DE1769341A1

DE1769341A1 - Verfahren zur Herstellung von Pigmentmassen

Info

Publication number: DE1769341A1
Application number: DE19681769341
Authority: DE
Inventors: Perrins Lyle Eugene
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1967-05-12
Filing date: 1968-05-10
Publication date: 1970-11-12
Also published as: GB1208278A; JPS4826932B1; US3586247A; FR1565246A; NL6806723A

Description

Die Priorität der Anmeldung in Großbritannien vom 12» Hai 1967 ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft die Herstellung von leicht diepergierbaren Pigmentmassen, die sich zum Färben von Kunststoffen eignen· Beim Färben von Kunststoffen ist es wesentlich, daß das Pigment im Kunststoff gut verteilt ist. Deshalb müssen die Pigmentteilchen klein sein, und sie dürfen keine AgglomerationetendenB zeigen, wenn sie mit dem Kunststoff vermengt werden.

Ss ist bekannt, Grundmischungen und Massen zum Färben von Kunststoffen durch Heißvermischen eines Pigments mit einem Kunststoff herzustellen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Farben zerfließen können und die Arbeit somit schmutzig wird. Auch ist es bei dieser Arbeitsweise schwierig, eine innige Mischung der Farbstoffe mit dem Polymer zu erzielen.

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Neu· Unterlagen

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A A. W67)

Es wurde auch vorgeschlagen, die Farbmassen dadurch herzustellen» daß eine Dispersion eines Pigments mit einer stabilisierten wässerigen Polyolefineinulsion vermischt, die Mischung koaguliert und das Koagulum zur Erzielung der Parbmasse getrocknet wird. Dieses AusfIockungsverfahren führt zwar zu verbesserten Hassen, hat jedoch den Nachteil, daß ein emulgiertes Polyolefin verwendet werden muß. Die Beschaffung eines emulgierten Polyolefins ist schwieriger und teurer als die Beschaffung eines nicht emulgierten Polyolefins, Es wurde vorgeschlagen, daß der Nachteil der Verwendung von stabilen emulgierten Polyolefinen dadurch beseitigt werden kann, daß eine mit Wasser nicht mischbare Lösung eines niedrigmolekularen Polyolefins nit einer wässerigen Pigmentdispersion in Gegenwart von einem oberflächenaktiven Mittel vermischt wird, daß das oberflächenaktive Mittel nachträglich in eine mit Wasser mischbare form umgewandelt wird, so daß das Pigment in die Olefinlöaungsphaee überführt wird, und daß dau Lösungsmittel dann abgedampft wird. Dieses Verfahren hat mehrere Verfahrensschritte und ist deshalb aufwendig und zeitraubend.

Im Sinne der Erfindung bedeutet der Ausdruck "Pigment" das unbehandelte Material, das die eigentliche Farbquelle darstellt, während der Ausdruck "Pigmentmasse" die leicht dispergierbare Parbmasse bedeuten soll, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Pigmentmassen vorgeschlagen, das darin besteht, daß ein Gemisch aus einem Pigment und einem Träger für das Pigment in Abwesenheit von Wasser oder einem Lösungsmittel bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des normalerweise bei Raumtemperatur festen Trägers gemahlen und nachträglich gvbgekühlt wird.

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BAD

Unter "Mahlen" soll ein Verfahren verstanden werden, nach dem das Geraisch aus dem Pigment und dem geschmolzenen Polymer einer Stoß- als auch einer Scherwirkung ausgesetzt wird. So kann die Mahleinrichtung z.B. aus einer Mühle bestehen, in dor Mahlelemente, z.B. kleine Perlen, durch ein Rührwerk bewegt werden. Bei dieser Arbeitsweise wird das Gemisch durch die Bewegung der Perlen kontinuierlich angestossen und außer-, dem einer Scherwirkung ausgesetzt, Indem es zwischen den Perlen oder «wischen den Perlen und dem Rührwerk gequetscht wird.

Bas* erfindungsgemäß eingesetzte Pigment sollte ein trockenes, vorzugsweise pulverförmiges Pigment sein, das organisch oder anorganisch sein kann. Das Pigment muß mit dem Träger vertrag-, lieh sein und darf durch die Schmelztemperatur des Trägers nicht zersetzbar sein.

Die erfindungsgemäß hergestellten Pigmentmas3en eignen sich insbesondere für das Färben von Kunststoffen, wobei tier Träger einen doppelten Zweck hat,. Erstens umgibt er die Pigiaentteilchen und sie deshalb an einer Agglomeration verhindert und somit ihre Teilchengröße möglichst klein hält; zweitens gibt er die kleinen diskieten Teilchen in den Kunststoff frei, wenn die Pignentraasse mit dem Kunststoff vermengt wird. So soll unter einem "Träger für ds3 Pigment" eine Substanz verstanden werden, die die Pigmentvteilchen bei;n Mahlen umgibt und sie beim' Mischen mit dem eu färbenden Stoff freigibt. Bei der Darstellung einer Pigmentmaase für einen bestimmten Kunststoff muli ein Träger gewählt werden, der im Kunststoff leicht dispergierbar oder löslich ist, so daß die Pigmentteilchen freigegeb·. η werden, wenn die Figmenxmassu in den Kunststoff einverleibt wird. Außerdem darf der Träger die Besch&fffenheit des Kunststoffs-nicht beeinträchtigen. Er soll z.B. cie Farbe oder die elektrischen Eigenschaften des Kunststoffs rieht be-

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einfluasen. So hängt die Wahl des Trägers von der Art des zu färbenden Kunststoffs ab, obwohl sich viele Träger zum Gebrauch mit mehr als einem Kunststoff eignen. Soll die Pigmentmasse zum Färben eines Polyolefins, wie z.B. Polyäthylen oder eines Vinylchloridpolymers, dienen, so ist z.B. ein niedrigmolelculares Polyäthylenwachs als Träger geeignet.

Der Träger eoll bei ' Raumtemperatur ein Peststoff sein und Boll im geschmolzenen Zustand eine Flüssigkeit mit einer Viskosität vorzugsweise unter 200 P, insbesondere unter 100 P, bei 200⁰C sein. Als Beispiele für niedrigschraelzende Träger kann man Polyäthylen mit einem Molekulargewicht im Bereich von 1 500 bis 3 000, Polyäthylenglykol, ataktisches Polypropylen, Kolophonium und polymerisiertes Kolophonium, Kolophoniumester, Magnesiumetearat, erwähnen; Werden aber höhere Temperaturen angewandt, so können höherechmelzende Träger verwendet werden. Als Beispiele hierfür kann man die verschiedenen Polyterpenharze erwähnen.

Das notwendige Maß des Mahlens, um das Pigment im geschmolzenen Träger gut zu verteilen, hängt von der Viskosität der geschmolzenen Träger'phase ab. Es kann nach Bedarf ein geeigneter nichtflüchtiger Zusatzstoff dem Gemisch zugegeben werden, um die Viskosität des geschmolzenen Träger zu verringern, Der Zweck des Trägers liegt darin, die Pigraentteilchen voneinander zu trennen und somit eine Agglomeration zu verhindern; es gibt deshalb einen maximalen Anteil aus Pigment, den die Pigmentmasse nach der Erfindung tragbar enthalten kann; Hassen mit mehr als diesem maximalen Anteil können ein dilatantes Gemisch mit dem Träger bilden. Der maximale Pigmentanteil ist abhängig von z.B. der Pigmentteilchengröße, Porosität, Größenverteilung und Dichte. Es wurde aber gefunden, daß brauchbare Pigmentmassen nicht erzeugt werden können, wenn sie mehr als 80 Gew.-^S Pigment enthalten.

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Die erfindungsgemäß hergestellten Pigmentmassen können zum Färben der meisten Kunststoffe verwendet werden. Die Methode, nach der die Pigmentmasse mit dem zu färbenden Kunststoff vermengt wird» hängt von der Art des Trägere sowie des zu färbenden Kunststoffs ab« Als geeignete Mischverfahren kann man z.B. den Einsatz von herkömmlichen Mischvorrichtungen oder einem Zweiwalzenstuhl oder das Mischen in einem Extruder erwähnen. Andererseits kann die Pigmentmasse mit dem Kunststoff in einer lackiertrommel vermengt werden, bis eine gleichmäßige Mischung erhalten wird, worauf das entstehende Gemisch zu den üblichen Nachbehandlungen des Kunststoffs weiter geleitet wird«, *

Auch andere unlösliche Zusatzstoffe können mit dem Gemisch aus Pigment und Träger vermählen werden,z.B. Stabilisiermittel, wie z.B. dreibasisches Bleisulfat, oder feinverteilte Füllstoffe, wie z.B. Calciumcarbonat oder Kieselerde.

Die vorliegende Erfindung wird· im folgenden rein beispielsweise anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiele

Es wurden verschiedene Trägerstoffe in einer mit Heizmantel versehenen Kugelmühle mit einem Durchmesser von etwa 76 mm zum Schmelzen gebracht. Der Rotor der Mühle wurde in Gang gesetzt, und die Charge aus 3 mm Kügelchen langsam hinzugegeben. Nach erfolgter Zugabe der Kügelchen wurde bei einer Rotordrehzahl von 1 860 U/mia und der richtigen Mahltemperatur Trockenpigment hinzugegeben. Die Temperatur des Gemisches wurde gesteuert, indem die Wärmezufuhr zum Heizmantel verringert und ggf. eine Außenkühlung verwendet wird. Das Gemisch wurde 30 Minuten gemahlen, worauf die Mühle angehalten wurde und das Produkt von den Kügelchen abgesondert wurde.

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-μ-

Daten Über die erhaltenen Massen sind der Tabelle 1 zu entnehmen.

	niedrigmolelcu- 120 laves Poly äthylen	222,5	Pigment Vane Gew. - felle	*3a-£ügel- chen Gew,- Teile**	*
	Kolophonium- ester	230	Polymon« 30 Blau LBS	450	Mahl- temp. ⁰C
Tabelle 1	Polyterpen- harz	150	Polymon- 75 Blau LBS	350	160
Bei« Trägeratoff spiel Gew.- Teile	hydriertes Polyterpen- harz	Polymon- 64 Blau LBS	350	160
1	Polymon- 37, Blau LBS	5 350	190
2		'90-200
3
4

Die in diesen Beispielen erhaltenen Produkte wurden ausgewertet, Indem sie jeweils 5 Hinuten bei 12O⁰C mit Polyäthylen und außerdem mit der folgenden Polyvinylchloridmaase bei 160⁰C zerrieben wurden: Corvic H65/34:1OO Teile, Dioctylphthalat:30 Teile, Mellite: 31-30 Teile. In allen Auswertungen wurde so viel Pigoentmasse verwendet, daß die endgültige Hasse jeweils 0,4 Teile des eigentlichen Pigments enthielt. Alle Teile sind Gewichtateile. Proben von dem jeweils erhaltenen Wal»fell wurden bei 200⁰C su einer dünnen Schicht auf de« Objektivträger eines Mikroskope ausgewalzt, und die Dispersion des Pigments in der Probe wurde mit einer Kontrollprobe Verglichen, die durch Nischen von unbehandeltem Polyqon-Blau LBS mit den Polymeren erhalten wurde.

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Bei allen Proben mit Ausnahme der Kontrollprobe und außer dem Fall, in dem das Produkt gemäß Beispiel 4 mit Polyäthylen vermischt wurde, war die Mehrzahl der Pigmentteilchen im allgemeinen zu klein, um mit dem bloßen Auge sichtbar bu sein, obwohl einige Teilchen sichtbar waren» Eine Abschätzung der Größenverteilung der sichtbaren Pigmentteilchen ist der Tabelle 2 au entnehmen, woraus ersichtlich ist, daß die Pigmentteilchen bei Verwendung einer erfindungsgemäß hergestellten Pigmentmasee besser dispergiert waren, als bei Verwendung des unbehandelten Pigments.

Tabelle 2 .

Produkt Größenverteilung in aus Bei- Polyäthylen
spiel

Grüßenverteilung in Polyvinylchlorid

.1 Im wesentlichen alle Teilchen kleiner als S μ

2 Im wesentlichen alle Teilchen kleiner als 6ji

3 Die Mehrzahl der sichtbaren Teilchen kleiner als 3u

4 Viele Teilchen zwicchen und 2Ou, einige sogar

Im wesentlichen alle Teilchen kleiner als 9μ

Im wesentlichen alle Teilchen' kleiner al3 9μ

Im wesentlichen alle Teilchen kleiner al3 9)i

Kontrol- Große Anzahl von aicht-Ie baren Teilchen von 6 - ₍12>i

Große Ansahl von sichtbaren Teilen von 9 - 2Ou

Paxer

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Claims

Patentanspru cn:

Verfahren zur Herstellung von Plgmentmassen aus' einem Gemisch aus einem Pigment und einem Träger für das Pigment in Abwesenheit von Wasser oder einem Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Trägere gemahlen wird» der normalerweise bei Raumtemperatur ein Feststoff iat und im geschmolzenen Zustand eine Flüssigkeit mit einer Viskosität unter 200 P bei 200⁰C ist.

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