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Die
vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die sulfonierte
Diketopyrrolopyrrole und ein substituiertes Dihydrochinacridon vom
Mannich-Typ umfassen. Solche Zusammensetzungen sind zum Dispergieren
von Pigmenten feiner Größe (insbesondere
Diketopyrrolopyrrolpigmente) in Polymere ausgezeichnet geeignet.
Sie führen
zu Pigmentierungen von erhöhter
Stabilität
bei hohen Temperaturen.
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Pigmente
von sehr feiner Teilchengröße sind
in Polymeren schwierig zu dispergieren und bei hohen Konzentrationen
führen
sie zu hoher Viskosität
und schlechter Verarbeitbarkeit der pigmentierten Polymere. Dies
ist insbesondere der Fall bei Ketopyrrolopyrrolpigmenten. Es wurden
einige Versuche unternommen, dieses gut bekannte Problem durch Anwenden
von Additiven, beispielsweise Dispergiermitteln, Rheologieverbesserern
und/oder so genannten Synergisten – was immer damit gemeint ist –, zu lösen.
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JP-A-06/145546
offenbart Phthalimidomethyldihydrochinacridone und die Verwendung
davon als Pigmentdispergiermittel. Einige Beispiele offenbaren deren
Verwendung für
Pigment Red 254 oder Pigment Violet 19 in weiterer Kombination mit ®BYK
160, welches ein basisches Harz darstellt.
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GB-B-2238550
offenbart sulfonierte Diketopyrrolopyrrolgemische und die Verwendung
davon als Rheologieverbesserer für
Diketopyrrolopyrrolpigmente. Eine solche Zusammensetzung ist zur
Verwendung in Farbfiltern seit 1997 als Irgaphor® Red
BT-CF kommerziell erhältlich.
Seine Verwendung in Flüssigkristallanzeigen
wird in JP-A-2000/160084 offenbart.
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EP-A-0430875
offenbart auf Wasser basierende Beschichtungszusammensetzungen,
die ein Diketopyrrolopyrrol und ein sulfoniertes Derivat davon oder
ein Chinacridon und ein sulfoniertes Derivat davon umfassen. EP-A-1026207
ist ein Dokument gemäß Artikel
54(3) EPC.
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Jedoch
sind die bis jetzt erhaltenen Ergebnisse noch nicht vollständig befriedigend.
Insbesondere unterliegen bekannte Pigmentzusammensetzungen Teilchenwachstum,
wenn in ein Polymer eingearbeitet und auf hohe Temperaturen erhitzt.
Somit sinkt die Transparenz und es gibt Veränderungen in der Tönung, Chroma und
Lichtechtheit. Dies ist bei der Herstellung von Farbfiltern besonders
problematisch.
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Überraschenderweise
führen
die vorliegenden Zusammensetzungen zu einer stark verbesserten Wärmestabilität. Die optischen
und coloristischen Eigenschaften halten zu einem sehr befriedigenden
Grad an, selbst wenn das pigmentierte Material auf hohe Temperaturen
erhitzt wird. Die vorliegenden Zusammensetzungen sind auch einfacher
herzustellen und mit Pigment anzuwenden, da die Komponenten ohne
erforderliche spezielle Behandlung einfach vermischt werden können.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, umfassend
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(a)
eine Verbindung der Formel
(I), worin R
1 und
R
2 unabhängig
voneinander H, F, Br, Cl, C
1-C
3-Alkyl
und C
1-C
3-Alkoxy
darstellen;
R
3 eine Gruppe (SO
3 –M
+)
m darstellt, worin M
+ H
oder ein Metall- oder Ammoniumkation darstellt und m eine Zahl von
0 bis 2,5 ist und
R
4 eine Gruppe
darstellt, die unsubstituiert
oder mit 1 bis 3 Gruppen Halogen, Oxy, Hydroxy, C
1-C
3-Alkoxy, SO
3 –M
+ oder CO
2 –M
+ substituiert sein kann, worin X
1 bis X
4 unabhängig voneinander
CO, NR
5, O, S oder SO
2 darstellen und/oder
X
1 und X
2 zusammen,
X
2 und X
3 zusammen
oder X
3 und X
4 zusammen
-N=N-, -C=N- oder
darstellen und R
5 bis
R
7 unabhängig
voneinander H, OH, C
1-C
3-Alkoxy
oder C
1-C
3-Alkyl
darstellen oder R
6 und R
7 zusammen
mit -C=C- eine aromatische oder heteroaromatische Gruppe bilden;
und
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(b)
ein sulfoniertes Diketopyrrolopyrrol.
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Die
Beschaffenheit von M+ ist nicht wesentlich,
da M+ bei der Anwendung leicht ausgetauscht
werden kann. Ein Metall-M in Formel (I) kann beispielsweise aus
IUPAC-Gruppen 1, 2, 3, 4 oder 13 ausgewählt sein. Vorzugsweise ist
M Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium oder Aluminium. Wenn das Metall
Kationen mit mehr als einer positiven Ladung bildet, sollte ihre
stöchiometrische
Menge beispielsweise folgendermaßen berechnet werden, ½ Ca++ oder 1/3 Al+++ für 1 M+.
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M+ als ein Ammoniumkation in Formel (I) ist
beispielsweise NH4 + oder
ein primäres,
sekundäres,
tertiäres
oder quaternäres
Ammoniumsalz, dessen Substituenten beispielsweise C1-C30-Alkyl, C5-C6-Cycloalkyl, C7-C30-Arylalkyl oder C6-C18-Aryl sein können, welche weiter mit Hydroxy-
oder Oxagruppen substituiert sein können, wie in Polyalkylenoxyketten.
Zwei Substituenten zusammen können
beispielsweise einen Ring, beispielsweise ein Pyrrol, Pyridin, Picolin,
Pyrazin, Chinolin oder Isochinolin, bilden. Vorzugsweise ist das
Ammoniumkation NH4 + oder
C1-C30-Alkylammonium.
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Beispiele
für Gruppen
sind Pyrrolo, Imidazolo,
Pyrazolo, Indolo, Isoindolo, Indazolo, Purino, Carbazolo, Pyrimidino,
Phenothiazino, Phenoxazino oder Phthalimido. Aromatische oder heteroaromatische
Gruppen
sind beispielsweise Phenylen,
Naphthylen, Pyridylen, Pyrazinylen, Pyrimidinylen oder Pyridazinylen.
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Eine
besonders bevorzugte Gruppe
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Vorzugsweise
ist m 0 oder 1, besonders bevorzugt 0. Verbindungen der Formel (I)
können
besonders zweckmäßig auch
in Form von Gemischen verwendet werden, worin m im Durchschnitt
vorzugsweise 0,0 bis 0,5, besonders bevorzugt 0,0 bis 0,1, ist.
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R1 und R2 sind vorzugsweise
beide H und R4 ist vorzugsweise unsubstituiert.
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Die
Verbindungen der Formel (I) sind bekannt oder können in enger Analogie zu bekannten
Verfahren, wie dem in EP-A-1026207 offenbarten Verfahren, hergestellt
werden.
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Die
besonders bevorzugte Komponente (a) weist die Formel
auf.
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Sulfonierte
Diketopyrrolopyrrole können
beispielsweise entweder reine Verbindungen mit 1 oder 2 Sulfonatgruppen
oder Gemische davon sein oder vorzugsweise Gemische, die aus unsubstituierten
Diketopyrrolopyrrolen und sulfonierten Diketopyrrolopyrrolderivaten
davon mit 1 oder 2 Sulfonatgruppen bestehen. Im Allgemeinen werden
solche Produkte oder Gemische leicht durch Sulfonieren von Diketopyrrolopyrrolpigmenten, wie
nachstehend offenbart, erhalten. In Abhängigkeit von den Bedingungen,
die an sich bekannt sind, sind die Pigmentteilchen vollständig sulfoniert
und verschwinden, oder nur einige Teilchen sind vollständig sulfoniert und
verschwinden, oder die Teilchen sind nur auf ihrer Oberfläche sulfoniert.
Der letztere Fall ist bevorzugt, wobei die scheinbare Anzahl von
Sulfonatgruppen pro Molekül
Pigment auch weniger als 1 sein kann.
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In
Abwesenheit von anderen Substituenten führt Sulfonierung von Diketopyrrolopyrrolen
im Allgemeinen zu Derivaten, die in para-Position sulfoniert sind.
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Ein
bevorzugtes sulfoniertes Diketopyrrolopyrrol (b) ist eine Verbindung
der Formel
worin R
8 und
R
9 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff,
Halogen, Cyano, Carbamoyl, Nitro, Trifluormethyl, Phenyl, C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkoxy, C
1-C
6-Alkylthio oder
C
1-C
6-Alkylamino darstellen,
M
+ H oder ein Metall- oder Ammoniumkation
darstellt und n eine Zahl von 0,1 bis 2, bevorzugter etwa 0,2 bis
etwa 1,0, besonders bevorzugt etwa 0,6 bis etwa 0,7, ist.
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Besonders
bevorzugte sulfonierte Diketopyrrolopyrrole (b) sind jene, die aus
Colour Index Pigment Orange 71, Pigment Orange 73, Pigment Red 254,
Pigment Red 255, Pigment Red 264, Pigment Red 272, 3,6-Di(4'-cyanophenyl)-2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrol-1,4-dion,
3,6-Di(3,4-dichlorphenyl)-2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrol-1,4-dion
oder 3-Phenyl-6-(4'-tert-butylphenyl)-2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrol-1,4-dion
erhalten werden. Geeignete Sulfonierungsverfahren sind auf dem Fachgebiet
bekannt.
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Besonders
bevorzugt sind Verbindungen der Formel (III), worin R8 und
R9 unabhängig
voneinander H oder Cl dar stellen, und auch Gemische davon. M+ ist besonders bevorzugt Na+, ½ Ca++ oder NH4 +.
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Die
vorliegenden Zusammensetzungen umfassen vorzugsweise auch eine zusätzliche
Komponente
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(c)
ein organisches Pigment, vorzugsweise ein polycyclisches Pigment,
besonders bevorzugt ein Diketopyrrolopyrrolpigment.
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Vorzugsweise
ist Komponente (c) ein Pyrrolo[3,4-c]pyrrol der Formel
worin G und Q jeweils unabhängig voneinander
eine Gruppe der Formel
darstellen,
worin R
8 und R
9 jeweils
unabhängig
voneinander Wasserstoff, Halogen, Cyano, Carbamoyl, Nitro, Trifluormethyl,
Phenyl, C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkoxy, C
1-C
6-Alkylthio oder C
1-C
6-Alkylamino darstellen.
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Besonders
bevorzugte Komponenten (c) sind Colour Index Pigment Orange 71,
Pigment Orange 73, Pigment Red 254, Pigment Red 255, Pigment Red
264, Pigment Red 272, 3,6-Di(4'-cyanophenyl)-2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrol-1,4-dion,
3,6-Di(3,4-dichlorphenyl)-2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrol-1,4-dion
oder 3-Phenyl-6-(4'-tert-butylphenyl)-2,5-dihydropyrrolo-[3,4-c]pyrrol-1,4-dion.
Besonders bevorzugt ist Pigment Red 254.
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Das
Gewichtsverhältnis
von Komponente (a) zu Komponente (b) ist vorzugsweise 5:95 bis 95:5,
bevorzugter 20.80 bis 80:20, besonders bevorzugt 40:60 bis 60:40.
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Wenn
die Zusammensetzung auch eine Komponente (c) umfasst, ist die Menge
von Komponenten (a) und (b) zusammen vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht von Komponente (c).
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Komponente
(c) ist vorzugsweise von kleiner Teilchengröße. Die mittlere Teilchengröße (auf
das Gewicht) ist vorzugsweise 0,005 bis 0,2 μm, bevorzugter 0,01 bis 0,1 μm, besonders
bevorzugt 0,03 bis 0,06 μm.
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Die
vorliegenden Zusammensetzungen können
aus den einzelnen Verbindungen durch bekannte Verfahren, wie Dispergieren
in einem flüssigen
Medium, oder sehr überraschenderweise
und sehr vorteilhaft auch einfach durch Trockenvermischen erhalten
werden. Sie sind sehr nützlich
zum Pigmentieren von hochmolekulargewichtigem organischem Material
in der Masse. Alternativ ist es auch überraschend und sehr vorteilhaft möglich, die
einzelnen Verbindungen getrennt zu einem hochmolekulargewichtigen
organischen Material zu geben, oder zwei einzelne Komponenten können miteinander
vermischt werden (beispielsweise das sulfonierte Diketopyrrolopyrrol
und das Dihydrochinacridonderivat oder das Pigment und das sulfonierte
Diketopyrrolopyrrol) und getrennt von einem dritten zugegeben werden.
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Das
hochmolekulare organische Massematerial, das gemäß der Erfindung gefärbt werden
soll, kann natürlichen
oder synthetischen Ursprungs sein und hat normalerweise ein Molekulargewicht
im Bereich von 103 bis 108 g/Mol.
Das Material kann beispielsweise natürliche Harze oder trocknende Öle, Kautschuk
oder Kasein oder modifizierte natürliche Substanzen, wie chlorierter
Kautschuk, Öl-modifizierte
Alkydharze, Viskose, Zellulose, Ether oder Ester, wie Zelluloseacetat,
Zellulosepropionat, Zelluloseacetobutyrat oder Nitrozellulose, umfassen,
jedoch insbesondere vollständig
synthetische organische Polymere (sowohl wärmehärtend als auch Thermokunststoffe),
wie durch Additionspolymerisation, Polykondensation oder Polyaddition
erhalten, wobei Beispiele Polyolefine, wie Polyethylen, Polypropylen
oder Polyisobutylen, substituierte Polyolefine, wie Polymere von
Vinylchlorid, Vinylacetat, Styrol, Acrylnitril oder Acrylate und/oder
Methacrylate oder Butadien, und auch Copolymere der vorstehend erwähnen Monomere,
insbesondere ABS oder EVA, sind.
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Aus
der Reihe von Polyadditionsharzen und Polykondensationsharzen können Kondensate
von Formaldehyd mit Phenolen, bekannt als Phenolharze, und Kondensate
von Formaldehyd mit Harnstoff, Thioharnstoff und Melamin, bekannt
als Aminoharze, die Polyester, die als Anstrichstoffharze verwendet
werden, und tatsächlich
sowohl gesättigte
Harze, wie Alkydharze, als auch ungesättigte Harze, wie Maleatharze,
und auch die linearen Polyester und Polyamide oder Silikone, erwähnt werden.
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Die
erwähnten
hochmolekularen Masseverbindungen können einzeln oder in Gemischen
als Kunststoffmassen oder -schmelzen, welche, falls erwünscht, zu
Fasern gesponnen werden können,
vorliegen.
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Sie
können
auch in Form von ihren Monomeren oder in polymerisiertem Zustand
in gelöster
Form als Filmbildner oder Bindemittel für Beschichtungsmaterialien
oder Druckfarben, wie Leinsamenöllack,
Nitrozellulose, Alkydharze, Melaminharze, Harnstoffformaldehydharze
oder Acrylharze, vorliegen. Falls in Beschichtungen zusammen mit
den vorliegenden Zusammensetzungen verwendet, zeigen Pigmente höhere Echtheit
als die chemisch identischen Pigmente ähnlicher mittlerer Teilchengröße oder
von ähnlicher
Oberfläche.
Jedoch ist deren Verwendung in Beschichtungen relativ begrenzt aufgrund
ihrer hohen Transparenz (beispielsweise in Metallic-Lacken).
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Die
Pigmentierung von hochmolekularen organischen Massesubstanzen mit
einem Pigment und den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen findet
beispielsweise durch Vermischen eines Pigments und einer vorliegenden
Zusammensetzung, vorgemischt oder getrennt in Form, falls erwünscht, von
Masterbatchen, in diesen Substraten unter Verwendung von Walzenmühlen, Mischern
oder Mahlapparatur statt. Im Allgemeinen wird das pigmentierte Material
anschließend
durch an sich bekannte Techniken, wie Kalandrieren, Druckformen,
Extrudieren, Streichen, Gießen
oder Spritzformen, in die gewünschte
letztendliche Form gebracht. Um nicht-steife Formlinge herzustellen
oder deren Brüchigkeit
zu vermindern, ist es häufig
erwünscht,
in die hochmolekularen Masseverbindungen vor ihrem Formen, das was
als Weichmacher bekannt ist, einzuarbeiten. Beispiele für solche
Weichmacher, die verwendet werden können, sind Ester von Phosphorsäure, Phthalsäure oder
Sebacinsäure.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
die Weichmacher vor oder nach der Einarbeitung des pigmentären Färbemittels
in die Polymere eingearbeitet werden. Eine weitere Möglichkeit,
um verschiedene Tönungen
zu erhalten, ist es, Füllstoffe
und/oder andere färbende
Bestandteile, wie weiße,
gefärbte oder
schwarze Pigmente, und auch Effektpigmente in die besondere gewünschte Menge
der hochmolekularen organischen Massematerialien zusätzlich zu
den Pigmentzusammensetzungen zuzusetzen.
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Zum
Pigmentieren werden Beschichtungsmaterialien und Druckfarben, die
hochmolekularen organischen Massematerialien, die Pigmente und die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
einzeln oder zusammen mit Additiven, wie Füllstoffen, anderen Pigmenten,
Sikkativen oder Weichmachern, im Allgemeinen in einem organischen
und/oder wässrigen
Lösungsmittel
oder Lösungsmittelgemisch
fein dispergiert oder gelöst.
Ein mögliches
Verfahren ist hier, die jeweiligen Komponenten einzeln zu dispergieren
oder zu lösen
oder auch zwei oder mehrere miteinander und nur dann alle Komponenten
zu kombinieren.
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Eine
weitere Ausführungsform
stellt deshalb ein massegefärbtes
hochmolekulares organisches Massematerial bereit, umfassend:
- (i) 0,05 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Summe
von (i) und (ii), von (a), (b) und (c) und
- (ii) 99,95 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Summe von (i) und
(ii), eines hochmolekularen organischen Massematerials.
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Das
Material umfasst beispielsweise sowohl eine gebrauchsfertige Zusammensetzung
oder einen daraus geformten Gegenstand als auch ein Masterbatch
in Form von Granulaten. Falls erwünscht, kann das hochmolekulare
organische Massematerial, das gemäß der Erfindung gefärbt ist,
auch übliche
Additive, beispielsweise Stabilisatoren, umfassen.
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Eine
weitere Ausführungsform
stellt deshalb zusätzlich
ein Verfahren zum Färben
des hochmolekularen organischen Massematerials in der Masse bereit,
das Einarbeiten darin einer Pigmentzusammensetzung der Erfindung
oder der einzelnen Komponenten der Zusammensetzung, beispielsweise
durch Vermischen des hochmolekularen organischen Massematerials
mit dem Pigment und der Zusammensetzung der Erfindung, gegebenenfalls
in Form eines Masterbatch, in einer an sich bekannten Weise und
Verarbeiten dieses Gemisches umfasst.
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Die
vorliegenden Pigmentzusammensetzungen werden jedoch besonders bevorzugt
zum Pigmentieren der hochmolekulargewichtigen organischen Materialien
verwendet, die bei hohen Temperaturen, beispielsweise 200 bis 350°C, verarbeitet
werden. Besonders bevorzugt werden sie zum Pigmentieren von hochmolekulargewichtigen
organischen Materialien verwendet, die bei 260 bis 320°C verarbeitet
werden. Dies geschieht bei solchen hohen Temperaturen, dass die
Vorteile der vorliegenden Zusammensetzungen am deutlichsten werden.
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Es
ist auf dem Gebiet gut bekannt, welche hochmolekulargewichtigen
organischen Materialien unter den vorstehend erwähnten bei den vorstehend erwähnten hohen
Temperaturen verarbeitet werden. Am häufigsten ist dies der Fall
zum Gestalten von Kunststoffen, wie beispielsweise Polyolefinen,
Polyamiden oder ABS, die durch Spritzformen verarbeitet werden können, für Fasermaterialien,
die durch Schmelzspinnen verarbeitet werden können, und für spezielle Beschichtungsmaterialien
wie jene, die für
Pulverbeschichtungen oder Wickelbeschichtungen verwendet werden.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere auch die Verwendung von vorliegenden
Pigmenten in Farbfiltern, die selbst beispielsweise in elektrooptischen
Systemen, wie TV-Bildschirmen, Flüssigkristallanzeigen, ladungsgekuppelten
Vorrichtungen, Plasmaanzeigen oder elektrolumineszierenden Anzeigen
und dergleichen, verwendet werden. Sie können beispielsweise aktive
(verdrehte nematische) oder passive (stark verdrehte nematische)
ferroelektrische Anzeigen oder lichtemittierende Dioden sein.
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Die
Pigmente werden im Allgemeinen bei der Herstellung von Farbfiltern
als eine Dispersion in einem organischen Lösungsmittel oder Wasser verwendet.
Es gibt verschiedene Wege zur Herstellung dieser Farbfilter, die
zwei Hauptlinien folgen:
- – Direktes Bemustern während des
Auftragens
- – Bemustern
nach Auftragen des Pigmentes
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Direktes
Bemustern kann durch verschiedene Drucktechniken, wie Anschlag (Offset-,
Flexo-, Direkt-, Hochdruck usw.), sowie als Nicht-Anschlag (Tintenstrahltechniken)
erhalten werden.
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Andere
direkte Bemusterungstechniken basieren auf Laminierungsverfahren,
elektronischen Entladungsverfahren, wie Elektroabscheidung, und
einigen speziellen Farbproofingmethoden, wie dem so genannten ChromalinTM-Verfahren (DuPont).
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Für Anschlag-Drucktechniken
kann das Pigment in Wasser oder organischen Lösungsmitteln durch Standarddeagglomerationsverfahren
(Skandex, Dynomill, Dispermat und dergleichen) in Gegenwart eines Dispersionsmittels
und eines polymeren Bindemittels zur Herstellung einer Druckfarbe
dispergiert werden. Jede auf dem Fachgebiet bekannte Dispersionstechnik,
einschließlich
der Auswahl von Lösungsmittel,
Dispersionsmittel und Bindemittel, kann verwendet werden. Die Art
von Druckfarbe und ihre Viskosität
hängen
von der Auftragungstechnik ab und sind dem Fachmann gut bekannt.
Die üblichsten
Bindemittel, auf die die Erfindung natürlich nicht begrenzt ist, sind
(Meth)acrylate, Epoxidharze, PVA, Polyimide, Novolak-Systeme und dergleichen
sowie Kombinationen von diesen Polymeren.
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Die
Druckfarbendispersion kann dann auf alle Arten von Standarddruckmaschinen
gedruckt werden. Härten
des Bindemittelsystems wird vorzugsweise durch ein Heizverfahren
erreicht. Diese drei Farben können auf
einmal oder in verschiedenen Druckschritten mit unterbrechenden
Trocknungs- und/oder Härtungsschritten,
beispielsweise eine Farbe zur Zeit in drei Druckschritten, aufgetragen
werden.
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Druckfarben
zur Verwendung beim Tintenstrahl-, beispielsweise Piezo- oder Bubble-Jet-Druck,
können
gleichfalls hergestellt werden. Sie enthalten im Allgemeinen ein
in Wasser und/oder einem Gemisch von vielen hydrophilen organischen
Lösungsmitteln
in Kombination mit einem Dispersionsmittel und einem Bindemittel
dispergiertes Pigment.
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Zum
Tintenstrahldruck kann ein Standardtintenstrahldrucker verwendet
werden oder ein angepasster Drucker kann aufgebaut werden, um beispielsweise
die Druckgeschwindigkeit usw. zu optimieren.
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Für Laminierungstechniken,
wie Thermotransfer und dergleichen, muss ein Bahnensystem bzw. Flächengebildesystem
hergestellt werden: Das Pigment wird in einem Lösungsmittel oder Wasser mit
Dispersionsmittel und Bindemittel dispergiert und auf eine Folie
beschichtet und getrocknet. Das Pigmentbindemittelsystem kann musterweise
oder gleichförmig
auf ein Farbfiltersubstrat mithilfe von Energie (UV, IR, Wärme, Druck
usw.) übertragen
werden. In Abhängigkeit
von der angewendeten Technik kann das Färbemittel beispielsweise einzeln
(Farbstoffdiffusion oder Sublimationsübertragung) überführt werden
oder die Färbemitteldispersion
kann vollständig überführt werden,
einschließlich
des Bindemittels (Wachsübertragung).
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Zur
Elektroabscheidung muss das Pigment in Wasser zusammen mit einem
ionisierten Polymer dispergiert werden. Mithilfe eines elektrischen
Stroms wird das ionisierte Polymer an der Anode oder der Kathode desionisiert
und dann unlöslich
zusammen mit den Pigmenten abgeschieden. Dies kann auf bemusterten
oder durch einen Fotoresist musterweise abgeschirmten, (transparent)
Fotoleitern, wie ITO usw., erfolgen.
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Das
ChromalinTM-Verfahren verwendet ein lichtempfindliches Material,
das auf einem Farbfiltersubstrat abgeschieden ist. Das Material
wird nach UV-Belichtung klebrig. Der so genannte "Toner", umfassend ein Gemisch
oder Verbindung von Pigment und Polymer, wird auf dem Substrat verteilt
und haf tet auf den klebrigen Teilen. Dieses Verfahren muss drei-
oder viermal für
R, G, B und schließlich
Schwarz ausgeführt
werden.
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Bemustern
nach Auftragen ist ein Verfahren, das meist auf der bekannten Fotoresisttechnologie
basiert, worin das Pigment in der Fotoresistzusammensetzung dispergiert
ist. Andere Verfahren sind indirektes Bemustern mithilfe eines gesonderten
Fotoresists oder Laminierungstechniken.
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Das
Pigment kann in Fotoresist durch ein beliebiges Standardverfahren,
wie vorstehend für
die Bemusterungsverfahren beschrieben, dispergiert werden. Die Bindemittelsysteme
können
auch identisch sein. Weitere geeignete Zusammensetzungen werden
beispielsweise in
EP 654711 ,
WO 98/45756 oder WO 98/45757 beschrieben.
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Fotoresists
umfassen einen Fotostarter und ein polyvernetzbares Monomer (negative
radikalische Polymerisation), ein Material zum Vernetzen der Polymere
selbst (beispielsweise einen Fotosäureerzeuger oder dergleichen)
oder ein Material zum chemischen Verändern der Löslichkeit des Polymers in bestimmten
Entwicklungsmedien. Dieses Verfahren kann jedoch auch mit Wärme (beispielsweise
unter Anwendung von thermischen Strahlen oder einem NIR-Strahl)
anstelle von UV ausgeführt
werden, wobei in dem Fall einige Polymere, die während Erhitzungsverfahren chemische
Veränderungen
eingehen, Änderungen
der Löslichkeit
in den erwähnten
Entwicklungsmedien ergeben. Ein Fotostarter wird dann nicht benötigt.
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Das
lichtempfindliche oder wärmeempfindliche
Material wird mit einem Farbfiltersubstrat beschichtet, getrocknet
und mit UV (oder Wärme)
bestrahlt, manchmal erneut wärmebehandelt
(Fotosäureerzeugen)
und mit einem Entwicklungsmedium (meist eine Base) entwickelt. In
diesem letzten Schritt werden nur die nicht belichteten (negativen
Systeme) oder nur die belichteten (positiven Systeme) Teile weggewaschen,
was das gewünschte
Muster ergibt. Dieser Vorgang muss für alle angewendeten Farben
wiederholt werden.
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Lichtempfindliche
Laminierungstechniken verwenden das gleiche Prinzip, der einzige
Unterschied ist die Beschichtungstechnik. Ein lichtempfindliches
System wird wie vorstehend beschrieben aufgetragen, jedoch auf ein
Flächengebilde
anstelle eines Farbfiltersubstrats. Die Folie wird auf dem Farbfiltersubstrat
angeordnet und die lichtempfindliche Schicht wird mithilfe von Wärme und/oder
Druck übertragen.
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Indirekte
Verfahren mit den vorstehend erwähnten
polymeren Bindemitteln ohne eine lichtempfindliche Komponente verwenden
einen gesonderten Fotoresist, beschichtet auf das Obere des pigmentierten
Resists. Während
des Bemusterns des Fotoresists wird der pigmentierte Resist ebenfalls
bemustert. Der Fotoresist muss anschließend entfernt werden.
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Weitere
Einzelheiten über
die Herstellung von Farbfiltern können in Lehrbüchern, Übersichtsartikeln und
anderen wissenschaftlichen Artikeln gefunden werden. Der Fachmann
wird die vorliegende Erfindung auch mit der Anwendung von solchen
bekannten Techniken assoziieren.
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Beispielsweise
werden in Farbfiltern, was natürlich
in keiner Weise begrenzend ist, üblicherweise
im Wesentlichen farblose Methacrylharze angewendet, wobei Beispiele
davon, die dem Fachmann bekannt sind, Copolymere von aromatischen
Methacrylaten mit Methacrylsäure
mit Mw von 30000 bis 60000 sind. Solche Harze
sind zur Herstellung von Folien durch Schleuderbeschichten sehr
geeignet.
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Die
erfindungsgemäßen Farbfilter
enthalten die erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzungen zweckmäßigerweise
in einer Konzentration von 1 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50
Gew.-%, mit besonderer Bevorzugung 25 bis 40 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der pigmentierten Schicht.
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Die
Erfindung stellt deshalb gleichfalls einen Farbfilter bereit, umfassend
ein transparentes Substrat und eine Schicht, umfassend 1 bis 75
Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, mit besonderer Bevorzugung 25
bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht einer erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzung
oder der einzelnen Komponenten der Zu sammensetzung, die in einem
hochmolekularen organischen Massematerial dispergiert sind. Das
Substrat ist vorzugsweise im Wesentlichen farblos (T ≥ 95 % über den
gesamten sichtbaren Bereich von 400 bis 700 nm).
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Die
vorliegenden Druckfarben oder Fotoresists zur Herstellung von Farbfiltern
können
die erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzungen
zweckmäßigerweise
in einer Konzentration von 0,01 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis
25 Gew.-%, mit besonderer Bevorzugung 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Druckfarbe oder des Fotoresists, enthalten.
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Die
Erfindung stellt deshalb gleichfalls eine Zusammensetzung zur Herstellung
von Farbfiltern bereit, umfassend 0,01 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise
1 bis 25 Gew.-%, mit besonderer Bevorzugung 5 bis 10 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung einer darin dispergierten
erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
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Diese
Pigmentzusammensetzung kann auch zusätzlich andere Färbemittel
verschiedener Struktur enthalten. Die zusätzlichen Komponenten werden
das Spektrum des Gemisches hypsochrom oder bathochrom in Abhängigkeit
von deren eigenen Tönung
verschieben. Der Fachmann wird selbst einschätzen, welche Färbemittel
zusätzlich
und in welchen Mengen in Abhängigkeit
von der gewünschten
Farbe verwendet werden.
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In
bestimmten Fällen
ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen im Gemisch
oder in Kombination mit anderen Additiven, wie Benetzungsmitteln,
Tensiden, Entschäumern,
Antioxidantien, UV-Absorptionsmitteln, Lichtstabilisatoren, Weichmachern
oder allgemeinen texturverbessernden Mitteln usw., anzuwenden. Im
Allgemeinen können
solche Additive in einer Konzentration von etwa 0,01 bis 25 %, vorzugsweise
etwa 0,2 bis 15 % und besonders bevorzugt etwa 0,5 bis 8 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht von (a), (b) und (c), verwendet werden.
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Geeignete
Tenside schließen
anionische Tenside, wie Alkylbenzol- oder Alkylnaphthalinsulfonate,
Alkylsulfosuccinate oder Naphthalinformaldehydsulfonate; kationische
Tensi de, einschließlich
beispielsweise quaternäre
Salze, wie Benzyltributylammoniumchlorid; oder nichtionische oder
amphotere Tenside, wie Polyoxyethylentenside bzw. Alkyl- oder Amidopropylbetaine,
ein.
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Geeignete
texturverbessernde Mittel sind zum Beispiel Fettsäuren, wie
Stearinsäure
oder Behensäure,
und Fettamine, wie Laurylamin und Stearylamin. Zusätzlich können Fettalkohole
oder ethoxylierte Fettalkohole, Polyole, wie aliphatische 1,2-Diole,
oder epoxidiertes Sojabohnenöl,
Wachse, Harzsäuren
und Harzsäuresalze
für diesen
Zweck verwendet werden.
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Geeignete
UV-Stabilisatoren sind beispielsweise die bekannten Benzotriazolderivate,
die unter dem Handelsnamen TINUVIN® oder
CIBA® Fast
H Liquid, ein arylsulfoniertes Benzotriazol, bekannt sind, wobei
beide Produkte von CIBA Speciality Chemicals Corporation darstellen.
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Der
Fachmann wird natürlich
erkennen, dass es viele andere mögliche
Anwendungen auf den Gebieten gibt, wo organische Pigmente verwendet
werden, wie Druckfarben, Beschichtungen und Polymere. Die vorliegenden
Zusammensetzungen werden sich in Kombination mit feinen oder transparenten
Pigmenten, sobald die Anwendung eine erhöhte Temperatur erfordert, als
besonders verwendbar erweisen. Wann immer die thermische Farbstabilität eine Aufgabe
darstellt, ist es wert, diese durch Anwenden der vorliegenden Zusammensetzungen
zu lösen
mit einer angemessenen Erwartung, viel bessere Ergebnisse zu erhalten.
Typische Beispiele sind Rollen- (Coil-) und Pulverbeschichtungen,
extrudierte oder spritzgeformte technische Kunststoffe sowie schmelzgeschleuderte
(melt-spun) Fasern, wobei diese Liste natürlich nicht begrenzend ist.
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Die
nachstehenden Beispiele beschreiben weiterhin einige bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung, begrenzen jedoch den Umfang der Erfindung nicht.
In den Beispielen sind alle Teile auf das Gewicht bezogen, sofern
nicht anders ausgewiesen.
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Beispiel
1A: (siehe EP-A-1026207/Beispiel 20) Ein mit einem Rührer, Thermometer,
Kühler
und Trockenrohr ausgestatteter 1-Liter-Kolben wird mit 200 ml konzentrierter
Schwefelsäure
(95–98
%) beschickt. 47,1 g 6,13-Dihydrochinacridon werden bei einer Temperatur
unter 45°C
zugegeben und das Gemisch für
10 Minuten bei 40–45°C unter vollständigem Auflösen des
6,13-Dihydrochinacridons gerührt.
23,2 g Phthalimid werden bei einer Temperatur unter 45°C zugegeben
und das Gemisch wird 10 Minuten bei 40–45°C gerührt, gefolgt von schneller
Zugabe von 4,9 g Paraformaldehyd. Das Reaktionsgemisch wird eine
Stunde bei 55–60°C gerührt, dann
in 2,5 1 Eiswasser gegossen. Der Niederschlag wird 2 ½ Stunden
bei Raumtemperatur gerührt,
dann filtriert. Der Presskuchen wird mit Wasser auf einen pH von
6 bis 7 gewaschen und getrocknet unter Gewinnung eines Phthalimidomethyl-6,13-dihydrochinacridons
mit einem Molekulargewicht von 473 (MALDI):
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Beispiel
1B: 2,5 g 3,6-Di(4'-chlorphenyl)-2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrol-1,4-dion
(Pigment Red 254) der Teilchengröße 0,05 μm und mit
sehr feinen Teilchen größer als
0,1 μm werden
durch Rühren
in wässriger Suspension
mit 0,14 g des Produkts von Beispiel 1A und 0,14 g des Diketopyrrolopyrrolnatriumsulfonats
gemäß Beispiel
1b) von GB-2238550 vermischt. Das Gemisch wird dann filtriert, getrocknet,
vermahlen und gesiebt.
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Beispiel
1C: 2,78 g der Zusammensetzung von Beispiel 1B, 0,12 g Solsperse® 22000
(Avecia), 0,58 g Solsperse® 24000 (Avecia), 13,33
g Methoxypropylacetat (RER 600TM, Olin Corp.)
und 78,33 g Zirconiumoxidkugeln werden in einer Kugelmühle für etwa 3
Stunden dispergiert. 4,77 g einer 40%igen Lösung eines Acrylatpolymers
in Methoxypropylacetat werden zugegeben und die Dispersion eine
halbe Stunde fortgesetzt. Die Dispersion wird von den Kugeln abgetrennt
und mit 16,80 g Methoxypropylacetat verdünnt, dann auf Borsilikatglasplatten
(Corning 1737) bei 1000 U/min schleuderbeschichtet. Die beschichteten
Glasplatten werden 2 Minuten bei 100°C, dann 5 Minuten bei 200°C auf einer
heißen
Platte getrocknet, um einen gleichförmigen roten Film der Dicke
0,4 bis 0,5 μm
und ausgezeichneter Transparenz und Tönung zu erhalten. Der in Kombination
mit einer Standardlichtquelle gemessene Farbpunkt C ist x = 0,493/y
= 0,295. Im Wesentlichen werden keine klebrigen Kristalle unter
dem optischen Mikroskop beobachtet.
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Beispiel
1D: Drei Platten gemäß Beispiel
1C werden eine Stunde auf 250°C,
260°C bzw.
270°C erhitzt. Nur
einige größenmäßig ausmachbare
Kristalle wurden unter dem optischen Mikroskop beobachtet.
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Beispiel
1E: Es verläuft
wie in Beispielen 1B, 1C und 1D mit dem Unterschied, dass Trockenvermischen
anstelle von Rühren
in wässriger
Suspension verwendet wird. Ähnliche
Ergebnisse werden erhalten wie in Beispielen 1C und 1D. Der in Kombination
mit einer Standardlichtquelle gemessene Farbpunkt C ist x = 0,491/y
= 0,296.
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Beispiel
2A: (siehe EP-A-1026207/Beispiel 23) Das Verfahren von Beispiel
1A wird wiederholt unter Verwendung von 27,6 g o-Benzoesäuresulfimidnatriumsalz
anstelle von Phthalimid unter Gewinnung eines Produkts, worin o-Benzoesäuresulfimidmethyl-6,13-dihydrochinacridon
mit einem Molekulargewicht von 509 durch MALDI (Formel (II)) nachgewiesen
wird.
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Beispiel
2B: 2,5 g 3,6-Di(4'-chlorphenyl)-2,5-dihydropyrrolo[3,4-c]pyrrol-1,4-dion
(Pigment Red 254) der Teil chengröße 0,05 μm und mit
einigen Teilchen größer als
0,1 μm werden
mit 0,14 g des Produkts von Beispiel 1B und 0,14 g von dem Diketopyrrolopyrrolnatriumsulfonat
gemäß Beispiel
1b) von GB-2238550 trocken vermischt.
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Beispiel
2C: Das Verfahren von Beispiel 1C wird wiederholt, jedoch durch
Ersetzen der Zusammensetzung von Beispiel 1B durch die Zusammensetzung
von Beispiel 2B. Im Wesentlichen keine größenmäßig ausmachbaren Kristalle
werden unter dem optischen Mikroskop beobachtet.
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Beispiel
2D: Das Verfahren von Beispiel 1D wird wiederholt, jedoch durch
Ersetzen der Platten von Beispiel 1C durch die Platten von Beispiel
2C. In ähnlicher
Weise werden keine größenmäßig ausmachbaren Kristalle
unter dem optischen Mikroskop beobachtet. Der in Kombination mit
der Standardlichtquelle gemessene Farbpunkt C ist x = 0,493/y =
0,296.
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Beispiel
3A: 9,00 g eines Kupferphthalocyaninpigments mit ε-Kristallstruktur
(Pigment Blue 15:6) wird in 70 ml desionisiertem Wasser mit 3 g
konzentrierter Salzsäure
dispergiert. 0,5 g des Produkts gemäß Beispiel 1A und 0, 5 g Solsperse® 5000
(sulfoniertes Kupferphthalocyanin, Avecia) werden zugegeben und
eine Stunde gerührt.
Das Gemisch wird dann mit verdünnter
NaOH-Lösung
neutralisiert und filtriert. Das Produkt wird getrocknet, vermahlen
und gesiebt.
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Beispiel
3B: 3,08 g der Zusammensetzung von Beispiel 1B, 4,10 g Diperbyk® 161
(30%ige Lösung, Byk
Chemie), 14,62 g Methoxypropylacetat (RER 600TM,
Olin Corp.) und 83,30 g Zirkoniumoxidkugeln werden in einer Kugelmühle für etwa 3
Stunden dispergiert. 4,01 g einer 40%igen Lösung eines Acrylatpolymers
in Methoxypropylacetat werden zugegeben und die Dispersion wird
eine halbe Stunde fortgesetzt. Die Dispersion wird von den Kugeln
getrennt und mit 25,8 g Methoxypropylace tat verdünnt, dann auf Borsilikatplatten
(Corning 1737) mit 1000 U/min schleuderbeschichtet. Die beschichteten
Glasplatten werden 2 Minuten bei 100°C, dann 5 Minuten bei 200°C auf einer
Heizplatte unter Gewinnung eines gleichförmigen rötlich-blauen Films mit der
Dicke 0,35 μm
und ausgezeichneter Transparenz und Tönung getrocknet. Der mit der
Standardlichtquelle gemessene Farbpunkt C ist x = 0,155/y = 0,179.
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Beispiel
4A: 785,9 Teile Uvecoat® 2000 (acryliertes Polyesterharz,
UCB Chemicals, Drogenbos, Belgium), 12 Teile Resiflow® PV88
(Acrylatcopolymer, Worlée
Chemicals GmbH, Lauenburg, Deutschland), 10 Teile Worlée-Add® 900
(Diphenoxypropanol, Worlée
Chemicals GmbH), 15 Teile Irgacure® 819
(Bis-(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphinoxid,
Ciba Specialty Chemicals, Inc., Basel, Schweiz), 15 Teile Irgacure® 2959 (1-[4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-on,
Ciby Specialty Chemicals Inc.), 150 Teile Kronos® 2160
(Rutilpigment, Kronos International GmbH, Leverkusen, Deutschland)
und 12,12 Teile des Produkts von Beispiel 1B werden miteinander
unter Verwendung eines großen
Küchenschneiders
sorgfältig
vermischt. Die Zusammensetzung wird dann nur einmal in einen Prism-l6-mm-Extruder,
ausgestattet mit einer "Super-ultra-Hochscherschnecke" bei 80°C Kolbentemperatur
und 300 U/min extrudiert. Die Extrudate werden unter Verwendung
einer Kühlwalze
flachgewalzt und handzerkleinert, wenn kalt mit Walznägeln, dann
auf einer Retsch-ZM-1TM-Ultrazentrifugalmühle bei
15000 U/min unter Verwendung eines 0,5 mm Vermahlsiebs vermahlen
unter Gewinnung eines Pulvers, das durch ein 125-μm-Sieb geleitet
wird, unter Gewinnung einer fertigen UV-härtbaren Pulverbeschichtungszusammensetzung,
die auf phosphatierte, kalt gewalzte Stahlbleche von Advanced Coating
Technologies unter Verwendung einer Wagner Tribo-Star-Pistole mit
einer Dicke von 70 μm aufgetragen
wird. Die beschichteten Bleche werden unter Kohlenstofffilament-IR-Lampen
erhitzt, bis eine Oberflächentemperatur
von 140°C
erreicht ist und dann bei einer Bandgeschwindigkeit von 5 m/min
unter Verwendung einer AetekTM-Belichtungseinheit,
ausgestattet mit zwei Mitteldruck-undotierten Quecksilberlampen, beide
bei 80 W/cm, gehärtet.
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Beispiel
4B: Das Verfahren von Beispiel 1D wird wiederholt durch Variieren
der Temperatur und der Heizzeit durch Variieren des Abstands der
Kohlenstofffilament-IR-Lampen zu den Blechen. Der Farbunterschied
der Bleche gemäß Beispiel
4A ist vernachlässigbar.
Die Farbe ist überraschenderweise
gleichförmig, auch
im Fall von dreidimensional gebildeten komplizierten Blechen, wie
Kraftfahrzeugkarosseriebleche oder Teile.
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Beispiel
4C: Das Verfahren von Beispielen 4A und 4B wird wiederholt, jedoch
unter Verwendung von 162,12 Teilen des Produkts von Beispiel 1B
und ohne Rutilpigment.
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Beispiel
5A: Das Produkt gemäß Beispiel
1B wird in einen gewöhnlichen
Polyester-/Zelluloseacetobutyratanstrichstoff bei 7 Gew.-% Pigmentanteil
(bezogen auf Feststoffe in der Anstrichstoffzusammensetzung) eingearbeitet.
Eine ausgezeichnete wärmestabile
Beschichtung wird erhalten.
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Beispiel
5B: Das Produkt gemäß Beispiel
1B wird in einen gewöhnlichen
Polyester-/Zelluloseacetobutyratanstrichstoff bei Weißreduktion
bei einem Gewichtsverhältnis
von 10:90 mit TiO2-Pigment (Gesamtpigmentanteil
= 7 Gew.-% Feststoffe) eingearbeitet. Eine ausgezeichnete wärmestabile
Beschichtung wird erhalten.
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Vergleichsbeispiel
A: Das Verfahren von Beispiel 1A wird wiederholt, jedoch unter Verwendung
von Chinacridon anstelle von 6,13-Dihydrochinacridon. Das Produkt
hat die Struktur
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Vergleichsbeispiel
B: Das Verfahren von Beispiel 1B wird wiederholt, jedoch unter Austauschen
des Produkts von Beispiel 1A durch das Produkt von Vergleichsbeispiel
A.
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Vergleichsbeispiel
C: Das Verfahren von Beispiel 1C wird wiederholt, jedoch durch Austauschen
der Zusammensetzung von Beispiel 1B durch die Zusammensetzung von
Vergleichsbeispiel B. Im Wesentlichen werden keine größenmäßig ausmachbaren
Kristalle unter dem optischen Mikroskop beobachtet.
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Vergleichsbeispiel
D: Das Verfahren von Beispiel 1D wird wiederholt, jedoch durch Verwendung
der Platten von Vergleichsbeispiel C anstelle der Platten von Beispiel
1C. Auf den auf 260°C
erhitzten Platten werden große
Kristalle unter dem optischen Mikroskop beobachtet. Auf den auf
270°C erhitzten
Platten gab es eine erhöhte
Menge von großen
Kristallen.
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Vergleichsbeispiel
E: Vergleichsbeispiele B und C werden wiederholt, jedoch unter Verwendung
des Trockenmischverfahrens wie in Beispiel 2B anstelle von Rühren in
wässriger
Suspension. Die Dispersionsqualität ist sichtbar schlecht und
Agglomerate werden unter dem optischen Mikroskop beobachtet. Diese
Platten sind nicht für
Farbfilter geeignet.