DE102004055307B4 - Verwendung von polaren mikronisierten Wachsen zur einfachen Dispergierung von schwer dispergierbaren Pigmenten in polare Kunststoffe - Google Patents

Abstract

Verwendung von polaren mikronisierten Wachsen mit einer durchschnittlichen Feinheit (D50 = Wert) von 5–10 Mikrometer ausgewählt aus der Gruppe mikronisierter Montanwachse, mikronisierter Amidwachse, mikronisierter Carnaubawachse, mikronisierter Ethylenvinylacetatwachse und mikronisierter oxidierter Wachse zur einfachen Dispergierung von schwer dispergierbaren Pigmenten in polare Kunststoffe ausgewählt aus der Gruppe PC, PET, PVC, PA und PS.

Description

• Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von polaren mikronisierten Wachsen zur einfachen Dispergierung von schwer dispergierbaren Pigmenten in polare Kunststoffe. Die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Pigmentkonzentraten (Masterbatch) wird verbessert.
• Unter dem Begriff Wachse (definiert von der Deutschen Gesellschaft für Fettwissenschaft [DGF, 1957 und 1974]) versteht diese Erfindung

A

Natürliche Wachse

B

Tierische Wachse

C

Pflanzliche Wachse

D

Teilsynthetische Wachse

E

Synthetische Wachse

• Mikronisierte Wachse sind Wachse mit einer durchschnittlichen Feinheit (D50 Wert) von 5–10 μm. Der Erfinder definiert diese Wachse mit 99% < 100 μm
• Polare mikronisierte Wachse sind Wachse mit hydrophilem, polarem Charakter wie natürlichen und synthetischen Säurezahlen und/oder hydrophilen Ketten. Diese Wachse sind in der Regel geschmeidiger, flexibler und verzweigter als klassische unpolare Wachse (z. B. Polyolefinwachse). Diese Erfindung beschreibt:

  A Mikronisierte Montanwachse	(DEUREX MM 81 Micro)
  B Mikronisierte Amidwachse	(DEUREX MA 70 Micro)
  C Mikronisierte Carnaubawachse	(DEUREX MC 60 Micro)
  D Mikronisierte Montanwachse	(DEUREX MM 82 Micro)
  E Mikronisierte Ethylenvinylacetatwachse	(DEUREX MV 03 Micro)
  D Mikronisierte Oxidierte Wachse	(DEUREX MO 42 Micro)

• Pigmentkonzentrate und Verfahren zu deren Herstellung für die genannten Anwendungen sind dem Stand der Technik zu entnehmen. Pigmentkonzentrate, hergestellt über Extrusionsprozesse, enthalten das entsprechende Pigment in Konzentrationen von etwa 20–70%, einen polymeren Träger sowie verschiedenartige Substanzen. Die Herstellung der Pigmentpräparationen kann im festen Zustand durch Mischen als Dry-Elend und/oder durch Schmelzmischen in geeigneten Extruder- oder Knetanlagen erfolgen.
• Schwer dispergierbare Pigmente sind Pigmente die im Verfahren (unter 0005 beschrieben) extrem hohe Energien verbrauchen, hohe Fertigungskosten auslösen oder einfach gesagt, die nicht mittels eines einzigen Extruderdurchganges wirtschaftlich zu Pigmentkonzentraten verarbeitbar sind.
• Kunststoffe sind Polymere die je nach den individuellen Anforderungen an Pigmentkonzentraten (Pigment-Masterbatche) mit Pigmenten eingefärbt werden. Die nach Stand der Technik eingesetzten Kunststoffe sind PE, PP, PC, PEE, EVA, PVC, PA, PS
• Stand der Technik (z. B. [ EP 1 004 616 B1 ] [ DE-AS 12 39 093 ] [ DE-OS 26 52 628 ] [ DE 195 16 387 A1 ] [ EP 0 423 590 A2 ]) ist der Einsatz von hydrophoben, unpolaren, synthetischen, polyolefinischen Wachsen für alle Pigmente sowie für alle Arten von Kunststoffen [siehe 0007]. In der DE 103 14 519 A1 wird der Einsatz von mikronisierten Wachsen zur Herstellung von Pigmentmasterbatches beschrieben.
• Je nach Einsatzzweck und Einsatzstoffen benötigt man zur Herstellung im Extruder mehrere Herstellungsschritte, wie z. B. die Vordispergierung und in vielen Fällen mehrere Extruderdurchgänge um ein homogenes Pigmentkonzentrat herstellen zu können.
• Der Gegenstand dieser Erfindung ist, dass ...
• A ... die Korngröße der polaren mikronisierten Wachse ähnlich klein (99% < 100 μm) sind wie die Korngröße der Pigmente. Wegen der ähnlichen Korngröße und der ähnlichen Oberfläche ist eine Vormischung der Rohstoffe extrem einfach. Bereits in der trockenen Vormischung gibt es eine sehr gute Durchmischung und Vordispergierung. Die bereits gut gemischten und dosierten Teilchen lassen sich dann wesentlich homogener und einfacher im Extruder, mit wesentlich weniger Energieaufwand herstellen.
• B ... die Polarität und Natur (Chemie) dieser polaren Wachse sich der Natur (Chemie) des Kunststoffes anpasst. Ähnlich chemische Stoffe vertragen sich daher auch wesentlich besser. Es gibt keine chemischen und keine physikalischen Reaktionen im Extruder. Es ist entsprechend der Naturgesetze eindeutig, dass z. B. ein polares mikronisiertes Amidwachs ideal ist für Polyamide ... oder z. B. ein polares mikronisiertes Montanwachs ideal ist für polare Kunststoffe wie PC und PS ... oder ein polares mikronisiertes EVA-Wachs ideal ist für EVA-Polymere und für die fetten, sehr schwer dispergierbaren Rußpartikel.
• Beim Einsatz von polaren mikronisierten Wachsen in Pigmentkonzentraten erzielt man nachfolgende Vorteile [und/oder]:
• A Einfache Dispergierung durch trockene Vormischung
• B Reduzierung der Energiekosten im Extruder
• C Reduzierung der Wachskonzentration im Pigmentkonzentrat
• D Erhebliche Reduzierung des Filterdruckes im Extruder
• E Durch Reduzierung der Anzahl von Extruderprozessen (in fast allen Fällen) kann wirtschaftlich, mittels eines einzigen Extruderdurchganges, das Pigmentkonzentrat hergestellt werden.
• F Vermeidung von Verstopfungen der Schmelzsiebe
• G Vermeidung von Faserbrüchen
• Die Herstellung der polaren mikronisierten Wachse erfolgt nach dem DEUREX Sprühmikronisierungsverfahren. Diese polaren Wachse können nicht mittels der traditionellen Mahltechnik wirtschaftlich hergestellt werden.
• Die Definition und Messung der Korngröße der polaren mikronisierten Wachse erfolgt mittels Laser-Beugung (z. B. Malvern, Sympatec). Je feiner diese Wachse sind, desto besser ist die in dieser Erfindung beschriebene Dispergierung. Die bisher traditionellen Korngrößenmessungen mittels Sieben ist nur für grobe Pulver, nicht für Mikronisate geeignet.
• Ausführungsbeispiele:
• Herstellung von unterschiedlichen Pigmentkonzentraten mit polaren mikronisierten Wachse.
• nachfolgend aufgeführte polare mikronisierte Wachse wurden als Beispiel eingesetzt. In Klammer [] ist die durchschnittliche Feinheit [D₅₀], gemessen nach Laser-Malvern ergänzt:

  Mikronisiertes Montanwachs	(DEUREX MM 81 Micro)	[D50 = 8 μm]
  Mikronisiertes Amidwachs	(DEUREX MA 70 Micro)	[D50 = 10 μm]
  Mikronisiertes EVA-Wachs	(DEUREX MV 03 Micro)	[D50 = 10 μm]
  Mikronisiertes oxidiertes Wachs	(DEUREX MO 42 Micro)	[D50 = 8 μm]

• Zum Vergleich mit dem Stand der Technik werden die Versuchsergebnisse von hydrophobem PE-Wachs Pulver [D₉₀ = 500 bis 1000 μm], heute vielfach eingesetztes Wachspulver, mit aufgeführt.
• Verglichen wurde Pigment Grün 7, Rot 122 und Ruß in PC, PS und PA. Welches Produkt sich am besten für welchen Kunststoff eignet, zeigt die Übersicht 1.
• Aufgeführt und gemessen wird hier der Filterdruck am Extruder, der ein Maß ist für die Dispergierbarkeit eines Pigmentes im Kunststoff. Je niedriger dieser Filterdruck ist, desto weniger Energie wird für die Dispergierung benötigt, desto besser ist das Wachs, die Dispergierung. Die Ergebnisse sind in 2 dargestellt.
• Diese Versuchsreihe zeigt, dass polare Wachse wesentlich besser, einfacher, wirtschaftlicher sind für polare Kunststoffe.
• Eine Zusammenfassung unserer Messergebnisse zeigt die Tabelle in 3.
• Die erhaltenen Resultate sind nur eine Auswahl von Versuchen. Es gibt hier uneingeschränkte Möglichkeiten Pigmente, polare mikronisierte Wachse und Kunststoffe in vielen Mischungsverhältnissen einfach zu dispergieren. Diese Auswahl ist nicht als Beschränkung anzusehen.

Claims (1)

1. Verwendung von polaren mikronisierten Wachsen mit einer durchschnittlichen Feinheit (D50 = Wert) von 5–10 Mikrometer ausgewählt aus der Gruppe mikronisierter Montanwachse, mikronisierter Amidwachse, mikronisierter Carnaubawachse, mikronisierter Ethylenvinylacetatwachse und mikronisierter oxidierter Wachse zur einfachen Dispergierung von schwer dispergierbaren Pigmenten in polare Kunststoffe ausgewählt aus der Gruppe PC, PET, PVC, PA und PS.