DE1183920B

DE1183920B - Highly concentrated pigment pastes

Info

Publication number: DE1183920B
Application number: DEF31721A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Saitner; Dr Heinrich Meckbach; Dr Herbert Nordt; Dr Erich Zankl
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1960-07-21
Filing date: 1960-07-21
Publication date: 1964-12-23
Also published as: GB938026A

Description

Hochkonzentrierte Pigmentpasten Hochkonzentrierte Pigmentpasten sind für die Lack- und Druckfarbenindustrie von jeher von großer Bedeutung gewesen. Durch die Möglichkeit, den Pigmentgehalt zu erhöhen, gestaltet sich eine Pigmentanreibung wirtschaftlicher, die oft mühevoll in mehreren Passagen auf Mehrwalzenstühlen abläuft. Die graphische Industrie legt Wert auf ausgiebige, farbkräftige Druckfarben, mit denen höhere Druckgeschwindigkeiten erzielt werden können. Zahlreiche Hilfsmittel werden in der Literatur erwähnt, um zu hochkonzentrierten, gut fließfähigen Pigmentpasten zu kommen. Die Praxis bestätigt immer wieder, daß die besten Ergebnisse mit Bindemitteln erzielt werden, die von sich aus gut pigmentbenetzende Eigenschaften aufweisen, da durch die Mitverwendung von Hilfsmitteln Störungen in der Anwendung auftreten können, z. B. Schleierbildung in Lsackfarben oder Neigung zum Emulgieren in Naßoffsetdruckfarben.Highly concentrated pigment pastes Highly concentrated pigment pastes are has always been of great importance to the paint and printing ink industry. By the possibility of increasing the pigment content is created by grinding the pigment more economical, which often takes place laboriously in several passages on multi-roller mills. The graphic industry attaches great importance to extensive, brightly colored printing inks, with which higher printing speeds can be achieved. Numerous tools are mentioned in the literature in order to produce highly concentrated, easily flowable pigment pastes get. Practice confirms time and again that the best results are achieved with binders can be achieved which inherently have good pigment-wetting properties, since the use of auxiliary aids causes problems in the application can e.g. B. fogging in sack paints or tendency to emulsify in wet offset printing inks.

Gegenstand der Erfindung sind hochkonzentrierte Pigmentpasten mit besonders gutem Fließvermögen aus vorwiegend hydrophoben Pigmenten- und Bindemitteln, wobei als Bindemittel an sich bekannte, vorzugsweise NCO-gruppenfreie Um.setzungsprodukte von Polyisocyanaten mit hydroxylgruppenhaltigen Produkten, die Idurch Umesterung von Fettsäureglyceriden mit mehrwertigen Alkoholen erhalten worden sind, verwendet werden. Es hat sich gezeigt, daß mit diesen Bindgemitteln hydrophobe Pigmente mit geringer Teilchengröße und hoher Oberflächenaktivität sehr gut genetzt werden und Pigmentpasten von ausgezeichneter Fließfähigkeit resultieren. Die gute Benetzung, z. B. von Ruß, äußert sich dann nicht nur in der guten Fließfähigkeit der Paste, sonden auch in der erzielten Farbtiefe. The invention relates to highly concentrated pigment pastes with particularly good flowability from predominantly hydrophobic pigments and binders, reaction products which are known per se, preferably NCO group-free, as binders of polyisocyanates with products containing hydroxyl groups, which are obtained by transesterification obtained from fatty acid glycerides with polyhydric alcohols are used will. It has been shown that hydrophobic pigments with these binders small particle size and high surface activity are very well wetted and Pigment pastes with excellent flowability result. The good wetting, z. B. of soot, is not only expressed in the good flowability of the paste, probes also in the achieved color depth.

Ferner ist bei Verwendung der angeführten Bindemittel die Leichtigkeit bemerkenswert, mit der beim Flusen von Preßkuchen die Pigmente in die organische Phase übergehen und der hohe Anteil an Wasser, der danach abgeschieden werden kann. Von Vorteil ist femer die gute Kombinierbarkeit der neuen Bindemittel mit den verschiedensten bekannten Bindemitteln. Furthermore, when using the binders listed, there is ease It is remarkable how the pigments enter the organic when fluffing press cake Phase and the high proportion of water that can then be separated. Another advantage is that the new binders can be easily combined with a wide variety of different binders known binders.

Die an sich bekannten Umsetzungsprodukte von Fettsäureglyoeriden, mehrwertigen Alkoholen und Polyisocyanaten werden in einem Zweistufenverfahren hergestellt. Eine Beschreibung dieser Umsetzungsprodukte findet sich beispielsweise in der deutschen Patentschrift 738 254. The reaction products of fatty acid glyoerides known per se, Polyhydric alcohols and polyisocyanates are produced in a two-stage process. A description of these conversion products can be found, for example, in the German Patent 738,254.

In dieser Patentschrift ist auch allgemein davon die Rede, daß sich die Urethanöle mit gebräuchlichen Pigmentkom,binationen verarbeiten lassen, wobei es an anderer Stelle heißt, daß sich das Urethanöl für den Einsatz in Spachtelmassen eignet. An keiner Stelle ist jedoch von pigrnentiertet Ürtrckpasten die Rede, und um eine solche Druckpaste, die mit vorwiegen hydrophoben Pigmenten hochkomentriert ist, handelt es sich im vorliegenden Fall. Es konnte nicht vorausgesehen werden, daß mit den Urethanölen hydrophobe Pigmente mit geringer Teilchengröße und hoher Oherflächenalçtivität sehr gut be; netzt werden und Pigmentpasten für die Druckfarbenindustrie von ausgezeichneter Fließfähigkeit liefern. Die Beispiele zeigen durch Vergleichsangaben des Fließvermögens den Vorteil der erfindungsgemäßen Druckpasten gegenüber handelsüblichen Druckpasten. In this patent is also generally mentioned that the urethane oils can be processed with common pigment combinations, whereby It says elsewhere that the urethane oil is suitable for use in putties suitable. At no point, however, is there any mention of pigmented return pastes, and Such a printing paste that is highly comentrated with predominantly hydrophobic pigments is, it is in the present case. It couldn't be foreseen that with the urethane oils hydrophobic pigments with small particle size and high Surface alctivity very good; and pigment pastes for the printing ink industry provide excellent flowability. The examples show by comparative information the flowability has the advantage of the printing pastes according to the invention over commercially available Printing pastes.

Es wird beispielsweise 1 Mol Öl mit 0,4 bis 3,5 Mol eines mehrwertigen Alkohols - im besonderen mit einem dreiwertigen Alkohol, wie z. B. For example, there will be 1 mole of oil with 0.4 to 3.5 moles of a polyvalent one Alcohol - in particular with a trihydric alcohol, such as. B.

Glycerin, Trimethylolpropan - bei höheren Temperaturen, bevorzugt zwischen 220 und 2600 C, umgeestert. Die Mitverwendung von Katalysatoren, wie z. B. Bleiglätte, Zinkoxyd, Metallsalzen der Naphthensäure, beschleunigt die Umesterung wesentlich und verkürzt die Reaktionszeit bemerkenswert. In der zweiten Stufe wird das hydroxylgruppenhaltige Zwischenprodukt mit Polyisocyanaten, vorwiegend Diisocyanaten, zur Reaktion gebracht. Diese Umsetzung geht schon bei normaler Temperatur vor sich, bei höheren ist die Reaktionszeit auf wenige Stunden beschränkt. Bevorzugt werden Temperaturen zwischen 80 und 1400 C angewandt. Nach einer Zeit von 1 bis 2 Stunden sinkt der Gehalt an freien NCO-Gruppen bei einer Temperatur von beispielsweise 1200 C auf Null ab. Die Menge Isocyanat wird so gewählt, daß je OH4ruppe eine NCO-Gruppe angesetzt wird, doch ist es durchaus möglich, das Verhältnis so zu verschieben, daß Endprodukte ent- stehen, bei denen freie OH- oder NCO-Gruppen übrigbleiben.Glycerin, trimethylolpropane - at higher temperatures, preferred between 220 and 2600 C, interesterified. The use of catalysts, such as. B. black lead, zinc oxide, metal salts of naphthenic acid, accelerates the transesterification significantly and shortens the response time remarkably. In the second stage will the intermediate product containing hydroxyl groups with polyisocyanates, predominantly diisocyanates, brought to reaction. This conversion already takes place at normal temperature, at higher rates, the reaction time is limited to a few hours. To be favoured Temperatures between 80 and 1400 C applied. After a period of 1 to 2 hours the content of free NCO groups decreases at a temperature of 1200, for example C down to zero. The amount of isocyanate is chosen so that one NCO group per OH group is set, but it is quite possible to shift the ratio so that that end products are in which free OH or NCO groups left over.

Die entstehenden Öle besitzen weitgehend den Charakter des Ausgangsöles, jedoch eine wesentlich beschleunigte Trocknung, die optimal etwa 1 Stunde bis zur Klebfreiheit betragen kann. The resulting oils largely have the character of the starting oil, however, a significantly accelerated drying, which is optimal about 1 hour to Can be tack-free.

Eine Sikkativierung ist bei wie beschrieben umgesetzten trocknenden Ölen zur Trocknungsbeschleunigung im gleichen Ausmaß wie bei Verwendung von entsprechenden Ölen, Standölen oder Alkydharzen zweckmäßig (z.B. 1 bis 1,50/o Co-Pb-Mn-Naphthenat, auf ölhaltiges Bindemittel gerechnet, beinhaltend je l5el¢ Co und Mn und 22°/o Pb als Metall). Die folgenden Beispiele beschreiben im einzelnen die erfindungsgemäßen hochkonzentrierten Pigmentpasten, ihre Herstellung und ihre Verwendung und geben einen Vergleich ihres guten Fließvermögens mit dem anderer bekannter Pigmentpasten. A desiccation is in the case of drying as described Oils to accelerate drying to the same extent as when using corresponding ones Oils, stand oils or alkyd resins are appropriate (e.g. 1 to 1.50 / o Co-Pb-Mn-naphthenate, calculated on an oil-containing binder, each containing 15% Co and Mn and 22% Pb than metal). The following examples describe in detail those according to the invention highly concentrated pigment pastes, their manufacture and use and give a comparison of their good flowability with that of other known pigment pastes.

Beispiel 1 787 Teile Lackleinöl und 100 Teile eines Leinölstandöles mit einer Viskosität von 30 Poise werden in Gegenwart von 2 Teilen Lithiumnaphthenat mit 68 Teilen Pentaerythrit der Alkoholyse unterworfen und danach mit 90 Teilen Toluylendiisocyanat umgesetzt. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 22 Poise, OH-Zahl 69, SäurezahlO und NCO-Zahl 0. Bei der Pigmentierung von 100 Teilen dieses viskosen Öles mit 40Teilen Ruß enthält man eine gut fließfähige Pigmentpaste, an der folgende Viskositäten in einem Rotationsviskosimeter bei 220 C gemessen werden: Deformationsgeschwindigkeit 2sec-1 . . 1300Poise 20 setzt . .. 500 Poise Ein Leinölstandöl mit einer Ausgangsviskosität von 15 bis 20 Poise, das ebenfalls mit 40 Teilen Ruß auf 100 Teile Bindemittel pigmentiert wurde, ergibt im Rotationsviskosimeter folgende Werte: Deformationsgeschwindigkeit 2sec-l ... . .. 6000 Poise 20sec-l . 800 Poise Nach Sikkativierung mit Se/o Co-Linoleat können die beiden Rußpasten auf einer Buchdruckschnellpresse verdruckt werden. Die erfindungsgemäße Druckpaste neigt auch bei hohen Druckgeschwindigkeiten nicht zum Spritzen und ergibt ein wesentlich tieferes Schwarz als die Druckfarbe auf Standölbasis. Example 1 787 parts of linseed oil and 100 parts of a linseed oil stand oil with a viscosity of 30 poise are in the presence of 2 parts of lithium naphthenate subjected to alcoholysis with 68 parts of pentaerythritol and then with 90 parts Tolylene diisocyanate implemented. A product with a viscosity of 22 is obtained Poise, OH number 69, acid number O and NCO number 0. When pigmenting 100 parts This viscous oil with 40 parts of carbon black contains a pigment paste that is easy to flow, on which the following viscosities are measured in a rotary viscometer at 220 C: Deformation speed 2sec-1. . 1300Poise 20 sets. .. 500 Poise A linseed oil stand oil with an initial viscosity of 15 to 20 poise, also with 40 parts of carbon black was pigmented for 100 parts of binder, results in the following in the rotary viscometer Values: Deformation speed 2sec-l .... .. 6000 poise 20sec-l. 800 poise After desiccation with Se / o Co-Linoleate, the two carbon black pastes can be printed on a high-speed letterpress press be printed. The printing paste according to the invention has a tendency even at high printing speeds not for spraying and results in a much deeper black than the printing ink based on stand oil.

Beispiel 2 787 Teile Lackleinöl und 100 Teile eines Leinölstandöles mit einer Viskosität von 30 Poise werden in Gegenwart von 2 Teilen Lithiumnaphthenat mit 58 Teilen Glycerin der Alkoholyse unterworfen und danach mit 120 Teilen Toluylendiisocyanat umgesetzt. Das resultierende Produkt besitzt eine Viskosität von 46 Poise, OH-Zahl 52, Säurezahl 0, NCO-Zahl 0. Example 2 787 parts of linseed oil and 100 parts of a linseed oil stand oil with a viscosity of 30 poise are in the presence of 2 parts of lithium naphthenate subjected to alcoholysis with 58 parts of glycerol and then with 120 parts of tolylene diisocyanate implemented. The resulting product has a viscosity of 46 poise, OH number 52, acid number 0, NCO number 0.

Eine Mischung aus 73 Teilen des Umsetzungsproduktes mit 27 Teilen Leinölfirnis weist eine Viskosität von etwa 20 Poise auf. Bei der Pigmentiemug von 100 Teilen dieser Mischung mit 40 Teilen Ruß erhält man eine Pigmentpaste, an der folgende Viskositätswerte in einem Rotationsviskosimeter bei 220 C gemessen wurden: Deformationsgeschwindigkeit 2 sec . . . 430 Poise 20 sec-l . $ . 280 Poise Dagegen werden an einer Pigmentpaste aus 79 Teilen eines Alkydharzes (Eigenviskosität etwa 90 Poise), 21 Teilen Leinölfirnis (Viskosität der Mischung etwa 18 Poise) und 40 Teilen Ruß folgende Werte bestimmt: Deformationsgeschwindigkeit 2 sec-t . .. etwa 9000 Poise 20 sec-1 . . 1750 Poise Nach entsprechender Sikkativierung lassen sich die beiden pigmentierten Produkte im Offsetvertahren verdrucken. Auch hier erscheint die Druckfarbe der erfindungsgemäßen Druckpaste wesentlich Esrbtiefer. A mixture of 73 parts of the reaction product with 27 parts Linseed oil varnish has a viscosity of about 20 poise. With the pigmentation of 100 parts of this mixture with 40 parts of carbon black gives a pigment paste on which the following viscosity values were measured in a rotary viscometer at 220 C: Deformation speed 2 sec. . . 430 poise 20 sec-l. $. 280 poise against it are based on a pigment paste made from 79 parts of an alkyd resin (intrinsic viscosity approx 90 poise), 21 parts of linseed oil varnish (viscosity of the mixture about 18 poise) and 40 Parts of soot determined the following values: deformation speed 2 sec-t. .. approximately 9000 poise 20 sec-1. . 1750 poise After appropriate siccativation, can print the two pigmented products using offset printing. Also appears here the printing ink of the printing paste according to the invention is significantly deeper.

Beispiel 3 687 Teile Lackleinöl und 200 Teile eines Leinölstandöles mit einer Viskosität von 30 Poise werden wie in den Beispielen 1 und 2 mit 58 Teilen Glycerin verkocht und anschließend mit 140 Teilen Toluylendiisocyanat umgesetzt. Man erhält ein Produkt mit einer Viskosität von 261 Poise, OH-Zahl 38, Säurezahl 0 und NCO-Zahl 1. Eine Mischung aus 56 Teilen des Umsetzungsproduktes mit 44 Teilen Leinölfirnis besitzt eine Viskosität von etwa 20 Poise. Nach der Pigmentierung mit 25 Teilen eines rotstichigen Phthalocyaninblaus werden im Rotationsviskosimeter bei 220 C folgende Werte bestimmt: Deformatiqnsgeschwindigkeit 2 sec-t . . . 1450Poise 20 setzt . . 160 Poise Dagegen ist eine entsprechende Pigmentpaste aus 48 Teilen eines langöligen Alkydharzes, 52 Teilen Leinölfirnis (Viskosität der Mischung etwa 20 Poise) und 25 Teilen des rotstichigen Phthalocyaninblaus bedeutend viskoser, und zwar werden folgende Werte gemessen: Deformationsgeschwindigkeit 2sec-1 . . . 4900Poise 20 sec-1 620 Poise STeile der beiden Blaupasten werden jeweils in 100 Teilen einer weißen Lackfarbe mit Hilfe eines Schnellrührers verteilt. Mit der erfindungsgemäßen Blaupaste wird wesentlich schneller eine stippenfreie homogene Anfärbung erzielt als mit der Pigmentpaste auf Alkydharzbasis. Example 3 687 parts of linseed oil and 200 parts of a linseed oil stand oil with a viscosity of 30 poise are as in Examples 1 and 2 with 58 parts Glycerol boiled and then reacted with 140 parts of tolylene diisocyanate. A product is obtained with a viscosity of 261 poise, OH number 38, acid number 0 and NCO number 1. A mixture of 56 parts of the reaction product with 44 parts Linseed oil varnish has a viscosity of about 20 poise. After pigmentation with 25 parts of a reddish phthalocyanine blue are in the rotary viscometer the following values were determined at 220 ° C.: speed of deformation 2 sec-t. . . 1450 Poise 20 places. . 160 Poise In contrast, there is a corresponding pigment paste made up of 48 parts of a long oil alkyd resin, 52 parts of linseed oil varnish (viscosity of the mixture approx 20 poise) and 25 parts of the reddish phthalocyanine blue significantly more viscous, namely the following values are measured: Deformation speed 2sec-1. . . 4900Poise 20 sec-1 620 Poise STparts of the two blue pastes are each divided into 100 Divide a white paint with the help of a high-speed mixer. With the invention Blue paste, a speck-free, homogeneous coloration is achieved much faster than with the pigment paste based on alkyd resin.

Claims

Claim: Highly concentrated with predominantly hydrophobic pigments pigmented printing pastes with particularly good flow properties, denoted by d u r c h g e, that they preferably have NCO group-free reaction products of polyisocyanates Products containing hydroxyl groups, produced by transesterification of fatty acid glycerides with melirhydric alcohols have been obtained as binders.

Documents considered: German Patent No. 738 254; German interpretation document No. 1 049 575.