DE3889313T2

DE3889313T2 - Dinonylnaphtalensulfonsäure und ihre Derivate als Dispersionsmittel in Überzugsmitteln mit hohem Feststoffgehalt.

Info

Publication number: DE3889313T2
Application number: DE3889313T
Authority: DE
Inventors: Rudolph Berndlmaier; Richard Jeffrey Shain
Original assignee: King Industries Inc
Current assignee: King Industries Inc
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2008-12-15
Also published as: JPH02110169A; JPH0830163B2; EP0322953B1; EP0322953A2; ATE105007T1; US4910243A; CA1324854C; DE3889313D1; EP0322953A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Dinonylnaphthalensulfonsäure und Derivaten davon als Pigmentdispergiermittel in Mahlschliffen und hochfesten Überzugszusammensetzungen, die daraus hergestellt sind.
Um (Pigment- etc.) Überzüge mit hohem Feststoffanteil in nicht-wässrigen Fluidsystemen wie Farben, Emaillen und dergleichen zu erhalten, ist es notwendig, das Niveau der leistungsfähigen mechanischen Kräfte zu verringern, um akzeptable Aufbringungsviskositäten zu schaffen. Mit anderen Worten ist die Verringerung der Viskosität der Mahlbasis ein effektives Verfahren zum Erhöhen des Feststoffgehaltes in einem Überzug. Verschiedene Zusätze sind entwickelt worden, welche auf das Erreichen einer niedrigen Viskosität gerichtet sind. Zum Beispiel ist es in der Technik wohlbekannt, daß die geeignete Wahl und Menge des Dispergiermittels, des dispergierenden Harzes und/oder Katalysators die Viskosität der Überzüge verringert. Höhere Feststoffanteile und geringere VOCs können durch derartige Modifikation genauso wie Verbesserungen der Filmeigenschaften erreicht werden.
Die Pigmentanfeuchtung kann durch die Viskosität der Mahlbasis, die räumliche Natur der Pigmentteilchen und die Oberflächenbehandlungscharakteristiken des Pigmentes beeinflußt werden. Oberflächenbehandlungen schaffen hydrophilere Teilchen und niedrigere Grenzflächenenergie zwischen ihnen. In einem effektiven Mahlverfahren weisen Pigmentteilchen, die gebildet werden, erhöhte Grenzflächenenergie zwischen ihnen auf. Teilchen von sehr feiner Größe werden dazu neigen, wieder zu agglomerieren und sind aufgrund der London/van der Waal's- Kräfte, durch welche die Feststoffe zueinander angezogen werden, schwieriger in einem gut dispergierten Zustand zu halten.
Dispergierharze mit niedriger Viskosität werden verwendet, um Überzüge mit niedriger Viskosität und hohem Feststoffgehalt zu erreichen. Zum Beispiel kann K-CRYL 200-6 Acryl-Oligomer (75 % Feststoffe), das von King Industries, Inc., kommerziell erhältlich ist, dramatisch die Pigmentassoziierung verringern, indem die Befeuchtung der Pigmente verbessert wird. Endgruppen des Polymers sind von den Pigmentteilchen weg orientiert und kompatibel mit Binderbestandteilen. Die verbesserte Befeuchtung hat die Produktion von mehr primären Pigmentteilchen zur Folge und eine höhere Pigment-zu-Binder- Konzentration. Die Mahl-Zeit wird verringert und der nicht-flüchtige Gehalt wird durch die acrylische Modifikation erhöht. Jedoch können Harze in der Pigmentdispersion häufig Probleme darstellen, insbesondere in Harzen mit niedrigem Molekulargewicht, wo Pigmente eine Tendenz haben, zu assoziieren, was zu einer höheren Viskosität führt. Die derartige Assoziation erhöht sich auch mit dem Zusatz von Lösungsmitteln.
Dispergierharze von höherem Molekulargewicht und mit geringerer Funktionalität als Dispergiermittel müssen bei höheren Niveaus als die Dispergiermittel verwendet werden. Wegen ihrer niedrigeren Funktionalität und ihrem höheren Molekulargewicht weisen sie einen geringeren nachteiligen Effekt als Dispergiermittel auf. Jedoch können unerwartete Erhöhungen oder Verringerungen der Viskosität durch die chemischen/physikalischen Wechselwirkungen zwischen Kombinationen von bestimmten Harzen und Pigmenten verursacht werden.
Dispergierende Agentien werden oft beim Versuch verwendet, dieses Problem zu lösen. Dispergiermittel sind oberflächenaktive Agentien und beeinflussen daher die Grenzflächenenergien zwischen Pigmentteilchen. Geeignete Mengen von absorbierten Dispergiermitteln und befeuchtenden Agentien verhindern die Reagglomeration von Teilchen, die im Mahlen der Mahlbasis gebildet werden. Typische Dispergiermittel sind bifunktionale Moleküle mit einem ionischen Ende und einem organophilen Ende. Um die Verwendung von Dispergiermitteln zu optimieren, muß genug verwendet werden, um eine Schicht um die Pigmentteilchen herum zu schaffen, wodurch die Reassoziation vermieden wird. Jedoch verringern exzessive Mengen von Dispergiermitteln ihre Effektivität.
Viele verschiedene Dispergiermittel sind in der Technik bekannt. Zum Beispiel offenbart US-A-3 937 678 (Yasuda et al.) ein Verfahren zum Verbessern der rheologischen und Suspensionseigenschaften einer Farbe oder eines anderen nicht-wässrigen Fluidsystems, das Pigmente oder andere Feststoffe enthält, indem bestimmte Amid-Wachse und bestimmte emulsierbare Polyethylen-Wachse zu demselben zugegeben werden. Es wird darin ausgedrückt, daß die zusammen verwendeten Amide und Polyethylenwachse einen synergistischen Effekt schaffen.
In jüngerer Zeit offenbart die US-A-4 647 647 (Haubennestal et al.) die Verwendung von Zusatzverbindungen, die aus der Reaktion von Polyisocyanaten, Hydroxylverbindungen, Verbindungen mit Zerewitinoff-aktivem Wasserstoff und zumindest einer basischen Gruppe, die Stickstoff enthält, erhalten werden, und zwar optionell in der Gegenwart von Lösungsmitteln und/oder Reaktionskatalysatoren als geeigneten dispergierenden Agentien.
Andere Dispergiermittel sind in der Technik wohlbekannt dafür, zum Verringern der Viskosität von nicht-wässrigen Fluidsystemen nützlich zu sein. Derartige Dispergiermittel umfassen Zusätze des Dislon -Typus, die kommerziell von Kusumoto Chemicals Ltd. erhältlich sind. Insbesondere ist Dislon 1860 ein anionisches Salz eines langkettigen Polyaminoamids mit einer Polyestersäure hohen Gewichtes, und Dislon KS-873N ist ein Aminsalz einer Polyetherestersäure. Diese Zusätze können bei ungefähr 0,2-1,5 Gew.-% der Farbe zugesetzt werden. Beide der vorgenannten Kusumoto-Zusätze verbessern den Farbglanz und verstärken und stabilisieren die Pigmentdispersion, obwohl sie vorzugsweise für verschiedene Anwendungen basierend auf ihren speziellen Eigenschaften verwendet werden.
Andere Zusätze, welche als Dispergiermittel als nützlich gefunden worden sind, umfassen die Zusätze des Anti-Terra -U-Typus, die kommerziell von BYK-Chemie erhältlich sind. Diese Zusätze sind Salze von ungesättigten Polyaminamiden und azidischen Estern mit höherem Molekulargewicht. Die Anti-Terra-U-Additive schaffen auch verbesserten Glanz und verbessern die Stabilisation der Dispersion.
Noch eine andere Klasse von Additiven, die modifizierte Alkyde umfaßen und kommerziell von NUODEX Inc. als NUOSPERSE erhältlich sind, sind als Pigment-dispergierende Agentien nützlich gewesen. Wenn sie in Mengen von 2-4 % basierend auf dem Gewicht des Pigmentes zugefügt werden, verbessern die Dispergiermittel des NUOSPERSE-Typus auch die Produktqualität und verbessern die Dispersionsstabilität.
Noch eine andere Klasse von Additiven, die Kalziumpetroleumsulfonate umfaßt, werden von der Lubrizol Corporation als Pigment-dispergierende Agentien angeboten.
Dinonylnaphthalensulfonsäuren, die kommerziell von King Industries als HDNNS -Säure erhältlich sind, und ein Verfahren für ihre Herstellung werden in der US-A- 2 764 548 (King et al.) gelehrt. King et al. offenbaren die Tatsache, daß diese Verbindungen und Salze davon sehr wirksame Rost- und Korrosionsinhibitoren in Motorölen und Schmierölen darstellen. Dinonylnaphthalensäuren und -sulfonate sind auch in der Technik wohlbekannt dafür, als Katalysatoren für organische Binderharze in nicht-wässrigen Fluidzusammensetzungen und in Überzugssystemen, die die nicht-wässrige Fluidzusammensetzung umfassen, wirksam zu sein. Wenn sie als derartige Katalysatoren verwendet werden, werden die Dinonylnaphthalensäuren und -sulfonate in Mengen von ungefähr 0,5-5 Gew.-% basierend auf dem Gewicht der Gesamtharzfeststoffe vorgesehen.
Es ist nun überraschenderweise entdeckt worden, daß bestimmte Dinonylnaphthalensulfonsäuren und -sulfonate als sehr effiziente Dispergiermittel in Überzügen mit hohem Feststoffanteil wirken, wenn sie in Mengen von ungefähr einem Zehntel so groß verwendet werden, wie als Katalysatoren verwendet. Überdies ist es gefunden worden, daß, wenn sie in optimalen Mengen verwendet werden, die Dinonylnaphthalensulfonsäuren und -sulfonate ähnliche physikalische Eigenschaften an nicht-wässrigen Fluidsystemen wie Farben etc. vorsehen, aber eine auf überraschende Weise verbesserte Viskositätverringerung über Dispergiermittel nach dem Stand der Technik schaffen.
In den Zeichnungen ist
Figur 1 eine graphische Darstellung der Viskosität gegen die Konzentration in nicht-wässrigen Fluidzusammensetzungen, die auf feine Weise verteilte feste Teilchen enthalten, zu welchen ein Dispergiermittel nach dem Stand der Technik inkrementell hinzugefügt wird,
Figur 2 eine graphische Darstellung der Viskosität gegen die Harzmischzusammensetzung in einer Zusammensetzung, die den optimalen Dispergiermittelgehalt verwendet, der aus Figur 1 genommen ist,
Figur 3 eine graphische Darstellung der Viskosität gegen die Konzentration in einer Zusammensetzung des optimalen Mischgehaltes, der von Figur 2 genommen ist, wobei die verschiedenen Kurven kommerziell erhältliche Dispergiermittel des Standes der Technik und ein Dispergiermittel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind nicht-wässrige Fluidzusammensetzungen geschaffen, die auf feine Weise verteilte feste Teilchen enthalten, einen Träger und ein Dispergiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel aus Disulfonsäure-freier Dinonylnaphthalensulfonsäure, einem Salz davon, einem Ester der Säure oder einer Mischung von irgendwelchen von diesen ausgewählt wird, und in einer Menge von 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% basierend auf dem Gewicht der Gesamtharzfeststoffe vorliegt.
Vorzugsweise umfaßt das Dispergiermittel Disulfonsäure-freie Dinonylnaphthalensulfonsäure, ein Metallsalz von Disulfonsäure-freier Dinonylnaphthalensulfonsäure, einen Ester von Disulfonsäure-freier Dinonylnaphthalensulfonsäure oder eine Mischung von irgendwelchen der vorhergehenden.
Als ein Ausführungsbeispiel schafft die vorliegende Erfindung einen Mahlschliff, der umfaßt: (i) ein Pigment; (ii) einen Träger; und (iii) ein Dispergiermittel, wie oben definiert, in einer Menge von ungefähr 0,07 bis ungefähr 0,7, vorzugsweise ungefähr 0,4 Gew.-% basierend auf dem Gewicht des Pigmentes. Ebenfalls Merkmale der Erfindung sind Emaillen, die aus dem Mahlschliff und einem Absenkträger hergestellt sind, wobei das Dispergiermittel 0,02 bis 0,2, vorzugsweise 0,10 bis 0,15 Gew.-% basierend auf der Emaille umfaßt.
Zusätzlich zu den obigen Ausführungen schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbessern der rheologischen und Suspensionseigenschaften eines Mahlschliffes mit (i) fein verteilten festen Teilchen und (ii) einem nicht-wässrigen Fluidsystem, wobei das Verfahren umfaßt, daß zu dem Mahlschliff (iii) ein Dispergiermittel, wie oben definiert, in einer Menge von ungefähr 0,07 bis ungefähr 0,7, vorzugsweise ungefähr 0,4 Gew.-% basierend auf dem Gewicht des Pigmentes hinzugefügt wird.
Die Erfindung zieht auch die Verbesserung derartiger Eigenschaften in Emaillen in Betracht, indem 0,02 bis 0,2, vorzugsweise 0,10 bis 0,15 Gew.-% basierend auf dem Emaille von dem Dispergiermittel zugefügt werden.
Insbesondere bevorzugt wird das Dispergiermittel Dinonylnaphthalensulfonsäure, ein Metallsalz von Dinonylnaphthalensulfonsäure, ein Aminsalz von Dinonylnaphthalensulfonsäure oder einen Ester von Dinonylnaphthalensulfonsäure umfassen. Besondere Erwähnung finden Zusammensetzungen und Verfahren, in welchen das Dispergiermittel Zinkdinonylnaphthalensulfonat umfaßt.
Die Dinonylnaphthalensulfonsäuren der vorliegenden Erfindung können in Übereinstimmung mit dem Verfahren hergestellt werden, das in der US-A-2 764 548 (King et al) offenbart ist oder durch andere Verfahren, welche in der Technik wohlbekannt sind.
Im allgemeinen können Dinonylnaphthalensulfonsäuren hergestellt werden, indem Naphthalen mit in hohem Maße verzweigten Nonenen, z.B. Tripropylen mit einem geeigneten Katalysator wie Fluorwasserstoff oder entwässertem Aluminiumchlorid in einem geeigneten wasserfreien Lösungsmittel, welches das Naphthalen enthält, alkyliert wird. Die Verwendung von geeigneten Lösungsmitteln, wie Naphtha, Schwefeldioxid, Nitrobenzol oder einer Mischung von Benzol und Nitrobenzol in der Alkylierung haben eine hohe Ausbeute von Dinonylnaphthalen und eine relative Einfachheit der Rückgewinnung des Lösungsmittels zur Folge.
In dem Verfahren der Bildung von Sulfonsäuren und Salzen aus Dinonylnaphthalen wird das Dinonylnaphthalen in einem Lösungsmittel aufgelöst, welches frei von Aromaten oder Olefinen ist, welche unter der Bedingung der Reaktion in nachteilhafter Weise mit Sulfonsäure reagieren würden. Die vorgenannten Lösungsmittel sind für die Sulfonierungsreaktion geeignet. Die Sulfonsäure, vorzugsweise Oleum wird in die Lösung von Dinonylnaphthalen bei der gewünschten Temperatur und Bewegung eingeführt. Nachdem die Reaktion abgeschlossen ist, wird das Produkt sukzessiven Wasserwaschungen und Stratifizierungen unterworfen, in welchen die wasserunlösliche, aber öllösliche Dinonylnaphthalensulfonsäure sich in einer oberen Schicht akkumuliert.
Die kommerziell erhältlichen Nonene können als Nebenprodukte der Petroleumraffineriearbeitsgänge erhalten werden und umfassen kleine Mengen von anderen Olefinen und anderen Kohlenwasserstoffen. Geeignete Produkte, die von ungefähr 70 bis ungefähr 90 Prozent an Nonen, das durch die Polymerisation gebildet wird, enthalten, sind von den Erdöl-Raffineuren erhältlich. Vorzugsweise sind die Nonene, welche verwendet werden, Olefine, von denen der größere Teil tertiäre Olefine sind. Sie können weiter als Polymere von Propylen oder Propen gekennzeichnet werden, insbesondere polymeres Tripropylen, welches eine Mischung von Isomeren mit 1/3 bis 1/2 terminalen Methylgruppen darstellt, wobei die Doppelbindung längs der Kette verteilt ist. Insbesondere wirksame Nonene werden kommerziell durch die Trimerisation von Propylen durch einen Säure-Katalysator wie Phosphorsäure hergestellt.
Die anorganischen Salze der Dinonylnaphthalensulfonate wie Natrium, Kalium, Magnesium, Kalzium, Zink oder Barium können vorteilhafterweise hergestellt werden, nachdem die Wasserwaschungen durchgeführt worden sind und das Sulfonsäure enthaltende Produkt frei von Schwefel- und Disulfonsäure ist. Es ist auch vorteilhaft, das Neutralisationsäquivalent der Sulfonsäureschicht zu bestimmen und das Gewicht des Metalls etc., das in der Bildung des Salzes bei der Neutralisation der Sulfonsäure zuzusetzen ist, zu berechnen. Die Ammonium- und Aminsalze der Sulfonsäuren können in einer ähnlichen Weise erzeugt werden. Andere Derivate, wie die Sulfonatester, können auf herkömmliche Weisen, z.B. durch den Zusatz von funktionalen Epoxid-Verbindungen zu der Sulfonsäure in nicht-wässrigen Systemen hergestellt werden. Das Zinksalz kann z.B. durch Zusatz von drei Gewichtsteilen von Zinkoxid zu 42 Gewichtsteilen einer 40 % Lösung von Dinonylnaphthalensulfonsäure in Mineraldichtöl und durch Erwärmen der Mischung zu 50-60ºC gebildet werden.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfaßt das Dispergiermittel 42 Prozent Epoxidester von Dinonylnaphthalensulfonsäure in Xylol/MIBK, das kommerziell von King Industries als NACURE 1419 erhältlich ist; 50 Prozent Zinkdinonylnaphthalensulfonat in Butylcellusolv, das kommerziell als NACORR 1552 erhältlich ist; 45 Prozent basisches Bariumdinonylnaphthalensulfonat in 8,1 Prozent BaOH (H&sub2;O) und 46,9 Prozent Leicht- d.h. Waschbenzin, das kommerziell als NA-SUL BSB/MS erhältlich ist, 50 Prozent Bariumdinonylnaphthalensulfonat in Leichtbenzin, das kommerziell als NACORR 1151 erhältlich ist, 50 Prozent HDNNS Dinonylnaphthalensulfonsäure in Butylcellusolv, das kommerziell als NACURE 1051 erhältlich ist; und 25 Prozent aminblockiertes Dinonylnaphthalensulfonat in 75 Prozent Xylol und 5 Prozent Heptan, das kommerziell als NACURE 1323 von King Industries erhältlich ist.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.

Beispiel 1

Die Viskositätsstabilität einer Kontrollmischung, die keinen Dinonylnaphthalensulfonsäurekatalysator aufweist, wird für den Zweck des Vergleichs bestimmt. Zuerst wird der Schliff mit einem Cowles-Dispergierer vordispergiert und dann über Nacht in einer Kugelmühle zu 9-10 auf einem PC Hegman-Normalmaß geschliffen. Danach werden 686,3 g des Schliffs in den Vormisch-Absenker handgerührt. Die Komponenten des Schliffs, der Vormisch-Absenker und die abschließende Zusammensetzung sind in Tabelle 1 vorgesehen. Als nächstes wird die Viskositätsverringerung für eine 200 g Probe der Zusammensetzung, welche eine Lösungsmittelmischung von Methoxypropylacetat (PM acetate ) zu Methylethylketon (MEK): (80:20) aufweist, bestimmt. Dann wird gemäß dieser Erfindung bei einem 73,2 % Feststoffgehalt, 1,7 % von NACURE 1419 eingeschlossen und die Viskositätsmessung wird wiederholt. Die Resultate in Tabelle 2 zeigen eine signifikante Abnahme der Viskosität, die durch den Dispergierungseffekt des Dinonylnaphthalensulfonatesters verursacht wird.

Beispiele 2-5

Die Variablen für die Viskosität/Prozentsatz-Feststoffe-Einjustierung von Zusammensetzungen, welche Dinonylnaphthalensulfonsäurekatalysatoren beinhalten, werden mit Kontrollproben verglichen, welche nicht mit den Katalysatoren versehen sind. Beispiel 2 weist keinen eingeschlossenen Katalysator auf, während Beispiel 3 NACURE 1419 verwendet und Beispiele 4 und 5 NACURE 1051 bzw. NACURE 1323 verwenden. Die Tabelle 3 schafft Variablen für die Viskosität/Prozentsatz- Feststoffe- Einjustierung. In jedem dieser Beispiele werden 200 g der Farbe und 94,4 g Gesamtharzfeststoffe (TRS) (oder 47,2 % TRS) verwendet. Diese Tabelle demonstriert Niveaus von Dinonylnaphthalensulfonsäuren und Derivaten, die typischerweise für die katalysierten Überzüge mit hohem Feststoffgehalt verwendet werden.

Beispiele 6-12

Die Viskosität von Zusammensetzungen mit und ohne Dinonylnaphthalensulfonatkatalysatoren der Tabelle 3 werden bei 25ºC mit einem Nr. 4 Ford-Becher bestimmt. Die Resultate sind in Tabelle 4 gezeigt. Die Zusammensetzungen, die mit den Dinonylnaphthalenkatalysatoren vorgesehen werden (Beispiele 6 - 8), zeigten überraschende Viskositätsverringerungen verglichen mit den Zusammensetzungen ohne den Katalysator (Beispiele 9 - 12). So wird gesehen, daß bei katalytischen Niveaus einige Dispergiermittelaktivität auftritt.

Beispiele 13-16

Die Viskositätsstabilität bei 50ºC von drei Zusammensetzungen, die katalytische Mengen von Dinonylnaphthalensulfonsäure (DNNS ) und ihren Derivaten (Tabelle 3) enthielten, werden mit einer Kontrollzusammensetzung ohne irgendwelches DNNS für eine Periode von 12 Wochen verglichen. Die Resultate sind in Tabelle 5 gezeigt. Die niedrige anfängliche Viskosität der Beispiele 14, 15 und 16 demonstriert einige Dispergiermittelaktivität, während ihre höhere 12 Wochen-Viskosität ihre katalytische Aktivität andeutet.

Beispiele 17-20

Eine Kontrollzusammensetzung wird hergestellt, wobei die Bestandteile verwendet werden, die in Tabelle 6 gezeigt sind. Danach wurden drei verschiedene DNNS -Derivate bei 1,7 Prozent zugefügt, basierend auf den Gesamtharzfeststoffen. Beispiel 18 umfaßt NASUL BSB/MS, Beispiel 19 umfaßt NACORR 1151 und Beispiel 20 umfaßt NACORR 1552. Die Viskosität dieser Proben wird mit jener der Kontrolle (Beispiel 17) bei variierenden Scherraten verglichen. Die Resultate sind in Tabelle 7 gezeigt. Die Zusammensetzungen, die die DNNS-Katalysatoren enthielten, sahen ähnliches Verhalten zu den DNNS-Derivaten vor, die vorhergehend getestet wurden.

Beispiele 21 - 25

Die vorhergehenden Daten demonstrieren einige Dispergiermittelaktivität bei katalytischen Niveaus. Experimente wurden dann ausgeführt, um optimale Niveaus für Dispergiermittelaktivität zu bestimmen.
Eine Zusammensetzung wird hergestellt, die ein kommerzielles Dispergiermittel DISLON KS-873N verwendet, wobei ein Standardindustriedispergiermittel-Anforderungstest verwendet wird. Die Zusammensetzung umfaßte 63 % TiPure -960 Titandioxidpigmentkonzentrat, 23 % Harzfeststoffe K-FLEX 188 Harz und 14 % Methylisobutylketonlösungsmittel. Das Dispergiermittel wurde inkrementell zugefügt und die Viskosität wurde gemessen, um das optimale Niveau zu bestimmen. Die Resultate sind graphisch in Figur 1 dargestellt. Das Optimum wird bei 0, 8 Gew.-% basierend auf dem Pigment gesehen. Dies ist nicht unerwartet für kommerzielle Dispergiermittel.
Eine Zusammensetzung wird hergestellt, welche 65,5 Prozent TiPure R-960 Konzentrat enthält, ein kommerzielles TiO&sub2;-Pigment, das von E.I. du Pont & Company erhältlich ist; 0,8 Prozent DISLON KS-873N Dispergiermittel (basierend auf Pigment); 8 Prozent MIBK Lösungsmittel; und 25 Prozent Harzfeststoffe. Wenn die 25 Prozent Harzfeststoffe K-FLEX 188 Harz sind, ein 100 %- Feststoffpolyester-Polyol, das kommerziell von King Industries Inc. erhältlich ist, beträgt die Brookfield-Viskosität 520 Poise. Dies ist auch nicht unerwartet für ein kommerzielles Dispergiermittel.
Das K-FLEX 188 Harz wird inkrementell durch K-CRYL 200-6 Harz ersetzt, ein acrylisches Polyol, das kommerziell von King Industries Inc. erhältlich ist. Die Resultate davon sind graphisch in Figur 2 dargestellt. Es wird gesehen, daß die Brookfield Viskosität zu einer minimalen Viskosität von 35 Poise abnimmt. An diesem minimalen Punkt betragen die Gesamtharzfeststoffe 85 Prozent K-FLEX 188 Harz und 15 Prozent K-CRYL 200-6 Harz. Die optimal dispergierende K-FLEX 148 Harz-Konzentration, die für dieses System erreicht wurde, wird dann verwendet, um die Dispergiereffizienz zu vergleichen, indem Dispergiermittelanforderungskurven, wie oben dargestellt, gefahren werden.
Figur 3 zeigt ein 70 Prozent TiPure R-960-Konzentrat in 28,6 Prozent kombiniertem K-FLEX -148: K-CRYL 200-6 85:15 Gew./Gew. Harzfeststoffe und 1,4 Prozent MIBK Lösungsmittel. Ohne Dispergiermittel weist es eine Brookfield-Viskosität von 7800 Poise auf.
Die Dispergiermittelanforderungskurven, die in Figur 3 veranschaulicht sind, zeigen Zusammensetzungen, die DISLON KS873N (Beispiel 21), ANTI-TERRA U (Beispiel 22), DISLON 1860 (Beispiel 23), NUOSPERSE 657 (Beispiel 24) bzw. NACORR 1552 (Beispiel 25) als die dispergierenden Agentien enthalten.
Wie durch die Resultate ersehen werden kann, die in Figur 3 geschaffen sind, ist das Dinonylnaphthalensulfonat am effektivsten als ein Dispergiermittel. Darüber hinaus gab es, obwohl vier der fünf Dispergiermittel, die die Viskosität gleichermaßen bei 1 Prozent Konzentration beeinflußten, deutliche Differenzen bei kleineren Konzentrationen. NACORR 1552, eine aktive 50 Prozent-Lösung von Zink-DNNS in Butylcellusolv, war das effizienteste Dispergiermittel.

Beispiele 26 - 27

Katalysatoren wie DNNS -Sulfonate werden üblicherweise bei viel höheren Konzentrationen als jene Niveaus, die für Dispergiermittel gebräuchlich sind, zugesetzt. Dies kann den Effekt von irgendeinem Dispergiermittel negieren, das vorliegt, indem ein Dispergiermittelüberschuß, wie in Figur 1 gezeigt, geschaffen wird. Die Verwendung eines nicht-ionischen Katalysators verringert diesen Effekt.
NACURE 1419, ein partiell ionisches, epoxidblockiertes DNN-Sulfonat mit einer nicht-ionischen kovalenten Bindung wird verwendet, um die Beispiele 26 - 29 herzustellen, welche zu Überzügen mit niedrigem flüchtigem organischem Gehalt (VOC) führen.
Tabelle 8 zeigt zwei verschiedene Formulierungen mit niedrigem VOC. Der erste Überzug, Beispiel 26, verwendet DISLON KS-873N als das Dispergiermittel.
Der zweite Überzug, entsprechend zu Beispiel 27, verwendet NACORR 1552 als das Dispergiermittel. Diese Überzüge verwenden Mahlbasen aus den Beispielen 21 - 35.
Die resultierenden physikalischen Eigenschaften dieser Zusammensetzungen (Tabelle 8) zeigen, daß die Dinonylnaphthalensulfonate, wenn sie in Konzentrationen ungefähr ein Zehntel so groß verwendet werden, wie wenn sie als Katalysatoren verwendet werden, wirksame Dispergiermittel sind, welche vergleichbare physikalische Eigenschaften zu jenen Zusammensetzungen vorsehen, die mit Dispergiermittel vorheriger Technik vorgesehen werden, und zwar selbst bei einer Hälfte der Konzentration. TABELLE 1 - KONTROLLFORMULIERUNG Schliff Menge Cargill 5770(1) Tronox CR-800(2) PM Acetat(3) Vormisch-Absenker Cargill 5770 Hexamethoxymethylmelamin (4) Dislon L-1980 (5) PM Acetat PE/Melamin Pigment/Binder Emaille/Feststoffe Binder Feststoffe-Gesamtharzfeststoffe VOC, Berechn. (lbs/gal.) Nr. 4 Ford Becher Viskosität (1) Polyesterharz, Cargill, Inc. (2) Titandioxidpigment, Kerr-McGee Chemical Corp. (3) Methoxypropylacetat, Arco Chemical Company (4) Cymel 303 Harz, American Cyanamid Co. oder Resimene 747, Monsanto Co. (5) Kusumoto Chemicals Ltd. TABELLE 2 Evaluierung der Viskositätsverringerung für eine 200 g Probe mit PM Acetat: MEK-Mischung (80:20) Emaille % Gesamt Festoffe Nr. 4 Ford Becher Viskosität katalysiert mit 1,7 % NACURE 1419 * 73,5 % Probe mit 1,7 % NACURE 1419 auf TRS berechnet sich dazu, ein 73,2 % Gesamtfeststoffgehalt zu sein, ausschließlich unsulfoniertem Residuum (USR) & Epoxid. Tatsächliche Feststoffe, die Säure, USR & Epoxid umfassen, betragen 73,3 %. TABELLE 3 Variablen für Viskosität/Prozent-Feststoff-Einstellung Beispiel Komponente % Aktiv* % Feststoffe % Katalysator** Farbe NACURE * Basierend auf Dinonylnaphthalensulfonsäure ** Basierend auf Gesamtharzfeststoffen (47,2 %) *** Kontrolle TABELLE 4 Viskositätseinjustierung zu 35" auf Nr. 4 Ford Becher Beispiel Katalysator Farbe Gewicht (g) Katalysator Lösungsmittel (1) Gesamtgewicht (g) Gesamtfeststoffe (g) % Gesamtfeststoffe Viskosität (25ºC) Nr. 4 Ford Becher Keiner (2) Keiner (3) * Kontrolle 1) LÖSUNGSMITTEL-MISCHUNG; PM ACETAT/MEK (80/20) 2) KONTROLLE EINJUSTIERT ZU NIEDRIGEREN FESTSTOFFEN (73,6 %), UM SPRÜHVISKOSITÄT ZU ERREICHEN 3) NACH 3 STUNDEN ERHÖHTE SICH DIE KONTROLLVISKOSITÄT ZU 46"; ZEIGTE THIXOTROPISCHES VERHALTEN. TABELLE 5 Brookfield-Viskositätsstabilitätsstudien Beispiel Probe Kontrolle %Emaille-Feststoffe Anfängliche * cps (% Skala) 1 Woche ** (cps) 3 Wochen Kontrolle Wochen * Spindel 62 bei 60 Umin @ 25ºC, 33% der Skala außer Kontrolle bei 65 % der Skala ** Spindel 62 bei 60 Umin @ 25ºC, Flüssigtrennung nur bei Oberfläche der Kontrolle TABELLE 6 FORMULIERUNG:* Kontrolle (gms) Schliff: Cargill 5770* Tronox CR-800 Methylethylketon PM Acetate Schliff über Nacht in Kugelmühle, 8+ auf Hegman Absenken: Cargill 5770 Hexamethoxymethylmelamin PM Acetate Polyester/Melamin Pigment/Binder Emaille Feststoffe, Gew. % Siehe Fußnoten zu Tabelle 1 TABELLE 7 Rheologische Emaillecharakteristiken (1) 1,7 % DNNS Derivate-Nachzusatz auf Geamtharzfeststoffen Beispiel Scherrate (sek-1) (Einjustierte % Emaillefeststoffe) KONTROLLE (1) Brookfield-Kegelplatten-Viskosimeter, Centipoise bei 25ºC. TABELLE 8: ÜBERZÜGE MIT NIEDRIGEM VOC mit optimalen Dispergiermittel und ,7 Pigment-Binder-Verhältnis Beispiel Acrylisch/Polyol/HMMM Polyol Dispergiermittel SCHLIFF TEILE PRO HUNDERT n-Butanol TiPure#-R960 VERRINGERUNG CYMEL 303 n-Butylacetat NACURE 1419 Visk., Nr. 4 Ford-Becher, se % Feststoffe, berechnet EIGENSCHAFTEN AUF CR-STAHL B-1000 AUSGEHÄRTET 20 MIN BEI 1,8 MIL.DFT Aushärttemperatur Glanz 20º/60º Härte, Stift/Knoop Stoss, Umgekehrter/Direkter

Claims

1. Eine nicht wässrige Fluidzusammensetzung, die fein verteilte feste Teilchen, einen Träger und ein Dispergiermittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel ausgewählt wird aus disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure, einem Salz davon, einem Ester der Säure oder einer Mischung von irgendwelchen von diesen und in einer Menge von 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% basierend auf dem Gewicht der Gesamt-Harzfeststoffe vorliegt.

2. Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Dispergiermittel disulfonsäurefreie Dinonylnaphtalensulfonsäure, ein Metallsalz von disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure, einen Ester von disulfonsäurefreien Dinonylnaphtalensulfonsäure oder eine Mischung von irgendwelchen der vorhergehend genannten umfaßt.

3. Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Dispergiermittel disulfonsäurefreie Dinonylnaphtalensulfonsäure ist.

4. Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Dispergiermittel ein Metallsalz von disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure ist.

5. Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Dispergiermittel ein Aminsalz von disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure ist.

6. Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Dispergiermittel ein Ester von disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure ist.

7. Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, welche ein Mahlschliff ist, der umfaßt:

i) ein Pigment;

ii) einen Träger, der ein Bindemittel und ein Lösungsmittelumfaßt, und

iii) ein Dispergiermittel, das eine disulfonsäurefreie Dinonylnaphtalensulfonsäure, ein Salz der Säure, einen Ester der Säure oder eine Mischung von irgendwelchen von diesen in einer Menge von 0,07 Gew.-% bis 0,7 Gew.-% umfaßt, basierend auf dem Gewicht des Pigmentes (i).

8. Ein Mahlschliff nach Anspruch 7, worin das Dispergiermittel (iii) in einer Menge von 0,4 Gew.-% basierend auf dem Gewicht des Pigmentes (i) vorliegt.

9. Ein Mahlschliff nach Anspruch 7, worin das Dispergiermittel eine Lösung mit 50 Gew.-% von Zinkdinonylnaphtalensulfonat in Butylcellosolve enthält.

10. Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, welche ein Email ist, das umfaßt:

A. Einen Mahlschliff, der aufweist:

i) ein Pigment;

ii) einen Träger, der einen Binder und ein Lösungsmittel umfaßt, und

iii) ein Dispergiermittel, das eine disulfonsäurefreie Dinonylnaphtalensulfonsäure, ein Salz der Säure, einen Ester der Säure oder eine Mischung von irgendwelchen von ihnen umfaßt, und

B. einen Absenkträger, der ein Bindemittel und ein Lösungsmittel umfaßt, wobei die Menge des Dispergiermittels (A) (iii) in dem Mahlschliff von 0,02 Gew.-% bis 0,2 Gew.-% basierend auf dem Email beträgt.

11. Ein Email nach Anspruch 10, worin die Menge des Dispergiermittels (A) (iii) in dem Mahlschliff von 0,10 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% basierend auf dem Email beträgt.

12. Ein Email nach Anspruch 10, worin das Dispergiermitel (A) (iii) in dem Mahlschliff eine Lösung mit 50 Gew.-% von Zinkdinonylnaphtalensulfonat in Butylcellosolve umfaßt.

13. Ein Verfahren zur Verbesserung der rheologischen und Suspensionseigenschaften einer nicht wässrigen Fluid-Mahlschliff-Zusammensetzung oder Email-Zusammensetzung, die daraus hergestellt wird, die fein verteilte feste Teilchen enthalten, wobei das Verfahren den Schritt umfaßt, daß zu der Zusammensetzung ein Dispergiermittel zugegeben wird, das aus disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure, einem Salz davon, einem Ester der Säure oder einer Mischung von irgendwelchen von ihnen in einer Menge von 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% basierend auf dem Gewicht der Gesamtharzfeststoffe zugegeben wird.

14. Ein Verfahren nach Anspruch 13, worin das Dispergiermittel disulfonsäurefreie Dinonylnaphtalensulfonsäure, ein Metallsalz von disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure, einen Ester von disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure oder eine Mischung von irgendwelchen der vorhergehenden umfaßt.

15. Ein Verfahren nach Anspruch 13, worin das Dispergiermittel disulfonsäurefreie Dinonylnaphtalensulfonsäure ist.

16. Ein Verfahren nach Anspruch 13, worin das Dispergiermittel ein Metallsalz von disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure ist.

17. Ein Verfahren nach Anspruch 13, worin das Dispergiersmittel ein Aminsalz der disulfonsäurefreien Dinonylnaphtalensulfonsäure ist.

18. Ein Verfahren nach Anspruch 13, worin das Dispergiermittel ein Ester von disulfonsäurefreier Dinonylnaphtalensulfonsäure ist.

19. Ein Verfahren nach Anspruch 13 zur Verbesserung der rheologischen und Suspensions-Eigenschaften eines Mahlschliffs, der umfaßt:

i) fein verteilte feste Pigmentteilchen und

ii) ein nicht wässriges Fluidsystem

wobei das Verfahren den Schritt umfaßt, daß zu dem Mahlschliff zugegeben wird:

iii) ein Dispergiermittel, das eine disulfonsäurefreie Dinonylnaphtalensulfonsäure, ein Salz der Säure, einen Ester der Säure oder eine Mischung von irgendwelchen von diesen in einer Menge von 0,07 Gew.-% bis 0,7 Gew.-% basierend auf dem Gewicht der festen Pigmentteilchen (i) umfaßt.

20. Ein Verfahren zur Verbesserung der rheologischen und Suspensionseigenschaften eines Mahlschliffs nach Anspruch 19,

worin das Dispergiermittel (iii) in einer Menge von 0,4 Gew.-% basierend auf dem Gewicht der festen Pigmentteilchen (i) vorliegt.

21. Ein Verfahren zur Verbesserung der rheologischen und Suspensionseigenschaften eines Mahlschliffs nach Anspruch 19,

worin das Dispergiermittel (iii) eine Lösung mit 50 Gew.-% von Zinkdinonylnaphtalensulfonat in Butylcellosolve umfaßt.

22. Ein Verfahren nach Anspruch 13 zur Verbesserung der rheologischen und Suspensionseigenschaften eines Emails mit:

A. einem Mahlschliff, der umfaßt:

i) ein Pigment;

ii) einen Träger, der ein Bindemittel und ein Lösungsmittel umfaßt, und

iii) ein Dispergiermittel mit einer disulfonsäurefreien Dinonylnaphtalensulfonsäure, einem Salz der Säure, einem Ester der Säure oder einer Mischung von irgendwelchen von diesen und

B. einem Absenkträger, wobei das Verfahren den Schritt umfaßt, daß zu dem Mahlschliff eine Menge des Dispergiermittels (A) (iii) von zwischen 0,02 Gew.-% bis 0,2 Gew.-% basierend auf dem Email zugegeben wird.

23. Ein Verfahren nach Anspruch 22, worin die Menge des Dispergiermittels (A) (iii) von zwischen 0,02 Gew.-% bis 0,2 Gew.-% basierend auf dem Email beträgt.

24. Ein Verfahren nach Anspruch 22, worin das Dispergiermittel (A) (iii) eine Lösung mit 5 Gew.-% von Zinkdinonylnaphtalensulfonat in Butylcellosolve umfaßt.