WO1998049243A1 - Effect multiphase organic colouring agent, and production of same - Google Patents

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WO1998049243A1
WO1998049243A1 PCT/EP1998/002430 EP9802430W WO9849243A1 WO 1998049243 A1 WO1998049243 A1 WO 1998049243A1 EP 9802430 W EP9802430 W EP 9802430W WO 9849243 A1 WO9849243 A1 WO 9849243A1
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WO
WIPO (PCT)
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phase
polymers
weight
effect
polymer
Prior art date
Application number
PCT/EP1998/002430
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Rupaner
Reinhold J. Leyrer
Peter Schuhmacher
Karl Siemensmeyer
Heinrich Johann Eilingsfeld
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of WO1998049243A1 publication Critical patent/WO1998049243A1/en

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/36Pearl essence, e.g. coatings containing platelet-like pigments for pearl lustre

Definitions

  • the present invention relates to an organic effect colorant consisting of a multiphase mixture of at least two organic substances, with one or more disperse phases, hereinafter referred to collectively as phase 1, and a continuous matrix phase (phase 2), the disperse phase (phase 1) in the matrix phase (phase 2) does not swell, phase 1 in phase 2 forms at least domains of regular structure and there is a difference between the refractive indices of phases 1 and 2.
  • the invention further relates to the production of these effect colorants, preparations suitable for their production and monodisperse polymers, the use of the effect colorants according to the invention or the preparations mentioned for the production of decorative and / or protective coatings and the production of lacquers, printing inks and inks using the effect colorants according to the invention.
  • Effect colorants are colorants that change the color impression, the brightness and / or the reflectivity when the viewing direction (the viewing angle) is varied. As a rule, they have a platelet-shaped structure, ie the thickness of the pigment particles is significantly less than their lateral extent.
  • Known examples of effect colorants are aluminum flakes or the pigments which are commercially available under the names ® Mica, ® Iriodin or ® Paliochrom.
  • Metal effect pigments, eg aluminum flakes produce a mirror effect when viewed vertically; when viewed from the side, this does not appear. It is therefore a Patoscuro Observe effect. The same appearance can also be found in the mica effect pigments based on mica.
  • Iriodin and paliochrome pigments also show enhanced interference effects and self-absorption. In addition to the light-dark effect, a weak color change can also be observed with them when the viewing angle changes. (Literature: Dr. U. Zorll, "Pearlescent Pigments", Vinantz Verlag, ISBN 3-87870-429-1).
  • a method for coating and printing substrates, in which cholesteric liquid crystals are used, is known from WO 96/02597.
  • one or more liquid-crystalline compounds at least one of which is chiral and which have one or two polymerizable groups, are applied to a substrate together with suitable comonomers - if this is done by a printing process, dispersants are also added to the mixture - and copolymerized. If they are brittle, the layers obtained in this way can be detached from the substrate, comminuted and used as pigments.
  • Aqueous, monodisperse polymer dispersions are also known, e.g. from T. Okubu, Prog. Polym. Be. 18 (1993) 481 to 517 and W. Luck, H. Wesslau, Festschrift Carl Wurstler, BASF 1960, C.A.:55:14009d, which, in liquid form, tend to show pronounced latex crystallization after cleaning, and thus lead to color effects.
  • EP-A-0 441 559 describes core-shell polymers with different refractive indices of the layers and their use as additives for paper coating compositions.
  • Heat-controlled optical switching elements have recently become known (SCIENCE, Vol. 274, (1996), pages 959 to 960), in which the temperature dependence of the particle size of poly- (N-isopropylacrylamide) dispersions or the volume / temperature relationship of poly- (N-iso- propylacrylamide) gels is used.
  • a first embodiment of these switches consists of an aqueous poly (N-isopropylacrylamide) dispersion, the particles of which are arranged in a lattice shape and are substantially higher below the phase transition temperature than above it. The consequence of this is that the absorbance rises sharply at about 530 nm in the temperature range between 10 and 40 ° C.
  • the system thus acts as an optical switch and limiter.
  • highly charged polystyrene particles which form a space lattice, are embedded in a poly (N-isopropylacrylamide) hydrogel.
  • a poly (N-isopropylacrylamide) hydrogel When the temperature changes, the volume of the hydrogel changes and with it the lattice spacing of the polystyrene particles. The result is that when the temperature changes from approx. 10 to approx. 40 ° C., the position of the absorption maximum shifts from approx. 700 to approx. 460 nm.
  • This system can be used as a tunable optical filter. These materials are naturally not suitable for use as colorants or pigments.
  • the object of the present invention was to provide new organic effect colorants which can be produced inexpensively from readily accessible starting materials by a process with low susceptibility to interference. They should be stable, in particular they should have no swellability in organic and aqueous media.
  • the invention thus relates to an organic multiphase effect colorant consisting of a mixture of at least two organic substances which form a multiphase system, the multiphase system a) one or more solid disperse phases, hereinafter collectively referred to as phase 1, and b) a solid continuous matrix phase (phase 2) and c) if appropriate, auxiliaries and / or additives are contained in the matrix phase, which is characterized in that that the disperse phase (phase 1) cannot be swelled by the matrix phase (phase 2) or swells to a very small extent, phase 1 in phase 2 forms at least domains of regular structure and there is a difference between the refractive indices of phases 1 and 2.
  • a matrix is a medium which connects and fixes the particles of the disperse phase to one another.
  • the matrix does not necessarily have to completely fill the entire space between the particles of the disperse phase, but it suffices if it forms adhesive points in the area of the contact points of the core particles, by means of which these are fixed in a regular arrangement.
  • the matrix will more or less completely fill the space between the particles of the disperse phase.
  • a matrix defined in the sense of the present invention can also be regarded as a continuous phase.
  • phase 1 polymer particles in phase 2 means that the average diameter of the phase 1 particles increases by at most 10% of the original value when the particles are embedded in the matrix phase and the latter has dried.
  • the effect colorant according to the invention generally contains 20 to 99% by weight, preferably 40 to 95% by weight, in particular 60 to 90% by weight of the dispersed phase 1 polymers, and 1 to 80% by weight, preferably 5 to 60% by weight, in particular 10 to 40% by weight, constituents of phase 2, phase 2 in turn 60 to 100% by weight , preferably 70 to 99% by weight, in particular 80 to 95% by weight of polymer material, and 0 to 40% by weight, preferably 1 to 30% by weight, in particular 5 to 20% by weight of auxiliary and / or contains additives.
  • the effect colorant according to the invention preferably consists of the constituents indicated above in the stated proportions.
  • the sum of the percentages given for individual components of a reference mixture e.g. "effect colorant” or "phase 2" is 100% for each individual reference mixture.
  • the difference ⁇ n in the refractive index between phases 1 and 2 is of essential importance. It is at least 0.001, preferably at least 0.01, in particular at least 0.1 units.
  • the disperse phase 1 can have the higher, the matrix phase (phase 2) the lower refractive index or vice versa. The first case is preferred.
  • phase 1 not only swells as little as possible in phase 2 itself, but also in solutions, dispersions or melts or in liquid precursors thereof.
  • the particles of the disperse phase have a particle size of 0.05 to 5 ⁇ m, preferably 0.1 to 2 ⁇ m, in particular 0.15 to 1.0 ⁇ m. Particles with a particle size of 0.2 to 0.7 ⁇ m are particularly preferred for the disperse phase.
  • the phase 1 polymers are preferably in a monodisperse distribution, ie a narrow particle size distribution.
  • the particle size distribution is characterized by the polydispersity index PI, which is defined by the following formula:
  • the attached figure illustrates this connection. It shows in a coordinate system, on the abscissa the particle sizes (D) and on the ordinate the mass fractions (G) of the particles of a given size, the dashed curve of the distribution function of the particle sizes of a polymer dispersion. Furthermore, in the same coordinate system it shows the solid curve of the integral of the distribution function, on which the points for 10, 50 and
  • the particle size distribution can be determined in a manner known per se, for example with the aid of an analytical ultracentrifuge (see, for example, W. Gurchtle, Makromol. Chem. 185 (1984), pp. 1025 to 1039) or according to the present application with a commercial CHDF device, and are calculated from the PI values obtained.
  • an analytical ultracentrifuge see, for example, W. Gurchtle, Makromol. Chem. 185 (1984), pp. 1025 to 1039
  • a commercial CHDF device are calculated from the PI values obtained.
  • the Polymer particles suitable for the present invention have PI values below 0.6, preferably below 0.4, in particular below 0.3.
  • the polymer particles of the disperse phase 1 have an essentially spherical, preferably spherical, shape. They form macroscopic domains of crystal-like structure in the matrix phase. In many cases, the particles in this structure arrange themselves in a tight spherical packing.
  • the disperse phase (phase 1) contains or consists of one or more polymers and / or copolymers.
  • Polymers and copolymers in the sense of this description of the invention are high-molecular compounds which correspond to the specification given above. Both polymers and copolymers of polymerizable unsaturated monomers are suitable, as are polycondensates and copolycondensates of monomers with at least two reactive groups, e.g.
  • phase 1 polymers are expediently crosslinked (co) polymers, since these best meet the requirement for low swellability.
  • These crosslinked polymers can either have already been crosslinked in the course of the polymerization or polycondensation or copolymerization or copolycondensation, or they can have been postcrosslinked in a separate process step after the actual (co) polymerization or (co) polycondensation has been completed .
  • a detailed description of the chemical composition of suitable polymers follows below.
  • the matrix phase (phase 2) also contains or consists of one or more polymers and / or copolymers.
  • phase 1 polymers of the classes already mentioned are suitable in principle, provided that they are selected or constructed in such a way that they correspond to the specification given above for phase 2 polymers. This means that they must have a refractive index that differs significantly from the phase 1 polymers, ie that when using a high-index polymer phase 1, a low-index polymer phase 2 must be used and vice versa. Furthermore, they should not tend to swell or dissolve the particles of the phase 1 polymers.
  • phase 2 polymers can be converted into a liquid preparation either by undecomposed melting or by dissolving in a solvent or dispersion, or that they can be prepared from precursors in a layer of a liquid or pasty preparation (Prepolymers, monomers).
  • the matrix phase (phase 2) also contains or consists of a polymer material which, after the formation of the continuous matrix, ie after film formation, has a low solubility or swellability in organic solvents and / or water.
  • the matrix phase (phase 2) also contains or consists of a polymer material which, after the formation of the continuous matrix, ie after film formation, has a low solubility or swellability in organic solvents and / or water.
  • the polymer material of the matrix phase is an elastically deformable polymer, e.g. consists essentially of natural rubber or a synthetic rubber.
  • the color of a layer of the colorant according to the invention varies with stretching and compression.
  • layers of effect colorants according to the invention which show dichroism.
  • Polymers that meet these specifications can also be found in the groups of polymers and copolymers of polymerizable unsaturated monomers and also in the polycondensates and copolycondensates of monomers with at least two reactive groups, for example the high molecular weight aliphatic, aliphatic / aromatic or fully aromatic polyesters and polyamides, but also the aminoplast and phenoplast resins, such as the melamine / formaldehyde urea / formaldehyde and phenol / formaldehyde condensates, which condense further on drying with strong crosslinking.
  • Epoxy resins consisting, for example, of mixtures of polyepoxides and polyamines or polyols, which solidify to form resin-like masses on drying.
  • Epoxy resins are usually used to prepare epoxy prepolymers, for example by reaction of bisphenol A or other bisphenols, such as resorcinol, hydroquinone, hexanediol, or other aromatic or aliphatic diols or polyols or phenol-formaldehyde condensates or mixtures thereof with epichlorohydrin, dicyclopentadiene. diepoxid or other di- or polyepoxides are obtained, with further for condensation qualified compounds mixed directly or in solution and allowed to harden.
  • phase 2 polymers in principle selected building blocks from all groups of organic film formers are suitable for their production.
  • Matrix polymers which are soluble in organic solvents and which are therefore advantageously used as film formers for matrices which bind by drying are, for example, modified or not too high molecular weight polyesters, cellulose esters such as cellulose acetobutyrate, polyurethanes, silicones, polyether- or polyester-modified silicones.
  • phase 2 polymers Some other examples may illustrate the wide range of suitable phase 2 polymers.
  • Case 1 Disperse phase high refractive index, matrix low refractive index: hydrogels, i.e. water-swollen polymers such as polyacrylamide gels, polyacrylic acid gels, or cellulose gels, MF, UF and PF resins, drying and film-forming polymer dispersions, polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene oxide, polyacrylates, polymethacrylates, polybutadiene, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene , Polyamides, polyepoxides, polyurethane, rubber, polyacrylonitrile and polyisoprene.
  • hydrogels i.e. water-swollen polymers such as polyacrylamide gels, polyacrylic acid gels, or cellulose gels, MF, UF and PF resins, drying and film-forming polymer dispersions, polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene oxide, polyacryl
  • Polymers with a preferably aromatic basic structure such as polystyrene, polystyrene copolymers such as SAN, aromatic-aliphatic polyesters and polyamides, aromatic polysulfones and polyketones, PF resins, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride and, if a suitable phase 1 is selected, also MF resins, polyacrylonitrile or Polyurethane.
  • the auxiliaries and / or additives optionally contained in the matrix phase are used to set the application data or properties desired or required for use and processing. Examples of such auxiliaries and / or additives are leveling agents, adhesives, release agents, plasticizers, application aids, agents for viscosity modification,
  • coloring additives for example organic dyes or organic or inorganic pigments which are soluble in water or organic media
  • residues of organic or inorganic solvents, dispersants or diluents which, for example, determine the "open time" of the formulation, i.e. extend the time available for their application on substrates, waxes or hot melt adhesive.
  • stabilizers against UV radiation and weather influences can also be added to the polymers, in particular the phase mixture.
  • stabilizers against UV radiation and weather influences can also be added to the polymers, in particular the phase mixture.
  • these substances can also be used individually or as mixtures.
  • the effect colorants according to the invention show very interesting color effects which are dependent on the angle of incidence of light and / or the viewing angle and which are presumably caused by interference on the spatial lattice formed by the phase 1 polymer particles.
  • the angle-dependent color change is particularly impressive if the effect dye according to the invention is applied to a dark, for example black, background, ie to a non-selectively absorbing substrate.
  • Dye additives give the effect colorants according to the invention their own color, which is superimposed by the interference effect.
  • the effect colorants according to the invention can be in the form of solid pieces of any size, e.g. in the form of three-dimensional moldings, such as plastics, apparatus parts, tubes, rods of various cross-sections, strands, fibers, chips or powders, in the form of decorative or protective layers, in the form of films, or in the form of pigments.
  • the forms mentioned can also be in a mixture with solid or liquid additives such as solvents, dispersants, diluents, auxiliaries or extenders.
  • the effect colorant according to the invention is present as a pigment with a polymer matrix which is resistant to aqueous and organic media.
  • the pigment particles according to the invention have a platelet-shaped structure, i.e. that their thickness is significantly less than their lateral extent.
  • the thickness of pigment particles according to the invention is expediently 1 to 1000 ⁇ m, preferably 1 to 100 ⁇ m, in particular 10 to 100 ⁇ m.
  • the lateral extent is 5 to 5000 ⁇ m, preferably 20 to 3000 ⁇ m, in particular 50 to 1000 ⁇ m. They are obtained, for example, by comminuting a flat film of a mixture of phase 1 and matrix phase 2 using known methods.
  • the beds according to the invention obtained in this way can be used as pigment particles.
  • the pigments according to the invention are surprisingly distinguished by very good light fastness.
  • the effect colorant according to the invention lies as a decorative and / or protective coating on one Substrate before.
  • Suitable substrates are, for example, paper, cardboard, leather, foils, cellophane, textiles, plastics, glass, ceramics or metals.
  • Another object of the present invention are pasty and fluid, in particular spreadable, sprayable or pourable preparations of solid phase 1 polymers of the type described above and specification in a melt, dispersion or emulsion of the phase 2 polymers or in one Normal temperature or only at elevated temperature liquid substance mixture which can be converted into the phase polymers described above on the basis of a content of polymer precursors, namely monomers or prepolymers.
  • prepolymers are polymers of low or medium degree of polymerization which can be converted into the phase 2 polymers by further condensation or crosslinking.
  • the viscosity of the mass should be so low or by simple measures, for example by gentle heating or by ultrasound, that it can be reduced to such an extent that the phase 1 polymers can at least form domains of a regular arrangement.
  • the composition of the pasty or liquid substance mixture can be varied in different directions. It can contain or consist of a mixture of the monomers described in more detail below, which have been selected according to their type and proportion so that their (co) polymerization and, if appropriate, crosslinking give the desired phase 2 polymer.
  • the monomers can also be replaced in whole or in part by prepolymers or finished, possibly even crosslinked, phase 2 polymers (film formers) which are dissolved or as a dispersion or emulsion in the remaining monomer mixture or in an inert solution, diluent or Dispersants, for example in an organic solvent or in water, are present.
  • the mi Schung can also contain crosslinking agents, which may be activated by special measures, for example thermally by heating, photochemically by irradiation with actinic electromagnetic radiation, by adding radical or cationic initiators or - in the case of crosslinking agents which act via a condensation or addition reaction - by means of reaction accelerators can be.
  • crosslinking agents which may be activated by special measures, for example thermally by heating, photochemically by irradiation with actinic electromagnetic radiation, by adding radical or cationic initiators or - in the case of crosslinking agents which act via a condensation or addition reaction - by means of reaction accelerators can be.
  • phase 2 polymer is already in the liquid mixture in the finished form or as a prepolymer in a dispersion, care must be taken to ensure that its polymer particles are so small that they can easily fall into between the particles of phase 1.
  • Polymer-formed interstices and voids can store, or that the phase 2 (pre) polymer particles are deformed under the conditions of solidification of the liquid mixture on the substrate to the extent that a matrix is formed, or that the formation of Domains regular arrangement of phase 1 polymer particles is not hindered.
  • dispersions of prepolymers and precondensates e.g. for low to medium molecular weight polymers, aqueous thermoset precondensates, for example melamine / formaldehyde precondensates, oligomeric polyesters or polyamides.
  • the fluid or pasty preparations according to the invention of the effect colorants or of precursors of the effect colorants contain or consist of 20 to 99% by weight, preferably 30 to 90% by weight, in particular 40 to 80% by weight, of the dispersed phase 1 polymers, and 1 to 80% by weight, preferably 10 to 70% by weight, in particular 20 to 60% by weight, of a fluid or pasty mixture of substances, which in turn 5 to 95% by weight, preferably 10 to 90% by weight , in particular 20 to 70% by weight of melted or dispersed phase 2 polymers or polymer precursors, and 95 to 5% by weight, preferably 90 to 10% by weight, in particular 80 to 30 % By weight of solvents, dispersants, auxiliaries and / or additives.
  • phase 1 and phase 2 polymer are used in the form of polymer dispersions, advantageously in the same dispersant, the phase 2 polymer being film-forming. Because of the same dispersant and the low viscosity of the dispersions, the mixing of the phases is particularly easy in this case.
  • the transfer of the liquid substance mixture into the solid phase 2 depends on the type of preparation and can be carried out routinely.
  • the liquid phase is a melt of the phase 2 polymers
  • the conversion into the solid phase is carried out simply by cooling the melt. If the liquid substance mixture does not already contain the finished phase 2 polymer, this is generated from the monomers by polymerization or condensation and, if appropriate, simultaneous or subsequent crosslinking, or from the prepolymers by further polymerization, further condensation and / or simultaneous or subsequent crosslinking.
  • the liquid substance mixture in which the phase 1 particles are dispersed preferably constitutes a dispersion of the phase 2 polymers in one Dispersant, preferably in water.
  • the matrix is formed by the confluence of the phase 2 polymer particles which occurs when the dispersant is removed
  • Prepolymers in the sense of this description are also e.g. Polymers or polycondensates that already have the required length of the base chain, but which are still to be crosslinked.
  • crosslinking is carried out using known crosslinking agents described in more detail below.
  • the (co) polymerization, further polymerization, (co) condensation, further condensation or crosslinking required for curing phase 2 can take place thermally or photochemically, depending on the type of prepolymer.
  • known initiator systems adapted to the processing and curing conditions are to be added.
  • Monomers or prepolymers which harden by condensation or addition reactions do not require such initiators, but, if appropriate, known reaction accelerators.
  • organic peroxides in combination with heavy metal activators can be used as radical initiator systems.
  • Suitable condensation accelerators are e.g. Proton or Lewis acids.
  • the present invention further provides solid preparations of the phase 1 polymers which, in addition to the phase 1 polymers, contain the amount of phase 2 polymers in powder form required for forming a continuous matrix or a corresponding amount of a mixture of substances which is solid at normal temperature, which can be converted into the phase 2 polymers described above.
  • the solid substance mixture contained in these preparations contains all substances of the pasty or fluid preparations of the phase 1 polymers described above. Examples of these are wax particles or hot melt adhesive.
  • the solid preparations according to the invention of the phase 1 polymers can be converted into the fluid or pasty preparations described above by melting or by adding solvents, diluents or dispersants.
  • the solid preparations of the effect colorants according to the invention preferably contain or consist of 20 to 99% by weight, preferably 40 to 95% by weight, in particular 60 to 90% by weight of the phase 1 polymers, and 1 to 80% by weight. %, preferably 5 to 60% by weight, in particular 10 to 40% by weight of a solid substance mixture, which in turn 60 to 100% by weight, preferably 70 to 99% by weight, in particular 80 to 95% by weight contains meltable, dispersible or soluble phase 2 polymers or polymer precursors, and 0 to 40% by weight, preferably 1 to 30% by weight, in particular 5 to 20% by weight of auxiliaries and / or additives consists.
  • preparations are not only mixtures which can be prepared by mixing the substances contained therein in a prefabricated form, but also mixtures which are obtained as a result of chemical reactions, in particular polymerization reactions.
  • the pasty or fluid preparations described above can be prepared, for example, by prefabricating particles from phase 1 polymers with monomers or prepolymers of phase 2 polymers and, if desired, auxiliaries and / or additives in a liquid dispersant in a separate process step. or diluent are homogenized and the polymer precursors polymerized on or out become.
  • polymerization is understood to mean the polymerization of low-molecular building blocks of phase 2 polymers to form higher molecular weight prepolymers, and “polymerization” to mean the polymerization of the polymer precursors to give the finished phase 2 polymers.
  • Those paste-like or fluid preparations which contain finished phase 2 polymers in addition to the phase 1 polymers are particularly preferred. According to the above information, these are obtained by polymerization of the monomers and prepolymers contained in the original mixture to give phase 2 polymers.
  • the phase 1 polymers can first be prepared in a liquid dispersant and / or diluent by one of the abovementioned processes and then, without their isolation, the polymerization or polycondensation batch used to prepare the phase 2 Suitable polymers are added to suitable monomers and their polymerization condensation and / or crosslinking are carried out completely or to the degree of prepolymers, and / or prepolymers suitable for the preparation of the phase 2 polymers can also be added to the batch and their polymerization condensation and / or crosslinking completed become.
  • further auxiliaries and additives can, if desired, also be added to the batch before or after the polymerization of the phase 2 polymer precursors. Because of the simplicity of execution, this method is preferred for the production of the pasty or fluid preparations according to the invention.
  • the processes mentioned for the preparation of the pasty or fluid preparations can also advantageously be used for the production of the solid preparations according to the invention by removing the liquid dispersant or diluent from the batch after the preparation of the pasty or fluid preparation described. This can be carried out by any known method. It is particularly preferred to subject the batches to spray drying.
  • materials are required for the disperse phase and the matrix phase, which materials differ significantly in terms of their refractive index, which consequently selectively either a relatively high or a relatively low one
  • Refractive index have been set.
  • the above-mentioned requirements for chemical resistance and physical behavior must be set: no or as little mutual penetration of the phases (i.e. no or as little swelling as possible), no chemical
  • phase 2 polymers are said to be prior to
  • Formation of the matrix have good solubility or dispersibility, but should be inert if possible after matrix formation.
  • Such polymers can be prepared in a manner known per se by polymerization, polycondensation or polyaddition of polymerizable and / or copolymerizable or (co) condensable or monomers capable of polyaddition reactions, or by higher polymerization or postcondensation or crosslinking of polymeric or oligomeric compounds.
  • phase 1 and phase 2 are not restricted to a specific process. Rather, the known methods for polymer production can be used. It is only necessary to distribute the phase 1 polymer, which can be obtained by any process, in a continuous matrix phase, which can also be obtained by any process, in a disperse and regular manner.
  • the methods of emulsion polymerization, suspension polymerization, microemulsion polymerization are preferably employed. tion, or microsuspension polymerization, which use radical polymerization. They have the advantage of not being sensitive to moisture.
  • Polymerization initiators which decompose either thermally or photochemically, form radicals and thus trigger the polymerization are suitable for triggering the polymerization.
  • thermally activatable polymerization initiators preference is given to those which decompose between 20 and 180 ° C., in particular between 50 and 80 ° C.
  • photoinitiators and their mixtures can be used for photochemical curing.
  • photoinitiators examples include benzophenone and its derivatives, such as alkylbenzophenones, halogen-methylated benzophenones, 4,4'-bis (dimethylamino) benzophenone, benzoin and benzoin ethers such as ethylbenzoin ether, benzil ketals such as benzil dimethyl ketal, acetophenone derivatives such as hydroxy-2 -methyl-l-phenylpropan-l-one or hydroxycyclohexyl phenyl ketone.
  • Acylphosphine oxides such as 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, for example, are also very suitable. Those initiators which do not have a yellowing effect are preferred.
  • Particularly preferred polymerization initiators are peroxides such as dibenzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, peresters, percarbonates, perketals, hydroperoxides, but also inorganic peroxides such as H 2 O 2 , salts of peroxosulfuric acid and peroxodisulfuric acid, azo compounds, and boralkyl compounds and homolytically decomposing hydrocarbons.
  • the initiators and / or photoinitiators which, depending on the requirements of the material to be polymerized, are used in amounts between 0.01 and 15% by weight, based on the polymerizable components, individually or, in order to utilize advantageous synergistic effects, in Combination with each other.
  • initiators are preferably used which have either Lewis acid character, for example boron trifluoride etherate, aluminum chloride or zinc chloride, or which have charged structures, for example a compound of the formula
  • Suitable initiators for anionic polymerization are alkali metal organic compounds, for example methyl lithium, butyllithium, phenyllithium, naphthyllithium, naphthyl sodium, l, 4-disodium-l, l, 4,4-tetraphe ⁇ yl-butane or the corresponding lithium compound, diphenylmethyl sodium, di - phenylmethyl potassium, 1-methylstyryllithium or potassium tert-butoxide.
  • Polyaddition products are obtained analogously by reacting compounds which have at least two, preferably three, reactive groups such as epoxy, cyanate, isocyanate or isothiocyanate groups with compounds which carry complementary reactive groups.
  • reactive groups such as epoxy, cyanate, isocyanate or isothiocyanate groups
  • isocyanates react with alcohols to form urethanes, with amines to form urine Substance derivatives, while epoxides react with these complementaries to form hydroxy ethers or hydroxy amines.
  • polyaddition reactions can also advantageously be carried out in an inert solvent or dispersant.
  • aromatic, aliphatic or mixed aromatic-aliphatic polymers e.g. Polyesters, polyurethanes, polyamides, polyureas, polyepoxides or solution polymers, in a dispersant e.g. to disperse or emulsify in water, alcohols, tetrahydrofuran, hydrocarbons (secondary dispersion) and to condense, crosslink and harden in this fine distribution.
  • a dispersant e.g. to disperse or emulsify in water, alcohols, tetrahydrofuran, hydrocarbons (secondary dispersion) and to condense, crosslink and harden in this fine distribution.
  • Dispersing aids are generally used to prepare the stable dispersions required for these polymerization, polycondensation or polyaddition processes.
  • Water-soluble, high-molecular organic compounds with polar groups such as polyvinylpyrrolidone, copolymers of vinyl propionate or acetate and vinypyrrolidone, partially saponified copolymers of an acrylic ester and acrylonitrile, polyvinyl alcohols with different residual acetate contents, cellulose ethers, gelatin, low molecular weight, block copolymers, block copolymers are preferably used as dispersants. polymers containing carbon and / or sulfonic acid groups, or mixtures of these substances.
  • Particularly preferred protective colloids are polyvinyl alcohols with a residual acetate content of less than 35, in particular from 5 to 30 mol% and / or vinylpyrrolidone / vinyl propionate copolymers with a vinyl ester content of less than 35, in particular from 5 to 30% by weight.
  • Nonionic or ionic emulsifiers can be used.
  • Preferred emulsifiers are given if ethoxylated or propoxylated longer-chain alkanols or alkylphenols with different degrees of ethoxylation or propoxylation (eg adducts with 0 to 50 mol of alkylene oxide) or their neutralized, sulfated, sulfonated or phosphated derivatives.
  • Neutralized dialkylsulfosuccinic acid esters or alkyldiphenyloxide disulfonates are also particularly suitable. Combinations of these emulsifiers with the protective colloids mentioned above are particularly advantageous since they give particularly finely divided dispersions.
  • composition and degree of polymerisation and / or degree of crosslinking are decisive for the required combination of properties, such as chemical and mechanical resistance, physical data.
  • the resistance of one phase to dissolving or swelling in or through the other phase can be brought about not only by crosslinking the polymers, but also by selecting the monomers for the polymers of the different phases in such a way that "molecularly incompatible" polymers are re receives, ie that - such as oil and water - do not naturally show a tendency to penetrate one another due to different ⁇ LP values, ie different polarity.
  • the solubility parameters ⁇ LP characterize the polarity of the compounds in question and have been published for many low molecular weight compounds and polymers (see Brantrup-Immergut, "Polymer Handbook", 3rd edition, J. Wiley, New York, Chapter VII). The greater the difference in ⁇ y ? - values between phase 1 and matrix phase 2, the lower the tendency towards molecular mixing or swelling.
  • reaction conditions such as temperature, pressure, reaction time, use of suitable catalyst systems, which influence the degree of polymerization in a known manner, and the selection of the monomers used for their preparation according to the type, proportion and mode of addition during the polymerization, the desired combinations of properties of those required can be targeted Adjust polymers.
  • the light refraction properties of the polymers are also significantly influenced by the selection of the monomers used for their production.
  • Monomers which lead to polymers with a high refractive index are usually those which either have aromatic partial structures or those which have heteroatoms with a high atomic number, such as halogen atoms, in particular bromine or iodine atoms, sulfur or metal ions, i.e. via atoms or groupings of atoms which increase the polarizability of the polymers.
  • Polymers with a low refractive index are accordingly obtained from monomers or monomer mixtures which do not contain the mentioned partial structures and / or atoms of high atomic number or only contain them in a small proportion.
  • Polycondensates which are suitable for carrying out the present invention are, for example, in particular polyamides, polyesters, polyurethanes or polycarbonates.
  • polystyrene resin polycondensates and cocondensates of aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 12 carbon atoms with aliphatic diamines of approximately the same chain length
  • PA 6.6 polyhexamethylene diadipamide
  • alicyclic polyamides alicyclic polyamides
  • PA 6.6 polyhexamethylene diadipamide
  • PA 6.6 polyhexamethylene diadipamide
  • alicyclic polyamides obtainable by condensation of 4,4'-diaminodicyclohexylmethane and decanecarboxylic acid
  • polycondensates of aminocarboxylic acids such as polycaprolactam
  • aromatic or partially aromatic polyamides (“aramids”), such as poly (m-phenylene-isophthalamide) (PMIA ), Poly (m-phenylene terephthalamide) (PMTA).
  • Aramids have a very high chemical and physical resistance and are therefore particularly suitable as phase 1 polymers.
  • Suitable polyesters consist predominantly, generally to more than 80% by weight, of building blocks which are derived from aromatic dicarboxylic acids and from aliphatic and / or cycloaliphatic diols or from preferably aromatic hydroxycarboxylic acids.
  • Common aromatic dicarboxylic acid building blocks are the divalent residues of benzenedicarboxylic acids, especially terephthalic acid and isophthalic acid;
  • Common diols have 2 to 8 carbon atoms, and those with 2 to 4 carbon atoms are particularly suitable.
  • Common hydroxycarboxylic acids are e.g. p-hydroxybenzoic acid and p- (2-hydroxyethyl) benzoic acid.
  • the aliphatic diol residues can be, for example, all ethylene residues or they can be composed, for example, in a molar ratio of 10: 1 to 1:10 from ethylene and 1,4-dimethylene-cyclohexane residues.
  • Diol residues are lower alkyl residues with 2 to 4 carbon atoms.
  • Polyester material for example, which is composed of at least 85 mol% of polyester ethylene terephthalate or polybutylene terephthalate. The remaining 15 mol% then build up from dicarboxylic acid units and diol units which act as so-called modifying agents and which allow the person skilled in the art to specifically influence the physical and chemical properties of phases 1 and 2.
  • dicarboxylic acid units are residues of isophthalic acid or of aliphatic dicarboxylic acid such as glutaric acid, adipic acid, sebacic acid;
  • diol residues with a modifying action are those of longer-chain diols, for example of hexanediol or octanediol, of di- or tri-ethylene glycol or, if present in small amounts, of polyglycol with a molecular weight of about 500 to 2000.
  • crosslinking of polymers can take place by reactive, crosslinkable groups which are contained either in the polymer or in its precursors, the prepolymers or monomers, or by subsequently added compounds which contain these reactive groups. If the crosslinking takes place by addition reactions, it is triggered by adding low or high molecular weight compounds which carry groups which are complementary to the reactive groups. Does the polymer e.g. Isocyanate groups or epoxy groups as reactive groups, compounds which carry several OH groups or amino groups, e.g. Diols, polyols or polyesters with a high OH number, for crosslinking. Conversely, of course, polymers which carry OH or amino groups can also be crosslinked by adding low or high molecular weight substances which carry reactive groups.
  • Compounds which have at least three functional groups capable of ester formation serve as crosslinkers for polyesters.
  • Functional groups capable of ester formation are the OH group, the carboxyl group, Alkoxycarbonyl, especially lower alkoxy-carbonyl, the carboxylic acid anhydride group, and reactive groups derived from these.
  • Examples of common crosslinkers are pentaerythritol, trimethylolpropane, trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid; crosslinking or postcrosslinking can also be carried out by compounds which have at least two, preferably three epoxide, cyanate, isocyanate or isothiocyanate groups.
  • the polycondensation is carried out in the presence of up to 20% by weight, preferably from 1 to 10% by weight, of the crosslinkers mentioned, or an oligomer (precondensate) or else the polycondensate after the end of the Basic chain structure implemented with appropriate amounts of crosslinkers.
  • polyamides, polyureas and polyurethanes can also be crosslinked or pre-crosslinked in an analogous manner to adjust special combinations of properties by using trifunctional or higher functionalized compounds.
  • the crosslinking or the completion of a pre-crosslinking can also be carried out in a separate step following the polycondensation or polyaddition, optionally with the addition of a further reactive component.
  • the polycarbonic acid (derivatives) mentioned for polyesters and polyamino compounds are suitable for crosslinking the polyamides.
  • polymers and copolymers as polymers is particularly advantageous for the implementation of the present invention, since the wide range of monomers and crosslinking agents available enables the skilled worker to prepare polymers with any required combination of light refraction properties and chemical and physical resistance.
  • An overview of the refractive indices of various common homopolymers and a mathematical formula for calculating the glass transition temperature of copolymers can be found, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, volume A21, page 169.
  • Group b): acrylates which have aromatic side chains, e.g. Phenyl (meth) acrylate ( abbreviation for the two compounds phenyl acrylate and phenyl methacrylate), phenyl vinyl ether, benzyl (meth) acrylate, benzyl vinyl ether, and compounds of the formulas
  • R represents hydrogen or methyl
  • the phenyl rings of these monomers can carry further substituents.
  • substituents are suitable for modifying the properties of the polymers produced from these monomers within certain limits. They can therefore be used in a targeted manner, in particular to optimize the properties of the effect colorants according to the invention which are relevant in terms of application technology.
  • Suitable substituents are in particular CN, halogen, NO 2 , alkyl with one to twenty C atoms, alkoxy with one to twenty C atoms, carboxyalkyl with one to twenty C atoms, carbonyalkyl with one to twenty C atoms, or -OCOO -Alkyl with one to twenty carbon atoms in the alkyl chains.
  • alkyl chains of these radicals can in turn optionally be substituted or interrupted by non-bonded heteroatoms or structural groups such as -O-, -S-, -NH-, -COO-, -OCO- or -OCOO- in non-adjacent positions.
  • the refractive index of polymers can also be increased by polymerizing in monomers containing carboxylic acid groups and converting the "acidic" polymers thus obtained into the corresponding salts with metals of higher atomic weight, e.g. preferably with K, Ca, Sr, Ba, Zn, Pb, Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Mn, Sn or Cd.
  • the monomers mentioned above which make a high contribution to the refractive index of the polymers produced therefrom, can be homopolymerized or copolymerized with one another. They can also be copolymerized with a certain proportion of monomers that make a lower contribution to the refractive index.
  • Such copolymerizable monomers with a lower refractive index contribution are, for example, acrylates, methacrylates or vinyl ethers with purely aliphatic radicals.
  • At least the polymers of dispersed phase 1, preferably the polymers of both phases, are crosslinked.
  • the crosslinking can take place at the same time as the polymerization, or can be connected to the polymerization in a separate step (postcrosslinking).
  • postcrosslinking it is advantageous to crosslink the phase 1 polymers already during the polymerization, and to subsequently crosslink the phase 2 polymers.
  • crosslinking polycondensates can be used.
  • suitable reactive crosslinking agents such as compounds containing epoxy, cyanate, isocyanate or isothiocyanate groups, can also be used for the crosslinking of polymers.
  • bifunctional or polyfunctional compounds which can be copolymerized with the abovementioned monomers or which can subsequently react with the polymers with crosslinking can also be used as crosslinking agents for polymers.
  • Group 1 bisacrylates, bismethacrylates, bis- ⁇ -chloroacrylates and bisvinyl ethers of aromatic or aliphatic di- or polyhydroxy compounds, in particular of butanediol [butanediol-di (meth) acrylate, butanediol-bis-vinylether], hexanediol [hexanediol-di ( meth) acrylate, hexanediol-bis-vinyl ether], pentaerythritol, hydroquinone, bis-hydroxyphenylmethane, bis-hydroxyphenyl ether, bis-hydroxymethyl-benzene, bisphenol A or with ethylene oxide spacers, propylene oxide spacers or mixed ethylene oxide-propylene oxide spacers.
  • the following formulas illustrate some representatives of this network group:
  • crosslinkers in this group are e.g. Di- or polyvinyl compounds such as divinybenzene or also methylene bisacrylamide, triallyl cyanurate, divinyl ethylene urea, trimethylolpropane tri- (meth) acrylate, trimethylolpropane tri- vinyl ether, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tetra vinyl ether, and crosslinker with two or more different reactive ends such as (meth) allyl (meth) acrylates of the formulas
  • polyether spacers can also polysiloxanes are used as spacers, such as the ® @ Tegomer® types (manufacturer: Goldschmidt AG).
  • Group 2 reactive crosslinking agents that have a crosslinking effect, but mostly have a crosslinking effect, for example when heated or dried.
  • Examples include: N-methylol- (meth) acrylamide, acrylamidoglycolic acid and their ethers and / or esters with C j to C 6 alcohols, acetacetoxyethyl methacrylamide (AA-EM), diacetone acrylamide (DAAM), glycidyl methacrylate (GMA), Methacryloyloxypropyltrimethoxysilane (MEMO), vinyltrimethoxysilane, m-isopropenylbenzyl isocyanate (TMI).
  • N-methylol- (meth) acrylamide acrylamidoglycolic acid and their ethers and / or esters with C j to C 6 alcohols
  • AA-EM acetacetoxyethyl methacrylamide
  • DAAM diacetone acrylamide
  • GMA g
  • Group 3 Carboxylic acid groups which have been incorporated into the polymer by copolymerization of unsaturated carboxylic acids are crosslinked like polyvalent metal ions. Acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, itaconic acid and fumaric acid are preferably used as unsaturated carboxylic acids for this purpose. Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Pb, Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Mn, Sn, Cd are suitable as metal ions. Ca, Mg and Zn are particularly preferred.
  • Post-crosslinking additives These are bisfunctional or higher functionalized additives which react irreversibly with the polymer (through addition or preferably condensation reactions) to form a network. Examples of these are compounds which have at least two of the following reactive groups per molecule: epoxy, aziridine, isocyanate, acid chloride, carbodiimide or carbonyl groups, furthermore, for example, 3,4-dihydroxy-imidazolinone and its derivatives ( ® Fixapret @ - Brands of BASF) and blocked polyurethane dispersions. As already explained above, postcrosslinkers with reactive groups such as epoxy and isocyanate groups require complementary reactive groups in the polymer to be crosslinked.
  • isocyanates react with alcohols to form urethanes, with amines to form urea derivatives, while epoxides react with these complementary groups to form hydroxyethers or hydroxyamines.
  • Post-crosslinking is also understood to mean photochemical curing, an oxidative or an air or moisture-induced curing of the systems.
  • the monomers and crosslinking agents given above can be combined with one another and (co-) polymerized as desired and in such a way that an optionally crosslinked (co-) polymer is obtained with the desired refractive index and the required stability criteria and mechanical properties. It is also possible to use other common monomers, e.g. Additionally copolymerize acrylates, methacrylates, vinyl esters, butadiene, ethylene, propylene, isoprene, for example to adjust the glass transition temperature or the mechanical properties as required.
  • the present invention also relates to a process for the preparation of the multiphase effect colorant, comprising the following steps: a) Preparation of a suspension of one or more solid, non-swellable phase 1 polymers in a liquid mixture of monomers, prepolymers or polymers of phase 2 , if necessary one
  • the polymer particles of the disperse phase can be processed in a separate process step, e.g. be prepared by emulsion, suspension, micro-emulsion or microsuspension polymerization, the process conditions being chosen so that the particle sizes given above are from 0.05 to 5 ⁇ m, preferably from 0.1 to 2 ⁇ m, in particular 0.15 to 1.0 ⁇ m and specifically from 0.2 to 0.7 ⁇ m and a polydispersity index PI of less than 0.6, preferably less than 0.4, in particular less than 0.3.
  • the polymer particles can be isolated from the dispersion obtained.
  • the polymer particles can be isolated by various methods known per se.
  • the liquid phase can be removed from the dispersion by simply allowing it to evaporate or, if necessary, it can be evaporated at elevated temperature and preferably in vacuo, expediently with constant agitation (for example in a rotary evaporator).
  • the method of spray drying is particularly preferred for removing the liquid phase.
  • the dispersed particles can also be precipitated by coagulation, filtered off and, if desired, washed and dried. In this way, a powder is obtained which essentially consists of spherical polymer particles of the dimension and size distribution indicated above. This polymer powder is outstandingly suitable for producing the effect colorants according to the invention.
  • This polymer powder and its use for the production of effect colorants according to the invention are also objects of the present invention.
  • the monomers suitable for the preparation of the phase 2 polymers can be added and their polymerization, Condensation and / or crosslinking can be carried out completely or to the degree of prepolymers, and / or prepolymers suitable for the preparation of the phase 2 polymers can also be added to the batch and their polymerization, condensation and / or crosslinking can be completed.
  • the mixture is applied in accordance with process step b) to the substrate in the form of a large number of small dots of the desired shape and size.
  • the comminution step g) is facilitated or can be omitted entirely.
  • the application is expediently carried out by spraying or printing.
  • the shape and size of the dots can be set very precisely by varying the spray or pressure parameters.
  • the orientation of the polymer particles of phase 1 in the matrix according to step c of the described method according to the invention generally takes place spontaneously. You only have to wait until the desired degree of orientation is reached. However, it is also possible to influence the pre-orientation of the polymer particles in a targeted manner, for example by acceleration, shear or electrostatic or electrodynamic forces on the particles to promote or trigger the formation of the oriented domains. It is also possible to use a substrate which itself has crystalline regions which induce the orientation of the phase 1 polymer particles.
  • Suitable substrates for carrying out the process according to the invention are solids, on which the cured film of the colorant according to the invention shows only slight adhesion.
  • the low adhesion can be inherent in the substrate or can be brought about by a suitable coating clay or pretreatment with known agents which reduce the adhesion.
  • suitable substrates are e.g. Glass or hard rubber plates or polyolefin or PTFE plates or foils.
  • films can also be produced in analogy to the process described above for producing pigments according to the invention.
  • the hardened layer of the effect colorant according to the invention is separated from the substrate and the comminution is omitted.
  • All methods known from the prior art are suitable as application methods.
  • the application can be carried out by pouring, dipping, knife coating, brushing, brushing, roll coating, spraying or spraying.
  • Decorative and / or protective coatings can also be produced from solid, powdery mixtures of phase 1 polymer particles with meltable phase 2 polymers or phase 2 prepolymers according to the invention, by using these powders by a known method for powder coating, for example by electrostatic means , evenly applied to the substrate and melted.
  • the phase 2 (pre-) polymers are kept in the molten or softened state until the orientation of the phase 1 polymer particles and then, when the phase 2 polymers are used themselves, by simple cooling, when the prepolymers are used by higher condensation or Higher polymerization, and if necessary simultaneous or subsequent crosslinking, solidified.
  • Another object of the present invention is the use of the organic effect colorants according to the invention, according to variant b), the production of decorative and / or protective coatings, for coloring in lacquers, printing inks and inks, and for the mass coloring of polymers, as a safety signal color and for production optical filter.
  • the interference colors can be set from the infrared to the ultraviolet range
  • the effect dyes according to the invention can also be used to produce markings and security marks which are invisible to the human eye. These can be found on the basis of the angle dependence of the reflection radiation with detectors of appropriate spectral sensitivity.
  • the invention also relates to the lacquer mentioned above in the description of variant b) for the production of decorative and / or protective coatings from a solvent-containing, water-based or from a solvent and / or water-free binder and color bodies, which is an organic effect colorant and optionally contains other coloring substances.
  • the lacquer according to the invention preferably contains a binder which cures thermally or photochemically.
  • Another object of the invention is the printing ink or ink mentioned in the description of variant b) for the production of decorative and / or protective coatings from a solvent-containing, water-based or from a solvent and / or water-free binder and color bodies, which is an organic effect colorant according to the invention contains.
  • the printing ink or ink according to the invention preferably contains a binder which dries thermally or oxidatively or cures photochemically.
  • the following embodiments illustrate the invention.
  • the emulsifiers used in the examples have the following compositions: Emulsifier 1:40% by weight solution of a sodium salt of a C 12 / C 14 paraffin sulfonate emulsifier 1:15% by weight. -% solution of linear sodium dodecylbenzenesulfonate
  • Emulsifier 3 20 wt. -% solution of linear ammonium dodecylbenzene sulfonate.
  • the particle size distributions were determined using the capillary hydrodynamic fractionation method.
  • the CHDF 1100 particle size analyzer from Matec Applied Sciences was used.
  • the polydispersity index P.I. calculated according to the formula given above.
  • solutions are aqueous solutions.
  • a submitted amount of water (465 g) and 6% of the monomer emulsion MEl are heated in a pilot stirrer with anchor stirrer (100 rpm) to 85 ° C. under nitrogen and with 22% of a solution of 4.8 g sodium persulfate in 187 g water (initiator solution) transferred. After 15 min. the remaining monomer emulsion MEl is started in 2 hours and the rest of the initiator solution is fed continuously in 2.25 hours. The batch is then kept at 85 ° C. for a further hour, cooled and 16 g of 10% by weight solutions of tert-butyl hydroperoxide and ascorbic acid are added to each of them.
  • the coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH of 4.4, an LD of 52%, a weight-average particle size of 236 nm (light scattering) and a solids content of 39.1%.
  • the Particle size distribution is monodisperse with a maximum at 242 nm and a PI of 0.24 (CHDF).
  • the dispersion is yellowish white and does not tend to crystallize.
  • composition of the monomer emulsion ME 1 Composition of the monomer emulsion ME 1:
  • a quantity of water (333 g) and 0.5% of the monomer emulsion ME2 were heated in a pilot stirrer with anchor stirrer (100 rpm) to 80 ° C. under nitrogen and mixed with 70 g of a 2.5% strength by weight aqueous solution of Sodium persulfate (initiator solution) added. After 15 min. the remaining monomer emulsion ME2 and a further 300 g of initiator solution are continuously fed in 4 hours. Thereafter, 0.25% by weight (based on monomer) of hydrogen peroxide is treated and a solution of 5.6 g of mercaptoethanol in 30 g of water is added over the course of an hour. After cooling, the pH of the mixture is adjusted to 6.8 using concentrated ammonia solution.
  • the product is filtered through a 120 ⁇ m filter and results in a medium-viscosity, coagulate and speck-free dispersion with an LD value of 24%, a weight-average particle size of 550 nm (light scattering) and a solids content of 60.6%.
  • the particle size distribution is monodisperse with a maximum at 440 nm (CHDF).
  • CHDF 440 nm
  • a mixture of 840 g of water, 100 g of styrene, 0.5 g of sodium styrene sulfonate and 150 mg of calcium chloride is heated to 80 ° C. in a pilot stirrer with an anchor stirrer (300 rpm) under nitrogen. 25 g of a solution of 2 g of sodium persulfate in 80 g of water are added. After 20 min. the remaining initiator solution is metered in over 4 h and then stirred at 80 ° C. for a further 5.5 h.
  • the product is filtered through a 120 ⁇ m filter (4 g coagulate) and gives a speck-free dispersion with an LD value of 1%, a weight-average particle size of 470 nm (light scattering) and a solids content of 8.7%.
  • the dispersion does not tend to crystallize.
  • Example 1 is repeated with the difference that the monomer emulsion contains only 380 g of n-butyl acrylate, but additionally 4 g of 1,4-butanediol diacrylate.
  • the coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH 4.3, an LD value of 48%, a weight-average particle size of 245 nm (light scattering) and a solids content of 38.7%.
  • the particle size distribution is monodisperse with a maximum at 258 nm (CHDF).
  • CHDF maximum at 258 nm
  • Example 1 is repeated with the difference that the monomer emulsion contains only 380 g of n-butyl acrylate, but additionally 4 g of allymethacrylate.
  • the coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH of 4.4, an LD of 53%, a weight-average particle size of 226 nm (light scattering) and a solids content of 39.0%.
  • the particle size distribution is monodisperse with a maximum at 233 nm (CHDF).
  • CHDF maximum at 233 nm
  • a submitted amount of water (465 g) and 5% of the monomer emulsion ME5 were heated in a pilot stirrer with anchor stirrer (100 rpm) to 85 ° C. under nitrogen and, when the internal temperature reached 70 ° C., with 14 g of a 2.5% by weight. solution of sodium persulfate. After 15 min. the remaining monomer emulsion ME5 is started in 2 hours and the rest of the initiator solution continuously in 2.25 hours. The reaction mixture is then kept at 85 ° C. for a further hour, cooled and 16 g of 10% strength by weight solutions of tert-butyl hydroperoxide and ascorbic acid are added to each.
  • the coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH of 2.2, the particle size distribution is monodisperse with a maximum at 242 nm (CHDF). The dispersion is yellowish white and does not tend to crystallize.
  • Example 1 is repeated using monomer emulsion ME6.
  • the coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH of 4.4, a weight-average particle size of 227 nm (light scattering) and a solids content of 39.2%.
  • the particle size distribution is monodisperse with a maximum at 242 nm (CHDF).
  • CHDF 242 nm
  • Dispersion from Example 1 are poured onto a rubber plate (size 14 ⁇ 14 cm) and left to dry at 25 ° C. After 36 hours, a hard, easily breaking white layer with an average thickness of approx. 1 mm obtained, the surface of which has many small crystalline areas of approximately 1 mm in diameter and thus leads to strong angle-dependent interference.
  • Example 7 is carried out analogously with the dispersion from example 2.
  • the filming forms a homogeneous, transparent filming with no visible color effects.
  • Example 1 50 g of the dispersion from Example 1 are mixed with 10 g of the dispersion from Example 2 and 20 g of water and 5 min. touched. The mixture is allowed to dry in a rubber mold (14x14 cm) at 25 ° C. After 24 hours a flexible, white, opaque film with strong surface crystallization has formed. The film shows strong angle-dependent interference phenomena. When tempering (60 min. At 60 ° C) a transparent, yellow polymer matrix is formed.
  • Example 11 25 g of the dispersion from Example 1 are mixed with 5 g of a semi-crystalline polyurethane dispersion having a solids content of about 40% (® Luphen D 200 A, BASF AG), 15 min. stirred and allowed to dry in a rubber mold (14x6 cm) at 25 ° C. After 24 hours a flexible, white, opaque film with strong surface crystallization has formed. The film shows strong angle-dependent interference phenomena.
  • EXAMPLE 11 25 g of the dispersion from Example 1 are mixed with 5 g of a semi-crystalline polyurethane dispersion having a solids content of about 40% (® Luphen D 200 A, BASF AG), 15 min. stirred and allowed to dry in a rubber mold (14x6 cm) at 25 ° C. After 24 hours a flexible, white, opaque film with strong surface crystallization has formed. The film shows strong angle-dependent interference phenomena.
  • Example 1 55 g of the dispersion from Example 1 are mixed with 5 g of a partially crystalline polyurethane dispersion with a solids content of about 40% (Luphen D 200 A from BASF AG), 0.15 g of hexamethylene diamine (50% by weight) and 0.1 g of a potassium salt of a perfluorocarboxylic acid with 12 carbon atoms (50% by weight) stirred and spread in a mold (14x14 cm) on aluminum foil and left to dry. After drying, a strongly torn, hard film of about 1 mm thick is obtained, which has an intense angle-dependent interference phenomenon on the surface with a color flop from red to green.
  • a partially crystalline polyurethane dispersion with a solids content of about 40% (Luphen D 200 A from BASF AG)
  • 0.15 g of hexamethylene diamine 50% by weight
  • 0.1 g of a potassium salt of a perfluorocarboxylic acid with 12 carbon atoms 50% by
  • Example 11 The mixture of Example 11 is allowed to film on a polyethylene film. The result does not differ from that of Example 11.
  • Example 11 The film from Example 11 is crushed into pieces about 2 ⁇ 2 mm in size. A pouring clay is obtained which produces a strong glitter effect and can be used as a pigment.
  • Example 4a 50 g of the dispersion from Example 4a are stirred with 1 g of a PEO-PPO block copolymer ( ® Pluronic PE 6400 from BASF AG) and allowed to film on a 14 ⁇ 6 cm rubber plate. After drying, a coherent, flexible film with an intense angle-dependent interference phenomenon on the surface is obtained, which is a color flop from red to green. A similar result is obtained if, instead of the dispersion from Example 4a, the same amount of the dispersion from Example 4b is used.
  • a PEO-PPO block copolymer ® Pluronic PE 6400 from BASF AG
  • Example 1 A few drops of the dispersion from Example 1 are dropped onto a polyethylene beaker and allowed to run off. After 1 min. Drying time at room temperature results in a highly iridescent coating clay at the wetted points, which can be rubbed off very easily in the form of a powder.
  • Example 6 20 g of the dispersion from Example 6 are mixed with 10 g of the epoxy resin solution A from Example 18 and left to stand in a sealed glass vessel. After 3 days the mass has hardened and lies as an insoluble molded body in the surrounding THF. The molded body has intense, viewing angle-dependent color phenomena on the surface. After removing, placing on an absorbent surface and air drying, a hard polyepoxide block is obtained.
  • the enrichment of the hydroxyethyl acrylate in the edge areas of the dispersion particles creates a refractive index difference between the surface areas and the inside of the particles and therefore leads to strong interference effects on the surface, which disappear again with the evaporation or even distribution of the monomers in the polymer film.
  • Example 9 The mixture from Example 9 is filled into a high-pressure spray gun (Proxon, Gala 500) and sprayed with 3 bar air pressure onto a black lacquered metal, glass or paper surface and air-dried. The spraying process was repeated two more times, resulting in a uniformly covered, uniform surface.
  • a high-pressure spray gun Proxon, Gala 500
  • a mixture of 10 g of the dispersion of Example 6 and 2 g of the dispersion of Example 2 is diluted with 5 g of water and 0.5 g of ethylene glycol.
  • the mixture can be drawn into a print cartridge and written on paper with a fountain pen. After drying in air, a white typeface with color changes from green to blue is obtained on black paper. The writing cannot be rubbed off the paper and cannot be wiped off with a swab soaked in ethanol. After annealing to 80 ° C, the white typeface disappears.

Abstract

The present invention pertains to an effect organic colouring agent from a multiphase mixture containing at least two organic substances, with one or more dispersed phases, jointly specified as phase 1, and with a continuous matrix phase (phase 2), characterized as follows: the dispersed phase (phase 1) does not swell in the matrix phase (phase 2) or, if any, in a very low proportion; there is a difference between the refractive indexes of phases 1 and 2. The invention also relates to the method for producing such effect colouring agents as well as the necessary solid, pasty or fluid preparations from phase 1 monodispersed polymers contained in a substance mixture which is liquid at a normal temperature or becoms liquid only at a higher temperature and which contains phase 2 polymer precursors to be converted into phase 2 polymers, and/or dispersed phase 2 polymers, as well as known monodispersed polymers. The invention further relates to the use of said effect colouring agents or the above-mentioned preparations used in the production of decorative and/or protective coatings, printing lacquers and inks involving said effect colouring agents.

Description

Organisches, mehrphasiges Effektfarbmittel, seine Herstellung und seine Verwendung. Organic multi-phase effect colorant, its production and its use.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein organisches Effektfarbmittel aus einem mehrphasigen Gemisch von mindestens zwei organischen Substanzen, mit einer oder mehreren dispersen Phasen, im Folgenden gemeinsam als Phase 1 bezeichnet, und einer kontinuierlichen Matrixphase (Phase 2), wobei die disperse Phase (Phase 1) in der Matrixphase (Phase 2) nicht quillt, die Phase 1 in der Phase 2 zumindest Domänen regelmäßiger Struktur ausbildet und ein Unterschied zwischen den Brechungsindices der Phasen 1 und 2 besteht. Die Erfindung betrifft ferner die Herstellung dieser Effektfarbmittel, zu ihrer Herstellung geeignete Zubereitungen und monodisperse Polymere, die Verwendung der erfindungsgemäßen Effektfarbmittel oder der genannten Zubereitungen zur Herstellung von dekorativen und/oder schützenden Überzügen sowie die Herstellung von Lacken Druckfarben und Tinten unter Einsatz der erfindungsgemäßen Effektfarbmittel.The present invention relates to an organic effect colorant consisting of a multiphase mixture of at least two organic substances, with one or more disperse phases, hereinafter referred to collectively as phase 1, and a continuous matrix phase (phase 2), the disperse phase (phase 1) in the matrix phase (phase 2) does not swell, phase 1 in phase 2 forms at least domains of regular structure and there is a difference between the refractive indices of phases 1 and 2. The invention further relates to the production of these effect colorants, preparations suitable for their production and monodisperse polymers, the use of the effect colorants according to the invention or the preparations mentioned for the production of decorative and / or protective coatings and the production of lacquers, printing inks and inks using the effect colorants according to the invention.
Effektfarbmittel sind Farbmittel, die bei Variation der Blickrichtung (des Aufsichtswinkels) den Farbeindruck, die Helligkeit und/oder die Reflektivität ändern. Sie weisen in der Regel eine plättchenförmige Struktur auf, d.h. daß die Dicke der Pigmentteilchen deutlich geringer ist als ihre laterale Aus- dehnung. Bekannte Beispiele für Effektfarbmittel sind Aluminiumflakes oder die Pigmente, die unter den Bezeichnungen ®Mica, ®Iriodin oder ®Palio- chrom im Handel sind. Metalleffektpigmente z.B. Aluminiumflakes rufen bei senkrechter Betrachtung einen Spiegeleffekt hervor; bei der Betrachtung von der Seite tritt dieser nicht in Erscheinung. Es ist daher ein Hell-Dunkel- Effekt zu beobachten. Die gleiche Erscheinung findet sich auch bei den Mica Effektpigmenten auf Basis von Glimmer.Effect colorants are colorants that change the color impression, the brightness and / or the reflectivity when the viewing direction (the viewing angle) is varied. As a rule, they have a platelet-shaped structure, ie the thickness of the pigment particles is significantly less than their lateral extent. Known examples of effect colorants are aluminum flakes or the pigments which are commercially available under the names ® Mica, ® Iriodin or ® Paliochrom. Metal effect pigments, eg aluminum flakes, produce a mirror effect when viewed vertically; when viewed from the side, this does not appear. It is therefore a chiaroscuro Observe effect. The same appearance can also be found in the mica effect pigments based on mica.
Iriodin- und Paliochrom-Pigmente weisen zusätzlich verstärkte Interferenz- effekte bzw. Eigenabsorption auf. Bei ihnen ist, neben dem Hell-Dunkel- Effekt, auch eine schwache Farbänderung bei Änderung des Betrachtungswinkels zu beobachten. (Literatur: Dr. U. Zorll, "Perlglanzpigmente", Vinantz Verlag, ISBN 3-87870-429-1).Iriodin and paliochrome pigments also show enhanced interference effects and self-absorption. In addition to the light-dark effect, a weak color change can also be observed with them when the viewing angle changes. (Literature: Dr. U. Zorll, "Pearlescent Pigments", Vinantz Verlag, ISBN 3-87870-429-1).
Aus der US-A-4, 434, 010 sind Pigmente auf anorganischer Basis bekannt, die stark ausgeprägte Farbflops aufweisen. Diese Pigmente sind gekennzeichnet durch einen extrem homogenen Aufbau aus Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindices. Dieser Aufbau führt zu ausgeprägten Interferenzeffekten, die für die Farberzeugung ausgenutzt werden. Die Herstellung dieser Pigmente ist allerdings schwierig und nur mittels aufwendiger und kostspieliger Produktionsverfahren möglich.From US-A-4, 434, 010 pigments are known based on inorganic, which have pronounced color flops. These pigments are characterized by an extremely homogeneous structure consisting of layers with different refractive indices. This structure leads to pronounced interference effects, which are used for color generation. However, the production of these pigments is difficult and only possible using complex and costly production processes.
Aus der US-A-5, 364, 557 sind organische Effektpigmente auf der Basis von cholesterischen Flüssigkeiten bekannt. Bei diesen ergibt sich ein Inter- ferenzeffekt durch eine helikale Überstruktur. Auch hier sind die für die Herstellung erforderlichen Materialien kompliziert herzustellen und daher sehr kostspielig. Die Produktion der Pigmente aus den cholesterischen Flüssigkristallen (LCs) erfolgt in der Weise, daß die cholesterische Masse in dünner Schicht auf eine Trägerfolie aufgebracht, in der LC-Phase eine photochemische Polymerisation durchgeführt, und der so erhaltene Film von der Folie abgelöst und gemahlen wird. Neben der teuren Herstellung der Ausgangsmaterialien ist es ein sehr gravierender Nachteil dieses Verfahrens, daß während des Produktionsprozesses der Orientierung der LCs allergrößte Aufmerksamkeit gewidmet werden muß, da diese bereits durch kleinste Verunreinigungen negativ beeinflußt werden kann. Ein Verfahren zum Beschichten und Bedrucken von Substraten, bei dem cholesterische Flüssigkristalle zum Einsatz kommen, ist aus der WO 96/02597 bekannt. Bei diesem Verfahren werden eine oder mehrere flüssigkristalline Verbindungen, von denen mindestens eine chiral ist, und die eine oder zwei polymerisierbare Gruppen aufweisen, zusammen mit geeigneten Comonomeren auf ein Substrat aufgetragen - sofern dies durch ein Druckverfahren geschieht, werden der Mischung noch Dispergiermittel zugefügt - und copolymerisiert. Die so erhaltenen Schichten können, wenn sie spröde sind, vom Substrat abgelöst, zerkleinert und als Pigmente verwendet werden.Organic effect pigments based on cholesteric liquids are known from US Pat. No. 5,364,557. In these, an interference effect results from a helical superstructure. Here, too, the materials required for production are complicated to manufacture and therefore very expensive. The pigments are produced from the cholesteric liquid crystals (LCs) in such a way that the cholesteric mass is applied in a thin layer to a carrier film, photochemical polymerization is carried out in the LC phase, and the film thus obtained is detached from the film and ground . In addition to the expensive production of the starting materials, it is a very serious disadvantage of this method that during the production process the greatest attention must be paid to the orientation of the LCs, since even the smallest impurities can negatively influence them. A method for coating and printing substrates, in which cholesteric liquid crystals are used, is known from WO 96/02597. In this process, one or more liquid-crystalline compounds, at least one of which is chiral and which have one or two polymerizable groups, are applied to a substrate together with suitable comonomers - if this is done by a printing process, dispersants are also added to the mixture - and copolymerized. If they are brittle, the layers obtained in this way can be detached from the substrate, comminuted and used as pigments.
Es sind ferner wäßrige, monodisperse Polymerdispersionen bekannt, z.B. aus T. Okubu, Prog. Polym. Sei. 18 (1993) 481 bis 517 und W. Luck, H. Wesslau, Festschrift Carl Wurstler, BASF 1960, C.A.:55:14009d, die in flüssiger Form, gegebenenfalls nach Nachreinigung, zu ausgeprägter Latex- Kristallisation neigen und dadurch zu Farbeffekten führen.Aqueous, monodisperse polymer dispersions are also known, e.g. from T. Okubu, Prog. Polym. Be. 18 (1993) 481 to 517 and W. Luck, H. Wesslau, Festschrift Carl Wurstler, BASF 1960, C.A.:55:14009d, which, in liquid form, tend to show pronounced latex crystallization after cleaning, and thus lead to color effects.
Zur Herstellung monodisperser Partikel sind eine Vielzahl von Publikationen bekannt, z.B. EP-A-0 639 590 (Herstellung durch Fällungspolymerisation), A. Rudin, J. Polym. Sei., A:Polym. Sei. 33 (1995) 1849 bis 1857 (monodisperse Partikel mit Kern-Schale-Struktur), EP-A-0 292 261 (Herstellung unter Zusatz von Saatpartikeln).A large number of publications are known for producing monodisperse particles, e.g. EP-A-0 639 590 (preparation by precipitation polymerization), A. Rudin, J. Polym. Sci., A: Polym. Be. 33 (1995) 1849 to 1857 (monodisperse particles with a core-shell structure), EP-A-0 292 261 (production with the addition of seed particles).
In der EP-A-0 441 559 werden Kern-Schale Polymere mit unterschiedlichen Brechungsindices der Schichten und ihre Verwendung als Additive zu Papier- beschichtungsmitteln beschrieben.EP-A-0 441 559 describes core-shell polymers with different refractive indices of the layers and their use as additives for paper coating compositions.
In neuerer Zeit sind wärmegesteuerte optische Schaltelemente bekannt geworden (SCIENCE, Bd. 274, (1996), Seiten 959 bis 960), bei denen die Temperaturabhängigkeit der Teilchengröße von Poly-(N-isopropylacrylamid)- Dispersionen bzw. der Volumen/Temperatur-Zusammenhang von Poly-(N-iso- propylacrylamid)-Gelen ausgenutzt wird. Eine erste Ausführungsform dieser Schalter besteht aus einer wäßrigen Poly-(N-isopropylacrylamid)-Dispersion, deren Teilchen sich gitterförmig anordnen und unterhalb der Phasenübergangstemperatur wesentlich größer sind, als oberhalb derselben. Dies hat zur Folge, daß die Extinktion bei ca. 530 nm im Temperaturbereich zwischen 10 und 40°C stark ansteigt. Das System wirkt somit als optischer Schalter und Begrenzer.Heat-controlled optical switching elements have recently become known (SCIENCE, Vol. 274, (1996), pages 959 to 960), in which the temperature dependence of the particle size of poly- (N-isopropylacrylamide) dispersions or the volume / temperature relationship of poly- (N-iso- propylacrylamide) gels is used. A first embodiment of these switches consists of an aqueous poly (N-isopropylacrylamide) dispersion, the particles of which are arranged in a lattice shape and are substantially higher below the phase transition temperature than above it. The consequence of this is that the absorbance rises sharply at about 530 nm in the temperature range between 10 and 40 ° C. The system thus acts as an optical switch and limiter.
Bei einer zweiten Ausführungsform werden hochgeladene Polystyrolteilchen, die ein Raumgitter bilden, in ein Poly-(N-isopropylacrylamid)-Hydrogel eingebettet. Bei Temperaturänderung ändert sich das Volumen des Hydrogels und mit ihm der Gitterabstand der Polystyrolteilchen. Die Folge ist, daß sich bei einer Temperaturänderung von ca. 10 auf ca. 40°C die Lage des Absorptionsmaximums von ca. 700 auf ca. 460 nm verschiebt. Dieses System kann als abstimmbares optisches Filter eingesetzt werden. Für die Anwendung als Farbmittel oder Pigmente sind diese Materialien naturgemäß nicht geeignet.In a second embodiment, highly charged polystyrene particles, which form a space lattice, are embedded in a poly (N-isopropylacrylamide) hydrogel. When the temperature changes, the volume of the hydrogel changes and with it the lattice spacing of the polystyrene particles. The result is that when the temperature changes from approx. 10 to approx. 40 ° C., the position of the absorption maximum shifts from approx. 700 to approx. 460 nm. This system can be used as a tunable optical filter. These materials are naturally not suitable for use as colorants or pigments.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, neue organische Effektfarb- mittel bereitzustellen, die aus gut zugänglichen Ausgangsmaterialien durch ein Verfahren mit geringer Störanfälligkeit kostengünstig hergestellt werden können. Sie sollen beständig sein, insbesondere keine Quellbarkeit in organischen und wäßrigen Medien aufweisen.The object of the present invention was to provide new organic effect colorants which can be produced inexpensively from readily accessible starting materials by a process with low susceptibility to interference. They should be stable, in particular they should have no swellability in organic and aqueous media.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäßen Effektfarbmittel.This object is achieved by the effect colorants according to the invention.
Ein Gegenstand der Erfindung ist somit ein organisches mehrphasiges Effektfarbmittel aus einem Gemisch von mindestens zwei organischen Substanzen, die ein Mehrphasensystem ausbilden, wobei das Mehrphasensystem a) eine oder mehrere feste disperse Phasen, im Folgenden gemeinsam als Phase 1 bezeichnet, und b) eine feste kontinuierliche Matrixphase (Phase 2) aufweist und c) gegebenenfalls in der Matrixphase Hilfs- und/oder Zusatzstoffe enthalten sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die disperse Phase (Phase 1) durch die Matrixphase (Phase 2) nicht oder in sehr geringem Maße quellbar ist, die Phase 1 in der Phase 2 zumindest Domänen regelmäßiger Struktur ausbildet und ein Unterschied zwischen den Brechungsindices der Phasen 1 und 2 besteht.The invention thus relates to an organic multiphase effect colorant consisting of a mixture of at least two organic substances which form a multiphase system, the multiphase system a) one or more solid disperse phases, hereinafter collectively referred to as phase 1, and b) a solid continuous matrix phase (phase 2) and c) if appropriate, auxiliaries and / or additives are contained in the matrix phase, which is characterized in that that the disperse phase (phase 1) cannot be swelled by the matrix phase (phase 2) or swells to a very small extent, phase 1 in phase 2 forms at least domains of regular structure and there is a difference between the refractive indices of phases 1 and 2.
Eine Matrix im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Medium, welches die Partikel der dispersen Phase miteinander verbindet und fixiert. Die Matrix muß dabei nicht notwendigerweise den gesamten Raum zwischen den Partikeln der dispersen Phase lückenlos ausfüllen, sondern es genügt, wenn sie im Bereich der Berührungspunkte der Kernpartikel Klebepunkte bildet, durch die diese in regelmäßiger Anordnung fixiert werden. Je nach dem Mengenanteil des Matrixmaterials, wird die Matrix den Raum zwischen den Partikeln der dispersen Phase mehr oder weniger vollständig ausfüllen. In Analogie zu kontinuierlichen Phasen von dispersen Systemen ist auch eine im Sinne der vorliegenden Erfindung definierte Matrix als eine kontinuierliche Phase zu betrachten.For the purposes of the present invention, a matrix is a medium which connects and fixes the particles of the disperse phase to one another. The matrix does not necessarily have to completely fill the entire space between the particles of the disperse phase, but it suffices if it forms adhesive points in the area of the contact points of the core particles, by means of which these are fixed in a regular arrangement. Depending on the proportion of the matrix material, the matrix will more or less completely fill the space between the particles of the disperse phase. In analogy to continuous phases of disperse systems, a matrix defined in the sense of the present invention can also be regarded as a continuous phase.
Das Merkmal "geringe Quellbarkeit" der Phase- 1 -Polymerpartikel in der Phase 2 bedeutet, daß der mittlere Durchmesser der Partikel der Phase 1 sich um höchstens 10% des Ursprungswertes vergrößert, wenn die Partikel in der Matrixphase eingebettet werden und diese getrocknet ist.The characteristic "low swellability" of the phase 1 polymer particles in phase 2 means that the average diameter of the phase 1 particles increases by at most 10% of the original value when the particles are embedded in the matrix phase and the latter has dried.
Das erfindungsgemäße Effektfarbmittel enthält in der Regel 20 bis 99 Gew.- %, vorzugsweise 40 bis 95 Gew.-%, insbesondere 60 bis 90 Gew.-% der dispergierten Phase- 1 -Polymeren, und 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-%, insbesondere 10 bis 40 Gew.-% Bestandteile der Phase 2, wobei die Phase 2 ihrerseits 60 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 99 Gew.-%, insbesondere 80 bis 95 Gew.-% Polymermaterial, und 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-% Hilfs- und/oder Zusatzstoffe enthält.The effect colorant according to the invention generally contains 20 to 99% by weight, preferably 40 to 95% by weight, in particular 60 to 90% by weight of the dispersed phase 1 polymers, and 1 to 80% by weight, preferably 5 to 60% by weight, in particular 10 to 40% by weight, constituents of phase 2, phase 2 in turn 60 to 100% by weight , preferably 70 to 99% by weight, in particular 80 to 95% by weight of polymer material, and 0 to 40% by weight, preferably 1 to 30% by weight, in particular 5 to 20% by weight of auxiliary and / or contains additives.
Vorzugsweise besteht das erfindungsgemäße Effektfarbmittel aus den oben angegebenen Bestandteilen in den angegebenen Mengenanteilen. Die Summe der für einzelne Komponenten einer Bezugsmischung (z.B. " Effektfarbmittel" oder "Phase 2") angegebenen Prozentanteile beträgt für jede individuelle Bezugsmischung 100 %.The effect colorant according to the invention preferably consists of the constituents indicated above in the stated proportions. The sum of the percentages given for individual components of a reference mixture (e.g. "effect colorant" or "phase 2") is 100% for each individual reference mixture.
Von essentieller Bedeutung ist der Unterschied Δn im Brechungsindex zwischen den Phasen 1 und 2. Er beträgt mindestens 0,001, vorzugsweise mindestens 0,01, insbesondere mindestens 0,1 Einheiten. Dabei kann die disperse Phase 1 den höheren, die Matrixphase (Phase 2) den niedrigeren Brechungsindex haben oder umgekehrt. Bevorzugt ist der erste Fall.The difference Δn in the refractive index between phases 1 and 2 is of essential importance. It is at least 0.001, preferably at least 0.01, in particular at least 0.1 units. The disperse phase 1 can have the higher, the matrix phase (phase 2) the lower refractive index or vice versa. The first case is preferred.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die disperse Phase (Phase 1) nicht nur in der Phase 2 selbst, sondern auch in Lösungen, Dispersionen oder Schmelzen oder in flüssigen Vorstufen derselben eine möglichst geringe Quellbarkeit aufweist.It is particularly advantageous if the disperse phase (phase 1) not only swells as little as possible in phase 2 itself, but also in solutions, dispersions or melts or in liquid precursors thereof.
Die Partikel der dispersen Phase haben eine Teilchengröße von 0,05 bis 5 μm, vorzugsweise von 0,1 bis 2 μm, insbesondere von 0,15 bis 1,0 μm. Besonders bevorzugt sind für die disperse Phase Partikel mit einer Teilchengröße von 0,2 bis 0,7 μm. Vorzugsweise liegen die Polymeren der Phase 1 in einer monodispersen Verteilung, d.h. einer engen Teilchengrößenverteilung, vor. Zur Charakterisierung der Teilchengrößenverteilung dient der Polydispersitäts-Index P.I. , der durch die folgende Formel definiert ist:The particles of the disperse phase have a particle size of 0.05 to 5 μm, preferably 0.1 to 2 μm, in particular 0.15 to 1.0 μm. Particles with a particle size of 0.2 to 0.7 μm are particularly preferred for the disperse phase. The phase 1 polymers are preferably in a monodisperse distribution, ie a narrow particle size distribution. The particle size distribution is characterized by the polydispersity index PI, which is defined by the following formula:
P.I. = (D90 - D10)/D50 PI = (D 90 - D 10 ) / D 50
In dieser Formel bedeuten D90, D50 und D10 die Teilchendurchmesser, bei denen das Integral der Verteilungsfunktion dG = f(D)*dD, worin G die Polymermasse, D der Teilchendurchmesser ist, die Werte 0,9 (= 90 Gew.- %), 0,5 (= 50 Gew.-%) bzw. 0, 1 (= 10 Gew.-%) der Gesamtmasse der Polymersubstanz erreicht.In this formula, D 90 , D 50 and D 10 denote the particle diameters in which the integral of the distribution function dG = f (D) * dD, where G is the polymer mass, D the particle diameter, the values 0.9 (= 90 wt. -%), 0.5 (= 50% by weight) or 0.1 (= 10% by weight) of the total mass of the polymer substance.
Die anliegende Figur veranschaulicht diesen Zusammenhang. Sie zeigt in einem Koordinatensystem, auf dessen Abszisse die Teilchengrößen (D) und auf dessen Ordinate die Massenanteile (G) der Teilchen gegebener Größe aufgetragen sind, gestrichelt die Kurve der Verteilungsfunktion der Teilchengrößen einer Polymerdispersion. Ferner zeigt sie im gleichen Koordinatensystem die ausgezogene Kurve des Integrals der Verteilungsfunktion, auf der die Punkte für 10, 50 undThe attached figure illustrates this connection. It shows in a coordinate system, on the abscissa the particle sizes (D) and on the ordinate the mass fractions (G) of the particles of a given size, the dashed curve of the distribution function of the particle sizes of a polymer dispersion. Furthermore, in the same coordinate system it shows the solid curve of the integral of the distribution function, on which the points for 10, 50 and
90% Massenanteil sowie die dazugehörigen Punkte D10, D50 und D90 der Teilchendurchmesser durch Kreuze markiert sind.90% mass fraction and the associated points D 10 , D 50 and D 90 of the particle diameter are marked by crosses.
Mit enger werdender Teilchengrößenverteilung nähert sich der Wert des P.I. dem Wert Null, je breiter d.h. polydisperser die Teilchengrößenverteilung ist, desto größer wird der P.I. Die Teilchengrößenverteilung kann in an sich bekannter Weise, z.B. mit Hilfe einer analytischen Ultrazentrifuge, (siehe z.B. W. Mächtle, Makromol. Chem. 185 (1984), S. 1025 bis 1039) oder gemäß vorliegender Anmeldung mit einem kommerziellen CHDF-Gerät be- stimmt, und aus den erhaltenen Werten der P.I. berechnet werden. Für die vorliegende Erfindung geeignete Polymerpartikel weisen P.I. -Werte unterhalb 0,6, vorzugsweise unterhalb 0,4, insbesondere unterhalb 0,3 auf.As the particle size distribution becomes narrower, the PI value approaches zero, the wider the polydisperse the particle size distribution, the larger the PI. The particle size distribution can be determined in a manner known per se, for example with the aid of an analytical ultracentrifuge (see, for example, W. Mächtle, Makromol. Chem. 185 (1984), pp. 1025 to 1039) or according to the present application with a commercial CHDF device, and are calculated from the PI values obtained. For the Polymer particles suitable for the present invention have PI values below 0.6, preferably below 0.4, in particular below 0.3.
Die Polymer-Partikel der dispersen Phase 1 haben im wesentlichen sphäri- sehe, vorzugsweise kugelförmige, Gestalt. Sie bilden in der Matrixphase makroskopische Domänen kristallähnlicher Struktur aus. In vielen Fällen ordnen sich die Partikel in dieser Struktur in einer dichten Kugelpackung an.The polymer particles of the disperse phase 1 have an essentially spherical, preferably spherical, shape. They form macroscopic domains of crystal-like structure in the matrix phase. In many cases, the particles in this structure arrange themselves in a tight spherical packing.
Die disperse Phase (Phase 1) enthält oder besteht aus einem oder mehreren Polymeren und/oder Copolymeren. Polymere und Copolymere im Sinne dieser Erfindungsbeschreibung sind hochmolekulare Verbindungen, die der oben gegebenen Spezifikation entsprechen. Geeignet sind sowohl Polymerisate und Copolymerisate polymerisierbarer ungesättigten Monomerer als auch Polykondensate und Copolykondensate von Monomeren mit mindestens zwei reaktiven Gruppen, z.B. hochmolekulare aliphatische, aliphatisch/aromatische oder vollaromatische Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Polyharnstoffe und Polyurethane, aber auch Aminoplast- und Phenoplast-Harze, wie Melamin/- Formaldehyd-, Harnstoff/Formaldehyd- und Phenol/Formaldehyd-Kondensate.The disperse phase (phase 1) contains or consists of one or more polymers and / or copolymers. Polymers and copolymers in the sense of this description of the invention are high-molecular compounds which correspond to the specification given above. Both polymers and copolymers of polymerizable unsaturated monomers are suitable, as are polycondensates and copolycondensates of monomers with at least two reactive groups, e.g. High molecular weight aliphatic, aliphatic / aromatic or fully aromatic polyesters, polyamides, polycarbonates, polyureas and polyurethanes, but also aminoplast and phenoplast resins, such as melamine / formaldehyde, urea / formaldehyde and phenol / formaldehyde condensates.
Zweckmäßigerweise sind die Polymeren der Phase 1 vernetzte (Co-)Polyme- re, da diese am besten der Forderung nach geringer Quellbarkeit gerecht werden. Diese vernetzten Polymere können entweder bereits im Verlauf der Polymerisation bzw. Polykondensation oder Copolymerisation bzw. Copoly- kondensation vernetzt worden sein, oder sie können nach Abschluß der eigentlichen (Co-)Polymerisation bzw. (Co-)Polykondensation in einem gesonderten Verfahrensschritt nachvernetzt worden sein. Eine detaillierte Beschreibung der chemischen Zusammensetzung geeigneter Polymerer folgt weiter unten. Für verschiedene Anwendungen der erfindungsgemäßen Effektfarbmittel ist es zweckmäßig und erwünscht, wenn auch die Matrixphase (Phase 2) ein oder mehrere Polymere und/oder Copolymere enthält oder daraus besteht. Für die Matrixphase eigenen sich, wie für die Phase 1, im Prinzip Polymere der oben bereits genannten Klassen, sofern sie so ausgewählt bzw. aufgebaut werden, daß sie der oben für Phase-2-Polymere gegebenen Spezifikation entsprechen. Das bedeutet, daß sie einen von den Phase- 1 -Polymeren deutlich abweichenden Brechungsindex haben müssen, d.h., daß bei Einsatz einer hochbrechenden Polymerphase 1 eine niedrig brechende Polymerphase 2 eingesetzt werden muß und umgekehrt. Ferner sollen sie nicht dazu tendieren, die Partikel der Phase- 1 -Polymeren anzuquellen oder aufzulösen.The phase 1 polymers are expediently crosslinked (co) polymers, since these best meet the requirement for low swellability. These crosslinked polymers can either have already been crosslinked in the course of the polymerization or polycondensation or copolymerization or copolycondensation, or they can have been postcrosslinked in a separate process step after the actual (co) polymerization or (co) polycondensation has been completed . A detailed description of the chemical composition of suitable polymers follows below. For various applications of the effect colorants according to the invention, it is expedient and desirable if the matrix phase (phase 2) also contains or consists of one or more polymers and / or copolymers. For the matrix phase, as for phase 1, polymers of the classes already mentioned are suitable in principle, provided that they are selected or constructed in such a way that they correspond to the specification given above for phase 2 polymers. This means that they must have a refractive index that differs significantly from the phase 1 polymers, ie that when using a high-index polymer phase 1, a low-index polymer phase 2 must be used and vice versa. Furthermore, they should not tend to swell or dissolve the particles of the phase 1 polymers.
Eine weitere Forderung an die Phase-2-Polymeren besteht darin, daß sie sich entweder durch unzersetztes Schmelzen oder durch Lösen in einem Lösungs- mittel oder Dispergieren in eine flüssige Zubereitung überführen lassen oder daß sie sich in einer Schicht einer flüssigen oder pastösen Zubereitung aus Vorstufen (Vorpolymerisaten, Monomeren) erzeugen lassen.A further requirement of the phase 2 polymers is that they can be converted into a liquid preparation either by undecomposed melting or by dissolving in a solvent or dispersion, or that they can be prepared from precursors in a layer of a liquid or pasty preparation (Prepolymers, monomers).
Allerdings ist es für viele Anwendungen der erfindungsgemäßen Effektfarb- mittel zweckmäßig und erwünscht, wenn auch die Matrixphase (Phase 2) ein solches Polymermaterial enthält oder daraus besteht, das nach der Ausbildung der kontinuierlichen Matrix, d.h. nach der Filmbildung, eine geringe Löslichkeit beziehungsweise Anquellbarkeit in organischen Lösungsmitteln und/oder Wasser aufweist. Für besonders wertvolle Anwendungen der erfin- dungsgemäßen Effektfarbmittel, z.B. für die Herstellung von hochstabilen Pigmenten oder von schützenden Beschichtungen, ist es daher bevorzugt, auch die Polymeren der Matrixphase (Phase 2) zu vernetzen. Diese Vernetzung kann über die gleichen polyfunktionellen Monomeren erfolgen wie bei den Phase- 1 -Polymeren unter Berücksichtigung der erforderlichen Brechungsunterschiede.However, for many applications of the effect colorants according to the invention, it is expedient and desirable if the matrix phase (phase 2) also contains or consists of a polymer material which, after the formation of the continuous matrix, ie after film formation, has a low solubility or swellability in organic solvents and / or water. For particularly valuable applications of the effect colorants according to the invention, for example for the production of highly stable pigments or protective coatings, it is therefore preferred to also crosslink the polymers of the matrix phase (phase 2). This crosslinking can take place via the same polyfunctional monomers as with the phase 1 polymers, taking into account the required refractive differences.
Günstig für gewisse Anwendungen, wie zur Herstellung von Beschichtungen oder Farbfolien ist es, wenn das Polymermaterial der Matrixphase ein elastisch deformierbares Polymer ist, z.B. im wesentlichen aus Naturkautschuk oder einem synthetischen Kautschuk besteht. In diesem Fall kann man erreichen, daß die Farbe einer Schicht des er- findungsgemäßen Farbmittels bei Dehnung und Stauchung variiert. Interessant für die Anwendung sind auch solche Schichten aus erfindungsgemäßen Effektfarbmitteln, die einen Dichroismus zeigen.For certain applications, such as for the production of coatings or color foils, it is advantageous if the polymer material of the matrix phase is an elastically deformable polymer, e.g. consists essentially of natural rubber or a synthetic rubber. In this case it can be achieved that the color of a layer of the colorant according to the invention varies with stretching and compression. Also of interest for use are layers of effect colorants according to the invention which show dichroism.
Polymere, die diesen Spezifikationen genügen, finden sich ebenfalls in den Gruppen der Polymerisate und Copolymerisate polymerisierbarer ungesättigter Monomerer als auch der Polykondensate und Copolykondensate von Monomeren mit mindestens zwei reaktiven Gruppen, z.B. der hochmolekularen aliphatischen, aliphatisch/aromatischen oder vollaromatischen Polyester und Polyamide, aber auch der Aminoplast- und Phenoplast-Harze, wie der Mela- min/Formaldehyd-Harnstoff/Formaldehyd- und Phenol/Formaldehyd- Kondensate, die unter starker Vernetzung beim Trocknen weiter kondensieren. Analoges gilt für Epoxidharze bestehend beispielsweise aus Mischungen von Polyepoxiden und Polyaminen oder Polyolen, die sich beim Trocknen zu harzartigen Massen verfestigen. Zur Herstellung von Epoxidharzen werden üblicherweise Epoxid-Präpolymerisate, die beispielsweise durch Reaktion von Bisphenol A oder anderen Bisphenolen, wie Resorcin, Hydrochinon, Hexandiol, oder anderen aromatischen oder aliphatischen Dioder Polyolen oder Phenol-Formaldehyd-Kondensaten oder deren Mischungen untereinander mit Epichlorhydrin, Dicyclopentadien-diepoxid oder anderen Di- oder Polyepoxiden erhalten werden, mit weiteren zur Kondensation befähigten Verbindungen direkt oder in Lösung vermischt und aushärten gelassen.Polymers that meet these specifications can also be found in the groups of polymers and copolymers of polymerizable unsaturated monomers and also in the polycondensates and copolycondensates of monomers with at least two reactive groups, for example the high molecular weight aliphatic, aliphatic / aromatic or fully aromatic polyesters and polyamides, but also the aminoplast and phenoplast resins, such as the melamine / formaldehyde urea / formaldehyde and phenol / formaldehyde condensates, which condense further on drying with strong crosslinking. The same applies analogously to epoxy resins consisting, for example, of mixtures of polyepoxides and polyamines or polyols, which solidify to form resin-like masses on drying. Epoxy resins are usually used to prepare epoxy prepolymers, for example by reaction of bisphenol A or other bisphenols, such as resorcinol, hydroquinone, hexanediol, or other aromatic or aliphatic diols or polyols or phenol-formaldehyde condensates or mixtures thereof with epichlorohydrin, dicyclopentadiene. diepoxid or other di- or polyepoxides are obtained, with further for condensation qualified compounds mixed directly or in solution and allowed to harden.
Unter Berücksichtigung der obigen Bedingungen für die Eigenschaften der Phase-2-Polymeren sind für ihre Herstellung im Prinzip ausgewählte Bausteine aus allen Gruppen organischer Filmbildner geeignet.Taking into account the above conditions for the properties of the phase 2 polymers, in principle selected building blocks from all groups of organic film formers are suitable for their production.
Matrixpolymere, die in organischen Lösemitteln löslich sind und die daher mit Vorteil als Filmbildner für durch Auftrocknen bindende Matrices einge- setzt werden, sind beispielsweise modifizierte oder nicht zu hochmolekulare Polyester, Celluloseester wie Cellulose-acetobutyrat, Polyurethane, Silikone, polyether- oder polyestermodifizierte Silikone.Matrix polymers which are soluble in organic solvents and which are therefore advantageously used as film formers for matrices which bind by drying are, for example, modified or not too high molecular weight polyesters, cellulose esters such as cellulose acetobutyrate, polyurethanes, silicones, polyether- or polyester-modified silicones.
Einige weitere Beispiele mögen die breite Palette von geeigneten Phase-2- Polymeren veranschaulichen.Some other examples may illustrate the wide range of suitable phase 2 polymers.
Fall 1: Disperse Phase hochbrechend, Matrix niedrig brechend: Hydrogele, d.h. wassergequollene Polymerisate wie Polyacrylamidgele, Poly- acrylsäuregele, oder Cellulosegele, MF-, UF- und PF-Harze, trocknende und verfilmende Polymerdispersionen, Polymerisate wie Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenoxid, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polybutadien, Polymethyl- methacrylat, Polytetrafluorethylen, Polyoxymethylen, Polyester, Polyamide, Polyepoxide, Polyurethan, Kautschuk, Polyacrylnitril und Polyisopren.Case 1: Disperse phase high refractive index, matrix low refractive index: hydrogels, i.e. water-swollen polymers such as polyacrylamide gels, polyacrylic acid gels, or cellulose gels, MF, UF and PF resins, drying and film-forming polymer dispersions, polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene oxide, polyacrylates, polymethacrylates, polybutadiene, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene , Polyamides, polyepoxides, polyurethane, rubber, polyacrylonitrile and polyisoprene.
Fall 2: Disperse Phase niedrig brechend, Matrix hochbrechend:Case 2: Disperse phase low refractive index, matrix high refractive index:
Polymerisate mit vorzugsweise aromatischer Grundstruktur wie Polystyrol, Polystyrol-Copolymerisate wie SAN, aromatisch-aliphatische Polyester und Polyamide, aromatische Polysulfone und Polyketone, PF-Harze, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid sowie bei geeigneter Auswahl einer hochbre- chenden Phase 1 auch MF-Harze, Polyacrylnitril oder Polyurethan. Die in der Matrixphase gegebenenfalls enthaltenen Hilfs- und/oder Zusatzstoffe dienen der Einstellung der für die Anwendung und Verarbeitung gewünschten beziehungsweise erforderlichen anwendungstechnischen Daten, beziehungsweise Eigenschaften. Beispiele für derartige Hilfs- und/oder Zu- satzstoffe sind Verlaufsmittel, Haftmittel, Trennmittel, Weichmacher, Auftragshilfsmittel, Mittel zur Viskositätsmodifizierung,Polymers with a preferably aromatic basic structure such as polystyrene, polystyrene copolymers such as SAN, aromatic-aliphatic polyesters and polyamides, aromatic polysulfones and polyketones, PF resins, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride and, if a suitable phase 1 is selected, also MF resins, polyacrylonitrile or Polyurethane. The auxiliaries and / or additives optionally contained in the matrix phase are used to set the application data or properties desired or required for use and processing. Examples of such auxiliaries and / or additives are leveling agents, adhesives, release agents, plasticizers, application aids, agents for viscosity modification,
Filmbildungshilfsmittel, Füllmittel, farbgebende Zusätze, beispielsweise in Wasser oder organischen Medien lösliche organische Farbstoffe oder organische oder anorganische Pigmente, sowie gegebenenfalls Reste organischer oder anorganischer Lösungs-, Dispergier- oder Verdünnungsmittel, die beispielsweise die "offene Zeit" der Formulierung, d.h. die für ihren Auftrag auf Substrate zur Verfügung stehende Zeit, verlängern, Wachse oder Schmelzkleber.Film-forming aids, fillers, coloring additives, for example organic dyes or organic or inorganic pigments which are soluble in water or organic media, and, if appropriate, residues of organic or inorganic solvents, dispersants or diluents which, for example, determine the "open time" of the formulation, i.e. extend the time available for their application on substrates, waxes or hot melt adhesive.
Gewünschtenfalls können den Polymerisaten, insbesondere der Phasen-Mischung, auch Stabilisatoren gegen UV-Strahlung und Wettereinflüsse zugesetzt werden. Hierzu eignen sich z.B. Derivate des 2,4-Dihydroxybenzophenons, Derivate des 2-Cyan-3,3'-diphenylacrylats, Derivate des 2,2',4,4'-Tetrahy- droxybenzophenons, Derivate des o-Hydroxyphenyl-benztriazols, Salicylsäuree- ster, o-Hydroxyphenyl-s-triazine oder sterisch gehinderte Amine. Auch diese Stoffe können einzeln oder als Gemische eingesetzt werden.If desired, stabilizers against UV radiation and weather influences can also be added to the polymers, in particular the phase mixture. For this, e.g. Derivatives of 2,4-dihydroxybenzophenone, derivatives of 2-cyano-3,3'-diphenyl acrylate, derivatives of 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, derivatives of o-hydroxyphenyl-benzotriazole, salicylic acid esters, o -Hydroxyphenyl-s-triazine or sterically hindered amines. These substances can also be used individually or as mixtures.
Die erfindungsgemäßen Effektfarbmittel zeigen sehr interessante vom Lichteinfallswinkel und/oder dem Betrachtungswinkel abhängige Farbeffekte, die vermutlich durch Interferenz an dem von den Phase- 1 -Polymerpartikeln gebildeten Raumgitter zustande kommen. Die winkelabhängige Farbänderung ist besonders eindrucksvoll, wenn der erfindungsgemäße Effektfarbstoff auf einen dunklen, z.B. schwarzen, Untergrund, d.h. auf ein nicht selektiv absorbierendes Substrat aufgebracht wird. Farbstoffzusätze verleihen den erfindungsgemäßen Effektfarbmitteln eine Eigenfarbe, die durch den Interferenzeffekt überlagert wird.The effect colorants according to the invention show very interesting color effects which are dependent on the angle of incidence of light and / or the viewing angle and which are presumably caused by interference on the spatial lattice formed by the phase 1 polymer particles. The angle-dependent color change is particularly impressive if the effect dye according to the invention is applied to a dark, for example black, background, ie to a non-selectively absorbing substrate. Dye additives give the effect colorants according to the invention their own color, which is superimposed by the interference effect.
Die erfindungsgemäßen Effektfarbmittel können in Form fester Stücke be- liebiger Größe, z.B. in Form von dreidimensionalen Formkörpern, wie Plastiken, Apparateteilen, Rohren, Stangen verschiedensten Querschnitts, Strängen, Fasern, Chips oder Pulvern, in Form von dekorativen oder schützenden Schichten, in Form von Folien, oder in Form von Pigmenten vorliegen. Selbstverständlich können die genannten Formen auch in Mischung mit festen oder flüssigen Zusätzen wie Lösungs-, Dispergier-, Verdünnungs-, Hilfs- oder Streckmitteln vorliegen.The effect colorants according to the invention can be in the form of solid pieces of any size, e.g. in the form of three-dimensional moldings, such as plastics, apparatus parts, tubes, rods of various cross-sections, strands, fibers, chips or powders, in the form of decorative or protective layers, in the form of films, or in the form of pigments. Of course, the forms mentioned can also be in a mixture with solid or liquid additives such as solvents, dispersants, diluents, auxiliaries or extenders.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt das erfindungsgemäße Effektfarbmittel als Pigment vor, mit einer gegen wäßrige und organische Medien beständigen Polymer-Matrix. Die erfindungsgemäßen Pigmentpartikel haben eine plättchenförmige Struktur, d.h. daß ihre Dicke deutlich geringer ist als ihre laterale Ausdehnung. Zweckmäßigerweise beträgt die Dicke erfindungsgemäßer Pigmentteilchen 1 bis 1000 μm, vorzugsweise 1 bis 100 μm, insbesondere 10 bis 100 μm. Dabei beträgt die laterale Ausdehnung 5 bis 5000 μm, vorzugsweise 20 bis 3000 μm, insbesondere 50 bis 1000 μm. Sie werden beispielsweise erhalten, indem eine flächige Verfilmung einer Mischung aus Phase 1 und Matrixphase 2 nach bekannten Verfahren zerkleinert wird. Die so erhaltenen erfindungsgemäßen Schüttungen können als Pigmentpartikel eingesetzt werden. Die erfin- dungsgemäße Pigmente zeichnen sich überraschenderweise durch eine sehr gute Lichtechtheit aus.In a preferred embodiment of the present invention, the effect colorant according to the invention is present as a pigment with a polymer matrix which is resistant to aqueous and organic media. The pigment particles according to the invention have a platelet-shaped structure, i.e. that their thickness is significantly less than their lateral extent. The thickness of pigment particles according to the invention is expediently 1 to 1000 μm, preferably 1 to 100 μm, in particular 10 to 100 μm. The lateral extent is 5 to 5000 μm, preferably 20 to 3000 μm, in particular 50 to 1000 μm. They are obtained, for example, by comminuting a flat film of a mixture of phase 1 and matrix phase 2 using known methods. The beds according to the invention obtained in this way can be used as pigment particles. The pigments according to the invention are surprisingly distinguished by very good light fastness.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt das erfindungsgemäße Effektfarbmittel als ein dekorativer und/oder schützender Überzug auf einem Substrat vor. Geeignete Substrate sind z.B. Papier, Karton, Leder, Folien, Zellglas, Textilien, Kunststoffe, Glas, Keramik oder Metalle.In another preferred embodiment, the effect colorant according to the invention lies as a decorative and / or protective coating on one Substrate before. Suitable substrates are, for example, paper, cardboard, leather, foils, cellophane, textiles, plastics, glass, ceramics or metals.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind pastöse und fluide, insbesondere streich-, spritz- oder gießfähige Zubereitungen von festen Phase- 1 -Polymeren der oben beschriebenen Art und Spezifikation in einer Schmelze, Dispersion oder Emulsion der Phase-2-Polymeren oder in einem bei Normaltemperatur oder erst bei erhöhter Temperatur flüssigen Substanzgemisch, welches aufgrund eines Gehaltes an Polymervorstufen, nämlich Monomeren oder Präpolymeren, in die oben beschriebenen Phasen-Polymeren überführt werden kann. Präpolymere im Sinne dieser Erfindung sind Polymere niederen oder mittleren Polymerisationsgrades, die durch Weiterkondensation oder Vernetzung in die Phase-2-Polymeren überführt werden können. Die Viskosität der Masse soll so niedrig sein, oder durch einfache Maßnahmen, beispielsweise durch leichtes Erwärmen oder durch Beschallung mit Ultraschall, soweit herabgesetzt werden können, daß die Phase- 1- Polymeren zumindest Domänen regelmäßiger Anordnung ausbilden können.Another object of the present invention are pasty and fluid, in particular spreadable, sprayable or pourable preparations of solid phase 1 polymers of the type described above and specification in a melt, dispersion or emulsion of the phase 2 polymers or in one Normal temperature or only at elevated temperature liquid substance mixture which can be converted into the phase polymers described above on the basis of a content of polymer precursors, namely monomers or prepolymers. For the purposes of this invention, prepolymers are polymers of low or medium degree of polymerization which can be converted into the phase 2 polymers by further condensation or crosslinking. The viscosity of the mass should be so low or by simple measures, for example by gentle heating or by ultrasound, that it can be reduced to such an extent that the phase 1 polymers can at least form domains of a regular arrangement.
Wegen der vielfältigen prinzipiell bekannten Möglichkeiten, die Phase-2- Polymeren zu erhalten, kann die Zusammensetzung des pastösen oder flüssigen Substanzgemisches in verschiedenen Richtungen variiert werden. Es kann eine Mischung der weiter unten detaillierter beschriebenen Monomeren enthalten oder daraus bestehen, die nach Art und Mengenanteil so ausgewählt wurden, daß ihre (Co-)Polymerisation und gegebenenfalls Vernetzung das gewünschte Phase-2-Polymer ergibt. Die Monomeren können auch ganz oder zum Teil durch Präpolymere oder fertige, gegebenenfalls sogar schon vernetzte, Phase-2-Polymere (Filmbildner) ersetzt werden, die gelöst oder als Dispersion oder Emulsion in dem restlichen Monomerengemisch oder in einem inerten Lösungs-, Verdünnungs- oder Dispergiermittel, beispielsweise in einem organischen Lösungsmittel oder in Wasser, vorliegen. Die Mi- schung kann auch Vernetzer enthalten, die gegebenenfalls durch besondere Maßnahmen, z.B. thermisch durch Erwärmung, photochemisch durch Bestrahlung mit aktinischer elektromagnetischer Strahlung, durch Zusatz radikalischer oder kationischer Initiatoren oder - bei Vernetzern, die über eine Kondensa- tions- oder Additionsreaktion wirken - mittels Reaktionsbeschleuniger aktiviert werden können.Because of the various principally known possibilities for obtaining the phase 2 polymers, the composition of the pasty or liquid substance mixture can be varied in different directions. It can contain or consist of a mixture of the monomers described in more detail below, which have been selected according to their type and proportion so that their (co) polymerization and, if appropriate, crosslinking give the desired phase 2 polymer. The monomers can also be replaced in whole or in part by prepolymers or finished, possibly even crosslinked, phase 2 polymers (film formers) which are dissolved or as a dispersion or emulsion in the remaining monomer mixture or in an inert solution, diluent or Dispersants, for example in an organic solvent or in water, are present. The mi Schung can also contain crosslinking agents, which may be activated by special measures, for example thermally by heating, photochemically by irradiation with actinic electromagnetic radiation, by adding radical or cationic initiators or - in the case of crosslinking agents which act via a condensation or addition reaction - by means of reaction accelerators can be.
Liegt das Phase-2-Polymer in der flüssigen Mischung bereits in fertiger Form oder als Präpolymer in einer Dispersion vor, so ist darauf zu achten, daß seine Polymerteilchen so klein sind, daß sie sich zwanglos in die zwischen den Partikeln der Phase- 1 -Polymeren gebildeten Zwischen- und Hohlräume einlagern können, oder daß die Phase-2-(Prä-)polymer-Teilchen bei den Bedingungen der Verfestigung der flüssigen Mischung auf dem Substrat soweit verformt werden, daß eine Matrix gebildet wird, bzw. daß die Ausbildung von Domänen regelmäßiger Anordnung von Phase- 1- Polymerteilchen nicht behindert wird. Dieselbe Bedingung gilt selbstverständlich auch für Dispersionen von Präpolymerisaten und Vorkondensaten, z.B. für Polymerisate niedrigen bis mittleren Molekulargewichts, wäßrige Duroplast- Vorkondensate , beispielsweise Melamin/Formaldehyd- Vorkondensate , oligomere Polyester oder Polyamide.If the phase 2 polymer is already in the liquid mixture in the finished form or as a prepolymer in a dispersion, care must be taken to ensure that its polymer particles are so small that they can easily fall into between the particles of phase 1. Polymer-formed interstices and voids can store, or that the phase 2 (pre) polymer particles are deformed under the conditions of solidification of the liquid mixture on the substrate to the extent that a matrix is formed, or that the formation of Domains regular arrangement of phase 1 polymer particles is not hindered. Of course, the same condition also applies to dispersions of prepolymers and precondensates, e.g. for low to medium molecular weight polymers, aqueous thermoset precondensates, for example melamine / formaldehyde precondensates, oligomeric polyesters or polyamides.
Die erfindungsgemäßen fluiden oder pastösen Zubereitungen der Effektfarbmittel oder von Vorstufen der Effektfarbmittel enthalten oder bestehen aus 20 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.-%, insbesondere 40 bis 80 Gew.-% der dispergierten Phase- 1 -Polymeren, und 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-%, insbesondere 20 bis 60 Gew.-% eines fluiden oder pastösen Substanzgemisches, das seinerseits 5 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 90 Gew.-%, insbesondere 20 bis 70 Gew.-% geschmolzener oder dispergierter Phase-2-Polymere oder Polymer- Vorstufen, und 95 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 90 bis 10 Gew.-%, insbesondere 80 bis 30 Gew.-% Lösungs-, Dispergier-, Hilfs- und/oder Zusatzstoffe enthält oder daraus besteht.The fluid or pasty preparations according to the invention of the effect colorants or of precursors of the effect colorants contain or consist of 20 to 99% by weight, preferably 30 to 90% by weight, in particular 40 to 80% by weight, of the dispersed phase 1 polymers, and 1 to 80% by weight, preferably 10 to 70% by weight, in particular 20 to 60% by weight, of a fluid or pasty mixture of substances, which in turn 5 to 95% by weight, preferably 10 to 90% by weight , in particular 20 to 70% by weight of melted or dispersed phase 2 polymers or polymer precursors, and 95 to 5% by weight, preferably 90 to 10% by weight, in particular 80 to 30 % By weight of solvents, dispersants, auxiliaries and / or additives.
Ein besonders bevorzugter Fall liegt vor, wenn sowohl das Polymer der Phase 1 als auch das der Phase 2 in Form von Polymerdispersionen - zweckmäßigerweise im gleichen Dispergiermittel - eingesetzt wird, wobei das Polymer der Phase 2 filmbildend ist. Aufgrund des gleichen Dispergiermittels und wegen der geringen Viskosität der Dispersionen, gestaltet sich in diesem Fall das Vermischen der Phasen besonders einfach.A particularly preferred case is when both the phase 1 and phase 2 polymer are used in the form of polymer dispersions, advantageously in the same dispersant, the phase 2 polymer being film-forming. Because of the same dispersant and the low viscosity of the dispersions, the mixing of the phases is particularly easy in this case.
Die Überführung des flüssigen Substanzgemisches in die feste Phase 2, in dieser Beschreibung als Verfestigung bezeichnet, richtet sich nach der Art der Zubereitung und kann routinemäßig ausgeführt werden. Im einfachsten Fall, wenn die flüssige Phase eine Schmelze der Phase-2-Polymeren darstellt, erfolgt die Überführung in die feste Phase einfach durch Abkühlung der Schmelze. Sofern das flüssige Substanzgemisch nicht schon das fertige Phase-2-Polymer enthält, wird dieses aus den Monomeren durch Polymerisation oder Kondensation und gegebenenfalls gleichzeitiger oder anschließender Vernetzung, oder aus den Präpolymeren durch Weiterpolymerisation, Weiterkondensation und/oder gleichzeitiger oder anschließender Vernetzung erzeugt.The transfer of the liquid substance mixture into the solid phase 2, referred to in this description as solidification, depends on the type of preparation and can be carried out routinely. In the simplest case, when the liquid phase is a melt of the phase 2 polymers, the conversion into the solid phase is carried out simply by cooling the melt. If the liquid substance mixture does not already contain the finished phase 2 polymer, this is generated from the monomers by polymerization or condensation and, if appropriate, simultaneous or subsequent crosslinking, or from the prepolymers by further polymerization, further condensation and / or simultaneous or subsequent crosslinking.
Enthält das flüssige Substanzgemisch Lösungs-, Verdünnungs- oder Dispergiermittel, so werden diese in der Regel abgedampft. Dies kann vor oder nach einer eventuell zur Erzeugung des Phase-2-Polymeren erforderli- chen Polymerisation, Kondensation, Weiterpolymerisation oder Weiterkondensation von Vorprodukten und Vernetzung erfolgen. In der Regel bringt die Entfernung der Lösungsmittels vor der Erzeugung des Phase-2-Polymeren technische Vorteile. Vorzugsweise stellt das flüssige Substanzgemisch, in der die Phase- 1 -Partikel dispergiert sind, seinerseits eine Dispersion der Phase-2-Polymeren in einem Dispergiermittel, vorzugsweise in Wasser, dar. In diesem Fall erfolgt die Matrixbildung durch das bei der Entfernung des Dispergiermittels eintretende Zusammenfließen der Phase-2-Polymer-PartikelIf the liquid mixture contains solvents, diluents or dispersants, these are usually evaporated. This can take place before or after any polymerization, condensation, further polymerization or further condensation of precursors and crosslinking which may be necessary to produce the phase 2 polymer. In general, removing the solvent before producing the phase 2 polymer has technical advantages. The liquid substance mixture in which the phase 1 particles are dispersed preferably constitutes a dispersion of the phase 2 polymers in one Dispersant, preferably in water. In this case, the matrix is formed by the confluence of the phase 2 polymer particles which occurs when the dispersant is removed
Präpolymere im Sinne dieser Beschreibung sind auch z.B. Polymerisate oder Polykondensate, die zwar schon die erforderliche Länge der Grundkette aufweisen, die aber noch vernetzt werden sollen.Prepolymers in the sense of this description are also e.g. Polymers or polycondensates that already have the required length of the base chain, but which are still to be crosslinked.
Die Vernetzung erfolgt mit bekannten, unten detaillierter beschriebenen Vernetzungsmitteln.The crosslinking is carried out using known crosslinking agents described in more detail below.
Die zur Härtung der Phase 2 erforderliche (Co-)Polymerisation, Weiterpolymerisation, (Co-)Kondensation, Weiterkondensation oder Vernetzung kann je nach Art des Präpolymers thermisch oder photochemisch erfolgen. Bei Ein- satz radikalisch oder kationisch polymerisierbarer Monomerer und/oder Prä- polymerer sind an die Verarbeitungs- und Härtungsbedingungen angepaßte bekannte Initiatorsysteme zuzusetzen. Durch Kondensations- oder Additionsreaktionen härtende Monomere oder Präpolymere benötigen keine derartigen Initiatoren, aber gegebenenfalls bekannte Reaktionsbeschleuniger. Beispiels- weise können als radikalische Initiatorsysteme organische Peroxide in Kombination mit Schwermetall-Aktivatoren benutzt werden. Als Kondensationsbeschleuniger eignen sich z.B. Protonen- oder Lewis-Säuren.The (co) polymerization, further polymerization, (co) condensation, further condensation or crosslinking required for curing phase 2 can take place thermally or photochemically, depending on the type of prepolymer. When using free-radically or cationically polymerizable monomers and / or prepolymers, known initiator systems adapted to the processing and curing conditions are to be added. Monomers or prepolymers which harden by condensation or addition reactions do not require such initiators, but, if appropriate, known reaction accelerators. For example, organic peroxides in combination with heavy metal activators can be used as radical initiator systems. Suitable condensation accelerators are e.g. Proton or Lewis acids.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind feste Zubereitungen der Phase- 1 -Polymeren, die außer den Phase- 1 -Polymeren die zur Bildung einer kontinuierlichen Matrix erforderliche Menge Phase-2-Polymere in Pulverform oder eine entsprechende Menge eines bei Normaltemperatur festen Substanzgemisches enthalten, welches in die oben beschriebenen Phase-2- Polymeren überführt werden kann. Das in diesen Zubereitungen enthaltene feste Substanzgemisch enthält mit Ausnahme der oben bezeichneten Lösungs-, Verdünnungs- oder Dispergiermittel alle Substanzen der oben beschriebenen pastösen oder fluiden Zubereimngen der Phase- 1 -Polymeren. Beispiele hierfür sind Wachspartikel oder Schmelzkleber. Die erfindungsgemäßen festen Zubereimngen der Phase- 1- Polymeren können durch Aufschmelzen oder durch Zusatz von Lösungs-, Verdünnungs- oder Dispergiermitteln in die oben beschriebenen fluiden oder pastösen Zubereitungen überführt werden.The present invention further provides solid preparations of the phase 1 polymers which, in addition to the phase 1 polymers, contain the amount of phase 2 polymers in powder form required for forming a continuous matrix or a corresponding amount of a mixture of substances which is solid at normal temperature, which can be converted into the phase 2 polymers described above. With the exception of the solvents, diluents or dispersants described above, the solid substance mixture contained in these preparations contains all substances of the pasty or fluid preparations of the phase 1 polymers described above. Examples of these are wax particles or hot melt adhesive. The solid preparations according to the invention of the phase 1 polymers can be converted into the fluid or pasty preparations described above by melting or by adding solvents, diluents or dispersants.
Vorzugsweise enthalten oder bestehen die festen Zubereimngen der erfindungsgemäßen Effektfarbmittel aus 20 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 95 Gew.-%, insbesondere 60 bis 90 Gew.-% der Phase- 1 -Polymeren, und 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-%, insbesondere 10 bis 40 Gew.-% eines festen Substanzgemisches, das seinerseits 60 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 99 Gew.-%, insbesondere 80 bis 95 Gew.-% schmelzbarer, dispergierfähiger oder löslicher Phase-2-Polymeren oder Polymer- Vorstufen, und 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-% Hilfs- und/oder Zusatzstoffe enthält oder daraus besteht.The solid preparations of the effect colorants according to the invention preferably contain or consist of 20 to 99% by weight, preferably 40 to 95% by weight, in particular 60 to 90% by weight of the phase 1 polymers, and 1 to 80% by weight. %, preferably 5 to 60% by weight, in particular 10 to 40% by weight of a solid substance mixture, which in turn 60 to 100% by weight, preferably 70 to 99% by weight, in particular 80 to 95% by weight contains meltable, dispersible or soluble phase 2 polymers or polymer precursors, and 0 to 40% by weight, preferably 1 to 30% by weight, in particular 5 to 20% by weight of auxiliaries and / or additives consists.
Zubereimngen im Sinne dieser Erfindung sind nicht nur Mischungen, die durch Mischen der darin enthaltenen Substanzen in vorgefertigter Form herstellbar sind sondern auch Mischungen, die als Ergebnis von chemischen Reaktionen, insbesondere von Polymerisationsreaktionen, erhalten werden. So lassen sich die oben beschriebenen pastösen oder fluiden Zubereimngen z.B. dadurch herstellen, daß in einem separaten Verfahrensschritt vorgefertigte Partikel aus Phase- 1 -Polymeren mit Monomeren oder Präpolymeren der Phase-2-Polymeren und gewünschtenfalls Hilfs- und/oder Zusatzstoffen in einem flüssigen Dispergier- oder Verdünnungsmittel homogenisiert werden und die Polymer- Vorstufen an- oder auspolymerisiert werden. Hierbei ist unter "Anpolymerisation" eine Polymerisation niedermolekularer Bausteine der Phase-2-Polymeren zu höhermolekularen Präpolymeren, unter "Auspolymerisation" die Polymerisation der Polymer- Vorstufen zu den fertigen Phase-2-Polymeren zu verstehen. Besonders bevorzugt sind solche pastösen oder fluiden Zubereitungen, die neben den Phase- 1 -Polymeren fertige Phase-2-Polymeren enthalten. Diese werden gemäß den obigen Angaben durch Auspolymerisation der in der ursprünglichen Mischung enthaltenen Monomeren und Präpolymeren zu Phase-2-Polymeren erhalten.For the purposes of this invention, preparations are not only mixtures which can be prepared by mixing the substances contained therein in a prefabricated form, but also mixtures which are obtained as a result of chemical reactions, in particular polymerization reactions. The pasty or fluid preparations described above can be prepared, for example, by prefabricating particles from phase 1 polymers with monomers or prepolymers of phase 2 polymers and, if desired, auxiliaries and / or additives in a liquid dispersant in a separate process step. or diluent are homogenized and the polymer precursors polymerized on or out become. Here, "polymerization" is understood to mean the polymerization of low-molecular building blocks of phase 2 polymers to form higher molecular weight prepolymers, and "polymerization" to mean the polymerization of the polymer precursors to give the finished phase 2 polymers. Those paste-like or fluid preparations which contain finished phase 2 polymers in addition to the phase 1 polymers are particularly preferred. According to the above information, these are obtained by polymerization of the monomers and prepolymers contained in the original mixture to give phase 2 polymers.
Alternativ können, in einem sogenannten Eintopf-Prozess zunächst die Phase- 1 -Polymeren nach einem der oben genannten Verfahren in einem flüssigen Dispergier- und/oder Verdünnungsmittel hergestellt und anschließend ohne deren Isolierung dem Polymerisations- oder Polykondensationsansatz die zur Herstellung der Phase-2-Polymeren geeigneten Monomeren zugefügt und deren Polymerisation Kondensation und/oder Vernetzung vollständig oder bis zum Grad von Präpolymeren ausgeführt werden, und/oder es könnnen dem Ansatz auch zur Herstellung der Phase-2-Polymeren geeignete Präpolymeren zugesetzt und deren Polymerisation Kondensation und/oder Vernetzung vervollständigt werden. Außerdem können dem Ansatz vor oder nach der Polymerisation der Phase-2-Polymer- Vorstufen gewünschtenfalls auch weitere Hilfs-und Zusatzstoffe zugefügt werden. Wegen der Einfachheit der Ausführung ist dieses Verfahren bevorzugt für die Herstellung der erfindungsgemäßen pastösen oder fluiden Zubereimngen.Alternatively, in a so-called one-pot process, the phase 1 polymers can first be prepared in a liquid dispersant and / or diluent by one of the abovementioned processes and then, without their isolation, the polymerization or polycondensation batch used to prepare the phase 2 Suitable polymers are added to suitable monomers and their polymerization condensation and / or crosslinking are carried out completely or to the degree of prepolymers, and / or prepolymers suitable for the preparation of the phase 2 polymers can also be added to the batch and their polymerization condensation and / or crosslinking completed become. In addition, further auxiliaries and additives can, if desired, also be added to the batch before or after the polymerization of the phase 2 polymer precursors. Because of the simplicity of execution, this method is preferred for the production of the pasty or fluid preparations according to the invention.
Die genannten Verfahren zur Herstellung der pastösen oder fluiden Zubereimngen können mit Vorteil auch zur Herstellung der erfindungsgemäßen festen Zubereimngen eingesetzt werden, indem nach der beschriebenen Herstellung der pastösen oder fluiden Zubereitung das flüssige Dispergier- oder Verdünnungsmittel aus dem Ansatz entfernt wird. Dies kann nach jeder bekannten Methode durchgeführt werden. Besonders bevorzugt ist es, die Ansätze einer Sprühtrocknung zu unterwerfen.The processes mentioned for the preparation of the pasty or fluid preparations can also advantageously be used for the production of the solid preparations according to the invention by removing the liquid dispersant or diluent from the batch after the preparation of the pasty or fluid preparation described. This can be carried out by any known method. It is particularly preferred to subject the batches to spray drying.
Für die Ausführung der Erfindung sind für die disperse Phase und die Matrixphase Materialien, vorzugsweise Polymermaterialien, erforderlich, die sich bezüglich ihres Brechungsindex deutlich unterscheiden, die folglich gezielt entweder auf einen relativ hohen oder auf einen relativ niedrigenFor the implementation of the invention, materials, preferably polymer materials, are required for the disperse phase and the matrix phase, which materials differ significantly in terms of their refractive index, which consequently selectively either a relatively high or a relatively low one
Brechungsindex eingestellt worden sind. Darüber hinaus sind die oben bezeichneten Anforderungen an chemische Beständigkeit und physikalisches Verhalten zu stellen: Keine oder möglichst geringe gegenseitige Penetration der Phasen (d.h. keine oder möglichst geringe Quellung), keine chemischenRefractive index have been set. In addition, the above-mentioned requirements for chemical resistance and physical behavior must be set: no or as little mutual penetration of the phases (i.e. no or as little swelling as possible), no chemical
Reaktionen mit den Inhaltsstoffen der erfindungsgemäßen Farbmittel undReactions with the ingredients of the colorants according to the invention and
Umgebungsbestandteilen; insbesondere die Phase-2-Polymeren sollen vor derEnvironmental components; in particular the phase 2 polymers are said to be prior to
Bildung der Matrix eine gute Löslichkeit oder Dispergierbarkeit haben, nach der Matrixbildung aber möglicht inert sein.Formation of the matrix have good solubility or dispersibility, but should be inert if possible after matrix formation.
Solche Polymere können in an sich bekannter Weise durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition polymerisierbarer und/oder copolymeri- sierbarer bzw. (co-)kondensierbarer oder zu Polyadditionsreaktionen fähiger Monomerer oder durch Höherpolymerisation bzw. Nachkondensation oder Vernetzung von polymeren oder oligomeren Verbindungen hergestellt werden.Such polymers can be prepared in a manner known per se by polymerization, polycondensation or polyaddition of polymerizable and / or copolymerizable or (co) condensable or monomers capable of polyaddition reactions, or by higher polymerization or postcondensation or crosslinking of polymeric or oligomeric compounds.
Die Herstellung der Polymerisate für die Phase 1 und die Phase 2 ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt. Es können vielmehr die bekannten Verfahren zur Polymerherstellung herangezogen werden. Es ist lediglich erforderlich, das Phase- 1 -Polymerisat, das nach einem beliebigen Verfahren erhalten werden kann, in einer kontinuierlichen Matrixphase, die ebenfalls nach einem beliebigen Verfahren erhalten werden kann, dispers und regelmäßig zu verteilen. Vorzugsweise setzt man die Verfahren der Emulsions- polymerisation, der Suspensionspolymerisation, der Microemulsionspolymerisa- tion, oder der Microsuspensionspolymerisation ein, die sich der radikalischen Polymerisation bedienen. Sie bieten den Vorteil, nicht empfindlich gegen Feuchtigkeit zu sein.The preparation of the polymers for phase 1 and phase 2 is not restricted to a specific process. Rather, the known methods for polymer production can be used. It is only necessary to distribute the phase 1 polymer, which can be obtained by any process, in a continuous matrix phase, which can also be obtained by any process, in a disperse and regular manner. The methods of emulsion polymerization, suspension polymerization, microemulsion polymerization are preferably employed. tion, or microsuspension polymerization, which use radical polymerization. They have the advantage of not being sensitive to moisture.
Zur Auslösung der Polymerisation eigenen sich Polymerisationsinitiatoren, die entweder thermisch oder photochemisch zerfallen, Radikale bilden, und so die Polymerisation auslösen. Dabei sind unter den thermisch aktivierbaren Polymerisationsinitiatoren solche bevorzugt, die zwischen 20 und 180°C, insbesondere zwischen 50 und 80°C zerfallen. Zur photochemischen Härtung sind im Prinzip alle bekannten Photoinitiatoren und ihre Gemische verwendbar. Beispiele für geeignete Photoinitiatoren sind Benzophenon und dessen Derivate, wie Alkylbenzophenone, halogenmethylierte Benzophenone, 4,4'-Bis- (dimethylamino)-benzophenon, Benzoin und Benzoinether wie Ethylbenzoin- ether, Benzilketale wie Benzil-dimethylketal, Acetophenon-Derivate wie Hydroxy-2-methyl-l-phenylpropan-l-on oder Hydroxycyclohexyl-phenylketon. Sehr gut geeignet sind auch beispielsweise Acylphosphinoxide wie 2,4,6- Trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphinoxid. Bevorzugt sind solche Initiatoren, die keine vergilbende Wirkung zeigen.Polymerization initiators which decompose either thermally or photochemically, form radicals and thus trigger the polymerization are suitable for triggering the polymerization. Among the thermally activatable polymerization initiators, preference is given to those which decompose between 20 and 180 ° C., in particular between 50 and 80 ° C. In principle, all known photoinitiators and their mixtures can be used for photochemical curing. Examples of suitable photoinitiators are benzophenone and its derivatives, such as alkylbenzophenones, halogen-methylated benzophenones, 4,4'-bis (dimethylamino) benzophenone, benzoin and benzoin ethers such as ethylbenzoin ether, benzil ketals such as benzil dimethyl ketal, acetophenone derivatives such as hydroxy-2 -methyl-l-phenylpropan-l-one or hydroxycyclohexyl phenyl ketone. Acylphosphine oxides such as 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide, for example, are also very suitable. Those initiators which do not have a yellowing effect are preferred.
Besonders bevorzugte Polymerisationsinitiatoren sind Peroxide wie Dibenzoyl- peroxid, Di-tert.-Butylperoxid, Perester, Percarbonate, Perketale, Hydroperoxide, aber auch anorganische Peroxide wie H2O2, Salze der Peroxosch- wefelsäure und Peroxo-dischwefelsäure, Azoverbindungen, Boralkylverbindun- gen sowie homoly tisch zerfallende Kohlenwasserstoffe. Die Initiatoren und/oder Photoinitiatoren, die je nach den Anforderungen an das zu polymerisierende Material in Mengen zwischen 0,01 und 15 Gew.-%, bezogen auf die polymerisierbaren Komponenten, eingesetzt werden, können einzeln oder, zur Ausnutzung vorteilhafter synergistischer Effekte, in Kombination miteinander angewendet werden. Für kationische Polymerisationen werden bevorzugt Initiatoren eingesetzt, die entweder Lewis-Säure-Charakter haben, z.B. Bortrifluorid-Etherat, Aluminiumchlorid oder Zinkchlorid, oder die geladene Strukturen aufweisen, wie zum Beispiel eine Verbindung der FormelParticularly preferred polymerization initiators are peroxides such as dibenzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, peresters, percarbonates, perketals, hydroperoxides, but also inorganic peroxides such as H 2 O 2 , salts of peroxosulfuric acid and peroxodisulfuric acid, azo compounds, and boralkyl compounds and homolytically decomposing hydrocarbons. The initiators and / or photoinitiators, which, depending on the requirements of the material to be polymerized, are used in amounts between 0.01 and 15% by weight, based on the polymerizable components, individually or, in order to utilize advantageous synergistic effects, in Combination with each other. For cationic polymerizations, initiators are preferably used which have either Lewis acid character, for example boron trifluoride etherate, aluminum chloride or zinc chloride, or which have charged structures, for example a compound of the formula
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gegebenenfalls in Kombinationen mit Acylphosphinoxiden.optionally in combinations with acylphosphine oxides.
Geeignete Initiatoren für die anionische Polymerisation sind alkalimetall- organische Verbindungen, beispielsweise Methyllithium, Butyllithium, Phenyl- lithium, Naphthyllithium, Naphthylnatrium, l,4-Dinatrium-l,l,4,4-tetrapheπyl- butan oder die entsprechende Lithiumverbindung, Diphenylmethylnatrium, Di- phenylmethylkalium, 1-Methylstyryllithium oder Kalium-tert-butanolat.Suitable initiators for anionic polymerization are alkali metal organic compounds, for example methyl lithium, butyllithium, phenyllithium, naphthyllithium, naphthyl sodium, l, 4-disodium-l, l, 4,4-tetrapheπyl-butane or the corresponding lithium compound, diphenylmethyl sodium, di - phenylmethyl potassium, 1-methylstyryllithium or potassium tert-butoxide.
Auch für die Herstellung von Polykondensationsprodukten sind entsprechende Verfahren beschrieben worden. So ist es möglich, die Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Polykondensationsprodukten in inerten Flüssigkeiten zu dispergieren und, vorzugsweise unter Auskreisen niedermolekularer Reaktionsprodukte wie Wasser oder - z.B. bei Einsatz von Dicarbonsäure-di- niederalkylestern zur Herstellung von Polyestern oder Polyamiden - niederen Alkanolen, zu kondensieren.Appropriate processes have also been described for the production of polycondensation products. It is thus possible to disperse the starting materials for the production of polycondensation products in inert liquids and, preferably with low molecular weight reaction products such as water or - e.g. when using dicarboxylic acid di-lower alkyl esters for the production of polyesters or polyamides - lower alkanols.
Polyadditionsprodukte werden analog durch Umsetzung von Verbindungen erhalten, die mindestens zwei, vorzugsweise drei reaktive Gruppen wie Epo- xid-, Cyanat-, Isocyanat- oder Isothiocyanatgruppen aufweisen, mit Verbindungen, die komplementäre reaktive Gruppen tragen. So reagieren Iso- cyanate beispielsweise mit Alkoholen zu Urethanen, mit Aminen zu Harn- Stoffderivaten, während Epoxide mit diesen Komplementären zu Hydroxy- ethern bzw. Hydroxyaminen reagieren. Wie die Polykondensationen können auch Polyadditionsreaktionen vorteilhaft in einem inerten Lösungs- oder Dispergiermittel ausgeführt werden.Polyaddition products are obtained analogously by reacting compounds which have at least two, preferably three, reactive groups such as epoxy, cyanate, isocyanate or isothiocyanate groups with compounds which carry complementary reactive groups. For example, isocyanates react with alcohols to form urethanes, with amines to form urine Substance derivatives, while epoxides react with these complementaries to form hydroxy ethers or hydroxy amines. Like the polycondensation reactions, polyaddition reactions can also advantageously be carried out in an inert solvent or dispersant.
Es ist auch möglich, aromatische, aliphatische oder gemischte aromatisch- aliphatische Polymere, z.B. Polyester, Polyurethane, Polyamide, Polyharn- stoffe, Polyepoxide oder auch Lösungspolymerisate, in einem Dispergiermittel z.B. in Wasser, Alkoholen, Tetrahydrofuran, Kohlenwasserstoffen zu disper- gieren oder zu emulgieren (Sekundärdispersion) und in dieser feinen Verteilung nachzukondensieren, zu vernetzen und auszuhärten.It is also possible to use aromatic, aliphatic or mixed aromatic-aliphatic polymers, e.g. Polyesters, polyurethanes, polyamides, polyureas, polyepoxides or solution polymers, in a dispersant e.g. to disperse or emulsify in water, alcohols, tetrahydrofuran, hydrocarbons (secondary dispersion) and to condense, crosslink and harden in this fine distribution.
Zur Herstellung der für diese Polymerisations-, Polykondensations- oder Polyadditionsverfahren benötigten stabilen Dispersionen werden in der Regel Dispergierhilfsmittel eingesetzt.Dispersing aids are generally used to prepare the stable dispersions required for these polymerization, polycondensation or polyaddition processes.
Als Dispergierhilfsmittel werden vorzugsweise wasserlösliche hochmolekulare organische Verbindungen mit polaren Gruppen, wie Polyvinylpyrrolidon, Copolymerisate aus Vinylpropionat oder -acetat und Vinypyrrolidon, teilverseifte Copolymerisate aus einem Acrylester und Acrylnitril, Polyvinylalkohole mit unterschiedlichen Restacetat-Gehalten, Zelluloseether, Gelatine, Blockcopolymere, modifizierte Stärke, niedermolekulare, carbon- und/oder sulfonsäuregruppenhaltigen Polymerisate oder Mischungen dieser Stoffe verwendet. Besonders bevorzugte Schutzkolloide sind Polyvinylalkohole mit einem Restacetat-Gehalt von unter 35, insbesondere von 5 bis 30 Mol.-% und/oder Vinylpyrrolidon-/Vinylpropionat-Copolymere mit einem Vinylestergehalt von unter 35, insbesondere von 5 bis 30 Gew.-%.Water-soluble, high-molecular organic compounds with polar groups, such as polyvinylpyrrolidone, copolymers of vinyl propionate or acetate and vinypyrrolidone, partially saponified copolymers of an acrylic ester and acrylonitrile, polyvinyl alcohols with different residual acetate contents, cellulose ethers, gelatin, low molecular weight, block copolymers, block copolymers are preferably used as dispersants. polymers containing carbon and / or sulfonic acid groups, or mixtures of these substances. Particularly preferred protective colloids are polyvinyl alcohols with a residual acetate content of less than 35, in particular from 5 to 30 mol% and / or vinylpyrrolidone / vinyl propionate copolymers with a vinyl ester content of less than 35, in particular from 5 to 30% by weight.
Es können nichtionische oder auch ionische Emulgatoren, gegebenenfalls auch als Mischung, verwendet werden. Bevorzugte Emulgatoren sind gegebenen- falls ethoxylierte oder propoxylierte längerkettige Alkanole oder Alkylphenole mit unterschiedlichen Ethoxylierungs- bzw. Propoxylierungsgraden (z.B. Addukte mit 0 bis 50 mol Alkylenoxid) beziehungsweise deren neutralisierte, sulfatierte, sulfonierte oder phosphatierte Derivate. Auch neutralisierte Dial- kylsulfobernsteinsäureester oder Alkyldiphenyloxid-disulfonate sind besonders gut geeignet. Besonders vorteilhaft sind Kombinationen dieser Emulgatoren mit den oben genannten Schutzkolloiden, da mit ihnen besonders feinteilige Dispersionen erhalten werden.Nonionic or ionic emulsifiers, optionally also as a mixture, can be used. Preferred emulsifiers are given if ethoxylated or propoxylated longer-chain alkanols or alkylphenols with different degrees of ethoxylation or propoxylation (eg adducts with 0 to 50 mol of alkylene oxide) or their neutralized, sulfated, sulfonated or phosphated derivatives. Neutralized dialkylsulfosuccinic acid esters or alkyldiphenyloxide disulfonates are also particularly suitable. Combinations of these emulsifiers with the protective colloids mentioned above are particularly advantageous since they give particularly finely divided dispersions.
Auch Verfahren zur Herstellung monodisperser Polymerteilchen sind in der Literatur (z.B. R. C. Backus, R. C. Williams, J. Appl. Physics 19, S. 1186, (1948)) bereits beschrieben worden und können mit Vorteil insbesondere zur Herstellung der Phase- 1 -Polymeren eingesetzt werden. Hierbei ist lediglich darauf zu achten, daß die oben angegebenen Teilchengrößen von 0,05 bis 5 μm, vorzugsweise von 0,1 bis 2 μm, insbesondere von 0,15 bis 1,0 μm und speziell von 0,2 bis 0,7 μm und eine Polydispersitätsindex von unter 0,6, vorzugsweise von unter 0,4, insbesondere von unter 0,3 resultieren, um nach der Orientierung der Teilchen in der Phase 2 ein Gitter zu erhalten, das eine Bragg-Streuung im sichtbaren, nahen UV- oder IR-Bereich ergibt.Methods for the production of monodisperse polymer particles have also already been described in the literature (for example RC Backus, RC Williams, J. Appl. Physics 19, p. 1186, (1948)) and can advantageously be used in particular for the production of the phase 1 polymers become. It is only necessary to ensure that the particle sizes given above are from 0.05 to 5 μm, preferably from 0.1 to 2 μm, in particular from 0.15 to 1.0 μm and especially from 0.2 to 0.7 μm and a polydispersity index of less than 0.6, preferably less than 0.4, in particular less than 0.3, in order to obtain, after the orientation of the particles in phase 2, a grating which exhibits Bragg scattering in the visible, near UV or IR range.
Für die erforderliche Eigenschaftskombination, wie chemische und mechanische Resistenz, physikalische Daten ist ihre Zusammensetzung und ihr Poly- merisations- und/oder Vernetzungsgrad maßgebend.The composition and degree of polymerisation and / or degree of crosslinking are decisive for the required combination of properties, such as chemical and mechanical resistance, physical data.
Die Resistenz einer Phase gegen Auflösung oder Anquellen in oder durch die andere Phase kann außer durch Vernetzung der Polymeren auch dadurch herbeigeführt werden, daß man die Monomeren für die Polymere der ver- schiedenen Phasen so auswählt, daß man "molekular unverträgliche" Polyme- re erhält, d.h. daß sie - wie z.B. Öl und Wasser - aufgrund unterschiedlicher δLP-Werte, d.h. unterschiedlicher Polarität, von Natur aus keine Tendenz zeigen, einander zu durchdringen. Die Löslichkeitsparameter δLP kennzeichnen die Polarität der betreffenden Verbindungen und sind für viele niedermolekulare Verbindungen und Polymere publiziert worden (vergleiche Brantrup-Immergut, "Polymer-Handbook", 3. Auflage, J. Wiley, New York, Kapitel VII). Je größer der Unterschied der δy?- Werte zwischen Phase 1 und Matrixphase 2 ist, desto geringer ist die Tendenz zu molekularer Vermischung oder Quellung.The resistance of one phase to dissolving or swelling in or through the other phase can be brought about not only by crosslinking the polymers, but also by selecting the monomers for the polymers of the different phases in such a way that "molecularly incompatible" polymers are re receives, ie that - such as oil and water - do not naturally show a tendency to penetrate one another due to different δ LP values, ie different polarity. The solubility parameters δ LP characterize the polarity of the compounds in question and have been published for many low molecular weight compounds and polymers (see Brantrup-Immergut, "Polymer Handbook", 3rd edition, J. Wiley, New York, Chapter VII). The greater the difference in δy ? - values between phase 1 and matrix phase 2, the lower the tendency towards molecular mixing or swelling.
Durch die Einstellung der Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Druck, Reaktionsdauer, Einsatz geeigneter -Katalysatorsysteme, die in bekannter Weise den Polymerisationsgrad beeinflussen und die Auswahl der zu ihrer Herstellung eingesetzten Monomeren nach Art, Mengenanteil und Zugabemodus bei der Polymerisation lassen sich gezielt die gewünschten Eigenschaftskombinationen der benötigten Polymeren einstellen.By setting the reaction conditions such as temperature, pressure, reaction time, use of suitable catalyst systems, which influence the degree of polymerization in a known manner, and the selection of the monomers used for their preparation according to the type, proportion and mode of addition during the polymerization, the desired combinations of properties of those required can be targeted Adjust polymers.
Auch die Lichtbrechungseigenschaften der Polymeren werden maßgeblich von der Auswahl der zu ihrer Herstellung eingesetzten Monomeren beeinflußt. Monomere, die zu Polymeren mit hohem Brechungsindex führen, sind in der Regel solche, die entweder aromatische Teilstrukturen aufweisen, oder solche, die über Heteroatome mit hoher Ordnungszahl, wie Halogenatome, insbesondere Brom- oder Jodatome, Schwefel oder Metallionen, verfügen, d.h. über Atome oder Atomgruppierungen, die die Polarisierbarkeit der Polymeren erhöhen.The light refraction properties of the polymers are also significantly influenced by the selection of the monomers used for their production. Monomers which lead to polymers with a high refractive index are usually those which either have aromatic partial structures or those which have heteroatoms with a high atomic number, such as halogen atoms, in particular bromine or iodine atoms, sulfur or metal ions, i.e. via atoms or groupings of atoms which increase the polarizability of the polymers.
Polymere mit niedrigem Brechungsindex werden demgemäß aus Monomeren oder Monomerengemischen erhalten, die die genannten Teilstrukturen und/- oder Atome hoher Ordnungszahl nicht oder nur in geringem Anteil enthal- ten. Polykondensate, die sich zur Ausführung der vorliegenden Erfindung eignen, sind beispielsweise insbesondere Polyamide, Polyester, Polyurethane oder Polycarbonate. Von den Polyamiden sind zu nennen insbesondere Polykondensate und -cokondensate von aliphatischen Dicarbonsäuren mit 4 bis 12 C-Atomen mit aliphatischen Diaminen etwa der gleichen Kettenlänge, z.B. das aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure erhältliche Poly-hexamethylen- diadipamid (PA 6,6), alicyclische Polyamide z.B. das durch Kondensation von 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan und Decancarbonsäure erhältliche Produkt, Polykondensate von Aminocarbonsäuren, wie Poly-caprolactam, aromati- sehe oder teilaromatische Polyamide ("Aramide") wie Poly-(m-phenylen-iso- phthalamid) (PMIA), Poly-(m-phenylen-terephthalamid) (PMTA). Aramide weisen eine sehr hohe chemische und physikalische Beständigkeit auf und eignen sich daher besonders als Phase- 1 -Polymere.Polymers with a low refractive index are accordingly obtained from monomers or monomer mixtures which do not contain the mentioned partial structures and / or atoms of high atomic number or only contain them in a small proportion. Polycondensates which are suitable for carrying out the present invention are, for example, in particular polyamides, polyesters, polyurethanes or polycarbonates. Of the polyamides, particular mention should be made of polycondensates and cocondensates of aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 12 carbon atoms with aliphatic diamines of approximately the same chain length, for example the polyhexamethylene diadipamide (PA 6.6) obtainable from hexamethylenediamine and adipic acid, alicyclic polyamides For example, the product obtainable by condensation of 4,4'-diaminodicyclohexylmethane and decanecarboxylic acid, polycondensates of aminocarboxylic acids, such as polycaprolactam, aromatic or partially aromatic polyamides (“aramids”), such as poly (m-phenylene-isophthalamide) (PMIA ), Poly (m-phenylene terephthalamide) (PMTA). Aramids have a very high chemical and physical resistance and are therefore particularly suitable as phase 1 polymers.
Geeignete Polyester bestehen überwiegend, in der Regel zu über 80 Gew. %, aus Bausteinen, die sich von aromatischen Dicarbonsäuren und von aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Diolen oder von vorzugsweise aromatischen Hydroxycarbonsäuren ableiten. Gängige aromatische Dicarbonsäurebausteine sind die zweiwertigen Reste von Benzoldicarbonsäuren, insbesondere der Terephthalsäure und der Isophthalsäure; gängige Diole haben 2 bis 8 C- Atome, wobei solche mit 2 bis 4 C-Atomen besonders geeignet sind. Gängige Hydroxycarbonsäuren sind z.B. p-Hydroxybenzoesäure und p-(2- Hydroxyethyl)-benzoesäure. Die aliphatischen Diolreste können beispielsweise alle Ethylenreste sein oder sie können sich beispielsweise im Molverhältnis von 10:1 bis 1:10 aus Ethylen und 1,4-Dimethylen-cyclohexan-Resten zusammensetzen.Suitable polyesters consist predominantly, generally to more than 80% by weight, of building blocks which are derived from aromatic dicarboxylic acids and from aliphatic and / or cycloaliphatic diols or from preferably aromatic hydroxycarboxylic acids. Common aromatic dicarboxylic acid building blocks are the divalent residues of benzenedicarboxylic acids, especially terephthalic acid and isophthalic acid; Common diols have 2 to 8 carbon atoms, and those with 2 to 4 carbon atoms are particularly suitable. Common hydroxycarboxylic acids are e.g. p-hydroxybenzoic acid and p- (2-hydroxyethyl) benzoic acid. The aliphatic diol residues can be, for example, all ethylene residues or they can be composed, for example, in a molar ratio of 10: 1 to 1:10 from ethylene and 1,4-dimethylene-cyclohexane residues.
Besonders bevorzugt sind Polyester, in denen mindestens 95 Mol.-% derPolyesters in which at least 95 mol% of the
Diolreste Niederalkylreste mit 2 bis 4 C-Atomen sind. Besonders vorteilhaft ist beispielsweise Polyestermaterial, das zu mindestens 85 Mol.-% aus Poly- ethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat besteht. Die restlichen 15 Mol.-% bauen sich dann aus Dicarbonsäureeinheiten und Dioleinheiten auf, die als sogenannte Modifizierungsmittel wirken und die es dem Fachmann gestatten, die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Phasen 1 und 2 gezielt zu beeinflussen. Beispiele für solche Dicarbonsäureeinheiten sind Reste der Isophthalsäure oder von aliphatischen Dicarbonsäure wie Glutar- säure, Adipinsäure, Sebazinsäure; Beispiele für modifizierend wirkende Diolreste sind solche von längerkettigen Diolen, z.B. von Hexandiol oder Oktandiol, von Di- oder Tri-ethylenglycol oder, sofern in geringer Menge vorhanden, von Polyglycol mit einem Molgewicht von etwa 500 bis 2000.Diol residues are lower alkyl residues with 2 to 4 carbon atoms. Polyester material, for example, which is composed of at least 85 mol% of polyester ethylene terephthalate or polybutylene terephthalate. The remaining 15 mol% then build up from dicarboxylic acid units and diol units which act as so-called modifying agents and which allow the person skilled in the art to specifically influence the physical and chemical properties of phases 1 and 2. Examples of such dicarboxylic acid units are residues of isophthalic acid or of aliphatic dicarboxylic acid such as glutaric acid, adipic acid, sebacic acid; Examples of diol residues with a modifying action are those of longer-chain diols, for example of hexanediol or octanediol, of di- or tri-ethylene glycol or, if present in small amounts, of polyglycol with a molecular weight of about 500 to 2000.
Zur Einstellung bestimmter Polyestereigenschaften, wie der Quellbarkeit oder der Schmelzviskosität, kann es erwünscht sein, einen definierten Grad von Vernetzung herbeizuführen. Die Vernetzung von Polymeren kann durch reaktive, vernetzungsfähige Gruppen erfolgen, die entweder im Polymeren oder in seinen Vorprodukten, den Präpolymeren oder Monomeren enthalten sind, oder durch nachträglich zugesetzte Verbindungen, die diese Reaktivgruppen enthalten. Erfolgt die Vernetzung durch Additionsreaktionen, so wird sie durch Zugabe von nieder- oder hochmolekularen Verbindungen ausgelöst, die Gruppen tragen, die zu den Reaktivgruppen komplementär sind. Trägt das Polymer z.B. Isocyanatgruppen oder Epoxygruppen als reaktive Gruppen, so dienen Verbindungen, die mehrere OH-Gruppen oder Aminogruppen tragen, z.B. Diole, Polyole oder Polyester mit hoher OH-Zahl, zur Vernetzung. Selbstverständlich können umgekehrt auch Polymere, die OH- oder Aminogruppen tragen, durch Zusatz von nieder- oder hochmolekularen Stoffen, die reaktive Gruppen tragen, vernetzt werden.To set certain polyester properties, such as swellability or melt viscosity, it may be desirable to bring about a defined degree of crosslinking. The crosslinking of polymers can take place by reactive, crosslinkable groups which are contained either in the polymer or in its precursors, the prepolymers or monomers, or by subsequently added compounds which contain these reactive groups. If the crosslinking takes place by addition reactions, it is triggered by adding low or high molecular weight compounds which carry groups which are complementary to the reactive groups. Does the polymer e.g. Isocyanate groups or epoxy groups as reactive groups, compounds which carry several OH groups or amino groups, e.g. Diols, polyols or polyesters with a high OH number, for crosslinking. Conversely, of course, polymers which carry OH or amino groups can also be crosslinked by adding low or high molecular weight substances which carry reactive groups.
Als Vernetzer für Polyester dienen Verbindungen, die mindestens drei funktioneile, zur Esterbildung befähigte Gruppen aufweisen. Zur Esterbildung befähigte funktionelle Gruppen sind die OH-Gruppe, die Carboxylgruppe, Alkoxycarbonyl, insbesondere Niederalkoxy-carbonyl, die Carbonsäureanhy- drid-Gruppe, und von diesen abgeleitete reaktive Gruppen. Beispiele für gängige Vernetzer sind Pentaerythrit, Trimethylolpropan, Trimellithsäure, Tri- mesinsäure, Pyromellithsäure; die Vernetzung oder Nachvernetzung kann auch durch Verbindungen erfolgen, die mindestens zwei, vorzugsweise drei Epo- xid-, Cyanat-, Isocyanat-, oder Isothiocyanatgruppen aufweisen.Compounds which have at least three functional groups capable of ester formation serve as crosslinkers for polyesters. Functional groups capable of ester formation are the OH group, the carboxyl group, Alkoxycarbonyl, especially lower alkoxy-carbonyl, the carboxylic acid anhydride group, and reactive groups derived from these. Examples of common crosslinkers are pentaerythritol, trimethylolpropane, trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid; crosslinking or postcrosslinking can also be carried out by compounds which have at least two, preferably three epoxide, cyanate, isocyanate or isothiocyanate groups.
Zum Zweck der Vernetzung wird die Polykondensation in Gegenwart von bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 10 Gew.-%, der genannten Ver- netzer ausgeführt, oder es wird ein Oligomeres (Vorkondensat) oder auch das Polykondensat nach Abschluß des Grundkettenaufbaues mit entsprechenden Mengen der Vernetzer umgesetzt.For the purpose of crosslinking, the polycondensation is carried out in the presence of up to 20% by weight, preferably from 1 to 10% by weight, of the crosslinkers mentioned, or an oligomer (precondensate) or else the polycondensate after the end of the Basic chain structure implemented with appropriate amounts of crosslinkers.
Auch die oben genannten Polyamide, Polyharnstoffe und Polyurethane können zur Einstellung spezieller Eigenschaftskombinationen in analoger Weise durch Mitverwendung von drei- oder höherfunktionalisierten Verbindungen vernetzt oder vorvernetzt werden. Die Vernetzung oder die Vervollständigung einer Vorvernetzung kann auch in einem separaten Schritt im Anschluß an die Polykondensation oder Polyaddition, gegebenenfalls unter Zumischen einer weiteren reaktiven Komponente erfolgen. Für die Vernetzung der Polyamide eignen sich die für Polyester erwähnten Polycarbon- säure(derivate) sowie Polyaminoverbindungen.The above-mentioned polyamides, polyureas and polyurethanes can also be crosslinked or pre-crosslinked in an analogous manner to adjust special combinations of properties by using trifunctional or higher functionalized compounds. The crosslinking or the completion of a pre-crosslinking can also be carried out in a separate step following the polycondensation or polyaddition, optionally with the addition of a further reactive component. The polycarbonic acid (derivatives) mentioned for polyesters and polyamino compounds are suitable for crosslinking the polyamides.
Besonders vorteilhaft für die Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz von Polymerisaten und Copolymerisaten als Polymere, da durch die breite Palette der zur Verfügung stehenden Monomeren und Vernetzer der Fachmann die Möglichkeit hat, Polymere mit jeder erforderlichen Kombination von Lichtbrechungseigenschaften und chemischer und physikalischer Resistenz herzustellen. Eine Übersicht über die Brechungsindices verschiedener gängiger Homopoly- merisate sowie eine mathematische Formel zur Vorausberechnung der Glasübergangstemperatur von Copolymerisaten (Formel von Gordon und Taylor) findet sich z.B. in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 5. Auflage, Band A21, Seite 169.The use of polymers and copolymers as polymers is particularly advantageous for the implementation of the present invention, since the wide range of monomers and crosslinking agents available enables the skilled worker to prepare polymers with any required combination of light refraction properties and chemical and physical resistance. An overview of the refractive indices of various common homopolymers and a mathematical formula for calculating the glass transition temperature of copolymers (formula by Gordon and Taylor) can be found, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, volume A21, page 169.
Beispiele für radikalisch polymerisierbare Monomere, die zu Polymerisaten mit hohem Brechungsindex führen sind:Examples of free-radically polymerizable monomers that lead to polymers with a high refractive index:
Gruppe a): Styrol, im Phenylkern alkylsubstitoierte Styrole, α-Methylstyrol, Mono- und Dichlorstyrol, Vinylnaphthalin, Isopropenylnaphthalin, Isopropenyl- biphenyl, Vinylpyridin, Isopropenylpyridin, Vinylcarbazol, Vinylanthracen, N- Benzy 1-methacry lamid , p-Hydroxy-methacry lsäureanilid .Group a): styrene, alkyl-substituted styrenes in the phenyl nucleus, α-methylstyrene, mono- and dichlorostyrene, vinylnaphthalene, isopropenylnaphthalene, isopropenylbiphenyl, vinylpyridine, isopropenylpyridine, vinylcarbazole, vinylanthracene, N-benzy 1-methacrylic acid amide, p-l-methacrylic acid amide .
Gruppe b): Acrylate, die aromatische Seitenketten aufweisen, z.B. Phenyl- (meth)acrylat (= abgekürzte Schreibweise für die beiden Verbindungen Phe- nylacrylat und Phenylmethacrylat), Phenylviny lether, Benzyl-(meth)acrylat, Benzylvinylether, sowie Verbindungen der FormelnGroup b): acrylates which have aromatic side chains, e.g. Phenyl (meth) acrylate (= abbreviation for the two compounds phenyl acrylate and phenyl methacrylate), phenyl vinyl ether, benzyl (meth) acrylate, benzyl vinyl ether, and compounds of the formulas
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In den obigen und in weiter unten folgenden Formeln sind zur Verbesserung der Übersichtlichkeit und Vereinfachung der Schreibung Kohlenstoffketten nur durch die zwischen den Kohlenstoffatomen bestehenden Bindungen dargestellt. Diese Schreibweise entspricht der Darstellung aromatischer cyclischer Verbindungen, wobei z.B. das Benzol durch ein Sechseck mit alternierend einfachen und Doppelbindungen dargestellt wird. Ferner sind solche Verbindungen geeignet, die anstelle von Sauerstoffbrücken Schwefelbrücken enthalten wieIn the formulas above and in the form below, for the sake of clarity and simplification of the writing, carbon chains are only represented by the bonds between the carbon atoms. This notation corresponds to the representation of aromatic cyclic compounds, for example the benzene is represented by a hexagon with alternating single and double bonds. Compounds which contain sulfur bridges instead of oxygen bridges are also suitable
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In den obigen Formeln steht R für Wasserstoff oder Methyl.In the above formulas, R represents hydrogen or methyl.
Die Phenylringe dieser Monomeren können weitere Substituenten tragen. Solche Substituenten sind geeignet, die Eigenschaften der aus diesen Mono- meren erzeugten Polymerisate innerhalb gewisser Grenzen zu modifizieren. Sie können daher gezielt benutzt werden, um insbesondere die anwendungstechnisch relevanten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Effektfarbmittel zu optimieren. Geeignete Substituenten sind insbesondere CN, Halogen, NO2, Alkyl mit einem bis zwanzig C-Atomen, Alkoxy mit einem bis zwanzig C- Atomen, Carboxyalkyl mit einem bis zwanzig C-Atomen, Carbonyalkyl mit einem bis zwanzig C-Atomen, oder -OCOO-Alkyl mit einem bis zwanzig C- Atomen in den Alkylketten. Die Alkylketten dieser Reste können ihrerseits gegebenenfalls substituiert sein oder durch zweibindige Heteroatome oder Baugruppen wie -O-, -S-, -NH-, -COO-, -OCO- oder -OCOO- in nicht benachbarten Stellungen unterbrochen sein.The phenyl rings of these monomers can carry further substituents. Such substituents are suitable for modifying the properties of the polymers produced from these monomers within certain limits. They can therefore be used in a targeted manner, in particular to optimize the properties of the effect colorants according to the invention which are relevant in terms of application technology. Suitable substituents are in particular CN, halogen, NO 2 , alkyl with one to twenty C atoms, alkoxy with one to twenty C atoms, carboxyalkyl with one to twenty C atoms, carbonyalkyl with one to twenty C atoms, or -OCOO -Alkyl with one to twenty carbon atoms in the alkyl chains. The alkyl chains of these radicals can in turn optionally be substituted or interrupted by non-bonded heteroatoms or structural groups such as -O-, -S-, -NH-, -COO-, -OCO- or -OCOO- in non-adjacent positions.
Gruppe c): Monomere, die über Heteroatome verfügen, wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylidenbromid, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid und Methacrylamid oder metallorganische Ver- bindungen wie
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Group c): Monomers which have heteroatoms, such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinylidene bromide, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide and methacrylamide or organometallic compounds such as
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Gruppe d): Eine Erhöhung des Brechungsindex von Polymeren gelingt auch durch Einpolymerisieren Carbonsäuregruppen enthaltender Monomerer und Überführung der so erhaltenen "sauren" Polymeren in die entsprechenden Salze mit Metallen höheren Atomgewichts, z.B. vorzugsweise mit K, Ca, Sr, Ba, Zn, Pb, Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Mn, Sn oder Cd.Group d): The refractive index of polymers can also be increased by polymerizing in monomers containing carboxylic acid groups and converting the "acidic" polymers thus obtained into the corresponding salts with metals of higher atomic weight, e.g. preferably with K, Ca, Sr, Ba, Zn, Pb, Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Mn, Sn or Cd.
Die oben genannten Monomeren, die einen hohen Beitrag zum Brechungsindex der daraus hergestellten Polymeren leisten, können homopolymerisiert oder untereinander copolymerisiert werden. Sie können auch mit einem gewissen Anteil von Monomeren, die einen geringeren Beitrag zum Brechungs- index leisten, copolymerisiert werden. Solche copolymerisierbaren Monomere mit niedrigerem Brechungsindex-Beitrag sind beispielsweise Acrylate, Meth- acrylate oder Vinylether mit rein aliphatischen Resten.The monomers mentioned above, which make a high contribution to the refractive index of the polymers produced therefrom, can be homopolymerized or copolymerized with one another. They can also be copolymerized with a certain proportion of monomers that make a lower contribution to the refractive index. Such copolymerizable monomers with a lower refractive index contribution are, for example, acrylates, methacrylates or vinyl ethers with purely aliphatic radicals.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zumin- dest die Polymeren der dispergierten Phase 1, vorzugsweise die Polymeren beider Phasen, vernetzt. Für die Vernetzung der Polymerisate gilt im Prinzip das oben für die Vernetzung der Polykondensate gesagte. Die Vernetzung kann zugleich mit der Polymerisation erfolgen, oder in einem separaten Schritt an die Polymerisation angeschlossen werden (Nachvernetzung). Für verschiedene Anwendungen der erfindungsgemäßen Effektfarbmittel ist es vorteilhaft, die Phase- 1 -Polymeren bereits bei der Polymerisation, die Phase- 2-Polymeren nachträglich zu vernetzen.In preferred embodiments of the present invention, at least the polymers of dispersed phase 1, preferably the polymers of both phases, are crosslinked. In principle, what has been said above for the crosslinking of the polycondensates applies to the crosslinking of the polymers. The crosslinking can take place at the same time as the polymerization, or can be connected to the polymerization in a separate step (postcrosslinking). For various applications of the effect colorants according to the invention, it is advantageous to crosslink the phase 1 polymers already during the polymerization, and to subsequently crosslink the phase 2 polymers.
Sind im Polymerisat entsprechende komplementäre Gruppen vorhanden, so können die oben genannten, für die Vernetzung von Polykondensaten ge- eigneten reaktiven Vernetzer, wie Epoxid-, Cyanat-, Isocyanat- oder Isothio- cyanatgruppen aufweisende Verbindungen, auch für die Vernetzung von Polymerisaten eingesetzt werden.If corresponding complementary groups are present in the polymer, the abovementioned ones for crosslinking polycondensates can be used. suitable reactive crosslinking agents, such as compounds containing epoxy, cyanate, isocyanate or isothiocyanate groups, can also be used for the crosslinking of polymers.
Als vernetzende Mittel für Polymerisate können darüberhinaus auch alle bi- oder polyfunktionellen Verbindungen eingesetzt werden, die mit den oben genannten Monomeren copolymerisierbar sind oder die nachträglich mit den Polymeren unter Vernetzung reagieren können.In addition, all bifunctional or polyfunctional compounds which can be copolymerized with the abovementioned monomers or which can subsequently react with the polymers with crosslinking can also be used as crosslinking agents for polymers.
Im Folgenden sollen Beispiele geeigneter Vernetzer vorgestellt werden, die zur Systematisierung in Gruppen eingeteilt werden:In the following, examples of suitable crosslinkers are presented, which are divided into groups for systematization:
Gruppe 1: Bisacrylate, Bismethacrylate, Bis-α-Chloracrylate und Bisviny lether von aromatischen oder aliphatischen Di- oder Polyhydroxyverbindungen ins- besondere von Butandiol [Butandiol-di(meth)acrylat, Butandiol-bis-vinylether] , Hexandiol [Hexandiol-di(meth)acrylat, Hexandiol-bis-vinylether] , Pentaerythrit, Hydrochinon, Bis-hydroxyphenylmethan, Bis-hydroxyphenylether, Bis-hydroxy- methyl-benzol, Bisphenol A oder mit Ethylenoxidspacern, Propylenoxidspa- cern oder gemischten Ethlenoxid-Propylenoxidspacern. Die folgenden Formeln veranschaulichen einige Vertreter dieser Vernetzergruppe:Group 1: bisacrylates, bismethacrylates, bis-α-chloroacrylates and bisvinyl ethers of aromatic or aliphatic di- or polyhydroxy compounds, in particular of butanediol [butanediol-di (meth) acrylate, butanediol-bis-vinylether], hexanediol [hexanediol-di ( meth) acrylate, hexanediol-bis-vinyl ether], pentaerythritol, hydroquinone, bis-hydroxyphenylmethane, bis-hydroxyphenyl ether, bis-hydroxymethyl-benzene, bisphenol A or with ethylene oxide spacers, propylene oxide spacers or mixed ethylene oxide-propylene oxide spacers. The following formulas illustrate some representatives of this network group:
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Weitere Vernetzer dieser Gruppe sind z.B. Di- oder Polyvinylverbindungen wie Divinybenzol oder auch Methylen-bisacrylamid, Triallylcyanurat, Divinyl- ethylenhamstoff, Trimethylolpropan-tri-(meth)acrylat, Trimethylolpropan-tri- vinyether, Pentaerythrit-tetra-(meth)acrylat, Pentaerythrit-tetra-vinylether, sowie Vernetzer mit zwei oder mehr verschiedenen reaktiven Enden wie (Meth)al- lyl-(meth)acrylate der FormelnOther crosslinkers in this group are e.g. Di- or polyvinyl compounds such as divinybenzene or also methylene bisacrylamide, triallyl cyanurate, divinyl ethylene urea, trimethylolpropane tri- (meth) acrylate, trimethylolpropane tri- vinyl ether, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tetra vinyl ether, and crosslinker with two or more different reactive ends such as (meth) allyl (meth) acrylates of the formulas
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worin R Wasserstoff oder Methyl und n eine Zahl von 1 bis 20, vorzugsweise von 1 bis 10, insbesondere von 1 bis 3 bedeutet. Neben den in obigen Formeln veranschaulichten Polyether-Spacern können auch Polysiloxane als Spacer eingesetzt werden, z.B. die ®Tegomer@-Typen (Hersteller: Goldschmidt AG).wherein R is hydrogen or methyl and n is a number from 1 to 20, preferably from 1 to 10, in particular from 1 to 3. In addition to the illustrated in the above formulas polyether spacers can also polysiloxanes are used as spacers, such as the ® @ Tegomer® types (manufacturer: Goldschmidt AG).
Gruppe 2: Reaktive Vernetzer, die vernetzend, größtenteils aber nachvernetzend wirken, z.B. bei Erwärmung oder Trocknung. Beispiele hierfür sind: N-Methylol-(meth)acrylamid, Acrylamidoglycolsäure sowie deren Ether und/- oder Ester mit Cj bis C6-Alkoholen, Acetacetoxyethyl-methacrylamid (AA- EM), Diacetonacrylamid (DAAM), Glycidylmethacrylat (GMA), Methacryl- oyloxypropyl-trimethoxysilan (MEMO), Vinyl-trimethoxysilan, m-Isopropenyl- benzylisocyanat (TMI).Group 2: reactive crosslinking agents that have a crosslinking effect, but mostly have a crosslinking effect, for example when heated or dried. Examples include: N-methylol- (meth) acrylamide, acrylamidoglycolic acid and their ethers and / or esters with C j to C 6 alcohols, acetacetoxyethyl methacrylamide (AA-EM), diacetone acrylamide (DAAM), glycidyl methacrylate (GMA), Methacryloyloxypropyltrimethoxysilane (MEMO), vinyltrimethoxysilane, m-isopropenylbenzyl isocyanate (TMI).
Gruppe 3: Carbonsäuregruppen, die durch Copolymerisation ungesättigter Carbonsäuren in das Polymer eingebaut worden sind, werden über mehr- wertige Metallionen brückenartig vernetzt. Als ungesättigte Carbonsäuren werden hierzu vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure, und Fumarsäure eingesetzt. Als Metallionen eignen sich Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Pb, Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Mn, Sn, Cd. Besonders bevorzugt sind Ca, Mg und Zn.Group 3: Carboxylic acid groups which have been incorporated into the polymer by copolymerization of unsaturated carboxylic acids are crosslinked like polyvalent metal ions. Acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride, itaconic acid and fumaric acid are preferably used as unsaturated carboxylic acids for this purpose. Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Pb, Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Mn, Sn, Cd are suitable as metal ions. Ca, Mg and Zn are particularly preferred.
Gruppe 4: Nachvernetzende Additive. Hierunter versteht man bis- oder höherfunktionalisierte Additive, die mit dem Polymer (durch Additions- oder vorzugsweise Kondensationsreaktionen) irreversibel unter Ausbildung eines Netzwerks reagieren. Beispiele hierfür sind Verbindungen, die pro Molekül mindestens zwei der folgenden reaktiven Gruppen aufweisen: Epoxid-, Aziridin-, Isocyanat-, Säurechlorid-, Carbodiimid- oder Carbonylgruppen, ferner z.B. 3,4-Dihydroxy-imidazolinon und dessen Derivate (®Fixapret@- Marken der BASF) und blockierte Polyurethan-Dispersionen. Wie bereits oben dargelegt, benötigen Nachvernetzer mit reaktiven Gruppen wie Epoxid- und Isocyanatgruppen komplementäre reaktive Gruppen im zu vernetzenden Polymer. So reagieren Isocyanate beispielsweise mit Alkoholen zu Urethanen, mit Aminen zu Harnstoffderivaten, während Epoxide mit diesen komplementären Gruppen zu Hydroxyethern bzw. Hydroxyaminen reagieren. Unter Nachvernetzung wird auch die photochemische Aushärtung, eine oxydative oder eine luft- oder feuchtigkeitsinduzierte Aushärtung der Systeme verstanden.Group 4: Post-crosslinking additives. These are bisfunctional or higher functionalized additives which react irreversibly with the polymer (through addition or preferably condensation reactions) to form a network. Examples of these are compounds which have at least two of the following reactive groups per molecule: epoxy, aziridine, isocyanate, acid chloride, carbodiimide or carbonyl groups, furthermore, for example, 3,4-dihydroxy-imidazolinone and its derivatives ( ® Fixapret @ - Brands of BASF) and blocked polyurethane dispersions. As already explained above, postcrosslinkers with reactive groups such as epoxy and isocyanate groups require complementary reactive groups in the polymer to be crosslinked. For example, isocyanates react with alcohols to form urethanes, with amines to form urea derivatives, while epoxides react with these complementary groups to form hydroxyethers or hydroxyamines. Post-crosslinking is also understood to mean photochemical curing, an oxidative or an air or moisture-induced curing of the systems.
Die oben angegebenen Monomeren und Vernetzer können beliebig und zielgerichtet in der Weise miteinander kombiniert und (co-)polymerisiert werden, daß ein gegebenenfalls vernetztes (Co-)polymerisat mit dem gewünschten Brechungsindex und den erforderlichen Stabilitätskriterien und mechanischen Eigenschaften erhalten wird. Es ist auch möglich, weitere gängige Mono- mere, z.B. Acrylate, Methacrylate, Vinylester, Butadien, Ethylen, Propylen, Isopren, zusätzlich zu copolymerisieren, um beispielsweise die Glastemperatur oder die mechanischen Eigenschaften nach Bedarf einzustellen.The monomers and crosslinking agents given above can be combined with one another and (co-) polymerized as desired and in such a way that an optionally crosslinked (co-) polymer is obtained with the desired refractive index and the required stability criteria and mechanical properties. It is also possible to use other common monomers, e.g. Additionally copolymerize acrylates, methacrylates, vinyl esters, butadiene, ethylene, propylene, isoprene, for example to adjust the glass transition temperature or the mechanical properties as required.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Her- Stellung des mehrphasigen Effektfarbmittels umfassend die folgenden Schritte: a) Herstellung einer Suspension eines oder mehrerer fester, nicht quellbarer Phase- 1 -Polymeren in einer flüssigen Mischung von Monomeren, Präpolymeren oder Polymeren der Phase 2, erforderlichenfalls einemThe present invention also relates to a process for the preparation of the multiphase effect colorant, comprising the following steps: a) Preparation of a suspension of one or more solid, non-swellable phase 1 polymers in a liquid mixture of monomers, prepolymers or polymers of phase 2 , if necessary one
Lösungs-, Verdünnungsmittel, in dem zur Phase 2 gehörende Festkörper dispergiert oder gelöst werden, und gegebenenfalls weiteren Hilfsmitteln, wobei die Monomer- und Polymerbestandteile so ausgewählt werden, daß sich nach der Verfestigung der Phase 2 und/oder Aushärtung der Phase-2-Polymeren zwischen den Phasen 1 und 2 ein Unterschied in den Brechungsindices ergibt b) Auftrag der gemäß a) hergestellten Mischung auf ein Substrat, c) Orientierung der Phase- 1 -Polymerpartikel zu Domänen regelmäßiger Struktur, d) gegebenenfalls Entfernen (Verdunstenlassen oder Abtreiben) des eventuell in der aufgetragenen Schicht enthaltenen Lösungs-oder Verdünnungsmittels und e) erforderlichenfalls Aushärtung des auf dem Substrat befindlichen Films, f) Ablösung des ausgehärteten Films vom Substrat g) Zerkleinerung des abgelösten Films auf die gewünschte Partikelgröße.Solvent, diluent in which solids belonging to phase 2 are dispersed or dissolved, and optionally other auxiliaries, the monomer and polymer components being selected such that after the solidification of phase 2 and / or hardening of the phase 2 polymers between phases 1 and 2 there is a difference in the refractive indices b) application of the mixture prepared according to a) to a substrate, c) Orientation of the phase 1 polymer particles to domains of regular structure, d) optionally removing (evaporating or expelling) the solvent or diluent which may be present in the applied layer and e) if necessary curing the film on the substrate, f) detaching the cured film from the substrate g) comminution of the detached film to the desired particle size.
Die Polymerpartikel der dispersen Phase (Phase- 1 -Polymere) können in einem separaten Verfahrensschritt, z.B. durch Emulsions-, Suspensions-, Mikro- emulsions- oder Mikrosuspensionspolymerisation hergestellt werden, wobei die Verfahrensbedingungen so gewählt werden, daß die oben angegebenen Teilchengrößen von 0,05 bis 5 μm, vorzugsweise von 0,1 bis 2 μm, insbesondere 0,15 bis 1,0 μm und speziell von 0,2 bis 0,7 μm und eine Polydispersitätsindex P.I. von unter 0,6, vorzugsweise von unter 0,4, insbesondere von unter 0,3 erhalten werden.The polymer particles of the disperse phase (phase 1 polymers) can be processed in a separate process step, e.g. be prepared by emulsion, suspension, micro-emulsion or microsuspension polymerization, the process conditions being chosen so that the particle sizes given above are from 0.05 to 5 μm, preferably from 0.1 to 2 μm, in particular 0.15 to 1.0 μm and specifically from 0.2 to 0.7 μm and a polydispersity index PI of less than 0.6, preferably less than 0.4, in particular less than 0.3.
Aus der erhaltenen Dispersion können die Polymerpartikel isoliert werden. Das Isolieren der Polymerpartikel kann nach verschiedenen an sich bekannten Methoden erfolgen. Beispielsweise kann aus der Dispersion die flüssige Phase durch einfaches Verdunstenlassen entfernt werden oder sie kann, erforderlichenfalls bei erhöhter Temperatur und vorzugsweise im Vakuum, abgedampft werden, zweckmäßigerweise unter ständiger Bewegung (beispiels- weise im Rotationsverdampfer). Besonders bevorzugt zur Entfernung der flüssigen Phase ist das Verfahren der Sprühtrocknung. Die dispergierten Partikel können aber auch durch Koagulation ausgefällt, abfiltriert, und gewünschtenfalls gewaschen und getrocknet werden. Man erhält auf diese Weise ein Pulver, das im wesentlichen aus sphärischen Polymerpartikeln der oben angegebenen Dimension und Größenverteilung besteht. Dieses Polymer- pulver eignet sich hervorragend zur Herstellung der erfindungsgemäßen Effektfarbmittel.The polymer particles can be isolated from the dispersion obtained. The polymer particles can be isolated by various methods known per se. For example, the liquid phase can be removed from the dispersion by simply allowing it to evaporate or, if necessary, it can be evaporated at elevated temperature and preferably in vacuo, expediently with constant agitation (for example in a rotary evaporator). The method of spray drying is particularly preferred for removing the liquid phase. However, the dispersed particles can also be precipitated by coagulation, filtered off and, if desired, washed and dried. In this way, a powder is obtained which essentially consists of spherical polymer particles of the dimension and size distribution indicated above. This polymer powder is outstandingly suitable for producing the effect colorants according to the invention.
Auch dieses Polymerpulver und seine Verwendung zur Herstellung von erfindungsgemäßen Effektfarbmitteln sind Gegenstände der vorliegenden Erfindung.This polymer powder and its use for the production of effect colorants according to the invention are also objects of the present invention.
Alternativ können, in einem sogenannten Eintopf-Prozess nach Abschluß der Herstellung der Phase- 1 -Polymeren nach einem der oben genannten Verfahren ohne deren Isolierung, dem Polymerisations- oder Polykondensationsansatz die zur Herstellung der Phase-2-Polymeren geeigneten Monomeren zugefügt und deren Polymerisation, Kondensation und/oder Vernetzung vollständig oder bis zum Grad von Präpolymeren ausgeführt werden, und/oder es können dem Ansatz auch zur Herstellung der Phase-2-Polymeren geeignete Präpolymere zugesetzt und deren Polymerisation, Kondensation und/oder Vernetzung vervollständigt werden.Alternatively, in a so-called one-pot process after completion of the preparation of the phase 1 polymers by one of the abovementioned processes, without their isolation, the polymerization or polycondensation batch, the monomers suitable for the preparation of the phase 2 polymers can be added and their polymerization, Condensation and / or crosslinking can be carried out completely or to the degree of prepolymers, and / or prepolymers suitable for the preparation of the phase 2 polymers can also be added to the batch and their polymerization, condensation and / or crosslinking can be completed.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Pigmentherstellung erfolgt der Auftrag der Mischung gemäß Verfahrensschritt b) auf das Sub- strat in Form einer Vielzahl von kleinen Punkten gewünschter Form und Größe. Bei dieser Methode wird der Zerkleinerungsschritt g) erleichtert oder kann ganz unterbleiben. Zweckmäßigerweise erfolgt der Auftrag durch Aufsprühen oder Aufdrucken. Form und Größe der Punkte läßt sich durch Variation der Sprüh- bzw. Druckparameter sehr genau einstellen.In a further advantageous embodiment of pigment production, the mixture is applied in accordance with process step b) to the substrate in the form of a large number of small dots of the desired shape and size. With this method, the comminution step g) is facilitated or can be omitted entirely. The application is expediently carried out by spraying or printing. The shape and size of the dots can be set very precisely by varying the spray or pressure parameters.
Die Orientierung der Polymerpartikel der Phase 1 in der Matrix gemäß Schritt c des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in der Regel spontan. Man hat somit nur abzuwarten, bis der gewünschte Orientierungsgrad erreicht ist. Es ist jedoch auch möglich, durch eine gezielte Beeinflussung der Vororientierung der Polymerpartikel, z.B. durch Einwir- kung von Beschleunigungskräften, Scherkräften oder elektrostatischen oder elektrodynamischen -Richtkräften auf die Teilchen, die Bildung der orientierten Domänen zu fördern bzw. auszulösen. Weiterhin ist es möglich, ein Substrat einzusetzen, das selbst über kristalline Bereiche verfügt, die die Orientierung der Phase- 1 -Polymer-Teilchen induzieren.The orientation of the polymer particles of phase 1 in the matrix according to step c of the described method according to the invention generally takes place spontaneously. You only have to wait until the desired degree of orientation is reached. However, it is also possible to influence the pre-orientation of the polymer particles in a targeted manner, for example by acceleration, shear or electrostatic or electrodynamic forces on the particles to promote or trigger the formation of the oriented domains. It is also possible to use a substrate which itself has crystalline regions which induce the orientation of the phase 1 polymer particles.
Geeignete Substrate zur Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Festkörper, auf denen der ausgehärtete Film des erfindungsgemäßen Farbmittels nur eine geringe Haftung zeigt. Die niedrige Haftung kann dem Substrat inhärent sein oder durch eine geeignete Beschichtong oder Vorbehandlung mit bekannten, die Haftung vermindernden Mitteln herbeigeführt werden. Beispiele für geeignete Substrate sind z.B. Glas-oder Hartgummi- platten oder Polyolefin- oder PTFE-Platten oder -Folien.Suitable substrates for carrying out the process according to the invention are solids, on which the cured film of the colorant according to the invention shows only slight adhesion. The low adhesion can be inherent in the substrate or can be brought about by a suitable coating clay or pretreatment with known agents which reduce the adhesion. Examples of suitable substrates are e.g. Glass or hard rubber plates or polyolefin or PTFE plates or foils.
Bei Auswahl eines flexiblen vorzugsweise zähen Phase-2-Polymers lassen sich in Analogie zu dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Pigmente auch Folien herstellen. Man trennt in diesem Fall die erhärtete Schicht des erfindungsgemäßen Effektfarbmittels von dem Substrat und unterläßt die Zerkleinerung.If a flexible, preferably tough, phase 2 polymer is selected, films can also be produced in analogy to the process described above for producing pigments according to the invention. In this case, the hardened layer of the effect colorant according to the invention is separated from the substrate and the comminution is omitted.
Zur Herstellung von dekorativen und/oder schützenden Überzügen kann entweder a) eine der oben beschriebenen flüssigen Einstellungen der erfindungsgemäßen Effektfarbmittel, oder b) ein Lack, eone Druckfarbe oder eine Tinte, die - gegebenenfalls neben weiteren Farbgebenden Substanzen - die oben beschriebenen, zu Effektfarbmittel-Pigmenten zerkleinerten Verfilmungen enthält, auf das zu beschichtende - gegebenenfalls vorbehandelte, z.B. mit einem Haftgrund versehene - zu dekorierende bzw. zu schützende Material aufgetragen werden. Als Auftragsverfahren eignen sich alle aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. Beispielsweise kann der Auftrag durch Gießen, Tauchen, Rakeln, Aufbürsten, Streichen, Rollcoaten, Spritzen oder Sprühen erfolgen. Geeignet für den Auftrag des erfindungsgemäßen Effektfarbmittels sind im Prinzip auch alle bekannten Druckverfahren wie Siebdruck, Hochdruck, Flexodruck, Tiefdruck, Offsetdruck, Tampondruck, Heissiegeldruck und andere Transferdruckmethoden. Der Auftrag flüssiger Zubereitungen der erfindungsgemäßen Effektfarbstoffe kann auch mittels Kugelschreiber oder Füllfederhalter erfolgen. Nach dem Auftrag einer der oben beschriebenen flüssigen Einstellungen der erfindungsgemäßen Effektfarbmittel [Variante a) der Herstellung dekorativer und/oder schützender Überzüge] wird die Orientierung der Phase- 1 -Polymeren in der Schicht, wie oben beschrieben, abgewartet oder ausgeführt und anschließend die Härtung der flüssigen Phase-2-Zubereitung in die Wege geleitet, oder [Variante b) der Herstellung dekorativer und/oder schützender Überzüge] der Lack, die Druckfarbe oder die Tinte wie üblich getrocknet und gegebenenfalls ausgehärtet.For the production of decorative and / or protective coatings, either a) one of the liquid settings of the effect colorants according to the invention described above, or b) a varnish, a printing ink or an ink which - if necessary in addition to other colorants - the effect colorants described above - Pigments crushed film contains, to be coated - optionally pretreated, for example, provided with a primer - to be decorated or protected. All methods known from the prior art are suitable as application methods. For example, the application can be carried out by pouring, dipping, knife coating, brushing, brushing, roll coating, spraying or spraying. In principle, all known printing processes such as screen printing, letterpress printing, flexographic printing, gravure printing, offset printing, pad printing, heat seal printing and other transfer printing methods are also suitable for applying the effect colorant according to the invention. Liquid preparations of the effect dyes according to the invention can also be applied using a ballpoint pen or fountain pen. After application of one of the above-described liquid settings of the effect colorants according to the invention [variant a) the production of decorative and / or protective coatings], the orientation of the phase 1 polymers in the layer, as described above, is waited for or carried out and then the curing of the liquid phase 2 preparation initiated, or [variant b) the production of decorative and / or protective coatings] the paint, the printing ink or the ink dried as usual and optionally cured.
Dekorative und/oder schützende Überzüge können auch aus erfindungsgemäßen festen, pulverförmigen Mischungen von Phase- 1 -Polymerpartikeln mit schmelzbaren Phase-2-Polymeren oder Phase-2-Präpolymeren erzeugt werden, indem diese Pulver durch ein bekanntes Verfahren zur Pulverbeschichtong, z.B. auf elektrostatischem Wege, gleichmäßig auf das Substrat aufgebracht und aufgeschmolzen werden. Die Phase-2-(Prä-)polymeren werden bis zur Orientierung der Phase- 1 -Polymerpartikel im geschmolzenen oder erweichten Zustand gehalten und anschließend, bei Einsatz der Phase-2-Polymeren selbst durch einfaches Abkühlen, bei Einsatz der Präpolymeren durch Höherkondensieren bzw. Höherpolymerisieren, und gegebenenfalls gleichzeitige oder anschließende Vernetzung, verfestigt. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen organischen Effektfarbmittel, gemäß Variante b) der Herstellung dekorativer und/oder schützender Überzüge, zur Farbgebung in Lacken, Druckfarben, und Tinten, sowie zur Massefärbung von Polymeren, als Sicherheits-Signalfarbe und zur Herstellung optischer Filter. Da die Interferenzfarben sich vom infraroten bis zum ultravioletten Bereich einstellen lassen, können mit den erfindungsgemäßen Effektfarbstoffen auch für das menschliche Auge unsichtbare Markierungen und Sicherheitsmarken erzeugt werden. Diese können anhand der Winkelabhängigkeit der Reflexstrahlung mit Detektoren entsprechender spektraler Empfindlichkeit gefunden werden.Decorative and / or protective coatings can also be produced from solid, powdery mixtures of phase 1 polymer particles with meltable phase 2 polymers or phase 2 prepolymers according to the invention, by using these powders by a known method for powder coating, for example by electrostatic means , evenly applied to the substrate and melted. The phase 2 (pre-) polymers are kept in the molten or softened state until the orientation of the phase 1 polymer particles and then, when the phase 2 polymers are used themselves, by simple cooling, when the prepolymers are used by higher condensation or Higher polymerization, and if necessary simultaneous or subsequent crosslinking, solidified. Another object of the present invention is the use of the organic effect colorants according to the invention, according to variant b), the production of decorative and / or protective coatings, for coloring in lacquers, printing inks and inks, and for the mass coloring of polymers, as a safety signal color and for production optical filter. Since the interference colors can be set from the infrared to the ultraviolet range, the effect dyes according to the invention can also be used to produce markings and security marks which are invisible to the human eye. These can be found on the basis of the angle dependence of the reflection radiation with detectors of appropriate spectral sensitivity.
Gegenstand der Erfindung ist auch der oben, bei der Beschreibung der Variante b) zur Herstellung dekorativer und/oder schützender Überzüge genannte Lack aus einem lösungsmittelhaltigen, wasserbasierenden, oder einem von Lösungsmitteln und/oder Wasser freien Bindemittel und Farbkörpern, der ein erfindungsgemäßes organisches Effektfarbmittel und gegebenenfalls weitere farbgebende Substanzen enthält. Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäße Lack ein Bindemittel, das thermisch oder photochemisch aushärtet.The invention also relates to the lacquer mentioned above in the description of variant b) for the production of decorative and / or protective coatings from a solvent-containing, water-based or from a solvent and / or water-free binder and color bodies, which is an organic effect colorant and optionally contains other coloring substances. The lacquer according to the invention preferably contains a binder which cures thermally or photochemically.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die bei der Beschreibung der Variante b) zur Herstellung dekorativer und/oder schützender Überzüge genannte Druckfarbe oder Tinte aus einem lösungsmittelhaltigen, wasserbasierenden, oder einem von Lösungsmitteln und/oder Wasser freien Bindemittel und Farbkörpern, der ein erfindungsgemäßes organisches Effektfarbmittel enthält. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Druckfarbe oder Tinte ein Bindemittel, das thermisch oder oxydativ trocknet oder photochemisch aushärtet. Die folgenden Ausführungsbeispiele veranschaulichen die Erfindung. Die in den Beispielen benutzten Emulgatoren haben folgende Zusammensetzungen: Emulgator 1: 40 gew.-%ige Lösung eines Natriumsalzes eines C12/C14- Paraffinsulfonates Emulgator 2: 15 gew. -% ige Lösung von linearem Natriumdodecylbenzolsul- fonatAnother object of the invention is the printing ink or ink mentioned in the description of variant b) for the production of decorative and / or protective coatings from a solvent-containing, water-based or from a solvent and / or water-free binder and color bodies, which is an organic effect colorant according to the invention contains. The printing ink or ink according to the invention preferably contains a binder which dries thermally or oxidatively or cures photochemically. The following embodiments illustrate the invention. The emulsifiers used in the examples have the following compositions: Emulsifier 1:40% by weight solution of a sodium salt of a C 12 / C 14 paraffin sulfonate emulsifier 1:15% by weight. -% solution of linear sodium dodecylbenzenesulfonate
Emulgator 3: 20 gew. -% ige Lösung von linearem Ammomumdodecylbenzol- sulfonat.Emulsifier 3:20 wt. -% solution of linear ammonium dodecylbenzene sulfonate.
Die Teilchengrößen- Verteilungen wurden mit Hilfe der kapillarhydrodynamischen Fraktionierungsmethode bestimmt. Dabei wurde der CHDF 1100 Parti- cle Size Analyzer der Fa. Matec Applied Sciences eingesetzt. Aus der erhaltenen Teilchengrößen- Verteilung wurde jeweils der Polydispersitätsindex P.I. nach der oben angegebenen Formel berechnet.The particle size distributions were determined using the capillary hydrodynamic fractionation method. The CHDF 1100 particle size analyzer from Matec Applied Sciences was used. The polydispersity index P.I. calculated according to the formula given above.
Lösungen sind, soweit nichts Anderes angegeben ist, wäßrige Lösungen.Unless otherwise stated, solutions are aqueous solutions.
BEISPIEL 1EXAMPLE 1
Eine vorgelegte Menge Wasser (465 g) und 6% der Monomermulsion MEl werden in einem Pilotrührwerk mit Ankerrührer (100 UpM) unter Stickstoff auf 85 °C erhitzt und mit 22% einer Lösung von 4,8 g Natriumpersulfat in 187 g Wasser (Initiatorlösung) versetzt. Nach 15 min. wird begonnen, die restliche Monomeremulsion MEl in 2h und den Rest der Initiatorlösung kontinuierlich in 2,25 Stonden zuzuführen. Danach wird der Ansatz noch eine Stunde bei 85 °C gehalten, abgekühlt und nacheinder mit jeweils 16 g 10 Gew. -% igen Lösungen von tert-Butylhydroperoxid und Ascorbinsäure versetzt. Die erhaltene koagulat- und stippenfreie Dispersion weist einen pH- Wert von 4,4 einem LD-Wert von 52%, eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 236 nm (Lichtstreuung) und einem Feststoffanteil von 39,1% auf. Die Teilchengrößenverteilung ist monodispers mit einem Maximum bei 242 nm und einem P.I. von 0,24 (CHDF). Die Dispersion ist gelblich weiß und neigt nicht zur Kristallisation.A submitted amount of water (465 g) and 6% of the monomer emulsion MEl are heated in a pilot stirrer with anchor stirrer (100 rpm) to 85 ° C. under nitrogen and with 22% of a solution of 4.8 g sodium persulfate in 187 g water (initiator solution) transferred. After 15 min. the remaining monomer emulsion MEl is started in 2 hours and the rest of the initiator solution is fed continuously in 2.25 hours. The batch is then kept at 85 ° C. for a further hour, cooled and 16 g of 10% by weight solutions of tert-butyl hydroperoxide and ascorbic acid are added to each of them. The coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH of 4.4, an LD of 52%, a weight-average particle size of 236 nm (light scattering) and a solids content of 39.1%. The Particle size distribution is monodisperse with a maximum at 242 nm and a PI of 0.24 (CHDF). The dispersion is yellowish white and does not tend to crystallize.
Zusammensetzung der Monomerenemulsion ME 1:Composition of the monomer emulsion ME 1:
384 g n-Butylacrylat384 g of n-butyl acrylate
400 g Acrylnitril400 g acrylonitrile
16 g Acrylsäure16 g acrylic acid
14 g Emulgator 114 g emulsifier 1
529 g Wasser529 g water
BEISPIEL 2EXAMPLE 2
Eine vorgelegte Menge Wasser (333 g) und 0,5% der Monomermulsion ME2 werden wurden in einem Pilotrührwerk mit Ankerrührer (100 UpM) unter Stickstoff auf 80°C erhitzt und mit 70g einer 2,5 Gew.-%igen, wäßrigen Lösung von Natriumpersulfat (Initiatorlösung) versetzt. Nach 15 min. wird begonnen, die restliche Monomeremulsion ME2 und weitere 300 g Initiatorlösung kontinuierlich in 4 Stonden zuzuführen. Danach wird mit 0,25 Gew.-% (bez. auf Monomer) Wasserstoffperoxid behandelt und im Verlauf einer Stunde mit einer Lösung von 5,6 g Mercaptoethanol in 30 g Wasser versetzt. Nach dem Abkühlen wird mit konzentrierter Ammoniak- Lösung der pH-Wert des Ansatzes auf 6,8 eingestellt. Das Produkt wird wird über ein 120 μm-Filter filtriert und ergibt eine mittelviskose, koagulat- und stippenfreie Dispersion mit einem LD-Wert von 24%, eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 550 nm (Lichtstreuung) und einem Feststoffanteil von 60,6% auf. Die Teilchengrößenverteilung ist monodispers mit einem Maximum bei 440 nm (CHDF). Die Polymerdispersion führt beim Stehen in einem Glasgefäß zu starker Wandkristallisation, erkenntlich an der Ausbildung prächtiger, farbiger, plättchenförmiger, schwer zu störender Kristalle.A quantity of water (333 g) and 0.5% of the monomer emulsion ME2 were heated in a pilot stirrer with anchor stirrer (100 rpm) to 80 ° C. under nitrogen and mixed with 70 g of a 2.5% strength by weight aqueous solution of Sodium persulfate (initiator solution) added. After 15 min. the remaining monomer emulsion ME2 and a further 300 g of initiator solution are continuously fed in 4 hours. Thereafter, 0.25% by weight (based on monomer) of hydrogen peroxide is treated and a solution of 5.6 g of mercaptoethanol in 30 g of water is added over the course of an hour. After cooling, the pH of the mixture is adjusted to 6.8 using concentrated ammonia solution. The product is filtered through a 120 μm filter and results in a medium-viscosity, coagulate and speck-free dispersion with an LD value of 24%, a weight-average particle size of 550 nm (light scattering) and a solids content of 60.6%. The particle size distribution is monodisperse with a maximum at 440 nm (CHDF). The polymer dispersion leads to strong wall crystallization when standing in a glass vessel, recognizable by the Formation of magnificent, colored, platelet-shaped, difficult to disrupt crystals.
Zusammensetzung von ME 2:Composition of ME 2:
1701 g n-Butylacrylat1701 g of n-butyl acrylate
91 g Acrylnitril91 g acrylonitrile
18 g Acrylsäure18 g acrylic acid
122 g N-Methylolmethacrylamid, 15 Gew.-%ig 61 g Emulgator 2122 g N-methylol methacrylamide, 15% by weight 61 g emulsifier 2
270 g Wasser270 g water
BEISPIEL 3EXAMPLE 3
Eine Mischung aus 840 g Wasser, 100 g Styrol, 0,5 g Natriumstyrolsulfo- nat und 150 mg Calciumchlorid wird in einem Pilotrührwerk mit Ankerrüh- rer (300 UpM) unter Stickstoff auf 80°C erhitzt. Es werden 25 g einer Lösung von 2 g Natriumpersulfat in 80 g Wasser zugegeben. Nach 20 min. wird die restliche Initiatorlösung in 4 h zudosiert und danach weitere 5,5 h bei 80°C gerührt. Das Produkt wird wird über ein 120 μm-Filter filtriert (4 g Koagulat) und ergibt eine stippenfreie Dispersion mit einem LD-Wert von 1 %, einer gewichtsmittleren Teilchengröße von 470 nm (Lichtstreuung) und einem Feststoffanteil von 8,7% auf. Die Dispersion neigt nicht zum kristallisieren.A mixture of 840 g of water, 100 g of styrene, 0.5 g of sodium styrene sulfonate and 150 mg of calcium chloride is heated to 80 ° C. in a pilot stirrer with an anchor stirrer (300 rpm) under nitrogen. 25 g of a solution of 2 g of sodium persulfate in 80 g of water are added. After 20 min. the remaining initiator solution is metered in over 4 h and then stirred at 80 ° C. for a further 5.5 h. The product is filtered through a 120 μm filter (4 g coagulate) and gives a speck-free dispersion with an LD value of 1%, a weight-average particle size of 470 nm (light scattering) and a solids content of 8.7%. The dispersion does not tend to crystallize.
BEISPIEL 4AEXAMPLE 4A
Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß die Monomeremulsion nur 380 g n-Butylacrylat, dafür aber zusätzlich 4 g 1 ,4-Butandioldiacrylat enthält. Die erhaltene koagulat- und stippenfreie Dispersion weist einen pH- Wert von 4,3 einem LD-Wert von 48%, eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 245 nm (Lichtstreuung) und einem Feststoffanteil von 38,7% auf. Die Teilchengrößenverteilung ist monodispers mit einem Maximum bei 258 nm (CHDF). Die Dispersion ist gelblich weiß und neigt nicht zur Kristallisation.Example 1 is repeated with the difference that the monomer emulsion contains only 380 g of n-butyl acrylate, but additionally 4 g of 1,4-butanediol diacrylate. The coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH 4.3, an LD value of 48%, a weight-average particle size of 245 nm (light scattering) and a solids content of 38.7%. The particle size distribution is monodisperse with a maximum at 258 nm (CHDF). The dispersion is yellowish white and does not tend to crystallize.
BEISPIEL 4BEXAMPLE 4B
Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß die Monomeremulsion nur 380 g n-Butylacrylat, dafür aber zusätzlich 4 g Allymethacrylat enthält. Die erhaltene koagulat- und stippenfreie Dispersion weist einen pH-Wert von 4,4 einem LD-Wert von 53%, eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 226 nm (Lichtstreuung) und einem Feststoffanteil von 39,0% auf. Die Teilchengrößenverteilung ist monodispers mit einem Maximum bei 233 nm (CHDF). Die Dispersion ist gelblich weiß und neigt nicht zur Kristallisation.Example 1 is repeated with the difference that the monomer emulsion contains only 380 g of n-butyl acrylate, but additionally 4 g of allymethacrylate. The coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH of 4.4, an LD of 53%, a weight-average particle size of 226 nm (light scattering) and a solids content of 39.0%. The particle size distribution is monodisperse with a maximum at 233 nm (CHDF). The dispersion is yellowish white and does not tend to crystallize.
BEISPIEL 5EXAMPLE 5
Eine vorgelegte Menge Wasser (465 g) und 5% der Monomeremulsion ME5 wurden in einem Pilotrührwerk mit Ankerrührer (100 UpM) unter Stickstoff auf 85 °C erhitzt und bei Erreichen von 70°C Innentemperatur mit 14 g einer 2,5 Gew. -% igen Lösung von Natriumpersulfat versetzt. Nach 15 min. wird begonnen, die restliche Monomeremulsion ME5 in 2h und den Rest der Initiatorlösung kontinuierlich in 2,25 Stunden zuzuführen. Danach wird die Reaktionsmischung noch eine Stunde bei 85 °C gehalten, abgekühlt und nacheinder mit jeweils 16 g 10 Gew. -% igen Lösungen von tert-Butylhydro- peroxid und Ascorbinsäure versetzt. Die erhaltene koagulat- und stippenfreie Dispersion weist einen pH-Wert von 2,2 auf, die Teilchengrößenverteilung ist monodispers mit einem Maximum bei 242 nm (CHDF). Die Dispersion ist gelblich weiß und neigt nicht zur Kristallisation. Zusammensetzung von ME 5:A submitted amount of water (465 g) and 5% of the monomer emulsion ME5 were heated in a pilot stirrer with anchor stirrer (100 rpm) to 85 ° C. under nitrogen and, when the internal temperature reached 70 ° C., with 14 g of a 2.5% by weight. solution of sodium persulfate. After 15 min. the remaining monomer emulsion ME5 is started in 2 hours and the rest of the initiator solution continuously in 2.25 hours. The reaction mixture is then kept at 85 ° C. for a further hour, cooled and 16 g of 10% strength by weight solutions of tert-butyl hydroperoxide and ascorbic acid are added to each. The coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH of 2.2, the particle size distribution is monodisperse with a maximum at 242 nm (CHDF). The dispersion is yellowish white and does not tend to crystallize. Composition of ME 5:
700 g n-Butylmethacrylat 31,5 g Emulgator 3 568 g Wasser700 g n-butyl methacrylate 31.5 g emulsifier 3 568 g water
BEISPIEL 6EXAMPLE 6
Beispiel 1 wird unter Verwendung von Monomeremulsion ME6 wiederholt. Die erhaltene koagulat- und stippenfreie Dispersion weist einen pH-Wert von 4,4, eine gewichtsmittlere Teilchengröße von 227 nm (Lichtstreuung) und einem Feststoffanteil von 39,2% auf. Die Teilchengrößenverteilung ist monodispers mit einem Maximum bei 242 nm (CHDF). Die Dispersion ist gelblich weiß und neigt nicht zur Kristallisation.Example 1 is repeated using monomer emulsion ME6. The coagulate and speck-free dispersion obtained has a pH of 4.4, a weight-average particle size of 227 nm (light scattering) and a solids content of 39.2%. The particle size distribution is monodisperse with a maximum at 242 nm (CHDF). The dispersion is yellowish white and does not tend to crystallize.
Zusammensetzung von ME 6:Composition of ME 6:
304 g n-Butylacrylat304 g of n-butyl acrylate
400 g Methylmethacrylat400 g methyl methacrylate
80 g Butandioldiacrylat80 g butanediol diacrylate
16 g Acrylsäure16 g acrylic acid
14 g Emulgator 114 g emulsifier 1
529 g Wasser529 g water
BEISPIEL 7EXAMPLE 7
60 g einer auf einen Feststoffanteil von 20 Gew.-% verdünnten Probe der60 g of a sample of the sample diluted to a solids content of 20% by weight
Dispersion aus Beispiel 1 werden auf einer Kautschukplatte (Größe 14x14 cm) ausgegossen und bei 25 °C eintrocknen gelassen. Nach 36 h wird eine harte, leicht brechende weiße Schicht mit einer mittleren Dicke von ca. 1 mm erhalten, deren Oberfläche viele kleine kristalline Bereiche von ca. 1 mm Durchmesser aufweist und dadurch zu starken winkelabhängigen Interferenzerscheinung führt.Dispersion from Example 1 are poured onto a rubber plate (size 14 × 14 cm) and left to dry at 25 ° C. After 36 hours, a hard, easily breaking white layer with an average thickness of approx. 1 mm obtained, the surface of which has many small crystalline areas of approximately 1 mm in diameter and thus leads to strong angle-dependent interference.
BEISPIEL 8EXAMPLE 8
Beispiel 7 wird mit der Dispersion aus Beispiel 2 analog durchgeführt. Die Verfilmung bildet eine homogene, transparente Verfilmung ohne sichtbare Farbeffekte.Example 7 is carried out analogously with the dispersion from example 2. The filming forms a homogeneous, transparent filming with no visible color effects.
BEISPIEL 9EXAMPLE 9
50 g der Dispersion aus Beispiel 1 werden mit 10 g der Dispersion aus Beispiel 2 und 20 g Wasser versetzt und 5 min. gerührt. Die Mischung wird in einer -Kautschukform (14x14 cm) bei 25 °C trocknen gelassen. Nach 24 h hat sich ein biegsamer, weißer, undurchsichtiger Film mit starker Oberflächenkristallisation gebildet. Der Film zeigt starke winkelabhängige Interferenzerscheinungen. Beim Tempern (60 Min. bei 60 °C) bildet sich eine transparente, gelbe Polymermatrix.50 g of the dispersion from Example 1 are mixed with 10 g of the dispersion from Example 2 and 20 g of water and 5 min. touched. The mixture is allowed to dry in a rubber mold (14x14 cm) at 25 ° C. After 24 hours a flexible, white, opaque film with strong surface crystallization has formed. The film shows strong angle-dependent interference phenomena. When tempering (60 min. At 60 ° C) a transparent, yellow polymer matrix is formed.
BEISPIEL 10EXAMPLE 10
25 g der Dispersion aus Beispiel 1 werden mit 5 g einer teilkristallinen Polyurethandispersion mit einem Feststoffanteil von ca. 40% (®Luphen D 200 A der BASF AG) gemischt, 15 min. gerührt und in einer Kautschukform (14x6 cm) bei 25 °C trocknen gelassen. Nach 24 h hat sich ein biegsamer, weißer, undurchsichtiger Film mit starker Oberflächenkristallisation gebildet. Der Film zeigt starke winkelabhängige Interferenzerscheinungen. BEISPIEL 1125 g of the dispersion from Example 1 are mixed with 5 g of a semi-crystalline polyurethane dispersion having a solids content of about 40% Luphen D 200 A, BASF AG), 15 min. stirred and allowed to dry in a rubber mold (14x6 cm) at 25 ° C. After 24 hours a flexible, white, opaque film with strong surface crystallization has formed. The film shows strong angle-dependent interference phenomena. EXAMPLE 11
55 g der Dispersion aus Beispiel 1 werden mit 5 g einer teilkristallinen Polyurethandispersion mit einem Feststoff anteil von ca. 40% (Luphen D 200 A der BASF AG), 0,15 g Hexamethylendiamin (50 Gew.-%ig) und 0,1g eines Kaliumsalzes einer Perfluorcarbonsäure mit 12 C-Atomen (50 Gew.- %ig) verrührt und in einer Form (14x14 cm) auf Aluminiumfolie ausgebreitet und trocknen gelassen. Nach dem Trocknen wird ein stark zerrissener, harter Film von ca. 1 mm Stärke erhalten, welcher an der Oberfläche eine intensive winkelabhängige Interferenzerscheinung aufweist mit einem Farbflop von rot nach grün.55 g of the dispersion from Example 1 are mixed with 5 g of a partially crystalline polyurethane dispersion with a solids content of about 40% (Luphen D 200 A from BASF AG), 0.15 g of hexamethylene diamine (50% by weight) and 0.1 g of a potassium salt of a perfluorocarboxylic acid with 12 carbon atoms (50% by weight) stirred and spread in a mold (14x14 cm) on aluminum foil and left to dry. After drying, a strongly torn, hard film of about 1 mm thick is obtained, which has an intense angle-dependent interference phenomenon on the surface with a color flop from red to green.
BEISPIEL 12EXAMPLE 12
Die Mischung von Beispiel 11 wird auf einer Polyethylenfolie verfilmen gelassen. Das Ergebnis unterscheidet sich nicht von dem des Beispiels 11.The mixture of Example 11 is allowed to film on a polyethylene film. The result does not differ from that of Example 11.
BEISPIEL 13EXAMPLE 13
Der Film aus Beispiel 11 wird durch Zerdrücken zu etwa 2x2 mm großen Stücken zerkleinert. Es wird eine Schüttong erhalten, die einen starken Glitzereffekt erzeugt und als Pigment verwendet werden kann.The film from Example 11 is crushed into pieces about 2 × 2 mm in size. A pouring clay is obtained which produces a strong glitter effect and can be used as a pigment.
BEISPIEL 14EXAMPLE 14
50 g der Dispersion aus Beispiel 4a werden mit 1 g einem PEO-PPO-Block- copolymeren (®Pluronic PE 6400 der BASF AG) verrührt und auf einer 14x6 cm großen Kautschukplatte verfilmen gelassen. Nach dem Trocknen wird ein zusammenhängender, biegsamer Film mit intensiver winkelabhängi- gen Interferenzerscheinung auf der Oberfläche erhalten, der einem Farbflop von rot nach grün aufweist. Ein ähnliches Ergebnis erhält man, wenn man anstelle der Dispersion aus Beispiel 4a die gleiche Menge der Dispersion aus Beispiel 4b einsetzt.50 g of the dispersion from Example 4a are stirred with 1 g of a PEO-PPO block copolymer ( ® Pluronic PE 6400 from BASF AG) and allowed to film on a 14 × 6 cm rubber plate. After drying, a coherent, flexible film with an intense angle-dependent interference phenomenon on the surface is obtained, which is a color flop from red to green. A similar result is obtained if, instead of the dispersion from Example 4a, the same amount of the dispersion from Example 4b is used.
BEISPIEL 15EXAMPLE 15
30 g der Dispersion aus Beispiel 3 werden in einer Kautschukform (14x6 cm) ausgegossen. Nach dem Trocknen wird ein harter, sehr leicht zerbrök- kelnder Film erhalten mit sehr starken Interfenzerscheinungen im Betrach- tongswinkel von ca. 30° im grünen Bereich.30 g of the dispersion from Example 3 are poured out into a rubber mold (14 × 6 cm). After drying, a hard, very easily crumbling film is obtained with very strong signs of interference in the viewing angle of approx. 30 ° in the green area.
BEISPIEL 16EXAMPLE 16
Einige Tropfen der Dispersion aus Beispiel 1 werden auf einen Polyethylen- becher getropft und ablaufen lassen. Nach 1 min. Trockenzeit bei Raumtemperatur wird an den benetzten Stellen eine stark schillernde Beschichtong erhalten, die sich in Form eines Pulvers sehr leicht abreiben läßt.A few drops of the dispersion from Example 1 are dropped onto a polyethylene beaker and allowed to run off. After 1 min. Drying time at room temperature results in a highly iridescent coating clay at the wetted points, which can be rubbed off very easily in the form of a powder.
BEISPIEL 17EXAMPLE 17
Eine Mischung aus 50 g der Dispersion aus Beipiel 1, 1,6 g Dispersion aus Beispiel 2 und 0,8 g Bis(ethylhexyl)sulfobernsteinsäureester (60% ig) werden verrührt und tropfenweiseA mixture of 50 g of the dispersion from Example 1, 1.6 g of dispersion from Example 2 and 0.8 g of bis (ethylhexyl) sulfosuccinic acid ester (60%) are stirred and added dropwise
a) auf die Außenfläche eines Polyethylenbechers und b) auf ein Blatt Papier aufgetropfta) dripped onto the outer surface of a polyethylene cup and b) onto a sheet of paper
und jeweils ablaufen lassen. Nach 1 min. Trockenzeit bei Raumtemperator wird an den benetzten Stellen eine stark schillernde Beschichtung erhalten, die sich nicht mehr abreiben läßt. BEISPIEL 18and let it run each time. After 1 min. Drying time in the room temperature is a strongly iridescent coating obtained at the wetted points, which can no longer be rubbed off. EXAMPLE 18
35 g eines Expoxidharzes (®Epicote 828 der Fa. Shell) werden in 60 g THF gelöst, und 10 g Hexamethylendiamin (50 Gew.-%ig) eingerührt (= Epoxidharzlösung A). In 30 g der Dispersion aus Beispiel 6 wird 5 g eines (Cg-Alkyl)phenolethoxilates mit 25 mol EO (als 20 Gew. -% ige Lösung) eingerührt und danach 6 g der oben bereiteten Epoxidharzlösung A tropfenweise zugesetzt. Die weiße Dispersionsmischung wird zu einem 120 μm dicken Film aufgerakelt, der im trockenen Zustand intensive, blickwin- kelabhängige Farberscheinungen aufweist.35 of a Expoxidharzes g Epicote 828 of Messrs. Shell) are dissolved in 60 g of THF, and 10 g of hexamethylenediamine (50 wt .-%) are stirred (= epoxy resin A). 5 g of a (Cg-alkyl) phenol ethoxylate with 25 mol of EO (as a 20% strength by weight solution) are stirred into 30 g of the dispersion from Example 6, and 6 g of the epoxy resin solution A prepared above are then added dropwise. The white dispersion mixture is knife-coated onto a 120 μm thick film which, in the dry state, has intense color changes depending on the viewing angle.
BEISPIEL 19EXAMPLE 19
20 g der Dispersion aus Beispiel 6 wird mit 10 g der Epoxidharzlösung A aus Beispiel 18 versetzt und in einem verschlossenen Glasgefäß stehen gelassen. Nach 3 Tagen ist die Masse ausgehärtet und liegt als unlöslicher Formkörper in umgebendem THF. Der Formkörper weist an der Oberfläche intensive, blickwinkelabhängige Farberscheinungen auf. Nach Herausnehmen, Auflegen auf einen saugenden Untergrund und Lufttrocknung wird ein harter Polyepoxidblock erhalten.20 g of the dispersion from Example 6 are mixed with 10 g of the epoxy resin solution A from Example 18 and left to stand in a sealed glass vessel. After 3 days the mass has hardened and lies as an insoluble molded body in the surrounding THF. The molded body has intense, viewing angle-dependent color phenomena on the surface. After removing, placing on an absorbent surface and air drying, a hard polyepoxide block is obtained.
BEISPIEL 20EXAMPLE 20
Jeweils 30 g der Dispersion aus Beispiel 6 werden unter Rühren mit 3, 6, 9 und 12 g der Epoxidharzlösung A aus Beispiel 18 versetzt. Je etwa 1 g der Mischungen wird auf Glas aufgerakelt (120 μm Film), je etwa 1 g wird auf ein senkrecht eingespanntes Blatt Papier tropfenweise aufgesetzt und ablaufen lassen. Die Reste werden in Kautschukformen trocknen und aushärten gelassen. Die getrockneten Verfilmungen zeigen starke blickwinkelabhängige Oberflächen-Farberscheinungen mit einem Farbflop von grün nach blauviolett und mit steigenden Anteilen an Epoxidharz ansteigende Filmhärte. Die Verfilmungen können zerkleinert und/oder gemahlen werden.In each case 30 g of the dispersion from Example 6 are mixed with 3, 6, 9 and 12 g of the epoxy resin solution A from Example 18 with stirring. About 1 g of the mixtures is knife-coated on glass (120 μm film), about 1 g is placed dropwise on a vertically clamped sheet of paper and allowed to run off. The remnants are allowed to dry and harden in rubber molds. The dried films show strong surface color dependencies with a viewing angle and a color flop of green to blue-violet and increasing film hardness with increasing proportions of epoxy resin. The films can be crushed and / or ground.
BEISPIEL 21EXAMPLE 21
Jeweils 30 g der Dispersion aus Beispiel 6 werden unter Rühren mit 0, 2, 4, bzw. 8 g der Dispersion aus Beispiel 2 versetzt und die Mischungen in Glasformen (ca 15 X 15 cm) verfilmen gelassen. Nach 36 Stunden werden die Verfilmungen vergleichend betrachtet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben:In each case, 30 g of the dispersion from Example 6 are mixed with 0, 2, 4 or 8 g of the dispersion from Example 2, with stirring, and the mixtures are allowed to film in glass molds (about 15 × 15 cm). After 36 hours, the films are compared. The results are shown in the following table:
Figure imgf000052_0001
Figure imgf000052_0001
BEISPIEL 22EXAMPLE 22
30 g der Dispersion aus dem Beispiel 4 werden in einer Kautschukform verfilmen gelassen. Es wird ein transpartenter, harter Film erhalten, der keinerlei Farbeffekte aufweist. Werden hingegen 30 g der Dispersion unter Rühren mit 1,9 g Hydroxy- ethylacrylat versetzt und diese Mischung verfilmen gelassen, so wird nach dem Verdunsten des Wassers und Verfestigung der Mischung ein fast tras- partener, gelber Film mit intensiven Interferenzfarbeffekten und einem Farbflop von grün nach blau erhalten. Nach ca. 12 h Stehen an der Luft verschwinden die Farbeffekte. Die Anreicherung des Hydroxyethylacrylates in den Randbereichen der Dispersionspartikel erzeugt einen Brechungsindexunterschied zwischen den Oberflächenbereichen und dem Innern der Partikel und führt daher zu starken Interferenzeffekten an der Oberfläche, die mit dem Verdunsten bzw. gleichmäßigen Verteilen des Monomeren im Polymerfilm wieder verschwinden.30 g of the dispersion from Example 4 are allowed to film in a rubber mold. A transparent, hard film is obtained which has no color effects. If, on the other hand, 30 g of the dispersion are mixed with 1.9 g of hydroxyethyl acrylate while stirring and this mixture is allowed to film, after the water has evaporated and the mixture has solidified, an almost transparent, yellow film with intense interference color effects and a color flop of green becomes preserved after blue. After standing in the air for about 12 hours the color effects disappear. The enrichment of the hydroxyethyl acrylate in the edge areas of the dispersion particles creates a refractive index difference between the surface areas and the inside of the particles and therefore leads to strong interference effects on the surface, which disappear again with the evaporation or even distribution of the monomers in the polymer film.
BEISPIEL 23EXAMPLE 23
Die Mischung aus Beispiel 9 wird in eine Hochdruckspritzpistole (Fa. Prox- xon, Gala 500) gefüllt und mit 3 bar Luftdruck jeweils auf eine schwarz lackierte Metall-, Glas- oder Papieroberfläche gespritzt und an der Luft getrocknet. Der Spritzvorgang wurde noch zweimal wiederholt wodurch eine einheitlich gedeckte, gleichmäßige Oberfläche erhalten wurde.The mixture from Example 9 is filled into a high-pressure spray gun (Proxon, Gala 500) and sprayed with 3 bar air pressure onto a black lacquered metal, glass or paper surface and air-dried. The spraying process was repeated two more times, resulting in a uniformly covered, uniform surface.
BEISPIEL 24EXAMPLE 24
Eine Mischung aus 10 g der Dispersion des Beispiels 6 und 2 g der Dispersion des Beispiels 2 wird mit 5 g Wasser und 0,5 g Ethylenglykol ver- dünnt. Die Mischung läßt sich in eine Druckpatrone einziehen und mit einem Füllfederhalter auf Papier schreiben. Auf schwarzem Papier erhält man nach dem Trocknen an der Luft ein weißes Schriftbild mit Farbwechselerscheinungen von Grün nach Blau. Die Schrift läßt sich vom Papier nicht abreiben und auch mit einem mit Ethanol getränkten Tupfer nicht abwischen. Nach Tempern auf 80°C verschwindet das weiße Schriftbild. A mixture of 10 g of the dispersion of Example 6 and 2 g of the dispersion of Example 2 is diluted with 5 g of water and 0.5 g of ethylene glycol. The mixture can be drawn into a print cartridge and written on paper with a fountain pen. After drying in air, a white typeface with color changes from green to blue is obtained on black paper. The writing cannot be rubbed off the paper and cannot be wiped off with a swab soaked in ethanol. After annealing to 80 ° C, the white typeface disappears.

Claims

Patentansprüche claims
1. Organisches mehrphasiges Effektfarbmittel aus einem Gemisch von mindestens zwei organischen Substanzen, die ein Mehrphasensystem ausbilden, wobei das Mehrphasensystem a) eine oder mehrere disperse Phasen, im Folgenden gemeinsam als Phase 1 bezeichnet, und b) eine kontinuierliche Matrixphase (Phase 2) aufweist und c) gegebenenfalls in der Matrixphase Hilfs- und/oder Zusatzstoffe enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die disperse Phase (Phase 1) durch die Matrixphase (Phase 2) nicht oder in sehr geringem Maße quellbar ist, die Phase 1 in der Phase 2 zumindest Domänen regelmäßiger Struktor ausbildet und ein Unterschied zwischen den Brechungsindices der Phasen 1 und 2 besteht.1. Organic multi-phase effect colorant from a mixture of at least two organic substances which form a multi-phase system, the multi-phase system a) one or more disperse phases, hereinafter referred to collectively as phase 1, and b) a continuous matrix phase (phase 2) and c) if appropriate, auxiliaries and / or additives are present in the matrix phase, characterized in that the disperse phase (phase 1) cannot be swelled by the matrix phase (phase 2) or swells to a very small extent, phase 1 in phase 2 at least Domains regular structure and there is a difference between the refractive indices of phases 1 and 2.
2. Effektfarbmittel gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied Δn zwischen den Brechungsindices der2. Effect colorant according to claim 1, characterized in that the difference Δn between the refractive indices of the
Phasen 1 und 2 mindestens 0,001, vorzugsweise 0,01 , insbesondere 0,1 Einheiten beträgt.Phases 1 and 2 is at least 0.001, preferably 0.01, in particular 0.1 units.
3. Effektfarbmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die disperse Phase (Phase 1) ein oder mehrere Polymere (Phase- 1 -Polymere) enthält.3. effect colorant according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the disperse phase (phase 1) contains one or more polymers (phase 1 polymers).
4. Effektfarbmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Matrixphase (Phase 2) ein oder mehrere Polymere (Phase-2-Polymere) enthält. 4. effect colorant according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the matrix phase (phase 2) contains one or more polymers (phase 2 polymers).
5. Effektfarbmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis5. effect colorant according to at least one of claims 1 to
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel der dispersen Phase eine Teilchengröße von 0,05 bis 5 μm, vorzugsweise von 0, 1 bis 2 μm, insbesondere von 0, 15 bis 1,0 μm haben.4, characterized in that the particles of the disperse phase have a particle size of 0.05 to 5 μm, preferably of 0.1 to 2 μm, in particular of 0.15 to 1.0 μm.
6. Effektfarbmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis6. Effect colorants according to at least one of claims 1 to
5, dadurch gekennzeichnet, daß es 20 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 95 Gew.-% , insbesondere 60 bis 90 Gew.-% der dispergierten Phase- 1 -Polymeren, und 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-%, insbesondere 10 bis 40 Gew.-5, characterized in that it is 20 to 99 wt .-%, preferably 40 to 95 wt .-%, in particular 60 to 90 wt .-% of the dispersed phase 1 polymers, and 1 to 80 wt .-%, preferably 5 to 60% by weight, in particular 10 to 40% by weight
% Bestandteile der Phase 2 enthält, wobei die Phase 2 ihrerseits 60 bis 100 Gew.-% , vorzugsweise 70 bis 99 Gew.-%, insbesondere 80 bis 95 Gew.-% Polymermaterial, und 0 bis 40 Gew.-% , vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-% Hilfs- und/oder Zusatzstoffe enthält.% Contains constituents of phase 2, phase 2 in turn comprising 60 to 100% by weight, preferably 70 to 99% by weight, in particular 80 to 95% by weight of polymer material, and 0 to 40% by weight, preferably 1 contains up to 30 wt .-%, in particular 5 to 20 wt .-% auxiliaries and / or additives.
7. Effektfarbmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis7. effect colorant according to at least one of claims 1 to
6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Pigment mit einer gegen wäßrige und organische Medien beständigen Polymer-Matrix vorliegt.6, characterized in that it is present as a pigment with a polymer matrix resistant to aqueous and organic media.
8. Effektfarbmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis8. effect colorant according to at least one of claims 1 to
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Pigmentteilchen deutlich geringer ist als ihre laterale Ausdehnung.7, characterized in that the thickness of the pigment particles is significantly less than their lateral extent.
9. Effektfarbmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis9. effect colorant according to at least one of claims 1 to
8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Pigmentteilchen 1 bis 100 μm, insbesondere 10 bis 100 μm, bei einer lateralen Ausdehnung von 20 bis 3000 μm, vorzugsweise 50 bis 1000 μm, beträgt. 8, characterized in that the thickness of the pigment particles is 1 to 100 microns, in particular 10 to 100 microns, with a lateral extent of 20 to 3000 microns, preferably 50 to 1000 microns.
10. Effektfarbmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es als dekorativer und/oder schützender Überzug vorliegt, mit einer gegen wäßrige und organische Medien beständigen Polymer-Matrix.10. Effect colorant according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that it is present as a decorative and / or protective coating, with a polymer matrix resistant to aqueous and organic media.
11. Effektfarbmittel gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es als Folie mit einer gegen wäßrige und organische Medien beständigen Polymer-Matrix vorliegt.11. Effect colorant according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that it is present as a film with a polymer matrix resistant to aqueous and organic media.
12. Verwendung der organischen Effektfarbmittel des Anspruchs 1 oder 7 zur Farbgebung in Lacken, Druckfarben, Tinten, zur Massefärbung von Polymeren, als Sicherheits-Signalfarbe und zur Herstellung optischer Filter.12. Use of the organic effect colorants of claim 1 or 7 for coloring in lacquers, printing inks, inks, for mass coloring of polymers, as a safety signal color and for the production of optical filters.
13. Lack aus einem lösungsmittelhaltigen, wasserbasierenden, oder einem von Lösungsmitteln und/oder Wasser freien Bindemittel und Farbkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß er ein organisches Effektfarbmittel des Anspruchs 1 oder 7 enthält.13. varnish from a solvent-containing, water-based, or a solvent and / or water-free binder and color bodies, characterized in that it contains an organic effect colorant of claim 1 or 7.
14. Druckfarbe oder Tinte aus einem lösungsmittelhaltigen, wasserbasierenden, oder einem von Lösungsmitteln und/oder Wasser freien Bindemittel und Farbkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein organisches Effektfarbmittel des Anspruchs 1 oder 7 enthält.14. Printing ink or ink from a solvent-based, water-based, or from a solvent and / or water-free binder and color bodies, characterized in that it contains an organic effect colorant of claim 1 or 7.
15. Pastöse oder fluide, insbesondere streich-, spritz- oder gießfähige Zubereitungen von festen Pase-1 -Polymeren in einer Schmelze oder Dispersion/Emulsion der Phase-2-Polymeren oder in einem bei Normaltemperatur oder erst bei erhöhter Tempe- ratur flüssigen Substanzgemisch, enthaltend Vorstufen der Phase-2-Polymeren, welche in die Phase-2-Polymeren überführt werden können.15. Pasty or fluid, in particular spreadable, sprayable or pourable, preparations of solid phase 1 polymers in a melt or dispersion / emulsion of the phase 2 polymers or in one at normal temperature or only at elevated temperature. rature liquid substance mixture containing precursors of the phase 2 polymers, which can be converted into the phase 2 polymers.
16. Pastöse oder fluide Zubereitong gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Viskosität so niedrig ist, oder durch einfache Maßnahmen soweit herabgesetzt werden kann, daß die Phase- 1 -Polymeren zumindest Domänen regelmäßiger Anordnung ausbilden können.16. Pasty or fluid preparation clay according to claim 15, characterized in that its viscosity is so low or can be reduced by simple measures to the extent that the phase 1 polymers can form at least domains of a regular arrangement.
17. Pastöse oder fluide Zubereitong gemäß mindestens einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie 20 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.-%, insbesondere 40 bis 80 Gew.-% der dispergierten Phase- 1 -Polymeren, und 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-%, insbesondere 20 bis 60 Gew.-% eines fluiden oder pastösen Substanzgemisches enthält, das seinerseits 5 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 90 Gew.-%, insbesondere 20 bis 70 Gew.-% geschmolzene oder dispergierte Phase-2-Polymere oder Polymer-Vorstufen, und 95 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 90 bis 10 Gew.-%, insbesondere 80 bis 30 Gew.-% an Lösungs-, Dispergier-, Hilfsund/oder Zusatzstoffen enthält.17. Pasty or fluid preparation clay according to at least one of claims 15 and 16, characterized in that it contains 20 to 99% by weight, preferably 30 to 90% by weight, in particular 40 to 80% by weight of the dispersed phase 1 Polymers, and 1 to 80% by weight, preferably 10 to 70% by weight, in particular 20 to 60% by weight, of a fluid or pasty substance mixture which in turn contains 5 to 95% by weight, preferably 10 to 90 % By weight, in particular 20 to 70% by weight, of melted or dispersed phase 2 polymers or polymer precursors, and 95 to 5% by weight, preferably 90 to 10% by weight, in particular 80 to 30% by weight. -% of solvents, dispersants, auxiliaries and / or additives.
18. Feste Zubereitungen der Phase-1-Polymeren, umfassend Phase- 1 -Polymere und die zur Bildung einer kontinuierlichen Matrix erforderliche Menge Phase-2-Polymere in Pulverform oder eine entsprechende Menge eines bei Normaltemperatar festen Substanzgemisches, welches in die Phase-2-Poly meren überführt werden kann. 18. Solid preparations of the phase 1 polymers, comprising phase 1 polymers and the amount of phase 2 polymers in powder form required to form a continuous matrix or a corresponding amount of a mixture of substances which is solid at normal temperature and which is incorporated into the phase 2 Poly mers can be transferred.
19. Feste Zubereitong gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie 20 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 95 Gew.-%, insbesondere 60 bis 90 Gew.-% der Phase- 1 -Polymeren, und 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-%, insbesondere 10 bis 40 Gew.-% eines festen Substanzgemisches enthält, das seinerseits 60 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 99 Gew.-%, insbesondere 80 bis 95 Gew.-% schmelzbare, dispergierfähige oder lösliche Phase-2-Polymere oder Polymer- Vorstufen, und 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-% , insbesondere 5 bis 20 Gew.-% Hilfs- und/oder19. Solid preparation clay according to claim 18, characterized in that it contains 20 to 99% by weight, preferably 40 to 95% by weight, in particular 60 to 90% by weight of the phase 1 polymers, and 1 to 80% by weight .-%, preferably 5 to 60 wt .-%, in particular 10 to 40 wt .-% of a solid substance mixture, which in turn 60 to 100 wt .-%, preferably 70 to 99 wt .-%, in particular 80 to 95 wt % meltable, dispersible or soluble phase 2 polymers or polymer precursors, and 0 to 40% by weight, preferably 1 to 30% by weight, in particular 5 to 20% by weight of auxiliaries and / or
Zusatzstoffe enthält.Contains additives.
20. Verwendung der festen, fluiden oder pastösen Zubereitungen zur Herstellung dekorativer und/ oder schützender Überzüge.20. Use of the solid, fluid or pasty preparations for the production of decorative and / or protective coatings.
21. Pulverförmiges Polymermaterial im wesentlichen bestehend aus Partikeln der Phase- 1 -Polymeren, wobei die Partikel eine Größe von 0,05 bis 5 μm, vorzugsweise von 0,1 bis 2 μm, insbesondere 0, 15 bis 1 ,0 μm und speziell von 0,2 bis 0,7 μm und einen Polydispersitätsindex P.I. unter 0,6, vorzugsweise unter 0,4, insbesondere unter 0,3 aufweisen.21. Powdery polymer material consisting essentially of particles of phase 1 polymers, the particles having a size of 0.05 to 5 μm, preferably 0.1 to 2 μm, in particular 0.15 to 1.0 μm and especially of 0.2 to 0.7 μm and a polydispersity index PI have less than 0.6, preferably less than 0.4, in particular less than 0.3.
22. Verwendung des pulverförmigen Polymermaterials des Anspruchs 21 zur Herstellung des mehrphasigen Effektfarbmittels des Anspruchs 1.22. Use of the powdery polymer material of claim 21 for the production of the multi-phase effect colorant of claim 1.
23. Verfahren zur Herstellung des mehrphasigen Effektfarbmittels des Anspruchs 1 umfassend die folgenden Schritte: a) Herstellung einer Suspension eines oder mehrerer fester, nicht quellbarer Phase- 1 -Polymeren in einer flüssigen Mischung von Monomeren, Präpolymeren oder Polymeren der Phase 2, erforderlichenfalls einem Lösungs-, Verdünnungsmittel, in dem zur Phase 2 gehörende Festkörper dispergiert werden, und gegebenenfalls weiteren Hilfsmitteln, wobei die Monomer- und Poly- merbestandteile so ausgewählt werden, daß sich nach der23. A process for the preparation of the multi-phase effect colorant of claim 1 comprising the following steps: a) Preparation of a suspension of one or more solid, non-swellable phase 1 polymers in a liquid mixture of Monomers, prepolymers or polymers of phase 2, if necessary a solvent, diluent in which solids belonging to phase 2 are dispersed, and optionally further auxiliaries, the monomer and polymer constituents being selected such that the
Aushärtung der Phase-2-Polymeren zwischen den Phasen 1 und 2 ein Unterschied in den Brechungsindices ergibt, b) Auftrag der gemäß a) hergestellten Mischung auf ein Substrat, c) Orientierung der Phase- 1 -Polymerpartikel zu zumindest Domä- nen regelmäßiger Struktor, d) gegebenenfalls Verdunstenlassen oder Abtreiben des eventuell in der aufgetragenen Schicht enthaltenen Lösungs- oder Verdünnungsmittels und e) erforderlichenfalls Aushärtung des auf dem Substrat befindli- chen Films, f) Ablösung des ausgehärteten Films vom Substrat und g) sofern ein Pigment oder ein Pulver hergestellt werden soll, Zerkleinerung des abgelösten Films auf die gewünschte Partikelgröße.Hardening of the phase 2 polymers between phases 1 and 2 results in a difference in the refractive indices, b) application of the mixture prepared according to a) to a substrate, c) orientation of the phase 1 polymer particles to at least domains of regular structure, d) if necessary, allowing the solvent or diluent possibly contained in the applied layer to evaporate or e) and e) if necessary curing the film on the substrate, f) detaching the cured film from the substrate and g) if a pigment or powder is produced should, shredding the detached film to the desired particle size.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die disperse Phase 1, gegebenenfalls in einem separaten Verfahrensschritt, durch Emulsions-, Suspensions-, Mikroemulsions- oder Mikrosuspensionspolymerisation hergestellt wird.24. The method according to claim 23, characterized in that the disperse phase 1, optionally in a separate process step, is prepared by emulsion, suspension, microemulsion or microsuspension polymerization.
25. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag der Mischung gemäß Verfahrensschritt b) auf das Substrat in Form einer Vielzahl von kleinen Punkten gewünschter Form und Größe erfolgt und der Zerkleinerungsschritt g) erleichtert wird oder unterbleiben kann.25. The method according to at least one of claims 23 and 24, characterized in that the application of the mixture according to process step b) is carried out on the substrate in the form of a plurality of small dots of the desired shape and size and the comminution step g) is facilitated or can be omitted.
26. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt a) unter26. The method according to at least one of claims 23 to 25, characterized in that step a) under
Einsatz einer Zubereitong des Anspruchs 15 oder des Anspruchs 18 oder eines Pulvers des Anspruchs 21 ausgeführt wird.Use of a preparation of claim 15 or claim 18 or a powder of claim 21 is carried out.
27. Verfahren zur Erzeugung von dekorativen und/oder schützenden27. Process for the production of decorative and / or protective
Überzügen durch Auftrag eines Beschichtongsmittels in an sich bekannter Weise auf das zu schützende, gegebenenfalls vorbehandelte Material, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschich- tongsmittel eine Zubereitung eines der Ansprüche 15 oder 18 eingesetzt wird. Coatings by applying a coating agent to the material to be protected, optionally pretreated, in a manner known per se, characterized in that a preparation of one of claims 15 or 18 is used as the coating agent.
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