WO1997002324A1 - Metodo para la estabilizacion cromatica de pigmentos para polimeros, procedimiento para la coloracion de polimeros, y pigmentos obtenidos por dicho metodo - Google Patents

Metodo para la estabilizacion cromatica de pigmentos para polimeros, procedimiento para la coloracion de polimeros, y pigmentos obtenidos por dicho metodo Download PDF

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WO1997002324A1
WO1997002324A1 PCT/ES1995/000147 ES9500147W WO9702324A1 WO 1997002324 A1 WO1997002324 A1 WO 1997002324A1 ES 9500147 W ES9500147 W ES 9500147W WO 9702324 A1 WO9702324 A1 WO 9702324A1
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orbitals
pigment
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polymer
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PCT/ES1995/000147
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Inventor
Francisco Camacho Juarez
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Variantus, Serviços E Investimentos, Lda.
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04—Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations

Definitions

  • the invention relates to a process for the coloration of polymers, a method for chromatically stabilizing conventional itself pigments containing metallic elements, as well as chromatically stabilized pigments for the coloration of polymers.
  • plastic materials based on polymers such as, for example, PVC, P.E. the P.E.T. and the P.M.M.
  • PVC polyvinyl styrene
  • P.E.T. polyvinyl styrene
  • P.M.M polyvinyl styrene
  • furniture, enclosures, profiles, construction materials such as doors, window frames, carpentry boards, pipes, grilles, as well as covers for electric cables, housings for all types of appliances, containers and packaging can be cited, hoses, sleeves, household and household items, mechanical components, and many more.
  • Such polymers are distinguished, in general, by their low price, their resistance to environmental degrading agents, their easy formability, their low specific gravity, their impermeability etc.
  • the different colors are basically achieved according to the chemical element that has been used in its preparation.
  • chromium or cadmium in yellow pigments, cobalt in blue pigments, copper in green pigments, iron in red pigments, etc. can be cited.
  • a common characteristic of the vast majority of these pigments is that they have a relatively low molecular weight, so their incorporation into materials of similar molecular weights usually produces a satisfactory coloration.
  • the material to be colored had a very high molecular weight, it was not possible to achieve a homogeneous dispersion of the pigment in the material, resulting in the formation of the interfaces and the consequent adverse effects specified above.
  • pigments comprise a metallic element, for example barium, cadmium, cobalt, copper, chromium, iron etc. transported in a polymeric carrier ("carrier") of eg PET, PP or PE, as well as antioxidants, stabilizers and lubricants.
  • carrier eg PET, PP or PE
  • antioxidants, stabilizers and lubricants e.g antioxidants, stabilizers and lubricants.
  • Masterbatches typically used in the coloring of polymers are the so-called FERROCOLOR of FERRO EMANEL and CROMOFIX of INDUSTRIAS QU ⁇ MICAS AUXILIARES DEL PL ⁇ STICO, SA
  • the typical composition of "masterbatches” of the type mentioned above are (in% by weight) 44-49% of a metallic element, 34-40% of a polymer, 4-7% of an antioxidant as well as stabilizers and lubricants. Masterbatches are usually incorporated in an amount of 3 to 10% by weight in the pellet of the polymer to be colored.
  • the basic polymeric pellets, apart from the "masterbatch” usually comprise up to about 50% by weight of a polymer as well as antioxidants, lubricants, stabilizers etc.
  • the object of the present invention is to solve the aforementioned drawbacks in the coloration of polymers according to the state of the art, by chromatically stabilized pigments that are distributed homogeneously in the polymers to be colored.
  • the object of the invention is essentially achieved by pretreatment of pigments containing metallic elements, in themselves conventional, according to a method according to which a conventional pigment itself is subjected to photonic shots of a light of a super-short wavelength. determining the energy applicable to photonic shots based on the difference of the known energy potentials between the inner and outer orbitals of the metallic elements present in the pigment, adjusting the wavelength (X) of the super-short wavelength light that it is applied, to a value of a constant resulting from the division of the speed of light
  • This displacement it can be achieved, for example, by using radiators or 50-N and 65 BL.K black light tubes. of WESTINGHOUSE, RS 750 and RS-45K of PHILIPS and PTL-60L of OSRAM, that is to say by means of a transformation in itself conventional for other applications of the "black” light that usually has a wavelength of around 1.7 x 10 "9 cm (160 to 190 nm) between square peaks, generated and driven outside the radiator.
  • the time and energy required for exposure to the black light of the pigment is calculated based on the molecular weight (n) of a pigment itself, the known molecular weight of the polymer (N), the known atomic structure in terms of number of electrons and valence of the metallic element contained in the pigment.
  • the treated metallic element has, in its outer and inner orbitals, a modified distribution of its electrons, such that the outer orbitals (E) have additional electrons from displacement from the inner orbitals (e), in a number inversely proportional to the value of the molecular weight of the polymer.
  • the light to which the pigments are exposed has a wavelength between 160 and 190 nanometers, commonly called "black" light.
  • it is emitted in pulses and modulated to produce square waves so that it can penetrate through the orbitals of the metallic elements and through the layers formed by the pigments.
  • the black light exposure of the pigments to be treated is 0.08 to 0.12 seconds and preferably 0.1 seconds for every 10 microns thick of the pigments to be treated.
  • the distance (D) which allows variations of plus or minus 20% between the black light source and the surface of the pigment layer, is calculated based on the equation
  • D L xk where L is equal to the wavelength of light, and k is a constant equal to (2x45) xlO 6 m.
  • the constant k is determined as a function of the harmonics of the wavelength multiplied by 10 "6, that is, by the resonance or amplification factor, of the wavelength.
  • the emission power of the black light source (in W), is calculated based on the temperature lifting capacity, according to the black panel standard in degrees celsius, starting from a range of working temperatures in the treatment of pigments between 20 and 33 ° C, preferably between 25 and 28 ° C.
  • the black panel is a well-known international measurement standard for temperature control of a 250 x 100 x 1 mm panel in accordance with the ASTM gray scale on which the energy source to be tested is projected.
  • the exposure of the pigments to black light is carried out in a tunnel through which a conveyor belt is passed in which a layer of pigments of a thickness of 2-3 cm has been deposited, the speed being calculated transport (V) based on the formula
  • V e x 0.10 m / sec where e is equal to a multiple of 0.10 m. Speeds up to 20% higher or lower are also tolerable.
  • the factor e is determined by the fact that a speed of passage of the pigment that allows sufficient "photosensitization" of all the exposed pigment must be found. It should be taken into account in this regard that, basically, excessive exposure is not harmful but that lower exposure may result in insufficient modification of the pigment's outer orbitals.
  • the pigment can be exposed to black light, starting from a thickness of the pigment layer of 0.025 m and a width of 0.31 m and a length of the black light source of 0.65 m, in which case each longitudinal strip of 0.001 m of pigment must be exposed to black light for 1 second.
  • a suitable installation for the treatment of the pigment is, for example, a tunnel protected in such a way that it essentially does not emit black light or suffer from imitations of ambient light inside, consisting of a rectangular body of 5500 x 400 x 450 mm through which a Conveyor belt at a speed of 300 to 430 m / h, fed with untreated pigment at one end by a dosing hopper capable of depositing a layer of 2 to 3 cm thick pigment.
  • the installation also includes six black light emitting tubes of 160 to 190 nm and distributed in successive pairs equidistant longitudinally from the tunnel. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
  • a layer of a "masterbatch" pigment of the CROMOFIX series of INDUSTRIAS QU ⁇ MICAS AUXILIARES DEL PL ⁇ STICO, SA is continuously disposed in a sufficient quantity of an essentially uniform thickness of 25 mm.
  • the pigment already treated in conventional plastic bags is collected.
  • Example 2 The pigment introduced in the tunnel of example 1 is the CROMOFIX pigment Ref. Master 1436 (Series 0) suitable for coloring in yellow Ge-04 of PVC pellets.
  • the metallic element present in said pigment at approximately 45% by weight is cadmium.
  • Example 3 The pigment introduced in the tunnel of example 1 is the CROMOFIX pigment Ref. Master 3003 (Series 0) suitable for coloring in red Ro-01 PVC pellets.
  • the metallic element present in said pigment at approximately 48% by weight is iron.
  • Example 4 A rigid PVC-based profile of conventional composition, yellow in color, with a content of approximately 5% by weight of the pigment of the Example 2 treated according to Example 1, of an approximate length of 30 cm and a width of about 8 cm.
  • the sample was subjected to the determination of the linear expansion coefficient according to UNE 53126-79.
  • the resulting coefficient was 7.6xl0 "5 .
  • Example 5 A rigid PVC-based profile of conventional composition, of red color with a content of approximately 5% by weight of the pigment of Example 4 treated according to Example 1, of an approximate length of 30 cm and of a width of about 8 cm.
  • the sample was subjected to the determination of the linear expansion coefficient according to UNE 53126-79.
  • the resulting coefficient was 7.3xl0 "5 .
  • Example 6 The profile of Example 3 was cut longitudinally and one of the halves was subjected to accelerated aging in an XENOTEST-150 apparatus, for successive periods 24, 48, 72 and 96 hours, while the other half was kept in absolute darkness at 23 ° C and 50% relative humidity to act as a standard sample. After each period, a visual comparison of the exposed samples with the standard sample was made, and no difference could be seen between the colors until 72 hours and a clarification barely noticeable at 96 hours.
  • Example 7 The profile of the example was cut longitudinally
  • Example 8 CROMOFIX "masterbatch" pigments Ref. Master 6004 (Series 0, for green color Ve-04) and Ref. Master 7436 were treated according to the specifications of example 1
  • the treated pigments were incorporated in a proportion of 5% by weight, respectively in conventional PVC pellets, and prepared, by extrusion Conventional, PVC-based slats in a conventional way 1 m long, 3 mm thick and 8 cm wide.
  • the ATLAS camera was programmed to reproduce repetitive cycles of degradation, being recorded during these cycles both the amount of radiation emitted and the number of hours of light and dark elapsed, according to the following specifications:
  • a Dr. Lange microcolorimeter was used, capable of performing color measurements in three coordinates, namely green-red (a *), blue-yellow (b *) and black-white (L *), as well as their differences from the reference standard.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

El procedimiento se realiza empleándose pigmentos que contienen elementos metálicos en sí convencionales, tratados mediante un método de estabilización cromática, a granzas de al menos un polímero a colorear, con anterioridad a la entrada de la masa polimérica en una precámara de extrusión. El método de estabilización consiste en que se modifica la distribución de electrones en los orbitales exteriores de los pigmentos de tal forma que presenta una afinidad a las características de la distribución de electrones en los orbitales exteriores del polímero a colorear, mediante disparos fotónicos de una luz de una longitud de onda supercorta sobre los pigmentos para desplazar electrones desde los orbitales interiores a los orbitales exteriores de los elementos metálicos en los pigmentos, en un número inversamente proporcional al valor del peso molecular que se desea obtener. La energía aplicable a los disparos fotónicos se determina en función de la diferencia de los potenciales energéticos entre dichos orbitales. Para ello, la longitud de onda (X) de la luz de longitud de onda supercorta que se aplica, se ajusta dividiéndose la velocidad de la luz (C) por la constante de Planck (KP), y restándose del resultado un potencial energético superior al potencial energético de dichas órbitas interiores. Los disparos se aplican durante un tiempo que permite una exposición de los pigmentos de 0,1 segundos por cada 10 micras de grosor de los pigmentos a tratar.

Description

TITULO DE LA INVENCIÓN MÉTODO PARA LA ESTABILIZACIÓN CROMATICA DE PIGMENTOS PARA POLÍMEROS, PROCEDIMIENTO PARA LA COLORACIÓN DE POLÍMEROS, Y PIGMENTOS OBTENIDOS POR DICHO MÉTODO
La invención se refiere a un procedimiento para la coloración de polímeros, un método para estabilizar cromáticamente pigmentos en si convencionales que contienen elementos metálicos, asi como a pigmentos cromáticamente estabilizados para la coloración de polímeros.
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
En las últimas décadas, se han ido sustituyendo progresivamente diversos materiales convencionales tales como metales, madera, cerámica y piedra, por materiales plásticos basados en polímeros tales como por ejemplo el PVC, el P.E. el P.E.T. y el P.M.M. A modo de ejemplo se pueden citar muebles, cerramientos, perfiles, materiales de construcción tales como puertas, marcos para ventanas, tableros para carpintería, tubos, rejillas, así como fundas para cables eléctricos, carcasas para todo tipo de aparatos, contenedores y embalajes, mangueras, manguitos, objetos de menaje y para el hogar, componentes mecánicos, y muchos más.
Tales polímeros se distinguen, en general, por su bajo precio, su resistencia a los agentes degradantes medioambientales, su fácil formabilidad, su bajo peso específico, su impermeabilidad etc.
El inconveniente de los polímeros coloreados por métodos convencionales ha sido tradicionalmente la dificultad que presentaba su coloración debido a que, sobre todo al quedar los artículos fabricados expuestos a factores medioambientales, especialmente a la luz solar, y al envejecer dichos artículos, se producía una migración de loε pigmentos. Aunque el pigmento quedaba aparentemente integrado en la masa polimérica, de hecho quedaba aislado debido a la formación de una interfase molecular que impedía su mezcla homogénea con la masa polimérica. Ello conducía a la formación de estratos superpuestos y, en definitiva, a un decoloración irregular por zonas de los artículos poliméricos resultante, como mínimo, en un aspecto seriamente deteriorado.
Por otra parte, cuanto más macromolecular fuera la estructura de los diversos polímeros y cuanto mayor fuera la resistencia a las deformaciones térmicamente inducidas y mayor la resistencia mecánica requerida, más se acentuaban los problemas implicados en la coloración. Así, por ejemplo, en el caso del PVC, a parte de que los problemas de coloración anteriormente mencionados resultaban en que básicamente sólo está disponible en unas calidades suficientes en color blanco, la incorporación de pigmentos presentaba el inconveniente de que también causaba una excesiva modificación del coeficiente de dilatación lineal de los artículos, fragilización, envejecimiento prematuro, así como una excesiva bajada del punto de reblandecimiento.
Los esfuerzos en solucionar estos inconvenientes consistían básicamente en aumentar la homogeneidad de la dispersión de los pigmentos en la masa polimérica mediante la incorporación de aditivos, tales como dispersantes y/o mediante el aumento de la temperatura en las boquillas de extrusión al formarse el artículo. Sin embargo, estos esfuerzos no han producido resultados satisfactorios ya que, por una parte, la dispersión seguía siendo insuficiente para garantizar una coloración permanente y, por otra, por ejemplo en artículos de PVC, el pigmento comenzaba a migrar su superficie externa. Al oxidarse el cloruro del PVC de la superficie del artículo, también se producía una degradación irregular y progresiva del color además de una excesiva rugosidad de la superficie del artículo.
En los pigmentos actuales en sí conocidos que se emplean en la coloración de materiales poliméricos los distintos colores básicamente se consiguen de acuerdo con el elemento químico que se haya empleado en su elaboración. Así, a modo de ejemplo pueden citarse el cromo o cadmio en pigmentos amarillos, el cobalto en pigmentos azules, el cobre en pigmentos verdes, el hierro en pigmentos rojos, etc. Una característica común de la gran mayoría de estos pigmentos, es que tienen un peso molecular relativamente bajo por lo que su incorporación en materiales de pesos moleculares parecidos, suele producir una coloración satisfactoria. Sin embargo, cuando el material a colorear presentaba un peso molecular muy elevado, no era posible conseguir una dispersión homogénea del pigmento en el material, produciéndose la formación de las interfases y los consecuentes efectos adversos más arriba especificados. Los pigmentos comercialmente obtenibles comprenden un elemento metálico, por ejemplo bario, cadmio, cobalto, cobre, cromo, hierro etc. vehiculado en un soporte ("carrier") polimérico de por ejemplo P.E.T., P.P. o P.E., así como antioxidantes, estabilizantes y lubrificantes. El conjunto de los componentes suele denominarse "masterbatch" . "Masterbatches" típicamente empleados en la coloración de polímeros son los denominados FERROCOLOR de FERRO EMANEL y CROMOFIX de INDUSTRIAS QUÍMICAS AUXILIARES DEL PLÁSTICO, S.A. La composición típica de "masterbatches" del tipo anteriormente mencionado son (en % en peso) 44-49% de un elemento metálico, 34-40% de un polímero, 4-7% de un antioxidante así como estabilizantes y lubrificantes. Los "masterbatches" suelen incorporarse en una cantidad de 3 al 10% en peso en la granza del polímero a colorear. Las granzas poliméricas básicas, aparte del "masterbatch" suelen comprender hasta aproximadamente un 50% en peso de un polímero así como antioxidantes, lubrificantes, estabilizantes etc.. Tales granzas son comercializadas por ejemplo por BAYER COMERCIAL HISPANA, S.A. y COMERCIAL HISPANA DE PLÁSTICOS, S.A. OBJETO DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es resolver los inconvenientes anteriormente citados en la coloración de polímeros según el estado de la técnica, mediante pigmentos cromáticamente estabilizados que se distribuyen de manera homogénea en los polímeros a colorear.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención se logra esencialmente mediante el tratamiento previo de pigmentos que contienen elementos metálicos, en sí convencionales, de acuerdo con un método según el cual un pigmento en sí convencional se somete a disparos fotónicos de una luz de una longitud de onda supercorta determinándose la energía aplicable a los disparos fotónicos en función de la diferencia de los potenciales energéticos conocidos entre los orbitales interiores y exteriores de los elementos metálicos presentes en el pigmento, ajustándose la longitud de onda (X) de la luz de longitud de onda supercorta que se aplica, a un valor de una constante resultante de la división de la velocidad de la luz
(C) por la constante de Planck (Kp) , de la que se resta un potencial energético superior al potencial energético de dichas órbitas interiores. Los disparos se aplican durante un tiempo que permite una exposición de los pigmentos de 0,1 segundos por cada 10 mieras de grosor de los pigmentos a tratar. De esta forma se consigue una modificación de la distribución de electrones en los orbitales exteriores de los elementos metálicos resultante en una mayor afinidad que posibilita que los pigmentos puedan interaccionar con las macromoléculas del polímero a colorear. Mediante los disparos fotónicos de luz de longitud de onda supercorta sobre los pigmentos se consigue desplazar electrones desde los orbitales interiores a los orbitales exteriores de los elementos metálicos en los pigmentos, en un número inversamente proporcional al valor del peso molecular que se desea obtener. Este desplazamiento puede conseguirse por ejemplo mediante empleo de radiadores o tubos de luz negra 50-N y 65 BL.K. de WESTINGHOUSE, RS 750 Y RS-45K de PHILIPS y PTL-60L de OSRAM, es decir mediante una transformación en sí conven'cional para otras aplicaciones de la luz "negra" que suele tener una longitud de onda de alrededor de 1,7 x 10"9 cm (160 a 190 nm) entre los picos cuadrados, generada e impulsada fuera del radiador.
Para ello, el tiempo y la energía necesaria para la exposición a la luz negra del pigmento, se calcula partiéndose del peso molecular (n) de un pigmento en sí conocido, del peso molecular conocido del polímero (N) , de la estructura atómica conocida en cuanto a número de electrones y valencia del elemento metálico contenido en el pigmento.
Así, el número de electrones (N) que se ceden desde los orbitales interiores (e) a los orbitales exteriores
(E) , según la siguiente fórmula
1
N = (e-E)
N - n La energía que debe aplicarse para posibilitar esta cesión se calcula de la siguiente fórmula We (erg/seg.) = N + κP
De esta manera, el elemento metálico tratado presenta, en sus orbitales exteriores e interiores, una distribución modificada de sus electrones, de tal manera que los orbitales exteriores (E) presentan electrones adicionales provenientes por desplazamiento desde los orbitales interiores (e) , en un número inversamente proporcional al valor del peso molecular del polímero. Con los pigmentos así modificados, se posibilita una distribución homogénea de los pigmentos en la masa polimérica resultante en una estabilización cromática duradera, sin merma de las cualidades mecánicas ni la resistencia a los agentes medioambientales, del artículo polimérico coloreado con los pigmentos así tratados. La luz a la que se exponen los pigmentos, tiene una longitud de onda comprendida entre 160 y 190 nanómetros, comúnmente denominada luz "negra". Preferentemente, se emite en pulsos y se modula para producir ondas cuadradas a fin de que pueda penetrar a través los orbitales de los elementos metálicos y a través de las capas de formadas por los pigmentos.
La exposición a la luz negra de los pigmentos a tratar, es de 0,08 a 0,12 segundos y preferentemente de 0,1 segundos por cada 10 mieras de grosor de los pigmentos a tratar.
La distancia (D) , que permite variaciones de más/menos un 20% entre la fuente de luz negra y la superficie de la capa de pigmento, se calcula en base a la ecuación
D = L x k donde L es igual a la longitud de onda de la luz, y k es una constante igual a (2x45)xlO6 m . La constante k se determina en función de lo armónicos de la longitud de onda multiplicada por 10"6 es decir por el factor de resonancia o de amplificación, de la longitud de onda.
La potencia de emisión de la fuente de luz negra (en W) , se calcula en función de la capacidad de elevación de la temperatura, según el estándar del panel negro en grados celsius, partiéndose de una rango de temperaturas de trabajo en el tratamiento de los pigmentos entre 20 y 33°C, preferentemente entre 25 y 28°C. El panel negro es un conocido patrón internacional de medida para el control de temperaturas de un panel de 250 x 100 x 1 mm de acuerdo con la escala de grises de ASTM sobre el que se proyecta la fuente de energía que se pretende comprobar.
Convenientemente, la exposición de los pigmentos a la luz negra se realiza en un túnel por el que se pasa una cinta de transporte en la que se ha depositado una capa de pigmentos de un grosor de 2 - 3 cm, calculándose la velocidad de transporte (V) en base a la fórmula
V = e x 0,10 m/seg donde e es igual a un múltiplo de 0,10 m. También son tolerables velocidades hasta un 20% superiores o inferiores.
El factor e queda determinado en función a que se debe encontrar una velocidad de paso del pigmento que permita la "fotosensibilización" suficiente de todo el pigmento expuesto. Debe tenerse en cuenta al respecto que, básicamente, un exceso de exposición no resulta perjudicial pero que una exposición inferior puede resultar en un modificación insuficiente de los orbitales exteriores del pigmento.
Así a modo de ejemplo puede realizarse la exposición del pigmento a la luz negra, partiéndose de un espesor de la capa de pigmento de 0, 025 m y un ancho de 0,31 m y de una longitud de la fuente de luz negra de 0,65 m, en cuyo caso cada franja longitudinal de 0,001 m de pigmento debe estar expuesto a la luz negra durante 1 segundo. Una instalación adecuada para el tratamiento el pigmento es por ejemplo un túnel protegido de tal manera que esencialmente no emita luz negra ni sufra en su interior imisiones de luz ambiental, consistente en un cuerpo rectangular de 5500 x 400 x 450 mm por el que discurre una cinta transportadora a una velocidad de 300 a 430 m/h, alimentada con pigmento sin tratar por uno de sus extremos por una tolva de dosificación susceptible de depositar una capa de 2 a 3 cm de grosor de pigmento. La instalación además comprende seis tubos emisores de luz negra de 160 a 190 nm y distribuidos en parejas sucesivas equidistantemente en sentido longitudinal del túnel. DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES PREFERENTES DE LA INVENCIÓN
A continuación se ilustran características de la invención en base a algunos ejemplos. Ejemplo 1: Se dispone un túnel del tipo anteriormente mencionado, de geometría esencialmente paralelepipédica de 5500 x 450 x 400 mm en cuyo fondo se dispone una cinta transportadora convencional de un ancho de 310 mm que se mueve a una velocidad de transporte de 35 m/minuto (= 2.100 m/h) , y en cuyo techo están dispuestos seis tubos luminiscentes convencionales WESTINGHOUSE 65 BL.K de 40 cm de longitud, de luz negra de 40W cada uno que emiten una luz con una longitud de onda de 180 nm, longitudinalmente en parejas longitudinal y transversalmente equidistantes . Mediante un dosificador convencional dispuesto en la entrada del túnel, se dispone continuamente en la cinta una capa de un pigmento "masterbatch" de la serie CROMOFIX de INDUSTRIAS QUÍMICAS AUXILIARES DEL PLÁSTICO, S.A. en una cantidad suficiente de un grosor esencialmente uniforme de 25 mm. En la salida del túnel se recoge el pigmento ya tratado en sacos de plástico convencionales.
De esta manera, partiéndose de una densidad aproximada del masterbatch de 700 kg/m3, se obtiene un rendimiento de 1.000 kg/h de pigmento tratado.
Ejemplo 2: El pigmento introducido en el túnel del ejemplo 1 es el pigmento CROMOFIX Ref. Master 1436 (Serie 0) apto para la coloración en amarillo Ge-04 de granzas de PVC. El elemento metálico presente en dicho pigmento en aproximadamente un 45% en peso es el cadmio.
Ejemplo 3: El pigmento introducido en el túnel del ejemplo 1 es el pigmento CROMOFIX Ref. Master 3003 (Serie 0) apto para la coloración en rojo Ro-01 granzas de PVC. El elemento metálico presente en dicho pigmento en aproximadamente un 48% en peso es el hierro.
Ejemplo 4: Se preparó un perfil rígido a base de PVC de composición en sí convencional, de color amarillo con un contenido de aproximadamente un 5% en peso del pigmento del ejemplo 2 tratado según el ejemplo 1, de una longitud aproximada de 30 cm y de un ancho de unos 8 cm.
Se sometió la muestra a la determinación del coeficiente de dilatación lineal según norma UNE 53126-79. El coeficiente resultante fue 7,6xl0"5.
Teniéndose en cuenta que, para aplicaciones tan sensibles de perfiles a base de PVC como por ejemplo su uso para guías de persianas, es suficiente un coeficiente de dilatación lineal de SxlO"1, puede observarse que el coeficiente de la muestra amarilla con el pigmento tratado de acuerdo con el ejemplo 1 tiene cualidades mecánicas excelentes.
Ejemplo 5: Se preparó un perfil rígido a base de PVC de composición en sí convencional, de color rojo con un contenido de aproximadamente un 5% en peso del pigmento del ejemplo 4 tratado según el ejemplo 1, de una longitud aproximada de 30 cm y de un ancho de unos 8 cm.
Se sometió la muestra a la determinación del coeficiente de dilatación lineal según norma UNE 53126-79. El coeficiente resultante fue 7,3xl0"5.
Teniéndose en cuenta que, para aplicaciones tan sensibles de perfiles a base de PVC como por ejemplo su uso para guías de persianas, es suficiente un coeficiente de dilatación lineal de 5x1o1, puede observarse que el coeficiente de la muestra amarilla con el pigmento tratado de acuerdo con el ejemplo 1 tiene cualidades mecánicas excelentes.
Ejemplo 6: Se cortó longitudinalmente el perfil del ejemplo 3 y una de las mitades se sometió a envejecimiento acelerado en un aparato XENOTEST-150, durante períodos sucesivos 24, 48, 72 y 96 horas, mientras que la otra mitad se mantuvo en oscuridad absoluta a 23°C y 50% de humedad relativa para que actuara de muestra patrón. Después de cada período, se procedió a la comparación visual de las muestras expuestas con la muestra patrón, no pudiéndose apreciar diferencia alguna entre los colores hasta las 72 horas y una aclaración apenas apreciable a la 96 horas.
Estos resultados confirman la alta estabilidad cromática de los artículos a base de PVC que incorporan los pigmentos de la presente invención, incluso en las condiciones de exposición a la luz extremas simuladas por el envejecimiento en el aparato XENOTEST.
Ejemplo 7: Se cortó longitudinalmente el perfil del ejemplo
4 y unas de las mitades se sometió a envejecimiento acelerado en un aparato XENOTEST-150, durante períodos sucesivos 24, 48, 72 y 96 horas, mientras que la otra mitad se mantuvo en oscuridad absoluta a 23°C y 50% de humedad relativa para que actuara de muestra patrón.
Después de cada período, se procedió a la comparación visual de las muestras expuestas con la muestra patrón, no pudiéndose apreciar diferencia alguna entre los colores.
Estos resultados también confirman la elevada estabilidad cromática de los artículos a base de PVC que incorporan los pigmentos de la presente invención, incluso en las condiciones de exposición a la luz extremas simuladas por el envejecimiento en el aparato XENOTEST.
Ejemplo 8: Se trataron, de acuerdo con las especificaciones del ejemplo 1, pigmentos "masterbatch" CROMOFIX Ref. Master 6004 (Serie 0, para color verde Ve-04) y Ref. Master 7436
(Serie 0, para color marrón Mr-10) de INDUSTRIAS QUÍMICAS
AUXILIARES DEL PLÁSTICO, S.A.
Los pigmentos tratados se incorporaron en una proporción del 5% en peso, respectivamente en granzas de PVC en sí convencionales, y se prepararon, mediante extrusión convencional, listones a base de PVC de forma en sí convencionales de 1 m de longitud, 3 mm de grosor y 8 cm de ancho.
Adicionalmente, de forma análoga, se preparó un tercer listón con el pigmento amarillo del ejemplo 2.
De cada uno de los tres listones, a saber un listón verde, un listón marrón y un listón amarillo, se cortaron transversalmente dos muestras de 10 cm de longitud.
De las 6 muestras obtenidas, tres, una de cada color, se sometieron a un ensayo de envejecimiento acelerado en una cámara ATLAS C135A WeatherOmeter, mientras que las otras tres muestras se mantuvieron en condiciones de oscuridad absoluta a 23°C y 50% de humedad relativa para constituir muestras patrón. Las tres muestras sometidas a envejecimiento se colocaron en los dispositivos de amarre de la cámara ATLAS de tal forma que giraban alrededor de una lámpara de arco Xenón a una velocidad de 1 rpm de tal manera que sólo una de las caras de las muestras quedaba expuesta a la radiación de la lámpara. La radiación de la lámpara de arco Xenón, cuyo espectro va desde la zona ultravioleta hasta la infrarroja, se filtró para reducir las emisiones en longitud más corta y eliminar, en parte, los rayos infrarrojos, para que la radiación tenga una distribución lo más similar posible a la de la luz solar.
La cámara ATLAS se programó para reproducir ciclos repetitivos de degradación, quedando registrados durante dichos ciclos tanto la cantidad de radiación emitida como el número de horas de luz y oscuridad transcurridas, de acuerdo con las especificaciones siguientes:
-ciclos de 102 minutos de luz y 18 minutos de luz con pulverización de agua;
-temperatura del panel negro: 65°C ± 2; -temperatura del bulbo seco: 38°C + 2; -humedad relativa: 40% + 5; -irradiación a 340 nm: 0,47 W/m2;
-duración total del ensayo: 497 horas.
Para detectar cambios de color en las muestras ensayadas respecto de las muestras patrón, se empleó un microcolorímetro Dr. Lange, capaz de realizar mediciones de color en tres coordenadas, a saber verde-rojo (a*) , azul- amarillo (b*) y blanco-negro (L*) , así como sus diferencias respecto al standard de referencia.
Las mediciones de color siguieron una sistemática en sí conocida y consistieron en primer lugar, en realizar una serie de calibraciones al negro y blanco standard del aparato. Posteriormente, se seleccionó el sistema CIE-LAB como programa de lectura, realizándose lecturas de color de cada una de las muestras, referenciadas a cada patrón. De esta manera, se obtuvieron una serie de muestras absolutas correspondientes a los patrones, en coordenadas L*, a*, b*, así como una serie de medidas indicando las diferencias existentes (ÓL*) , (óa*) , (üb*) entre las muestras y dichos patrones en dichas coordenadas. Los resultados de los ensayos que hacen referencia a las lecturas de color, de acuerdo con el sistema CIÉ-LAB, se reflejan en la siguiente tabla:
Tabla 1
Tiempo radicación medidas color color color exposición recibida color amarillo verde marrón (horas) (KJ/m2) CÍE-LAB
0 0 AL* 88 76,9 74,4 óa* -0,9 -29,2 9,2 ób* 54 8,5 14,4
163 261,2 ÓL* 3 0,1 -2,0 úa* 0,6 -0,1 0,9 úb* -23,2 0,1 1,5 ÚE* 25,5 0,8 2,4
354 575,3 ÓL* 4,3 0,2 -2,1 úa* 0,7 1,0 0,6 ób* -34,2 0,2 1,2 ÓE* 34,5 1,3 2,1
497 812.7 ÓL* 5,9 0,62 -1,1 óa* 0,7 -0,4 -0,3 ób* -38,3 -1,3 -1,3 ÓE* 38,75 3,2 1,6
El valor ÓE* resultante del sistema L*, a*, b* , especialmente expresivo para el reconocimiento de diferencias cromáticas, se calcula de la siguiente manera:
ÓE* = MOL*)2 + (óa*)2 + (ób*)2 donde
ÓL* = L* óa* = a* a* ób* = b* siendo p = patrón de color m = muestra de color ensayada.
Los valores ÓE* de la tabla 1 confirman plenamente la estabilidad cromática que confieren los pigmentos de la presente invención, en vistas de que se considera que existe una estabilidad cromática excelente cuando ÓE* < 50.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Método para la estabilización cromática de pigmentos que contienen elementos metálicos para polímeros, caracterizado porque se expone una masa de pigmentos a la radiación de una luz pulsada de ondas cuadradas, de una longitud de onda comprendida entre 160 y 190 nm durante un tiempo y a una intensidad suficientes para desplazar electrones de los orbitales interiores de los elementos metálicos de los pigmentos hacia los orbitales exteriores de dichos elementos metálicos.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el pigmento se expone a la luz durante 0,08 a 0,12 segundos por cada 10 mieras de grosor de la masa de pigmentos.
3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el pigmento se expone durante al menos 0,1 segundos por cada 10 mieras de grosor de la masa de pigmentos.
4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la luz pulsada de ondas cuadradas tiene una longitud de onda de 165 a 180 nm.
5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se realiza a temperatura ambiente.
6. Procedimiento para la coloración de polímeros con pigmentos que contienen elementos metálicos en sí convencionales, caracterizado porque los pigmentos, con anterioridad a su incorporación a la masa polimérica, se someten a un método de estabilización cromática consistente en que se modifica la distribución de electrones en los orbitales exteriores de los pigmentos de tal forma que presenta una afinidad a las características de la distribución de electrones en los orbitales exteriores del polímero a colorear, mediante disparos fotónicos de una luz de una longitud de onda supercorta sobre los pigmentos para desplazar electrones desde los orbitales interiores a los orbitales exteriores de los elementos metálicos en los pigmentos, en un número inversamente proporcional al valor del peso molecular que se desea obtener, determinándose la energía aplicable a los disparos fotónicos en función de la diferencia de los potenciales energéticos entre dichos orbitales, determinándose la longitud de onda (X) de la luz de longitud de onda supercorta que se aplica, dividiéndose la velocidad de la luz (C) por la constante de Planck (Kp), y restándose del resultado un potencial energético superior al potencial energético de dichas órbitas interiores, y aplicándose los disparos durante un tiempo que permite una exposición de los pigmentos de 0,08 -0,2 segundos por cada 10 mieras de grosor de los pigmentos a tratar.
7. Pigmento que contiene un elemento metálico, para la coloración de un polímero caracterizado porque el elemento metálico presenta, en sus orbitales exteriores e interiores, una distribución modificada de sus electrones, de tal manera que los orbitales exteriores (E) presentan electrones adicionales provenientes por desplazamiento desde los orbitales interiores (e), en un número inversamente proporcional al valor del peso molecular del polímero.
8. Pigmento para la coloración de polímeros, caracterizado porque se prepara según el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
9. Polímero coloreado, caracterizado porque contiene un pigmento preparado según el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
10. Polímero coloreado, caracterizado porque contiene el pigmento de la reivindicación 6.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
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