CH615213A5 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pigment-Komposition, welche in wässerigen Systemen leicht dispergierbar ist, insbesondere in Emulsionsfarben, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
In Wasser dispergierbare Pigmente liegen normalerweise in Form einer Paste vor, so dass bei deren Verwendung grosse Mengen Wasser, oberflächenaktive Stoffe und Feuchthaltungsmittel zu berücksichtigen sind. Ausserdem muss man, um intensiv gefärbte Anstriche zu erhalten, den Gehalt an Titandioxid reduzieren, was die Struktur des Anstrichs beeinflussen kann. Es ist deshalb erwünscht, kompaktere und leichter zu handhabende Produkte herzustellen, welche mehr Pigment enthalten und deshalb je Gewichtseinheit eine grössere Farbintensität aufweisen.
Es ist bekannt, ein nicht-ionisches oberflächenaktives Produkt während der Pigmentsynthese zuzugeben, um so eine sehr feine Verteilung des Pigmentes zu erreichen, wobei jedoch das Pigment aus dieser Suspension nicht isolierbar ist. Ausserdem sind pulverförmige Pigmente bekannt, welche ungefähr 50% Pigment und 50% einer anionischen oberflächenaktiven Verbindung enthalten. Diese sind jedoch den pasten-förmigen Produkten unterlegen, wenn sie zu Anstrichfarben verarbeitet werden, weil sie weniger waschbeständige Anstriche ergeben. Pulverförmige organische Pigmente können normalerweise nicht leicht in wässerigen Systemen wie in Emulsionsfarben dispergiert werden, weshalb sie normalerweise zuerst zu einer pastenförmigen wässerigen Dispersion verarbeitet und erst nachher einem Anstrichfarben-System zugefügt werden. Das Britische Patent Nr. 946 053 beschreibt die Stabilisierung einer wässerigen Pigment-Dispersion, erhalten aus dem Presskuchen oder direkt bei der Synthese des Pigmentes, durch Erhitzen der wässerigen Dispersion mit einer nichtionischen oberflächenaktiven Verbindung auf Temperaturen oberhalb des Trübungspunktes oder oberflächenaktiven Substanz und nachherige Isolation und Waschen mit Wasser, dessen Temperatur ebenfalls oberhalb des Trübungspunktes liegt.
Es wurde nun gefunden, dass es unnötig ist, auf Temperaturen oberhalb des Trübungspunktes zu erhitzen, und dass das Pigment isoliert werden kann, ohne dabei die oberflächenaktive Verbindung zu desorbieren, wenn man zusätzlich zum nichtionischen oberflächenaktiven Mittel eine polymere Carbonsäure oder deren Anhydrid oder Salz zugibt und darauf auf einen pH-Wert von höchstens 4 stellt. Eine so hergestellte Pigment-Komposition kann durch langsames Verrühren schnell redispergiert werden in leicht alkalischen wässerigen Systemen.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Pigment-Komposition, enthaltend ein Pigment und mindestens 5 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Komposition, eines Komplexes, der aus einer oder mehreren nichtionischen oberflächenaktiven Polyäther-Verbindungen auf der Basis von Äthylenoxid und aus einer homo- oder copolymeren Carbonsäure oder deren Anhydrid oder Salz mit einem Molekulargewicht von mindestens 1500 gebildet wird.
Die Menge des verwendeten Komplexes hängt ab von seinem Einfluss auf die Eigenschaften des wässerigen Systems, in welches die Pigment-Komposition eingearbeitet wird. Wenn beispielsweise die Menge des Komplexes zu gross ist, kann dies einen ungünstigen Einfluss auf die Eigenschaften des Films aus dem wässerigen System haben, worin die Pigment-Komposition einverleibt ist, zum Beispiel kann die Waschechtheit gering sein. Eine zu geringe Menge des Komplexes bewirkt eine Verschlechterung der Dispergierbar-keit im Applikationssystem.
Die Pigment-Komposition enthält vorzugsweise 70 bis 95 Gew.-% Pigment und 30 bis 5 Gew.-% des Komplexes.
Die nichtionische oberflächenaktive Verbindung soll unter alkalischen Bedingungen löslich und im sauren Milieu mit der polymeren Carbonsäure fällbar sein. Vorausgesetzt, dass die obigen Eigenschaften vorhanden sind, kann das Molekulargewicht im Bereich von 350 bis 8 000 000 schwanken.
Die nichtionische oberflächenaktive Verbindung ist beispielsweise Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht zwischen 600 und 1 000 000, oder ein Anlagerungsprodukt von Äthylenoxid an ein Alkylphenol, an einen Alkohol oder an eine Carbonsäure, oder ein äthoxyliertes Amin oder ein Polyvinyläther.
Die nichtionische oberflächenaktive Verbindung kann anionische und kationische Gruppen enthalten und weitere Alkoxygruppen wie Propoxygruppen, vorausgesetzt, dass der nichtionische Charakter überwiegt und dass die oberflächenaktive Verbindung die Eigenschaft behält, mit einer Poly-
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carbonsäure einen Niederschlag zu bilden. Co-Polymere von Äthylenoxid und Propylenoxid können ebenfalls als nichtionische oberflächenaktive Verbindungen verwendet werden, wobei deren Molekulargewicht vorzugsweise mindestens 600 beträgt.
Eine besonders geeignete nichtionische oberflächenaktive Verbindung ist äthoxyliertes Nonylphenol, welches vermischt mit einem Block-Copolymeren aus Äthylenoxid und Propylenoxid verwendet werden kann.
Beispiele für verwendbare nichtionische oberflächenaktive Verbindungen sind Handelsprodukte mit den Markennamen «Lissapol NX» (ein äthoxyliertes Nonylphenol), «Supronic E 400» (ein Block-Copolymeres aus Äthylenoxid und Propylenoxid), «Pluronic L64» (ein Block-Copolymeres aus Äthylenoxid und Propylenoxid), «Texafor D5» und «Texafor D20» welche modifizierte Äthylenoxid- Anlagerungsprodukte sind und auch «Polychol 10».
Die polymere Carbonsäure kann ein homopolymeres oder copolymeres sein. Das Homopolymere kann sich ableiten von einer ungesättigten Monocarbonsäure wie Acrylsäure, Metha-crylsäure oder Crotonsäure, oder auch von einer Dicarbon-säure wie Maleinsäure. Das Copolymere kann hergestellt sein durch Copolymerisation eines oder mehrerer, eine Carboxyl-gruppe enthaltenden Monomeren, beispielsweise eine ungesättigte Monocarbonsäure, wie Acrylsäure, Methacrylsäure oder Crotonsäure, oder eine ungesättigte Polycarbonsäure wie Maleinsäure, Itaconsäure, Aconitsäure oder Fumarsäure, beziehungsweise ein entsprechendes Anhydrid davon, mit einer oder mehreren Arten von Vinylmonomeren, welche keine Carboxylgruppe enthalten, beispielsweise Äthylen, Propylen, Diisobutylen, ein Acrylsäureester wie Methacrylat, Äthylacrylat oder Butylacrylat, ein Methacrylsäureester wie Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Butylmethacrylat oder Dodecylmethacrylat, ein Crotonsäureester wie Methylcroto-nat, Äthylcrotonat oder Butylcrotonat, Acrylnitril, ein ungesättigtes Säureamid wie Acrylamid, Methacrylamid oder Crotonamid, eine aromatische Vinylverbindung wie Styrol oder a-Methylstyrol, ein Vinylhalogenid -wie Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid, ein Vinylester wie Vinylformiat, Vi-nylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylversatat oder Vinylstearat.
Beispiele für polymere Carbonsäuren oder deren Anhydride sind Polymaleinsäure, Copolymere aus Methacrylsäure oder Acrylsäure und wasserunlöslichen Monomeren wie Do-dekylmethacrylat, Copolymere aus Äthylen und Maleinsäureanhydrid oder Copolymere aus Diisobutylen u. Maleinsäure-anhydrid. Bevorzugte polymere Carbonsäuren sind Polyacryl-säure und Polymethacrylsäure.
Das Molekulargewicht der polymeren Carbonsäure beträgt vorzugsweise mindestens 2000 und kann sehr gross sein, wie beispielsweise 2 000 000, vorausgesetzt, dass die Polycarbonsäure unter sauren Bedingungen mit der nichtionischen oberflächenaktiven Verbindung aus einer wässerigen Lösung gefällt werden kann.
Beispiele für geeignete polymere Carbonsäuren sind das Handelsprodukt «Versicol Sil», (ein Polyacrylat mit einem ungefähren durchschnittlichen Molekulargewicht von 250 000) «Vinapol 1640» (eine Lösung des Kaliumsalzes eines niedrig molekularen Polymethacrylsäure) und «Orotan 731» (die Lösung eines Salzes eines Copolymeren aus Maleinsäureanhydrid und Di-isobutylen).
Das Verfahren zur Herstellung der Pigment-Komposition ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Pigmentdispersion mit mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Endprodukts, einer Kombination aus einer nichtionischen Poly-ätherverbindung auf Basis von Äthylenoxid und einer homo-oder co-polymeren Carbonsäure oder deren Anhydrid oder Salz mit einem Molekulargewicht von mindestens 1500 behandelt, anschliessend den pH-Wert auf 4 oder darunter herabsetzt, wobei ein Komplex aus beiden Verbindungen ausgefällt wird, welcher sich auf dem Pigment niederschlägt, und die erhaltene Pigment-Komposition abtrennt.
s Das polymere Carboxylat und die nichtionische oberflächenaktive Verbindung können Substituenten aufweisen, wie Amino-, Amido- oder Alkoxy-Gruppen, vorausgesetzt dass sie die Fällung der zwei Komponenten nicht stören. Beispielsweise stören kleine Mengen von basischen Gruppen in io der nichtionischen oberflächenaktiven Verbindung das erfin-dungsgemässe Verfahren nicht.
Das Äquivalent-Verhältnis von Äther-Sauerstoff in der nichtionischen oberflächenaktiven Verbindung zur Carboxylgruppe im polymeren Carboxylat ist zweckmässigerweise 1 : 1 15 bis 3 : 1.
Der gebildete Komplex ist bei gewissen charakteristischen pH-Werten wasserunlöslich, normalerweise bei einem pH-Wert unterhalb 4. Die Variablen, welche entscheidend sind, ob ein Komplex ausgefällt wird oder nicht, sind:
20 1. Der Gehalt der oberflächenaktiven Verbindung an
Oxäthylgruppen.
2. Die Art der oberflächenaktiven Verbindung, beispielsweise deren sterische und chemische Eigenschaften.
3. Das Molekulargewicht der polymeren Carbonsäure. 25 4. Die Art der polymeren Carbonsäure.
Ob irgend eine Kombination von nichtionischer oberflächenaktiver Verbindung mit polymerem Carboxylat einen unlöslichen Komplex bildet, kann festgestellt werden durch Ansäuern einer verdünnten wässerigen Lösung der Mischung 30 und durch Beobachten, ob ein Niederschlag entsteht.
Die Pigment-Kompositionen der Erfindung sind leicht dispergierbar in wässerigen Systemen wie Emulsionsfarben und Tinten. Sie haben einen höheren Pigmentgehalt und weisen appliziert, eine höhere Nass-Reibechtheit auf als bis-35 her bekannt gewordene Pigmentpulver.
Die folgenden Beispiele illustrieren die vorliegende Erfindung, wobei die angegebenen Prozente Gewichtsprozente darstellen.
40 Beispiel 1
Einem Presskuchen enthaltend 100 g des Calciumsalzes des roten Azofarbstoffes aus diazotierter 2-Amino-4-chlor--5-methyI-benzol-sulfonsäure und 2-Hydroxy-3-naphthoe-säure werden 10 g «Lissapol NX» (ein Anlagerungsprodukt 45 von Äthylenoxid an Nonylphenol) zugegeben und während 30 Minuten bei höchster Geschwindigkeit verrührt, wobei ein flüssiges Gemisch erhalten wird. Dieses wird mit ungefähr 4 Liter Wasser verdünnt, mit 8 g «Supronic E400» (ein Äthylenoxid-Propylenoxid Block-Copolymeres) und mit 5 g 50 «Versicol Sil» (ein hochmolekulares Polyacrylat) versetzt und während einer halben Stunde langsam verrührt. Darauf wird auf einen pH-Wert von 2,5 mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure angesäuert, das Unlösliche abfiltriert, säurefrei gewaschen und bei 50°C getrocknet. Nach dem Vermählen 55 wird eine rote Pigment-Komposition erhalten mit einem Pigmentgehalt von 85,4%, welche dispergierbar ist in verdünntem wässerigen Ammoniak, in wässerigen Acryltinten und in Emulsionsfarben.
60 Beispiel 2
70 g des Azofarbstoffes aus diazotiertem 2,4-Dinitroanilin und ß-Naphthol, 7 g «Lissapol NX» (ein Anlagerungsprodukt von Äthylenoxid an Nonylphenol), 7 g Supronic E400 (ein Äthylenoxid-Propylenoxid Block-Copolymeres), 7,2 g S9 einer 25 gewichtsprozentigen wässerigen Lösung von «Oro-tan-731» (ein carboxyliertes Polymeres) und 48 g Wasser werden in einem Dreiwalzen-Knetwerk behandelt, wobei eine Pigmentpaste entsteht. 85 g davon werden verdünnt mit 1,5
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Liter Wasser und mit 2,2 g «Versicol Sil» (ein hochmolekulares Polyacrylat) versetzt. Die Mischung wird während einer halben Stunde verrührt und dann mit verdünnter Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,0 eingestellt. Das Unlösliche wird abfiltriert, säurefrei gewaschen und bei 50°C getrocknet. Die so erhaltene rote Festsubstanz ist in wässerigem Alkali dispergierbar.
Beispiel 3
Zu einer Lösung von 3,7 g Natriumhydroxid in 200 ml Wasser werden 16,2 g Acetoacet-2-chloranilid gegeben. Diese Lösung wird mit 8 g Essigsäure und 5 g Natriumacetat vermischt und darauf mit 2,4 g «Lissapol NX» (ein Anlagerungsprodukt von Äthylenoxid an Nonylphenol) und mit 1,8 g «Pluronic L64» (ein Äthylenoxid-Propylenoxid-Copo-lymeres) versetzt. Darauf wird innerhalb einer Stunde eine Diazolösung einlaufen gelassen, hergestellt aus 15,9 g 2-Ni-tro-4-chloranilin (82%), 16,6 ml konzentrierter Salzsäure und 5,3 g Natriumnitrit. Dann werden 6 g «Vinapol 1640» (Lösung von Kalium-polymethacrylat) zugegeben, nach der Vermischung mit verdünnter Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,0 eingestellt, filtriert, salzfrei gewaschen und bei 50°C vorzugsweise getrocknet, wobei eine gelbe Pigment-Komposition erhalten wird, welche in verdünntem Alkali durch langsames Verrühren dispergierbar ist.
Beispiel 4
Analog Beispiel 3 wird eine Pigment-Komposition hergestellt, wobei die Kupplung ausgeführt wird in Gegenwart von 8% (bezogen auf reines Pigmentgewicht) «Lissapol NX», 10% «Supronic E400», und 3% «Orotan 731 SD». Nach Verrühren mit 4% «Versicol Sil» wird angesäuert. Der erhaltene Presskuchen wird in Wasser dispergiert und im Zerstäuber getrocknet, wobei eine Pigment-Komposition erhalten wird, welche in leicht alkalischen Systemen, beispielsweise in Emulsionsfarben, dispergierbar ist.
Beispiel 5
Man stellt eine Pigment-Komposition her nach dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren, wobei die Kupplung in Gegenwart von 16% (bezogen auf das Pigmentgewicht) «Lissapol NX» durchgeführt wird und, vor dem Ansäuern auf einen pH-Wert von 2, 24% (bezogen auf das Pigmentgewicht) «Vinapol 1640» eingerührt werden.
Beispiel 6
Wie in Beispiel 3 beschrieben wird eine Pigment-Komposition hergestellt, wobei die Kupplung durchgeführt wird in Gegenwart von 8% «Lissapol NX», 6% «Supronic E400», 3% «Orotan 731 SD» und 3,5% eines hochmolekularen Copolymeren aus Dodecylmethacrylat und Methacrylsäure im Gewichtsverhältnis 5 : 95. Ohne weitere Zusätze zu machen wird darauf angesäuert.
Beispiel 7
100 g rotes Eisenoxid, 2,5 g «Supronic E400» und 100 g Wasser werden während einer halben Stunde mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer vermischt und darauf 14 g «Vinapol 1640» (Kalium-Polymethacrylat) zugegeben und die so erhaltene Mischung mit verdünnter Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,8 eingestellt. Nach dem Filtrieren, Waschen, Trocknen und Mahlen wird ein rotes Pulver erhalten, welches durch langsames Verrühren in verdünntem Alkali dispergierbar ist.
Beispiel 8
3,3 Teile Kupfer-Phthalocyanin-Rohpigment wird vermählen mit 6,2 Teilen Natriumsulfat, 0,5 Teilen Natriumacetat und 0,1 Teilen Diäthylanilin. Nach 12 Stunden wird die gemahlene Mischung während 6 Stunden in siedendem Iso-propanol verrührt.
Man gibt darauf 0,75 Teile «Lissapol NX», gelöst in 31 5 Teilen Wasser, zu und destilliert das Isopropanol ab. Dann werden 1,4 Teile «Versicol Ell» -Lösung beigemischt und der pH-Wert auf weniger als 3 eingestellt durch Zugabe von 1,6 Teilen mit 1,6 Teilen Wasser verdünnter Salzsäure. Man filtriert, wäscht sulfatfrei und trocknet bei 50°C, wobei man io eine Pigment-Komposition erhält, welche in wässerigen Emulsionsfarben und Tinten leicht dispergierbar ist.
Beispiele 9-16 15 Man arbeitet nachdem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren, wobei jedoch «Lissapol NX» durch folgende nichtionische oberflächenaktive Verbindungen ersetzt wird:
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Beispiel Nichtionische Oberflächenaktive Verbindung
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Texafor
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Äthoxylierter Fettalkohol
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Texafor
T30
Äthoxylierter Fettalkohol
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Texafor
T45
Äthoxylierter Fettalkohol
12
Texafor
D5
Äthoxyliertes Glyceridöl
13
Texafor
D20
Äthoxyliertes Glyceridöl
14
Texafor
E6
Äthoxylierte gesättigte Fettsäure
15
Texafor
M2
Äthoxylierte ungesättigte Fettsäure
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Polychol 10
Äthoxylierter Lanolinalkohol
Die erhaltenen Pigment-Kompositionen werden bei 50°C getrocknet und sind in handelsüblichen Emulsionsfarben leicht dispergierbar.
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Beispiel 17
Man arbeitet nach dem in Beispiel 12 beschriebenen Verfahren, verwendet jedoch als oberflächenaktiven Stoff 1,4 g 45 «Lissapol NX» und als Polycarbonsäure 1,5 g «Versicol Sil», gelöst in wässerigem Ammoniak (8 Gew.-%).
Das Ansäuern wird durchgeführt mit 15 ml konzentrierter Salzsäure, vorher mit 15 ml Wasser verdünnt.
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Beispiel 18
Eine Pigment-Komposition wurde hergestellt wie in Beispiel 4 beschrieben, wobei jedoch die Kupplung ausgeführt wurde in Gegenwart von 12 Gew.-%, bezogen auf das Pigmentgewicht, «Lissapol NX» und in Gegenwart von 8% «Orotan 731». Das nach dem Ansäuern, Filtrieren und Trocknen erhaltene Pigment war leicht dispergierbar in Emulsionsfarben.
Beispiel 19
0,61 g der nach Beispiel 8 erhaltenen Pigment-Komposi-tion wurde zu 100 g einer käuflichen weissen Emulsionsfarbe gegeben, deren pH-Wert 9,5 betrug. Nach dem Verrühren während 20 Minuten mit einem üblichen Laborato-riumsrührer mit mindestens 500 Umdrehungen pro Minute erzielte man maximale Farbtiefe, ein Zeichen für die vollständige Dispergierung der Pigment-Komposition in der Emulsionsfarbe.
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Beispiel 20
28 g des in Beispiel 4 beschriebenen gelben Produktes wurde zugegeben zu einer Lösung von 17 g wässerigem Lack des Shellack Types und 55 g Wasser bei einem pH-Wert von 9,5. Nach 20 Minuten Rühren bei 4000 Umdrehungen pro Minute wurde eine brauchbare Tinten-Mahlbasis erhalten mit einem Pigmentgehalt von ungefähr 24%. Diese wurde zu einer gebrauchsfertigen Tinte mit 10% Pigmentgehalt verarbeitet.
Beispiel 21
5 Bei analogem Vorgehen wie in Beispiel 20, jedoch unter Verwendung einer wässerigen Acrylharz-Dispersion anstelle der Sheilac-Dispersion wurde ein ähnliches Resultat erhalten.
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Claims (10)
- 6152132PATENTANSPRÜCHE1. Pigment-Komposition, enthaltend ein Pigment und mindestens 5 Gew.- %, bezogen auf das Gewicht der Komposition, eines Komplexes, gebildet aus einer oder mehreren nichtionischen, oberflächenaktiven Polyätherverbindungen auf Basis von Äthylenoxid und einer homo- oder copolymeren Carbonsäure oder deren Anhydrid oder Salz mit einem Molekulargewicht von mindestens 1500.
- 2. Komposition gemäss Anspruch 1, enthaltend 70 bis 95 Gew.-% Pigment und 30 bis 5 Gew.-% Komplex, bezogen auf das Gewicht der Komposition.
- 3. Komposition gemäss Anspruch 1, worin die nichtionische oberflächenaktive Verbindung ein Molekulargewicht von 350 bis 8 000 000 aufweist.
- 4. Komposition gemäss Anspruch 3, worin die nichtionische oberflächenaktive Verbindung Polyäthylenglycol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 600 bis1 000 000 oder eine polyäthylenoxylierte Verbindung aus der Gruppe Alkylphenol, Alkohol oder Carbonsäure ist.
- 5. Komposition gemäss Anspruch 3, worin die nichtionische oberflächenaktive Verbindung ein Copolymeres aus Äthylenoxid und Propylenoxid mit einem Molekulargewicht von mindestens 600 ist.
- 6. Komposition gemäss Anspruch 3, worin die nichtionische oberflächenaktive Verbindung äthoxyliertes Nonyl-phenol ist.
- 7. Komposition gemäss Anspruch 3, worin die nichtionische oberflächenaktive Verbindung eine Mischung aus äthoxyliertem Nonylphenol und einem Block-Copolymeren aus Äthylenoxid und Propylenoxid ist.
- 8. Komposition gemäss Anspruch 1, worin die polymere Carbonsäure Polymaleinsäure ist, oder ein Copolymeres aus Methacrylsäure oder Acrylsäure und Dodecylmethacrylat, ein Copolymeres aus Äthylen und Maleinsäureanhydrid oder ein Copolymeres aus Diisobutylen und Maleinsäureanhydrid im Komplex vorliegt.
- 9. Komposition gemäss Anspruch 1, worin die polymere Carbonsäure Polyacrylsäure oder Polymethacrylsäure ist.
- 10. Verfahren zur Herstellung einer Pigment-Komposition gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch Behandlung einer Pigmentdispersion mit mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Endproduktes, einer Kombination aus einer nichtionischen oberflächenaktiven Polyätherverbindung auf der Basis von Äthylenoxid und einer homo- oder co-poly-meren Carbonsäure oder deren Anhydrid oder Salz mit einem Molekulargewicht von mindestens 1500, durch anschliessende Herabsetzung des pH-Wertes auf 4 oder darunter, wobei ein Komplex aus beiden Verbindungen ausgefällt wird, welcher sich auf dem Pigment niederschlägt, und durch Abtrennung der erhaltenen Pigment-Komposition.
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