1.本发明涉及有色效应颜料用于增强有色聚合物的红外吸收能力的用途，并涉及用于增强有色聚合物的红外吸收能力的方法。
背景技术：2.当在塑料应用中使用时，珠光颜料开辟了颜色设计的新维度。通常，珠光颜料基于薄片状基材粒子，该基材粒子覆盖有一个或多个呈现出的折射率彼此不同的材料的干涉层。在大多数情况下，这些干涉层使用金属氧化物。通过光的多重反射，从在效应颜料中的这样的层序列中浮现出独特的光泽和颜色效应，并且它们给用其染色的塑料部件赋予了令人感兴趣的光学特性。由于它们的化学结构，大多数装饰性效应颜料呈现出红外反射特性。
3.然而，对于塑料工业中的一些聚合物应用，希望有色聚合物具有红外吸收特性。借助于红外辐射进行加热在工业中被广泛使用，其特别用于加热或干燥聚合物材料。一些实例是聚合物材料的注射吹塑方法、注射拉伸吹塑方法、热成型方法、快速原型、固化方法或焊接方法。
4.通过红外辐射加热或再加热聚合物材料相对于诸如对流烘箱的其它加热形式具有特定的优势，因为发射的辐射仅被待要处理的聚合物部件吸收，而不被周围的空气或物体吸收。由此确保了能量效率并且各自设备的费用受到限制。因此，红外加热在许多聚合物加工方法中是一个重要的组成部分。红外热的独特性能，例如定向的热、快速加热、快速冷却和精确的温度控制，导致塑料工业中的高效聚合物加工。
5.为了使聚合物材料具有红外吸收特性，过去已有人提出了多个建议。
6.在ep 1 756 221 b1中，建议了使用无机材料来改进聚合物材料的再热特性，其中所述无机材料选自氮化钛、氧化铟锡、还原氧化铟锡和氧化锑锡。各自的聚合物材料包括至少1ppm和至多500ppm的这样的红外吸收材料。所述无机材料是由具有小于10μm最大尺寸的粒子组成的。
7.如果要将聚合物材料染色，则要么使用蓝色氮化钛，要么为此目的额外添加灰色或黑色颜料，例如炭黑、铁氧化物、亚铬酸铜或金属锑。
8.为了获得除了蓝色、黑色或灰色以外的颜色，需要添加近红外染料。
9.在us 8,932,512 b2中，描述了具有高红外吸收能力的聚合物。这里，无色的聚合物化合物含有浅色或透明的球形、薄片形或针状的颗粒半导体材料或涂覆有浅色或透明半导体材料的颗粒基材。所述颗粒基材可尤其选自云母薄片、玻璃薄片、sio2珠、tio2珠、tio2针等，而所述半导体材料例如是氧化铟、氧化锑、氧化锡或氧化锌。
10.由于该发明的目的是使透明或无色的聚合物化合物具有增大的红外吸收能力，因此为了不干扰所得塑料部件的颜色特性，相应的ir-吸收添加剂是浅色的或透明无色的。
11.在上文引用的文献中，所述红外吸收添加剂仅呈现出非常有限的颜色特性或者本质是透明的和/或无色的。因此，仍需要使由聚合物制备的塑料部件具有吸引人的效应颜色和高光泽和/或闪光，并且同时具有良好的红外吸收性能，而不用使它们过度负载，这可能
妨碍它们的应用特性的颗粒添加剂。
技术实现要素：12.因此，本发明的目的是找到颗粒添加剂，其能够使聚合物组合物具有吸引人的颜色和光泽和/或闪光效应，并且同时为所述聚合物组合物提供足够的红外吸收能力而不需要另外的红外吸收添加剂或另外的染色添加剂。
13.此外，本发明的目的是找到一种通过添加能够为聚合物组合物提供颜色以及红外吸收性能的添加剂来增强有色聚合物的红外吸收能力的方法。
14.本发明的目的通过使用有色效应颜料增强有色聚合物的红外吸收能力来实现，其中所述有色效应颜料包含至少一个由碳组成的层。
15.此外，本发明的目的通过用于增强有色聚合物的红外吸收能力的方法实现，其中将聚合物组合物与包含至少一个由碳组成的层的有色效应颜料混合，有色效应颜料的量为基于效应颜料和聚合物组合物的总重量计的0.1至10重量％，由此使所述聚合物组合物具有颜色和增强的红外吸收特性。
16.本发明意义上的红外辐射意思是指在太阳光谱的750至3000nm波长范围内的辐射。所述红外波长范围分为波长范围为750nm至1,400nm的近红外和波长范围为1,400nm至3,000nm的短波红外。
17.本发明的意义上的“有色”意思是指可由干涉颜料提供的任何颜色，除了通常的“彩色”颜色之外还包括黑色、白色和灰色色调，并且也包括金属色调，例如银、金、青铜和铜。
18.如之前描述的，本领域中已知薄片状效应颜料可用于使聚合物组合物具有光泽和/或闪光效应以及显著的干涉色。然而，本领域中已知的大多数薄片状效应颜料由于它们的层状组成而具有红外反射性，就像它们在可见光谱内具有反射行为一样。
19.另外，本领域中还已知炭黑粒子在一定程度上吸收红外辐射。它们也可以被并入到聚合物材料中，但是在不使聚合物组合物严重变暗的情况下，可能无法实现其有效的红外吸收。
20.因此，本发明的发明人面临的挑战是：需要提供以下添加剂，该添加剂同时呈现出干涉颜料的色彩特性和炭黑的红外吸收性能，而不会表现出如果将这两种添加剂在聚合物组合物中以它们的组合方式使用时可能出现的缺点。
21.令人惊奇地，本发明的发明人确实发现，如果通常的有色效应颜料包含至少一个由碳组成的层，则它们可以被修改以呈现出希望的光学和红外吸收特性，而不会表现出在类似应用介质中炭黑粒子与有色效应颜料的混合物的缺点。
22.为了找到干涉色和红外吸收性能的可适用平衡，必须以保形和均匀的方式设计有色效应颜料的所述至少一个炭黑层，以提供所需的红外吸收特性而不减弱呈现出干涉色的效应颜料的色彩特性。
23.为此目的，已发现以下有色效应颜料是有用的，该有色效应颜料基于薄片状基材粒子，该薄片状基材粒子涂覆有至少一个干涉层并涂覆有至少一个由碳组成的层。
24.为了在红外吸收和一个或多个干涉层的颜色特性变暗之间找到恰当的平衡，已经证明最好使由碳组成的层位于涂覆有至少一个干涉层的薄片状基材粒子的顶部，并因此形
成所述有色效应颜料的最外层(“最外”在某种意义上意思是：决定各自颜料的色彩特性的最外层)。在由碳组成的最外层中，碳含量为基于所述由碳组成的层的重量计的100重量％。所述碳作为比例为5:95至95:5，特别是20:80至80:20的纳米晶碳和无定形碳的混合物存在于该层中。无定形碳和纳米晶碳的各自含量取决于所述碳的来源和在各自碳涂覆工艺中的反应温度。在由碳组成的层中，优选纳米晶碳的含量高于无定形碳的含量。
25.所述由碳组成的层构成无针孔、连续、保形和均匀的层，优选作为在本发明中使用的效应颜料的最外层(即决定色彩特性的最外层)。
26.所述由碳组成的层的几何厚度在1至10nm范围内，优选在1至6nm范围内，但在有利的实施方案中也可以低至1至2nm范围内。令人惊奇的是，这样的由碳组成的超薄层能够为具有所述效应颜料的聚合物组合物提供所需的红外吸收特性，尽管在所述聚合物组合物中的效应颜料的浓度低，如下文将描述的那样。
27.这种层的小于1nm的几何层厚度不足以使所述效应颜料在所述聚合物中具有希望的红外吸收能力，而大于10nm的层厚度会使所述效应颜料变暗，从而使一种或多种干涉色会变脏，并且红外吸收能力会如此之高以至于所得到的有色聚合物组合物在要求的用红外辐射进行的加热过程中由于非常高的工作温度和由此导致的过长的冷却过程而几乎无法被控制(manage)。
28.所述由碳组成的层的几何厚度可以经由检查横截面图像以常见的方式测定。
29.在所述效应颜料中的碳含量在基于所述效应颜料的总重量计的1至10重量％范围内。
30.用于在本发明中使用的效应颜料的合适的薄片状基材粒子是合成云母薄片、天然云母薄片、玻璃薄片、al2o3薄片、sio2薄片或fe2o3薄片，它们涂覆有一个或多个干涉层。干涉层的数量可以是2、3、4、5或7，优选1、2或3。
31.对于所述干涉层，使用低折射材料和/或高折射材料，例如作为用于低折射层的无色材料的sio2、al2o3、al(o)oh、b2o3、mgo
·
sio2、cao
·
sio2、al2o3·
sio2、b2o3·
sio2或mgf2，和例如作为用于高折射层的有色或无色材料的tio2、zro2、sno2、zno、ce2o3、fe2o3、fe3o4、fetio5、cr2o3、coo、co3o4、vo2、v2o5或nio。高折射材料和低折射材料可有利地以交替方式用于在薄片状基材粒子上的多层堆叠体。
32.由这些材料制成的干涉层呈现出的几何层厚度各自在20至400nm，优选30至300nm，尤其是30至200nm范围内。
33.优选的是作为高折射材料的tio2和作为低折射材料的sio2。尤其优选的是tio2的单层或tio
2-sio
2-tio2的层序列，其位于所述薄片状基材粒子上，就在由碳组成的最外层之下。
34.可在市场上从多家商业供应商处获得基础效应颜料，其通常是有色的(提供干涉色和/或吸收色)并且由涂覆有至少一个干涉层(没有由碳组成的层)的薄片状基材粒子组成。它们呈现出在1至400μm，优选5至200μm，和尤其是5在100μm范围内的粒子尺寸。所述粒子尺寸和粒子尺寸分布可通过本领域中常用的各种方法测定。然而，根据本发明，优选借助于malvern mastersizer 3000，apa300(得自英国malvern instruments ltd.的产品)在标准方法中使用激光衍射方法。该方法的优点是可以在标准条件下同时测定粒子尺寸和粒子尺寸分布。
35.这些可商购的有色基础效应颜料如上所述那样通过由碳组成的层进行修正，以用于作为在本发明的意义上的红外吸收能力增强添加剂的应用。
36.为了使可商购的有色效应颜料具有所要求的由碳组成的层，应使所述基础效应颜料在流化床辅助cvd方法中进行碳涂覆，所述方法是在200至900℃范围内，特别是在500至700℃范围内的温度下操作的。所述碳的来源(即碳前体)选自含碳有机溶剂，特别是在低于500℃的温度下会分解的溶剂，例如乙醇，异丙醇，2-甲基-3-丁炔-2-醇，糖化合物，例如糖果商的糖、葡萄糖、果糖、右旋糖或本领域技术人员已知的任何其它糖，丙酮和甲苯。丙酮和甲苯是尤其优选的。所述碳前体可以是液体、固体或气体形式。固体、液体和气体的碳前体中的两种或更多种的混合物也是可能的。作为碳前体，也可以使用不同有机溶剂的混合物或不同糖的混合物或糖和溶剂的混合物。这些溶剂可以作为精细喷雾的液体或作为气体注射到反应器中。然而，有利地各自使用丙酮或甲苯作为单一碳来源。
37.将所述碳来源在载气流中进料到反应器中，所述载气流为惰性气体或氢气和氮气的混合物。可使用氩气或氮气作为惰性气体，但优选使用氮气。所述碳来源可以在室温下使用，或者可以在被进料到反应器中时以预热的形式使用。通过进料到气体载气流中，后者富含有均匀分布在其中的碳前体。
38.反应时间约为约5至200分钟，优选10至150分钟。在该反应时间内，由碳组成的致密的、连续的外层被施加到有色基础效应颜料上。
39.在热处理后，将所得的有色的经碳涂覆的效应颜料冷却并分类。如果需要，还可以在所述分类(用于进一步分离所获得的颜料)之前或之后进行一个或多个研磨过程。
40.所述有色基础效应颜料的碳涂覆方法可以在分批方法中或在连续方法中进行。
41.对于一些应用介质，可能是有利的是，根据本发明使用的有色的经碳涂覆的效应颜料也最终被提供以所谓的后涂覆或后处理。
42.这样的后涂覆或后处理通常发生在效应颜料的表面上，所述效应颜料已经具有决定所述效应颜料的色彩特性的所有层。它用于使所述效应颜料适应于它们的应用要求，并且可以由有机或无机化合物组成或包含无机和有机组分的混合物。
43.在无机化合物的情况下，可以使用介电化合物。已知它们给不同种类的效应颜料赋予更好的分散性、光牢度等，并且由其制成的后涂层在本领域中是众所周知的。它们的厚度一般小于20nm，并且尤其是在1至15nm之间。形成如此薄的后处理层的介电化合物不会对整个颜料体系造成干扰，并且因此对所得颜料的色彩特性没有贡献。通常，用于此目的的介电化合物是二氧化硅、二氧化铝、氧化铈和/或氧化锡，其要么作为单一组分，要么以混合物的形式。
44.除了如上所述的用于后涂层的无机介电层之外或作为替代其的方案，有机材料的(例如不同的有机硅烷、有机钛酸酯、有机锆酸酯的)薄涂层也可以作为最外涂层施加到本发明的颜料表面上以改进它们在不同应用介质中的应用能力。这样的涂层在效应颜料领域中是已知的，并且因此它们的应用在本领域技术人员的普通技能范围内。如上所述的可以在本发明中使用的有机或无机性质的效应颜料的所谓“后处理”或“后涂覆”的实例可以在以下文件中找到：ep 0 632 109、us 5,759,255、de 43 17 019、de 39 29 423、de 32 35 017、ep 0 492 223、ep 0 342 533、ep 0 268 918、ep 0 141 174、ep 0 764 191、wo 98/13426或ep 0 465 805；其内容将通过引用包括在本发明中。
45.在本发明中使用的有色效应颜料以基于如此着色的聚合物组合物(即基于有色聚合物的)的总重量计在0.1至10重量％范围内的量被并入到所述聚合物组合物中。优选地，这种特殊效应颜料的浓度低至0.5至2重量％范围内。由于根据本发明使用的特殊有色效应颜料的红外吸收能力很高，所述的低浓度对于使所得有色聚合物具有充分高的红外吸收能力而言就是足够高的了。
46.可具有根据本发明的红外吸收增强添加剂的聚合物是热塑性材料或热固性材料。优选地，使用热塑性材料。
47.在第一方面，通过添加根据本发明的特殊有色效应颜料使所述聚合物染色，所述特殊有色效应颜料使所述聚合物具有吸引力的色彩和光泽/闪光特性，并且此外还使它们具有增强的红外吸收能力。
48.在第二方面，除了通过所述特殊有色效应颜料使所述聚合物染色外，当然还可以通过使用常规吸收颜料、染料或甚至不包含由碳组成的层的常规薄片状效应颜料使所述聚合物被额外染色。不言而喻的是，如果为此目的使用颗粒着色剂(即染色颜料)，则根据本发明使用的特殊有色效应颜料和所述额外的染色颜料的总量不可超过在各自的聚合物应用中可能的最大颜料负载量。在所有情况下，根据本发明的特殊有色效应颜料的浓度必须足够高，以确保相关聚合物组合物与除了在有色效应颜料中不含至少一个由碳组成的层外在其它方面由相同成分组成的聚合物组合物(即：使用对应于所述特殊有色效应颜料的基础部分的有色效应颜料，即简单地不包含所述碳层)相比具有增强的红外吸收能力。
49.作为另外的染色手段，可以使用本领域中公知的有色颜料或染料。例如，可以使用有机以及无机着色剂和颜料，和特别是任何其它种类的效应颜料。有机颜料和着色剂例如是偶氮颜料、重氮颜料、多环颜料、阳离子、阴离子或非离子着色剂。无机着色剂和颜料例如是白色颜料、有色颜料、黑色颜料或效应颜料。合适的其它效应颜料的实例是金属效应颜料、珠光颜料或干涉颜料，它们通常基于铝、云母、玻璃、al2o3、fe2o3、sio2等的单涂层或多涂层小片。这些颜料的结构和特性的实例尤其公开在rd 471001或rd 472005中，其公开内容将通过引用包括在本说明书中。
50.一般来说，所述有色聚合物还可含有本领域中通常使用的其它添加剂，例如粘合剂、溶剂、填料、稳定剂和/或表面活性剂，它们在所需的热成型工作条件下是热稳定的。
51.作为本发明意义上的有色聚合物的聚合物材料，将列举例如以下聚合物：聚乙烯(pe、hdpe、ldpe)、聚丙烯(pp)、聚酰胺、聚酯、聚酯-酯、聚醚-酯、聚苯醚、聚缩醛、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚乙烯醇缩醛、聚氯乙烯(pvc)、聚苯醚(ppo)、聚甲醛(pom)、聚苯乙烯(ps)、丙烯腈苯乙烯(as)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(asa)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、苯乙烯丁二烯共聚物(sbc)、聚碳酸酯(pc)、聚醚砜、聚氨酯(tpu)、聚醚醚酮(peek)或它们的共聚物或混合物。
52.作为聚对苯二甲酸亚烷基酯，优选使用聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸环己撑二亚甲基酯(pct)或聚对苯二甲酸乙二醇酯二醇(petg)。它们还可以如下形式使用：它们的消费后回收的形式(消费后回收的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pcrpet))、工业后回收的形式(工业后回收的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pirpet)，或作为再研磨的聚对苯二甲酸乙二醇酯使用。
53.取决于红外加热程序的种类，可以根据本领域技术人员的专门知识使用聚合物的
类型。例如，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的聚对苯二甲酸亚烷基酯经常用于制备饮料瓶，并且其可以经历注射拉伸吹塑程序。
54.具有根据本发明的特殊有色效应颜料的聚合物材料应该通过红外辐射的作用被加热或再加热。详细地，所述加热或再加热方法意思是指热成型方法、注射拉伸吹塑方法、聚合物焊接方法、聚合物干燥方法或用于聚合和/或固化聚合物材料的方法。在所有这些方法中，根据本发明的特殊有色效应颜料的存在给各自聚合物赋予了与除了不包含如上所述的包含至少一个碳层的特殊有色效应颜料外在其它方面其组成相同的聚合物相比放大的红外吸收能力。令人惊奇的是，具有根据本发明的特殊有色效应颜料的聚合物确实还呈现出与由于薄片状效应颜料(没有碳层)和适量炭黑粒子的混合物而呈现相同颜色的有色聚合物组合物相比增大的红外吸收能力。
55.通过本领域中已知和使用的任何方法将根据本发明使用的特殊有色效应颜料并入到各自的聚合物组合物中。例如，可以将所述特殊效应颜料与各自的聚合物组合物的颗粒混合并与所述聚合物颗粒一起挤出或注射模塑以得到中间产物，该中间产物然后在后期以适当的方式进行加工。以这种方式形成的中间产物呈现出所述特殊有色效应颜料的非常均匀的分布，使得可以在有利的条件下进行随后的热成型制备步骤。
56.在将所述特殊有色效应颜料添加到所述聚合物组合物颗粒中之前、期间或之后，还可以添加额外但不同的染色颜料或染料和任选的添加剂，例如粘合剂、溶剂、填料、稳定剂和/或表面活性剂，它们在随后要执行的热成型方法的所需工作条件下是热稳定的。
57.本发明还涉及用于增强有色聚合物的红外吸收能力的方法，其特征在于将聚合物组合物与包含至少一个由碳组成的层的有色效应颜料混合，其中所述有色效应颜料以基于有色效应颜料和聚合物组合物的总重量计0.1至10重量％的量包含在所述聚合物组合物中，由此使所述聚合物组合物具有颜色和增强的红外吸收能力。
58.关于可用于本发明的有色聚合物的聚合物组合物的细节在上文中进行了一定程度的讨论。还讨论了包含至少一个由碳组成的层的特殊有色效应颜料的组成和它们在有色聚合物中的浓度。这方面的所有细节也适用于增强有色聚合物的红外吸收能力的方法。
59.包含至少一个由碳组成的层的特殊有色效应颜料使所述聚合物组合物具有吸引人的颜色(干涉和/或吸收色)和光泽、闪光或甚至金属效应，并且同时确保所得有色聚合物的高红外吸收能力。这种高红外吸收能力可能导致在所述聚合物中的红外吸收添加剂的含量降低(在这种情况下：与普通红外吸收添加剂相比，所述特殊效应颜料的含量降低)或导致在红外辐射下进行的热处理所需的能量供应较低。
60.此外，当与其中将炭黑粒子添加到由在其上没有含碳层的常见效应颜料染色的聚合物基体中的有色聚合物组合物相比时，根据本发明的特殊有色效应颜料的使用确实还改进了有色聚合物组合物的抗uv性。
61.由于所述特殊有色效应颜料包含在根据本发明的有色聚合物中，因此后者能够吸收太阳光谱的750至3000nm波长范围内的红外辐射，其量使得在红外辐射的影响下进行的普通热成型或类似方法中，不需要添加另外的红外吸收添加剂以使所得聚合物组合物能够被加热或再加热。
62.因此，本发明还涉及一种用于有色塑料部件的热成型、注射吹塑、注射拉伸吹塑、焊接、干燥或固化的方法，该方法包括用太阳光谱的750至3000nm波长范围内的红外辐射照
射所述塑料部件，其中所述塑料部件由有色热塑性或热固性聚合物组合物组成，该有色热塑性或热固性聚合物组合物包含有色效应颜料，该有色效应颜料包含至少一个由碳组成的层，其中所述有色效应颜料存在于所述聚合物组合物中的量为基于效应颜料和聚合物组合物的总重量计的0.1至10重量％，并且由此，所述有色塑料部件的导热性与除了不含具有所述至少一个碳层的所述有色效应颜料外在其它方面相同的塑料部件相比得到提升。
63.本发明意义上的有色塑料部件要么是由最终需要被固化、干燥和/或聚合的有色聚合物组合物制成的产物，要么是在方法中应该被热成型或拉伸吹塑的中间产物。优选热成型和拉伸吹塑。
附图说明
64.图1a：显示了炭黑在含有普通有色效应颜料和炭黑粒子的聚合物基体中的分布。
65.图1b：显示了炭黑在含有根据本发明的有色效应颜料的聚合物基体中的分布。
66.图2a：显示了在以每小时800个瓶子、100％ir灯能量和对比例2的组合物进行的isbm方法中，预成型件内和外表面之间的温差。
67.图2b：显示了在以每小时800个瓶子、96％ir灯能量和实施例2的组合物进行的isbm方法中，预成型件内和外表面之间的温差。
68.图3：显示了根据实施例3、4和5和对比例3、4和5制备的板在1000小时人工风化后颜色变化的比较。
69.图4：显示了未涂覆的有色效应颜料(1)(6103icy white)的ir吸收能力、根据本发明使用的经碳涂覆的效应颜料(3)(涂覆有约1重量％的碳的6301icy white)的ir吸收能力，和未涂覆的有色效应颜料和碳的共混物(2)(与基于100重量％的共混物计约0.01重量％的碳共混的6301icy white)的ir吸收能力。
具体实施方式
70.在以下实施例中更详细地描述了本发明，但本发明不应仅限于这些实施例。
71.实施例1和对比例1：
72.热成型
73.通过热成型方法制备各种各样的塑料制品。典型地，热成型系统包括热塑性片材料的来源，例如卷退绕台、用于加热所述热塑性片材料的加热台和热成型成型件压制台，其中由使用上压板和下压板的真空压力系统使所加热的热塑性片材料成型，从而在所述片材料中热成型模制品。用于加热所述热塑性片材料的加热站用于将所述片材料的顶部和/或底部加热到预选的温度，通常范围为80℃至150℃。预热站例如可以采用典型的ir-加热器(例如石英加热器)。
74.为了比较根据本发明的有色塑料部件(实施例1)和根据现有技术的有色塑料部件(对比例1)的热成型特性，由如下着色的abs(得自basf se的gp22)制备厚度为600μm的薄膜：
75.实施例1：1重量％的根据本发明使用的有色效应颜料(得自达姆施塔特的merck kgaa的111rutil fine satin，其涂覆有基于所得颜料的重量计6重量％的
碳)。所述颜料和用其制成的薄膜呈现出金属灰色。
76.对比例1：1重量％的111rutil fine satin和0.05％的炭黑(p60)。选择0.05％的炭黑浓度以匹配实施例1的颜色。所得的薄膜呈现出金属灰色。
77.所述薄膜具有类似颜色。使用得自formech的热成型机(型号450dt)，在70％的最大发射极功率下，由这些薄膜成型为部件。在每种情况下测量为获得最佳结果所需的加热时间，其在各个薄膜之间是可比较的(参见表1)。使用量度为10cm
×
15cm的薄膜片进行热成型测试并使用石英发射极对其进行照射。
78.表1：
[0079][0080]
如测量值显示的，本发明中使用的1重量％的有色效应颜料的浓度在这种塑料体系中已经具有小的可测量的影响。聚合物中的最终碳浓度对应于0.06％的c，然而，可以实现将加热时间显著缩短10秒，即约30％。
[0081]
此外，在20秒的加热时间之后测量所述薄膜的温度。表2中的结果表明，与对比例1相比，根据实施例1的塑料部件的温度更高。
[0082]
表2：
[0083][0084]
由于所述聚合物和所述珠光颜料的ir吸收性质不同，通过用ir加热含有珠光颜料的聚合物基体将可能不均匀。炭黑粒子不均匀地分布在聚合物基体中，并相应地以不均匀的方式增强ir吸收。相反，沉积在珠光颜料顶部的均匀c层改进了用根据本发明的特殊珠光颜料着色的聚合物配制剂的导热性。
[0085]
炭黑在根据本发明的聚合物基体中和在根据现有技术的包含普通有色效应颜料和炭黑粒子的聚合物基体中的分布差异(实施例1和对对比例1)示于图1a(对比例1)和1b(实施例1)中。
[0086]
实施例2和对比例2：
[0087]
注射拉伸吹塑(isbm)
[0088]
如本领域技术人员已知的，所述isbm方法从第一步开始，在该第一步中，将热塑性材料(通常是热塑性树脂)熔融，并然后注射到预成型模具中，从而形成预成型件。当然后将所述预成型件从所述预成型模具中脱模时，它可以立即被加工，但更典型地，它在随后的时间和/或位置在拉伸吹塑台被冷却和储存以及加工。在第二步中，将所述预成型件引入到拉伸吹塑设备中，在这里，所述预成型件经由加热(例如，ir-加热)和拉伸(通常使用芯棒)被吹塑成其最终形状。在所述isbm方法中，与其它吹塑方法不同的是，所述预成型件被再加热
到足以允许所述预成型件充气膨胀的温暖温度，使得实现在所得的经吹塑容器的侧壁中的双轴分子排列。在将所述预成型件于颈部处进行夹持的情况下，使用气压和通常使用拉伸棒沿轴向拉伸所述预成型件，并且任选还沿径向拉伸所述预成型件。在瓶子的情况下，所述制品的颈部分可含有适合于封闭的螺纹或法兰，并且它们相对于所述预成型件通常没有变化，因为所述颈部件经常不被拉伸。通过注射拉伸吹塑获得的制品可以显著长于所述预成型件。
[0089]
经注射拉伸吹塑(isbm)的瓶子是通过以下方式制备的：注射模塑管状预成型件，随后再加热并将经ir加热的预成型件同时拉伸和吹塑成容器。根据本发明着色的聚合物组合物可在其中将热塑性材料再加热的所有领域中使用。
[0090]
为了制造在isbm中使用的预成型件，制备含有20重量％母料的珠光颜料(现有技术，对比例2)或改性珠光颜料(根据本发明，实施例2)。选择在对比例中的炭黑含量以匹配根据实施例2的聚合物组合物的颜色。
[0091]
如在实施例2和对比例2中使用的indorama ventures的树脂产品品牌pet 1101是商业级共聚物包装树脂。它通常用于碳酸软饮料瓶、包装和其它注射/拉伸吹塑应用。在使用前将粒料在约85℃下，在真空下干燥约8小时以除去残留水分。
[0092]
将具有如下文公开的成分的聚合物组合物注射模塑成预成型件并进一步拉伸吹塑成450ml、33g的瓶子。
[0093]
使用150-吨注射模塑机制造预成型件，所述注射模塑机每次注射可制备两个预成型件。每个重约33g的圆柱形预成型件长约120mm，其具有带螺纹的顶部底座。
[0094]
在约270℃下进行聚酯注射模塑。将预成型件吹制成450ml的瓶子。线性拉伸最大为2:1。周向拉伸为从2.5:1(平面)到侧面处的4.5:1。
[0095]
实施例2和对比例2的预成型件被设计成呈现出类似的颜色。在配制剂中的颜料的最终浓度如下：
[0096]
实施例2：
[0097]
每100重量％的有色聚合物组合物，根据本发明使用1重量％的有色效应颜料(基于6103icy white，其具有1重量％的沉积在颜料上的c，即在最终聚合物配制剂中0.01重量％的c)。所述颜料和用其制成的预成型件呈现出金属灰色。
[0098]
对比例2：
[0099]
每100重量％的有色聚合物组合物，1重量％的6103icy white+0.005％炭黑(p60)。所得的预成型件呈现出金属灰色。
[0100]
对于对比例2，将设置设定为每小时800个瓶子，在开始时为100％ir灯能量。
[0101]
图2a显示了当使用根据对比例2的聚合物组合物以这种方式进行所述方法时，在预成型件内部和预成型件外部的表面之间有显著的温度差异(“高度”是所得瓶子从颈部到底部的长度)。
[0102]
对于实施例2，在预测试中立即清楚的是，如果使用如在对比例2中的制备条件，预成型件的内和外表面温度将出现显著差异。由于这个原因，降低加热器功率是可能的并且是必要的。因此，将ir灯的能量降低到96％。
[0103]
图2b显示了使用实施例2的有色聚合物组合物，对于每小时制备800个瓶子、96％
的ir灯能量，内和外表面温度的关系。
[0104]
之后，在96％的ir灯能量下，将制备速度提高到每小时1000个瓶子。
[0105]
对于实施例2，没有观察到内部/外部预成型件温度的显著差异。
[0106]
对于对比例2，以这种高速且在仅96％的ir灯能量下没有成功制备优质的瓶子。相反，由于预成型件加热不足，会观察到拉伸痕迹、瓶子的可变壁厚和畸形瓶子。
[0107]
实施例3、4、5和对比例3、4和5
[0108]
uv老化：
[0109]
根据本发明着色的有色聚合物组合物体系可在其中到目前为止已经使用热塑性塑料的所有领域中使用。对于户外应用，抗uv性很重要，并相应地进行测试。令人惊奇的是，当与其中将炭黑粒子添加到用基础效应颜料染色的聚合物基体中的有色聚合物组合物相比时，将c沉积在基础有色效应颜料上改进了有色聚合物组合物的抗uv性。
[0110]
将塑料颗粒(得自evonik industries的pmma7n)与0.2％的润湿剂process aid 24(colormatrix group,inc.的产品)在实验室筒环箍混合器中混合5分钟。对于每100重量％的聚合物组合物，将1重量％的珠光颜料添加到润湿的颗粒中并翻滚额外5分钟。
[0111]
然后在注射模塑机(kraus-maffei cx 130280)中在270℃下加工如所述那样制备的颗粒并将其模塑成1.5mm厚的板。
[0112]
根据iso 4892-2(beta+)使所述聚合物板经历人工风化。在1000小时后根据din en 20105-a02使用灰度评估光学可见变化。
[0113]
所述聚合物组合物包括以下着色(选择对比例的聚合物组合物以匹配每种情况下各自实施例的聚合物组合物的颜色)：
[0114]
实施例3：
[0115]
根据本发明使用的每100重量％的有色聚合物组合物1重量％的有色效应颜料(涂覆有1.5重量％碳的基于111rutile fine satin的有色效应颜料)。所述颜料和用其制成的板呈现出金属灰色。
[0116]
对比例3：
[0117]
每100重量％的有色聚合物组合物1重量％的111rutile fine satin+0.01重量％的炭黑(p60)。所得的板呈现出金属灰色。
[0118]
实施例4：
[0119]
根据本发明使用的每100重量％的有色聚合物组合物1重量％的有色效应颜料(涂覆有1.6重量％碳的基于7205ultra rutile platinum gold的有色效应颜料)。所述颜料和用其制成的板呈现出深金色。
[0120]
对比例4：
[0121]
每100重量％的有色聚合物组合物1重量％的7205ultra rutile platinum gold+0.015％的炭黑(p60)。所得的板呈现出深金色。
[0122]
实施例5：
[0123]
根据本发明使用的每100重量％的有色聚合物组合物1重量％的有色效应颜料(涂覆有2重量％碳的基于nxt t250-23galaxy blue的有色效应颜料)。所述颜料
和用其制成的板呈现出金属蓝色。
[0124]
对比例5：
[0125]
1重量％的nxt t250-23 galaxy blue+0.01％的炭黑(p60)。所得的板呈现出金属蓝色。
[0126]
在表3中，证实了聚合物板在90
°
和45
°
视角下的视觉评估(根据灰度的颜色变化)。
[0127]
表3：
[0128]
配制剂对比例3实施例3对比例4实施例4对比例5实施例5在90
°
下视觉评估+4+1+5+2+5+1在45
°
下视觉评估+2+1+5+1+5+1
[0129]
1000小时人工风化后的板的比较显示出使用根据本发明的颜料的颜色变化明显更小(实施例3、4和5)。图3中显示了各自的直观性结果(visualization)。
[0130]
灰度用于在色牢度测试(此处为人工老化)期间评估颜色变化和玷污(staining)。它用于使用1到5的等级进行视觉评估，其中5意思是“差”，和1意思是“好”。光源/观察者条件为d65，其中视觉评估角度为90
°
和45
°
。
[0131]
在图4中，显示了未涂覆的有色效应颜料(1)(6301icy white)的ir吸收能力、根据本发明使用的经碳涂覆的效应颜料(3)(涂覆有约1重量％的碳的6301icy white)的ir吸收能力，和未涂覆的有色效应颜料和碳的共混物(2)(与基于100重量％的共混物计约1重量％的碳共混的6301icy white)的ir吸收能力。
[0132]
在下文中，解释了在本发明中使用的经碳涂覆的有色效应颜料的制备。使用的基础有色效应颜料全都是德国达姆施塔特的merckkgaa的市售产品。
[0133]
a)在实施例1中使用的经碳涂覆的111rutil fine satin的制备
[0134]
将1kg111rutil fine satin颜料粒子在恒定的惰性气体气氛(n2)下在流化床反应器(di:100mm)中加热至750℃。调节体积流量以达到2mm/s的最小流化速度，从而保证优异的混合和传热传质性能。一旦达到750℃的反应温度，将预热到90℃的c前体甲苯加入到流化流中。由于反应温度升高，所述c前体将以引发c层在粒子表面上的生长的方式分解。使该cvd方法运行90分钟，以实现6nm的c层厚度。在惰性气体气氛(n2)下的冷却阶段之后，将最终颜料从反应器中移出并过筛。
[0135]
b)在实施例2中使用的经碳涂覆的6103icy white的制备
[0136]
将1kg6103icy white颜料粒子在恒定的惰性气体气氛(n2)下在流化床反应器(di:100mm)中加热至650℃。调节体积流量以达到2mm/s的最小流化速度，从而保证优异的混合和传热传质性能。一旦达到650℃的反应温度，将c前体丙酮加入到流化流中。由于反应温度升高，所述c前体将以引发c层在粒子表面上的生长的方式分解。使该cvd方法运行90分钟，以实现约1nm的c层厚度。在惰性气体气氛(n2)下的冷却阶段之后，将最终颜料从反应器中移出并过筛。
[0137]
c)在实施例3中使用的经碳涂覆的111rutil fine satin的制备
[0138]
将1kg111rutil fine satin颜料粒子在恒定的惰性气体气氛(n2)下在流化床反应器(di:100mm)中加热至600℃。调节体积流量以达到2mm/s的最小流化速度，
从而保证优异的混合和传热传质性能。一旦达到600℃的反应温度，将c前体丙酮加入到流化流中。由于反应温度升高，所述c前体将以引发c层在粒子表面上的生长的方式分解。使该cvd方法运行120分钟，以实现约2nm的c层厚度。在惰性气体气氛(n2)下的冷却阶段之后，将最终颜料从反应器中移出并过筛。
[0139]
d)在实施例4中使用的经碳涂覆的7205ultra rutile platinum gold的制备
[0140]
将1kg7205ultra rutile platinum gold颜料粒子在恒定的惰性气体气氛(n2)下在流化床反应器(di:100mm)中加热至658℃。调节体积流量以达到2mm/s的最小流化速度，从而保证优异的混合和传热传质性能。一旦达到658℃的反应温度，将c前体丙酮加入到流化流中。由于反应温度升高，所述c前体将以引发c层在粒子表面上的生长的方式分解。使该cvd方法运行120分钟，以实现约2nm的c层厚度。在惰性气体气氛(n2)下的冷却阶段之后，将最终颜料从反应器中移出并过筛。
[0141]
e)在实施例5中使用的经碳涂覆的nxt t250-23galaxy blue的制备
[0142]
将1kgnxt t250-23 galaxy blue颜料粒子在恒定的惰性气体气氛(n2)下在流化床反应器(di:100mm)中加热至660℃。调节体积流量以达到2mm/s的最小流化速度，从而保证优异的混合和传热传质性能。一旦达到660℃的反应温度，将c前体丙酮加入到流化流中。由于反应温度升高，所述c前体将以引发c层在粒子表面上的生长的方式分解。使该cvd方法运行75分钟，以实现约2nm的c层厚度。在惰性气体气氛(n2)下的冷却阶段之后，将最终颜料从反应器中移出并过筛。
技术特征：1.有色效应颜料用于增强有色聚合物的红外吸收能力的用途，其特征在于，所述有色效应颜料包含至少一个由碳组成的层。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述有色聚合物吸收太阳光谱的750至3000nm波长范围内的红外光。3.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于，所述有色效应颜料基于薄片状基材粒子，该薄片状基材粒子涂覆有至少一个干涉层并涂覆有至少一个由碳组成的层。4.根据权利要求1至3中一项或多项所述的用途，其特征在于，所述由碳组成的层是所述有色效应颜料的最外层并且由比例为5:95至95:5的纳米晶碳和无定形碳的混合物组成。5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的用途，其特征在于，所述由碳组成的层具有在1至10nm范围内的几何厚度。6.根据权利要求1至5中一项或多项所述的用途，其特征在于，所述有色效应颜料具有在1至400μm范围内的粒子尺寸。7.根据权利要求1至6中一项或多项所述的用途，其特征在于，所述有色聚合物是由所述有色效应颜料染色的。8.根据权利要求1至7中一项或多项所述的用途，其特征在于，所述有色聚合物是有色热塑性材料或有色热固性材料。9.根据权利要求1至8中一项或多项所述的用途，其特征在于，所述有色聚合物应该通过红外辐射的作用被加热或再加热。10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，通过红外光的作用进行的加热或再加热是热成型方法、注射模塑方法、注射吹塑方法、注射拉伸吹塑方法、聚合物焊接方法、聚合物干燥方法或用于聚合和/或固化聚合物材料的方法。11.根据权利要求1至10中一项或多项所述的用途，其特征在于，所述有色聚合物选自聚乙烯(pe、hdpe、ldpe)、聚丙烯(pp)、聚酰胺、聚酯、聚酯-酯、聚醚-酯、聚苯醚、聚缩醛、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚乙烯醇缩醛、聚氯乙烯(pvc)、聚苯醚(ppo)、聚甲醛(pom)、聚苯乙烯(ps)、丙烯腈苯乙烯(as)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(asa)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、苯乙烯丁二烯共聚物(sbc)、聚碳酸酯(pc)、聚醚砜、聚氨酯(tpu)、聚醚醚酮(peek)或它们的共聚物或混合物。12.根据权利要求1至11中一项或多项所述的用途，其特征在于，所述有色效应颜料以基于所述有色聚合物的重量计0.1至10重量％范围内的量存在于所述有色聚合物中。13.用于增强有色聚合物的红外吸收能力的方法，其特征在于，将聚合物组合物与包含至少一个由碳组成的层的有色效应颜料混合，所述有色效应颜料的量为基于效应颜料和聚合物组合物的总重量计的0.1至10重量％，由此使所述聚合物组合物具有颜色和增强的红外吸收能力。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述聚合物组合物吸收太阳光谱的750至3000nm波长范围内的红外光。15.用于热成型、注射吹塑、注射拉伸吹塑、焊接、干燥或固化有色塑料部件的方法，该方法包括用太阳光谱的750至3000nm波长范围内的红外辐射照射所述塑料部件，其中所述塑料部件由包含有色效应颜料的有色热塑性或热固性聚合物组合物组成，所述有色效应颜料包含至少一个由碳组成的层，所述有色效应颜料的量为基于效应颜料和聚合物组合物的
总重量计的0.1至10重量％，由此使所述有色塑料部件的导热性与除了不含具有所述至少一个碳层的所述有色效应颜料外在其它方面相同的有色塑料部件相比得到提升。
技术总结本发明涉及有色效应颜料用于增强有色聚合物的红外吸收能力的用途，并涉及用于增强有色聚合物的红外吸收能力的方法。色聚合物的红外吸收能力的方法。
技术研发人员：A
受保护的技术使用者：默克专利股份有限公司
技术研发日：2021.03.12
技术公布日：2022/11/1
