CS245325B1

CS245325B1 - Aglomeric pigment dispersions for the dyeing of synthetic polymers in the mass and for their preparation

Info

Publication number: CS245325B1
Application number: CS848324A
Authority: CS
Inventors: Koloman Ondrejmiska; Peter Franko; Norbert Szentivanyi; Milan Macurak; Jan Benedikty; Anton Marcincin; Jozef Samuhel; Milan Mezovsky
Original assignee: Koloman Ondrejmiska; Peter Franko; Norbert Szentivanyi; Milan Macurak; Jan Benedikty; Anton Marcincin; Jozef Samuhel; Milan Mezovsky
Priority date: 1984-11-02
Filing date: 1984-11-02
Publication date: 1986-09-18
Also published as: CS832484A1

Abstract

Riešenie sa týká zloženia a sposobu výroby aglomerovaných disperzií pre farbenie syntetických polymérov v hmotě. Aglomerovaná disperzia sa vyrába postupom, pri ktorom sa najprv zmáča práškový polymérny nosič fahkotavitelným dispergátorom s teplotou tavenia 30 — 150 °C, ako sú vysokomolekulové polyalkylénglykoly, ich étery alebo estery s karboxylovými kyselinami, étery a estery viacmoených alkoholov, alebo alkylované amidy karboxylových kyselin alebo ich zmesi navzájom, alebo zmesi s kvapalnými zmáčadlami, a potom sa táto zmes mieša s pigmentom až kým sa nevytvoří neprášitelný aglomerát, ktorý sa ochladí pomalým miešaním za účinného chladenia pod teplotu tuhnutia dispergátora. Aglomerované disperzie sa použijú na farbenie polymérov ich prídavkom do závitovkového taviaceho zariadenia před vstup základného polyméru, alebo dávkováním ich taveniny do roztaveného základného polyméru, alebo sa použijú na výrobu farebných granulovaných koncentrátov.The solution relates to the composition and method of producing agglomerated dispersions for dyeing synthetic polymers in bulk. The agglomerated dispersion is produced by a process in which a powdered polymer carrier is first wetted with a meltable dispersant with a melting point of 30-150 °C, such as high molecular weight polyalkylene glycols, their ethers or esters with carboxylic acids, ethers and esters of polyhydric alcohols, or alkylated amides of carboxylic acids or mixtures thereof with each other, or mixtures with liquid wetting agents, and then this mixture is mixed with the pigment until a non-dusting agglomerate is formed, which is cooled by slow stirring with effective cooling below the solidification temperature of the dispersant. Agglomerated dispersions are used for coloring polymers by adding them to a screw melter before the base polymer enters, or by dosing their melt into the molten base polymer, or they are used for the production of colored granular concentrates.

Description

(54) Aglomerováné pigmentové disperzie pre farbenie syntetických polymérov v hmotě a sposob ich přípravy(54) Aglomerated pigment dispersions for coloring synthetic polymers in the mass and process for their preparation

Riešenie sa týká zloženia a sposobu výroby aglomerovaných disperzií pre farbenie syntetických polymérov v hmotě. Aglomerovaná disperzia sa vyrába postupom, pri ktorom sa najprv zmáča práškový polymérny nosič fahkotavitelným dispergátorom s teplotou tavenia 30 — 150 °C, ako sú vysokomolekulové polyalkylénglykoly, ich étery alebo estery s karboxylovými kyselinami, étery a estery viacmoených alkoholov, alebo alkylované amidy karboxylových kyselin alebo ich zmesi navzájom, alebo zmesi s kvapalnými zmáčadlami, a potom sa táto zmes mieša s pigmentom až kým sa nevytvoří neprášitelný aglomerát, ktorý sa ochladí pomalým miešaním za účinného chladenia pod teplotu tuhnutia dispergátora. Aglomerované disperzie sa použijú na farbenie polymérov ich prídavkom do závitovkového taviaceho zariadenia před vstup základného polyméru, alebo dávkováním ich taveniny do roztaveného základného polyméru, alebo sa použijú na výrobu farebných granulovaných koncentrátov.The present invention relates to the composition and process for producing agglomerated dispersions for coloring synthetic polymers in a mass. The agglomerated dispersion is produced by a process whereby a powdered polymeric carrier is first wetted with a meltable dispersant having a melting point of 30-150 ° C, such as high molecular weight polyalkylene glycols, their carboxylic acid ethers or esters, polyhydric alcohol ethers and esters, or alkylated carboxylic acid amides or mixtures thereof with each other, or mixtures with liquid wetting agents, and then the mixture is mixed with the pigment until a dust-free agglomerate is formed which is cooled by slow stirring under efficient cooling below the freezing point of the dispersant. The agglomerated dispersions are used to dye polymers by adding them to a screw melter prior to entry of the base polymer, or by feeding their melt into the molten base polymer, or used to produce colored granular concentrates.

Predmetom vynálezu sú aglomerované disperžie pigmentov pre farbenie polymérov v hmotě a sposob ich přípravy.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides agglomerated dispersions of pigments for coloring polymers in a mass and a process for their preparation.

Základnou požiadavkou farbenia v hmotě je dostatočná dispergácia pigmentov pre ten ktorý výrobok. Cím je stupeň dispergácie vyšší, tým je i využitelnost, pigmentov vačšia. Preto sa farbenie v hmotě prevádza obvykle v dvoch stupňoch. V prvom stupni sa připraví vysokokoncentrovaná disperzia pigmentu za podmienok najvhodnejších pre dispergáciu toho ktorého pigmentu. V druhom stupni sa koncentrovaná disperzia homogenizuje s masou ofarbovaného polyméru na potrebnú sýtosť vyfarbenia výrobku.The basic requirement for coloring in the mass is sufficient dispersion of pigments for each product. The higher the degree of dispersion, the greater the utility of the pigments. Therefore, the dyeing in the mass is usually carried out in two stages. In a first step, a highly concentrated pigment dispersion is prepared under the conditions most suitable for dispersing that pigment. In the second step, the concentrated dispersion is homogenized with the mass of the dyed polymer to the desired saturation of the product.

Příprava vysokokoncentrovaných disperzii pigmentov sa prevádza v technickej praxi róznym sposobom. Podstatná časť technologií je viacstupňová. V prvom stupni sa připraví zmes pigmentov s nosič om, v druhej fáze sa táto- zmes taví, hnetie, homogenizuje, připadne odplyňuje a tvaruje do granúl. Pri týchto technológiách kvalita výsledného produktu závisí od účinnosti hnetenia, ktoré je funkciou prevedenia strojného zariadenia, ako aj podmienok dispergácie, najma viskozitných pomerov, a v nemalej miere i od dispergovatefnosti samotných pigmentov. Za účelom úpravy nosiča z hladiska tokových vlastností sa obvykle používajú vosky, parafíny a podobné nižšie molekulárně polymery, ktoré v procese dispergácie velkou pohyblivosťou molekúl spósobujú rýchle zmáčanie povrchu častíc, vytvárajúceho sa pósobením střihových sil na aglomeráty pigmentu. Podobný účinok majú i kvapalné dispergátory.The preparation of highly concentrated pigment dispersions is carried out in a variety of ways in the art. A substantial part of the technology is multistage. In the first stage, a mixture of pigments with a carrier is prepared, in the second stage the mixture is melted, kneaded, homogenized, optionally degassed and shaped into granules. In these technologies, the quality of the final product depends on the kneading efficiency, which is a function of the design of the machinery as well as the dispersing conditions, in particular the viscosity ratios, and to a lesser extent the dispersibility of the pigments themselves. Waxes, paraffins, and the like, lower molecular polymers are commonly used to treat the carrier for flow properties, which, in the dispersion process by high mobility of the molecules, causes rapid wetting of the particle surface generated by shearing forces on the pigment agglomerates. Liquid dispersants have a similar effect.

Pri iných technológiách sa spracováva pigment hned¹ po izolácii z reakčného prostredia, a to flushovaním, pričom sa buď stabilizuje stav, v akorn častíce pigmentov vypadávajú'z reakcie, alebo sa ešte vo vodnom prostředí melú a i vačšie částice sa prevedú na jemnejšie, čím sa zvýši výdatnost pigmentov. Tento postup je velmi náročný a nie vždy prináša žiadúci ekonomický efekt. Na druhej straně však týmto sposobom možno dosiahnuť kvalitných disperzii i z ťažko dispergovatetných pigmentov.With other technologies, the treated pigment ¹ immediately after isolation from the reaction medium, by flushing, with either a stabilized state, the pigment particles in the Akorn vypadávajú'z reaction, or even in an aqueous medium are ground and even the larger particles are transferred to the smoother, to will increase the spreading of pigments. This procedure is very demanding and does not always bring the desired economic effect. On the other hand, however, in this way it is possible to achieve good dispersions even from hardly dispersible pigments.

Zistili sme, že kvalitně farebné disperzie možno dosiahnuť i v suchom stave vo formě agíomerátu z práškových surovin za přídavku 1'ahko tavitelných látok, dobré zmáčajúcich povrch pigmentov a aspoň čiastočne zmáčajúcich i povrch práškového polyméru. Pri tomto spósobe sa najprv práškový polymer v účinnej miešačke, ako sú fluidné alebo turbulentně miešačky, zmáča roztaveným 1'ahko tavitelným dispergátorom a potom sa priuiieša pigment. Po přidaní pigmentu pokračuje sa v miešaní s výhodou za chladenia. V tomto procese dójde k roztieraniu aglomerátov a agregátov pigmentu na jemnejšie až primárné částice. Zmes sa ďalej ochladí za pomalého miešania. Pre tento účel sú velmi výhodné aglomeračné miešačky, pozostávajúce z vyhrievanej, resp. striedavo vyhrievanej a chladenej rýchlomiešačky a z ďalšej pomalobežnej účinné chladenej miešačky. Dobrých výsledkov sa dosahuje i na turbulentných miešačkách, s výhodou opatřených kolíkovými mlynmi, s možnosťou ohrievania a chladenia.We have found that high-quality color dispersions can also be achieved in the dry state in the form of an agglomerate of powdered raw materials with the addition of low-melting substances, good wetting surface of pigments and at least partially wetting surface of powdered polymer. In this process, the powdered polymer is first wetted with a molten light-melt dispersant in an efficient mixer, such as a fluid or turbulent mixer, and then the pigment is admixed. After addition of the pigment, stirring is continued, preferably with cooling. In this process, the agglomerates and aggregates of the pigment are spread to finer to primary particles. The mixture was further cooled with slow stirring. Agglomeration mixers consisting of heated or heated agitator mixers are very suitable for this purpose. alternately heated and cooled rapid mixer and another slow-running, efficient cooled mixer. Good results are also obtained on turbulent mixers, preferably equipped with pin mills, with the possibility of heating and cooling.

Ako nízkotavitefné zmáčadlá sa používajú vyššie molekulové polyalkylénglykoly, ich estery, resp. étery, estery viacsytných alkoholov, mastné alkylamíny alebo alkylované amidy a podobné látky, ktoré v roztavenom stave zmáčajú povrch pigmentov a aspoň čiastočne zmáčajú i povrch polymérneho nosiča. Koncentrácia zmáčadiel je závislá od zmáčatelnosti pigmentov, připadne i polyméru.Higher molecular polyalkylene glycols, their esters and the like are used as low melting wetting agents. ethers, polyhydric alcohol esters, fatty alkylamines or alkylated amides and the like, which in the molten state wet the pigment surface and at least partially wet the surface of the polymeric carrier. The concentration of the wetting agent is dependent on the wettability of the pigments and possibly also of the polymer.

Takto připravené aglomerované, resp. neprašné disperzie možno dalej spracovať granuláciou na granulovaný koncentrát alebo použiť priamo pre farbenie bud postupným dávkováním k základnému polyméru před alebo pri vstupe do taviaceho zariadenia, alebo po roztavení, připadne i odplynení injekčne do taveniny základného polyméru.The agglomerated, resp. The non-dusted dispersions can be further processed by granulation to a granular concentrate or used directly for dyeing either by successive dosing to the base polymer before or at entry into the melter, or after melting, or by degassing into the melt of the base polymer.

Predmetom vynálezu sú aglomerované pigmentové disperzie pre farbenie syntetických polymérov v hmotě, pozostávajúce z práškového polymérneho nosiča, ktorým može byť polypropylén alebo polyetylén, a z práškového organického alebo anorganického pigmentu, ktoré sa vyznačujú tým, že obsahujú 1 až 25 % 1'ahkotaviternébo zmáčadla s teplotou tavenia 30 až 150 °C, ktorými sú vysokomolekulové polyalkylénglykoly, ich estery s alkoholmi alebo estery s karboxylovými kyselinami, étery alebo estery viacmocných alkoholov alebo alkylované amidy karboxylových kyselin a zmesi uvedených zlúčenín alebo ich zmesi s kvapalnými zmáčadlami.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides agglomerated pigment dispersions for coloring synthetic polymers in a mass, consisting of a powdered polymeric carrier, which may be polypropylene or polyethylene, and a powdered organic or inorganic pigment, characterized in that they contain 1 to 25% m.p. 30-150 ° C which are high molecular weight polyalkylene glycols, their alcohol or carboxylic acid esters, polyhydric alcohol ethers or esters, or alkylated carboxylic acid amides and mixtures of said compounds or mixtures thereof with liquid wetting agents.

Predmetom vynálezu je tiež spósob přípravy týchto disperzii, vyznačujúci sa tým, že sa 1'ahkotavitel'ným zmáčadlom najprv zmáča práškový polymérny nosič a potom sa táto zmes mieša s práškovým pigmentem, s výhodou za chladenia na fluidných alebo turbulentných miešačkách a nakoniec sa ochladia za pomalého miešania pod teplotou tuhnutia zmáčadla.The invention also relates to a process for the preparation of these dispersions, characterized in that the powdered polymeric carrier is first wetted with a meltable wetting agent and then mixed with the powdered pigment, preferably while cooling on a fluid or turbulent mixer and finally cooled. slowly stirring below the freezing point of the wetting agent.

Příklad 1Example 1

Do rýchlomiešačky o objeme 100 1 sa vnesie 30 kg práškového polypropylénu o ITT 12 g/10 min. Za miešania sa přidává 6 kg taveniny polyetylénoxidu o molekulovej hmotnosti 6 000 a teplote 90 °C. Miešačka sa rovnako vyhrieva na túto teplotu. Po zamiešaní celého množstva polyetylénoxidu, čo trvá asi 5 minút, sa kontinuálně a za miešania přidává 10 kg C. I. Pigment Yellow 95. Po 3 minutách miešania za tepla sa přepustí zmes do chladiaceho čerpadla, kde sa za chladenia mieša 10 minút pri nízkých otáčkách. Za ten čas sa schladí zmes na 40 °C, čo je nižšia teplota ako teplota tavenia po245325 lyetylénoxidu, a získá sa sypký aglomerát.In a 100 L quick mixer, 30 kg of 12 g / 10 min ITT polypropylene powder are introduced. 6 kg of a polyethylene oxide melt having a molecular weight of 6000 and a temperature of 90 ° C are added with stirring. The mixer is also heated to this temperature. After mixing the entire amount of polyethylene oxide, which lasts about 5 minutes, 10 kg of C.I. Pigment Yellow 95 are added continuously and with stirring. After 3 minutes of warm stirring, the mixture is transferred to a cooling pump, where it is stirred for 10 minutes at low speed. During this time, the mixture is cooled to 40 ° C, which is lower than the melting point of the 2524325 ethylene oxide, and a free-flowing agglomerate is obtained.

Potřebné množstvo polyetylénoxidu bolo stanovené metodou zmáčateínosti. (Práškový pigment, resp. polymér sa mieša v rýchlomiešačke za pridávania polyetylénoxidu o molekulovej hmotnosti 600 dovtedy, kým nevzniká bezprašný aglomerát. Spotřebované množstvo polyetylénoxidu na polymér a na pigment udává potřebné množstvo dispergátora.)The amount of polyethylene oxide required was determined by the wettability method. (The powder pigment or polymer is mixed in a quick mixer with the addition of 600 MW molecular weight until a dust-free agglomerate is formed. The amount of polyethylene oxide consumed per polymer and pigment indicates the amount of dispersant required.)

Takto připravená aglomerovaná disperzia sa taví, hnetie a odplyňuje v extrúderi a dávkuje sa do taveniny základného polyméru, s ktorou sa ďalej homogenizuje. Takto vyfarbený polymér sa vytláča zubovými čerpadlami cez zvlákňovacie bloky na vlákna. Vlákna takto připravené majú rovnaké vlastnosti ako vlákna vyrábané a farbené v hmotě klasickými sposobmi. Přitom sa ušetria náklady na přípravu granulovaných koncentrátov na hnetacom zariadení.The agglomerated dispersion thus prepared is melted, kneaded and degassed in an extruder and fed into the melt of the base polymer with which it is further homogenized. The polymer thus colored is extruded by gear pumps through fiber spinning blocks. The fibers thus prepared have the same properties as those produced and dyed in the mass by conventional means. This saves the cost of preparing granular concentrates on the kneading machine.

Příklad 2 kg práškového polyméru so 6 kg monostearánu glycerínu kopolyméru etylén- a propylénoxidu 1:1 sa miesa v turbulentnej miešačke o objemu 400 1, opatrenej plášťom, vyhrievanej vodou teplou 90 °C. Po 10 minutách sa přidá 12 kg C. I. Pigment Yellow 83, 5 kg C. I. Pigment Red 144 a 7 kg C. I. Pigment Black 7. Po 5 minútach miešania sa začne miešačka chladit studenou vodou a otáčky miešadla sa znížia z 400 min.¹ na 60 min.^-1. Po 10 minútach miešania sa zmes vypúšta do zásobníka, z ktorého sa dávkuje objemovým dávkovačom do prvej násypky závitovkového zvlákňovacieho zariadenia. Druhou násypkou sa dopíňa volný priestor medzi slimákom a puzdrom závitovky granulovaným polymérom. Pri ustálenom odběre taveniny a nastavenom dávkovaní aglomerovanej disperzie sa dosiahne rovnoměrného vyfarbenia taveniny s vysokým stupňom dispergácie pigmentov.Example 2 kg of powdered polymer with 6 kg of glycerine monostearate of 1: 1 ethylene- and propylene oxide copolymer is mixed in a 400 L turbulent sheathed mixer heated with 90 ° C water. After 10 minutes 12 kg of CI Pigment Yellow 83, 5 kg of CI Pigment Red 144 and 7 kg of CI Pigment Black 7 are added. ¹ for 60 min. ^-1 . After stirring for 10 minutes, the mixture is discharged into a reservoir from which it is dispensed by a volumetric dispenser into the first hopper of the screw spinner. The second hopper fills in the free space between the slug and the granulated polymer sheath. A uniform melt coloring with a high degree of pigment dispersion is achieved with a steady melt withdrawal and an adjusted dosage of the agglomerated dispersion.

Příklad 3Example 3

Previedol sa podlá příkladu 1 s tým rozdielom, že namiesto polyetylénoxidu sa použila zmes glycerínstearátov a oktadecylamínu. Účinok dispergácie bol ešte vyšší ako v prvom případe. Relativná farbiaca sila vzrástla o 14 %.It was carried out according to Example 1 except that a mixture of glycerol stearates and octadecylamine was used instead of polyethylene oxide. The dispersion effect was even higher than in the first case. The relative coloring force increased by 14%.

Příklad 4Example 4

Previedol sa podlá příkladu 1 s tým rozdielom, že akO’ zmáčadlo sa použila zmes laurylovaného polyetylénoxidu s teplotou tuhnutia 45 °C a 1,2-etyléndistearamidu. Relativná farbiaca sila vzrástla o 9 %.It was carried out according to Example 1, except that a mixture of laurylated polyethylene oxide having a pour point of 45 ° C and 1,2-ethylenedistearamide was used as the wetting agent. The relative coloring strength increased by 9%.

Příklad 5Example 5

Previedol sa podfa příkladu 1 s tým rozdielom, že ako zmáčadlo sa použila zmes cetylovaného glycerínu a stearylovaného polyetylénoxidu o molekulovej hmotnosti 6 000. Relativná farbiaca sila vzrástla o 20 %.It was carried out according to Example 1, except that a mixture of cetyl glycerin and stearylated polyethylene oxide having a molecular weight of 6000 was used as wetting agent. The relative coloring force increased by 20%.

Claims

245325 5 of lyethylene oxide, and a free flowing agglomerate is obtained. The required amount of polyethylene oxide was determined by the wettability method. (The powder pigment or polymer is mixed in a high-speed mixer with the addition of polyethylene oxide of a molecular weight of 600 until a dust-free agglomerate is formed. The amount of polyethylene oxide used per polymer and napigment indicates the required amount of dispersant.) The agglomerated dispersions thus prepared melt, knead and degas in the extruder and feed into the melt of the base polymer with which it is falsely homogenized. The dyed polymer is extruded through the tooth pumps through spinning blocks onto the fibers. The fibers thus prepared have the same characteristics as those produced and dyed in a classical manner. In this case, the costs for the preparation of granulated concentrates on a kneading device are avoided. EXAMPLE 2 70 kg of a polymer powder with 6 kg of monostearate glycerin 1: 1 ethylene-propylene oxide copolymer are mixed in a 400 l turbulent mixer equipped with a water-heated jacket at 90 ° C. After 10 min, 12 kg of CI Pigment Yellow 83.5 kg of CI Pigment Red 144 and 7 kg of CI Pigment Black 7 are added. After stirring for 5 min, the mixer is cooled with cold water and the stirrer speed is reduced from 400 min. After 10 minutes of mixing, the mixture is discharged into a container from which the dispenser is dispensed into a first hopper of the screw spinning apparatus. The second hopper is doped with a free space between the screw and the screw sleeve with a granulated polymer. Example 3 A mixture of glycerol stearates and octadecylamines was used instead of polyethylene oxide instead of polyethylene oxide, and a uniform melt dyeing with a high degree of pigment dispersion was achieved. The effect of the dispersion was even higher than in the first case, the relative dyeing strength increased by 14%. the difference is that the wetting agent was a mixture of lauryl polyethylene oxide with a temperature of 45 ° C and 1,2-ethylenedistearamide. The relative dyeing strength increased by 9%. EXAMPLE 5 Example 1 was carried out with the difference that a mixture of acetyl glycerine and stearylated poly (ethylene oxide) having a molecular weight of 6,000 was used as wetting agent. The relative coloring force increased by 20%. OBJECT

1. Agglomerated pigment dispersions coloring synthetic polymers in a mass, consisting of a polymer powder carrier, which may be polypropylene butopolyethylene, and a lawyer organic or inorganic pigment, characterized in that they contain 1 to 25% of a meltblown wetting agent with temperature melting of 30 to 150 degrees Celsius, which are high molecular weight polyalkylene glycols, their esters with alcohol or esters with carboxylic acids, ethers or esters of polyhydric alcohols or alkylated carboxylic acid amides and mixtures of said compounds or mixtures with liquid wetters.

2. A process for the preparation of agglomerated pigment dispersions according to claim 1, characterized in that the polymeric carrier is powder-wetted first and then mixed with the powdered pigment, preferably with fluid or turbulent agitators. The end was cooled with slow stirring below the freezing point of the wetting agent.