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Verfahren zur Herstellung von Pigmente enthaltenden Zusammensetzungen
Die Erfindung betrifft Pigmente enthaltende Zusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung sol- cher Zusammensetzungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Pigmente enthaltende Zusam- mensetzungen, welche für eine Verwendung in plastischen Mischungen (bzw. Kunststoffmischungen) ge- eignet sind, und ferner auf Verfahren zur Herstellung solcher Zusammensetzungen.
Die Herstellung von plastischen Massen mit einem Gehalt an dispergierten Pigmenten für die Einführung in grosse Sätze bzw. Batche von neutral gefärbten plastischen Massen für Färbezwecke ist an sich bekannt. Solche Dispersionen oder Pigmente enthaltende Zusammensetzungen sind in der Technik und
Industrie als Farb-Masterbatche bzw. Farbkonzentrate bekannt. Masterbatche dieser Art werden von vielen Erzeugern gefärbter harzartiger Materialien aus Gründen der Einfachheit und Wirtschaftlichkeit verwendet, da die Verwendung eines Farb-Masterbatches ein umständliches und kostspieliges Vermahlen von Pigment, um dieses in das harzartige Material einzubringen, unnötig macht. Ferner sind solche FarbMasterbatche im Betrieb viel leichter zu handhaben, da sie viel weniger Staub verursachen als ein nicht compoundiertes Pigment.
Die Verwendung eines gut compoundierten Masterbatches bietet den Vorteil, dass das Endprodukt einen Gleichförmigkeitsgrad und eine Pigmentation aufweist, welche besser sind als die, welche bei der Herstellung dieser Materialien aus dem Rohpigment erhalten werden.
Bisher ist es bei der Herstellung von Farb-Masterbatchen erforderlich gewesen, das Pigment und das harzartige Material zusammen mit den andern Stoffen längere Zeit hindurch und auf kostspielige Weise zu erhitzen und mechanisch zu behandeln, um eine Dispersion von zufriedenstellender Güte zu erreichen. Zu den erwähnten Schwierigkeiten kommt ferner noch hinzu, dass der bei Anwendung dieser Methoden erreichte Dispersionsgrad, wenn er auch für manche Anwendungszwecke ausreichend ist, häufig viel zu wünschen übrig lässt, wenn ein sehr feiner Dispersionsgrad erforderlich ist. Ein weiterer grosser Nachteil bei der Herstellung der bekannten Farb-Masterbatche liegt in dem Charakter des Endproduktes begründet.
Das Produkt, wie es im allgemeinen erhalten wird, enthält, bedingt durch die Wärmezufuhr, geschmolzene Klumpen von gefärbtem Harz, die auf Grund des unvermeidbaren Erhitzens des Harzes bei der Herstellung der Dispersion eine ausserordentlich grosse Härte und eine verhältnismässig geringe Löslichkeit aufweisen.
Es konnte festgestellt werden, dass Pigmente enthaltende Dispersionen von ausserordentlich hoher Qualität auf wirksame Weise durch einfaches und billiges Vermischen eines Pigmentes und eines festen Harzes durch Verwendung eines neuen und besonderen Typs einer flüssigen Dispersion und durch Vermischen hergestellt werden können. Die bei diesen Verfahren gebildeten, Pigmente enthaltenden Dispersionen haben eine hohe Farbkraft (Chromatizität) und wenn sie zum Färben von harzartigen Massen verwendet werden, wird ein hoher Anteil der Stärke des verwendeten Pigments nutzbringend ausgewertet.
Harzartige Zusammensetzungen, die mit diesen pigmenthaitigen Dispersionen erhalten werden, sind gleichmässig und stark gefärbt und besitzen gute Eigenschaften in elektrischer und physikalischer Hinsicht. Diese Zusammensetzungen sind insbesondere mit Harzen für eine Verwendung als Isolatoren für elektrische Leiter sehr geeignet. Sie werden ferner in Form eines trockenen, frei fliessfähigen Pulvers erhalten, das in einfacher Weise in grossen Mengen von harzartigen Materialien zu Färbezwecken eingeführt werden kann.
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Ein Ziel der Erfindung besteht darin, neue und verbesserte, Pigmente enthaltende Zusammensetzun- gen und neue und verbesserte Verfahren zur Herstellung derselben zu schaffen. Ein weiteres Ziel der Er- findung besteht darin, neue und verbesserte, Pigmente enthaltende Zusammensetzungen zu schaffen, die für eine Verwendung in plastischen Mischungen geeignet sind, sowie neue und verbesserte Verfahren zur
Herstellung solcher Zusammensetzungen zu finden. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet die Herstellung von verbesserten, Pigmente enthaltenden Zusammensetzungen oder Farb-Masterbatche, sowie Verfahren zu deren Herstellung unter Anwendung von lediglich einfachen und billigen Mischungsschritten.
Schliesslich bildet einen Gegenstand der Erfindung die Herstellung von pigmenthaltigen, harzartigen Materialien, welche die Farbstoffe, die eine hohe Färbekraft besitzen, in ausserordentlich feiner Verteilung und gleichförmiger Dispersion enthalten. Weitere Zwecke bzw. Gegenstände und Merkmale der Erfindung werden im folgenden näher erläutert werden.
Gemäss dem oben Ausgeführten bezieht sich die Erfindung auch auf ein Dispergieren von fein verteiltem Pigment auf in Form von Körnungen vorliegenden, trockenen Harzen zwecks Erhalt einer permanenten Dispersion des Pigments auf der Oberfläche der Harzkörnungen. Diese Dispersionen werden mit Hilfe von trockenen, fein verteilten Pigmenten, im Gegensatz zu Filterkuchen oder nassen Pigmentbreien, hergestellt ; dies ist von sehr grossem Vorteil, da nach andern bekannten Verfahren viele Pigmente nicht gefällt und nicht in Dispersionen übergeführt werden können.
Pigmente enthaltende Zusammensetzungen, die gewisse Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigen, können trockene Körnungen aus frei fliessfähigem, plastischem Material aufweisen, die auf ihrer Oberfläche und an der Oberfläche festhaftend fein verteilte Pigmente dispergiert enthalten.
Eine Methode zur Herstellung von Pigmente enthaltenden Zusammensetzungen, die gewisse Merkmale der Erfindung erkennen lassen, kann darin bestehen, dass Körnungen aus plastischem Material mit einem fein verteilten Pigment und einem Weichmacher für das plastische Material vermischt und erhitzt werden, so dass der Weichmacher sowohl vom Pigment als auch vom plastischen Material absorbiert wird und dabei das Pigment auf dem plastischen Material gleichmässig dispergiert und veranlasst wird, auf diesem Material festzuhaften.
Eine Methode gemäss der Erfindung, bei der Pigmente enthaltende Zusammensetzungen ; die der vorliegenden Erfindung entsprechen, erhalten werden können, besteht darin, dass durch Vermischen eines trockenen Pigmentes mit einem geeigneten Weichmacher für das Harz, in welchem der Farb-Masterbatch schliesslich angewendet werden soll, eine Paste hergestellt wird. Die erhaltene Paste wird langsam einem trockenen, in Pulverform vorliegenden Harz (blend resin) zugesetzt, wobei die Teilchen des Harzes den Weichmacher absorbieren und mit dem Pigment unter Bildung trockener, körniger, frei fliessfähiger und staubfreier Teilchen überzogen werden, die später in ein trockenes Harz zum Färben desselben eingeführt werden können.
Eine wirksame, pigmenthaltige Dispersion kann durch Vermischen eines geeigneten Pigmentes mit einem trockenen Harz in einer Mischvorrichtung der Innenschertype bei Raumtemperatur und langsamem Zusatz eines geeigneten Weichmachers für das Harz zwecks Herbeiftihrung einer Massenkonsistenz, wie sie für ein Vermischen unter hoher Scherwirkung zweckmässig ist, erhalten werden. Die in diesem Zustand befindliche Mischung wird als Mastix-Mischung bezeichnet. Die Mastix-Mischung wird so lange gemischt, bis der gewünschte Dispersionsgrad erreicht ist. Dann wird die Mischung erhitzt und weiter gemischt, bis sie in einzelne Teilchen bricht und im Zustand einer trockenen, frei fliessfähigen Dispersion vorliegt : Die Dispersion wird dann gekühlt und gesiebt und gegebenenfalls verpackt.
Beispiel 1 :
EMI2.1
<tb>
<tb> Polyvinylchlorid-Harz <SEP> 47, <SEP> 2% <SEP>
<tb> Di- <SEP> (2-äthylhexyl)-phthalat <SEP> 32, <SEP> 8%
<tb> Electra <SEP> -Rotpigment <SEP> 20, <SEP> 0%
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
4,54 kg Pigment werden mit der entsprechenden Menge an Polyvinylchlorid-Harz, die oben angegeben ist, in eine 94, 8 I umfassende, elektrisch geheizte Universal-Knet- und Mischmaschine mit Messern bzw. Schaufeln der Sigmatype eingebracht. Dann wird ohne Wärmezufuhr während eines Zeitraumes von 5 Minuten vermischt. Hierauf wird innerhalb eines Zeitraumes von 5 Minuten unter gleichzeitiger Wärmezufuhr zu dem Behälter die Gesamtmenge an Di- (2-äthylhexyl)-phthalat zugesetzt. Der Batch erhält dabei Eigenschaften, die für die hohe Schereinwirkung geeignet sind.
Die Mischung wird während etwa 35 Minuten gemischt ; nach dieser Zeit bricht die Masse bei einer Temperatur von etwa 900C. Innerhalb eines Zeitraumes von etwa 5 bis 10 Minuten erreicht der Batch eine Temperatur von über 98 C, wodurch er für das Herausnehmen genügend trocken wird. Der Batch wird der Mischvorrichtung entnom-
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men, unter Rühren gekühlt, zur Entfernung von Klumpen bzw. Brocken mit einer Grösse von 20 Maschen oder darüber gesiebt und verpackt.
Beispiel 2 :
EMI3.1
<tb>
<tb> Polyvinylchlorid-Harz <SEP> 32, <SEP> 00/0
<tb> Di- <SEP> (2-äthylhexyl)-phthalat <SEP> 48, <SEP> 0%
<tb> Russ <SEP> (nach <SEP> dem <SEP> Channel-Verfahren <SEP> erhalten) <SEP> 20, <SEP> 0%
<tb> 100,0%
<tb>
Diese Mischung kann auf die im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt wer- den.
Bei diesen Verfahren wird eine pigmenthaltige Dispersion hergestellt, die mit einem Weichmacher versehene, im ursprünglichen Zustand vorliegende Harzteilchen enthält, welche mit einer dünnen Schicht eines benetzten Pigmentes überzogen sind. Farb-Masterbatche dieser Art sind frei fliessfähig und können auf einfache Weise gehandhabt werden, wobei nur eine geringe oder überhaupt keine Übertragung von
Pigment an Gegenstände, mit welchen sie in Berührung kommen, erfolgt. Diese Produkte ermöglichen eine bessere Verwertung der Farbkraft der Pigmente, als sie bei Verwendung von nicht dispergierten Pig- menten erhalten werden kann, und bestehen aus allen ursprünglich vorhandenen Materialien, wobei kei- ne nennenswerte Verschlechterung dieser Stoffe auf Grund der Wärmebehandlung erfolgt ist.
Es können verschiedene Massnahmen angewendet werden, um eine Dispersion bzw. Verteilung des
Pigmentes auf den Körnungen des Harzes zu bewirken, u. zw. in Abhängigkeit davon, ob angenommen wird, dass das Pigment beim Aufbringen Agglomerate enthält oder nicht. Ein Haften bzw. eine Adhäsion des Pigmentes an den Harzteilchen wird in jedem Falle auf die Weise herbeigeführt, dass die Bestandteile zuerst in eine Mastix-Mischung übergeführt werden und dann die Mischung gemischt und in einer Misch- vorrichtung der Innenschertype oder in andern geeigneten Vorrichtungen bis zum Erreichen des gewünschten Dispersionsgrades bearbeitet wird.
Wenn angenommen werden kann, dass in dem trockenen Pigment keine agglomerierten Teilchen vorliegen oder dass es im wesentlichen aus den Grundteilchen besteht, dann werden das Harz und das Pigment in eine mit einem Heizmantel versehene Mischvorrichtung eingebracht und so lange vermischt, bis eine geeignete Mischung vorliegt. Ein mineralisches Öl (process oil), das von dem Harz nicht leicht absorbiert wird, jedoch von dem Pigment und dem Weichmacher leicht absorbiert wird, wird der Mischung von Harz und Pigment langsam zugesetzt und das Material wird so lange gemischt, bis es in einer Konsistenz vorliegt, die für eine hohe Scherbeanspruchung geeignet ist.
Dann wird die Mastix-Mischung erhitzt und sobald die Temperatur des Materials den geeigneten Wert erreicht hat, bricht die Masse und es wird ein Produkt erhalten, das in der körnigen Form der ursprünglich vorhandenen Harzteilchen vorliegt. Wenn das Produkt verpackt werden soll, dann soll es vorher gekühlt werden, um ein Anbacken in den Behältern zu vermeiden.
Wenn es bekannt ist, dass das Pigment, das verwendet werden soll, in der trocken anfallenden Form Agglomerate enthält, dann kann aus dem Pigment durch einen Zusatz von einem Weichmacher oder durch Zusatz von einem Weichmacher und einem Öl (process oil) eine Paste hergestellt werden. Diese Paste wird dann langsam dem Harz in einer Mischvorrichtung mit einer hohen Scherwirkung zugesetzt und das Verfahren wird in der oben beschriebenen Weise durchgeführt.
Um zu erreichen, dass das Öl nur vom Pigment und nicht auch vom Harz absorbiert wird, können das Pigment und das Öl in einem Innenmischer so lange vermischt werden, bis eine gleichmässige Mischung vorliegt, und dann kann zwecks Bildung einer Paste dieser Mischung der Weichmacher zugesetzt werden.
Sobald die Masse in ausreichendem Umfang gemischt ist, wird sie langsam in eine andere Mischvorrichtung vom Typ der Innenmischer, in welcher ein trockenes Harz (blend resin) enthalten ist, eingebracht und einem Vermischen unter starker Schereinwirkung unterworfen. Nach weiterem Vermischen zwecks Erhalt einer gleichmässigen Mischung wird Wärme zugeführt. Sobald die Mischung eine geeignete Temperatur erreicht hat, was von den verwendeten Bestandteilen abhängt, bricht sie und es wird eine trockene, freie fliessfähige Dispersion erhalten.
Es ist möglich, die verschiedenen Mischungsstufen, die erforderlich sind, um das trockene Pigment in dem Öl und dem Weichmacher unter Bildung einer Paste, welche später dem Harz zwecks Bildung der Dispersion zugesetzt wird, zu dispergieren, auszuschalten. Um dies zu erreichen, wird das trockene Pigment direkt in eine Mischvorrichtung vom Typ der Innenmischer mit einer hohen Scherwirkung eingebracht und der Weichmacher und das Öl werden langsam zugesetzt, um eine Mischung zu bilden, die eine steife Beschaffenheit aufweist und für eine wirksame Vermischung geeignet ist. Sobald das Pigment in ausreichendem Umfang gemischt ist, wird das trockene Harz zugesetzt und das Vermischen so lange
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fortgesetzt, bis eine Mastix-Mischung gebildet ist. Hierauf wird der Mischvorrichtung Wärme zugeführt und das Vermischen fortgesetzt.
Die Mischung bricht dann und ergibt eine trockene, freie fliessfähige
Dispersion. Der Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, dass die getrennte Stufe der Vermahlung des
Pigmentes wegfällt und die Harzteilchen nur einer minimalen Schereinwirkung unterworfen werden, so dass nur ein geringes oder überhaupt kein physikalisches Brechen der Harzteilchen bewirkt wird. Ein Erhitzen des erhaltenen Produktes auf eine geeignete Temperatur hat dann zur Folge, dass dieses trocken und stabil wird.
Um eine Absorption des Öles durch das Harz leichter zu verhindern, können das Harz und das Pigment in einer Mischvorrichtung vom Typ der Innenmischer unter Bildung einer gleichmässigen Mischung von Harz und Pigment vermischt werden und hierauf wird dann das leichte Öl zugesetzt. Nach weiterem Vermischen zwecks Gewinnung einer gleichmässigen Mischung von Pigment, Harz und Öl wird der Weichmacher zugesetzt, um eine Mastix-Mischung zu bilden, die einer Beanspruchung durch starke Scherwirkung gewachsen ist. Dann wird Wärme zugeführt und weiter vermischt, bis die Masse unter Bildung einer trockenen, frei fliessfähigen Dispersion bricht. Die erhaltene Mischung wird auf geeignete Weise gekühlt und später gegebenenfalls verpackt.
Der Zweck des Zusatzes des Öles zu der Mischung von Harz und Pigment besteht darin, zu bewirken, dass das Öl vorzugsweise von dem Pigment absorbiert wird. Dadurch wird die Möglichkeit einer Absorption des Öles durch das Harz verringert und der Grossteil des Weichmachers bleibt für das Harz verfügbar.
Das Pigment absorbiert das Öl und den Weichmacher sehr leicht, wogegen das Harz nur eine geringe Affinität zu dem Öl hat. Ein grosser Vorteil der Verwendung von Öl liegt darin, dass das Öl im Vergleich mit dem Weichmacher sehr billig ist. Ferner wirkt das Öl auch als Gleitmittel für das Harz, wenn die fertige Mischung verarbeitet wird.
Eine andere Verfahrensweise, durch welche gewährleistet wird, dass das Öl durch das Pigment und nicht durch das Harz absorbiert wird, kann in der Wc ise ausgeführt werden, dass das Pigment in eine Mischvorrichtung vom Typ der Innenmischer eingebracht und dann das Öl zugesetzt wird. Sobald eine gleichmässige Vermischung des Öles und des Pigmentes erreicht ist, wird das Harz zugesetzt. Wenn dann eine gleichmässige Mischung von Öl, Pigment und Harz vorliegt, wird der Weichmacher langsam zugesetzt, um eine Mastix-Mischung zu bilden, welche für eine hohe Scherbeanspruchung geeignet ist. Die Masse wird dann erhitzt und weiter gemischt, bis sie unter Bildung einer trockenen, frei fliessfähigen Dispersion bricht. Dann wird die Mischung der Mischvorrichtung entnommen und gekühlt.
Die angeführte Verfahrensweise hat die Vorteile, dass die Harzteilchen vor der wirklichen Dispergierung des Pigmentes auf ihnen nur einer minimalen Scherbeanspruchung unterworfen werden und dass nur eine einzige Mischoperation erforderlich ist.
Beispiel 3 :
EMI4.1
<tb>
<tb> Polyvinylchlorid-Harz <SEP> (Geon <SEP> 101EP-B. <SEP> F. <SEP> Goodrich <SEP> Chemical) <SEP> 47, <SEP> 2%
<tb> Di- <SEP> (2-äthylhexyl)-phthalat <SEP> 28, <SEP> 2% <SEP>
<tb> Leichtöl <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> (Gulf <SEP> 561 <SEP> Oil) <SEP> 4, <SEP> 6go
<tb> Electra-Rotpigment <SEP> (Harmon <SEP> Color <SEP> Division, <SEP> B. <SEP> F. <SEP> Goodrich) <SEP> 20, <SEP> 00/0
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
In eine elektrisch geheizte Universal-Knet- und -Mischmaschine mit Klingen der Sigmatype, welche einen Fassungsraum von 94,8 l aufweist, werden 4,54 kg Electra-Rotpigment eingebracht. Dann wird zu mischen begonnen und es werden 1, 04 kg Leichtöl langsam während eines Zeitraumes von etwa 4 Minuten eingebracht. Die Mischung wird dann noch weitere 3 Minuten lang gemischt.
Dann wird die Mischvorrichtung abgestellt und es werden 10,7 kg Polyvinylchlorid-Harz zugesetzt und während 5 Minuten lang vermischen gelassen. Dem Heizmantel wird eine Wärmemenge von insgesamt 9,6 kW zugeführt. Dann werden während eines Zeitraumes von 5 Minuten 6, 4 kg Di- (2-äthylhexyl)-phthalat zugesetzt ; nach dieser Zeit liegt eine Mastix-Mischung vor und die Temperatur der Mischung liegt nur wenig über 52 C.
Nachdem alle Bestandteile zugesetzt worden sind, wird das Vermischen unter hoher Scherwirkung noch etwa 26-31 Minuten lang fortgesetzt. Nach dieser Zeit kann beobachtet werden, dass die Masse unter Bildung einer verhältnismässig frei fliessfähigen Dispersion bricht. Die Temperatur des Heizmantels wird in diesem Zeitpunkt auf etwa 1070C gehalten und das Vermischen wird noch während eines Zeitraumes von bis zu 5 Minuten fortgesetzt ; nach dieser Zeit hat das Material nur ein sehr wenig feuchtes Aussehen.
Die Batch-Temperatur beträgt etwa 90 C. Der Batch wird der Mischvorrichtung entnommen, unter RUh- ren gekühlt und hierauf zur Entfernung der gebildeten Klumpen mit einer Grösse von 20 Maschen oder darüber gesiebt und die abgesiebten Anteile werden mit dem Harz einem andern Batch zugesetzt.
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Beispiel 4 :
EMI5.1
<tb>
<tb> Polyvinylchlorid-Harz <SEP> 21, <SEP> 4%
<tb> Butyl-benzyl-phthalat <SEP> 22, <SEP> 1%
<tb> Leichtöl <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> 6, <SEP> 50/0
<tb> Eisenoxyd-Braunpigment <SEP> 50, <SEP> Olo
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
Gemäss der im Zusammenhang mit Beispiel 3 beschriebenen allgemeinen Verfahrensweise werden 11, 35 kg eines Ferro-Ferri-Eisenoxyd-Brauns in eine Mischvorrichtung der oben beschriebenen Art eingebracht.
Der Mischungszyklus wird mit dem langsamen Zusatz von 1, 47 kg Leichtöl begonnen. Nach etwa 7 Minuten wird die Mischvorrichtung abgestellt und es werden 4,85 kg Polyvinylchlorid-Harz zugesetzt.
Dann wird dem Heizmantel Wärme zugeführt und das Mischen 5 Minuten lang fortgesetzt. Nach dieser Zeit werden 5,01 kg Butyl-benzyl-phthalat langsam in einer Menge von etwa 0,91 kg pro Minute zugesetzt. Sobald der Batch in eine Masse von hohen Schereigenschaften übergeführt ist, wird der Zusatz an Weichmacher zeitweise während etwa 20 Minuten hindurch unterbrochen, um eine Periode des heftigen Knetens und vollständigen Vermischens des Eisenoxydpigmentes zu gewährleisten. Wenn dies erforderlich erscheinen sollte, können während dieses Zeitraumes geringe Mengen von Weichmachern zugesetzt werden, um eine für die Bearbeitung geeignete Konsistenz der Masse aufrechtzuerhalten. Dann soll der Zusatz von Butyl-benzyl-phthalat beendet werden und das Vermischen während eines Zeitraumes von etwa 11 bis 16 Minuten fortgesetzt werden, bis der Batch bricht.
Die Temperatur des Heizmantels soll etwa 1070C betragen und die Batchtemperatur soll zwischen etwa 80 und etwa 93 C liegen. Die Endstufen bei dieser Arbeitsweise sind mit den in Beispiel 3 beschriebenen Endstufen identisch.
Beispiel 5 :
EMI5.2
<tb>
<tb> Polyvinylchlorid-Harz <SEP> 18, <SEP> 33%
<tb> Di- <SEP> (2-äthylhexyl)-phthalat <SEP> 20, <SEP> 42%
<tb> Leichtöl <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> 11, <SEP> 25%
<tb> Titandioxyd, <SEP> Rutil <SEP> 33, <SEP> 46%
<tb> Eisenoxydrot <SEP> 15, <SEP> 63%
<tb> Russ <SEP> (nach <SEP> dem <SEP> Channel-Verfahren <SEP> erhalten) <SEP> 0, <SEP> 91%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb>
Die zur Herstellung dieser Mischung angewendeten Verfahrensschritte sind mit den Verfahrensschritten, wie sie in den Beispielen 3 und 4 beschrieben worden sind, identisch.
Beispiel 6 :
EMI5.3
<tb>
<tb> Polyvinylchlorid-Harz <SEP> 38, <SEP> 78%
<tb> Di- <SEP> (2-äthylhexyl)-phthalat <SEP> 32, <SEP> 25%
<tb> Leichtöl <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> 12, <SEP> 971a
<tb> Russ <SEP> (nach <SEP> dem <SEP> Channel-Verfahren <SEP> erhalten) <SEP> 16, <SEP> 00%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb>
EMI5.4
rensschritten, wie sie in den Beispielen 3 und 4 beschrieben worden sind.
Diese Dispersionen bestehen aus einem trockenen Pigment, einem Weichmacher auf Polyvinylchlorid-Grundlage und einem trockenen Harz von der Type der Polyvinylchlorid-Harze, mit oder ohne Zusatz eines geeigneten Öls. Das Endprodukt besteht aus dispergierten, benetzten Pigmentteilchen, die auf den Oberflächen der Harzteilchen verteilt bzw. verschmiert sind. Die fertige Dispersion greift sich trocken an, und bei Berührung der Dispersion mit Gegenständen unter den üblichen Handhabungsbedingungen erfolgt keine Übertragung von Pigment. Die fertige Dispersion besitzt alle Eigenschaften der üblichen, trockenen Mischungen dieser Art.
Bei vielen der oben vorgeschlagenen Verfahren für die Herstellung von Farbdispersionen kann als Hilfsmittel ein Verdünnungs-bzw. Streckmittel in das System eingeführt werden. Das Streckmittel kann den Materialien zu jedem gewünschten Zeitpunkt bei jeder der angeführten Verfahrensweisen zugesetzt werden, doch soll der Zusatz vorzugsweise erst nach dem Zusatz des Öles erfolgen. Um die beste Wirksamkeit des Streckmittels zu erreichen, wird dieses vorzugsweise erst dann zugesetzt, wenn alle andern Bestandteile bereits einverleibt sind. da sonst ein Teil des Streckmittels vorzeitig verflüchtigt werden kann.
Das Streckmittel trägt dazu bei, den verhältnismässigen Gesamtanteil an Feststoffen in der fertigen Dispersion zu erhöhen, da es die Gegenwart von ausreichenden Fliissigkeitsmengen bei den angewandten Mischbedmgungen zur Bildung einer Mastix-Mischung ermöglicht. Wenn jedoch die Brechungstemperatur der Masse erreicht ist, dann dampft das Streckmittel ab. Daher muss das zu verwendende Streckmittel
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zumindest bei der höchsten Temperatur, die während des Mischverfahrens angewendet werden soll, vollständig verflüchtigt werden. Vorzugsweise soll jedoch ein Streckmittel verwendet werden, das bei oder unterhalb der Bruchtemperatur der Mischung, in welcher es verwendet werden soll, verdampft bzw. sich verflüchtigt.
Beispiel 7 :
EMI6.1
<tb>
<tb> Polyvinylchlorid <SEP> -Harz <SEP> 40, <SEP> 000/0 <SEP>
<tb> Santicizer'160 <SEP> (Butyl-benzyl-phthalat) <SEP> 40, <SEP> 00%
<tb> Russ <SEP> (nach <SEP> dem <SEP> Channel-Verfahren <SEP> erhalten) <SEP> 20, <SEP> 00%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb> Benzo-sol <SEP> (verdampft) <SEP> 12
<tb>
4,54 kg Russ werden zusammen mit 7,72 kg Santicizer 160 in eine Mischvorrichtung der Innenmischtype, wie sie oben beschrieben worden ist, eingebracht und darin während eines Zeitraumes von 10 Minuten vermischt. Dabei wird dem Heizmantel Wärme zugeführt, um eine Temperatur von 650C zu erhalten. Dann werden die restlichen 1, 36 kg Santicizer 160 langsam zugefügt, um eine steife MastixMischung zu erhalten. Das Vermischen wird 10 Minuten lang fortgesetzt und dann werden 9,08 kg Polyvinylchlorid-Harz zugesetzt.
Dem Heizmantel wird weiter Wärme zugeführt, um die Temperatur auf 930C zu bringen. Hierauf werden 2,72 kg Benzo-sol in die Mischung eingebracht. Die Mischvorrichtung wird entlüftet und das Streckmittel dampft ab. Der Batch bricht nicht scharf, sondern wird allmählich trockener und schliesslich frei fliessfähig. Das Vermischen wird fortgesetzt, bis sich die Batch-Temperatur auf 930C eingestellt hat und der Geruch des Streckmittels nicht mehr wahrnehmbar ist. Der Batch wird dann der Mischvorrichtung entnommen, unter Rühren gekühlt, zur Entfernung von Teilchen'mit einer Grösse von über 20 Maschen gesiebt und schliesslich verpackt.
Beispiel 8 :
EMI6.2
<tb>
<tb> Polyvinylchlorid-Harz <SEP> 47, <SEP> 1%
<tb> Santicizer <SEP> 160 <SEP> (Butyl-benzyl-phthalat) <SEP> 32, <SEP> 85%
<tb> Electra-Rotpigment <SEP> 20,05%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb> Benz-sol <SEP> (verdampft) <SEP> 7,8
<tb>
Eine Paste aus folgenden Bestandteilen wird in einer Standard-Farbmühle mit drei Walzen gemahlen :
EMI6.3
<tb>
<tb> Electra-Rotpigment <SEP> 33, <SEP> 0* <SEP>
<tb> Santicizer <SEP> 54,2%
<tb> Benzo-sol <SEP> 12, <SEP> 8%
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
15,65 kg Polyvinylchlorid-Harz (Geon 101 E. P.) werden in eine Mischvorrichtung der oben beschriebenen Art eingebracht und bei einer Temperatur des Heizmantels von etwa 650C während eines Zeitraumes von etwa 10 Minuten durchgemischt.
Dann werden innerhalb von 5 Minuten 20,2 kg der Paste, die auf die oben angegebene Weise hergestellt wurde, langsam zugesetzt. Der Mischvorrichtung wird mehr Wärme zugeführt, um eine Temperatur von 930C zu erhalten. Dann wird die Mischung entlüftet und das Streckmittel verflüchtigt. Das Vermischen wird fortgesetzt, bis die Temperatur der Mischung etwa 930C beträgt und kein Geruch von Streckmittel mehr wahrnehmbar ist. Der Batch, der frei fliessfähig und trocken ist, wird dann aus der Mischvorrichtung entnommen ; unter Rühren gekühlt und gesiebt, wobei alle Klumpen, die eine Grösse von über 20 Maschen aufweisen, entfernt und einem folgenden Batch zugesetzt werden.
Beispiel 9 :
EMI6.4
<tb>
<tb> Polyvinylchlorid-Harz <SEP> 45,42%
<tb> DOP <SEP> [Di- <SEP> (2-äthylhexyl)-phthalat] <SEP> 27, <SEP> 14% <SEP>
<tb> Leichtöl <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> 4, <SEP> 44%
<tb> Electra-Rotpigment <SEP> 23,00%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb> Benzo-sol <SEP> (verdampft) <SEP> 10,00
<tb>
In eine Mischvorrichtung von der Type der Innenmischer werden 5, 23 kg Pigment eingebracht und dann wird mit dem Vermischen begonnen ; hierauf werden 1, 01 kg Leichtöl langsam zugefügt. Nach etwa 7 Minuten werden 10,3 kg Polyvinylchlorid-Harz zugesetzt und dem Heizmantel Wärme zugeführt, so dass eine Temperatur von etwa 930C herrscht.
Hierauf werden langsam 6, 15 kg DOP zugesetzt und etwa 5 Minuten lang vermischt ; anschliessend erfolgt eine Zugabe von 2,27 kg Benz-sol Das Vermischen soll während eines Zeitraumes von etwa 33 Minuten unter. einer hohen Scherwirkung und unter Entlüften
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durchgeführt werden, bis die Masse trocken wird und der Geruch von Benzo-sol nicht mehr wahrnehmbar ist. Dann wird weiter Wärme zugeführt, um die Temperatur des Heizmantels auf 1070C zu bringen, und das Vermischen wird während etwa 5 Minuten ohne Entlüftung fortgesetzt. Der Batch, der nunmehr frei fliessfähig ist, wird der Mischvorrichtung entnommen, unter Rühren gekühlt und gesiebt. Teilchen bzw.
Klumpen, die eine Grösse von 20 Maschen oder darüber aufweisen, werden abgetrennt und mit dem Harz einem weiteren Batch zugesetzt.
Diese Dispersionen werden in einer Mischvorrichtung der Innenmischtype mit hoher Scherwirkung oder in andern geeigneten Vorrichtungen, die ein Dispergieren und eine Verteilung bzw. Verschmierung des Pigmentes auf der Oberfläche des Harzes bewirken, hergestellt. Der Überzug, der aus dem Pigment gebildet ist, haftet fest an der unregelmässigen Oberfläche der Harzteilchen an oder wird auf dieser Ober- fläche festgehalten, u. z. sowohl durch physikalische Kräfte, als auch auf Grund der Kraft, die von dem ungesättigten Teil des Absorptionswertes des Pigmentes in bezug auf das Öl und den Weichmacher, oder durch die Absorptionseigenschaften des Harzes in bezug auf den Weichmacher, oder durch die in bezug auf den Weichmacher vorliegenden Absorptionseigenschaften sowohl des Pigmentes als auch des Harzes, hervorgerufen wird.
Es ist darauf hinzuweisen, dass bei den oben angeführten Beispielen für die Verfahren Wärme zuge- führt wird, bevor eine Mastix-Mischung gebildet wird ; dies erfolgte in Hinblick auf die besonderen Heiz- vorrichtungen, die bei Durchführung der in diesen Beispielen beschriebenen Verfahren verwendet wurden.
Es ist jedoch in den meisten Fällen aus Gründen, welche offensichtlich sind, vorzuziehen, Wärme erst nach Bildung einer Mastix-Mischung und nach dem Erreichen des gewünschten Dispersionsgrades zuzufüh- ren.
Es gibt verschiedene grundlegende Eigenschaften, die festgelegt bzw. bestimmt werden sollen, be- vor eine Dispersion hergestellt werden kann. Die Menge an jedem der zu verwendenden Bestandteile hängt von der Zusammensetzung der Masse ab, zu welcher die Dispersion zugesetzt wird, und ferner hängt diese Menge auch von dem Prozentgehalt des gewünschten Pigmentes ab. Es ist wichtig, dass die
Fliesstemperatur oder der Schmelzpunkt der Dispersion der gleiche oder niedriger ist als der der Grund- mischung, zu welcher die Dispersion zugesetzt wird. Dies ist deshalb erforderlich, damit eine gleich- mässige Farbverteilung in dem Satz, welchem die Dispersion zugesetzt werden soll, bewirkt wird, nachdem die Grundmischung und die Dispersion zum Fliessen gebracht worden sind bzw. geschmolzen worden sind.
Ein zu hoher Schmelzpunkt der Dispersion kann zur Folge haben, dass in der fertigen Mischung nichteinverleibte Klumpen der Dispersion vorhanden sind. Um zu gewährleisten, dass die Dispersion eine geeignete Fliesstemperatur aufweist, soll die Menge an Weichmacher, die für das Harz in der Dispersion verfügbar ist, die gleiche oder grösser sein als die Menge, die für das Harz in dem Ausgangssatz verfügbar ist. Wenn die Wirksamkeit des besonderen, in der Dispersion verwendeten Weichmachers nicht die gleiche ist, wie die des besonderen Weichmachers, der in dem Ausgangssatz verwendet worden ist, dann soll ein Korrekturfaktor angewendet werden, um die Menge an Weichmacher zu bestimmen, die in der Dispersion zur Erreichung der gewünschten Fliesstemperatur verwendet werden soll.
Die Absorptionswerte sollen sowohl im Falle des Harzes, als auch im Falle des Pigmentes für den Weichmacher und das Öl in jedem einzelnen Falle durch die Standardmethoden der American Society for Testing Materials ermittelt werden. Eine diesbezügliche Information ist für eine Bestimmung der unteren Grenze der Gesamtmenge an Flüssigkeiten (Öl und Weichmacher), die in der Dispersion verwendet werden soll, erforderlich.
Die Gesamtmenge an Flüssigkeiten soll bei Raumtemperatur oder bei der Temperatur, welcher das Material zu Beginn des Mischungsverfahrens unterworfen wird, ausreichend sein, um eine vollständige Benetzung der Teilchen des Harzes und des Pigmentes herbeizuführen, und ferner soll noch ein geringer Überschuss vorliegen, der dafür erforderlich ist, die Bildung einer Mastix-Mischung zu bewirken, welche einer hohen Scherbeanspruchung unterworfen werden kann. Dieser Überschuss kann in jedem einzelnen Falle auf einfache Weise dadurch ermittelt werden, dass langsam über die vorbestimmten Absorptionswerte des Harzes und des Pigmentes hinaus Flüssigkeit zugesetzt wird, bis eine Mastix-Konsistenz erreicht ist.
Die Gesamtmenge an Flüssigkeit, d. h. also an Weichmacher oder Öl oder an diesen beiden Stoffen, soll so sein, dass in bezug auf den Absorptionswert des Pigmentes oder des Harzes oder sowohl des Pigmenten und des Harzes, wenn die Dispersion fertig ist, ein Unterschuss vorliegt. Dieser Unterschuss wird hervorgerufen, wenn der Mastix-Mischung Wärme zugeführt wird, um sie zu brechen, wenn der gewünschte Dispersionsgrad und eine Verteilung bzw. Verschmierung auf den Harzteilchen erreicht ist. Die Temperatur, bei der die Mischung bricht, schwankt in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Weichmachers und des Harzes, welche jeweils verwendet werden. Der Weichmacher wird bei Zufuhr von
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EMI8.1
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Process for the preparation of compositions containing pigments
The invention relates to compositions containing pigments and to processes for the production of such compositions. In particular, the invention relates to compositions containing pigments, which are suitable for use in plastic mixtures (or plastic mixtures), and also to processes for producing such compositions.
The production of plastic masses with a content of dispersed pigments for introduction into large sets or batches of neutral colored plastic masses for coloring purposes is known per se. Compositions containing such dispersions or pigments are in the art and
Industry known as color masterbatches or color concentrates. Masterbatches of this type are used by many producers of colored resinous materials for the sake of simplicity and economy, since the use of a color masterbatch eliminates the cumbersome and costly grinding of pigment to incorporate into the resinous material. Furthermore, such color masterbatches are much easier to handle in operation because they generate much less dust than a non-compounded pigment.
The use of a well-compounded masterbatch offers the advantage that the end product has a degree of uniformity and pigmentation which are better than those obtained from the raw pigment in the manufacture of these materials.
Heretofore, in the manufacture of color masterbatches, it has been necessary to heat and mechanically treat the pigment and the resinous material together with the other substances for prolonged periods of time and in an expensive manner in order to achieve a dispersion of satisfactory quality. In addition to the difficulties mentioned, there is also the fact that the degree of dispersion achieved when using these methods, although it is sufficient for some applications, often leaves much to be desired if a very fine degree of dispersion is required. Another major disadvantage in the production of the known color masterbatches lies in the character of the end product.
The product, as it is generally obtained, contains, due to the supply of heat, molten lumps of colored resin which, due to the inevitable heating of the resin during the preparation of the dispersion, have an extremely high hardness and a relatively low solubility.
It has been found that dispersions containing pigments of extremely high quality can be efficiently prepared by simply and inexpensively mixing a pigment and a solid resin by using a new and particular type of liquid dispersion and mixing them. The pigment-containing dispersions formed by these processes have a high color strength (chromaticity) and when they are used for coloring resinous compositions, a high proportion of the strength of the pigment used is usefully evaluated.
Resin-like compositions that are obtained with these pigment-containing dispersions are uniformly and strongly colored and have good electrical and physical properties. These compositions are very suitable, particularly with resins, for use as insulators for electrical conductors. They are also obtained in the form of a dry, free-flowing powder which can be easily introduced in large quantities of resinous materials for coloring purposes.
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It is an object of the invention to provide new and improved pigment-containing compositions and new and improved methods of making the same. Another object of the invention is to provide new and improved pigment-containing compositions suitable for use in plastic mixtures, as well as new and improved methods for
To find such compositions. Another object of the invention is the production of improved pigment-containing compositions or color masterbatches, as well as processes for their production using only simple and inexpensive mixing steps.
Finally, an object of the invention is the production of pigment-containing, resin-like materials which contain the dyes, which have a high tinting power, in an extraordinarily fine distribution and uniform dispersion. Further purposes or objects and features of the invention are explained in more detail below.
In accordance with the above, the invention also relates to a dispersing of finely divided pigment on dry resins in the form of granules in order to obtain a permanent dispersion of the pigment on the surface of the resin granules. These dispersions are produced with the aid of dry, finely divided pigments, in contrast to filter cakes or wet pigment pulps; this is of great advantage because, according to other known processes, many pigments are not precipitated and cannot be converted into dispersions.
Compositions containing pigments, which show certain features of the present invention, can have dry grains of free-flowing, plastic material which contain finely divided pigments dispersed on their surface and adhering to the surface.
A method for the preparation of compositions containing pigments, which reveal certain features of the invention, can be that grains of plastic material with a finely divided pigment and a plasticizer for the plastic material are mixed and heated so that the plasticizer is both from the pigment as well as being absorbed by the plastic material, thereby dispersing the pigment evenly on the plastic material and causing it to adhere to this material.
A method according to the invention in which compositions containing pigments; which can be obtained in accordance with the present invention consists in producing a paste by mixing a dry pigment with a suitable plasticizer for the resin in which the color masterbatch is ultimately to be used. The paste obtained is slowly added to a dry, powdery resin (blend resin), the particles of the resin absorbing the plasticizer and being coated with the pigment to form dry, granular, free-flowing and dust-free particles which later turn into a dry resin can be introduced for coloring the same.
An effective pigment-containing dispersion can be obtained by mixing a suitable pigment with a dry resin in a mixer of the internal shear type at room temperature and slowly adding a suitable plasticizer for the resin in order to bring about a mass consistency which is suitable for high-shear mixing. The mixture in this state is called the mastic mixture. The mastic mixture is mixed until the desired degree of dispersion is achieved. The mixture is then heated and further mixed until it breaks into individual particles and is in the state of a dry, free-flowing dispersion: the dispersion is then cooled and sieved and optionally packaged.
Example 1 :
EMI2.1
<tb>
<tb> polyvinyl chloride resin <SEP> 47, <SEP> 2% <SEP>
<tb> Di- <SEP> (2-ethylhexyl) phthalate <SEP> 32, <SEP> 8%
<tb> Electra <SEP> red pigment <SEP> 20, <SEP> 0%
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
4.54 kg of pigment are introduced into a 94.8 l, electrically heated universal kneading and mixing machine with knives or blades of the Sigma type with the corresponding amount of polyvinyl chloride resin specified above. Mixing is then carried out for a period of 5 minutes without supplying heat. The total amount of di (2-ethylhexyl) phthalate is then added to the container over a period of 5 minutes with simultaneous supply of heat. The batch receives properties that are suitable for the high shear effect.
The mixture is mixed for about 35 minutes; after this time the mass breaks at a temperature of about 900C. Within a period of about 5 to 10 minutes, the batch reaches a temperature of over 98 C, which makes it sufficiently dry to be removed. The batch is removed from the mixing device
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Men, cooled with stirring, sieved and packaged to remove lumps or lumps with a size of 20 meshes or more.
Example 2:
EMI3.1
<tb>
<tb> polyvinyl chloride resin <SEP> 32, <SEP> 00/0
<tb> Di- <SEP> (2-ethylhexyl) phthalate <SEP> 48, <SEP> 0%
<tb> Russ <SEP> (obtained after <SEP> the <SEP> channel procedure <SEP>) <SEP> 20, <SEP> 0%
<tb> 100.0%
<tb>
This mixture can be prepared in the manner described in connection with Example 1.
In this process, a pigment-containing dispersion is produced which contains resin particles provided with a plasticizer and in the original state, which are coated with a thin layer of a wetted pigment. Color masterbatches of this type are free-flowing and can be easily handled with little or no transfer of
Pigment on objects with which they come into contact. These products enable a better utilization of the color strength of the pigments than can be obtained with the use of undispersed pigments and consist of all originally available materials, with no significant deterioration of these substances due to the heat treatment.
Various measures can be used to ensure a dispersion or distribution of the
Effect pigment on the grains of the resin, u. or depending on whether it is assumed that the pigment contains agglomerates when applied or not. Adhesion or adhesion of the pigment to the resin particles is brought about in each case in such a way that the constituents are first converted into a mastic mixture and then the mixture is mixed and in a mixing device of the internal shear type or in other suitable devices up to is processed to achieve the desired degree of dispersion.
If the dry pigment can be believed to have no agglomerated particles or to consist essentially of the base particles, then the resin and pigment are placed in a heated mantle mixer and mixed until a suitable mixture is obtained. A mineral oil (process oil), which is not easily absorbed by the resin but is easily absorbed by the pigment and plasticizer, is slowly added to the mixture of resin and pigment and the material is mixed until it is of a consistency that is suitable for high shear stresses.
Then the mastic mixture is heated and once the temperature of the material has reached the appropriate value, the mass breaks and a product is obtained that is in the granular form of the originally present resin particles. If the product is to be packaged, it should be cooled beforehand in order to prevent it from sticking in the containers.
If it is known that the pigment that is to be used contains agglomerates in the dry form, then a paste can be produced from the pigment by adding a plasticizer or by adding a plasticizer and an oil (process oil) . This paste is then slowly added to the resin in a high shear mixer and the process is carried out as described above.
In order to ensure that the oil is only absorbed by the pigment and not also by the resin, the pigment and the oil can be mixed in an internal mixer until a uniform mixture is obtained, and the plasticizer can then be added to this mixture to form a paste will.
As soon as the mass has been mixed to a sufficient extent, it is slowly introduced into another mixing device of the internal mixer type, in which a dry resin (blend resin) is contained, and subjected to mixing under strong shear action. After further mixing in order to obtain a uniform mixture, heat is added. As soon as the mixture has reached a suitable temperature, which depends on the ingredients used, it breaks and a dry, free, flowable dispersion is obtained.
It is possible to eliminate the various stages of mixing required to disperse the dry pigment in the oil and plasticizer to form a paste which is later added to the resin to form the dispersion. To accomplish this, the dry pigment is placed directly in a high shear type of internal mixer and the plasticizer and oil are slowly added to form a mixture which is rigid in nature and suitable for efficient mixing . Once the pigment is sufficiently mixed, add the dry resin and continue mixing
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continue until a mastic mixture is formed. Heat is then applied to the mixing device and mixing is continued.
The mixture then breaks down and gives a dry, free flowable one
Dispersion. The advantage of this procedure is that the separate step of grinding the
Pigment is eliminated and the resin particles are subjected to minimal shear so that little or no physical breakage of the resin particles is effected. Heating the product obtained to a suitable temperature then has the consequence that it becomes dry and stable.
In order to more easily prevent absorption of the oil by the resin, the resin and pigment can be mixed in an internal mixer type mixer to form a uniform mixture of resin and pigment, and then the light oil is added. After further mixing to obtain a uniform mixture of pigment, resin and oil, the plasticizer is added to form a mastic mixture that can withstand high shear stress. Heat is then applied and mixing continues until the mass breaks to form a dry, free-flowing dispersion. The mixture obtained is cooled in a suitable manner and later packaged if necessary.
The purpose of adding the oil to the mixture of resin and pigment is to cause the oil to preferentially be absorbed by the pigment. This reduces the possibility of the oil being absorbed by the resin and the majority of the plasticizer remains available for the resin.
The pigment absorbs the oil and plasticizer very easily, whereas the resin has little affinity for the oil. A great advantage of using oil is that the oil is very cheap compared to the plasticizer. The oil also acts as a lubricant for the resin when the finished mixture is processed.
Another way of ensuring that the oil is absorbed by the pigment and not by the resin can be carried out in the toilet by placing the pigment in an internal mixer type mixer and then adding the oil. As soon as the oil and the pigment are evenly mixed, the resin is added. When there is an even mixture of oil, pigment and resin, the plasticizer is slowly added to form a mastic mixture that is suitable for high shear stresses. The mass is then heated and mixed further until it breaks to form a dry, free-flowing dispersion. Then the mixture is removed from the mixer and cooled.
The listed procedure has the advantages that the resin particles are subjected to minimal shear stress before the pigment is actually dispersed on them and that only a single mixing operation is required.
Example 3:
EMI4.1
<tb>
<tb> Polyvinyl chloride resin <SEP> (Geon <SEP> 101EP-B. <SEP> F. <SEP> Goodrich <SEP> Chemical) <SEP> 47, <SEP> 2%
<tb> Di- <SEP> (2-ethylhexyl) phthalate <SEP> 28, <SEP> 2% <SEP>
<tb> Light oil <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> (Gulf <SEP> 561 <SEP> Oil) <SEP> 4, <SEP> 6go
<tb> Electra red pigment <SEP> (Harmon <SEP> Color <SEP> Division, <SEP> B. <SEP> F. <SEP> Goodrich) <SEP> 20, <SEP> 00/0
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
4.54 kg of Electra red pigment are introduced into an electrically heated universal kneading and mixing machine with Sigma-type blades, which has a capacity of 94.8 l. Mixing is then started and 1.04 kg of light oil are slowly added over a period of about 4 minutes. The mixture is then mixed for an additional 3 minutes.
The mixer is then turned off and 10.7 kg of polyvinyl chloride resin is added and allowed to mix for 5 minutes. A total of 9.6 kW of heat is supplied to the heating jacket. 6.4 kg of di (2-ethylhexyl) phthalate are then added over a period of 5 minutes; after this time there is a mastic mixture and the temperature of the mixture is only a little over 52 C.
After all of the ingredients have been added, high shear mixing is continued for about 26-31 minutes. After this time it can be observed that the mass breaks with the formation of a relatively free-flowing dispersion. The temperature of the heating jacket is kept at about 1070C at this point and mixing is continued for a period of up to 5 minutes; after this time the material has only a very little damp appearance.
The batch temperature is about 90 ° C. The batch is removed from the mixer, cooled with stirring and then sieved to remove the lumps formed with a size of 20 meshes or more and the sieved portions are added to another batch with the resin.
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Example 4:
EMI5.1
<tb>
<tb> polyvinyl chloride resin <SEP> 21, <SEP> 4%
<tb> butyl benzyl phthalate <SEP> 22, <SEP> 1%
<tb> Light oil <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> 6, <SEP> 50/0
<tb> Iron oxide brown pigment <SEP> 50, <SEP> Olo
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
According to the general procedure described in connection with Example 3, 11.35 kg of a ferro-ferric-iron oxide brown are introduced into a mixing device of the type described above.
The mixing cycle is started with the slow addition of 1.47 kg of light oil. After about 7 minutes the mixer is turned off and 4.85 kg of polyvinyl chloride resin are added.
Heat is then applied to the heating mantle and mixing continued for 5 minutes. After this time, 5.01 kg of butyl benzyl phthalate are slowly added in an amount of about 0.91 kg per minute. As soon as the batch has been converted into a mass of high shear properties, the addition of plasticizer is temporarily interrupted for about 20 minutes in order to ensure a period of vigorous kneading and complete mixing of the iron oxide pigment. If this should appear necessary, small amounts of plasticizers can be added during this period in order to maintain a consistency of the mass suitable for processing. Then the addition of butyl benzyl phthalate should be stopped and the mixing continued for a period of about 11 to 16 minutes until the batch breaks.
The temperature of the heating jacket should be around 1070C and the batch temperature should be between around 80 and 93C. The output stages in this procedure are identical to the output stages described in Example 3.
Example 5:
EMI5.2
<tb>
<tb> polyvinyl chloride resin <SEP> 18, <SEP> 33%
<tb> Di- <SEP> (2-ethylhexyl) phthalate <SEP> 20, <SEP> 42%
<tb> Light oil <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> 11, <SEP> 25%
<tb> titanium dioxide, <SEP> rutile <SEP> 33, <SEP> 46%
<tb> iron oxide red <SEP> 15, <SEP> 63%
<tb> Russ <SEP> (obtained after <SEP> the <SEP> channel procedure <SEP>) <SEP> 0, <SEP> 91%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb>
The process steps used to prepare this mixture are identical to the process steps as described in Examples 3 and 4.
Example 6:
EMI5.3
<tb>
<tb> polyvinyl chloride resin <SEP> 38, <SEP> 78%
<tb> Di- <SEP> (2-ethylhexyl) -phthalate <SEP> 32, <SEP> 25%
<tb> Light oil <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> 12, <SEP> 971a
<tb> Russ <SEP> (received after <SEP> the <SEP> channel procedure <SEP>) <SEP> 16, <SEP> 00%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb>
EMI5.4
renssteps as they have been described in Examples 3 and 4.
These dispersions consist of a dry pigment, a plasticizer based on polyvinyl chloride and a dry resin of the polyvinyl chloride type, with or without the addition of a suitable oil. The end product consists of dispersed, wetted pigment particles that are spread or smeared on the surfaces of the resin particles. The finished dispersion has a dry attack, and if the dispersion comes into contact with objects under the usual handling conditions, there is no transfer of pigment. The finished dispersion has all the properties of the usual, dry mixtures of this type.
In many of the processes proposed above for the production of color dispersions, a diluent or dilution agent can be used as an aid. Extenders are introduced into the system. The extender can be added to the materials at any desired point in time in any of the listed procedures, but preferably it should not be added until after the oil has been added. In order to achieve the best effectiveness of the extender, it is preferably only added when all the other constituents have already been incorporated. otherwise part of the extender may evaporate prematurely.
The extender helps to increase the relative total proportion of solids in the finished dispersion, since it enables the presence of sufficient amounts of liquid in the mixed conditions used to form a mastic mixture. However, when the breaking temperature of the mass is reached, the extender evaporates. Therefore the extender to be used must
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be completely volatilized at least at the highest temperature to be used during the mixing process. Preferably, however, an extender should be used which evaporates or evaporates at or below the breaking temperature of the mixture in which it is to be used.
Example 7:
EMI6.1
<tb>
<tb> polyvinyl chloride <SEP> resin <SEP> 40, <SEP> 000/0 <SEP>
<tb> Santicizer'160 <SEP> (butyl benzyl phthalate) <SEP> 40, <SEP> 00%
<tb> Russ <SEP> (obtained after <SEP> the <SEP> channel procedure <SEP>) <SEP> 20, <SEP> 00%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb> Benzo-sol <SEP> (vaporized) <SEP> 12
<tb>
4.54 kg of carbon black along with 7.72 kg of Santicizer 160 are placed in a mixer of the internal mixer type as described above and mixed therein for a period of 10 minutes. Heat is added to the heating jacket to maintain a temperature of 650C. Then the remaining 1.36 kg of Santicizer 160 is slowly added to obtain a stiff mastic mixture. Mixing is continued for 10 minutes and then 9.08 kg of polyvinyl chloride resin is added.
Heat continues to be added to the heating mantle to bring the temperature to 930C. 2.72 kg of benzo-sol are then added to the mixture. The mixer is vented and the extender evaporates. The batch does not break sharply, but gradually becomes drier and finally free-flowing. Mixing is continued until the batch temperature has reached 930C and the odor of the extender is no longer noticeable. The batch is then removed from the mixing device, cooled with stirring, sieved to remove particles with a size of over 20 meshes and finally packaged.
Example 8:
EMI6.2
<tb>
<tb> polyvinyl chloride resin <SEP> 47, <SEP> 1%
<tb> Santicizer <SEP> 160 <SEP> (butyl benzyl phthalate) <SEP> 32, <SEP> 85%
<tb> Electra red pigment <SEP> 20.05%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb> Benz-sol <SEP> (vaporized) <SEP> 7,8
<tb>
A paste made from the following ingredients is ground in a standard three-roller paint mill:
EMI6.3
<tb>
<tb> Electra red pigment <SEP> 33, <SEP> 0 * <SEP>
<tb> Santicizer <SEP> 54.2%
<tb> Benzo-sol <SEP> 12, <SEP> 8%
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
15.65 kg of polyvinyl chloride resin (Geon 101 E.P.) are introduced into a mixing device of the type described above and mixed thoroughly at a temperature of the heating jacket of about 650 ° C. for a period of about 10 minutes.
Then, within 5 minutes, 20.2 kg of the paste, which was prepared in the manner indicated above, are slowly added. More heat is added to the mixer to maintain a temperature of 930C. Then the mixture is vented and the extender evaporated. Mixing is continued until the temperature of the mixture is about 930C and the odor of the extender is no longer noticeable. The batch, which is free flowing and dry, is then removed from the mixing device; cooled with stirring and sieved, all lumps that have a size of over 20 meshes being removed and added to a subsequent batch.
Example 9:
EMI6.4
<tb>
<tb> polyvinyl chloride resin <SEP> 45.42%
<tb> DOP <SEP> [di- <SEP> (2-ethylhexyl) phthalate] <SEP> 27, <SEP> 14% <SEP>
<tb> Light oil <SEP> (Light <SEP> Process <SEP> Oil) <SEP> 4, <SEP> 44%
<tb> Electra red pigment <SEP> 23.00%
<tb> 100, <SEP> 00%
<tb> Benzo-sol <SEP> (evaporated) <SEP> 10.00
<tb>
5.23 kg of pigment are placed in a mixing device of the internal mixer type and mixing is then started; 1.01 kg of light oil are then slowly added. After about 7 minutes, 10.3 kg of polyvinyl chloride resin are added and heat is applied to the heating mantle so that the temperature is about 930 ° C.
Then 6.15 kg of DOP are slowly added and mixed for about 5 minutes; this is followed by an addition of 2.27 kg of Benz-sol. Mixing should take place over a period of about 33 minutes. high shear and venting
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be carried out until the mass becomes dry and the smell of benzo-sol is no longer perceptible. Heat is then continued to bring the temperature of the heating mantle to 1070C and mixing continues for about 5 minutes without venting. The batch, which is now freely flowing, is removed from the mixing device, cooled with stirring and sieved. Particle or
Lumps with a size of 20 meshes or more are separated off and added to another batch with the resin.
These dispersions are prepared in a high-shear mixer of the internal mixing type or in other suitable equipment which disperses and spreads or smears the pigment on the surface of the resin. The coating formed from the pigment adheres firmly to the irregular surface of the resin particles or is retained on this surface, and the like. z. by physical forces as well as by the force exerted by the unsaturated part of the absorption value of the pigment with respect to the oil and the plasticizer, or by the absorption properties of the resin with respect to the plasticizer, or by that with respect to the plasticizer present absorption properties of both the pigment and the resin.
It should be noted that in the above examples of the processes, heat is added before a mastic mixture is formed; this was done in view of the particular heaters used in performing the procedures described in these examples.
However, in most cases, for obvious reasons, it is preferable to add heat only after a mastic mixture has been formed and the desired degree of dispersion has been achieved.
There are various basic properties that should be established or determined before a dispersion can be produced. The amount of each of the ingredients to be used depends on the composition of the mass to which the dispersion is added, and further this amount also depends on the percentage of pigment desired. It is important that the
The flow temperature or the melting point of the dispersion is the same as or lower than that of the basic mixture to which the dispersion is added. This is necessary so that a uniform color distribution is brought about in the batch to which the dispersion is to be added after the basic mixture and the dispersion have been brought to flow or have been melted.
Too high a melting point of the dispersion can result in non-incorporated lumps of the dispersion being present in the finished mixture. In order to ensure that the dispersion has a suitable flow temperature, the amount of plasticizer available for the resin in the dispersion should be the same or greater than the amount available for the resin in the starting set. If the effectiveness of the particular plasticizer used in the dispersion is not the same as that of the particular plasticizer used in the starting kit, then a correction factor should be applied to determine the amount of plasticizer that should be used in the dispersion Achieving the desired flow temperature should be used.
The absorption values should be determined both in the case of the resin and in the case of the pigment for the plasticizer and the oil in each individual case by the standard methods of the American Society for Testing Materials. Related information is required to determine the lower limit of the total amount of liquids (oil and plasticizer) to be used in the dispersion.
The total amount of liquids at room temperature or at the temperature to which the material is subjected at the beginning of the mixing process should be sufficient to bring about complete wetting of the particles of the resin and the pigment, and there should also be a slight excess that is required for this is to cause the formation of a mastic mixture which can be subjected to high shear stress. This excess can be determined in a simple manner in each individual case by slowly adding liquid beyond the predetermined absorption values of the resin and pigment until a mastic consistency is reached.
The total amount of liquid, i.e. H. i.e. plasticizer or oil or both of these substances should be such that there is a deficit in relation to the absorption value of the pigment or the resin or both the pigment and the resin when the dispersion is ready. This deficiency is caused when the mastic mixture is supplied with heat in order to break it when the desired degree of dispersion and a distribution or smearing on the resin particles is achieved. The temperature at which the mixture ruptures will vary depending on the properties of the plasticizer and resin which are used. The plasticizer is added when
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