NL8701051A - Gekleurd kunststofgranulaat, werkwijze voor het kleuren van kunststofgranulaat werkwijze voor het vervaardigen van een gekleurd kunststofvoorwerp en inrichting voor toepassen van de werkwijze. - Google Patents

Description

, * * / ë 845018/BA/kg

Korte aanduiding: Gekleurd kunststofgranulaat, werkwijze voor het kleuren van kunststofgranulaat werkwijze voor het vervaardigen van een gekleurd kunststofvoorwerp en inrichting voor toepassen van de werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een gekleurd kunststofgranulaat verkregen door mengen van kunststofgranu-laatdeeltjes met kleurstofdeeltjes.

In de onderhavige aanvrage wordt met een kleurstof in het algemeen een pigment bedoeld; voor bepaalde toepassingen kan echter de term betrekking hebben op een oplosbare kleurstof.

Gekleurde kunststofgranulaten alsmede werkwijzen voor de bereiding van dergelijke granulaten zijn bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 6508802, waarin een werkwijze is beschreven om een kunststof, zoals bijvoorbeeld polyvinylchloride, te vermengen met kleurpigmenten bij temperaturen tot 150^C en dit mengsel aan wrijvingskrachten en/of schuifspanningen te onderwerpen waardoor de pigmentdeeltjes in de capillairen van de kunststofdeeltjes worden gewreven.

Deze bekende werkwijze heeft het nadeel dat ofwel alleen pigmenten verwerkt kunnen worden die van deeltjesafmeting kleiner zijn dan de capillairen van de kunststofdeeltjes, ofwel dat er een aanmerkelijk hardheidsverschil moet zijn tussen de kleurstofdeeltjes en de kunststofdeeltjes waarbij de kunststofdeeltjes poriën moeten bezitten waarvan tenminste de randen harder zijn dan de pigmenten die door de kunststofdeeltjes moeten worden opgenomen. Een kleurstof die veel harder is dan de randen van de poriën zou in het algemeen slechts verwerkt kunnen worden indien afmetingvan de kleurstofdeeltjes belangrijk kleiner is dan de doorsnede van de poriën. Dit houdt in dat men belangrijk beperkt is in de keuze an kleurstoffen en kunststoffen en dat slechts bepaalde combinaties succesvol kunnen worden verwerkt.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel een gekleurd 870 f051 la kunststofgranulaat te verschaffen dat bovengenoemd nadeel niet vertoont en dat wordt gekenmerkt, doordat de kleurstof-deeltjes kleurstofsamenstellingsdeeltjes zijn en verkregen door mengen van kleurstofdeeltjes en een gesmolten, bij omgevingstemperatuur vaste, drager gevolgd door verdelen van het mengsel tot deeltjes voorafgaand aan respectievelijk volgend op een stolling van het mengsel.

De uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het kleuren van kunststofgranulaat door kunststofgranulaat-deeltjes te mengen met kleurstofdeeltjes waarbij deze werkwijze wordt gekenmerkt

—*——----------————— — V

/ / / / s / ƒ / \ / \ 8701051 - 2 - doordat men de kunststofgranulaotdeeltjes met behulp van een meng-inrichting mengt met kleurstofdeeltjes die kleurstofsamenstellings-deeltjes zijn en verkregen door mengen van kleurstofdeeltjes en een gesmolten, bij omgevingstemperatuur vaste, drager gevolgd door ver-5 delen van het mengsel tot deeltjes voorafgaand aan respectievelijk volgend op een stolling van het mengsel0

Door toepassing van deze werkwijze verkrijgt men een kunststof-* granulaat waarvan de deeltjes een homogeen gekleurd oppervlak bezitten en die zich buitengewoon goed laten verwerken bij het vormen van kur.st-10 stof voortbrengsels door middel van bekende technieken zoals spuit-> gieten of extruder en. In de werkwijze volgens de uitvinding wordt de kleurstofsamenstelling als het ware vastgekleefd op de buitenzijde van de kunststofgranulaotdeeltjes; acngezien de granulaatdeeltjes altijd enigszins ruw aan hun oppervlak zijn wordt door bet voortduren-15 de contact tijdens de mengbewerking tussen de ruwe kunststofgrenu-laatdeeltjes en de thermoplastische kleurstofsamenstellingsdeeltjes steeds bij aanraking een kleine hoeveelheid van de kleurstofsamenstelling afgewreven op het oppervlck van genoemde kunststofgranulcat-deeltjes. Dit proces van afwrijven ven kleurstofsamenstelling op het 20 oppervlak van de kunststofgranulaotdeeltjes gaat door totdat een bepaalde verzadiging is bereikt; boven deze grens zal de kleurstof-samenstellingslaagdikte op kunststofgranulaotdeeltjes niet meer toenemen. Het punt waarbij toename van de kleurstofsamenstellingslaag-dikte niet meer plaats vindt wordt het verzadigingspunt genoemd.

25 Doelmatig gaat men derhalve door met mengen totdat het oppervlak van de kunststofgranulaotdeeltjes verzadigd is met de kleurstofsamenstelling.

Met voordeel bedraagt de hoeveelheid kleurstofsamenstelling betrokken op de gewichtshoeveelheid te kleuren kunststofgranulaat 0 30 tot 5,0$ en bij voorkeur 0,5 tot 2,0$. De hoeveelheid kleurstofsamenstelling betrokken op de hoeveelheid kunststofgranulaat is niet zeer kritisch; dit komt ook in de toevoegingsgrenzen tot uitdrukking. Juist door het feit dat boven een bepaalde waarde door de kunststofgranulaatdeeltjes geen kleurstofsamenstelling meer wordt opgenomen maakt 35 dat men aan de hoeveelheid kleurstofsamenstelling ten opzichte van de granulaathoeveelheid niet al te zeer de hand hoeft te houden.

Met voordeel is de verhouding van de grootste afmetingen van de kunststofgranulaotdeeltjes en de kleurstofsamenstellingsdeeltjes 8701 051 Λ \ -3- tussen 3:1 en 20:1 en bij voorkeur 10:1. Het beste resultaat wordt verkregen met kleurstofsamenstellings-deeltjes die kleiner zijn dan de kunststofgranulaatdeel-tjes: indien de kleurstofsamenstellingsdeeltjes groter zijn dan de kunststofgranulaatdeeltjes zal een minder homogene bedekking van de kunststofgranulaatdeeltjes met kleurstofsamenstelling worden verkregen.

De verkregen kunststofgranulaatdeeltjes kunnen direct worden gebruikt voor verwerking in een extruder of dergelijke; vanzelfsprekend kan men het gekleurde kunststof-granulaat ook opslaan en op een ander moment respectievelijk andere plaats verwerken.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een gekleurd kunststofvoorwerp door gekleurd kunststof granulaat te verwerken op zodanige wijze dat in het gerede kunststofvoorwerp de kleurstof homogeen door de massa verdeeld is, die wordt gekenmerkt doordat gebruik gemaakt wordt van een gekleurd kunststofgranulaat dat is verkregen met behulp van de werkwijze der uitvinding. Geeigende verwerkingstechnieken zijn spuitgieten en extruderen; tijdens deze bewerkingen geraakt de kunststof in plastische of vloeibare toestand en wordt een homogene verdeling van de kleurstof door de massa van het gevormde voorwerp bereikt..

Opgemerkt wordt dat de kleurstofdeeltjes die worden gebruikt voor het kleuren van kunststofgranulaat en die bestaan uit een homogeen mengsel van zuivere kleurstofdeeltjes en een bij omgevingstemperatuur vaste drager op zich bekend zijn. Gewezen wordt in dit verband op de Nederlandse octrooiaanvragen 7904675, 7100329, 8000464, 8003468, 8003469 en 8100329.

In bedoelde aanvragen wordt het bereiden van kunststof-samenstellingen door vermengen van kleurstof en gesmolten dragermateriaal gevolgd door verdeling in deeltjes voor respectievelijk na stollen van het mengsel beschreven.

Indien men bedoelde kleurstofdeeltjes tezamen met kunststofgranulaatdeeltjes toevoert in voedingstrechter van 8701051 -4- ) een extruder neemt men, niet in de laatste plaats bij een vrij-vloeiend karakter van de beklede kunststofdeeltjes, een ontmenginsneiging waar waarbij de deeltjes van het totale mengsel met het grootste soortelijk gewicht en/of de kleinste afmeting een grotere loopsnelheid naar de extruder-ingang vertonen dan de deeltjes met het kleinste soortelijk gewicht en/of de grootste afmeting.

Een dergelijke ontmengingsneiging zal de kleurhomogeni-teit van de te vormen voorwerpen nadelig beïnvloeden.

Door een voorbekleding van de kunststofgranulaatdeel-tjes met kleurstof/drager materiaal volgens de werkwijze der uitvinding uit te voeren wordt voor bovenbeschreven ontmengingsprobleem een oplossing geboden.

Wanneer in deze beschrijving sprake is van een drager dan wordt daarmee zowel een zuiver dragermateriaal bedoeld alsook een dragermateriaal dat vermengd is met toevoegsel-hoeveelheden die dienen voor verbetering van de eigenschappen van het dragermateriaal.

Een bruikbare smeltbare drager is bijvoorbeeld glycerolmonostearaat (smeltpunt 74^-81^0.

Andere doelmatig bruikbare smeltbare dragers zijn stearylamide (smeltpunt 99^0 ethyleenbisstearylamide (smeltpunt 143^C), gehydrogeneerde castorolie (smeltpunt 84®C) en esters van pentaerylthritol in het bijzonder de mono- en tetraesters van stearinezuur (smeltpunt 50-53®C respectievelijk 64UC).

Voor het regelen van het smeltgedrag en de viscositeit kan de samenstelling doelmatig metaalzepen bevatten, bij voorkeur in een hoeveelheid van O tot 5%. Bij voorkeur toegepaste metaalzepen zijn calcium-, zink-, cadmium en loodstearaat.

Ook kunnen hiervoor koolwaterstoffen, zoals wassen en/of laagmoleculaire polymere verbindingen aanwezig zijn in de genoemde hoeveelheden.

De samenstelling kan voor dit doel ook al dan niet vloeibare esters van dicarbonzuren, bij voorkeur aromatische di-carbonzuren bevatten, deze esters past men bij voorkeur in hoeveelheden van O tot 15% toe. Geschikte 8701051

J

-5- esters zijn de esters van ftaalzuur en alcoholen met 4 tot 8 koolstofatomen; esters van alcoholen met 4 koolstofatomen zijn vloeibaar, terwijl die van alcoholen met 12 koolstofatomen vast zijn.

Door toepassing van een smeltbare drager met betrekkelijk laag smelt- of verwekingspunt, kunnen de kleurstoffen gemakkelijk verdeeld worden, wat vele mogelijkheden geeft bij het verdelen en doseren van 5kleurstoffen in thermoplastische kunststofmassa's, thermohardende kunststofmassa's kosmetische produkten, rubbers, insecticiden, farmaceutische produkten, verven, voedingsmiddelen, drukinkten en dergelijke.

Met bijzonder veel voordeel bevat de kleurstofsamenstelling 10een oppervlakte-actieve stof, zoals een anionogene, kationogene of niet-ionogene, die de pigmenteringshoogte, stabiliteit en Theologische eigenschappen van de kleurstofsamenstelling gunstig en positief beïnvloeden. Onder pigmenteringshoogte verstaat men hier de hoeveelheid pigment of kleurstof in de samenstelling.

15 Met bijzonder voordeel ligt de pigmenteringshoogte tussen 15 en 95$, bijvoorkeur tussen 20 en 85$.

Boven een percentage van 85$ verliest de smeltbare drager vaak zijn vloeieigenSchappen, waardoor de voordelen volgens de uitvinding niet meer verkregen worden, terwijl bij pigmenteringshoogten beneden 20 15$ de suspensie gemakkelijk uitzakt en niet meer stabiel is.

Door toevoeging van oppervlakte-aktieve stoffen kan men vooral de pigmenteringshoogte tot 95$ verhogen.

Als oppervlakte-actieve stof gebruikt men bij voorkeur een anionogene oppervlakte-actieve stof bij bepaalde organische pigmen-25 ten en een niet-ionogene oppervlakte-actieve stof bij anorganische en de meeste van de organische pigmenten.

Het smeltpunt van de smeltbare drager ligt doelmatig tussen 40 en 145°C en bij voorkeur tussen 50 en 100°C.

De kleurstofsamenstelling kan met voordeel bestaan uit fijnver-30 deelde voortbrengsels, zoals schilfers, granulaten, korreltjes en dergelijke.

On dergelijke deeltjes te verkrijgen kan men de gesmolten drager met hierin verdeelde kleurstof door een geperforeerde bodem persen, waarna de druppels vallen op een watergekoelde roestvaststalen 35 koelband en op deze wijze stollen.

Het is ook mogelijk om het mengsel te laten stollen tot vorm-lingen van bijvoorbeeld 200 x 50 x 20 mm en deze vormlingen tegen een roterende cylindrische rasp te drukken. Men verkrijgt dan geraspte 8701051 - 6 - schilfers.

Dit schilfergranulaat is niet vrij-vloeiend en wordt den ook aanbevolen voor het inkleuren van poeders en onregelmatige granulaten zoals bij voorbeeld kunststofregeneraten. Bij deze laatstgenoemde 5 toepassing voorkomt het slechte vloeigedrag van het pigment concen-traatontmenging.

Men kan ook fijnkorrelige pigmentconcentraten verkrijgen door de smelt te versproeien in lucht van kamertemperatuur, waarbij men deeltjes verkrijgt met een grootte van 0,2 tot 2 mm.

10 Kunststofgranulaatdeeltjes die door gebruikmaking van de werkwijze volgens de uitvinding met een kleurstof-dragermengsel bekleed zijn bezitten vrijwel geen neiging tot samenklonteren. Indien, als gevolg van extreem hoge omgevingstemperatuur bij opslag toch samenklontering is opgetreden, zal door toepassing van een eenvoudige behande-15 ling zoals schudden of kloppen de samenklontering weer teniet kan worden gedaan.

Een en ander houdt waarschijnlijk verband met het feit dat de kunststofgranulaatdeeltjes volgens de uitvinding slechts met een zeer dunne huid van kleurstofdrager samenstelling bekleed zijn.

20 De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor'het kleuren van kunststofgranulaat te gebruiken voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding. Daartoe wordt deze inrichting gekenmerkt doordat deze wordt gevormd door een menger voorzien van kunststofgranulaat en kleurstofsamenstelling toevoermiddeien en midde-25 len voor het waarnemen van de kleurstofsamenstelling verzadigings-graad van de kunststofgranulaat deeltjes alsmede besturingsmiddelen voor menger en materiaaltoevoer.

De middelen voor het waarnemen van de kleurstofsamenstelling-verzadigingsgraad van de kunststofgranulaatdeeltjes kunnen bijvoor-30 beeld gevormd worden door een optisch apparaat waarmee de kleurdiepte van het gekleurde kunststofgranulaat wordt gemeten. Indien er sprake is van verzadiging zal men in de tijd de uitlezing van bedoeld apparaat niet meer zien veranderen, men heeft dan het punt van verzadiging bereikt.

35 Het meten van deze verzadigingsgraad is niet beperkt tot het toepassen van bedoeld apparaat, ook andere methoden van meting zijn mogelijk; gedacht kan worden aan continu meten van deeltjesgrootte verdeling respectievelijk continu meten van het gemiddeld soortelijk 8701051 4 * , - 7 - gewicht. De hiervoor beschreven inrichting is met name van toepassing indien discontinu wordt gewerkt; indien men continu wenst te werken is dit ook zeer goed mogelijk. Dan dient er echter naast toevoer van kleurstofsamenstelling en te kleuren granulaat ook gezorgd 5 worden voor afvoer van gekleurd granulaat en meting van de kleurstof-samenstellingverzadigingsgraad van de kunststofgranulaatdeeltjes.

Een inrichting die daartoe geëigend is wordt gekenmerkt doordat eveneens afvoermiddelen voor het gekleurde granulaat zijn voorzien waarbij de besturingsmiddelen toevoer van granulaat en kunststofsamen- 10 stelling, afvoer van gekleurd granulaat en menging regelen in overeenstemming met het verschil tussen het signaal van de middelen voor het waarnemen van de kleurstofsamenstelling verzadigingsgraad van de kunststofgranulaatdeeltjes en een referentiewaarde van bedoeld signaal.

15 Op die manier werkend wordt continu gekleurd kunststofgranulaat verkregen dat uitmunt door een uitermate homogeen karakter.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een aantal uitvoeringsvoorbeelden.

Voorbeeld I

20 Hen vermengt 2,5 kg. gesmolten pentaerythritolmonostearaat met 7,5 kg. cadmiumsulfide geel. Na vermengen laat men het geheel stollen in vormen tot voorwerpen van 200 x 50 x 20 mm, waarna men deze voorwerpen in aanraking brengt met een roterende rasp onder vorming van schilfers met een gemiddelde grootste afmeting van 0,5 mm, 25 In een turbomenger gevormd door een vat met een doorsnede van 75 cm voorzien van een mengschijf met een diameter van 50 cm brengt men 100 kg ABS — 'korrels met een cilindervormige doorsnede waarbij de doorsnede 5 mm is en de afsnijding langs de cilinderas eveneens 5 mm is. Men vermengt het 'ABS ' met 1 kg van een kleurstof- ( 30 samenstelling die 0,25 kg pentaerythritolmonostearaat en 0,75 kg. cadmiumsulfide geel bevat, en die op de hierboven aangegeven wijze is vervaardigd. De gemiddelde kleurstofsamenstellingdeeltjesgrootte was 0,5 mm. Men liet de mengschijf roteren met 110 omwentelingen/ minuut gedurende twee minuten. Meting met een voor dit doel speciaal 35 vervaardigde opzichtkleurdensitometer liet toen geen verandering meer van de kleurdiepte in het gele gebied zien. Het mengen werd beëindigd en men had een vrij vloeiend volkomen homogeen geel gekleurd ABS., granulaat verkregen dat zich uitstekend liet verwerken tot 8701 05 1 - 8 - -•ί f homogeen gekleurde gele voorwerpen met behulp van de gebruikelijke verwerkingsmethoden.

Voorbeeld II

, Men brengt in de menginrichting uit voorbeeld I 100 kg poly-5 -prop^ eengranulaat· ' met een6-12 en een gemiddelde deeltjesgrootte van 3x3 mm 1½ kg van een kleurstofsamenstelling die 0,2 kg roet en 0f8 kg gehydrogeneerde castorolie (smeltpunt 84°C) per kg bevatte, werden toegevoegd; de kleurstofsamenstelling-deeltjes hadden een gemiddelde deeltjesafmeting van 300 micron.

10 Ma 2,5 minuten mengen nam de kleurdiepte van het granulaat niet meer toe en werd de menging beëindigd. Een vrij vloeiend niet klonterend λ , grijspcl^rqpeen ^ granulaat werd verkregen dat zich probleemloos tot f polypropeen ' voorwerpen liet verwerken onder toepassing van de gebruikelijke voimmethoden.

15 De verkregen voorwerpen waren homogeen van kleur.

8701 051

Claims (8)

1. Gekleurd kunststofgranulaat verkregen door mengen van kunststof granulaatdeeltjes met kleurstofdeeltjes, met het kenmerk, dat de kleurstofdeeltjes kleurstofsamen-stellingsdeeltjes zijn en verkregen door mengen van kleurstofdeeltjes en een gesmolten, bij omgevingstemperatuur vaste, drager gevolgd door verdelen van het mengsel tot deeltjes voorafgaand aan respectievelijk volgend op een stolling van het mengsel.

2. Werkwijze voor het bereiden van gekleurd kunststofgra-nulaat door kunststofgranulaatdeeltjes te mengen met kleurstofdeeltjes, met het kenmerk, dat men de kunststofgranulaatdeeltjes met behulp van een menginrichting mengt met kleurstofdeeltjes die kleurstofsamenstellingsdeeltjes zijn en verkregen door mengen van kleurstofdeeltjes en een gesmolten, bij omgevingstemperatuur vaste drager gevolgd door verdelen van het mengsel tot deeltjes voorafgaand aan respectievelijk volgend op een stolling van het mengsel.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat men doorgaat met mengen totdat het oppervlak van de kunststofgranulaatdeeltjes verzadigd is met de kleurstofsamenstelling.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3,met het kenmerk, dat men 0 tot 5,% kleurstofsamenstelling betrokken op de gewichtshoeveelheid te kleuren kunststofgranulaat toevoegt en bij voorkeur 0,5-2%.

4 * ♦ -9- CONCUSIES

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de verhouding van de grootste afmetingen van de kunststofgranulaatdeeltjes en de kleurstofsamenstel-lingsdeeltjes 3:1 tot 20:1 bedraagt en bij voorkeur 10:1.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een gekleurd kunststof voorwerp door gekleurd kunststofgranulaat te verwerken op zodanige wijze dat in het gerede kunststof-voorwerp de kleurstof homogeen door de massa verdeeld is, met het kenmerk dat een gekleurd kunststofgranulaat wordt toegepast dat is verkregen door toepassing van de werkwijze volgens één of meer van de conclusies 8701051 -10- *

7. Inrichting voor het kleuren van kunststof granulaat te gebruiken voor het toepassen van de werkwijze volgens conclusie 2 t/m 5, met het kenmerk, dat deze wordt gevormd door een menger voorzien van kunststofgranu-laat en kleurstof samenstel ling toevoermiddelen en middelen voor het waarnemen van de kleurstofsamenstelling-verzadingsgraad van de kunststofgranulaatdeeltjes alsmede besturingsmiddelen voor menger en materiaal toevoer,

8. Inrichting volgens conclusie;7, met het kenmerk, dat eveneens afvoermiddelen voor het gekleurde granulaat zijn voorzien waarbij de besturingsmiddelen toevoer van granulaat 5 en kleurstofsamenstelling, afvoer van gekleurd granulaat en menging regelen in overeenstemming met het verschil tussen het signaal van de middelen voor het waarnemen van de kleurstofsamenstelling verza-digingsgraad van de kunststofgranulaatdeeltjes en een referentiewaarde van bedoeld signaal, 8701 051