DE3132303A1

DE3132303A1 - Verfahren zur herstellung staubarmer anorganischer pigmentgranulate mit enger kornverteilung

Info

Publication number: DE3132303A1
Application number: DE19813132303
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Chem. Dr. 4150 Krefeld Köhler; Peter Dipl.-Chem. Dr. 5060 Bergisch-Gladbach Ringe
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1981-08-17
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1983-02-24
Also published as: DE3132303C2

Description

Verfahren zur Herstellung staubarmer anorganischer Pigmentgranulate mit enger Kornverteilung Die vcrliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von staubarmen fließfähigen Pigmentgranulaten mit enger Kornverteilung ohne Uberkornanteil durch Aufbaugranul ierung von Pigment/Bindemittel-Mischungen und anschließende Zerkleinerung beim Siebevorgang.
Die Granulierung von trockenen Pigment/Bindemittel-Mischungen bei erhöhter Temperatur (ca. 100-1500C) in Mischeren und rotierenden Aggregaten wird in den DOS 1 542 058, 1 642 990 und 1 792 145 beschrieben. Bei Verwendung wachsartiger, polymerer Granulierhilfsmittel wie Fettsäureestern, Polyethylenglykolestern u.v.a. in Mengen bis zu 2C Gew.-% werden dabei Granulate von 0,5 bis 5 rarn Korndurchmesser erhalten.
Gemäß C.er DOS 2 836 059 werden trockene Mischungen von Cadmiumpigmenten und wachsartigen Polymeren (bis zu 30 Gew.-%) bei Temperaturen bis zu 2000C in rotierenden Trommeln aufgerollt und Granulate von 0,1 bis 5 mm KorndL::chr ser gebildet.
Die en@opäischen Patentanmeldung 0 008 083 beschreibt die Herstellung von Pigmentgranulaten durch thermische Roilgranulierung von Pigment/Bindemittel-Mischungen bei Temperaturen zwischen 30 und 2000C in beheizten Granuliertrommeln, Taumeltrocknern oder auf Drehtellern. Die Granulatausbeuten der Kornfraktion 0,1 bis 2,00 mm liegen dabei zwischen 78 und 92 %.
Bei der Aufbaugranulierung in Drehrohren, Trommeln oder auf der. Drehteller wird ein mehr oder weniger breites Kornspektrum zwischen 0,1 und 5 mm Durchmesser erhalten, dessen Verteilung innerhalb dieser Fraktion von der Art und Menge des Bindemittels sowie von Pigmenteigenschaften wie Teilchengröße und Oberflächenbeschaffenheit abhängt.
Unregelmäßiges Überkorn muß abgetrennt, gemahlen L.d erneut der Granulierung zugeführt werden.
Granulate mit einer engen Kornverteilung sind nach den genannten Verfahren nur in relativ geringen Ausbeuten (c. 30 bis 50 %) zu erhalten.
Pigmentgranulate mit enger Kornverteilung haben aber gegenüber heterogen zusammengesetzten Granulaten deutliche anwendungstechnische Vorteile. Sie sind beispielsweist weniger empfindlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen wie Druck und Abrieb beim Transport oder der Lagerung; sie lassen sich besser dosieren und somit besser in Kunststoffe oder andere Bindemittelsysteme einarbeiten.
Die AwEyabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die Herstellung vcn kugelförmigen fließfähigen t dispergierbaren ?igmentgranulaten mit enger Kornverteilung in hoher Ausbeute und ohne Überkornanteil ermöglicht. tJberraschenderweise wurde nun ein Verfahren zur Herstellung staubarmer, fließfähiger gut dispergierbarer anorganischer Pigmentgranulate mit engem Korngrößenspektrum gefunden, durch Granulierung von Pigment/Bindemittel-Gemischen unter Wärmezufuhr und anschließendem Siebvorgang, wobei der Siebevorgang gleichzeitig eine Zerkleinerung der über dem Korngrößenspektrum liegenden Granulate beinhaltet.
Wenn der Siebevorgang auf einem Schwingsieb durchgeführt wird, sind besonders enge Kornverteilung erzielbar. So kann eine durch thermische Rollgranulierung hergestellte Granulatcharge (Kornverteilung zwischen 0,1 mm und 3,5 mm ca. 70-90 %) in Granulate überführt werden, die zu mehr als 80 % eine Kornverteilung von 0,1 bis C,t, mm aufweisen, wenn die Zerkleinerung auf einem Scawingsneb der MW (Maschenweite) 0,6 mm durchgeführt wird. bei der Zerkleinerung auf dem Schwingsieb erhöht sich der Feinanteil ( 0,1 mm) nur unwesentlich, während Granulate mit einem über der Maschenweite des Siebes liegenden Durchmesser nicht erhalten werden.
Zur erstellung der Ausgangsgranulate werden fein gepulverte anorganische Pigmente (z.B. Cr2O3, TiO2, Rutil-und Spinellphasen oder Cadmiur,pigmente) in geeigneten Mischaggregaten mit fein gemahlenen wachsartigen, poly- meren Bindemitteln im trockenen Zustand intensiv gemischt und diese Mischungen in rotierenden, beheizbaren Aggregaten (Trommel, Drehrohr, Drehteller) bei Temperat;irer zwischen 50 und 200°C granuliert. Als Granulierhilfsmittel sind Polyether und Polyethylenglykole der allgemeinen Zusammensetzung = = H und CH3) mit Molekulargewichten von 1000 bis 30 000 und Erweichungstemperaturen zwischen 35 und 800C an geeignetsten, wobei Mengen zwischen 1 und 15 Ge -% verwendet werden. Es ist von Vorteil, die wachsartigen Bindemittel als feinteilige Pulver einzusetzen, um bei der Hisehung eine möglichst homogene Verteilung im Pigment zu erreichen. Die Granulierung sollte bei Temperaturen erfolgen, bei denen die Bindemittel in flüssiger Form vorliegen (bevorzugt zwischen 75 und 1500C).
Besonders gute Resultate in bezug auf die Kornverteilung und die Granulatform werden erreicht, wenn der Siebevorhang bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und der Erweichungstemperatur der Bindemittel erfolgt.
Im Falle der Cd-Pigmente werden kugelförmige Granulate in Ausbeuten von 85 + 5 % mit einer relativ breiten Korngrößenverteilung zwischen 0,1 und 2 mm erhalten, wenn die genannten wachsartigen Granulierhilfsmittel in engen von 1 bis 15 5ew.-% (bevorzugt 3 bis 10 Gew.-%) zugesetzt werden sowie in 10- bzw. 60 l-Trommeln granuiiert wird (s. Beispiele 1 - 4). Die noch warme (40 -600C) Granulatcharge (einschließlich Fein- und Gromanteil) wird auf ein Schwingsieb (MW 0,6 mm) gegeben und mit zylindrischen Siebhilfen aus Hartgummi oder Keramik unter Vibration durch das Sieb erdrückt. Hierbei werden die Granulate mit mehr als 0,6 mm Korndurchmesser sowie z.T. unregelmäßiges Uberkorn in ein fast kugelförmiges Granulat mit einer engen Kornverteilung zwischen 0,1 und 06 mm überführt. s ist nicht zweckmäßig Siebe mit Maschenweiten von kleiner als 0,1 mm einzsetzen, da feinere Pigmentgranulate zu erhöhter Staubentwicklung neigen.
Die Enge des erzielharen Korngrößenspektrums ist abhängig vom eingesetzten Pigmenttyp, der Bindemittelart und -menge, der Art und Maschenweite des Siebes sowie der G::anulattemperatur beim Siebevorgang. Bei höheren Cranulattemperaturen sind engere Korngrößenspektren zu erzielen, wohingegen bei einer Zerkleinerung bei niedrigen Temperaturen (z.B. Rautemperatur) mit einem höheren Feinanteil zu rechnen ist.
Der Feinanteil wird durch den Siebevorgang bei erhöhter Cranulattemperatur nur unwesentlich erhöht durch den Abrieb beim Siebeprozeß.
Die gemäß dieser Erfindung erhaltenen Granulate sind besonders zur Einfärbung von Kunststoffen wie z.B. PE, ABS oder PP geeignet. Die Dispergierbarkeit ist mit nichtgranulierten, pulverförmigen Pigmenten vergleichbar; bei enigen Pigmentgranulaten wurde gegenüber den Pulvern sogar eine Verbesserung der Einarbeitbarkeit festgestellt.
Nachfolhend wird die Erfindung beispielhaft erläutert.
Beispiel 1 a. 2,2 kg eines roten Cd-Sulfoselenides wurden mit 3,5 Gew.-% fein gemahlenem Polyethylenglykol (MG 12 12 500) 15 min in einem Eirich-Mischer intensiv gemischt, über ein Sieb mit 1 mm Maschenweite geweben und in einen 10 l-Rundkolben gefüllt. Die Granulierung erfolgte bei Temperaturen von 125 + 50C (thermostatisiertes Ölbad) im waagerecht rotierenden Rundkolben bei 40 Upm. Nach 1 h Granulierzeit wurde auf ca. 300C abkühlen lassen und eine Siebanalyse durchgeführt. 89 % der kugelförmigen Granulate lagen im Korngrößenbereich 0,1 - - 2 mm (ca. 49 * zwischen 0,1 und 0,6 mm) ca. 8 % unterhalb 0,1 mm und etwa 1 8 oberhalb von 2 mm. b. Eine zweite Pigmentbindemittelcharge wurde entsprechend a. granuliert und warm (ca. 50 - 60°C) durch ein Schwingsieb mit der Maschenweite 0,6 mm unter Verwendung von keramischen Siebhilfen gedrückt. Es bildeten sich gleichmäßig würfelförmige Granulate mit ca. 85 % Ausbeute der Kornfraktion 0,l - 0,6 mm. Der Feinanteil ( < 0,1 mm) lag im Bereich von 10 - 12 %, Uberkorn (>0,6 mm) war nicht mehr vorhanden.
Beispiel 2 a. 1,5 kg eines roten Cd-Sulfoselenides wurden mit 5 Gev.-% eines feingemahlenen Polyethers (MG~5500) entsprechend Be spiel la. gemischt und granuliert.
A@f@rund der Siebanalyse lagen 91 % der Granulate in einen Kornbereich zwischen 0,1 und 2 mm (ca.
52 g zwischen 0,1 und 0,6 mm), 1 t lagen über 2 mm. b. Eine zweite Pigmentbindemittelcharge wurde entsprechend a granuliert und warm durch ein Schwingsieb der Maschenweite 0,6 mm mit den Siebhilfen gedrückt. Die Granulatausbeute der Fraktion 0,1 bis 0,5 im betrug @@. 86 %, Überkornanteile waren nicht mehr vorhanden.
Beispiel 3 1,5 kg eines gelben Cd-Sulfides wurden mit 9 Gew. % eines fein gemahlenen Polyethylenglykols (MG ~ 25 000) 15 min in einen Eirich-Mischer homogenisiert und in einem 10-l-Kolben 1 h bei 175 + 50C granuliert. Nach dem Abkühlen auf RT wurde gesiebt und eine Granulatausbeute von ca. 85 % der Kornfraktion 0,1 - 2 mm erhalten. Der Kornanteil > 2 mm betrug etwa 1 %.
Eine zweite Pigmentbindemittelmischung wurde bei vergleichbaren Bedingungen granuliert und das gesamte Granulat warm (50 - 60°C) durch ein Schwingsieb mit der Maschenweite 0,6 mm gedrückt. Als Ausbeute wurden @0 % der Kornfraktion 0,1 - 0,6 mm ohne Über-Kornanteile ( > 0,6 mm) erhalten.
Beispiel 4 15 kg eines orangen Cd-Sulfoselenides wurden mit 5 Gew.-% fein gemahlenem Polyethylenglykol (MG~12 500) in einem Lädige-Nischer intensiv gemischt (15 min) und die homogene Mischung in einer elektrisch beheizten, was@erecht rotierenden 60 l-Metalltrommel bei 125 # @5°C und 30 Upm granuliert. Nach 90 min Granulierdauer wurde auf ca. 50 bis 60°C abgekühlt und 2 kg des gesamte. Granulates zur Siebanalyse entnommen. Die Hauptmeng verde warm auf ein Schwingsieb mit Siebhilfe gegeben und unter Vibration durch das Sieb mit 0,6 mm Masch @@ute gedrückt. Es wurden ca. 75 % Granulat der Ko n@röße 0,1 bis 0,6 mm erhalten.
Die Siebanalyse vor der Zerkleinerung auf dem Schwings@e@ lieferte eine Granulatzusammensetzung von ca. 81 % zwischen 0,1 und 2 ml"., mit 48 % zwischen 0,1 und 0,6 mm sowie ? ? - 3 % größer 2 mm.
.1 @@0 kg eines orangen Cd-Sulfoselenides wurden mit 5 Gew.-dem gemahlenem Polyethylenglykol (MG ~ 12 500) in einem Ledige-Mischer 15 min gemischt und in einer waagerecht gelagerten Metalltrommel von 2500 l Volumen bei 125 # 5'C und 10 Upm 75 min granuliert. Die gesamte Granulatcharge wurde warm (50 - 60°C) durch ein Vi-@@@t@t@ssieb (MW 0,6 mm) mit Siebhilfe (Hartgummi- oder Mer@mi Körper) gedrückt und etwa 80 % kugelförmiges Granule on 0,1 bis 0,6 mm ohne Überkornanteile erhalten.
Die Siebanalyse vor der Zerkleinerung auf dem Vibratinss@eb lieferte ein breites Kornspektrum zwischen 0,1 und 2,5 mm @@ 80 %) sowie einige Prozent unregelmäßiges Überkorn größer 3,5 mm.
Beispiel 6 15 kg einer ockergelben Cr-Rutimischphase wurden mit 6 Gew.-% Polyethylenglyil (gemahlen, MG~12 500) in einem L Lödige-Mischer gemischt und 90 min in einer waagerecht rotisrenden 60 l-Metalltrommel (ca. 30 Upm) bef 125 + 15 0C granuliert. Die gesamte Granulatcharge wurde warm (50 - 60°C) durch eine Vibrationssieb (MW c,J mm) gedruckt und ca. 83 % kugelförmiges Granulat der Kornfraktion O,i bis 0,6 mm erhalten. Uberkornanteile (>0,6 mm ) waren nicht meht vorhanden. Vor der Ze@kleinerung auf dm Sieb war das Granulat heterogen zus @@engesetze (5 % 0,1 - 2 mm, 3 % > 2 mm).
Beispiel 7 2 kg einer ockergelben Cr-Rutimischphase wurden mit 3,5 Gew.-% Polyethylenglykol (fein gemahlen, MG~20 000) in einem Lödige-Mischer gemischt und 60 min in einem @@g@recht rotierenden 10 1-Rundkolben (ca. 40 Upm) bei 130 # 5°C granuliert.Die noch warme Granulatcharge zu de durch ei.. Vibrationssieb (MW 0,6 mm) gedrückt und @a @@% zugelförmiges Granulat der Korngößen 0,1 - 0,6 @n ohne Überkorranteile erhalten.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahrzn zur Herstellung staubarmer, fließfähiger gut dispergierbarer anorganischer Pigmentgranulate mit engem Korngrößenspektrum durch Granulierung von Pigment/Bindemittel-Gemischen unter Wärmezufuhr und anschließendem s Siebevorgang, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebevorgang gleichzeitig eine Zerkleinerung der über dem Korngrößenspektrum liegenden Granulate beinhaltet.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 der Siebevorgang auf einem Schwingsieb durchgeführt wird.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebevorgang unter Zuhilfenahme von Siebhilfen erfolgt.
4. Verfahren gmß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebevorgang am noch nicht völlig abgekühlten Pigmentgranulat vorgenommen wird.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Pigmente Cadmiumpigmente und oxidi,cne Pigmente wie TiO2, Rutil- und Spinellphasen sowie Chromoxid eingesetzt werden.
6. Verwendung der gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellterl Pigmentgranulate zur Einfärbung von Kunststoffen.