DE1241608B - Verfahren zum gleichfoermigen Dispergieren von Farbstoffen, Pigmenten oder Fuellstoffen in Polyolefinen oder Polystyrol - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int CL:

COSf

Deutsche Kl 39 b-22/06

Nummer 1 241 608

Aktenzeichen· E 27592IV c/39 b

Anmeldetag 12 August 1964

Auslegetag 1 Juni 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum gleichförmigen Dispergieren der verschiedensten Zusätze in Polyolefinen oder Polystyrol

Den in der Praxis verwendeten Polyolefinen, wie Polyäthylen und Polypropylen, werden vor ihrer Verarbeitung in Gebrauchsgegenstande bekanntlich die verschiedensten Zusätze beigemischt So wird den Polymeren beispielsweise oftmals Ruß zugesetzt, um den oxydativen Abbau der Polymeren zu verzogern, oder aber den Polymeren werden farbige Pigmente, wie z. B Kadmiumgelb, zugesetzt, um sie zu farben Gleichgültig nun, ob es sich bei dem Zusatz um einen Farbstoff, Füllstoff, em Streckmittel oder einen Oxydationsverzogerer handelt, ist es zur Erzielung optimaler Ergebnisse erforderlich, den Zusatz gleichformig in dem Polymeren zu dispergieren Durch eine besondere gute Dispergierung von Pigmenten beispielsweise wird eine verbesserte Witterungsbestandigkeit, werden tiefere Faibtone und eine verbesserte Verarbertbarkeit erzielt Dies gilt insbesondere fur das Verspinnen von Pigmente enthaltenden Hochpolymeren

Zur Erzielung besonders gleichförmiger Dispersionen von Pigmenten oder anderen Zuschlagen in Olefinpolymerisaten ist es bekannt, den Olefinpolymensaten Konzentrate aus Pigmenten oder Zuschlagen und polymeren Stoffen zuzusetzen Zur Dispergierung von Pigmenten m Polyäthylen und Polypropylen ist es beispielsweise bekannt, Pigmentkonzentrate aus Pigment und Athylen-Propylen-Mischpolymensaten oder Pigment und Polypropylen, insbesondere amorphen Polypropylen, zu verwenden

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich als Trägermaterial bei der Herstellung der Konzentrate besonders gut Homo- und Misch polymerisate des 1-Butens eignen und den bekannten, bisher verwendeten Tragermatenalien deshalb überlegen sind, weil sie sich leichter verarbeiten lassen und die Herstellung von Dispersionen besonders guter Qualltat ermöglichen

Demzufolge betrifft die Erfindung ein Verfahren zum gleichförmigen Dispergieren von Farbstoffen, Pigmenten oder Füllstoffen m Polyolefinen oder Polystyrol, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der zu dispergieiende Stoff in Form eines Konzentrates in einem Homo- oder Mischpolymerisat des 1-Butens als Trägermaterial verwendet wird

Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Konzentraten ei wiesen, die aus Homo- oder Mischpolymerisaten des 1-Butens und mindestens etwa 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 90 Gewichtsprozent, aus dem in dem Polyäthylen

Verfahren zum gleichförmigen Dispergieren von
Farbstoffen, Pigmenten oder Füllstoffen in
Polyolefinen oder Polystyrol

Anmelder

Eastman Kodak Company, Rochester, N. Y

(V St A )

Vertreter

Dr -Ing W Wolff, H Bartels
und Dr J. Brandes, Patentanwälte,
München 2, Thierschstr 8

Als Erfinder benannt

Harry Wesley Coover jun ,

Richard Leon McConnell, Kingsport, Tenn

(V. St A)

Beanspruchte Priorität
V St ν Amerika vom 19 August 1963
(303130)

odei Polypropylen zu dispergierenden Stoff bestehen

Als Mischpolymerisate kommen ζ B in Frage Polymerisate des 1-Butens mit monomeren Olefinen, wie Äthylen, Propylen, 1-Penten, 1-Hexen und 4-Methyl-1-penten

Im übrigen sind auch ausgehend von anderen a-Olefinen als den genannten sowie Dienen mit 1 bis Kohlenstoffatomen und 1-Buten Mischpolymerisate herstellbar, die zur Durchfuhrung des Verfahrens der Erfindung geeignet sind In dem Maße, wie der Anteil der von 1-Buten verschiedenen Monomeren steigt, nimmt jedoch die durch das 1-Buten bedingte Wirkung ab Es hat sich gezeigt, daß Mischpolymerisate mit 75 bis 99% 1-Buten sehr gute Ergebnisse liefern Auch mit Mischpolymerisaten, die nur etwa 20% 1-Buten enthalten, lassen sich noch gute Ergebnisse erzielen Poly-1-butenkonzentrate, die etwa 10 bis etwa 60 Gewichtsprozent Zusätze enthalten, haben sich als besonders geeignet erwiesen Mit diesen Konzentraten lassen sich ζ Β ausgezeichnete Dispersionen m Polyolefinen oder Polystyrol erhalten

Das benotigte Poly-1-buten kann durch Poly:
sation von 1-Buten zu einem stereoregularen
meren m Anwesenheit von gewöhnlichen K

709

i 241

nationskatalysatoren hergestellt werden Das Molekulargewicht des Poly-1-butens ist nicht kritisch. So können Polymere mit Eigenviskositaten von etwa 0,2 bis etwa 5,0 verwendet werden Obgleich auch der mit einem Kohlenwasserstoff extrahierbare Teil 5 des Poly-1-butenpolymeren verwendet werden kann, wird vorzugsweise doch der kristalline Teil oder das gesamte nicht extrahierte Polymere verwendet

Die Konzentrate lassen sich leicht herstellen, indem dei zu dispergierende Zusatz m das in Pulverform, als Granulat oder m Form von Tabletten vorliegende Poly-1-buten eingemischt wird Geeignete Vorrichtungen hierfür sind ζ B Henschellmischer, Banburymischer, Extruder oder heiße Walzen, wie sie zum Vermischen verschiedener Bestandteile mit plastischen Stoffen benutzt werden Zusätze wie ζ Β Stabilisatoren, Antioxydantien, Plastifizierungsmittel und Gleit- oder Schmiermittel, wie sie normalerweise in Polyolefinen verwendet werden, beeinträchtigen die gunstigen Eigenschaften der Poly-1-butenkonzentrate nicht wesentlich Die Konzentrate können in Form von Pulvern, als Granulat oder in Tablettenform m den obenerwähnten Vorrichtungen in die polymeren Verbindungen den anderen polymeren Matenahen eingemischt werden

Zusätze, die erfindungsgemaß in polymeren Veibindungen dispergiert werden können, sind ζ Β Ruß, Calciumcarbonat, Magnesiutncarbonat, Sihcmmdioxyd, Asbest, Chinaton, Zinkoxyd, Eisenoxyd, Lignin, Anthrazitkohle, bituminöse Kohle, Silikate, Holzmehl, Korkstaub, Cellulose oder färbende Bestandteile

Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren der Erfindung naher veranschaulichen

Dispersion besaß nach der gleichen Testmethode bewertet die Bewertungsziffer D, d h, die Dispersion war von sehr maßiger Qualität

In der folgenden Tabelle werden die physikalischen Eigenschaften eines Polypropylen-Homopolymensats, das 3% Ruß enthielt und aus dem Poly-1-butenkonzentrat hergestellt war, mit den Eigenschaften fur ein unpigmentiertes Polypropylen verglichen

	Poly propylen	Poly
Eigenschaften	1,9	propylen mit 3 »/o Ruß
Schmelzfluß	2,0	1,8
Eigenviskositat	72	2,0
Durometerharte		75
Izod-Schlagfestigkeit (23°C)	0,5
gekerbt	23	0,5
ungekerbt	-4	22
Versprodungstemperatur, 0C	13 300	2
Steifheit, kg/cm2	14003

Beispiel 1

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Poly-1-buten einer Eigenviskositat von 2,5 wurde mit 25 Gewichtsprozent dei folgenden Zusätze vermischt. Ruß, Phthalocyanmgrun, Phthalocyaninblau, Asbest, Calciumcarbonat, Sihciumdioxyd, Cellulose, Korkstaub, Kadmiumgelb, Kadmiumrot, Benzidingelb, Anthrazitkohle, bituminöse Kohle, Eisenoxyd, Azulen, N-Nitrosodiathylamm

Den Mischungen wurden weiterhin 0,4% Dilaurylttuodipropionat und 0,1% 4,4'-Butyliden-bis-(6-tert butyl-m-kresol) als Stabilisatoren zugesetzt Es wurden Dispersionen ausgezeichneter Beschaffenheit erhalten Ausgezeichnete Dispersionen wurden weiterhin mit 10%, 20%, 40%, 50% und 60% der Zusätze erhalten Weiterhin wurden Poly-1-butenkonzentrate unter Verwendung eines Polymeren mit einer Eigenviskosität von 0,2, 0,8, 1,2, 1,5, 1,7, 2,0, 3,5 und 5,0 hergestellt Mit sämtlichen der genannten PoIy-1-butene ließen sich Konzentrate herstellen, in denen die Zusätze ausgezeichnet dispergiert waren

Das unter Verwendung von 25% Ruß hergestellte Konzentrat wurde mit Polypropylen einei Eigenviskositat von 2,0 in einem Verhältnis gemischt, daß die Gesamtmischung 3% Ruß enthielt. Wurde eine Ideine Tablette hiervon zwischen zwei Glasplatten zu einem dünnen Film geschmolzen, so zeigte sich, daß der Ruß gleichfoimig verteilt war Die Dispersion besaß eine Bewertungsziffer A nach der Methode von Western Electric Standards (Western Electric Manufacturing Standard 17000 Section 1059), d h, sie war ausgezeichnet Em zum Vergleich hergestelltes fiffi|ypropylenkonzentrat, das 25% Ruß enthielt, wufde mit weiterem Polypropylen bis zu einer Konzentration von 3% Ruß vermischt Die erhaltene Aus den in der Tabelle zusammengestellten Daten ergibt sich, daß die Steifheit des Polymeren verbessert wurde, wahrend die Versprodungstemperatui praktisch unverändert blieb Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn die anderen Poly-1-butenkonzentrate mit Polypropylen vermischt wurden

Beispiel 2

Ein wie im Beispiel 1 beschrieben hergestelltes, 20% Ruß enthaltendes Konzentrat wurde mit Polyäthylen niedriger Dichte m einem Banburymischer zu einer 2% Ruß enthaltenden Mischung verarbeitet Die Dispersion des Rußes m der Masse war ausgezeichnet, und Formkörper aus der Masse, insbesondere gepreßte Gegenstande, waren gleichmäßig gefärbt Das Polymere besaß eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber der Einwirkung von Sonnenlicht und war nicht spröde. Ähnliche gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn das Poly-1-buten-Ruß-Konzentrat mit Polyäthylen mittlerer und hoher Dichte vermischt wurde. Die erhaltenen Dispersionen waren viel besser als jene, die mit den üblichen Polyathylen-Ruß-Konzentrationen hergestellt werden konnten

Beispiel 3

25% und 50% Calcmmcarbonat enthaltende Poly-1-butenkonzentrate wurden mit Polyäthylen, Polypropylen und einem 80 20-Propylen-l-Buten-Mischpolymerisat vermischt Es wurden gleichförmig weiße Massen mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften hergestellt

Beispiel 4

Em 20% Phthalocyaninblau enthaltendes PoIy-1-butenkonzentrat wurde mit Polypropylen in einem Verhältnis gemischt, daß ein Polymeres mit 2% Pigment entstand Das pigmentierte Polypropylen wurde zu Faden versponnen Die erhaltenen Faden waren von gleichmaßiger Färbung und besaßen ausgezeichnete physikalische Eigenschaften Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, als die Phthalocyanmgrun- und Rußkonzentrate mit Polyäthylen, Polypropylen oder einem 90 10-Propylen-l-Buten-Mischpolymensat vermischt und die erhaltenen Massen zu Faden versponnen wurden

Beispiel 5

Em 20% Kadmmmrot enthaltendes Poly-1 butenkonzentrat wurde nut so viel Polystyrol vermischt, daß die Konzentration des Pigments in dem Polystyrol 0,5 % betrug Zu Tassen verpreßtes Material war gleichmaßig gefärbt Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Pigmentkonzentration im Polystyrol 5 bzw 10% betrug.

B e ι s ρ ι e 1 6

Ein 50% Ruß enthaltendes Poly-1-butenkonzentrat wurde mit einem kautschukartigen Äthylen-Propylen-Mischpolymensat einer Eigenviskositat von 1,9, das 60 Molprozent Äthylen enthielt, in einem Verhältnis gemischt, daß eme Endkonzentration von 20% Ruß in der Mischung erhalten wurde Die Verteilung des Rußes war außerordentlich gleichmaßig Ähnliche gute Dispersionen wurden erhalten, wenn andere kautschukartige Mischpolymerisate, wie Äthylen-Propylen-, Äthylen-1-Buten- oder Propylen-1-Buten-Mischpolymerisate, verwendet wurden Gute Eigebmsse wurden auch erzielt, wenn Benzidmgelb, Phthalocyamngrun, Phthalocyanmblau und Kadmiumrot enthaltende Konzentrate mit den genannten Mischpolymerisaten in solchen Verhaltmssen vermischt wurden, daß die endgültigen Massen 0,2 bis 10 Gewichtsprozent des Pigments enthielten

Beispiel 7

Em 40% Asbest enthaltendes Poly-1-butenkonzentrat wurde mit Polypropylen in einem Verhältnis gemischt, daß die Endmischung 20% Asbest enthielt. Aus dieser Mischung gepreßte Gegenstande waren relativ steif und besaßen eine ausgezeichnete Kerbschlagfestigkeit

Beispiel 8

Ein I-Buten-Propylen-Mischpolymensat, das 90% 1-Buteneinheiten enthielt, wurde mit 40 Gewichtsprozent Ruß vermischt Wurde dieses Konzentrat mit Polypropylen oder Polyäthylen vermischt, wurden Produkte erhalten, in denen der Ruß außerordentlich gleichförmig dispergiert vorlag

Ähnlich gute Ergebnisse wurden erhalten, wenn Phthalocyanmblau-l-Buten-Propylen-Mischpolymensatkonzentrate in Polypropylen und Polyäthylen dispergiert wurden

Beispiel 9

Es wurden vergleichsweise drei verschiedene Farbkonzentrate, ausgehend von Ruß und Poly-1-buten, einem amorphen Polypropylen und einem Äthylen-Propylen-Mischpolymerisat, hergestellt

Das Poly-1-buten besaß einen Schmelzfluß von 0,7, ließ sich leicht mit dem Ruß vermählen und lieferte rasch eme gleichförmige Dispersion. Demgegenüber wurden bei Verwendung des amorphen Polypropylens, das einen Schmelzfluß von 2700 besaß, und bei Verwendung des Äthylen-Propylen-Mischpolymensates, das einen Schmelzfluß von 0,1 besaß, nur klebrige, an der Mischvorrichtung anhaftende Dispersionen erhalten

Die drei Farbkonzentrate wurden mittels heißer Walzen m Polyäthylen niedriger Dichte mit einem Schmelzmdex von 1,9 eingemahlen, so daß Massen mit 2,5% Ruß erhalten wurden Auch bei der Einarbeitung der Farbkonzentrate in das Polyäthylen zeigte sich, daß sich das unter Verwendung von Poly-1-buten hergestellte Farbkonzentrat bedeutend leichter verarbeiten ließ als die beiden anderen Konzentrate

Aus den erhaltenen Polyathylenmassen wurden Folien einer Starke von 0,15 mm hergestellt Die Qualität der Folien war hinsichtlich der Dispergierung der Rußpartikeln recht unterschiedlich, wie aus den m der folgenden Tabelle wiedergegebenen Daten hervorgeht

Polyäthylen nut

Poly-1-buten-

Farbkonzentrat Polyäthylen mit
Athylen-Propylen-Mischpolymensat

Farbkonzenttat

Polyäthylen nut

Farbkonzentrat

aus amorphem

Polypropylen

Rußdispergierung hinsichtlich erkennbarer Rußpartikeln . .

Gleichförmigkeit der Färbung . .

Anzahl von Rußpartikeln mit einem Durchmesser von ubei 75 Mikron

ausgezeichnet gut maßig gut
gut

schlecht
gut

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Claims (1)

1. Patentanspruch.

   Verfahren zum gleichförmigen Dispergieren von Farbstoffen, Pigmenten oder Füllstoffen m Polyolefinen oder Polystyrol, dadurch gekennzeichnet, daß der zu dispergierende Stoff in Form eines Konzentrates m einem Homo- oder Mischpolymerisat des 1-Butens als Tragermaterial verwendet wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1082 045;
   USA-Patentschrift Nr. 3 000 841;
   ausgelegte Unterlagen des belgischen Patents
   Nr. 626 813

   709 588/389 5 67 © Bundesdruckerei Berlin