DE19507750A1

DE19507750A1 - Kontinuierliche Bestimmung der Farbe von Kunststoffextrudaten

Info

Publication number: DE19507750A1
Application number: DE1995107750
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Tischer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1996-09-12

Description

Die Erfindung betrifft die kontinuierliche Bestimmung der Farbe von Kunststoff extrudaten unmittelbar nach oder während ihrer Herstellung.

Thermoplastische Kunststoffe werden im allgemeinen vor ihrer Verarbeitung zu Formkörpern compoundiert, d. h. es werden Zuschlagstoffe verschiedener Art wie Füllstoffe, Stabilisatoren, Formtrennmittel, Pigmente und Farbstoffe eingearbeitet. Meist geschieht dies durch Aufschmelzen der Kunststoffe und Vermischen in Extrudern, Innenmischern oder auf Walzenstühlen und nachfolgende Abkühlung und eventuell Granulierung. Primär entstehen so Bänder, Stränge und letztlich Granulate mit recht uneinheitlicher Oberflächenstruktur.

Es ist erforderlich, die Farbe dieser compoundierten Produkte laufend zu über prüfen, um Abweichungen sofort festzustellen und zu beheben, nur so ist eine einheitliche Produktqualität ereichbar.

Die ungleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit der primären Compoundierungs produkte macht eine direkte Farbmessung unmöglich. Die Ergebnisse schwanken außerordentlich stark. Man hat daher aus dem Produkt der Compoundierung - meist ein Granulat - regelmäßig Proben entnommen, aus diesen durch Spritz gießen Testkörper hergestellt und diese einem handelsüblichen Farbmeßautomaten zugeführt. Diese Farbmeßautomaten stellen Spektralphotometer dar, die mit einer automatischen Aufzeichnungsvorrichtung für die Meßdaten ausgestattet sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man einwandfrei reproduzierbare Farbwerte erhält, auch wenn die Oberfläche der Prüfkörper rauh, wellig oder uneinheitlich ist, wenn man als optisches Medium für die Messung nicht, wie bisher, Luft, sondern eine Flüssigkeit verwendet. Man kann dann die Farbmessung direkt an dem Strang oder Band des Extrudates vornehmen, das die Compoundiervorrichtung verläßt. Die Messung ist kontinuierlich möglich.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur direkten kontinuierlichen Messung der Farbe von Extrudaten thermoplastischer Kunststoffe mit einem Spektralphoto meter, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Extrudat durch ein mit einer Flüssigkeit gefülltes Gefäß geleitet wird, in welche der Meßkopf des Spektral photometers eintaucht.

Auf diese Weise wird das als Band oder Strang vorliegende Extrudat an dem stationären Spektralphotometer vorbeibewegt, und von diesem die Farbwerte aufgenommen. Die erhaltenen Werte sind einwandfrei reproduzierbar und zeigen nur geringe Streuung.

Als optisches Medium geeignete Flüssigkeiten haben einen Brechungsindex von 1,3 bis 2, bevorzugt 1,33 bis 1,6. Geeignet sind Wasser, Alkohole, Glykole oder aliphatische Kohlenwasserstoffe. Geeignet und bevorzugt ist beispielsweise Wasser, das auch bevorzugt nicht mehr als 10 Gew.-% Salze, mono, di- und polyfunktionelle Alkohole enthalten kann, wobei natürlich der Kunststoff in dem Extrudat nicht angegriffen werden darf. Bevorzugt ist reines Wasser, das auch gleichzeitig zur Kühlung des Extrudates dienen kann.

Kunststoffe, deren Farbe erfindungsgemäß bestimmt bzw. kontrolliert werden kann, sind grundsätzlich alle Thermoplasten. Beispiele sind ABS-Polymerisate, Styrolacrylnitril-Copolymerisate, Polystyrol, schlagfestes Polystyrol, Polymethyl methacrylat, Polycarbonate, Polyester wie Polyethylenterephthalat, Polybutylen terephthalat, Polyamide, beispielweise Polyamid-6 und Polyamid-66, Polyolefine, beispielsweise Polypropylen und Polyethylen und beliebige Mischungen von Thermoplasten.

Erfindungsgemäß wird insbesondere die Farbe der Produkte gemessen. Hierbei handelt es sich nicht um die Eigenfarbe des Polymerisats, sondern um die Ein färbung des Materials durch Pigmente und andere Farbstoffe. Die eingesetzten Pigmente und Farbstoffe sind in Ullmann 4. Auflage, 1979, Verlag Chemie Weinheim, Band 18, 501 bis 520 und 545 bis 695 und in Römpps Chemie- Lexikon, 8. Auflage, 1985, Franckh′sche Verlagshandlung Stuttgart, Band 4, 3213 bis 3217 und in Kunststoff Additive, 3. Ausgabe, 1990, Carl-Hanser-Verlag, München/Wien, 663 bis 735 und in den Literaturzitaten dieser Literaturstellen beschrieben.

Beispiele für Pigmente und Farbstoffe sind (die %-Angaben geben die bevorzugte Menge wieder):

Lichtgelb 3R\|0,8%
Macrolex Gelb 6G	0,2%
Macrolex Gelb G	0,1%
Macrolex Gelb R	0,01%
Titan R-FK	1,6%

Für Bänder und Stränge die thermochrome Farbstoffe und Pigmente enthalten, empfiehlt es sich, unmittelbar vor dem Meßstrahl eine Beheizung mit konstant temperiertem Wasser - mit auf 25°C ± 1°C - zu installieren, um so die Ober flächentemperatur des zu messenden Extrudats konstant zu halten.

Eine entsprechende Ausführungsform zeigt die Fig. 2, in der bedeuten:
(1) Zuführungskabel, (2) Wasserbad, (3) Gehäuse des Spektralphotometers, (4) Spektralphotometer, (5) Glasfenster, (6) Wasserleitung, (7) Sprühdüsen, (8) Produktband, (9) Transportrichtung.

In Fig. 2a zeigt die Wasserleitung (6) und nur die Düsen (7) in vergrößerter Form.

Die Einarbeitung der Pigmente erfolgt durch Schmelzvermischung in Extrudern oder Knetern bei Temperaturen von 20 bis 180°C über der Glastemperatur, bzw. dem Schmelzpunkt der Thermoplaste. Die Pigmente als Pulver oder Konzentrat entweder zusammen mit den Thermoplasten, in die Schmelzaggregate dosiert oder zuvor in Trockenmischern mit dem Thermoplastgranulat oder -pulver gemischt und dann in die Schmelzaggregate dosiert werden. Verfahren zur Einarbeitung von Pigmenten werden in Ullmann, 4. Auflage, 1979, Verlag Chemie Weinheim, Band 15, 275 bis 279 und in Kunststoff Additive, 3. Ausgabe, 1990, Carl-Hanser- Verlag, München/Wien, 714 bis 717 beschrieben.

Pigmente werden in Konzentrationen von 0,01 bis 3 Gew.-% zugesetzt. Die Thermoplasten können ferner 0,5 bis 50 Gew.-% Füll- und Verstarkungsstoffe, wie z. B. Glasfasern, Kaolin, Gips oder Kreide enthalten.

Ferner können Thermoplasten 0,005 bis 5 Gew.-% Stabilisatoren und Gleitmittel oder Entformungsmittel enthalten.

Automatische Geräte zur Farbmessung sind handelsübliche Spektralphotometer, beispielsweise das On-line-System OMK 311 von Carl Zeiss.

Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Extrusionsanordnung. Es bedeuten (1) den Extruder, (2) die den Extruder verlassende Thermoplastschmelze, (3) ein Kalanderwerk auf dem ein Band geformt wird, (4) das Band aus dem Thermoplasten, (5) eine mit Wasser gefüllte Kühlwanne, (6) und (6)′ Umlenkrollen, (7) das Spektralphotometer OMK 311 von Carl Zeiss und (8) einen Granulator. In dem Extruder (1) wird der Thermoplast mit den folgenden Zuschlägen in den folgenden Mengen gemischt

ABS-Pfropfkautschuk\|30%
Styrol/Acrylnitril-Harz	70%
WAX	2%
Paraffinöl	1%

die verwendeten Pigmente und ihre Menge:

und die Schmelze, wie ebenfalls in der Figur gezeigt, weiter verarbeitet.

Als Thermoplast wird handelsübliches ABS, das ein Gemisch eines Pfropfpoly merisats in Styrol und Hexylnitril auf Polybutadien mit einem Styrol/Hexylnitril- Copolymerisat ist, benutzt.

Tabelle 1 zeigt das Meßprotokoll des Farbwertes bei Anordnung des Photometers wie in der Figur gezeigt. Tabelle 2 gibt das Meßprotokoll bei einer Anordnung des Spektralphotometers (7) außerhalb der Kühlwanne (6) zwischen den beiden Umlenkrollen (6). Es ist so sofort zu sehen, daß in Tabelle 1 die Abweichungen erheblich geringer sind.

Tabelle 1

Tabelle 2

Claims

1. Verfahren zur direkten kontinuierlichen Messung der Farbe von Extrudaten thermoplastischer Kunststoffe mit einem Spektralphotometer, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat durch ein mit einer Flüssigkeit gefülltes Gefäß geleitet wird in welche der Meßkopf des Spektralphotometers ein taucht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die verwendete Flüssigkeit Wasser ist.