CS258367B1 - Barvicí koncentráty nebo barvicí směsi - Google Patents

Abstract

Řešení se týká barvicích koncentrátů směsí pro barvení polymerů a polymerních směsí, především ze skupiny zahrnující polyolefiny, polystyren, terpolymer ABS, polyuretany, polyvinylchlorid a jeho kopolymery, které obsahují jako barvicí složku v polymerní tavenině neúčinná, vůbec nebo špatně dispergovatelná barviva. Barvicí účinek je vyvolán přítomností neinogenních a/nebo anionaktívních tenzidů. Jako barvicí složku lze použít především barviva na bázi antrachinonu a pyrazolonu, monoazobarviva a díazobarviva a barviva na bázi naftylaminu, N-acetylfenylendiaminu a 2-naftolu

Description

Vynález se týká barvicích koncentrátů nebo barvicích směsí pro barvení polymerů a polymer nich směsí, především ze skupiny zahrnující polyolefiny, polystyren, terpolymer akrylonitril-butadien-styren, polyuretany, polyvinylchlorid.

Barvicí přísady pro barvení polymerů a polymerních směsí ve hmotě, jsou v současnosti aplikovány téměř výhradně ve formě barvicích koncentrátů. Tyto se připravují obecně míšením pigmentů, resp. barviv s polymerními, či oligomerními nosiči za přítomnosti stabilizátorů, popř. dalších specifických přísad. Vedle barvicích přísad ve formě prášku, nepravidelné drti a granulí jsou vyráběny rovněž barvicí koncentráty kapalné, pastovité nebo těstovité konzistence. V souladu s požadavky moderních plastikářských technologií je zřejmá snaha preferovat zejména pevné barvicí koncentráty s širokým spektrem použitelnosti.

Rozpustná barviva jsou v celosvětovém měřítku používána pro barvení plastů ve hmotě jen ve velmi omezeném rozsahu. Uvádí se, že za předpokladu teplostálosti jsou jen některé typy vhodné pro barvení amorfních plastů jako je polystyrén, polymetylmetakrylát, někdy také polyamidy, terpolymer akrylonitril-butadien-styren, polykarbonáty, fenolplasty, deriváty celulosy a kaseinové deriváty. Nejsou známy prakticky žádné příklady aplikací barviv v polyolefinech, polyvinylchloridu a polyuretanech. Vzhledem k tomu, že k výhodám aplikace barviv patří dosažení jasných, brilantních odstínů, vyšší barvicí síla, než u běžných organických pigmentů a tim i nemalý ekomonický efekt, lze jejich dosavadní malé využití u polymerů považovat za dosti značný nedostatek současného stavu techniky.

K odstraněni tohoto nedostatku přispívají barvicí koncentráty nebo barvicí směs pro polymery a polymerní směsi podle vynálezu.

Podstata •'nálezu spočívá v tom, že tyto barvicí koncentráty nebo barvicí směs obsahují jako barvicí složku v polymerní tavenině neúčinná, vůbec špatně dispergovatelná barviva. Barvicí účinek je vyvolán přítomností neinogenních a/nebo anionaktivních tenzidů.

Jako barvicí složku lze použít především barviva na bázi antrachinonu a pyrazolonu, monoazobarviva, diazobarviva a barviva na bázi naftylaminu, N-acetylfenylendiaminu a 2-naftolu V postupu podle vynálezu se jedná o typy barviv, která jsou s polymery nesnášenlivá, vytváří v nich shluky a tudíž je nevybarvují.

Pomocí tenzidů, s výhodou pak neinogenních a/nebo anionaktivních lze však tato barviva převést na formu v polymerech dobře dispergovatelnou, se schopností vybarvovat je. Vhodné typy neinogenních a/nebo anionaktivních tenzidů jsou především oxyetylované nonylfenoly, oxyetylované mastné alkoholy, etanolamidy mastných kyselin, kopolyméry etylenoxidu s propylenoxidem, fosfátové dispergátory, fosfátové estery oxyetylovaných produktů, alkylfenolpolyglykol étery, sulfátované a etoxylované přírodní tuky, vyšší mastné kyseliny, kondenzační produkty mastných kyselin s alkylaminy a jejich kombinace.

Hlavní výhodou řešení podle vynálezu je skutečnost, že umožňuje využití vysoce účinných druhů barviv, např. Reactive Blue 4 /61 205/, Reactive Yellow 1 /18 971/, Reactive Yelow 3 /13 245/, Disperse Yellow 3 /11 855/, Disperse Yellow 42 /10 338/, Disperse Red 121,

Disperse Yellow 60, Disperse Blue 3 /61 505/, Vat Orange 11 /70 805/, Acid Blue 40 /62 125/, Acid Blue 41 pro barvení polymerů - především polyolefinů, polystyrenu, terpolymeru ABS, polyuretanů a PVC /popr. jejich směsí/.

Barviva přitom vykazují snadný a rychlý vývin zbarvení v průběhu zpracování. Jejich barvicí schopnost je využívána maximálně - barvivo se totiž v polymeru nachází převážně ve formě molekulárního roztoku.

Vybarvené výrobky vykazují výjimečně dobrou brilanci, čistotu odstínů a již při použití nepatrného množství rozpustného barviva se získají syté odstíny daného zbarvení.

Při vybarvování pomocí pigmentů je pro dosažení stejné intenzity vybarvení zapotřebí mnohem vyššího dávkování. Použití barviv dává rovněž možnost podbarvování /tónování/ anorganic kých pigmentů, zejména v kopolymerech ABS /zvýší se tak jejich světlostálost/. Intenzivní rozpustná barviva poskytují hluboké /syté/ barevné odstíny. K podstatným výhodám použití barviv patří také jejich dostupnost a možnost dosažení široké palety odstínů, protože, jak je známo, tuzemský sortiment vhodných organických pigmentů pro polymery je značně omezen.

Bariva lze aplikovat přímo - pro dosažení transparentního vybarvení nebo jak jíž bylo naznačeno v kombinace s anorganickými, organickými pigmenty, např. sazemi, za účelem jejich tónování a pro dosažení pestrých, zejména pastelových odstínů. Barviva lze dále využít pro přípravu barvicích koncentrátů podle sou> něho světového trendu. Obsah barviva v koncentrátu je 2 až 3 x nižší než obsah odpovídají ch organických pigmentů.

K bližšímu dojasnění podstaty vynálezu slouží následující praktické příklady.

Přikladl

Na fluidní míchačce byla po dobu 5 min. homogenizována směs 19 hm. dílů práškového vysokotlakého polyetylénu o tavném indexu 219 hm. dílů granulovaného polyetylénu o tavném indexu 200, 27 hm. dílů titanové běloby rutilového typu, 2,57 hm. dílu neionogenního egalizačního prostředku na bázi oxyetylovaného nonylfenolu /příp. oxyetylovaného mastného alkoholu/, 2,26 hm. dílu dietanolamidu kyseliny laurové a 0,87 hm. dílu mastných kyselin sojového oleje. Poté bylo přidáno 11,3 hm. dílu rozpustného monoazobarviva /derivátu pyrazolonu - C.I. /Colour Index/ Reactive Yellow 1 /18 971/ a směs byla míchána po dobu dalších 10 min.

V závěru míchání bylo potom přidáno 18 hm. dílů páleného vápna /oxidu vápenatého/. Získaná směs byla pak vytlačována a granulována na kontinuálním hnětiči za následujícího pracovního režimu; teplota šneku a válce 130 °C, teplota vytlačovaci hlavy 140 °C, počet otáček šneku 60 min’’!; vytlačovaný pás byl chlazen vzduchem. Takto připraveným granulovaným barvicím koncentrátem lze barvit polyolefiny v procesu vstřikování a vytlačování, po zařazení filtrace taveniny pak rovněž fóliové materiály.

Dávkování koncentrátu je 1 až 2 hm. díly na 100 hm. dílů barveného polymeru.

Příklad 2

Postupem podle příkladu 1 byla zpracována směs 24,1 hm. dílu rozvětveného polyetylénu o tavném indexu 2 ve formě prášku, 24 hm. dílů rozvětveného polyetylénu o tavném Indexu 70, 0,5 hm. dílu mastných kyselin sojového oleje /jako dispergátoru pro titanovou bělobu/,

2,46 hm. dílu dietanolamidu kyseliny laurové, 2,46 hm. dílu oxyetylovaného nonylfenolu,

6,9 hm. dílu oxidu vápenatého, 29,6 hm. dílu titanové běloby rutilového typu a 9,9 hm. dílu rozpustného barviva C.I. Reactive Yellow 3 /13 245/, což je monoazobarvivo odvozené od naftylaminu. Použití získaného koncentrátu je obdobné jako v příkladu 1.

Příklad 3

Na fluidní míchačce byla po dobu 5 min. předmíchána směs 43 hm. dílů práškového rozvětveného polyetylénu o tavném indexu 2; 43 hm. dílu rozvětveného polyetylénu o tavném indexu 200 a 4 hm. dílů neionogenního dispergátoru na bázi kopolymerů etylenoxidu s propylenoxidem /s obsahem 40 % etylenoxidu/. Poté bylo přidáno 10 hm. dílů kyselého barviva C.I.

Acid Blue 40 /62 125/, což je derivát antrachinonu, a míchání pokračovalo dalších 10 min.

Další podmínky přípravy koncentrátu byly shodné s. příkladem 1.

Získaným barvicím koncentrátem lze barvit polyolefiny ve hmotě při dávkování do 2 hm. dílů. S výhodou lze v tomto případě použít kombinace uvedeného barviva s anorganickými pigmenty např. oxidem titaničitým a oxidem železitým.

Příklad 4

Na fluidní míchačce byla po dobu 15 min. předmíchána směs 20 hm. dílů disperzního barviva C.I. Disperse Red 121, což je derivát antrachinonu, se 79 hm. díly standardního polystyrenu o tavném indexu 20 a 1 hm. dílu Duvikolu PPV, což je kombinace sulfatovaných a etoxylovaných přírodních tuků a kondenzačního produktu mastných kyselin s alkylaminy.

Uvedená směs byla pak vytlačována na kontinuálním hnětiči BUSS za podmínek: teplota šneku 150 °C, teplota válce 190 °C, teplota vytlačovací hlavy 210 °C, počet otáček šneku 50 min·^-!. Vytlačovaný pás byl chlazen na vodou chlazených válcích a granulován na pásové granulovačce. Získaným koncentrátem lze barvit polystyren, houževnatý polystyren a terpolymer ABS ve hmotě při dávkování 1 až 2 hm. díly barvicího koncentrátu na 100 hm. dílů barveného polymeru. Ve vybarvených výrobcích nebyla zaznamenána žádná migrace uvedeného barviva na povrch výrobků.

Příklad 5

Na fluidní míchačce byla po dobu 10 min. předmíchána směs 84,5 hm. dílů kopolymerů vinylchlorid-vinylacetát s obsahem vinylacetátu 17 hm. dílů, 15 hm. dílů dipserzniho barviva C.I. Disperse Yellow 3 /11 855/, což je monoazobarvivo odvozené od N-acetylfenylendiaminu a 0,5 hm. dílu fosfátového esteru oxyetylovaného produktu /např. Slovafos 1/. Získaná směs byla vytlačována na KO hnětiči za podmínek: teplota válce 170 °C, teplota šneku 140 °C, teplota vytlačovací hlavy 160 °C, počet otáček 35 min. ¹. Vytlačovaný pás se chladil vzduchem a mlel na nožovým mlýnu na nepravidelnou drt. Získaný barvicí koncentrát je použitelný k barvení polyvinylchloridu a jeho kopolymerů, dále systémů polyvinylchlorid-polyuretan apod., při dávkování 1 až 2 hm. díly na 100 hm. dílů barveného polymeru.

Přikládá

Podle postupu v příkladu 5 byla zpracována směs 84,6 hm. dílů v příkladu 5 uvedeného kopolymerů, 0,4 dílu alkylfenolpolyglykoléteru, /např. Slovafolu 909/ a 15 hm. dílů barviva C.I. Disperse Red 121 /derivát antrachinonu/. Použití získaného koncentrátu je obdobné jako v příkladu 5.

Příklad 7

Na běžném typu míchačky /fluidní, ramenová, bubnová/ byla po dobu 15 min. předmíchána směs 99,7 hm. dílů granulovaného vysokotlakého polyetylénu o tavném indexu 7 s 0,2 hm. dílu barviva /derivát antrachinonu/ C.I. Reactive Blue 4 /61 205/ a 0,045 hm. dílu neionogenního egalizačního prostředku, na bázi oxyetylovaného nonylfenolu /příp. oxyetylovaného mastného alkoholu/ a 0,045 hm. dílu dietanolamidu kyseliny laurové. Získanou směs lze přímo zpracovat vytlačováním nebo vstřikováním.

Příklad 8

Na fluidní míchačce byla po dobu 10 min. předmíchána směs: 84 hm. dílů kopolymerů vinylchlorid-vinylacetát /s obsahem vinylacetátu 17 hm. dílů/, 15 hm. dílů barviva C.I.

Disperse Yellow 3 /11 855/, což je derivát N-acetylfenylendiaminu, dále 0,2 hm. dílů neionogenního egalizačního prostředku na bázi oxyetylovaného nonylfenolu /příp. oxyetylovaného mastného alkoholu/, 0,2 hm. dílu dietanolamidu kyseliny laurové a 0,6 hm. dílu oxidu vápenatého Uvedenou práškovou směs lze použít /v dávkování 1 až 2 hm. díly/ pro přímé barveni polyvinylchloridu /zejména neměkčeného/ a jeho kopolymerů, dále systémů polyvinylchlorid-polyuretan apod .5

Příklad 9

Na fluidní míchačce byla po dobu 15 hm. předmíchána směs 40 hm. dílů sazí /typu IASE/, hm. dílů barviva C.X. Disperse Blue 3 /61 505/, což je derivát antrachinonu, dále 4,4 hm. dílů neionogenního dispergátoru na bázi kopolymerů etylenoxidu s propylenoxidem, 8,43 hm. dílu práškového vysokotlakého polyetylénu o tavném indexu 2 a 16,87 hm. dílu nízkotlakého polyetylénu o tavném indexu 7. Směs se dále zpracovávala vytlačováním na KO hnětiči, příp, dvoušnekovém vytlačovacím stroji s filtrací taveniny a následnou granulací. Uvedeným barvicím koncentrátem lze při dávkováni 1 hm. dílu na 100 hm. dílů polymeru barvit polystyren, polyolefiny a terpolymer ABS.

Claims (4)

1. předmEt vynálezu

   1. Barvicí koncentráty nebo barvicí směsi pro polymery a polymerní směsi, vyznačené tím, že obsahují v kombinaci barvivo, které samotné je v dané polymerní tavenině neúčinné, nedispergovatelné nebo špatně dispergovatelné a neionogenní a/nebo anionaktivní tenzid, resp. směs tenzidů, v dávkování 0,1 až 1 000 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů barviva.
2. 2. Barvicí koncentráty nebo barvicí směsi podle bodu 1, vyznačené tím, že barvivo nebo směs barviv je ze skupiny zahrnující barviva na bázi antrachinonu a pyrazolonu, monoazobarviva, diazobarviva a barviva na bázi naftylaminu, N-acetylfenylendiaminu a 2-naftolu a tenzid nebo směs tenzidů pak především ze skupiny zahrnující tenzidy na bázi oxyetylovaných nonylfenolů nebo mastných alkoholů, dietanolamidů mastných kyselin, kopolymerů etylenoxidu, fosfitových sloučenin, fosfátových esterů oxyetylovaných produktů, alkylfenolpolyglykoléterů, suflátovaných a etoxylovaných přírodních tuků, kondenzačních produktů mastných kyseliny s alkylolaminy a vyšších mastných kyselin.

   2. Barvicí koncentráty nebo barvicí směsi podle bodu 1 a 2, vyznačené tím, že obsahují s výhodou barviva s jednou nebo více funkčními skupinami typu - SO^Na, vázanými na aromatické jádro.
3. 4. Barvicí koncentráty nebo barvicí směsi pro polyuretany a polyvinylchloridy a jejich kopolymery podle bodů 1 a 2, vyznačené tím že obsahují s výhodou barviva s alespoň jednou z funkčních skupin typu - N0₂ a/nebo CH.jCO.NH-, vázanou na aromatické jádro.
4. 5. Barvicí koncentráty nebo barvicí směsi podle bodu 1 nebo bodu 1 a některého z bodů 2 až 4, vyznačený tím, že obsahují v kombinaci s barvivý organický a/nebo anorganický pigment, popř. směs pigmentů, včetně sazí, přičemž hmotnostní poměr barvivo/barviva - pigment/pigmenty je v rozmezí 1:100 až 100:1.