DE112017005419T5

DE112017005419T5 - Universelle Pigmentpräparationen zum Färben und Verstärken von Kunststoffen

Info

Publication number: DE112017005419T5
Application number: DE112017005419.2T
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-07-18
Also published as: FR3058145A1; US11702514B2; IT201600109323A1; KR20190086455A; BE1024918A1; CN110225948A; WO2018078072A1; US20190338085A1; KR102455324B1; JP7064504B2; FR3058145B1; PL430464A1; JP2020517756A; BE1024918B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pigmentpräparation mit universeller Verwendbarkeit beim vererben von Kunststoffen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Pigmentpräparationen, die zum Färben und zur Verstärkung von Kunststoffmaterialien bestimmt sind, die Pigmente und/oder andere Additive und/oder Füllstoffe umfassen, und ihre Verwendung als Farbstoffkonzentrate.
Hintergrund
Um Objekte und hergestellte Erzeugnisse aus Kunststoff oder Gummi zu erhalten, ist es im Allgemeinen notwendig, Polymere in die Grundrohstoffe einzubringen, nämlich einige Stoffe, die geeignet sind, diese mit den gewünschten Eigenschaften in dem Endprodukt bereitzustellen. Diese Stoffe können sein: Stoffe, die dem Material Farbe verleihen, wie z.B. Pigmente oder Farbstoffe oder Stoffe, die den hergestellten Gegenständen funktionelle Eigenschaften verleihen, wie z.B. eine verbesserte Feuer- und/oder Lichtbeständigkeit oder auch Stoffe, die die mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften des Endprodukts verbessern. Häufig werden auch Additive zum Schutz des Polymers bei der Umwandlung in ein hergestelltes Erzeugnis eingesetzt, wie z.B. Wärmestabilisatoren, Thermooxidantien, Fluidisierungsmittel usw., die allgemein als Prozessadditive definiert werden, da die Umwandlung des Kunststoffmaterials in ein hergestelltes Erzeugnis im Allgemeinen bei erhöhten Temperaturen und in Anwesenheit des relevanten mechanischen Aufwands erfolgt. Anstatt diese Substanzen direkt dem zu modifizierenden Polymer zuzugeben, verwendet die industrielle Praxis hauptsächlich eine indirekte Technologie, die Masterbatch-Technologie.
Die Masterbatches, auch Pigmentkonzentrate genannt, sind Formulierungen bzw. Rezepturen, die aus einer Basis, im Allgemeinen Träger genannt, und hohen Mengen eines oder mehrerer Additiven bestehen.
Die Masterbatch-Technologie umfasst die vorläufige Herstellung eines Konzentrats, das die gewünschten Additive umfasst, und dann die Zugabe dieses Konzentrats zum Basispolymer in Mengen, die so berechnet werden, dass die gewünschten Prozentanteile der Additive in dem Produkt erhalten werden. Die Wahl der Masterbatch-Technologie beruht auf Kostengründen, Sicherheit im Umgang mit den Additiven, etc. begründet. Der Masterbatch wird oft von spezialisierten Unternehmen hergestellt, bei denen es sich um andere handelt, als die Unternehmen, die ihn dann bei der Verarbeitung zu Kunststoffendprodukten verwenden.
Der in den Pigmentpräparationen vorhandene feste Träger ist typischerweise ein polymeres Material, ein wachsartiges Produkt oder deren Mischung. Da der Träger mit dem zu modifizierenden Polymer vermischt werden muss und am Ende im Endprodukt enthalten bleibt, ist es wichtig, dass er mit dem zu modifizierenden Polymer im Endprodukt kompatibel und leicht mischbar ist.
Die hohe Komplexität dieses Feldes hängt neben der Anzahl der Träger (einige Zehn) vor allem von der Kombination zwischen ihnen und der Anzahl der für jeden Träger erforderlichen Farben ab. Jede Farbe wird durch Mischen der notwendigen Pigmente für jeden gewünschten Farbton, nämlich Farbzusätze (z.B. wird, um das Grün zu erhalten, das weiße Pigment mit einem gelben Pigment und einem blauen Pigment vermischt) mit dem Träger hergestellt. Diese Mischung wird extrudiert und anschließend granuliert.
Daher ist es ganz klar, dass die Herstellung der Masterbatches maßgeschneidert ist und daher jedes Mal für die Töne durchgeführt werden muss, die nicht durch die Verwendung eines einzigen Pigments erzielt werden können. Diese Komplexität erfordert ein sehr mühsames Management der Vorräte und der Lagerung, von denen ein Teil mit der Zeit langsam bewegt wird, d.h. langsam rotierende Materialien. Solche Materialien liegen daher über lange Zeiträume im Lager und können so zu unverkäuflichen oder schwer verkäuflichen Batches bzw. Chargen werden, ein Problem, das mit der Anzahl der zu managenden Produkte zwangsläufig zunimmt.
Es ist daher ein primärer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine „universelle“ Pigmentpräparation bereitzustellen, die in der Lage ist, die Komplexität zu beseitigen und daher in der Lage ist, ein kostengünstigeres Management der Produktion von farbigen hergestellten Erzeugnissen bereitzustellen.
Es ist zu berücksichtigen, dass es das derzeit eingesetzte Extrusionssystem nicht erlaubt, organische Pigmentkonzentrate durchschnittlich über 40% zu haben.
Das Patent EP 0910603 B1 beschreibt die Herstellung von Masterbatches oder Additivkonzentraten unter Verwendung von Niedrigenergie-Mischverfahren. Additivpartikel werden durch Trägerpartikel zusammengehalten, die ihre Partikelidentität beibehalten, so dass das Masterbatch aus Agglomeraten von Trägerpartikeln und Agglomeratpartikeln besteht.
US3778288 offenbart ein Verfahren, bei dem Pigment und Dispergiermittel wie Fischer-Tropsch-Wachse unter Verwendung von Mischen mit hoher Intensität kombiniert und granuliert werden. Die resultierenden Granulate weisen eine Größe zwischen 10 und 70 mesh (2000 bis 210 Mikron) mit einer Ausbeute von 90-95% (Spalte 4, Zeilen 45-46). Kleinere Partikel weisen eine geringere Dispersion als größere Partikel auf (Spalte 8, Zeilen 67-68).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es daher, universelle Pigmentpräparationen zur Verfügung zu stellen, die jedoch die Nachteile der bisher bekannten überwinden.
Genauer gesagt, sind die Hauptgegenstände der vorliegenden Erfindung:

- Universalität der Verwendung der Pigmentprodukte,
- geringe Komplexität des Herstellungsverfahrens;
- Reduzierung der Lagerbestände
- Reduzierung der Umwandlungskosten;
- hohe Konzentration der Pigmente
- Verbesserung der Färbung und der physikalisch-chemischen Eigenschaften;
- Übereinstimmung der Endprodukte mit den geltenden Normen für die Verwendung in Lebensmitteln, medizinischen Geräten oder sogar im Spielzeugbereich.

Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass einige spezifische Dispergiermittel auch die Eigenschaften eines Benetzungsmittels aufweisen. Diese Verbindungen ermöglichten es den Erfindern, Pigmentpräparationen herzustellen, die universell zum Einfärben von Kunststoffen einsetzbar sind.
In einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Pigmentpräparation umfassend, im Wesentlichen bestehend aus oder bestehend aus:

- mindestens ein Dispergier-Benetzungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus pulverförmigem Verarbeitungsadditiv auf Wachsbasis mit pigmentaffinen Gruppen, saurem Additiv auf Polyesterbasis mit pigmentaffinen Gruppen, modifiziertem Polyether mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Copolymeren von Styrol und Polyethern, Amiden von Maleinsäure, amphiphilen Copolymeren, modifiziertem Polyacrylat mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Blockcopolymer auf Polyesterbasis, Polyurethanpolymer mit hohem Molekulargewicht, Polyester-Polyamin-Polyolefin-Terpolymeren und modifizierten Polysiloxanen mit Epoxid- oder Urethangruppen, wobei das eine Dispergier-Benetzungsmittel einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 50-150 °C aufweist und
- mindestens ein Pigmentadditiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischem Pigment, organischem Pigment, Ruß bzw. Carbon Black und Farbstoffen, und
- optionale Additive,

Nach der Erfindung sind die einzigen wesentlichen Bestandteile der Pigmentpräparation das mindestens eine Dispergiere-Benetzungsmittel und das mindestens eine Pigmentadditiv.
Die Erfinder fanden eine Gruppe von Verbindungen heraus, die in der Lage sind, Benetzungseigenschaften aufzuweisen, d.h. in der Lage sind, die Grenzflächenfestigkeit der Agglomerate von primären Pigmentpartikeln zu reduzieren, d.h. in der Lage sind, die primären Pigmentpartikel zu stabilisieren und so deren Reagglomeration zu vermeiden. Solche Benetzungs-Dispergiermittel umfassen vorzugsweise pigmentaffine Gruppen wie aromatische Ringe, Polyether, Wasserstoffbindungsgruppen, z.B. stickstoffhaltige Gruppen, z.B. primäre, sekundäre und tertiäre Amine, und amid-, imid- und iminhaltige Gruppen, Carbonsäuregruppen, Hydroxylgruppen, Carbonylgruppen und Carboxylgruppen. Bei polymeren oder oligomeren Benetzungs-Dispergiermitteln können die pigmentaffinen Gruppen Teil des Gerüsts oder in eine Seitenkette integriert sein.
Aufgrund dieser doppelten Eigenschaft können Benetzungs- und Dispergiermittel, die für ein einzelnes Polymer spezifisch sind, beim Tönen der Polymere vermieden werden. Die Benetzungs-Dispergiermittel der Erfindung zeigten, dass sie mit allen Familien der einzufärbenden Kunststoffe kompatibel sind. Auf diese Weise ermöglichen die Pigmentpräparationen der Erfindung ein universelles Färbesystem, da sie universell einsetzbar sind, d.h. sie können in einer Vielzahl von Polymeren verwendet werden, z.B. in mindestens drei verschiedenen Polymeren. Beispielhafte Polymere umfassen Polymere auf Polyethylenbasis, Polystyrol, SAN, HIPS, ABS, ASA, Chlorvinylpolymer, Polyacrylate, Polyamide, Polycarbonate, Polyester, Polyurethane und thermoplastische Elastomere, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Bei gleichmäßiger Vermischung mit einem Polymer, so dass die Pigmentfüllstoffbeladung 0,5 bis 1 Gew.-% beträgt, weist die resultierende farbige Zusammensetzung vorzugsweise eine um mindestens 20 % bessere, mindestens 25 % bessere, mindestens 30 % bessere, mindestens 35 % bessere, mindestens 40 % bessere Farbstärke auf, als bei einer Mischung mit der gleichen Zusammensetzung, die jedoch durch individuelles Zugeben jeder Komponente zu einer Mischvorrichtung und Kombinieren der Komponenten (z.B. Pigmentfüllstoff, Dispergier-Benetzungsmittel, Polymer) hergestellt wird. Vorzugsweise stellt die Pigmentpräparation diese Verbesserung der Farbstärke für mindestens drei verschiedene Polymere zur Verfügung.
In einem Aspekt betrifft die Erfindung eine fertige Pigmentpräparation, bei der das mindestens eine Pigmentadditiv einen Partikeldurchmesser D50 (nach Anzahl) im Bereich von 0,5 bis 3,5 µm aufweist und mindestens 60 Gew.-% des mindestens einen Pigmentadditivs bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation umfasst. Die Partikelgröße des Pigmentadditivs in der fertigen Pigmentpräparation gibt den Dispersionsgrad des Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation an. Vor der Vermahlung liegt das Pigmentadditivpulver in Form von agglomerierten und/oder aggregierten Partikeln vor, die typischerweise eine Partikelgröße von mehr als 7 Mikrometern, beispielsweise 7-10 Mikrometer, aufweisen. Bei organischen Pigmenten umfassen die Aggregate mehrere Pigmentkristallite, die an ihren Oberflächen zusammengewachsen sind. Die Pigmentkristallite und -aggregate verbinden sich an ihren Kanten und Ecken um Agglomerate zu bilden. Der Mahlprozess trennt die Aggregate organischer Pigmente mit Hilfe des Dispergier-Benetzungsmittels voneinander und reduziert auch die Aggregatgröße, und das Dispergier-Benetzungsmittel verhindert, dass die einzelnen gemahlenen Partikel, die Einkristallite oder Primärpartikel beinhalten können, wieder aneinanderhaften oder ausflocken. Im Gegensatz dazu ist Ruß bzw. Carbon Black ein Aggregat von Primärpartikeln, das ähnlich wie eine Weintraube konfiguriert ist. Die Primärpartikel werden durch kovalente Wechselwirkungen aneinandergebunden, und die einzelnen Aggregate werden typischerweise nicht durch Mahlen in Primärpartikel zerlegt. Die Rußaggregate haften durch nichtkovalente Wechselwirkungen aneinander, um Agglomeraten zu bilden. In diesem Fall trennt das Mahlverfahren die Rußaggregate voneinander, und das Dispergier-Benetzungsmittel verhindert, dass sich die Rußaggregate wieder agglomerieren.
Die Pigmentpräparation der Erfindung kann als rieselfähiges Pulver oder als Mikrogranulat erhalten werden, die beide durch Sieben gemessen werden können, z.B. mit einer digitalen elektromagnetischen Schüttelvorrichtung (Sieve Shaker) von Filtra Vibration mod. FTL 0200.
In einer bevorzugten Ausführungsform von Mikrogranulaten liegt die Granulometrie aller Mikrogranulate der Pigmentpräparation im Bereich von 60 bis 500 µm, vorzugsweise 80-350 µm, wie gemessen (z.B. mit einer digitalen elektromagnetischen Schüttelvorrichtung von Filtra Vibration mod. FTL 0200). Vorzugsweise handelt es sich bei den Mikrogranulaten um gebrauchsfertige Mikrogranulate, die alle Wirkstoffe und alle Additive (die in der Masterbatch-Zusammensetzung verwendet werden sollen) enthalten, die als gebrauchsfertige Pigmentpräparation verwendet werden.
Wenn in der vorliegenden Erfindung die Definition „Pigmentadditiv“ verwendet wird, handelt es sich um jedes Pigmentadditiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischem Pigment, organischem Pigment, Ruß bzw. Carbon Black und Farbstoffen.
Wenn in der vorliegenden Erfindung die Partikeldurchmesser D10, D50 und D90 des Pigmentadditivs angegeben sind, beziehen sich diese, sofern nicht anders angegeben, auf einen Partikeldurchmesser (nach Anzahl) des mindestens einen Pigmentadditivs, gemessen in der fertigen Pigmentpräparation durch Dispergieren der fertigen Pigmentpräparation in Lösungsmittel und Analysieren der Dispersion mit einem Laserpartikelgrößenanalysator, beispielsweise mit einem Beckman Coulter Partikelgrößenanalysator mit Laser, optisches Modell Fraunhofer.rf780z. Die Partikelgröße des Pigmentadditivs in der fertigen Pigmentpräparation kann durch Dispergieren der Pigmentpräparation in einem geeigneten Lösungsmittelträger, beispielsweise Butylacetat, erhalten werden. Das Dispergiermittel-Benetzungsmittel ist unter den getesteten Bedingungen vollständig gelöst, so dass die Vorrichtung nur die Größe des gemahlenen, in Lösungsmittel dispergierten Pigments misst. D10 ist größer oder gleich dem Durchmesser von 10 % der Partikel in einer gegebenen Population; D50 ist größer oder gleich dem Durchmesser von 50 % der Partikel in der Population; und D90 ist größer oder gleich dem Durchmesser von 90 % der Partikel in der Population.
Wenn in der vorliegenden Erfindung die Granulometrie der Mikrogranulate oder Pulver angegeben ist, ist damit der Partikeldurchmesser gemeint, der mit geeigneten Filtern gemessen wird.
Wenn in der vorliegenden Erfindung die Definition „rieselfähiges Pulver“ verwendet wird, soll sie Partikel der fertigen Pigmentpräparation mit einer Granulometrie von weniger als 50 µm angeben.
Die Pigmentpräparationen der Erfindung liegen vorzugsweise in Form eines rieselfähigen Pulvers oder als Mikrogranulate vor. Alternativ oder zusätzlich ist die Pigmentpräparation in Form von a) einem rieselfähigen Pulver mit einem D20 von mindestens 0,8 Mikrometern und einem D90 von bis zu 5 Mikrometern, gemessen im Trockenzustand mit einem Laserpartikelgrößenanalysator, z.B. einem Malvern Mastersizer 2000 Partikelgrößenanalysator, ausgestattet mit einem Scirocco 2000 Trockenpulverprobeneinführungszubehör bei einem Druck von 3,5 bar oder von b) Mikrogranulaten mit einem D20 von mindestens 10 Mikron und einem D90 von bis zu 1000 Mikron, gemessen im Trockenzustand mit einem Laserpartikelgrößenanalysator bei einem Druck von 3,5 bar.
Alle Ausführungsformen der Pigmentpräparation als Mikrogranulate weisen vorzugsweise eine Granulometrie der Bestandteile im Bereich von 60 bis 500 µm, vorzugsweise 80- 350 µm auf.
Das mindestens eine Pigmentadditiv der fertigen Pigmentpräparation in allen Ausführungsformen der Erfindung weist vorzugsweise auch einen Partikeldurchmesser D90 (nach Anzahl) im Bereich von 0,9 bis 4 µm auf.
Das mindestens eine Pigmentadditiv der fertigen Pigmentpräparation in allen Ausführungsformen der Erfindung weist vorzugsweise auch einen Partikeldurchmesser D10 (nach Anzahl) im Bereich von 0,5 bis 1 µm auf.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Pigmentpräparation der Erfindung, wobei die Bestandteile mit einer Vorrichtung behandelt werden, die in der Lage ist, einen Partikeldurchmesser D50 (nach Anzahl) des mindestens einen Pigmentadditivs im Bereich von 0,5 bis 3,5 µm zu erzielen.
In einem bevorzugten Aspekt betrifft die Erfindung die Pigmentpräparation gemäß der Erfindung, wobei die Pigmentpräparation durch eine Pigmentzusammensetzung durch ein Verfahren erhältlich ist, das die folgenden Schritte umfasst:

1) Einbringen einer Pigmentzusammensetzung in eine Mahlvorrichtung, vorzugsweise eine Trockenmahlvorrichtung, umfassend, bestehend im Wesentlichen aus oder bestehend aus:
- - mindestens ein Dispergier-Benetzungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus pulverförmigem Verarbeitungsadditiv auf Wachsbasis mit pigmentaffinen Gruppen, saurem Additiv auf Polyesterbasis mit pigmentaffinen Gruppen, modifiziertem Polyether mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Copolymeren von Styrol und Polyethern, Amiden von Maleinsäure, amphiphilen Copolymeren, modifiziertem Polyacrylat mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Blockcopolymer auf Polyesterbasis, Polyurethanpolymer mit hohem Molekulargewicht, Polyester-Polyamin-Polyolefin-Terpolymeren und modifizierten Polysiloxanen mit Epoxid- oder Urethangruppen, wobei das eine Dispergier-Benetzungsmittel einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 50-150 °C aufweist und
- - mindestens ein Pigmentadditiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischem Pigment, organischem Pigment, Ruß bzw. Carbon Black und Farbstoffen, und
- - optionale Additive,
2) Mischen und Mahlen der Pigmentzusammensetzung aus Schritt 1);
3) Herunterladen der so erhaltenen Pigmentpräparation als rieselfähiges Pulver oder Mikrogranulat.

Vorzugsweise können in Schritt 1) weitere Additive, wie z.B. die an anderer Stelle erwähnten Antistatikmittel, Füllstoffe usw., zugegeben werden.
Das Dispergier-Benetzungsmittel weist vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 5000 bis 35000 g/mol auf. Da das Pigmentadditiv vorzugsweise als ein Feststoff in die Mahlvorrichtung eingebracht wird, weist die resultierende Pigmentpräparation vorzugsweise einen niedrigen Gehalt an Wasser oder einem anderen Lösungsmittel auf, beispielsweise weniger als 3 Gew.-%, weniger als 2,5 % oder weniger als 2 %. Zum Beispiel kann die Pigmentpräparation weniger als 3 Gew.-%, weniger als 2,5 % oder weniger als 2 % Wasser aufweisen.
Ohne an irgendeine Theorie gebunden zu sein und wie es sich aus der detaillierten Beschreibung und den Beispielen ergibt, führt das Verfahren der Erfindung zu einer überlegenen Vermahlung und Disaggregation der Primärpartikel des Pigments und damit zu deren exzellenter Homogenisierung und Dispersion. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, die Homogenität und Feinheit der Vermahlung (vergleichbar mit denen, die durch das traditionelle Extrusionsverfahren erzielt werden) mit einer Dispersion sehr feiner Partikel zu erzielen und damit die Nachteile der Pigmentpräparationen des Standes der Technik zu überwinden.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht es, eine Pigmentpräparation in Schritt 3) als rieselfähiges Pulver oder Mikrogranulat zu erhalten, wobei mindestens das Pigmentadditiv in der Pigmentpräparation einen Partikeldurchmesser D50 (nach Anzahl) im Bereich von 0,5 bis 3,5 µm; sowie einen Partikeldurchmesser D90 (nach Anzahl) im Bereich von 0, 9 bis 4 µm aufweist; und auch einen Partikeldurchmesser D10 (nach Anzahl) im Bereich von 0,5 bis 1 µm, gemessen mit einem Laserpartikelgrößenanalysator nach Dispersion in Lösungsmittel, z.B. mit einem Beckman Coulter Partikelgrößenanalysator mit Laser, optisches Modell Fraunhofer. rf780z.
Vorteilhaft ist, dass das Mikrogranulat der Erfindung ein gebrauchsfertiges Produkt ist.
Daher sind die mikrogranularen Pigmentpräparationen der Erfindung universell einsetzbar und weisen eine hohe Pigmentkonzentration und eine enge Granulometrie (60-500 µm) auf.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein universelles Farbsystem, umfassend eine begrenzte Anzahl von Grundfarben, die einem begrenzten Satz von Pigmentpräparationen entspricht, die für die Herstellung von hergestellten Kunststoff- und Gummiartikeln mit unterschiedlichen Farbtönen geeignet sind. Die Pigmentpräparationen der Erfindung ermöglichen die Herstellung von Farbtönen durch einfaches Trockenmischen der einfarbigen (Monopigment) Basispigmentpräparationen der Erfindung (z.B. ca. 16-22), ohne dass eine maßgeschneiderte Verarbeitung der Pigmentmischung durch das Extrusionsverfahren notwendig ist.
Daher bezieht sich die Erfindung auch auf ein Farbsystem, das eine Reihe von Pigmentpräparaten mit gewünschten Farbtönen (RAL (Reichs-Ausschuss für Lieferbedingungen), NCS (Natural Color System), BS (British Standards), etc.) umfasst, die durch einfaches Trockenmischen von zwei oder mehreren Pigmentpräparationen nach der Erfindung erhältlich sind.
Daher bezieht sich die Erfindung in einem weiteren Aspekt auf die Verwendung der Pigmentpräparation gemäß der Erfindung zum Färben aller Arten von Kunststoffmaterialien, z.B. Polymere auf Polyethylenbasis, Polystyrol, SAN, HIPS, ABS, ASA, Chlorvinylpolymere, Polyacrylate, Polyamide, Polycarbonate, Polyester, Polyurethane und thermoplastische Elastomere. Vorzugsweise, wenn die gefärbte Kunststoffzusammensetzung 0,5 bis 1 Gew.-% des Pigmentadditivs enthält, weist sie eine Farbstärke auf, die mindestens 20 % besser, beispielsweise 20-50 % besser ist, als für eine Mischung mit der gleichen Zusammensetzung, die jedoch durch individuelles Zugeben jeder Komponente zu einer Mischvorrichtung und Kombinieren der Komponenten zu einer einheitlichen Mischung hergestellt wird.
Vorzugsweise ist eine bestimmte Pigmentpräparation geeignet, um mindestens drei Arten von Kunststoffen einzufärben, z.B. mindestens drei von Polymeren auf Polyethylenbasis, Polystyrol, SAN, HIPS, ABS, ASA, Chlorvinylpolymeren, Polyacrylaten, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyestern, Polyurethanen und thermoplastischen Elastomeren. Vorzugsweise weist jede einer ersten, zweiten und dritten einheitlichen Mischung der Pigmentpräparation mit ersten, zweiten und dritten Polymeren, wobei die resultierenden ersten, zweiten und dritten Mischungen 0,5 bis 1 Gew.-% Pigment enthalten, eine Farbstärke auf, die mindestens 20 % besser, zum Beispiel 20-50 % besser ist, als für eine Mischung mit der gleichen Zusammensetzung, die jedoch durch individuelles Zugeben jeder Komponente zu einer Mischvorrichtung und Kombinieren der Komponenten zu einer einheitlichen Mischung hergestellt wird.
Ein Kunststoffmaterial wird beispielsweise ausgewählt aus Polyethylenprodukten (z.B. HDPE (Polyethylen mit hoher Dichte), LDPE (Polyethylen mit niedriger Dichte), LLDPE (Lineares Polyethylen mit niedriger Dichte), MDPE (Polyethylen mit mittlerer Dichte), EVA (Ethylenvinylacetat), EVOH (Ethylenvinylalkohol)); Polypropylenprodukten (z.B. PP (Polypropylen), PP-Copolymere, EPR (Ethylen-Propylen-Kautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (M-Klasse) Kautschuk)); Styrole (z.B. PS (Polystyrol), SAN (Styrol-Acrylnitril-Copolymer), HIPS (schlagzähes Polystyrol), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), ASA (Acryl-Styrol-Acrylnitril-Copolymere)); Chlorvinylpolymere (z.B. PVC (Polyvinylchlorid), nicht plastifiziert und plastifiziert); Acrylate (z.B., PMMA (Poly(methylmethacrylat)), Polyacrylate); Polyamide (z.B. PA6, PA6,6, PA11, PA12 und deren Copolymere); Polycarbonat und dessen Mischungen (z.B. PC/ABS (Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol), PC/Polyester); Polyester (z.B. PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), Copolyester); Polyurethane (z.B. TPU (thermoplastisches Polyurethan)); thermoplastische Elastomere (z.B. TPO (thermoplastisches Olefin), TPV (thermoplastische Vulkanisate)). Die Polyethylen- und Polypropylenprodukte können mit Hilfe von metallocenen Katalysatoren oder mit anderen Polymerisationsverfahren, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, hergestellt werden.
Des Weiteren und überraschenderweise ermöglicht die Pigmentpräparation der Erfindung die technischen Eigenschaften und mechanischen Eigenschaften des gefärbten Kunststoffendprodukts zu verbessern, wie es aus dem experimentellen Teil der Erfindung ersichtlich ist.
Insbesondere zeigen die MFR-Daten die Verarbeitbarkeit und die gute Dispersion der gefärbten Proben (keine relevanten Unterschiede im Vergleich zur ungefärbten Probe). Der Izod-Test (Schlagzähigkeit) zeigte bei den gefärbten Proben (mit den Pigmentpräparationen der Erfindung) deutlich höhere Ergebnisse (+ 77%) im Vergleich mit den ungefärbten Proben, wie die Untersuchung der Bruchbereiche bestätigt, die ein homogenes Bleichen und einen gut entwickelten Verformungsprozess zeigten. Der Rockwell-Härtetest oder die Rockwell-Härte betonte vor der Xenotest-Alterung deutlich höhere Werte (+ 37%) für Proben, die mit der Pigmentpräparation der Erfindung gefärbt wurden, und nach 1000 Stunden Xenotest-Alterung, Werte, die auf ein entgegengesetztes Verhalten zwischen gefärbten und ungefärbten Proben hinweisen. Während gefärbte Proben praktisch ihre ursprünglichen Werte beibehielten und nur eine moderate Veränderung zeigten, wiesen die ungefärbte Probe eine starke Abnahme erlitten. Dieses Phänomen bestätigte die erhöhte Zerbrechlichkeit der ungefärbten Probe (wie durch die Ergebnisse des Impact-Tests bestätigt). Die Ergebnisse des Farbechtheitstests, gemessen nach 1000 Stunden Xenotestbelichtung, waren für farbige Proben erstaunlich. In der kolorimetrischen Analyse und in der Grauskala wurden keine Verfärbungen beobachtet. Kurz gesagt, das Verhalten von farbigen Proben war signifikant besser als das der ungefärbten Probe.
Figurenliste

1 zeigt die Kurve der dimensionalen Werte des Pigmentadditivs der fertigen Pigmentpräparation des Beispiels 1; und
2 zeigt die Kurve der dimensionalen Werte des Pigmentadditivs der fertigen Pigmentpräparation aus Beispiel 6.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine Pigmentpräparation, umfassend, im Wesentlichen bestehend aus oder bestehend aus:

Wie vorstehend ausgeführt, ist bei Verwendung der Definition „Pigmentzusatz“ in der vorliegenden Erfindung ein Pigmentadditiv beabsichtigt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus anorganischem Pigment, organischem Pigmentruß und Farbstoffen. Der Begriff hochmolekulares Gewicht bezeichnet vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 5000 bis 35000 g/mol. Amphiphile Copolymere sind Copolymere, die sowohl hydrophile als auch hydrophobe Moleküle enthalten, die zufällig, in Blöcken oder unter Verwendung einer anderen Anordnung, wie beispielsweise eines Gradienten, angeordnet sind.

So kann beispielsweise ein Pigmentadditiv eine oder mehrere der folgenden Verbindungen sein:

Farbe	Pigmentqualität	Colour Index
Weiß	Titandioxid	P.White 6

Gelb	Gelbes Eisenoxid	P.Yellow 42
Gelb	Monoazo	P.Yellow 168
Gelb	Monoazo	P.Yellow 62
Gelb	Isoindlinon	P.Yellow 109
Gelb	Isoindlinon	P.Yellow 110
Gelb	Gelbes Eisenoxid	P.Yellow 119
Gelb	Antrachinon	P.Yellow 199
Gelb	Disazokondensation	P.Yellow 128
Gelb	Disazokondensation	P.Yellow 93
Gelb	Bismutvanadat	P.Yellow 184
Gelb	Mischmetalloxid	P.Yellow.216
Gelb	Diarylid	p.Yellow 83
Gelb	Monoazoico	P.Yellow 65
Gelb	Irgalite	P.Yellow 13
Gelb	Irgalite	P.Yellow 14
Gelb	Irgalite	P.Yellow 62
Gelb	Irgalite	P.Yellow 83
Gelb	Benzimidazolon	P.Yellow 180
Gelb	Benzimidazolon	P.Yellow 151
Gelb	Diarylide	P.Yellow 17
Gelb	Chinophtalon	P.Y. 138
Gelb	Monoazoico	P.Y. 74
Gelb	Isoindolin	P.Y. 139

Orange	Dichetopirrolpirolo (DPP)	P.Orange 73
Orange	Isoindolin	P.Orange 61
Orange	Dichetopirrolpirolo (DPP)	P . Orange 71
Orange	Benzimidazolon	P.Orange 64
Orange	Dianisidin	P.Orange 16
Orange	Azo	P.Orange 83
Orange	Disazopirazolon	P.Orange 34

Rot	Rotes Eisenoxid	P.Red 101
Rot	Dichetopirrolpirolo (DPP)	P. Red 254
Rot	Dichetopirrolpirolo (DPP)	P.Red 255
Rot	Disazokondensation	P.Red 166
Rot	Disazokondensation	P.Red 144
Rot	Azokondensation	P.Red 214
Rot	Antrachinon	P.Red 177
Rot	Perylen	P.Red 179
Rot	Benzidin	P.Red 38
Rot	Azo	P.Red 60
Rot	Antrachinon	P.Red 177
Rot	Single Azo	P.Red 185
Rot	Cinquasia Magenta	P.Red 202
Rot	Chinakridon	P.Red 207
Rot	Azoico naftolo AS	P.Red 170
Rot	Chinakridon	P.Red 122
Rot	Azoico naftolo AS	Pig.Red 146

Violett	Diossazina	P.Violet 23
Violett	Diossazina	P.Violet 37
Violett	Chinakridon	P.Violet 19

Blau	Phthaloblau Alfa	P.Blu 15:1
Blau	Phtaloblau Beta	P.Blu 15:3
Blau	Phthaloblau Alfa	P.Blu 15:0
Blau	Phthaloblau	P.Blu 15:2
Blau	Phthaloblau	P.BIu 15:4
Blau	Idanthron	P.Blu 60

Grün	Phthalogrün	P.G.7
Grün	Phthalogrünn	P.G.36

Braun	Chromtitanat	P.BR.24

Schwarz	Carbon Black	P.B. 7
Schwarz	Carbon Black	P.B. 6

Die Pigmentpräparation der Erfindung liegt in Form eines rieselfähigen Pulvers oder in Form von Mikrogranulaten vor.
Die Pigmentpräparation der Erfindung umfasst mindestens 60 Gew.-% mindestens eines Pigmentadditivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation, vorzugsweise 70 %, noch bevorzugter 85 %, beispielsweise bis zu 95 Gew.-%.
Die Pigmentpräparation in Form von Mikrogranulaten weist eine Granulometrie der Bestandteile in dem Bereich von 60 bis 500 µm, bevorzugter 80 bis 350 µm, wie gemessen (z.B. mit einer digitalen elektromagnetischen Schüttelvorrichtung von Filtra Vibration mod. FTL 0200).
Das mindestens eine Pigmentadditiv in der fertigen Pigmentpräparation der Erfindung weist auch einen Partikeldurchmesser D90 (nach Anzahl) im Bereich von 0,9 bis 4 µm auf.
Das mindestens eine Pigmentadditiv in der fertigen Pigmentpräparation der Erfindung weist auch einen Partikeldurchmesser D10 (nach Anzahl) im Bereich von 0,5 bis 1 µm auf.
Die Pigmentzusammensetzung zum Erhalten der Pigmentpräparation der Erfindung umfasst ferner weitere optionale Additive, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stabilisatoren für Wärme, Sauerstoff (Antioxidationsmitteln) und Licht, Transportern von elektrischen Ladungen (Antistatika) und Wärme, thermischen Additiven, Antiblockadditiven, Antikollapsadditiven, antioxidativen Additiven, antistatischen Additiven, UV-Stabilisatoradditiven, Füllstoffen, Anti-Fibrillierungsmitteln, Verarbeitungshilfsmitteln, Treibmitteln, Trocknungs-/Kompatibilisieradditiven, Schmierstoffen, Keimbildungs-/Kläradditiven, Flammschutzmitteln, optische Aufhellern/Markierungsadditiven, Gleitadditiven. Organophosphite und phenolische Antioxidationsmitteln können als Wärmestabilisatoren genannt werden.
Wärmeleitende Kunststoffe, Graphit, Aluminiumnitrid und Bornitrid können als Wärmeleiter genannt werden.
Siliziumdioxid, Talk, Calciumcarbonat, Aluminiumsilikatkeramiken, Glimmer, Bisamide, primäre und sekundäre Amide, organische und metallische Stearate, Silikon und Polytetrafluorethylen können als Antiblockadditive genannt werden.
Elektrisch leitfähige Füllstoffe, Glycerinmonostearat, ethoxylierte Fettsäureamine, Diethanolamide und Polyetherblockamide können als antistatische Additive genannt werden.
Oxanilide, Benzophenone, Benzotriazole und Hydroxyphenyltriazole können als UV-Stabilisatoren genannt werden.
Calciumcarbonat, Kaolin, Bariumsulfat, Talk, Wollastonit, Siliziumdioxid und deren Derivate wie pyrogenes Siliziumdioxid, und Glimmer können als Füllstoffe genannt werden.
Calciumcarbonat, Talk sowie Natur- und Synthesekautschuk können als Anti-Fibrillierungsmittel genannt werden.
Fluorpolymere, ausgefälltes Calciumcarbonat und Metallstearate können als Verarbeitungshilfsmittel genannt werden.
Aliphatische Kohlenwasserstoffe, labile Stickstoffverbindungen und Mischungen von Natriumcarbonat oder Natriumbicarbonat und Zitronensäure können als Treibmittel genannt werden.
Stearinsäure, Benzoesäure, Styrol-Maleinsäureanhydrid und Styrol-Acrylnitril-Copolymer können als kompatibilisierenden Additive genannt werden.
Molybdänsulfid und Graphit können als Schmierstoffe genannt werden.
Isophthalsäure und Terephthalsäure, Mischungen von organischen Disäuren mit Oxiden der Gruppe II, Hydroxiden oder Säuren, Talk, Natriumbenzoat und lonomere können als Nukleierungs-/Kläradditive genannt werden.
Halogenierte organische Verbindungen können als Flammschutzmitteln genannt werden.
Derivate vom Bis-Benzoxazol-Typ, wie Benzotriazol-Phenyl-Cumarine, Naphthotriazol-Phenyl-Cumarine und Triazin-Phenyl-Cumarine können als optische Aufheller genannt werden.
Ungesättigte Fettsäureamide, sekundäre Amide und Wachse können als Gleitmittel genannt werden.
Gehinderte Phenole, Phosphite, Phosphonite, sekundäre aromatische Amine können als Antioxidationsmittel aufgeführt werden.
Gehinderte Amine (HALS (gehinderte Amin-Lichtstabilisatoren) oder HAS (gehinderte Aminstabilisatoren)) Benzophenon, Benzotriazole können als Lichtstabilisatoren aufgeführt werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Pigmentpräparation der Erfindung, wobei die Bestandteile mit einer Vorrichtung behandelt werden, die in der Lage ist, einen Partikeldurchmesser D50 (nach Anzahl) mindestens eines Pigmentadditivs in dem Bereich von 0,5 bis 3,5 µm zu verleihen und eine Menge von 60 Gew.-% mindestens eines Pigmentadditivs bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation zu erzielen. Die Menge des mindestens einen Pigmentadditivs beträgt mindestens 60%, vorzugsweise 70%, bevorzugter 85%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation.
Gemäß der Erfindung wird die Pigmentpräparation vorzugsweise durch die Pigmentzusammensetzung erhalten.
Bevorzugter wird die Pigmentpräparation durch ein Verfahren erhalten, das die folgenden Schritte umfasst:

1) Einbringen in eine Trockenmahlvorrichtung einer Pigmentzusammensetzung gemäß der Erfindung, umfassend, im Wesentlichen bestehend aus oder bestehend aus:
- - mindestens ein Dispergier-Benetzungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus pulverförmigem Verarbeitungsadditiv auf Wachsbasis mit pigmentaffinen Gruppen, saurem Additiv auf Polyesterbasis mit pigmentaffinen Gruppen, modifiziertem Polyether mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Copolymeren von Styrol und Polyethern, Amiden von Maleinsäure, amphiphilen Copolymeren, modifiziertem Polyacrylat mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Blockcopolymer auf Polyesterbasis, Polyurethanpolymer mit hohem Molekulargewicht, Polyester-Polyamin-Polyolefin-Terpolymeren und modifizierten Polysiloxanen mit Epoxid- oder Urethangruppen, wobei das eine Dispergier-Benetzungsmittel einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 50-150 °C aufweist und
- - mindestens ein Pigmentadditiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischem Pigment, organischem Pigment, Ruß bzw. Carbon Black und Farbstoffen, und
- - optionale Additive,
2) Mischen und Mahlen der Bestandteile aus Schritt 1) und
3) Laden der so erhaltenen Pigmentpräparation als rieselfähiges Pulver oder Mikrogranulat.

Die Trockenmahlvorrichtung ist in der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Strahlmahlvorrichtung und der Nassmahlvorrichtung bevorzugt. Tatsächlich erlaubt die Trockenmahlvorrichtung eine ausreichende Mahlkraft, während die bekannte Strahlmahlvorrichtung zu energetisch ist, wodurch die Nachbehandlung der dispergierten Pigmentpartikel und damit die Stabilität der fertigen Farbe beeinträchtigt wird. Andererseits kann die Nassmahlvorrichtung in der Regel keine Pigmentpartikel bis zu einer Partikelgröße von <15 Mikrometer dispergieren und benötigt einen weiteren Trocknungsschritt, wodurch das ganze Verfahren teurer wird.
Bei dem vorgenannten Verfahren sind alle bekannten organischen, anorganischen Pigmente, Carbon Black und Farbstoffe geeignet, um eine Pigmentpräparation herzustellen.
Beispiele für Pigmentzusätze sind oben aufgeführt.
Die bevorzugte Trockenmahlvorrichtung, die in den Verfahren der Erfindung verwendet wird, kann mindestens zwei Rotoren aufweisen und kann diskontinuierlich oder kontinuierlich sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Pigmentpräparation durch ein Verfahren erhalten, umfassend die folgenden Schritte:

1) Einbringen der wie vorstehend beschriebenen Pigmentzusammensetzung in eine Mahlvorrichtung, welche mit wenigstens zwei Rotoren bereitgestellt ist, von denen mindestens eine ein Schaufelrotor ist;
2) Mischen und Mahlen der Pigmentzusammensetzung;
3) Herunterladen der so erhaltenen Pigmentpräparation.

Sowohl die kontinuierlichen als auch die diskontinuierlichen Vorrichtungen, die bei dem vorgenannten Verfahren verwendet werden, ermöglichen es, in Schritt 3) eine Pigmentpräparation als rieselfähiges Pulver oder als Mikrogranulat zu erhalten und wobei das mindestens eine Pigmentadditiv einen Partikeldurchmesser D50 (nach Anzahl) im Bereich von 0,5 bis 3,5 µm aufweist.
Die diskontinuierliche Trockenmahlvorrichtung umfasst zwei bis sieben Rotoren, zum Beispiel drei, vier, fünf oder sechs Rotoren, vorzugsweise vier.
Wenn die diskontinuierliche Mischvorrichtung verwendet wird, liegt die durchschnittliche Umfangsgeschwindigkeit VPE im Bereich von 5-50 m/s und der Schritt 2) des Mischens und Trockenmahlens erfolgt vorzugsweise für eine Zeit in dem Bereich von 10 min und 90 min, z.B. von 15 bis 90 min oder von 20 bis 90 min, bis eine Temperatur im Bereich von 50 bis 150 °C erreicht wird.
Ohne an irgendeine Theorie gebunden zu sein, glauben die Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass die Enddurchmessergrößen der Partikel des mindestens einen Pigmentadditivs und die Feinheit der Mahlung der Pigmentpräparation für die Endleistung des Produkts (Dispergierbarkeit und Färbekraft) wesentlich sind.
Alle Vorrichtungen, die eine hohe Anzahl von wiederholten Schlägen zwischen den Partikeln und Teilen der Vorrichtung zulassen, wie zum Beispiel Rotoren, und damit die Stöße, die auf die Partikel der Bestandteile der Erfindung wirken, sind zur Verwendung in der Erfindung geeignet.
Die Feinheit des Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation korreliert mit der Anzahl der Stöße, denen die Pigmentpartikel ausgesetzt waren, wenn sie gegeneinander und gegen die Rotoren sowie gegen den Innenmantel der Mahlkammer prallen. Ohne an irgendeine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die Mahlwirkung einer Trockenmahlvorrichtung über einen längeren Zeitraum, z.B. von 10 bis 90 Minuten, das Dispergier-Benetzungsmittel gleichmäßig auf die Partikel des Pigmentadditivs verteilt, ohne dass Wasser oder andere Lösungsmittel notwendig sind.
Bevorzugte Aspekte von VPE, Zeiten und Endtemperaturen, können entsprechend der Eigenschaften der Bestandteile, vorzugsweise des mindestens einen Additivs, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischem Pigment, organischem Pigment, Carbon Black und Farbstoffen, welche verarbeitet werden (d.h. Dichte, Ölaufnahmefähigkeit, spezifische Oberfläche, etc.), festgelegt werden.
Das so in Schritt 3) in Form von rieselfähigen Pulvern oder Mikrogranulaten erhaltene Produkt wird heruntergeladen und vorteilhaft verpackt.
Vorzugsweise weisen die staubfreien Mikrogranulate einen Partikeldurchmesser im Bereich von 80 bis 350 µm auf.
Wenn es sich um eine diskontinuierliche Trockenmahlvorrichtung handelt, kann die Granulieranlage auch dann bereitgestellt werden, wenn das Produkt aus Schritt c) ein rieselfähiges Pulver ist. Alternativ ermöglicht die diskontinuierliche Vorrichtung die Gewinnung der staubfreien Mikrogranulate mit einer Partikelgröße im Bereich von 60 bis 500 µm, vorzugsweise 80-350 µm, wie gemessen (z.B. mit einer digitalen elektromagnetischen Schüttelvorrichtung von Filtra Vibration mod. FTL 0200).
Der Granulationsschritt erfolgt vorzugsweise über eine rotierende Schneckenzuführung, die das Produkt, das die gewünschte Temperatur im Bereich von 60 °C bis 140 °C erreicht hat, mit einem regelmäßigen Wirbel schwenken lässt, der die Bildung von sehr homogenen kugelförmigen Granulaten bewirkt. Die Umfangsgeschwindigkeit (VPE) der Schraubenzuführung liegt vorzugsweise zwischen 15 und 50 m/s. Nach etwa fünf Minuten bilden sich gleichförmige Mikrogranulate. Die Temperatur wird vorzugsweise unter 50 °C gesenkt, was zur vollständigen Rückverfestigung des Trägers und zur Stabilisierung des sphärischen Granulats führt.
Die erhaltenen staubfreien Mikrogranulatprodukte weisen die Form von gleichförmigen Mikrogranulaten mit einer schmalen granulometrischen Kurve mit einer Granulometrie im Bereich von 60 bis 500 µm, vorzugsweise 80-350 µm auf, wie gemessen (z.B. mit einer digitalen elektromagnetischen Schüttelvorrichtung von Filtra Vibration mod. FTL 0200).
Die Leistungen der Pigmentpräparationen der Erfindung, d.h. überlegene Deagglomeration und/oder Disaggregation der Pigmentpartikel, Dispersionshomogenität sowie Dispergierbarkeit und Färbekraft, wie in dem experimentellen Teil gezeigt wird, sind vergleichbar mit und in einigen Fällen sogar besser als die mit dem traditionellen Extrusionsverfahren erzielbaren Leistungen. Das überraschende Merkmal der vorliegenden Pigmentpräparation ist die Tatsache, dass die fertige Pigmentpräparation diese Leistung mit einem Prozentsatz von mindestens 60 %, bevorzugter 70 %, noch bevorzugter 85 %, vorzugsweise bis zu 95 % des Gewichts des mindestens einen Pigmentadditivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation, beibehält.
Wie in dem folgenden experimentellen Teil deutlich gezeigt, wird die Feinheit der gemahlenen Partikel des mindestens einen Pigmentadditivs der fertigen Pigmentpräparationen der Erfindung durch ein vorteilhaft begrenztes Intervall dargestellt.
Die fertige Pigmentpräparation der Erfindung weist eine außergewöhnliche Homogenität auf, nämlich aus der Partikelgröße D90 (nach Anzahl) der gemahlenen Pigmentpartikel von höchstens 4 Mikrometern, wobei sehr wenige Partikel eine Größe von mehr als 5 Mikrometern aufweisen.
Wie vorstehend ausgeführt, umfassen die universellen Pigmentpräparationen mindestens 60 %, vorzugsweise 70 Gew.-% mindestens eines Pigmentadditivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation, vorzugsweise 85 % organische Pigmente und vorzugsweise bis zu 95 % anorganische Pigmente.
Da die Pigmentpräparationen der Erfindung universell sind und eine hohe Pigmentkonzentration aufweisen, handelt es sich bei der Erfindung in einem weiteren Aspekt um ein universelles Abtönsystem mit einer begrenzten Anzahl von Grundfarben, das einem begrenzten Satz von Pigmentpräparationen entspricht, die für die Herstellung von hergestellten Kunststoff- und Gummiartikeln mit unterschiedlichen Farbtönen geeignet sind. Die Pigmentpräparationen der Erfindung ermöglichen die Herstellung von Farbtönen durch einfaches Trockenmischen der einfarbigen Grundpigmentpräparationen der Erfindung (ca. 16-22), ohne dass eine maßgeschneiderte Verarbeitung der Pigmentmischung durch das Extrusionsverfahren erforderlich ist.
Daher betrifft die Erfindung auch auf ein Abtönsystem, das eine Reihe von Pigmentpräparationen mit gewünschten Farbtönen (RAL, NCS, BS usw.) umfasst, die durch Trockenmischen von zwei oder mehreren Pigmentpräparationen gemäß der Erfindung erhältlich sind.
Das Abtönsystem kann für jedes Kunststoffmaterial verwendet werden. Vorzugsweise kann ein beliebiges Abtönsystem für mindestens drei Kunststoffe verwendet werden.
Daher betrifft die Erfindung in einem weiteren Aspekt auf die Verwendung der pigmentierten Zubereitung gemäß der Erfindung zum Färben aller Arten von Kunststoffen.
Ein Kunststoffmaterial wird beispielsweise ausgewählt aus Polyethylenprodukten (z.B. HDPE, LDPE, LLDPE, MDPE, EVA, EVOH, auch wenn es aus metallocenen Katalysatorsystemen erhalten wird); Polypropylenprodukten (z.B. PP, auch wenn es aus Metallocenen erhalten wird, PP-Copolymeren, EPR, EPDM); Styrolen (z.B. PS, SAN, HIPS, ABS, ASA); Chlorvinylpolymeren (z.B. PVC, weichmacherfrei und weichmacherhaltig); Acrylaten (z.B. PMMA, Polyacrylate); Polyamiden (z.B., PA6, PA6,6, PA11, PA12 und ihre Copolymere); Polycarbonat und dessen Mischungen (z.B. PC/ABS, PC/Polyester); Polyesteren (z.B. PET, PBT, Copolymere); Polyurethanen (z.B. TPU); Thermoplastischen Elastomeren (z.B. TPO, TPV).
Die Erfindung wird nun anhand einiger Beispiele beispielhaft und nicht als Einschränkung der Erfindung veranschaulicht.
Experimenteller Teil
Erfindungsgemäße Zubereitung
Alle verwendeten Pigmente sind nachstehend mit der Bezeichnung des Farbindexes angegeben, der universell zur Identifizierung der Pigmente verwendet wird.
Beispiel 1
Herstellung der Pigmentpräparation XP303-C (Pigmentkonzentration = 85%)
6800 g P.Red 254 Pigment (erhältlich als SR2P von der Firma Cinic) wurden mit 1200 g des Dispergiermittels Disperplast 1018 der Firma BYK gemischt und vermahlen.
Die Trockenmahlvorrichtung war eine diskontinuierliche Vorrichtung mit 4 Rotoren.
Prozessparameter: 1 Minute bei der Umfangsgeschwindigkeit von 6 m/s, 14 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 15 m/s und dann 6 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 25 m/s; die Temperatur erreichte 72 °C.
Die so erhaltene Pigmentpräparation entsprach Mikrogranulaten. Die folgenden dimensionalen Werte der Partikelgröße des Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation, analysiert in Butylacetatdispersion mittels eines Beckman Coulter Partikelgrößenanalysators mit Laser:

D10 = 0,571 µm
D50 = 0,790 µm
D90= 1.034 µm

Granulometrie der Mikrogranulate: in dem Bereich von 80 bis 350 µm.
Beispiel 2
Herstellung der Pigmentpräparation XP901 (Pigmentkonzentration = 80%)
6400 g Carbon Black Pigment PBL-7 (Carbon Black Special Black 100 der Firma Orion) und 1600 g des Dispergiermittels Disperplast 1018 der Firma BYK wurden unter Verwendung einer diskontinuierlichen Trockenmahlvorrichtung, die mit 4 Rotoren versehen war, gemischt und gemahlen. Prozessparameter: 1 Minute bei der Umfangsgeschwindigkeit von 6 m/s, 14 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 15 m/s und dann 6 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 25 m/s; die Temperatur erreichte 132°C. Die erhaltene Zusammensetzung lag in Form von Mikrogranulaten staubfrei vor.
D50, gemessen wie in Beispiel 1, des Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation = 1,5 µm
Granulometrie der Mikrogranulate: 80-350 µm
Beispiel 3
Herstellung der Pigmentpräparation XP307C (Pigmentkonzentration = 90%)
5400 g Pigment PRed 101 (Bayferrox 130 M der Firma Lanxess) wurden mit einer diskontinuierlichen Trockenmahlvorrichtung, die mit 4 Rotoren versehen war, mit 600 g des Dispergiermittels Disperplast 1018 der Firma BYK gemischt und gemahlen.
Prozessparameter: 1 Minute bei der Umfangsgeschwindigkeit von 6 m/s, 14 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 25 m/s. Die Temperatur erreichte 50°C.
Die erhaltene Zusammensetzung lag in Form von rieselfähigem Pulver vor.
D50, gemessen wie in Beispiel 1, des Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation = 1,2 µm
Granulometrie der Partikel des Pulvers <50 µm
Beispiel 4
Herstellung der Pigmentpräparation XP001 PW6 (Pigmentkonzentration = 90%)
5400 g Pigment PW6 101 (CR-826 der Firma Tronox) wurden mit einer diskontinuierlichen Trockenmahlvorrichtung, die mit 4 Rotoren versehen war, mit 600 g des Dispergiermittels Disperplast 1018 der Firma BYK gemischt und gemahlen.
Prozessparameter: 1 Minute bei der Umfangsgeschwindigkeit von 6 m/s, 14 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 25 m/s und dann 6 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 30 m/s;
Die erhaltene Zusammensetzung lag in Form von Mikrogranulaten vor.
D50, gemessen wie in Beispiel 1, des Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation = 0,7 µm
Granulometrie: 80-350 µm
Beispiel 5
Herstellung der Pigmentpräparation XP105-C (Pigmentkonzentration = 80%)
4800 g des Pigments PY139 (Paliotol L2140 der Firma BASF) wurden mit einer diskontinuierlichen Trockenmahlvorrichtung, die mit 4 Rotoren versehen war, mit 1200 g Dispergiermittel Disperplast 1018 der Firma BYK gemischt und gemahlen.
Prozessparameter: 1 Minute bei der Umfangsgeschwindigkeit von 6 m/s, 14 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 15 m/s. Die Temperatur erreichte 52 °C.
Das so erhaltene Präparat lag in Form eines rieselfähigen Pulvers vor.
D50, gemessen wie in Beispiel 1, des Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation = 1,6 µm
Granulometrie der Partikel des Pulvers <50 µm
Beispiel 6
Herstellung der Pigmentpräparation XP502-C (Pigmentkonzentration = 80%)
4800 g Pigment Blue Phtalo PB 15:1 (MP PV Blu Solido a 4R der Firma Clariant) wurden mit einer diskontinuierlichen Trockenmahlvorrichtung, die mit 4 Rotoren versehen war, mit 1200 g des Dispergiermittels Disperplast 1018 der Firma BYK gemischt und gemahlen.
Die Prozessparameter waren: 1 Minute bei der Umfangsgeschwindigkeit von 6 m/s; 14 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 15 m/s.
Die so erhaltene Päparation lag in Form eines rieselfähigen Pulvers vor und wurde in Butylacetatdispersion unter Verwendung eines Beckman Coulter Partikelgrößenanalysators mit Laser, optisches Modell Fraunhofer.rf780z analysiert. Die Partikelgröße des Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation war

D10 = 0,746 µm
D50 = 1.526 µm
D90 = 3.269 µm

Granulometrie der Partikel des Pulvers <50 µm, gemessen mit einer digitalen elektromagnetischen Schüttelvorrichtung von Filtra Vibration mod. FTL 0200
Beispiel 7
Herstellung des Grüntons für das Abtönsystem der Erfindung
Um einen Grünton zu erhalten, wurden drei Produkte der Erfindung unter Verwendung eines Mischers trocken gemischt (Zeit = 2 Minuten): das in Beispiel 4 hergestellte Produkt XP001 PW6 (Dosierung = 75% des Produkts von Beispiel 4, das ein Weiß mit einer Pigmentkonzentration von 90% ist) + das in Beispiel 6 hergestellte Produkt XP502-C PB 15:1 (Dosierung = 39% des Produkts von Beispiel 6 mit einer Pigmentkonzentration von 80%) + das in Beispiel 5 hergestellte Produkt XP105-C PY139 (Dosierung = 1.63% des Produkts von Beispiel 5 mit einer Pigmentkonzentration von 80%), das ein Gelb ist. Es wurde ein Grünton erhalten. Der Grünton war bei der visuellen Untersuchung absolut homogen.
Beispiel 8
Herstellung eines dunkelblauen Farbtons für das Mischsystem der Erfindung
Um einen dunkelblauen Farbton zu erhalten, wurden drei Produkte der Erfindung unter Verwendung eines normalen Mischers trocken gemischt (Zeit = 2 Minuten): das Produkt von Beispiel 2 XP901 PBL-7 (Dosierung 30% des Produkts von Beispiel 2, das ein Schwarz mit einer Pigmentkonzentration von 80% ist) + XP001 PW6 von Beispiel 4 (Dosierung = 70% des Produkts von Beispiel 4, das ein Weiß mit einer Pigmentkonzentration von 90% ist) + XP502-C PB 15:1 von Beispiel 6 (Dosierung = 16,25% des Produkts von Beispiel 6, das ein Blau mit einer Pigmentkonzentration von 80% ist). Es wurde ein dunkelblauer Farbton erhalten, wenn die Zubereitungen der Erfindung trocken gemischt wurden. Es wurde ein dunkelblauer Farbton erhalten, der mit der Qualität eines bekannten Masterbatchs vergleichbar ist, das nach dem traditionellen Extrusionsverfahren verarbeitet wird.
Beispiel 9
Bewertung von Proben, die mit Pigmentpräparaten der Erfindung gefärbt wurden
Es wurden ABS/SAN-Platten vorbereitet, die nach dem folgenden Verfahren eingefärbt wurden.
Beispiel 1: Platte gefärbt mit XP303-C
In einem Extruder der Firma CDM ENGINEERING srl, Modell ES-65, wurden ABS + SAN (50-50 %) zusammen mit der Präparation von Beispiel 1 (XP303-C) eingeführt, letzteres in einer Menge von 0,70 % in Bezug auf das Gewicht.
Die Extrusionstemperaturen waren:
Zylinder 1: 200 °C, Zylinder 2: 210 °C, Zylinder 3: 230 °C, Zylinder 4: 240 °C, Zylinder 5: 235 °C, Platte: 230 °C, Kopf: 230 °C.
Das aus dem Extruder austretende Produkt wurde dann mit einer Presse von IMEX ITALY, SM 50T, bedruckt. Die Formgebungstemperaturen waren: Zone 1: 220°C, Zone 2: 230°C, Zone 3: 240°C, Düse: 230°C.
Beispiel 2: ABS-SAN-Platte eingefärbt mit XP307C
Die Probe 2 wurde nach dem Verfahren und mit der gleichen Ausrüstung wie bei der Probe 1 mit der Präparation XP307C von Beispiel 3 in einer Menge von 0,60 Gew.-% hergestellt.
Beispiel 3: ABS-SAN-Platte nicht farbig
Die Probe 3 wurde nach dem Verfahren und mit der gleichen Ausrüstung wie bei Probe 1 aus ABS-SAN-Blend ungefärbt hergestellt.
Die drei so hergestellten Proben wurden den folgenden Tests unterworfen (durchgeführt von der POLYTECHNIK MILAN, Abteilung für chemische Stoffe und chemische Verfahrenstechnik „Giulio Natta“ Polytechnisches Polymer-Prüflabor): Farbechtheit (vor und nach dem Xenotest); Schmelzflussrate (MFR); Thermogravimetrische Analyse; Härte Rockwell; IZOD gekerbt; Migration; Beständigkeit gegen Chemikalien (ESC).
Alterungstests (Xenotest) nach ISO 4892-2:2006 (AMF2009) mit Solarbox 3000e Geräten und Xenon-Bestrahlung, Bestrahlungsstärke: 550 W/m2, Lampe: 2500 W; Intensität gemessen auf der Probenoberfläche, luftgekühlt; Filter: UV-OUTDOOR Filter (280 nm), installiert zwischen der Lampe und der Prüfkammer; Thermometer: B.S.T. (Schwarz-Standard-Thermometer) Temperatur: 65±3°C (bei eingeschalteter Lampe); Zyklus: Dauerstrahlung.
Die folgenden Tests wurden an den Proben vor und nach der Alterung durchgeführt (Xenotest):

Farbechtheit: durch das Verfahren UNI EN 20105/A02:1996, die Grauskala nach dem Verfahren mit Farbabweichungen zwischen 1 und 5 (1 = maximale Abweichung; 5 = keine Veränderung);
Schmelzflussrate: nach dem Verfahren ASTM D1238:2013 (Last = 5 kg; Testtemperatur = 230 °C)
Rockwell-Härte: nach dem Verfahren UNI EN ISO 2039-2:2001
Izod Schlagtest: nach dem Verfahren UNI EN ISO 180:2009.
Farbvariation (UNI EN 20105/A02: 1996): anfänglich und nach dem Xenotest
Globale Migration im Wasser: Farbmigration nach dem Verfahren des italienischen Gesundheitsministeriums, DM 74, 6. April 2004, indem die soeben hergestellten Muster 1-3 für 24 Stunden mit Wasser bei einer Temperatur von etwa 40°C in Kontakt gebracht werden.

Die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse wurden erzielt. Tabelle 1

Probe Nr.	MFR (g/10 min)		IZOD Test (kj/m²)		Rockwell Härte R Skala		Grauskala	Farbvariation	Migration
	Gerade hergestellt	Nach dem Xenotest	Gerade hergestellt	Nach dem Xenotest	Gerade hergestellt	Nach dem Xenotest	Nach dem Xenotest	Nach dem Xenotest	(ppm)
1	8,58	9,08	14,02	5,14	115,4	112,6	5	2,13	0
2	8,22	10,08	15,2	6,51	115,7	113,1	5	0,82	0
3	11,19	11,96	8,28	2,62	83,8	108,5	1/2	14,42	0

Die MFR-Daten, wie in Tabelle 1 dargestellt, zeigen die Verarbeitbarkeit und die gute Verteilung der farbigen Proben (keine relevanten Unterschiede im Vergleich zur ungefärbten Probe). Die Ergebnisse des Xenotests zeigen minimale Abweichungen, sowohl für die ungefärbte Probe (Probe 3) als auch für beide Proben, die mit den Präparaten der Erfindung gefärbt wurden (Probe 1 und 2). Auf jeden Fall liegen die beobachteten Variationen, ungefähr 1-2 Einheiten, unter dem Bereich für bekannte farbige Proben, die durch den Xenotest 1000 Stunden gealtert wurden.
Der Izod-Test (Schlagzähigkeit) zeigt bei farbigen Proben (mit den Pigmentpräparationen der Erfindung) deutlich höhere Ergebnisse (+ 77%) als bei den ungefärbten Proben, wie die Untersuchung der Bruchbereiche bestätigte, die ein homogenes Bleichen und einen gut entwickelten Verformungsprozess zeigten. Die gebrochene Oberfläche der farbigen Probe 3 war dagegen weniger homogen und zeigte Bereiche mit unregelmäßigen Vertiefungen.
Der höhere Abfall des Anfangswertes, nach 1000 Stunden Alterung durch den Xenotest, wurde in Bezug auf die Probe 3 (nicht gefärbt) festgestellt.
Der Rockwell-Härtetest oder die Rockwell-Härte unterstreicht: a) vor der Xenotest-Alterung deutlich höhere Werte (+ 37%) für Proben, die mit der Pigmentpräparation der Erfindung gefärbt wurden; b) nach 1000 Stunden Xenotest-Alterung, Werte, die ein entgegengesetztes Verhalten zwischen farbigen und ungefärbten Proben anzeigen. Während farbige Proben praktisch ihre ursprünglichen Werte beibehielten und nur eine moderate Veränderung zeigten, zeigte die ungefärbte Probe eine starke Abnahme. Dieses Phänomen bestätigte die erhöhte Zerbrechlichkeit der ungefärbten Probe (wie durch die Ergebnisse des Schlagtests bestätigt wurde).
Die Ergebnisse des Farbechtheitstests, gemessen nach 1000 Stunden Xenotestbelichtung, waren für die farbigen Proben erstaunlich. Bei der kolorimetrischen Analyse und der Grauskala wurden keine Verfärbungen beobachtet. Kurz gesagt, das Verhalten von farbigen Proben war signifikant besser als das der ungefärbten Probe.
In allen Proben wurde festgestellt, dass die Gesamtmigration unter den spezifischen Bedingungen des Tests unterhalb der Nachweisgrenzen lag.
Alle Proben waren für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet.
Beispiel 10
Bewertung von mit einer Pigmentpräparation der Erfindung gefärbten Proben
Die Pigmentpräparation von Beispiel 1 (XP303 C) wurde mit dem reinen Pigment durch Färben von Polypropylen verglichen.
Die Tests wurden mit den folgenden Geräten durchgeführt:

Analysenwaage (Genauigkeit: 0,001 g), Präzisionswaage (Genauigkeit: 0,01 g), Mischer (Modell: CY-37, Drehzahl: 0-55 U/min, Timer: 0,1 s-99,99 h, Motorleistung: 90-180 W, Durchmesser des Innenzylinders: 50 mm, Tiefe: 60 mm), Doppelschneckenextruder (Modell: CTE 20, Drehzahl: 600 U/min, Motorleistung: 4 KW, L/D = 56, Durchmesser: 21,7 mm) Spritzgießmaschine (Modell: HTF58X1, Modell der Schraube: A-D26, Schließkraft:580 KN, Schussvolumen:66 cm³); Spektrophotometer (Modell: Konica-MinoltaCM-2600d)

Die Polypropylenproben wurden mit 0,5 % Pigmentgehalt oder 0,1 % Pigmentgehalt getestet.
Das Verfahren bestand darin, Polypropylenharz und Pigmentpulver oder die Pigmentpräparation XP303 C aus dem Beispiel 1 der Erfindung und Silikonöl manuell zu mischen, bis eine homogene Mischung erzielt wurde. Die so erhaltene Mischung wurde spritzgegossen, um Späne herzustellen.
Beide Proben (Vergleich als auch die der Erfindung) zeigten eine gute Dispergierbarkeit.
Es werden keine sichtbaren Flecken ermittelt.
Das Verfahren der Erfindung verbesserte den FPV (Filterwert gemessen nach DIN EN 13900-5) deutlich.
Filterwert mit sauberem Pigment= 5,250 bar/g; XP303 C= 2,420 bar/g
In der Reduktion 1:10 weist das erfindungsgemäße Präparat XP303 C eine höhere Färbekraft auf.
Bei 0,5% Pigmentgehalt oder gleichem Gehalt der Präparation (entsprechend 15% weniger Pigment) hatte die erfindungsgemäße Präparation XP303 C eine um 130% höhere Färbekraft als das reine Pigment. Die Dispergierbarkeit zeigte deutlich, dass die Herstellung der erfindungsgemäßen Präparation XP303 C eine bessere Dispergierbarkeit aufweist, was wiederum durch die Messung des Filterwertes bewiesen wurde.
Beispiel 11
Bewertung von mit einer Pigmentpräparation der Erfindung gefärbten Proben HP 714 und HP 729 (Pigmentkonzentration = 90%)
HP 714: 4500 g Pigment P.Brown 24 (Heucodur Yellow G 9239 der Firma Heubach) wurden mit einer diskontinuierlichen Trockenmahlvorrichtung mit 3 Rotoren mit 500 g des Dispergiermittels Disperplast 1018 der Firma BYK gemischt und gemahlen.
Verfahrensparameter: 1 Minute bei der Umfangsgeschwindigkeit von 6 m/s, 29 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 30 m/s, die Temperatur erreichte 110 °C.
Die erhaltene Zusammensetzung lag in der Form von Granulaten vor.
Granulometrie der Partikel des Granulats <500 µm
HP 729: 4500 g Pigment P.Brown 24 (Heucodur Yellow G 9239 der Firma Heubach) wurden mit einer diskontinuierlichen Trockenmahlvorrichtung mit 3 Rotoren mit 500 g des Dispergiermittesl P 4100 (flüssig bei Raumtemperatur) der Firma BYK gemischt und gemahlen.
Verfahrensparameter: 1 Minute bei der Umfangsgeschwindigkeit von 6 m/s, 29 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 30 m/s, die Temperatur erreichte 110 °C.
Die erhaltene Zusammensetzung lag in der Form von Granulaten vor.
Granulometrie der Partikel des Granulats <500 µm
Die Pigmentpräparationen (HP 714 und HP 729) wurden durch Einfärbung von ABS durch den Test nach DIN EN ISO 294-1 verglichen.
Die Tests wurden mit den folgenden Geräten durchgeführt:

Präzisionswaage (Genauigkeit: 0,002 g), Doppelschneckenextruder (Modell: Leistritz, ZSE 18HP-35D, Drehzahl: 125 U/min, Motorleistung: 9,4 kW, L/D = 35, Durchmesser: 18 mm) Spritzgießmaschine (Modell: Arburg, 300C 500-170, Modell der Schraube: 30 L 873 SW, Schussvolumen: 13,5 cm³); Spektrophotometer (Modell: Datacolor, Spectraflash SF 300)

Färbekraftmessung: Die relative Farbstärke wird aus der Reduktion gegenüber der Norm nach DIN EN ISO 787-24 berechnet.
Die Proben von Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) wurden bei einem Pigmentgehalt von 0,1% und einer Reduktion von 1:10 getestet.
Das Präparat HP 714 zeigte eine deutlich bessere Dispergierbarkeit als HP 729. Dies zeigte sich an der unterschiedlichen Färbekraft. Die Färbekraft von HP 714 war 37% höher als von HP 729.

ABS

Produkt ΔL Δa Δb ΔC ΔH ΔE Kraft

HD G 9235 #11721756-0 Standard

HP 714 -0,3 -0,1 0,3 0,3 0,1 0,5 105,7

HP 729 1,4 -0,9 -1,3 -1,5 0,7 2,1 76,6
Ein weiterer Hinweis auf die bessere Dispergierbarkeit war die Qualität der vorbereiteten Charge. Vor dem Spritzgießen wurde jede Farbpräparation mit dem Trägermaterial (ABS) mittels Doppelschneckenextruder vorgemischt. Im Gegensatz zum HP 714 war die produzierte Charge von HP 729 inhomogen und enthielt Granulate mit sehr unterschiedlicher Färbekraft.
Im Hinblick auf die Tatsache, dass der einzige Unterschied zwischen den beiden Präparationen das verwendete Dispergiermittel war, war das Dispergiermittel P 4100 nicht geeignet, ABS einzufärben.
Beispiel 12
Vergleichsbeispiel
Herstellung der Pigmentpräparation (Pigmentkonzentration = 80 %)
1760 g Monarch 1100 Ruß (erhältlich bei der Firma Cabot Corporation) wurden gemischt und mit 440 g des von der Firma CRODA bereitgestellten Dispergiermittels Atmer 116 (flüssig bei Raumtemperatur) gemahlen.
Bei der Trockenmahlvorrichtung handelte es sich um eine diskontinuierliche Vorrichtung mit 3 Rotoren.
Verfahrensparameter: 1 Minute bei der Umfangsgeschwindigkeit von 6,1 m/s und anschließend 39 Minuten bei der Umfangsgeschwindigkeit von 31 m/s; die Temperatur erreichte 66°C.
Die so erhaltene Pigmentpräparation wurde in der Form eines Pulvers erhalten.
Ein Masterbatch enthaltend 30 % Ruß wurde durch Kombination der Pigmentpräparation mit Styrol-Acrylnitril-Polymer (Kostill B755) unter Verwendung eines 1,644 I Banbury-Mischers der Farrel Corporation hergestellt. Die folgenden Verfahrensbedingungen wurden angewendet: Kammertemperatur von 40 °C, Rotortemperatur von 40 °C, Mischzeit nach dem Fluss von 90 Sekunden, Staudruck von 4,2 bar und Rotordrehzahl von 182 U/min. Das Produkt wurde bei 190 °C abgeführt. Das Produkt wurde abgekühlt und mit einer Pallman PS3-Mahlvorrichtung mit 3 rotierenden Schaufeln zu grobem Granulaten gemahlen.
Das Masterbatch wurde dann verdünnt (30 => 5 % Ruß in GP22 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymer) durch Extrusion auf einer einzigen Schnecke (LabTec - 30mm, 30 L/D, Temperatur vom Werkzeug zum Trichter: 220-220-220-220-210-200 °C), und durch ein Strangschneid-Pelletisierungssystem zu Pellets geschnitten.
Die Pellets wurden über Nacht bei 70 °C getrocknet.
Das resultierende Produkt wurde erneut mit ABS GP22 von 5 bis 0,75% Ruß während des Spritzgießens zu Plaketten und Schlagzähigkeitsproben verdünnt. Die Formungstemperaturen waren: Zone 1: 200 °C, Zone 2: 220 °C, Zone 3: 240 °C, Düse: 230 °C.
Ein Vergleichs Masterbatch in Styrol-Acrylnitril-Polymer wurde unter Verwendung von Black Pearls 1100 Carbon Black (Cabot Corporation) hergestellt, einem Ruß mit der gleichen Oberfläche wie Monarch 1100 Carbon Black, der jedoch in pelletierter Form hergestellt wird, wobei das gleiche Verfahren verwendet wurde, wie vorstehend für die Pigmentpräparation beschrieben wurde. Das Masterbatch (30 Gew.-% Ruß) wurde verdünnt und wie vorstehend beschrieben zu Platten und Schlagähigkeitsproben geformt.
Die Platten wurden mit einem UltraScan Vis von Hunterlab auf den Farbwert Cie L*a*b* analysiert.
Die IZOD-Schlagzähigkeit von Kerbschlagproben wurde gemäß ISO 180/A:2000 mit dem CEAST Pendelschlagprüfgerät gemessen. Ergebnisse:

L* Wert (u.a.) Schlagzähigkeit KJ/m²

BP 1100 ohne Bindemittel 7,68 11,4

M1100/Atmer 116 Dispergiermittel 8,44 9,4
Die obigen Daten zeigen, dass die Verwendung des Dispergiermittels Atmer 116, das bei Raumtemperatur flüssig ist, zur Bildung der Pigmentpräparation sowohl die Farbwirkung als auch die Schlagzähigkeit von mit der Pigmentpräparation hergestellten Kunststoffen beeinträchtigt, im Vergleich zu mit sauberen Pigment hergestellten Kunststoffen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0910603 B1 [0010]
US 3778288 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 13900-5 [0153]
DIN EN ISO 294-1 [0165]
DIN EN ISO 787-24 [0167]

Claims

Pigmentpräparation, umfassend: mindestens ein Dispergier-Benetzungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus pulverförmigen Verarbeitungsadditiven auf Wachsbasis mit pigmentaffinen Gruppen, sauren Additiven auf Polyesterbasis mit pigmentaffinen Gruppen, modifizierten Polyethern mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Copolymeren von Styrol und Polyethern, Amiden von Maleinsäure, amphipilen Copolymeren, modifiziertem Polyacrylat mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Blockcopolymeren auf Polyesterbasis, Polyurethanpolymeren mit hohem Molekulargewicht, Polyester-Polyamin-Polyolefin-Terpolymeren und modifizierten Polysiloxanen mit Epoxid- oder Urethangruppen, wobei das mindestens eine Dispergier-Benetzungsmittel einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 50-150 °C aufweist; und mindestens ein Pigmentadditiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Pigmenten, organischen Pigmenten, Ruß und Farbstoffen, wobei der Partikeldurchmesser D50 (nach Anzahl) des mindestens einen Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation in dem Bereich von 0,5 bis 3,5 µm liegt und die Pigmentpräparation mindestens 60 Gew.-% des mindestens einen Pigmentadditivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation, umfasst.
Pigmentpräparation nach Anspruch 1, wobei die Pigmentpräparation weniger als 3 % Wasser enthält.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Dispergier-Benetzungsmittel ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 5000-35000 aufweist.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pigmentpräparation in der Form von a) einem rieselfähigen Pulver mit Partikeln mit D20 von mindestens 0,8 Mikrometern und D90 bis zu 5 Mikrometern, gemessen mit einem Laser-Partikelgrößenanalysator im trockenen Zustand bei einem Druck von 3,5 bar, oder b) Mikrogranulaten mit Granulaten mit D20 von mindestens 10 Mikrometern und D90 bis zu 1000 Mikrometern, gemessen in einem Laser-Partikelgrößenanalysator im trockenen Zustand bei einem Druck von 3,5 bar, vorliegt.
Pigmentpräparation nach Anspruch 4, wobei die Mikrogranulate eine Granulometrie in dem Bereich von 60 bis 500 µm, vorzugsweise 80 bis 350 µm, aufweisen.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der durchschnittliche Partikeldurchmesser D90 (nach Anzahl) des mindestens einen Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation in dem Bereich von 0,9 bis 4 µm liegt.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der durchschnittliche Partikeldurchmesser D10 des mindestens einen Pigmentadditivs in der Pigmentpräparation in dem Bereich von 0,5 bis 1 µm liegt.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Pigmentpräparation mindestens 70 Gew.-% des mindestens einen Pigmentadditivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation, umfasst.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Pigmentpräparation mindestens 85 Gew.-% des mindestens einen Pigmentadditivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation, umfasst.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 9, des Weiteren umfassend mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wärmestabilisatoren, Antioxidationsmitteln, Lichtstabilisatoren, Antistatika, wärmeleitfähigen Additiven, Antiblockadditiven, Antikollapsadditiven, UV-Stabilisatoren, Füllstoffen, Anti-Fibrillierungsmitteln, Verarbeitungshilfsmitteln, Treibmitteln, Trocknungsadditiven, kompatibilisierenden Additiven, Schmierstoffen, Keimbildnern, transparenzverleihenden Additiven, Flammschutzmitteln, optischen Aufhellern, Markierungsadditiven und Gleitadditiven.
Pigmentpräparation nach Anspruch 10, wobei die Füllstoffe mindestens ein Element der Gruppe umfassen, bestehend aus Calciumcarbonat, Kaolin, Bariumsulfat, Talk, Wollastonit, Siliziumdioxid, pyrogenem Siliziumdioxid, Glimmer und Mischungen aus jeden der vorangehenden.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Pigmentpräparation mit mindestens drei Polymeren mischbar ist, ausgewählt aus Polymeren auf Polyethylenbasis, Polystyrol, SAN, HIPS, ABS, ASA, Chlorvinylpolymeren, Polyacrylaten, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyestern, Polyurethanen und thermoplastischen Elastomeren.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Pigmentpräparation durch ein Verfahren hergestellt wird, umfassend: Einbringen des Dispergier-Benetzungsmittels und des Pigmentadditivs in eine Mahlvorrichtung mit mindestens zwei Rotoren; Mischen und Mahlen des Dispergier-Benetzungsmittels und des Pigmentadditivs, um das Pigmentadditiv mit dem Dispergier-Benetzungsmittel zu dispergieren; und Zurückgewinnen der resultierenden Pigmentpräparation als ein rieselfähiges Pulver oder in der Form von Mikrogranulaten.
Pigmentpräparation nach Anspruch 13, wobei die durchschnittliche Umfangsgeschwindigkeit (VPE) der mindestens zwei Rotoren während des Mischens und Mahlens in dem Bereich von 5 bis 50 m/s liegt.
Pigmentpräparation nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei die Dauer des gesamten Verfahrens 10 min bis 90 min beträgt und die Temperatur 50 bis 150 °C beträgt.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Mahlvorrichtung mindestens zwei Rotoren umfasst, wobei mindestens ein Rotor ein Schaufelrotor ist.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Mahlvorrichtung eine Trockenmahlvorrichtung ist.
Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei eine Mischung der Pigmentpräparation mit einem Polymer, ausgewählt aus Polymeren auf Polyethylenbasis, Polystyrol, SAN, HIPS, ABS, ASA, Chlorvinylpolymeren, Polyacrylaten, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyestern, Polyurethanen und thermoplastischen Elastomeren, so dass die Mischung 0,5 bis 1 Gew.-% des Pigmentadditivs enthält, eine um mindestens 20 % bessere Färbekraft aufweist, als bei einer Mischung mit der gleichen Zusammensetzung, die jedoch durch einzelnes Zugeben jeder Komponente zu einer Mischvorrichtung und Kombinieren der Komponenten hergestellt wird.
Abtönsystem, umfassend eine Vielzahl von Pigmentpräparationen mit gewünschtem Farbton, erhältlich durch trockenes Mischen von zwei oder mehreren Pigmentpräparationen nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
Verwendung der Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zum Färben eines Kunststoffmaterials.
Farbige bzw. gefärbte Zusammensetzung, umfassend die Pigmentpräparation nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und ein Kunststoffmaterial.
Farbige Zusammensetzung nach Anspruch 21, wobei das Kunststoffmaterial ausgewählt ist, aus Polyethylenprodukten, Polypropylenprodukten und -copolymeren, Polystyrol und Polystyrolcopolymeren, Chlorvinylpolymeren, Acrylaten, Polyacrylaten, Polyamidhomopolymeren und -copolymeren, Polycarbonat und Polycarbonatmischungen, Polyesterhomopolymeren und -copolymeren, Polyurethanen und thermoplastischen Elastomeren.
Farbige Zusammensetzung nach Anspruch 21 oder 22, wobei das Kunststoffmaterial ausgewählt ist, aus HDPE, LDPE, LLDPE, MDPE, EVA, EVOH, EVOH, Polyethylenprodukten, erhalten aus metallocenen Katalysatorsystemen, PP, Polypropylenprodukte erhalten aus Metallocenen, EPR, EPDM, PS, SAN, HIPS, ABS, ASA, PVC, PMMA, PA6, PA6,6, PA11, PA12, PC/ABS-Mischungen, PC/Polyester-Mischungen, PET, PBT, TPU, TPO und TPV.
Farbige Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die farbige Zusammensetzung 0,5 bis 1 Gew.-% des Pigmentadditivs enthält und eine um mindestens 20 % bessere Färbekraft aufweist, als bei einer Mischung mit der gleichen Zusammensetzung, die jedoch durch einzelnes Zugeben jeder Komponente zu einer Mischvorrichtung und Kombinieren der Komponenten zu einer gleichförmigen Mischung hergestellt wird.
Pigmentpräparation, umfassend: mindestens ein Dispergier-Benetzungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus pulverförmigen Verarbeitungsadditiven auf Wachsbasis mit pigmentaffinen Gruppen, sauren Additiven auf Polyesterbasis mit pigmentaffinen Gruppen, modifizierten Polyethern mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Copolymeren von Styrol und Polyethern, Amiden von Maleinsäure, amphipilen Copolymeren, modifiziertem Polyacrylat mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Blockcopolymeren auf Polyesterbasis, Polyurethanpolymeren mit hohem Molekulargewicht, Polyester-Polyamin-Polyolefin-Terpolymeren und modifizierten Polysiloxanen mit Epoxid- oder Urethangruppen, wobei das mindestens eine Dispergier-Benetzungsmittel einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 50-150 °C aufweist; und mindestens ein Pigmentadditiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Pigmenten, organischen Pigmenten, Ruß und Farbstoffen, wobei die Pigmentpräparation mindestens 60 Gew.-% des mindestens einen Pigmentadditivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pigmentpräparation, umfasst und wobei jede einer ersten, zweiten und dritten gleichförmigen Mischung der Pigmentpräparation mit ersten, zweiten und dritten Polymeren, so dass die resultierenden ersten, zweiten und dritten Mischungen von 0,5 bis 1 Gew.-% des mindestens einen Pigmentadditivs enthalten, eine um mindestens 20 % bessere Färbekraft aufweist, als bei einer Mischung mit der gleichen Zusammensetzung, die jedoch durch einzelnes Zugeben jeder Komponente zu einer Mischvorrichtung und Kombinieren der Komponenten zu einer gleichförmigen Mischung hergestellt wird, wobei das erste, zweite und dritte Polymer drei verschiedene Polymere sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polymeren auf Polyethylenbasis, Polystyrol, SAN, HIPS, ABS, ASA, Chlorvinylpolymeren, Polyacrylaten, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyestern, Polyurethanen und thermoplastischen Elastomeren.
Verfahren zur Herstellung einer Pigmentpräparation, umfassend: Einbringen mindestens eines Dispergier-Benetzungsmittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aus pulverförmigen Verarbeitungsadditiven auf Wachsbasis mit pigmentaffinen Gruppen, sauren Additiven auf Polyesterbasis mit pigmentaffinen Gruppen, modifizierten Polyethern mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Copolymeren von Styrol und Polyethern, Amiden von Maleinsäure, amphipilen Copolymeren, modifiziertem Polyacrylat mit Gruppen mit hoher Pigmentaffinität, Blockcopolymeren auf Polyesterbasis, Polyurethanpolymeren mit hohem Molekulargewicht, Polyester-Polyamin-Polyolefin-Terpolymeren und modifizierten Polysiloxanen mit Epoxid- oder Urethangruppen, wobei das mindestens eine Dispergier-Benetzungsmittel einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 50-150 °C, und des mindestens einen Pigmentadditivs, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischem Pigment, organischem Pigment, Ruß und Farbstoffen, in eine Mahlvorrichtung, wobei die Mahlvorrichtung mindestens zwei Rotoren umfasst; Mischen und Mahlen des Dispergier-Benetzungsmittels und des mindestens einen Pigmentadditivs miteinander, um die Pigmentpräparation zu bilden, wobei die durchschnittliche Umfangsgeschwindigkeit der Mahlvorrichtung 5-50 m/s beträgt; und Zurückgewinnen der Pigmentpräparation, wobei die Pigmentpräparation mindestens 60 Gew.-% des mindestens einen Pigmentadditivs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Mischen und Mahlen für 10-90 min durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 26 oder Anspruch 27, wobei die höchste Temperatur, die von der Mischung aus Dispergier-Benetzungsmittel und Pigmentadditiv während des Mischens und Mahlens erreicht wird, 50 bis 150 °C beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei der Partikeldurchmesser D90 (nach Anzahl) des mindestens einen Pigmentadditivs in der zurückgewonnenen Pigmentpräparation in dem Bereich von 0,9 bis 4 µm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, wobei der Partikeldurchmesser D10 (nach Anzahl) des mindestens einen Pigmentadditivs in der zurückgewonnenen Pigmentpräparation in dem Bereich von 0,5 bis 1 µm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, wobei der Partikeldurchmesser D50 (nach Anzahl) des mindestens einen Pigmentadditivs der zurückgewonnenen Pigmentpräparation in dem Bereich von 0,5 bis 3,5 µm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 31, wobei die Mahlvorrichtung eine Trockenmahlvorrichtung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26-32, wobei mindestens einer der Rotoren ein Schaufelrotor ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 33, wobei das Dispergier-Benetzungsmittel ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 5000-35000 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 34, wobei die zurückgewonnene Pigmentpräparation in der Form von a) einem rieselfähigen Pulver mit Partikeln mit D20 von mindestens 0,8 Mikrometern und D90 bis zu 5 Mikrometern, gemessen mit einem Laser-Partikelgrößenanalysator im trockenen Zustand bei einem Druck von 3,5 bar, oder b) Mikrogranulaten mit Granulaten mit D20 von mindestens 10 Mikrometern und D90 bis zu 1000 Mikrometern, gemessen in einem Laser-Partikelgrößenanalysator im trockenen Zustand bei einem Druck von 3,5 bar, vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 35, wobei die zurückgewonnene Pigmentpräparation in Form von Mikrogranulaten mit einer Granulometrie im Bereich von 60 bis 500 µm, vorzugsweise 80 bis 350 µm, vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 36, wobei die zurückgewonnene Pigmentpräparation in Form eines rieselfähigen Pulvers mit einer Granulometrie von weniger als 50 µm vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26-37, wobei das Einführen ferner das Einführen von mindestens einem Additiv umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wärmestabilisatoren, Antioxidationsmitteln, Lichtstabilisatoren, Antistatika, wärmeleitfähigen Additiven, Antiblockadditiven, Antikollapsadditiven, UV-Stabilisatoren, Füllstoffen, Anti-Fibrillierungsmitteln, Verarbeitungshilfsmitteln, Treibmitteln, Trocknungsadditiven, kompatibilisierenden Additiven, Schmierstoffen, Keimbildnern, transparenzverleihenden Additiven, Flammschutzmitteln, optischen Aufhellern, Markierungsadditiven und Gleitadditiven.