专利名称：透明(共聚)聚酰胺制模制元件的着色、染色或掺杂方法
技术领域：
本发明涉及染色浴液或功能浴液的新型组合物以及在这些水性浸渍浴液或功能浴液中利用功能添加剂着色、染色或掺杂模制元件的方法。所述模制元件基本含有透明或半透明的(共聚)聚酰胺。浸渍浴液或功能浴液的温度低于(共聚)聚酰胺的玻璃化转变温度(Tg)。如果模制元件将根据本发明实施方案而着色或染色，则染色可以实施为均匀染色或梯度染色。
根据本发明的方法具体适于生产高价值物件例如眼科镜片、眼镜用太阳镜片、放大镜、各种观察镜、偏振膜和显示膜，特别是如果应该产生变化的色浓度(梯度)。
染色梯度的产生需要在浸渍过程中染色，其中通过将模制制品的表面区域在染色浴液中浸渍不同时间而实现局部所需的色浓度。
通过二元醇适当组合的浸渍浴液添加剂和特定浸渍方法，在模制元件中或者在含有这种模制元件的材料复合物中获得均匀的染色分布，其中获得在10-93％透光率、优选在10-80％透光率、尤其优选在10-60％透光率的色浓度下≤1％的低雾度值，其中保持了模制元件的高光泽加工的可接受表面。
通过合适的基色，可以调制直到灰色的全部色调。同时，获得至少稳定一个星期的适用于处理的染色浴液。
根据本发明的模制元件或材料复合物可以在普通的浸渍浴液中涂布而不染上底漆色染料和硬漆，所述硬漆通过热或UV辐射而固化。同样，可以沉积抗反射涂层或防雾涂层。这些涂层的附着不受影响。在浸渍染色后，还可以粘贴偏振膜，然后用硬涂层和抗反射涂层和/或防雾涂层来改进所述偏振膜。
但是，利用根据本发明的方法还可以在模制制品例如膜中涂布功能添加剂例如UV添加剂、光致变色或热致变色添加剂、增强对比度的添加剂或影响折光指数的添加剂。根据本发明方法特别适合用于染色单层流延膜以及敏感的复杂层结构例如TFT屏幕显示器。以同样的方法，即在水性浸渍浴液中实现具有硬漆、光学膜、抗反射涂层和/或防水涂层和/或防雾涂层的完全配备的多层膜的改进。
因此，本发明还涉及可用上述方法生产的着色、染色或掺杂的模制元件。根据本发明的模制元件还可以与至少一个透明或半透明表面层或者与修饰膜、功能膜或漆或合成材料连接，从而得到也通过本方法着色、染色或掺杂的材料复合物。
本发明涉及可根据本发明方法生产的着色、染色或掺杂的模制元件。
本发明涉及一种模制元件，该模制元件与至少一个透明或半透明表面层和/或与修饰膜或漆或合成材料或其它合成材料连接并得到通过根据权利要求1-29中任一项的方法着色、染色或掺杂的材料复合物。
本发明涉及一种模制元件或材料复合物，该模制元件或材料复合物用于光学元件，例如眼镜用眼科镜片和太阳镜片、放大镜、透镜系统、显微镜、照相机、移动电话显示屏、照相机镜头、测量仪器、观察镜或观察罩、有或没有集成显示器的移动电话或各种设备以及CD、DVD的外壳、LED、波束波导管、光耦合器、光放大器、分配器用透镜以及灯和激光器用面板、多层膜、复合材料容器和各种透明复合物。
本发明涉及一种用于显示器或屏幕膜的模制元件，其随后可被层压为多层显示膜。
本发明涉及一种模制元件，该模制元件在汽车工业或在家庭制品和电信领域中用作场致发光膜、开关元件、加热/通风孔。
背景技术：
透明材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和(共聚)聚酰胺(PA)日益被用于高价值应用中，例如眼镜用光学镜片或太阳镜片或光盘、观测镜、灯罩、显示器或流量计。
透明聚酰胺材料的特征在于它们的低密度、高耐化学性、优异的动态负载能力和韧性，机械加工中也是如此。透明聚酰胺例如在EP-A-1 369 447和EP-A-0 725101中有描述。此外，通过选择单体可以调节折光率nD20至高达1.65。EP-A-1 397 414描述了这种聚酰胺。
通过生产无定形、透明和/或微结晶透明和/或部分结晶聚酰胺的透明聚酰胺混合物可以获得性能进一步改善的透明聚酰胺材料。透明聚酰胺共混物的组合物可以例如来自EP-A-1 130 059。
脂环族透明聚酰胺材料和含有高达60％部分结晶的脂环族聚酰胺材料的透明共混物的具体特征在于该材料本身优异的UV稳定性。利用诸如HALS稳定剂的UV稳定剂例如Nylostab SEED、Tinuvin 770或UV吸收剂例如Tinuvin 360、Tinuvin320、Tinuvin 213可以改善所有透明聚酰胺材料的光稳定性。取代的叔丁基苯酚及其衍生物例如Irganox 1010、Irganox 1070或Irganox 1098表现出良好的耐热稳定效果。荧光增白剂例如Uvitex OB或Tinopal DMS-X等被用于平衡由聚酰胺本身或稳定剂激发的黄色。荧光增白剂可以用蓝色或紫色染料来完善或替代。
对于室内使用的透明材料，日益要求对低于430nm、特别是低于400nm以及低于385nm的有害UV辐射的不可透过性。这可以通过加入普通UV吸收剂、特别是具有氯活化苯三唑例如Tinuvin 326、Tinuvin 327或其衍生物的UV吸收剂而实现。含有HALS型的混合物也有效。荧光增白剂和UV吸收剂的组合使得模制元件在外观改善的同时提高对有害UV辐射的防护效果。
由于市场上需要不同的UV防护级，因此有利的是在生产模制元件之前根据适当的母料直接加入UV防护剂。根据UV母料的量，可以直接调整385nm、400nm或更高防护级别的透光率。
利用水性体系对聚合物进行来自纺织工业的已知染色过程，其中选择染色温度使其处于待染色材料的熔点和Tg之间。
但是，透明无定形材料仅可在温度低于玻璃化转变温度(Tg)的浸渍浴液中染色，否则它们将失去形状。
对于基于反应性交联的烯丙基二甘醇碳酸酯(商品名CR 39)的已知透镜材料，提供适当的染色浴液，但其不适合用于透明聚酰胺，这是由于它们引起开裂和光雾(haze)，因此染色的聚酰胺不再适合透镜用途。
US-A-5,453,110描述了通过在溶于溶剂混合物的染料或颜料的混合物中浸渍而利用染料染色聚碳酸酯材料。溶剂混合物含有选自二丙二醇一甲基醚、三丙二醇一甲基醚和丙二醇一甲基醚的物质。
US 2004/016826A1描述了一种用于在染色浴液中染色或着色的方法，其中染色浴液含有50-90重量％的水0.1-15重量％的染料2.5-20重量％的符合下列通式的增塑剂R’-[(O(CH2)m)n-]OH，其中R’是乙基、丙基或丁基，m是2-4，n是1-3，以及5-30重量％的符合下列通式的至少一种匀染剂H-[(O(CH2)m)n-]OH，其中m是2-4，n是1-3。
此外，US 2004/016826A1也没有描述缓冲剂的使用和表面活性剂的使用。虽然根据US 2004/016826A1的染色浴液还可以含有二乙二醇或三乙二醇，但是这些组分使用的量为5-30重量％。
在US-A-6,749,646中，描述了用于聚碳酸酯、聚酯聚碳酸酯共聚物、SAN、ABS、ASA、聚酰胺、聚氨酯或其共混物的染色程序，其允许调整颜色梯度。实施例和结果仅提及聚碳酸酯。
染色浴液包含94-96重量％的水与0.1-15重量％染料和1-2重量％的载体。可以任选加入3-4重量％的表面活性剂。建议将含偶氮基团的非水溶性染料、二苯胺和蒽醌制剂作为染料。首先将染料溶解在载体和/或表面活性剂中，然后加入水。根据下式的化合物被要求作为优选载体；R1-[-O-(CH2)n]mOR2其中R1和R2各自独立表示H或C1-C18的烷基、苯甲基、苯甲酰基或苯残基，n＝1或2并且m＝2-35。任选建议的表面活性剂可以是离子性、两性或非离子性的。
为了产生染色浴液，将染料和载体混合并且任选加入表面活性剂。在第二步中加入水。
根据US 6,749,646的染色方法包括下列步骤a.生产染色浴液
b.加热到90-99℃并将模制元件浸入c.将模制元件保留在浴液中直到获得所需的色浓度d.从浴液中移除模制元件。
US-A-6,749,646没有公开所述程序和浴液组合物对聚酰胺的适用性，特别是对透明聚酰胺的适用性。在所述透明聚酰胺的情况下，US-A-6,749,646的教导没有提供有关在各种可能性中应该被采用的染料体系的信息，使得合适体系和三组分染料、载体、乳化剂的选择需要大量的试验。
在其本身的实施例中提出，加入染料以及加入载体和表面活性剂(Levegal，Bayer产品)的混合物的指导必须对聚碳酸酯进行最优化。如果没有实施最优化，则由于没有充分润湿导致模制元件吸收的染料过少。
因此，对于本领域技术人员而言，保留有通过亲自进行特殊试验来研发用于各种聚合物的正确程序的可能性。
发明内容
本发明的目的是提出水性染色浴液的组合物以及对透明聚酰胺制模制元件的染色方法，其中染色浴液保持稳定至少一个星期而组分不沉淀或者不改变染色模制制品的色调；模制元件的表面保持优异的质量，可梯度染色且同时获得染料对聚合物的强粘附，从而避免在后续处理步骤中沾染染料。具体地，还发现一种允许更快染色的方法。
通过根据权利要求1的功能浴液以及根据权利要求4的方法实现该目的。而且，通过根据权利要求21的染色模制元件来实现该目的。
在从属权利要求中，描述了本发明的有利实施方案。
因此，本发明涉及用于染色或掺杂模制元件的功能浴液，该功能浴液由下列组分构成，以重量％计A)去离子水B)载体 0.10-6.00，优选1.00-4.00，
特别优选1.00-3.00C)表面活性剂/乳化剂 0.001-1.00，优选0.001-0.50，特别优选0.001-0.30D)表面活性剂D0.10-7.00，优选0.10-6.00，更优选0.50-4.00，特别优选1.00-3.00E)表面活性剂E0.01-3.00，优选0.01-2.00，更优选0.05-1.00，特别优选0.05-0.20F)染料或掺杂剂 0.01-0.90，优选0.01-0.40，特别优选0.01-0.20G)缓冲剂 0-3.00，优选0-2.0，特别优选0-1.0，并且如有必要，H)用于染料或掺杂剂(F)的分散剂0-4.00，优选0-3.00，特别优选0-2.00，基于乙氧化脂肪胺酯、芳烷基聚乙二醇醚和改性多元醇的阴离子制剂。
各组分用量之和为100重量％。
去离子水A)可以通过蒸馏或离子交换来制备。
载体B)由至少一种通式(1)的单羟基二醇构成
R1-{[-O-(CH2)n]m}OR2(通式1)其中n＝2-18，m＝1-4，R1＝H和R2＝C1-C18的烷基残基、苯甲基、苯甲酰基或苯残基，其中芳环可以用烷基或卤素取代。
组分C)表面活性剂/乳化剂选自离子表面活性剂/乳化剂、非离子表面活性剂/乳化剂和两性表面活性剂/乳化剂。
表面活性剂D)由至少一种通式(2)的具有两个脂族或脂族-芳族端基的二醇构成R1-{[-O-(CH2)n]m}OR2(通式2)其中n＝2-18，m＝1-6，R1和R2相同或不同并且表示H、C1-C18的烷残基、苯甲基、苯甲酰基或苯残基，其中芳环可以用烷基或卤素取代。
表面活性剂E)由至少一种通式(3)的聚亚烷基二醇构成R1-{[-O-(CH2)n]m}OR2(通式3)其中R1和R2＝H同时n＝2-4和m＝6-35。
组分F)选自水溶性分散染料和/或选自水溶性酸性染料或掺杂剂。
使用选自缓冲剂和/或脂族羧酸和/或铵化合物和/或磷酸盐的缓冲剂G)，调节pH值为3.5-7，优选为4-6。
化合物H)可以任选地加入到功能浴液中。它是用于分散染料和掺杂剂的特殊分散剂并且以商品名Univadine Top(Ciba Speciality Chemicals，Swiss)提供。这种分散剂(H)是乙氧化脂肪胺酯、芳烷基聚乙二醇醚和改性多元醇的阴离子制剂。根据Univadine Top的安全数据表，该组合物含有下列组分3-7％的聚(氧-1，2-乙二基)α-苯基-ω-羟基-、苯乙烯-、大于30％的乙醇、2，2’，2”-次氮基三-、与α-(2，4，6-三(2-苯乙烯基)苯基)-ω-羟基聚(氧-1，2-乙二基)磷酸盐化合物，以及7％的2-甲基-2，4-戊二醇。
令人惊奇的是，通过根据本发明具有组分A)-H)的这种特定组合物的浴液，实现更快染色，即在4分钟内完成而不是通常的30分钟。
用于预处理或后续处理和冷却模制元件的浸渍浴液由去离子水构成，根据需要加入0.001-1.00重量％的表面活性剂/乳化剂。
模制元件由透明和半透明聚酰胺构成，如在EP-A-0 725 101、EP-A-1 369 447、EP-A-1 397 414和EP-A-1 130 059中所述。
在此优选透明、无定形和/或微结晶聚酰胺或它们的透明共混物(混合物)。它们可以作为部分结晶聚酰胺例如PA12、PA11、PA6、PA1212、PA612的透明共混物而提供。
优选的无定形或微结晶(共聚)聚酰胺特征在于以下组成PA 6I，PA 6I/6T，PA MXDI/6I，PA MXDI/MXDT/6I/6T，PA MXDI/12I，PA MACMI/12，PAMACMI/MACMT/12、6I/MACMI/12，PA 6I/6T/MACMI/MACMT/12，PAPACM6/11，PA PACM12，PA PACMI/PACM12，PA MACM6/11，PA MACM12，PA MACMI/MACM12，PA MACM12/PACM12，PA6I/6T/PACMI/PACMT/PACM12/612。
为了生产功能浴液，提供组分A)并且在搅拌下加入其它组分。
直接加热浴液可在浴液侧区域产生过热，这将对浴液的稳定性产生不利影响，因此间接加热浴液。
根据本发明的程序采用间接加热双壁浴以及例如使用水作为传热介质。染色/掺杂液位于由传热介质包围的内部空间中。转动或搅拌传热介质。液体也被转动或被搅拌。在实验室试验中，有利的是，采用两个相互套置的烧杯，其中通过加热磁力搅拌器用两个磁体来搅拌两个容器。这种装置产生的浴液基本比直接加热的浴液更加稳定。传热介质补偿温度梯度并避免过热。
以这种方法处理的浴液可以多次冷却至室温以及重新加热到工作温度。
用于预处理或后续处理模制元件的浸渍浴液可以直接以及间接加热。
由于在模制元件的表面上的条件持续变化直到模制元件达到浴液温度，因此在模制元件和处理浴液之间的高温差导致各个处理步骤的令人不满意的结果。
所有浴液均在50-95℃的温度下工作，但不包括温度为30-60℃的后续浴液处理和表现为室温的冷却浴液。
本发明还涉及功能浴液在用于着色、染色或掺杂透明聚酰胺模制元件方法中的用途，该方法包括下列步骤a)制备浸渍浴液b)加热浸渍浴液c)预处理模制元件d)染色或掺杂模制元件e)后续处理模制元件f)冷却模制元件g)干燥模制元件。
用于在根据本发明生产的功能浴液中染色或掺杂模制元件的方法的特征在于预处理和后续处理待染色的模制元件。
通过预处理，将模制元件清洁并加热到功能浴液的温度。如果模制元件的温度达到功能浴液的温度，则将其从预处理浴液中移走并立即浸入功能浴液中，并在其中保持5-60分钟。在冷却到室温之前，在后续处理浴液中清洁模制元件以除去过量染色/掺杂液。最后，空气干燥或例如在微热气流中干燥模制元件。
在根据本发明方法的具体实施方案中，含有表面活性剂例如月桂基磺酸钠的浴液可用于后续处理。然后，在该浴液中用超声波清洁模制元件，用蒸馏水清洗并空气干燥。
如果接着进行另外的改进步骤，则有利的是每一次将模制元件预热至进行下一个处理步骤所需的各个浴液温度。与将模制元件浸入室温染色浴液的方法相比，根据本发明的方法明显产生更好的结果。
此外，根据本发明，可以通过沉积至少一个硬漆涂层和/或一个光学膜涂层和或一个抗反射涂层和/或防水涂层和/或防雾涂层来对完全装备的模制元件例如透镜或多层膜以及TFT屏的显示膜进行进一步后续处理，其中具体是在后续浴液中沉积具有或没有底涂层和/或抗反射涂层的硬漆涂层。这些浴液大多数基于水性或有机溶剂例如丁醇并且可含有反应性化合物例如异氰酸酯。
可以通过溅射或气相沉积方法在模制元件上沉积其它功能涂层。
单羟基二醇例如乙二醇一丁基醚或二乙二醇一丁基醚特别适合作为载体B)。
表面活性剂/乳化剂C)优选阴离子表面活性剂例如肥皂、烷基苯磺酸盐、链烷磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基醚磺酸盐，阳离子表面活性剂例如具有一个或两个疏水基团的季铵化合物，长链伯胺盐，非离子表面活性剂例如脂肪醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、脂肪酸山梨糖醇酯、烷基多糖苷、N-甲基葡糖酰胺(N-methyl glucamides)，两性表面活性剂例如N-酰胺甜菜碱(acylamido betaine)、N-氨氧化物(aminoxides)。
特别优选使用肥皂例如月桂基磺酸钠或磺酸盐。
n＝2-4的式(2)的那些二醇是特别适合作为表面活性剂D)的二醇，具体优选二乙二醇或三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇，更优选二乙二醇或三乙二醇。
分子量为280-1600g/mol、特别优选280-600g/mol、更优选400g/mol的聚乙二醇特别适合作为表面活性剂E)。具有400g/mol分子量的产品可以从名为Polyethylene400或REG 400(Fluka)获得。
分散染料可含有偶氮、蒽醌、喹酞酮、次甲基、萘酚、萘亚酰胺(naphthalamide)、萘醌或硝基染料，并且其特征在于它们具有低水溶性以及可在水性染料浴液中成为分散体。因此，这些染料在合成后根据需要进行后续处理，研磨至粒径小于1μm以改善色度和均匀性并且获得低水溶性。在具有分散剂例如木质素磺酸酯、来自萘、硫酸和甲醛的冷凝物、来自邻甲酚和间甲酚以及2-氢萘-6-磺酸的冷凝物或它们的混合物的水悬浮体中进行粉碎。可以获得分散染料，例如商品名Terasil(Ciba SpezialittenChemie)、Bemakron(bezema)或Foron(Clariant)的产品。Foron型被证实为特别适合于获得足够的色浓度。
也可以利用酸性染料。酸性染料是阴离子染料并且可含有偶氮、蒽醌、喹酞酮、三苯基甲烷或硝基染料。大多数情况下，它们可作为钠盐而获得并且是水溶性的。
可以获得来自酸性染料的染料，例如商品名为Bezanyl(Bezema)、Tectilon(CibaSpezialititen Chemie)或Nylosan(Clariant)的产品。
掺杂应该理解为利用功能浴液作为运输工具，将掺杂剂如功能添加剂例如激光可激发化合物、电子化合物、光致变色或热致变色添加剂、其它温度敏感化合物、对比度增强添加剂、光学功能添加剂或安全特性引入到模制元件中。优选的掺杂剂为硝酸银、四烷基铅或碘。
当使用硝酸银或四烷基铅时，模制元件必须在盐酸或硫酸蒸气中进行后续处理。该程序例如用于适当调整折光率和阿贝数(Abbe number)。
当使用激光可激发化合物时，随后必须利用激光来照射模制元件，以用于表面标记或标注，或者在模制元件的内部空间喷涂之后利用激光来照射模制元件，或用于随后的接合程序。
光学功能添加剂特别适用于显示器、滤光器、平面屏幕等类似用途。
例如，在受有害辐射例如UV或放射辐射影响的照射区引起光学变化的物质是可能的安全特征。这种效应可用于生产光刻膜。
Soerensen缓冲剂、醋酸盐缓冲剂、醋酸铵、硫酸铵、醋酸钠、硫酸钠或磷酸二氢或磷酸氢钾、钠或铵是作为缓冲剂G)的优选缓冲剂或酸化剂；特别优选醋酸铵、硫酸铵或磷酸二氢钾。
优选具有1-3个碳原子的羧酸作为脂族羧酸；特别优选甲酸或乙酸。
例如当使用pH敏感染料如分散染料或功能添加剂时，加入缓冲剂以将染料或掺杂浴液的pH值稳定在窄的pH范围内。
在根据本发明的方法中，载体、表面活性剂D)和E)的组合以及染色温度选择对于避免模制元件表面上的光雾、不均匀或开裂是非常重要的。
根据本发明的染色程序可用于整个模制元件表面，或者如果表面被光刻漆或基质覆盖则可局部应用。
可以以一定的方式选择待运输的物质，使得在湿润位置处的粘附性能相对于被覆盖位置处得到改善。结果，利用高耐磨性的聚酰胺1和2(实施例1和2)，覆盖印刷所的印刷机筒变得可能。
此外，本发明涉及一种方法，其中用于生产模制制品的透明模塑材料已经含有添加剂，该添加剂选自热稳定剂、UV稳定剂、荧光增白剂、滑爽添加剂、染料、用于防雾装置的药剂、磷化合物、金属片、抗冲改性剂、纳米级功能和/或填充剂、或增强剂或其混合物，和选自其它聚合物或选自根据温度或辐射光波长而改变色调的热致或热致变色添加剂，其中，可以添加剂可优选通过加入相应母料而加入模塑材料中。
根据本发明，在生产模制元件之前通过引入2-10重量％的对应母料来实施用于生产模制元件的模塑材料的UV设备。母料含有5-20重量％的至少一种UV稳定剂。母料在熔融聚合物块中的分散质量以及在螺杆上或工具中避免处理非常重要。
母料的载体材料含有用于模制元件的模塑材料的主材料以及附加的5-50重量％的低熔点、部分结晶的可溶于主组分中即熔点低于主组分Tg的相容合成材料。该低熔点合成材料优选涉及(共聚)聚酰胺。
有利的是，这种低熔点组分含有根据现有技术的普通荧光增白剂并且确保它们少量加入和良好分散。这种母料加入到模制元件主组分的典型量是2-10重量％。这种母料通过改善流动性而有利地支持生产模制元件的过程，并且防止模制元件破裂从而改善安全性。
根据本发明的染色程序适合于聚酰胺的眼科(光学)镜片和太阳镜片的染色。
它特别适合于研磨并抛光至屈光度的光学聚酰胺镜片的染色，该光学聚酰胺镜片与注射成型法生产的镜片相比，其特征在于改进的表面。在根据本发明染色程序中的附加组分如三乙二醇和聚乙二醇使该表面重新光滑。聚酰胺4(实施例4)表现出对生产具有高硬度和高折光率的光学透镜的特别适用性。
根据本发明的染色程序允许对成品眼镜染色，特别是对于完全适合交变弯曲应力的低温韧性和动态疲劳强度的特定性能的聚酰胺1和聚酰胺2(实施例1和2)。聚酰胺1和聚酰胺2符合生产镜片和眼镜框的要求并且甚至可以通过注射成型法而完全与眼镜一起生产。完整的眼镜可以依照根据本发明的染色程序来均匀染色或者染色为具有颜色梯度或者染色为具有各种颜色，而不消弱对镜框的高机械要求。
根据本发明的染色程序不会不利地影响例如在根据ANZI 87的爆破(shooting)试验后测量的镜片以及作为抗破裂的安全镜片的机械安全性，并且得到的值与在根据本发明的功能浴液中染色之前的值相同。
根据本发明的染色程序是非常缓和的，它还允许已经与偏振膜层压的复合物浸渍染色或倒模(back-moulded)，该复合物具有非常薄的敏感层结构并具有仅在不高于90℃下稳定的偏振涂层，该偏振涂层基于用作起偏器内层的定向碘掺杂聚乙烯醇膜，该复合物可含有聚酰胺、聚碳酸酯或PMMA外层。
根据本发明的方法还特别适合用于对单层流延膜以及敏感复合层结构例如TFT屏幕显示器染色。
聚酰胺1、聚酰胺2、聚酰胺3和聚酰胺4特别适合用于这种活化显示膜，该显示膜具有优异安全性能或折光率，这些聚酰胺备制作为随后层压至多层显示膜的高纯度流延膜。例如二氯甲烷和/或三氟乙醇和/或苯甲醇或其混合物是生产15-20重量％流延溶液的适当溶剂。
可以通过压力和温度来加速产生均匀溶液。以这种方法制备的溶液在室温下保持稳定并且可用于流延工艺。具体而言，3份二氯甲烷和2份三氟乙醇的混合物产生有利的、可过滤的流延溶液，从而用于生产高价值光学安全膜或生产用于高透明和机械稳定的聚酰胺生产的显示层压体的可掺杂载体膜。
与聚乙烯醇相似，由于可以象PVA的OH基团一样，通过选择可能的单体来调节NH基团的距离，因此聚酰胺还适合于生产偏振膜。例如通过本发明的方法可以象OH-基团一样用碘来掺杂这些NH基团，并且通过NH距离的变化可使之相互作用。在通过拉伸而使掺杂膜取向之后，形成碘的单向传导结构，该结构引起光的偏振。
与PVA偏振膜相比，聚酰胺偏振膜的显著的优点在于机械性能、吸水性、热稳定性、取向和耐化学性。聚酰胺膜还可以用作适当的安全膜，该安全膜对聚酰胺偏振膜不表现出粘附性。可以通过根据本发明的方法来实施染色、装配和掺杂所述膜或层压体。每一聚酰胺涂层可以设计为具有1.50-1.65的任意折光率。可以额外拉伸和平行或垂直层叠涂层而取向。
因此，可以实现一定的光栅或滤光效果。这种平行和/或垂直层叠的聚酰胺膜可以单向或双向拉伸为层压体并产生例如10-1000nm的单层厚度，这产生了令人感兴趣的光学特性。
与基于PVA的偏振膜相反，具有聚酰胺偏振层的基于聚酰胺的显示膜允许生产从圆珠笔或移动电话中移动的可卷曲屏幕。可以在辊上生产各种尺寸的活动屏幕以作为商品。
通过热塑性熔融加工，聚酰胺具有特别优异的生产膜和纤维的性能。因此，可以得到用于生产单层或多层层压制品的流延膜的可替代生产方法，例如生产单层或多层平坦或吹制膜，该方法运行明显更加有效、更加经济和更加环境友好。
根据本发明的染色/掺杂程序还允许处理由不同透明聚酰胺制成的模制元件。这在复合材料的挤出或注射成型中特别有利，其中不同的聚酰胺必须满足不同的要求并且不可以被功能浴液改变。
除镜片外，染色模制元件的可能应用领域是·汽车工业或家庭制品和电信领域中的开关元件和加热/通风孔，·用作场致发光膜，例如提供极其平坦的显示膜、不使用IED的发光元件。
通过下列实施例将更加详细地阐述本发明，但是本发明并不受限于此。
具体实施方案实施例1生产聚酰胺PA1将35.7kg二胺MACM(3，3-二氨基-4，4-二甲基二环己基甲烷)和34.2kg十二烷二酸加入带搅拌器的130L高压釜中，同时加入30kg的水。在最大30bar、优选20bar的压力下加热到280℃之后，将配料释放至常压并脱气至所需的转矩。聚合物熔体以线状排出、在水浴中冷却并造粒。干燥后，得到在0.5％间甲酚中1.73的相对粘度和153℃的Tg。聚酰胺是无定形并且完全透明。
在Arburg注塑机上，在抛光工具中生产70×2mm的圆片状镜片。辊温为260-340℃同时工具温度为45-140℃。这些片状镜片具有0.30的雾度和94％的透光率并且在功能浴液中染色。
实施例2生产聚酰胺PA2将23.0kg二胺PACM(3，3-二氨基-4，4-二甲基二环己基甲烷)、11.2kg二胺MACM(3，3-二氨基-4，4-二甲基二环己基甲烷)和35.7kg十二烷二酸加入到带搅拌器的130L高压釜中，同时加入30.0kg的水。在最大30bar、优选20bar的压力下加热到280℃之后，将配料释放至常压并脱气至所需的转矩。聚合物熔体以线状排出、在水浴中冷却并造粒。干燥后，得到在0.5％间甲酚中1.85的相对粘度、144℃的Tg和237℃的熔点。该聚酰胺是微结晶的并且完全透明。
实施例3生产聚酰胺PA3将30.0kg二胺MACM(3，3-二氨基-4，4-二甲基二环己基甲烷)、20.7kg异酞酸和26.0kg月桂酸甘油酯内酰胺加入到带搅拌器的130L高压釜中，同时加入23.0kg的水。在加热到280℃并且在最大30bar、优选20bar的压力之后，将配料释放至常压并脱气至所需的转矩。聚合物熔体以线状排出、在水浴中冷却并造粒。干燥后，得到在0.5％间甲酚中1.55的相对粘度和160℃的Tg。该聚酰胺是无定形的并且完全透明。
实施例4生产聚酰胺PA4在130L高压釜的增溶器中，将10.0kg己二胺、23.0kg苯二甲胺和42.4kg异酞酸悬浮于24.0kg的水中并2小时内加热到140-180℃同时搅拌，其中压力调至约3.5-10bar。在将溶液加入到高压釜中之后，在没有压力的状态下运行，但是在加热到260℃时同时释放压力使得高压釜内部压力一直低于4bar。然后继续搅拌并且压力慢慢降到1bar，并对其进行脱气约3小时。在获得所需的搅拌器转矩之后，配料通过具有约5mm孔的喷嘴被排空。将所产生的聚合物线材引导通过水浴、冷却并切成粒状。随后，在转鼓干燥器中在100℃下在氮气气氛中将其干燥约12小时。形成了无色完全透明的无定形聚酰胺，该聚酰胺具有160℃的玻璃化转变温度和在0.5％间甲酚溶液中测量的1.36的相对粘度。
由其制成如实施例1的片状镜片，该透镜具有0.50的雾度和92％的透光率。
实施例5在功能浴液中染色PA1生产功能浴液1-5为了生产染色溶液，将0.5g分散染料Foron红RD-E(Clariant)在40-60℃下分散在去离子水中同时搅拌。
为了生产染色液体，将组分B)-E)、G)和去离子水在1L烧杯中混合并在搅拌下加热到60℃。由此，将10ppm月桂基磺酸钠用作表面活性剂/乳化剂C)和将9.08g磷酸二氢钾用作缓冲剂G)。
接着，将染色溶液加入到烧杯中的其它组分的溶液中。用去离子水补齐至1L并加热到85℃的染色温度。
二乙二醇一丁基醚、三乙二醇和聚乙二醇400被用作载体，其量如表1所示。
表1示出在实验的染色浴液中组分B)、D)和E)的比率。
表1组分B)、D)和E)的比率(1号浴液与本发明一致)
染色PA1的片状透镜的方法，85℃/15分钟染色时间在可包含表面活性剂/乳化剂的去离子水中清洁模制元件，将其固定在适当的夹持装置中的顶盖上并在85℃下浸入加热的、轻微搅动的染色浴液中。15分钟后，将模制元件移出并在超声浴中用去离子水清洗并空气干燥。
根据ASTM D 1003用Byk Garder haze-Gard Plus型装置(制造商Byk Garder)来进行光学测量。
浴液1产生＜1％的雾度和＜80％的透光率浴液2产生＞1％的雾度浴液3产生＞1％的雾度浴液4产生＜1％的雾度和＞80％的透光率浴液5产生＞1％的雾度结果具有二乙二醇一丁基醚、三乙二醇和聚乙二醇(PEG400)的浴液1产生在54％透光率的高色浓度处具有低雾度值的染色片状透镜。
没有二乙二醇一丁基醚的浴液4导致更高的雾度和更低的色浓度。
仅有浴液1(根据本发明)实现了本发明的目的。
实施例6染色PA4的片状透镜的方法，75℃/15分钟浸渍时间根据实施例1生产染色浴液。
浴液1产生＜1％的雾度和＜80％的透光率浴液2产生＞1％的雾度浴液3产生＞1％的雾度浴液4产生＜1％的雾度和＞80％的透光率浴液5产生＞1％的雾度结果仅有浴液1(根据本发明)实现了本发明的目的并提供＜1％的雾度和高色浓度。
实施例7生产功能浴液6(根据本发明)为了制备染色悬浮液，将染料Cibacet Blau EL-B、Cibacet Gelb EL-F2G、CibacetScharlach EL-F2G(分散染料，Ciba)各0.15g以及0.3g Benzanyl Scharlach N-R(酸性染料，Bezema)加入到200ml的烧杯中并再加入100ml水。将1.5gUnivadineTop和1.5g Sandacid PB加入到该配方中。
随后，将其小心地加热到60℃同时用磁力搅拌转子小心搅拌，直到出现均匀的分散体系。
随后，将悬浮液加入到装有900ml水并预热至60℃的烧杯中，一边搅拌一边加热到85℃。
在此，将10ppm月桂基磺酸钠用作表面活性剂/乳化剂C)和将1.5g Sandacid PB被用作缓冲剂G)。将二乙二醇一丁基醚、三乙二醇和聚乙二醇400用作载体，其量如表2所示。表2表示在浴液6中组分A)-H)的比率。
表2组分A)-H)的比率(浴液6)
*DEG＝二乙二醇**TEG＝三乙二醇***PEG＝聚乙二醇组分H＝特别用于分散染料的分散剂和稳定剂。
染色PA1的片状透镜的方法，85℃/15分钟浸渍时间将模制元件(PA1的片状透镜)浸入到浴液中持续4分钟，然后在装有去离子水的超声浴中清洗，与50ppm月桂基磺酸钠混合，用去离子水清洗并空气干燥。
根据ASTM D 1003用Byk Garder haze-Gard Plus型装置(制造商Byk Garder)进行光学测量。
结果透光率43.1％(44.1％，42.1％)雾度0.43％(0.42％，0.44％)透明度99.4％(99.4％，99.4％)因此，在比上述实施例更短的染色时间内符合条件，即透光率＜80％和雾度＜1％。根据US6,749,646 B2(现有技术)的对比实施例重现来自US6,749,646 B2的下列染色US6,749,646B2的第6栏、表1的摘要，染色温度95℃
生产根据US6,749,646 B2的染色溶液根据上述表1的具有“RED 5B”的实施例，通过在搅拌下加热到95℃，用66gLevegal DLP(50ml)溶解0.4％的染料，然后加入到装有水的烧杯中(预热至95℃)并补齐至一升。
根据US6,749,646 B2的染色方法在去离子水中清洗模制元件，即PA1的2mm厚的片状透镜，并在95℃下浸入轻微搅动的染色浴液中。10分钟后，如上表1的具有“RED 5B”的实施例，将模制元件移出并在超声浴中在23℃下用去离子水清洗并空气干燥。
为了证实该方法的适用性，重现来自US6,749,646 B2表1的一些实施例。下表中含有重现的结果
没有浴液达到稳定性条件。
实施例的改进通过在搅拌时加热到95℃，将0.04％染料(替代根据上表1的具有“RED 5B”的实施例0.4％的染料)与66g Levegal DLP(50ml)混合，然后加入到一升水中(预热至95℃)。这种染料浓度通常适用于染色液体。
温度95℃，时间15分钟
获得了低雾度值；但可实现的色浓度低并且表现出高透光率。
实施例8根据本发明染色浴液的稳定性染色后将实施例5和6的染色浴液1冷却到室温并储存在密封罐中。七天后在将染色浴液加热到85℃并再次实施染色。结果与实施例5相当。染色浴液没有表现出对壁的作用并表现出微量的沉淀，但在重新使用前可以轻轻搅拌。
实施例9染色的片状透镜对底漆(primer)溶液中颜料染色的稳定性在用根据实施例5和6的浴液1染色的每一个片状透镜上，涂覆一滴下列底漆，持续30秒CrystalCoat PR 1133(含有70-77％的水、16-18％的2-丁氧基乙醇、3-5％二乙二醇一丁基醚)，CrystalCoat PR 1135(含有70-72％的水、12-15％的2-丁氧基乙醇、2-4％的N-甲基砒咯烷酮)，
CrystalCoat PR 1165(含有7-9％的水、30-35％异丙醇、1-5％的N-甲基砒咯烷酮、30-60％的1-甲氧基-2-丙醇)。
30秒后用吸水薄纸擦去液滴。擦掉的底漆没有褪色，甚至在更强的人工压力下擦拭也不褪色。因此，没有发生染料的着色。
实施例10聚酰胺1、2、3的用于UV防护的母料生产将8.1kg的聚合物1和1.0kg的Griltex 2 AGF(含有荧光增白剂Blancophor的基材PA1)与0.9.kg的Tinuvin 326混合30分钟并在280℃下挤出。挤出后在水浴中将线材冷却，切断并干燥。为了给聚合物1、2或3配置UV防护(在400nm下透光率＜0.5％)，将4％的这种母料与其余的颗粒混合并直接注射模塑成模制元件。
权利要求
1.一种功能浴液，用于着色、染色或掺杂由透明或半透明(共聚)聚酰胺制成的模制元件，其中所述功能浴液由下列组分构成，以重量％计A)去离子水B)载体 0.10-6.00，C)表面活性剂/乳化剂 0.001-1.00，D)表面活性剂D 0.01-7.00，优选0.01-6.00，E)表面活性剂E 0.01-3.00，优选0.01-2.00，F)染料或掺杂剂 0.01-0.90，G)缓冲剂 0-3.00，和如有必要H)染料或掺杂剂(F)的分散剂0-4.00，基于乙氧化脂肪胺酯、芳烷基聚乙二醇醚和改性多元醇的阴离子制剂，其中，组分(A)-(G)的量，如有必要再加上(H)的和为100重量％，其中，所述载体(B)由选自乙二醇一丁基醚和二乙二醇一丁基醚的至少一种一羟基乙二醇组成，其中，所述表面活性剂(D)由选自二乙二醇和三乙二醇的至少一种乙二醇构成，以及其中，表面活性剂(E)由符合通式(3)的至少一种聚亚烷基二醇构成R1-{[-O-(CH2)n]m}OR2(通式3)其中，R1和R2表示H，n为2-4，m为6-35。
2.权利要求1的功能浴液，其特征在于，所述组分包括在以下量中，以重量％计A)去离子水B)载体 1.00-4.00，优选1.00-3.00，C)表面活性剂/乳化剂 0.001-0.50，优选0.001-0.30，D)表面活性剂D 0.50-4.00，优选1.00-3.00，E)表面活性剂E 0.05-1.00，优选0.05-0.20，F)染料或doting剂 0.01-0.40，优选0.01-0.20，G)缓冲剂 0-2.0，优选0-1.0，以及如有必要H)分散剂 0-3.00，优选0-2.00。
3.权利要求1或2的功能浴液，其特征在于，所述功能浴液具有3.5-7的pH值，优选4-6。
4.权利要求1-3中任一项的功能浴液的用途，用于在水性浸渍浴液或功能浴液中利用功能添加剂来着色、染色或掺杂由透明或半透明(共聚)聚酰胺制成的聚酰胺模制元件方法中，该方法包括下列步骤a)提供浸渍或功能浴液，该浴液包含水(A)、缓冲剂(G)、载体(B)、表面活性剂/乳化剂(C)、表面活性剂(D)、(E)、和选自染料或掺杂剂(F)或染色颜料、干涉颜料、UV添加剂、光致变色或热致变色添加剂、选自增强对比度添加剂或影响折光指数添加剂的添加剂中的至少一种用于着色、染色或掺杂的足量化合物，如有必要还含有基于乙氧化脂肪胺酯、芳烷基聚乙二醇醚和改性多元醇的阴离子制剂的染料或掺杂剂用分散剂(H)，b)将所述浸渍或功能浴液加热至50-95℃温度，c)在包含水(A)、表面活性剂和/或乳化剂(C)的浸渍浴液中预处理所述模制元件，以清洁所述模制元件，将所述浸渍浴液加热至50-95℃，然后从所述预处理浸渍浴液中取出所述经调和与清洁的模制元件，d)将至少一部分所述模制元件浸入所述功能浴液中，使模制元件在所述功能浴液中保持5-60分钟的时间，以使足够量的所述染料或掺杂剂(F)或所述染色颜料、所述干涉颜料、UV添加剂、光致变色或热致变色添加剂或选自增强对比度添加剂或影响折光指数添加剂的添加剂可扩散至模制元件内，e)从所述功能浴液中取出所述模制元件，然后处理所述模制元件，f)冷却所述模制元件，g)干燥所述模制元件，其中，模制制品包含至少一种选自透明(共聚)聚酰胺的热塑性合成材料。
5.权利要求4的用途，其特征在于，在含有表面活性剂，尤其是月桂基磺酸钠和/或乳化剂的水浴中对所述染色或掺杂模制元件进行附加的后续清洁过程(e)，如有必要，还进行超声处理，并将所述模制元件冷却到室温。
6.权利要求4或5的用途，其特征在于，通过沉积至少一个硬漆涂层和/或一个光学膜涂层和/或一个抗反射涂层和/或防水涂层和/或防雾涂层来实施对完全装备的模制元件的进一步后续处理，其中，具体是在后续浴液中沉积具有或没有底涂层的硬漆涂层和/或抗反射涂层。
7.权利要求4-6中任意一项的用途，其特征在于，通过溅射或气相沉积过程在所述模制元件上沉积其它功能涂层。
8.权利要求4的用途，其特征在于，所述功能浴液包含选自离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂的表面活性剂/乳化剂(C)。
9.权利要求4-8中任意一项的用途，其特征在于，所述染料选自分散染料和/或选自酸性染料。
10.权利要求4-9中任意一项的用途，其特征在于，用于生产模制制品的透明模塑材料已经含有添加剂，该添加剂选自稳定剂、UV稳定剂、荧光增白剂、滑爽添加剂、染料、金属片、纳米级功能和/或填充剂、抗冲改性剂或增强剂或其混合物，其中优选通过加入相应母料而将添加剂加入所述模塑材料中。
11.权利要求10的用途，其特征在于，在制备模制元件之前，已经通过引入2-10重量％的对应母料而对用于制备模制制品的模塑材料进行了UV装备。
12.权利要求11的用途，其特征在于，用作母料的基于聚合物的母料含有用于模制元件的模塑材料的主材料以及5-50重量％的附加的低熔点、部分结晶、在主材料中可溶的合成材料，所述合成材料具有低于主组分玻璃化转变温度(Tg)的熔点。
13.权利要求4-12中任意一项的用途，其特征在于，所述模制制品包含二氧化钛。
14.权利要求4-13中任意一项的用途，其特征在于，聚乙二醇400用作聚亚烷基二醇。
15.权利要求4-14中任意一项的用途，其特征在于，在染色溶液中包含0.1-6重量％的乙二醇一丁基醚和/或二乙二醇一丁基醚、0.01-7重量％的二乙二醇和/或三乙二醇以及0.01-3重量％的根据式(3)的至少一种聚亚烷基二醇。
16.权利要求4-15中任意一项的用途，其特征在于，所述功能浴液的制备方法是提供组分(A)并在搅拌下混合其它组分。
17.权利要求4-16中任意一项的用途，其特征在于，间接加热所述功能浴液。
18.权利要求4-17中任意一项的用途，其特征在于，所述模制元件与至少一个透明或半透明表面层和/或与修饰膜、功能膜或漆或橡胶或其它合成材料连接，并形成材料复合物。
19.权利要求4-17中任意一项的用途，其特征在于，所述模制元件是单层流延膜。
20.权利要求4-19中任意一项的用途，其特征在于，所述透明(共聚)聚酰胺由无定形或微结晶聚酰胺制成，或者作为它们的透明混合物而存在，或者作为具有选自聚酰胺12、聚酰胺11、聚酰胺6、聚酰胺1212、聚酰胺612的一种或多种半结晶聚酰胺的透明共混物而存在，并且优选具有下列组成PA 6I，PA 6I/6T，PA MXDI/6I，PA MXDI/MXDT/6I/6T，PA MXDI/12I，PA MACMI/12，PA MACMI/MACMT/12、6I/MACMI/12，PA 6I/6T/MACMI/MACMT/12，PA PACM6/11，PA PACM12，PAPACMI/PACM12，PA MACM6/11，PA MACM12，PA MACMI/MACM12，PAMACM12/PACM12，PA 6I/6T/PACMI/PACMT/PACM12/612。
21.一种着色、染色或掺杂的模制元件，其根据前述权利要求4-20中任意一项或几项的方法生产。
22.权利要求21的模制元件，其特征在于，所述模制元件与至少一个透明或半透明表面层和/或与修饰膜、功能膜或漆或合成材料或其它合成材料连接并形成由根据权利要求4-20的方法着色、染色或掺杂的材料复合物。
23.权利要求22的模制元件或材料复合物，其特征在于，所述模制元件或材料复合物用于光学元件，包括眼镜用眼科镜片或太阳镜片、放大镜、透镜系统、显微镜、照相机、移动电话的显示器、照相机镜头、测量装置、观察窗或观察罩，有或没有集成显示器的手提电话或各种装置以及CD、DVD的外壳，LED、波束波导管、光耦合器、光放大器、分配器的透镜以及灯和激光器的面板、多层膜、复合材料容器以及各种透明复合物。
24.权利要求21的模制元件，其特征在于，所述模制元件被用作随后可层压为多层显示膜的显示膜或屏幕膜。
25.权利要求21或22的模制元件，其特征在于，所述模制元件用作汽车工业或家庭制品和电信领域中的场致发光膜、开关元件、加热/通风孔。
26.权利要求21-25中任意一项的模制元件，其特征在于，得到在10-93％透光率、优选10-80％透光率、尤其优选10-60％透光率的色浓度下≤1％的低雾度值，其中保持模制元件的高光泽加工的可接受表面。
全文摘要
本发明涉及染色浴液或功能浴液的新型组合物以及在这些水性浸渍浴液或功能浴液中利用功能添加剂着色、染色或掺杂模制元件的方法。所述模制元件基本含有透明或半透明的(共聚)聚酰胺。浸渍浴液或功能浴液的温度低于(共聚)聚酰胺的玻璃化转变温度(Tg)。如果模制元件将根据本发明实施方案而着色或染色，则染色可以实施为均匀染色或梯度染色。根据本发明的方法具体适于生产高价值物件例如眼科镜片、眼镜用太阳镜片、放大镜、各种观察镜、偏振膜和显示膜，特别是如果应该产生变化的色浓度(梯度)。染色梯度的产生需要在浸渍过程中染色，其中通过将模制制品的表面区域在染色浴液中浸渍不同时间而实现局部所需的色浓度。通过二元醇适当组合的浸渍浴液添加剂和特定浸渍方法，在模制元件中或者在含有这种模制元件的材料复合物中获得均匀的染色分布，其中获得在10－93％透光率、优选在10－80％透光率、尤其优选在10－60％透光率的色浓度下≤1％的低雾度值，其中保持了模制元件的高光泽加工的可接受表面。
文档编号C08J3/20GK1854386SQ20061007237
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月14日 优先权日2005年4月14日
发明者赫尔穆特·图伦, 弗里德里希·泽韦林·比, 马塞尔·格伦德 申请人:Ems-化学公开股份有限公司