CS263804B1

CS263804B1 - Coloured filler for plastics

Info

Publication number: CS263804B1
Application number: CS873773A
Authority: CS
Inventors: Tomas Ing Csc Sverak; Karel Prof Rndr Drsc Vesely; Jaroslav Rndr Csc Petruj; Milan Ing Kunz; Petr Ing Fuchs; Jaroslav Macicek
Original assignee: Sverak Tomas; Vesely Karel; Petruj Jaroslav; Kunz Milan; Fuchs Petr; Jaroslav Macicek
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1989-05-12
Also published as: CS377387A1

Abstract

Částicové plnivo obsahující uhličitan vápenatý, oxid nebo hydroxid nebo uhličitan hořečnatý nebo hydroxid hlinitý jsouiimpregnované 0,1 až 5 % hmotnostními reaktivního anebo kationaktivního organického barviva, které je Vhodné jako (pigment vybarvující plasty ve hmotě.Carbonate containing particulate filler calcium, oxide or hydroxide or carbonate magnesium or aluminum hydroxide are impregnated 0.1 to 5% by weight reactive or cationic organic a colorant which is suitable as (pigment coloring) plastics in the mass.

Description

Vynález se týká plniv pro kompozitní materiály plast — plnivo.The invention relates to fillers for plastic-filler composite materials.

Plniva používaná pro plnění plastů mají ve finálním kompozitu plast — plnivo celou řadu funkcí výrazně ovlivňujících mechanické, zpracovatelské a ekonomické ukazatele, které vytváří z kompozitů konstrukční materiál nové generace. Jednou z nevýhod, které zavádění kompozitů do praxe přináší, je větší citlivost těchto materiálů na optické vady, způsobené povrchovým poškozením. Povrchová poškození výrobků z kompozitů poškrábáním, nárazem cizího tělesa, nebo krátkodobým nadměrným mechanickým zatížením výrobku sé projeví výrazným zbělením poškozeného místa, které má svůj původ nejen ve fyzikální podstatě dobře známého odrazu světla na plochách, ve kterých došlo ke skluzu krystalinitové struktury plastu, ale navíc v odhalení a vytržení částic plniva z polymeru matrice. Zbělení kompozitu odhalením a vytržením plniva je způsobeno tím, že prakticky všechna částlcová plniva, používaná k plnění plastů — mikromletý a srážený uhličitan vápenatý, slída, dolomitická plniva, hydroxid vápenatý, horečnatý a hlinitý, mastek i kaolín — jsou ve své podstatě bílého charakteru. Každé drobné poškození výrobku z kompozitu má potom z 'hteďtska mechanické funkce výrobku obvykle zanedbatelný význam, avšak způsobí intenzívní zbělení poškozeného místa. Poněvadž většina výrobků z kompozitů se používá v jiném odstínu než v bílém v praxi jsou velmi časté odstíny černé, technické šedi a škály hnědé, je zbělení poškozených míst velmi nepříjemné.The fillers used to fill plastics have a number of functions in the final plastic-filler composite significantly affecting the mechanical, processing and economic indicators that make the composites a new generation construction material. One of the disadvantages of introducing composites into practice is the greater sensitivity of these materials to optical defects caused by surface damage. Surface damage to composite products by scratching, foreign body impact, or short-term excessive mechanical stress on the product results in a significant whitening of the damaged area, which originates not only from the physical nature of well-known light reflection on surfaces where the crystalline plastic structure slips, in detecting and extracting filler particles from the matrix polymer. The bleaching of the composite by exposing and extracting the filler is due to the fact that virtually all of the particulate fillers used to fill plastics - micronized and precipitated calcium carbonate, mica, dolomitic fillers, calcium, magnesium and aluminum hydroxides, talc and kaolin - are essentially white in nature. Any minor damage to the composite article is then of negligible importance for the mechanical mechanical function of the article, but causes intense whitening of the damaged area. Since most composite products are used in a shade other than white in practice, blacks, technical shades and brown scales are very common, whitening the damaged areas is very unpleasant.

V patentové literatuře jsou popsány některé pokusy o přípravu barevných plniv. Např. v BE 848 727 jsou popsány mikrosféry oxidu křemičitého vybarveného organickými pigmenty, v JA 51082318 mletý křemenný písek s barevnými laky a v Ja 530960034 slída vybarvovaná na povrchu organickými barvivý. Nevýhoda těchto známých barevných plniv je, že barviva nejsou zakotvena na povrchu plniva chemickými vazbami.Some attempts to prepare color fillers are described in the patent literature. E.g. BE 848 727 describes silica microspheres dyed with organic pigments, in JA 51082318 ground quartz sand with colored lacquers and Ja 530960034 mica dyed on the surface with organic dyestuffs. A disadvantage of these known color fillers is that the dyes are not anchored to the surface of the filler by chemical bonds.

Předmětem vynálezu je barevné plnivo pro plasty tvořené částicovým plnivem, jehož povrch je impregnován organickým barvivém, u nějž částice plniva na bázi uhličitanu vápníku, oxidu, hydroxidu nebo uhličitanu hořečnatého nebo hydroxidu hlinitého jsou impregnovány 0,1 až 5 % hmotnostními reaktivního anebo kátionaktivního organického barviva adsorbujícího se na plnivu a tvořícího s uvedenými kovy špatně rozpustné soli. Povrch částicového plniva na bázi přírodních, modifikovaných i srážených karbonátů a hydroxidů se zpravidla upravuje kyselými hydrofobními látkami, jako jsou např. mastné kyseliny, aby se zlepšil styk plniva s polymerem.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a colored filler for particulate filler plastics whose surface is impregnated with an organic dye, wherein the calcium carbonate, oxide, hydroxide or magnesium carbonate or aluminum hydroxide filler particles are impregnated with 0.1-5% by weight of a reactive or cationic organic dye. adsorbing onto the filler and forming poorly soluble salts with said metals. The surface of the particulate filler based on natural, modified and precipitated carbonates and hydroxides is generally treated with acidic hydrophobic substances such as fatty acids to improve the contact of the filler with the polymer.

Reaktivní a kationaktivní organická barviva obsahují zpravidla hydrofobní část tvořenou aromatickými anebo heterocyklickými sloučeninami a menší skupinu tvořenou rozpustnou solí kyseliny např. karboxylové či sulfonové, schopnou tvořit špatně rozpustné soli s vápníkem, hořčíkem a hliníkem a případně i s manganem a železem, které se mohou vyskytovat v těchto plnivech jako nežádoucí nečistoty. Barviva se proto adsorbují na povrchu plniva, vytvářejí na něm barevné laky, které plní současně dvojí funkci. Plnivo je barvivém hydrofobizováno, takže kompozitní materiál s plastem má dobré mechanické vlastnosti i bez speciální povrchové úpravy a současně barevné plnivo je pigmentem vybarvujícím komposit na celou škálu barevných odstínů.Reactive and cationic organic dyes usually contain a hydrophobic moiety consisting of aromatic and / or heterocyclic compounds and a minor group consisting of a soluble salt of an acid such as carboxylic or sulfonic acid, capable of forming poorly soluble salts with calcium, magnesium and aluminum and possibly with manganese and iron. of these fillers as undesirable impurities. The dyes therefore adsorb on the surface of the filler, forming colored lacquers on it which simultaneously fulfill a dual function. The filler is hydrophobised by the dye, so that the plastic composite material has good mechanical properties even without special surface treatment and at the same time the color filler is a pigment coloring composite for a wide range of color shades.

Výhodou použití takového druhu plniva, které svou barvou povrchu odpovídá požadované barvě kompozitu, je ta skutečnost, že libovolné poškození povrchu finálního výrobku z kompozitu není provázeno tak intenzívním zbělením poškozeného místa, jak tomu je při použití klasických plniv. Tato skutečnost je způsobena tím, že částice plniva, které byly odhaleny a vytrženy poškozením povrchu kompozitu barevně odpovídají barvě kompozitu, takže s kompozitem fakticky splývají a dále tím, že plnivo odpovídající svou barvou povrchu barvě kompozitu je schopno do značné míry zakrýt v kompozitu vznikající creepové plochy.The advantage of using a type of filler that corresponds to the desired color of the composite by its surface color is that any damage to the surface of the final composite product is not accompanied by such intense bleaching of the damaged area as is the case with conventional fillers. This is due to the fact that the filler particles that have been detected and torn out by damage to the composite surface color match the color of the composite so that they actually coincide with the composite and that the filler corresponding to the color of the composite color areas.

Pro výrobu barevných plniv podle tohoto vynálezu jsou vhodné všechny druhy barviv, obsahující volné karboxylové nebo sulfonové skupiny, jako jsou barviva reaktivní nebo kationaktivní.All types of dyes containing free carboxyl or sulfone groups, such as reactive or cationic dyes, are suitable for the preparation of the color fillers of the present invention.

Aby došlo k účinnému probarvení plniva, je zpravidla nutné nanášet barvivo z roztoku při zvýšené teplotě. Proto je výhodné vy.rábět barevná plniva podle tohoto vynálezu při výrobě plniv, srážením hydroxidů a uhličitanů z roztoků vápenatých, horečnatých a hlinitých solí, kdy se vhodné barvivo přidává do vznikající suspense nebo lze probarvování spojit s hydratací pálených dolomitů, oxidu hořečnatého nebo hlinitého.In order to effectively color the filler, it is generally necessary to apply the dye from the solution at elevated temperature. Therefore, it is preferable to produce the color fillers of the present invention in the production of fillers by precipitating hydroxides and carbonates from solutions of calcium, magnesium and aluminum salts, where a suitable colorant is added to the resulting suspension or the dyeing may be combined with hydration of calcined dolomites, magnesium or alumina.

Bližší objasnění vynálezu umožní následující příklady, procenta uváděná v příkladech jsou hmotnostní.The following examples will enable a more detailed explanation of the invention, the percentages given in the examples being by weight.

Příklad 1Example 1

Černý kompozit Tábořen PH 23 C 40—001 s 39,8 % vápencového plniva a 5 % sazového¹ koncentrátu Popcolor 20/20 byl porovnán s kompozitem o stejném složení, pouze stejného černého odstínu kompozitu kontrolovaného na kolorimetru nebylo dosaženo aditivací sazemi, ale použitím barevně povrchově upraveného plniva. Barevně povrchově upravené plnivo bylo připraveno mořením komerčního karbonátového plniva P20U ve 20% vodném roztoku reaktivní ostazinové černi V-B při 80 °C a době pobytu v míchaném reaktoru 15 min. s následnou filtrací a sušením při 110 °C při celkovém dávkování reaktivní černi 3 % na plnivo.Black composite Camp 23 PH 40 C-40 with 39.8% limestone filler and 5% carbon black ¹ Popcolor 20/20 was compared to a composite of the same composition, only the same black shade of the colorimeter-controlled composite was not achieved by soot additivation but by color surface-treated filler. The color coated filler was prepared by pickling a commercial carbonate filler P20U in a 20% aqueous solution of reactive ostazine black VB at 80 ° C and a residence time in the stirred reactor for 15 min. followed by filtration and drying at 110 ° C with a total feed rate of 3% reactive black per filler.

Porovnávací zkoušky kompozitů výrobě26 3 ných z takto barevně povrchově upraveného plniva a standardního černého kompozitu vyrobeného aditivací sazemi prokázaly, že optické efekty způsobené vrypy do povrchu finálního výrobku jsou podstatně menší u kompozitu s barevně upraveným plnivem.Comparative tests of composites manufactured from such a color-treated filler and a standard black composite produced by carbon black additive showed that the optical effects caused by scratches on the surface of the final product are substantially less for the color-treated filler composites.

Příklad 2Example 2

Mikromletý kalcinovaný dolomit byl hydratován při 80 °C 20% vodným roztokem ostazinového barviva H4 GR. Namořením 2% barviva na hydratovaný dolomit vznikl odstín technické hnědi. Takto barevně povrchově upravené plnivo bylo použito na výrobu hnědého kompozitu PVC, který obsahoval 45 % upraveného plniva, 52 % polymerní matrice NERALIT 581 a běžná aditiva. Tento kompozit byl porovnán se stejným kompozitem, pouze dolomitické plnivo neby04 lo barevně povrchově upraveno a odstínu technické hnědi kompozitu bylo dosaženo aditivací 4% hnědého koncentrátu RYKOBAR FN.The micronized calcined dolomite was hydrated at 80 ° C with a 20% aqueous solution of the H4 GR ostazine dye. Dipping 2% dye onto hydrated dolomite gave a shade of technical brown. This color-treated filler was used to produce a brown PVC composite containing 45% of the treated filler, 52% of the polymer matrix NERALIT 581 and conventional additives. This composite was compared with the same composite, only the dolomitic filler was not color-treated and the shade of the technical brown composite was achieved by adding 4% brown RYKOBAR FN concentrate.

Zkoušky vrypem ukázaly, podobně jako v předchozích případech, mnohem menší citlivost kompozitu s barevně povrchově upraveným plnivem na povrchové optické vady, než je tomu v případě barvení kompozitu pigmentací.The scratch tests showed, as in the previous cases, a much lower sensitivity of the color-treated filler composite to surface optical defects than is the case with pigmentation of the composite.

Příklad 3Example 3

Suspense hydroxidu hlinitého, vznikající neutralizací chloridu hlinitého čpavkovou vodou byla smíchána s roztokem ostazinové hnědi S 2 G (dichlortriazinový typ). Vzniklé hnědě zbarvené plnivo bylo odstěděno a sušeno při 110 °C.The aluminum hydroxide suspension resulting from the neutralization of aluminum chloride with ammonia water was mixed with a solution of ostazine brown S 2 G (dichlorotriazine type). The resulting brown colored filler was centrifuged and dried at 110 ° C.

pRedmEtSubject

Barevné plnivo pro plasty tvořené částicovým plnivem, jehož povrch je impregnován organickým barvivém, vyznačené tím, že částice plniva na bázi uhličitanu vápenatého, oxidu, hydroxidu nebo uhličitanu hořeč-Colored plastic filler consisting of a particulate filler, the surface of which is impregnated with an organic dye, characterized in that the filler particles are based on calcium carbonate, oxide, hydroxide or magnesium carbonate.

Claims

% of aluminum or aluminum hydroxide are impregnated with 0.1 and 5% by weight of the reactive or cationic organic dye, based on the filler as a whole.