EP2137263A2 - Herstellung feinteiliger pigmente - Google Patents

Herstellung feinteiliger pigmente

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EP2137263A2
EP2137263A2 EP08736041A EP08736041A EP2137263A2 EP 2137263 A2 EP2137263 A2 EP 2137263A2 EP 08736041 A EP08736041 A EP 08736041A EP 08736041 A EP08736041 A EP 08736041A EP 2137263 A2 EP2137263 A2 EP 2137263A2
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EP
European Patent Office
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pigment
acid
crystallization modifier
solid
aqueous diluent
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08736041A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Jesse
Benno Sens
Richard Van Gelder
Matthias KLÜGLEIN
Wolfgang Best
Rainer Henning
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Publication of EP2137263A2 publication Critical patent/EP2137263A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0001—Post-treatment of organic pigments or dyes
    • C09B67/0002—Grinding; Milling with solid grinding or milling assistants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09B67/0071—Process features in the making of dyestuff preparations; Dehydrating agents; Dispersing agents; Dustfree compositions
    • C09B67/0084—Dispersions of dyes
    • C09B67/0085—Non common dispersing agents
    • C09B67/0086—Non common dispersing agents anionic dispersing agents

Definitions

  • the invention relates to a process for the formation of organic pigments using sulfonate-containing condensation products based on naphthalenesulfonic acid as crystallization modifiers.
  • Organic pigments often accumulate in the synthesis in coarsely crystalline form with very heterogeneous particle size distribution.
  • the crude pigments are therefore usually subjected to a formation for conversion into a coloristically valuable pigment form which is suitable for the application.
  • a grinding of the crude pigment and subsequent recrystallization of the millbase in an organic solvent is known, or the grinding is carried out as a wet grinding in aqueous suspension in high-speed stirred ball mills.
  • the methods described achieve particle size reduction and thus an improvement in the coloristic properties of the pigments, sometimes with a high expenditure of time, it is difficult to control the particle size of the pigments obtained, and the pigments are frequently used in a number of applications. For example, as a colorant in ink-jet inks, insufficient, because too broad particle size distribution on.
  • WO 02/00643 discloses a process for the formation of quinophthalone crude pigments, in which the crude pigment obtained in the synthesis is subjected to milling in the absence of milling aids and the resulting milled material is subsequently treated in the presence of a quinophthalone derivative in an organic solvent or a Crystallize mixture of organic solvent and water.
  • derivatives are sulfonic acid derivatives of quinophthalone pigments.
  • WO 2004/048482 discloses a process for the formation of organic pigments, in which the pigment is dissolved in concentrated sulfuric acid and the sulfuric acid solution is mixed with water in the presence of a condensation product of naphthalenesulfonic acid and formaldehyde as crystallization modifier.
  • the crystallization modifier is added before the mixing of the sulfuric acid pigment solution or it is in this by reaction of 1- and 2- Naphthalenesulfonic acid with formaldehyde generated in situ.
  • a disadvantage of this in-situ synthesis is that condensation products with broad and poorly defined molecular weight distribution result.
  • the object of the invention is to provide an advantageous and easy to carry out process for the formation of organic pigments, which gives pigments with very good coloristic properties.
  • the object is achieved by a method for forming (finishing) an organic see pigment, in which the pigment is dissolved or dispersed in a mineral acid and from the solution or dispersion, the pigment by mixing with an aqueous diluent in the presence of a sulfonate groups Condensation product of a naphthalenesulfonic acid and at least one aliphatic aldehyde having 1 to 6 carbon atoms crystallize as a crystallization modifier and then the pigment isolated as a solid, characterized in that the crystallization modifier is added with the aqueous diluent.
  • the particle size of the pigment particles can be better controlled.
  • the crystallization modifier is a condensation product of one or more naphthalenesulfonic acids, which may have one or more sulfonic acid groups, preferably 1-naphthalenesulfonic acid, 2-naphthalenesulfonic acid or mixtures thereof, and one or more different aliphatic aldehydes having 1 to 6 C-atoms. Preference is given to mixtures of 1-naphthalenesulfonic acid and 2-naphthalenesulfonic acid, for example in a molar ratio of 4: 1. In general, from 0.5 to 2 mol of aliphatic aldehyde are condensed per mole of naphthalenesulfonic acid present, and this molar ratio is particularly preferably about 1: 1.
  • Preferred aliphatic aldehyde is formaldehyde. Most preferably, only formaldehyde is used.
  • the naphthalenesulfonic acids are prepared by sulfonation of naphthalene with concentrated sulfuric acid or oleum. In this case, to a small extent, multiple sulfonated products and / or sulfones can be formed and consequently also be contained in the condensation products.
  • the crystallization modifier which is generally a commercial product and preferably present as a concentrated aqueous solution, simply becomes the aqueous one
  • the naphthalenesulfonic acid-aldehyde condensates used according to the invention as crystallization modifiers generally have an average molecular weight ⁇ 20,000 g / mol, preferably ⁇ 10,000 g / mol, more preferably from 500 to 15,000 g / mol and in particular from 1,000 to 10,000 g / mol.
  • the atomic ratio of sulfur to carbon is preferably at least 1: 11. Such condensation products are also commercially available.
  • naphthalenesulfonic acid-formaldehyde condensate can be prepared as follows:
  • 1 to 3 parts by weight of naphthalene are sulfonated with 1 to 3 parts by weight of a sulfuric acid having a concentration of 85 to 100 wt .-% or oleum having a free SO 3 content of 2 to 45 wt .-%.
  • the sulfonation can be carried out at temperatures of 80 to 190 0 C, the reaction times are from 0.5 to 10 hours.
  • the sulfonation aids such as boric acid may be present, preferably in a concentration of 0.5 to 5 wt .-%, based on sulfuric acid or oleum.
  • the reaction mixture is diluted with 0.5 to 2 parts of water and then with 0.3 to 1, 8 parts of aqueous formaldehyde solution having a concentration of 20 to 40 wt .-% of formaldehyde at a temperature of 80 to 180 0th C condenses.
  • the condensation mixture is then diluted with up to 0.5 parts of water and adjusted to a pH of 4 to 10 with sodium hydroxide solution.
  • the condensation mixture is finally diluted again with 0.5 part of water, treated with sodium hydroxide solution and lime milk and filtered off from precipitating CaSO 4 .
  • the pH is then adjusted to a value between 4 and 10.
  • the final concentration of 15 to 50% by weight of dry content is adjusted with water.
  • the condensation product generally acts as a crystallization inhibitor.
  • the organic pigment is dissolved or dispersed in a mineral acid and allowed to crystallize from the solution or dispersion by dilution with an aqueous diluent in the presence of the crystallization modifier.
  • Preferred mineral acid is sulfuric acid.
  • the pigment is dissolved in concentrated sulfuric acid.
  • the crystallization modifier is present when mixing the mineral acid pigment solution with the aqueous diluent in the aqueous diluent. In a preferred variant of this process, the mixing takes place by combining the mineral acid pigment solution and the crystallization modifier containing aqueous diluent by means of a mixing nozzle.
  • Aqueous diluent is generally water.
  • the crystallization can also be effected by pouring the mineral acid pigment solution into the aqueous diluent, preferably ice-water.
  • the crystallized organic pigment is allowed to mature in the presence of a surfactant.
  • the surfactant may already be added to the aqueous diluent or added after the crystallization step to the pigment suspension, generally as an aqueous solution.
  • the ripening of the crystallized organic pigment is generally carried out by stirring the pigment suspension at temperatures generally from 40 to 100 ° C. over a period of from 0.5 to 5 hours. This leads to the growth of larger pigment particles at the expense of smaller pigment particles and / or to a smoothing / healing of the crystal surface of the pigment particles.
  • Suitable surfactants are the anionic, cationic, nonionic and amphoteric surfactants mentioned below.
  • the concentration of the pigment in the mineral acid pigment solution is 5 to 30% by weight.
  • the crystallization modifier is generally used in amounts of from 0.1 to 30% by weight, based on the pigment.
  • the volume of the admixed aqueous diluent is generally 1 to 12 times the volume of the mineral acid pigment solution.
  • Suitable pigments which can be formed by the process according to the invention are, for example, azo, azomethine, methine, anthraquinone, phthalocyanine,
  • Preferred pigments are phthalocyanine, perylene,
  • Chinaeridone, indanthrone and quinophthalone pigments, dioxazine and diketopyrrolopyrrole, particularly preferred pigments are phthalocyanine, perylene and indanthrone pigments.
  • the crystallization modifier used according to the invention is generally present in amounts of from 0.1 to 30% by weight, preferably from 0.3 to 25% by weight, particularly preferably from 1 to 22% by weight, based on the pigment solution or Pigment suspension, before. In some cases it may be an advantage, besides others Use crystallization modifiers, dispersants, surfactants or special polymers. Examples of further crystallization modifiers are sulfonic acid-containing pigment derivatives or sulfonamides, such as imidazolemethyl- or pyrazolemethyl-quinone-pigmented sulfonic acids. These may be present during the precipitation step or added later.
  • surfactants examples include anionic surfactants such as alkylbenzenesulfonates or alkylnaphthalenesulfonates or alkylsulfosuccinates, cationic surfactants such as quaternary ammonium salts, for example benzyltributylammonium chloride, or nonionic or amphoteric surfactants such as polyoxyethylene surfactants and alkyl or amidopropyl betaines.
  • anionic surfactants such as alkylbenzenesulfonates or alkylnaphthalenesulfonates or alkylsulfosuccinates
  • cationic surfactants such as quaternary ammonium salts, for example benzyltributylammonium chloride
  • nonionic or amphoteric surfactants such as polyoxyethylene surfactants and alkyl or amidopropyl betaines.
  • the surfactants may be present during the precipitation step or added later.
  • Suitable special polymers are, for example, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyurethanes, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone or cellulose derivatives. These may be present during the precipitation step or added later.
  • the pigment obtained by precipitation and isolated as a solid is dispersed in dilute aqueous sulfuric acid and swollen in the presence of the crystallization modifier. It is advantageous to grind the pigment together with the crystallization modifier before swelling, for example in a stirred ball mill. Swelling leads to the growth of larger pigment particles at the expense of smaller pigment particles and / or to a smoothing / healing of the crystal surfaces of the pigment particles.
  • Suitable dilute sulfuric acid generally has a concentration of 50 to 85, preferably 60 to 85 wt .-% on.
  • the swelling of the pigment in the dilute aqueous sulfuric acid in the presence of the crystallization modifier is generally carried out at temperatures of 15 to 90 0 C over a period of generally 0.5 to 24 hours.
  • the optimum swelling conditions can be determined for each type of pigment in preliminary tests. Then it is diluted with water. To this end, 2 to 6 times as much water is added to the sulfuric acid pigment dispersion. Subsequently, stirring is generally continued for 0.5 to 2 hours.
  • the pigment obtained by precipitation and isolated as a solid is dispersed in water and crystallized in the presence of the crystallization modifier and an additive which increases the solubility of the pigment.
  • an organic solvent is added as the solubility enhancing additive. Suitable organic solvents are, for example, xylenes, glycols, alcohols, THF, acetone, NMP, DMF and nitrobenzene. These are added, based on the aqueous pigment suspension, generally in the amount of 0.1 to 50 wt .-%.
  • the amount of crystallization modifier is generally 0.1 to 30 wt .-%, based on the aqueous pigment suspension (without organic solvent).
  • the suspension is stirred in the presence of the organic solvent at temperatures in the range of 15 ° C. to the boiling point and then the organic solvent is distilled off.
  • the process can also be carried out without solvent under elevated pressure. In this case, a controlled by the crystallization modifier crystal growth of the pigment by Ostwald ripening takes place.
  • the pigment crystallized in the presence of the crystallization modifier is subsequently isolated as a solid by filtration of the aqueous suspension.
  • the pigment isolated as a solid is mixed with a pigment synergist.
  • a pigment synergist is generally a sulfonate-containing derivative of an organic pigment, generally a sulfonate-containing derivative of the aforementioned pigments.
  • the pigment synergist is the sulphonate group-containing derivative of the pigment with which the synergist is blended.
  • the pigment synergist is used in amounts of from 0.1 to 5% by weight, preferably from 1 to 10% by weight, based on the finished pigment formulation.
  • the average particle size of the formed pigments is generally in the range of 10 to 400 nm, preferably 20 to 200 nm.
  • the pigments formed by the process according to the invention may contain the crystallization modifier on the surface of the pigment particles.
  • the pigment preparations may contain further additives, generally in amounts of up to 15% by weight. Further additives are, for example, wetting agents, surfactants, antifoams, antioxidants, UV absorbers, stabilizers, plasticizers and texturizing aids.
  • the testing of the pigment preparations according to the invention takes place in an aqueous lacquer system.
  • a water tinting paste is first prepared based on a water-dilutable polyurethane resin.
  • this water tinting paste (15% strength by weight based on pigment) are added to 225 g of a polyurethane-based compounding varnish (described in Example 3 of WO-A 92/15405). After addition of 7.5 g of water, a pH of 8 is set with aminoethanol. The resulting suspension is stirred for 15 minutes with a propeller stirrer at 1000 rpm.
  • the pigment preparation is then made from the acid with a 25 0 C warm
  • a pigment preparation is obtained which, in an aqueous coating system based on a water-dilutable polyurethane resin, gives a strongly colored and transparent coating having a yellowish red hue.
  • the metallic finish is strong and brilliant.
  • this pigment preparation 50 parts of this pigment preparation are ground together with 3.75 parts of a sulfonic acid group-containing perylene compound (prepared according to Example 3 of EP 0 486 531 B1). With high transparency and yellowish red hue of Metalliclackie- tion, the aqueous coating system based on a water-dilutable polyurethane resin has a lower viscosity than that of the pigment preparation. 2

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Formierung (Finishing) eines organischen Pigments, bei dem man das Pigment in einer Mineralsäure löst oder dispergiert und aus der Lösung oder Dispersion das Pigment durch Vermischen mit einem wässrigen Verdünnungsmittel in Gegenwart eines Sulfonatgruppen aufweisenden Kondensationsproduktes aus einer Naphthalinsulfonsäure und mindestens einem aliphatischen Aldehyd mit 1 bis 6 C-Atomen als Kristallisationsmodifikator kristallisieren lässt und anschließend das Pigment als Feststoff isoliert, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallisationsmodifikator in dem wässrigen Verdünnungsmittel vorliegt.

Description

Herstellung feinteiliger Pigmente
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formierung von organischen Pigmenten unter Verwendung von Sulfonatgruppen aufweisenden Kondensationsprodukten auf Basis von Naphthalinsulfonsäure als Kristallisationsmodifikatoren. Unter "Sulfonatgruppe" wird nachstehend sowohl die (saure) Sulfonsäuregruppe -SO3H als auch ihr Salz -SO3M (M = Metall, Ammonium) verstanden.
Organische Pigmente fallen bei der Synthese häufig in grob kristalliner Form mit sehr heterogener Teilchengrößenverteilung an. Zur Überführung in eine für die Anwendung geeignete, coloristisch wertvolle Pigmentform werden die Rohpigmente daher übli- cherweise einer Formierung unterzogen.
Für diese Zwecke ist eine Mahlung des Rohpigments und anschließende Rekristallisation des Mahlguts in einem organischen Lösungsmittel bekannt, oder die Mahlung wird als Nassmahlung in wässriger Suspension in schnell laufenden Rührwerkskugelmühlen durchgeführt. Mit den beschriebenen Methoden wird zwar, zum Teil unter hohem Zeitaufwand, eine Teilchenzerkleinerung und damit eine Verbesserung der coloristischen Eigenschaften der Pigmente erreicht, jedoch lässt sich die Teilchengröße der erhaltenen Pigmente nur schwer steuern, und die Pigmente weisen häufig eine für eine Reihe von Anwendungen, zum Beispiel als Farbmittel in Ink-Jet-Tinten, unzureichende, da zu breite Teilchengrößenverteilung auf.
Aus der WO 02/00643 ist ein Verfahren zur Formierung von Chinophthalon- Rohpigmenten bekannt, bei dem man das bei der Synthese anfallende Rohpigment einer Mahlung in Abwesenheit von Mahlhilfsmitteln unterzieht und das erhaltene Mahl- gut anschließend in Gegenwart eines Chinophthalonderivats in einem organischen Lösungsmittel oder einem Gemisch aus organischem Lösungsmittel und Wasser kristallisieren lässt. Als Derivate werden beispielsweise Sulfonsäurederivate der Chi- nophthalonpigmente genannt.
Aus WO 2004/048482 ist ein Verfahren zur Formierung von organischen Pigmenten bekannt, bei dem man das Pigment in konzentrierter Schwefelsäure löst und die Schwefelsäurelösung in Gegenwart eines Kondensationsproduktes aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd als Kristallisationsmodifikator mit Wasser mischt. Der Kristallisationsmodifikator wird dabei vor dem Vermischen der schwefelsauren Pig- mentlösung zugegeben oder er wird in dieser durch Umsetzung von 1- und 2- Naphthalinsulfonsäure mit Formaldehyd in situ erzeugt. Nachteilig an dieser in-situ- Synthese ist, dass Kondensationsprodukte mit breiter und schlecht definierter Molekulargewichtsverteilung resultieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vorteilhaftes und einfach durchzuführendes Verfahren zur Formierung von organischen Pigmenten bereitzustellen, welches Pigmente mit sehr guten coloristischen Eigenschaften ergibt.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Formierung (Finishing) eines organi- sehen Pigments, bei dem man das Pigment in einer Mineralsäure löst oder dispergiert und aus der Lösung oder Dispersion das Pigment durch Vermischen mit einem wässri- gen Verdünnungsmittel in Gegenwart eines Sulfonatgruppen aufweisenden Kondensationsproduktes aus einer Naphthalinsulfonsäure und mindestens einem aliphatischen Aldehyd mit 1 bis 6 C-Atomen als Kristallisationsmodifikator kristallisieren lässt und anschließend das Pigment als Feststoff isoliert, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallisationsmodifikator mit dem wässrigen Verdünnungsmittel zugegeben wird.
Da der Kristallisationsmodifikator in dem wässrigen Verdünnungsmittel und nicht in der schwefelsauren Pigmentlösung vorliegt, lässt sich die Teilchengröße der Pigmentparti- kel besser steuern.
Der Kristallisationsmodifikator ist ein Kondensationsprodukt aus einer oder mehreren Naphthalinsulfonsäuren, die eine oder mehr Sulfonsäuregruppen aufweisen können, vorzugsweise aus 1 -Naphthalinsulfonsäure, 2-Naphthalinsulfonsäure oder deren Ge- mischen, und einem oder mehreren verschiedenen aliphatischen Aldehyden mit 1 bis 6 C-Atomen. Bevorzugt sind Gemische aus 1 -Naphthalinsulfonsäure und 2-Naphthalin- sulfonsäure, beispielsweise im Molverhältnis 4 : 1. Im Allgemeinen wird pro mol vorhandener Naphthalinsulfonsäure mit 0,5 bis 2 mol aliphatischem Aldehyd kondensiert, besonders bevorzugt beträgt dieses Molverhältnis ca. 1 : 1.
Bevorzugter aliphatischer Aldehyd ist Formaldehyd. Besonders bevorzugt wird nur Formaldehyd eingesetzt.
Im Allgemeinen werden die Naphthalinsulfonsäuren durch Sulfonierung von Naphthalin mit konzentrierter Schwefelsäure oder Oleum hergestellt. Dabei können in geringem Umfang auch mehrfach sulfonierte Produkte und/oder Sulfone gebildet werden und folglich auch in den Kondensationsprodukten enthalten sein.
Der Kristallisationsmodifikator, der im Allgemeinen ein Handelsprodukt ist und vor- zugsweise als konzentrierte wässrige Lösung vorliegt, wird einfach dem wässrigen
Verdünnungsmittel zugemischt. Ein unter Sicherheitsaspekten nicht ganz unbedenkli- ches Vermischen mit konzentrierter Schwefelsäure ist erfindungsgemäß nicht erforderlich.
Die erfindungsgemäß als Kristallisationsmodifikatoren eingesetzten Naphthalinsulfon- säure-Aldehyd-Kondensate weisen im Allgemeinen ein durchschnittliches Molekulargewicht < 20 000 g/mol, vorzugsweise < 10 000 g/mol, besonders bevorzugt von 500 bis 15 000 g/mol und insbesondere von 1000 bis 10 000 g/mol auf. Das Atomverhältnis Schwefel zu Kohlenstoff beträgt vorzugsweise mindestens 1 : 11. Derartige Kondensationsprodukte sind auch kommerziell erhältlich.
Beispielsweise kann ein geeignetes Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensat wie folgt hergestellt werden:
1 bis 3 Gewichtsteile Naphthalin werden mit 1 bis 3 Gewichtsteilen einer Schwefelsäu- re mit einer Konzentration von 85 bis 100 Gew.-% oder Oleum mit einem Gehalt an freiem SO3 von 2 bis 45 Gew.-% sulfoniert. Die Sulfonierung kann bei Temperaturen von 80 bis 1900C durchgeführt werden, die Reaktionszeiten betragen von 0,5 bis 10 Stunden. Bei der Sulfonierung können Hilfsmittel wie Borsäure anwesend sein, bevorzugt in einer Konzentration von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf Schwefelsäure bzw. Oleum. Nach der Sulfonierung wird das Reaktionsgemisch mit 0,5 bis 2 Teilen Wasser verdünnt und anschließend mit 0,3 bis 1 ,8 Teilen wässriger Formaldehyd-Lösung mit einer Konzentration von 20 bis 40 Gew.-% Formaldehyd bei einer Temperatur von 80 bis 1800C kondensiert. Das Kondensationsgemisch wird anschließend mit bis zu 0,5 Teilen Wasser verdünnt und mit Natronlauge auf einen pH-Wert von 4 bis 10 einge- stellt. Das Kondensationsgemisch wird schließlich nochmals mit 0,5 Teilen Wasser verdünnt, mit Natronlauge und Kalkmilch versetzt und von ausfallendem CaSO4 abfiltriert. Anschließend wird der pH-Wert auf einen Wert zwischen 4 und 10 eingestellt. Zum Schluss wird mit Wasser die Endkonzentration von 15 bis 50 Gew.-% Trockengehalt eingestellt.
Das Kondensationsprodukt wirkt im Allgemeinen als Kristallisationsinhibitor.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Formierung wird das organische Pigment in einer Mineralsäure gelöst oder dispergiert und aus der Lösung oder Dispersion durch Verdünnen mit einem wässrigen Verdünnungsmittel in Gegenwart des Kristallisations- modifikators kristallisieren gelassen. Bevorzugte Mineralsäure ist Schwefelsäure. Insbesondere wird das Pigment in konzentrierter Schwefelsäure gelöst. Dabei liegt der Kristallisationsmodifikator beim Vermischen der mineralsauren Pigmentlösung mit dem wässrigen Verdünnungsmittel in dem wässrigen Verdünnungsmittel vor. In einer bevor- zugten Variante dieses Verfahrens erfolgt das Vermischen durch Zusammenführen der mineralsauren Pigmentlösung und des den Kristallisationsmodifikator enthaltenden wässrigen Verdünnungsmittels mittels einer Mischdüse. Wässriges Verdünnungsmittel ist im Allgemeinen Wasser. Die Kristallisation kann auch durch Gießen der mineralsauren Pigmentlösung in das wässrige Verdünnungsmittel - vorzugsweise Eiswasser - erfolgen.
In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform lässt man nach dem Kristallisieren lassen das kristallisierte organische Pigment in Gegenwart eines Tensids reifen. Das Tensid kann bereits dem wässrigen Verdünnungsmittel zugegeben werden oder nach dem Kristallisationsschritt der Pigmentsuspension zugegeben werden, im Allgemeinen als wässrige Lösung. Das Reifen lassen des kristallisierten organischen Pigments geschieht im Allgemeinen durch Rühren der Pigmentsuspension bei Temperaturen von im Allgemeinen 40 bis 100 0C über einen Zeitraum von 0,5 bis 5 h. Dabei kommt es zum Wachsen von größeren Pigmentpartikeln auf Kosten von kleineren Pigmentpartikeln und/oder zu einer Glättung/Ausheilung der Kristalloberfläche der Pigmentpartikel. Da in Gegenwart eines Tensids gearbeitet wird, findet dieser Vorgang bereits in der wässrigen schwefelsauren Pigmentsuspension mit vergleichsweise geringem Schwefelsäuregehalt statt, wie sie nach dem Vermischen von schwefelsaurer Pigmentlösung mit dem wässrigen Verdünnungsmittel vorliegt.
Geeignete Tenside sind die nachstehend genannten anionischen, kationischen, nicht ionischen und amphoteren Tenside.
Im Allgemeinen beträgt die Konzentration des Pigments in der mineralsauren Pigmentlösung 5 bis 30 Gew.-%. Der Kristallisationsmodifikator wird im Allgemeinen in Mengen von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Pigment, eingesetzt. Das Volumen des zugemischten wässrigen Verdünnungsmittels beträgt im Allgemeinen das 1- bis 12-fache des Volumens der mineralsauren Pigmentlösung.
Geeignete Pigmente, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren formiert werden können, sind beispielsweise Azo-, Azomethin-, Methin-, Anthrachinon-, Phthalocyanin-,
Perinon-, Perylen-, Diketopyrrolopyrrol-, Thioindigo-, Thiazinindigo-, Dioxazin-, Imino- isoindolin-, Iminoisoindolinon-, Chinacridon-, Flavanthron-, Indanthron-, Anthrapyrimi- din- und Chinophthalon-Pigmente. Bevorzugte Pigmente sind Phthalocyanin, Perylen,
Chinaeridon, Indanthron und Chinophthalon-Pigmente, Dioxazin und Diketopyrrolo- pyrrol, besonders bevorzugte Pigmente sind Phthalocyanin-, Perylen- und Indanthron-
Pigmente.
Der erfindungsgemäß verwendete Kristallisationsmodifikator liegt während der Kristallisation im Allgemeinen in Mengen von 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0,3 bis 25 Gew.- %, besonders bevorzugt 1 bis 22 Gew.-%, bezogen auf die Pigmentlösung bzw. Pigmentsuspension, vor. In einigen Fällen kann es von Vorteil sein, daneben weitere Kristallisationsmodifikatoren, Dispergiermittel, Tenside oder spezielle Polymere einzusetzen. Beispiele für weitere Kristallisationsmodifikatoren sind sulfonsäuregruppenhal- tige Pigmentderivate oder Sulfonamide, wie Imidazolmethyl- oder Pyrazolmethylchina- cridon-Pigmentsulfonsäuren. Diese können während des Fällungsschrittes vorliegen oder erst später zugegeben werden. Beispiele für geeignete Tenside sind anionische Tenside wie Alkylbenzolsulfonate oder Alkylnaphthalinsulfonate oder Alkylsulfosuccina- te, kationische Tenside wie quaternäre Ammoniumsalze, beispielsweise Benzyltributyl- ammoniumchlorid, oder nichtionische oder amphotere Tenside wie Polyoxyethylen- Tenside und Alkyl- oder Amidopropyl-Betaine. Die Tenside können während des Fäl- lungsschrittes vorliegen oder erst später zugegeben werden.
Geeignete spezielle Polymere sind beispielsweise Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Polyurethane, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon oder Cellulosederivate. Diese können während des Fällungsschrittes vorliegen oder erst später zugegeben werden.
Es können sich optional verschiedene Nachbehandlungsschritte anschließen. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das durch Fällung erhaltene und als Feststoff isolierte Pigment in verdünnter wässriger Schwefelsäure dispergiert und in Gegenwart des Kristallisationsmodifikators gequollen. Vorteilhaft ist es, vor der Quellung das Pigment zusammen mit dem Kristallisationsmodifikator zu mahlen, beispielsweise in einer Rührwerkskugelmühle. Durch die Quellung kommt es zum Wachsen größerer Pigmentpartikel auf Kosten von kleineren Pigmentpartikeln und/oder zu einer Glättung/Ausheilung der Kristalloberflächen der Pigmentpartikel. Geeignete verdünnte Schwefelsäure weist im Allgemeinen eine Konzentration von 50 bis 85, bevor- zugt 60 bis 85 Gew.-% auf. Das Quellen des Pigments in der verdünnten wässrigen Schwefelsäure in Gegenwart des Kristallisationsmodifikators erfolgt im Allgemeinen bei Temperaturen von 15 bis 90 0C über einen Zeitraum von im Allgemeinen 0,5 bis 24 Stunden. Die optimalen Quellbedingungen können für jede Pigmentart in Vorversuchen ermittelt werden. Anschließend wird noch mit Wasser verdünnt. Hierzu wird im Allge- meinen zu der schwefelsauren Pigmentdispersion das 2- bis 6-fache an Wasser zugegeben. Anschließend wird im Allgemeinen noch 0,5 bis 2 Stunden nachgerührt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das durch Fällung erhaltene und als Feststoff isolierte Pigment in Wasser dispergiert und in Ge- genwart des Kristallisationsmodifikators sowie eines die Löslichkeit des Pigments erhöhenden Zusatzes kristallisiert. Im Allgemeinen wird als die Löslichkeit erhöhender Zusatz ein organisches Lösungsmittel zugegeben. Geeignete organische Lösungsmittel sind zum Beispiel XyIoIe, Glykole, Alkohole, THF, Aceton, NMP, DMF und Nitroben- zol. Diese werden, bezogen auf die wässrige Pigment-Suspension, im Allgemeinen in Menge von 0,1 bis 50 Gew.-% zugegeben. Die Menge an Kristallisationsmodifikator beträgt dabei im Allgemeinen 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die wässrige Pigment- suspension (ohne organisches Lösungsmittel). Im Allgemeinen wird die Suspension in Gegenwart des organischen Lösungsmittels bei Temperaturen im Bereich von 15 0C bis Siedetemperatur gerührt und danach das organische Lösungsmittel abdestilliert. Alternativ kann das Verfahren auch ohne Lösemittel unter erhöhtem Druck durchge- führt werden. Dabei erfolgt ein durch den Kristallisationsmodifikator gesteuertes Kristallwachstum der Pigmentteilchen durch Ostwald-Reifung.
In allen Fällen wird das in Gegenwart des Kristallisationsmodifikators kristallisierte Pigment anschließend durch Filtration der wässrigen Suspension als Feststoff isoliert.
Es können sich weitere Formierungsschritte anschließen. So wird vorzugsweise das als Feststoff isolierte Pigment mit einem Pigmentsynergisten abgemischt. Dabei handelt es sich im Allgemeinen um ein Sulfonatgruppen enthaltendes Derivat eines organischen Pigments, im Allgemeinen um ein Sulfonatgruppen enthaltendes Derivat der zuvor genannten Pigmente. Bevorzugt ist der Pigmentsynergist das Sulfonatgruppen enthaltende Derivat des Pigments, mit dem der Synergist abgemischt wird. Im Allgemeinen wird der Pigmentsynergist in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die fertige Pigmentformulierung, eingesetzt.
Die durchschnittliche Teilchengröße der formierten Pigmente liegt im Allgemeinen im Bereich von 10 bis 400 nm, bevorzugt 20 bis 200 nm.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren formierten Pigmente können den Kristallisationsmodifikator an der Oberfläche der Pigmentteilchen enthalten. Die Pigmentzu- bereitungen können - neben den bereits genannten Pigmentsynergisten - weitere Additive enthalten, im Allgemeinen in Mengen von bis zu 15 Gew.-%. Weitere Additive sind beispielsweise Netzmittel, Tenside, Antischaummittel, Antioxidantien, UV-Absorber, Stabilisatoren, Weichmacher und Texturierungshilfsmittel.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele
Die Prüfung der erfindungsgemäßen Pigmentzubereitungen erfolgt in einem wässrigen Lacksystem.
Dazu wird zuerst eine Wasserabtönpaste auf Basis eines wasserverdünnbaren Polyurethanharzes hergestellt. Es werden 100 g der in Beispiel 1.3 der WO-A-92/15405 beschriebenen Polyurethanharzdispersion, 30 g der Pigmentzubereitung und 50 g Was- ser suspendiert, mit Dimethylethanolamin auf einen pH von 8 eingestellt und in einer Kugelmühle (Beladen mit 1 ,0 - 1 ,6 mm SAZ-Perlen [SAZ = Silizium/Aluminium/Zirkoniumoxid]) 4 h gemahlen.
Im 2. Schritt werden 34 g dieser Wasserabtönpaste (15 gew.-%ig bezogen auf Pig- ment) zu 225 g eines Mischlacks auf Polyurethanbasis (beschrieben in Beispiel 3 der WO-A 92/15405) gegeben. Nach Zugabe von 7,5 g Wasser wird mit Aminoethanol ein pH-Wert von 8 eingestellt. Die erhaltene Suspension wird 15 min mit einem Propeller- rührer bei 1000 U/min gerührt.
Auf Basis der hergestellten wässrigen Basislacke werden Metalliclacke hergestellt und durch Sprühen appliziert.
Als Kristallisationsmodifikator wurde Tamol® NN9401 , ein Naphthalinsulfonsäu- re/Formaldehyd-Kondensationsprodukt mit einem Molekulargewicht im Bereich von 5000 bis 10 000 g/mol eingesetzt.
Beispiel 1
140 Teile Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure-N,N'-dimethyldiimid (Cl. Pigment Red 179) werden in 2576 Teilen Schwefelsäure (96%ig) gelöst und auf 25 0C temperiert.
Die Pigmentzubereitung wird anschließend aus der Säure mit einer 25 0C warmen
Lösung von 19,2 Teilen eines Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Konden- sationsproduktes in 10 000 Teilen Wasser durch Düsenfällung mittels einer Y-Düse
(0,5 mm Bohrungen für die Eduktströme) mit folgenden Fällparametern gefällt: För- dermenge Wasser 400 g/min, Fördermenge Pigmentlösung 100 g/min. Nach jeweils 3 min Vorlaufzeit ohne und mit Regelung der Fördermengen wird die Suspension isoliert, das Pigment filtriert, gewaschen und getrocknet.
Man erhält eine Pigmentzubereitung, die in einem wässrigen Lacksystem auf Basis eines wasserverdünnbaren Polyurethanharzes eine farbstarke und transparente Lackierung mit einem gelbstichig roten Farbton liefert. Die Metalliclackierung ist farbstark und brillant.
Beispiel 2
50 Teile der Pigmentzubereitung 1 werden zusammen mit 3,75 Teilen einer sulfonsäu- regruppenhaltigen Perylenverbindung (hergestellt nach Beispiel 3 der EP 0 486 531 B1 ) gemahlen. Die Metalliclackierung dieser Pigmentzubereitung ist noch transparenter und gelber als Pigmentzubereitung 1. Beispiel 3
1000 Teile der Suspension der Pigmentzubereitung 1 werden mit 2,56 Teilen eines beta-Naphtholethoxylats (Lugalvan BNO 12, BASF) versetzt und 5 Stunden bei 60 0C gerührt. Danach wird die Pigmentzubereitung über eine Nutsche filtriert, bis < 100 μS (Leitfähigkeit des Waschwassers) gewaschen, im Trockenschrank bei 80 0C unter Vakuum getrocknet und gemahlen.
50 Teile dieser Pigmentzubereitung werden zusammen mit 3,75 Teilen einer sulfon- säuregruppenhaltigen Perylenverbindung (hergestellt nach Beispiel 3 der EP 0 486 531 B1 ) gemahlen. Bei hoher Transparenz und gelbstichig roten Farbton der Metalliclackie- rung weist das wässrige Lacksystem auf Basis eines wasserverdünnbaren Polyurethanharzes eine niedrigere Viskosität auf als das aus der Pigmentzubereitung 2.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Formierung (Finishing) eines organischen Pigments, bei dem man das Pigment in einer Mineralsäure löst oder dispergiert und aus der Lösung oder
Dispersion das Pigment durch Vermischen mit einem wässrigen Verdünnungsmittel in Gegenwart eines Sulfonatgruppen aufweisenden Kondensationsproduktes aus einer Naphthalinsulfonsäure und mindestens einem aliphatischen Aldehyd mit 1 bis 6 C-Atomen als Kristallisationsmodifikator kristallisieren lässt und anschließend das Pigment als Feststoff isoliert, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallisationsmodifikator in dem wässrigen Verdünnungsmittel vorliegt.
2. Verfahren nach Ansprüche 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der aliphatische Aldehyd Formaldehyd ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Naphthalinsulfonsäure ein Gemisch aus 1- und 2-Naphthalinsulfonsäure ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Pigment in konzentrierter Schwefelsäure gelöst wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen mit dem wässrigen Verdünnungsmittel mittels einer Mischdüse erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das kristallisierte organische Pigment vor der Isolierung als Feststoff in Gegenwart eines Tensids reifen lässt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tensid in dem wässrigen Verdünnungsmittel enthalten oder nach dem Kristallisationsschritt zugegeben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das als Feststoff isolierte Pigment in Wasser dispergiert und in Gegenwart des Kristallisationsmodifikators sowie eines die Löslichkeit des Pigments erhöhenden Zusatzes kristallisieren lässt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der die Löslichkeit des Pigments erhöhende Zusatz ausgewählt ist aus Xylolen, Glykolen, Alkoho- len, THF, Aceton, NMP, DMF und Nitrobenzol.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das als Feststoff isolierte Pigment in verdünnter wässriger Schwefelsäure dispergiert und in Gegenwart des Kristallisationsmodifikators quellen lässt.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man das als Feststoff isolierte Pigment mit einem Pigmentsynergisten abmischt, der ein Sulfonat- oder Carbonatgruppen enthaltendes Derivat oder ein basisches Derivat eines organischen Pigments ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Pigmentsynergist ein Derivat des Pigments ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Azo-, Azomethin-,
Methin-, Anthrachinon-, Phthalocyanin-, Perinon-, Perylen-, Diketopyrrololpyrrol-, Thioindigo-, Thiazinindigo-, Dioxazin-, Iminoisoindolin-, Iminoisoindolinon-, Chi- nacridon-, Flavanthron-, Indanthron-, Anthrapyrimidin- und Chinophthalon- Pigmenten.
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