專利名稱：塑料模塑組合物的著色方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及經著色的塑料模塑組合物的制備方法。本發明還描述了實施所述方法的系統。
背景技術：
塑料模塑組合物自很長時間以來就采用著色劑進行著色。通常使用各種用于這一目的的方法，所述方法各自具有不同的優點和缺點。舉例來說，可以將固體著色劑添加到要著色的塑料中。然而，這里的缺點是僅能非常難地將所述顏料均勻分散在塑料中，除非讓所述塑料經歷長期配混，但是所述配混可能導致聚合物的降解及其與此相關的機械性能的退化。因此，通常使用預著色的塑料，所謂母料，其包含呈濃縮形式的要使用的著色劑， 尤其是顏料。然而，要使用的載體塑料可能引起要著色的塑料的機械性能的退化。另外，使用這些預著色的塑料經常較昂貴，因為所述塑料的制備要求長期的配混過程以達到著色劑的均勻分布。此外，有機溶劑也可以用來達到著色劑在要著色的塑料中的良好分布。然而，較大量的所述有機溶劑保留在經著色的塑料中。這通常對塑料的機械性能具有不利影響。舉例來說，尤其缺口抗沖擊性降低。另外，形成應力開裂的傾向增加，如果可由所述模塑組合物獲得的模制品與有機溶劑接觸。有機溶劑在模塑組合物中的殘余物此外可能在進一步加工，例如在注射模塑方法中導致沉積物的形成。由于上述原因，已經試圖使用水基著色劑。舉例來說，出版物US 6，649，122描述了包含大約10-大約80%著色劑，至多30% 分散劑和25-90%水的水基液體色料。為了塑料粒料的著色，塑料粒料的表面優選用所述水基液體色料潤濕，然后除去存在于著色劑中的水。因此優選用著色劑預處理塑料粒料，在此除去水，然后將已經摻混了著色劑的塑料粒料供入擠出機。雖然所述出版物的實施例2中闡述，也可以將所獲得的混合物供入擠出機的進料段，而沒有上述預混合步驟。然而，根據所述出版物，通常由這種方法獲得發泡的擠出物。因此，所述出版物建議不將水基液體色料直接添加到擠出機中。文獻US 6，649，122中描述為優選的操作方法的缺點尤其是與預混合方法相聯系的能量花費。為進行這種描述為優選的方法還存在增加的投資需求。另外，在上述兩種變型中，擠出機被著色劑完全潤濕。如果意于進行顏色變化，這導致高花費。在這方面參考廢品，如果在沒有拆卸擠出機的情況下進行系統的轉換，則由大量具有不合規格的顏色的塑料模塑組合物產生所述廢品。如果為了清潔而拆卸系統，則在該期間不能制備經著色的塑料模塑組合物。除拆卸成本之外還必須考慮的另一種因素因此是生產的損失。
發明內容
鑒于現有技術，本發明的目的則是提供一種制備經著色塑料模塑組合物的方法，用這種方法可以按尤其低的成本獲得經著色塑料模塑組合物。這種方法應該尤其允許實現特別快速且簡單的顏色變化，而無需拆卸系統或不會產生大量的廢品。本發明的另一目的是提供制備經著色模塑組合物的方法，其導致得到高品質塑料。塑料此時應該具有優異的機械性能，尤其是高缺口抗沖擊性或高維卡軟化點。此外， 與著色過程相聯系的聚合物的降解應該盡可能少。經著色的塑料還應該顯示非常均勻的顏色，其中著色的再現性應該最大化。經著色塑料模塑組合物此外應該不易于在加工期間，尤其是在注射模塑工藝期間形成沉積物。本發明的另一目的是提供用于實施本發明方法并提供盡可能恒定的高產物品質的系統。該系統此外應該能夠經長期操作，而無需復雜的維護操作。還應該可以按簡單且廉價的方式進行該方法，而不由此伴隨對環境導致任何危險。通過具有權利要求1的所有特征的方法達到這些目的，此外還達到其它雖然沒有明確說明但是可以容易地從上文介紹時論述的上下文中推導或推斷出的目的。根據本發明的方法的有利改進由從屬于權利要求1的權利要求中要求保護。權利要求15在實施所述方法的系統方面提供所基于的目的的解決方案。本發明因此提供用水性液體色料制備經著色塑料模塑組合物的方法，其特征在于將水性液體色料添加到熔融塑料模塑組合物中。由此按不可預見的方式成功提供制備經著色塑料模塑組合物的方法，其以尤其低成本獲得經著色塑料模塑組合物。特別地，這種方法允許實現尤其快速且簡單的顏色變化， 而無需拆卸系統或不會產生大量的廢品。根據本發明的方法此外導致制備高品質的經著色塑料。塑料在此顯示例如優異的機械性能，其尤其通過在高缺口抗沖擊性或高維卡軟化點而變得可見。令人驚奇地，通過根據本發明的方法成功制備經著色塑料，而沒有由此伴隨任何顯著的聚合物降解。經著色塑料此外具有非常均勻的顏色，其中著色的再現性非常高。經著色塑料模塑組合物還顯示在進一步加工期間，尤其是在注射模塑工藝期間，極其小的形成沉積物的傾向。該方法還可以按簡單且廉價的方式進行，而不由此伴隨對環境的危險。本發明還提供用于實施所述方法的系統，其提供令人驚奇地恒定的高產物品質。 該系統此外可以經長期操作，而無需復雜的維護操作。可以根據本發明方法著色的模塑組合物是本身已知的，在此所述模塑組合物包含可熱塑性加工的聚合物作為強制性組分。優選的聚合物包括例如聚(甲基)丙烯酸酯，尤其是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚(甲基)丙烯酰亞胺，聚丙烯腈，聚苯乙烯，聚醚，聚酯，聚碳酸酯，聚氯乙烯。在此優選聚(甲基)丙烯酸酯和聚(甲基)丙烯酰亞胺。這些聚合物可以單獨使用或呈混合物形式使用。所述聚合物此外還可以呈共聚物的形式。優選的共聚物尤其是苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-馬來酸共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，尤其是聚甲基丙烯酸甲酯-聚(甲基)丙烯酰亞胺共聚物。根據本發明的一個特別的方面，可以將包含聚碳酸酯的模塑組合物著色。聚碳酸酯是本領域已知的。聚碳酸酯形式上可以認為是衍生自碳酸和脂族或芳族二羥基化合物的聚酯。它們可通過使二甘醇或雙酚與光氣或碳酸二酯反應，通過縮聚或酯交換反應而容易地獲得。
在此優選衍生自雙酚的聚碳酸酯。這些雙酚尤其包括2，2-雙(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)、2，2-雙(4-羥基苯基)丁烷(雙酚B)、l，l-雙(4-羥基苯基)環己烷(雙酚 0,2,2'-亞甲基二苯酚(雙酚F)、2，2-雙(3，5-二溴-4-羥基苯基)丙烷(四溴雙酚A) 和2，2-雙(3，5-二甲基-4-羥基苯基)丙烷(四甲基雙酚A)。通常通過界面縮聚或酯交換制備這些芳族聚碳酸酯，在此細節在Encycl. Polym. Sci. Engng. 11，648-718 中給出。根據本發明的一個特別的實施方案，可以將包含至少20重量％，優選至少40重量％，非常尤其優選至少80重量％聚碳酸酯的模塑組合物著色。根據本發明另一個實施方案，尤其優選的模塑組合物包含至少15重量％，優選至少50重量％，尤其優選至少80重量％聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酰亞胺和/或聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，基于所述模塑組合物的總重量。可以根據本發明著色的模塑組合物優選可以包含聚(甲基)丙烯酸酯。術語“(甲基)丙烯酸酯”涵蓋甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯，以及兩者的混合物。聚(甲基)丙烯酸酯是可通過將具有至少60重量％，優選至少80重量％ (甲基) 丙烯酸酯的單體混合物聚合獲得的聚合物，基于單體的重量。這些單體是本領域熟知的并且可商購。它們尤其包括(甲基)丙烯酸和衍生自飽和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基) 丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸庚酯；衍生自不飽和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如，(甲基)丙烯酸油基酯、(甲基)丙烯酸2-丙炔基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、(甲基)丙烯酸乙烯酯等；(甲基)丙烯酸的酰胺和腈，例如，N-(3_二甲基氨基丙基)(甲基)丙烯酰胺、 N-( 二乙基膦酰基)(甲基)丙烯酰胺、1-甲基丙烯酰氨基-2-甲基-2-丙醇；(甲基)丙烯酸環烷基酯，例如(甲基)丙烯酸3-乙烯基環己酯、(甲基)丙烯酸冰片酯；(甲基)丙烯酸羥基烷基酯，例如(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸3， 4- 二羥基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯；二醇二(甲基) 丙烯酸酯，例如1，4_ 丁二醇(甲基)丙烯酸酯，醚醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸乙烯氧基乙氧基乙酯；和多官能(甲基)丙烯酸酯，例如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯。除了上述(甲基)丙烯酸酯外，聚(甲基)丙烯酸酯的制備還可以使用可與上述甲基丙烯酸酯共聚合的其它不飽和單體。這些化合物的通常使用的量是0-40重量％，優選 0-20重量％，基于單體的重量，其中共聚單體可以單獨地使用或呈混合物形式使用。它們尤其包括1-烯烴，例如1-己烯、1-庚烯；支化鏈烯，例如乙烯基環己烷、3， 3- 二甲基-1-丙烯、3-甲基-1- 二異丁烯、4-甲基-1-戊烯；乙烯基酯，例如乙酸乙烯酯；苯乙烯單體，例如苯乙烯，在側鏈中具有烷基取代基的取代的苯乙烯類，例如α-甲基苯乙烯和α-乙基苯乙烯，在環上具有烷基取代基的取代的苯乙烯類，例如乙烯基甲苯和對甲基苯乙烯，鹵化的苯乙烯類，例如單氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三溴苯乙烯和四溴苯乙烯；雜環乙烯基化合物，例如2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、3-乙基-4-乙烯基吡啶、2，3- 二甲基-5-乙烯基吡啶、乙烯基嘧啶、乙烯基哌啶、9-乙烯基咔唑、3-乙烯基咔唑、4-乙烯基咔唑、1-乙烯基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、N-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷、3-乙烯基吡咯烷、N-乙烯基己內酰胺、N-乙烯基丁內酰胺、乙烯基氧雜環戊烷、乙烯基呋喃、乙烯基噻吩、乙烯基硫雜環戊烷、乙烯基噻唑和氫化乙烯基噻唑、乙烯基Ti唑和氫化乙烯基唑；乙烯基和異戊二烯基醚；馬來酸衍生物，例如馬來酸酐、甲基馬來酸酐、馬來酰亞胺、甲基馬來酰亞胺；和二烯，例如二乙烯基苯。優選的聚(甲基)丙烯酸酯可通過將具有至少20重量％，尤其是至少60重量％， 尤其優選至少80重量％甲基丙烯酸甲酯的混合物聚合獲得，在每種情況下基于待聚合的單體的總重量。對于本發明目的，這些聚合物稱作聚甲基丙烯酸甲酯。優選的模塑組合物可以包含各種聚(甲基)丙烯酸酯，其舉例來說在分子量或單體組成方面不同。通過各種自由基聚合方法由上述單體制備(甲基)丙烯酸酯均聚物和/或共聚物是本身已知的。例如，所述聚合物可以通過本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合或乳液聚合制備。 本體聚合例如在Houben-Weyl，第E20卷，第2部分(1987)，第1145頁及后續頁中進行了描述。在溶液聚合方面有用的信息參見同樣上述參考文獻中的第1156頁及后續頁。懸浮聚合技術的說明同樣參見上述參考文獻的第1149頁及后續頁，而乳液聚合在同樣上述參考文獻的第1150頁及后續頁上進行了描述和解釋。優選的模塑組合物還可以包含聚(甲基)丙烯酰亞胺。聚(甲基)丙烯酰亞胺具有可以由以下式(I)表示的重復單元
權利要求
1.用水性液體色料制備經著色塑料模塑組合物的方法，其特征在于將水性液體色料添加到熔融的塑料模塑組合物中。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于在擠出機中在排氣區段后將所述水性液體色料添加到塑料模塑組合物中。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于所述塑料模塑組合物包含聚(甲基)丙烯酸酯。
4.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于所述水性液體色料包含0.5重量％ -50重量％著色劑。
5.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于所述水性液體色料包含5重量％ -50重量％分散劑，基于所述水性液體色料的總重量。
6.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于具有親水性基團或離子基團的聚丙烯酸酯用作所述水性液體色料中的分散劑。
7.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于水相對于分散劑的重量％比值在 2:1-1:2的范圍內。
8.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于在壓力下將所述水性液體色料引入到所述熔融的塑料模塑組合物中。
9.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于將所述液體色料引入所用的壓力在0. 1-200巴(表壓)的范圍內。
10.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于所述擠出機中在引入所述液體色料的區域存在的壓力和將所述液體色料引入所用的壓力之間的差在0.1-100巴的范圍內。
11.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于在進料部位處模塑組合物的溫度在180-330°c的范圍內。
12.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于在進料部位處的溫度和壓力值滿足水在平衡狀態下是氣態的。
13.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于液體色料與模塑組合物的重量比在1 10至0.0001 10的范圍內。
14.根據上述權利要求中至少一項的方法，其特征在于經由在擠出機中的連續聚合方法制備或處理所述模塑組合物。
15.用于實施根據權利要求1-14中至少一項的方法的系統，其特征在于所述系統包括至少一個擠出機，該擠出機包括液體色料的進料部位，其中水性液體色料的供應管線包括第一泵，該泵已經設計而可經由控制系統控制。
16.根據權利要求15的系統，其特征在于所述液體色料的進料部位沿流動方向看提供在排氣部位的下游。
17.根據權利要求15或16的系統，其特征在于沿流動方向看在所述第一泵的抽吸區域的上游設置第二泵。
18.根據權利要求15-17中至少一項的系統，其特征在于在所述第一泵的抽吸區域中設置壓力傳感器。
19.根據權利要求15-18中至少一項的系統，其特征在于所述擠出機在所述液體色料的進料部位之后包括至少一個濾網。
全文摘要
本發明涉及用水性液體色料制備經著色塑料模塑組合物的方法，其中將水性液體色料添加到熔融的塑料模塑組合物中。本發明還描述了用于實施所述方法的系統。
文檔編號B29B7/94GK102470552SQ201080033227
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月20日 優先權日2009年9月29日
發明者A·克魯格, K·施烏特斯, M·諸塞斯, S·貝克特, T·戈達科克, T·維克, U·高徹特 申請人:贏創羅姆有限公司