专利名称：：制造着色挤出制品的方法
技术领域：
：本发明涉及从热塑性聚合物生产溶液染色的挤出制品的方法，其中每种着色剂包含在分开的色母料中并由分开的重力喂料器喂入挤出机。
背景技术：
：包括，但不限于，尼龙、聚丙烯和聚酯的热塑性聚合物被用于许多应用。通常该聚合物被熔融然后挤出成为例如成型的零件或纤维的制品。对这些制品着色的一种方法是将它们以溶液染色，即，在挤出之前通过熔融掺混着色剂(颜料或染料)与热塑性聚合物。典型地，将这种着色剂以色母料形式加至热塑性聚合物中，其中需要在完成的制品中达到所希望的颜色的所有的颜料、染料(或其混合物)都分散在可熔融加工聚合物的聚合物母体中。用于该母料中的可熔融加工聚合物可以与要被着色的且用于制造着色的挤出制品的聚合物相同或不同。色母料通常是粒料形式并通过重力喂料器引入挤出机。然而，色母料的线料也可被用于溶液染色挤出的制品(美国专利5439623，4919872，4848915，德国专利3523661和英国专利1119199)。色母料有几种缺点。不完全重新配制色母料很难调整被挤出制品的颜色(如果以除去颜色为目的)。还有，对于挤出制品的每一种所希望的颜色都需要分开的母料。发明概述本发明提供一种改进的方法来制造溶液染色的挤出制品，其中每一着色剂都包含在分开的色母料中并且每一色母料通过分开的重力喂料器喂入挤出机。这样通过向挤出机加入相当少的不同比例的不同着色色母料就可以制造许多不同颜色的挤出制品。通过调整一个或多个色母料重力喂料器的流速可以容易地改正挤出制品中的颜色差错。本发明的详细方法包括首先将热塑性聚合物喂入挤出机。这是要被着色的聚合物。接着(或同时)把至少两种不同着色的色母料喂入该挤出机。这些色母料的每一种都从分开的重力喂料器喂入并且每一色母料基本上由分散在大约30至大约99.9重量％可熔融加工聚合物母体中的大约0.1至大约70重量％的单一着色剂(颜料或染料)构成。该色母料和热塑性聚合物被熔融和混合以便形成可挤出的混合物。此混合物然后被挤出成为例如成型的零件或纤维的制品。附图简述图1是本发明优选实施例的简图。附图的详细说明图1显示本发明生产着色纤维的实施例。本领域任何熟练人员都会立即认识到通过此方法可以容易地生产出除纤维以外的其它挤出制品，例如成型的零件。参考图1，排列着许多重力粒料喂料器2、4、6，一般是3-8个喂料器，以便通过传送管10喂料给挤出机8。每一重力粒料喂料器含有基本上由分散在至少一种可熔融加工聚合物的聚合物母体中的单一着色剂(颜料或染料)构成的色母料的粒料。该聚合物母体可以是多于一种的掺混的或共聚合的可熔融加工的聚合物。适用于这些单一着色的色母料的可熔融加工聚合物包括，但不限于，尼龙、聚丙烯、聚酯和其共聚物及掺混物。优选的可熔融加工聚合物是尼龙。最优选的是尼龙66，尼龙6，或其共聚物或掺混物。用于色母料中的可熔融加工聚合物可以与要被着色并用于制造挤出制品的热塑性聚合物相同或不同。色母料粒料的尺寸和形状不是决定性的只要重力加料速度能被精确控制就行以便生产具有合格的颜色均匀性的挤出制品。一般的色母料粒料是圆柱形形状，大约0.098英寸直径×大约0.125英寸高。大约0.045英寸直径和0.05英寸高的微粒也能令人满意地使用。色母料粒料含有大约0.1至大约70重量％的颜料或染料和大约30至大约99.9重量％的聚合物母体(基于粒料的总重量)。该粒料还可以含有少量润滑剂、加工助剂、稳定剂，等等。然而，对于本发明最重要的是色母料粒料仅含有一种着色剂。否则，就不能实现本发明的全部利益(例如进行调整以便返回到要达到的颜色和从相当少的不同着色色母料制造许多不同的颜色)。适于本方法的重力喂料器2，4，6应具有以每小时低于5磅的速率，优选每小时低于1磅的速率精确喂入粒料的能力，例如可从KTRONNorthAmericaofPitman.NewJersey买到的KQX喂料器。使用商业上可买到的控制系统12(例如可从KTRONNorthAmericaofPitman.NewJersey买到的K-Commander)打开或关闭重力喂料器并控制色母料粒料喂入挤出机的速度。该控制系统含有对于被挤出的着色制品的着色配方。使用“着色配方”意指必须喂入挤出机的每一色母料的速率(磅/小时)以使制品具有正确的颜色(亮度、色饱和度和色相度)。任选地可选择该重力控制系统12与挤出机控制系统14连接以便可对挤出速率的波动调整粒料喂入速度。最终制品的颜色(亮度、色饱和度和色相度)可通过闭环反馈(未示)到重力喂料器控制器12进行联机监控这样颜色波动就可被立即校正，或者最终制品的颜色被脱机监控，合适的校正因数可以被人工或电子仪器输入到重力喂料器控制系统。生产溶液染色制品的方法要求首先将热塑性聚合物从料源引入到挤出机内。热塑性聚合物包括，但不限于，尼龙、聚丙烯、聚酯和其共聚物及掺混物。优选该热塑性聚合物是尼龙。最优选的是尼龙66、尼龙6，或其共聚物或掺混物。特别有用的是含有大约1-4重量％的5-磺基间苯二酸的钠盐的尼龙共聚物。热塑性聚合物的料源可以是通过分开的重力喂料器17(如图所示)加入的聚合物薄片16或熔融聚合物可通过传输管线从连续的聚合器或第二挤出机(未示)泵送。色母料粒料(每一种粒料仅含有一种着色颜料或染料，且每一不同着色的色母料粒料都包含在分开的重力喂料器内)18从至少两个重力喂料器2、4、6通过输送管线10以由重力喂料器控制系统12控制的速率如挤出制品所希望的颜色和挤出速率所确定的那样喂入。色母料粒料和热塑性聚合物(如果尚未熔融)在挤出机内熔融和混合。该混合物然后被挤出成为合适的色饱和度、色相度和亮度的着色制品。在图1所示的实施例中，混合物被挤出成为纤维。泵20泵送混合物穿过传输管线22至纺丝机24，在该处形成纤维26然后将其卷绕到纱筒28。将用此方法所得的纤维纱筒内颜色均匀度(如通过色差ΔECMC(2∶1)所测量的)与由常规含有多于一种颜料的多着色剂母料所得的纤维的颜色均匀度进行充分比较。要取得合格的颜色均匀度，纤维纱筒应具有0.3或更低的平均ΔECMC(2∶1)。试验方法颜色均匀度通过测定贯穿纤维纱筒平均ΔECMC(2∶1)来测量。平均ΔECMC(2∶1)越低，颜色均匀度越好。ΔECMC(2∶1)被广泛用于色差测量。对于色差的ΔECMC(2∶1)的计算说明可在AATCC试验方法173-1990AATCC技术手册1991(AATCCTestMethod173-1990)(AATCCTechnicalManual，1991)中找到且在TextchemColor，June1988.Vol.20.No.6.pp.31-36中也有叙述。通过在纤维纱筒平均间隔得到一系列大约20个样品而评价贯穿纤维纱筒的颜色均匀度。由于纱筒的缠绕时间是大约20分钟，因此每一纤维样品都从分钟至分钟来表示颜色均匀度。每一纤维样品都小心地缠绕到3英寸×3英寸的卡上。样品卡在配备有Chroma-Calc(R)软件的DataColorInternationalCS-5分光光度计中进行测量。通过测量20个样品中的9个(基本上每隔一个)的颜色就可得到复合标准。然后测量20个样品的每一个的颜色并与此复合标准进行比较。每一样品的ΔECMC(2∶1)都通过软件计算并记录平均ΔECMC(2∶1)。实施例通过本发明的多个重力喂料器工艺(也称作多喂料器工艺)由单着色色母料生产的纤维的颜色均匀度与用单一重力喂料器的常规多色颜料母料工艺制造的纤维的颜色均匀度进行比较。根据每种方法制造膨体尼龙66中空长丝着色“风化的棕褐色”“WeatheredTan”的连续纤维致使含有基于纤维重量的约0.46重量％的全部颜料。在此数量中，大约0.0133重量％是黑颜料，0.2263重量％是白颜料，0.1632重量％是黄颜料以及0.0612重量％是红颜料。在本发明的方法中，使用四种分离的单一着色的色母料(黑、白、黄和红)。每一色母料所用的聚合物母体是尼龙6与尼龙6/6，6/6，10的三聚物ELVAMID8063(可从DuPontCoofWilmington，DE买到)的混合物。在分离的重力喂料器内含有各个色母料。重力喂料器的加料速率被设定在0.70磅/小时(含有黑母料的喂料器)，2.97磅/小时(含有白母料的喂料器)，0.80磅/小时(含有红母料的喂料器)，4.28磅/小时(含有黄母料的喂料器)。要被着色的和用于制造纤维的尼龙66聚合物实际上是含有大约3重量％的5-磺基间苯二酸的钠盐的共聚物。总挤出物生产量(色母料加上尼龙66共聚物)大约是525磅/小时。色母料和尼龙66共聚物的混合物通过如在美国专利3745061中所述的抽丝板被挤出成为具有方形截面和四个连续空隙(每个角一个)的长丝。然后将该长丝拉伸、喷气膨胀并把所得的纤维卷绕到纱筒上。该纤维束是1245旦尼尔。在对比例中，一种含有分散在尼龙6和ELVAMID8063聚合物母体中的全部4种颜料(黑、白、黄和红)的一种着色剂母料通过单一的重力喂料器以挤出机总体流动速率的大约1.5％的速率喂入挤出机。尼龙66共聚物和该方法的剩余部分与本发明上述多喂料器方法中所用的相同。所得的纤维束是1245旦尼尔。根据以上的测试方法对由以上两种方法所生产的纤维纱筒的颜色均匀度进行测定。意外地发现由本发明的多个喂料器方法所生产的纱的颜色均匀度至少象多色母料方法所生产的纱的颜色的均匀度一样好(在试验误差内)。可以认为，为了在纤维纱筒中达到合格的颜色均匀度，所有的着色剂必须首先在色母料中很好地分散。不可料想在挤出机内用相当短的滞留时间(大约3-10分钟)可能混合几种不同着色的色母料并导致合格的颜色均匀度的纤维纱筒。</tables>★对比例★★本发明的方法权利要求1.一种制造热塑性聚合物着色挤出制品的方法，该方法包括以下步骤a)将热塑性聚合物喂入挤出机；b)把至少两种不同着色的色母料喂入所说的挤出机，所说色母料的每一种都从分开的重力喂料器喂入，其中每一色母料基本上由分散在大约30至大约99.9重量％可熔融加工聚合物母体中的大约0.1至大约70重量％的单一着色颜料或染料构成；c)熔融所说的热塑性聚合物和所说的色母料；d)把所说的熔融的色母料与所说的熔融热塑性聚合物混合以形成可挤出的混合物；和e)挤出所说的混合物成挤出制品。2.权利要求1的方法，其中所说的热塑性聚合物选自尼龙、聚酯、聚丙烯和其共聚物及掺混物。3.权利要求2的方法，其中所说的尼龙聚合物选自尼龙66、尼龙6和其共聚物和掺混物。4.权利要求1的方法，其中所说的可熔融加工的聚合物母体基本上由至少一种选自尼龙、聚酯、聚丙烯和其共聚物及掺混物的可熔融加工聚合物构成。5.权利要求4的方法，其中所说的尼龙聚合物选自尼龙66、尼龙6和其共聚物和掺混物。6.权利要求1-5任一项的方法，其中所说的挤出制品是成型零件。7.权利要求1-5任一项的方法，其中所说的挤出制品是纤维。8.权利要求7的方法，其中作为由平均ΔECMC(2∶1)测量的沿着纤维纱筒的平均色差是大约0.3或更小。全文摘要一种制造着色的挤出制品的方法,其中每一着色剂包含在分离的色母料中且每一色母料通过分离的重力喂料器(2、4、6)被喂入挤出机(8),在那里色母料与热塑性聚合物在挤出之前被熔融混合。文档编号D01F1/04GK1197420SQ96197168公开日1998年10月28日申请日期1996年9月25日优先权日1995年9月28日发明者J·S·罗克,P·S·皮尔曼,C·T·施巴塔,K·J·塔德勒尔申请人:纳幕尔杜邦公司