EP3665231A1 - Festkörper mit färbenden eigenschaften - Google Patents

Festkörper mit färbenden eigenschaften

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Publication number
EP3665231A1
EP3665231A1 EP18755428.2A EP18755428A EP3665231A1 EP 3665231 A1 EP3665231 A1 EP 3665231A1 EP 18755428 A EP18755428 A EP 18755428A EP 3665231 A1 EP3665231 A1 EP 3665231A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compound
solid
value
substantially water
aqueous medium
Prior art date
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Pending
Application number
EP18755428.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Lieske
Maria KUBICA
Stephan BLÖSS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heubach GmbH
Original Assignee
Heubach GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Heubach GmbH filed Critical Heubach GmbH
Publication of EP3665231A1 publication Critical patent/EP3665231A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00—Compounds of manganese
    • C01G45/006—Compounds containing, besides manganese, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
    • C01B19/002—Compounds containing, besides selenium or tellurium, more than one other element, with -O- and -OH not being considered as anions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/02—Compounds of alkaline earth metals or magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/04—Compounds of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/22—Compounds of iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants

Definitions

  • the invention relates to a solid of the formula Zni-t-eTtE e Oy y Yy.
  • the present invention further relates to a process for producing such a solid and the use of such a solid as a colorant in plastics, paints and varnishes.
  • Pigments are colorants which, in contrast to colorants, consist of particles and are practically insoluble in the application medium. Depending on their chemical structure, pigments can be divided into inorganic and organic pigments. Typical applications of pigments are paints, coatings, plastics and textiles.
  • the object of the present invention was to provide solids which, when used as colorants, enable a deep shade of red and at the same time have high stability and good economy.
  • T represents one or more transition metals selected from Mn, Cd, Cr, Fe, Co and Ni;
  • E represents one or more alkaline earth metals selected from Be, Mg, Ca, Sr and Ba;
  • Y represents one or more chalcogens selected from S, Se, Te; t has a value in the range of 0 to ⁇ 1; e has a value of 0 to ⁇ 1, and t + e ⁇ 1 y has a value of 0 to ⁇ 1.
  • T is in the form of at least one selected from Mn 2+ , Cd 2+ , Cr 2+ , Fe 2+ , Co 2+ and Ni 2+ .
  • E is in the form of at least one selected from Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ and Ba 2+ .
  • Y is in the form of at least one selected from S 2 " , Se 2" , Te 2 " .
  • the solid according to the invention When used as a colorant, the solid according to the invention has coloristically usable shades in the range of yellow> orange> red. At the same time, the stability of this inorganic pigment is so high that even when processed under high temperatures and / or for long storage times under adequate conditions, no fading of the pigment occurs.
  • the solid according to the invention has a high tinctorial strength and is inexpensive to produce, which makes the use considerably more economical than the previously known cerium-based red pigments.
  • t has a value of 0.02 to 0.80, in particular 0.05 to 0.65.
  • e has a value of 0.00 to 0.85, in particular 0.00 to 0.60.
  • y has a value of 0.00 to 0.75, in particular 0.00 to 0.70.
  • T is in the form of Mn.
  • E is in the form of Mg, Ca and / or Sr.
  • Y is in the form of S.
  • the invention relates to a solid of a compound of the formula Zni-t-eTtE e Oy y Yy, wherein the compound has a wurtzite structure and wherein
  • T represents one or more transition metals selected from Mn 2+ , Cd 2+ , Cr 2+ , Fe 2+ , Co 2+ and Ni 2+ ;
  • E represents one or more alkaline earth metals selected from Be 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ and Ba 2+ ;
  • Y represents one or more chalcogens selected from S 2 " , Se 2" , Te 2 " , t has a value in the range of 0.05 to 0.65, e has a value of 0.00 to 0.60, and t + e ⁇ 1 y has a value of 0.00 to 0.70
  • T is Mn 2+
  • YS is 2 " .
  • T is Mn 2+ and YS is 2 " .
  • Y is in the form of a mixture of S and Se, in particular in a molar ratio of S: Se in the range of 1.00 to 0.00, in particular 0.95 to 0.05
  • the solid according to the invention is constructed in a single phase.
  • the present invention further relates to a method for producing a solid body in a compound of formula Zni-t-ette e y Yy Oi.
  • the procedure is then such that compounds of the respective base elements and, if appropriate, of doping cations are intimately processed to a homogeneous mixture by means of dry mixing devices.
  • the resulting premix is calcined in suitable fuels at temperatures of 600-1300 ° C.
  • the calcinate is usually micronized in the aqueous phase or by a dry process, possibly after previous breakage.
  • the end product is tested in terms of stability and coloristic in various application media.
  • the typical procedure is to dissolve soluble compounds of the respective base elements and, if appropriate, of doping cations with stirring in water or, if required, in acid.
  • the compounds used are converted into their insoluble form.
  • the precipitated solids are separated by decantation or filtration of the mother liquor, washed free of salt and dried to a residual moisture content of ⁇ 2%.
  • the resulting premix is calcined in suitable firing means at temperatures of 600-1250 ° C. The calcine is usually - possibly after previous break - in the liquid phase or by dry process micronized.
  • the end product is tested in terms of stability and coloristic in various application media.
  • the production of such solids is thus carried out either after a drying process, which is characterized by a homogenization of the dry ingredients in a dry mixer, or after a wet process, in which all components first in an aqueous solution and from this then precipitate by adjusting a suitable pH.
  • the inventors have surprisingly found that particularly advantageous properties can be achieved by a combination of drying and wet process.
  • the present application relates to a process for preparing a solid in a compound of the formula Zni-t-eTtE e Oy y Yy, wherein the compound has a wurtzite structure and wherein
  • T represents one or more transition metals selected from Mn, Cd, Cr, Fe, Co and Ni;
  • E represents one or more alkaline earth metals selected from Be, Mg, Ca, Sr and Ba;
  • Y represents one or more chalcogenes selected from S, Se, Te, t has a value in the range of 0 to ⁇ 1, e has a value of 0 to ⁇ 1, and t + e ⁇ 1 y has a value of 0 to ⁇ 1, the method comprising the following steps:
  • At least one compound comprising at least one of the chalcogens Y; wherein at least one of the provided compounds is substantially water-insoluble and at least one of the provided compounds is substantially water-soluble; Receiving the at least one substantially water-insoluble compound in an aqueous medium;
  • the present application relates to a process for the preparation of a solid in a compound of formula Zni -t - eTtEeOi-y Yy, wherein the compound has a wurtzite structure, and wherein
  • T represents one or more transition metals selected from Mn, Cd, Cr, Fe, Co and Ni
  • E represents one or more alkaline earth metals selected from Be, Mg, Ca, Sr and Ba;
  • Y represents one or more chalcogenes selected from S, Se, Te, t has a value in the range of 0.05 to 0.65, e has a value of 0.00 to 0.60, and t + e ⁇ 1 y has a value of 0.00 to 0.70, the method comprising the steps of:
  • At least one compound comprising at least one of the chalcogens Y; wherein at least one of the provided compounds is substantially water-insoluble and at least one of the provided compounds is substantially water-soluble;
  • Dissolving the at least one substantially water-soluble compound in the aqueous medium Changing a state, in particular the pH, of the aqueous medium such that the at least one substantially water-insoluble compound (s) is converted to water-insoluble compound (s);
  • T is Mn 2+ .
  • YS is 2 " .
  • T is Mn 2+ and YS is 2 " .
  • the process according to the invention has the following advantages:
  • the method according to the invention thus leads to a wet process Saving on raw material costs and reducing wastewater pollution while achieving better homogeneity of solids compared to the dry process.
  • the present invention further relates to the use of the described solids as colorants in various fields.
  • the use according to the invention particularly preferably relates to the use as a color-forming agent in plastics, paints and varnishes.
  • the use of the solids according to the invention as colorants in plastics has proved to be advantageous.
  • the background is that such colored plastic articles are often produced by injection molding, which is accompanied by a relatively high thermal load of the embedded pigment in the plastic mass.
  • this thermal stress often leads to fading of the red clay as a result of degradation of the colorants.
  • This disadvantage is avoided by the pigments according to the invention, at the same time avoiding the economic disadvantages of the already known cerium-based red pigments.
  • the calcine is micronised in an aqueous medium by means of a stirred ball mill (Mini mill, EIGER TORRANCE).
  • the millbase is evaporated to dryness and pulverized by means of ultracentrifugal mill (ZM 200, Fa. RETSCH). The result is an orange-red powder with low hardness.
  • the product is ground using a universal mixing device (Hauschild) in a medium-oil air-drying alkyd paint.
  • a universal mixing device Hauschild
  • V ⁇ LKEL medium-oil air-drying alkyd paint

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Festkörper einer Verbindung der Formel Zn1-t-eTtEeO1- yYy, wobei die Verbindung eine Wurtzit-Struktur aufweist und wobei T eine oder mehrere Übergangsmetalle darstellt, ausgewählt aus einem oder mehreren aus Mn, Cd, Cr, Fe, Co und Ni; E ein oder mehrere Erdalkalimetalle darstellt, ausgewählt aus einem oder mehreren aus Be, Mg, Ca, Sr und Ba; Y eines oder mehrere Chalcogene darstellt, ausgewählt aus S, Se, Te, t einen Wert im Bereich von 0 bis <1 aufweist, e einen Wert von 0 bis <1 aufweist, und y einen Wert von 0 bis <1 aufweist.

Description

Festkörper mit färbenden Eigenschaften
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Festkörper der Formel Zni-t-eTtEeOi-yYy. Die vorliegende Erfindung befasst sich ferner mit einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Festkörpers sowie die Verwendung eines solchen Festkörpers als Färbemittel in Kunststoffen, Farben und Lacken.
Als Pigmente bezeichnet man farbgebende Substanzen, d ie, im Gegensatz zu Farbstoffen, aus Teilchen bestehen und im Anwendungsmedium praktisch unlöslich sind. Pigmente können je nach ihrer chemischen Struktur in anorganische und organische Pigmente eingeteilt werden. Typische Anwendungsgebiete von Pigmenten sind Farben, Lacke, Kunststoffe und Textilien.
Da in vielen auch technischen Produkten die ästhetischen Eigenschaften immer wichtiger werden, besteht ein großer Bedarf an Pigmenten in den verschiedensten Farbtönen. Neben einem geeigneten Farbton müssen moderne Pigmente immer weiter ansteigende Anforderungen im Hinblick auf toxikologische Unbedenklichkeit, Stabilität sowie natürlich Wirtschaftlichkeit aufweisen. Im Bereich von Pigmenten eines intensiven Rottons, waren in der Vergangenheit Pigmente auf Basis von Chromat und/oder Plumbat sehr weit verbreitet. Diese Pigmente weisen jedoch toxikologisch bedenkliche Eigenschaften auf und sind daher für viele Anwendungen heute nicht mehr einsetzbar. Als Ersatzstoffe für diese Pigmente wurden in der darauffolgenden Zeit organische Pigmente mit leuchtenden Rottönen verwendet. Es hat sich allerdings gezeigt, dass diese organischen Pigmente eine zu hohe Instabilität in verschiedenen Applikationssystemen aufweisen. Dies führt in vielen Anwendungen zu einem Verblassen des Rottons durch Degradation des Farbmittels, was die entsprechenden Produkte unvorteilhaft aussehen lässt. Als Alternative für Pigmente mit leuchtenden Rottönen wurden in der jüngeren Vergangenheit anorganische Pigmente auf der Basis von Cer entwickelt. Pigmente auf Basis dieses Elements weisen sowohl im Hinblick auf ihre Koloristik als auch auf ihre Stabilität mit Einschränkungen zufriedenstellende Eigenschaften auf. Allerdings sind diese Pigmente sehr teuer, was ihre Anwendbarkeit in Massenartikeln begrenzt.
Vor diesem Hintergrund lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Festkörper bereitzustellen, die beim Einsatz als Färbemittel einen tiefen Rotton ermöglichen und gleichzeitig eine hohe Stabilität und eine gute Wirtschaftlichkeit aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Festkörper einer Verbindung der Formel Zni-t-eTtEeOi-yYy, wobei die Verbindung eine Wurtzit-Struktur aufweist und wobei
T ein oder mehrere Übergangsmetalle darstellt, ausgewählt aus Mn, Cd, Cr, Fe, Co und Ni;
E ein oder mehrere Erdalkalimetalle darstellt, ausgewählt aus Be, Mg, Ca, Sr und Ba;
Y eines oder mehrere Chalcogene darstellt, ausgewählt aus S, Se, Te; t einen Wert im Bereich von 0 bis < 1 aufweist; e einen Wert von 0 bis < 1 aufweist, und t + e < 1 y einen Wert von 0 bis < 1 aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt T in Form von mindestens einem ausgewählt aus Mn2+, Cd2+, Cr2+, Fe2+, Co2+ und Ni2+ vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt E in Form von mindestens ei nem ausgewählt aus Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ und Ba2+ vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt Y in Form von mindestens einem ausgewählt aus S2", Se2", Te2" vor.
Der erfindungsgemäße Festkörper weist bei Einsatz als Färbemittel koloristisch verwertbare Farbtöne im Bereich Gelb > Orange > Rot auf. Gleichzeitig ist die Stabilität dieses anorganischen Pigmentes so hoch, dass auch bei Verarbeitung unter hohen Temperaturen und/oder bei langen Lagerzeiten unter adäquaten Bedingungen kein Verblassen des Pigmentes eintritt.
Gleichzeitig weist der erfindungsgemäße Feststoff eine hohe Färbekraft auf und ist kostengünstig herzustellen, was den Einsatz gegenüber den bisher bekannten Rotpigmenten auf Cer-Basis wesentlich wirtschaftlicher macht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist t einen Wert von 0,02 bis 0,80, insbesondere 0,05 bis 0,65 auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist e einen Wert von 0,00 bis 0,85, insbesondere 0,00 bis 0,60 auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist y einen Wert von 0,00 bis 0,75, insbesondere 0,00 bis 0,70 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt T in Form von Mn vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt E in Form von Mg, Ca und/oder Sr vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt Y in Form von S vor.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Festkörper einer Verbindung der Formel Zni-t-eTtEeOi-yYy, wobei die Verbindung eine Wurtzit-Struktur aufweist und wobei
T ein oder mehrere Übergangsmetalle darstellt, ausgewählt aus Mn2+, Cd2+, Cr2+, Fe2+, Co2+ und Ni2+;
E ein oder mehrere Erdalkalimetalle darstellt, ausgewählt aus Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ und Ba2+;
Y eines oder mehrere Chalcogene darstellt, ausgewählt aus S2", Se2", Te2"; t einen Wert im Bereich von 0,05 bis 0,65 aufweist; e einen Wert von 0,00 bis 0,60 aufweist, und t + e < 1 y einen Wert von 0,00 bis 0,70 aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist T Mn2+. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist Y S2". In einer stark bevorzugten Ausführungsform ist T Mn2+ und Y S2". In einer bevorzugten Ausführungsform liegt Y in Form von einer Mischung aus S und Se vor, insbesondere in einem molaren Verhältnis von S:Se im Bereich von 1,00 bis 0,00, insbesondere 0,95 bis 0,05
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Festkörper einphasig aufgebaut.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Festkörpers in einer Verbindung der Formel Zni-t-eTtEeOi-yYy.
Bei bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von verwandten anorganischen Pigmenten wird zwischen einem Trockenprozess und einem Nassprozess unterschieden.
Bei der Herstellung von solchen Festkörpern nach einem Trockenprozess wird dann so vorgegangen, dass Verbindungen der jeweiligen Basiselemente sowie gegebenenfalls der von Dotierungskationen werden mittels Trockenmischgeräten innig zu einem homogenen Gemisch verarbeitet werden. Die resultierende Vormischung wird in geeigneten Brennmitteln bei Temperaturen von 600-1300 °C kalziniert. Das Kalzinat wird in der Regel - eventuell nach vorherigem Brechen - in wässriger Phase oder mittels Trockenprozess mikronisiert. Das Endprodukt wird hinsichtlich Stabilität und Koloristik in verschiedenen Anwendungsmedien geprüft.
Bei der Herstellung von solchen Festkörpern nach einem Nassprozess wird typischerweise so vorgegangen, dass lösliche Verbindungen der jeweiligen Basiselemente sowie gegebenenfalls von Dotierungskationen unter Rühren in Wasser oder falls erforderlich in Säure gelöst werden. Durch Einstellen des zur Ausfällung aller Rohstoffe geeigneten pH-Wertes werden die eingesetzten Verbindungen in ihre unlösliche Form überführt. Die ausgefällten Feststoffe werden mittels Dekantieren oder Filtration von der Mutterlauge abgetrennt, salzfrei gewaschen und bis auf eine Restfeuchte < 2% getrocknet. Nach Pulverisierung des Trockengutes wird die resultierende Vormischung in geeigneten Brennmitteln bei Temperaturen von 600-1250°C kalziniert. Das Kalzinat wird in der Regel - eventuell nach vorherigem Brechen - in flüssiger Phase oder mittels Trockenprozess mikronisiert. Das Endprodukt wird hinsichtlich Stabilität und Koloristik in verschiedenen Anwendungsmedien geprüft.
Nach der bisherigen Vorgehensweise im Stand der Technik erfolgt die Herstellung solcher Festkörper also entweder nach einem Trockenprozess, der durch eine Homogenisierung der trockenen Bestandteile in einem Trockenmischgerät gekennzeichnet ist, oder nach einem Nassprozess, bei dem alle Bestandteile zunächst in eine wässrige Lösung überführt und aus dieser anschließend durch Einstellung eines geeigneten pH-Werts ausgefällt werden.
Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass durch eine Kombination von Trocken- und Nassprozess besonders vorteilhafte Eigenschaften erzielt werden können.
Demgemäß betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Herstellung eines Festkörpers in einer Verbindung der Formel Zni-t-eTtEeOi-yYy, wobei die Verbindung eine Wurtzit-Struktur aufweist und wobei
T eine oder mehrere Übergangsmetalle darstellt, ausgewählt aus Mn, Cd, Cr, Fe, Co und Ni;
E ein oder mehrere Erdalkalimetalle darstellt, ausgewählt aus Be, Mg, Ca, Sr und Ba;
Y eines oder mehrere Chalcogene darstellt, ausgewählt aus S, Se, Te, t einen Wert im Bereich von 0 bis < 1 aufweist, e einen Wert von 0 bis < 1 aufweist, und t + e < 1 y einen Wert von 0 bis < 1 aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen mindestens einer Verbindung, die mindestens eines der Übergangsmetalle T umfasst;
Bereitstellen mindestens einer Verbindung, die mindestens eines der Erdalkalimetalle E umfasst;
Bereitstellen mindestens einer Verbindung, die mindestens eine der Chalcogene Y umfasst; wobei mindestens eine der bereitgestellten Verbindungen im Wesentlichen wasserunlöslich ist und mindestens eine der bereitgestellten Verbindungen im Wesentlichen wasserlöslich ist; Aufnehmen der mindestens einen im Wesentlichen wasserunlöslichen Verbindung in einem wässrigen Medium;
Lösen der mindestens einen im Wesentlichen wasserlöslichen Verbindung in dem wässrigen Medium;
Veränderung eines Zustands, insbesondere des pH-Werts, des wässrigen Mediums, so dass die mindestens eine im Wesentlichen wasserunlösliche Verbindung in (eine) wasserunlösliche Verbindung(en) überführt wird (werden);
Abtrennen der Feststoffe aus dem wässrigen Medium durch Dekantieren, Filtrieren oder Zentrifugieren;
Kalzinieren des abgetrennten Feststoffs.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Herstellung eines Festkörpers in einer Verbindung der Formel Zni-t- eTtEeOi-yYy, wobei die Verbindung eine Wurtzit-Struktur aufweist und wobei
T eine oder mehrere Übergangsmetalle darstellt, ausgewählt aus Mn, Cd, Cr, Fe, Co und Ni; E ein oder mehrere Erdalkalimetalle darstellt, ausgewählt aus Be, Mg, Ca, Sr und Ba;
Y eines oder mehrere Chalcogene darstellt, ausgewählt aus S, Se, Te, t einen Wert im Bereich von 0,05 bis 0,65 aufweist, e einen Wert von 0,00 bis 0,60 aufweist, und t + e < 1 y einen Wert von 0,00 bis 0,70 aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen mindestens einer Verbindung, die mindestens eines der Übergangsmetalle T umfasst;
Bereitstellen mindestens einer Verbindung, die mindestens eines der Erdalkalimetalle E umfasst;
Bereitstellen mindestens einer Verbindung, die mindestens eine der Chalcogene Y umfasst; wobei mindestens eine der bereitgestellten Verbindungen im Wesentlichen wasserunlöslich ist und mindestens eine der bereitgestellten Verbindung en im Wesentlichen wasserlöslich ist;
Aufnehmen der mindestens einen im Wesentlichen wasserunlöslichen Verbindung in einem wässrigen Medium;
Lösen der mindestens einen im Wesentlichen wasserlöslichen Verbindung in dem wässrigen Medium; Veränderung eines Zustands, insbesondere des pH-Werts, des wässrigen Mediums, so dass die mindestens eine im Wesentlichen (eine) wasserunlösliche Verbindungen in wasserunlösliche Verbindung(en) überführt wird (werden);
Abtrennen der Feststoffe aus dem wässrigen Medium durch Dekantieren, Filtrieren oder Zentrifugieren;
Kalzinieren des abgetrennten Feststoffs.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist T Mn2+.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist Y S2".
In einer stark bevorzugten Ausführungsform ist T Mn2+ und Y S2".
Gegenüber den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von solchen Festkörpern, also den oben beschriebenen Nass- bzw. den oben beschriebenen Trockenverfahren, weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile a uf:
Es hat sich gezeigt, dass bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Festkörper nach dem Nassverfahren eine extrem homogene Durchmischung der Bestandteile erreicht wird. Nachteilig beim Nassverfahren ist jedoch, dass ein gewisser Prozentsatz der Ausgangssubstanzen im wässrigen Medium verbleiben. Dies führt zu höheren Rohstoffkosten sowie zu einer Abwasserproblematik, da die in dem wässrigen Medium verbleibenden Ausgangsverbindungen teilweise toxisch sind und das Wasser somit aufwändig aufgearbeitet werden muss. Bei der Herste llung der erfindungsgemäßen Festkörper nach dem Trockenverfahren tritt zwar keine Abwasserproblematik auf, es hat sich jedoch gezeigt, dass teilweise eine vollständige Homogenität der Festkörper nur unter hohem Aufwand erreicht werden konnte.
Es hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die Vorteile des Nassverfahrens und des Trockenverfahrens kombiniert werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren führt also gegenüber dem Nassverfahren zu einer Einsparung von Rohstoffkosten und zu einer Verringerung der Abwasserbelastung, während es gegenüber dem Trockenverfahren eine bessere Homogenität der Festkörper erreicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung der beschriebenen Festkörper als Farbmittel in verschiedenen Bereichen. Besonders bevorzugt betrifft die erfindungsgemäße Verwendung den Einsatz als farbbildendes Mittel in Kunststoffen, Farben und Lacken.
Besonders die Verwendung der erfindungsgemäßen Feststoffe als Farbmittel in Kunststoffen hat sich als vorteilhaft erwiesen. Hintergrund ist, dass solche gefärbten Kunststoffartikel häufig im Spritzgussverfahren hergestellt werden, was mit einer relativ hohen thermischen Belastung des in der Kunststoffmasse eingebetteten Pigmentes einhergeht. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten organischen Farbpigmenten mit tiefroten Farbtönen führt diese thermische Belastung oft zu einem Verblassen des Rottons infolge Degradation der Farbmittel . Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäßen Pigmente vermieden, wobei gleichzeitig die wirtschaftlichen Nachteile der bereits bekannten Rotpigmente auf der Basis von Cer vermieden werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand des nachfolgenden Beispiels noch näher erläutert:
Beispiel
In einem 2 I-Becherglas werden unter Rühren 48,81 g Zinkoxid (Fa. NORKEM) in 610 ml demineralisiertem Wasser aufgeschlämmt. 20,28 g Mangansulfatmonohydrat (technisch, Fa. CG-Chemikalien) in 300 ml demin. Wasser gelöst innerhalb von ca. 5 Minuten zugeben. 20 Minuten nachrühren. pH mit NaOH 5 % auf 7,4 einstellen. Unter Rühren Lösung aus 33,12 Natriumsulfidnonahydrat (32,5 % Na2S, Fa. Merck) in 270 ml demin. Wasser innerhalb von 10 Minuten zutropfen. 8,76 g Calciumcarbonat (Fa. ALDRICH, > 99,0 %) einrühren. 30 Minuten nachrühren, über Nacht stehenlassen. Niederschlag über Büchnertrichter abtrennen, Filterkuchen salzfrei und pH-neutral waschen. Presskuchen im Trockenschrank bei 80 °C trocknen, dann mittels Labormühle pulverisieren.
Die resultierende Rohmischung wird in Aluminiumoxidschalen (Fa. GTS) unter Stickstoffatmosphäre z. B. 4.6 in einem Rohrreaktor (Fa. HTM Reetz GmbH) bei 1080 °C kalziniert. Reaktionszeit 120 Minuten.
Das Kalzinat wird in wässrigem Medium mittels Rührwerkskugelmühle (Mini mill, Fa. EIGER TORRANCE) mikronisiert. Das Mahlgut wird zur Trockene eingedampft und mittels Ultrazentrifugalmühle (ZM 200, Fa. RETSCH) pulverisiert. Es resultiert ein orange-rotes Pulver mit geringer Härte.
Das Produkt wird mittels eines Universalmischgerätes (Fa. Hauschild) in einem mittelöligen lufttrocknenden Alkyd-Lack angerieben. Nach Applizieren des pigmentierten Lackes auf Aufstrichkarte 103 (Fa. VÖLKEL) wird der Farbton visuell und mittels Spektralphotometer bewertet. Durch weitere Prüfungen in anderen Lacksystemen, unterschiedlichen Kunststoffen und Fassadenbeschichtungen werden farbgebende Eigenschaften und Stabilitäten ermittelt.

Claims

Ansprüche
Festkörper einer Verbindung der Formel Zni-t-eTtEeOi-yYy, wobei die Verbindung eine Wurtzit-Struktur aufweist und wobei
T eine oder mehrere Übergangsmetalle darstellt, ausgewählt aus Mn, Cd, Cr, Fe, Co und Ni;
E ein oder mehrere Erdalkalimetalle darstellt, ausgewählt aus Be, Mg, Ca, Sr und Ba;
Y eines oder mehrere Chalcogene darstellt, ausgewählt aus S, Se, Te, t einen Wert im Bereich von 0 bis < 1 aufweist, e einen Wert von 0 bis < 1 aufweist, und t + e < 1 y einen Wert von 0 bis < 1 aufweist.
Festkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass t einen Wert von 0,02 bis 0,80, insbesondere 0,05 bis 0,65 aufweist.
Festkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass e einen Wert von 0,00 bis 0,85, insbesondere 0,00 bis 0,60 aufweist.
Festkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass y einen Wert von 0,00 bis 0,75, insbesondere 0,00 bis 0,70 aufweist.
5. Festkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass T in Form von Mn vorliegt.
6. Festkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass E in Form von Mg, Ca und/oder Sr vorliegt.
7. Festkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Y in Form von S vorliegt.
8. Festkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Y in Form von einer Mischung aus S und Se vorliegt, insbesondere in einem molaren Verhältnis von S:Se im Bereich von 1,00 bis 0,00, insbesondere 0,95 bis 0,05
9. Festkörper gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper einphasig ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Festkörpers insbesondere gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen mindestens einer Verbindung, die mindestens eines der Übergangsmetalle T umfasst;
Bereitstellen mindestens einer Verbindung, die mindestens eines der Erdalkalimetalle E umfasst;
Bereitstellen mindestens einer Verbindung, die mindestens eine der Chalcogene Y umfasst; wobei mindestens eine der bereitgestellten Verbindungen im Wesentlichen wasserunlöslich ist und mindestens eine der bereitgestellten Verbindungen im Wesentlichen wasserlöslich ist; Aufnehmen der mindestens einen im Wesentlichen wasserunlöslichen Verbindung in einem wässrigen Medium;
Lösen der mindestens einen im Wesentlichen wasserlöslichen Verbindung in dem wässrigen Medium;
Veränderung eines Zustands, insbesondere des pH-Werts, des wässrigen Mediums, so dass die mindestens eine im Wesentlichen wasserunlösliche Verbindung in (eine) wasserunlösliche Verbindung(en) überführt wird (werden);
Abtrennen der Feststoffe aus dem wässrigen Medium durch Dekantieren, Filtrieren oder Zentrifugieren;
Kalzinieren des abgetrennten Feststoffs.
11. Festkörper hergestellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 10.
12. Verwendung eines Festkörpers gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11 als farbgebendes Pigment in Kunststoffen, Farben oder Lacken.
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