DE2311622A1

DE2311622A1 - Verfahren zur dispergierung von pigmenten in synthetischen harzen

Info

Publication number: DE2311622A1
Application number: DE19732311622
Authority: DE
Inventors: Noboru Moriyama; Fumikatsu Tokiwa
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1972-03-13
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1973-10-25
Also published as: IT985583B; FR2175970B1; FR2175970A1; JPS4892442A; JPS5142619B2

Description

Verfahren zur Dispergierung von Pigmenten in synthetischen Harzen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dispergierung von Pigmenten in einem synthetischen Harz vom Olefin- oder Styroltyp. .

Bei der Herstellung von gefärbten Formkörpern aus Polyäthylen-, Polypropylen-, Polystyrol- und Acrylnitrilbutadienstyrolharzen kann man, wenn die Harze mit Pigmenten gefärbt werden, die Tendenz beobachten, daß sich die Pigmente in den Harzen zusambenballen.

Eine derart unzureichende Dispergierung der Pigmente führt zu einer Verschlechterung der Farbeigenschaften, dem Eintreten von Farbungleichheiten und einer Verminderung der physikalischen Eigenschaften der Harze, wie beispielsweise die Schlag-

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festigkeit. Auf diese Weise wird der Wert der Produkte stark herabgesetzt.

Um diese Probleme zu lösen, wurden bislang die Verfahren zur Verbesserung der Pigmentherstellungsbedingungen und des Pigmentmahlens eingehend untersucht. So sind beispielsweise chemische Behandlungsverfahren unter Verwendung von Zinkstearat, Calciumstearat und anderen Seifen als Behandlungsmittel oder Dispersionsmittel kürzlich entwickelt worden.

Derartige Metallseifen sind jedoch immer noch unzureichend, um eine hinreichende Dispersionsfähigkeit auf die Pigmente zu übertragen, womit dieses Verfahren die oben erwähnten Probleme nicht zu lösen vermag.

Es sind großangelegte Versuchsarbeiten durchgeführt worden, um ein Mittel zu entwickeln, das imstande ist, die Dispersionsfähigkeit von Pigmenten in Polyäthylen-, Polypropylen-, Polystyrol- und Acrylnitrilbutadienstyrolharzen erheblich zu verbessern. Als Ergebnis wurde gefunden, daß, wenn man eine Zusammensetzung der folgenden allgemeinen Formel (I) und eine Zusammensetzung der folgenden allgemeinen Formel (II) zusammen miteinander verwendet, die Dispersionsfähigkeit von Harzen sehr stark verbessert werden kann, wobei man ausgezeichnet gefärbte Harzprodukte herstellen kann, die frei von den oben erwähnten Nachteilen sind. Auf dieser Erkenntnis beruht die vorliegende Erfindung.

Gemäß der Erfindung wurde ein Verfahren zur Dispergierung eines Pigmentes in einem feinverteilten Zustand in einem synthetischen Harz, nämlich einem Polyäthylen-, Polypropylen^ Polysty-

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rol- oder Acrylnitrilbutadienstyrolharz geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel

EO (CH₂CH₂O)_nH (I)

bei welcher E ein Wasserst off atom, eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylarylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und η eine ganze Zahl von 5 his 25 ist, zusammen mit einer Verbindung der allgemeinen Formel

(CH₂CH₂O)_mH

(II)

bei welcher E¹ eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und m und η ganze Zahlen mit der Haßgabe bedeuten, daß die Summe von m und η im Bereich von 5 bis 30 liegt, in das Harz eingebracht werden.

Das Mischungsverhältnis, bezogen auf das Gewicht der Verbindung der Formel I zu der Verbindung der Formel II liegt im allgemeinen im Bereich von 90 : 10 bis 10 : 90. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Verbindung der Formel I zu der Verbindung der Formel II im Bereich von 60 : 40 bis 4-0 : 60. Wenn die oben genannten Verbindungen der Formeln I und II einzeln verwendet werden, ist die auf die Pigmente übertragene Dispersionsfähigkeit unzureichend, und es können keine zufriedenstellenden Ergebnisse erreicht werden.

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Das die Dispersionsfälligkeit verbessernde Mittel gemäß der Erfindung _t bestehend aus einer Verbindung der iOrmel I und einer Verbindung der Formel II, überträgt auf die Pigmente eine ausgezeichnete Dispersionsfähigkeit, und zwar im besonderen auf anorganische Pigmente wie Titandioxyd, Calciumcarbonat, Ton, Zinkoxyd, Eisenoxyd und Weißkohle, sowie auf organische Pigmente wie Phthalocyaninblau und Phthalocyaningrün.

Die Menge des dem synthetischen Harz, wie z.B. Polyäthylen-, Polypropylen-, Polystyrol- und Acrylnitrilbutadienstyrolharz, zuzusetzenden, dispersionsverbessernden Mittels beträgt im allgemeinen 0,025 his 20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Harzes. Es ist erforderlich, daß die Menge des die Dispersionsfähigkeit verbessernden Mittels bei einer Vergrößerung der dem Harz zugesetzten Menge an Pigmenten ebenfalls erhöht wird.

Die Pigmente können dem synthetischen Harz in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Harz zugesetzt werden.

Um eine gefärbte Harzzusammensetzung mit einer ausgezeichneten Gleichförmigkeit herzustellen, werden die Pigmente und das die Dispersionsfähigkeit verbessernde Mittel direkt unter Erhitzen in das synthetische Harz, wie z.B. Polyolefin-, Polystyrol-, Acrylnitrilbutadienstyrolharz, eingebracht. Als Mischvorrichtung können beispielsweise ein Hensehe!Mischer, eine Mühle mit drei heizbaren Walzen und andere bekannte Mischer Verwendung finden, die in der Lage sind, eine Vermischung unter gleichzeitigem Erhitzen zu bewirken. Man kann auch eine Injektionsformmaschine (Extruder) oder eine ähnliche Vorrichtung verwenden.

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Die Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Beispiele naher erläutert werden.

Beispiel 1

Als Pigmente wurden Titandioxyd (R-820, hergestellt von Ishihara Sangyo), Calciumcarbonat (chemische Qualität Nr. 1, hergestellt von Kishida Chemicals), Ton, Zinkoxyd (Zinkoxyd Nr. 3, hergestellt von Mitsui Kinzoku), Eisenoxyd (hergestellt von Toda Kogyo), Weißkohle (Bitaseal 550, hergestellt von Tagi Seihisho), Phthalocyaninblau (Cyaninblau Nr. 700, hergestellt von Toyo Ink) und Phthalocyaningrün (Heliogen Grün 8GA, hergestellt von BASF AG) verwendet. Polyäthylen (Sholex 6O5O, hergestellt von Nippon Olefin) wurde mit einem in Tabelle 1 angegebenen Dispersionsmittel unter Zuhilfenahme eines Henschel-Mischers gut gemischt, wobei die Konzentration der Pigmente für, Titandioxyd, Calciumcarbonat, Ton, Zinkoxyd, Eisenoxyd oder Weißkohle 1 Gew.-% oder für Phthalocyaninblau oder Phthalocya*- ningrün 0,1 Gew.-# betrug. Das Gemisch wurde dann erneut mit Hilfe eines Henschel-Mischers durchgemischt. Daraufhin wurde die sich ergebende Gemischzusammensetzung aus dem Henschel-Mischer herausgenommen und zu einer Scheibe mit einer Dicke von 2 mm bei 200⁰C unter Verwendung einer Spritzgußmaschine geformt.

Der sich ergebende Formkörper wurde bei 1?0°C eine Minute lang mit 100 Atmosphären gepreßt, worauf die Partikelgröße der Pigmente unter einem Mikroskop betrachtet wurde, mm die Dispersionsfähigkeit auszuwerten.

Die Auswertung der Dispersionsfähigkeit wurde auf die durchschnittliche Partikelgröße der in dem Gesichtsfeld des Mikro-

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skops liegenden Pigmentpartikel "bezogen, und zwar wurde für die Auswertung der folgende Maßstab angelegt:

Auswertungspunkt 5: Durchschnittliche Partikelgröße

von weniger als 5 Ai,

Auswertungspunkt 4-: Durchschnittliche Partikelgröße

von 5 bis 10 /u,

Auswertungspunkt 3: Durchschnittliche Partikelgröße

von 10 bis 30 /u,

Auswertungspunkt 2: Durchschnittliche Partikelgröße

von 30 bis 100 /u,

Auswertungspunkt 1: Durchschnittliche Partikelgröße

von mehr als 100/n.

Eine geringere durchschnittliche Partikelgröße ergibt einen höheren Auswertungspunkt, d.h. eine bessere Pigmentdispergierbarkeit.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

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I	O CD 00 CO	j Beispiel	22	Mischung von 50 Teilen der Probe Nr. 8 und 50 Teilen der Probe Nr. 16	0,1 .	VJl	5	VJl	VJl	5	5	4	4
0798		23	Mischung von 50 Teilen der Probe Nr. 11 und 50 Teilen der Probe Nr. 14	0,1	5	5	5	5	5	5	4	4
	24	Mischung von 50 Teilen der Probe Nr. 12 und 50 Teilen der Probe Nr. 15	0,1	5	VJI	5	5	5	5	4	4 4
		0,1	VJl	VJl

Vie sich aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen zeigt, führt die Verwendung der erfindungsgemäßen Dispersionsmittel zu einer ausgezeichneten Dispergierbarkeit des Pigments.

Beispiel 2

Als Pigmente wurden ebenso wie in Beispiel 1 Titandioxyd, Eisenoxyd, Weißkohle und Phthalocyaningrün und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 Polypropylen (Chisso Polypro 1077, hergestellt von Chisso), Polystyrol (Styron 4-75» hergestellt von Asahi Dow) oder ein Acrylnitrilbutadienstyrolharz (ABS-35» hergestellt von Japanese Synthetic Rubber) verwendet und mit einem in Tabelle 2 angegebenen Dispersionsmittel gut gemischt, worauf eine Mischung mit den Pigmenten unter Zuhilfenahme eines Henschel-Mischers durchgeführt wurde, wobei die Konzentration der Pigmente 1 Gew.-% für Titandioxyd, Eisenoxyd oder Weißkohle und 0,1 Gew.-% für Phthalocyaningrün betrug. Dann wurde die Gemischzusammensetzung aus dem Henschel-Mischer herausgenommen und zu einer Scheibe mit einer Dicke von 2 mm bei 200° C unter Verwendung einer Spritzgußmaschine geformt.

Der sich ergebende Formkörper wurde bei 170° C eine Minute lang unter einem Druck von 100 Atmosphären zur Bildung einer Folie gepreßt. Die Folie wurde unter einem Mikroskop betrachtet, um die Partikelgröße der Pigmente zu bestimmen. Die Dispersionsfähigkeit der Pigmente wurde nach dem gleichen Verfahren und nach dem gleichen Bewertungsmaßstab wie in Beispiel 1 ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

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Tabelle 2

Probe

Nr.

c Dispergierungsmittel

Menge des Dispergierungsmittels (Gew.-%, bezogen auf das Harz Dispersionsfähigkeit

Polypropylen

Titandioxyd

Eisenoxyd

Weißkohle

Phthalo-

cyanin-

grün

Polystyrol

Titandioxyd

Eisenoxyd

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Fortsetzung .der Tabelle 2

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Mischung von 75 Teilen der Probe Nr. 28 und 25 Teilen der Probe Ne. 31

Mischung von 75 Teilen der Probe Nr. 28 und 25 Teilen der Probe

Nr. 31

Mischung von 50 Teilen der Probe Nr. 28 und 50 Teilen der Probe

Nr. 31

Mischung von 50 Teilen der Probe Nr. 29 und 50 Teilen der Probe

Nr. 31

Mischung von 50 Teilen der Probe Nr. 29 und 50 Teilen der Probe Nr, ?2

Mischung von 50 Teilen der Probe Nr. 30 und 50 Teilen der Probe Nr. 32

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0,1

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⁺ Dispersionsfählgkeit

5 : durchschnittliche Partikelgröße von weniger als 5 /U,

4 : durchschnittlihe Partikelgröße von 5 his 10 Aiy

3 : durchschnittliche Partikelgröße von 10 bis 30 /U,

2 : durchschnittliche Partikelgröße von 30 bis 100 /U,

1 : durchschnittliche Partikelgröße von mehr als 100 Ai.

Beispiel 3

Pigmente wie Titandioxyd, Calciumcarbonat oder Ton, ein Dispersionsmittel, wie es in Tabelle 3 angegeben ist, und ein Polyäthylenpulver (Hi-zex 2100GP, hergestellt fcon Mitsui letrochemical) wurden miteinander unter Zuhilfenahme eines Henschel-Mischers vermischt. 50 Gew.-Teile Pigmente und 1 bis 10 Gewichtsteile des Dispersionsmittels wurden 100 Gewichtsteilen Polyäthylen hinzugefügt.

Die Mischung aus dem oben angegebenen Harz, den Pigmenten und dem Dispersionsmittel wurde mit Hilfe einer Drei-Walzen-Mühle bei 130 bis 135°C gut durchgeknetet, worauf sie bei 170⁰C 4- Minuten lang unter einem Druck von 100 Atmosphären unter Bildung einer Folie gepreßt wurde. Die Partikelgröße der Pigmente wurde unter einem Mikroskop betrachtet, um die Dispersionsfähigkeit auszuwerten. Die Auswertung der Dispersionsfähigkeit

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-V-

wuxde nach dem gleichen Verfahren und unter Zugrundelegung des gleichen Maßstabes wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

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Tabelle 3

(X) GD

	Probe Nr.	Dispergieruags- mittel	Menge des Dispergie- rungsmit- tels (Gew.-%, bezogen auf d.Harz	Bispersionsfähigkeit	Calcium- carbonat	Ton
Ver- gleichs- bei- spiele	41 42 43 44 45 46 47 48 49	ohne Zusatz HO (C₂H₄O)₂₀H η η C₁₂H₂₅O (C₂H₄O)₁₄H Il η ^ (C₂H₄O)_1nH C₁₂H₂₅N ^(C₂H₄O)_nH (m+n=15) ti	0 1 5 10 1 5 10 1 5	Titan- dioxyd	1 2 3 3 2 3 3 2 3	1 2 3 3 2 3 3 2 3
1 2 3 3 1 2 2 1 2

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Dispergierung von in einem feinverteilten Zustand befindlichen Pigmenten in einem synthetischen Harz, bestehend aus Polyäthylen-, Polypropylen-, Polystyrol- oder Acrylnitrilbutadienstyrolharz, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig eine Verbindung der allgemeinen Formel

RO (CH₂CH₂O)_nH (I)

in welcher R ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylarylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und η eine ganze Zahl von 5 bis 25 bedeutet, und eine Verbindung der allgemeinen Formel

(CH₂CH₂0)_mH R¹N (II)

in welcher R¹ eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und m und η eine ganze Zahl mit der Maßgabe, daß die Summe von m und η im Bereich von 5 bis 30 liegt, bedeutet, in das Harz hineingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis der Verbindung der Formel I zu der Ver bindung der Formel II im Bereich von 90 : 10 bis 10 : 90, bezogen auf das Gewicht, liegt.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis der Verbindungen gemäß der Formel I zu der Verbindung gemäß der Formel II im Bereich von 60 : 4-0 bis 40 : 60, bezogen auf das Gewicht, liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der Verbindung gemäß der Formel I und der Verbindung der Formel II 0,025 bis 20 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Harzes, beträgt.

5- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der zugesetzten Pigmente von 0,01 bis 100 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Teile des Harzes, beträgt.

6. Verbindung zur Verbesserung der Dispersionsfähigkeit von Pigmenten in einem synthetischen Harz, bestehend im wesentlichen aus einer Mischung einer Verbindung der allgemeinen Formel

HO (CH₂CH₂O)_nH

wobei H ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylarylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und η eine ganze Zahl von 5 bis 25 bedeutet, und einer Verbindung der allgemeinen Formel

(II)

Wobei B¹ eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 8 bis 18 Kohlen-

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stoff atomen und ία und η eine ganze Zahl mit der Haßgabe, daß die Summe von m und η im Bereich von 5 his 30 liegt, bedeutet, wobei das Mischungsverhältnis von I zu II im Bereich von 90 : 10 bis 10 : 90, bezogen auf das Gewicht, liegt.

7· Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das Mischungsverhältnis von I zu II im Bereich von 60 : 40 bis 40 : 60, bezogen auf das Gewicht, liegt.

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