CN1898301A - 干粉着色剂混合和分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型的干粉着色剂分配装填料(“DPCDC”)，其包括粉状着色载体(“PCC”)体系或微尺寸色母料混合物(“MCCM”)体系，所述干粉着色剂分配装填料用于通过包括注射成型在内的各种技术制备着色的热塑性制品。本发明还提供了使用本发明的DPCDC制备着色热塑性制品的新型方法。
Description
技术领域
本发明提供新型干粉着色剂分配装填料(dry powder colorant dispensingcharges，“DPCDC”)，其包括粉状着色载体(Powdered Colored Carrier，“PCC”)体系或微尺寸色母料混合物(micro-size color concentrate mixture，“MCCM”)体系，所述干粉着色剂分配装填料用于通过包括注射成型在内的各种技术制备着色的热塑性制品。本发明还提供了使用本发明的DPCDC制备着色热塑性制品的新型方法。
背景技术
在通过诸如注射成型的方法制造着色热塑性制品的期间，与仅着色表面不同的是，可添加着色剂以对整个制品进行着色。为了实现此，将干着色剂(由，例如有机颜料、无机颜料、染料或色母料)或液体着色剂添加至塑料中，要么作为一部分调配的塑料粒，作为添加剂着色剂丸粒，要么作为液体，在塑料进入注射单元的之前立即加入或者同时加入。
考虑到在这种方法中使用的颜料的内在性能和它们在主体塑料材料中的目标性能功能，首先必须仔细称重和混合这些颜料。在混合器内共混颜料，通过机械或化学工艺获得了颗粒减小，以及除去水分。通常，将调配的着色剂与塑料粒至少共混两次。然后，对有色塑料材料进行热/熔工艺，在此期间进一步分布和分散着色剂。作为该方法的最终结果，塑料被模塑成所需的空间形状。
颜料和染料是用于制备着色热塑性制品的两种主要塑料着色剂。用作热塑性着色剂的实例包括可溶于热塑性塑料的组合物，所述组合物包括以下物质的发色团：喹吖啶酮、蒽醌、二苯嵌萘、靛蓝、喹酞酮(quinophthalone)、靛蒽醌、异二氢吲哚酮、异二氢吲哚、二噁嗪、偶氮、酞菁或二酮基吡咯并吡咯类。这些染料比颜料产生更亮和更浓的色彩，能够用于增强基于颜料的色彩，并且能够用于对透明的塑料进行上色。然而，染料的局限性包括以下事实：它们通常具有差的UV稳定性和热性能，在聚烯烃和工程树脂中渗色和析出，可能在高温加工中响应不好，透明，并且不具有颜料的色彩变化性。
颜料是有机或无机微细颗粒，其具有约20微米至约0.01微米范围的尺寸，并且能够分散和悬浮在塑料树脂或配混料中。有机颜料的实例包括包含酞菁、喹吖啶酮和异二氢吲哚的组合物。无机颜料包括包含二氧化钛、氧化铁、群青和和一些重金属的组合物。颜料可用于在塑料中产生不透明和半透明效果；通常是成本有效的；能够提供增强的UV稳定性、耐热性和增加的分散性能，增加的环境友好；并且广泛用于黑色或白色应用中以及彩色应用中。
然而，颜料的局限性包括以下事实：它们通常不溶于塑料中，并且在塑料中的分散性差；在包含重金属时存在环境问题；并且在一些加工条件下，证实不稳定。为了有助于颜料分散遍布于熔融塑料中，在与塑料树脂混合的期间，通常将例如聚乙烯蜡等分散剂加入颜料中。分散剂会在低温下熔融，并起到润滑剂的作用，从而有助于在制备着色制品的熔融和混合工艺之间将颜料分散遍布于塑料中。
而染料和颜料用于生成四种主要类型的着色剂，这些着色剂用于制备着色热塑性制品。这些着色剂是干着色剂，由粉状材料构成，并且通常以预测量的包装(pre-measured package)供应。干着色剂是经济的，容易配制，适合于小批量生产，没有“最低定货数量(“MOQ”)”，能够用于短和紧急运行，适合与聚乙烯用于旋转模塑，并且可由众多供货商在短的交付周期内供应。然而，当与树脂预混合时，干着色剂需要大量加工，产生粉尘污染，这不利地影响了工作环境和加工设备。
液体着色剂由液体材料构成，液体材料包括具有不同粘度的颜料或染料。液体着色剂容易使用，对长期和连续运行而言是成本有效的，与多种塑料相容，通常呈现出良好的分散性，能够被快速改变，并且产生最少量的材料损耗。然而，使用液体着色剂要求长的交付周期；有限的原料选择；受到预配制着色剂的限制；仅能连续运行使用；就间歇式生产或小容量生产而言是不灵活的；相对高成本和存货价值和对各种色彩而言具有MOQ。
通常，热塑性模塑工艺中使用的干着色剂相对于塑料树脂的重量百分比为约0.1％至约1％着色剂/单位重量的塑料树脂。然而每次注射难以将这样少量的微细粉末干着色剂分配成为液体着色剂。通常的实践是将干着色剂与塑料树脂和少量矿物油混合，使得着色剂粉末粘着在树脂丸粒表面上(这通常称为“着色工艺”)。着色工艺在材料的加工和混合机筒清洁方面需要大量操作，并且在该工艺期间，塑料树脂与空气接触，可能吸收水分而被污染。斗式干燥(hopper drying)还导致将干着色剂吹入环境中。
注射成型法使用常规色母料，要么与树脂丸粒预混合，要么分配至混合熔融机筒单元(mix and melting barrel unit)中，注射成型法仍然遭受下述不利之处：不灵活(色母料必须定制)，更高成本，MOQ(这对于小的间歇式生产不好)，更长的交付周期，并且实用性限制于通用的塑料，例如ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)，而不是工程塑料，例如尼龙和POM(聚甲醛)。常规色母料是分散在与单独的树脂系列使用而配制的树脂中的材料。常规色母料以丸粒、珠、立方体(cubes)、薄片(wafer)和微珠形式获得；没有灰尘；容易流动；并且容易测量。然而，常规色母料比替代的着色剂花费更长的交付周期来开发，预先配制，适合连续运行而不是小的间歇式运行，不如颜料灵活，仅能从有限供应商来源获得，比液体着色剂表现好，但是不如干着色剂，具有高的存货价值，并且对各种色彩而言具有MOQ。
当预着色的树脂到达塑料加工机器时已经被着色到一定规格，并且提供了即用型材料的便利、优越的分散性，没有灰尘污染。然而，预着色的树脂是相对不灵活的，仅能从有限数量的供应商来源获得，要求长的交付周期，对各种色彩具有大的MOQ，并且在低消耗情况下不适用于所有塑料。
美国专利5,462,709描述了一种在挤出机对聚甲基丙烯酸酯或聚戊二酰亚胺着色的方法，所述方法包括：将直接从挤出机混合区中的聚合操作传送的熔融热塑性塑料与位于合适透明载体中的至少一种颜料、染料或着色剂的分散体混合，然后将混合的着色热塑性塑料传送至挤出区或注射成型区。
美国专利5,919,530描述了以下的方法，该方法包括：提供处于第一温度的热塑性树脂体；向热塑性树脂体的至少一部分施加热塑性涂层组合物，所述热塑性涂层组合物包括添加剂组分和聚合组分，所述添加剂组分包括基于所述定制热塑性树脂重量的约3％至8％重量的颜料，其中所述涂层组合物具有熔融加工范围，进一步地其中所述第一温度高于涂层组合物熔融加工范围的开始温度；冷却涂覆的热塑性树脂，以固化涂层生成定制的热塑性树脂。
然而，上述文献中的工艺没有满足改进的工艺的需要，所述改进的工艺通过包括注射成型在内的各种技术制备着色的塑料部件，所述改进的工艺具有下述特征：减少的材料加工量，将天然着色树脂直接进料至模塑机内，仅料斗干燥树脂丸粒而没有颜料，将着色剂作为液体着色剂或色母料直接分配至混合熔融机筒单元中，具有灵活性，且相当于现有干着色剂工艺提供的经济节约，短的交付周期，没有MOQ，并且相当于现有干着色剂工艺提供的色彩多样性。
发明内容
本发明提供新型干粉着色剂分配装填料(“DPCDC”)，其包括粉状着色载体(“PCC”)体系或微尺寸色母料混合物(“MCCM”)体系，所述干粉着色剂分配装填料用于通过包括注射成型在内的各种技术制备着色的热塑性制品。本发明还提供制备DPCDC的新方法，以及使用本发明的DPCDC制备着色热塑性制品的新方法。
在一个实施方案中，本发明的DPCDC包括PCC体系，所述DPCDC体系如下制备：
(1)将已知粉末形式的颜料分散剂(例如聚乙烯蜡粉末)与干颜料着色剂混合，形成浓缩的塑性蜡粉末；以及用载体粉末混合和稀释所述浓缩的塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的；或者
(2)通过将干颜料着色剂或液体着色剂混合或溶解至熔融的塑性蜡中，形成着色的塑性蜡混合物，所述熔融的塑性蜡起到颜料分散剂的作用；固化着色的塑性蜡混合物形成浓缩的着色塑性蜡；碾碎(crushing)和研磨(grinding)所述浓缩的着色塑性蜡，形成浓缩的着色塑性蜡粉末；以及用载体粉末混合和稀释所述浓缩的塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的；或者
(3)混合和稀释干颜料着色剂和载体粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的。
可将这些PCC体系分配至粉末分配单元(“PDU”)中，然后进料至加工单元(process unit)，例如混合熔融机筒，其中将PCC与塑料树脂混合，并与之熔融，形成着色的塑料部件。
在另一个实施方案中，本发明的DPCDC包括MCCM体系，所述MCCM体系是通过混合至少两种基色微尺寸的母料粉末制造的，所述粉末是如下形成的：
(1)混合两种或多种基色微珠色母料(basic color micro-bead colorconcentrates)；或者
(2)将基色母料丸粒(basic color concentrate pellet)研磨成粒度为约25至约1,000微米，优选约80至约500微米和最优选约100至约300微米的粉末。本发明的MCCM体系可用于从碱性微尺寸色母料共混所需的颜色。这消除了需要预着色的母料，由此减少了生产交付周期和制造质量控制问题，并且增加了制造灵活和质量。
可将本发明的MCCM体系分配至PDU中，然后进料至加工单元，例如混合熔融机筒，其中将MCCM与塑料树脂混合，并与之熔融，形成着色的塑料部件。
与先前所述的干着色剂、液体着色剂和色母料技术相比，本发明的PCC和MCCM体系和方法提供许多优点。
为了分配干着色剂(即，粉状的颜料和染料)，如上所述，本发明的方法用载体粉末稀释干着色剂，这有助于增加干着色剂的体积和重量份数，并且通过粉末分配器将其分配至各种塑料加工机器中使用的混合熔融机筒内(注射成型、吹塑成型、注射吹塑成型、挤出机等)。塑性蜡(例如，聚乙烯(“PE”)蜡)可用作着色剂分散剂，以有助于将着色剂均匀地分散至塑料中。载体粉末的粒度为约25至约1,000微米，通常为约80至约500微米，优选地为约100至约300微米。
本发明的MCCM体系使基色微珠色母料或者磨碎的基色母料粉末能够用于配制MCCM形式的所需着色塑料，以精确地分散在加工机器中。本发明的MCCM体系可根据“每次注射基础(per shot basis)”分配。配制便利性相当于颜料和染料。
本发明的PCC体系扩展了着色剂的定容特征，并使PCC形式的着色剂根据需要精确地分配至加工机器中。PCC体系中的载体粉末还提供干颜料能够粘附的足够表面积。PCC可根据“每次注射基础”分配。配制便利性相当于颜料和染料。
在一个实施方案中，本发明提供制备着色热塑性制品的方法，所述方法包括：将本发明的DPCDC和塑料树脂混合和熔融在混合熔融机筒单元中，其中：
(a)DPCDC相对于塑料树脂的重量比为1％至约15％DPCDC/单位重量的塑料树脂；和
(b)载体粉末和塑料树脂是由相同塑料或两种或多种不同塑料构成的。
本发明的方法和体系：与常规的色母料和预着色的树脂工艺相比，生成更少的灰尘；可用于小和大的间歇式生产；不昂贵；可与多种热塑性塑料一起使用；颜色变化损耗最小；减小了树脂着色剂混合中加工的材料量；产生最小的环境污染；要求最低的库存；和没有引起重大的制造质量控制问题。
在以下的详细描述中，将进一步描述本发明的这些和其它方面。
附图说明
图1A-1E说明了制备本发明DPCDC的方法。
图2说明了PDU的结构并说明了PDU怎样连接到本发明方法中使用的混合熔融机筒的。
图3A和3B说明了制备本发明DPCDC的流程图。
具体实施方式
如本发明中所使用的，下述术语具有下述相应含义。
“颜料分散剂”(或“分散剂”)是在熔融和混合过程中有助于颜料分散遍布于塑料的添加剂。颜料分散剂包括但不限于，低熔点塑性蜡，例如聚乙烯蜡。在本发明方法和体系的一个实施方案中，根据图3B的PCC方法3使用颜料分散剂。在无需颜料分散剂的本发明方法和体系的一个实施方案中，可用根据图3B的PCC方法5，用“载体粉末”(以下定义的)稀释干颜料着色剂。
粉状的“塑性蜡”(“塑性蜡粉末”)，例如Marcus Oils and ChemicalsCompany(Houston，Texas)制备的聚乙烯蜡是常用的分散剂。塑性蜡的实例是包括热塑性聚合物(例如，聚烯烃)和分散剂(例如蜡)的组合物。在本发明方法和体系的一个实施方案中，可根据图3B的PCC方法3和4，将塑性蜡用作分散剂。
“载体粉末”是由磨碎的载体树脂制成的，且用作颜料载体。载体粉末稀释和增大了本发明PCC体系的体积特征，并使得这些体系能够根据每次注射基础准确地分布至加工机器上。
“载体树脂”是其本身或与一种或多种其它相容塑料树脂一起加工，制备着色制品的塑料树脂。“载体树脂”包括但不限于，下述塑料树脂：无定形、结晶或半结晶热塑性塑料、热固性塑料，或者包括至少一种前述塑料的组合。一些可用的载体树脂包括：聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚烯烃(包括但不限于直链或环状聚烯烃，且包括聚乙烯、氯化聚乙烯、聚丙烯等)、聚酯(包括但不限于，聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸环己基亚甲基酯等)、聚酰胺、聚砜(包括但不限于，聚醚砜、聚醚醚砜、氢化聚砜等)、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、ABS树脂、聚苯乙烯(包括但不限于，氢化聚苯乙烯、间同立构和无规立构聚苯乙烯、聚环己基乙烯(polycyclohexylethylene)、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酐共聚物等)、聚丁二烯、聚丙烯酸酯(包括但不限于，聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-聚酰亚胺共聚物等)、聚丙烯腈、聚乙缩醛、聚碳酸酯、聚苯醚(包括但不限于，衍生自2，6-二甲基苯酚的那些和与2，3，6-三甲基苯酚的共聚物等)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、四氟乙烯-碳氟共聚物(例如，Teflons)、环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、聚酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚硅氧烷、聚硅烷、双马来酰亚胺、氰酸酯、乙烯基树脂和苯并环丁烯树脂，以及包含至少一种上述塑料的共混物、共聚物、混合物、反应产物和复合物。
优选的载体树脂的非限制性列表包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚砜、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、ABS树脂、聚苯乙烯和聚苯乙烯共聚物、聚丁二烯、聚丙烯酸酯和聚丙烯酸酯共聚物、聚丙烯腈、聚乙缩醛、聚碳酸酯、聚苯醚、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、teflons，以及它们的共混物、共聚物、混合物和复合物。优选的树脂包括聚碳酸酯和聚酯碳酸酯。
特别优选的载体树脂包括下述树脂组合或者选自下述树脂组合之一的单独的树脂：(1)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性弹性体(TPE)和四苯基丁二烯(TPB)；(2)PVC和ABS；(3)聚碳酸酯(PC)和ABS；(4)高抗冲聚苯乙烯(HIPS)和ABS；(5)TPE和ABS；(6)TPB、TPE、和ABS；(7)聚丙烯(PP)和PE；和(8)乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和PE。
优选选择“干颜料着色剂”，以便它们容易与塑性蜡粉末或熔融的塑性蜡混合。还优选选择“液体着色剂”，以便它们容易分散在熔融的塑性蜡中，形成“浓缩的着色塑性蜡”(以下将定义的)。
干颜料着色剂包括染料(例如，“溶剂染料”)、有机着色剂、颜料等，它们具有如同染料的性质；即，着色剂分散在塑料中并且不形成尺寸大于或等于约200nm的聚集体，优选为尺寸小于或等于约50nm的聚集体。干颜料着色剂和液体着色剂包括但不限于，以下物质的化学系列：蒽醌、二萘嵌苯、苝酮(perinone)、靛蒽醌、喹吖啶酮、呫吨、噁嗪、噁唑啉、噻吨、靛青(indigoids)、硫靛青、萘二甲酰亚胺、花青、呫吨、次甲基、内酯、香豆素、双-苯并噁唑基噻吩(BBOT)、萘四甲羧酸衍生物、单偶氮和双偶氮颜料、三芳基甲烷、氨基酮、双(苯乙烯基)联苯衍生物等，以及包含至少一种上述着色剂的组合。
干颜料着色剂的粒度优选小于载体粉末的粒度，以便它们充分分散在载体粉末中。干颜料着色剂的粒度优选为约0.01微米至约20微米，通常约0.5微米至约10微米和最优选约0.03微米至约6微米。在下述PCC选择(1)的优选实施方案中，在常规混合设备中，例如螺条拌合器、翻转器、振荡器和动力搅拌机中，混合和稀释干颜料着色剂和分散剂(例如塑性蜡粉末)，干颜料着色剂和分散剂的重量比为约1至约400％干颜料着色剂/单位重量的分散剂(例如蜡粉末)。
各种“微珠色母料”和“基色母料丸粒”是可市售的，且对本领域的普通技术人员是公知的。例如，PET微珠色母料能够如下制备：将颜料分散至聚合物中，并将所述聚合物形成珠，在一些情况下，珠的尺寸为约1.5-2.0毫米。
“浓缩的着色塑性蜡”和“浓缩的着色塑性蜡粉末”可如下形成：(1)将干颜料着色剂或液体着色剂混合或溶解至熔融的塑性蜡中；(2)固化所述着色的塑性蜡混合物，形成浓缩的着色塑性蜡；和(3)碾碎和研磨浓缩的着色蜡，形成浓缩的着色蜡粉末。
以下说明的实施方案是示例性的，且决不是限制性的。
在本发明的一个实施方案中，MCCM体系是由混合至少两种基色微尺寸的母料粉末而形成的：
(1)如图1A和图3A的方法1所示，以提供所需色彩的比例，混合两种或多种基色微珠色母料16，形成MCCM18(以下称为“MCCM选择(1)”)；或者
(2)如图IB和图3A的方法2所示，将基色母料丸粒19研磨成粉末形状20，所述粉末的粒度为约25至约1,000微米，优选为约80至约500微米，最优选为约100至约300微米，以形成MCCM21(以下称为“MCCM选择(2)”)。
在根据MCCM选择(1)制备MCCM体系时，基色微珠色母料的粒度一般为约25至约1,000微米，通常为约80至约500微米，优选为约100至约300微米。
可在常规混合设备中，例如在条形拌合器、翻转器、振荡器或动力搅拌器中混合基色微尺寸的母料粉末。
图1C-IE和图3B说明了制备包含PCC体系的DPCDC的方法。
在图1C和图3B的方法3中说明的本发明方法(以下称为“PCC选择(1)”)中：(1)将塑性蜡粉末34与干颜料着色剂23(通过混合干颜料22而形成的)混合，形成浓缩的着色塑性蜡粉末24；(2)用通过研磨载体树脂至约25至约1,000微米粒度而形成的载体粉末混合和稀释浓缩的着色塑性蜡粉末24，形成PCC 26。
在图1D和图3B的方法4中说明的本发明方法(以下称为“PCC选择(2)”)中，着色的塑性蜡混合物如下形成：(1)混合或溶解干颜料着色剂或液体着色剂27，得到所需的色彩共混物(color blend)28；(2)将共混物28混合或溶解至熔融的塑性蜡29中，形成着色的塑性蜡混合物；(3)固化着色的塑性蜡混合物，形成浓缩的着色塑性蜡30；(4)碾碎和研磨浓缩的着色塑性蜡，形成浓缩的着色蜡粉末31；和(5)用通过研磨载体树脂至约25至约1,000微米粒度而形成的载体粉末混合和稀释浓缩的着色塑性蜡粉末，形成PCC32。
在图1E和图3B的方法5中说明的本发明方法(以下称为“PCC选择(3)”)中，将干颜料着色剂23(通过混合干颜料22而形成的)与通过研磨载体树脂至约25至约1,000微米粒度而形成的载体粉末混合，并稀释，形成PCC 33。
可以在常规混合设备中，例如在条形拌合器、翻转器、振荡器和动力搅拌器中，混合浓缩的着色塑性蜡粉末和载体粉末(PCC选择(1))、浓缩的着色塑性蜡粉末和载体粉末(PCC选择(2))，或者干颜料着色剂和载体粉末(PCC选择(3))。
PCC选择(1)-(3)中使用的干颜料着色剂可为粉状的颜料和染料。PCC选择(1)的塑性蜡粉末或者PCC选择(2)的熔融的塑性蜡可为塑性蜡(例如，聚乙烯(“PE”)蜡)。
在PCC选择(2)中，可在反应器(例如塑性蜡熔化锅混合器)中，在约70℃至约150℃的温度下，反应约5秒至约15分钟，将干颜料着色剂或液体着色剂混合和溶解至熔融的塑性蜡中。其后，将固化的着色塑性蜡研磨成粒度为约25至约1,000微米的粉末。
在一个实施方案中，本发明提供制备着色热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元内内，混合和熔融本发明的DPCDC和热塑性树脂，其中载体粉末和塑料树脂各包括一种或多种塑料，选自：(1)ABS、PE、PVC、TPE和TPB；(2)PVC和ABS；(3)PC和ABS；(4)HIPS和ABS；(5)TPE和ABS；(6)TPB、TPE和ABS；(7)PP和PE；和(8)EVA和PE。
在PCC选择(1)和(2)的优选实施方案中，浓缩的着色塑性蜡粉末是由下述PCC选择1或PCC选择2制备的。
(A)PCC选择(1)：要求将至少一种干着色剂(即，粉状的颜料和染料)与已知的分散剂例如但不限于粒度与载体类似的粉状聚乙烯蜡粉末(即，约25至约1,000微米，通常为约80至约500微米，优选为约100至约300微米)昆合。
干颜料着色剂的粒度优选小于塑性蜡粉末的粒度，以便其在颜料塑性蜡粉末混合物内更好地分散。干颜料着色剂优选具有粒度(即，约0.01微米至约20微米，通常约0.5微米至约10微米，和优选地约0.03微米至约6微米)。在PCC选择(1)的优选实施方案中，在常规混合设备中，例如条形拌合器、翻转器、振荡器和动力搅拌器中，混合和稀释干颜料着色剂和分散剂，例如塑性蜡粉末，干颜料着色剂和分散剂的重量比为约1至约400％干颜料着色剂/单位重量的分散剂(例如塑性蜡粉末)。
(B)PCC选择(2)：要求在反应器(包括但不限于塑性蜡熔化锅混合器)中，在约70℃至约150℃的温度下，通常约90℃至约130℃，优选约110℃至约120℃，反应约5秒至约15分钟，通常约10秒至约2分钟，优选地约15秒至30秒，将至少一种着色剂(即，粉状的颜料和染料)混合至熔融的塑性蜡分散剂(例如，聚乙烯(“PE”)蜡)中，然后在工业研磨机中将固化的“着色的蜡”研磨成与载体具有类似粒度的粉末(即，约25至约1,000微米，通常约80至约500微米，优选约100至约300微米)。
在PCC选择(2)的优选实施方案中，着色剂与塑性蜡的重量比为约1至约400％着色剂/单位重量的分散剂(例如蜡粉末)。
PCC选择(1)和(2)中浓缩的着色塑性蜡粉末与载体粉末的重量比通常为约0.1％至约50％，一般为约5％至约20％，优选为约10％至约15％浓缩的着色塑性蜡粉末/单位重量的载体粉末。
在PCC选择(3)的优选实施方案中，在常规混合设备中，例如条形拌合器、翻转器、振荡器和动力搅拌器中混合和稀释干颜料着色剂和载体粉末，干颜料着色剂和载体粉末的重量比为约1至约40％干颜料着色剂/单位重量的载体粉末。干颜料着色剂的粒度优选小于载体粉末的粒度，以便其在颜料载体粉末混合物内更好地分散。干颜料着色剂优选具有约0.01微米至约20微米，更优选约0.5微米至约10微米，最优选约0.03微米至约6微米的粒度。
PCC或MCCM用作DPCDC，进料至PDU中，然后以预定的量与塑料树脂一起分配至混合熔融机筒中，例如注射成型机或吹塑成型机的混合熔融机筒中。将DPCDC和塑料树脂一起直接分配和进料至混合熔融机筒单元中。分配器控制DPCDC的分配量(即，由DPCDC与注射重量(shot weight)比确定的PCC或MCCM的量)。DPCDC与塑料树脂的重量比按重量计为约1％至约15％DPCDC/单位重量的塑料树脂，优选为约2％至约8％，最优选为约3％至约5％。
在图2说明的方法和装置中，将DPCDC11重力进料经过PDU34，进入驱动装置中，驱动装置将DPCDC11进料至混合熔融机筒中，在混合熔融机筒中并行重力进料塑料树脂丸粒10。PDU包括粉末容器2，容器2含有PCC或MCCM DPCDC 11。容器2的出口与定容计量单元3连接，定容计量单元由体积可调节的粉末传输元件5和驱动装置4构成，DPCDC粉末的量将由传输元件5的空腔体积(cavity volume)调节。定容计量单元的出口与进料管6连接，进料管进料树脂丸粒，以及DPCDC混合单元7由混合装置(例如螺旋混合器9)和驱动装置8(例如齿轮电动机)构成。树脂丸粒料斗1储存树脂丸粒10，料斗1的出口与混合单元7的入口相连。将树脂丸粒10重力进料至混合单元7的引入口。混合单元7的出口与塑料树脂加工机的混合熔融机筒13的入口14连接。
PDU的主体和组件能够由具有良好刚性和耐蚀性的各种已知材料制成，例如金属、陶瓷和塑料。优选为金属，例如不锈钢合金和铝合金。
体积可调的粉末传输元件5将预定量的DPCDC11从定容计量单元3的入口传输到出口，然后重力进料至树脂丸粒和DPCDC混合单元7的引入口。所述预定量与树脂丸粒加工速率成比例(例如注射成型法中的注射重量)，并且如果加工速率、树脂或色彩变化，可根据需要变化。然后，将树脂丸粒和DPCDC混合物12重力进料至混合熔融机筒单元13的引入口14。传输元件5能够由具有良好刚性和耐蚀性的各种已知材料制成，例如金属、陶瓷和塑料；优选为金属，例如不锈钢合金和铝合金。
在一个实施方案中，将驱动装置4与塑料树脂加工机器同步，以驱动粉末传输元件，粉末传输元件在定容计量单元3的入口和出口之间来回直线或旋转往复，并递送预定量的粉末至塑料树脂加工机器中。驱动装置4可由各种已知的机械技术驱动，例如气动、电机、水力和形状记忆合金技术。
树脂丸粒和DPCDC混合单元7能够由具有良好刚性和耐蚀性的各种已知材料制成，例如金属、陶瓷和塑料。优选为金属，例如不锈钢合金和铝合金。在优选的实施方案中，螺旋混合器9的旋转速度可为约30至约600转/分钟(rpm)，从而避免过热树脂和着色剂。驱动装置8可由各种已知的机械技术驱动，例如气动、电机、水力技术。
Claims (37)
1.包括粉状着色载体体系的干粉着色剂分配装填料，所述粉状着色载体体系如下制备：
(1)将塑性蜡粉末与干颜料着色剂混合，形成浓缩的着色塑性蜡粉末；以及用载体粉末混合和稀释所述浓缩的着色塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的；或者
(2)通过将干颜料着色剂或液体着色剂混合或溶解至熔融的塑性蜡中，形成着色的塑性蜡混合物；固化着色的塑性蜡混合物形成浓缩的着色塑性蜡；碾碎和研磨所述浓缩的着色塑性蜡，形成浓缩的着色塑性蜡粉末；以及用载体粉末混合和稀释所述浓缩的着色塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的；或者
(3)混合和稀释干颜料着色剂和载体粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的。
2.权利要求1的干粉着色剂分配装填料，其中粉状着色载体体系如下制备：
(a)在反应器中，于约70℃至约150℃的温度下，将干颜料着色剂或液体着色剂混合或溶解至熔融的塑性蜡中，反应时间为约5秒至约15分钟，形成浓缩的着色塑性蜡；
(b)碾碎和研磨浓缩的着色塑性蜡，形成浓缩的着色塑性蜡粉末；和
(c)用载体粉末混合和稀释浓缩的着色塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的。
3.权利要求1的干粉着色剂分配装填料，其中粉状着色载体体系是通过将至少一种包含粉状颜料或染料的干着色剂与粉状的塑性蜡混合而制备的，其中干着色剂和塑性蜡的粒度为约25至约1,000微米。
4.权利要求3的干粉着色剂分配装填料，其中干着色剂和塑性蜡的粒度为约80至约500微米。
5.权利要求3的干粉着色剂分配装填料，其中干着色剂和塑性蜡的粒度为约100至约300颗粒/平方英寸。
6.权利要求2的干粉着色剂分配装填料，其中粉状着色载体体系如下制备：
(a)在反应器中，于约90℃至约130℃的温度下，将干颜料着色剂或液体着色剂混合或溶解至熔融的塑性蜡中，并保持约10秒至约2分钟，形成浓缩的着色塑性蜡；
(b)碾碎和研磨浓缩的着色塑性蜡，形成浓缩的着色塑性蜡粉末，其具有约25至约1,000微米的基本类似的粒度；和
(c)用载体粉末混合和稀释浓缩的着色塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的。
7.权利要求2的干粉着色剂分配装填料，其中粉状着色载体体系如下制备：
(a)在反应器中，于约110℃至约120℃的温度下，将干颜料着色剂或液体着色剂混合或溶解至熔融的塑性蜡中，并保持约15秒至约30秒，形成浓缩的着色塑性蜡；
(b)碾碎和研磨浓缩的着色塑性蜡，形成浓缩的着色塑性蜡粉末，其具有约80至约500微米的类似粒度；和
(c)用载体粉末混合和稀释浓缩的着色塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约80至约500微米的粒度而形成的。
8.权利要求2的干粉着色剂分配装填料，其中粉状着色载体体系如下制备：
在反应器中，于约110℃至约120℃的温度下，将干颜料着色剂或液体着色剂混合或溶解至熔融的塑性蜡中，并保持约15秒至约30秒，形成浓缩的着色塑性蜡；
碾碎和研磨浓缩的着色塑性蜡，形成浓缩的着色塑性蜡粉末，其具有约100至约300微米的粒度；和
用载体粉末混合和稀释浓缩的着色塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约100至约300微米的粒度而形成的。
9.权利要求2的干粉着色剂分配装填料，其中浓缩的着色塑性蜡粉末与载体粉末的重量比为0.1％至约50％浓缩的着色塑性蜡粉末/单位重量的载体粉末。
10.权利要求2的干粉着色剂分配装填料，其中浓缩的着色塑性蜡粉末与载体粉末的重量比为约10％至约15％浓缩的着色塑性蜡粉末/单位重量的载体粉末。
11.权利要求3的干粉着色剂分配装填料，其中浓缩的着色塑性蜡粉末与载体粉末的重量比为0.1％至约50％浓缩的着色塑性蜡粉末/单位重量的载体粉末。
12.权利要求3的干粉着色剂分配装填料，其中浓缩的着色塑性蜡粉末与载体粉末的重量比为约10％至约15％浓缩的着色蜡粉末/单位重量的载体粉末。
13.包括微尺寸色母料混合物体系的干粉着色剂分配装填料，所述微尺寸色母料混合物体系如下制备：
(1)混合两种或多种基色微珠色母料；或者
(2)将基色母料丸粒研磨成粒度为约25至约1,000微米的粉末。
14.权利要求13的干粉着色剂分配装填料，其中微尺寸色母料混合物体系是通过将基色母料丸粒研磨成粒度为约80至约500微米的粉状而制备的。
15.权利要求13的干粉着色剂分配装填料，其中微尺寸色母料混合物体系是通过将基色母料丸粒研磨成粒度为约100至约300微米的粉状而制备的。
16.制备着色热塑性制品的方法，包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求1的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
17.制备着色热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求1的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为2％至约8％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
18.制备着色热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求1的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为3％至约5％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
19.制备着色热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求13的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
20.制备着色热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求13的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为2％至约8％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
21.制备着色热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求13的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为3％至约5％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
22.制备着色热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求2的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中：
(c)干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂；和
(d)载体粉末和塑料树脂是由相同塑料或两种或多种不同塑料构成的。
23.权利要求22的方法，其中载体粉末和塑料树脂各自包括一种或多种塑料，选自：(1)ABS、PE、PVC、TPE和TPB；(2)PVC和ABS；(3)PC和ABS；(4)HIPS和ABS；(5)TPE和ABS；(6)TPB、TPE和ABS；(7)PP和PE；和(8)EVA和PE。
24.着色的热塑性制品，其由下述方法制备，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求1的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
25.着色的热塑性制品，其由注射成型法制备，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求1的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
26.着色的热塑性制品，其由下述方法制备，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求13的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
27.着色的热塑性制品，其由注射成型法制备的，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求13的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
28.制备着色的热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求1的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
29.制备着色的热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求13的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂。
30.权利要求29的方法，其中该方法是注射成型法。
31.制备着色的热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融干粉着色剂分配装填料和塑料树脂丸粒，其中干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂，以及其中干粉着色剂分配装填料如下制备：
(1)将塑性蜡粉末与干颜料着色剂混合，形成浓缩的着色塑性蜡粉末；然后用载体粉末混合和稀释所述浓缩的着色塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的；或者
(2)通过将干颜料着色剂或液体着色剂混合或溶解至熔融的塑性蜡中，形成着色的塑性蜡混合物；固化着色的塑性蜡混合物形成浓缩的着色塑性蜡；碾碎和研磨所述浓缩的着色塑性蜡，形成浓缩的着色蜡粉末；以及用载体粉末混合和稀释所述浓缩的着色塑性蜡粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的；
(3)混合和稀释干颜料着色剂和载体粉末，所述载体粉末是通过将载体树脂研磨成约25至约1,000微米的粒度而形成的；
(4)混合两种或多种基色微珠色母料；或者
(5)将基色母料丸粒研磨成粒度为约25至约1,000微米的粉末，以及其中
将干粉着色剂分配装填料重力进料经过粉末分配单元，进入驱动装置中，驱动装置将干粉着色剂分配装填料进料至混合熔融机筒中，在混合熔融机筒中并行重力进料塑料树脂丸粒。
32.权利要求1的干粉着色剂分配装填料，其中干粉着色剂分配装填料通过以下方法制备，所述方法包括：将至少一种干着色剂与粒度基本上类似于载体的已知粉状分散剂混合。
33.权利要求32的干粉着色剂分配装填料，其中干着色剂的粒度小于浓缩的着色塑性蜡粉末的粒度。
34.权利要求32的干粉着色剂分配装填料，其中干着色剂的粒度为约0.01微米至约20微米。
35.权利要求32的干粉着色剂分配装填料，其中干着色剂和分散剂以约1至约400％干着色剂/单位重量的分散剂的重量比混合和稀释。
36.制备着色热塑性制品的方法，所述方法包括：在混合熔融机筒单元中混合和熔融权利要求3的干粉着色剂分配装填料和塑料树脂，其中：
(a)干粉着色剂分配装填料与塑料树脂的重量比为1％至约15％干粉着色剂分配装填料/单位重量的塑料树脂；和
(b)载体粉末和塑料树脂是由相同塑料或两种或多种不同塑料构成的。
37.权利要求37的方法，其中载体粉末和塑料树脂各包括一种或多种塑料，选自：(1)ABS、PE、PVC、TPE和TPB；(2)PVC和ABS；(3)PC和ABS；(4)HIPS和ABS；(5)TPE和ABS；(6)TPB、TPE和ABS；(7)PP和PE；和(8)EVA和PE。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |