DE10335863A1 - Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches - Google Patents

Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches Download PDF

Info

Publication number
DE10335863A1
DE10335863A1 DE10335863A DE10335863A DE10335863A1 DE 10335863 A1 DE10335863 A1 DE 10335863A1 DE 10335863 A DE10335863 A DE 10335863A DE 10335863 A DE10335863 A DE 10335863A DE 10335863 A1 DE10335863 A1 DE 10335863A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pigments
pigment
extruder
water
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10335863A
Other languages
English (en)
Inventor
Volker Dr. Höllein
Leonhard Dr. Unverdorben
Thilo Kind
Jose Maria Sant Cugat del Vallés Pina
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Clariant Produkte Deutschland GmbH
Original Assignee
Clariant GmbH
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 Clariant GmbH filed Critical Clariant GmbH
Priority to DE10335863A priority Critical patent/DE10335863A1/de
Priority to EP04741294A priority patent/EP1654308A1/de
Priority to PCT/EP2004/008420 priority patent/WO2005017003A1/de
Priority to JP2006522287A priority patent/JP2007501299A/ja
Priority to CNB2004800246881A priority patent/CN100366664C/zh
Priority to KR1020067002440A priority patent/KR20060087502A/ko
Priority to US10/567,308 priority patent/US20070182053A1/en
Publication of DE10335863A1 publication Critical patent/DE10335863A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/29Feeding the extrusion material to the extruder in liquid form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/201Pre-melted polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/07Flat, e.g. panels
    • B29C48/08Flat, e.g. panels flexible, e.g. films
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/288Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50Details of extruders
    • B29C48/76Venting, drying means; Degassing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04Polymers of ethylene
    • B29K2023/06PE, i.e. polyethylene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04Polymers of ethylene
    • B29K2023/08Copolymers of ethylene
    • B29K2023/083EVA, i.e. ethylene vinyl acetate copolymer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/10Polymers of propylene
    • B29K2023/12PP, i.e. polypropylene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • B29K2105/0038Plasticisers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches durch Extrusion, dadurch gekennzeichnet, dass DOLLAR A a) ein thermoplastisches Polymer in Granulat- oder Pulverform in einen Doppelschneckenextruder kontinuierlich eindosiert wird; DOLLAR A b) das eindosierte Polymer im Extruder geschmolzen wird; DOLLAR A c) ein pumpbarer Pigmentpresskuchen, enthaltend Pigment, Wasser und/oder organisches Lösemittel, unter erhöhtem Druck durch eine Einlassöffnung des Extruders in das geschmolzene Polymer kontinuierlich eindosiert wird, wobei der Druck so hoch ist, dass die Siedetemperatur des Wassers und/oder organischen Lösemittels höher als die Innentemperatur des Extruders im Bereich dieser Einlassöffnung ist; DOLLAR A d) gegebenenfalls ein Fließverbesserer hinzugegeben wird; DOLLAR A e) das Pigment aus dem Presskuchen durch Einwirkung von Scherkräften in das geschmolzene Polymer eindispergiert wird; DOLLAR A f) das Wasser und/oder organische Lösemittel durch mindestens eine Auslassöffnung des Extruders unter erhöhtem Druck entfernt wird, wobei der Druck so hoch ist, dass die Siedetemperatur des Wassers und/oder organischen Lösemittels höher als die Innentemperatur des Extruders im Bereich dieser Auslassöffnung ist; DOLLAR A g) die pigmentierte Polymerschmelze aus dem Extruder ausgetragen, abgekühlt und granuliert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Pigmentkonzentrate in thermoplastischen Polymeren.
  • Pigmentkonzentrate in thermoplastischen Polymeren, kurz Pigment-Masterbatche genannt, sind seit langem bekannt und werden üblicherweise in der Kunststoffindustrie als leicht dosierbare Stammmischung zur Kunststoffeinfärbung eingesetzt. Das thermoplastische Polymer (Träger) ist dabei auf das jeweilige Endprodukt abgestimmt.
  • Für die industrielle Produktion von Pigment-Masterbatchen sind kontinuierliche und diskontinuierliche Verfahren bekannt. Üblicherweise wird bei allen bekannten Verfahren das Pigment in Pulverform eingesetzt, was prozesstechnische Nachteile, wie z.B. aufwendige Vorbehandlungsschritte (Trocknung, Mahlung, Additivierung, Vormischungen) und eventuell zusätzliche vorgeschaltete Dispergierschritte mit sich bringt. Um pulverförmige Pigmente im thermoplastischen Träger zu dispergieren, werden meist Dispergierhilfsmittel wie Wachse, Öle oder Stearate zugegeben. Die Zugabemengen der Dispergierhilfsmittel können bis zu 40 Gew.-% und mehr betragen. Diese Stoffe sind allerdings im Masterbatch unerwünscht, da sie zu Problemen bei der Verarbeitung bzw. zu Qualitätseinbußen im Endprodukt führen können. Des weiteren kann selbst durch Zugabe dieser Hilfsmittel nicht immer sichergestellt werden, dass eine optimale Dispergierung erreicht wird. Weiterhin ist bei Einsatz von Pulverpigmenten zur Herstellung hochpigmentierter Pigment-Masterbatche deren geringe Schüttdichte bei der Direktverarbeitung im Extruder von Nachteil.
  • Aus der US-A-4,474,473 und der US-B1-6,273,599 sind kontinuierliche Flush-Verfahren von Pigmenten bekannt, worin wässrige Pigmentpresskuchen in eine hydrophobe organische Phase überführt werden. Dabei entstehen fließfähige Pigmentdispersionen, die für den Einsatz in Drucktinten und Anstrichfarben geeignet sind.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein kontinuierliches kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Pigment-Masterbatchen bereitzustellen, das die vorstehend beschriebenen prozesstechnischen Nachteile vermeidet, auf den Einsatz größerer Mengen von Dispergierhilfsmittel verzichten kann und besonders homogene Produkte liefert.
  • Diese Aufgabe konnte durch ein spezielles Extrusionsverfahren, wie nachstehend definiert, gelöst werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches durch Extrusion, dadurch gekennzeichnet, dass
    • a) ein thermoplastisches Polymer in Granulat- oder Pulverform in einen vorzugsweise gleichläufigen Doppelschneckenextruder kontinuierlich eindosiert wird;
    • b) das eindosierte Polymer im Extruder geschmolzen wird;
    • c) ein pumpbarer Pigmentpresskuchen, enthaltend vorzugsweise 5 bis 35 Gew.-% Pigment, Wasser und/oder organisches Lösemittel, unter erhöhtem Druck durch eine Einlassöffnung des Extruders in das geschmolzene Polymer kontinuierlich eindosiert wird, wobei der Druck so hoch ist, dass die Siedetemperatur des Wassers und/oder organischen Lösemittels höher als die Innentemperatur des Extruders im Bereich dieser Einlassöffnung ist;
    • d) gegebenenfalls ein Fließverbesserer zur Optimierung der Dosierung hinzugegeben wird;
    • e) das Pigment aus dem Presskuchen durch Einwirkung von Scherkräften in das geschmolzene Polymer eindispergiert wird;
    • f) das Wasser und/oder organische Lösemittel durch mindestens eine Auslassöffnung des Extruders, die vorzugsweise mit einer Doppelschneckenschleuse kombiniert ist, unter erhöhtem Druck entfernt wird, wobei der Druck so hoch ist, dass die Siedetemperatur des Wassers und/oder organischen Lösemittels höher als die Innentemperatur des Extruders im Bereich dieser Auslassöffnung ist;
    • g) die pigmentierte Polymerschmelze aus dem Extruder ausgetragen, abgekühlt und granuliert wird.
  • Zweckmäßigerweise wird der erfindungsgemäße Prozess durch eine vollautomatische Mess- und Regelungseinrichtung gesteuert und geregelt. Es handelt sich hierbei um ein kontinuierlich durchgeführtes Verfahren, das im Gegensatz zu den bekannten Batchverfahren (z.B. Flushen auf einem Kneter bei atmosphärischem Druck und Temperaturen unterhalb des Normalsiedepunktes des Wassers) bei höherem Druck und erhöhter Temperatur wirtschaftliche Durchsatzraten ermöglicht.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Doppelschneckenextruder mit einem Länge/Durchmesser-Verhältnis von 25 oder größer geeignet, der eine Einrichtung zur Einführung des thermoplastischen Polymers, daran anschließend eine Extrusionsstrecke zum Aufschmelzen des thermoplastischen Polymers, daran anschließend eine Einlassöffnung zur Zudosierung des Pigmentpresskuchens unter erhöhtem Druck, daran anschließend eine Extrusionsstrecke zur Eindispergierung der Pigmentpartikel in das geschmolzene Polymer durch Einwirkung von Scherkräften, und daran anschließend eine oder mehrere Auslassvorrichtung(en) zur Entfernung des Wassers und/oder organischen Lösemittels aus dem Pigmentpresskuchen unter erhöhtem Druck aufweist. Die Prozessparameter (Temperaturen und Druck im Extruder, Differenzdruck bei den Abtrennung von Wasser und/oder Lösemittel und alle Mengenströme) werden vorzugsweise über ein Prozessleitsystem geregelt.
  • Als thermoplastische Polymere kommen die üblicherweise zur Masterbatchherstellung geeigneten Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und dessen Modifikationen sowie EVA in Betracht.
  • Als Pigmente kommen insbesondere organische Pigmente in Betracht. Beispiele für organische Pigmente im Sinne der Erfindung sind Monoazopigmente, Disazopigmente, Disazokondensationspigmente, verlackte Azopigmente, Triphenylmethanpigmente, Thioindigopigmente, Thiazinindigopigmente, Perylenpigmente, Perinonpigmente, Anthanthronpigmente, Diketopyrrolopyrrolpigmente, Dioxazinpigmente, Chinacridonpigmente, Phthalocyaninpigmente, Isoindolinonpigmente, Isoindolinpigmente, Benzimidazolonpigmente, Naphtholpigmente und Chinophthalonpigmente.
  • Zweckmäßigerweise gelangt das Kunststoffpulver oder -granulat aus einem Vorlagebehälter durch eine gravimetrische Dosierung mittels einer Förderschnecke in den Extruder. Die auf die eindosierten Kunststoffpartikel einwirkenden Scherkräfte des in Betrieb befindlichen Doppelschneckenextruders sowie die Wärmeeinwirkung durch außen am Extruderzylinder installierte elektrische Heizungen bewirken ein Plastifizieren des Kunststoffes.
  • Der Pigmentpresskuchen enthält zweckmäßigerweise zwischen 5 und 35 Gew.-% Pigment, um leicht pumpbar zu sein. Zur Verbesserung der Fließeigenschaften kann weiterhin ein üblicher Fließverbesserer zugegeben werden, vorzugsweise oberflächenaktive Substanzen, wie Oxalkylate oder funktionalisierte Polymere. Der Pigmentpresskuchen ist bevorzugt wässrig, jedoch können auch organische Lösemittel, wie z.B. Chlorbenzole, ein- oder mehrwertige Alkohole, deren Ether und Ester, z.B. Alkanole, insbesondere mit 1 bis 6 C-Atomen, wie z.B. Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol, Amylalkohol; zwei- oder dreiwertige Alkohole, insbesondere mit 2 bis 5 C-Atomen, z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,2,6-Hexantriol, Glycerin, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Tripropylenglykol, Polypropylenglykol; niedere Alkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie z.B. Ethylenglykolmono-methyl-, -ethyl- oder -butyl-ether, Triethylenglykol-mono-methyl- oder -ethyl-ether; Ketone und Ketonalkohole wie z.B. Aceton, Methylethylketon, Diethylketon, Methylisobutylketon, Methylpentylketon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, Diacetonalkohol; Amide, wie z.B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon, Toluol und n-Hexan, ausschließlich oder im Gemisch mit Wasser enthalten sein.
  • Um die Verdampfung des Wassers und/oder Lösemittels zu verhindern, wird der Pigmentpresskuchen unter erhöhtem Druck, vorzugsweise durch eine Pumpe (z.B.
  • Exzenterschneckenpumpe) bei einem Druck zwischen 1 und 30 bar, in den Extruder eindosiert. Damit das im Extruder aufgeschmolzene Polymer fließfähig bleibt, ist es zweckmäßig, den einzudosierenden Pigmentpresskuchen kurz vor dem Eintritt in den Extruder auf eine Temperatur zwischen 20 und 220°C, vorzugsweise 60 bis 180°C, zu erwärmen. Die Mengenverhältnisse zwischen dem Polymer und dem Pigmentpresskuchen sollten dabei so gewählt werden, dass der entstehende Pigment-Masterbatch etwa 10 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-%, Pigment und etwa 30 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 70 Gew.-%, thermoplastisches Polymer enthält.
  • In der anschließenden Extrusionsstrecke findet der Übergang des Pigments in das Polymer statt. Ein geeignetes Schneckendesign im Inneren des Extruders bewirkt den Phasenübergang des Pigmentes aus dem Pigmentpresskuchen in die Kunststoffschmelze sowie eine effektive Dispergierung der Pigmentpartikel im Polymer.
  • Die Abtrennung des Wassers und/oder Lösemittels findet meist bei Temperaturen über 100°C, bevorzugt 120°C bis 240°C und unter erhöhtem Druck (Wert abhängig von der Art der abzutrennenden Flüssigkeit) statt. Dadurch wird dem System keine Verdampfungswärme entzogen; die Pigment/Polymerschmelze bleibt in der plastischen Phase. Eine Differenzdruckregelung, vorzugsweise eine vollautomatische Differenzdruckregelung mit Hilfe eines Stellventils, verhindert ein Verdampfen der abzutrennenden Flüssigkeit im Extruder, was zur Folge hätte, dass aufgrund des relativ großen Volumens des Gases die kinetische Energie beim Austritt aus dem System so groß wäre, dass Teile der Pigment/Polymerschmelze im Gasstrom mitgerissen würden. Das Wasser und/oder Lösemittel wird dabei vorzugsweise über eine oder mehrere Doppelschneckenschleusen, die für einen Druck bis 30 bar abgedichtet sind, über einen konstanten Differenzdruck flüssig abgetrennt, anschließend abgekühlt und entspannt. Die Wärmeenergie des abgetrennten Wassers und/oder Lösemittels kann rückgeführt und beispielsweise zum Anwärmen des Presskuchens vor dem Eindüsen in den Extruder verwendet werden.
  • Noch verbleibende Restmengen an Wasser und/oder Lösemittel können über eine nachfolgende Entgasungseinrichtung (atmosphärisch bzw. Vakuum) am Extruder aus der pigmentierten Polymerschmelze abgezogen werden.
  • Die pigmentierte Polymerschmelze wird anschließend aus dem Extruder ausgetragen, die entstehenden pigmentierten Polymerstränge abgekühlt, beispielsweise in einem Wasserbad, und granuliert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren für Masterbatche, z.B. dem Heiß-Kalt-Mischverfahren, vergleichbare Raum-Zeit-Ausbeuten des Gesamtprozesses, einen geringeren Gesamtenergieverbrauch und überraschenderweise auch bessere Produktqualitäten hinsichtlich der Dispergierung der Pigmente bei deutlich verringertem Anteil oder Verzicht an Dispergierhilfsmitteln. Dies zeigt sich insbesondere in niedrigeren Filterwerten und besseren Foliennoten.
  • Filterwert und Foliennote beschreiben die Dispergierqualität eines Pigmentes in einem Masterbatch. Beim Filterwert wird dabei eine definierte Menge Masterbatch in einem Einschneckenextruder mit nachgeschalteter Zahnradpumpe aufgeschmolzen und durch ein Maschensieb mit definierter Maschenweite gepumpt. Sind im Masterbatch unvollständig dispergierte Pigmentteilchen (Pigmentagglomerate) enthalten, so bleiben diese in den Maschen des Siebes hängen. Dadurch verringert sich der Strömungsquerschnitt des Siebes, was zu einem Druckanstieg vor dem Sieb führt. Die spezifische Druckdifferenz vom Start bis zum Ende des Tests ist der sogenannte Filterwert.
  • Zur Bewertung der Foliennote wird eine Blasfolie hergestellt, die mittels des zu prüfenden Masterbatches eingefärbt wird. Pigmentagglomerate werden dann in der Folie als Stippen sichtbar. Eine Bewertung von Stippenanzahl (Fehlerindex) und Größe erfolgt gegen Referenzmuster. Korrelation von Fehlerindex und Foliennote:
    Fehlerindex (FI) Foliennote
    0-5 1
    6-10 1-2
    11-100 2
    101-200 2-3
    201-300 3
    301-400 3-4
    401-600 4
    601-1000 4-5
    >1000 5
  • In den nachfolgenden Beispielen bedeutet % Gewichtsprozent.
  • Beispiel 1
  • Zur Herstellung des Masterbatches wurde ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 27 mm und einem L/D-Verhältnis von 48 (12 Zylinder; 1 Zylinder entspricht 4D) eingesetzt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecken lag bei 700 Umdrehungen/Minute.
  • Abbildung 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Extruders und die Temperaturverteilung im Extruder.
  • Hierbei wurde ein Polyethylengranulat (®Riblene MR 10) über gravimetrische Dosierung kontinuierlich mit konstanter Feedrate (12 kg/h) in den ersten Zylinder des Extruders eindosiert. In den folgenden zwei Zylindern wurde das Polymer aufgeschmolzen. In den 4. Zylinder erfolgte die Zudosierung des wässrigen Presskuchens (Pigmentgehalt: 25 Gew.-% PV Echtgelb HG/P.Y. 180) über eine Exzenterschneckenpumpe (ebenfalls kontinuierlich und mit konstanter Feedrate von 32 kg/h). Der Druck betrug hier 7 bar. Die Temperatur an der Einlassöffnung des Extruders lag bei 140°C. In den Zylindern 5 und 6 wurde das Pigment in das Polymer eingebracht und dispergiert. Das Wasser wurde anschließend über zwei Doppelschneckenschleusen mit jeweils 200 Umdrehungen/Minute aus den Zylindern 7 und 10 bei Temperaturen > 100°C abgetrennt. Die Zylinder 8, 9 und 11 dienen zur intensiven Dispergierung des Pigments im Polymer. Über eine Lochplatte wurden die Polymerstränge im Anschluss aus dem Extruder gefördert, im Wasserbad gekühlt, mit Hilfe einer Absaugung getrocknet und stranggranuliert.
    Figure 00080001
    Abbildung 1: Aufbau des Extruders und axiale Temperaturverteilung im Extruder
  • Als Produkt wurde ein trockenes Masterbatchgranulat mit einem Pigmentgehalt von 40% und einem Polyethylengehalt von 60% hergestellt. Dieses Masterbatch hat, obwohl kein Wachs oder ein ähnliches Additiv zugegeben wurde, eine bessere Dispersion des Pigments im Kunststoff als ein vergleichbarer Produktstandard konventioneller Herstellung (40% Pigment, 40% Wachs, 20% Polyethylen, im Schnellmischer heißgemischt und anschließend im Kühlmischer abgekühlt und extrudiert). Tabelle 1 vergleicht hierzu Foliennote sowie Filterwert.
  • Tabelle 1: Foliennote und Filterwert eines Masterbatches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und eines Masterbatchstandards
    Figure 00080002
  • Beispiel 2
  • Zur Herstellung des Masterbatches wurde ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 40 mm und einem L/D-Verhältnis von 52 eingesetzt (13 Zylinder; 1 Zylinder entspricht 4D). Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecken lag bei 500 Umdrehungen/Minute. Abbildung 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Extruders.
  • Figure 00090001
    Abbildung 2: Aufbau des Extruders und axiale Temperaturverteilung im Extruder
  • Hierbei wurde das Polypropylengranulat (MFI 36) über gravimetrische Dosierung kontinuierlich mit konstanter Feedrate von 17,5 kg/hr in den ersten Zylinder des Extruders eindosiert. In den folgenden zwei Zylindern wurde das Polymer aufgeschmolzen. In den 4. Zylinder erfolgte die Zudosierung des wässrigen Presskuchens (Pigmentgehalt: 20 Gew.-% PV Echtrosa E/P.R. 122) über eine Exzenterschneckenpumpe (ebenfalls kontinuierlich und mit konstanter Feedrate von 37,6 kg/hr). Der Druck betrug hier 8 bar. Die Temperatur an der Einlassöffnung des Extruders lag bei 160°C. Um einen konstant pumpbaren Presskuchen zu erhalten, wurde dem Presskuchen zur Verbesserung des Fließverhaltens noch ein Additiv zugegeben (Acrylpolymerbasis; 1% bezogen auf den Pigmentgehalt). In den Zylindern 5 und 6 wurde das Pigment in das Polymer eingebracht und dispergiert. Das Wasser wurde über zwei Doppelschneckenschleusen (1: 300 Umdrehungen/Minute; 2: 200 Umdrehungen/Minute) aus den Zylindern 7 und 10 bei Temperaturen > 100°C abgetrennt. Die Zylinder 8, 9 und 11 dienen der weiteren Dispergierung des Pigments im Polymer. Zylinder 12 besitzt einen Vakuumanschluss zur Restentfeuchtung der Pigment/Polymerschmelze. Über eine Lochplatte wurden die Polymerstränge aus dem Extruder gefördert, im Wasserbad gekühlt, mit Hilfe einer Absaugung getrocknet und stranggranuliert.
  • Als Produkt wurde ein trockenes Masterbatchgranulat mit einem Pigmentgehalt von 29,9%, einem Additivgehalt von 0,3% und einem Polypropylengehalt von 69,8% hergestellt. Verglichen mit einem konventionellen Produktstandard hat dieses Masterbatch eine bessere Foliennote sowie einen besseren Filterwert (siehe Tabelle 2). Konventioneller Produktstandard: 30% Pigment, 30% Wachs, 40 Polypropylen, im Schnellmischer heißgemischt und anschließend im Kühlmischer abgekühlt und extrudiert).
  • Tabelle 2: Foliennote und Filterwert eines Masterbatches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und eines Masterbatchstandards
    Figure 00100001

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches durch Extrusion, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein thermoplastisches Polymer in Granulat- oder Pulverform in einen Doppelschneckenextruder kontinuierlich eindosiert wird; b) das eindosierte Polymer im Extruder geschmolzen wird; c) ein pumpbarer Pigmentpresskuchen, enthaltend Pigment, Wasser und/oder organisches Lösemittel, unter erhöhtem Druck durch eine Einlassöffnung des Extruders in das geschmolzene Polymer kontinuierlich eindosiert wird, wobei der Druck so hoch ist, dass die Siedetemperatur des Wassers und/oder organischen Lösemittels höher als die Innentemperatur des Extruders im Bereich dieser Einlassöffnung ist; d) gegebenenfalls ein Fließverbesserer hinzugegeben wird; e) das Pigment aus dem Presskuchen durch Einwirkung von Scherkräften in das geschmolzene Polymer eindispergiert wird; f) das Wasser und/oder organische Lösemittel durch mindestens eine Auslassöffnung des Extruders unter erhöhtem Druck entfernt wird, wobei der Druck so hoch ist, dass die Siedetemperatur des Wassers und/oder organischen Lösemittels höher als die Innentemperatur des Extruders im Bereich dieser Auslassöffnung ist; g) die pigmentierte Polymerschmelze aus dem Extruder ausgetragen, abgekühlt und granuliert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pigmentpresskuchen 5 bis 35 Gew.-% Pigment enthält.
  4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung(en) in f) mit einer oder mehreren Doppelschneckenschleusen kombiniert ist/sind.
  5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer ein Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol oder Ethylenvinylacetat ist.
  6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment ein organisches Pigment aus der Gruppe der Monoazopigmente, Disazopigmente, Disazokondensationspigmente, verlackten Azopigmente, Triphenylmethanpigmente, Thioindigopigmente, Thiazinindigopigmente, Perylenpigmente, Perinonpigmente, Anthanthronpigmente, Diketopyrrolopyrrolpigmente, Dioxazinpigmente, Chinacridonpigmente, Phthalocyaninpigmente, Isoindolinonpigmente, Isoindolinpigmente, Benzimidazolonpigmente, Naphtholpigmente oder Chinophthalonpigmente ist.
  7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fließverbesserer eine oberflächenaktive Substanz ist.
  8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pigment-Masterbatch 10 bis 70 Gew.-% Pigment und 30 bis 90 Gew.-% thermoplastisches Polymer enthält.
  9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme des über die Auslassöffnungen abgeführten Wassers und/oder Lösemittels zum Erhitzen des zu dosierenden Presskuchens genutzt wird.
  10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser- und/oder Lösemittelabtrennung in Schritt f) über eine vollautomatische Regelung des Differenzdrucks, vorzugsweise durch ein Stellventil, erfolgt.
DE10335863A 2003-08-06 2003-08-06 Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches Withdrawn DE10335863A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10335863A DE10335863A1 (de) 2003-08-06 2003-08-06 Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches
EP04741294A EP1654308A1 (de) 2003-08-06 2004-07-28 Kontinuierliches verfahren zur herstellung eines pigment-masterbatches
PCT/EP2004/008420 WO2005017003A1 (de) 2003-08-06 2004-07-28 Kontinuierliches verfahren zur herstellung eines pigment-masterbatches
JP2006522287A JP2007501299A (ja) 2003-08-06 2004-07-28 顔料マスターバッチの連続的製造方法
CNB2004800246881A CN100366664C (zh) 2003-08-06 2004-07-28 用于生产颜料母料的连续方法
KR1020067002440A KR20060087502A (ko) 2003-08-06 2004-07-28 안료 마스터배치의 연속 제조방법
US10/567,308 US20070182053A1 (en) 2003-08-06 2004-07-28 Continuous method for the production of a pigment masterbatch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10335863A DE10335863A1 (de) 2003-08-06 2003-08-06 Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10335863A1 true DE10335863A1 (de) 2005-03-03

Family

ID=34111944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10335863A Withdrawn DE10335863A1 (de) 2003-08-06 2003-08-06 Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20070182053A1 (de)
EP (1) EP1654308A1 (de)
JP (1) JP2007501299A (de)
KR (1) KR20060087502A (de)
CN (1) CN100366664C (de)
DE (1) DE10335863A1 (de)
WO (1) WO2005017003A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7892461B2 (en) * 2005-11-04 2011-02-22 Heubach Gmbh Method for the production and use of pigmented thermoplastic material comprising a flow enhancer in the form of a dissolved salt
US8324305B2 (en) 2008-07-04 2012-12-04 Basf Se Process for the homogeneous incorporation of polymer particles into polymeric matrices

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT511638B1 (de) * 2011-06-21 2016-06-15 Glanzstoff Bohemia Sro Hochfestes cellulosisches filament, dessen verwendung sowie verfahren zu seiner herstellung
CN103144213A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 太仓协乐高分子材料有限公司 一种塑料产品的二次配色工艺
CN103230756B (zh) * 2013-04-25 2015-09-02 佛山市金银河智能装备股份有限公司 一种色浆的连续生产方法及自动生产线
US10428189B2 (en) 2014-07-18 2019-10-01 Chroma Color Corporation Process and composition for well dispersed, highly loaded color masterbatch
US9969881B2 (en) * 2014-07-18 2018-05-15 Carolina Color Corporation Process and composition for well-dispersed, highly loaded color masterbatch
GB201516143D0 (en) 2015-09-11 2015-10-28 Colormatrix Holdings Inc Polymeric materials
DE102015121562B4 (de) 2015-12-10 2021-05-06 Coroplast Fritz Müller Gmbh & Co. Kg Hochtemperaturbeständiges farbiges, insbesondere orangefarbiges, Klebeband, Verfahren zu seiner Herstellung, Verwendung eines Trägers zu seiner Herstellung sowie Verwendung des Klebebandes zur Herstellung von Kabelbäumen
US11643510B2 (en) * 2016-09-22 2023-05-09 Smart Coloring Gmbh Method for producing a pigmented polymer material
KR20180066624A (ko) * 2016-12-09 2018-06-19 김건우 Abs와 발포제를 결합한 컴파운딩 조성물로부터 제조되는 자동차 내장재
US20190047201A1 (en) * 2017-08-10 2019-02-14 Russell Neuman A method of extruding a thermoplastic polymer of a desired color and an apparatus for performing the method
BE1027682B1 (nl) * 2019-10-17 2021-05-18 Italmaster Belgium Nv Werkwijze voor het voorzien van een pigmentconcentraat en werkwijze voor het kleuren van een polymeersamenstelling
CN114410127A (zh) * 2022-01-21 2022-04-29 中国科学院兰州化学物理研究所 一种高效清洁制备黏土矿物杂化铋黄颜料的方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5414461A (en) * 1977-07-06 1979-02-02 Dainichi Seika Kogyo Kk Coloring agent for polyester resin
JPS6031857B2 (ja) * 1982-06-28 1985-07-24 株式会社阪田商会 顔料分散体の製造方法
GB8515254D0 (en) * 1985-06-17 1985-07-17 Enichem Elastomers Butyl rubber
US4759801A (en) * 1985-07-17 1988-07-26 Sandoz Ltd. Pigment preparations
JP2580252B2 (ja) * 1988-05-16 1997-02-12 三菱化学株式会社 給排湯移送管
DE3841457A1 (de) * 1988-12-09 1990-06-13 Schoeller F Jun Gmbh Co Kg Kunststoffkonzentrat zur herstellung einer beschichtungsmasse fuer fotografische schichttraeger
EP0478987A3 (en) * 1990-09-21 1992-05-20 Basf Corporation Addition of additives to polymeric materials
DE4039857A1 (de) * 1990-10-19 1992-04-23 Inventa Ag Verfahren und vorrichtung zur direkten, kontinuierlichen modifizierung von polymerschmelzen
US5262268A (en) * 1992-03-06 1993-11-16 Xerox Corporation Method of pigment dispersion in colored toner
US5486327A (en) * 1994-01-21 1996-01-23 Bemis Manufacturing Company Apparatus and method for injecting or extruding colored plastic
JP3434418B2 (ja) * 1996-07-24 2003-08-11 東芝機械株式会社 同方向回転2軸押出機による高融点樹脂の脱水システム
US6096822A (en) * 1998-04-21 2000-08-01 Alliedsignal Inc. Low molecular weight polyester or polyamide pigment dispersing composition and color concentrate for the manufacture of colored polymers
CN1239648C (zh) * 2001-04-25 2006-02-01 三菱瓦斯化学株式会社 制备聚酯粉末涂料的方法
DE10122315A1 (de) * 2001-05-08 2002-11-14 Roehm Gmbh IR-reflektierende Körper aus schlagzähem Kunststoff und ein Verfahren zu ihrer Herstellung
CN1222566C (zh) * 2002-03-05 2005-10-12 黄定强 高含量、高着色力、吹膜级塑料通用色母粒的制造方法
US6949622B2 (en) * 2003-08-26 2005-09-27 General Electric Company Method of separating a polymer from a solvent

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7892461B2 (en) * 2005-11-04 2011-02-22 Heubach Gmbh Method for the production and use of pigmented thermoplastic material comprising a flow enhancer in the form of a dissolved salt
US8324305B2 (en) 2008-07-04 2012-12-04 Basf Se Process for the homogeneous incorporation of polymer particles into polymeric matrices

Also Published As

Publication number Publication date
US20070182053A1 (en) 2007-08-09
JP2007501299A (ja) 2007-01-25
CN1842560A (zh) 2006-10-04
KR20060087502A (ko) 2006-08-02
CN100366664C (zh) 2008-02-06
EP1654308A1 (de) 2006-05-10
WO2005017003A1 (de) 2005-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10335863A1 (de) Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Pigment-Masterbatches
DE4039857C2 (de)
EP2057207B1 (de) Verfahren zum compoundieren von polymeren
DD140258A5 (de) Verfahren zur herstellung einer vorform einer zelluloseloesung
EP1871825A1 (de) Formmasse und formkörper aus thermoplastischem kunststoff, enthaltend nanoskalige, anorganische teilchen, verfahren zur herstellung der formmasse und der formkörper sowie deren verwendungen
DE4417559A1 (de) Verfahren zum Entwässern einer wasserhaltigen Kunststoffschmelze in einem Doppelschneckenextruder
EP2483043B1 (de) Verfahren zur einfärbung von kunststoffformmassen
DE2458912A1 (de) Verfahren zur herstellung von fasern und anderen gegenstaenden aus acrylnitrilpolymeren
DE60204312T2 (de) Verfahren zum compoundieren einer multimodalen polyäthylenzusammensetzung
DE2025778B2 (de) Verfahren zur extrusionsformung von thermoplastischen, insbesondere pulverfoermigen, kunststoffen und extruder zur durchfuehrung des verfahrens
EP2129719B2 (de) Tiefviskose polymermischung
EP2532698B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur direkten, kontinuierlichen Modifizierung von Polymerschmelzen
DE1916267B2 (de) Verfahren zum Einbringen von Zusatzstoffen in thermoplastische Kunststoffe
DE60218719T2 (de) Verfahren zur herstellung von polyvinylalkohol enthaltender thermoplastischer zusammensetzung ohne degradation und nicht geschmolzenes material
DE1454804B2 (de) Verfahren zum dispergieren von festen zusatzstoffen in synthetischen thermoplastischen stoffen
WO2004080679A1 (de) Thermoplastgranulate
DE1569600A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Formlingen aus Polyaethylenterephthalat
DE4115531A1 (de) Verfahren zum emulgieren einer thermoplastischen harzmischung
WO1998055536A1 (de) Verfahren zur herstellung von weich-pvc
EP3659773B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung einer styrol-acrylnitril-schmelze
WO2008116336A1 (de) Verfahren zur herstellung von polymermischungen
DE602004010999T2 (de) Verfahren zur Entfernung von flüchtigen Komponenten aus einem gefüllten thermoplastischen Polymer
DE102006052013B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines pigmentierten thermoplastischen Materials und Verwendung des pigmentierten thermoplastischen Materials
EP3356101B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen modifikation einer polymerschmelze aus unextrahiertem polyamid 6 mit einem oder mehreren additiven
DE10243905A1 (de) Mischungen treibmittelfreier Mikrogranulate

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: CLARIANT PRODUKTE (DEUTSCHLAND) GMBH, 65929 FRANKF

8130 Withdrawal