CS273395B1 - Carbon black pigment - Google Patents

Carbon black pigment Download PDF

Info

Publication number
CS273395B1
CS273395B1 CS542188A CS542188A CS273395B1 CS 273395 B1 CS273395 B1 CS 273395B1 CS 542188 A CS542188 A CS 542188A CS 542188 A CS542188 A CS 542188A CS 273395 B1 CS273395 B1 CS 273395B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
carbon black
pigment
weight
soot
inorganic
Prior art date
Application number
CS542188A
Other languages
English (en)
Other versions
CS542188A1 (en
Inventor
Jaroslav Rndr Csc Petruj
Tomas Ing Csc Sverak
Karel Prof Rndr Drsc Vesely
Vitezslava Rndr Csc Svehlova
Miroslav Rndr Kummer
Frantisek Ing Kratochvil
Original Assignee
Petruj Jaroslav
Sverak Tomas
Vesely Karel
Vitezslava Rndr Csc Svehlova
Kummer Miroslav
Kratochvil Frantisek
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Petruj Jaroslav, Sverak Tomas, Vesely Karel, Vitezslava Rndr Csc Svehlova, Kummer Miroslav, Kratochvil Frantisek filed Critical Petruj Jaroslav
Priority to CS542188A priority Critical patent/CS273395B1/cs
Publication of CS542188A1 publication Critical patent/CS542188A1/cs
Publication of CS273395B1 publication Critical patent/CS273395B1/cs

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

Vynález se týká sazového pigmentu pro barvení plastů. Saze jsou nejvíce rozšířeným černým pigmentem pro barvení plastů. Jejich nevýhodou jsou obtíže spojené s výrobou sazového koncentrátu pro výrobu černých nebo temných barevných odstínů plastů nebo s přímou pigmentací sazemi při zpracování plastů.
Saze mají špatné sypné vlastnosti, obtížně Se zapracovávají do taveniny plastu, nesnadno dispergují, komplikace působí i úlet prachových podílů sazí, nutnost využívat zpracovatelskou linku pouze pro saze nebo tmavé odstíny barev, poněvadž vyčištění linky je prakticky nemožné, potenciální nebezpečí výbuchu vzdušné suspenze sazí - to všechno jsou vlastnosti způsobené fyzikální podstatou sazí - jejich velmi jemnou porézní a křehkou strukturou s vysoce aktivním povrchem. ·,
Některé dosud známé způsoby výroby sazí částečně potlačují výše uvedené nepříznivé vlastnosti. K těmto způsobům patří:
- výroba aoetylenových sazí, které mají relativně nízký specifický povroh (60 až 80 m /g) umožňují dosažení vyššího procenta plnění plastů sazemi
- výroba mikrogranulátu sazí oxidací ropných frakcí v kyslíkopamí aměsi.
Zkušenosti a těmito materiály ukazují, že ani jedna z uvedených oeBt není řešením, které by problémy s pigmentací sazemi radikálně zlepšilo. Saze s nízkými měrnými povrchy nejsou schopny ani při vysokých koncentracích 10 až 15 % hmotnostních vybarvit výrobky z plastů do odstínů syté černi, která je v praxi často žádána, raikrogranulát sazí vždy obsahuje až 10 % hmotnostních prachové frakce, která je z hlediska bezpečnosti nežádoucí, sypné vlastnosti a kompeundování se zlepši za cenu horší dispsrgovatelnosti. Otěry a tedy špinění linek zpracovávajících saze se nezmění.
Všechny výše uvedené nevýhody pigmentace sazemi velmi podstatně zlepší aazový pigment na bázi mikrogranulí sazí s vysokým měrným povrchem, obsahující případně stabilizátory, maziva a další zpracovatelské přísady podle vynálezu, jehož podstatou je, že 30 až 90 % hmotnostních sazí o specifickém povrchu 500 ež 1 300 m2/g obalených 10 až 50 % hmotnostními anorganické příměsi ze souboru uhličitanů a hydroxidů vápníku a hořčíku, alumosilikátů typu mastek a kaolin, impregnovaných 0,01 až 2 % prostředků ze souboru vyšších mastných kyselin,Jejioh esterů, organosilanů a orgenotitanátů a do 20 % hmotnostních mazadel, stabilizátorů, e dalších zpracovatelských přísad, vztaženo na anorganické příměsi, přičemž tyto příměsi mají průměrnou velikost Částic 0,5 až 10 mikrometrů.
Princip vynálezu spočívá především ve využití vysoké aktivity povrohu sazí, který je schopen vytvoření pevné vazby a asymetrickými molekulami povrchově aktivních látek spojovacích prostředků zakotvených na povrchu anorganické příměsi. Tímto způsobem dochází k velmi těsnému obalení jednotlivých částic shluků sazí částicemi této příměsi, při kterém se uplatní především mikronové a submikronové frakce, které sekundárně fungují s bublinovým efektem - dostředivé síly brání obaleným shlukům sazí se roztrhnout do menších celků, než odpovídá rovnováze sil se silami inerciálními.
Těsné obalení shluků sazí částicemi anorganické příměsi je do značné míry určeno granulometrií této přísady. Mikropóry ve shlucích sazí, které vznikají nedokonalou oxidací organických látek ve spalovacích reaktorech, při obvyklých rozměrech shluků sazí řádově ve stovkách mikrometrů, jsou totiž (jak bylo empiricky potvrzeno) nejlépe vyplňovány částicemi o granulometrické křivce anorganických látek připravovaných obvyklými způsoby mikromletí v oblasti d 50 (tedy průměrného rozměru částic) 1 až 10 mikrometrů. Množství spojovacích prostředků, použitých na povrchovou úpravu anorganické příměsi, je naopak limitováno silovou rovnováhou povrchu shluku sazí vs. částic spojovacím prostředkem obalené příměsi, za podmínek velmi porézního povrchu shluku sazí. Menší povrchová úprava anorganické příměsi než 0,05 % u obvyklých látek spojovacích prostředků nedokáže vytvořit natolik pevnou vazbu s povrchem shluku sazí, aby
Λ
CS 273395 Bl íš' byl tento shluk sazí částicemi anorganická příměsi obalen dostatečně pevně. Vyšší procento povrchové úpravy než 2,0 % má u běžně používaných látek spojovacích prostředků zs následek zvýšení sil, kterými se částice anorganické přísady navzájem od sebe odpuzují takovou měrou, že tyto síly konkurují vazbě povrchové úpravy s povrchem sazí - obalení shluků sazí přestává být účinné.
Kombinace specifického povrchu aktivních sazí, granulometrioká distribuce anorganické příměsi a množství a kvalita jejího povrchového nánosu společná s hmotnostními poměry směsi sazového pigmentu podle vynálezu jsou oblastí, kde výše uvedená silová rovnováha nabývá hodnot v praxi využitelných. Dalšími okrajovými podmínkami použitelnosti sazí pro sazový pigment jsou specifické povrchy sazí, které určují na jedná straně sytoet černého odstínu pigmentu, avšak na straně druhé omezují mechanické vlastnosti polymerní látky obsahující sazový pigment.
Vazba mezi sazemi a upravenou anorganickou příměsí je natolik silná, že výhodné munlpulační a zpracovatelské vlastnosti*sazového pigmentu podle vynálezu ao nezmění ani aditivací až 20 % hmotnostních látek jiného typu, jako jsou stabilizátory, mazadla a podobně.
Potenciální možnost přidání dalěíoh editiv do směsi sazí a plniva v tak vysokém zastoupení je z výrobního hlediska velmi výhodná, poněvadž sazový pigment potom může převzít funkci premixu nebo masterbaohe se všemi příznivými technologickými dopady.
Vytvoření pevnýoh obalů z částic anorganické příměsi kolem shluků sazí má pro manipulaci se sazovým pigmentem velmi příznivý dopad předavším zvýšením sypné váhy pigmentu zhutněním shluků sazí a přítomností materiálu o vyšší specifické hmotnosti, než mají saze, dále zlepšením sypnýoh vlastností sazového pigmentu, které mají svůj původ ve vysoké pohybové autonomii jednotlivých navzájem se odpuzujících kulovitých shluků chemicky upravenými anorganickými příměsmi obalených sazí a konečně veškerá manipulace s těmito sazovými pigmenty je provázena pouze velmi malými prachovými podíly anorganické příměsi s ne prachovými podíly sazí, takže manipulace s pigmentem podstatně méně znečišťuje dopravní cesty s je bezpečná. Zamíohávání sazového pigmentu do taveniny plastu při kompaundování je snazší než u samotných sazí, podmínky dispergace sazí v tavenině jsou v přítomnosti částic anorganické příměsi příznivější, poněvadž ao zvyšují lokální gradienty smykového napětí v tevoninš, 3 ohlodem na akutečnoet, že specifické povrchy aktivních sazí jsou o víoo než 2 řády vyšší než povrchy běžnýoh nnorgunlokýoh plniv, noprojovují ao žádné odchylky odotíraů čarného vybarvení plastů dosahované pigmentací sazovým pigmentem podle vynálezu v porovnání a přímou pigmentací sazemi téhož typu při stejném obsahu sazí.
Bližší vysvětlení využití vynálezu přiblíží následujíoí příklady. Uváděná procenta a poměry jsou hmotnostní s výjimkou údejů o vybarvení plastů. (PP je polypropylen).
Elektrovodivé saze Chezacarb EO, uváděné v příkladeoh, jsou výrobkem CHEZA Litvínov, jedná se obemicky o velmi čistý uhlík s obsahem C 99,9 % min a je to typický příklad elektrovodivých sazí b analogiemi několika Bvětovýoh výrobců. (Degusa, Cancarb),
Příklad 1 (Srovnávací)
V dvojšnekovém extrudsru WP 53 byl připraven 10 % koncentrát sazí Chezacarb EC o specifickém povrchu 900 m2/g v polypropylenové matrici s 10 % běžných stabilizátorů a mazadel. Výroba musela probíhat pod ochrannou atmosférou s obsahem kyslíku menším než 10 %. Struny taveniny bylo dost obtížné udržovat, trhaly se, dávkování sazí bylo provázeno mostováním v násypce a celá manipulace byla provázená znečišťováním jak
CS ?73395 Bl zařízení, tak pracoviště i vzduchotechniky prachovými podíly sazí. Koncentrát sazí byl využit při pigmentaci PP matrice 55212 a 2 % sazí v konečném výrobku na sytou čerň specifikovanou údajem y » 3,9 % na přístroji Monoolor D 3Ο9Θ.
Příklad 2
Na fluidním mizeru Hensohel 10 M byl připraven sazový pigment ze stejného typu sazí jako v příkladu 1 s vápencovým plnivem P 20 (d^0 » 4,5 ™i, úprava kyeelinou Btearovou 0,3 %) v poměru 1 : 1 mícháním při obvodové rychlosti rotoru 0,7 m/s po dobu 5 minut.
Vznikl též sazový pigment o složení: elektrovodivé saze o specifickém povrchu p
900 m /g 50 %, anorganická příměs CaCO^ s průměrnou velikostí částic 4,5 ,mi, 50 %, obaleného 0,3 % spojovacího prostředku ASTRA (výrobce SETUZA, obsahuje směs vyšších mastných kyselin, základní podíl cca 70 % tvoří kyselina stearová).
Tento sazový pigment byl použit.pro výrobu sazového koncentrátu v polymerní matrici, který obsahoval 10 % sazí (shodný s příkladem 1). Výroba koncentrátu probíhala bez krycí atmosféry a bez potíží při kompaundování - struny se netrhaly, sazový pigment se velmi dobře dávkoval, nevytvářel v zásobníku klenby, shluky sazí vytvářely předmícháním s anorganickou přísadou bšlošedé mikrokuličky o průměru desetin milimetrů, které nesplnily zařízení a neměly tendence se rozpadávat na menší částice, ani separovat jednotlivé složky. Následná výroba kompozitu stejného podle příkladu 1 vykázala při koncentraci 2 % sazí v produktu dokonce o 10 % sytější vybarvení (podle hodnocení přístroje Moncolor) než v příkladu 1.
Příklad 3 p
Sazový pigment na bázi sazx Chezacarb EC se specifickým povrchem 600 m /g a mikromletého mastku EK-I, přetříděnébo na granulometril djQ = 5,5 P1 a úpravou silánem Y 9771 Union Carbide v množství 1,5 %, byl připraven na V mísiči o objemu 20 1 s obvodovou rychlostí aktivní části 1,5 m/a, promícháváním směsi obsahující 30 % mastku a 70 % sazí po dobu'20 minut. Vznikl tak sazový pigment obsahující 70 % sazí a měrným povrchem 600 m /g, 30'% alumosilikátové anorganické příměsi na bázi mastku s průměrnou velikostí částic 5,5 mi obalené 1 % spojovacího prostředku ze souboru organosilanů - (3-chloropropyl) trimethoxylan typ Z-6076 fy Dow Corning.
Vzniklé mikroshluky sazového pigmentu měly z hlediska manipulace i kvality vybarvení polyetylénu Diten BB29 v koncentraci 1,8 % stejně výborné vlastnosti, jako tomu bylo v příkladu 2.
V
Příklad 4
Dolomitické mikrojemné plnivo podle PV 746-87 o » 2,0 pm s úpravou 0,4 % směsi glycerinmonostearátu a kyseliny stearová v poměru 6 : 1 bylo promícháno se p
sazemi Chezacarb EC o specifickém povrchu 1 000 m /g v poměru 25 : 75 %, po dobu 80 minut v mixeru Nauta 1,5 m\ s obvodovou rychlostí 0,3 m/s. Vznikl tak sazový pigment obsahující 75 % sazí s měrným povrchem 1 000 ra^/g a 25 % anorganické příměsi tvořené směsí Mg(CH)2, CaCO^ a Ca(CH)2 a průměrnou velikostí částic 2,0 pra, obalené 0,16 % směsi glycerinmonostearátu a kyseliny stearová,Vzniklý sazový pigment měl při zpracování v matrici PVC Neralit a 652 na produkt obsahující 4 % sazí stejně výborné vlastnosti, jaké jsou popsány v příkladu 2.
CS 273395ΐΒί^
Příklad 5 ·,' SJ' t , ,.·»
Na stejném zařízení jako v předchozím příkladě 4 byl· .připraven sazový pigment na bázi sazí Chezacarb EC a ohemioky upraveného magnezltovóho plniva tak, ža výsledný sezový pigment obsahoval 88 % sazí se speoifiokým povrchem 520 m2/g, 12 % anorganické příměsi obsahující v poměru 8 : 1 uhličitan hořečnatý s průměrnou velikostí částic 0,65 /um a mastek s průměrnou velikostí částio 9,6 μη obalené 0,5 % spojovacího prostředku na bázi kyseliny olejové, Sazový pigment se výborně osvědčil při pigmentaci polyolefinů. i
Příklad 6 (srovnávací)
Shodný s příkladem 2 pouze místo' karbonátového plniva P20Ú byl použit neupravený komerční produkt Duroal 2 fy Omya, tedy plnivo z vysokojakostního’ uhličitanu vápenatého, ( '
Výsledný sazový pigment měl složení: 50 % elektrovodivých sazí o'specifickém povrchu 900 m2/g, anorganická příměs uhličitanu Vápenatého o střední velikosti částio 2,5 .mi 50 %, a neobsahoval žádný spojovací prostředek. Výsledný sazový pigment nevyhověl sypnými vlastnostmi, poněvadž výrazně vytvářel klenby a černil manipulační cesty. V sazovém pigmentu se nevytvořila žádaná struktura mikrosbalků.
Příklad 7
Komerční plnivo Kisuma obsahující Mg(0H)2 99 % o d^Q « 1,5 jum β 1 SS povrchové úpravy kyseliny stearové bylo homogenizováno se sazemi Chezacarb EC o specifickém povrchu 900 m /g. Do tohoto sazového pigmentu byla Šetrnou homogenizací zapravana směs stabilizátorů, mazadel a opticky aktivních látek. Homogenizace probíhala v mixeru Papenmeier KM 300 s obvodovou rychlostí míchadla 1,2 m/s po dobu 4 min, dodatečná homogenizace s obvodovou rychlostí 0,6 m/s po dobu 30 sekund.
Vzniklý sazový pigment měl stejně' výborné vlastnosti jako pigment příkladu 2.
Obsahoval 41 % elektricky vodivých sazí o speoifiokém povrohu 900 m2/g, 40 % anorganické přísady hydroxidu hořečnatého, obaleného 1 % spojovacího prostředku na bázi kyseliny stearové a 19 % směsi stabulizátorů, parafinového vosku, vícemolekulárního polyetylénu a komerčního modrého pigmentu v poměru 1 : 3 t 12 : 2, která nemá žádnou funkci pro sypné, manipulační nebo vybarvovaoí vlastnosti sazového pigmentu, Sazový pigment byl použit při pigmentaci polystyrenu Krasten 562 v množství 0,2 % sazí na produkt. Vybarvení polymeru do odstínu kontrastní technické šedi, charakterizované údajem y-ové souřadnice 8,3 % přístroje Moncolor, probíhalo velmi snedno a bylo homogenní.
Příklad 8 (srovnávací)
Shodný s příkladem 7, pouze prooento aditivní směsi stabilizátorů, mazadel a dalších plniv a pigmentů bylo zvýšeno na 25 %, byla tedy překročena podmínka maximálního obsahu mazadel, stabilizátorů e delších zpracovatelských látek 20 %. Sazový pigment vlastnostmi nevyhovoval, podobně jako příklad 6.
Příklad 9
Sazový pigment obsahující 53 % elektricky vodivých sazí Chezacarb o spec, povrchu
CS 273395 Bl
Λ
700 m /g, 40 % kalcinovanáho ohemicky upraveného kaolinu (surovina Vidnava, plavená a tříděná na * 3 A>m) a 20 % spojovacího prostředku na bázi organokomplexů ohromu (methakryloxychromichlorid, Du Pont) byl s výborným výsledkem použit při pigmentaci polyetylénu.

Claims (1)

  1. Sazový pigment na bázi mikrogranulí sazí s vysokým měrným povrchem, obsahující případně stabilizátory, maziva a další zpracovatelská přísady, vyznačený tím, že obnohujo 30 až 90 % hmotnostních sazí o apooifiokóm povrchu 500 až 1 300 m /g oboloných 10 nž 50 % hmotnostními anorganická příměsi zo souboru uhličitanů a hydroxidů vápníku a hořčíku, alumosilikátů typu maetek a kaolin, plniv, která jaou impregnována 0,01 až 2 % spojovacích prostředků ze souboru vyšších mastných kyselin, jejich esterů, organosilánů a organotítanátů a do 20 % hmotnostních mazadel, stabilizátorů a dalších zpracovatelských přísad, vztaženo na anorganické příměsi, přičemž příměsi mají průměrnou velikost částic 0,5 až 10 mikrometrů.
CS542188A 1988-08-03 1988-08-03 Carbon black pigment CS273395B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS542188A CS273395B1 (en) 1988-08-03 1988-08-03 Carbon black pigment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS542188A CS273395B1 (en) 1988-08-03 1988-08-03 Carbon black pigment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS542188A1 CS542188A1 (en) 1990-07-12
CS273395B1 true CS273395B1 (en) 1991-03-12

Family

ID=5399095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS542188A CS273395B1 (en) 1988-08-03 1988-08-03 Carbon black pigment

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS273395B1 (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
CS542188A1 (en) 1990-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0737214B1 (en) Granular calcium carbonate for use as a direct additive for thermoplastics
US3951849A (en) Production of dispersions of fine powders
EP0359362B1 (en) Process for providing an inorganic filler with a coating containing a latex and carbon black, obtained product and its use
CA2037603C (en) Method of producing pelletized color concentrate and pellets produced thereby
EP0373426B1 (de) Anorganische Pigmente mit Polyorganosiloxanbeschichtung
CA2653776C (en) Composites of inorganic and/or organic microparticles and nano-calcium carbonate particles
DE69511529T2 (de) Verbesserte verarbeitbarkeit und "lacing-widerstandsfähigkeit" von in polymeren eingearbeiteten silanisierten pigmenten
US4758619A (en) Additives for resins and their compositions
CA2124849A1 (en) Process for particle adsorption
JPH08176460A (ja) 処理された無機固体
US3844810A (en) Pigment dispersion
KR20100039826A (ko) 브러싱-온 칼라 분산제의 제조
US4985187A (en) Method for coloring plastic granules by mixing with coloring agent at ambient temperature
US3728143A (en) Pigment dispersion
US3586247A (en) Dispersion of pigments in normally solid carrier media
CA2189575C (fr) Utilisation de copolymeres de styrene et d'anhydride maleique comme agents dispersants et/ou de traitement de charges minerales. compositions thermoplastiques les contenant
US3978036A (en) Method of coloring and molding a shaped thermoplastic resin article
US6153670A (en) Granule for a thermoplastic end product comprising a mineral and/or a colorant pigment system
CS273395B1 (en) Carbon black pigment
CA1086574A (en) Method of preparing coated pigment particles and the product produced thereby
US4309374A (en) Method of coloring and molding a shaped thermoplastic resin article
CA2252618C (en) Polyolefin film, compositions and resins useable therefor
EP0355808B1 (de) Beschichteter Mineralfüllstoff oder beschichtetes mineralisches Flammschutzmittel
KR100508961B1 (ko) 표면처리복합분체 및 그 제조방법
JP2540554B2 (ja) 樹脂用充填剤組成物及びその製法