DE60100354T2

DE60100354T2 - Pigmentdispergiermittelzusammensetzung

Info

Publication number: DE60100354T2
Application number: DE60100354T
Authority: DE
Inventors: Shang-Jaw Lower Gwynedd Chiou; Scott Lind Lansdale Egolf; Miao-Hsun Lower Gwynedd Sheng
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2021-11-17
Also published as: EP1209195A1; JP2002241666A; AU782834B2; CN1356360A; EP1209195B1; CN1196749C; BR0105734A; US6683121B2; US20020099129A1; AU9133301A; DE60100354D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Pigmentdispergiermittel, insbesondere auf ein Pigmentdispergiermittel, das ein erstes Polymer mit funktioneller Carbonsäuregruppe und ein zweites Poly(ethylenoxid/propylenoxid)-Blockpolymer umfaßt. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Dispergieren eines Pigments in einem wässerigen Medium unter Verwendung des Pigmentdispergiermittels, einer wässerigen Pigmentdispersion, die das Pigmentdispergiermittel umfaßt, und einer wässerigen Tinte, die die Pigmentdispersion umfaßt.
Das Pigment wird in einem wässerigen Medium zusammen mit einem Pigmentdispergiermittel suspendiert und mechanischer Energiezufuhr unterworfen, die allgemein Zermahlen oder Anreiben des Pigments genannt wird, um eine Pigmentdispersion zu bilden. Es wird ein Pigmentdispergiermittel gesucht, das in der Lage ist, die Bildung einer Vielzahl an Pigmenten zu erleichtern, um stabile Pigmentdispersionen bereitzustellen, in denen das Pigment im wesentlichen bei der primären Teilchengröße des Pigments mit der höchsten Pigmentfüllung, die bei einer gewünschten Viskosität möglich ist, bereitgestellt wird.
US-Patent Nr. 6,008,270 offenbart Tintenstrahltinten, die Blockcopolymere von Polyethylenoxid und Polypropylenoxid enthalten; es wird weiterhin offenbart, daß die Blockcopolymere zu der Mühle zugegeben werden können.
US-Patent Nr. 5,172,133 offenbart eine Tinte, die ein wasserlösliches Harz und ein flüssiges Medium umfaßt; das wasserlösliche Harz, das als ein Dispergiermittel für das Pigment enthalten ist, weist vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 3.000 bis 30.000 auf, und kann copolymerisiertes Carbonsäuremonomer enthalten.
Trotzdem werden noch verbesserte Pigmentdispergiermittel erwünscht, um Pigmentdispersionen bereitzustellen, die eine höhere Pigmentfüllung bei einer gegebenen Viskosität aufweisen, und/oder erhöhte Pigmentdispersions-Viskositätsstabilität zeigen, vorzugsweise Kompatibilität mit Tinten-Letdown-Vehiklen und Formulierungskomponenten zeigen.
Es ist nun überraschenderweise herausgefunden worden, daß Pigmentdispergiermittel, die bestimmte erste Polymere mit funktioneller Carbonsäuregruppe und bestimmte zweite Poly(ethylenoxid/propylenoxid)-Blockpolymere in einem gewähltem Verhältnis umfassen, verbesserte Pigmentdispersionseigenschaften bereitstellen, die ebenfalls einen Vorteil in den daraus gebildeten Tinten darstellen.
In einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Pigmentdispergiermittel bereit gestellt, umfassend 80 bis 97 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentdispergiermittels, eines ersten Polymers, umfassend als copolymerisierte Einheiten 15 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des ersten Polymers, eines einfachungesättigten Monomers mit funktioneller Carbonsäuregruppe, wobei das Polymer ein MG von 4.000 bis 16.000 aufweist und das Polymer eine Tg von größer als 70°C aufweist; und 3 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentdispergiermittels, eines zweiten Poly(ethylenoxid/propylenoxid)-Blockpolymers mit einem MG von 3.000 bis 20.000 und einem HLB-Wert von 16 bis 32.
In einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zum Dispergieren eines Pigments in einem wässerigen Medium bereitgestellt, das das Mischen eines wässerigen Mediums, eines Pigments und 1 bis 50 Gew.%, bezogen auf das Trokkengewicht des Pigments, des erfindungsgemäßen Pigmentdispergiermittels und das Unterwerfen der Mischung einer Scherung für eine Zeit, welche zum Dispergieren des Pigments ausreichend ist, umfaßt.
In einem dritten erfindungsgemäßen Aspekt wird eine Pigmentdispersion bereitgestellt, die ein Pigment, das in einem wässerigen Medium dispergiert wird, und 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Pigments, eines erfindungsgemäßen Pigmentdispergiermittels umfaßt.
In einem vierten erfindungsgemäßen Aspekt wird eine wässerige Tinte bereitgestellt, die die erfindungsgemäße Pigmentdispersion umfaßt.
Das erfindungsgemäße Pigmentdispergiermittelumfaßt 80 bis 97 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentdispergiermittels, eines ersten Polymers, umfassend als copolymerisierte Einheiten 15 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des ersten Polymers, eines einfach-ungesättigten Monomers mit funktioneller Carbonsäuregruppe, wobei das Polymer ein MG von 4.000 bis 16.000 aufweist und das Polymer eine Tg von größer als 70 °C aufweist. Das erste Polymer umfaßt als copolymerisierte Einheiten 15 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 55 Gew.%, basierend auf dem Gewicht des ersten Polymers, eines einfach-ungesättigten Monomers, wie beispielsweise (Meth)acrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Monomethylitaconat, Monomethylfumarat, Monobutylfumarat und Maleinsäureanhydrid. Ein bevorzugtes erstes Polymer umfaßt als copolymerisierte Einheiten 25 bis 40 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des ersten Polymers, Acrylsäure.
Das erste Polymer umfaßt weiterhin als copolymerisierte Einheit(en), zumindest ein einfach-ungesättigtes Monomer zusätzlich zu dem Monomer mit funktioneller Carbonsäuregruppe, wie beispielsweise Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Decylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat, Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Aminoalkyl(meth)acrylat, N-Alkylaminoalkyl(methacrylat), N,N-Dialkylaminoalkyl(meth)acrylat; Urieido(meth)acrylat; (Meth)acrylnitril und (Meth)acnlamid; Styrol, α-Methylstyrol, oder andere Alkyl-substituierte Styrole; Butadien; Vinylacetat, Vinylpropionat, oder andere Vinylester; Vinylmonomere, wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und N-Vinylpyrrolidon. Die Verwendung der Bezeichnung „(meth)" gefolgt von einer anderen Bezeichnung, wie Acrylat, Acrylnitril oder Acrylamid, wie sie während der Beschreibung verwendet wird, bezieht sich sowohl auf Acrylat, Acrylnitril als auch Acrylamid. Für das einfach-ungesättigte Monomer wird zusätzlich zu dem Monomer mit funktioneller Carbonsäuregruppe eine Kombination aus Styrol und α-Methylstyrol bevorzugt.
Das erste Polymer weist ein MG von 4.000 bis 16.000 auf, und das Polymer weist eine Tg von größer als 70°C auf. MG, wie hierin angegeben, ist gewichtsmittleres Molekulargewicht, wie es durch Gelpermeationschromatographie, gemessen gegen Polystyrolstandards, bestimmt wird.
Die Glasübergangstemperatur („Tg") des ersten Polymers ist größer als 70°C, die Monomere und die Mengen der Monomere werden ausgewählt, um den erwünschten Polymer-Tg-Bereich zu erreichen, der im Stand der Technik allgemein bekannt ist. Die hierin verwendeten Tg's sind die, die unter Verwendung der Fox-Gleichung berechnet werden (T. G. Fox, Bull. Am. Physics Soc., Volume 1, Ausgabe Nr. 3, Seite 123 (1956)), d. h. zur Berechnung der Tg eines Copolymers von Monomeren M1 und M2,
1/Tg(ber.) = w(M1)/Tg(M1) + w(M2)/Tg(M2), wobei Tg(ber.) die Glasübergangstemperatur, berechnet für das Copolymer, ist, w(M1) die Gewichtsfraktion von Monomet M1 in dem Copolymer ist, w(M2) die Gewichtsfraktion von Monomet M2 in dem Copolymer ist, Tg(M1) die Glasübergangstemperatur des Homopolymers von M1 ist, Tg(M2) die Glasübergangstemperatur des Homopolymers von M2 ist, wobei alle Temperaturen in °K sind.
Die Glasübergangstemperaturen von Homopolymeren können beispielsweise im „Polymer Handbook", herausgegeben von J. Brandrup und E. N. Immergut, Interscience Publishers, gefunden werden.
Die tadikalischen Additionspolymerisationstechniken, die verwendet werden, um das erste Polymer des erfindungsgemäßen Pigmentdispergiermittels herzustellen, sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Bevorzugt sind Polymetisationen in konzentrierter Lösung oder in großen Mengen, vorzugsweise durch ein halbkontinuierliches oder ein kontinuierliches Verfahren unter Verwendung von beispielsweise einem Pfropfenströmungsreaktor, einem CFSTR oder einem Heißrohrreaktor. Freie Radikale erzeugende Initiatorverbindungen, wie Peroxide und Hydroperoxide, können bei einem Niveau von 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Monomers, verwendet werden. Das Monomergemisch kann in einheitlichen Teilen oder einer Zusammensetzung zugegeben werden. Die Reaktionstemperatur wird bei einer Temperatur zwischen 100°C und 500°C für eine Verweilzeit von 1 bis 30 Minuten aufrechterhalten. Bevorzugt ist eine Reaktionstemperatur zwischen 150°C und 240°C für eine Verweilzeit von 2,5 bis 10 Minuten.
Das erfindungsgemäße Pigmentdispergiermittel umfaßt ebenfalls 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentdispergiermittels, eines zweiten Poly(ethylenoxid/propylenoxid)-Blockpolymers mit einem MG von 3.000 bis 20.000 und einem HLB-Wert von 16 bis 32. Typischerweise sind die Blockcopolymere bei 25°C Feststoffe. Das Poly(ethylenoxid/propylenoxid)-Blockcopolymer umfaßt zwei oder mehrere Blöcke, wobei jeder Block aus Polyethylenoxid oder Polypropylenoxid besteht. Die Poly(ethylenoxid/propylenoxid)-Blockpolymere können durch im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden, und können mono- oder di-hydroxyendständig sein. Beispielsweise kann ein Polyethylenoxidpolymer mit Propylenoxid umgesetzt werden, um ein Poly(propylenoxid/ethylenoxid/propylenoxid)-Triblockpolymer zu bilden. Alternativ kann ein Polypropylenoxidpolymer mit Ethylenoxid umgesetzt werden, um ein Poly(ethylenoxid/propylenoxid/ethylenoxid)-Triblockpolymer zu bilden. Viele solcher Zusammensetzungen sind von BASF Corporation unter dem Markennamen PLURONIC^TM kommerziell erhältlich.
Das erfindungsgemäße Pigmentdispergiermittel umfaßt 80 bis 97 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentdispergiermittels, eines ersten Polymers, wie bereits oben beschrieben, und 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentdispergiermittels, eines zweiten Poly(ethylenoxid/propylenoxid)-Blockpolymers, wie bereits oben beschrieben. Das erste und zweite Polymer werden typischerweise gesondert gebildet und gemischt, um das Pigmentdispergiermittel bereitzustellen. Eines oder beide von dem ersten oder zweiten Polymer können zum Zeitpunkt des Mischens in Form einer Lösung sein, vorzugsweise einer Lösung in einem wässerigen Medium, ob nun direkt in dieser Lösung gebildet oder nachfolgend gelöst. Alternativ können sowohl das erste als auch das zweite Polymer Feststoffe sein, und zusammen zerkleinert und zusammen gemischt werden, um das Pigmentdispergiermittel zu bilden.
In einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zum Dispergieren eines Pigments in einem wässerigen Medium bereitgestellt, das das Mischen eines wässerigen Mediums, eines Pigments und 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Trokkengewicht des Pigments, des erfindungsgemäßen Pigmentdispergiermittels und das Unterwerfen der Mischung einer Scherung für eine Zeit, welche zum Dispergieren des Pigments ausreichend ist, umfaßt. Unter einem „wässerigen Medium" versteht man hierin Wasser oder ein homogenes Gemisch, das vorrangig Wasser ist, aber das ebenso Mengen von wassermischbaren Lösungemittel(n), wie beispielsweise Alkohole, Glykole, Glykolether, Glykolester und dergleichen, enthält. Das Pigment kann zumindest ein organisches oder anorganisches Pigment, ein Pigmentverbundstoff oder Gemische davon sein. Das Gemisch umfaßt 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Pigments, des erfindungsgemäßen Pigmentdispergiermittels. Das Gemisch wird dann in einer Zerkleinerungs- oder Mahlvorrichtung dem Scheren unterworfen, wie es in der Pigmentdispersionstechnik allgemein bekannt ist. Derartige Zerkleinerungs- oder Mahlvorrichtungen umfassen Walzmühlen, Kugelmühlen, Perlmühlen, Reibmühlen und umfassen Mühlen, in denen das Gemisch kontinuierlich zurückgeführt wird. Das Scheren des Gemisches wird für eine Zeit fortgesetzt, welche zum Dispergieren des Pigments ausreichend ist, wobei hierin gemeint ist, daß das Ziel zur Verminderung des Pigments auf dessen primäre Teilchengröße, um Stabilität und Farbentwicklung zu maximieren, typischerweise gegen die Zeit- und Energiekosten abgewogen wird, die erforderlich sind, um den endgültigen Umfang der Dispersion zu erreichen. Die Zeit, welche zum Dispergieren des Pigments ausreichend ist, hängt typischerweise von der Beschaffenheit des Pigments und des Pigmentdispergiermittels und der Zerkleinerungs- oder Mahlvorrichtung ab, die verwendet wird, und wird von dem Fachmann bestimmt.
Die Pigmentdispersion, die aus dem Verfahren zum Dispergieren eines Pigments resultiert, wird typischerweise bei 35 bis 50 Gew.-% Pigment, bezogen auf das Gewicht der Pigmentdispersion, bereitgestellt. Die Pigmentdispersion ist erwünschterweise stabil gegen Absetzen und Viskositätsveränderung; die Langzeitstabilität wird durch thermische Alterung der Dispersion bei 49°C (120°F) über einen Zeitraum von bis zu einen Monat simuliert. Die Pigmentdispersion kann ebenfalls zusätzliche Bestandteile, wie Wachse, Antischaummittel, Biozide und dergleichen, umfassen.
Die erfindungsgemäße Pigmentdispersion kann in Tinten, Farben, Papierbeschichtungen, Lederbeschichtungen, Klebstoffen und dergleichen, verwendet werden. In einem erfindungsgemäßen bevorzugten Aspekt kann eine Tinte, wie beispielsweise eine wässerige Anilindruckfarbe, aus der Pigmentdispersion durch Verdünnen der Pigmentdispersion und gegebenenfalls durch Mischen herkömmlicher Tintenbestandteile, wie Wachse, Antischaummittel, Bindemittelharze, Verdickungsmittel, Feuchthaltemittel, Biozide und dergleichen, hergestellt werden.
Die nachstehenden Beispiele werden angegeben, um die Erfindung und die Ergebnisse, die durch die Testverfahren erhalten wurden, zu veranschaulichen.
Beispiele 1 und 2 Herstellung des ersten Polymers in einem Heißrohrreaktor
Ein 8,8 Meter (29 Fuß) langer Abschnitt der SS-Rohrleitung mit einem Innendurchmesser von 0,32 cm (1/8 Inch) wurde mit einen Ende an eine Hochdruckpumpe (Thermoseparation Model ConstraMetric 3200^TM) und mit dem anderen Ende an eine Gegendruck-Kontrollvonichtung angeschlossen. Zwischen den beiden Enden wurde der Abschnitt der Rohrleitung aufgerollt und in einen Ofen eingebracht. Der Ofen wurde mit einer Temperatursonde ausgestattet, die an ein Temperaturkontrollgerät angeschlossen war. Das Temperaturkontrollgerät reguliert die Wärme, die an die aufgerollte Rohrspirale abgegeben wurde. Es wurde ein Wärmetauscher angebracht, um die Wärme vor dem Einsammeln der Probe zu entfernen. Es wurde eine zweite SS-Rohrleitung installiert, um das Verdünnungslösungsmittel zuzuführen. Ein Ende der zweiten Rohrleitung mit einem Innendurchmesser von 0,16 cm (1/16 Inch) wurde an die erste Rohrleitung vor dem Wärmetauscher angeschlossen. Das andere Ende wurde an eine Hochdruckpumpe (Thermoseparation Model ConstraMetric 3200^TM) angeschlossen.
Das Reaktionsgemisch war eine 86-gewichtsprozentige Dowanol^TMDPM-Lösung aus Styrol, Alpa-methylstyrol, und Eisacrylsäure und 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Mo nomergewicht, von tert-Butylperoxybenzoat. Die Strömungsgeschwindigkeit wurde eingestellt, um eine Verweilzeit von 4 Minuten bereitzustellen. Die Polymerisationszusammensetzung, die Temperatur, die prozentuale Umwandlung von Monomer zu Polymer, das MG und Mn werden in Tabelle 1.1 angegeben.
Aceton wurde durch die größere Rohrleitung mittels der Hochdruckpumpe bei einer Geschwindigkeit zwischen 1 und 20 ml/min gepumpt. Der Druck wurde auf einem Niveau zwischen 35,2·10⁴ und 140,6·10⁴ kg/m² (500 bis 2000 psi) gehalten. Der Ofen wurde auf die erwünschte Polymerisationstemperatur erwärmt. Nach 15 Minuten wurde das Aceton, das durch die Rohrleitung gepumpt wurde, durch das Reaktionsgemisch ersetzt, das kontinuierlich durch die Rohrleitung bei einer konstanten Geschwindigkeit gepumpt wurde. Zur gleichen Zeit wurde das Verdünnungslösungsmittel durch die zweite, kleinere Rohrleitung bei einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 20 ml/min gepumpt, um das Polymer vor dessen Abkühlen zu verdünnen. Nachdem ein geeigneter Zeitraum zur Entfernung des Acetons aus der Rohrleitung bereitgestellt wurde, wurde das Produkt als Abfluß aus der Gegendruck-Kontrollvorrichtung gesammelt. Als das Reaktionsgemisch nahezu abgeflossen war, wurde das Aceton bei derselben Geschwindigkeit und Temperatur wie das Reaktionsgemisch durch die Rohrleitung gepumpt.
Das erste Polymer wurde unter Verwendung eines Fraktionierbürsten-Verdampfers (wiped-film-evaporator) isoliert, um flüchtige Materialien zu entfernen. Das Polymer wurde in einer wässerigen Ammoniaklösung gelöst.
Tabelle 1.1. Zusammensetzung und Charakterisierung der Beispiele 1 bis 2
Beispiel 3 Herstellung des ersten Polymers in einem Harzkessel
Ein 2-Liter-4-Hals-Harzkessel, der mit einem mechanischen Rühren, einer Stickstoffverteilungsvorrichtung, einem Thermoelement und einem Kondensator ausgestattet ist, wurde mit 8 g DOWNOL^TMDPM und 8 g Ölsäure, 32 g Styrol, 24 g α-Methylstyrol, 24 g Eisacrylsäure und 0,32 g t-Butylperoxybenzoat gefüllt. Das Gemisch wurde auf 180°C erwärmt. Zehn Minuten nachdem die Temperatur 180°C erreichte, wurde ein Monomergemisch, das 128 g Styrol, 96 g α-Methylstyrol, 96 g Eiacrylsäure und 1,28 g t-Butylperoxybenzoat enthielt, über einen Zeitraum von zwei Stunden bei 180°C eingespeist. Nachdem das Einspeisen beendet wurde, wurde das Reaktionsgemisch bei 180°C 30 Minuten gehalten und dann in eine Aluminiumschale gegossen. Das erhaltene Polymer wurde zermahlen und in einem wässerigen Alkaligemisch gelöst.
Tabelle 3.1. Zusammensetzung und Charakterisierung von Beispiel 3
Beispiele 4 bis 5 Herstellung des Pigmentdispergiermittels aus einer Mischung von festen Polymeren
200 g des ersten Polymers wurden mit 20 g des zweiten Ethylenoxid- und Propylenoxid-Blockpolymers (BASF Corporation) zermahlen. Das erhaltene Pulver wurde in einem wässerigen Alkaligemisch gelöst, um eine Lösung herzustellen, deren Feststoffe und pH in Tabelle 4.1 angegeben ist.
Tabelle 4.1. Pigmentdispergiermittelzusammensetzung
Beispiele 6 bis 8 und Vergleichsbeispiele A bis B. Herstellung und Bewertung von Pigmentdispersionen
Pigmentdispersionen des Pigments CDR 57DT688^TM (CDR-Pigmente) Lithol Rubine 57 : 1 wurden durch Zugabe hergestellt, von:
Der Dispersions-pH wurde mit NHaOH auf 9,0 eingestellt. Das Gemisch wurde bei langsamer Geschwindigkeit 20 Minuten unter Verwendung eines Dispersators (Premier Mill) vordispergiert und dann auf einer Eiger-Mini-Motormill 250^TM (Eiger Machinery) 20 Minuten bei 4000 U/min gemahlen. Die Teilchengröße wurde mit einem NAPIRI-Meßgerät gemessen. Die Viskosität der Pigmentdispersion wurde auf einem Brookfield-DV-I+^TM-Viskosimeter unter Verwendung von Spindeln #1–4 bei 60 U/min gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 6.1 angegeben.
Tabelle 6.1. Viskositätsstabilität von Pigmentdispersionen
Die Dispersionen wurden durch tropfenweise Zugabe von 2,0 g Dispersion in 50 g Lucidene^TM395-Latex ohne Rühren einem Stoßtest unterzogen, und dem Gemisch wurde ermöglicht, 1 Minute konstant zu bleiben. Nach 1 Minute wurde das Gemisch sehr langsam gerührt und zur Agglomeration der Pigmentteilchen überwacht. Die Ergebnisse werden in Tabelle 6.2 angegeben.
Tabelle 6.2. Stoßstabilität von Pigmentdispersionen
Es wurden Tinten hergestellt, die 39,2 Gew.-% der Pigmentdispersion, 5 bis 10% Wasser und 50 bis 55% Lucidene^TM 395-Latex enthielten. Die Viskosität von jeder Tinte wurde auf eine #2 Zahn-Schalenviskosität (cup viscosity) von 27 bis 29 Sekunden eingestellt, und das Gesamtgewicht der Tintenfeststoffe betrug 41 und 44%. Die Tinten wurden nebeneinanderliegend unter Verwendung eines Pamarco-Handprüfers mit 550 Aniloxzellen pro Inch auf Leneta-Form-WB übertragen und bei 81°C 2 Minuten getrocknet. Die beschichteten Bleche wurden bei 23°C und 50° relativer Feuchte 24 Stunden vor dem Messen der Farbdichte mit einem X-RITE B-^TM318-Farbdensitometer und des 60°-Glanzes mit einer NYK Labotron^TM-Glanzeinheit äquilibriert. Die Ergebnisse werden in Tabelle 6.3 angegeben.
Tabelle 6.3. Tintenfarbdichte und Glanzbewertung
Ein Farbton der Dispersion wurde durch Zugabe von 1,0 g der Dispersion zu 50,0 g weißen Farbuntergrunds (ACE 183A 100^TMRoyal Touch Flat White Latex Wall Paint) und durch 20 Minuten gründliches Mischen auf einer Farbschüttelmaschine herge stellt. Die Farbtöne wurden nebeneinanderliegend auf Leneta-Form-WB^TM unter Verwendung eines #30 drahtgewickelten Stabs beschichtet und bei 81°C 2 Minuten getrocknet. Die beschichteten Bleche wurden bei 23°C und 50° relativer Feuchte 24 Stunden vor dem Messen der Farbstärke mit einem BYK-Gardner Spektralphotometer, Color Sphere Model^TM D-65 Tageslichtquelle, CIE L*a*b* Farbabstand, 10° Beobachter, der eine Spiegelkomponente enthält, und einem Probenmessungsbereich von 30 mm äquilibriert. Die Ergebnisse werden in Tabelle 6.4 angegeben.
Tabelle 6.4. Bewertung der Farbtonstärke
Beispiele 6 bis 8, die erfindungsgemäßen Pigmentdispersionen, zeigen besonders gute Viskositätsstabilität ebenso wie bessere Stoßbeständigkeit, besonders gute Tintenfarbintensität und Druckglanz und besonders gute Farbtonstärke im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen A bis B.
Beispiel 9 und Vergleichsbeispiele C bis D. Herstellung und Bewertung von Pigmentdispersionen von Kohleschwarz
Das obige Gemisch wurde mit NHaOH auf 9,0 eingestellt. Jedes Gemisch wurde bei langsamer Geschwindigkeit 20 Minuten unter Verwendung eines Dispersators (Premier Mill) vordispergiert und dann auf einer Eiger-Mini-MotormiII^TM 250 (Eiger Machinery) 20 Minuten bei 4000 U/min zermahlen. Die Teilchengröße wurde mit einem NAPIRI-Meßgerät gemessen. Die Viskosität der Pigmentdispersion wurde auf einem Brookfield-DV-I+^TM-Viskosimeter unter Verwendung von Spindeln #1–4 bei 60 U/min gemessen.
Tabelle 9.1 Viskositätsstabilität
Die Tinten wurden durch Zusammenmischen von 15,0 g Pigmentdispersion, 10,0 g Wasser und 20,0 g Lucidene^TM 395-Latex unter langsamem Rühren hergestellt. Den Tinten wurde es ermöglicht, 23 Tage bei 23°C zu altern, und sie wurden zum Absetzen oder Trennen überwacht. Die Tinten wurden auf Leneta^TM 3NT-3 beschichtetes Papier unter Verwendung eines #6 drahtgewickelten Stabes beschichtet und bei 81°C 2 Minuten in einem Druckluft-Ofen getrocknet. Die beschichteten Bleche wurden bei 23°C und 50° relativer Feuchte 24 Stunden vor dem Messen der optischen Dichte mit einem X-RITE B-318^TM Farbdensitometer und des 75°-Glanzes mit einem ^TMTechnidyne 75°-Glanzmesser äquilibriert.
Tabelle 9.2. Bewertung der Tintenstabilität, Farbentwicklung und des Druckglanzes
Die Pigmentdispersionen von Beispiel 9 der Erfindung stellten eine besonders gute Dispersion und Tintenstabilität und Tinteneigenschaften im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen C bis D bereit.
Beispiele 10 bis 13. Herstellung und Bewertung von Pigmentdispersionen
Die Pigmentdispersionen des Pigments CDR 57DT688^TM (CDR-Pigmente) Lithol Rubine 57 : 1 wurden mit den nachstehenden Bestandteilen hergestellt.
Die Gemische wurden mit NHaOH auf pH = 9,0 eingestellt und gemäß dem Verfahren von Beispiel 6 gemahlen. In diesen Beispielen wurde die feste Form des Pigmentdispergiermittels, das in ammonisiertem Wasser gelöst wurde, um eine Lösung bereitzustellen, verwendet. Die Teilchengröße wurde durch Verdünnen der Dispersion mit Wasser und durch Analysieren mit einem BI-90^TM Teilchengrößenmesser (Brookhaven Instruments) gemessen.
Tabelle 10.1 Viskositätsstabilität von Pigmentdispersionen
Die Tinten wurden mit den Dispersionen 10 bis 13 gemäß den vorherigen Verfahren hergestellt und enthielten 6 bis 14 % Wasser, 47 bis 55 % Lucidene^TM 395-Latex und 39,2 Gew.-% Dispersion.
Tabelle 10.2 Bewertung der Tinteneigenschaften
Die Pigmentdispersionen der Beispiele 10 bis 13 zeigten brauchbare Niveaus hinichtlich Dispersionsstabilität, und daraus hergestellte Tinten stellten erhöhte Tintenfeststoffe bei äquivalenter Viskosität und ausgezeichnete Farbstärke bereit.
Vergleichsbeispiel E. Herstellung einer Pigmentdispersion nur mit Poly(ethylenoxid/polygropylenoxid)-Blockpolymer als Disgergiermittel
Eine Dispersion des Pigments CDR-57DT688^TM (CDR-Pigmente) Lithol Rubine 57 : 1 wurde durch Zugabe hergestellt, von:

Komponente Gewichtsteile

CDR 57DT688^TM (100 %) 40,00

Pluronic^TM F-98 (100 %) 10,00

Wasser 49,50

PI-35^TM Antischaummittel (Ultraklebstoffe) 0,50

100,0

Pigment/Dispergiermittel = 4/1
Das Gemisch wurde mit NHaOH auf pH von 9,0 eingestellt. Das Gemisch wurde bei langsamer Geschwindigkeit 20 Minuten unter Verwendung eines Dispersators (Premier Mill) vordispergiert und dann auf einer Eiger-Mini-Motormill^TM250 (Eiger Machinery) 5 Minuten bei 4000 U/min gemahlen, wobei die Dispersion beginnt zu verdikken und aufhört, richtig in der Mühle zu fließen. Weiteres Mahlen der Dispersion wurde eingestellt.
Beispiel 14 Herstellung und Bewertung von Dispersionen von verschiedenen Pigmenten
Die Pigmentdispersionen von Sun 249-1282 Green^TM, Sun 474-4454 Yellow^TM, Sun 246-1670 Violet^TM und Regal^TM660 Kohleschwarz mit einem Pigmentdispergiermittel, das aus 91 Gew.-% des ersten Polymers aus Beispiel 2 und 9 Gew.% Plunoric^TM F-98 bestand, wurden erzeugt, Tinten hergestellt und gemäß den Verfahren von Beispiel 6 bewertet.
Tabelle 14.1 Viskositätsstabilität
Die Tinten wurden mit den obigen Dispersionen gemäß dem Verfahren von Beispiel 6 hergestellt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 14.2 dargestellt.
Tabelle 14.2 Bewertung der Tinten
Die Dispersionen von diesem Beispiel wurden ebenfalls auf Stoßbeständigkeit und Tintenstärke in einer weißen Farbgrundierung gemäß den Verfahren von Beispiel 6 bewertet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 14.3 dargestellt.
Tabelle 14.3 Stoßbeständigkeit und Farbtonstärke
Die Pigmentdispersionen und Tinten von Beispiel 14 mit verschiedenen Pigmenten waren alle sehr gut.

Claims

Pigmentdispergiermittel, umfassend 80 bis 97 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentdispergiermittels, eines ersten Polymers, umfassend als copolymerisierte Einheiten 15 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des ersten Polymers, eines einfachungesättigten Monomers mit funktioneller Carbonsäuregruppe, wobei das Polymer ein MG von 4.000 bis 16.000 aufweist und das Polymer eine Tg von größer als 70°C aufweist, und 3 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Pigmentdispergiermittels, eines zweiten Poly(ethylenoxid/propylenoxid)-Blockpolymers mit einem MG von 3.000 bis 20.000 und einem HLB-Wert von 16 bis 32.
Verfahren zum Dispergieren eines Pigmentes in einem wässerigen Medium, umfassend das Mischen eines wässrigen Mediums, eines Pigmentes und 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Pigmentes, des Pigmentdispergiermittels nach Anspruch 1 und das Unterwerfen der Mischung einer Scherung für eine Zeit, welche zum Dispergieren des Pigments ausreichend ist.
Pigmentdispersion, umfassend ein Pigment, dispergiert in einem wässerigen Medium, und 1–50 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Pigmentes, eines Pigmentdispergiermittels nach Anspruch 1.
Wässerige Tinte, umfassend die Pigmentdispersion nach Anspruch 3.