DE1210556B - Farbengrundmischungen zum Einfaerben von Styrolpolymerisaten - Google Patents

Description

• Farbengrundmischungen zum Einfärben von Styrolpolymerisaten Polystyrol wird in der Kunststoffindustrie normalerweise in gefärbter Form verwendet. Zum Einarbeiten von Färbemitteln in Polystyrol wurden verschiedene Methoden erprobt bzw. vorgeschlagen. Es werden dabei sowohl in Polystyrol lösliche als auch unlösliche Färbemittel verwendet. Unter diesen können die unlöslichen Stoffe normalerweise am schwierigsten eingearbeitet werden. Die übliche Verfahrensweise besteht darin, daß man eine trockene Farbe mit dem Polystyrol vermischt, worauf das Strangpressen der entstehenden Mischung folgt. Die übliche »masterbatch<(-Technik ist in verschiedenen Literaturstellen, beispielsweise in India Rubber World, 128 (April 1953), S. 65 bis 68, in den britischen Patentschriften 661 761 und 662 020 sowie in der französischen Patentschrift 1 041 173, beschrieben. Dabei wird beispielsweise eine geschmolzene Mischung aus einem Farbstoff und einem Vinylpolymer der üblichen Sorte mit hohem Molekulargewicht hergestellt, die dann in das thermoplastische Material eingearbeitet werden. Andererseits schlug man auch vor, zunächst eine Dispersion eines Pigments in einem Polysterol mit hohem Molekulargewicht der üblichen Sorte herzustellen, dieses Konzentrat mit dem Polystyrol in flüssigem Monomerenstyrol zu lösen und das Styrol in der so erhaltenen Zubereitung zu polymerisieren. Das Einarbeiten von löslichen Färbemitteln in Polystyrol ist im allgemeinen mit keinen größeren Schwierigkeiten verbunden; andererseits ist es aber schwierig, eine homogene Dispersion eines unlöslichen Färbemittels in Polystyrol zu erhalten; außerdem wurde oft festgestellt, daß durch lokale Anhäufung des Pigments eine Neigung zum Auftreten von Flecken im Endprodukt besteht.
• Dies tritt insbesondere bei Cadmiumpigmenten auf, die in Kunstharzen auf der Basis von aromatischen Polyvinylverbindungen am schwersten dispergiert werden können. Die Schwierigkeit, eine gleichförmige Dispersion eines Cadmiumpigments in Polystyrol zu erhalten, ist in der Tat so groß, daß es bis jetzt so gut wie unmöglich war, durch Verfahren, die in technischem Maßstab durchführbar sind, ein annehmbar gefärbtes Polystyrol mit einem Gehalt an Cadmiumpigmenten zu gewinnen. Dies stellte einen ernsthaften Nachteil dar, da Cadmiumpigmente in großem Aus maß als gelbe, orangegelbe und rote Farben zum Färben von Styrolpolymerisaten verwendet werden.
• Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß unlösliche Färbemittel und insbesondere unlösliche anorganische Pigmente, ganz besonders Cadmiumpigmente, dann mittels eines wirtschaftlich gesehen annehmbaren Verfahrens in Farm einer üblichen Farbengrundmischung (colour masterbatch) mit Erfolg in Polystyrol eingearbeitet werden können, wenn ein Polystyrol mit niedrigem Molekulargewicht zur Herstellung der Farbengrundmischung verwendet wird.
• Erfindungsgegenstand ist die Verwendung von Gemischen aus Homo- oder Mischpolymerisaten von Styrol mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 12000 und 20 bis 50 Gewichtsprozent unlöslichen Färbemitteln als Farbengrundmischungen zum Einfärben von Styrolpolymerisaten.
• Das unlösliche bzw. die unlöslichen Färbemittel bestehen vorzugsweise aus anorganischen Pigmenten; die Erfindung ist insbesondere auf Cadmiumpigmente anwendbar, Wenn nichts anderes angegeben ist, so werden unter den Molekulargewichten die auf Grund der Viskosität bestimmten durchschnittlichen Molekulargewichte verstanden.
• Eine Farbengrundmischung wird vorzugsweise wie üblich in der Weise gebildet, daß man die erfindungsgemäß verwendeten Homo- oder Mischpolymerisate von Styrol mit dem niederen Molekulargewicht mit dem unlöslichen Pärbemittel bzw. den unlöslichen Färbemitteln in einer Strangpresse oder einem geheizten Walzenmischer vermischt. Die Bestandteile können auch in einem Mischer nach B a n b u r y bzw.
• Baker-Perkins bzw. Werner-Pfleid e r e r miteinander vermengt werden. Das Vermischen wird bei erhöhter Temperatur durchgeführt.
• Auf Grund des niedrigen Erweichungspunktes des Polystyrols mit dem niederen Molekulargewicht ist die zum Mischen erforderliche Temperatur tiefer, als wenn Polystyrolgranulat mit einem Molekulargewicht von über 80000 zur Herstellung der Grundmischung eingesetzt würde, wie es bei den vorherigen fehlgeschlagenen Versuchen zur Herstellung einer zufriedenstellenden Farbengrundmischung der Fall war. Es ist in der Tat überraschend, daß in dieser Weise unter Verwendung eines Polystyrols mit niedrigem Molekulargewicht eine vollkommen zufriedenstellende Farbengrundmischung erhalten werden kann.
• Nach dem Kühlen der Farbengrundmischung wird die Mischung wie üblich vorzugsweise zu einem Pulver vermahlen, um sie anschließend mit dem einzufärbenden Polystyrolgranulat zu vermengen.
• Das zur Herstellung der Farbengrundmischung verwendete Polystyrol hat ein Molekulargewicht von 2000 bis 12000. Die Farbengrundmischung enthält einen verhältnismäßig hohen Anteil am Pigment von 20 bis 50 Gewichtsprozent, insbesondere von etwa 30 bis 45 Gewichtsprozent, je nach dem speziell verwendeten Pigment.
• Die gefärbten Formmassen können aus den beschriebenen Farbengrundmischungen und Styrolpolymerisaten durch einfaches übliches Vermischen leicht hergestellt werden. Unter Styrolpolymerisaten werden hierbei Homopolymere von aromatischen Vinylverbindungen, Copolymere von aromatischen Vinylverbindungen untereinander und Copolymere von aromatischen Vinylverbindungen mit geringeren Anteilen von anderen Monomeren, die mit diesen copolymerisierbar sind, z. B. Acrylnitril und Acrylsäureester, verstanden.
• Als Färbemittel können alle zum Färben, Trüben, Mattieren oder sonstigen Ändern der Farbe des Grundmaterials verwendeten bekannten .unlöslichen Pigmente und Farbstoffe eingesetzt werden. Es können auch Schwärzungsmittel, wie Furnaceruß und Channelruß, in zufriedenstellender Weise in Styrolpolymerisate eingearbeitet werden.
• Selbstverständlich können die einzufärbenden Styrolpolymerisate auch andere übliche Bestandteile, wie Weichmacher, Formtrennmittel, Antistatika und Füllmittel, enthalten.
• Beispiele 1 und 2 Zwei Anteile einer 40 obigen orangefarbenen Grundmischung wurden dadurch hergestellt, daß zunächst 600 Gewichtsteile eines Polystyrols mit niedrigem Molekulargewicht in körniger Form in einem Artofex-Mischer mit 400 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Cadmiumorangepigments trocken vermischt wurden.
• Das verwendete Polystyrol hatte ein Molekulargewicht von annähernd 10000. Das Vermischen dauerte 20 Minuten lang, und die entstandene trockene Dispersion aus dem Pigment und dem Polystyrol wurde dann in zwei Teile (A und B) geteilt, die dann in der folgenden Weise weiterverarbeitet wurden: A. Ein Anteil wurde mittels heißer Walzen bearbeitet, wobei die Temperatur der vorderen Walzen auf 120"C und die der hinteren Walzen auf 100"C gehalten wurde. Nach 5 Minuten lang dauerndem Bearbeiten wurde die Masse von der heißeren Walze, an welcher sie sich festgesetzt hatte, mittels einer Rakel entfernt. Nach dem Kühlen wurde die Masse zerkleinert und einer Hammermühle zugeführt, in welcher sie bis zu einer Teilchengröße vermahlen wurde, die durch ein 0,64-mm-Sieb durchging. Das entstandene Pulver wird-im folgenden Grundmischung entstandene Pulver wird im folgenden Grundmischung A genannt.
• B. Der übriggebliebene Anteil der trockenen Dispersion wurde einer Strangpresse zugeführt, in der die Zylinderbüchsentemperatur auf 1400 C und die Temperatur der Form auf 150"C gehalten wurde.
• Das Produkt dieses Strangpressens wurde an der Luft abgekühlt, worauf es zerkleinert und, wie oben beschrieben, zu einem Pulver vermahlen wurde. Das entstandene Pulver wird im folgenden Grundmischung B genannt.
• In analoger Weise wie oben wurden zwei Anteile einer 40°/Oigen roten Grundmischung durch Dispergieren eines anderen handelsüblichen roten Cadmiumpigments im oben beschriebenen Polystyrol mit niedrigem Molekulargewicht hergestellt. Die entstandenen Pulver werden im folgenden Grundmischungen C und D genannt.
• Die so hergestellten Grundmischungen wurden zur Herstellung der folgenden dunkelbraun gefärbten Polystyrolpreßmassen verwendet: Beispiel 1 Es wurden 91 kg Polystyrolperlen (Molekulargewicht annähernd 120000) mit den folgenden Bestandteilen 20 Minuten lang in einem Artofex-Mischer trocken vermengt, dann stranggepreßt und zerhackt, so daß ein Preßpulver entstand: 83 g Ruß, 40 g Tiiandioxyd (Rutil), 40 g Gelbpigment, 775 g der Grundmischung A, 600 g der Grundmischung C.
• Beispiel 2 Es wurde eine ähnliche Mischung wie im Beispiel 1 unter Verwendung der Grundmischungen B und D hergestellt.
• Vergleichsversuch Es wurde eine ähnliche Mischung wie im Beispiel 1 als Kontrollprobe nach der herkömmlichen Methode unter Verwendung von passenden Mengen der Pigmente selber an Stelle der Cadmiumpigmentgrundmischungen hergestellt.
• Die drei so hergestellten Preßpulver wurden auf den Grad der Dispersion der Cadmiumpigmente genau geprüft, indem Proben von 20 cm großen quadratischen Kacheln im Spritzguß hergestellt und diese auf Flecken von nicht dispergiertem Pigment untersucht wurden. Es wurde festgestellt, daß bei dem Vergleichsversuch, bei dem die Pigmente selbst an Stelle der Farbengrundmischungen verwendet wurden, jeder Preßling auf Grund der Anwesenheit von roten und orangefarbenen Flecken unannehmbar war. Bei den nach den Beispielen 1 und 2 hergestellten Kacheln fehlten jedoch die Flecken vollständig oder traten so selten auf, daß alle Preßlinge zufriedenstellend waren.
• Beispiel 3 Es wurden 800 Teile des im Beispiel 1 angegebenen Polystyrols mit niedrigem Molekulargewicht mit 200 Teilen eines roten Cadmiumpigmentes mittels heißer Walzen gemäß der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise trocken vermischt, und die entstandene Farbengrundmischung mit einem Gehalt an 200/0 rotem Pigment wurde zu einem feinen Pulver vermahlen.
• Es wurde aus einem Styrol-Acrylnitril-Copolymer unter Verwendung der roten Grundmischung mit der folgenden Zusammensetzung ein beigefarbenes Preßpulver hergestellt: 54 kg Styrol-Acrylnitril-Copolymer, 690,4 g Titandioxyd (Rutil), 9,0 g Ultramarinblau, 110,0 g der 20 0/0eigen Grundmischung.
• Die Bestandteile wurden trocken vermischt, und die entstandene trockene Dispersion wurde anschließend stranggepreßt, um die gewünschte Preßmasse zu erhalten. Ein Vergleich der aus dieser Preßmasse hergestellten Preßlinge mit denen aus einer Kontrollzubereitung, die unter Verwendung der passenden Menge des roten Pigments an Stelle der roten Grundmischung erhalten wurde, zeigte, daß das Auftreten von roten Flecken von einem hohen Grad im Fall der Kontrollzubereitung auf fast Null im Fall der erfindungsgemäßen Zubereitung vermindert wurde. Es wurde keine nachteilige Wirkung auf die Eigenschaften des Styrol-Acrylnitril-Copolymers als Folge der Einlagerung von 0,16°/o Polystyrol mit niedrigem Molekulargewicht beobachtet.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verwendung von Gemischen aus Homo- oder Mischpolymerisaten von Styrol mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 12000 und 20 bis 50 Gewichtsprozent unlöslichen Färbemitteln als Farbengrundmischungen zum Einfärben von Styrolpolymerisaten.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 041 173; britische Patentschriften Nr. 662 020, 661 761; India Rubber World, 128 (April 1953), S. 65 bis 68.