DE3835759A1

DE3835759A1 - Pigmentdispersion in kunstharz

Info

Publication number: DE3835759A1
Application number: DE3835759A
Authority: DE
Inventors: Jorge A Ayala; George A Joyce; David Crabbe
Original assignee: Columbian Chemicals Co
Current assignee: Columbian Chemicals Co
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1989-05-18
Anticipated expiration: 2008-10-21
Also published as: JPH01149841A; DE3835759C3; DE3835759C2; US4798856A; JPH0641535B2; BE1004200A5

Description

Die Erfindung betrifft anorganische Pigmente und Konzentrate für Kunststoffe, insbesondere Eisenoxid und Ferritpigmentzusammen setzungen, die schnell in thermoplastischen Werkstoffen disper gierbar sind.

Anorganische Pigmente wie Eisenoxide werden üblicherweise für die Färbung von Kunststoffen, wie Polyethylen niedriger Dichte, ver wendet, durch Inkorporation des Pigments in das Kunstharz durch intensives Mischen, wie beispielsweise durch Vermischen in einer Zweiwalzen-Banbury-Mühle, oder durch weniger intensives Vermischen, wie durch Vorplastifizieren mittels Doppelschnecken mit nachfolgen dem Extrudieren, Spritzgießen oder Filmblasen. Eine Schlüsseleigen schaft des Pigments ist die Dispergierbarkeit des Pigments im Kunstharz, die ein Maß für die Leichtigkeit ist, mit der das Pig ment innig mit dem Kunstharz gemischt werden kann. Große Aggregate nicht-dispergierten Pigments können Oberflächenflecken, schwachen Glanz und Farbstreifen auf gespritzten Teilen verursachen, ebenso wie sie sichtbar sein können und schwache Flecken und Löcher in geblasenen Filmen verursachen können.

Ein Pigmentkonzentrat ist durch Mischen eines Trägerkunstharzes, das normalerweise gleich oder mindestens kompatibel mit dem even tuellen Matrixkunstharz ist, und dem Pigment bei einer Beschickung von 40 bis 50% in einer Zweiwalzen-Banbury-Mühle mit nachfolgen dem Pelletieren hergestellt werden. Bei der späteren Verwendung wird das Pigment von der Pigmentbeschickung auf eine Konzentration im Matrixkunstharz von typischerweise 5% oder weniger durch Mischen des Konzentrats mit dem Matrixkunstharz während des Schmelzverarbei tens, wie beispielsweise mittels Extrudieren oder Spritzgießen, herabgesetzt.

Zusätzlich wird beim Vermischen und Verarbeiten von Kunststoffen das zu extrudierende Material normalerweise durch ein Sieb zur Ent fernung grober Partikel geleitet. Große Mengen an Agglomeraten ver ursachen eine schnelle Siebverstopfung, die zu niedrigen Prozeß durchsätzen und außerordentlicher Ausfallzeit der Anlage für den Ersatz des Siebes führt.

Zur Bestimmung der Pigmentdispersion in einem Trägerkunstharz sind verschiedene Tests verwendbar. Beim Test für die Sieblebensdauer wird die Verbindung durch ein Sieb mit einer Siebweite von typischer weise 150 oder 325 mesh extrudiert und es wird die Zeit gemessen, bis ein vorbestimmter Drucktropfen über das Sieb erzielt wird. Die se Zeit repräsentiert die Sieblebensdauer, wobei eine erhöhte Zeit wünschenswert ist.

Einen anderen Pigmentdispersionstest stellt der Filmqualitätstest dar, bei dem das Pigment in das Kunstharz eingemischt, anschließend die konzentrierte Verbindung in einen Extruder eingelassen und an schließend der Film vom Extrudat geblasen wird. Der typischerweise 2 bis 6 mil dicke Film kann visuell auf von undispergiertem Pigment herrührenden Flecken geprüft werden.

Zur Prüfung von Plaque, herrührend von Pigmentkonzentraten, ist auch die X-Radiographie einsetzbar, um Gebiete ungenügender Pigment dispersion aufzuspüren. Auf der Radiophotographie zeigen sich Agglo merate undispergierter anorganischer Pigmente, die ein relativ hohes spezifisches Gewicht haben, in Form dunkler Flecken.

Es ist üblich, oberflächenaktive Mittel zu verwenden, um das Ver arbeiten anorganischer Pigmente in verschiedener Hinsicht zu ver bessern. Hierfür stehen folgende Patente.

Das US-Patent 45 99 114, veröffentlicht am 8. Juli 1986, Atkinson, "Behandlung von Titandioxid in anderen Pigmenten zur Verbesserung der Dispergierbarkeit" offenbart die Verwendung eines oberflächen aktiven Mittels, das das Reaktionsprodukt von Diamin, einer Carbon säure und einer Fettsäure ist, zur Verbesserung der Dispergierbar keit von Titandioxidpigment in einem Kunstharzmedium.

Das US-Patent 42 77 288, veröffentlicht am 7. Juli 1981, Lawrence, "Fluidifizierte Granulierung von Pigmenten unter Verwendung organi scher Granulierungshilfsmittel" offenbart die Verwendung von hoch siedenden organischen oberflächenaktiven Mitteln zur Förderung der Agglomeratbildung von Pigmentteilchen vor dem Dispergieren des Pig ments in dem abschließenden Anwendungsmedium.

Das US-Patent 46 81 637, veröffentlicht am 21. Juli 1987, der Bayer AG, "Verfahren zur Herstellung von gelb-braunen Zinkferrit pigmenten" offenbart die Verwendung von Trimethylolpropan und Methylhydrogenpolysiloxan als Schleifmittel für Zinkferrite zur Verbesserung der Farbwerte und der Dispergierbarkeit.

Das US-Patent 42 30 501, veröffentlicht am 28. Oktober 1980, Howard et al., "Pigmente, dispergierbar in Kunststoffen", offenbart Pigmente, die mit wachsartigen Materialien zur Erhöhung der Disper gierbarkeit des Pigmentkonzentrats in duroplastischen und thermo plastischen Kunstharzen gemischt werden.

Gegenstand der Erfindung ist es, eine oberflächenmodifizierende Behandlung für anorganische Pigmente zur Erhöhung der Dispergier barkeit in einem Kunstharz zu schaffen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Pigmentkonzen trat mit verstärkter Dispergierbarkeit in Kunststoffen, das eine Dispersion in einem Kunstharzträger eines anorganischen Pigments vom Typ mit hydrophiler Oberfläche und einem oberflächenaktiven Mittel auf der Oberfläche des Pigments umfaßt, das als Dispergie rungsmittel wirkt und in wirksamer Menge vorhanden ist.

Ein weiterer Gegenstand gemäß der Erfindung ist die Schaffung solcher Pigmentkonzentrate, die eine weitgehend verbesserte Sieb lebensdauer bei Extrudieren haben.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Eisenoxidpigmentkonzentrats in thermoplastischem Material mit solch verbesserten Dispersionseigenschaften.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines divalenten Ferritpigmentkonzentrats in einem Thermoplast, mit solchen verbesserten Dispersionseigenschaften.

Es wird ein Pigmentkonzentrat geschaffen, das in Kunststoffen dispergierbar ist und eine weitgehend verbesserte charakteristi sche Lebensdauer beim Extrudieren hat, umfassend eine Dispersion in einem Kunstharzträger eines anorganischen Pigments des Typs mit hydrophiler Oberfläche, das an seiner Oberfläche eine wirk same Menge eines oberflächenaktiven Mittels, das gekennzeichnet ist durch ein angefügtes polares Ende, in Relation zur Oberfläche des Pigments, und ein nicht angefügtes unpolares Ende, in Relation zum Trägerharz; oder eines oberflächenaktiven Mittels vom Typ, der gekennzeichnet ist durch ein Mittel mit hohem Molekulargewicht zur Oberflächenblockierung.

Zusätzlich umfaßt die Erfindung derart behandelte Pigmente und Verfahren mittels derer sie behandelt sind.

Derartige Konzentrate sind weiterhin gekennzeichnet durch eine charakteristische Sieblebensdauer für die Extrudierung, die gegen über eines weitgehend ähnlichen Vergleichskonzentrats,das kein oberflächenaktives Mittel hat, weitgehend erhöht ist.

Solche Pigmente umfassen Eisenoxidpigmente, gelbes Eisenoxidpig ment, schwarzes Eisenoxidpigment, divalente Ferritpigmente, Zink ferritpigment und Magnesiumferritpigment. Die Pigmente weisen repräsentativ eine BET-Oberfläche von ungefähr 3 bis 20 m²/g auf.

Solche oberflächenaktive Mittel umfassen Dimethylpolysiloxan, Isopropyltriisostearoyltitanat, Trimethylolpropan, Trimethylol ethan und Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht. Repräsenta tive Bereiche der Behandlung liegen bei ungefähr 0,1 bis 1,0 Gew.-% des Pigments.

Bevorzugte Kunstharze umfassen Polyethylen, Polypropylen, Poly styrol, Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymere, Polyvinylchlorid und Polyethylenterephthalat.

Bei einem bevorzugten Konzentrat beträgt die Pigmentbeladung ungefähr 50%, wobei das Pigment rotes Eisenoxid umfaßt, der Trä ger Polyethylen niedriger Dichte und das oberflächenaktive Mittel Trimethylolpropan oder Trimethylolethan umfaßt, in einem Verarbei tungsbereich von etwa 0,5 Gew.-% des Pigments.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher er läutert, in der zeigt:

Fig. 1 die Ergebnisse des Tests für die Sieblebensdauer für rotes Eisenoxidpigment ohne oberflächenmodifizierende Behandlung, in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Handhabung, ein gemischt in 50% Polyethylen niedriger Dichte.

Fig. 2 den Test für die Sieblebensdauer für rotes Eisenoxidpig ment, behandelt mit 0,5% Trimethylolethan und eingemischt in 50% Polyethylen niedriger Dichte.

Fig. 3 den Test für die Sieblebensdauer für rotes Eisenoxidpig ment, behandelt mit 0,5% Trimethylolpropan und eingemischt in 50% Polyethylen niedriger Dichte.

Fig. 4 den Test für die Sieblebensdauer für rotes Eisenoxidpig ment, behandelt mit 1% Silikon-oberflächenaktives Mittel und eingemischt in 50% Polyethylen niedriger Dichte.

Fig. 5 den Test für die Sieblebensdauer für rotes Eisenoxidpig ment, behandelt mit 1% Polyethylen niedrigen Molekular gewichts und eingemischt in 50% Polyethylen niedriger Dichte.

Fig. 6 den Test für die Sieblebensdauer für Gerbzinkferritpig ment ohne oberflächenmodifizierende Behandlung, in Ein klang mit der herkömmlichen Handhabung, eingemischt in 50% Polyethylen niedriger Dichte.

Fig. 7 den Test für die Sieblebensdauer für Gerbzinkferritpig ment, behandelt mit 1% Trimethylolethan und eingemischt in 50% Polyethylen niedriger Dichte.

Fig. 8 den Test für die Sieblebensdauer für Gerbzinkferritpig ment, behandelt mit 1% Titanat-oberflächenaktives Mittel und eingemischt in 50% Polyethylen niedriger Dichte.

Fig. 9 den Test für die Sieblebensdauer für Gerbzinkferritpig ment, behandelt mit 1% Pentaerythrit und eingemischt in 50% Polyethylen niedriger Dichte.

Die mit einem oberflächenaktiven Mittel gemäß der Erfindung behan delten Pigmentteilchen sind vorteilhaft im wesentlichen zu jedem Kunststoff oder Kunstharz zufügbar, einschließlich zu Kautschuk verbindungen, wobei die behandelten Pigmentteilchen dem Kunststoff zugegeben werden, während dieser in flüssiger oder vermischbarer Form vorliegt.

Kunstharze. Geeignete Kunststoffe und Kunstharze umfassen thermo plastische und duroplastische Kunstharze, Kautschukverbindungen und thermoplastische Elastomere. Die die gemäß der Erfindung behan delten Pigmentteilchen enthaltenden Kunststoffe und Kunstharze sind in Formverfahren, wie Extrudieren, Spritzen, Kalandrieren, Gießen, Verdichten, Laminieren und Transferformen einsetzbar und auch bei Beschichtungen, wie Lackierungen, filmbindende Schichten, Pulver beschichtungen, Beschichtungen die nur Pigment und Kunstharz ent halten und Farben verwendbar, und sind auch verwendbar in Tinten, Farbstoffen, Farben, Imprägnierungen, Klebemitteln, Dichtungen, Dichtungsmitteln, Kautschukgütern und zellenförmigen Produkten.

Beispiele geeigneter Kunststoffe und Kunstharze umfassen Alkyd harze, ölmodifizierte Alkydharze, ungesättigte Polyester, natür liche Öle, Epoxide, Nylon, thermoplastische Polyester, Polycarbo nate, Polyethylene, Polybutylene, Polystyrole, Styrolbutadien copolymere, Polypropylene, Ethylenpropylenco- und -terpolymere, Silikonharze, natürliche und synthetische Kautschuke, Acryle, phenolische Harze, Polyolxvmethylen, Polyurethane, Polysulfone, Polysulfidkautschuke, Nitrocellulosen, Vinylbutyrate, Vinyle, Ethylcellulose, Celluloseacetate und -butyrate, Viskoserayon, Schellack, Wachse, Ethylencopolymere, wie Ethylenvinylacetat, Ethylenacrylsäure und Ethylenacrylatcopolymere und dergleichen.

Kunststoffe und Kunstharze von besonderem Interesse sind Polyethy lene hoher Dichte, niedriger Dichte und linearer niedriger Dichte, Polypropylene, Polystyrole, Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymer, Polyvinylchlorid und Polyethylenterephthalat.

Pigmente: Pigmente, die für die Behandlung gemäß der Erfindung geeignet sind, umfassen rote Eisenoxide (alpha-Ferrioxid), die durch thermische Zersetzung von Ferrosulfaten hergestellt sind. Diese roten Eisenoxide werden üblicherweise als "Copperas red" bezeichnet. Rote Eisenoxide sind auch üblicherweise herstellbar durch andere Verfahren, einschließlich der durch Dehydrieren des gelben Eisenoxids (Geothits), Calcinieren von Magnetit und mit tels direktem Niederschlag.

Andere, von der Erfindung erfaßte Pigmente umfassen gelbes Eisen oxid (Geothit), schwarzes Eisenoxid (Magnetit) und divalente Fer rite wie Zink und Magnesiumferrite. Solche Pigmente weisen hydro phile Oberflächen auf.

Zinkferrite (wie handelsübliches Pigment Grade Mapico Tan 10 A fon Columbian Chemicals Company) werden üblicherweise durch in den U.S.-Patenten 29 04 395 und 42 22 790 beschriebenen Verfah ren hergestellt. Die Zinkferrite zeigen weitgehend verbesserte Dispergierbarkeit in Kunststoffen, falls sie erfindungsgemäß - wie nachstehend ausgeführt - behandelt sind.

Unter die Erfindung fallende Pigmente haben repräsentativ Ober flächen von 3 bis 20 m²/g, bestimmt durch die konventionelle BET- Methode, und weisen eine typische Teilchengestalt auf, die im all gemeinen nadelförmig, rundlich oder kubisch ist.

Oberflächenaktive Mittel: Es wird angenommen, daß geeignete ober flächenaktive Mittel für die Oberflächenbehandlung nach der Erfin dung aktive Stellen auf der Pigmentoberfläche, die das Benetzen des Pigments durch nicht-polare Matrizen verhindert, blockieren. Mit anderen Worten, spezifische aktive Stellen, die wahrschein lich hochpolar sind, sorgen dafür, daß die Pigmentoberfläche mit niederpolaren oder nicht-polaren Matrizen inkompatibel wird. Durch Bedecken oder durch Anhängen eines Moleküls an derart aktive Stel len wird die Kompatibilität des Pigments mit einer relativ nieder polaren oder nichtpolaren Matrix stark erhöht.

Daher wird ein geeignetes oberflächenaktives Mittel mit hoher Spezifität an derartige aktive Stellen angebunden. Umgekehrt muß das freie Ende des oberflächen-behandelten Mittels, das nicht an die Oberfläche des Pigments gebunden ist, eine Hälfte mit niedri ger Polarität sein. Repräsentativ stehen hierfür Titanat-kuppelnde Mittel (Beispiel 8), Dimethylpolysiloxane (Beispiel 4), Trimethy lolethan (Beispiele 2 und 7) sowie Trimethylolpropan (Beispiel 3).

Wie im Zusammenhang mit den Beispielen 2 und 3 sowie den Fig. 2 und 3 nachfolgend diskutiert wird, sind Trimethylolethan und Tri methylolpropan außerordentlich geeignet aufgrund ihres hochpolaren (drei Hydroxylgruppen)-Endes, das stark an die Oxidoberfläche gebunden ist und die kurze Alkanhälfte davon abstehen läßt und geeignet für eine Verbesserung der Kompatibilität mit einer nicht polaren Matrix, wie Polyolefin, ist.

Auf der anderen Seite, wie dies im Zusammenhang mit Beispiel 9 und Fig. 9 diskutiert wird, ist die schlechte Leistung des Penta erythrits auf eine Oberflächenbehandlung zurückzuführen, bei der das oberflächenaktive Mittel an die Oberfläche des Pigments gebun den wird, die nicht-gebundene Hälfte jedoch polar ist. Pentaerythrit bindet an das Eisenoxid in weitgehend derselben Art wie Trimethy lolpropan oder Trimethylolethan. Jedoch ist die nicht-gebundene Hälfte im Fall des Pentaerythrits eine polare OH-Gruppe, die einen negativen Effekt auf die Dispersion des Eisenoxids im Polyethylen ausübt.

Andere geeignete oberflächenaktive Mittel haben ein hohes Moleku largewicht und bedecken die gesamte Oberfläche des Pigments. Daher werden durch Bedecken der gesamten Oberfläche die aktiven Stellen blockiert. Wenn das Mittel mit hohem Molekulargewicht stark nicht polar (unpolar) ist, wird es die Kompatibilität des Pigments mit nieder- oder unpolaren Matrizen erhöhen. Repräsentativ für die Behandlung von Eisenoxiden wird auf diese Weise Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht (Beispiel 5). Polyethylene mit niedri gem Molekulargewicht, auch als Polyethylenwachse bezeichnet, sind käuflich erhältlich als Grade A-C-Polyethylen von Allied Corpora tion. Vorzugsweise ist das Polyethylen mit niedrigem Molekular gewicht vom emulgierbaren Typ.

Verfahren zur Oberflächenbehandlung, die von der Erfindung erfaßt werden, umfassen das Einbringen des oberflächenaktiven Mittels in einen Pigmentschlamm vor dem Trocknen, Behandeln der getrockneten Pigmente vor dem Mahlen, und intensives Vermischen mit dem ferti gen Pigment.

Die untere Menge an wirksamem Additiv ist die Menge, die eine Ein schichtbedeckung der Pigmentoberfläche bewirkt. Die obere wirksame Menge ergibt sich aus dem Auftreten eines überschüssigen Additivs, das beim Vermischen verflüchtigt, in Filme eindringt oder eine Pigmentausflockung bewirken kann. Es wurde gefunden, daß Verarbei tungsbereiche von 0,1 bis 1,0 Gew.-% ausgezeichnet geeignet sind für Pigmente mit Oberflächen von etwa 3 bis 20 m²/g. Ein bevorzug tes Verarbeitungsniveau liegt im Bereich von etwa 0,3 bis 0,5%.

In den nachfolgend diskutierten Beispielen wurde ein vergleichen des Testverfahren bezüglich der Sieblebensdauer beim Extrudieren für Pigmentkonzentrate gegen eine Pigmentoberflächenbehandlung durchgeführt. Üblicherweise umfaßt das Testverfahren drei Stufen. Zunächst wird das Pigment oberflächenbehandelt (mit Ausnahme der Kontrollprobe). Als zweites wird ein Pigment-thermoplastisches Konzentrat hergestellt. Als drittes wird das Konzentrat bezüglich der Sieblebensdauer beim Extrudieren untersucht.

In den Figuren entspricht die Numerierung der Figuren der Numerie rung der Beispiele. Daher gibt Fig. 1 die Ergebnisse gemäß Bei spiel 1 an. Die Figuren sind x-y-Darstellungen des Test für die Sieblebensdauer, wobei die Ordinate den Rückdruck beim Extrudie ren angibt und bis 5000 psi unterteilt ist und die Abszisse die verstrichene Zeit während des Druckaufbaues darstellt. Während jedem Test wurde der Druckaufbau bis zu 20 Minuten aufgezeichnet.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt die Ergebnisse nach Beispiel 1, und bezieht sich auf das Kontrollbeispiel bei den das rote Eisenoxidpigment nicht mit einem oberflächenaktiven Mittel behandelt wurde sondern auf her kömmliche Weise hergestellt war. Das Pigmentkonzentrat wurde durch Mischen von rotem Eisenoxidpigment in Polyethylen niedriger Dichte bei 50%iger Pigmentbeschickung hergestellt. Das rote Eisen oxid war handelsübliches Pigment Grade R 297 von Columbian Chemi cals Company. Das Polyethylen niedriger Dichte war weiterhin durch einen Schmelzindex von 10,0 gekennzeichnet.

Das rote Pigmentpulver wurde mit Polyethylen niedriger Dichte auf herkömmliche Weise vermischt. Zuerst wurde das Pigmentpulver mit Granulaten von Polyethylen niedriger Dichte in gleichen Gewichts teilen durch Mischen in einer Banbury-Mühle gemischt, wobei bei einer Ausgangstemperatur von etwa 100°F (37,8°C) begonnen wurde und eine Endtemperatur von etwa 240°F (116°C) erreicht wurde. Anschließend wurde die vorausgehende Mischung zwei Durchgängen in einer herkömmlichen Zweiwalzenmühle der Größe 8×18 inches (20,3 × 45,7 cm) und einem Walzraum von etwa 0,070 inches (0,18 cm) und einer Walztemperatur von etwa 150°F (66,6°C) unterworfen. Das sich ergebende gewalzte Konzentrat wurde in einem Plasto- Zerkleinerer granuliert. Das Konzentrat war weiterhin durch einen Schmelzfluß (Melt Flor) von 62,8 gekennzeichnet, bestimmt in Ein klang mit dem Testverfahren ASTM D 1238 - Bedingung N.

Anschließend wurde das Kontroll-Konzentrat nach Beispiel 1 dem Test für die Sieblebensdauer unterworfen. Beim herkömmlichen Ver fahren zur Bestimmung der Sieblebensdauer wird das granulierte thermoplastische Konzentrat schraubenextrudiert durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 150 mesh extrudiert, während der Auf bau des Rückdruckes überwacht wird. Die Geschwindigkeit der Extru dierschraube beträgt etwa 100 U/min und die Temperatur der Extru dierdüse beträgt etwa 163°C. Das Extrudiersieb ist unterhalb der Düse angeordnet und auf seiner Rückseite mit einer Lochplatte mit relativ großen Lochdurchmessern und einem rückseitigen Sieb mit einer Maschenweite von 80 mesh versehen. Im allgemeinen werden die Agglomerate der dispergierten Phase auf dem Extrudiersieb angehäuft, wobei der Widerstand gegen die Extrudierströmung zunimmt. Bei aktueller Durchführung steigt der Strömungswiderstand eventuell auf den Punkt an, an dem die Extrudierströmung auf eine nicht praktikable Geschwindigkeit vermindert wird. Die Testsieblebens dauer wird jener Zeit gleichgesetzt, die erforderlich ist, um einen Rückdruck von 3000 psi aufzubauen. Beim Kontroll-Konzentrat zeigt Fig. 1 eine Sieblebensdauer für 3000 psi von etwa 4 Minu ten. Der Druck baut sich schrittweise auf und nach 7 Minuten wur den 5000 psi erreicht und bei dieser Zeit wurde der Extruder an gehalten.

Beispiele 2 bis 5

Diese Beispiele zeigen die starke Verbesserung gegenüber dem Ver gleichsbeispiel 1. Es wurden dieselben Verfahren für die Herstel lung und die Untersuchung des roten Eisenoxidpigments, das im Polyethylen niedriger Dichte konzentriert ist, durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das Pigmentpulver zuvor mit einem Oberflächen mittel behandelt war, mit der Absicht, die Dispersion des Pigments in dem Trägerharz aus Polyethylen niedriger Dichte zu verbessern.

Im allgemeinen gilt, je gleichförmiger die Dispersion umso weni ger werden Agglomerate oder Zusammenballungen der dispersen Phase vorkommen und umso weniger wird ein Extrudier-Screening gestört.

Fig. 2 zeigt ein geradezu dramatisches Abflachen der Sieblebens dauerkurve für rotes Eisenoxidpigment, das mit 0,5% Trimethylol ethan behandelt ist und in 50% Polyethylen niedriger Dichte ein gemischt ist. Bei der Behandlung mit dem oberflächenaktiven Mit tel wurde das Trimethylolethan zuvor in Wasser bei einer Konzen tration von etwa 80% gelöst und dem trockenen Pigment zugegeben. Das Pigment und das verdünnte Trimethylolethan wurden in einem Henschel-Mischer nach Reinigung mit Stickstoff stark gemischt. Es war kein weiteres Trocknen des Pigments erforderlich. Aus dem weitgehend flachen Druck-Zeit-Profil gemäß Fig. 2 ergibt sich, daß die Sieblebensdauer unbestimmt erweitert wurde.

In jedem der Beispiele wurden die oberflächenaktiven Mittel auf Gewichtsprozent-Basis des Pigments in den Mischer zugegeben. Beispielsweise wurden zu einer Beladung von 2000/g Pigment etwa 20 g des oberflächenaktiven Mittels mit dem Pigment vermischt, um 1% Behandlung zu ergeben.

Fig. 3 zeigt ein geradezu dramatisches Abflachen der Sieblebens dauer für rotes Eisenoxidpulver, das mit 0,5% Trimethylolethan behandelt ist und in 50% Polyethylen niedriger Dichte eingemischt ist. Vorsorglich wurde das Trimethylolpropan bis zu einer Konzen tration von etwa 80% in Wasser gelöst und zu dem trockenen Pig ment zugegeben und in einem Henschel-Mischer vermischt. Es war kein weiteres Trocknen des Pigments erforderlich. Aus dem weit gehend flachen Druck-Zeit-Profil gemäß Fig. 3 ergibt sich, daß die Sieblebensdauer unbestimmt erweitert wurde.

Fig. 4 zeigt auch ein dramatisches Abflachen der Kurve für die Sieblebensdauer für rotes Eisenoxidpigment, das mit 1% Dimethyl polysiloxan behandelt wurde und in 50% Polyethylen niedriger Dich te eingemischt wurde. Das Silikontensid wurde direkt dem trockenen Pigment zugegeben und in einem Henschel-Mischer gemischt. Aus dem weitgehend flachen Druck-Zeit-Profil ist ersichtlich, daß die Sieblebensdauer unbestimmt erweitert wurde.

Fig. 5 zeigt eine Untersuchung der Sieblebensdauer für rotes Eisen oxidpigment, das mit 1% Polyethylen niedrigen Molekulargewichts behandelt wurde, und in 50% Polyethylen niedriger Dichte ein gemischt wurde. Wie zuvor ausgeführt, ist dieses oberflächenakti ve Mittel vom Typ mit hohem Molekulargewicht. Das 1% Polyethylen niedrigen Molekulargewichts wurde dem Pigment in Emulsionsform zu gegeben, die etwa 30% Polyethylen enthielt. Dann wurde das Pig ment vor dem Vermischen getrocknet. Aus dem weitgehend flachen Druck-Zeit-Profil ergibt sich, daß die Sieblebensdauer unbestimmt erweitert ist.

Beispiel 6

Dies ist in bezug auf die nachfolgenden Beispiele ein Kontroll beispiel für ein Gerbzinkferritpigment, das eingemischt ist in 50% Polyethylen niedriger Dichte, und das auf weitgehend gleiche Weise wie das Kontrollbeispiel 1 durchgeführt wurde, mit der Aus nahme, daß die Untersuchung der Sieblebensdauer mit einem Sieb einer Maschenweite von 325 mesh erfolgte. Das Pigmemt war Grade Mapico Tan 10 A von Columbian Chemicals Company. Für dieses Kon troll-Konzentrat zeigt Fig. 6 eine Sieblebensdauer bis zu 3000 psi von etwa 20 Minuten.

Beispiele 7 und 8

Diese Beispiele zeigen die weitgehende Verbesserung gegenüber dem Kontroll-Beispiel 6. Die vorhergehenden Verfahrensschritte wurden bei der Herstellung und der Untersuchung von Gerbzinkferritpig ment, das in Polyethylen niedriger Dichte konzentriert ist, bei behalten, mit der Ausnahme, daß die Untersuchung für die Sieb lebensdauer mit einem Sieb einer Maschenweite von 325 mesh durch geführt wurde.

Fig. 7 zeigt die weitgehende Verbesserung der Sieblebensdauer kurve für Gerbzinkferritpigment, das mit 1% Trimethylolethan behandelt wurde und in 50% Polyethylen niedriger Dichte ein gemischt wurde. Das Trimethylolethan wurde zuvor in Wasser bei einer Konzentration von etwa 80% aufgelöst, dem trockenen Pig ment zugegeben und in einem Henschel-Mischer gemischt. Es war kein weiteres Trocknen des Pigments notwendig. Wie sich aus dem Druck-Zeit-Profil ergibt, hat sich die Sieblebensdauer erheblich erweitert. Die linear extrapolierte Sieblebensdauer auf 3000 psi beträgt etwa 31 Minuten.

Fig. 8 zeigt eine Verbesserung der Sieblebensdauerkurve für Gerb zinkferritpigment, das mit 1% Isopropyltriisostearyltitanat behandelt wurde und in 50% Polyethylen niedriger Dichte ein gemischt wurde. Das Titanat-oberflächenaktive Mittel wurde direkt dem trockenen Pigment zugegeben und in einem Henschel-Mischer gemischt. Das oberflächenaktive Mittel wurde auf Gewichtsprozent- Basis des dem Mischer zugegebenen Pigments zugefügt. Wie sich aus dem Druck-Zeit-Profil ergibt, hat sich die Sieblebensdauer stark erhöht. Die linear extrapolierte Sieblebensdauer auf 3000 psi beträgt etwa 28 Minuten.

Beispiel 9

Dieses Beispiel zeigt als negatives Beispiel eine weitgehende Ab nahme in der Dispergierbarkeit relativ zum Kontrollbeispiel 6. Das oberflächenaktive Mittel war 1% Pentaerythrit, gelöst in etwa 175 ml Wasser. Die geringe Eignung von Pentaerythrit ist auf die nicht-gebundene polare Hälfte eine polare OH-Gruppe, zurückzuführen, die einen negativen Effekt auf die Dispersion des Eisenoxids im Polyethylen ausübt.

Während die Erfindung im Detail beschrieben wurde, insbesondere in bezug auf die offenbarten Ausführungsformen, ergibt sich, daß Variationen und Modifikationen möglich sind, die in den Rahmen der Erfindung fallen.

Claims

1. Pigmentkonzentrat mit verstärktem Dispersionsvermögen in Kunst stoffen, gekennzeichnet durch eine Dispersion eines anorgani schen Pigments vom Typ mit hydrophiler Oberfläche in einem Harzträger, wobei das Pigment ein oberflächenaktives Mittel enthält, das als Dispergiermittel in einer relativ unpolaren Matrix wirkt und das auf der Oberfläche des Pigments in einer wirksamen Menge vorhanden ist.

2. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine charakteristische Sieblebensdauer beim Extrudieren, die weit gehend gegenüber der eines weitgehend ähnlichen, jedoch kein oberflächenaktives Mittel aufweisendes Vergleichskonzentrat, erhöht ist.

3. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment Eisenoxidpigment oder divalentes Ferritpigment um faßt.

4. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment rotes Eisenoxid, gelbes Eisenoxid oder schwarzes Eisenoxid umfaßt.

5. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment Zinkferrit oder Magnesiumferrit umfaßt.

6. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel vom Typ ist, das ein gebundenes polares Ende, in Relation zur Oberfläche des Pigments, und ein nicht-gebundenes unpolares Ende, in Relation zum Trägerharz, umfaßt.

7. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel Dimethylpolysiloxan, Iso propyltriisostearoyltitanat, Trimethylolethan oder Trimethy lolpropan umfaßt.

8. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel ein Oberflächen-blockieren des Mittel mit hohem Molekulargewicht ist.

9. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel Polyethylen niedrigen Mole kulargewichts umfaßt.

10. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von etwa 0,1 bis 1 Gew.-% des Pigments vorhanden ist.

11. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment eine BET-Oberfläche von etwa 3 bis 20 m²/g umfaßt.

12. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von etwa 0,3 bis 0,5 Gew.-% des Pigments vorhanden ist.

13. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Acryl nitril/Butadien/Styrol-Copolymeres, Polyvinylchlorid oder Polyethylenterephthalat umfaßt.

14. Pigmentkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment rotes Eisenoxid, das Trägerharz Polyethylen und das oberflächenaktive Mittel Trimethylolethan oder Tri methylolpropan umfassen.

15. Pigmentkonzentrat mit weitgehend erhöhter charakteristischer Sieblebensdauer beim Extrudieren, gekennzeichnet durch eine Dispersion von Eisenoxidpigment oder divalentem Ferritpig ment in einem Harzträger, wobei das Pigment auf seiner Ober fläche in einer wirksamen Menge ein oberflächenaktives Mit tel vom Typ trägt, der gekennzeichnet ist durch ein gebunde nes polares Ende, in bezug auf die Oberfläche des Pigments, und ein nicht-gebundenes unpolares Ende, in bezug auf das Trägerharz, oder daß das oberflächenaktive Mittel vom Typ ist, der durch ein Oberflächen-blockierendes Mittel mit hohem Molekulargewicht gekennzeichnet ist.

16. Pigment mit weitgehend verbessertem Dispersionsvermögen in einem Harzträger, gekennzeichnet durch ein rotes Eisenoxid pigment, gelbes Eisenoxidpigment, schwarzes Eisenoxidpigment, Zinkferritpigment oder Magnesiumferritpigment, wobei das Pig ment ein oberflächenaktives Mittel einschließt, das als Dis pergiermittel in einer relativ unpolaren Matrix wirkt, das auf der Oberfläche des Pigments in einer wirksamen Menge vor handen ist und das Dimethylpolysiloxan, Isopropyltriiso stearoyltitanat, Trimethylolpropan, Trimethylolethan oder ein Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt.

17. Verfahren zur Herstellung eines in Kunststoffen dispergier baren Pigmentkonzentrats mit weitgehend verbesserter charak teristischer Sieblebensdauer beim Extrudieren, dadurch gekennzeichnet, daß ein anorganisches Pigment vom Typ mit einer hydrophilen Oberfläche oberflächenbehandelt wird mit einem oberflächenaktiven Mittel vom Typ der ein gebundenes polares Ende, in bezug auf die Oberfläche des Pigments, und ein nicht-gebundenes unpolares Ende, in bezug auf ein Träger harz, umfaßt, oder vom Typ ist, der ein Oberflächen-blockie rendes Agens mit hohem Molekulargewicht umfaßt und daß an schließend das eine wirksame Menge des oberflächenaktiven Mittels auf seiner Oberfläche tragende Pigment in das Träger harz eingebracht wird.