PL177507B1

PL177507B1 - Composite pigment substance and method of obtaining same

Info

Publication number: PL177507B1
Application number: PL93299968A
Authority: PL
Inventors: Leslie A. Simpson; John Robb; Jonathan Banford; Paul F. Dietz; John Temperley
Original assignee: Tioxide Group Services Ltd
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 1999-11-30
Also published as: PL299968A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania kompozytowej rozdrobnionej substancji pigmentowej, obejmujący utworzenie wodnej dyspersji pierwszej rozdrobnionej substancji posiadającej dodatni ładunek powierzchniowy oraz utworzenie odrębnej wodnej dyspersji drugiej, chemicznie różnej od pierwszej, rozdrobnionej substancji, posiadającej ujemny ładunekpowierzchniowy, znamienny tym, żemiesza się wodne dyspersje ze sobąprzy pH w zakresie 3 do 6 w takiej proporcji, że stosunek pierwszej rozdrobnionej substancji do drugiej rozdrobnionej substancji wynosi objętościowo od 0,05:1 do 3:1, przy czym pierwsza i druga rozdrobnione substancje są wybrane z grupy obejmującej pigmenty ditlenku tytanu, pigmenty ołowiowe, krzemiany, gliniany, węglany, gliny oraz cząstki polimeryczne wytworzone z polimerówwybranych z grupy obejmującej polistyren, polimery akrylowe oraz kopolimery polistyrenu lub polimerów akrylowych, a dyspersja końcowa wytworzona przez zmieszanie dyspersji pierwszej substancji i dyspersji drugiej substancji zawiera co najmniej 35% wagowych kompozytowej rozdrobnionej substancji pigmentowej, po czym ewentualnie wartość pH otrzymanej dyspersji końcowej doprowadza się do 8,5.A method for producing a composite particulate pigment substance comprising forming an aqueous dispersion of a first particulate substance having a positive surface charge and forming a separate aqueous dispersion of a second, chemically different from the first, particulate substance having a negative surface charge, characterized in that the aqueous dispersions are mixed together at a pH in the range of 3 to 6 in such a proportion that the ratio of the first particulate substance to the second particulate substance is from 0.05:1 to 3:1 by volume, wherein the first and second particulate substances are selected from the group consisting of titanium dioxide pigments, lead pigments, silicates, aluminates, carbonates, clays, and polymeric particles made from polymers selected from the group consisting of polystyrene, acrylic polymers, and copolymers of polystyrene or acrylic polymers, and the final dispersion formed by mixing the dispersion of the first substance and the dispersion of the second substance comprises at least 35% by weight of the composite finely divided pigment substance, after which the pH value of the final dispersion obtained is optionally adjusted to 8.5.

Description

Przedmiotem wynalazkujest sposób wytwarzania kompozytowej substancji pigmentowej, złożonej z połączenia cząstek dwóch różnych substancji.The subject of the invention is a method for producing a composite pigment substance consisting of a combination of particles of two different substances.

Wiadomo jest, że zdyspergowanie pigmentu w układzie pigmentowanym, takim jak warstwa farby, silnie wpływa na optyczną wydajność pigmentu. W szczególności flokulacja cząstek pigmentu poważnie zmniejsza wydajność, z jaką cząstki rozpraszają światło.Pigment dispersion in a pigmented system, such as a paint film, is known to strongly affect the pigment's optical performance. In particular, flocculation of pigment particles severely reduces the particles' light scattering efficiency.

Celem wynalazku jest więc zaproponowanie sposobu wytwarzania kompozytowej substancji pigmentowej, wykazującej doskonałe właściwości rozpraszania światła, której skłonność do flokulacji jest zmniejszona w porównaniu z wieloma pigmentami konwencjonalnymi.The object of the invention is therefore to propose a method for producing a composite pigment substance having excellent light scattering properties and whose tendency to flocculate is reduced compared to many conventional pigments.

Sposób wytwarzania kompozytowej rozdrobnionej substancji pigmentowej obejmuje utworzenie wodnej dyspersji pierwszej rozdrobnionej substancji posiadającej dodatni ładunek powierzchniowy oraz utworzenie odrębnej wodnej dyspersji drugiej, chemicznie różnej od pierwszej, rozdrobnionej substancji, posiadającej ujemny ładunek powierzchniowy, i zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że miesza się wodne dyspersje ze sobąprzy pH w zakresie 3 do 6 w takiej proporcji, że stosunek pierwszej rozdrobnionej substancji do drugiej rozdrobnionejA method for producing a composite particulate pigment substance comprises forming an aqueous dispersion of a first particulate substance having a positive surface charge and forming a separate aqueous dispersion of a second, chemically different from the first, particulate substance having a negative surface charge, and according to the invention is characterized in that the aqueous dispersions are mixed together at a pH in the range of 3 to 6 in such a proportion that the ratio of the first particulate substance to the second particulate substance is

177 507 substancji wynosi objętościowo od 0,05:1 do 3:1, przy czym pierwsza i druga rozdrobnione substancje są wybrane z grupy obejmującej pigmenty ditlenku tytanu, pigmenty ołowiowe, krzemiany, gliniany, węglany, gliny oraz cząstki polimeryczne wytworzone z polimerów wybranych z grupy obejmującej polistyren, polimery akrylowe oraz kopolimery polistyrenu lub polimerów akrylowych, a dyspersja końcowa wytworzona przez zmieszanie dyspersji pierwszej substancji i dyspersji drugiej substancji zawiera co najmniej 35% wagowych kompozytowej rozdrobnionej substancji pigmentowej, po czym ewentualnie wartość pH otrzymanej dyspersji końcowej doprowadza się do 8,5.177,507 substances is from 0.05:1 to 3:1 by volume, wherein the first and second particulate substances are selected from the group consisting of titanium dioxide pigments, lead pigments, silicates, aluminates, carbonates, clays, and polymeric particles made from polymers selected from the group consisting of polystyrene, acrylic polymers, and copolymers of polystyrene or acrylic polymers, and the final dispersion prepared by mixing the dispersion of the first substance and the dispersion of the second substance comprises at least 35% by weight of the composite particulate pigment substance, optionally wherein the pH of the resulting final dispersion is adjusted to 8.5.

Produktem sposobu według wynalazku jest kompozytowa substancja pigmentowa, zawierająca cząstki co najmniej dwóch chemicznie różnych substancji, różniące się znakiem ładunku powierzchniowego. W ogólnym przypadku, w sposobie można stosować dowolną rozdrobnioną substancję z wymienionych powyżej, chociaż ze względu na to, że wytworzona substancja jest pigmentowa, co najmniej jedna z substancji będzie substancją uważaną normalnie za pigment.The product of the process of the invention is a composite pigment substance comprising particles of at least two chemically different substances differing in the sign of their surface charge. In general, any of the particulate substances listed above can be used in the process, although because the substance produced is pigmentary, at least one of the substances will be a substance normally considered a pigment.

Skutkiem obecności powierzchniowych ładunków na cząstkach jest odpychanie pomiędzy cząstkami o podobnych ładunkach i przyciąganie pomiędzy cząstkami o różnych ładunkach, a więc powstanie struktury, w której minimalizuje się flokulację pomiędzy cząstkami o podobnych ładunkach, a możliwa jest flokulacja cząstek o różnych ładunkach. Taka struktura pozwala na względnie dobre zdyspergowanie i zwiększa wydajność rozpraszania światła.The presence of surface charges on particles results in repulsion between particles of similar charges and attraction between particles of different charges, creating a structure that minimizes flocculation between particles of similar charges and allows flocculation between particles of different charges. This structure allows for relatively good dispersion and increases light scattering efficiency.

Cząstki polimerów, nazywane zwykle mikrokulkami, są doskonałymi składnikami kompozytowej substancji pigmentowej. Do wytwarzania mikrokulek nadaje się wiele polimerów·', a w handlu występuje wiele różnych typów mikrokulek. Dostępne sąna przykład mikrokulki złożone z polistyrenu, poli(chlorku winylu), polietylenu, polimerów akrylowych i wielu kopolimerów, które można stosować w sposobie według wynalazku.Polymer particles, commonly referred to as microspheres, are excellent components of a composite pigment. Many polymers are suitable for producing microspheres, and many different types of microspheres are commercially available. For example, microspheres composed of polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene, acrylic polymers, and many copolymers are available and can be used in the process of the invention.

Gdy korzysta się z mikrokulek, mogą być one pełnymi mikrokulkami lub mogą zawierać przestrzenie puste, czyli pęcherzyki.When microspheres are used, they may be solid microspheres or they may contain empty spaces, i.e. bubbles.

W najkorzystniejszej realizacji sposobu według wynalazku wytwarza się kompozyty złożone z połączenia cząstek ditlenku tytanu i cząstek nieorganicznego wypełniacza lub polimerycznych mikrokulek. Korzystnie jest stosować ditlenek tytanu w postaci rutylu.In the most preferred embodiment of the method according to the invention, composites are produced from a combination of titanium dioxide particles and inorganic filler particles or polymeric microspheres. It is preferred to use titanium dioxide in the rutile form.

Korzystnie wymiary cząstek rozdrobnionych substancji zależą do pewnego stopnia od natury cząstek. Gdy jedną z substancji rozdrobnionych włącza się do kompozytu głównie ze względu na działanie pigmentowe, średni rozmiar cząstek substancji powinien korzystnie być taki, aby zapewnić optymalne właściwości pigmentowe tej substancji. Np. w przypadku stosowania pigmentu ditlenku tytanu jako jednej z substancji rozdrobnionych, przeciętny rozmiar jego kryształów powinien korzystnie wynosić od około 0,05 do 0,5 pm. Dla rutylowego ditlenku tytanu przeciętny rozmiar kryształów powinien najkorzystniej wynosić od 0,2 do 0,3 pm, a dla anatazowego ditlenku tytanu przeciętny rozmiar kryształów powinien najkorzystniej wynosić od 0,1 do 0,35 pm. .Preferably, the particle size of the particulate substances depends to some extent on the nature of the particles. When one of the particulate substances is incorporated into the composite primarily for its pigmentary effect, the average particle size of the substance should preferably be such as to ensure optimal pigmentary properties of that substance. For example, when titanium dioxide pigment is used as one of the particulate substances, its average crystal size should preferably be from about 0.05 to 0.5 µm. For rutile titanium dioxide, the average crystal size should most preferably be from 0.2 to 0.3 µm, and for anatase titanium dioxide, the average crystal size should most preferably be from 0.1 to 0.35 µm.

Często jeden ze składników kompozytowej substancji pigmentowej służy do oddzielania cząstek włączonych w skład kompozytu ze względu na działanie pigmentowe lub jako nośnik dla takich cząstek pigmentowych. Takie cząstki nazywa się „cząstkami niepigmentowymi”, chociaż mogą mieć swój wkład w działanie pigmentowe kompozytu.Often, one of the components of a composite pigment substance serves to separate particles incorporated into the composite for their pigmentary effect or to act as a carrier for such pigment particles. Such particles are called "non-pigment particles," although they may contribute to the pigmentary effect of the composite.

Rozmiary niepigmentowych cząstek stosowanych jako jeden ze składników kompozytowej substancji pigmentowej mogą się wahać w dość szerokim zakresie. Zwykle istnieje taki rozmiar tych cząstek, przy którym kompozyt wykazuje optymalne właściwości pigmentowe i rozmiar ten zależy od natury cząstek pigmentowych. Na przykład, j eśli cząstkami pigmentowymi są cząstki rutylowego ditlenku tytanu o przeciętnych rozmiarach kryształów od 0,2 do 0,3 mm, to przeciętne rozmiary niepigmentowych cząstek wynoszą korzystnie od 0,2 do 0,3 mm.The size of non-pigment particles used as one of the components of a composite pigment substance can vary quite widely. There is usually a particle size at which the composite exhibits optimal pigment properties, and this size depends on the nature of the pigment particles. For example, if the pigment particles are rutile titanium dioxide particles with an average crystal size of 0.2 to 0.3 mm, the average size of the non-pigment particles is preferably 0.2 to 0.3 mm.

Jednak, gdy rozmiary cząstek niepigmentowych odbiegają od rozmiarów optymalnych dla właściwości pigmentowych, substancje kompozytowe otrzymywane sposobem według wynalazku wykazują tym niemniej polepszone właściwości pigmentowe w porównaniu z podobnymi pigmentowymi mieszankami wytwarzanymi przez zmieszanie bez tworzenia struktury kompozytowej zgodnie z wynalazkiem. Na przykład substancja kompozytowa wytworzona zgodnie zeHowever, when the non-pigment particle sizes deviate from the optimum size for pigment properties, the composite substances obtained by the process of the invention nevertheless exhibit improved pigment properties compared to similar pigment mixtures prepared by mixing without forming a composite structure in accordance with the invention. For example, a composite substance prepared in accordance with

177 507 sposobem według niniejszego wynalazku z pigmentowego tlenku tytanu i wypełniacza, takiego jak glinka, pozwala wytwarzać farbę, której stosunek kontrastowy jest wyższy od stosunku kontrastowego podobnej farby, wytworzonej przez zmieszanie ditlenku tytanu i glinki.177,507 by the method of the present invention with a titanium dioxide pigment and a filler such as clay produces a paint whose contrast ratio is higher than the contrast ratio of a similar paint produced by mixing titanium dioxide and clay.

Tak więc przydatne substancj e kompozytowe można wytwarzać sposobem według wynalazku z rutylowego ditlenku tytanu o przeciętnym rozmiarze kryształów od 0,2 do 0,3 gm, przy czym druga rozdrobniona substancja ma średnie rozmiary do około 40 gm. Stosunek ilości rozdrobnionych substancji zależy od względnych rozmiarów ich cząstek. Na przykład, gdy pigmentowymi cząstkami są cząstki ditlenku tytanu o przeciętnych rozmiarach kryształów od 0,2 do 0,3 gm, a cząstki niepigmentowe mają średnie rozmiary od 0,2 do 0,3 (gm, stosunek ilości ditlenku tytanu do ilości cząstek niepigmentowych wynosi korzystnie od 0,3:1 do 3:1 objętościowo. Jeśli jednak niepigmentowe cząstki mająprzeciętne rozmiary od 0,5 do 10 gm, stosunek ilości ditlenku tytanu do ilości cząstek niepigmentowych wynosi korzystnie od 0,05:1 do 1,5:1 objętościowo.Thus, useful composite materials can be prepared by the method of the invention from rutile titanium dioxide having an average crystal size of from 0.2 to 0.3 gm, wherein the second particulate material has an average size of up to about 40 gm. The ratio of the particulate materials depends on the relative sizes of their particles. For example, when the pigmented particles are titanium dioxide particles having an average crystal size of from 0.2 to 0.3 gm and the non-pigment particles have an average size of from 0.2 to 0.3 gm, the ratio of titanium dioxide to non-pigment particles is preferably from 0.3:1 to 3:1 by volume. However, when the non-pigment particles have an average size of from 0.5 to 10 gm, the ratio of titanium dioxide to non-pigment particles is preferably from 0.05:1 to 1.5:1 by volume.

W sposobie według wynalazku rozdrobnione substancje, które łączą się w substancji kompozytowej, poddaje się oddzielnie dyspergowaniu z wodą. Dyspersje te można wytwarzać w dowolny sposób. Najkorzystniej jest zmieszać rozdrobnioną substancję z wodą w nieobecności środka dyspergującego, ale często wygodnie jest zastosować handlowo dostępne dyspersje, jakie często zawierają środki dyspergujące. Obecność tych środków dyspergujących nie przeszkadza zwykle w stosowaniu takich dyspersji w sposobie według wynalazku.In the method according to the invention, the particulate substances that combine in the composite substance are separately dispersed with water. These dispersions can be prepared in any manner. It is most advantageous to mix the particulate substance with water in the absence of a dispersing agent, but it is often convenient to use commercially available dispersions, which often contain dispersing agents. The presence of these dispersing agents does not usually prevent the use of such dispersions in the method according to the invention.

Korzystnie jest poddawać dyspersję rozdrobnionej substancji mieleniu, w celu rozerwania wszelkich obecnych agregatów i optymalizacji stopnia dyspersji cząstek. Mielenie można prowadzić przy pomocy np. szybkiego młynka wirnikowego, młyna kulowego, młyna piaskowego lub ultradźwiękami.It is advantageous to grind the dispersed particulate material to break down any aggregates present and optimize the degree of particle dispersion. Grinding can be performed using, for example, a high-speed rotor mill, a ball mill, a sand mill, or ultrasonic grinding.

Wartość pH dyspersji pierwszej z rozdrobnionych substancji dobiera się tak, aby powierzchnia cząstek niosła dodatni ładunek. Rzeczywista wybrana wartość pH będzie zależała od natury rozdrobnionej substancji i natury powierzchni cząstek. Na przykład ditlenku tytanu z powłoką z tlenku glinu będzie niosła wyraźny ładunek dodatni w dyspersji o pH niższym niż 6, podczas gdy ładunek powierzchniowy pokrytej krzemionką cząstki ditlenku tytanu będzie wyraźnie dodatni przy pH poniżej 2.The pH of the dispersion of the first particulate substance is selected so that the particle surface carries a positive charge. The actual pH value chosen will depend on the nature of the particulate substance and the nature of the particle surface. For example, titanium dioxide with an alumina coating will carry a significant positive charge in a dispersion with a pH below 6, while the surface charge of a silica-coated titanium dioxide particle will be significantly positive at a pH below 2.

W sposobie według wynalazku pierwsza z opisanych powyżej dyspersji zawiera cząstki o dodatnim ładunku powierzchniowym i jest mieszana z drugą dyspersją, zawierającą cząstki o ujemnym ładunku powierzchniowym. Tę drugą dyspersję można sporządzić przy jakimkolwiek pH, ale w celu uproszczenia etapu mieszania procesu korzystnie jest, aby pH drugiej dyspersji było istotnie zbliżone do pH dyspersji, w której cząstki niosądodatni ładunek powierzchniowy.In the process of the invention, a first dispersion described above contains particles having a positive surface charge and is mixed with a second dispersion containing particles having a negative surface charge. This second dispersion can be prepared at any pH, but in order to simplify the mixing step of the process, it is preferred that the pH of the second dispersion is substantially close to the pH of the dispersion in which the particles carry a positive surface charge.

Gdy wartości pH dwóch dyspersji są istotnie bliskie, kompozytową substancję pigmentową wytwarza się łatwo, łącząc te dyspersje z jednoczesnym mieszaniem w dowolny dogodny sposób. Odpowiednie połączenie uzyskuje się np. przez mieszanie mieszadłem, przepompowywanie recyrkulacyjne lub działanie drganiami ultradźwiękowymi. Zwykle jedną z dyspersji dodaje się do drugiej powoli, lub obie dyspersje dodaje się jednocześnie do strefy mieszania.When the pH values of the two dispersions are substantially close, a composite pigment is easily prepared by combining the dispersions while mixing them in any convenient manner. Suitable combinations can be achieved, for example, by agitating with a stirrer, recirculating pumping, or ultrasonic vibration. Typically, one dispersion is added slowly to the other, or both dispersions are added simultaneously to the mixing zone.

Może być konieczne, np. w przypadku, gdy dyspersja wykazuje niską trwałość przy wybranej wartości pH, wytwarzanie obu dyspersji przy różnych wartościach pH. Przy korzystaniu z dyspersji o istotnie różnych wartościach pH ważne jest, aby mieszać dyspersje w warunkach, w których znak ładunku powierzchniowego na żadnej z rozdrobnionych substancji nie ulega zmianie w wyniku zmian pH w czasie mieszania.It may be necessary, for example, if a dispersion exhibits poor stability at a selected pH value, to prepare both dispersions at different pH values. When using dispersions with significantly different pH values, it is important to mix the dispersions under conditions in which the sign of the surface charge on neither particulate substance is changed as a result of changes in pH during mixing.

Na przykład odpowiednia wartość pH do wytwarzania kompozytu z pokrytego tlenkiem glinu ditlenku tytanu wynosi około 4 do 5. Jednak handlowo dostępne mikrokulki polimeryczne dostarcza się często w postaci dyspersji o pH około 7 do 9. Tym niemniej produkt według niniejszego wynalazku można wytworzyć z ditlenku tytanu i polimerycznych mikrokulek, dodając handlową dyspersję mikrokulek do dyspersji ditlenku tytanu przy pH od 4 do 5, i utrzymując pH powstającej mieszaniny na wartości od 4 do 5, z jednoczesnym dodawaniem kwasu.For example, a suitable pH for preparing an alumina-coated titanium dioxide composite is about 4 to 5. However, commercially available polymeric microspheres are often provided as a dispersion having a pH of about 7 to 9. However, the product of the present invention can be prepared from titanium dioxide and polymeric microspheres by adding a commercial microsphere dispersion to a titanium dioxide dispersion at a pH of 4 to 5, and maintaining the pH of the resulting mixture at 4 to 5 while adding acid.

Sposób według wynalazku pozwala na otrzymanie substancji pigmentowej w postaci wodnej dyspersji, która jest wygodną postacią do stosowania np. w farbach wodnych lub powłokachThe method according to the invention allows to obtain a pigment substance in the form of an aqueous dispersion, which is a convenient form for use, e.g. in water-based paints or coatings

177 507 papierowych. Jednak produkt można wydzielić z dyspersji np. przez filtrację i osuszyć, otrzymując stały produkt.177,507 paper. However, the product can be separated from the dispersion, e.g. by filtration, and dried, obtaining a solid product.

Substancję pigmentową otrzymaną sposobem według wynalazku można stosować jako pigment w np. farbach, atramentach, papierze i tworzywach sztucznych. Wykazuje ona ulepszone właściwości pigmentowe w porównaniu z układami pigmentowymi, tworzonymi przez zwykłe mieszanie równoważnych ilości składników kompozytu.The pigment substance obtained by the method of the invention can be used as a pigment in, for example, paints, inks, paper, and plastics. It exhibits improved pigment properties compared to pigment systems created by simply mixing equivalent amounts of composite components.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.The invention is illustrated by the following examples.

Przykład 1Example 1

Odczyn pH 1300 g zdemineralizowanej wody ustawiono na 10 przy pomocy roztworu wodorotlenku sodu. Dodano mieszając 700 g węglanu wapnia (Snowcal 60) utrzymując pH na poziomie 10. Mieszano całość aż do zakończenia dodawania węglanu wapnia.The pH of 1300g of deionized water was adjusted to 10 using sodium hydroxide solution. 700g of calcium carbonate (Snowcal 60) was added with stirring, maintaining the pH at 10. The mixture was stirred until the calcium carbonate addition was complete.

Odczyn pH 189,4 g zdemineralizowanej wody ustawiono na 3 przy pomocy rozcieńczonego kwasu siarkowego. Do wody dodano 102 g pigmentu ditlenku tytanu (Tioxide stopnia TR92) mieszając ciągle i utrzymując pH na poziomie 3. Mieszano całość aż do zakończenia dodawania pigmentu.The pH of 189.4 g of deionized water was adjusted to 3 using dilute sulfuric acid. 102 g of titanium dioxide pigment (Tioxide grade TR92) was added to the water with constant stirring to maintain the pH at 3. The mixture was stirred until the pigment addition was complete.

Odczyn pH zawiesiny węglanu wapnia ustawiono na 6 stosując rozcieńczony kwas siarkowy, a odczyn pH zawiesiny ditlenku tytanu ustawiono na 6 przy pomocy roztworu wodorotlenku sodu. Zawiesinę pigmentową dodano do zawiesiny węglanu wapnia, mieszając intensywnie. Po dodaniu całej ilości pigmentu mieszano jeszcze przez 10 minut.The pH of the calcium carbonate suspension was adjusted to 6 using dilute sulfuric acid, and the pH of the titanium dioxide suspension was adjusted to 6 using sodium hydroxide solution. The pigment suspension was added to the calcium carbonate suspension with vigorous stirring. After all the pigment had been added, stirring was continued for another 10 minutes.

Powstałą zawiesinę przesączono i przemyto gorącą wodą. Po odsączeniu i osuszeniu przez noc w temperaturze 100°C, suchy kompozyt pokruszono i przesiano przez sito 2 mm i przepuszczono przez powietrzny młyn fluidalny.The resulting slurry was filtered and washed with hot water. After filtration and drying overnight at 100°C, the dry composite was crushed and sieved through a 2 mm sieve and passed through an air fluidized bed mill.

Powstały produkt przetestowano w następujących recepturach farb.The resulting product was tested in the following paint recipes.

Części wagowe Weight parts Farba standardowaStandard paint Farba testowaTest paint Woda Water 38,80 38.80 38,80 38.80 Hydroksyetyloceluloza (Cellobond QP4400H) Hydroxyethyl cellulose (Cellobond QP4400H) 0,50 0.50 0,50 0.50 AmoniakAmmonia 0,10 0.10 0,10 0.10 Polifosforan sodu (Calgon)Sodium polyphosphate (Calgon) 0,40 0.40 0,40 0.40 Sól sodowa kwasu polikarboksylowego (Orotan 731)Sodium salt of polycarboxylic acid (Orotate 731) 0,40 0.40 0,40 0.40 Niejonowy surfaktant (Triton CF10)Nonionic surfactant (Triton CF10) 0,10 0.10 0,10 0.10 Karbitolooctan butyluButyl carbitoloacetate 2,00 2.00 2,00 2.00 Niesilikonowy środek przeciwpieniący (Nopco NS1)Non-silicone antifoaming agent (Nopco NS1) 0,10 0.10 0,10 0.10 Biocyd (Acticide BX)Biocide (Acticide BX) 0,10 0.10 0,10 0.10 Kalcynowany kaolin (Polestar 200P) Calcined kaolin (Polestar 200P) 13,20 13.20 13,20 13.20 Naturalny węglan wapnia (Snowcal 60)Natural calcium carbonate (Snowcal 60) 13,20 13.20 - - Ditlenek tytanu (TR92)Titanium dioxide (TR92) 15,00 15.00 13,55 13.55 Substancja kompozytowa (TR92/Snowcal 60)Composite substance (TR92/Snowcal 60) - - 14,65 14.65 Emulsja octanu winylu z VeoVa 10 (Emultex W/536)Vinyl acetate emulsion with VeoVa 10 (Emultex W/536) 16,10 16.10 16,10 16.10 Stężenie objętościowe substancji rozdrobnionychVolumetric concentration of particulate matter 64,3% 64.3% Stężenie objętościowe ditlenku tytanuTitanium dioxide volume concentration 17,2% 17.2% Stężenie objętościowe wypełniacza Volume concentration of the filler 47,1% 47.1%

177 507177 507

Wyniki testuTest results

WzorzecPattern Test Test Stosunek kontrastowy przy natężeniu spryskiwania 20 m²/l Contrast ratio at a spray rate of 20 m ² /l 88,90 88.90 90,09 90.09

Przykład 2Example 2

361 g pigmentu ditlenku tytanu (Tioxide TR92) zdyspergowano, stosując szybki wirnik w 353 g wody przy pH 4,6, zachowując takie pH przy pomocy rozcieńczonego kwasu siarkowego. Taką dyspersję pigmentu dodawano powoli w ciągu 30 minut, z łagodnym mieszaniem, do 200 g Lytron 2101 (52% wodna dyspersja cząstek polistyrenu) o pH 4,6. W czasie dodawania pH mieszaniny utrzymywano na poziomie 4,6 dodatkiem kwasu siarkowego. Po dodaniu całości zawiesiny pigmentu całość mieszano jeszcze przez 10 minut i podwyższono pH do 8,5, stosując rozcieńczony wodorotlenek amonu.361 g of titanium dioxide pigment (Tioxide TR92) was dispersed using a high-speed impeller in 353 g of water at pH 4.6, and the pH was maintained with dilute sulfuric acid. This pigment dispersion was added slowly over 30 minutes, with gentle stirring, to 200 g of Lytron 2101 (a 52% aqueous dispersion of polystyrene particles) at pH 4.6. During the addition, the pH of the mixture was maintained at 4.6 with the addition of sulfuric acid. After all the pigment suspension had been added, stirring was continued for a further 10 minutes and the pH was raised to 8.5 using dilute ammonium hydroxide.

Analiza wykazała stosunek ilości cząstek polistyrenu do pigmentu 1,14:1 objętościowo.The analysis showed a polystyrene particle to pigment ratio of 1.14:1 by volume.

Produkt ten przetestowano jako zawiesinę w następującej farbie.This product was tested as a suspension in the following paint.

Części wagowe Weight parts Farba standardowaStandard paint Farba testowaTest paint Woda Water 35,74 35.74 17,65 17.65 Hydroksyetyloceluloza (Cellobond QP4400H) Hydroxyethyl cellulose (Cellobond QP4400H) 0,75 0.75 0,75 0.75 Amoniak (0,88)Ammonia (0.88) 0,34 0.34 0,34 0.34 Sól sodowa kwasu polikarboksylowego (Dispex N40)Sodium polycarboxylic acid (Dispex N40) 0,44 0.44 0,44 0.44 Niejonowy surfaktant (Triton CF10)Nonionic surfactant (Triton CF10) 0,04 0.04 0,04 0.04 Rozpuszczalnik koagulujący (Texanol)Coagulating solvent (Texanol) 1,62 1.62 1,62 1.62 Środek przeciwpieniący (Foamaster E75C)Antifoaming agent (Foamaster E75C) 0,12 0.12 0,12 0.12 Biocyd (Nuosept 95)Biocide (Nuosept 95) 0,12 0.12 0,12 0.12 Ditlenek tytanu (TR92)Titanium dioxide (TR92) 19,60 19.60 2,45 2.45 Lytron 2105Lytron 2105 10,87 10.87 - - Substancja kompozytowa (Lytron/TR92)Composite substance (Lytron/TR92) - - 46,12 46.12 Emulsja octanu winylu z VeoVa 10 (Vinamul 6955)Vinyl acetate emulsion with VeoVa 10 (Vinamul 6955) 30,34 30.34 30,34 30.34 Stężenie objętościowe substancji rozdrobnionych Volume concentration of particulate matter 40% 40% Stężenie objętościowe pigmentu Pigment volume concentration 20% 20% Stężenie objętościowe wypełnienia polimerycznego Volume concentration of the polymeric filler 20% 20%

Wyniki testuTest results

WzorzecPattern Test Test Stosunek kontrastowy przy natężeniu spryskiwania 20 m²/l Contrast ratio at a spray rate of 20 m ² /l 89,55 89.55 90,28 90.28 2 Yb przy natężeniu spryskiwania 20 m /l 2 Yb at a spray rate of 20 m/l 81,24 81.24 82,77 82.77

Przykład 3Example 3

181 g pigmentu ditlenku tytanu (Tioxide TR92) zdyspergowano w młynie kulowym w ciągu 18 godzin w 177 g wody przy pH 4,6. Do tej dyspersji pigmentu dodano powoli 200 g Lytron 2101 (52% wodna dyspersja cząstek polistyrenu) o pH wynoszącym także 4,6. Mieszaninę mielono w młynie kulowym jeszcze przez 16 godzin utrzymując pH na poziomie 4,6 dodatkiem181 g of titanium dioxide pigment (Tioxide TR92) was dispersed in a ball mill for 18 hours in 177 g of water at a pH of 4.6. To this pigment dispersion was slowly added 200 g of Lytron 2101 (52% aqueous dispersion of polystyrene particles) also at a pH of 4.6. The mixture was ball milled for a further 16 hours, maintaining the pH at 4.6 by the addition of

177 507 kwasu siarkowego. Po zmieleniu podwyższono pH do 8,5 stosując rozcieńczony wodorotlenek amonu. Analiza wykazała stosunek ilości cząstek polistyrenu do pigmentu 2,27:1 objętościowo.177,507 g of sulfuric acid. After grinding, the pH was raised to 8.5 using dilute ammonium hydroxide. Analysis showed a polystyrene particle-to-pigment ratio of 2.27:1 by volume.

Części wagowe Weight parts Farba standardowaStandard paint Farba testowaTest paint Woda Water 35,68 35.68 30,82 30.82 Hydroksyetyloceluloza (Cellobond QP4400H) Hydroxyethyl cellulose (Cellobond QP4400H) 0,65 0.65 0,65 0.65 Amoniak (0,88)Ammonia (0.88) 0,42 0.42 0,42 0.42 Sól sodowa kwasu polikarboksylowego (Dispex N40)Sodium polycarboxylic acid (Dispex N40) 0,53 0.53 0,53 0.53 Niejonowy surfaktant (Triton CF10)Nonionic surfactant (Triton CF10) 0,04 0.04 0,04 0.04 Rozpuszczalnik koagulujący (Texanol)Coagulating solvent (Texanol) 1,98 1.98 1,98 1.98 Środek przeciwpieniący (Foamaster E75C)Antifoaming agent (Foamaster E75C) 0,14 0.14 0,14 0.14 Biocyd (Nuosept 95)Biocide (Nuosept 95) 0,14 0.14 0,14 0.14 Ditlenek tytanu (TR92)Titanium dioxide (TR92) 17,91 17.91 13,53 13.53 Lytron 2101Lytron 2101 5,51 5.51 - - Substancja kompozytowa (Lytron/TR92)Composite substance (Lytron/TR92) - - 14,74 14.74 Emulsja octanu winylu z VeoVa 10 (Vinamul 6955)Vinyl acetate emulsion with VeoVa 10 (Vinamul 6955) 36,99 36.99 36,99 36.99 Stężenie objętościowe substancji rozdrobnionych Volume concentration of particulate matter 28% 28% Stężenie objętościowe pigmentu Pigment volume concentration 18% 18% Stężenie objętościowe wypełnienia polimerycznego Volume concentration of the polymeric filler 10% 10%

Wyniki testuTest results

Wzorzec Pattern Test Test Stosunek kontrastowy przy natężeniu spryskiwania 20 m²/l Contrast ratio at a spray rate of 20 m ² /l 89,61 89.61 90,27 90.27 Yb przy natężeniu spryskiwania 20 m²/l Yb at a spray rate of 20 m ² /l 80,09 80.09 81,38 81.38

Przykład 4Example 4

Ustawiono pH 11 wody na 3 stosując 2% wodny roztwór kwasu chlorowodorowego. Dodano powoli 800 g kalcynowanego wypełnienia glinkowego (Polestar 200P) i pH utrzymywano na poziomie poniżej 4. Powstała zawiesina zawierała 44,4% wagowych ciał stałych, a końcowe pH wynosiło 4,0. Zawiesinę zmielono w szybkim młynie wirnikowym Silverstona w ciągu 30 minut. Oddzielnie obniżono do 4,0 pH 1000 g 48% dyspersji kulek polistyrenowych (Lytron 2101).The pH of the water was adjusted to 3 using 2% aqueous hydrochloric acid. 800 g of calcined clay filler (Polestar 200P) was slowly added and the pH was maintained below 4. The resulting slurry contained 44.4% solids by weight and had a final pH of 4.0. The slurry was milled in a Silverston high-speed impeller mill for 30 minutes. Separately, 1000 g of a 48% polystyrene bead dispersion (Lytron 2101) was lowered to 4.0.

Zawiesinę wypełniacza i dyspersję kulek zmieszano w ultradźwiękowej komorze przepływowej przepompowując ze względnym natężeniem 20 części dyspersji Lytronu na 30 części zawiesiny Polestaru (objętościowo). Komorę przepływowąpoddano działaniu ultradźwięków o częstotliwości 20 kHz przy mocy wyjściowej 300 W. Po 15 minutach zbiornik z zawiesinąPolestaru opróżnił się i przepływ Lytronu wstrzymano. Odczyn pH produktu podniesiono do 8,5 stosując rozcieńczony amoniak. Aby zapewnić jednorodność zawiesiny mielono ją w młynie statorowo-rotorowym Silverstona przez 5 minut. Zawiesinę zanalizowano i stwierdzono, że zawiera (wagowo) 57,4% wody, 29,8% Polestaru i 12,8% kulek Lytron.The filler suspension and bead dispersion were mixed in an ultrasonic flow cell by pumping at a relative rate of 20 parts Lytron dispersion to 30 parts Polestar suspension (by volume). The flow cell was ultrasonically irradiated at a frequency of 20 kHz and an output power of 300 W. After 15 minutes, the Polestar suspension tank was emptied and the Lytron flow was stopped. The pH of the product was raised to 8.5 using dilute ammonia. To ensure homogeneity, the suspension was milled in a Silverston stator-rotor mill for 5 minutes. The suspension was analyzed and found to contain (by weight) 57.4% water, 29.8% Polestar, and 12.8% Lytron beads.

Produkt oglądano pod transmisyjnym mikroskopem elektronowym, który wykazał, że kulki polistyrenu były rozłożone w warstwie wokół cząstek glinki i nie zaobserwowano obecności kłaczków z kulek polistyrenu.The product was viewed under a transmission electron microscope, which showed that the polystyrene beads were distributed in a layer around the clay particles and no flocs of polystyrene beads were observed.

177 507177 507

Przykład 5Example 5

Wytworzono zawiesinę pigmentu ditlenku tytanu (Tioxide TR92) w stężeniu 50% wagowych części stałych przy pH 4,5, mieląc pigment z wodą przy pH 4,5.A titanium dioxide pigment (Tioxide TR92) suspension was prepared at a concentration of 50% by weight solids at pH 4.5 by grinding the pigment with water at pH 4.5.

Przygotowano zawiesiny kompozytowego pigmentu przy trzech różnych stosunkach objętościowych kulek polimeru do ditlenku tytanu (1,07:1,1,54:1 i 2,11:1), mieszając porcje wymienionej zawiesiny z zawiesiną pustych polimerycznych kulek sprzedawanych jako Ropaąue OP62 (Rohm i Haas) w przepływowej komorze ultradźwiękowej. Zawiesina kulek zawierała 38% wagowych części stałych i dodano do niej 5% Fenoponu EP100 (surfaktant) ustawiając pH na 4,5 przed zmieszaniem z zawiesiną ditlenku tytanu. Mieszanie w przepływowej komorze ultradźwiękowej osiągnięto, stosując ultradźwięki o częstotliwości 20 kHz przy mocy wyjściowej 300 W.Composite pigment suspensions were prepared at three different polymer bead to titanium dioxide volume ratios (1.07:1, 1.54:1, and 2.11:1) by mixing aliquots of the suspension with a suspension of hollow polymer beads marketed as Ropaque OP62 (Rohm and Haas) in an ultrasonic flow cell. The bead suspension contained 38% by weight solids and 5% Fenopon EP100 (surfactant) was added to it, adjusting the pH to 4.5 before mixing with the titanium dioxide suspension. Mixing in the ultrasonic flow cell was achieved using ultrasound at a frequency of 20 kHz and an output power of 300 W.

Trzy zawiesiny pigmentów kompozytowych włączono w skład farb w taki sposób, że każda farba zawierała 40% objętościowych cząstek rozdrobnionych (p.v.c.). Wartość p.v.c. reprezentuje łączny procent objętościowy pigmentu kompozytowego w suchej warstwie farby. Trzy farby wytworzone z trzech zawiesin pigmentów opisanych powyżej wykazywały stężenie kulek (b.v.c) odpowiednio 20,7%, 24,3% i 27,2% i stężenia objętościowe TiO₂ odpowiednio 19,3%, 15,7% i 12,8%.Three composite pigment suspensions were incorporated into the paints such that each paint contained 40% particulate matter (pvc) by volume. The pvc value represents the total volume percentage of the composite pigment in the dry paint film. The three paints prepared from the three pigment suspensions described above had particulate matter (bvc) concentrations of 20.7%, 24.3%, and 27.2%, respectively, and TiO ₂ volume concentrations of 19.3%, 15.7%, and 12.8%, respectively.

Farby wytworzono, mieszając ze sobąwszystkie składniki różne od emulsji tworzącej warstwę (Vinamul 6955) i kompozytowej zawiesiny pigmentowej. Do zmieszanych składników dodano emulsję tworzącą warstwę, a następnie kompozytową zawiesinę pigmentową i całość wymieszano. Wytworzono trzy farby standardowe mające takie same składy jak trzy farby zawierające kompozytowe pigmenty w konwencjonalny sposób wytwarzania farb. Farby miały poniżej podane składy. Kulki Ropaąue OP62 zastosowano w postaci 38% dyspersji, a kompozytowy pigment w postaci zawiesiny, otrzymanej w sposób jak powyżej. Składy opisano jednak w odniesieniu do suchej masy, z wodą dodawaną z kulkami i kompozytowym pigmentem włączonym w podaną niżej ilość wody.The paints were prepared by mixing all ingredients other than the film-forming emulsion (Vinamul 6955) and the composite pigment suspension. The film-forming emulsion was added to the mixed ingredients, followed by the composite pigment suspension, and the mixture was mixed. Three standard paints were produced with the same compositions as the three paints containing composite pigments using conventional paint manufacturing. The paints had the following compositions. Ropaque OP62 beads were used as a 38% dispersion, and the composite pigment was used as a suspension, prepared as described above. However, the compositions are described on a dry basis, with water added with the beads and the composite pigment incorporated in the amount of water specified below.

Stosunek objętościowy kulki polimeru:ditlenek tytanuPolymer bead:titanium dioxide volume ratio Części wagowe Weight parts 1,07:1 1.07:1 1,54:1 1.54:1 2,11:1 2.11:1 Farba standardowaStandard paint Farba testowaTest paint Farba standardowaStandard paint Farba testowaTest paint Farba standardowaStandard paint Farba testowaTest paint 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 Woda Water 214,40 214.40 214,40 214.40 202,50 202.50 202,56 202.56 193,30 193.30 193,25 193.25 Hydroksyetyloceluloza (Cellobond QP4400H) Hydroxyethyl cellulose (Cellobond QP4400H) 3,00 3.00 3,00 3.00 3,00 3.00 3,00 3.00 3,00 3.00 3,00 3.00 Amoniak (0,88)Ammonia (0.88) 2,32 2.32 2,32 2.32 2,32 2.32 2,32 2.32 2,32 2.32 2,32 2.32 Sól sodowa kwasu polikarboksylowego (Dispex N40)Sodium polycarboxylic acid (Dispex N40) 2,96 2.96 2,96 2.96 2,96 2.96 2,96 2.96 2,96 2.96 2,96 2.96 Niejonowy surfaktant (Triton CF10)Nonionic surfactant (Triton CF10) 0,24 0.24 0,24 0.24 0,24 0.24 0,24 0.24 0,24 0.24 0,24 0.24 Rozpuszczalnik koagulujący (Texanol)Coagulating solvent (Texanol) 10,96 10.96 10,96 10.96 10,96 10.96 10,96 10.96 10,96 10.96 10,96 10.96 Środek przeciwpieniący (Foamaster E75C)Antifoaming agent (Foamaster E75C) 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 Biocyd (Nuosept 95)Biocide (Nuosept 95) 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 Ditlenek tytanu (TR92)Titanium dioxide (TR92) 131,35 131.35 - - 106,69 106.69 - - 87,25 87.25 - - Kulki Ropaąue OP62 (sucha masa)Ropaque OP62 pellets (dry weight) 67,50 67.50 - - 79,35 79.35 - - 88,25 88.25 - - Substancja kompozytowa (Ropaque/TiO₂ - sucha masa) Composite substance (Ropaque/TiO ₂ - dry weight) - - 198,38 198.38 - - 186,04 186.04 - - 179,95 179.95

177 507 cd. tabeli177 507 table continued

1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 Vinamul 6955 (emulsja 55%)Vinamul 6955 (55% emulsion) 204,56 204.56 204,56 204.56 204,56 204.56 204,56 204.56 204,56 204.56 204,56 204.56 Stężenie objętościowe substancji rozdrobnionych Volume concentration of particulate matter 40% 40% 40% 40% 40% 40% Stężenie objętościowe kulek Volume concentration of the beads 20,7% 20.7% 24,3% 24.3% 27,2% 27.2% Stężenie objętościowe TiO₂ TiO ₂ volume concentration 19,3% 19.3% 15,7% 15.7% 12,8% 12.8%

Wyniki testuTest results

Farba Paint Stosunek kontrastowy przy 20 m²/l Contrast ratio at 20 m ² /l Yb przy 20 m2/lYb at 20 m2/l Połysk 60°Gloss 60° 1,07:1 Standard1.07:1 Standard 92,0 92.0 84,9 84.9 25% 25% 1,07:1 Test1.07:1 Test 92,4 92.4 85,4 85.4 23% 23% 1,54:1 Standard1.54:1 Standard 91,3 91.3 83,8 83.8 27% 27% 1,54:1 Test1.54:1 Test 92,0 92.0 84,9 84.9 22% 22% 2,11:1 Standard2.11:1 Standard 90,1 90.1 82,5 82.5 28% 28% 2,11:1 Test 2.11:1 Test 91,1 91.1 83,8 83.8 23% 23%

Przykład 6Example 6

Wytworzono kulki z poli(akrylanu styrenu) z monomerycznej mieszaniny zawierającej 50% styrenu, 1% kwasu metakrylowego i 49% metakrylanu metylu metodą konwencjonalnej polimeryzacji emulsyjnej.Poly(styrene acrylate) beads were prepared from a monomeric mixture containing 50% styrene, 1% methacrylic acid and 49% methyl methacrylate by conventional emulsion polymerization.

Do 800 ml wody dodano 800 g pigmentu ditlenku tytanu (Tioxide TR92, Tioxide Group Limited) i pH ustawiono na 4,5. Powstałą zawiesinę ujednorodniono w statorowo-rotorowym młynie Silverstona w ciągu 45 minut. Odczyn pH wodnej zawiesiny kulek z poli(akrylanu styrenu) także ustawiono na 4,5.To 800 ml of water was added 800 g of titanium dioxide pigment (Tioxide TR92, Tioxide Group Limited) and the pH was adjusted to 4.5. The resulting suspension was homogenized in a Silverston stator-rotor mill for 45 minutes. The pH of the aqueous suspension of poly(styrene acrylate) beads was also adjusted to 4.5.

Zawiesinę ditlenku tytanu i zawiesinę poli(akrylanu styrenu) zmieszano, przepuszczając przez przepływową komorę ultradźwiękową przy stosunku przepływu pigmentu do kulek 1:1. W czasie mieszania zawartość komory poddano ultradźwiękom o częstotliwości 20 kHz przy mocy wyjściowej 300 W. Powstały produkt zebrano i zalkalizowano do pH 8 (rozcieńczonym amoniakiem) przed zmieleniem w młynie Silverstona przez 20 minut. Produkt zanalizowano i stwierdzono, że zawierał wodę, kulki i pigment w proporcjach wagowych 53,2:10,3:36,5.The titanium dioxide suspension and the poly(styrene acrylate) suspension were mixed by passing them through an ultrasonic flow cell at a pigment-to-sphere flow ratio of 1:1. During mixing, the chamber contents were ultrasonicated at a frequency of 20 kHz and an output power of 300 W. The resulting product was collected and basified to pH 8 (with dilute ammonia) before being ground in a Silverston mill for 20 minutes. The product was analyzed and found to contain water, spheres, and pigment in the weight ratio of 53.2:10.3:36.5.

Z powyższego produktu wytworzono farbę o stężeniu objętościowym części rozdrobnionych 40%. Farbę wytworzono mieszając razem składniki poza emulsją tworzącą warstwę (Vinamul 6955) i kompozytową mieszaniną pigmentową, a następnie dodając kolejno najpierw emulsję tworzącą warstwę, a potem zawiesinę kompozytowego pigmentu i mieszając całość. Wytworzono dwie standardowe farby, w celu wykazania przewagi kompozytowego pigmentu w tym przypadku. Obie farby zawierały kulki i ditlenek tytanu w tych samych objętościowych stężeniach jak w farbach testowych, ale żadna nie zawierała kompozytowego pigmentu. W pierwszej (I) użyto kulek z tej samej szarży, co kulki poli(akrylanostyrenowe), które posłużyły do wytworzenia kompozytowego pigmentu, a w drugiej (II) były to handlowe kulki polistyrenowe (Lytron 2101).A paint was prepared from the above product with a 40% particulate matter volume concentration. The paint was prepared by mixing the ingredients except for the film-forming emulsion (Vinamul 6955) and the composite pigment mixture, then adding the film-forming emulsion and then the composite pigment suspension and mixing. Two standard paints were prepared to demonstrate the superiority of the composite pigment in this case. Both paints contained beads and titanium dioxide at the same volume concentrations as the test paints, but neither contained the composite pigment. The first (I) used beads from the same batch as the poly(acrylate styrene) beads used to produce the composite pigment, and the second (II) used commercial polystyrene beads (Lytron 2101).

Farby miały poniższe składy, w których ilości kulek Lytronu 2101, kulek poli(akrylanostyrenowych) i kompozytowego pigmentu podano w przeliczeniu na suchą masę, jak w przykładzie 5.The paints had the following compositions, in which the amounts of Lytron 2101 beads, poly(acrylate styrene) beads and composite pigment were given on a dry weight basis, as in Example 5.

177 507177 507

Części wagowe Weight parts Farba testowaTest paint Farba I stand.Paint I standard Farba II stand. Paint II standard Woda Water 212,00 212.00 212,00 212.00 229,40 229.40 Hydroksyetyloceluloza (Cellobond QP4400H) Hydroxyethyl cellulose (Cellobond QP4400H) 3,00 3.00 3,00 3.00 3,00 3.00 Amoniak (0,88)Ammonia (0.88) 2,32 2.32 2,32 2.32 2,32 2.32 Sól sodowa kwasu polikarboksylowego (Dispex N40)Sodium polycarboxylic acid (Dispex N40) 2,96 2.96 2,96 2.96 2,96 2.96 Niejonowy surfaktant (Triton CF10)Nonionic surfactant (Triton CF10) 0,24 0.24 0,24 0.24 0,24 0.24 Rozpuszczalnik koagulujący (Texanol)Coagulating solvent (Texanol) 10,96 10.96 10,96 10.96 10,96 10.96 Środek przeciwpieniący (Foamaster E75C)Antifoaming agent (Foamaster E75C) 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 Biocyd (Nuosept 95)Biocide (Nuosept 95) 0,80 0.80 0,80 0.80 0,80 0.80 Ditlenek tytanu (TR92)Titanium dioxide (TR92) - - 127,90 127.90 127,90 127.90 Kulki poli(akrylanu styrenu) (sucha masa)Poly(styrene acrylate) beads (dry weight) - - 92,50 92.50 - - Kulki Lytron 2101 (sucha masa)Lytron 2101 Balls (dry weight) - - - - 74,55 74.55 Pigment kompozytowy poli(akrylan styrenu)/TiO2 (sucha masa)Poly(styrene acrylate)/TiO2 composite pigment (dry weight) 220,41 220.41 Vinamul 6955Vinamul 6955 204,56 204.56 204,56 204.56 204,56 204.56 Stężenie objętościowe substancji rozdrobnionych Volume concentration of particulate matter 40% 40% Stężenie objętościowe pigmentu Pigment volume concentration 19,4% 19.4% Stężenie objętościowe wypełnienia polimerycznego Volume concentration of the polymeric filler 20,6% 20.6%

Wyniki testuTest results

Wzorzec (I)Pattern (I) Wzorzec (II)Pattern (II) Test Test 2 Stosunek kontrastowy przy 20 m /l 2 Contrast ratio at 20 m/l 89,5 89.5 89,3 89.3 90,6 90.6 Yb przy 20 m²/l Yb at 20 m ² /l 81,2 81.2 80,9 80.9 82,4 82.4 Połysk (60°)Gloss (60°) 39% 39% 51% 51% 47% 47%

Przykład 7Example 7

Wytworzono 53% wodną zawiesinę pigmentu ditlenku tytanu (Tioxide TR92, Tioxide Group Limited). Odczyn pH zawiesiny ustawiono na 4,5 i zmielono ją w silnie ścierającym młynie, otrzymując dobrze rozdrobnioną dyspersję. Do zawiesiny pigmentowej dodano eksperymentalną emulsję polimeru octanu winylu z VeoVa o naturalnym pH 4,0 i średnim rozmiarze cząstek 0,075 pm. Dodawano wprowadzając obie ciecze jednocześnie do komory przy natężeniuA 53% aqueous suspension of titanium dioxide pigment (Tioxide TR92, Tioxide Group Limited) was prepared. The pH of the suspension was adjusted to 4.5 and ground in a high shear mill to obtain a fine dispersion. An experimental vinyl acetate polymer emulsion from VeoVa with a natural pH of 4.0 and an average particle size of 0.075 µm was added to the pigment suspension. This was done by introducing both liquids simultaneously into the chamber at a flow rate of

10,5 części emulsji polimeru na 1 część zawiesiny pigmentu. W celu zniszczenia koagulatów, powstałą zawiesinę dyspergowano przez 5 minut w młynku silnie ścierającym. Odczyn pH ustawiono na 8.10.5 parts polymer emulsion to 1 part pigment suspension. To destroy coagulates, the resulting suspension was dispersed for 5 minutes in a high-shear mill. The pH was adjusted to 8.

Ustalono, że skład zawiesiny (wagowy) wynosił 33,5:15,0:51,5 TiO2:kulki:woda. Stosunek ilości kulek do ilości pigmentu (objętościowy) wynosił 1,69:1. Zawiesinę umieszczono w wysokojakościowej matowej mieszaninie do wnętrz, oceniając jąjak w przykładzie 5. W tej recepturze stężenie objętościowe T1O2 wynosiło 14,88%, a stężenie objętościowe kulek octanu winylu z VeoVa wynosiło 25,11%. Farba zawierała 30,01% objętościowych części stałych. Jako wzorzec wytworzono farbę o podobnym składzie, ale w sposób konwencjonalny wytwarzania farb.The slurry composition (by weight) was determined to be 33.5:15.0:51.5 TiO2:spheres:water. The sphere-to-pigment ratio (by volume) was 1.69:1. The slurry was placed in a high-quality matte interior mixture and evaluated as in Example 5. In this formulation, the TiO2 volume concentration was 14.88%, and the vinyl acetate volume concentration of the VeoVa spheres was 25.11%. The paint contained 30.01% solids by volume. A paint of similar composition was prepared as a standard, but using a conventional paint manufacturing process.

Wytworzone farby miały poniższe składy, w których ilości wagowe kulek octanu winylu z VeoVa i pigmentu kompozytowego wyrażono w przeliczeniu na suchąmasę, jak w przykładzie 5.The paints produced had the following compositions, in which the weight amounts of VeoVa vinyl acetate beads and composite pigment were expressed on a dry basis, as in Example 5.

177 507177 507

Części wagowe Weight parts Farba standardowaStandard paint Farba testowaTest paint Woda Water 223,20 223.20 223,19 223.19 Hydroksyetyloceluloza (Cellobond QP4400H) Hydroxyethyl cellulose (Cellobond QP4400H) 3,00 3.00 3,00 3.00 Amoniak (0,88)Ammonia (0.88) 2,32 2.32 2,32 2.32 Sól sodowa kwasu polikarboksylowego (Dispex N40)Sodium polycarboxylic acid (Dispex N40) 2,96 2.96 2,96 2.96 Niejonowy surfaktant (Triton CF10)Nonionic surfactant (Triton CF10) 0,24 0.24 0,24 0.24 Rozpuszczalnik koagulujący (Texanol)Coagulating solvent (Texanol) 10,96 10.96 10,96 10.96 Środek przeciwpieniący (Foamaster E75C)Antifoaming agent (Foamaster E75C) 0,80 0.80 0,80 0.80 Biocyd (Nuosept 95)Biocide (Nuosept 95) 0,80 0.80 0,80 0.80 Ditlenek tytanu (Tioxide TR92)Titanium dioxide (Tioxide TR92) 101,00 101.00 - - Emulsja octanu winylu z VeoVa (sucha masa)Vinyl acetate emulsion with VeoVa (dry basis) 102,81 102.81 - - Pigment kompozytowy (emulsja polimeru z TiO₂ - sucha masa) Composite pigment (polymer emulsion with TiO ₂ - dry mass) 203,81 203.81 - - Yinamul 6955 (55%) Yinamul 6955 (55%) 204,56 204.56 204,56 204.56

Wyniki testuTest results

WzorzecPattern Test Test Połysk 60°Gloss 60° 61% 61% 66% 66% Stosunek spryskiwania (patrz niżej)Spray Ratio (see below) 6,87 6.87 7,49 m²/l 7.49 ^m2 /l Czynnik rozrzutu Spread factor 3,907 3,907 4,181 4,181

UwagaAttention

Stosunek spryskiwaniajest powierzchnią, którą można pokryć 11 farby, zachowując określony poziom pokrycia (w tym teście stosunek kontrastowy 98).The spray ratio is the area that can be covered with 11 of paint while maintaining a specified level of coverage (in this test, a contrast ratio of 98).

Przykład 8Example 8

Odczyn pH wsadu 200 g dyspersji kulek polistyrenu (Lytron 2101) zawierającego 48% części stałych obniżono z 9 do 7. Oddzielnie 187,5 g węglanu ołowiu (biały pigment ołowiowy, ALMEX z Associated Lead) zdyspergowano w stężeniu 576 g/l w wodzie, mieszając w młynku Silverstona przez 20 minut. Odczyn pH tej zawiesiny ustawiono na 6,5 i dodano ją powoli mieszając do zlewki z dyspersją kulek Lytron. Odczyn pH powstałej zawiesiny pigmentu kompozytowego podniesiono do wartości 8,5 rozcieńczonym amoniakiem. Skład zawiesiny pigmentu kompozytowego to 171,4 g węglanu ołowiu, 96 g (względem suchej masy) kulek Lytron i 378 g wody.The pH of a 200 g batch of polystyrene bead dispersion (Lytron 2101) containing 48% solids was reduced from 9 to 7. Separately, 187.5 g of lead carbonate (white lead pigment, ALMEX with Associated Lead) was dispersed at a concentration of 576 g/l in water and mixed in a Silverstone mill for 20 minutes. The pH of this suspension was adjusted to 6.5 and added slowly with stirring to the beaker containing the Lytron bead dispersion. The pH of the resulting composite pigment suspension was raised to 8.5 with dilute ammonia. The composition of the composite pigment suspension was 171.4 g lead carbonate, 96 g (dry basis) Lytron beads, and 378 g water.

Dla porównania przygotowano standardową zawiesinę o podobnym składzie, mieszając zawiesinę węglanu sodu przy pH 8 z 48% zawiesiną kulek Lytron 2101 przy pH 8.For comparison, a standard suspension of similar composition was prepared by mixing a sodium carbonate suspension at pH 8 with a 48% suspension of Lytron 2101 beads at pH 8.

Farby przygotowano z dwu zawiesin stosując poniższą recepturę, w której stosunki wagowe węglanu ołowiu, kulek Lytron i pigmentu kompozytowego podano w przeliczeniu na suchą masę, jak w przykładzie 5.The paints were prepared from two suspensions using the following recipe, in which the weight ratios of lead carbonate, Lytron beads and composite pigment were given on a dry weight basis as in Example 5.

177 507177 507

Części wagowe Weight parts Farba standardowaStandard paint Farba testowaTest paint Woda Water 235,85 235.85 235,85 235.85 Hydroksyetyloceluloza (Cellobond QP4400H) Hydroxyethyl cellulose (Cellobond QP4400H) 1,75 1.75 1,75 1.75 Amoniak (0,88)Ammonia (0.88) 2,32 2.32 2,32 2.32 Sól sodowa kwasu polikarboksylowego (Dispex N40)Sodium polycarboxylic acid (Dispex N40) 2,96 2.96 2,96 2.96 Niejonowy surfaktant (Triton CF10)Nonionic surfactant (Triton CF10) 0,24 0.24 0,24 0.24 Rozpuszczalnik koagulujący (Texanol)Coagulating solvent (Texanol) 10,96 10.96 10,96 10.96 Środek przeciwpieniący (Foamaster E75C)Antifoaming agent (Foamaster E75C) 0,80 0.80 0,80 0.80 Biocyd (Nuosept 95)Biocide (Nuosept 95) 0,80 0.80 0,80 0.80 Węglan ołowiu (sucha masa)Lead carbonate (dry weight) 100,80 100.80 - - Kulki Lytron 2101 (sucha masa)Lytron 2101 Balls (dry weight) 115,70 115.70 - - Pigment kompozytowy (sucha masa)Composite pigment (dry weight) - - 216,50 216.50 Yinamul 6955 (55%) Yinamul 6955 (55%) 204,56 204.56 204,56 204.56

Testowa farba była dobrze zdyspergowana z niewieloma cząstkami poniżej 5 gm. Wygląd standardowej farby po rozprowadzeniu zakłócała obecność wielu agregatów/aglomeratów o rozmiarach około 0,5 mm.The test paint was well dispersed with few particles below 5 gm. The appearance of the standard paint after spreading was marred by the presence of many aggregates/agglomerates of approximately 0.5 mm in size.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.Publishing Department of the Polish Patent Office. Circulation: 70 copies.

Cena 4,00 zł.Price 4.00 PLN.

Claims

Patent claims

A method for producing a composite pigment particulate substance comprising forming an aqueous dispersion of a first particulate substance having a positive surface charge and forming a separate aqueous dispersion and a second, chemically different from the first, particulate substance having a negative surface charge, characterized by mixing the aqueous dispersions with with each other at a pH in the range of 3 to 6 in such a proportion that the ratio of the first particulate substance to the second particulate substance is from 0.05: 1 to 3: 1 by volume, with the first and second particulates selected from the group consisting of titanium dioxide pigments, lead pigments, silicates, aluminates, carbonates, clays and polymer particles made of polymers selected from the group consisting of polystyrene, acrylic polymers and copolymers of polystyrene or acrylic polymers, and the final dispersion made by mixing a dispersion of the first substance and a dispersion of the second substance contains at least 35% by weight of composite pigment particulate material, and optionally the pH of the final dispersion obtained is adjusted to 8.5.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the aqueous dispersion of the first particulate substance and the aqueous dispersion of the second particulate substance, prepared without the aid of a dispersant, are used.

3. The method according to p. The process of claim 1, wherein the at least one aqueous dispersion of the first particulate substance or the aqueous dispersion of the second particulate substance is milled before mixing.

4. The method according to p. The process of claim 1, wherein the dispersion of the first particulate substance is a dispersion of titanium dioxide particles having an alumina coating produced at a pH value below 6.

5. The method according to p. The process of claim 1, wherein the dispersion of the first particulate matter is a dispersion of titanium dioxide particles having a silica coating produced at a pH value below 2.

6. The method according to p. A process as claimed in claim 1, characterized in that the dispersions are mixed by means of a stirrer, by pumping, or by ultrasound.

7. The method according to p. The process of claim 1, wherein the two dispersions are mixed while introducing them into the mixing zone.