Rußen in Kunststoffen - Columbian Chemicals

Ruß reduziert in erster Linie den L-Wert der im Kunststoff
gemessenen Farbe. Durch diese Eigenschaft kann Vollton
(Tiefegrad) erreicht werden, wenn Ruß als einziges Pigment oder
zum Schwärzen eines Farbtons verwendet wird. Gut dispergierte
Ruße liegen zwischen neutralem und blauem Unterton. Weniger
gut dispergierte Ruße neigen zu einem braunen Unterton.
Glanz - Der Glanz eines Kunststoffteils beruht weitgehend auf
der Oberflächentextur der Form oder der Austrittsdüse. Er wird
weniger vom Polymertyp, den Additiven, der Pigmentkonzentration
und der erzielten Dispergie-rungsstufe beeinflußt.
Ruß wirkt gewöhn-lich bindemittelabsorbierend. Dies führt
natürlich zu einer entsprechenden Redu-zierung des Glanzes. Je
höher der Bin-demittelbedarf des Rußes ist, desto deutlicher
kann die Verminderung des Glanzes ausfallen. Durch die Wahl
eines Rußes mit guten Dispersionseigen-schaften und einem
niedrigen Polymerbe-darf wird dahingegen der höchstmögliche
Glanz innerhalb der Systemgrenzen erreicht.
Rheologie - Die Viskosität einer Kunststoffverbindung wird in
Abhängigkeit von der Endverwendung und dem Formverfahren
eingestellt. Größere Pig-mentoberfläche, Struktur und Konzentration
erhöhen die Viskosität einer Kunst-stoffverbindung. Die
partikuläre Be-schaffenheit von Ruß und seine Affinität für das
Bindemittel, in dem es dispergiert wird, erhöht gewöhnlich die
Viskosität des unpigmentierten Polymers und führt zu erhöhtem
strukturviskosem Verhalten des Systems. Die
Oberflächenbehandlung des Rußes, die bei flüssigen Systemen
zu einer Verminderung der Viskosität und Verbesserung der
Fließfähigkeit führen kann, hat nur geringfügige oder keine
Auswirkungen auf die Rheologie von Kunststoffverbindungen.
Haltbarkeit - Die Fähigkeit der Kunst-stoff-Folie, der Zerstörung
durch die Einwirkungen der Elemente und physika-lischer
Beanspruchung standzuhalten, ist der Maßstab für Haltbarkeit.
Die aus-gezeichnete Absorptionsfähigkeit für alle
Lichtwellenlängen macht Ruß zu einer guten Wahl, wenn es um
UV-Schutz (ultraviolette Strahlung) des Kunst-stoffsystems geht,
in dem er dispergiert wird. Bei gleichen Dosierungen absorbieren
feinere Ruße gewöhnlich mehr UV-Strahlung als gröbere.
Daher werden feinere Ruße vorzugsweise verwendet, wenn UV-
Schutz erforderlich ist. Höhere Zusätze führen bis zu einem
gewissen Maß auch zu erhöhter UV-Absorption.
Increasing Protection>
Increasing>
UV Protection
Concentration
1/Particle Size
Für maximale Haltbarkeit der Kunststoff-Folie ist die Reinheit der
Pigmente von großer Bedeutung. Mit der Ultra ® -
Rußtechnologie von Columbian werden Ruße erzeugt, deren
Anteil an Ver-unreinigungen (Asche, Rückstände und
Restmetalle) gewöhnlich eine Größen-ordnung niedriger ist, als
der ihrer Vorläufer.
Der Einsatz von Raven ® -Rußen in Kunststoffen 4
Physikalische Eigenschaften - Die physikalischen
Eigenschaften von thermoplastischem Material, wie zum
Beispiel Schlagfestigkeit, Zugfestigkeit und Dehnung, können
durch die Morphologie, kolloidalen Eigenschaften und den
Dispersionsgrad des Rußes, mit dem es pigmentiert wird,
wesentlich beeinflußt werden.
Die Schlagfestigkeit wird gewöhnlich durch den Zusatz von
Feststoffpartikeln in der Mischung abgebaut. Die folgenden
Methoden können angewandt werden, um soviel
Schlagfestigkeit des Rohharzes wie möglich zu erhalten:
•Reduzierung auf das Minimum des für Farben
und/oder UV-Schutz erforderlichen Rußzu-satzes
•Optimierung des erreichten Dis-persionsgrades
•Vorzugsweise Anwendung der Konzentrat-
/Verdünnungsdisper-sionsmethode gegenüber
dem direkten Mischen zur Endkonzen-tration.
Die Zugeigenschaften (Festigkeit und Dehnung) sind wichtige
Merkmale für verschiedene Kunststoffanwendungen, wie zum
Beispiel Draht und Kabel, Faserstoffe und dünne Folien. Der Einfluß
von Ruß auf die Zugeigenschaften kann je nach Morphologie,
Zusatzmenge und der Dispergierung des Rußes stark variieren.
Außerdem müssen die Aus-wirkungen der physikalischen Eigenschaften
von Polymeren und anderen Additiven neben Ruß auf die
Zugei-genschaften berücksichtigt werden.
Feuchtigkeitsaufnahme - Eine Mischung mit erhöhtem
Feuchtigkeitsgehalt kann negative Auswirkungen auf
Extrusions-oder Formungseigenschaften haben. Ein hoher
Feuchtigkeitsgehalt kann zur Dampfbildung während der
Verarbeitung führen. Hierdurch können Hohlräume im
Endprodukt entstehen.
Da Ruß hygroskopisch ist, trägt er zum Feuchtigkeitsgehalt der
Mischung bei. Wenn Ruß einer Mischung zugesetzt wird, nimmt
er weiter Feuchtigkeit auf, bis das Gleichgewicht erreicht ist.
Wenn ein porenfeier Ruß verwendet wird, ist zu erwarten, daß
die Mischung einen Feuchtigkeitsgehalt erreicht, der der
Gleichgewichtsfeuchtigkeit des Rußes bei den
Expositionsbedingungen, multipliziert mit der Konzentration des
Rußes in der Mischung, etwa entspricht. Bei der Verwendung
poriger Ruße sollte zur Berechnung der zu erwartenden Feuchtigkeitsaufnahme
der Mischung der Feuchtigkeitsgehalt des
Rußes auf seiner Elektronen-Mikroskop-Oberfläche basieren.
Die Geschwindigkeit, mit der eine Mischung Feuchtigkeit
aufnimmt, wird durch die Oberfläche der Mischung be-einflußt
(eine Granulatmischung hat eine größere Oberfläche als ein
kompakter Block) und durch die Fähigkeit der Ver-packung, als
Feuchtigkeitsbarriere zu wirken.