Lll.'5:jiükelt b das Maximum erreicht. Die Farbmischung wird dann unter hohem Druck durch die Düse in die bewegte Flüssigkeit b eingespritzt. Ein solchea Einspritzen fUhrt zu einer fast augenblicklichen Auf te Hum; dun Karb»trome3 in kleine Tropfen. Da3 in dienen Tropfen unUutlLuiule Lon lint's mlttel wird, da es mit dor Flüssigkeit b mischbar iut in Tropfen entzogen und verursacht die Koagulation dus Tropfens in kleine Farbkörperpartikel , die, da nit; Ln der Flüssigkeit b nicht lösbar sind, das Pulver bilden.

Die koa^uilorten Partikel achwImmen normalerweise we^en der Bewo;iunß der Flüssigkeit auf deren OburfLiiche ala :j κ haunt. Da w«.»itere Fliisnl/;kult b dem fiohUltur zugel'Uhrt wird, wird das geschäumte Pulver in dem MaUta, wie eu untHloht, durch einen überlauf abgeführt. Da die frische FLUealßkalt b In den Hehfilter unLurhalb dor Karbdtlne zugisTUhrt wird, fllolJt die Mischung au« FLUaalgkeit b unidem UJüungamittel der Farbe (FlUnsltjkelt a) ebenfaliu Über den überlauf ab, wodurch eine Erhöhung der Konzentration de3 Lösungsmittels in der im Behälter enthaltenen Flüssigkeit vermieden wird.

Diese Art des Verfahreno stellt zwar die bevorzugte Durchführungsform für die kontinuierliche Herstellung des pulverigen Materials dar, esjist Jedoch offensichtlich, daß Jede Verfahrensart benutzt werden kann, vorausgesetzt, dafl sie eine schnelle Entfernung der Flüssigkeit a aus den fein verteilten Tropfen, z.B. durch Verdünnung, sowie eine ausreichende Verdünnung der Flüssigkeit a in der Flüssigkeit b erlaubt, um ein· Wiederauflösung und Agglomeration der Partikel zu verhindern.

Nach Eintritt der Koagulation werden die Pulverpartikel aus dtr Plüisigkeitemischung duroh Filtration oder duroh tin anderes

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Verfahren 'Λ\ιν LYi.'imun;; von Funt:!Lot'fon und PHLsisLf'U ontfornt.

Zur Vermeidung einer Agglomeration der Partikel, das helQt, dun VorlcLumpenn 'zahlreicher kleiner PartIUoI au größeren tat oa wUnacheniJwerl, evtl. Hunt« tion I.öijun-yimittels (oder dor Flüssigkeit a)auü dom feuchten Puivor auszuwaschen. HlorfUr kann entwodor frlachu Flüssigkeit b oder eine andere Flüssigkeit ei'i'olj'.on, die mit dor Flüssigkeit α mlachbar 1st und TUi* da;j ParbpuLver ein Ilichtlüsuntfumittel darstellt. Ülcij« (indium Flüssigkeit kann die TransportflüsalgkeIt rtlr da:j l'ulvor noln, wenn das Pulver feucht isepaokl wird, wio weiter untuu beschrieben.

Die Mi3ohunß dor FHUjsißkeiten a und b, bzw. die aura Waselum dun Pulvers buntitutu PIUjju LcjkeIt kann la einem nenchloasonon .Jyntem Im Umlauf ^eführt werdoii. Der (?rol3e Vorteil dabei ist, daü wenlii oder kein UJsunjjamittel an dia Atmosphüre verloren geht und so eine Vorßiftung der Luft vormieden wirtl. Es tfibt daher kein» anderen Grenzen in der Wahl der Lüsungsmittol als die, die durch die Eigenschaften der zu erzeugenden Pulverfarbe gegeben sind. Das erlaubt dia wirtschaftliche Verwendung von Lösungsmitteln, welche fUr flüssige Farben unannehmbar würen.

Nachdem das Pulver gewaeohen tat, kann es zur Eliminierung unerwünschter Korngröfltn gesiebt werden. Ea mag s.B« erwünsoht sein, für eine Verwendung im Naßeprühverfahren nur Partikel mit einem Durohmesser von weniger ala 4o /*· su haben· Elektrostatische* Sprühen ist wirksamer, wenn das Farbpulver weder besonders große nooh sehr kitin· Partikel enthält. Sa mag daher wünschenswert aein, Partikel von unter 20 ,A ' und über 80 /J- KorngröQe auszusieben. Dleaea NaSaleben kann

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-limit Hilfe eines der bekannten Verfahren vorgenommen werden. Ein Vorzug des Naßsiebens ist, daß keine feinen Farbpartikel als Staub in die Atmosphäre geraten. '.

Die ausgesiebten Partikel, die nicht für eine andere Art der Verwendung gebraucht werden, können in die ursprüngliche Farbe zurückgeführt und in der Flüssigkeit a wieder aufgelöst werden, was ohne alle Schwierigkeiten geschieht, da keine nicht umkehrbareaVeränderungen im Verlaufe des Herstellungsprozeßes eingetreten sind.

Falls das Pulver später in flüssiger Form verwendet werden soll, kann es ohne. Trocknen gelagert und verpackt werden, da das Pulver bereits feucht und die Verwendung ein Naßverfahren ist.

Wenn das Pulver in trockener Form verwendet werden soll, wie · das bei elektrostatischem Sprühen oder im Wirbelbettverfahren der Fall ist, kann das Pulver in irgendeiner bekannten Weise, z.B. in einem Luft- oder Sprühtrockenverfahren getrocknet werden.

Zur Kontrolle der im Verfahrenschritt der Koagulation entstehenden Korngrößen ist es notwendig, die Farbmischung und ^; die physikalischen Bedinungen der Koagulation einzustellen. ' Die Figuren 2 und J5 zeigen typische Diagramme "die für die Bestimmung der Zusammensetzung der Farbe oder Farbmischung zweckmäßig und für die Erzielung einer vorbestimmten Korngrößenverteilung notwendig sind. Die X-Ächse zeigt den Gehalt ι an Farbkörper in Gewichtsprozenten, in dem sowohl der im' Lösungsmittel, bzw. in der Flüssigkeit a lösbare als auch un- i lösbare Teil enthalten ist. Der lösbare Teil besteht üblicher-'" ²ⁱweise aus Weichmachern, Harzen und anderen organischen Verbindungen; der unlösliche Teile besteht aus den Pigmenten.

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Es ist nicht wesentlich, daß die Farbe einen nicht lösbaren Teil enthält, wenn jedoch ein solcher vorhanden 1st, können dessen Teilchen als Kerne für die Absetzung der lösbaren Komponente während der Koagulation dienen und so die Homogenität der Mischung fördern. Die zweite - die Y-Achse zeigt in Gewichtsprozenten den Anteil an Lösungsmittel, das hier als Flüssigkeit a bezeichnet wird. Während es normalerweise am einfachsten ist ein einziges Lösungsmittel zu benutzen, ist für einige Materialien eine Mischung von mehr als einem Lösungsmittel für die Herstellung eines Pulvers mit bestimmter Korngrößenverteilung erwünscht. Die dritte., die Z- achse zeigt den Anteil an Koagulationsflüssigkeit, die als Flüssigkeit b bezeichnet wird. Auch die Flüssigkeit b kann aus einer einzigen Flüssigkeit oder einer Kombination mehrerer Flüssigkeiten bestehen. Während die Flüssigkeit a für mindestens einen Teil des Farbkörpers ein Lösungsmittel sein muß, darf die Flüssigkeit b kein Lösungsmittel, oder muß mindestens ein sehr schlechtes Lösungsmittel für jeden der Bestandteile des Farbkörpers sein. Ferner müssen die Flüssigkeiten a und b miteinander mischbar sein, und je leichter sie sich miteinander mischen lassen, umso einfacher wird die Kontrolle der Partikelgröße des koagulierenden Pulvers.

Die Linie 4 der Figur 2 entspricht für jede Mischung der flüssigen Farbe mit einem bestimmten Prozentsatz von Farbkörper Flüssigkeit a (oder Lösungsmittel) und Koagulationsflüssigkeit b an dem die Koagulation einsetzt. Die Linie 6 entspricht dem Punkt, an dem der überwiegende Teil, beispielsweise etwa 95$ des Farbkörpers bei langsamer Zugabe weiterer Anteile der Flüssigkeit b koaguliert haben. Entsprechend bedeutet die Figur 3 die Linie 5 den Koagulation^ beginn und die Linie J die fast vollendete, z.B. 95$ Ige Koagulation in einer anderen Farbmischung. Es ist erkennbar, daß wenn der Anteil an

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Flüssigkeit a steigt, die den Beginn und die Vollendung der Koagulation bedeutenden Linien zusammenlaufen. Die Größe des Abstandes zwischen diesen Linien wo wenig Flüssigkeit a vorhanden ist, hängt von der Art des Harzes oder des Feststoff körpers ab. Im allgemeinen dt-vergieren die beiden Linien umso stärker, je komplexer das Bindemittelsystem ist, und je weiter die beiden Linien voneinander entfernt sind, umso langer dauert es für ein gegebenes System diese Linie bei der Verdünnung durch die Flüssigkeit b zu überschreiten. Je mehr Zeit jedoch vom Beginn bis zur Vollendung der Koagulation benötigt wird, umso größer sind die entstehenden Pulverpartikel. Wenn es, wie es meist der Fall ist, wünsohenswert ist, Partikel möglichst geringer Korngröße zu erzeugen, muß der Lösungsmittelgehalt erhöht (die Farbe verdünnt) werden. In dem Maße jedoch, in dem der Lösungsmittelgehalt der Farbe ansteigt, wird der Prozeß unwirtschaftlicher, da mehr Lösungsmittel verwendet und danach aus der Koagulationsflüssigkeit, der Flüssigkeit b wiedergewannen werden muß. Ferner kann, je mehr Lösungsmittel die Farbe enthält, umso weniger Farbkörper darin enthalten sein und umso geringer ist die Ausbeute an Pulverfarbe in einem gegebenen System. Es muß daher •in Oleichgewicht gefunden werden zwischen der erstrebten Produktionskapazität und der Partikelgröße des erzeugten Pulvers.

Es wurden beispielsweise gemäß dem in Figur 2 gezeigten System Proben hergestellt mit einem Lösung3mittelgehalt_fl der duroh die Punkte 10, 20, 50, 40 und 50 bezeichnet ist. Es wurde jeweils das gleich· Farbsysteni verwendet, Di· duroh Koagulation entstandenen Pulver wurden analysiert. Die resultierende Korngrößenverteilung ist in Figur 4 gezeigt, wo lo¹ dem Pulver entspricht, das gemäß dem Punkt 10 der Figur 2 hergestellt wurde usw. Die logarithmisch geteilte Horizontalachse ( u.)

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der Figur 4 zeigt die Durchmesser der Pulverpartikel in M-während die senkrechte Achse die Pulvermenge in Prozenten mit größerem Durohmesser als die angegebenen Größe in U* anzeigt. Es ist ersichtlich, daß wenn Partikel mit Größen unter 30 JH erwünscht sind, eine Mischung gemäß Punkt 50 benutzt werden sollte. Entsprechend 1st es nach Erstellung von Diagrammen gemäß Figur 2 oder J5 und Analyse der resultierenden Korngrößen gemäß Figur 4 möglich« den optimalen Gehalt an Flüssigkeit a für die Koagulation der Farbe zu bestimmen.

Diese Analyse kann für ein bestimmtes Verfahrenssystem und für vorbeetiramte Flüssigkeiten a und b angewandt werden. Werden diese Faktoren verändert« so muß eine neue Berechnung erstellt werden.

Für ein« bestimmte Farbe und bestimmte Flüssigkeiten a und b

kann die Koagulation des Pulvers weitgehend durch die angewendet« Verfahrenaart bestimmt werden. Das wesentlich« Kennzeiohen der verschiedenen Verfahrensarten ist di« Geschwindigkeit, mit der dl« flüssige Farbe vollständig mit der Flüssigkeit b vermlsoht wird. Diese ist wiederum bis zu einem gewissen Grade von der Tropfengröße der-flüssigen Färb« abhängig, da kleiner« Tropfen sieh schneller und volletändiger vermischen als größere. Die Tropfengröße entspricht wiederum der Größe der entstehenden Partikel. Folglich sind die erzeugten Partikel unsο kleiner, J« schneller dl« Vermischung und je kleiner dl« Tropf«ngröß« der Färb« ist.

Gemäß der oben als dritte Vorfahren·variant« beschriebenen, bevorzugten DurohfUhrungsform 1st dl« durohsohnittlloh· Korngröße des erzeugten Pulvers umso kleiner, j« kleiner die Düsenöffnung bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Flüssigkeitsumwälzung ist. Entsprechend ist die durchschnittlich·

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Korngröße der Pulverpartikel umso geringer, je höher der Druck ist, obgleich dieser Effekt nicht so ausgesprochen ist, als der durch die Größe der Düsenöffnung erzielbare» Auch der Rühreffekt hat einigen Einfluß auf die Korngröße. Dieser Paktor ist jedoch von keiner größeren Bedeutung, vorausgesetzt, daß die Rührgeschwindigkeit genügend groß ist. Daraus folgt, daß ein unter Benutzung höheren Druckes und kleinerer Düsen für die Injizierung der Farbe in die Flüssigkeit b hergestelltes Pulver die gleiche Korngrößenverteilung hat, wie ein aus einer Farbe mit verhältnismäßig größerem Anteil an Flüssigkeit a unter geringerem Druck und mit einer größeren Düsenanordnung hergestelltes Pulver. ·

Eine Einengung der Farbarten, aus denen nach dem vorgeschlagenen Verfahren Pulver hergestellt werden können ergibt sich aus der Tatsache, daß gewisse filmbildende Stoffe bzw. Weichmacher bei normalen Herstellungs und Lagertemperaturen flüssig sind. Wenn Pulverfarbe hergestellt wird,die solche Weichmacher enthält und das Pulver in einem flüssigen Medium verbleibt, gibt es keine Schwierigkeiten. Daher betrifft die Beschränkung nicht Pulver, die in feuchtem Zustande gelagert und verwendet werden. Wenn es jedoch erforderlich ist die solche Filmbildner enthaltende flüssige Farbe in ein trockenes Pulver zu verwandeln, neigt der flüssige Filmbildner dazu, die Partikel der Pulverfarbe klebrig zu machen oder verursacht deren Agglomeration zu unbrauchbaren Massen. Dieses Problem kann teilweise gelöst werden durch Beschränkung der Menge der flüssigen Filmbildner bis auf einen vorbestimmten kritischen Prozentsatz. Wird z.B. . Dioktylphthalat (DOP) in einer Farbe verwendet, wird das genannte Problem nicht auftreten, wenn nicht mehr als 10-15 % DOP im fertigen trockenen Pulver enthalten sind, falls dieses bei Raumtemperatur hergestellt,und

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gelagert wird. Ein weiterer Weg zur teilweisen Lösung des Problems .ist die Herstellung und Lagerung der trockenen Pulverfarbe bei niedrigen Temperatüren, bei denen der Filmbildner der bei normalen Temperaturen flüssig ist, fest wird.

In Figur 1 ist die Herstellung der in dem vorgeschlagenen Verfahren zu benutzenden flüssigen Farbe als "Farbhersteilung" bezeichnet und enthält die üblichen Verfahrensschritte für die Herstellung flüssiger Farbe, abgeändert nur in der Wahl des Lösungsmittels, der Flüssigkeit a, die mit der Flüssigkeit b mischbar sein muß. Die so hergestellte flüssige Farbe kann dann direkt in die Flüssigkeit b in die koagulationskammer zugegeben werden, wie das durch den gestrichelten Pfeil 100 angedeutet ist, wobei weitere Flüssigkeit b wie durch den Pfeil 102 angedeutet, zugegeben wird, oder die flüssige Farbe kann mit der Flüssigkeit b bis zur Erreichung eines Zustandes kurz vor der Koagulation vorgemischt und die Koagulation der Mischung dann durch Hinzufügung einer großen Menge von Flüssigkeit b ausgelöst werden, wie durch den Pfeil 10^ angedeutet. Für zahlreiche flüssige Farben kann als Flüssigkeit a zweckmäßig Aceton und als Flüssigkeit b Wasser benutzt werden.

Nach der Koagulation oder Ausfällung kann das feuchte Pulver gesammelt und einer FiItratIonsstufe zugeführt werden, wo in bekannter V/eise das feuchte Pulver vorn Fluss i gke its gemisch getrennt wird und das üomisch der Flüssigkeiten a und b in seine Komponenten für die Wiederverwendung getrennt wird. Eine solche Trennung kann durch Des ti]lation oder ein anderes geeignetes Vorfahren erfolgen. Das gefilterte Pulver kann e η twe d e r m it el nt mi w e i t e re η Qu an turn d e r F1 ils s i g ke it b oder einer anderen Flüssigkeit, die für das Pulver ein Nichtlösuhgsrnittel ist, gewaschen und das Pulver dann nach Korngrößen gesiebt werden. Partikel unerwünschter Korngröße' können iii die

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' Herstellungsstufe der flüssigen Farbe rückgeführt werden. Nach dem Sieben können die verwendbaren Fraktionen entweder naß oder nach Trocknung verpackt werden-*·

Zur Erläuterung der Vielseitigkeit und breiten Anwendbarkeit des Verfahrens mögen die folgenden Beispiele dienen.

Beispiel 1

Eine herkömmliche flüssige Farbe wurde hergestellt durch Mahlen von 25 g Kohlepigment, 50 g Acryl-ester Harz, das von der Firma Rohm & Haas unter der Bezeichnung Acryloid A-IOl vertrieben wird und 125 S Aceton 40 Stunden in einer Stahlkugelmühle bis zur Erzielung eines Pigments von der Feinheit 7 nach der Vermahlungsskala gemäß Hegman gemahlen. Diese Mischung wurde zusammen mit 1000 g Aceton einem koagulierten Harz beigegeben, das durch Mischung von 1500 g Acryl-ester-Harz, das von der Firma Rohm & Haas unter der Bezeichnung Acryloid B-66 vertrieben wird, und 4500 g Testbenzin hergestellt wurde. Nach einstündiger Vermischung in einem Lebensmittelmixer war die Farbe homogen. Unter weiterem Rühren der flüssigen Farbe wurde als Koagulationsflüssigkeit in Teilmengen von je 500 g zugegeben bis zum Beginn der Koagulation. Nun wurden plötzlich weitere 200O3 Wasser zum Ausfällen des Pulvers zugegeben. Das Pulver wurde dann gesammelt, von der Flussigkeitsmischung getrennt, gefiltert, gewaschen und getrocknet.

Beispiel 2

50 g der gleichen flüssigen Farbe, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden von Hand in 300 g Wasser eingegeben, wobei das Wasser durch einen schnelllaufenden Mischer gerührt wurde. Die koagulierte Farbe wurde dann gefiltert und an der Luft 16 Stunden getrocknet. Die Siebanalyse zeigte, daß ungefähr 21$ der Pulverpartikel eine Größe von weniger als 50 At hatten.

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BAD ORIGINAL Beispiel 3

Eine flüssige Farbe wurde durch sechszehnstündiges Mahlen von 300 g Titandioxyd mit 50 g Lampenruß, 25 g Talcum, 250 g thermoplastischem Harz der Type Vinsalyn I30 und 600 g Aceton in einer Stahlkugelmühle bis zur Erzeugung eines Pigments der Größe 7 nach Hegman hergestellt. Zu dieser Dispersion wurden weitere 600 g des gleichen thermoplastischen Harzes und 400 g Aceton zugegeben und die Mischung bis zur Erzielung von Homogenität gerührt. Die flüssige Farbe wurde dann mit einem Druck von 7 at durch eine Düse mit einem Durchmesser von 0,7 mm in einen 80 Liter Wasseijenthaltenden 120 Literbehälter eingegeben, wobei das Wasser durch ein 15 cm langes, sägenartig gezahntes RUhrblatt eines Hochleistungsmischers bei 2000 U/min gerührt wurde und wobei das RUhrblatt und die Düse in enger Nachbarschaft unter der Wasseroberfläche angeordnet waren. Nach Filterung, Waschung und Trocknung des koagulierten Pulvers zeigte die Analyse, daß mindestens 50 % der Pulverfarbe aus Partikeln von weniger als 50M Größe bestand.

Beispiel 4 bis 8 ,

In dieser Beispielserie wurden JO Gew.^ eines thermoplastischen Acrylpolymerharzes in 30 Gew.% des von der Union Carbide unter dem Namen Ethyl Cellosolvi vertriebenen Lösungsmittel gelöst. Dem Harz wurde kein Pigment zugegeben. Teilen dieser \ Lösung wurde gemäß Tabelle 1 Aceton zugegeben. Die so entstandenen Mischungen entsprechen den in Figur 2 angegebenen. Als Flüssigkeit b wurde Wasser benutzt, diesen Mischungen gleichmäßig zugegeben^um die Mischungen In ein kurz vor der Koagulation liegendes Gleichgewicht gemäß den Punkten 11, 21 31, 41, 51 der Linie 8 zu bringen. Dann wurde jede Farbe in einen Behälter gemäß Beispiel ^eingegeben, wobei eine Düse von 1,65 mm Durchmesser benutzt und ein Druck von 56 at angewendet. Die ί Umlaufgeschwindigkeit des HUhrblattes betrug 3200 U/min ■ ...19

3 0 9 β 16/1 1 5 Λ

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Das erzeugte Pulver wurde getrocknet. Die Analyse der Korngrößen und Korngrößenverteilung jedes Pulvers ist der Figur 4 zu entnehmen.

Tabelle 1 '

Gewichtsprozente	Aceton	Be zugs punkt
70?ö Harz und	20	in Figur 2
30;δ Ethyl Cellos öl ve	33-1/3	12
80	50	. 22
66-2/3	66-2/3	32
50	80	42
33-1/3		52
20

Beispiel 9

100 g eines Petroleum-Kohlenwasserstoffharzes der Type LX 1000 der Firma Neville Chemical Co wurde in 50 g Testbenzin gelöst. Diese Mischung wurde von Hand in ein Gefäß mit einem schnelllaufenden Mischer, das als Koagulationsflüssigkeit b Aceton enthielt, eingegeben. Das koagulierte Pulver wurde filtriert, gewaschen und getrocknet. Das hergestellte feine Pulver wies Korngrößen auf, die im Wesentlichen denen gemäß Figur 4 entsprachen.

Beispiel 10

Ks wurde gernäß Beispiel 9 gearbeitet, mit dem Unterschied, daß als Koagulation«!'lüosigkeit (FlüüijipJkBit b ) Isopropyl-Alkohol verwendet wurde«

Beispiel 3 1

Ein Lackpulver wurde hergestellt- duroh Auflösung von 45 kg eine?.·· Peirc/lbuin-Kahlc-nviMBr.oi'Stofίhartes ßc-inäß Beispiel 9 in 3Ö Litei-f.·

t € * I ^l '

3OfUMB/ 1 1 a A

BAD ORIGINAL

Leinöl unter Erhitzung des Öls in 40 Minuten auf 290⁰C, Nach Abkühlung der Mischung auf 38⁰C wurden 450 g Cobaltonaphthenat (6#ig) zusanpen mit 22,5 kg Testbenzin zugegeben und in sich vermischt. Diese Mischung wurde koaguliert unter Benutzung der Vorrichtung gemäß Beispiel 3. Der Druck betrug 56 at, die Düse hatte einen Durchmesser von 1,4 mm, der Behälter enthielt Isopropyl-Alkohol, der durch ein Rührblatt mit 2000 U/min gerührt wurde. Das erzeugte Pulver wies nach Waschen und Trocknen Partikel mit Durchmessern zwischen 40 und 50yUauf.

Einander zugeordnete mischbare Lösungsmittel und Koagulationsmittel sind in der Tabelle 2 angegeben. Die Zuordnungebedingung ist, daß die Flüssigkeit a ein Lösungsmittel für mindestens einen Teil des Farbkörpers und mit der Flüssigkeit b mischbar sein muß, die ihrerseits ein Nichtlösungsmittel für jedes der Bestandteile des Farbkörpers sein muß.

Tabelle Flüssigkeit a

Xylol Toluol Ketone Alkohol

Xylol Toluol Hexan

Wasser Alkohol

Aceton

Flüssigkeit b

Hexane oder parafinische Kohlenwasser·

s toffe

Niedermolekulare Alkohole oder Ketone

Wasserverdünnte mineralische Säure, wie z.B. Salz- oder Phosphors äure

Wasser

Verwendung >

Alkyd-,Polyester-, Styrol-und Vinyl Toluolharze modifizierte Polyester

Kohlenwassers toffharze, Firnisse wie z.B. verharzte Ölfirnisse und Alkoholfirnis se

Verwendbar für wasserlösliche Farben, insbesondere ani'onische Latices

Von größter Bedeutung, weil wenig aufwendig und einfach trennbar

309816/1154

Claims

'" '" 2247B95 ZOLENTIft n. LUYKEN 0 LudwiysivüFen/Rheki lubenHtr.30 GROW CHEMICAL CORP. . cch 1739 y\5 Park Avenue Y/Rt New York 10017, USA 27 9 1972 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Pulverfarbe, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Lösungsmittel enthaltende flüssige Farbe mit einer mit dem Lösungsmittel mischbaren Koagulationsflüssigkeit vermischt und danach mindestens eine Korngrößenfraktion der ausgefällten Pulverfarbe von der überschüssigen Flüssigkeitsmenge getrennt wird wobei die Mischgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Korngröße der zu erzeugenden Pulverfarbe ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigen Farbe eine um etwas geringere als die Koagulation auslösende Menge der Koagulationsflüssigkeit zugegeben und die Mischung dann mit einer weiteren Menge der Koagulationsflüssigkeit bis zur erfolgten Koagulation des größten Teiles des Farbkörpers vermischt wird.

J5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Farbe eine bestimmte Menge Lösungsmittel enthält, die umgekehrt proportional zur Korngröße der zu erzeugenden Pulverfarbe ist. -

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermischung während des KoagulierungsZeitraumes mit erhöhter Geschwindigkeit erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermischung unter starkem Rühren erfolgt.

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6. Verfahren nach Anspruch 1-5* dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmischung in die Koagulationsflüssigkeit eingegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulationsflüssigkeit in die Farbmischung eingegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abtrennung der Pulverfraktion mit der gewünschten Korngröße die restliche Mischung mit dem Lösungsmittel aufgefüllt und erneut behandelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Aceton verwendet wird,

10.Verfahren nach Anspruch 1-9* dadurch gekennzeichnet, daß als Koagulationsflüssigkeit Wasser verwendet wird.

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