DE2156603C3 - Wäßrige'Pigmentdispersionen und ihre Verwendung - Google Patents

Wäßrige'Pigmentdispersionen und ihre Verwendung

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DE2156603C3 DE19712156603 DE2156603A DE2156603C3 DE 2156603 C3 DE2156603 C3 DE 2156603C3 DE 19712156603 DE19712156603 DE 19712156603 DE 2156603 A DE2156603 A DE 2156603A DE 2156603 C3 DE2156603 C3 DE 2156603C3
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Description

H2N - (R - N)» - H X5
I
R1
in der R ein gesättigtes Alkylea r&i 2 bis 6 C-Atomen, R1 Wasserstoff, Alkyl mit «o 1 bis 6 C-Atomen oder Phenyl und η eine Zahl von 1 bis 5 bedeutet und wobei im Falle η — 1 die Gruppe NHR1 mit der anderen Aminogruppe verbunden sein kann, oder as
ß) von aromatischen oder cycloaliphatischen Diaminen mit 3 bis 50 Mol Propylenoxid je Äquivalent reaktionsfähigem Aminowasserstoff und anschließender Umsetzung mit 2 bis 70 Mol Äthylenoxid je Äqui- 3» valent reaktionsfähigem Aminowasserstoff erhalten werden und wobei der Anteil an endständigen Polyäthylenoxidblöcken zwischen 40 und 80 Gewichtsprozent beträgt und
c) 40 bis 75 Gewichtsprozent Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Wasserrückhaltemitteln.
2. Flockungsstabile wäßrige Pigmentdispersionen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an b), das durch Umsetzung der Aminoverbindungen mit 8 bis 20 Mol Propylenoxid je Äquivalent reaktionsfähigem Aminowasserstoff und anschließender Umsetzung mit 12 bis 30 Mol Äthylenoxid je Äquivalent reaktionsfähigem Aminowasserstoff erhalten wird und wobei der Anteil an endständigen Polyäthylenoxidblöcken zwischen 40 und 70 Gewichtsprozent beträgt.
3. Flockungsstabile Pigmentdispersionen gemaß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß a) anorganische Pigmente sind.
4. Flockungsstabile Pigmentdispersionen gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese als a) Azopigmente, Chinacridonpigmente, Anthrachinoidepigmente, Pigmente auf der Basis von Perylen-SAQ.IO-Tetracarbonsäure, Phthalocyanine, halogenierte Phthalocyanine, Oxazinpigmente enthalten.
5. Verwendung der Pigmentdispersionen nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4 zum Färben von Celluloseäther enthaltenden wäßrigen bindemittelhaltigen weißen Pigmentfarben.
Die Erfindung betrifft wäßrige Pigmentdispersionen, die hervorragend zum Einfärben von Celluloseäther enthaltenden wäßrigen Kunststoffdispersionen {sogenannten Weißbinderfarben) oder Leimfarben geeignet sind.
Die wäßrigen bmdemittelbaltigen Pigmentfarben, wie Kunststoffdispersionsfarben, Tapefi;nfarben oder Leimfarben, die auch als Weißbinderfarben oder einfach als Weißbinder bezeichnet werden, enthalten in der Regel Weißpigmente wie Titandioxid, Lithopone und Kreide, Füllnuitel wie China Clay, feinstgemahlenen Dolomit, Kalkspat, Schwerspat and/oder Talkum, oberflächenaktive Stoffe wie Äthylenoxidadduktc von Phenolen oder Alkoholen oder anionischc oberflächenaktive Stoffe und Bindemittel wie Stärke, Dextrin, Pflanzenleime, Knochen- und/oder andere tierische Leime und/oder wäßrige Dispersionen von filmbildenden Homo- oder Mischpolymerisaten, wie selchen aus Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Acrylsäure, Styrol, Butadien, Acrylnitril, Vinylacetat, Vinylpropionat und deren Gemischen. Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit werden den Weißbinderfarben wasserlösliche Celluloseäther, wie Methylcellulose und/oder Carboxymethylcellulose, zugesetzt Durch den Zusatz der wasserlöslichen Celluloseäther wird die Viskosität und damit der Verlauf der Weißbinder und der daraus hergestellten bunten Binderfarben verbessert. Die Weißbinder werden dann — in der Regel unmittelbar vor dem Gebrauch — mit wäßrigen Pigmentdispersionen angefärbt. Die hierzu verwendeten Pigmentdispersionen werden durch Homogenisierung oder Dispergierung von Pigmenten mit anionischen oder nichtionischen Dispergiermitteln, wie oxäthylierten Phenolen oder Alkylphenolen oder oxäthylierten Fettalkoholen, hergestellt.
Diese Pigmentzubereitungen werden beim Einrühren in Weißbinder, die Celluloseäther enthalten, mehr oder weniger stark geflockt, wodurch die Farbstärke der in der Binderfarbe enthaltenen Pigmente herabgesetzt und — was besonders nachteilig ist — der Farbton des Pigments abgetrübt werden.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, wäßrige Pigmentdispersionen aufzufinden, die auch in Celluloseäther enthaltenden wäßrigen Kunststoffdispersionsfarben (Weißbindern) flockungsstabil sind und solche Binderfarben in reinen Farbtönen anfärben.
Es wurde gefunden, daß man einwandfreie wäßrige, Celluloseäther enthaltende Kunststoffdispersionsfarben erhält, die reine Farbtöne aufweisen und in denen das Pigment nicht geflockt ist, wenn man zur Färbung wäßrige Pigmentdispersionen verwendet, die — bezogen auf (a + b + c) —
a) 20 bis 55 Gewichtsprozent eines feinverteilten Pigments,
b) 5 bis 25 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen oberflächenaktiven Mittels oder Gemischen solcher Mittel, die durch Umsetzung
λ) von Aminen der Formel I
H2N - (R - N)n - H
R1
in der R ein gesättigtes Alkylen mit 2 bis 6 C-Atomen, R1 Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 6 C-Atomen oder Phenyl und η eine Zahl von 1 bis 5 bedeutet und wobei im Falle η = 1 die Gruppe NHR- mit der anderen Aminogruppe verbunden sein kann, oder
21
I β) von aromatischen oder cydoaliphatischen Präminen mit 3 bis 50 Mol Propylenoxid je Äquivalent reaktionsfähigem Aminowasserstoff und_ anschließender Umsetzung mit 2 bis 70 Mol Äthyienoxid je Äquivalent reaktionsfähigem Aminowasserstoff erhalten werden, und wobei der Anteil an endständigen PaIyäthylenoxidblöcken zwischen 40 bis 80 Gewichtsprozent beträgt und
bis 75 Gewichtsprozent Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Wasserruckhaltemitteln enthalten.
ie wäßrigen Pigmentdispersionen der Erfindung - nach dem Mischen mit den weißen Kunststoff- .j
nsfarben (Weißbindem) nach dem Aufoder Aufdrucken und Trocknen farbstarke und inreine Färbungen.
Pigmente kommen farbige anorganische oder organische in Betracht. Als anorganische farbige so Pigmente sind Ruß oder Eisenoxide zu nennen.
Als organische Pigmente kommen z. B. Azopigmente, Chinacridonpigmente, anthrachinoide Pigmente, Pigmente auf der Basis von Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure und den entsprechenden Diimiden, as Phthalocyanine, halogenierte Phthalocyanine, Oxazinpjgmente in Betracht.
Die wasserlöslichen oberflächenaktiven Mittel werden durch Anlagerung von Propylenoxid und folgender Anlagerung von Äthylenoxid an Amine der Formel I oder an aromatische oder cycloaliphatische Diamine erhalten. Als Amine der Formel I kommen beispielsweise Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentamin, Propylendiamin-1,3, Dipropylendiamin, 3-Amino-l-äthylaminopropan, Bis-(3-aminopropyl)-methylamin, 3-Amino-1 - cyclohexylaminopropan, Dihexamethylentriamin, l,6-Bis-(3-aminopropylamino)-hexan, N-Methyl-dipropylentriamin, N,N' - Diphenyläthylendiamin und Piperazin in Betracht. Als aromatische oder cycloaliphatische Diamine sind z. B. o-, m- und p-Phenylendiamin, die Toluylendiamine, Bis-(3-methyl-4-aminophenyO-methan, 1,1 -Bis-(4-aminophenyl)-cyclohexan, 1,2- oder 1,4-Diaminocyclohexan oder 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan zu nennen.
Die wasserlöslichen oberflächenaktiven Mittel werden durch stufenweise Umsetzung der Amine zuerst mit 3 bis 50, vorzugsweise 8 bis 20 Mol Propylenoxid je Äquivalent aktiven Aminowasserstoff und durch anschließende Oxäthylierung des in der ersten Stufe erhaltenen polypropoxylierten Amins mit 2 bis 70, vorzugsweise 12 bis 30 Mol Äthylenoxid je Äquivalent aktiven Aminowjisserstoffs erhalten. Die erfindungsgemäß zu verwendenden polypropoxyliertenpolyäthoxylierien Verbindungen sind z. B. entsprechend den Angaben in der US-Patentschrift 29 79 528 erhältlich. Die wasserlöslichen oberflächenaktiven Mittel weisen Molgewichte zwischen 1000 und 42 000, vorzugsweise zwischen 7000 und 17 500 auf. Der Anteil der endständigen Polyäthylenoxidblöcke hegt zwischen 40 und 80, vorzugsweise zwischen 40 und 70 Gewichtsprozent. Produkte mit über 80 Gewichtsprozent oder unterhalb 40 Gewichtsprozent liegendem Anteil an Äthylenoxidblöcken weisen für die Anwendung keine ausreichende stabilisierende Wirkung auf; d. h., das in den Kunststoffdispersionsfarben enthaltene Buntpigment wird geflockt.
Die Herstellung der wäßrigen Pigmentdispersionen
gemäß der Erfindung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Dispergierung oder Homogenisierung des Pigmentes in trockener Form oder in Form des Preßkuchens zusammen mit dem wasserlöslichen oberflächenaktiven Mittel im Kneter, in Dispergatoren, in Sandmühlen, in Perlraählen oder in Attritoren. Per Mischung können während der Dispergierung oder danach weitere Hilfsmittel wie Wasserrückhaltemittel oder Desinfektionsmittel zugegeben werden.
Aus der DT-AS 1165 544 sind Pigmentpasten bekannt, die als Dispergiermittel Addukte von Propylenoxid an weniger als 8 C-Atome enthaltende wasserlösliche aliphatische Verbindungen, die mindestens ein aktives Wasserstoffatom tragen, enthalten. Diese Zubereitungen sind jedoch in sogenannten Weißbindern nicht fkckungsstabil, so daß man mit diesen Zubereitungen nur trübe und farbschwache Färbungen erhält
In der FR-PS 13 91541 werden Pigmentzubereitungen beschrieben, die als Dispergiermittel ein Kondensationsprodukt aus einem Addukt von 8 bis 25 Mol Alkylenoxid mit 1 Mol eines aromatischen Amins mit einem Phenol und Formaldehyd und das gegebenenfalls noch ein methyliertes-oxäthyliertes Triaethanolamin enthalten. Auch diese Zubereitungen sind in Olluloseäther enthaltenden Kunststoffdispersionsfarben (Weißbindem) nicht fiockungsstabil. Aus der NL-OS 7103 692 sind Pigmentzubereitungen bekannt, die nichtionische oberflächenaktive Mittel enthalten. Diese Mittel sind in Wasser nicht oder nur sehr wenig löslich, dagegen sollen diese in solchen organischen Lösungsmitteln löslich sein, wie sie zur Spinnfärbung von Celluloseestern verwendet werden. Diese oberflächenaktiven Mittel dürfen nur einen Anteil von weniger als 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Molekulargewicht des Mittels, Äthylenoxidgruppen enthalten. Solche Produkte sind für die erfindungsgemäßen Pigmentzubereitungen nicht geeignet.
Die aus der GB-PS 9 76 084 bekannten Pigmentzubereitungen enthalten als Dispergiermittel carboxyalkylierte Glykoläther von Alkoholen oder Phenolen. Entgegen den Angaben auf S. 7, Zeilen 9/13 der GB-PS sind diese Zubereitungen in Celluloseäther enthaltenden Binderfarben nicht flockungsstabil. Man erhält mit diesen Zubereitungen deutlich trübere und farbschwächere Färbungen als mit den erfindungsgemäßen Pigmentzubereitungen.
Außer dem bereits genannten Vorteil, der Stabilisierung der Feinverteilung des Buntpigments in Celluloseäther enthaltenden wäßrigen Kunststoffdispersionsfarben, haben die Zubereitungen der Erfindung noch einen weiteren Vorteil: Im Gegensatz zu Zubereitungen, die anionische Dispergiermittel oder Äthylenoxidaddukte an Fettalkohole oder Phenole enthalten, sind die Zubereitungen gemäß der Erfindung gegen Eintrocknung stabil, d. h., es bilden sich in den Vorratsgefäßen keine Krusten und Rinden, die bei der Entnahme in die Pigmentdispersion fallen und die in der bunten Kunststoffdispersionsfarbe in Form von Stippen oder Brocken zu Störungen Anlaß geben.
Die folgenden Ausfuhrungsbeispiele sollen die Erfindung weiter erläutern. Die im folgenden renannten Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das
Gewicht. _, . ...
B ei spiel 1
a) 88 Teile eines Kupferphthalocyaninblaus der «-Modifikation werden in einem Kneten mit 22 Teilen eines Produktes, das durch Umsetzung von 1 Mol
i-W ·» 5 binden «d Aufstreben auf Tapetenpapier erhält
weit WF- ■"■ "f* Ausfarbuugen· die keme Flock
dünnt, bis die flüssige Pigmenteabereitung 40% erkennen lassen.
Figment enthält Die erhaltene Pigraentzubereitung Beispiel
auf Tapetenpapier auf- fikation und 27 Tote des Umsetaingsproduktes von t. Nach demTrocknen 1 Mol Dipropjrlentnamin mit 66,5 Mol Propyfenoxid
l Ahld d Bl
pp
SSn^\Sdnickt. Nach demTrocknen 1 Mol Dipropjrlentnamin mit 66,5 o Propyfenoxid erhält man eine ferbstarke, «ine Blaufärbung, die und 74 Mol Athylenoxid werden wie im Beispiele 1 keinerlei Ffocktmg erkennen läßt beschrieben dspergiert und auf eine flussige: Pigment-
Zw Prühmg der Flockungsstabilität der Pigment- 15 dispersion verdünnt, die 40% Pigment enthalt
dispersion wird ein Weißbinder folgender Zusammen- Streicht man «ne Mischung aus 1 TeH der Pigmentsetzung verwendet- dispersion und 99 Tölen des im Beispiel 1, a) beschne-
be0611 Weißbinders auf Tapetenpapier, so erhält man
** **-■« Ausfärbun* »* reiner BIaunuance·
14 Teile Titandioxid ao Beispiel 4
13,0 Teile: einerwäßrigen£feungdie eines poiy^kupferphthalocyanins (Ge-
2«/,15V.igeAmmomaklosung, o/ chl } den mit 80Teüen des Um-
lV.A^omumsalzeinerPolyacrykaureund ^teuiS^uktes von 1 Mol Äthylendiamin mit !'/.NatnumheMmetaphosphatenuialt . a5 SmT Propylenoxid und 60Mol Äthylenoxid in ^Äetlt eÄST ^ einem Knete? mit einer Mischung aus Wasser und
, n f^toffgehalt: etwa 50·/·), Äthylenglykol (1:1 Teile) wie im Beispiel 1, a) be-
5,0 Teile emer zweiprozentigen wälJng«i lösung f^J^f kne\et und zu' einer Dispersion mit einem eines Celluloseether^ der «m Mittel 1 5-Meth- ^ g SQy eingestellt. streicht man eine
oxylgruppen je Glukoseeinheit · tra?t und ^ J 1 Teil der Pigmentdispersion und
irÄtnBSUn8d«S3e 99T?üen8des im Beispiel 1, ^beschriebenen Weiß-VKkositat zwischen 1800 und 250OcP auf- binden. a|rf Tapetenpapier> so erhm man eine farb-
starke Ausfärbung in reinem blaugriinem Farbton,
In 99 Teile des Weißbinders wird 1 Teil des wäß- der keine Flockung des Pigments erkennen läßt,
rigen Pigmentdispersion eingerührt und homogen ver- 35 R · · 1 c
teilt Die Prüfung erfolgt durch Aufstreichen oder Auf- Deisp
drucken der bunten Kunststoffdispersionsfarbe auf 400 Teile des Umsetzungsprodukts aus Perylen-Tapetenpapier nach dem Trocknen. tetracarbonsäureanhydrid und p-Chloranilin werden
mit 123 Teilen des Umsetzungsprodukts von 1 Mol
Vergleichsversuche 40 Äthylendiamin mit 90 Mol Propylenoxid und 56 Mol
Verwendet man zur Herstellung der Pigment- Äthylenoxid in einem Kneter V, Stunde unter Zusatz dispersion an Stelle des unter a) genannten Um- von 108 Teilen Wasser geknetet, wobei die Temperatur Setzungsproduktes aus m-Phenylendiamin und Pro- des Knetguts auf etwa 70° C ansteigt. Das Knetgut pylenoxid/Äthylenoxid als Dispergierhilfsmittel die wird zu einer Pigmentzubereitung mit einer Mischung üblicherweise als Dispergierhilfsmitte1 verwendeten 45 Wasser zu Glykol = 1:1 mit einem Pigmentgehalt Dispergierhilfamittel, wie Natriumsalze der Konden- von 32% eingestellt.
sationsprodukte von Naphthalinsulfonsäure mit Form- Mit dem Weißbinder des Beispiels 1, a) gibt die Zu-
aldehyd, Natriumsalze saurer Schwefelsäureester von bereitung eine farbstarke und farbtonreine Aus-Äthylenoxidaddukten, Alkylenoxidaddukte von 1 Mol färbung.
Alkylphenol mit 10 bis 50 Mol Äthylenoxid, von 1 Mol 5» R : ; 1 b
Fettalkohol mit 12 bis 80 Mol Äthylenoxid, von 1 Mol p
Oleylamin mit 12 Mol Äthylenoxid oder von 1 Mol 75 Teile eines Kupferphthalocyaninblaus der /9-Mo-
p-Benzyl-o-phenylphenol mit 10 bis 20 Mol Äthylen- dinkation werden unter Zusatz von 7 Teilen Äthylenoxid oder Polyäthylepoxid, Natriumligninsulfonate, glykol mit 25 Teilen des Umsetzungsproduktes von so erhält man Pigmentdispersionen, deren Pigment 55 1 Mol Bis -(3 -Methyl- 4- aminophinyl) - methan mit nach dem Einrühren in den obengenannten Weiß- 68 Mol Propylenoxid und 74 Mol Äthylenoxid in binder ausflockt. einem Kneter 1 Stunde geknetet, wobei das Knetgut
Nach dem Aufstreichen von Tapetenpapier und eine Temperatur von etwa 1000C erreicht. Das Knetgut Trocknen erhält man bei gleicher Pigmentkonzen- wird dann zu einer Zubereitung verdünnt, die 20% tration trübe und deutlich farbschwächere Färbungen 60 Äthylenglykol und 44% Pigment neben Wasser, als mit den Pigmentzubereitungen unter a). Dispergierhilfsmittel und Schimmelverhütungsmittel
Beispiel 2 Dje Zubereitung zeigt im Weißbinder des Beispiel 1,
76 Teile eines Rußes mit einer Oberfläche nach BET a) keine Flockung,
von 83 m*/g, 20 Teile des Umsetzungsproduktes von 65 .
1 Mol Äthylendiamin mit 48 Mol Propylenoxid und B e 1 s ρ 1 e 1 7
51 Mol Äthylenoxid und 37 Teile einer Mischung aus 80 Teile C. I. Pigmentviolett 23 werden mit 20
Wasser und Äthylenglykol (1:1 Teile) werden wie im Teilen des Umsetzungsproduktes von 1 Mol Diäthy-
lentriamin mit 67 Mol Propylenoxid und 74 Mol Äthylenoxid 30 Minuten unter Zusatz von 36 Teilen Wasser in einem Kneter geknetet, wobei die Temperatur des Knetguts auf etwa 60° C steigt.
Das Knetgut wird zu einer Pigmentdispersion mit einem Pigmentgehalt von 35 % verdünnt und 1 Teil mit 99 Teilen der Pigmentdispersion des Beispiels 1, a) verrührt und auf gestrichen. Die erhaltene starke Violettfärbung zeigt keine Flockung des Farbpigments.
Beispiel 8
80 Teile C. I. Pigment Yellow 16 werden unter Zusatz von 10 Teilen Wasser mit 20 Teilen des Umsetzungsprodukts von 1 Mol Triäthanolamin mit 68 Mol Propylenoxid und 74 Mol Äthylenoxid in einem Kneter geknetet; die Temperatur steigt dabei auf etwa 650C.
Das Knetgut wird unter Zusatz von 20% Glykol zu einer 40%igen Pigmentdispersion verdünnt. Die erhaltene Pigmentdispersion zeigt in dem Weißbinder des Beispiels 1, a) keine Flockung.
Beispiel 9
80 Teile des Pigments C. 1.46 500 werden mit 20 Teilen des Umsetzungsprodukts von 1 Mol Äthylendiamin mit 65 Mol Propylenoxid und 57 Mol Äthylenoxid in einem Kneter unter Zusatz von 34 Teilen Wasser geknetet. Die Temperatur des Knetguts steigt dabei auf etwa 700C. Das Knetgut wird wie unter Beispiele beschrieben zu einer Pigmentdispersion mit 40% Pigmentfarbstoff verdünnt.
Im Weißbinder des Beispiels 1, a) zeigt diese Pigmentdispersion keine Flockung.
Beispiel 10
a) 175 Teile eines Rußes mit einer Oberfläche nach BET von 80 m2^g, 50 Teilen des Umsetzungsproduktes von 1 Mol Äthylendiamin mit 70 Mol Propylenoxid und 70 Mol Äthylenoxid werden in 135 Teilen Äthylenglykol, 137 Teilen Wasser und 3 Teilen einer wäßrigen Lösung von Pentachlorphenol-Natrium durch Naßmahlung in einer Sandmühle dispergiert.
ίο 1 Teil dieser 35% Ruß enthaltenden Dispersion wird in 99 Teile des im Beispiel 1, a) beschriebenen Weißbinders eingerührt. Nach dem Auftragen auf Tapetenpapier zeigt die noch feucht mit dem Finger geriebene Stelle gegenüber dem ungeriebenen Auftrag keine höhere Farbstärke.
b) Vergleichsversuch
Man verfährt wie unter a) beschrieben, setzt jedoch so an Stelle des Umsetzungsproduktes von Äthylendiamin und Propylenoxid und Äthylenoxid als Dispergiermittel die gleiche Menge des Natriumsalzes des Umsetzungsproduktes von Naphthahnsulfonsäure mit Formaldehyd, des Äthylenoxidadduktes von 1 Mol Nonylphenyl mit 10 bis 50 Mol Äthylenoxid oder Ligninsulfonate zu.
1 Teil der hergestellten Dispersion wird in 99 Teile des in Beispiel 1, a) beschriebenen Weißbinders eingerührt und die erhaltene Farbe auf Tapetenpapiei aufgetragen. Wird der noch feuchte Farbauftrag mi dem Finger gerieben, so zeigt der Farbauftrag an de: geriebenen Stelle eine höhere Farbstärke als an dei Stellen, an denen nicht gerieben wurde.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    L. Wäßrige Pigraentdispersionen, die in CeBuloseäjther enthaltenden Kunststoffdispersionea oder Leimfarben nicht geflockt werden, enthaltend s — bezogen aef {a + h + c) —
    * a) 20 bis 55 Gewichtsprozent eines fetaverteilten Pigments,
    b) S bis 25 Gewichtsprozent eines wasserlös-Sehen oberflächenaktiven Mittels oder Gemischen solcher Mittel, die durch Umsetzung
    a) von Aminen der Formel
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