专利名称：塑料模塑组合物的着色方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及经着色的塑料模塑组合物的制备方法。本发明还描述了实施所述方法的系统。
背景技术：
塑料模塑组合物自很长时间以来就采用着色剂进行着色。通常使用各种用于这一目的的方法，所述方法各自具有不同的优点和缺点。举例来说，可以将固体着色剂添加到要着色的塑料中。然而，这里的缺点是仅能非常难地将所述颜料均勻分散在塑料中，除非让所述塑料经历长期配混，但是所述配混可能导致聚合物的降解及其与此相关的机械性能的退化。因此，通常使用预着色的塑料，所谓母料，其包含呈浓缩形式的要使用的着色剂， 尤其是颜料。然而，要使用的载体塑料可能引起要着色的塑料的机械性能的退化。另外，使用这些预着色的塑料经常较昂贵，因为所述塑料的制备要求长期的配混过程以达到着色剂的均勻分布。此外，有机溶剂也可以用来达到着色剂在要着色的塑料中的良好分布。然而，较大量的所述有机溶剂保留在经着色的塑料中。这通常对塑料的机械性能具有不利影响。举例来说，尤其缺口抗冲击性降低。另外，形成应力开裂的倾向增加，如果可由所述模塑组合物获得的模制品与有机溶剂接触。有机溶剂在模塑组合物中的残余物此外可能在进一步加工，例如在注射模塑方法中导致沉积物的形成。由于上述原因，已经试图使用水基着色剂。举例来说，出版物US 6，649，122描述了包含大约10-大约80%着色剂，至多30% 分散剂和25-90%水的水基液体色料。为了塑料粒料的着色，塑料粒料的表面优选用所述水基液体色料润湿，然后除去存在于着色剂中的水。因此优选用着色剂预处理塑料粒料，在此除去水，然后将已经掺混了着色剂的塑料粒料供入挤出机。虽然所述出版物的实施例2中阐述，也可以将所获得的混合物供入挤出机的进料段，而没有上述预混合步骤。然而，根据所述出版物，通常由这种方法获得发泡的挤出物。因此，所述出版物建议不将水基液体色料直接添加到挤出机中。文献US 6，649，122中描述为优选的操作方法的缺点尤其是与预混合方法相联系的能量花费。为进行这种描述为优选的方法还存在增加的投资需求。另外，在上述两种变型中，挤出机被着色剂完全润湿。如果意于进行颜色变化，这导致高花费。在这方面参考废品，如果在没有拆卸挤出机的情况下进行系统的转换，则由大量具有不合规格的颜色的塑料模塑组合物产生所述废品。如果为了清洁而拆卸系统，则在该期间不能制备经着色的塑料模塑组合物。除拆卸成本之外还必须考虑的另一种因素因此是生产的损失。
发明内容
鉴于现有技术，本发明的目的则是提供一种制备经着色塑料模塑组合物的方法，用这种方法可以按尤其低的成本获得经着色塑料模塑组合物。这种方法应该尤其允许实现特别快速且简单的颜色变化，而无需拆卸系统或不会产生大量的废品。本发明的另一目的是提供制备经着色模塑组合物的方法，其导致得到高品质塑料。塑料此时应该具有优异的机械性能，尤其是高缺口抗冲击性或高维卡软化点。此外， 与着色过程相联系的聚合物的降解应该尽可能少。经着色的塑料还应该显示非常均勻的颜色，其中着色的再现性应该最大化。经着色塑料模塑组合物此外应该不易于在加工期间，尤其是在注射模塑工艺期间形成沉积物。本发明的另一目的是提供用于实施本发明方法并提供尽可能恒定的高产物品质的系统。该系统此外应该能够经长期操作，而无需复杂的维护操作。还应该可以按简单且廉价的方式进行该方法，而不由此伴随对环境导致任何危险。通过具有权利要求1的所有特征的方法达到这些目的，此外还达到其它虽然没有明确说明但是可以容易地从上文介绍时论述的上下文中推导或推断出的目的。根据本发明的方法的有利改进由从属于权利要求1的权利要求中要求保护。权利要求15在实施所述方法的系统方面提供所基于的目的的解决方案。本发明因此提供用水性液体色料制备经着色塑料模塑组合物的方法，其特征在于将水性液体色料添加到熔融塑料模塑组合物中。由此按不可预见的方式成功提供制备经着色塑料模塑组合物的方法，其以尤其低成本获得经着色塑料模塑组合物。特别地，这种方法允许实现尤其快速且简单的颜色变化， 而无需拆卸系统或不会产生大量的废品。根据本发明的方法此外导致制备高品质的经着色塑料。塑料在此显示例如优异的机械性能，其尤其通过在高缺口抗冲击性或高维卡软化点而变得可见。令人惊奇地，通过根据本发明的方法成功制备经着色塑料，而没有由此伴随任何显著的聚合物降解。经着色塑料此外具有非常均勻的颜色，其中着色的再现性非常高。经着色塑料模塑组合物还显示在进一步加工期间，尤其是在注射模塑工艺期间，极其小的形成沉积物的倾向。该方法还可以按简单且廉价的方式进行，而不由此伴随对环境的危险。本发明还提供用于实施所述方法的系统，其提供令人惊奇地恒定的高产物品质。 该系统此外可以经长期操作，而无需复杂的维护操作。可以根据本发明方法着色的模塑组合物是本身已知的，在此所述模塑组合物包含可热塑性加工的聚合物作为强制性组分。优选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)丙烯酰亚胺，聚丙烯腈，聚苯乙烯，聚醚，聚酯，聚碳酸酯，聚氯乙烯。在此优选聚(甲基)丙烯酸酯和聚(甲基)丙烯酰亚胺。这些聚合物可以单独使用或呈混合物形式使用。所述聚合物此外还可以呈共聚物的形式。优选的共聚物尤其是苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来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)丙烯酰亚胺共聚物。根据本发明的一个特别的方面，可以将包含聚碳酸酯的模塑组合物着色。聚碳酸酯是本领域已知的。聚碳酸酯形式上可以认为是衍生自碳酸和脂族或芳族二羟基化合物的聚酯。它们可通过使二甘醇或双酚与光气或碳酸二酯反应，通过缩聚或酯交换反应而容易地获得。
在此优选衍生自双酚的聚碳酸酯。这些双酚尤其包括2，2-双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、2，2-双(4-羟基苯基)丁烷(双酚B)、l，l-双(4-羟基苯基)环己烷(双酚 0,2,2'-亚甲基二苯酚(双酚F)、2，2-双(3，5-二溴-4-羟基苯基)丙烷(四溴双酚A) 和2，2-双(3，5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷(四甲基双酚A)。通常通过界面缩聚或酯交换制备这些芳族聚碳酸酯，在此细节在Encycl. Polym. Sci. Engng. 11，648-718 中给出。根据本发明的一个特别的实施方案，可以将包含至少20重量％，优选至少40重量％，非常尤其优选至少80重量％聚碳酸酯的模塑组合物着色。根据本发明另一个实施方案，尤其优选的模塑组合物包含至少15重量％，优选至少50重量％，尤其优选至少80重量％聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酰亚胺和/或聚甲基丙烯酸甲酯共聚物，基于所述模塑组合物的总重量。可以根据本发明着色的模塑组合物优选可以包含聚(甲基)丙烯酸酯。术语“(甲基)丙烯酸酯”涵盖甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯，以及两者的混合物。聚(甲基)丙烯酸酯是可通过将具有至少60重量％，优选至少80重量％ (甲基) 丙烯酸酯的单体混合物聚合获得的聚合物，基于单体的重量。这些单体是本领域熟知的并且可商购。它们尤其包括(甲基)丙烯酸和衍生自饱和醇的(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；衍生自不饱和醇的(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)丙烯酸环烷基酯，例如(甲基)丙烯酸3-乙烯基环己酯、(甲基)丙烯酸冰片酯；(甲基)丙烯酸羟基烷基酯，例如(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸3， 4- 二羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯；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)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸乙烯氧基乙氧基乙酯；和多官能(甲基)丙烯酸酯，例如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯。除了上述(甲基)丙烯酸酯外，聚(甲基)丙烯酸酯的制备还可以使用可与上述甲基丙烯酸酯共聚合的其它不饱和单体。这些化合物的通常使用的量是0-40重量％，优选 0-20重量％，基于单体的重量，其中共聚单体可以单独地使用或呈混合物形式使用。它们尤其包括1-烯烃，例如1-己烯、1-庚烯；支化链烯，例如乙烯基环己烷、3， 3- 二甲基-1-丙烯、3-甲基-1- 二异丁烯、4-甲基-1-戊烯；乙烯基酯，例如乙酸乙烯酯；苯乙烯单体，例如苯乙烯，在侧链中具有烷基取代基的取代的苯乙烯类，例如α-甲基苯乙烯和α-乙基苯乙烯，在环上具有烷基取代基的取代的苯乙烯类，例如乙烯基甲苯和对甲基苯乙烯，卤化的苯乙烯类，例如单氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三溴苯乙烯和四溴苯乙烯；杂环乙烯基化合物，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-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基丁内酰胺、乙烯基氧杂环戊烷、乙烯基呋喃、乙烯基噻吩、乙烯基硫杂环戊烷、乙烯基噻唑和氢化乙烯基噻唑、乙烯基Ti唑和氢化乙烯基唑；乙烯基和异戊二烯基醚；马来酸衍生物，例如马来酸酐、甲基马来酸酐、马来酰亚胺、甲基马来酰亚胺；和二烯，例如二乙烯基苯。优选的聚(甲基)丙烯酸酯可通过将具有至少20重量％，尤其是至少60重量％， 尤其优选至少80重量％甲基丙烯酸甲酯的混合物聚合获得，在每种情况下基于待聚合的单体的总重量。对于本发明目的，这些聚合物称作聚甲基丙烯酸甲酯。优选的模塑组合物可以包含各种聚(甲基)丙烯酸酯，其举例来说在分子量或单体组成方面不同。通过各种自由基聚合方法由上述单体制备(甲基)丙烯酸酯均聚物和/或共聚物是本身已知的。例如，所述聚合物可以通过本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合或乳液聚合制备。 本体聚合例如在Houben-Weyl，第E20卷，第2部分(1987)，第1145页及后续页中进行了描述。在溶液聚合方面有用的信息参见同样上述参考文献中的第1156页及后续页。悬浮聚合技术的说明同样参见上述参考文献的第1149页及后续页，而乳液聚合在同样上述参考文献的第1150页及后续页上进行了描述和解释。优选的模塑组合物还可以包含聚(甲基)丙烯酰亚胺。聚(甲基)丙烯酰亚胺具有可以由以下式(I)表示的重复单元
权利要求
1.用水性液体色料制备经着色塑料模塑组合物的方法，其特征在于将水性液体色料添加到熔融的塑料模塑组合物中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于在挤出机中在排气区段后将所述水性液体色料添加到塑料模塑组合物中。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述塑料模塑组合物包含聚(甲基)丙烯酸酯。
4.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于所述水性液体色料包含0.5重量％ -50重量％着色剂。
5.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于所述水性液体色料包含5重量％ -50重量％分散剂，基于所述水性液体色料的总重量。
6.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于具有亲水性基团或离子基团的聚丙烯酸酯用作所述水性液体色料中的分散剂。
7.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于水相对于分散剂的重量％比值在 2:1-1:2的范围内。
8.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于在压力下将所述水性液体色料引入到所述熔融的塑料模塑组合物中。
9.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于将所述液体色料引入所用的压力在0. 1-200巴(表压)的范围内。
10.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于所述挤出机中在引入所述液体色料的区域存在的压力和将所述液体色料引入所用的压力之间的差在0.1-100巴的范围内。
11.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于在进料部位处模塑组合物的温度在180-330°c的范围内。
12.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于在进料部位处的温度和压力值满足水在平衡状态下是气态的。
13.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于液体色料与模塑组合物的重量比在1 10至0.0001 10的范围内。
14.根据上述权利要求中至少一项的方法，其特征在于经由在挤出机中的连续聚合方法制备或处理所述模塑组合物。
15.用于实施根据权利要求1-14中至少一项的方法的系统，其特征在于所述系统包括至少一个挤出机，该挤出机包括液体色料的进料部位，其中水性液体色料的供应管线包括第一泵，该泵已经设计而可经由控制系统控制。
16.根据权利要求15的系统，其特征在于所述液体色料的进料部位沿流动方向看提供在排气部位的下游。
17.根据权利要求15或16的系统，其特征在于沿流动方向看在所述第一泵的抽吸区域的上游设置第二泵。
18.根据权利要求15-17中至少一项的系统，其特征在于在所述第一泵的抽吸区域中设置压力传感器。
19.根据权利要求15-18中至少一项的系统，其特征在于所述挤出机在所述液体色料的进料部位之后包括至少一个滤网。
全文摘要
本发明涉及用水性液体色料制备经着色塑料模塑组合物的方法，其中将水性液体色料添加到熔融的塑料模塑组合物中。本发明还描述了用于实施所述方法的系统。
文档编号B29B7/94GK102470552SQ201080033227
公开日2012年5月23日 申请日期2010年8月20日 优先权日2009年9月29日
发明者A·克鲁格, K·施乌特斯, M·诸塞斯, S·贝克特, T·戈达科克, T·维克, U·高彻特 申请人:赢创罗姆有限公司