專利名稱：包含光澤顏料和填料體的塑料元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以包含光澤顏料、填料體(filling bodies)和用于塑料加工的常規(guī)助劑的塑料元件，如顏料、穩(wěn)定劑、增塑劑、填料和增強(qiáng)物質(zhì)。該類型的塑料元件具有顯著的閃爍效果。
所用術(shù)語(yǔ)“光澤顏料”意指顏料，其中光澤效果是由于具有主要是兩維形狀和直線方向排列(alignment)的金屬的或強(qiáng)烈光折射的顏料顆粒的定向反射產(chǎn)生的。這些也包括珠光顏料，珠光顏料是由無(wú)色、透明和高度光折射片晶(platelet)組成的光澤顏料。由于在塑料中或表面涂層中珠光顏料成平行直線排列，多反射引起柔和光澤效果即所熟知的珠光性。具有一定層厚的珠光顏料可以滿足干涉條件并且而后具有虹彩顏色，這就是所說(shuō)的術(shù)語(yǔ)“干涉顏料”的來(lái)源。這里的色彩與觀察角度有關(guān)。這些透明干涉顏料的另外特征是在反射光和透射光方面互補(bǔ)色是可視的。此外，也有含非透明載體物質(zhì)的干涉顏料，其中僅僅反射光顏色是可視的。
光澤顏料同樣包括商業(yè)可購(gòu)買金屬效果顏料，例如鋁片晶，角色差(goniochromatic)光澤顏料，基于二氧化硅片晶、鋁片晶或鐵氧化物片晶載體物質(zhì)，以及液晶顏料。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，光澤顏料必須要具有一定的粒徑，目的是為了獲得對(duì)于眼睛來(lái)說(shuō)具有閃爍效果。如果是這種情況，眼睛能夠識(shí)別作為特定顆粒的個(gè)別顏料片晶。由于眼睛的分辨力很大程度受被分辨結(jié)構(gòu)對(duì)比度的影響，因此還不能標(biāo)出引起閃爍效果的特定粒徑。一般地，粒徑小于25μm的光澤顏料產(chǎn)生絲綢至緞子光澤。當(dāng)粒徑不超過(guò)約60μm時(shí)，可觀察到輕微的結(jié)構(gòu)化光彩，但這種情況下還不能認(rèn)為是閃爍。在粒徑為80～100μm時(shí)閃爍效果才可被觀察到。但是，這個(gè)粒徑一直沒(méi)有被制備出來(lái)，例如僅僅是非常困難地制備出這個(gè)數(shù)量級(jí)粒徑的作為層/基質(zhì)顏料基質(zhì)的堿式碳酸鉛的單晶或BiOCl或Al2O3片晶。在使用云母顏料情況下，制備相對(duì)大些的顆粒不太成問(wèn)題，而且這種類型的顏料也可商業(yè)購(gòu)買。
所熟悉的光澤顏料，包括珠光顏料，在應(yīng)用體系中例如塑料，由于有限的粒徑，僅會(huì)產(chǎn)生光澤效果，但不會(huì)產(chǎn)生閃爍效果。
因此本發(fā)明的目的是提供塑料元件，該塑料元件中采用了光澤顏料，盡管由于其粒徑限制，通常情況下只能產(chǎn)生光澤效果但該光澤顏料實(shí)現(xiàn)了閃爍效果，或者增強(qiáng)已經(jīng)具有這種效果的顏料的閃爍效果。
可通過(guò)下述方法達(dá)到本發(fā)明的目的，在加工之前，除了光澤顏料外，將基本上是等軸晶系體(isometric body)形狀的填料體加入到塑料中，這些填料體的直徑范圍為10～200μm。此外，也可以加入塑料加工用常規(guī)助劑，被詳細(xì)描述于“Taschenbuch der Kunststoff-Additive；Stabilisatoren，Hilfsstoffe，Weichmacher，F(xiàn)üllstoffe，Verstrkungsmittel，F(xiàn)arbmittel”〔塑料添加劑手冊(cè)，穩(wěn)定劑、助劑、增塑劑、填料、增強(qiáng)物質(zhì)和色料〕，第二版，Carl Hauser Verlag，Munich，Vienna中。
本發(fā)明因此涉及包含光澤顏料以及填料體的塑料元件，光澤顏料包含具有主要是兩維形狀和直線方向排列的金屬的或強(qiáng)烈光折射的顏料顆粒或片晶，其中填料體是由基本上是等軸晶系體形狀的中空或緊密顆粒組成而且直徑為10～200μm。
特別地，所使用的填料體是中空或緊密的透明小珠子。與理想球形有偏差是可能的，但是填料體應(yīng)該主要是實(shí)際上的等軸晶系體形狀。這就意味著顆粒的尺寸在所有的三個(gè)空間方向上幾乎相同。填料體的表面優(yōu)選是光滑的。在填料體具有粗糙的表面的情況下，例如發(fā)生在研磨填料體中，盡管可觀察到粗糙閃爍效果，但例如顏色在某種程度上縮減了亮度。優(yōu)選填料是由Minnesota Mining和ManufacturingCompany生產(chǎn)的玻璃珠子或中空玻璃珠子。填料體物質(zhì)的折射指數(shù)應(yīng)該在數(shù)量級(jí)上與基體物質(zhì)的折射指數(shù)大致相當(dāng)(在基體物質(zhì)中加入填料體和光澤顏料)目的是避免過(guò)多地破壞透明度和著色過(guò)的基體物質(zhì)的光澤。但是，填料體的形狀和表面積是十分重要的，不太重要的是制備填料體的物質(zhì)。
選擇填料體時(shí)的基本參數(shù)是填料體的粒徑，該粒徑范圍為10～200μm，優(yōu)選的粒徑范圍為15～150μm，特別優(yōu)選20～120μm。填料體的數(shù)量為0.2～10重量份，優(yōu)選0.5～5重量份，且特別優(yōu)選0.5～3重量份，以塑料元件總重量為基礎(chǔ)計(jì)。
可以采用的光澤顏料是所有適當(dāng)?shù)囊阎偷念伭?，例如金屬效果顏料、角色差光澤顏料、干涉顏料、珠光顏料和液晶顏料?br> 金屬效果顏料由金屬鋁、銅、鋅、錫以及它們的合金、特別是鋁和金色銅粉合金的片晶組成。金屬片晶的表面已經(jīng)被鈍化或加上了保護(hù)層，例如金屬氧化物的保護(hù)層。金屬效果顏料是由Eckart公司以商標(biāo)名Standard市售產(chǎn)品。
角色差光澤顏料是由多涂層片晶形金屬基質(zhì)、透明非金屬基質(zhì)或多涂層金屬氧化物片晶組成。采用鋁片晶作為金屬基質(zhì)，采用云母作為透明非金屬的基質(zhì)，以及采用氧化鐵作為金屬氧化物片晶。這些光澤顏料被更加詳細(xì)地描述于EP741170，EP708154和EP753545。它們可以從BASF購(gòu)買，商標(biāo)名為Paliochrom和Variochrom。
具有光不透明性鋁層作為中心層的多層干涉顏料是由Flex公司生產(chǎn)的，商標(biāo)名為Chromaflair和OVP(光可變顏料)。這些顏料，主要用于證據(jù)票據(jù)印刷中，基本具有五層結(jié)構(gòu)。在中央光不透明鋁層上，氟化鎂層作為夾層，隨后半透明鉻層作為外層被沉積在兩側(cè)。顏料被描述于US4,434,010中。
具有透明載體物質(zhì)的干涉顏料被認(rèn)為是珠光顏料。片晶型透明載體物質(zhì)可以是云母、其它的頁(yè)硅酸鹽例如滑石或高嶺土、玻璃片、SiO2片、TiO2片或Al2O3片。這些載體物質(zhì)用一種或多種金屬氧化層涂覆。本發(fā)明使用的金屬氧化物既有無(wú)色高折射指數(shù)的金屬氧化物例如二氧化鈦或氧化鋯、無(wú)色低折射指數(shù)金屬氧化物例如二氧化硅或者氧化鋁，而且也有有色的金屬氧化物例如氧化鉻、氧化鈷且特別是氧化鐵。這些片晶型珠光顏料是已知的且大部分是商業(yè)可購(gòu)買的。珠光顏料被描述在例如德國(guó)專利3137808、3137809、3151343、3151354、3151355、3211602和3235017。這些顏料可從Merck KGaA購(gòu)買，商品名Iriodin、Colorstream和Xirallic。
液晶顏料是以液晶聚合物為基礎(chǔ)的干涉顏料。單獨(dú)的顏料顆粒是液晶聚合物交聯(lián)薄膜的碎片。由此獲得的顏色效果是以液晶形式存在的分子的規(guī)整結(jié)構(gòu)和均勻排列為基礎(chǔ)的，而且基于可歸因于其的由顏料反射的一定光譜光分量(spectral light fraction)的干涉。其它光分量穿過(guò)顏料。液晶干涉顏料被描述在US5,807,497和US5,824,733中。它們可以從Wacker-Chemie GmbH購(gòu)買，商標(biāo)名為HELICONEHC。
根據(jù)本發(fā)明采用的非閃爍光澤顏料的粒徑大小為2～80μm。顏料可被單獨(dú)使用或者以顏料混合物的形式被使用。顏料和填料體可同樣地按各自組分被加入或者以混合物的形式加入到基體物質(zhì)中，例如塑料顆粒。兩種組分添加的順序并不重要。
光澤顏料通常以0.5～2wt％的濃度被用在塑料中。在膜或薄層中，非常更高的濃度也是必須的。對(duì)于所需顏料濃度的決定性因素一直為所希望得到的效果。
填料體加入到光澤顏料中導(dǎo)致后者被或多或少地偏離了平行于表面理想直線方向。顏料間彼此間發(fā)生一定的傾斜，各個(gè)顆粒引起的視覺(jué)印象是顆粒的粒徑要比實(shí)際粒徑大很多，這種視覺(jué)印象的結(jié)果是彼此傾斜的顏料顆粒有明顯的表面粗糙感，導(dǎo)致在明顯更大視角范圍內(nèi)可觀察到的閃爍效果，比具有大粒徑的光澤顏料得到的閃爍效果的視角范圍明顯更大。
此外，大于80μm的顏料的效果也會(huì)受到影響，即被增強(qiáng)。如果光澤顏料已經(jīng)由于它的粒徑表現(xiàn)出閃爍效果，這是被增強(qiáng)且同樣變得在更大視角范圍是可視的。
將該填料體與強(qiáng)烈變化的干涉顏料一起使用，后者作為商品例如商標(biāo)名為℃olorstream”，由Merck KGaA生產(chǎn)，減少了顏色變化(跳動(dòng))的角度依賴性。從一種顏色向另外顏色的轉(zhuǎn)變變得柔和，即在顏色變化范圍內(nèi)的角度范圍變得更大。
在塑料元件中使用該填料體，適當(dāng)?shù)牡胤剑梢灾饾u減少流線和熔合線的可視度。
對(duì)于本發(fā)明的塑料元件，可由已知透明塑料制備，特別是熱塑性塑料制備。合適的塑料是例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚苯醚、聚縮醛、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚酮和它們的共聚物和/或它們的混合物。此外，也可能使用鑄塑樹(shù)脂，例如不飽和聚酯和甲基丙烯酸甲酯鑄塑樹(shù)脂。用常規(guī)方式將組分加入到基礎(chǔ)物質(zhì)中。在所謂直接著色的情況下，塑料顆粒用偶聯(lián)劑均勻地潤(rùn)濕表面，例如鄰苯二甲酸二異辛酯，然后加入光澤顏料和填料體并通過(guò)混合均勻分布在塑料顆粒的表面。而后直接用注塑機(jī)加工該混合物。得到的注塑件具有很均勻的光澤顏料分布。
直接著色是優(yōu)選用于實(shí)驗(yàn)室的一種方法。在生產(chǎn)中使用母料。術(shù)語(yǔ)母料被應(yīng)用于顏料制備過(guò)程中，其中在母料中顏料濃度比最終產(chǎn)品中的濃度明顯地更高些，而且在基體中呈完全分散形式并且基體與起始物質(zhì)相容。將光澤顏料加入到塑料中的方法被詳細(xì)地描述于“Perlglanzpigmente”〔珠光顏料〕，Dr.Ulrich Zorll，CurtR.Vincentz Verlag編輯，Hanover1996。
在鑄塑過(guò)程發(fā)生之前通過(guò)內(nèi)部攪拌將光澤顏料和填料體加入到不飽和塑料中。
下述實(shí)施例在不代表限定的條件下解釋了本發(fā)明。有關(guān)光澤顏料的配方數(shù)據(jù)按照重量份給出。
實(shí)施例實(shí)施例1購(gòu)于DSM，商標(biāo)名為StamylanPPH10的978g PP顆粒，用2g鄰苯二甲酸二異辛酯在轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)中潤(rùn)濕表面，隨后進(jìn)行很好地混合。然后加入粒徑為5～25μm、購(gòu)于E.Merck，Darmstadt，F(xiàn)ederalRepublic of Germany(Iriodin123 satin)的10gTiO2涂覆的云母顏料，和10g填料體，并通過(guò)混合均勻地分布在塑料顆粒的表面。填料體是粒徑基本為20～80μm、可購(gòu)于USA的3M公司、商標(biāo)名為ScotchliteK37的中空玻璃珠子。以這種方式上色的塑料顆粒用注塑機(jī)注塑轉(zhuǎn)換成注塑件。與比較例1對(duì)比，最終的注塑件具有更加粗糙的結(jié)構(gòu)化珠光度，并不對(duì)應(yīng)于與采用的珠光顏料粒徑相符的通常外觀。這種更加粗糙的結(jié)構(gòu)化珠光度表現(xiàn)出閃爍效果。光澤效果的角度依賴性比比較例中要小。珠光顏料和填料體在注塑中的重量比在每種情況均為1。
實(shí)施例2與實(shí)施例1中使用相同的組分，除了ScotchliteK37中空玻璃珠子被從USA的3M公司ScotchliteK1的中空玻璃珠子取代外。這些填料體粒徑基本為30～110μm，視覺(jué)觀察到的閃爍效果相應(yīng)于實(shí)施例1。
實(shí)施例3同實(shí)施例1，978g PP顆粒(商標(biāo)名為StamylanPPH10顆粒)，用2g鄰苯二甲酸二異辛酯在轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)中潤(rùn)濕表面，隨后進(jìn)行很好地混合。然后加入組成為Al2O3作為基質(zhì)和TiO2作為涂層的10g銀色珠光顏料和10g填料體(購(gòu)于USA的3M公司、商標(biāo)名ScotchliteK37的中空玻璃珠子)，并通過(guò)混合均勻地分布在塑料顆粒的表面。以Al2O3作為基質(zhì)的顏料可從Merck KGaA購(gòu)買，商標(biāo)名Xirallic。以這種方式上色的塑料顆粒用注塑機(jī)注塑轉(zhuǎn)換成注塑件。各個(gè)注塑件可同樣比根據(jù)采用的顏料的粒徑預(yù)測(cè)的結(jié)果具有更明顯的粗糙的結(jié)構(gòu)化珠光度，該珠光度引起閃爍效果的視覺(jué)印象。
實(shí)施例4983g PP顆粒(商標(biāo)名為StamylanPPH10)用2g鄰苯二甲酸二異辛酯潤(rùn)濕表面，隨后進(jìn)行很好地混合。然后加入組成為SiO2作為基質(zhì)和Fe2O3作為涂層的5g可變化珠光顏料和5g購(gòu)于USA的3M公司的ScotchliteK37中空玻璃珠子，并通過(guò)混合均勻地分布在塑料顆粒的表面。該珠光顏料以商標(biāo)名Colorstream從MerckKGaA，Darmstadt，F(xiàn)ederal Republic of Germany購(gòu)買。在塑料元件中珠光顏料和填料的重量比在每種情況中為0.5。上色的塑料顆粒通過(guò)注塑機(jī)注塑轉(zhuǎn)換成注塑件。得到的注塑件同樣比根據(jù)顏料的粒徑預(yù)測(cè)的結(jié)果具有更明顯粗糙的結(jié)構(gòu)化珠光度。從蘭-紅轉(zhuǎn)換到淡綠光的顏色轉(zhuǎn)變更柔和，并且與使用沒(méi)有填料體的顏料情況相比，在更寬的視角范圍內(nèi)發(fā)生顏色跳躍。
比較例988g PP顆粒(商標(biāo)名為StamylanPPH10，購(gòu)于DSM，Netherlands)用2g鄰苯二甲酸二異辛酯在轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)中潤(rùn)濕表面，隨后進(jìn)行很好地混合。加入粒徑為5～25μm以TiO2涂覆云母顏料為基礎(chǔ)的10g光澤顏料(商品Iriodin123 Glanzsatin，購(gòu)于Merck KGaA，Darmstadt，F(xiàn)RG)，并通過(guò)混合均勻分布在塑料顆粒的表面。這些上色的塑料顆粒用注塑機(jī)注塑轉(zhuǎn)換成注塑件。得到的最終注塑件中光澤顏料的重量比例為1。最終注塑件具有好的、與粒徑相符的不是十分結(jié)構(gòu)化的珠光度。
權(quán)利要求
1.包含光澤顏料和填料本體的塑料元件，光澤顏料包含具有主要是二維形狀和直線方向排列的金屬的或強(qiáng)烈光折射的顏料顆?；蚱?，其中填料體由具有基本上等軸晶系體形狀的中空或緊密顆粒組成并且直徑為10～200μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的塑料元件，其特征在于填料體直徑為15～150μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的塑料元件，其特征在于填料體的直徑為20～120μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的塑料元件，其特征在于它包含了選自以云母為基礎(chǔ)的珠光顏料和涂覆有金屬氧化物的金屬顏料，特別是二氧化鈦和/或氧化鐵，和/或以多涂層氧化鐵片晶為基礎(chǔ)的角色差光澤顏料的光澤顏料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的塑料元件，其特征在于包含的光澤顏料基于二氧化鈦云母顏料，建立在SiO2片晶上含有TiO2和/或Fe2O3的珠光顏料，建立在Al2O3上含有TiO2的銀色珠光顏料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的塑料元件，其特征在于以塑料元件總重量為基礎(chǔ)計(jì)，填料體的重量比例為0.2～10％。
7.根據(jù)權(quán)利6的塑料元件，其特征在于以塑料元件總重量為基礎(chǔ)計(jì)，填料體的重量比例為0.5～5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的塑料元件，其特征在于填料體具有玻璃或中空玻璃珠子的形狀，直徑為20～110μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的塑料元件，其特征在于填料體具有中空玻璃珠子形狀，直徑為20～80μm。
全文摘要
包含光澤顏料的塑料元件,光澤顏料包含:具有主要是二維形狀和直線方向排列的金屬的或強(qiáng)烈光折射的顏料顆粒或片晶,和填料體,其中填料體由具有基本上等軸晶系體形狀的中空或緊密顆粒組成,且粒徑為10～200μm。這類注塑件具有明顯的閃爍效果。
文檔編號(hào)C08K7/00GK1369517SQ0210476
公開(kāi)日2002年9月18日 申請(qǐng)日期2002年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月10日
發(fā)明者H－J·布雷姆, M·凱瑟, E·奧斯特 申請(qǐng)人:默克專利股份有限公司