BE1027682B1 - Werkwijze voor het voorzien van een pigmentconcentraat en werkwijze voor het kleuren van een polymeersamenstelling - Google Patents

Abstract

De huidige uitvinding betreft een werkwijze voor het voorzien van een pigmentconcentraat, geschikt voor het kleuren van een polymeersamenstelling, omvattende de stappen van : het voorzien van een mengsel van voorgedispergeerde pigmenten in een verhouding geschikt voor het verkrijgen van een gewenste kleur, het voorzien van een matrixmateriaal geschikt voor gebruik in combinatie met de voorgedispergeerde pigmenten en de polymeersamenstelling, het voorzien van een vulstof, het vermengen van het mengsel van voorgedispergeerde pigmenten, het matrixmateriaal, de vulstof en de optionele additieven, het extruderen van het mengsel uit stap (e) door een extrusiezeef voorzien van mazen met een maasdiameter tussen 0.2 en 5.0 mm, en het versnijden van het extrusieproduct uit stap (f) tot een granulair pigmentconcentraat, waarbij de vulstof wordt voorzien in een hoeveelheid waarbij de polymeersamenstelling de gewenste kleur verkrijgt bij inmenging van een constante pigment concentratie α. De uitvinding betreft verder een werkwijze voor het kleuren van een polymeersamenstelling met een pigmentconcentraat.

Description

Werkwijze voor het voorzien van een pigmentconcentraat en werkwijze voor het kleuren van een polymeersamenstelling.

TECHNISCH DOMEIN De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een niet- stuivend, droog, granulaatvormig pigmentconcentraat, dat een of meer pigmenten en optioneel andere voor kunststoffen bruikbare additieven alsmede een deeltjesvormig dragermateriaal bevat.

STAND DER TECHNIEK Zoals bekend kampt de kunststof producerende en kunststof verwerkende industrie met problemen bij het verwerken van pigmenten, kleurstoffen, vulstoffen en andere additieven in de kunststof. Een eerste probleem is dat dergelijke materialen dikwijls in poedervorm worden geleverd. De aan deze poedervorm verbonden nadelen zijn: Stuiven respectievelijk stofvorming tijdens de verwerking van de pigmenten en dergelijke in de kunststof. Als direct gevolg hiervan kunnen de contaminatie van apparatuur en omgeving en bij gebruik van bijvoorbeeld toxische pigmenten de ernstige belasting van het werkmilieu worden genoemd. Doseringsproblemen: in doseringsapparatuur, toevoerleidingen en silo's treedt vaak brugvorming op, wat aanleiding geeft tot onnauwkeurige dosering en derhalve tot een extra aanpassing van de dosering. Bovendien dient naar aanleiding hiervan de desbetreffende apparatuur regelmatig te worden gereinigd. Onregelmatige menging van het poedermengsel. Ten gevolge van het verschil in deeltjesgrootte tussen enerzijds pigmenten enz. en anderzijds kunststoffen is de voorverdeling van het mengsel vaak onvoldoende (deeltjesgrootte van (an)organische pigmenten en dergelijke is 0,01-0,1/um en voor kunststoffen 0,1-6 mm.) De bovenvermelde problemen zijn alom bekend. Ter oplossing van deze problemen zijn vele voorstellen gedaan. Bijvoorbeeld is uit de NL 8 003 468 een werkwijze bekend, waarbij een kleurstofpreparaat voor het kleuren van te extruderen of te spuitgieten thermoplastische polymeren wordt toegepast, dat verkregen is door het stollen van een vloeibaar mengsel van een of meer pigmenten en een ester van een aromatisch dicarbonzuur met een alcohol, welke ester een smeltpunt boven 25°C doch beneden 200°C bezit. Dergelijke esters zoals esters van ftaalzuur met stearylalcohol of cetylalcohol dienen echter ten aanzien van de pigmenten in een aanzienlijke hoeveelheid te worden toegepast, terwijl dergelijke esters bovendien in polymeren de functie van een glijmiddel kunnen vervullen. Op grond hiervan zijn derhalve uit NL 8 003 468 bekende kleurstofpreparaten slechts in beperkte mate toepasbaar. Een soortgelijk kleurstofpreparaat wordt beschreven in NL 8 003 469. Meer in het bijzonder heeft deze laatstgenoemde octrooiaanvrage betrekking op een kleurstofpreparaat voor het kleuren van te extruderen of te spuitgieten polyvinylchloride, dat ten minste 40 gew.% pigmenten en ten hoogste 60 gew.% van een glycerolmonostearaat bevat, welk preparaat verkregen is door stollen van een vloeibaar mengsel van pigmenten en glycerolmonostearaat. Ook dit preparaat bezit de bovenvermelde nadelen. Voorts is uit NL 7 115 191 een werkwijze bekend voor het bereiden van een gekleurd masterbatch-materiaal ofwel kleurconcentraat, waarbij men een poedervormig polymeermateriaal, polymeerpellets en pigment onder zodanige omstandigheden mengt, dat de polymeerpellets met behulp van het als bindmiddel fungerende polymeerpoeder met pigment worden bekleed. Het bij deze werkwijze toegepaste polymeerpoeder, dat, zoals vermeld, als bindmiddel voor het pigment aan de polymeerpellets dient, behoort een smeltpunt te bezitten, welk aanzienlijk lager is dan dat van de polymeerpellets, daar anders het granulaat zelve smeltverschijnselen kan gaan vertonen, wat weer tot een plastische massa aanleiding zal geven. Op grond hiervan is deze werkwijze slechts in beperkte mate toepasbaar. Bovendien is het uiterlijk van het op deze wijze verkregen masterbatch-materiaal van een zodanige kwaliteit, dat de met behulp van deze werkwijze verkregen met pigment beklede pellets aan een extra extrusiegang dienen te worden onderworpen.

Gezocht is nu naar een kleurstofpreparaat, dat de bovengenoemde aan de bekende kleurstofpreparaten klevende nadelen niet bezit, dit wil zeggen een kleurstofpreparaat, dat universeel toepasbaar is, in energetisch en economisch opzicht op voordelige wijze kan worden bereid, dat gemakkelijk door de kunststofverwerkende industrie gebruikt en gedoseerd kan worden en tevens "free- flowing" is.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING De uitvinding betreft een werkwijze voor het voorzien van een pigmentconcentraat, geschikt voor het kleuren van een polymeersamenstelling, omvattende de stappen van: a. het voorzien van een mengsel van voorgedispergeerde pigmenten in een verhouding geschikt voor het verkrijgen van een gewenste kleur, b. het voorzien van een matrixmateriaal geschikt voor gebruik in combinatie met de voorgedispergeerde pigmenten en de polymeersamenstelling, - het voorzien van een vulstof, - het vermengen van het mengsel van voorgedispergeerde pigmenten, het matrixmateriaal, de vulstof en de optionele additieven, - het extruderen van het mengsel uit stap (e) door een extrusiezeef voorzien van mazen met een maasdiameter tussen 0.2 en 5.0 mm, - en het versnijden van het extrusieproduct uit stap (f) tot een granulair pigmentconcentraat, waarbij de vulstof wordt voorzien in een hoeveelheid waarbij de polymeersamenstelling de gewenste kleur verkrijgt bij inmenging van een constante pigment concentratie a.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt een volkomen droog, "free-flowing", zeer moeilijk pigment afgevend concentraat in een uniforme poeder- of korrelvorm verkregen, welke niet meer stuift en op grond hiervan uitmuntende gebruikseigenschappen bezit.

De dosering van het pigmentconcentraat in de polymeersamenstelling is constant, onafhankelijk van de gewenste kleur.

Dit vereenvoudigd het gebruik van de pigmentconcentraten door de eindgebruiker.

Deze kan, onafhankelijk van de gewenste kleur en verwerkingsproces steeds hetzelfde recept gebruiken.

Dit is voordelig om fouten te vermeiden en kleurechtheid tegen te gaan.

In een tweede aspect betreft de uitvinding een werkwijze voor het kleuren van een thermoplastische polymeersamenstelling, omvattende de stappen van : - het voorzien van een geschikt pigmentconcentraat geproduceerd volgens het eerste aspect, in een hoeveelheid gelijk aan a gewichtsdelen, en

- het voorzien van een polymeer in een hoeveelheid gelijk aan 100 - a gewichtsdelen, - het versmelten van het polymeer, en - het vermengen van het pigmentconcentraat en de polymeersmelt.

Het granulair pigmentconcentraat volgens huidige uitvinding kan gemakkelijk gedoseerd worden onafhankelijk van de gewenste eindkleur en de gebruikte pigmenten en additieven, dankzij de constante pigmentconcentratie a. Verder kan deze inmenging en dosering worden uitgevoerd in apparatuur gebruikelijk voor het verwerken van kunststoffen. Zo kan het granulaire pigmentconcentraat zoals geproduceerd volgens het eerste aspect van huidige uitvinding verwerkt en ingemengd worden in apparatuur geschikt voor natuurlijk polymeer zoals polymeergranulen of “polymeer beads”. Dit laat toe het pigmentconcentraat voordelig te gebruiken bij onder meer spuitgieten en extrusieprocessen. Gezien steeds hetzelfde recept van basis kunststof en pigment concentraat kan gebruikt worden ongeacht de gewenste kleur en mogelijke additieven verwerkt in het pigment concentraat, kan de kleur van de resulterende kunststof beter ingeschat worden. Zo wordt de kans op fouten of invloeden van andere factoren verminderd en de kleurechtheid verbeterd.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING De uitvinding betreft een werkwijze voor het bereiden van een kleurconcentraat alsook een werkwijze voor het kleuren van een thermoplastische polymeersamenstelling. Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technisch en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd. “Een”, ”de” en “het” refereren in dit document naar zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, “een segment” betekent een of meer dan een segment.

Wanneer “ongeveer” of “rond” in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/-5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog 5 meer bij voorkeur +/-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term “ongeveer” of “rond” gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt.

De termen “omvatten”, “omvattende”, “bestaan uit”, “bestaande uit”, “voorzien van”, “bevatten”, “bevattende”, “behelzen”, “behelzende”, “inhouden”, “inhoudende” zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.

Opgemerkt wordt dat onder vervloeiïïngspunt in de onderhavige aanvrage het smeltpunt of het verwekingspunt van de betreffende verbinding wordt verstaan, dat wil zeggen de temperatuur waarbij de vaste fase verdwijnt en overgaat in een vloeiende fase.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

In een eerste aspect betreft de uitvinding betreft een werkwijze voor het voorzien van een pigmentconcentraat, geschikt voor het kleuren van een polymeersamenstelling, omvattende de stappen van : a. het voorzien van een mengsel van voorgedispergeerde pigmenten in een verhouding geschikt voor het verkrijgen van een gewenste kleur, b. het voorzien van een matrixmateriaal geschikt voor gebruik in combinatie met de voorgedispergeerde pigmenten en de polymeersamenstelling, e. het voorzien van een vulstof, f. het vermengen van het mengsel van voorgedispergeerde pigmenten, het matrixmateriaal, de vulstof en de optionele additieven, g. het extruderen van het mengsel uit stap (e) door een extrusiezeef voorzien van mazen met een maasdiameter tussen 0.2 en 5.0 mm,

h. en het versnijden van het extrusieproduct uit stap (f) tot een granulair pigmentconcentraat, waarbij de vulstof wordt voorzien in een hoeveelheid waarbij de polymeersamenstelling de gewenste kleur verkrijgt bij inmenging van een constante pigment concentratie a. Voor het vervaardigen van het pigmentconcentraat, verder ook kleurconcentraat of "masterbatch" genoemd, volgens de uitvinding worden voorgedispergeerde pigmenten samengesmolten met de beperkte hoeveelheid matrixmateriaal en vulstof zodanig dat een intieme menging verkregen wordt. Eventueel kunnen additieven reeds bij de productie van het pigmentconcentraat aan het mengsel pigmenten, matrixmateriaal en vulstof toegevoegd worden. De kleurconcentraten worden bijvoorbeeld geproduceerd in een interne zogenoemde "Banburry mixer" of in een extruder, bij voorkeur een dubbelschroef extruder, waarin de vulstof, het matrixmateriaal en het pigment samengesmolten worden en waarbij het pigment onder hoge schuifspanningen gedispergeerd wordt. Vervolgens wordt het verkregen product ("batch") door een extrusiezeef met mazen met een maasdiameter tussen

0.2 en 5.0 mm geëxtrudeerd en tot korrels gegranuleerd. Bij voorkeur wordt de geëxtrudeerde batch tot korrels versneden door een snijvlak na de extrusiezeef. Nog meer bij voorkeur is de afsnijlengte min of meer gelijk aan de maasdiameter van de extrusiezeef. Dit verbetert de free-flow of vloeieigenschappen van het granulaat. Het mengsel van voorgedispergeerde pigmenten betreft een mengsel van dispersies van pigmenten voor het bekomen van een bepaalde kleur en / of schijn. De pigmenten zijn voorgedispergeerd aangezien deze als “dispersie” worden toegewend. Het gebruik van voorgedispergeerde pigmenten laat gemakkelijke en volledige dispersie van de voorgedispergeerde pigmenten over het matrixmateriaal en waar mogelijk de vulstof toe. Dit in tegenstelling tot pigmenten die voorafgaand aan de werkwijze volgens huidige uitvinding gedispergeerd moeten worden. Methoden voor het dispergeren van pigmenten zijn gekend, en kunnen de werkwijze volgens huidige uitvinding voorafgaan indien dit als startmateriaal wordt gebruikt. Als bij de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen matrixmateriaal of dragermateriaal zijn velerlei kunststoffen mogelijk. In de poly-vinylchloride-industrie wordt veel gebruik gemaakt van krijt als matrixmateriaal. Als kunststofdragermateriaal kunnen bijvoorbeeld polystyreen, acrylo-25 nitrilbutadieenstyreen, polycarbonaat, polyvinylchloride, polyetheen, polypropeen, al dan niet gemodificeerd polyfenyleenoxyde, polyethyleen-tereftalaat, polybutyleentereftalaat, polyamiden, polyacetalen, diverse copolymeren, kunststoflegeringen alsook diverse thermoplastische rubbers worden genoemd. In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het matrixmateriaal mengbaar met de vulstof. Meer bepaald mengbaar met de vulstof in de gebruikte hoeveelheden van het pigmentconcentraat. Dit laat toe een homogeen mengsel te bekomen waarover de voorgedispergeerde pigmenten verdeeld zijn, hetgeen het dispergeren van de pigmenten bij inmenging met een polymeersamenstelling verbetert.

De keuze van het matrixmateriaal wordt bepaald afhankelijk van enerzijds de te benutten pigmenten. Het is noodzakelijk dat de goed dispergeren in het matrixmateriaal. Anderzijds is de keuze van het matrixmateriaal gelimiteerd door de polymeersamenstelling waarvoor het pigmentconcentraat gebruikt zal worden. Hierbij is het belangrijk dat het matrixmateriaal en de polymeersamenstelling compatibel zijn, zonder negatieve effecten op de polymeersamenstelling.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de constante pigment concentratie a gekozen uit de lijst van : 0.10, 0.20, 0.25, 0.40, 0.50, 0.60, 0.75, 0.80, 1.00, 1.20,

1.25, 1.40, 1.50, 1.60, 1.75, 1.80, 2.00, 2.20, 2.25, 2.40, 2.50, 2.60, 2.75, 2.80,

23.00, 3.20, 3.25, 3.40, 3.50, 3.60, 3.75, 3.80, 4.00, 4.20, 4.25 en 4.50.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de constante pigment concentratie a gelijk aan 2 gewichtsprocent met een afwijking van maximaal 0.50 gewichtsprocent, bij voorkeur een afwijking van maximaal 0.30 gewichtsprocent, nog meer bij voorkeur een afwijking van maximaal 0.10 gewichtsprocent, bij voorkeur een afwijking van maximaal 0.05 gewichtsprocent, bij voorkeur een afwijking van maximaal 0.02 gewichtsprocent, bij voorkeur een afwijking van maximaal 0.01 gewichtsprocent.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm worden ook additieven aan het pigmentconcentraat toegevoegd. Een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat de stappen van : c. het voorzien van minstens één additief, en d. het vermengen van het mengsel van voorgedispergeerde pigmenten, het matrixmateriaal, de vulstof en de additieven.

Als pigmenten en andere voor kunststoffen bruikbare additieven kunnen de als zodanig in de kunststofindustrie toegepaste producten worden genoemd. Naast de anorganische en organische pigmenten kunnen bijvoorbeeld stabilisatoren voor UV- licht, vlamwerende middelen, antioxidantia, antistatische middelen, geleidende middelen, additieven voor het regelen van optische eigenschappen, anti-block en anti-slip middelen worden toegevoegd. In het bijzonder worden ook weekmakers vermeld. Deze kunnen enerzijds noodzakelijk zijn voor de goede verwerking van het polymeer, zoals het geval voor PVC. Anderzijds kunnen additieven ook aan het pigmentconcentraat toegevoegd worden om de eigenschappen van het pigmentconcentraat te verbeteren. Zo kunnen weekmakers gebruikt worden om het vervloeiingspunt van de vulstof en het matrixmateriaal af te stemmen.

In een bijzonder voorkeurdragende uitvoeringsvorm worden droogstoffen of vochtafdrijvers aan de pigmentconcentraten toegevoegd. Deze verhelpen het uitlekken van pigmenten uit het pigmentconcentraat bij contact met vocht. Dit laat toe het pigmentconcentraat gemakkelijker en langer te stockeren.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt een UV-stabilisator toegevoegd. UV- stabilisatoren zijn binnen de polymeerverwerking goed gekend. Vele polymeren verkleuren onder invloed van UV-licht. Deze verkleuring ten gevolge van UV-licht kan verder gekatalyseerd worden door pigmenten en / of andere additieven. Teneinde verkleuring tegen te gaan en een goede kleuregaliteit te bekomen is het toevoegen van een UV-stabilisator aan het pigmentconcentraat voordelig. Ook voor de houdbaarheid van het pigmentconcentraat is een UV-stabilisator voordelig.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt een antistatisch middel toegevoegd. Antistatische additieven zijn binnen de polymeerverwerking goed gekend. Het toevoegen van een antistatisch additief verhelpt problemen bij de productie van de pigmentconcentraten en hun verdere verwerking, alsook bij de inmenging en verdere verwerking van de polymeersamenstelling waarvoor deze gebruikt worden.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt een volkomen droog, "free-flowing", zeer moeilijk pigment afgevend concentraat in een uniforme poeder- of korrelvorm verkregen, welke niet meer stuift en op grond hiervan uitmuntende gebruikseigenschappen bezit.

Als bij de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen vulstof zijn verschillende vulstoffen mogelijk. Deze vulstoffen zijn bij voorkeur goedkoop, inert ten opzichte van zowel het pigmentconcentraat als de polymeersamenstelling voor welke deze is geschikt, maar wel goed mengbaar met deze polymeersamenstelling. Geschikte vulstoffen omvatten onder meer polymeren en prepolymeren. Polymeerlegeringen tussen courante kunststoffen zijn uitvoerig beschreven en bekend. De invloed van het vulmateriaal op de polymeersamenstelling kan dan ook voorspeld worden. Polymeren zijn verder doorgaans relatief goedkoop. Tenslotte kan een polymeer worden gebruikt gelijkaardig of hetzelfde aan de polymeersamenstelling waarvoor het pigmentconcentraat geschikt is. Onder gelijkaardig wordt bijvoorbeeld eenzelfde polymeerketen met verschillende ketenlengte of vertakkingsgraad verstaan, of een co-polymeer waarbij één van de gebruikte monomeren ook in de polymeersamenstelling waarvoor het pigmentconcentraat geschikt is voorkomt.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm heeft de vulstof een vervloeiingstemperatuur ongeveer gelijk maar lager dan de vervloeiingstemperatuur van het matrixmateriaal. Bij voorkeur is de vervloeiingstemperatuur van het matrixmateriaal tussen O en 50°C lager dan de vervloeiingstemperatuur van de vulstof, bij voorkeur is de vervloeiingstemperatuur van het matrixmateriaal tussen 5 en 50°C lager dan de vervloeiingstemperatuur van de vulstof, nog meer bij voorkeur is de vervloeiingstemperatuur van het matrixmateriaal tussen 10 en 40°C lager dan de vervloeiingstemperatuur van de vulstof, nog meer bij voorkeur is de vervloeiingstemperatuur van het matrixmateriaal tussen 10 en 30°C lager dan de vervloeiingstemperatuur van de vulstof, het liefst is de vervloeiingstemperatuur van het matrixmateriaal tussen 10 en 25°C lager dan de vervloeiingstemperatuur van de vulstof. Dit geeft als voordeel dat het pigmentconcentraat eens het vervloeit sneller en beter dispergeert. Wanneer de vulstof begint te vervloeien is het matrixmateriaal nagenoeg volledig vervloeit. Het matrixmateriaal zal gedeeltelijk dispergeren zelfs alvorens de vulstof volledig vervloeit is, waardoor een abrupte en snelle dispersie van de pigmenten wordt bekomen.

Bij voorkeur is de vulstof een polyolefine zoals polyethyleen of polypropyleen of polystyreen. Deze zijn goedkoop en wijd beschikbaar. Verder kan de vervloeiingstemperatuur van deze polymeren gestuurd worden, onder meer door het regelen van het moleculair gewicht en de vertakkingsgraad. Het regelen van een goed geschikte vervloeiingstemperatuur is voordelig om een eenvoudige en vlotte verwerking van de polymeersamenstelling en het pigmentconcentraat te bekomen.

Hierbij is het belangrijk dat zowel de polymeersamenstelling als het pigmentconcentraat vervloeien, maar geen van beide aftakelt ten gevolge van verhoogde temperatuur. Polystyreen als vulstof is in het bijzonder voordelig in combinatie met onder meer polystyreen, acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) copolymeren, acrylonitril-styreen copolymeren (AS) en polycarbonaten. Het toevoegen van polyolefine aan deze polymeren is dikwijls ongewenst aangezien deze de eigenschappen van de polymeersamenstelling beïnvloeden. Verdere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een werkwijze voor het kleuren van thermoplastische kunststoffen volgens de uitvinding, een daarbij te gebruiken kleurconcentraat en van een werkwijze voor het vervaardigen van dit kleurconcentraat. Deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte van de uitvinding niet.

In een tweede aspect betreft de uitvinding een werkwijze voor het kleuren van een thermoplastische polymeersamenstelling, omvattende de stappen van : - het voorzien van een geschikt pigmentconcentraat geproduceerd volgens het eerste aspect, in een hoeveelheid gelijk aan a gewichtsdelen, en - het voorzien van een polymeer in een hoeveelheid gelijk aan 100 - a gewichtsdelen, - het versmelten van het polymeer, en - het vermengen van het pigmentconcentraat en de polymeersmelt.

Het granulair pigmentconcentraat volgens huidige uitvinding kan gemakkelijk gedoseerd worden onafhankelijk van de gewenste eindkleur en de gebruikte pigmenten en additieven, dankzij de constante pigmentconcentratie a. Dit laat de kunststofverwerker of eindgebruiker van het pigmentconcentraat toe steeds hetzelfde recept te benutten, ongeacht de gewenste kleur en mogelijke additieven verwerkt in het pigment concentraat. Het steeds gebruiken van een vast recept verlaagd de kans op fouten. Anderzijds laat dit toe de kleur van de resulterende kunststof beter in te schatten, door invloeden van additieven of andere stoffen op het pigmentconcentraat in rekening te brengen. Zo kan eenvoudig steeds de juiste kleur worden aangeleverd als een concentraat. De kleurechtheid kan ook worden verbeterd.

Het bovengenoemde pigmentconcentraat kan tijdens het mengen aan de te extruderen thermoplastische kunststof worden toegevoegd maar ook direct aan de extruder. De samenstelling is natuurlijk ook zeer goed geschikt voor het toevoegen aan polymeersamenstellingen die gebruikt worden voor spuitgieten of extrusie.

Ter verdere toelichting van de voordelen van het pigmentconcentraat volgens de uitvinding volgt onderstaande opsomming: - Met behulp van het pigmentconcentraat volgens de uitvinding is een eenvoudige, storingsvrije en derhalve nauwkeurige dosering mogelijk. Op grond hiervan kan automatische doseringsapparatuur zonder problemen worden ingezet.

- Door toepassing van het pigmentconcentraat volgens de uitvinding is een goede menging van pigmenten in automatische doseringsapparatuur met kunststoffen in poeder-, bead- of resinvorm mogelijk (zoals vaak bij de suspensie- of emulsie-polymerisatie wordt verkregen).

- Met het pigmentpreparaat volgens de uitvinding, dat op een eenvoudige wijze kan worden gehanteerd, kan stofvrij worden gewerkt, wat een schone werkomgeving, geen contaminatie van de omliggende machines en een korte schoonmaaktijd van de productieruimte respectievelijk van de machines inhoudt, waardoor een hogere bezettingsgraad realiseerbaar is alsook een snellere overschakeling op een andere kleur.

- Het toepassen van het pigmentconcentraat volgens de uitvinding is ook in economisch opzicht voordelig aangezien gebruik kan worden gemaakt van ongegranuleerd "virgin" kunststofmateriaal; dit houdt een kostenbesparing in vanwege het gebruik van origineel grondstofmateriaal.

- Het bij de werkwijze volgens de uitvinding toegepaste matrixmateriaal zorgt voor een zeer goede dispergering van het pigment in de kunststof en dient derhalve als pigmentdispergeerhulpmiddel. Bovendien is de vulstof met mogelijke additieven een goede processing-aid voor moeilijk verwerkbare kunststoffen, zoals bijvoorbeeld PVC.

- In het pigmentconcentraat volgens de uitvinding is een verrassend geringe hoeveelheid matrixmateriaal als bindmiddel nodig. De vulstof kan indien gewenst eenzelfde polymeerstuctuur als de polymeersamenstelling omvatten, zodat de hoeveelheid "vreemd materiaal" tot een minimum kan worden beperkt zonder hierbij de dosering van pigmentconcentraat tot polymeersamenstelling te beïnvloeden.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het verschil tussen het vervloeiingspunt van de polymeersamenstelling en het vervloeiingspunt van het vulmateriaal maximaal 50°C, bij voorkeur bedraagt het verschil maximaal 40°C, nog meer bij voorkeur bedraagt het verschil maximaal 30°C, bij voorkeur bedraagt het verschil maximaal 25°C, bij voorkeur bedraagt het verschil maximaal 20°C, bij voorkeur bedraagt het verschil maximaal 10°C. In een voorkeursvorm is het vervloeiingspunt van het vulmateriaal lager dan het vervloeiingspunt van de polymeersamenstelling, bij voorkeur minstens 1°C lager, nog meer bij voorkeur minstens 2°C lager, nog meer bij voorkeur minstens 3°C lager, nog meer bij voorkeur minstens 4°C lager, het liefst minstens 5°C lager.

In een voorkeursvorm het vervloeiingspunt van de polymeersamenstelling tussen 1 en 25°C hoger dan het vervloeiingspunt van de vulstof, nog meer bij voorkeur is het vervloeiingspunt van de polymeersamenstelling tussen 3 en 20°C hoger dan het vervloeiingspunt van de vulstof, het liefst is het vervloeiingspunt van de polymeersamenstelling tussen 5 en 15°C hoger dan het vervloeiingspunt van de vulstof.

Dit laat toe de polymeersamenstelling met bestaande apparatuur te verwerken, en tijdens verwerking zoals bijvoorbeeld spuitgieten of extrusie, het pigmentconcentraat of de masterbatch mee te voorzien. Aangezien deze bij de verwerking van het polymeer mee vervloeit en voldoende voorgedispergeerd is, is hier geen afzonderlijke inmeng- of kleurstap noodzakelijk.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

VOORBEELDEN VOORBEELD 1: Een masterbatch werd geproduceerd voor het verschaffen van een blauwe kleur aan polymeren, in het bijzonder polyethyleen. De masterbatch bestaat uit twee verschillende, blauwe pigmenten en een wit pigment. Deze pigmenten zijn voorgedispergeerd in een matrixmateriaal van polyethyleen. Als vulstof wordt rauwe polyethyleen toegevoegd. De polyethyleen laat toe de smelttemperatuur op punt te stellen. Verder worden als additieven een UV-stabilisator geschikt voor polyethyleen en een vochtafdrijver toegevoegd. De constante pigment concentratie a is in dit voorbeeld 2 m%.

De hoeveelheid van elke component werd als volgt bepaald. Eerst wordt de verhouding voor het bekomen van de noodzakelijke kleur bepaald. In dit geval is de verhouding van blauw pigment 1, blauw pigment 2 en wit pigment 10:10:1. Hiermee gepaard gaat de verhouding van de pigmenten tot de totale hoeveelheid kunststof bij uiteindelijke gebruik. De gewenste kleur werd bekomen bij een hoeveelheid van

0.24 m% van blauwe pigmenten 1 en 2, en dus 0.024 m% van het wit pigment. Hierna wordt de gepaste hoeveelheid additieven berekend, indien deze belangrijk zijn bij het eindproduct. Dit is enkel het geval voor de UV-stabilisator. De hoeveelheid UV-stabilizator in het uiteindelijk product wordt bepaald in functie van de omgevingsfactoren. In dit voorbeeld dient de UV-stabilizator in verhouding tot de hoeveelheid kunststof bij uiteindelijk gebruik in een verhouding van 0.20 m% aanwezig te zijn. De som van deze componenten geeft 0.704 m% van voorgedispergeerde pigmenten met matrixmateriaal en UV-stabilisator in verhouding tot de gekleurde kunststof.

De vulstof dient verder aangevuld worden tot de constante pigmentconcentratie van

2.0 M% wordt bereikt. Hiertoe wordt de hoeveelheid van de vulstof bepaald en de nodige hoeveelheid additieven voor het bekomen van een goed masterbatch eigenschappen bepaald. De gebruikte vochtafdrijver dient aanwezig te zijn in een hoeveelheid van 5 m% tot het gewicht van de masterbatch, hetgeen correspondeert met een hoeveelheid van 0.20 m% tot het gewicht van de gekleurde kunststof. In tabel 1 volgt dan de uiteinde compositie van een het blauwe pigment en de masterbatch. Hierbij is in de eerste kolom de compositie van de masterbatch weergegeven. In de tweede kolom vindt u de verhouding van elk van de componenten in de uiteindelijke, gekleurde kunststof.

Tabel 1 : Compositie van de masterbatch volgens voorbeeld 1

Component Compositie v/d masterbatch compositie v/d kunststof

Blauw pigment 1 12,00% 0,240%

Blauw pigment 2 12,00% 0,240%

Wit pigment 1 1,20% 0,024%

PE Vulstof 59,80% 1,196%

Vochtafdrijver 5,00% 0,100%

UV Stabilisator (PE) | 10,00% 0,200%

Totaal 100,00% 2,00%

De afzonderlijke componenten worden allen ingemengd en door een extrusieschroef door mazen tussen 0.3mm en 3mm gehaald.

Het geëxtrudeerde polymeer wordt nagenoeg onmiddellijk versneden tot granulen.

De lengte tussen twee sneden van de geëxtrudeerde polymeer profielen is gelijk aan de maasdiameter, waardoor min of meer cilindrische granulen met een lengte gelijk aan de diameter van het grondvlak worden bekomen.

Claims (15)

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het voorzien van een pigmentconcentraat, geschikt voor het kleuren van een polymeersamenstelling, omvattende de stappen van : a. het voorzien van een mengsel van voorgedispergeerde pigmenten in een verhouding geschikt voor het verkrijgen van een gewenste kleur, b. het voorzien van een matrixmateriaal geschikt voor gebruik in combinatie met de voorgedispergeerde pigmenten en de polymeersamenstelling, e. het voorzien van een vulstof, f. het vermengen van het mengsel van voorgedispergeerde pigmenten, het matrixmateriaal, de vulstof en de optionele additieven, g. het extruderen van het mengsel uit stap (e) door een extrusiezeef voorzien van mazen met een maasdiameter tussen 0.2 en 5.0 mm, h. en het versnijden van het extrusieproduct uit stap (f) tot een granulair pigmentconcentraat, waarbij de vulstof wordt voorzien in een hoeveelheid waarbij de polymeersamenstelling de gewenste kleur verkrijgt bij inmenging van een constante pigment concentratie a.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de vulstof een polymeer of prepolymeer omvat.

3. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 1-2, waarbij het matrixmateriaal een polymeer of prepolymeer omvat.

4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 1-3, waarbij het matrixmateriaal en de vulstof in de gebruikte verhouding onderling mengbaar zijn.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 1-4, waarbij de vulstof een vervloeiingstemperatuur heeft, waarbij het matrixmateriaal een vervloeiingstemperatuur heeft lager dan de vervloeiingstemperatuur van de vulstof.

6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 1-5, waarbij de vulstof polyethyleen, polypropyleen of polystyreen omvat.

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 1-6, verder omvattende de stappen van : c. het voorzien van minstens één additief, en d. het vermengen van het mengsel van voorgedispergeerde pigmenten, het matrixmateriaal, de vulstof en de additieven.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij een vocht afdrijvend middel als additief wordt toegevoegd.

9, Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 1-8, waarbij pigment concentratie a gelijk is aan 2 gewichtsprocent.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de afwijking van de pigment concentratie a maximaal 0.01 gewichtsprocent bedraagt.

11. Werkwijze volgens conclusie 7-10, waarbij een antistatisch middel als additief wordt toegevoegd.

12. Werkwijze volgens conclusie 7-11, waarbij een weekmaker als additief wordt toegevoegd.

13. Werkwijze voor het kleuren van een thermoplastische polymeersamenstelling, omvattende de stappen van : - het voorzien van een geschikt polymeerconcentraat geproduceerd volgens één van conclusies 1-12, in een hoeveelheid gelijk aan a gewichtsdelen, - het voorzien van een polymeer in een hoeveelheid gelijk aan 100-a gewichtsdelen, - het versmelten van het polymeer, en - het vermengen van het pigmentconcentraat en de polymeersmelt.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij de vulstof een vervloeiingstemperatuur heeft, waarbij de thermoplastische polymeersamenstelling een vervloeiingstemperatuur heeft hoger dan de vervloeiingstemperatuur van de polymeersamenstelling.

15.Werkwijze volgens conclusie 14, waarbijj de thermoplastische polymeersamenstelling een vervloeiingstemperatuur tussen 1 en 25°C hoger dan de vervloeiingstemperatuur van de polymeersamenstelling.