DE2759203C2 - Pigmentdispersionen und ihre Verwendung zum Pigmentieren hydrophiler und hydrophober Medien - Google Patents

Description

2. Pigmentdispersionen nach Anspruch 1, die Konservierungsmittel und/oder schaumreduzierende Substanzen enthalten.

3. Pigmentdispersionen nach Anspruch 1, die als Tenside nichtionische Tenside enthalten.

4. Pigmentdispersionen nach Anspruch 3, die als nichtionische Tenside Addukte von 5 bis 20 Mol Äihylenoxid an Alkylphenole und/oder Fettalkohole enthalten.

5. Pigmentdispersionen nach Anspruch 1, die als Tenside anionische Tenside enthalten.

6. Pigmentdispersionen nach Anspruch 5. die als anionische Tenside Alkylsulfate, Alkylsulfonate und/oder

Alkylbenzolsulfate enthalten.

7. Pigmentdispersionen nach Anspruch 1 bis 6, die als Tenside eine Mischung aus anionischen und nichtionischen Tensiden enthalten.

8. Pigmentdispersionen nach Anspruch 1 bis 7, die als mit Wasser mischbare und das Eintrocknen verhindernde bzw. verzögernde Verbindungen mehrwertige Alkohole und/oder Säureamide enthaltea

9. Verwendung der Dispersionen nach Anspruch 1 bis 8 zum Pigmentieren von hydrophilen und hydrophoben Medien.

Zur Herstellung von Pigmentdispersionen, die zum Pigmentieren sowohl hydrophiler als auch hydrophober Meiien geeignet sind, werden eine Vielzahl von nichtionischen und anionischen Tensiden und in geringerem Umfang auch kationische Tenside verwendet Bekannt ist z. B. die Verwendung von Alkylsulfaten und -sulfona ten, Alkylbenzolsulfonaten, äthoxylierten Alkylphenolen, Fettsäuren sowie Fettalkoholen und Fettaminen. Bei vielen Pigmenten genügen die mit diesen Tensiden hergestellten Dispersionen nicht mehr den heutigen Anforderungen an Flockungsbeständigkeit gegenüber celluloseätherhaltigen Dispersionsfarben, an Verträglichkeit mit hydrophoben Anstrichsystemen wie Alkydharz-Lacke und Fassadenfarben und an hohe Pigmentkonzentrationen und Färbekraft bei gleichzeitig guten Theologischen Eigenschaften.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die in den Ansprüchen beschriebenen Pigmentdispersionen. Sie bestehen aus:

a) anorganischen und/oder organischen Pigmenten,

b) Kondensationsprodukten von Alkylphenolen mit Alkylresten mit mehr als 5 C-Atomen und Formaldehyd oder von Phenolen oder Naphtholen und Alkanalen mit mehr als 5 C-Atomen, wobei die Kondensationsprodukte ein mittleres Molekulargewicht zwischen 400 und 5000 aufweisen,

c) Tensiden, die aliphatische Kohlenstoffketten mit mehr als 5 C-Atomen enthalten,

d) Wasser und/oder mit Wasser mischbaren Verbindungen, die das Eintrocknen der Dispersionen verhindern bzw. verzögern, sowie

so e) gegebenenfalls weiteren üblichen Zusatzstoffen wie Konservierungsmittel und schaumreduzierende Substanzen.

Die durch Kondensation herstellbaren Produkte können in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Reaktion von Phenolen mit Aldehyden oder aldehydabgebenden Verbindungen bei 20° —180⁰C, vorzugsweise 50° —150⁰C, in Gegenwart eines sauren Katalysators erhalten werden. Die Reaktionspartner, Phenol und Aldehyd, werden hierbei vorzugsweise im Molverhältnis 1 : 1 bis 2 .1 eingesetzt. Nach einer Reaktionszeit von 3 bis 20 Stunden wird das bei der Reaktion entstehende Wasser zuerst unter Normaldruck und anschließend unter Vakuum abdestilliert.

Als geeignete Phenole, Alkylphenole und Naphthole sind beispielsweise zu erwähnten: Phenol, Dialkylpheno-Ie und besonders Phenole mit länger kettigen Alkylresten wie z. B. Octylphenole, Nonylphenole, Dodecylphenole und Dinonylphenole, I -Naphthol, 2-Naphthol, Hydrochinon, Resorcin, Brenzkatechin.

Bei den Alkdehyden können folgende Beispiele angeführt werden: Formaldehyd und Formaldehyd abgebende Verbindungen wie Paraformaldehyd, Trioxan und Tetraoxamethylen, Valeraldehyd und höhere lineare und verzweigte Aldehyde wie Laurinaldehyd, önanthaldehyd, Palmitinaldehyd, Stearinaldehyd und Aldehyd aus der Oxosynthese. Sowohl die Phenole als auch die Aldehyde können für sich oder als Mischungen eingesetzt werden. Die phenolischen OH-Gruppen der Kondensationsprodukte können ganz oder teilweise in die entsprechenden Äther oder Ester überführt werden. Dazu eignen sich beispielsweise Alkylhalogenide, Alkylsulfat und Alkylenoxide bzw. Säurehalogenide und Säureanhydride.

Die erfindungsgemäßen Pigmentdispersionen können anorganische und/oder organische Pigmente enthalten. Als anorganische Pigmente eignen sich z. B. Weiß- und Buntpigmente wie Titandioxide, Zinksulfide, Cadmiumsulfide oder -selenide, Eisenoxide, Chromoxide, Mischoxide des Cobalts und Aluminiums, Chromatoigmente, Nickel- oder Chromtitangelb sowie Verschniittpigmente und Ruße.

Als geeignete organische Pigmente sind beispielsweise zu nennen Azopigmente, Azamethine, Azaporphine, Chinacridone, Flavanthron-, Anthanthron- und Pyranthronkörper, Derivate der Naphthalintetracarbonsäure, der Perylentetracarbonsäure, des Thioindigos, des Dioxazine und des Tetrachlorisoindolinons, verlackte Pigmente wie Mg-, Ca-, Ba-, Al-, Mn-, Co- und Ni-Lacke von säuregruppenhaltigen Farbstoffen sowie entsprechende Pigmentmischungen.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pigmentdispersion können alle bekannten Tenside verwendet werden, die aliphatische Kohlenstoffketten mit mehr als 5 C-Atomen enthalten. Besonders bewährt haben sich anionische und nichtionische Tenside mit mittel- bis Iangkettigen Kohlenwasserstoffresten. Von der Vielzahl dieser Verbindungen sollen nur einige ausgewählte Vertreter erwähnt werden, wie beispielsweise Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Alkylphosphate, Alkylbenzolsulfonate, insbesondere Laurylsulfate, Stearylsulfate, Dodecylsulfonate, Octadecylphosphate, Oleylphosphate, Dodecylbenzolsulfonate; Fettsäuren und ihre Salze, Kondensationsprodukte aus Fettsäuren und Taurin oder Hydroxyäthansulfonsäure, Alkoxylierungsprodukte von Alkylphenolen, Fettalkoholen, Fettaminen, Fettsäuren und Fettsäureamiden, insbesondere Umsetzungsprodukte aus Octylphenol, Nonyiphenol, Dodecyiphenol, Laurylalkohol, Cocosfettaikohol, Stearylalkohol, Oleylalkohol, Cocosfettamin, Talgi'sttamin, Stearylamin, Oleylamin, Cocosfettsäure, Laurinsäure, Stearinsäure oder Ölsäure mit 1 bis 30 Mo!, vorzugsweise 5 bis 20 Mol Aihyienoxid sowie Urnsetzungsprödükie aus äthoxyiierten Aikyiphenoien und Fettalkoholen mit Chlorsulfonsäure und Phosphoroxychloriden. Die genannten Tenside können allein oder als Mischung eingesetzt werden; insbesondere Mischungen aus anionischen und nichtionischen Tensiden.

Als das Eintrocknen der Pigmentdispersionen verhindernde bzw. verzögernde Zusätze eignen sich besonders diejenigen, die mit Wasser voliständig oder begrenzt mischbar sind, wie mehrwertige Alkohole und deren Äther, beispielsweise Glykole, Glykoläther und Säureamide, insbesondere Äthylengiykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Hexylenglykol, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, Polyäthylenglykole, Polypropylenglykole, Methyldiglykol. Äthyldiglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Formamid und N-Methylpyrro!idon-(2). Diese Zusätze können allein oder in Mischung untereinander oder mit Wasser eingesetzt werden.

Die Herstellung der Dispersionen erfolgt in an sich bekannter Weise je nach Kornhärte der eingesetzten Pigmente beispielsweise mit Sägezahnrührern (Dissolvern), Rotor-Stator-Mühlen, Kugelmühlen, Rührwerkskugelmühlen (Sand- oder Perlmühlen), in Turbulent-Schnellmischern, Knetapparaturen oder auf Walzenstühlen. Den Pigmentdispersionen können vor der Dispergierung oder danach Hilfsmittel, wie beispielsweise Konservierungsmittel oder schaiimreau/ierende Substanzen, zugesetzt werden.

Bevorzugte Pigmentdispersionen er thalten 5 bis 80 Gew.-o/o Pigment, 0,1 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 03 bis 3 Gew,-% an Kondensationsprodukten, 3 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% an Tenside:?, sowie 20 bis 90 Gew.-% Wasser und/oder das Eintrocknen verzögernde Zusätze. Außerdem können die Pigmentdispersionen übliche Zusatzstoffe wie Konservierungsmittel und schaumreduzierende Substanzen enthalten.

Die erfindungsgemäßen Pigmentdispersionen zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Pigmv. ^dispersionen durch eine hervorragende Verträglichkeit mit sowohl hydrophilen als auch hydrophoben Medien aus. Besonders zu erwähnen ist die hohe Flockungsstabilität gegenüber celluloseätherhaltigen Kunststoffaispersionen. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung der Dispersionen ermöglicht es, beim Dispergierprozeß die volle Farbkraft und Brillanz der Pigmente zu erschließen und sie in den Pigmentdispersionen über lange Lagerzeiten hinweg zu stabilisieren. Außerdem besitzen die Pigmentdispersionen selbst bei hohem Pigmentgehalt sehr gute Theologische Eigenschaften und eine besonders leichte Verteilbarkeit in den verschiedensten Anwendungsmedien.

Zum Nachweis der breiten Anwendungsmöglichkeiten und der hohen Flockungsstabilitäten werden aus den zahlreichen hydrophilen und hydrophoben Medien jeweils 2 zu Prüfzwecken ausgewählt. Diese Auswahl dient lediglich der Veranschaulichung und bedeutet keinerlei Einschränkung für die universellen Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Pigmentdispersionen.

Prüfmedien

I. Binderfarbe auf Basis Polyvinylacetat, enthaltend 20 Teile stabilisiertes Rutilpigment. 24 Teile Verschnittpigmente (vorwiegend Dolomit), 40Teile handelsübliche, für Binderfarben geeignete Polyvinylacetatdispersionen und 0,16 Teile einer Methylhydroxyäthylcellulose, die in 2%iger wäßriger Lösung bei 20°C eine mittlere Viskosität von 2 Pas aufweist. Die restlichen 15,84 Teile entfallen auf Wasser und die üblichen Stabilisierungsmittel.

II. Binderfarbe auf Acrylharzbasis, enthaltend 20 Teile stabilisiertes Rutilpigment, 24 Teile Verschnittpigment (vorwiegend Dolomit), 40 Teile handelsübliche, für Binderfarben geeignete Acrylharzdispersion sowie 0.33 Teile einer Methylhydroxyäthylcellulose, die in 2%iger wäßriger Lösung bei 20'C eine mittlere Viskosität von 4 Pas aufweist. Die restlichen 15,67 Teile entfallen auf Wasser und die üblichen Stabilisierungsmittel.

Ml. Fassadenfarbe auf Polyvinyltoluolacrylatbasis, enthaltend 15 Teile stabilisiertes Rutilpigment. 34 Teile Verschnittpigmente (vorwiegend Dolomit), 7 Teile eines handelsüblichen, für Fassadenfarben geeigneten Vinyltoluolacrylatcopolymeren, 14 Teile einer 10%igen Lösung eines handelsüblichen, für Fassadenfarben geeigneten modifizierten Vinyltoluolacrylatcopolymeren in einem Gemisch aus aromatischen und aliphatisehen Kohlenwasserstoffen, sowie 30 Teile einer Mischung aus Stabilisierungsmittel, Chlorparaffin und Testbenzin.

IV. Lufttrocknender Alkydharzlack, enthaltend 30 Teile stabilisiertes Rutilpigment, 37,5 Teile von langöligen

Aikydharzen auf Basis pflanzlicher Fettsäuren, 3^5 Teile einer Mischung aus Trockenstoffen, Stabilisierungsmittel, Testbenzin und KristalleL

Zur Eignungsprüfung werden die in den nachfolgenden Beispielen beschriebenen Pigmentdispersionen von Hand mit einem Glasstab, der mit einer Gummikappe versehen ist, in jeweils ein hydrophiles und ein hydrophobes Prüfmedium eingerührt Die Konzentration der Pigmentdispersion wird so gewählt, daß im angefärbten Prüf medium ein Weißpigment-Buntpigmentverhältnis von 50.: 1 erhalten wird. Nach einer Einrührzeit von 3 Minuten wird das angefärbte Prüfmedium mit einem Filmziehgerät auf weißen Kunstdruckkarton aufgezogen.

Zur Prüfung der Flockungsstabilität und der Verteilbarkeit wird ein Teil des Films nach kurzem Antrocknen mit einem Pinsel oder mit dem Finger nachgerieben. ließ sich die Pigmentdispersion im Prüfmedium nicht homogen verteilen oder fand beim Einrühren der Pigmentdispersion in das Prüfmedium ein Flockungsprozeß statt, so werden agglomerierte Pigmentteilchen durch die auf den Film ausgeübten Scherkräfte zumindest zum Teil entagglomeriert. Die nachgeriebene Fläche ist dann kräftiger gefärbt als die nicht nachbehandelte Fläche. Diessr »Rub-out-Test« eignet sich besonders als einfache Prüfmethode für Abtönpasten.

In den folgenden Beispielen bedeuten Teile Gewichtsteile.

Die verwendeten Kondensationsprodukte wurden entsprechend der DE-PS 21 32 405 hergestellt Als saurer Katalysator wurde Dodecylbenzolsulfonsäure eingesetzt Es wurden Kondensationsprodukte aus folgenden Verbindungen hergestellt:

A) 92.4 g Nonylphenol und 8.4 g Paraformaldehyd. B) 92,4 g Nonylphenol und iO,8g Paraformaldehyd, C) 91,7 g Dodecylphenol und 9,0 g Paraformaldehyd, D) 82,4 g Octylphenol und 10,5 g Paraformaldehyd, E) 34,6 g Dinonylphenol, 66,0 g Nonylphenol und 10,5 g Paraformaldehyd, F) 43,2 g Naphthol-(1) und 36,8 g Laurinaldehyd.

Außerdem wurden die OH-Gruppen des Kondensationsprodukts B durch Anlagerung von 1 Mol Äthylenoxid pro Äquivalent OH-Gruppen veräthert (Kondensationsprodukt G).

Beispiel 1

In einem Doppelmuldenkneter werden 480 Teile Gl.-Pigment Orange 5 (Colour-Index-No. 12 075) mit 15 Teilen Kondensationsprodukt, 105 Teilen eines Addukts von 10 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Oleylalkoho! und ca. 105 Teilen von insgesamt 200 Teilen Äthylenglykol 1 Stunde geknetet Anschließend wird die Knetmasse durch Zugabe des restlichen Äthylenglykols, 198 Teilen Wasser und 2 Teilen Konservierungsmittel verdünnt In der nachfolgenden Tabelle wird beschrieben, welchen Einfluß verschiedene Kondensationsprodukte auf die rheologischen Eigenschaften, die Verteilbarkeit und die Flockungsbeständigkeit in den Prüfmedien I und IV haben. Diese Eigenschaften werden mit Wertnoten von 1 bis 6 beurteilt: 1 = ausgezeichnet 2 =» sehr gut 3 = gut 4 = mäßig, 5 ■= schlecht, 6 = sehr schlecht.

Kondensations	Rheologische	Verteilbarkeit	Verteilbarkeit
produkt	Eigenschaften	und Flockungs	und Flocktings-
		beständigkeit in	bestpndigkeitin
		Medium I	Medium IV

Beispiel Nr. la

Ib Ic Id Ie If Ig

Vergleichsversuche lh

B C D E F G

Nonylphenol

Addukt von 10 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Oleylalkohol

zäh fließende

Paste

nicht

fließfähige

Paste

nicht

fließfähige

Paste

Die Färbungen der Vergleichsbeispiele lh und Ii sind in den meisten Fällen deutlich farbschwächer als die Färbungen der Beispiele la bis Ig.

Be ispiel 2a

450Teile C.l.-Pigment Green 7 (Colour-Index-No. 74 260) werden unter Zusatz von lOTeilen Kondcnsalionsprodukt B, 100Teilen eines Addukts von 10 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Nonylphenol und 91 Teilen Athylenglykol I Stunde in einem Doppelmuldenkneter dispergiert. Die Knetmasse wird durch Zusatz von 29 Teilen Athylenglykol. 50 Teilen Formamid, 50 Teilen N-Methylpyrrolidon-(2), 218 Teilen Wasser und 2 Teilen Konservierungmittel zu einer Dispersion mit hervorragenden rheologischen Eigenschaften verdünnt. Diese Dispersion läßt sich besonders leicht in die Medien II und III einrühren, wobei nicht die geringsten Flockungserscheinungen auftreten. Die Färbungen weisen eine hohe Farbstärke und Brillanz auf.

B e i s ρ i c 1 2b

Vergleichbare Ergebnisse werden erhalten, wenn in Beispiel 4a 50 Teile Formamid und 50 Teile N-Methylpyrrolidon-(2) durch lOOTeile 1,2-Propylenglykoloder lOOTeile Diäthylenglykol oder durch 70Teile Hexylenglykol und 30Teile Äthylenglykol ersetzt werden.

Beispiel 3

Entsprechend Beispiel 4a wird eine Pigmentdispersion aus 400Teilen C.l.-Pigment Red 168 (Colour-Index-No. 59 300), 20 Teilen Kondensationsprodukt B, 40 Teilen eines Addukts von 8 Mol Äthylenoxid an I Mol Oleylalkohoi, 20 Teilen eines Addukts von 10 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Stearylalkohol, 40 Teilen eines Addukts von 13 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Oleylalkohol. 240 Teilen Äthylengiykol und 240 Teilen Wasser hergestellt. Diese Pigmentdispersion besitzt ausgezeichnete Theologische Eigenschaften. Sie läßt sich ausgesprochen leicht in den Prüfmedien 11 und IV verteilen, wobei farbstarke und brillante Färbungen erhalten werden, die keinerlei Flockungserscheinungen erkennen lassen.

Beispiel 4

Entsprechend Beispiel 2a wird eine Pigmentdispersion hergestellt, die folgende Bestandteile enthält: 400 Teile eines Furnace-Rußes, der eine spez. Oberfläche von 72 m'/g besitzt, 20 Teile Kondensationsprodukt N, 80 Teile eines Addukts von 10 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Oleylalkohol, 250 Teile Äthylenglykol, 248 Teile Wasser und 2 Teile Konservierungsmittel. Diese Rußdispersion mit sehr guten rheologischen Eigenschaften läßt sich leicht in den Prüfmedien ' und !!I verteilen. Die farbsiarken Färbungen lassen beim Rub-out-Test in Prüfmedium i keine und in Prüfmedium III nur sehr geringe Farbstärkeunterschiede zwischen nachgeriebener und nicht nachgeriebener Fläche erkennen.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Pigmentdispersionen, bestehend aus

a) organischen und/oder anorganischen Pigmenten,

b) Kondensat! msprodukten von Alkylphenolen mit Alkylresten mit mehr als 5 C-Atomen und Formaldehyd oder von Phenolen oder Naphtholen und Alkanalen mit mehr als 5 C-Atomen, wobei die Kondensationsprodukte ein mittleres Molekulargewicht zwischen 400 und 5000 aufweisen,

c) Tensiden, die aliphatische Kohlenstoffketten mit mehr als 5 C-Atomen enthalten,

ίο d) Wasser und'oder mit Wasser mischbaren Verbindungen, die das Eintrocknen der Dispersionen verhindern bzw. verzögern, sowie gegebenenfalls e) üblichen Zusatzstoffen.