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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf neue blaustichig-rote bis magentafarbene
Azopigmente, Verfahren zu ihrer Herstellung und auf Beschichtungs-,
Kunststoff- und Tintenzusammensetzungen, die solche Pigmente enthalten.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Azopigmente
sind eine Klasse von Färbemitteln,
die eine hohe Färbekraft
aufweisen und relativ billig sind. Im Handel erhältliche wärmebeständige Azopigmente, die gewöhnlich in
Kunststoffen verwendet werden, sind auf den Farbbereich von Gelb-,
Orange- und Rottönen
beschränkt,
wie etwa Pigment Gelb 61, Pigment Gelb 62, Pigment Gelb 183, Pigment
Gelb 191, Pigment Gelb 205, Pigment Gelb 206, Pigment Gelb 209,
Pigment Gelb 209 : 1, Pigment Gelb 210, Pigment Gelb 212, Pigment
Orange 79, Pigment Rot 276, Pigment Rot 277 usw. Folglich besteht
ein unbefriedigter Bedarf, den Farbtonbereich von Azopigmenten zu
magentafarbenen Pigmenten hin auszudehnen, die eine vergleichbare
Leistung im Hinblick auf Eigenschaften, wie die Farbstärke, die
Beständigkeit
gegenüber
polaren Lösungsmitteln,
die Lichtechtheit und/oder die Wärmebeständigkeit,
aufweisen. Es ist erwünscht,
den Farbtonbereich von Azopigmenten auf eine Magentafarbe auszuweiten und
dadurch den Bereich der bei Verwendung solcher Pigmente verfügbaren Farben
zu vergrößern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf blaustichig-rote bis magentafarbene Pigmente,
die sich zur Verwendung als Färbemittel
eignen, und auf Verfahren zu ihrer Herstellung. Die magentafarbenen
Azopigmente der vorliegenden Erfindung weisen eine ausgezeichnete
Wärmebeständigkeit,
Ausblutbeständigkeit
und eine sehr hohe Farbstärke
auf. Infolgedessen eignen sich diese Pigmente zur Verwendung beim
Pigmentieren von Kunststof fen, Tinten und Beschichtungen, neben
anderen Materialien, aber insbesondere in Kunststoffen, die häufig hohen
Temperaturen ausgesetzt sind.
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Ein
Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung, die
wenigstens eine Verbindung enthält,
die durch die Formel gekennzeichnet ist:
Formel
(I) wobei R eine niedere Alkylgruppe oder eine Hydroxycarbylgruppe
ist, R
1 Wasserstoff, Chlor, eine niedere
Alkylgruppe oder eine niedere Alkoxygruppe ist, und M Ca, Sr, Ba,
Mn, Mg oder Zn ist.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Herstellen eines Azopigments, umfassend die Schritte des Kuppelns
von wenigstens einer Diazoniumkomponente von einem oder mehreren aromatischen
Aminen, wobei wenigstens ein aromatisches Amin die Formel aufweist:
Formel
(II) wobei R eine niedere Alkylgruppe oder eine Hydroxycarbylgruppe
ist und R
1 Wasserstoff, Chlor, eine niedere Alkylgruppe
oder eine niedere Alkoxygruppe ist, mit wenigstens einer Hydroxynaphthalinsulfonsäure-Kupplungskomponente,
um einen Azofarbstoff zu bilden; und des Metallisierens des Azofarbstoffs
mit einem zweiwertigen Metall.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf metallisierte blaustichig-rote
bis magentafarbene Azopigmente, die sich zur Verwendung als Färbemittel
eignen, Verfahren zum Herstellen und Verwenden der metallisierten
Azo-Magentapigmente, und Kunststoffe, Beschichtungen und Tinten,
welche die metallisierten Azo-Magentapigmente enthalten. Metallisierte
Azo-Magentapigmente gemäß der vorliegenden
Erfindung weisen eine hohe Färbekraft
und gleichzeitig eine gute Wärmebeständigkeit
auf. Außerdem
weisen die metallisierten Azo-Magentapigmente gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Kombination aus guter Wärmebeständigkeit und guter Lichtechtheit
im Vergleich zu anderen metallisierten Azopigmenten auf. In vielen
Ausführungsformen
enthalten die metallisierten Azo-Magentapigmente gemäß der vorliegenden
Erfindung wenige (nicht mehr als ungefähr 1) Halogenatom pro Pigmentmolekül, so dass
die metallisierten Azo-Magentapigmente umweltfreundlich sind.
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Ganz
allgemein werden die Azopigmente der vorliegenden Erfindung hergestellt,
indem zunächst
ein oder mehrere aromatische Amine, die sich für die Verwendung in dieser
Erfindung eignen, diazotiert werden und anschließend die Diazoniumkomponente
mit einer Kupplungskomponente, die sich für die Verwendung in dieser
Erfindung eignet, gekuppelt wird, um den gewünschten Farbstoff zu bilden.
Der Farbstoff kann durch beliebige geeignete Mittel metallisiert
werden, wie nachstehend ausführlicher
beschrieben ist.
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In
den Dokumenten WO 98/13425, GB 1,313,147; GB 1,400,847;
US 2,117,859 und
EP 649,883 sind verlackte
Monoazofarbstoffe mit der gleichen grundlegenden Struktur offenbart.
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Aromatische
Amine, die sich für
die vorliegende Erfindung eignen, sind solche, die durch die Formel gekennzeichnet
sind:
Formel
(II) wobei R eine niedere Alkylgruppe oder eine Hydroxycarbylgruppe
ist und R
1 Wasserstoff, Chlor, Methyl, Ethyl oder
eine niedere Alkoxygruppe ist. Zu Hydroxycarbylgruppen gehören Hydroxyalkylgruppen,
Hydroxyalkenylgruppen und dergleichen. Niedere Alkylgruppen und
niedere Alkoxygruppen enthalten 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Zu Beispielen
gehören
Methyl, Methoxy, Ethyl, Ethoxy, Propyl, Propoxy, Butyl und Butoxy
(einschließlich aller
Isomere). Eines oder mehrere der durch Formel (II) gekennzeichneten
aromatischen Amine kann eingesetzt werden, wenn die Azo-Magentapigmente
der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
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Zu
Beispielen für
das aromatische Amin gehören
2-Amino-5-methoxy-benzolsulfonsäure;
2-Amino-5-ethoxy-benzolsulfonsäure,
2-Amino-4-chlor-5-methoxy-benzolsulfonsäure; 2-Amino-4-chlor-5-ethoxy-benzolsulfonsäure; 2-Amino-4-methyl-5-methoxybenzolsulfonsäure; 2-Amino-4-ethyl-5-methoxy-benzolsulfonsäure; 2-Amino-4,5-dimethoxy-benzolsulfonsäure; 2-Amino-4-methyl-5-ethoxy-benzolsulfonsäure; 2-Amino-4-ethyl-5-ethoxy-benzolsulfonsäure; und
2-Amino-4,5-diethoxy-benzolsulfonsäure.
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In
einer Ausführungsform
werden Gemische aus zwei oder mehr aromatischen Aminen, wobei wenigstens
eines der Amine durch Formel (II) gekennzeichnet ist, diazotiert,
anschließend
mit dem Hydroxynaphthalinsulfonsäure-Kuppler
gekuppelt. In dieser Ausführungsform
sind aromatische Amine, welche nicht durch Formel (II) gekennzeichnet
sind, zusätzliche
aromatische Amine. Solche zusätzlichen
aromatischen Amine können
für die
Farbtoneinstellung der Pigmente der vorliegenden Erfindung nützlich sein.
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Eine
Reihe von geeigneten zusätzlichen
aromatischen Aminen kann mit aromatischen Aminen, die durch Formel
(II) gekennzeichnet sind, für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung vermischt werden. In einer Ausführungsform
gehören
zu den zusätzlichen
aro matischen Aminen primäre
aromatische Amine, wobei die aromatische Komponente der Amine wenigstens
eine Säuregruppe
oder Salze davon als Substituenten enthält, und vorzugsweise die Alkalimetall-
oder Ammoniumsalze von solchen zusätzlichen aromatischen Aminen.
Die aromatischen Amine können
Monoamine oder Polyamine sein, die bis zu ungefähr 4 oder mehr Amingruppen
pro Molekül
enthalten. Somit können
die Diazoniumkomponenten, die von solchen zusätzlichen aromatischen Aminen
abgeleitet sind, eine Diazoniumgruppe (Mono-diazonium), zwei Diazoniumgruppen
(Bis-diazonium), drei Diazoniumgruppen (Tris-diazonium) usw. enthalten.
Die zusätzlichen
aromatischen Amine können
monocyclische Amine, wie Anilin und seine Derivate oder bicyclische
Amine, wie Naphthylamine und ihre Derivate, sein. Die zusätzlichen
aromatischen Amine können
auch Biphenylamine oder Polyamine, wie Aminobiphenyl, Benzidin und
3,3',4,4'-Biphenyltetramin,
sein.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das zusätzliche
aromatische Amin ein primäres
aromatisches Amin, das durch die Formel gekennzeichnet ist:
Formel
(III) wobei jedes R
2 unabhängig ein
Halogen, Hydrocarbyl, Hydrocarbyloxy, Carbonsäureester, Sulfonsäureester, Carbonsäureamid,
Imidazolon, Sulfonsäureamid
oder eine Nitrogruppe ist; n 0, 1 oder 2 ist; jedes Z unabhängig eine
-COOH oder -SO
3H-Gruppe oder Salze von solchen
Gruppen ist; m 1 oder 2 ist; wobei es sich versteht, dass die Imidazolongruppe
durch die Formel -NH-C-NH- wiedergegeben wird, wobei, wenn sie mit
dem aromatischen Ring zusammengefasst wird, die Stickstoffatome
an angrenzende Kohlenstoffatome gebunden sind unter Bildung eines
fünfgliedrigen
Rings, und dass Formel (III) nicht ein aromatisches Amin ist, das
durch Formel (II) gekennzeichnet ist. Der Begriff "Hydrocarbyl", wie er in dieser
Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet
wird, soll Kohlenwasserstoffe einschließen, welche heteroatomhaltige
Substituentengruppen, wie etwa Ether, Ester, Hydroxy, Nitro oder
Halogen, enthalten können, welche
den Kohlenwasserstoffcharakter der Gruppe nicht wesentlich beeinflussen.
Die Hydrocarbyl- und Hydrocarbyloxygruppen enthalten typischerweise 1
bis ungefähr
20 Kohlenstoffatome.
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In
einer weiteren Ausführungsform
enthalten die zusätzlichen
aromatischen Amine, die durch Formel (III) gekennzeichnet sind,
0, 1 oder 2 R2-Gruppen, welche jeweils unabhängig voneinander
ein Halogen, Hydrocarbyl, Hydrocarbyloxy, Carbonsäureester,
Sulfonsäureester,
Carbonsäureamid,
Imidazolon, Sulfonsäureamid
oder eine Nitrogruppe sind. Bei der Halogengruppe kann es sich um
ein beliebiges Halogen handeln, wenngleich im Allgemeinen Chlor
und Brom verwendet werden, wobei Chlor das am meisten bevorzugte
Beispiel für
einen Halogensubstituenten ist. Die Hydrocarbylgruppen können unabhängig voneinander
Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Aralkyl- oder Alkarylgruppen sein, die
1 bis ungefähr
20 Kohlenstoffatome enthalten. Wenn z. B. R2 eine
unsubstituierte Arylgruppe ist, ist das aromatische Amin ein Biphenylamin.
Wenn R2 eine Alkylgruppe ist, enthält die Alkylgruppe
im Allgemeinen 1 bis ungefähr
4 Kohlenstoffatome. Wenn R2 eine Hydrocarbyloxygruppe
ist, kann die Hydrocarbylkomponente eine beliebige der vorstehend
erörterten
Hydrocarbylgruppen sein, wenngleich im Allgemeinen die Hydrocarbyloxygruppe
eine Alkoxygruppe ist, die 1 bis ungefähr 4 oder sogar noch mehr Kohlenstoffatome
enthält.
Bevorzugte R2-Gruppen sind Methyl-, Ethyl-
und Chlorgruppen.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
enthalten die zusätzlichen
aromatischen Amine, die durch Formel (III) gekennzeichnet sind,
auch eine oder zwei Säuregruppen
ausgewählt
aus -COOH und/oder -SO3H und/oder Salze
davon. In einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
das zusätzliche
aromatische Amin der Formel (III) eine -SO3H-Gruppe.
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Zu
Beispielen für
zusätzliche
aromatische Amine, die durch Formel (III) gekennzeichnet sind, wobei
Z eine Sulfonsäuregruppe
ist und m 1 ist, gehören
2-Aminobenzol-1-sulfonsäure,
4-Aminobenzol-1-sulfonsäure, 2-Amino-5-methylbenzol-1-sulfonsäure, 3-Amino-6-methylbenzol-1-sulfonsäure, 2-Amino-4-chlor-5-methylbenzol-1-sulfonsäure, 2-Amino-5-chlor-4-ethylbenzol-1-sulfonsäure, 2-Amino-5-chlor-4-methylbenzol-1-sulfonsäure, usw.
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Zu
Beispielen für
zusätzliche
aromatische Amine, die durch Formel (III) gekennzeichnet sind, wobei
Z eine Carbonsäuregruppe
ist und m 1 ist, gehören
3-Aminobenzoesäure,
4-Aminobenzoesäure,
2-Amino-5-methylbenzoesäure,
2-Amino-6-methylbenzoesäure,
3-Amino-2-methylbenzoesäure,
2-Amino-3-methoxybenzoesäure,
4-Amino-3-methoxybenzoesäure,
4-Amino-5-chlor-2-methoxybenzoesäure,
2-Amino-4-chlorbenzoesäure,
3-Amino-4-chlorbenzoesäure
usw. Die Benzolsulfonsäure-
und Benzoesäureverbindungen
können
an sich oder in Form ihrer Salze verwendet werden. Zu Beispielen
für bevorzugte
Salze gehören
die Alkalimetallsalze wie die Natrium- und Kaliumsalze.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
sind die zusätzlichen
aromatischen Amine kondensierte cyclische aromatische Aminverbindungen
wie etwa Verbindungen, die von Naphthalin abgeleitet sind, einschließlich 2-Aminonaphthalin-1-sulfonsäure, 4-Aminonaphthalin-1-sulfonsäure usw.
Zu Beispielen für
zusätzliche aromatische
Amine, welche Biphenylamine und Polyamine sind, gehören 4-Aminobiphenyl-3'-sulfonsäure und 4,4'-Diaminobiphenyl-2,2'-disulfonsäure.
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Die
Diazotierung der aromatischen Amine und zusätzlichen aromatischen Amine
erfolgt auf eine beliebige geeignete Weise wie etwa auf die den
Fachleuten bekannten Weisen. In einer Ausführungsform erfolgt die Diazotierung
durch die Verwendung von Alkalimetallnitriten oder Niederalkylnitriten
zusammen mit einer angemessen starken Säure wie etwa einer Mineralsäure. Zu
Beispielen für
brauchbare Mineralsäuren
gehören Chlorwasserstoffsäure und
Schwefelsäure.
Nitrosylschwefelsäure
kann ebenfalls verwendet werden. In einer Ausführungsform wird die Diazotierungsreaktion
bei einer Temperatur von ungefähr –20°C bis 30°C durchgeführt. In
einer anderen Ausführungsform
wird die Diazotierungsreaktion bei einer Temperatur von ungefähr –5°C bis ungefähr 25°C durchgeführt. In
noch einer weiteren Ausführungsform
wird die Diazotierungsreaktion bei einer Temperatur von ungefähr 0°C bis ungefähr 15°C durchgeführt.
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In
einer Ausführungsform
ist eine oberflächenaktive
Substanz wie etwa eine nichtionische, anionische oder kationische
oberflächenaktive
Substanz in der Diazotierungsreaktion und/oder in der nachfolgenden Kupplungsreaktion
enthalten. Zu Beispielen für
oberflächenaktive
Substanzen gehören
Aminoxid-Tenside und speziell kationische Aminoxid-Tenside, Sulfosuccinat-Tenside
und Derivate davon und speziell anionische Sulfosuccinat-Tenside
und Derivate davon.
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Zu
Aminoxid-Tensiden gehören
N,N-Bis(2-hydroxyethyl)cocoalkylaminoxid, N,N-Dimethylcocoalkylaminoxid,
Dimethyl(hydriertes Talg)aminoxid, Dimethylhexadecylaminoxid, Bis(2-hydroxyethyl)talgaminoxid, Cocoamidopropylaminoxid,
Lauryl(12,14,16-Mischung)dimethylaminoxid,
Myristyldimethylaminoxid, Cocamidopropylaminoxid und Stearyldimethylaminoxid.
Zu Beispielen gehören
diejenigen unter der Handelsbezeichnung Aromox, die von Akzo Nobel
Chemicals erhältlich
sind und speziell die Produktbezeichnungen C/12, C/12W, DMC, DMC-W,
DMHT, DM16 und T/12; diejenigen unter der Handelsbezeichnung Barlox®,
die von Lonza erhältlich
sind, und speziell die Produktbezeichnungen C, 12 und 14; diejenigen
unter der Handelsbezeichnung DeMox, die von DeForest Enterprises
erhältlich
sind, und speziell die Produktbezeichnungen CAPO und LAO; und diejenigen
unter der Handelsbezeichnung Schercamox, die von Scher Chemicals
erhältlich
sind, und speziell die Produktbezeichnung DMS.
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Zu
Sulfosuccinat-Tensiden gehören
ein Dinatrium-ethoxylierter Alkohol-Halbester von Sulfobernsteinsäure, Dinatrium-ethoxylierter
Nonylphenol-Halbester von Sulfobernsteinsäure, Dicyclohexylester von
Natriumsulfobernsteinsäure,
Dinatriumisodecylsulfosuccinat, Diamylester von Natriumsulfobernsteinsäure, Dihexylester
von Natriumsulfobernsteinsäure,
Natriumsalz von sulfatiertem Nonylphenoxypolyethoxyethanol, Dioctylester
von Natriumsulfobernsteinsäure,
Bis(tridecyl)ester von Natriumsulfobernsteinsäure und Dinatriumalkylsulfosuccinat.
Zu Beispielen gehören
diejenigen unter der Handelsbezeichnung Aerosol, die von Cytec Industries
erhältlich
sind, und speziell die Produktbezeichnungen A-102, A-103, A-196,
A-268, AY, MA-801, NPES, OT, TR-70 und 501. Diejenigen unter der
Handelsbezeichnung Geropon, die von Rhone-Poulenc erhältlich sind,
und speziell die Produktbezeichnungen SDS, SS-O und 99; und diejenigen
unter der Handelsbezeichnung Mackanate, die von The McIntyre Group
erhältlich
sind, und speziell die Produktbezeichnungen DOS-70M5 und DOS-75.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Sulfosuccinat-Tensid ein Natriumdialkylsulfosuccinat-Tensid
mit der Molekülformel:
Formel
(IV) in welcher R eine Alkylgruppe mit ungefähr 3 bis
ungefähr
20 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise ungefähr 4 bis ungefähr 13 Kohlenstoffatomen
ist.
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In
einer Ausführungsform
ist ein organisches Lösungsmittel
in der Diazotierungsreaktion und/oder in der nachfolgenden Kupplungsreaktion
enthalten. Zu organischen Lösungsmitteln
gehören
z. B. eines oder mehrere der Lösungsmittel
Eisessig, niedere Alkanole, Dioxan, Formamid, Dimethylformamid,
Dimethylsulfoxid, Pyridin und N-Methylpyrrolidon. In einer anderen
Ausführungsform
ist ein organisches Lösungsmittel
nicht in der Diazotierungsreaktion und/oder in der nachfolgenden
Kupplungsreaktion enthalten.
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Die
für die
Zwecke dieser Erfindung brauchbaren Hydroxynaphthalinsulfonsäure-Kuppler werden wiedergegeben
durch die Formel:
Formel
(V)
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Zu
Beispielen für
die für
die Zwecke dieser Erfindung brauchbaren Hydroxynaphthalinsulfonsäure-Kuppler
gehören
eine oder mehrere von 1-Hydroxynaphthalin-4-sulfonsäure; 1-Hydroxynaphthalin-5-sulfonsäure; 1-Hydroxynaphthalin-8-sulfonsäure; 2-Hydroxynaphthalin-6-sulfonsäure, usw.
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In
einer Ausführungsform
werden Gemische aus zwei oder mehr Kupplern, wobei wenigstens einer der
Kuppler eine Hydroxynaphthalinsulfonsäure ist, und wenigstens ein
sekundärer
Kuppler, der nicht durch Formel (V) wiedergegeben wird, eingesetzt,
um die Azo-Magentapigmente der vorliegenden Erfindung herzustellen.
Zu sekundären
Kupplern, die nicht durch Formel (V) wiedergegeben werden, gehören Pyrazolonkuppler,
Naphthalinkuppler, die nicht durch Formel (V) wiedergegeben werden,
Naphthoesäurekuppler
und dergleichen.
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In
einer Ausführungsform
wird die Kupplungsreaktion vorzugsweise durch Zugeben der Diazoniumkomponenten
zu den Kupplungskomponenten bewirkt. In einer anderen Ausführungsform
werden die Kupplungskomponenten zu den Diazoniumkomponenten zugegeben.
Die Kupplung wird im Allgemeinen bei einer Temperatur von ungefähr –20°C bis ungefähr 80°C bewirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Kupplung bei einer Temperatur von ungefähr 0°C bis ungefähr 60°C durchgeführt. In einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
wird die Kupplung bei einer Temperatur von ungefähr 10°C bis ungefähr 50°C durchgeführt. Die Kupplung wird im Allgemeinen
bei einem pH von ungefähr
4 bis ungefähr
12 bewirkt. In einer weiteren Ausführungsform wird die Kupplung
bei einem pH von ungefähr
5 bis ungefähr
11 bewirkt. Wie in der Diazotierungsreaktion wird die Kupplung wahlweise
in Gegenwart einer geeigneten oberflächenaktiven Substanz und/oder
eines organischen Lösungsmittels,
wie etwa den vorstehend für
die Diazotierungsreaktion angegebenen, durchgeführt.
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In
einer Ausführungsform
wird die Kupplungskomponente in einer basischen Lösung, wie
etwa einer wässrigen
Alkalimetallhydroxidlösung,
gelöst
und mit einer verdünnten
Säure,
wie etwa Essigsäure,
wieder ausgefällt.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird die Diazoniumkomponente allgemein mit einem leichten stöchiometrischen Überschuss
der Kupplungskomponente gekuppelt. Das heißt, ein Äquivalent der Diazoniumkomponente
wird mit etwas mehr als einem Äquivalent
der Kupplungskomponente gekuppelt. In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis der Äquivalente
der Diazoniumkomponente zu der Kupplungskomponente ungefähr 0,8 :
1 bis ungefähr
1,1 : 1. In einer weiteren Ausführungsform
beträgt
das Verhältnis
der Äquivalente der
Diazoniumkomponente zu der Kupplungskomponente ungefähr 0,9 :
1 bis ungefähr
1 : 1.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Dispergierbarkeit der Pigmente
der vorliegenden Erfindung durch Zugeben von alkalilöslichen
harzartigen Produkten vor, während
oder nach der Beendigung der Kupplung oder nach der nachstehend
erörterten
Metallisierung verbessert. Verschiedene harzartige Materialien können zu
diesem Zweck zugegeben werden und zu diesen gehören z. B. Kolophoniumharze,
polymere Harze, Harzseife, chemisch modifizierte Kolophoniumharze,
wie Kolophonium-Maleinat-Harze, Alkydharze und andere synthetische
Kohlenwasserstoffharze mit einer höheren Säurezahl oder eine Kombination
von diesen Harzen. Die Harze können
in einem Produkt mit freien Carboxylgruppen vorhanden sein, welche
im Stande sind, ein Salz zu bilden, oder können teilweise oder vollständig in
Form von Salzen, z. B. mit Alkalimetallionen, vorliegen.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
wird die Kupplungsreaktion in Gegenwart eines fein verteilten unlöslichen
Materials durchgeführt.
Zu Beispielen für
fein verteilte unlösliche
Materialien gehören
Erdalkalimetallsulfate und -carbonate, Titandioxid oder Tonmaterialien
oder sehr fein verteilte organische Kunststoffmaterialien.
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Die
durch die vorstehend beschriebene Kupplungsreaktion hergestellte
Zusammensetzung kann durch ein geeignetes Salz eines zweiwertigen
Metalls metallisiert werden, welches das Sulfonatsalz bildet. Dies
wird auch als Verlacken bezeichnet und bildet das Azopigment. Das
Metallsalz enthält
wenigstens eines der Elemente Calcium, Strontium, Barium, Mangan,
Magnesium und Zink. Zu Beispielen für Salze von zweiwertigen Metallen
gehören
die Acetat-, Bromid-, Chlorid-, Fluorid-, Hydroxid-, Iodid- und
Nitratsalze von Calcium, Strontium, Barium, Mangan, Magnesium und
Zink.
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In
einer Ausführungsform
erfolgt die Metallisierung durch Zugeben des Salzes eines zweiwertigen
Metalls zu dem Farbstoff nach der Kupplung der gesamten vorhandenen
Diazoniumkomponente. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Metallisierung
durch Aufnahme des Metallsalzes in die Diazoniumkomponente, wodurch
eine Metallisierung stattfindet, während der Farbstoff gebildet
wird.
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In
einer Ausführungsform,
in der zusätzliche
aromatische Amine und sekundäre
Pyrazolonkuppler nicht eingesetzt werden, wird die Metallisierung
mit wenigstens einem Vertre ter aus der aus einem Strontiumsalz und
Calciumsalz bestehenden Gruppe durchgeführt. In einer weiteren Ausführungsform,
in der zusätzliche
aromatische Amine und sekundäre
Pyrazolonkuppler eingesetzt werden, wird die Metallisierung mit
wenigstens einem Vertreter aus der aus einem Strontiumsalz und Calciumsalz
bestehenden Gruppe durchgeführt.
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In
den meisten Anwendungen ist es zum Erhalten der vollen Helligkeit
und Färbekraft
erwünscht,
das Azopigment zu erhitzen. Zum Beispiel kann das Produkt der Metallisierung
ungefähr
1 Stunde bis ungefähr
3 Stunden auf Rückflusstemperatur
oder auf Temperaturen über
ungefähr
100°C unter
Druck in Gegenwart der vorstehend beschriebenen Harzseifen oder
anderer löslicher
Harze erhitzt werden.
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Nach
der Beendigung der Metallisierung werden die Azopigmente aus der
Reaktionsaufschlämmung auf
Wasserbasis zurückgewonnen
durch Filtrieren, um einen Presskuchen aus Pigment zu bilden, welcher
mit Wasser gewaschen wird, um die überschüssigen Säuren, Basen und Salze zu entfernen,
welche sich in der Kupplungsreaktion bilden können. Der Presskuchen wird
typischerweise mit dem ungefähr
10- bis ungefähr 20fachen
seines Volumens an Wasser gewaschen, wozu kaltes, warmes oder heißes Wasser
gehört.
Der Filterkuchen wird im Allgemeinen gewaschen, bis das Filtrat
nur einen schwach positiven Test auf Chloridionen ergibt. Der gewaschene
Presskuchen kann getrocknet, gemahlen und in Form eines groben oder
fein verteilten Pulvers verwendet werden. Alternativ können die
Azopigmente dieser Erfindung in Ölharzbindemittel
dispergiert werden, um geflushte Basen herzustellen, oder in wässrige Bindemittel
dispergiert werden, um wässrige Dispersionen
herzustellen.
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Beispiele
für Pigmentverbindungen,
die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, werden durch
die folgenden Formeln wiedergegeben.
Formel
(I) wobei R eine niedere Alkylgruppe oder eine Hydroxycarbylgruppe
ist, R
1 ein Vertreter aus der aus Wasserstoff, Chlor,
einer niederen Alkylgruppe und einer niederen Alkoxygruppe bestehenden
Gruppe ist und M wenigstens eines der Elemente Ca, Sr, Ba, Mn, Mg
oder Zn ist.
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Zu
weiteren Verbindungen gehören
solche, bei denen zusätzliche
aromatische Amine und/oder sekundäre Kuppler eingesetzt werden.
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Die
Pigmentzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ergeben blaustichig-rote
bis magentafarbene Pigmente mit verbesserter Farbstärke, Beständigkeit
gegenüber
polaren Lösungsmitteln,
Lichtechtheit und/oder Wärmebeständigkeit
und sind brauchbar als Färbemittel
in Kunststoffen, Beschichtungen und Tinten. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ergeben die Pigmentzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung
Magentapigmente, die sowohl eine verbesserte Farbstärke als
auch eine verbesserte Wärmebeständigkeit
aufweisen. In einer Ausführungsform
enthält
das Azo-Magenta pigment der vorliegenden Erfindung kein Chlor. In
einer anderen Ausführungsform
enthält
das Azo-Magentapigment der vorliegenden Erfindung ein Chloratom
oder weniger.
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Die
Wärmebeständigkeit
ist die Fähigkeit,
einer Zersetzung bei Temperaturen über ungefähr 150°C zu widerstehen. In einer anderen
Ausführungsform
widersteht das Azo-Magentapigment
der vorliegenden Erfindung einer Zersetzung bei Temperaturen über ungefähr 250°C. In noch
einer weiteren Ausführungsform
widersteht das Azo-Magentapigment der vorliegenden Erfindung einer
Zersetzung bei Temperaturen über
ungefähr 350°C.
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In
anderen Ausführungsformen
bezieht sich die Erfindung deshalb auf Beschichtungszusammensetzungen,
einschließlich
Anstrichfarbzusammensetzungen, Tintenzusammensetzungen und Kunststoffzusammensetzungen,
die jeweils größere Mengen
eines Beschichtungsbindemittels, wie eines Farbbindemittels, Tintenbindemittels
oder Kunststoffbindemittels, und kleinere Mengen der Azo-Magentapigmentzusammensetzungen
umfassen. Größere Mengen
bedeuten 50 Gew.-% oder mehr, während
kleinere Mengen weniger als 50 Gew.-% bedeuten.
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Die
Beschichtungs-, Tinten- und Kunststoffzusammensetzungen, in welchen
die Zusammensetzungen dieser Erfindung brauchbar sind, sind dem
Fachmann wohlbekannt. Zu Beispielen gehören Druckfarben bzw. -tinten,
Lacke, thermoplastische und wärmehärtbare Materialien,
natürliche
Harze und synthetische Harze, Polystyrol und seine Mischpolymere,
Polyolefine, insbesondere Polyethylen und Polypropylen, Polyacrylverbindungen,
Polyvinylverbindungen, z. B. Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat,
Polycarbonat, Polyester und Kautschuk und auch aus Viskose und Celluloseethern,
Celluloseestern, Polyamiden, Polyurethanen, Polyestern, z. B. Polyglycolterephthalaten,
und Polyacrylnitril hergestellte Filamente. Die Pigmente der vorliegenden Erfindung
sind auch zum Pigmentdrucken und zum Pigmentieren von Papier in
der Masse brauchbar.
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Aufgrund
ihrer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit
sind Pigmente besonders geeignet für das Pigmentieren von Kunststoffen
in der Masse, wie z. B. von Polystyrol und seinen Mischpolymeren,
Polyolefinen, insbesondere Polyethylen und Polypropylen und den
entsprechenden Mischpolymeren, Polycarbonat, Polyvinylchlorid und
Polyestern, insbesondere Polyethylenglycolterephthalat und Polybutylenterephthalat,
und den entsprechenden gemischten Kondensationsprodukten auf der
Basis von Polyestern.
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Zu
Beispielen für
Beschichtungszusammensetzungen gehören Anstrichfarbzusammensetzungen, Klebstoffzusammensetzungen
und Pulverzusammensetzungen. Somit gehören zu Beschichtungszusammensetzungen
Beschichtungszusammensetzungen auf flüssiger Basis und Beschichtungszusammensetzungen auf
Pulverbasis.
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Siehe
z. B. im Hinblick auf Tinten: R. H. Leach, Herausgeber, The Printing
Ink Manual, vierte Auflage, Van Nostrand Reinhold (International)
Co. Ltd., London (1988), insbesondere die Seiten 282–591; im
Hinblick auf Anstrichfarben: C. H. Hare, Protective Coatings, Technology
Publishing Co., Pittsburgh (1994), insbesondere die Seiten 63–288; und
im Hinblick auf Kunststoffe: T. G. Webber, Coloring of Plastics,
John Wiley & Sons, New
York (1979), insbesondere die Seiten 79–204. Die vorstehenden Literaturstellen
sind hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen,
was ihre Lehre von Tinten-, Anstrichfarb- und Kunststoffzusammensetzungen,
Formulierungen und Bindemitteln anbelangt, in welchem die Zusammensetzungen dieser
Erfindung verwendet werden können,
einschließlich
der Mengen der Färbemittel.
Zum Beispiel kann das Pigment in einer Konzentration von ungefähr 10 Gew.-%
bis ungefähr
15 Gew.-% in einer lithografischen Offsettinte verwendet werden,
wobei der Rest ein Bindemittel ist, das gelierte und nicht-gelierte
Kohlenwasserstoffharze, Alkydharze, Wachsverbindungen und aliphatisches
Lösungsmittel
enthält.
Das Pigment kann auch z. B. in einer Konzentration von 1 Gew.-%
bis 10 Gew.-% in einer Innenanstrichfarbenformulierung zusammen mit
anderen Pigmenten verwendet werden, welche Titandioxid, Acryllatizes,
Koaleszenzmittel, Wasser oder Lösungsmittel
enthalten könnte.
Das Pigment kann auch z. B. in einer Konzentration von ungefähr 20 Gew.-% bis
ungefähr
30 Gew.-% in einem Kunststofffarbkonzentrat in Polyethylen verwendet
werden.
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.
Sofern nichts anderes angegeben ist, beziehen sich in den folgenden
Beispielen und überall
sonst in der Beschreibung und den Ansprüchen alle Teile und Prozentsätze auf
das Gewicht, sind alle Temperaturen in Grad Celsius angegeben und
liegt der Druck bei oder nahe bei Atmosphärendruck.
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Beispiel 1
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Es
wird eine Diazoaufschlämmung
hergestellt durch Auflösen
von 19,2 Teilen 2-Amino-5-methoxybenzolsulfonsäure in 250
Teilen Wasser und 7 Teilen 50%iger Natriumhydroxidlösung. Die
Lösung
wird durch die Zugabe von Eis auf 0°C gekühlt und durch die Zugabe von
30 Teilen einer 25%igen Lösung
von Natriumnitrit und 34 Teilen von 20° Baume Chlorwasserstoffsäure und
40 Minuten Rühren
der Aufschlämmung
bei 0–10°C, gefolgt
von der Zugabe von 21 Teilen Strontiumnitrat diazotiert. Überschüssiges Nitrit
wird mit Sulfaminsäure gelöscht. Es
wird eine kleine Menge eines Antischaummittels verwendet, um den
Schaum zu bekämpfen.
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Eine
Kuppleraufschlämmung
wird hergestellt durch Auflösen
von 26,6 Teilen des Kaliumsalzes von 2-Hydroxynaphthalin-6-sulfonsäure (Schäffer-Salz)
durch Erwärmen
in 600 Teilen Wasser, das 9 Teile 50%iges Natriumhydroxid und 4
Teile Bisalkylester von Sulfobernsteinsäure enthält, und anschließend mit
Eis auf 10°C
gekühlt.
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Die
Diazoaufschlämmung
wird in die Kuppleraufschlämmung über einen
Zeitraum von 40 Minuten gekuppelt, wobei der pH durch Zugabe einer
10%igen wässrigen
Natriumhydroxidlösung
bei 9 gehalten wird. Der pH der Aufschlämmung wird dann durch Zugabe
einer 10%igen Lösung
von Natriumhydroxid auf einen Wert zwischen 9,8 und 10 angehoben.
Das Gemisch wird 30 Minuten gerührt,
25 Teile Strontiumnitrat werden hinzugegeben, weitere 70 Minuten
gerührt
und mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1°C/Minute auf 55°C erwärmt. Die
Aufschlämmung
wird 40 Minuten bei 55°C
gehalten. Der pH der Aufschlämmung
wird auf 8 eingestellt und anschließend wird sie zum Sieden erhitzt
und 80 Minuten sieden gelassen. Die Aufschlämmung wird dann mit Eis auf
weniger als 50°C
gekühlt
und filtriert; der Filterkuchen wird mit Wasser gewaschen, über Nacht bei
80°C getrocknet
und pulverisiert, wobei ein dunkelrotes (magentafarbenes) Pigmentpulver
erhalten wird.
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Vergleichsbeispiel 1-1
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Das
Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass
17,7 Teile 2-Amino-5-methylbenzolsulfonsäure (4B-Säure) anstelle von 19,2 Teilen
2-Amino-5-methoxybenzolsulfonsäure verwendet
werden, wobei ein rotes Pigmentpulver erhalten wird.
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Vergleichsbeispiel 1-2
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Das
Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass
20,9 Teile 2-Amino-4-chlor-5-methylbenzolsulfonsäure (2B-Säure) anstelle von 19,2 Teilen
2-Amino-5-methoxybenzolsulfonsäure
verwendet werden, wobei ein rotes Pigmentpulver erhalten wird.
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Vergleichsbeispiel 1-3
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Das
Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass
20,9 Teile 2-Amino-4-methyl-5-chlorbenzolsulfonsäure (C-Amin) anstelle von 19,2
Teilen 2-Amino-5-methoxybenzolsulfonsäure verwendet
werden, wobei ein rotes Pigmentpulver erhalten wird.
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Vergleichsbeispiel 1-4
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Das
Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass
22,3 Teile 2-Amino-4-ethyl-5-chlorbenzolsulfonsäure (Ethyl-C-Säure) anstelle
von 19,2 Teilen 2-Amino-4-methoxybenzolsulfonsäure verwendet werden, wobei
ein rotes Pigmentpulver erhalten wird.
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Beispiel 2
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Eine
Diazoaufschlämmung
wird hergestellt durch Auflösen
von 9,6 Teilen 2-Amino-5-methoxybenzolsulfonsäure in 200
Teilen Wasser und 3,5 Teilen einer 50%igen Natriumhydroxidlösung. Die
Lösung
wird durch die Zugabe von Eis auf 0°C gekühlt und durch die Zugabe von
15 Teilen einer 25%igen Lösung
von Natriumnitrit und 17 Teilen von 20° Baume Chlorwasserstoffsäure und
40 Minuten Rühren
der Aufschlämmung
bei 0–10°C diazotiert. Überschüssiges Nitrit
wird mit Sulfaminsäure
gelöscht.
Es wird eine kleine Menge eines Antischaummittels verwendet, um
den Schaum zu bekämpfen.
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Eine
Kuppleraufschlämmung
wird hergestellt durch Auflösen
von 13,3 Teilen des Kaliumsalzes von 2-Hydroxynaphthalin-6-sulfonsäure (Schäffer-Salz)
durch Erwärmen
auf 30°C
in 450 Teilen Wasser, das 3,8 Teile 50%iges Natriumhydroxid und
2 Teile Bisalkylestersulfobernsteinsäure enthält, und anschließend mit
Eis auf 10°C
abgekühlt.
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Die
Diazoaufschlämmung
wird in die Kuppleraufschlämmung über einen
Zeitraum von 40 Minuten gekuppelt, wobei der pH zwischen 6 und 7
gehalten wird. Der pH des Gemisches wird dann auf 7 eingestellt.
Das Gemisch wird 20 Minuten gerührt
und mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1°C/Minute auf 60°C erwärmt. Der
pH des Gemisches wird auf 9 eingestellt, 20 Teile Bariumchloriddihydrat
werden zugegeben, das Gemisch wird bei 60°C 40 Minuten gerührt, zum
Sieden erhitzt und 60 Minuten sieden gelassen. Die Aufschlämmung wird
dann mit Eis auf weniger als 55°C
abgekühlt
und filtriert; der Filterkuchen wird mit Wasser gewaschen, über Nacht
bei 80°C
getrocknet und pulverisiert, wobei ein magentafarbenes Pigmentpulver
erhalten wird.
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Vergleichsbeispiel 2-1
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Das
Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass
17,7 Teile 2-Amino-5-methylbenzolsulfonsäure (4B-Säure) anstelle von 19,2 Teilen
2-Amino-4-methoxybenzolsulfonsäure verwendet
werden, wobei ein rotes Pigmentpulver erhalten wird.
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Vergleichsbeispiel 2-2
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Das
Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass
20,9 Teile 2-Amino-4-chlor-5-methylbenzolsulfonsäure (2B-Säure) anstelle von 19,2 Teilen
2-Amino-5-methoxybenzolsulfonsäure
verwendet werden, wobei ein rotes Pigmentpulver erhalten wird.
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Vergleichsbeispiel 2-3
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Das
Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass
20,9 Teile 2-Amino-4-methyl-5-chlorbenzolsulfonsäure (C-Amin) anstelle von 19,2
Teilen 2-Amino-4-methoxybenzolsulfonsäure verwendet
werden, wobei ein rotes Pigmentpulver erhalten wird.
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Vergleichsbeispiel 2-4
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Das
Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass
22,3 Teile 2-Amino-4-ethyl-5-chlorbenzolsulfonsäure (Ethyl-C-Säure) anstelle
von 19,2 Teilen 2-Amino-4-methoxybenzolsulfonsäure verwendet werden, wobei
ein rotes Pigmentpulver erhalten wird.
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Testverfahren I
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Ein
Gemisch aus 0,5 Teilen Pigment, 0,5 Teilen Titandioxid (DuPont Ti-Pure
R-960) und 500 Teilen Polyethylen hoher Dichte (Solvay T50-2000-G)
wird an einer Farbschüttelmaschine
bis zur Einheitlichkeit geschüttelt,
dann in einer 30 Tonnen Battenfield-Maschine bei 232°C spritzgegossen. Spektralfotometrische
Werte werden mit einem Macbeth Color-Eye (einschließlich Spiegelkomponente,
große
Fläche)
gemessen, wobei die scheinbare Farbstärke und der Tonwinkel unter
Beleuchtungsmittel D, 10°,
erhalten werden, die in der Tabelle I gezeigt sind.
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Testverfahren
II
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Ein
Gemisch aus 0,5 Teilen Pigment, 5,0 Teilen Titandioxid (DuPont Ti-Pure
R-960) und 500 Teilen Polyethylen hoher Dichte (Solvay T50-2000-G)
wird an einer Farbschüttelmaschine
bis zur Einheitlichkeit geschüttelt,
dann in einer 30 Tonnen Battenfield-Maschine bei 232°C spritzgegossen. Spektralfotometrische
Werte werden mit einem Macbeth Color-Eye (einschließlich Spiegelkomponente,
große
Fläche)
gemessen, wobei die scheinbare Farbstärke und der Tonwinkel unter
Beleuchtungsmittel D, 10°,
erhalten werden, die in der Tabelle II gezeigt sind.
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Tabelle
I
Ergebnisse aus Testverfahren I
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Tabelle
II
Ergebnisse aus Testverfahren II
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In
den Tabellen I und II ist der K/S-Wert ein Maß für die Farbstärke bzw.
-intensität.
Je höher
der K/S-Wert, desto farbintensiver ist das Pigment. Die Pigmente
der Beispiele 1 und 2, die gemäß der Erfindung hergestellt
sind, haben höhere
K/S-Werte und sind somit farbintensivere Pigmente als die Vergleichsbeispiele, welche
nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt sind. Der Tonwinkel wird auf der Basis eines
Tonkreises bestimmt, wobei 0°/360° Rot entspricht,
90° Gelb
entspricht, 180° Grün entspricht
und 270° Blau
entspricht. Je näher
der Tonwert einer Verbindung an ungefähr 350° bis ungefähr 360° (oder 0°) liegt, desto mehr entspricht
die Farbe der Verbindung Magenta. Die Pigmente der Beispiele 1 und
2, die gemäß der Erfindung hergestellt
sind, weisen Tonwerte auf, welche näher bei einer echten Magentafarbe
liegen als die Vergleichsbeispiele, welche nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt sind.
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Wenngleich
die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen erläutert worden
ist, versteht es sich, dass verschiedene Abwandlungen daran für Fachleute
beim Lesen der Beschreibung offensichtlich sind. Deshalb versteht
es sich, dass die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Erfindung
alle solchen Abwandlungen umfassen soll, die innerhalb des Umfangs
der beigefügten
Ansprüche
liegen.