DE1669569B2 - Verfahren zur herstellung von pigmentierten hochpolymeren formmassen - Google Patents

Description

35 stoff zunächst in Fasern oder Fäden umgewandelt, dann zerkleinert und einem feinverteilten Pigment be-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- gemischt wird. Diese Mischung wird dann unmittelbar stellung von pigmentierten hochpolymeren Form- einer Schmelzvorrichtung zur Herstellung des gemassen, bei dem zunächst durch Zerkleinern einer wünschten pigmentierten Endproduktes zugeführt, relativ geringen, in Form von kleinen Teilchen vor- 40 Nach diesem Verfahren kann auch ein Polymer—Pigliegenden Teilmenge des Hochpolymeren und Mischen ment-Konzentrat hergestellt werden. Hierbei weisen mit feinverteilten Pigmenten ein Pigmentkonzentrat die verwendeten Faser- oder Fädenabschnitte zwar hergestellt wird, welches anschließend mit Hochpoly- eine gegenüber Schnitzeln größere Oberfläche auf, merem, das nicht oder niedriger pigmentiert ist oder diese führt jedoch nicht zu einer wesentlichen Zunahme andere Pigmente enthält, nach Maßgabe der ge- 45 der Pigmentaufnahmefähigkeit, denn auch Faserwünschten Endkonzentration der Pigmente gemischt bzw. Fädenabschnitte von 0,1 bis 0,3 mm Durchmesser und nachfolgend extrudiert wird. und 0,5 bis 1,0 mm Länge, wie sie bei dem bekannten

Bei der Zugabe von Pigmenten, wie Mattierungs- Verfahren verwendet werden, sind zylindrische Gebilde mittel, Farbstoffe, Stabilisatoren, optische Aulheller, mit glatter Oberfläche, an welcher Pigmente schlecht zu Hochpolymerem muß grundsätzlich die Forderung 50 haften. Möglicherweise sind mit diesem Verfahren erfüllt werden, daß die Zugabestone in gleichmäßiger agglomeratfreie Schmelzen erzielbar,, die erreichbare und feiner Verteilung und in der gewünschten Konzen- Farbtiefe bleibt jedoch vergleichsweise gering,
tration im Endprodukt vorhanden sind. So muß unter Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei geallen Umständen verhindert werden, daß Pigment- ringem technischem Aufwand eine Verfahrensweise teilchen Agglomerate bilden, insbesondere, wenn es 55 zu ermöglichen, mit welcher eine agglomeratfreie und sich um Faden-Formmassen handelt. Bei geringen sehr hohe Pigmentkonzentration erhalten wird.
Fadendurchmessern würden sich die textlien Eigen- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß da-

schaften des Fadens unzulässig verschlechtern. Un- durch gelöst, daß die Zerkleinerung der Teilchen der gleichmäßige Verteilung von Pigment hat außerdem Teilmenge des Hochpolymeren unter Aufrauhung ein ungleichmäßiges Aussehen des Endproduktes air 60 und Zerklüftung der Teilchenoberfläche erfolgt und Folge. die Teilmenge nach inniger Vermischung mit dem

Einer gründlichen Durchmischung mit Zugabe- Pigment einer Wärmebehandlung oberhalb der Erstoffen setzen aber Hochpolymere insbesondere wegen weichungstemperatur, aber unterhalb der Schmelzihrer Viskosität großen Widerstand entgegen, so daß temperatur des Hochpolymeren unter stetigem Rühren man versucht hat, die T'jr^ente bereits den leichter 65 bzw. Mischen unterworfen wird,
misch- und rührbaren Ausgangsprodukten oder Mono- Durch die die Teilchenoberfläche aufrauhende und

meren in einem sehr frühen Verfahrensstadium zu- zerklüftende mechanische Zerkleinerung auf einen zusetzen. Dies hat aber den Nachteil, daß uner- Bruchteil der Ausgangsteilchengröße wird die Ober-

fläche des Polymeren nicht nur im Maßstab mathe- wurde. Hierbsi trat ein Zusammensintern dsr PoIy-

matischer Gesetzmäßigkeiten vergrößert Hierdurch esterpärtikeln unter Einschluß der Farbstoffpartikeln

läßt sich bereits ohne Wänneeinfluß eine größere ein. Danach wurde das Produkt unmittelbar in den

Menge von Pigmentteilchen anlagern, ohne daß eine nachgeschalteten Kühlmischsr der Kombinatioa mit

Entmischung während des Transportes bzw. der 5 Mantelkühlung durch Kühlwasser abgslassen, um die

Förderung erfolgt Abfälle, beispielsweise Gewölle, bei langsamer Abkühlung ansonsten erfolgend: Zer-

Anspinnteller, Kuchen sind für die Pigmentkonzen- Setzung des Polyesters weitgehend zu verhindsrn. Das

tratherstellung ebenfalls gut geeignet In keinem Falle Konzentratgranulat hatte eine mittlere Teilchsngröß:

tritt eine Pigment-Agglimeratbildung auf. von 2 bis 2 mm Durchmesser. Bsi der Weiterverarbei-

Vorteilhaft wird die Wärmebehandlung unter Inert- xo tung wurde das 20% Farbstoffanteil enthaltende Kongasbeschleierung oder Vakuum durchgeführt und zentrat in einem Schmelzextruder aufgesshmolzsn und das pigmentierte Konzentratgranulat vor dem Aus- der 20fachen Menge farbloser Polyesterschmelze bringen in die atmosphärische Umgebung unter (Temperatur 280⁰C) in einem Mischer unmittelbar stetigem Rühren bzw. Umwälzen auf eine Temperatur vor der Spinnvorrichtung beigemischt. Es entstanden unter dem Erweichungspunkt des Hochpolymeren 15 Fäden mit 1% Farbstoffgehalt die eine tiefblaue abgekühlt. Durch die kurzzeitige Erwärmung über den Farbe und gute textile Eigenschaften besaßen.
Erweichungspunkt des Polymeren werden die Pigmentteilchen aufgesintert, wobei einzelne Polymerpartikeln Beispiel 3
ebenfalls an ihren Berührungsflächen zusammensintern und dabei weitere Pigmentpartikeln zwischen ao 40 kg des nach Beispiel 1 hergestellten Polyestersich einschließen. Ein Zusammensintern der Pigment- pulvere wurden mit 10 kg »Heliogenblau«, Partikelpartikeln untereinander erfolgt jedoch nicht, was be- größe maximal 5 μ, in einem V-Mischer 10 Minuten sonders wichtig ist. Eine Entmischung ist dabei nicht kalt gemischt. Der V-Mischer bestand aus einem mehr ohne weiteres möglich. Die Abkühlung unter V-förmigen Rohr mit verschlossenen Enden, das um ständigem Rühren bewirkt, daß die Masse des Kon- as eine durch beide Schenkel gehende Achse rotierte, zentratgranulats nicht verbackt und nicht durch den wobei das zu mischende Gut zwischen den Schenkel-Luftsauerstoff geschädigt wird. Es liegt nun ein enden und ihrem Schnittpunkt hin- und herwanderte. Granulat vor, das zwei Wege für die Weiterverarbei- Danach wurde das Pulvergemisch in einen Schmelztung offenläßt: Einmal kann das Granulat bei Chargen- extruder gegeben und dort bei 270⁰C aufgeschmolzen, weisem Betrieb gespeichert werden, zum anderen kann 30 Durch eine Dosierpumpe wurde die Konzentrates sofort einem Schmelzextruder zugeführt werden, schmelze der 20fachen Menge farbloser Polyesterder die Zumischung zu nicht pigmentiertem, geschmol- schmelze (Temperatur 280⁰C) analog Beispiel 2 zuzenem Polymeren! durchführt. gemischt.

An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Er- B e i s ρ i e 1 4
findung nachfolgend näher erläutert. 35

40 kg des nach Beispiel 1 hergestellten Polyester-

Beispiel 1 pulvere wurden mit 20 kg Titandioxyd als Mattierungsmittel analog Beispiel 2 zusammengesintert, bis

200 kg Polyester schnitzel in Form zylindrischer wiederum ein Konzentratgranulat mit einer Teilchen-Abschnitte von 2 mm Durchmesser und 3 mm Länge 40 größe von 2 bis 3 mm Durchmesser entstanden war. wurden in einer Pralltellermühle zermahlen, wobei Das Konzentrat mit 33Vs⁰Z₀ Mattierungsmittelanteil sich auf Grund einer Siebanalyse folgende Korn- wurde bei der Weiterverarbeitung in einem Schmelzgrößenverteilung ergab: extruder aufgeschmolzen und der HOfachen Menge

> 0 5 mm = O⁰' unmattierter Polyesterschmelze (Temperatur 28O⁰C)

> 0 4 mm = 37°/° ⁴⁵ '^{n emem} Mischer unmittelbar vor der Spinnvorrich-

> 03 mm = 32°/° ^{tung bei}8^em'^scnt· ^Es entstanden Fäden mit 0,3°/o gut ^. η S mm — 1R s 0/ verteiltem Mattierungsmittel und guten textlien Eigen-

< 0,2 mm = 12,5°/" ^schaften·

Beispiel 5

Eine mikroskopische Betrachtung zeigte, daß die 50

Oberfläche der Partikeln stark zerklüftet war und die 36 kg des nach Beispiel 1 hergestellten Polyester-Partikeln Splitterfoirm hatten. Die Temperatur beim pulvers wurden mit 4 kg Alkyl-Phosphorsäureester als Mahlvorgang in der Mühle überstieg nicht 43⁰C. Wärmestabilisierungsmittel für die Polyesterschmelze

10 Minuten kalt in einem V-Mischer gemischt und

B e i s ρ i e 1 2 55 danach in einem Schmelzextruder bei 270⁰C aufgeschmolzen. Die Konzentratschmelze wurde der

40 kg des Polyesiterpulvers nach Beispiel 1 wurden 20fachen Menge nicht stabilisierter Polyesterschmelze

in den Trockenmischer einer Trocken-Kühlmischer- zudosiert, wodurch sich eine Konzentration des Stabili-

kombination gegeben. Hierauf wurde etwa 7 Minuten sierungsmittels von 0,5 % ergab. Der Abbau der PoIy-

im Vakuum unter Stickstoffzugabe gerührt und das 60 esterschmelze von der Einspeisestelle des Stabilisators

Polyesterpulver gleichzeitig auf 180⁰C aufgeheizt. bis zum ausgesponnenen Faden war unbedeutend

Dann wurde das Vakuum mit Stickstoff gebrochen geworden.

und 10 kg Farbpigment »Heliogenblau« eines Färb- Beispiel 6
stoffes aus der Phthalocyaningruppe, mit einer Teilchengröße unter 5 μ zugegeben, worauf die Temperatur 65 38 kg des nach Beispiel 1 hergestellten Polyesterunter Stickstoffbeschleierung und dauerndem Rühren pulvers wurden mit 2 kg optischem Aufheller analog allmählich auf 225⁰C (gemessen an einer Umlenk- Beispiel 5 verarbeitet und der lOOfachen Menge reiner vorrichtung im Produkt bzw. Mischer) gesteigert Polyesterschmelze zudosiert, wodurch sich eine Kon-

zentration des Aufhellers von 0,05% bei äußerst mischerstufe einer Trocken-Kühlmischer-Kombination gleichmäßiger Verteilung ergab. gegeben. Hierauf wurde die Temperatur zum Zwecke

des Trocknens in 4 Miauten auf 130⁰C gesteigert und

Beispiel 7 gleichzeitig Vakuum angelegt. Nach Beendigung des

5 Trocknens wurde das Vakuum mit Stickstoff gebrochen

200 kg gewaschener und getrockneter Polyester- und zu den nunmehr noch 40 kg trockenen Nylon-6-Ababfälle in Form von Kuchen, Gewölle und Fasern fällen 10 kg Titandioxyd einer Korngröße unter 1 μ (verstreckt und unverstreckt) wurden auf einem als Mattierungsmittel zugegeben. Anschließend wurde Granulator zerkleinert, wobei ein Sieb mit der Ma- unter ständigem Rühren die Temperatur allmählich schenweite 6 · 6 mm in den Granulator eingebaut war. io auf 180⁰C gesteigert (gemessen an einer Umlenkvor-Die mittlere Länge der zerkleinerten Abfälle betrug richtung im Produkt bzw. im Mischer). Danach wurde 3 bis 4 mm, derDurchmesser 0,02 bis 0,04 mm. Hiermit das Produkt unmittelbar in den nachgeschalteten wurden die Verfahren nach den Beispielen 1 bis 6 mit Kühlmischer abgelassen, um die bei langsamer Abetwa gleichem Erfolg widerholt. kühlung ansonsten erfolgende Zersetzung des PoIy-

15 amids weitgehend zu verhindern.

Beispiel 8 Das Konzentratgranulat hatte eine mittlere Teilchen

größe von 1 mm. Bei der Weiterverarbeitung wurde das

50 kg gewaschener Nylon-6-AbfäIIe mit einem Rest- 20% Mattierungsmittelanteil enthaltende Konzentrat wassergehalt von etwa 20% in Form von Gewölle in einem Schmelzextruder aufgeschmolzen und der wurden auf einem Granulator zerkleinert, wobei ein so 70fachen Menge unmattierter Nylon-6-Schmelze in Sieb mit der Maschenweite 6 · 6 mm eingebaut war. einem Mischer unmittelbar vor der Spinnvorrichtung Die mittlere Länge der zerkleinerten Abfälle betrug beigemischt. Es entstanden Fäden mit 0,3% Mattie-3 bis 4 mm, der Durchmesser 0,02 bis 0,04 mm. rungsmittelgehalt, die gute textile Eigenschaften be-

Die zerkleinerten Abfälle wurden in die Trocken- saßen.

Claims (2)

wünschte Reaktionen, auch mit den dort eingesetzten Patentansprüche: Katalysatoren, eintreten können und daß außerdem die gesamte Anlage mit den Pigmenten verunreinigt

1. Verfahren zur Heistellung von pigmentierten wird, was bei Übergang zu anderen Pigmenten, inshochpolymeren Formmassen, bei dem zunächst 5 besondere zu anderen Farbstoffen, zu langen Reinidurch Zerkleinern einer relativ geringen, in Form gungsintervallen und hohen MateriaJverlusten führt,
von kleinen Teilchen vorliegenden Teilmenge des Um dieses zu vermeiden, hat es sich durchgesetzt, Hochpolymeren und Mischen mit feinverteilten die Pigmentzugabe erst am Ende des Herstellungs-Pigmenten ein Pigmentkonzentrat hergestellt wird, Verfahrens vorzunehmen, d. h. die Pigmente z. B. bei welches anschließend mit Hochpolymerem, das io der Herstellung von Fäden und Filmen möglichst nicht oder niedriger pigmentiert ist oder andere unmittelbar vor dem Spinnen bzw. Extrudieren zuPigmente enthält, nach Maßgabe der gewünschten zusetzen. Diese Maßnahme ist bei solchen Zugabe-Endkonzentration der Pigmente gemischt und stoffen sogar unerläßlich, die eine geringe Dauerhitzenachfolgend extrudiert wird, dadurch ge- beständigkeit haben, so daß sie nur möglichst kurzkennzeichnet, daß die Zerkleinerung der 15 zeitig dem Wärmeeinfluß ausgesetzt sein dürften. Man Teilchen der Teilmenge des Hochpolymeren unter hat dabei zwei verschiedene Wege eingeschlagen, und Aufrauhung und Zerklüftung der Teilchenober- zwar einmal die Verteilung der Zugabestoffe auf die fläche erfolgt und die Teilmenge nach inniger Ver- gesamte eingesetzte Polymermenge und zum anderen mischung mit dem Pigment einer Wärmebehand- die Mischung eines Pigmentkonzentrats mit einem lung oberhalb der Erweichungstemperatur, aber 20 pigmentfreien Polymerstrom.

unterhalb der Schmelztemperatur des Hochpoly- Durch die deutsche Auslegeschrift 1 183 195 ist es

meren unter stetigem Rühren bzw. Mischen unter- bekannt, Polyesterschnitzel in trockenem Zustand mit

worfen wird. hochdispersem Farbpigmentpulver zu vermischen und

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die oberflächlich mit Pigment behafteten Polymerzeichnet, daß die Wärmebehandlung unter Inert- 25 partikeln im Vakuum zu tempern. Infolge der bei gasbeschleierung oder Vakuum durchgeführt und Schnitzeln geringen Oberfläche können jedoch nur das pigmentierte Konzentratgranulat vor dem beschränkte Farbstoffmengen aufgenommen werden. Ausbringen in die atmosphärische Umgebung da auf der glatten Schnitzeloberfläche nur eine kleiner unter stetigem Rühren bzw. Umwälzen auf eine Prozentsatz des Farbstoffes haftenbleibt. Daher Temperatur unter dem Erweichungspunkt des 30 können nach diesem Verfahren nur sehr helle Fär-Hochpolymeren abgekühlt wird. bungen hergestellt werden.

In der belgischen Patentschrift 681 532 ist ein Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen pigmen-

tierten Kunststoffen beschrieben, bei dem der Kunst-