WO2015135536A2 - Verfahren zur oberflächenbehandlung von partikeln, die so erhaltenen partikel und deren verwendung - Google Patents

Verfahren zur oberflächenbehandlung von partikeln, die so erhaltenen partikel und deren verwendung Download PDF

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Petra Fritzen
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Definitions

  • the present invention relates to surface-treated particles, processes for
  • Preparation of the surface-treated particles and their use in particular the surface treatment of titanium dioxide, barium sulfate, zinc sulfide or lithopone particles, and mixtures of these particles with special alkoxylated siloxanes and phthalate-free plasticizers to improve the dispersion in plastics, which are formulated into corresponding polymer compositions divided into the main groups of thermoplastics and thermosets.
  • thermoplastics are linear or branched polymers which, in the case of amorphous thermoplastics, above the glass transition temperature (Tg), in the case of (partly) crystalline thermoplastics above the melting temperature (Tm), in principle become flowable. They can be processed in the softened state by molding, extrusion, injection molding or other molding processes to form parts. The chain mobility is so great that the polymer molecules easily slide off each other and the material reaches the molten state (flow area, polymer melt).
  • the thermoplastics also include thermoplastically processable plastics with pronounced entropy-elastic properties, the so-called thermoplastic elastomers.
  • thermoplastics include all plastics consisting of linear or thermolabelled crosslinked polymer molecules, for example polyolefins, vinyl polymers, polyesters, polyacetals, polyacetates, polycarbonates, in some cases also polyurethanes and ionomers but also TPEs-thermoplastic elastomers (R ⁇ MPP ONLINE, Vers. 3.7, Carlowitz et al Werer, Kunststoffe (Merkness), 1st chapter thermoplastics, Berlin: Springer Verlag (1987), Domininghaus, p. 95 ff).
  • Duromers are plastics which are formed by irreversible and close-meshed crosslinking via covalent bonds of oligomers (technically: prepolymers), more rarely of monomers or polymers.
  • the term "duromer” is used both for the raw materials before crosslinking (see reaction resins) and as a collective term for the cured, mostly completely amorphous resins
  • Duromeres are steel elastic at low temperatures, and they can also be used at higher temperatures , - do not flow viscously, but behave elastically with very limited deformability.
  • thermosets include, inter alia, the technically important substance groups of diallyl phthalate resins (DAP), epoxy resins (EP), urea-formaldehyde resins (UF), melamine-formaldehyde resins (MF), melamine-phenol-formaldehyde resins (MPF ), Phenol-Formaldehyde Resins and Unsaturated Polyester Resins (UPES) (R ⁇ MPP ONLINE, Vers 3.7, Becker, GW, Braun, D .; Woebcken, W., Kunststoff-Handbuch, Volume 10: Duroplaste, 2nd Edition, Hanser : Kunststoff, (1988); Elias (6.) 1, 7, 476 ff.).
  • DAP diallyl phthalate resins
  • EP epoxy resins
  • UF urea-formaldehyde resins
  • MF melamine-formaldehyde resins
  • MPF Phenol-Formaldehyde Resins and Uns
  • plasticizers may be added as additives to make the plastics softer, more flexible, smoother and more elastic in use or for further processing.
  • Plasticizers may be low-volatile esters, fatty oils, or soft resins.
  • the plastics pigments can be added, which are composed of organic or inorganic constituents. For better compatibility, in particular of the inorganic particles, these can be surface-modified.
  • Such surface-modified particles may for example consist of an inorganic oxide, which is optionally provided with a further inorganic coating.
  • inorganic coating for example a titanium dioxide pigment, silicon oxide and aluminum oxide can serve.
  • the inorganic-coated pigment may have an organic coating for influencing the hydrophobicity.
  • suitable organic coating compositions include PDMS (polydimethylsiloxanes) or polyalcohols, such as TMP, or substituted siloxanes, such as polydimethylsiloxane alkyl esters, or reactive coupling agents, such as silanes, zirconates or titanates, or phosphorus-containing organic compounds, or steric acid, Ca, Zn, Mg stearates known.
  • silicone oils of different chain length / viscosity is known from GB 1 288 581, which can be sprayed on either when grinding the pigment or as an emulsion in a pigment slurry.
  • silicone oil surface treatment pigments have good hydrophobicity and, because of their low surface energy, are generally known to be readily incorporated into a low energy plastic environment.
  • Such treated pigments have several disadvantages: ⁇ Silicone oil-treated particles have a strong dusting tendency. For example, although titanium dioxide having a relatively high density of 3.9 g / cm 3 should not necessarily tend thereto, the strong dusting tendency after silicone oil treatment is known from US 3,649,321. The tendency to dust is very problematic during further processing and possibly even relevant to safety.
  • a low bulk density of the silicone-treated pigments leads to problems when packing the pigment in bagged goods, big bags or silos.
  • a high amount of air requires filling with a lower mass per unit pack. If the bagged goods can not be stacked flat on a pallet, the strapping effort or expense increases when the pallets are re-wrapped.
  • Automatic packaging with air delivery which are to be regarded as standard with high performance, has this problem in particular.
  • Silicone surface treatment oils can lead to further problems in the production of commodities, e.g. lack of recoatability,
  • silicone oils or silane-based structures such as methacryloxypropyltrimethoxysilane, are suitable for covering also oxidic surfaces, in order to achieve a hydrophobization or functionalization of the surface and a reduction of the viscosity to allow greater compatibility with the surrounding organic medium and thus a higher efficiency of the pigments used.
  • Silanes are sensitive to hydrolysis and generally require an elevated temperature of about 80 ° C to activate the silyl functionality on the pigment or filler surface and to form a polymeric structure on the surface.
  • Such defects may be: specks in plastic films that are not only aesthetic nature, but can lead to the formation of holes and leaks in the packaging, specks in the injected plastic part can lead to mechanical defects so cause significantly lower tensile strength or impact resistance and Thus, a high reject rate in the injection molding production or even failure of safety-related components made of plastic in the automotive or electronics sector. , ,
  • plasticizers are substances that are added to thermoplastic polymers to make them softer, more flexible and / or more elastic.
  • plasticized PVC contains larger amounts of plasticizers and can be easily processed by calendering or extruding.
  • the flexibility of the plastic for example a PVC film, can be adjusted in a targeted manner.
  • Such films are oxygen and carbon dioxide permeable and have been used for food packaging.
  • the phthalate plasticizers used for this use are sometimes said to have teratogenic and fertility-disturbing effects.
  • softeners with reduced migration tendency are required. Such plasticizers can then be used for food packaging as well as for medical equipment and children's toys.
  • Indispensable requirements for pigments for use in polymers are good flowability and low dusting, good dispersibility and fineness (eg later use in very thin films), fast wettability (to increase throughput in paste production), high possible fill levels (for reduction the storage volume of the stock pastes) and absolute flocculation and settling stability over the period of storage time.
  • an approval for the potential indirect contact with food and / or medical compatibility is required.
  • Surface treated particles to be used in food grade plastic packaging are subject to European standard EC 10/201 1 and / or US FDA standards.
  • pigments There are many requirements for pigments. On the one hand, they have to be optimized with regard to the end use for processing in plastics, on the other hand, the incorporation process into a plasticizer (eg with a dissolver) and its subsequent storage as a paste or liquid as a masterbatch requires a pigment which is suitable for Paints and colors must be optimized. Both requirements can be met in the context of an optimized organic coating. - -
  • the object of the invention is therefore to provide particles for plastic products, which meet the aforementioned requirements, especially with regard to the approval of food packaging, and beyond, eliminate the known disadvantages of the prior art. Surprisingly, it has been found that the particles according to the invention having the features according to the main claim solve the problem.
  • Such particles which have been post-treated with plasticizers and thus have a coating of plasticizers, are not known in the prior art.
  • the invention is therefore directed to particles of Ti0 2 , BaS0 4 , ZnS or lithopone primary particles having a coating with at least one polyether siloxane of the formula (I)
  • R 1 is methyl or hydroxy
  • Z is a branched or unbranched alkylene radical having 2 to 4
  • Carbon atoms preferably 3 carbon atoms
  • m is 2 to 4, preferably 3,
  • n is 1 to 3, preferably 1 or 2, particularly preferably 1,
  • o is 0 or 1, preferably 0, , ,
  • EO x , PO y , BO z an oxyalkylene radical containing oxyethylene (EO), oxypropylene (PO) and / or oxybutylene units (BO), wherein x, y and z are> 0 and at least one of x , y and z are not equal to 0,
  • R 3 is hydrogen, when n is 1, or a hydrocarbon radical having 1 to 4 carbon atoms,
  • a is from 20 to 200, preferably from 30, from 40, from 50, from 60 to 170, to 160, to 150, to 140, to 130, to 120, to 110 and in particular to 70 to 100,
  • b is from 1 to 50, preferably from 2, from 3, from 4 to 30, to 25, to 20 and particularly preferably from 5 to 15, with the proviso that when none of the radicals R is R, b is at least 3,
  • the at least one phthalate-free plasticizer is present in a proportion of 0.01 to 4.0 wt .-%, preferably 0.05 to 2.0 wt .-%, more preferably 0, 1 to 1, 6 wt .-% .
  • the radicals R and R in the formula (I) or R 3 in the formula (II) may each have different meanings if a plurality of radicals R, R and R 3 in a polyethersiloxane of the formula (I) are present.
  • R at one end of the molecular chain may have the meaning of methyl and R at the other end of the molecular chain, for example, the meaning of R 1 , which in turn may have a meaning other than one or more R in the side chain when b is a number from 1 to 50 stands.
  • R 3 in the polyether radical of the formula (II) in the case of several radicals R in a polyethersiloxane of the formula (I) in each radical R may each have a different meaning.
  • the particles of the invention from Ti0 2 , BaS0 4 , ZnS or lithopone primary particles are prepared, which after drying with the polysiloxane compound of formula (I) as above, which are described in DE 102013226800 first described, and the phthalate-free plasticizer be, wherein the coating is formed.
  • a coating according to the invention may consist of at least one layer applied to a particle, for example also of two layers. Within a layer, the layer thickness can vary.
  • a layer can consist of several components which are regularly or irregularly distributed within the layer, or the components can also be distributed over different layers.
  • the at least one layer can cover the surface of a particle in whole or in part.
  • the coating according to the invention may preferably comprise a layer which comprises at least one polysiloxane compound of the formula (I) and at least one phthalate-free plasticizer, the two components being randomly distributed within the layer. More preferably, the layer covers the entire particle surface.
  • the oxyalkylene group (EO x , PO y , BO z ) may preferably be from 0 to 50% by weight, preferably from 5 to 35% by weight, more preferably from 15 to 30 Wt .-% oxyethylene groups based on the total mass of the radical R have.
  • the alkylene radical is a radical according to the invention - (CH 2) 2 4 oxyalkylene group and a radical -0- (CH2) 2- 4 - understood.
  • the molar fraction of oxybutylene groups based on the sum of oxypropylene and oxybutylene groups is preferably not more than 50%, preferably up to 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 and in particular up to 5%.
  • the numerical proportion of unmodified siloxane fragments with the index a is preferably up to 20 times greater than the proportion of polyether-modified siloxane fragments with the index b, preferably up to 20 times, up to 19, up to 18, up to 17, up to 16 , up to 15, up to 14, up to 13, up to 12, up to 11, up to 10, up to 9, and most preferably up to - - to 8 times.
  • the index a is at least 7 times the index b, more preferably at least 8 times, 9 times, 10 times, 1 times, and especially at least 12 times the index b.
  • the numerical ratio of index a to index b is preferably 8 to 18, preferably 9 to 15 and particularly preferably 10 to 12.
  • the index o is equal to zero.
  • the fragment with the index o is preferably an unbranched radical, more preferably an unbranched radical with 3 carbon atoms.
  • the fragment with the index o is particularly preferably a glyceryl radical, particularly preferably an n-glyceryl radical, which terminally carries the group -O-Z.
  • the radical Z is preferably a linear propylene radical.
  • the radical R 3 is preferably a hydrogen.
  • particles according to the invention having a coating with at least one compound of the formula (I) where in formula (I):
  • R is a polyether radical of formula (II), wherein
  • Z is an unbranched alkylene radical having 2 to 4 carbon atoms, preferably 2 or 3 carbon atoms,
  • x is 0 to 20, preferably 3 to 15, particularly preferably 4 to 10,
  • y is 5 to 100, preferably 8 to 50, particularly preferably 10 to 30,
  • z is 0 to 20
  • the numerical ratio of index a to index b is preferably 8 to 18, preferably 9 to 15 and particularly preferably 10 to 12.
  • the index x is less than or equal to 1, 2 preferably less than 1, 1, more preferably less than 1, less than 0.9, less than 0.8, less than 0.7, less than 0.6, less than 0.5, less than 0, 4; less than 0.3 and in particular less than 0.2. - -
  • the index x is preferably between 0.05 and 1.2 times the sum of the indices (y + z), preferably between 0.07 and 0.8 times, in particular between 0.1 and 0.5 times.
  • the index z is less than or equal to the index y, preferably less than or equal to the half, the third, the quarter, the fifth, the sixth, the seventh, the eighth, the ninth and in particular less than or equal to one tenth of Indexes y is.
  • an oxybutylene group is linear, ie- (CH 2 ) 4-O- and / or branched, ie CH (CH 2 CH 3 ) CH 2 -O-.
  • particles according to the invention having a coating with at least one compound of the formula (I) where in formula (I):
  • R is methyl
  • R 3 is hydrogen
  • the particles according to the invention consist of titanium dioxide.
  • Polyether siloxanes in the context of the invention are compounds of the formula (I).
  • siloxane fragments of the formulas (I) and (II), as well as the siloxane fragments (EO x , PO y , BO z ) and R can be constructed statistically.
  • Statistical distributions are blockwise constructed with an arbitrary number of blocks and an arbitrary sequence or a randomized distribution, they can also be constructed alternately or form a gradient over the chain, in particular they can also form all mixed forms in which optionally groups of different Distributions can follow one another. Special designs may cause statistical distributions to be constrained by execution. For all areas that are not affected by the restriction, the statistical distribution does not change.
  • the surface-treated particles according to the invention comprise phthalate-free plasticizers.
  • Phthalate-free means that the plasticizers according to the invention do not comprise 1, 2-phthalic acid esters.
  • Plasticizers which are used to treat the primary particles of TiO 2 , BaSO 4 , ZnS or lithopone for the preparation of the particles according to the invention therefore comprise phthalate-free plasticizers from the group consisting of esters of aliphatic hydrocarbons having 6 to 21 carbon atoms with at least one acid group selected from a carboxyl group -C0 2 H, sulfonyl group -S0 3 H, or sulfinyl group -S0 2 H, with a mono- or polyhydric aliphatic alcohol preferably having six to twenty carbon atoms or a mono- or dihydric aromatic alcohol or mixtures thereof, and esters of aromatic 1,4-para-dicarboxylic acids, preferably 1,4-benzenedicarboxylic acid, or aromatic tricarboxylic acids
  • phthalate-free plasticizers are named:
  • Esters of aliphatic hydrocarbons having 6 to 21 carbon atoms with at least one acid group selected from a carboxyl group such as esters of polybasic aliphatic carboxylic acids, for example Alkylcarbonklarealkylester or Alkyldicarbonklaredialkylester, Polyethylenglcoldialkylcarbonklar, especially esters of polyhydric cycloaliphatic carboxylic acids, such as esters of cyclohexanedicarboxylic acid, especially esters of 1, 2 cyclohexanedicarboxylic acid; with a monohydric or polyhydric aliphatic alcohol or mixtures thereof;
  • At least one acid group selected from a sulfonyl group -SO 3 H, or sulfinyl group -S0 2 H, with a mono- or polyhydric aliphatic or aromatic alcohol or mixtures thereof I; for example
  • Aliphatic hydrocarbon having 6 to 21 carbons with at least one
  • Acid group in the context of the invention comprises straight-chain, branched or cyclic aliphatic hydrocarbons which may also have one or more substituents.
  • Aromatic hydrocarbon such as aromatic 1, 4-dicarboxylic acids or aromatic tricarboxylic acids for the purposes of the invention comprises aromatic C 6 to d 4
  • Hydrocarbons which may also have one or more substituents.
  • monohydric or polyhydric aliphatic alcohols are meant according to the invention those having six to twenty carbon atoms with one or more hydroxy groups which, as mentioned above, straight-chain, branched or cyclic aliphatic
  • Hydrocarbons which may also contain one or more functional groups as mentioned above, may be. These also include oligomers of glycols such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, etc.
  • phthalate-free plasticizers 1, 2-dicisononyl cyclohexanedicarboxylate (hexamold dinch-BASF, Elatur CH-Evonik), alkanesulfonic acid phenyl ester, alkanesulfonic acid diphenyl ester (Mesamoll-Lanxess), bis (2-ethylhexyl) 1,4-benzene dicarboxylate (Oxosoft GPO-Oxea) are preferred. , Triethylene glycol bis (2-ethylhexanoate) (Oxosoft 3G8 - Oxea), trioctyl trimellitate (Oxea).
  • An advantage of the surface-treated particles according to the invention is the improved dusting tendency compared to prior art pigments, e.g. treated with silicone oil is significantly reduced. This reduces emissions of dust during further processing. Furthermore, possible dust explosions are prevented.
  • a further advantage of the particles according to the invention is that they are not subject to any restrictions under current regulations, such as the European standard EC 10/2011 and / or standards of the American FDA, with respect to their use in food packaging.
  • a further advantage of the particles and compositions according to the invention is that the pressure filter values are lowered compared to the prior art. This increases the service life of the processing equipment, especially the extruder and reduces their cleaning cycles. - -
  • Another advantage of the particles according to the invention is their powder flowability, which is particularly in the discharge of big bags and silo vehicles in the further processing of the particles or in the direct use of the particles in the metering via pneumatic systems and powder screws in the processing unit (eg extruder or kneader) reflected.
  • compositions can be formulated in many ways. This manifests itself in that the compositions can be formulated on the basis of thermoplastics, thermosets and plasticizers. This means for the processing industry, such as Paste manufacturers, compounders and masterbatchers have the advantage that the particles according to the invention can be used without further adjustments. This generates a financial advantage and formulation flexibility.
  • Another advantage of the particles according to the invention is the low agglomeration tendency due to the coating according to the method of the invention.
  • primary particles are to be understood as meaning particles which are obtained as end products from their respective production processes and are thus present as particles of TiO 2 , BaSO 4 , ZnS or lithopone composed of crystallites and / or amorphous units.
  • the primary particles for example of TiO 2 , can be subjected to an inorganic pretreatment. These particles can then be treated with the polysiloxanes of formula (I) and plasticizers and subsequently ground. In the milling process and then migrate to the surface of the - -
  • titanium dioxide these are, for example, polymorphic forms, rutile, anatase or brookite.
  • the titanium dioxide can be prepared by various methods known in the art.
  • Various hydrated forms of titanium dioxide can also be used according to the invention.
  • titanium dioxide is approved under the name E171 according to food additive regulation 231/2012 / EC, and under the name Cl 77891 according to the cosmetic regulation EC 1223/2009.
  • Barium sulfate is used according to the invention under the names barite, baryte, barite white and blanc fixe.
  • the different crystal forms of zinc sulfide are used, the alpha-zinc sulfide, known in nature as wurtzite and / or the beta-zinc sulfide, known in nature as zinc blende and sphalerite.
  • mixtures of said pigments can also be surface-treated according to the invention.
  • the mixtures can be made by mixing the pigments previously prepared in pure form or by co-precipitation, in particular in the form of lithopone.
  • these mixtures are primary particles.
  • unmodified or inorganically modified titanium dioxide is used. To treat the surface of the Ti0 2 - base body is ground and then covered with one or more layers of inorganic substances.
  • the substance to be precipitated is first added in dissolved form. For this purpose, it is necessary to set a pH in the suspension at which the inorganic substance does not precipitate as a solid. From this suspension is then precipitated by a pH change to the neutral point, the inorganic substance.
  • the oxides or hydroxides of aluminum, of silicon, of zirconium and also of titanium are used in this treatment (J. Winkler, Titandioxid, (2003), Chapter 3.4, pp. 38-41, ISBN 3-87870-738-X ).
  • the surface of the titanium dioxide particles is modified accordingly, so that the particles consist of at most 99 wt .-% of titanium dioxide, preferably at most 95 wt .-%, more preferably at most 85 wt .-% based on the total mass of the particle. Further preferably, the particles are at least 80 wt .-%, preferably at least 85 wt .-%, more preferably at least 90 wt .-% of titanium dioxide based on the total mass of the particles.
  • the inorganic titanium dioxide particles are primary particles in the sense of the invention. - -
  • Preferred particles are titanium dioxide particles, optionally inorganic modified.
  • the surface treatment according to the invention preferably increases the packing density of the particles, which then becomes apparent in a reduced bulk density and also in improved flowability.
  • the surface-treated particles according to the invention preferably have a reduced dust tendency.
  • the dust tendency can be determined in a so-called dust chamber.
  • a defined amount of particles e.g. 100g
  • exposed in a downpipe to the free fall in the atmosphere of the environment.
  • the particles sediment in the atmosphere at the bottom of a cylinder and a part remains as dust in the gas phase of the drop volume.
  • the volume above the sediment is sucked off and the dust collected is filtered off. By weighing the filter, the amount of dust is determined.
  • the particles according to the invention preferably have a dust mass of less than 30 mg / 100 g of surface-treated particles, preferably of less than 10 mg / 100 g of surface-treated particles.
  • the powder flowability can with a z. B. Ring shear device RST -XS (Schulze, Powder and Bulk Solids, Springer, 2006, Chapter 3.1 .4, page 42).
  • the bulk material sample is loaded in a measuring cell from above with a force (normal force) of 3.5 kPa. During the measurement, the shear cell rotates slowly ( ⁇ ). This results in a shear deformation of the bulk material sample. The required force (Fi and F 2 ) is measured. From the ratio of solidification stress ⁇ ⁇ to bulk material strength o c , the flowability ff c of the bulk material is determined. The greater the flowability ff c , the better the bulk material flows.
  • the particles according to the invention preferably have a powder flowability of greater than 2.1.
  • the determination of the powder flowability can be determined analogously to ASTM D6773-08.
  • the dispersibility of the surface-treated particles according to the invention can be determined and evaluated on the basis of the pressure increase in front of a filter (with mesh size to be specified) which is produced when extruding a polymer melt through a sieve packet (pressure filter value).
  • the test can z. For example, in accordance with DI N EN 13900-5: 2005. - -
  • compositions according to the invention in the form of masterbatches have a pressure filter value (14 ⁇ ) of up to 10 bar * cm 2 / g, more preferably of up to 5 bar * cm 2 / g and in particular of up to 3 bar * cm 2 / g ,
  • the pressure filter values can be determined as described in the examples.
  • Another way of assessing dispersibility is to determine and evaluate the number of agglomerates in a flat film. Agglomerates are recognizable as specks. The number of specks should be as low as possible.
  • Another way of assessing dispersibility is to determine the fineness of the particles of the invention, e.g. in a white paste under defined dispersing conditions.
  • a grindometer according to Hegman is suitable for this purpose. The determination may e.g. according to DIN EN 21524 (according to ISO 1525).
  • the particles of the invention should be as fine as possible, preferably less than 20 ⁇ , more preferably less than 18 ⁇ , especially less than 16 ⁇ .
  • Another object of the invention is the use of the particles according to the invention for the preparation of polymer compositions.
  • the particles according to the invention are preferably used for the production of compositions, in particular polymer compositions, containing the particles according to the invention, for processing into plastic moldings or films.
  • a further subject of the invention are thus compositions comprising at least one polymer and at least particles according to the invention.
  • compositions according to the invention contain, in addition to the particles according to the invention, at least one polymer.
  • thermosets are thermoplastics.
  • suitable thermosets are unsaturated polyester resins (UP), phenolic resins, melamine resins, formaldehyde molding compounds, vinyl ester resins, diallyl phthalate resins, silicone resins or urea resins.
  • thermoplastic materials are, for example, polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, PET, - -
  • Polystyrene its copolymers and blends, polycarbonate, PMMA, or polyvinyl chloride suitable.
  • thermoplastic compositions according to the invention are preferably processed into masterbatches and / or plastic films.
  • compositions are preferably processed into masterbatches, plastic moldings and / or plastic films.
  • duromer-containing compositions according to the invention are processed to form plastic molded articles.
  • the particles according to the invention can be prepared according to processes of the prior art, but they are preferably prepared by the process described below.
  • Another object of the invention is thus a process for the surface treatment of Ti0 2 , BaS0 4 , ZnS or lithopone primary particles, wherein the primary particles with at least one polyether siloxane of the formula (I)
  • RR 1 is methyl or hydroxy
  • R is a polyether radical of the formula (II):
  • Z is a branched or unbranched alkylene radical having 2 to 4 carbon atoms, preferably 3 carbon atoms, - m is 2 to 4, preferably 3,
  • n is 1 to 3, preferably 1 or 2, particularly preferably 1,
  • o is 0 or 1, preferably 0,
  • EO x , PO y , BO z an oxyalkylene radical containing oxyethylene (EO), oxypropylene (PO) and / or oxybutylene units (BO), wherein x, y and z are> 0 and at least one of x , y and z are not equal to 0,
  • R 3 is the same or different hydrogen, when n is 1, and one
  • Hydrocarbon radical having 1 to 4 carbon atoms, and with the proviso that in R the sum of carbon and oxygen atoms is at least 70,
  • a is from 20 to 200, preferably from 30, from 40, from 50, from 60 to 170, to 160, to 150, to 140, to 130, to 120, to 110 and in particular to 70 to 100, b 1 to 50, preferably from 2, from 3, from 4 to 30, to 25, to 20 and particularly preferably 5 to 15, with the proviso that when none of the radicals R is R, b is at least 3,
  • the at least one phthalate-free plasticizer in a proportion of 0.01 to 4, 0 wt .-%, preferably 0.05 to 2.0 wt .-%, more preferably 0, 1 to 1, 6 wt .-% is used .
  • the data in% by weight being based on the weight of the dried primary particles used.
  • the surface treatment of the primary particles can be done dry or wet, in the case of wet execution, this is preferably carried out in emulsion. If the surface treatment is carried out with an emulsified polyethersiloxane of the formula (I), this can be done with the addition of emulsifiers.
  • oil-in-water emulsions comprising 5 to 70% by weight of polyethersiloxanes, 1 to 20% by weight of emulsifiers and 20 to 94% by weight of water are preferred.
  • Processes for the preparation of silicone emulsions are known to the person skilled in the art. The preparation is usually carried out by stirring all constituents and optionally subsequent homogenization with jet dispersants, rotor-stator or rotor-rotor homogenizers, colloid mills or high-pressure homogenizers. Methods of emulsion preparation are described e.g. in EP0093310, DE2555048, EP1132417. All emulsifiers known to those skilled in the art for preparing polysiloxane emulsions, e.g. anionic, cationic, amphoteric or nonionic emulsifiers.
  • anionic emulsifiers are: alkyl sulfates, especially having 8 to 22 carbon atoms in the alkyl group, alkyl and alkylaryl ether sulfates having 8 to 22 carbon atoms in the alkyl group and 1 to 40 oxyethylene or oxypropylene units.
  • Sulfonates in particular alkylsulfonates having 8 to 22 carbon atoms, alkylarylsulfonates having 8 to 22 carbon atoms, mono- and diesters of sulfosuccinates, salts of carboxylic acids having 8 to 22 carbon atoms in the alkyl, aryl, alkaryl or arylalkyl unit.
  • Phosphoric acid monoesters and diesters and their salts in particular alkyl and alkaryl phosphates having 8 to 22 carbon atoms in the organic moiety, alkyl ether and alkaryl ether phosphates having 8 to 22 carbon atoms in the alkyl or alkaryl moiety and 1 to 40 oxyethylene moieties.
  • the counterions may be alkali metal cations, ammonium or protonated substituted amines such as trimethylamine or triethanolamine. Normally, ammonium, sodium and potassium ions are preferred.
  • Exemplary, but not limited, cationic emulsifiers are: salts of primary, secondary and tertiary fatty amines having 8 to 24 carbon atoms with acetic acid, sulfuric acid, hydrogen chloride and phosphoric acids. Quaternary alkyl , and alkylphenylammonium salts, especially those having from 6 to 24 carbon atoms, especially their halides, sulfates, phosphates and acetates. Alkylpyridinium, alkylimidazolinium and Alkyloxazoliniumsalze, especially those having an alkyl chain of up to 18 carbon atoms, especially their halides, sulfates, phosphates and acetates.
  • Suitable amphoteric emulsifiers are: amino acids with long-chain substituents, e.g. N-alkyldi (aminoethyl) glycine or N-alkyl-2-aminopropionic acid salts.
  • Betaines such as e.g. N- (3-acylamidopropyl) -N, N-dimethylammonium salts with an acyl radical of 8 to 20 carbon atoms.
  • nonionic emulsifiers are: polyoxyethylene condensates of fatty acids or fatty alcohols having 8 to 22 carbon atoms with up to 95 wt .-% oxyethylene content based on the molecular weight of the emulsifier; Polyoxyethylene derivatives of phenols having 6 to 20 carbon atoms on the aromatic and up to 95 percent oxyethylene content; Oxyethylene condensates of fatty acid monoesters of glycerol having from 10 to 22 carbon atoms and up to 95 percent oxyethylene; Sorbitan esters of fatty acids having from 10 to 22 carbon atoms; Polyoxyethylene sorbitan esters of fatty acids having 10 to 22 carbon atoms; ethoxylated amides, exoxylated amines, alkoxylated polysiloxanes, block copolymers of propylene, ethylene oxide and / or other epoxides.
  • the abovementioned fatty structures usually represent the lipophilic part of the emulsifiers.
  • a common fatty group is an alkyl group of natural or synthetic origin.
  • Known unsaturated groups are the oleyl, linoleyl, decenyl, hexadecenyl and dodecenyl radicals.
  • Known saturated groups are lauryl, stearyl, myristyl, palmityl residues.
  • Alkyl groups may be cyclic, linear or branched.
  • emulsifying an emulsifier or a mixture of several different emulsifiers can be used, wherein preferably at least one nonionic emulsifier, such as ethoxylated fatty acids, ethoxylated linear or branched fatty alcohols, sorbitan fatty acid esters or ethoxylated sorbitan fatty acid esters should be included.
  • nonionic emulsifier such as ethoxylated fatty acids, ethoxylated linear or branched fatty alcohols, sorbitan fatty acid esters or ethoxylated sorbitan fatty acid esters should be included.
  • known compounds such as polyacrylic acid, polyacrylates, cellulose ethers such as carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose, natural gums such as xanthan gum, and polyurethanes as well as preservatives and other conventional additives known to those skilled in the art may be added to the emulsions as thickeners.
  • the particles can be surface-treated in a one-step or two-step process.
  • the mixing and grinding takes place simultaneously.
  • the primary particles may be admixed with the polyethersiloxanes of the formula (I) and the phthalate-free plasticizers in the first stage.
  • the primary particles may be admixed with the polyethersiloxanes of the formula (I) and the phthalate-free plasticizers in the first stage.
  • the primary particles are preferably subsequently or simultaneously mixed and mixed with at least one of the polyethersiloxanes of the formula (I) and at least one phthalate-free plasticizer according to the invention.
  • the polyethersiloxanes of the formula (I) and the phthalate-free plasticizers according to the invention are added to the primary particles in succession.
  • a ploughshare mixer is used for mixing.
  • the first stage is preferably carried out at room temperature or temperatures up to 60 ° C.
  • the particles of the first stage are ground.
  • Preferred mills are steam jet mills, pin mills, air jet mills, roll mills or ball mill mills, particularly preferred is a steam jet mill.
  • the grinding can be carried out at atmospheric pressure or at elevated pressure up to 20 bar, preferably up to 19 bar, 18 bar, 17 bar, 16 bar, 15 bar, 14 bar, 13 bar, 12 bar, 1 1 bar, 10 bar, 9 bar, 8 bar, 7 bar, 6 bar, 5 bar, 4 bar, 3 bar or up to 2 bar.
  • up to 20 bar preferably up to 19 bar, 18 bar, 17 bar, 16 bar, 15 bar, 14 bar, 13 bar, 12 bar, 1 1 bar, 10 bar, 9 bar, 8 bar, 7 bar, 6 bar, 5 bar, 4 bar, 3 bar or up to 2 bar.
  • the particles are preferably ground in a steam jet mill at a pressure of 8 to 20 bar, preferably 10 to 19 bar, more preferably 12 to 18 bar.
  • the particles are preferably surface-treated in a one- or two-stage process.
  • the polyethersiloxanes used according to the invention can be prepared by noble metal-catalyzed hydrosilylation of the linear or branched siloxanes of the formula (Ia)
  • RR 1 methyl or hydroxy and R is hydrogen, with the abovementioned definitions of the radicals and indices, with terminally unsaturated polyethers, as described for example in EP1520870.
  • the hydrosilylating polyethers correspond to the formula (IIa)
  • starting alcohols which lead to branched polyethers, which then have two or more oxyalkylene chains, can be used for the preparation of these polyethers.
  • Starting alcohols are exemplary, , -
  • Trimethylolpropane monoallyl ether or the glycerol monoallyl ethers Preferred according to the invention are glycerol monoallyl ethers, in particular the terminal allylic substituted glycerol monoallyl ether.
  • the hydrogen siloxanes used in the preparation of the polyether siloxanes can be prepared as described in the prior art, for example in EP1439200.
  • the unsaturated polyethers used can be prepared starting from unsaturated starting alcohols by the methods known in the literature of alkaline alkoxylation or using DMC catalysts as in the prior art, as described for example in DE102007057145.
  • compositions refer to the total composition. If mean values are given below, these are, unless stated otherwise, weight average (weight average). If measured values are given below, these values were determined at a pressure of 101325 Pa and a temperature of 25 ° C, unless stated otherwise.
  • Figure 1 The figure shows the principle of the dust chamber, whose operation is described in detail in Example 2 in V1.
  • the digits mean: 1) case box, 2) release lever, 3) glass cylinder, 4) slider, 5) rubber seal, 6) test tube (filled with quartz cotton), 7) +9) wash bottle (filled with quartz cotton), 8) vacuum pump, - -
  • Figure 2 The figure shows the principle of the measuring cell of the ring shear device RST-XS, whose operation is described in detail in Example 2 V2.
  • ⁇ rotation of the measuring cell
  • Fi and F 2 forces to hold back the lid of the measuring cell
  • F N normal force of the lid on the measuring cell.
  • the starting material for the dry surface treatment of titanium dioxide was a TiO 2 in rutile modification with an inorganic modification of silica and alumina directly from the spray dryer. This powder was added to the components indicated in Table 1 attached to the end of the description in amounts as indicated and homogenized in a Lödige mixer for 60 seconds. Thereafter, the surface-treated Ti0 2 was ground dry in a steam jet mill with 18 bar steam. Alternatively, the grinding can be done by means of pin mill, air jet mill, roller mill or ball mill. In the following Examples 2-4, investigations were conducted on the samples thus prepared.
  • the starting material for the wet surface treatment of Ti0 2 with polyethersiloxanes and phthalate-free plasticizers was a Ti0 2 filter cake after the inorganic modification, wherein the Ti0 2 was present in the rutile modification and the inorganic modification consisted of silica and alumina.
  • This filter cake was redispersed in water by means of a dissolver and to the suspension a polyethersiloxane emulsion and phthalate-free plasticizer were added.
  • This suspension obtained was spray dried and then the spray grain was ground dry with a steam jet mill with 18 bar steam.
  • the starting material for the dry surface treatment of lithopone with polyethersiloxanes was lithopone, which had been produced in a wet-chemical co-precipitation of BaS0 4 and ZnS and which had not yet been dry-ground, ie steam jet-milled.
  • This powder was mixed with polyethersiloxane and phthalate-free plasticizers and homogenized in a Lödige mixer for 60 seconds.
  • the lithopone wetted with polyethersiloxane and phthalate-free plasticizers was ground dry in a steam jet mill with 10 bar of steam. Alternatively, the grinding can be done by means of pin mill, air jet mill, roller mill or ball mill.
  • the powder flowability is determined with the RST -XS ring shear device.
  • the bulk material sample is filled into the measuring cell and loaded from above via a lid with a force (normal force) of 3.5 kPa.
  • a force normal force
  • the shear cell rotates slowly ( ⁇ ).
  • the lid is prevented from rotating by means of two tie rods. This results in a shear deformation of the bulk material sample.
  • the required force (Fi and F 2 ) is measured. From the ratio of solidification stress ⁇ ⁇ to bulk material strength o c , the flowability ff c of the bulk material is determined. The measurement results are shown in Table 1.
  • thermoplastic compositions are also referred to as masterbatches. These masterbatches can be prepared according to the following instructions. - -
  • a dry blend of the surface-treated pigments (TiO 2 ) to be investigated and polyethylene as an example of a thermoplastic (LDPE: Lupolen Pureil 1800 SP 15) in a concentration of 50% by weight was prepared by weighing both components in a plastic bottle and then 15 min were mixed on a potholder.
  • the resulting dryblend was then added to the Brabender dosing unit and fed via a screw conveyor to the Leistritz DS ZSE 18HP twin-screw extruder for processing. With a speed of 150 revolutions per minute (rpm) and a temperature setting of 150 ° C in all zones, the processing was carried out to masterbatch.
  • the polymer strand was granulated.
  • compositions containing samples 1-5 were prepared according to Table 1.
  • white pastes were prepared.
  • DOP dioctyl phthalate
  • compositions containing samples 1-5 were prepared according to Table 1.
  • the dispersibility was evaluated in a pressure filter test on the basis of the pressure increase in front of the filter, which is produced by extruding a polymer melt through a sieve packet.
  • the determination of the pressure filter value was carried out with the single-screw extruder Brabender Plasti-Corder LAB Station (screw diameter: 30 mm / 25D). It was a Siebvers the Fa. GKD with a PZ-Microdur 14 (filter fineness nominally 14 ⁇ ) and a supporting fabric with 315 ⁇ mesh size used. , -
  • the extruder was heated to a temperature of 200 ° C.
  • the temperature of the filter equipment was set at 230 ° C.
  • the filter receiver was installed with the sieve pack.
  • the melt stream was passed over the sieve packet and the computer-aided measurement data acquisition was started.
  • the measured data were recorded up to a maximum pressure of 150 bar or with a slight increase in pressure up to a duration of 60 minutes.
  • the throughput was 40 g / min.
  • Table 1 The measurement results are shown in Table 1 below.
  • the measure of the dispersion quality is the pressure filter value (DF), which is calculated according to the following formula:
  • the samples according to the invention have good dispersibility.
  • the examination of the dispersing behavior of pigments in polymers is based on the number of agglomerates in a flat film.
  • the masterbatches according to Example 3 (V1) were extruded into films according to the following procedure.
  • the masterbatches were diluted with LDPE granules (Pureil PE 3020H) to a concentration of 10% by weight of pigment (TiO 2 ).
  • LDPE granules Pureil PE 3020H
  • TiO 2 a concentration of 10% by weight of pigment
  • the results were graded in a five-step system, with grade 1 no specks, grade 2 scattered specks (there were test areas with 1 to 2 specks but also test areas without specks), grade 3 moderate number of specks (all test areas had specks, average these at less than 5 per test area), Grade 4 many specks (all test areas had 5 to 10 specks) and Grade 5 very many specks (on average, all test areas had at least 10 specks).
  • the values in Table 1 below are given as a score of the count of 5 test areas. From Grade 3, the masterbatches are unsuitable for the production of foils.
  • the samples according to the invention have good dispersibility.
  • the granularity of pigments in a white paste is to be determined under defined dispersing conditions.
  • 3 g of the prepared white pastes according to Example 3 (V2) were stirred well in a plastic cup with the same amount of DOP with the spatula.
  • the diluted paste was first applied to the Hegman wedge (Grindometer) on the Hegmann wedge from 0 to 100 ⁇ m, and then the correspondingly fine samples were applied to the Hegmann wedge from 0 to 25 ⁇ m (Erichsen).
  • the visually determined fineness values in ⁇ were noted and are shown in Table 1 below. A fineness of greater than 20 ⁇ shows a poor dispersion. Table 1

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft oberflächenbehandelte Partikel, Verfahren zur Herstellung der oberflächenbehandelten Partikel sowie deren Verwendung, insbesondere die Oberflächenbehandlung von Titandioxid-, Bariumsulfat-, Zinksulfid oder Lithopone-Partikeln, sowie Mischungen dieser Partikel mit speziellen alkoxylierten Siloxanen und phthalatfreien Weichmachern zur Dispersionsverbesserung in Kunststoffen.

Description

. .
Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Partikeln, die so erhaltenen Partikel und deren Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft oberflächenbehandelte Partikel, Verfahren zur
Herstellung der oberflächenbehandelten Partikel sowie deren Verwendung, insbesondere die Oberflächenbehandlung von Titandioxid-, Bariumsulfat-, Zinksulfid oder Lithopone- Partikeln, sowie Mischungen dieser Partikel mit speziellen alkoxylierten Siloxanen und phthalatfreien Weichmachern zur Dispersionsverbesserung in Kunststoffen^ Kunststoffe, die zu entsprechenden Polymerzusammensetzungen formuliert werden, werden in die wesentlichen Gruppen der Thermoplaste und Duromere unterteilt.
Dabei bezeichnet man solche Polymere, die oberhalb der Gebrauchstemperatur einen Fließübergangsbereich besitzen als Thermoplaste. Thermoplaste sind lineare oder verzweigte Polymere, die im Falle amorpher Thermoplaste oberhalb der Glasübergangstemperatur (Tg), im Falle (teil)kri stalliner Thermoplaste oberhalb der Schmelztemperatur (Tm) prinzipiell fließfähig werden. Sie können im erweichten Zustand durch Pressen, Extrudieren, Spritzgießen oder andere Formgebungsverfahren zu Formteilen verarbeitet werden. Die Kettenbeweglichkeit wird dabei so groß, dass die Polymermoleküle leicht aneinander abgleiten und der Werkstoff den schmelzflüssigen Zustand erreicht (Fließbereich, Polymerschmelze). Zu den Thermoplasten gehören weiterhin auch thermoplastisch verarbeitbare Kunststoffe mit ausgeprägten entropieelastischen Eigenschaften, die sogenannten thermoplastischen Elastomeren. Zu den Thermoplasten gehören alle aus linearen oder thermolabil vernetzten Polymermoleküle bestehenden Kunststoffe, zum Beispiel Polyolefine, Vinylpolymere, Polyester, Polyacetale, Polyacetate, Polycarbonate, zum Teil auch Polyurethane und lonomere aber auch TPEs - thermoplastische Elastomere (RÖMPP ONLINE, Vers. 3.7, Carlowitz u. Werer, Kunststoffe (Merkblätter), 1. Kapitel Thermoplaste, Berlin: Springer Verlag (1987), Domininghaus, S. 95 ff).
Duromere sind Kunststoffe, die durch irreversible und engmaschige Vernetzung über kovalente Bindungen aus Oligomeren (technisch: Prepolymeren), seltener aus Monomeren oder Polymeren entstehen. Der Begriff „Duromer" wird dabei sowohl für die Rohstoffe vor der Vernetzung (siehe Reaktionsharze) als auch als Sammelbezeichnung für die ausgehärteten, zumeist vollständig amorphen Harze verwendet. Duromere sind bei niedrigen Temperaturen stahlelastisch, und auch bei höheren Temperaturen können sie . - nicht viskos fließen, sondern verhalten sich bei sehr begrenzter Deformierbarkeit elastisch. Zu den Duromeren gehören unter anderem die technisch wichtigen Stoffgruppen der Diallylphthalat-Harze (DAP), Epoxidharze (EP), Harnstoff-Formaldehyd- Harze (UF), Melamin-Formaldehyd-Harze (MF), Melamin-Phenol-Formaldehyd-Harze (MPF), Phenol-Formaldehyd-Harze und ungesättigten Polyesterharze (UPES) (RÖMPP ONLINE, Vers. 3.7, Becker, G. W.; Braun, D.; Woebcken, W., Kunststoff-Handbuch, Band 10: Duroplaste, 2. Aufl.; Hanser: München, (1988); Elias (6.) 1 , 7, 476 ff.).
Die Eigenschaften derartiger Kunststoffe können durch Additive verbessert werden. Als Additive können beispielsweise Weichmacher zugesetzt werden, um die Kunststoffe im Gebrauch oder für die weitere Verarbeitung weicher, flexibler, geschmeidiger und elastischer zu machen. Weichmacher können dabei schwerflüchtige Ester, fette Öle, oder Weichharze sein. Ferner können den Kunststoffen Pigmente zugesetzt werden, die aus organischen oder anorganischen Bestandteilen aufgebaut sind. Zu besseren Verträglichkeit insbesondere der anorganischen Partikel können diese oberflächenmodifiziert werden.
Derartige oberflächenmodifizierten Partikel können beispielsweise aus einem anorganischen Oxid bestehen, welches gegebenenfalls mit einer weiteren anorganischen Beschichtung versehen ist. Als anorganische Beschichtung, beispielsweise eines Titandioxidpigmentes, können Siliziumoxid und Aluminiumoxid dienen. Zusätzlich kann das anorganisch beschichtete Pigment eine organische Beschichtung, zur Beeinflussung der Hydrophobizität aufweisen. Als organische Beschichtungsmittel sind aus dem Stand der Technik unter anderem PDMS (Polydimethylsiloxane) oder Polyalkohole, wie TMP, oder substituierte Siloxane, wie Polydimethylsiloxanealkylester, oder reaktive Kupplungsmittel wie Silane, Zirkonate oderr Titanate, oder Phosphor enthaltende organische Verbindungen, oder Sterarinsäure, Ca-, Zn, Mg-Stearate bekannt. So beschreibt Gilbert (Gilbert, Varshney, van Soom und Schiller,„Plate-out in PVC Extrusion - I. Analysis of-plate-out", Journal of Vinyl and Additive Technology, (14) 1 , 2008, 3-9) die Verwendung von Ca-Stearat oder andere Seifen oder die entsprechenden Carbonsäuren wie Stearinsäure, um eine Oberflächenbehandlung von Titandioxid oder Bariumsulfat oder seinen Mischungen zu realisieren. Bei diesen Verfahren können unerwünschte Nebeneffekte entstehen, da derartige Produkte häufig in großtechnischen Prozessen bei der Pigmentherstellung entweder nicht einfach zu verwenden sind oder auch zu sogenanntem Plate out bei der Produktion von hochgefüllten Masterbatchen, also Konzentraten der Pigmente in einer thermoplastischen Matrix führen. Man versteht . . darunter das Aufbrennen der thermoplastischen Pigmentmischung auf der Schnecke oder des Inneren des Gehäuses der Extrusionsstrecke. Dies verursacht aufwendige Reinigung besonders bei Farbwechseln. Darüber hinaus können sich jederzeit derartig aufgebrannte Schichten lösen und führen zur Stippenbildung im Masterbatch und später auch in der Endapplikation also z.B. zu Stippen in dünnschichtigen Folien.
Weiterhin ist aus GB 1 288 581 die Verwendung von Siliconölen unterschiedlicher Kettenlänge/Viskosität bekannt, die man entweder beim Vermählen des Pigmentes aufsprüht oder als Emulsion in eine Pigmentslurry eintragen kann. Pigmente mit Siliconöloberflächenbehandlung weisen zwar eine gute Hydrophobie auf und sind wegen ihrer niedrigen Oberflächenenergie im Allgemeinen dafür bekannt, dass sie leicht in eine niedrigenergetische Kunststoffumgebung eingebracht werden können. Derartig behandelte Pigmente weisen verschiedene Nachteile auf: · Silikonölbehandelte Partikel weisen eine starke Staubneigung auf. Obwohl z.B. ist Titandioxid mit einer relativ hohen Dichte von 3,9 g/cm3 dazu nicht unbedingt neigen sollte, ist die starke Staubneigung nach Silikonölbehandlung aus US 3,649,321 bekannt. Die Staubneigung ist bei der Weiterverarbeitung sehr problematisch und gegebenenfalls sogar sicherheitsrelevant.
• Eine niedrige Schüttdichte der silikonölbehandelten Pigmente führt zu Problemen bei der Abpackung des Pigmentes in Sackware, Big Bags oder Silo. Eine hohe Luftmenge erfordert die Befüllung mit einer niedrigeren Masse pro Packungseinheit. Wenn die Sackware nicht flach auf einer Palette stapelbar ist, erhöht sich der Umreifungsaufwand oder Aufwand bei Umfolierung der Paletten. Automatische Abpackung mit Luftförderung, welche als Standard mit hoher Leistung anzusehen sind, weist dieses Problem insbesondere auf.
• Siliconöle als Oberflächenbehandlung können zu weiteren Problemen bei der Herstellung von Gebrauchsgegenständen führen, z.B. mangelnde Überlackierbarkeit,
Bedruckbarkeit und/oder Verschweißbarkeit von Folien, insbesondere kann es in Multischichtfolien bis zur Delaminierung von Schichten und zum Funktionsverlust kommen (Plastics Additives: Advanced Industrial Analysis, 2006, Jan C. J. Bart.Seite 419 - 420; IOC Press, Niederlande, ISBN 1-58603-533-9; Broschüre Trouble Shouting Guide-Siegwerk, März 2013). . .
Aus DE 41 40 793, EP 0 546 407, EP 0 546 406 ist bekannt, dass Silikonöle oder silanbasierte Strukturen wie Methacryloxypropyltrimethoxysilan dazu geeignet sind, auch oxidische Oberflächen zu belegen, um so über eine Hydrophobierung bzw. Funktionalisierung der Oberfläche und eine Reduzierung der Viskosität, höhere Kompatibilität mit dem umgebenden organischen Medium und somit eine höhere Effizienz der eingesetzten Pigmente zu ermöglichen. Silane sind hydrolyseempfindlich und bedürfen im Allgemeinen einer erhöhten Temperatur von etwa 80°C um die Silylfunktionalität an der Pigment- oder Füllstoffoberfläche zu aktivieren und eine polymere Struktur auf der Oberfläche auszubilden. Viele Prozesse in der Pigmentherstellung sind wässrige Slurryprozesse oder die Pigmente wie Titandioxid entstehen durch Fällungsreaktionen in Wasser, so dass Bedarf besteht Oberflächenbehandlungsmittel in wässriger Form, z.B. emulgiert , in einfacher Form in den Prozess einbringen zu können. Andererseits gibt es den Bedarf in Prozessen, in denen es zur Oberflächenbehandlung von trockenen Pigmenten oder Füllstoffen kommt, dass in diesen Prozessen nicht automatisch eine Möglichkeit besteht oder zusätzliche Kosten verursacht, dort die Temperatur signifikant über die Umgebungstemperatur zu erhöhen, was für die Anbindung von Silanen ein Prozessnachteil ist, denn dafür sind Temperaturen oberhalb von 80°C für die Abspaltung des Alkohols erforderlich. Deshalb bestand der Bedarf eine Oberflächenbehandlung für trockene Vermähl- oder Mischprozesse zur Verfügung zu stellen, die gegebenenfalls auch ohne Temperaturerhöhung die Oberflächenmodifikation garantiert. Weiterhin wäre es vorteilhaft, ein Verfahren zu verwenden, in dem kein Alkohol abgespalten wird, um teuren Explosionsschutz bei den Vermähl- und/oder Trocknungsverfahren zu vermeiden. Die Dispergierung von hydrophilen anorganischen Pigmenten wie Titandioxid, Bariumsulfat, Zinksulfid und/oder Lithopone, die eine Vielzahl von Hydroxygruppen (HO-) und/oder Thiolgruppen (HS-) an der Oberfläche aufweisen, stellt ein Problem dar. Entweder muss großer Aufwand durch lange Dispergierzeiten in Kauf genommen werden oder es resultiert eine ungenügende Dispergierung mit einem nicht akzeptablen Fehlerbild des Endgutes. Derartige Fehlerbilder können sein: Stippenbildung in Kunststoff- Folien, die nicht nur ästhetischer Natur sind, sondern bis zur Lochbildung und damit Undichtigkeiten in der Verpackung führen können, Stippen im gespritzten Kunststoff teil können zu mechanischen Defekten führen also eine deutlich geringere Zugfestigkeit oder Schlagzähigkeit bewirken und damit zu einer hohen Ausschussrate in der Spritzgussproduktion oder sogar zu Versagen von sicherheitsrelevanten Bauteilen aus Kunststoff im Automobil oder Elektronikbereich. . .
Wie zuvor bereits erwähnt, können Kunststoffen neben Pigmenten weitere Additive wie Weichmacher zugesetzt werden. Weichmacher sind Stoffe, die thermoplastischen Polymeren zugesetzt werden, um diese weicher, flexibler und/oder elastischer zu machen. So enthält beispielsweise Weich-PVC im Gegensatz zu Hart-PVC größere Mengen von Weichmachern und kann leicht durch Kalandrieren oder Extrudieren verarbeitet werden. Durch Variation des Weichmacheranteils lässt sich gezielt die Flexibilität des Kunststoffes, beispielsweise einer PVC-Folie, einstellen. Derartige Folien sind Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxid-durchlässig und wurden für die Verpackung von Lebensmitteln eingesetzt. Allerdings wird den für diese Verwendung verwendeten Phthalat-Weichmachern teilweise teratogene und fertilitätsstörende Wrkung zugesprochen. Um Weichmacher in Verpackungen mit Lebensmittelkontakt einsetzen zu können, sind Weichmacher mit verringerter Migrationsneigung erforderlich. Solche Weichmacher können dann für Lebensmittelverpackungen ebenso wie für medizinische Ausrüstungen und Kinderspielzeug verwendet werden.
Unabdingbare Anforderung an Pigmente zur Anwendung in Polymeren sind gute Fließfähigkeit und geringes Stauben, gute Dispergierbarkeit und Feinteiligkeit (z. B. spätere Verwendung in sehr dünnen Folien), schnelle Benetzbarkeit (zur Steigerung des Durchsatzes in der Pastenproduktion), hohe mögliche Füllgrade (zur Reduzierung des Lagervolumens der Stammpasten) und absolute Flockulations- und Absetzstabilität über den Zeitraum der Lagerzeit. Darüber hinaus wird selbstverständlich eine Zulassung für den potentiellen indirekten Kontakt mit Lebensmitteln und/oder eine medizinische Verträglichkeit gefordert. Oberflächenbehandelte Partikel, die in Kunststoffverpackungen mit Lebensmitteltauglichkeit eingesetzt werden sollen, unterliegen der europäischen Norm EC 10/201 1 und/oder Normen der amerikanischen FDA.
An Pigmente werden Anforderungen in vielfacher Hinsicht gestellt. Zum einen müssen sie im Hinblick auf den Endeinsatz für die Verarbeitung in Kunststoffen optimiert sein, zum anderen erfordert der Einarbeitungsprozess in einen Weichmacher (z. B. mit einem Dissolver) und dessen nachfolgende Lagerung als Paste bzw. Flüssigkeit als Masterbatch ein Pigment, das für Lacke und Farben optimiert sein muss. Beiden Anforderungen kann im Rahmen einer optimierten organischen Beschichtung Rechnung getragen werden. - -
Im bekannten Stand der Technik sind jedoch keine Partikel, die sowohl die zuvor genannten Anforderungen erfüllen als auch zusätzlich die zuvor genannten Nachteile vermeiden, bekannt. Aufgabe der Erfindung ist es daher, Partikel für Kunststoffprodukte bereitzustellen, die die zuvor genannten Anforderungen, vor allem im Hinblick auf die Zulassung für Lebensmittelverpackungen, erfüllen und darüber hinaus, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile ausräumen. Überraschenderweise wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Partikel mit den Merkmalen gemäß Hauptanspruch die Aufgabe lösen.
Derartige Partikel, die mit Weichmachern nachbehandelt wurden und so eine Beschichtung von Weichmachern aufweisen, sind im Stand der Technik nicht bekannt. Die Erfindung ist daher gerichtet auf Partikel aus Ti02, BaS04, ZnS oder Lithopone- Primärpartikeln mit einer Beschichtung mit mindestens einem Polyethersiloxan der Formel (I)
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wobei
R1, Methyl oder Hydroxy ist;
ein Polyetherrest der Formel (II):
-Z-(0-CmH2m.(n.1))0-[0-(EOx, POy, BOz)-R3]n (II)
ist, wobei
Z gleich einem verzweigten oder unverzweigten Alkylenrest mit 2 bis 4
Kohlenstoffatomen, bevorzugt 3 Kohlenstoffatomen ist, m 2 bis 4, bevorzugt 3 ist,
n 1 bis 3, bevorzugt 1 oder 2, insbesondere bevorzugt 1 ist,
o 0 oder 1 , bevorzugt 0 ist, . .
(EOx,POy,BOz) ein Oxyalkylenrest, enthaltend Oxyethylen- (EO), Oxypropylen- (PO) und/oder Oxybutylen-Einheiten (BO), wobei x, y und z jeweils > 0 sind und mindestens eines von x, y und z ungleich 0 ist, ist,
R3 Wasserstoff, wenn n gleich 1 ist, oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist,
und mit der Maßgabe, dass in R die Summe aus Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen mindestens 70 ist,
a 20 bis 200, bevorzugt von 30, von 40, von 50, von 60 bis 170, bis 160, bis 150, bis 140, bis 130, bis 120, bis 110 und insbesondere bevorzugt 70 bis 100 ist,
b 1 bis 50, bevorzugt von 2, von 3, von 4 bis 30, bis 25, bis 20 und insbesondere bevorzugt 5 bis 15 ist, mit der Maßgabe, dass wenn keiner der Reste R gleich R ist, b mindestens 3 ist,
und mit mindestens einem phthalatfreien Weichmacher,
wobei die mindestens eine Verbindung der Formel (I) mit einem Anteil von 0,01 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0, 1 bis 0,8 Gew.-%, weiter mehr bevorzugt 0,2 bis 0,6 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 0,3 bis 0,5 Gew.-% vorhanden ist, und
wobei der mindestens eine phthalatfreie Weichmacher mit einem Anteil von 0,01 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 2,0 Gew.-%, mehr bevorzugt 0, 1 bis 1 ,6 Gew.-% vorhanden ist,
wobei die Angaben in Gew.-% auf das Gewicht der getrockneten eingesetzten Primärpartikel bezogen sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung einschließlich der bevorzugten Ausführungsformen können die Reste R und R in der Formel (I) bzw. R3 in der Formel (II) jeweils unterschiedliche Bedeutungen haben, wenn mehrere Reste R, R und R3 in einem Polyethersiloxan der Formel (I) vorhanden sind. So kann R an einem Ende der Molekülkette beispielsweise die Bedeutung von Methyl haben und R am anderen Ende der Molekülkette beispielsweise die Bedeutung von R1, das wiederum eine andere Bedeutung haben kann als ein oder mehrere Reste R in der Seitenkette, wenn b für eine Zahl von 1 bis 50 steht. Ebenso kann R3 in dem Polyetherrest der Formel (II) bei mehreren Resten R in einem Polyethersiloxan der Formel (I) in jedem Rest R jeweils eine unterschiedliche Bedeutung haben. - -
Alle Gewichtsangaben beziehen sich auf das Gewicht der eingesetzten getrockneten Primärpartikel, wobei unter Trocknen das Erwärmen der Partikel auf eine Temperatur von bis zu 250°C für einen Zeitraum von wenigen Sekunden bis zu acht Stunden bis zur Gewichtskonstanz zu verstehen ist.
Somit sind die erfindungsgemäßen Partikel aus Ti02, BaS04, ZnS oder Lithopone- Primärpartikeln hergestellt, die nach dem Trocknen mit der Polysiloxan-Verbindung der Formel (I) wie oben, die in der DE 102013226800 erstmals beschrieben sind, und dem phthalatfreien Weichmacher behandelt werden, wobei die Beschichtung ausgebildet wird. Eine Beschichtung im Sinne der Erfindung kann aus mindestens einer auf einem Partikel aufgebrachten Schicht, beispielsweise auch aus zwei Schichten, bestehen. Innerhalb einer Schicht kann die Schichtdicke variieren. Eine Schicht kann aus mehreren Komponenten bestehen, die regelmäßig oder unregelmäßig innerhalb der Schicht verteilt sind, oder die Komponenten können auch auf verschiedene Schichten verteilt sein. Die mindestens eine Schicht kann die Oberfläche eines Partikels ganz oder teilweise bedecken.
Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Beschichtung eine Schicht, die mindestens eine Polysiloxan-Verbindung der Formel (I) und mindestens einen phthalatfreien Weichmacher umfasst, wobei die beiden Komponenten statistisch innerhalb der Schicht verteilt sind, umfassen. Weiter bevorzugt bedeckt die Schicht die gesamte Partikeloberfläche.
In der Polysiloxan-Verbindung der Formel (I) kann der Oxyalkylenrest (EOx,POy,BOz) bevorzugt von 0 bis zu 50 Gew.-%, bevorzugt von 5 bis zu 35 Gew.-% mehr bevorzugt von 15 bis 30 Gew.-% Oxyethylengruppen bezogen auf die Gesamtmasse des Restes R aufweisen. Unter Alkylenrest wird erfindungsgemäß ein Rest -(CH2)2-4 und unter Oxyalkylenrest ein Rest -0-(CH2)2-4- verstanden.
Bei Anwesenheit von Oxybutylengruppen ist der molare Anteil von Oxybutylengruppen bezogen auf die Summe aus Oxypropylen- und Oxybutylengruppen bevorzugt maximal 50%, bevorzugt bis zu 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 und insbesondere bis zu 5%.
Bevorzugt ist der numerische Anteil unmodifizierter Siloxanfragmente mit dem Index a bis zu 20 mal so groß wie der Anteil mit Polyether modifizierten Siloxanfragmente mit dem Index b, bevorzugt bis zu 20 mal, bis zu 19, bis zu 18, bis zu 17, bis zu 16, bis zu 15, bis zu 14, bis zu 13, bis zu 12, bis zu 1 1 , bis zu 10, bis zu 9 und insbesondere bevorzugt bis - - zu 8 mal. Bevorzugt ist der Index a mindestens 7 mal dem Index b, mehr bevorzugt mindestens 8 mal, 9 mal, 10 mal, 1 1 mal und insbesondere mindestens 12 mal dem Index b. Bevorzugt ist das numerische Verhältnis von Index a zu Index b gleich 8 bis 18, bevorzugt 9 bis 15 und insbesondere bevorzugt 10 bis 12.
Bevorzugt ist der Index o gleich null. Bevorzugt ist das Fragment mit dem Index o ein unverzweigter Rest, mehr bevorzugt ein unverzweigter Rest mit 3 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugt ist das Fragment mit dem Index o ein Glycerylrest, insbesondere bevorzugt ein n-Glycerylrest, der terminal die Gruppe -O-Z trägt. Bevorzugt ist der Rest Z ein linearer Propylenrest.
Bevorzugt ist der Rest R3 ein Wasserstoff.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Partikel mit einer Beschichtung mit mindestens einer Verbindung der Formel (I) wobei in Formel (I):
R ein Polyetherrest der Formel (II), ist, wobei
Z gleich einem unverzweigten Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 2 oder 3 Kohlenstoffatomen ist,
o 0 ist,
x 0 bis 20, bevorzugt 3 bis 15, insbesondere bevorzugt 4 bis 10 ist,
y 5 bis 100, bevorzugt 8 bis 50, insbesondere bevorzugt 10 bis 30 ist,
z 0 bis 20 ist,
R und R3 und die übrigen Definitionen wie in Anspruch 1 angegeben sind. Bevorzugt ist das numerische Verhältnis von Index a zu Index b gleich 8 bis 18, bevorzugt 9 bis 15 und insbesondere bevorzugt 10 bis 12.
Bevorzugt ist der Index x kleiner oder gleich 1 ,2 bevorzugt kleiner 1 , 1 , mehr bevorzugt kleiner 1 , kleiner 0,9, kleiner 0,8, kleiner 0,7, kleiner 0,6, kleiner 0,5, kleiner 0,4; kleiner 0,3 und insbesondere kleiner 0,2 ist. - -
Bevorzugt ist der Index x zwischen 0,05 und 1 ,2 mal der Summe der Indices (y + z), bevorzugt zwischen 0,07 und 0,8 mal, insbesondere zwischen 0, 1 und 0,5 mal.
Weiterhin bevorzugt ist, dass der Index z kleiner oder gleich dem Index y, bevorzugt kleiner oder gleich der Hälfte, dem Drittel, dem Viertel, dem Fünftel, dem Sechstel, dem Siebtel, dem Achtel, dem Neuntel und insbesondere kleiner oder gleich dem Zehntel des Indexes y ist.
Bevorzugt ist eine Oxybutylengruppe linear, also-(CH2)4-0- und/oder verzweigt, also CH(CH2CH3)CH2-0-.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Partikel mit einer Beschichtung mit mindestens einer Verbindung der Formel (I) wobei in Formel (I):
R gleich Methyl,
a 80 bis 95,
b 5 bis 8,
R3 Wasserstoff
x 3 bis 5,
y 10 bis 25,
z O sind.
Weiter bevorzugt bestehen die erfindungsgemäßen Partikel aus Titandioxid.
Polyethersiloxane im Sinne der Erfindung sind Verbindungen der Formel (I).
Die Siloxanfragmente der Formeln (I) und (II), sowie der Siloxanfragmente (EOx,POy,BOz) und R können statistisch aufgebaut sein. Dabei sind statistische Verteilungen blockweise aufgebaut mit einer beliebigen Anzahl an Blöcken und einer beliebigen Sequenz oder einer randomisierten Verteilung unterliegen, sie können auch alternierend aufgebaut sein oder auch über die Kette einen Gradienten bilden, insbesondere können sie auch alle Mischformen bilden, bei denen gegebenenfalls Gruppen unterschiedlicher Verteilungen aufeinander folgen können. Spezielle Ausführungen können dazu führen, dass die statistischen Verteilungen durch die Ausführung Beschränkungen erfahren. Für alle Bereiche, die nicht von der Beschränkung betroffen sind, ändert sich die statistische Verteilung nicht. _ _
Die erfindungsgemäß oberflächenbehandelten Partikel umfassen phthalatfreie Weichmacher. Phthalatfrei bedeutet, dass die erfindungsgemäßen Weichmacher keine 1 ,2-Phthalsäureester umfassen. Weichmacher, die zur Behandlung der Primärpartikel aus Ti02, BaS04, ZnS oder Lithopone zur Herstellung der erfindungsgemäßen Partikel Verwendung finden, umfassen demnach phthalatfreie Weichmacher aus der Gruppe, die Ester von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 6 bis 21 Kohlenstoffatomen mit mindestens einer Säuregruppe, ausgewählt aus einer Carboxylgruppe -C02H, Sulfonylgruppe-S03H, oder Sulfinylgruppe -S02H, mit einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol mit vorzugsweise sechs bis zwanzig Kohlenstoffatomen oder einem ein- oder zweiwertigen aromatischen Alkohol oder Mischungen davon, und Ester von aromatischen 1 ,4-(para)-Dicarbonsäuren, bevorzugt 1 ,4-Benzoldicarbonsäure,oder aromatischen Tricarbonsäuren mit einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol mit vorzugsweise sechs bis zwanzig Kohlenstoffatomen oder Mischungen davon umfasst.
Beispielhaft werden für die phthalatfreien Weichmacher genannt:
Ester von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 6 bis 21 Kohlenstoffen mit mindestens einer Säuregruppe, ausgewählt aus einer Carboxylgruppe, wie Ester von mehrwertigen aliphatischen Carbonsäuren, beispielsweise Alkylcarbonsäurealkylester oder Alkyldicarbonsäuredialkylester, Polyethylenglcoldialkylcarbonsäureester, insbesondere Ester von mehrwertigen cycloaliphatischen Carbonsäuren, wie Ester der Cyclohexandicarbonsäure, insbesondere Ester der 1 , 2 Cyclohexandicarbonsäure; mit einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol oder Mischungen davon;
- Ester von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 6 bis 21 Kohlenstoffen mit
mindestens einer Säuregruppe, ausgewählt aus einer Sulfonylgruppe-S03H, oder Sulfinylgruppe -S02H, mit einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen oder aromatischen Alkoho oder Mischungen davon I; beispielsweise
Alkansulfonsäurealkylester oder Alkandisulfonsäuredialkylester,
Polyethylenglycoldialkylsulfonsäureester, Alkansulfonsäurarylester oder
Alkandisulfonsäurediarylester;
Ester von aromatischen 1 ,4- Dicarbonsäuren oder aromatischen Tricarbonsäuren mit einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol oder Mischungen davon. - -
Aliphatischer Kohlenwasserstoff mit 6 bis 21 Kohlenstoffen mit mindestens einer
Säuregruppe umfasst im Sinne der Erfindung geradkettige, verzweigte oder cyclische aliphatische Kohlenwasserstoffe, die auch ein oder mehrere Substituenten haben können. Aromatischer Kohlenwasserstoff wie aromatische 1 ,4- Dicarbonsäuren oder aromatische Tricarbonsäuren umfasst im Sinne der Erfindung aromatische C6 bis d4
Kohlenwasserstoffe, die auch ein oder mehrere Substituenten haben können.
Unter ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol werden erfindungsgemäß solche mit sechs bis zwanzig Kohlenstoffatomen mit ein oder mehreren Hydroxygruppen verstanden, die, wie oben erwähnt, geradkettige, verzweigte oder cyclische aliphatische
Kohlenwasserstoffe, die auch ein oder mehrere funktionelle Gruppen wie oben erwähnt enthalten können, sein können. Darunter werden auch Oligomere von Glycolen wie Diethylenglycol, Tritethylenglycol, Tetraethylenglycol etc. verstanden.
Bevorzugt können erfindungsgemäß als phthalatfreie Weichmacher 1 ,2- Cyclohexandicarbonsäurediisononylester (Hexamoll Dinch - BASF, Elatur CH - Evonik), Alkansulfonsäurephenylester, Alkansulfonsäurediphenylester (Mesamoll - Lanxess), Bis(2-ethylhexyl-)1 ,4-benzendicarboxylat (Oxosoft GPO- Oxea), Triethylene glycol bis(2- ethylhexanoat) (Oxosoft 3G8 - Oxea), Trioctyltrimellitat (Oxea) eingesetzt werden.
Ein Vorteil der erfindungsgemäß oberflächenbehandelten Partikel ist die verbesserte Staubneigung, die gegenüber Pigmenten des Standes der Technik, die z.B. mit Silikonöl behandelt wurden, deutlich verringert ist. Somit werden bei der Weiterverarbeitung Emissionen von Staub verringert. Weiterhin werden eventuelle Staubexplosionen verhindert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Partikel ist, dass sie nach derzeitigen Regularien, wie der europäischen Norm EC 10/2011 und/oder Normen der amerikanischen FDA, hinsichtlich ihrer Verwendung in Lebensmittelverpackungen keiner Einschränkung unterliegen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Partikel und erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist, dass die Druckfilterwerte gegenüber dem Stand der Technik erniedrigt werden. Dies steigert die Standzeiten der verarbeitenden Geräte, insbesondere der Extruder und verringert deren Reinigungszyklen. - -
Weiterhin vorteilhaft ist eine gute Dispergierung zur Vermeidung von Faserbrüchen und/oder Stippen der Produkte. Ebenfalls vorteilhaft ist die hohe Temperaturbeständigkeit der erfindungsgemäßen Partikel und der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Partikel ist ihre Pulverfließfähigkeit, die sich besonders bei der Entladung von Big Bags und Silofahrzeugen bei der Weiterverarbeitung der Partikel oder bei der direkten Verwendung der Partikel bei der Zudosierung über pneumatische Systeme und Pulverschnecken in das Verarbeitungsaggregat (z.B. Extruder oder Kneter) niederschlägt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Partikel ist, dass Zusammensetzungen vielseitig formuliert werden können. Dies äußert sich darin, dass die Zusammensetzungen auf Basis von Thermoplasten, Duromeren und Weichmachern formuliert werden können. Dies bedeutet für die weiterverarbeitende Industrie, wie z.B. Pastenhersteller, Compoundeure und Masterbatcher den Vorteil, dass die erfindungsgemäßen Partikel ohne weitere Anpassungen verwendet werden können. Dies generiert einen finanziellen Vorteil und Formulierungsflexibilität.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Partikel ist die geringe Agglomerationsneigung aufgrund der Beschichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Partikel sind alle Kristallformen des Titandioxids, Bariumsulfats und Zinksulfids als Primärpartikel geeignet.
Unter Primärpartikeln sind im Sinne der Erfindung Partikel zu verstehen, die als Endprodukte von deren jeweiligen Herstellungsprozessen anfallen und somit als aus Kristalliten und/oder amorphen Einheiten aufgebaute Partikel aus Ti02, BaS04, ZnS oder Lithopone vorliegen. Die Primärpartikel, beispielsweise aus Ti02, können einer anorganischen Vorbehandlung unterzogen werden. Diese Partikel können dann mit den Polysiloxanen der Formel (I) und Weichmachern behandelt und im Anschluß gemahlen werden. Im Mahlvorgang und daran anschließend migrieren die auf der Oberfläche der - -
Partikel vorhandenen Polysiloxane der Formel (I) und Weichmacher, so daß die gesamte Partikeloberfläche damit beschichtet ist.
Im Falle des Titandioxids sind dies z.B. polymorphe Formen, Rutil, Anatas oder Brookit. Das Titandioxid kann auf verschiedene im Stand der Technik bekannte Methoden hergestellt werden. Erfindungsgemäß können auch verschiedene hydratisierte Formen des Titandioxids zum Einsatz kommen. Als Weißpigment ist Titandioxid unter der Bezeichnung E171 gemäß Lebensmittelzusatzverordnung 231/2012/EC zugelassen, sowie unter der Bezeichnung Cl 77891 nach der Kosmetikverordnung EG 1223/2009. Bariumsulfat wird erfindungsgemäß eingesetzt unter den Bezeichnungen Schwerspat, Baryt, Barytweiß und Blanc fixe. Erfindungsgemäß werden die unterschiedlichen Kristallformen des Zinksulfides eingesetzt, das alpha-Zinksulfid, in der Natur bekannt als Wurtzit und/oder das beta-Zinksulfid, in der Natur als Zinkblende und Sphalerit bekannt. Falls gewünscht, können auch Mischungen der genannten Pigmente erfindungsgemäß oberflächenbehandelt werden. Die Mischungen können durch Vermischen der zuvor in Reinform hergestellten Pigmente oder durch Co-Fällung erfolgen, insbesondere in der Form von Lithopone. Diese Mischungen stellen im Sinne der Erfindung Primärpartikel dar. In einer bevorzugten Ausführungsform wird unmodifiziertes oder anorganisch modifiziertes Titandioxid verwendet. Zur Behandlung der Oberfläche wird der Ti02- Grundkörper aufgemahlen und danach mit einer oder mehreren Schichten von anorganischen Substanzen belegt. Dabei wird die auszufällende Substanz zunächst in gelöster Form zugegeben. Dazu ist es notwendig, in der Suspension einen pH-Wert einzustellen, bei dem die anorganische Substanz noch nicht als Feststoff ausfällt. Aus dieser Suspension wird dann durch eine pH-Wert-Veränderung zum Neutralpunkt hin die anorganische Substanz ausgefällt. Bei dieser Behandlung finden die Oxide bzw. Hydroxide des Aluminiums, des Siliziums, des Zirkons und auch des Titans Verwendung (J. Winkler, Titandioxid, (2003), Kap 3.4, S. 38-41 , ISBN 3-87870-738-X). Nach dieser Behandlung ist die Oberfläche der Titandioxidpartikel entsprechend modifiziert, so dass die Partikel zu höchstens 99 Gew.-% aus Titandioxid bestehen, bevorzugt zu höchstens 95 Gew.-% insbesondere bevorzugt zu höchstens 85 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse des Partikels. Weiterhin bevorzugt bestehen die Partikel zu mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 85 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-% aus Titandioxid bezogen auf die Gesamtmasse der Partikel. Die so anorganisch behandelten Titandioxidpartikel sind im Sinne der Erfindung Primärpartikel. - -
Bevorzugte Partikel sind Titandioxidpartikel, optional anorganisch modifiziert.
Bevorzugt wird durch die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung die Packungsdichte der Partikel erhöht, die dann in einer reduzierten Schüttdichte ersichtlich wird und auch einer verbesserten Fließfähigkeit.
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß oberflächenbehandelten Partikel eine verminderte Staubneigung auf. Die Staubneigung kann in einer sogenannten Staubkammer ermittelt werden. Hierbei wird eine definierte Partikelmenge, z.B. 100g, in einem Fallrohr dem freien Fall in der Atmosphäre der Umgebung ausgesetzt. Die Partikel sedimentieren in der Atmosphäre am Boden eines Zylinders und ein Teil verbleibt als Staub in der Gasphase des Fallvolumens. Das über dem Sediment stehende Volumen wird abgesaugt und dabei der enthaltene Staub abfiltriert. Durch Wägen des Filters wird die Staubmenge bestimmt. Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Partikel eine Staubmasse von weniger als 30 mg/100g oberflächenbehandelte Partikel auf, bevorzugt von weniger als 10 mg/100g oberflächenbehandelte Partikel auf.
Die Pulverfließfähigkeit kann mit einem z. B. Ringschergerät RST -XS erfolgen (D. Schulze, Pulver und Schüttgüter, Springer, 2006, Kapitel 3.1 .4, Seite 42). Die Schüttgutprobe wird dazu in einer Meßzelle von oben mit einer Kraft (Normalkraft)von 3,5 kPa belastet. Während der Messung rotiert die Scherzelle langsam (ω). Es entsteht eine Scherverformung der Schüttgutprobe. Die benötigte Kraft (Fi und F2) wird gemessen. Aus dem Verhältnis von Verfestigungs-spannung σ^ zu Schüttgutfestigkeit oc wird die Fließfähigkeit ffc des Schüttgutes bestimmt. Je größer die Fließfähigkeit ffc ist, desto besser fließt das Schüttgut.
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Partikel eine Pulverfließfähigkeit von größer 2, 1 auf. Die Bestimmung der Pulverfließfähigkeit kann analog ASTM D6773-08 bestimmt werden.
Die Dispergierbarkeit der erfindungsgemäß oberflächenbehandelten Partikel kann anhand des Druckanstieges vor einem Filter (mit anzugebender Maschenweite), der beim Extrudieren einer Polymerschmelze über ein Siebpaket entsteht, bestimmt und bewertet werden (Druckfilterwert). Die Prüfung kann z. B. in Anlehnung an die DI N EN 13900- 5:2005 durchgeführt werden. - -
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in Form von Masterbatches einen Druckfilterwert (14μηι) von bis zu 10 bar * cm2 / g, mehr bevorzugt von bis zu 5 bar * cm2 / g und insbesondere von bis zu 3 bar * cm2 / g auf. Die Druckfilterwerte können dazu wie in den Beispielen beschrieben bestimmt werden.
Eine weitere Möglichkeit der Beurteilung der Dispergierbarkeit besteht in der Bestimmung und Bewertung der Anzahl von Agglomeraten in einer Flachfolie. Agglomerate sind dabei als Stippen erkennbar. Die Anzahl der Stippen sollte möglichst gering sein.
Eine weitere Möglichkeit der Beurteilung der Dispergierbarkeit besteht in der Bestimmung der Feinheit der erfindungsgemäßen Partikel z.B. in einer Weißpaste unter definierten Dispergierbedingungen. Hierzu ist zum Beispiel ein Grindometer zum Beispiel nach Hegman geeignet. Die Bestimmung kann z.B. nach DIN EN 21524 (entsprechend ISO 1525) durchgeführt werden. Die erfindungsgemäßen Partikel sollten möglichst fein sein, bevorzugt kleiner 20 μηι, besonders bevorzugt kleiner 18 μηι, insbesondere kleiner 16 μηι.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Partikel zur Herstellung von Polymerzusammensetzungen.
Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Partikel zur Herstellung von Zusammensetzungen, insbesondere Polymerzusammensetzungen, enthaltend die erfindungsgemäßen Partikel, zur Verarbeitung zu Kunststoffformkörpern oder -folien, verwendet. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind somit Zusammensetzungen enthaltend mindestens ein Polymer und mindestens erfindungsgemäße Partikel.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten neben den erfindungsgemäßen Partikeln mindestens ein Polymer.
Bevorzugte Polymere der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind Duromere oder Thermoplasten. Als Duromere sind beispielsweise ungesättigte Polyesterharze (UP), Phenolharze, Melaminharze, Formaldehyd-Formmassen, Vinylester-Harze, Diallylphthalat-Harze, Silikonharze oder Harnstoffharze geeignet. Als thermoplastische Materialien sind beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyamid, PET, - -
Polystyrol, dessen Copolymerisate und Blends, Polycarbonat, PMMA, oder Polyvinylchlorid geeignet.
Bevorzugt werden die thermoplasthaltigen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zu Masterbatchen und/oder Kunststofffolien verarbeitet.
Bevorzugt werden die Zusammensetzungen zu Masterbatchen, Kunststoffformkörpern und/oder Kunststofffolien verarbeitet. Weiterhin bevorzugt werden die duromerhaltigen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zu Kunststoffformkörpern verarbeitet.
Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Partikel gemäß Verfahren aus dem Stand der Technik hergestellt werden, bevorzugt werden sie jedoch durch das nachfolgend beschriebene Verfahren hergestellt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Ti02, BaS04, ZnS oder Lithopone-Primärpartikeln, bei dem die Primärpartikel mit mindestens einem Polyethersiloxan der Formel (I)
Figure imgf000019_0001
wobei
R R1, Methyl oder Hydroxy ist;
R ein Polyetherrest der Formel (II):
-Z-(0-CmH2m.(n.1))0-[0-(EOx, POy, BOz)-R3]n (II) ist, wobei
Z gleich einem verzweigten oder unverzweigten Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 3 Kohlenstoffatomen ist, - - m 2 bis 4, bevorzugt 3 ist,
n 1 bis 3, bevorzugt 1 oder 2, insbesondere bevorzugt 1 ist,
o 0 oder 1 , bevorzugt 0 ist,
(EOx,POy,BOz) ein Oxyalkylenrest, enthaltend Oxyethylen- (EO), Oxypropylen- (PO) und/oder Oxybutylen-Einheiten (BO), wobei x, y und z jeweils > 0 sind und mindestens eines von x, y und z ungleich 0 ist, ist,
R3 gleich oder verschieden Wasserstoff, wenn n gleich 1 ist, und einem
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, und mit der Maßgabe, dass in R die Summe aus Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen mindestens 70 ist,
a 20 bis 200, bevorzugt von 30, von 40, von 50, von 60 bis 170, bis 160, bis 150, bis 140, bis 130, bis 120, bis 110 und insbesondere bevorzugt 70 bis 100 ist, b 1 bis 50, bevorzugt von 2, von 3, von 4 bis 30, bis 25, bis 20 und insbesondere bevorzugt 5 bis 15 ist, mit der Maßgabe, dass wenn keiner der Reste R gleich R ist, b mindestens 3 ist,
und mit mindestens einem phthalatfreien Weichmacher oder Mischungen davon gleichzeitig oder nacheinander in Kontakt gebracht werden,
wobei die mindestens eine Verbindung der Formel (I) mit einem Anteil von 0,01 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0, 1 bis 0,8 Gew.- %, weiter mehr bevorzugt 0,2 bis 0,6 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 0,3 bis 0,5 Gew.-% eingesetzt wird, und
wobei der mindestens eine phthalatfreie Weichmacher mit einem Anteil von 0,01 bis 4, 0 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 2,0 Gew.-%, mehr bevorzugt 0, 1 bis 1 ,6 Gew.-% eingesetzt wird,
wobei die Angaben in Gew.-% auf das Gewicht der getrockneten eingesetzten Primärpartikel bezogen sind.
Es können somit Verbindungen der Formel (I) einzeln oder in Mischungen mehrerer Verbindungen davon mit einem phthalatfreien Weichmacher einzeln oder in Mischungen mehrerer davon zur Oberflächenbehandlung von Ti02, BaS04, ZnS oder Lithopone- Primärpartikeln verwendet werden. Bevorzugte Ausführungsformen der Oberflächenbehandlungsmittel der Formel (I) und der phthalatfreien Weichmacher sind bereits oben ausgeführt und gelten ebenso für das Verfahren zur Oberflächenbehandlung von ΤΊ02, BaS04, ZnS und Lithopone-Partikeln. - -
Die Oberflächenbehandlung der Primärpartikel kann trocken oder nass erfolgen, im Falle der nassen Ausführung wird diese bevorzugt in Emulsion ausgeführt. Wird die Oberflächenbehandlung mit einem emulgierten Polyethersiloxan der Formel (I) durchgeführt, dann kann dies unter Zusatz von Emulgatoren erfolgen.
Bei der Zubereitung der Polyethersiloxane der Formel (I) als Emulsionen sind Öl- inWasser Emulsionen enthaltend 5 bis 70 Gew.-% Polyethersiloxane, 1 bis 20 Gew.-% Emulgatoren und 20 bis 94 Gew.-% Wasser bevorzugt. Verfahren zur Herstellung von Silikonemulsionen sind dem Fachmann bekannt. Üblicherweise erfolgt die Herstellung durch Verrühren aller Bestandteile und gegebenenfalls anschließendes Homogenisieren mit Strahldispergatoren, Rotor-Stator- oder Rotor-Rotor-Homogenisatoren, Kolloidmühlen oder Hochdruckhomogenisatoren. Methoden zur Emulsionserstellung werden z.B. in EP0093310, DE2555048, EP1132417 beschrieben. Es können dabei alle Emulgatoren eingesetzt werden, die dem Fachmann zur Herstellung von Polysiloxan-Emulsionen bekannt sind, wie z.B. anionische, kationische, amphotere oder nichtionogene Emulgatoren.
Beispielhafte, jedoch nicht darauf beschränkte, anionische Emulgatoren sind: Alkylsulfate, insbesondere mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, Alkyl- und Alkylarylethersulfate mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und 1 bis 40 Oxyethylen- oder Oxypropylen-Einheiten. Sulfonate, insbesondere Alkylsulfonate mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, Alkylarylsulfonate mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, Mono- und Diester von Sulfosuccinaten Salze von Carbonsäuren mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in der Alkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Arylkyl-Einheit. Phosphorsäuremonoester und -diester und deren Salze, insbesondere Alkyl- und Alkarylphosphate mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in der organischen Einheit, Alkylether- und Alkaryletherphosphate mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in der Alkyl- oder Alkaryleinheit und 1 bis 40 Oxyethylen-Einheiten. Wie auf dem Gebiet der Emulgatoren wohl bekannt, können die Gegenionen im Falle von anionischen Emulgatoren Alkalimetallkationen, Ammonium oder protoniertensubstituierte Amine, wie die des Trimethylamins oder Triethanolamins, sein. Normalerweise sind Ammonium-, Natrium- und Kaliumionen bevorzugt.
Beispielhafte, jedoch nicht darauf beschränkte, kationische Emulgatoren sind: Salze von primären, sekundären und tertiären Fettaminen mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen mit Essigsäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoff und Phosphorsäuren. Quarternäre Alkyl- . - und Alkylphenylammoniumsalze, insbesondere jene, die 6 bis 24 Kohlenstoffatome besitzen, speziell deren Halogenide, Sulfate, Phosphate und Acetate. Alkylpyridinium-, Alkylimidazolinium- und Alkyloxazoliniumsalze, insbesondere diejenigen mit einer Alkylkette von bis zu 18 Kohlenstoffatomen, speziell deren Halogenide, Sulfate, Phosphate und Acetate.
Als amphotere Emulgatoren bieten sich an: Aminosäuren mit langkettigen Substituenten, wie z.B. N-Alkyldi(aminoethyl)glycin- oder N-alkyl-2-aminopropionsäurealze. Betaine, wie z.B. N-(3-acylamidopropyl)-N,N-dimethylammomiumsalze mit einem Acylradikal mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen.
Beispielhafte, jedoch nicht darauf beschränkte, nichtionogene Emulgatoren sind: Polyoxyethylenkondensate von Fettsäuren oder Fettalkoholen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen mit bis zu 95 Gew.-% Oxyethylengehalt bezogen auf die Molmasse des Emulgators; Polyoxyethylenderivate von Phenolen mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen am Aromaten und bis zu 95 Prozent Oxyethylengehalt; Oxyethylenkondensate von Fettsäuremonoestern des Glycerins mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen und bis zu 95 Prozent Oxyethylen; Sorbitanester von Fettsäuren mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen; Polyoxyethylensorbitanester von Fettsäuren mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen; ethoxylierte Amide, exthoxylierte Amine, alkoxylierte Polysiloxane, Blockcopolymere von Propylen-, Ethylenoxid und/oder anderen Epoxiden.
Die obengenannten Fettstrukturen stellen üblicherweise den lipophilen Teil der Emulgatoren dar. Eine übliche Fettgruppe ist eine Alkylgruppe natürlichen oder synthetischen Ursprungs. Bekannte ungesättigte Gruppen sind die Oleyl-, Linoleyl-, Decenyl-, Hexadecenyl- und Dodecenylreste. Bekannte gesättigte Gruppen sind Lauryl-, Stearyl-, Myristyl-, Palmitylreste. Alkylgruppen können dabei cyclisch, linear oder verzweigt sein. Beim Emulgieren kann ein Emulgator oder eine Mischung mehrerer unterschiedlicher Emulgatoren eingesetzt werden, wobei bevorzugt mindestens ein nichtionogener Emulgator, wie z.B. ethoxylierte Fettsäuren, ethoxylierte lineare oder verzweigte Fettalkohole, Sorbitanfettsäureester oder ethoxylierte Sorbitanfettsäureester enthalten sein sollten. - -
Weiterhin können bekannte Verbindungen, wie Polyacrylsäure, Polyacrylate, Celluloseether, wie Carboxymethylcellulose und Hydroxyethylcellulose, natürliche Gume, wie XanthanGum, und Polyurethane sowie Konservierungsmittel und andere übliche und dem Fachmann bekannte Zusätze den Emulsionen als Verdicker zugesetzt werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können die Partikel in einem einstufigen oder zweistufigen Verfahren oberflächenbehandelt werden.
Im einstufigen Verfahren findet die Mischung und Mahlung gleichzeitig statt.
Im zweistufigen Verfahren können in der ersten Stufe den Primärpartikeln die Polyethersiloxane der Formel (I) und die phthalatfreie Weichmacher zugemischt werden. Es ist jedoch auch möglich, beliebige zwei der drei Komponenten nacheinander oder gleichzeitig der dritten Komponente zuzusetzen und damit zu vermischen.
Bevorzugt werden die Primärpartikel mit mindestens einem der Polyethersiloxane der Formel (I) und mindestens einem erfindungsgemäßen phthalatfreien Weichmacher nachfolgend oder gleichzeitig versetzt und gemischt. Besonders bevorzugt erfolgt die Zugabe der Polyethersiloxanen der Formel (I) und der erfindungsgemäßen phthalatfreien Weichmachern zu den Primärpartikeln nacheinander.
Bevorzugt wird zum Vermischen ein Pflugscharmischer verwendet. Die erste Stufe wird bevorzugt bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis zu 60°C durchgeführt.
In der zweiten Stufe werden die Partikel der ersten Stufe vermählen. Bevorzugte Mühlen sind Dampfstrahlmühlen, Stiftmühlen, Luftstrahlmühlen, Walzenmühlen oder Kugelrohrmühlen, besonders bevorzugt ist eine Dampfstrahlmühle.
Die Vermahlung kann bei Normaldruck erfolgen oder bei erhöhtem Druck bis zu 20 bar, bevorzugt bis zu 19 bar, 18 bar, 17 bar, 16 bar, 15 bar, 14 bar, 13 bar, 12 bar, 1 1 bar, 10 bar, 9 bar, 8 bar, 7 bar, 6 bar, 5 bar, 4 bar, 3 bar oder bis zu 2 bar. - -
Bevorzugt werden die Partikel im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Dampfstrahlmühle bei einem Druck von 8 bis 20 bar, bevorzugt 10 bis 19 bar, mehr bevorzugt 12 bis 18 bar vermahlen. Bevorzugt werden die Partikel in einem ein- oder zweistufigen Verfahren oberflächenbehandelt.
Zu der Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Polyethersiloxane wird auf die Patentanmeldung DE 102013226800 verwiesen, deren Inhalt unter Bezugnahme darauf hier eingeschlossen ist. Dementsprechend können die erfindungsgemäß verwendeten Polyethersiloxane durch edelmetallkatalysierte Hydrosilylierung der linearen oder verzweigten Siloxane der Formel (la)
Figure imgf000024_0001
wobei: R R1, Methyl oder Hydroxy und R Wasserstoff ist, mit den oben genannten Definitionen der Reste und Indizes, mit terminal ungesättigten Polyethern, wie beispielsweise in der EP1520870 beschrieben, hergestellt werden. Die zu hydrosilylierenden Polyether entsprechen der Formel (IIa)
-Y-(0-CmH2m.(n.1))0-[0-(EOx, POy, BOz)-R3]n (IIa) mit den obigen Definitionen und Bevorzugungen der Reste und Indices, wobei der Rest Y terminal ungesättigt ist, bevorzugt mit einer C=C-Doppelbindung, weiter bevorzugt in Bezug auf den Sauerstoff allylisch ungesättigt, insbesondere ein Allylether.
In einer besonderen Ausführungsform können für die Darstellung dieser Polyether Startalkohole verwendet werden, die zu verzweigten Polyethern führen, die dann zwei oder mehr Oxyalkylenketten aufweisen. Startalkohole sind beispielhaft, . -
Trimethylolpropanmonoallylether oder die Glycerinmonoallylether. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Glycerinmonoallylether, insbesondere der terminal allylisch substituierte Glycerinmonoallylether. Die bei der Herstellung der Polyethersiloxane verwendeten Wasserstoffsiloxane können wie im Stand der Technik, beispielsweise in der EP1439200 beschrieben, hergestellt werden. Die verwendeten ungesättigten Polyether können ausgehend von ungesättigten Startalkoholen nach den in der Literatur bekannten Verfahren der alkalischen Alkoxylierung oder unter Verwendung von DMC-Katalysatoren wie im Stand der Technikhergestellt werden, wie beispielsweise in der DE102007057145 beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Partikel, die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthaltend die erfindungsgemäßen Partikel sowie die erfindungsgemäße Verwendung der Partikel und ihrer Zusammensetzungen und weiterhin das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Partikel werden nachfolgend beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll. Sind nachfolgend Bereiche, allgemeine Formeln oder Verbindungsklassen angegeben, so sollen diese nicht nur die entsprechenden Bereiche oder Gruppen von Verbindungen umfassen, die explizit erwähnt sind, sondern auch alle Teilbereiche und Teilgruppen von Verbindungen, die durch Herausnahmen von einzelnen Werten (Bereichen) oder Verbindungen erhalten werden können. Werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung Dokumente zitiert, so soll deren Inhalt vollständig zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gehören. Werden nachfolgend %-Angaben gemacht, so handelt es sich, wenn nicht anders angegeben, um Angaben in Gewichts-%. Bei Zusammensetzungen beziehen sich die %-Angaben, wenn nicht anders angegeben auf die Gesamtzusammensetzung. Werden nachfolgend Mittelwerte angegeben, so handelt es sich, wenn nicht anders angegeben, um Massenmittel (Gewichtsmittel). Werden nachfolgend Messwerte angegeben, so wurden diese Messwerte, wenn nicht anders angegeben, bei einem Druck von 101325 Pa und einer Temperatur von 25 °C ermittelt.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Figur 1 : Die Abbildung zeigt das Prinzip der Staubkammer, deren Funktionsweise in Beispiel 2 in V1 ausführlich beschrieben ist. Die Ziffern bedeuten: 1) Fallbox, 2) Entriegelungshebel, 3) Glaszylinder, 4) Schieber, 5) Dichtungsgummi, 6) Proberöhrchen (mit Quarzwatte gefüllt), 7) +9) Waschflasche (mit Quarzwatte gefüllt), 8) Vakuumpumpe, - -
10) Gasuhr, der Buchstabe G am Ausgang der Gasuhr bezeichnet den Ausgang für das abgesaugte Gas.
Figur 2: Die Abbildung zeigt das Prinzip der Messzelle des Ringschergeräts RST-XS, deren Funktionsweise in Beispiel 2 V2 ausführlich beschrieben ist. ω: Rotation der Messzelle, Fi und F2: Kräfte zum Zurückhalten des Deckels der Messzelle, FN Normalkraft des Deckels auf die Messzelle.
Beispiele:
Beispiel 1 : Oberflächenbehandlung von Partikeln
V1 : Behandlung von TiO?-Partikeln in Trocken-Phase
Ausgangsmaterial für die trockene Oberflächenbehandlung von Titandioxid war ein Ti02 in Rutil-Modifikation mit einer anorganischen Modifizierung aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid direkt aus dem Sprühtrockneraustrag. Dieses Pulver wurde mit den in der am Ende der Beschreibung anfügten Tabelle 1 angegebenen Komponenten in Mengen wie angegeben versetzt und in einem Lödige-Mischer für 60 Sekunden homogenisiert. Danach wurde das oberflächenbehandelte Ti02 in einer Dampfstrahlmühle mit 18 bar Dampf trocken aufgemahlen. Alternativ kann die Aufmahlung mittels Stiftmühle, Luftstrahlmühle, Walzenmühle oder Kugelrohrmühle erfolgen. In den folgenden Beispielen 2-4 wurden Untersuchungen mit den so hergestellten Proben durchgeführt.
V2: Behandlung von TiO?-Partikeln in Nass-Phase
Ausgangsmaterial für die nasse Oberflächenbehandlung von Ti02 mit Polyethersiloxanen und phthalatfreien Weichmachern war ein Ti02-Filterkuchen nach der anorganischen Modifizierung, wobei das Ti02 in der Rutil-Modifikation vorlag und die anorganische Modifizierung aus Siliziumdioxid und Aluminiumoxid bestand. Dieser Filterkuchen wurde mittels Dissolver in Wasser redispergiert und zur Suspension eine Polyethersiloxan- Emulsion und phthalatfreier Weichmacher zugegeben. Diese erhaltene Suspension wurde sprühgetrocknet und danach das Sprühkorn mit Hilfe einer Dampfstrahlmühle mit 18 bar Dampf trocken aufgemahlen.
V3: Behandlung von BaSO*- Parti kein in Trocken-Phase
Ausgangsmaterial für die trockene Oberflächenbehandlung von Bariumsulfat mit Polyethersiloxanen und phthalatfreien Weichmachern war ein nasschemisch gefälltes Bariumsulfat (sogenanntes Blanc fixe), welches noch nicht trocken vermählen, d.h. z. B. . - dampfstrahlgemahlen, wurde. Dieses Pulver wurde Polyethersiloxan und phthalatfreien Weichmachern versetzt und in einem Lödige-Mischer für 60 Sekunden homogenisiert. Danach wurde das mit Polyethersiloxan und phthalatfreien Weichmacher benetzte BaS04 in einer Dampfstrahlmühle mit 10 bar Dampf trocken aufgemahlen. Alternativ kann die Aufmahlung mittels Stiftmühle, Luftstrahlmühle, Walzenmühle oder Kugelrohrmühle erfolgen.
V4: Behandlung von ZnS-Partikeln in Trocken-Phase
Ausgangsmaterial für die trockene Oberflächenbehandlung von Zinksulfid mit Polyethersiloxanen war ein nasschemisch gefälltes Zinksulfid (sogenanntes Sachtolith), welches noch nicht trocken vermählen, d.h. z. B. dampfstrahlgemahlen, wurde. Dieses Pulver wurde mit Polyethersiloxan und phthalatfreien Weichmachern versetzt und in einem Lödige-Mischer für 60 Sekunden homogenisiert. Danach wurde das mit Polyethersiloxan und mit phthalatfreien Weichmacher benetzte ZnS in einer Dampfstrahlmühle mit 10 bar Dampf trocken aufgemahlen. Alternativ kann die Aufmahlung mittels Stiftmühle, Luftstrahlmühle, Walzenmühle oder Kugelrohrmühle erfolgen.
V5: Behandlung von Lithopone-Partikeln in Trocken-Phase
Ausgangsmaterial für die trockene Oberflächenbehandlung von Lithopone mit Polyethersiloxanen war Lithopone, das in einer nasschemischen Co-Fällung von BaS04 und ZnS entstanden war und welche noch nicht trocken vermählen, d.h. z. B dampfstrahlgemahlen, wurde. Dieses Pulver wurde mit Polyethersiloxan und phtahalatfreien Weichmachern versetzt und in einem Lödige-Mischer für 60 Sekunden homogenisiert. Danach wurde die mit Polyethersiloxan und phthalatfreien Weichmachern benetzte Lithopone in einer Dampfstrahlmühle mit 10 bar Dampf trocken aufgemahlen. Alternativ kann die Aufmahlung mittels Stiftmühle, Luftstrahlmühle, Walzenmühle oder Kugelrohrmühle erfolgen.
Beispiel 2: Eigenschaftsbestimmungen der oberflächenbehandelten Partikel
V1 : Staubbestimmung
100 g der zu prüfenden Substanz wurden in die Fallbox (1) eingewogen. Die Fallbox wurde mit dem Hebel (2) verriegelt und in den Glaszylinder (3) eingehängt. Das Probenröhrchen (6) wurde mit Quarzwatte gefüllt, ausgewogen und in den Glaszylinder (3) gesteckt. Das eine Ende des Probenröhrchens (6) wurde über den Schieber (4) . - verschlossen. Das andere Ende wurde über eine mit Quarzwatte gefüllte Waschflasche (7) durch einen Vakuumschlauch mit einer Vakuumpumpe (8) verbunden. Nach 5 sec wurde die Fallbox (1) entriegelt. Das Pigment fiel in den Glaszylinder und es entwickelte sich Staub. Nach 10 sec. wurde der Schieber (4) aufgezogen. Nach 20 sec. wurde die Vakuumpumpe in Betrieb gesetzt und genau 20 I Luft durch den Glaszylinder gesaugt. Die Leistung der Vakuumpumpe lag bei 10 l/min. Nach Abschalten der Vakuumpumpe wurde das vorher ausgewogene Proberöhrchen entnommen und wieder gewogen. Als Maß für den Staub wurde die Gewichtsdifferenz angegeben. Die Bestimmung wurde als Doppelbestimmung durchgeführt. Die Mittelwerte dieser Messungen der Proben sind in Tabelle 1 angegeben (Einheit: mg / 100 g Material).
V2: Pulverfließfähiqkeit
Die Bestimmung der Pulverfließfähigkeit erfolgt mit dem Ringschergerät RST -XS. Die Schüttgutprobe wird in die Meßzelle gefüllt und von oben über einen Deckel mit einer Kraft (Normalkraft)von 3,5 kPa belastet. Während der Messung rotiert die Scherzelle langsam (ω). Der Deckel wird mit Hilfe von zwei Zugstangen am Drehen gehindert. Es entsteht eine Scherverformung der Schüttgutprobe. Die benötigte Kraft (Fi und F2) wird gemessen. Aus dem Verhältnis von Verfestigungsspannung σ^ zu Schüttgutfestigkeit oc wird die Fließfähigkeit ffc des Schüttgutes bestimmt. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Je größer die Fließfähigkeit ffc ist, desto besser fließt das Schüttgut. Es werden folgende Bereiche unterschiedlicher Fließfähigkeit definiert (D. Schulze, Pulver und Schüttgüter, Springer, 2006, Kapitel 3.1.4, Seite 42):
ffc kleiner oder gleich 1 , nicht fließend, verhärtet
ffc von größer 1 bis gleich 2, sehr kohäsiv (bis nicht fließend)
ffc von größer 2 bis gleich 4, kohäsiv
ffc von größer 4 bis gleich 10, leicht fließend
ffc größer 10, frei fließend.
Beispiel 3: Zusammensetzungen
V1 : Masterbatches
Die Zusammensetzungen mit Thermoplasten werden auch als Masterbatche bezeichnet. Diese Masterbatches können nach der folgenden Vorschrift hergestellt werden. - -
Zunächst wurde ein Dryblend aus den zu untersuchenden oberflächenbehandelten Pigmenten (Ti02) und Polyethylen als Beispiel eines Thermoplasten (LDPE: Lupolen Pureil 1800 SP 15) in einer Konzentration von 50 Gew.-% hergestellt, indem beide Komponenten in eine Kunststoffflasche eingewogen und anschließend 15 min auf einem Topfroller vermischt wurden. Das resultierende Dryblend wurde anschließend in die Brabender Dosiereinheit gegeben und über eine Förderschnecke dem Doppelschneckenextruder Leistritz DS Extruder ZSE 18HP der Verarbeitung zugeführt. Mit einer Drehzahl von 150 Umdrehungen pro Minute (UpM) und einer Temperatureinstellung von 150 °C in allen Zonen erfolgte die Verarbeitung zum Masterbatch. Der Polymerstrang wurde granuliert.
Nach dieser Vorschrift wurden die Zusammensetzungen enthaltend die Proben 1-5 gemäß Tabelle 1 hergestellt. V2: Weißpaste
Als Beispiel für Zusammensetzungen wurden Weißpasten hergestellt.
In einen 250 ml Dissolvertopf wurden 90 g Dioctylphthalat (DOP) eingewogen. Unter leichtem Rühren wurden mit einer 3 cm- Dissolverscheibe (ca. 5m/sec) innerhalb von 3 min 167 g der oberflächenbehandelten Partikel portionsweise eingearbeitet. Der Dissolver wurde auf 12500 UpM hochgefahren und fünf min dispergiert.
Nach dieser Vorschrift wurden die Zusammensetzungen enthaltend die Proben 1-5 gemäß Tabelle 1 hergestellt.
Beispiel 4: Prüfung der Dispergierbarkeit von oberflächenbehandelten Partikeln
V1 : Prüfung der Masterbatches im Druckfiltertest
Die Dispergierbarkeit wurde in einem Druckfiltertest anhand des Druckanstieges vor dem Filter, der beim Extrudieren einer Polymerschmelze über ein Siebpaket entsteht, bewertet.
Die Bestimmung des Druckfilterwertes erfolgte mit dem Einschneckenextruder Brabender Plasti-Corder LAB Station (SchneckendurchmesserAlänge: 30 mm/25D). Es wurde ein Siebpaket der Fa. GKD mit einem PZ-Microdur 14 (Filterfeinheit nominell 14 μηι) und einem Stützgewebe mit 315 μηι Maschenweite eingesetzt. . -
Der Extruder wurde auf eine Temperatur von 200 °C aufgeheizt. Die Temperatur des Filterequipments wurde auf 230 °C eingestellt. Nach gründlichem Spülen des Extruders mit LDPE wurde die Filteraufnahme mit dem Siebpaket eingebaut. Nach Aufgabe des zu prüfenden Ti02/LDPE-Masterbatchgranulates und Austritt des pigmentierten Materials am Bypass, wurde der Schmelzestrom über das Siebpaket geleitet und die rechner-gestützte Messdatenerfassung gestartet. Die Messdaten wurden bis zum Erreichen eines maximalen Druckes von 150 bar oder aber bei geringem Druckanstieg bis zu einer Dauer von 60 Minuten registriert. Der Durchsatz lag bei 40 g/min. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 unten dargestellt.
Das Maß für die Dispergierqualität ist der Druckfilterwert (DF), der nach folgender Formel berechnet wird:
DF ~ [bar x cm£: / g]
(t x K x G)
Pmax : Endruck [bar]
Po : Anfangsdruck [bar]
F: Filterfläche = 6,16 cm2
t: Messzeit [min]
K: Konzentration [Gew.-%] Pigment bezogen auf Gesamtzusammensetzung
G Durchsatz [g/min]
Je geringer der Druckfilterwert desto besser ist die Dispergierung des Pigmentes im Polymer. Die erfindungsgemäßen Proben weisen eine gute Dispergierbarkeit auf.
V2: Prüfung der Masterbatches in Polymer Flachfolien:
Die Prüfung des Dispergierverhaltens von Pigmenten in Polymeren erfolgt anhand der Anzahl der Agglomerate in einer Flachfolie. Die Masterbatche gemäß Beispiel 3 (V1) wurden nach folgendem Verfahren zu Folien extrudiert. Dazu wurden die Masterbatche mit LDPE-Granulat (Pureil PE 3020H) auf eine Konzentration von 10 Gew.-% Pigment (Ti02) verdünnt. Hierzu wurden Masterbatch und Polymergranulat in eine Kunststoffflasche gegeben und von Hand Vz min geschüttelt. - -
Danach wurde die Probe auf dem Einschneckenextruder Brabender Plasti-Corder LAB Station (SchneckendurchmesserAlänge: 30 mm/25D) mit 15 upm und einer Temperatur von 190 °C extrudiert. Über eine Breitschlitzdüse wurde eine ca. 8 cm breite Folie ausgetragen. Der Folienstrang wurde über ein Förderband abgezogen, abgekühlt und aufgerollt.
Aus dem Folienstrang wurden 5 etwa 50 cm lange Stücke begutachtet. Die Beurteilung erfolgte im Durchlicht hinsichtlich der Anzahl undispergierter Agglomerate bei zwei unterschiedlichen Vergrößerungen (0 mal: keine Vergrößerung; 30 mal: bei dreißigfacher Vergrößerung). Dabei hatte die Größe der Stippen, welche aus nicht vollständig dispergierten Agglomeraten bestehen, keinen Einfluss auf die Benotung.
Die Ergebnisse wurden in einem fünfstufigen System benotet, wobei Note 1 keine Stippen, Note 2 vereinzelte Stippen (es gab Prüfflächen mit 1 bis 2 Stippen aber auch Prüfflächen ohne Stippen), Note 3 mäßige Anzahl von Stippen (alle Prüfflächen hatten Stippen, im Durchschnitt lagen diese bei unter 5 pro Prüffläche), Note 4 viele Stippen (alle Prüfflächen wiesen 5 bis 10 Stippen auf) und Note 5 sehr viele Stippen (im Durchschnitt hatten alle Prüfflächen mind. 10 Stippen). Die Werte in der Tabelle 1 unten ergeben sich als Note der Auszählung von 5 Prüfflächen. Ab Note 3 sind die Masterbatche zur Herstellung von Folien ungeeignet. Die erfindungsgemäßen Proben weisen eine gute Dispergierbarkeit auf.
V3: Prüfung in Weichmachern
Hierzu ist die Körnigkeit von Pigmenten in einer Weißpaste unter definierten Dispergierbedingungen zu bestimmen. Dazu wurden 3 g der hergestellten Weißpasten gemäß Beispiel 3(V2) wurden in einem Kunststoffbecher mit der gleichen Menge DOP mit dem Spatel gut verrührt. Zur Bestimmung der Feinheit wurde die verdünnte Paste auf dem Hegmankeil (Grindometer) zunächst auf dem Hegmannkeil 0 bis 100 μηι aufgezogen und dann die entsprechend feinen Proben auf dem Hegmannkeil 0 bis 25 μηι (Fa. Erichsen) aufgezogen. Die visuell ermittelten Feinheitswerte in μηι wurden notiert und sind in Tabelle 1 unten dargestellt. Eine Feinheit von größer 20 μηι zeigt eine mangelhafte Dispergierung. Tabelle 1
Polyethersiloxan PE Foliennote
LebensmittelDruckfilterwert
gemäß Formel I Staubmasse (Beispiel 4 v.2) ffc-Werte mit zulassung [bar*cm2 / g] Feinheit
Probe (x) oder nicht Weichmacher mg/100g Ringscherger
(Indirect Food Contact (Beispiel 4 ohne Mit 30facher [pm]
gemäß Formel I (Beispiel 2) RST-XS gemäß EU 10/2011) V.1) Vergrößerung Vergrößerung
(o)
ohne
1 x (0,45 %) Ja 40 0,9 1- 1-2 1,5 1,5
Weichmacher
0,2 %
Hexamoll
2 x (0,45%) Ja 8 1,09 1-2 1-2 2,2 2,2
DINCH (Fa.
BASF)
ohne
3 o (0,45 %) Nein 37 0,9 1 1-2 1,4 1,4
Weichmacher
0,2 %
Hexamoll
4 o (0,45%) Nein 8 2,5 2 2-3 1,8 1,8
DINCH (Fa.
BASF)
0,3 %
ohne Mesamoll TP
5 Ja 8 18,5 3 3-4 1,3 1,3 Polyethersiloxan LXS 51067
(Fa. Lanxess)
- -
Bei Betrachtung der Meßwerte in Tabelle 1 lässt sich festhalten, dass einzig die erfindungsgemäßen Partikel und die entsprechenden Zusammensetzungen gute Ergebnisse bei den Messergebnissen der Beispielversuche aufweisen. Keine Vergleichspartikel oder Vergleichszusammensetzungen gemäß den Proben 1 , 3, 4, 5 können derart gute Messwerte sowohl bei der Staubmasse, dem Druckfilterwert, der PE- Foliennote und der Feinheit in Weichmacherpaste erzielen. Die erfindungsgemäßen Partikel sind für indirekten Lebensmittelkontakt gemäß EU 10/2011 zugelassen und weisen eine geringe Staubneigung sowie eine gute Dispergierbarkeit auf.

Claims

P tentanspruches
1. Partikel aus Ti02, BaSö«, ZnS oder üthopone mit einer Besch! sg aus mindestens einer Verbindung der Formel (I)
Figure imgf000034_0001
wo ei
R R1, Methyl oder Hydroxy ist;
Rf ein FoSyetherrest der Forme! (II):
CHEO„ POy, 80 R31„ 01)
ist, wobei
Z gleich einem verzweigten oder unversweigten Älkylenresi mit 2 bis 4
Kohlenstoff atomen, bevorzugt 3 Könlensioffafomen ist,
m 2 bis 4, bevorzugt 3 Ist,
n ! bis 3, bevorzugt 1 oder 2, insbesondere bevorzugt 1 ist, o 0 oder 1 , bevo»ugt 0 ist,
{EOx,POy,B02} ein Oxyalkylenrest, enthaltend Oxyethyfen- (EO),
Oxypropylen- (PO) und oder Oaybutylen-Einneiten (SO), wobei x, y und z jeweils a 0 sind und mindestens eines von x, y und z ungleich 0 ist, ist,
R3 Wasserstoff, wenn n gleich 1 ist, oder ein ohisn asserstoffrest mit 1 bis 4 obSersstoffatomen ist,
und mit der Maßgabe, das® in R1 die Summe aus Kohlenstoff- und
Sauerstoffatomen mindestens 70 ist,
a 20 bis 200, bevorzugt von 30, von 40, von 50, von 60 bis 170, bis 160, bis 150, bis 140, bis 130, bis 120, bis 110 und insbesondere bevorzugt 70 bis 100 ist, b 1 bis 50, bevorzu t von 2, von 3, von 4 bis 30, bis 25, bis 20 und insbesondere bevo zug 5 bis 15 ist, mit der yafögabe, dass we n keiner der Reste R gleich R1 ist, b mindestens 3 ist, und mindestens einem phfeiatfreien Weichmacher,
wobei die mindestens eine Verbindung der Formet (i) mit einem Anteil von 0,01 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,1 bis 0,8 Gew.- %, W8!i®r mehr bevorzugt 0,2 bis 0,8 Gew.-% und Insbesondere bevorzugt 0,3 bis 0,5 Gaw,-% vorhanden ist, und
wobei der mindestens ein© phtbaiatfreie Weichmacher mit einem Anteil von 0,01 bis 4, 0 Gew.~%, bevoKugt 0,05 bis 2,0 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,1 bis 1,6 Gew.-% vorhanden ist,
wobei di® Angaben in Gsw.-% auf das Gewicht der getrockneten eingesetzten Primärpartikei bezogen sind.
Partikel nach Anspruch 1, dadurch geken zeichnet, dass in Forme! (I):
R und R3wle in Anspruch 1 definiert sind,
R ein Polyetherrest der Formel (Ii), -Ist, wobei
2 gistch einem unverxwetgten Alkylenrest mit 2 bis 4 ohiensto fatomen, bevorzugt 2 oder 3 ^ohlensteffatomen Ist,
8 0 ist,
x 0 bis 20, bevorzugt 3 bis 1§, insbesondere bevorzugt 4 bis 10 ist, y 5 bis 100, bevorzugt S bis 50, insbesondere bevorzugt 10 bis 30 ist, z 0 bis 2ö ist
Partikel nach einem der Ansprüche 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet» dass das numerische Verhältnis von Index a zu index b in Formel (1) gleich S bis 10, bevorzugt 9 bis 15 und insbesondere 10 bis 12 ist
Partikel nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Index x zwischen 0,05 und 1,2 mal der Summe der Irtdices (y +■ z), bevorzugt wischen 0,07 und 0,8 a insbesondere zwischen 0(1 und 0,5 ma! ist,
Partikel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
R gleich a&yl,
R3 Wasserstoff x 3 bis §,
y tO bis 2S,
z 0, und
Z und o wie in Ansprush 2 definiert s nd,
Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel TsOj sind.
0
7. Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Staubwert von höchstens 30 mg, bevorzugt von höchstens 10 mg pro 100g oberflächenbshsndeite Partikel aufweisen.
Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens ein© pMhaiatfreäe Weichmacher aus der Gruppe ausgewählt wird, die Ester von aliphatischen Kohlenvyasserstoffen mit vorzugsweise 6 bis 21 Kohlenstoffatomen mit mindestens einer Säuregruppe, ausgewählt aus einer Careoxyigruppe, Sulfenylgruppe -SOsH, oder Sutfinylgruppe -S02H, mit einem' eirs- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol mit vorzugsweise sechs bis zwanzig Kohlenstoffatomen oder einem ein» oder z eäwertigen aromatischen Alkohol, und Ester von aromatischen 1,4-{para)-DicarbQnsäurent bevorzugt 1,4- Senzotdicarbons&ure, oder aromatischen Tricarbonsäuren mit einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol mit vorzugsweise sechs bis zwanzig Kohienstoffatomen umfasst.
Verfahren zur Herstellung von o&erfiächenbehandeiten Partikeln aus TiOj, BaSÖ^, ZnS oder Lithopone, dadurch gekennzeichnet, dass Prim&partike! aus Ti02, BaSO<, ZnS oder LÜhopone mit mindestens einer Verbindung der Forme! (I)
D
Figure imgf000036_0001
(!) wobei, R, \a und bdie oben angegebenen Bedeutungen haben, und mit mindestens einem phthafatfreien Weichmacher oder Mischungen davon gleichzei ig oder nacheinander in Koniakt gebracht werden«
wobei die mindestens e e Verbindung der Formet (I) mit einem Anteil von 0,01 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 1 G©w.-%, mehr bevorzugt 0,1 bis 0,8 Gew.- %, weiisr mehr bevorzugt 0,2 bis 0,6 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 0,3 bis 0,5 Gew.«% eingesetzt wird, und
wobei der mindestens ein® phthalatfreie Weichmacher mit einem Anteil von 0,01 bis 4, 0 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 2,0 Gew,«%, mehr bevorzugt 0,1 bis 1,6 Ge .-% eingesetzt wird,
wobei die Angaben in Gew.-% auf das Gewicht der eingesetzten getrockneten Primärpart ihei bezogen sind.
Verfahren zur Herstetag von oberflächenbehandelten Partikeln aus Ti03, SaSO«, ZnS oder Uthopone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verbindung der Formel (!)
Figure imgf000037_0001
eingesetzt wird, bei der in Formet (I):
I (II), ist, \ wobei
Z gleich einem unverzweigten Alkylenr st mit 2 bis 4 Kohlenstoff atomen, bevorzugt 2 oder 3 Kohlenstoffatomen ist,
o 0 ist.
x 0 bis 20. bevorzugt 3 bis 15, insbesondere bevorzugt 4 bis 10 ist, y 5 bis 100, bevorzugt 8 bis SO, insbesondere bevorzugt 10 bis 30 ist, z 0 bis 20 ist,
R und R3 wie in Anspruch 1 definiert sind.
Verfahren zur Herstellung von obefflechenbehande!ten Partikeln aus TiOz, 8aS0«, ZnS und üthopone nach Anspruch 9 oder 10, wobei der mindestens eine phihatetfreie Weichmacher aus der Gruppe ausgewahii wird, die Ester von aliphatisc en Kohlenwasserstoffen mit 6 bis 21 Kohlenstoff atomen mit mindestens einer Sauregruppe, ausgewählt aus einer Csr oxytgnjpp®, Suifonyigruppe -SQsHt oder Suifinylgruppe -SOaH, mit einem eirs- oder mehrwertigen aliphatischen Aäko oi § mit vorzugsweise sechs bis zwanzig ohSensioffaiomen oder einem ©in- oder zweiwertigen aromatischen Alkohol, und Ester von aromatischer) 1,4-(para)- Di ar ensauren, bevorzugt 1,4-Benzoidicarbonsäuretoder aromatischen Tficar onsiuren mit einem ein- oder mehrwertigen aliphatischen A!kohoi mit vorzugsweise sechs bis z anzig ohlenstoffaiomen umfasst
0
2. Partikel am Ti02, Sa804, ZrtS oder Uthspone, erhaltlch nach dem Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11,
13. Verwendung der Partiks! nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 12 bei der5 Herstellung von Polymerajsammsnseteungen, i sbesondere für
Kunststo ormkorper oder -foiien, oder einem Masteröaich.
14, Zusammensetzung enthaltend ein Polyme und/oder einen Weichmacher, dadurch gekennzeichnet, dass sie Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 120 enthält.
15, Zusammensetzung nach Anspruch 14, dsdweh gekennzeichnet, dass das Poiymer ein Duromer oder Thermoplast Ist 5 16. Zusammensetzung nach einem . der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ein Masterbatch, ein
Kunststoffformkorper oder eine Kunststoffolie ist.
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