DE4135072A1 - Farbmittelpraeparation zum faerben von kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbmittelpräparation auf Basis eines Farbmittels und eines Polyesters zum Ein­ färben von Kunststoffen.

Aus der EP-A-14 912 ist bereits ein Verfahren zum Färben von Polyurethankunststoffen bekannt, bei dem eine Farb­ stoffpräparation auf Basis eines Polyesters aus Phthal­ säure, einem Polyalkohol, gegebenenfalls einem einwerti­ gen Alkohol und gegebenenfalls weiteren Hilfsmitteln verwendet wird. Derartige Präparationen zeichnen sich durch gute Eigenschaften aus, allerdings treten zum Teil Probleme hinsichtlich der Schaumstoffqualitäten und wegen der mitverwendeten Hilfsmittel auf.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, ver­ besserte Farbmittelpräparationen zur Verfügung zu stellen.

Die Erfindung betrifft eine fließfähige Farbmittel­ präparation enthaltend

• a) mindestens ein in Wasser schwer- oder unlösliches Farbmittel und
• b) mindestens einen Polyester aus Adipinsäure und wenigstens einem Polyalkohol, wobei der Polyester eine Viskosität von 500 bis 2300 mPa · s, insbeson­ dere von 1000 bis 1200 mPa · s bei einer Temperatur von 23°C und einem Schergefälle von 7,3 s^-1 aufweist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Farbmittel­ präparation besteht darin, daß keine weiteren Hilfs­ mittel erforderlich sind, die schon deshalb unerwünscht sind, weil sie zum Teil aus den gefärbten Materialien ausdiffundieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Farb­ mittelpräparation gemessen bei den oben angegebenen Be­ dingungen eine Viskosität von 1500 bis 8000, insbeson­ dere von 2000 bis 3000 mPa · s auf.

Vorzugsweise liegen die Präparationen in Form von kon­ zentrierten Farbmitteldispersionen vor, die sich aus 5 bis 70 Gew.-% mindestens eines in Wasser schwer- oder unlöslichen Farbmittels, besonders bevorzugt 10 bis 60 Gew.-%, 30 bis 95 Gew.-% Polyester, besonders bevorzugt 40 bis 90 Gew.-% zusammensetzen.

Geeignete Alkohole zur Bildung des Adipinsäureesters sind z. B. Glykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol-1,3- Butandiol-1,4, Butendiol-1,4, Butindiol- 1,4, Hexandiol-1,6, Octandiol-1,8, Trimethylolpropan, Glycerin, Pentaerythrit, Sorbit oder Saccharose.

Ganz besonders bevorzugt werden in den erfindungsgemäßen Präparationsn Polyester eingesetzt, die durch Kondensa­ tion von Adipinsäure und Propylenglykol erhalten worden sind.

Geeignete, in Wasser schwer- oder unlösliche Farbmittel sind bevorzugt Pigmente und Farbstoffe, die aufgrund ihrer Konstitution zum Einbau in eine Polyurethankette geeignet sind (Polyurethan-Einbaufarbstoffe wie z. B. beschrieben in DE-A 24 26 171) wie amino- oder hydroxyl­ gruppenhaltige Farbstoffe, die den verschiedensten Farb­ stoffklassen angehören können, beispielsweise der Tri­ phenylmethan-, Oxazin-, Thiazin-, Methin-, Phthalocya­ nin-, insbesondere aber der Azo- oder Anthrachinonreihe.

Die genannten Farbstoffe besitzen Amino- oder Hydroxyl­ gruppen, die mit den Ausgangskomponenten, insbesondere den Isocyanaten vor, während oder nach der Poyurethan­ herstellung reagieren können.

Die reaktionsfähige Aminogruppe kann primär oder sekun­ där sein. Bevorzugt sind primäre Aminogruppen; diese können direkt an einem aromatischen Kern des Farbstoff­ moleküls sitzen oder über eine Alkylenbrücke mit dem Farbstoffmolekül verbunden sein. Die Alkylenbrücke kann ihrerseits direkt oder über -CO-, -CO₂-, -SO₂-, -CONH-, -NH- oder -SO₂NH- an den Farbstoffrest gebunden sein.

Die reaktionsfähige Hydroxylgruppe liegt bevorzugt in einem Oxyalkylrest vor. Dieser kann direkt an einen aro­ matischen Kern gebunden sein, beispielsweise als Oxy­ methylrest oder über ein Brückenatom, beispielsweise eine Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffbrücke, wie z. B. in den Gruppen -O-CH₂-CH₂-OH, -S-CH₂-CH₂-OH,

Geeignete Farbstoffe der verschiedenen Farbstoffreihen sind aus der DE-A 11 14 317 bekannt.

Geeignete Pigmente sind bevorzugt organische Pigmente, z. B. solche der Azo-, Anthrachinon-, Azaporphin-, Thio­ indigo- oder polycyclischen Reihe, ferner der Chinacri­ don-, Dioxazin-, Naphthalintetracarbonsäure- oder Perv­ lentetracarbonsäure-Reihe, sowie verlackte Farbstoffe, wie Ca, Mg, Al-Lacke von sulfonsäure- und/oder carbon­ säuregruppenhaltigen Farbstoffen, von denen eine große Zahl beispielsweise aus Colour-Index, 2. Auflage, be­ kannt sind. Des weiteren seien anorganische Pigmente, wie Zinksulfide, Cadmiumsulfide/-selenide, Ultramarin, Titandioxide, Eisenoxide, Nickel- oder Chromtitangelb, Kobaltblau, Chromoxide und Chromatpigmente sowie Ruß genannt.

Die Herstellung der Farbmitteldispersionen erfolgt in üblichen Naßzerkleinerungsaggregaten, wie Walzenstühlen. Dissolvern, Rotor-Stator-Mühlen, Korundscheibenmühlen, Kugelmühlen sowie mit besonderem Vorteil in schnell lau­ fenden Rührwerksmühlen.

Die erfindungsgemäßen Farbmitteldispersionen eignen sich zum Färben von Polyurethanen, insbesondere von Poly­ urethanschaumstoffen, aber auch von anderen Kunststof­ fen, wie insbesondere Polyvinylchlorid. Bei der Färbung von Polyurethanschaumstoffen wird eine gleichmäßige Porenstruktur und Farbtiefe erhalten.

Beim Einfärben von Polyurethankunststoffen werden die Farbmitteldispersionen entweder vor der Polyurethanher­ stellung mit den Polyalkoholen vermischt und anschlie­ ßend nach bekannten Verfahren durch Umsetzung mit Poly­ isocyanaten der Polyurethankunststoff hergestellt, oder man dosiert die Farbstoffdispersion während der Poly­ urethanherstellung den Reaktionskomponenten zu.

Beispiel 1

11 g eines Pigmentes der folgenden Formel

und 89 g eines Polyesters, der ein Umsetzungsprodukt aus Adipinsäure und Propylenglykol ist und eine OH-Zahl von 150 bis 200 besitzt, wird wie folgt hergestellt:

Über Dosierschnecken werden Pigment und Polyester in eine schnellaufende, mit Glasperlen beschickte, kontinu­ ierlich arbeitende Rührwerksmühle eingetragen. Man er­ hält eine fließfähige Paste, die für die Einfärbung von Polyurethan-Schaumstoff geeignet ist. Die Viskosität des verwendeten Polyesters liegt bei 1200 mPa · s bei 20°C.

Beispiel 2

10 g eines Azofarbstoffes aus 5-Amino-3-phenyl-1,2,4- thiadiazol und N,N-Dioxethyl-m-toluidin, und 90 g des in Beispiel 1 beschriebenen Polyesters werden homogeni­ siert und in einer kontinuierlich arbeitenden Rührwerks­ mühle gemahlen. Man erhält eine gut fließende Farbpaste.

Beispiel 3

90 g eines linearen Polyesterpolyols der OH-Zahl 56 und einer Viskosität von 0,6 Pa · s bei 75°C werden mit 15 Teilen eines Vernetzers, der im wesentlichen aus Wasser, Butandiol und Aktivator besteht, und 2,5 g der in Bei­ spiel 1 beschriebenen Gelbpaste gemischt und mit einem Isocyanatpräpolymer, das aus einem Polyester und 4,4′- Diisocyanato-diphenylmethan hergestellt wurde und einen NCO-Gehalt von 19 Gew.-% aufweist, in der stöchiometri­ schen Menge zu einem Formteil aufgeschäumt. Dieses ein­ gefärbte Formteil aus halbhartem Polyurethan-Integral­ schaumstoff mit einer Rohdichte von 0,6 g dm^-3 kann nach 5 Minuten Formstandzeit entformt werden.

Beispiel 4

86 g eines Polyethers mit einer OH-Zahl von 35 und einer Viskosität von 0,825 Pa · s bei 25°C, 5 g der in Beispiel 1 beschriebenen Gelbpaste, ein Gemisch von 6 g Butan­ diol-1,4, 3 g Ethylenglykol und 2 g Trimethylolpropan als Vernetzer, 0,45 g Triethylendiamin als Katalysator und ein Gemisch von 0,2 g Wasser und 4 g Monochlordi­ fluormethan als Treibmittel werden gut vermischt und in ein Dosiermischaggregat eingegeben. Als zweite Komponen­ te kommt in das Dosiergerät ein modifiziertes 4,4 -Di­ phenylmethan-diisocyanat. Beide Komponenten werden in­ tensiv vermischt und in eine vorbereitete Schäumform eingetragen, in der dann ein Polyurethan-Integralschaum­ stoff-Formteil entsteht, das nach ca. 5 Minuten entformt werden kann. Das so hergestellte Teil hat eine Rohdichte von 0,3 g/cm³ und unterscheidet sich in seinen mechani­ schen Eigenschaften (z. B. Bruchdehnung, Zugfestigkeit, Stauchhärte, Druckverformungsrest) nicht von einem nicht eingefärbten Teil.

Beispiel 5

100 g eines Polyolgemisches der OH-Zahl 495 und einer Viskosität von 0,115 Pa · s bei 25°C, bestehend aus 80 g eines Polyethers der OH-Zahl 550, der durch Anlagerung von Ethylenoxid an Trimethylolpropan erhalten wurde, und 20 g eines Polyesters der OH-Zahl 370, der durch Umset­ zung von 1 Mol Adipinsäure, 2,6 Mol Phthalsäureanhydrid, 1,3 Mol Ölsäure und 6,9 Mol Trimethylolpropan erhalten wurde, werden mit 1 g eines Polysiloxan-Polyalkylenoxid- Blockcopolymers als Schaumstabilisator, 0,5 g Te­ tramethylguanidin als Katalysator, 2,5 g Monochlordi­ fluormethan als Treibmittel und 5 g einer in Beispiel 1 oder 2 beschriebenen Farbmittelpräparation vermischt. Das Gemisch wird einem Zweikomponenten-Dosiermischgerät zugeführt und dort zur Herstellung des aufschäumenden Reaktionsgemisches mit 155 g eines Polyisocvanates, das durch Phosgenierung von Anilin-Formaldehyd-Kondensaten und anschließende Umsetzung mit einem Diol der OH-Zahl 480 erhalten wurde, eine Viskosität von 0,13 Pa · s bei 25°C und einen NCO-Gehalt von 28 Gew.-% aufweist, inten­ siv vermischt und sofort in ein auf 60°C temperiertes Metallwerkzeug eingetragen. Nach 7 Minuten Entformungs­ zeit kann das eingefärbte Formteil aus hartem Polyure­ than-Integralschaumstoff mit einer Rohdichte von 0,6 g/cm³ entformt werden. Verglichen mit einem nicht einge­ färbten, rohen Formteil sind die mechanischen Eigen­ schaften (Modul, Biegefestigkeit, Bruchdehnung, Schlag­ zähigkeit, Formbeständigkeit in der Wärme usw.) des ein­ gefärbten Formteiles nicht erniedrigt.

Claims (8)

1. Fließfähige Farbmittelpräparation enthaltend

• a) mindestens ein in Wasser schwer- oder unlös­ liches Farbmittel und
• b) mindestens einen Polyester aus Adipinsäure und wenigstens einem Polyalkohol, wobei der Poly­ ester eine Viskosität von 500 bis 2300 mPa · s, insbesondere von 1000 bis 1200 mPa · s bei einer Temperatur von 23°C und einem Schergefälle von 7,3 s^-1 aufweist.

2. Farbmittelpräparation gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Polyesters

• b) 1000 bis 1200 mPa · s beträgt.

3. Farbmittelpräparation gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Präparation eine Viskosität von 1500 bis 8000 mPa · s bei 23°C aufweist.

4. Farbmittelpräparation gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 5 bis 70 Gew.-% eines in Wasser schwer- oder unlöslichen Farbmittels und aus 95 bis 30 Gew.-% des Polyesters b) besteht.

5. Farbmittelpräparation gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbmittel ein Pigment oder ein Polyure­ than-Einbaufarbstoff enthalten ist.

6. Farbmittelpräparation gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyester aus Adipinsäure und Propylen­ glykol enthalten ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Farbmittelpräpara­ tion gemäß wenigstens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Farbmittel und Adipinsäurepolyester in Perlmühlen zu Farbpa­ sten formiert.

8. Verfahren zum Färben von Kunststoffen mit einer Farbmittelpräparation, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Farbmittelpräparation gemäß Anspruch 1 verwendet.