ES2349676T3 - Procedimiento de tinción por inmersión de artículos moldeados de policarbonato. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de tinción de un artículo moldeado de policarbonato que comprende las etapas de (i) sumergir al menos una porción de dicho artículo en un baño de tinción que contiene un vehículo y una cantidad de tinción de al menos un tinte, manteniéndose dicho baño a una temperatura entre 90 y 99°C y (ii) mantener dicha porción en dicho baño durante un periodo de tiempo suficiente para permitir que una cantidad predeterminada de tinción se difunda en dicho artículo, y (iii)extraer dicho artículo de dicho baño, en el que dicho vehículo se selecciona de isooctilfeniléter de polioxietileno (2) [4&8211; (C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=2], nonilfenoléter de polietilenglicol [C9H19C6H4(OCH2CH2)nOH, n=9], isooctilfeniléter de polioxietileno (40) [4&8211; (C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=40] o lauriléter de polioxietileno (4) [C12H25(OCH2CH2)nOH, n=4].
Description
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención versa acerca de un procedimiento de tinción de un artículo moldeado.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
Se revela un procedimiento para teñir artículos moldeados de policarbonato. El artículo se moldea de policarbonato, y el procedimiento conlleva la inmersión del artículo moldeado en un baño de tinción que contiene, agua, tinte, un vehículo y un tensioactivo opcional. El vehículo es isooctilfeniléter de polioxietileno (2) [4–(C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=2], nonilfenoléter de polietilenglicol [C9H19C6H4(OCH2CH2)nOH, n=9], isooctilfeniléter de polioxietileno (40) [4– (C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=40] o lauriléter de polioxietileno (4) [C12H25(OCH2CH2)nOH, n=4].
El procedimiento resulta especialmente útil en la fabricación de lentes tintadas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se conocen bien los artículos moldeados de policarbonato. Se conocen bien el uso y el procedimiento para fabricar artículos coloreados que se preparan a partir de composiciones pigmentadas de policarbonato. También se conocen los procedimientos para tincionar artículos moldeados de resinas, incluyendo policarbonatos, y que incluyen lentes que han sido tintadas por inmersión en mezclas pigmentantes especiales. Entre las ventajas logradas por tal tinción de lentes, se ha hecho mención de una transmisión reducida de la luz y de una mitigación del deslumbramiento.
La patente estadounidense nº 4.076.496 dio a conocer una composición para baños de tinción adecuada para tintar lentes polarizadas de revestimiento duro; la composición del baño incluía una tinción y, como disolvente, una mezcla de glicerol y de etilenglicol, opcionalmente con una proporción pequeña de agua u otro disolvente orgánico.
La patente estadounidense nº 5.453.100 dio a conocer materiales de policarbonato que son tincionados por inmersión en una mezcla de tinte o de pigmento disueltos en una mezcla disolvente. La mezcla está compuesta de un disolvente de impregnación, que ataca el policarbonato y permite la impregnación del tinte o del pigmento, y un disolvente de moderación, que mitiga el ataque del disolvente de impregnación. El disolvente de impregnación así dado a conocer incluye al menos un disolvente seleccionado entre el éter monometílico de dipropilenglicol, el éter monometílico de tripropilenglicol y el éter monometílico de propilenglicol. El documento PCT/CA99/00803 (WO 0014325) dio a conocer la tinción de artículos de plástico por inmersión en una dispersión acuosa y por la exposición de la dispersión y del artículo sumergido a una radiación de microondas. El documento JP 53035831 B4 dio a conocer moldeos de policarbonato que son tincionados en una dispersión acuosa que contiene tinciones de dispersión en ftalato de dialilo, o–fenilfenol o alcohol bencílico. Además, el documento JP 55017156 dio a conocer lentes de policarbonato alifático que son coloreadas con un licor que contiene tintes y agua. El documento JP 56031085 (JP–104863) dio a conocer composiciones que contienen una tinción de dispersión en una cetona alifática y en alcohol polihídrico que se dice que es útil en la coloración de películas de policarbonato a temperatura ambiente. El documento JP2000248476 dio a conocer un perno de policarbonato moldeado que se tincionaba con una solución que contenía tintes, un agente aniónico de nivelación y que luego se trataba con una solución que contenía dióxido de tiourea.
La patente estadounidense nº 4.812.142 dio a conocer artículos de policarbonato tincionados a una temperatura de 93°C superior en una tinción disolvente que tiene un punto de ebullición de al menos 177°C, y la patente estadounidense nº 3.514.246 dio a conocer la inmersión de artículos de policarbonato moldeados en un licor de tinción emulsionado que contiene un colorante insoluble en agua, un agente surfactante activo liposoluble disuelto en un disolvente de hidrocarburos alifáticos y agua. El procedimiento se repitió con resultados similares cuando el tensioactivo se sustituyó con un derivado de poli(oxietileno). La patente estadounidense nº
3.532.454 dio a conocer la tinción de fibras de policarbonato con una composición de tinción que contiene al menos uno de: éter alcoxialquilbencílico, éter dibencílico de alquilenglicol, éster alcoxialquílico de ácido benzoico o éster alcoxialquílico de ácido fenoxiacético. La patente estadounidense nº 3.630.664 dio a conocer un baño de tinción que requería la presencia de un carbonato que se atuviera a una fórmula específica, por ejemplo carbonato de etilbencilo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Las composiciones de moldeo útiles en el moldeo de los artículos que son adecuados para su uso en el procedimiento de la invención pueden incluir aditivos que son conocidos en la técnica por su función en estas composiciones e incluyen al menos uno de: agentes de desprendimiento del molde, materiales de carga, agentes de refuerzo en forma de fibras o copos, siendo los más notables los copos de metal, como los copos de aluminio, agentes pirorretardantes, pigmentos y agentes opacificantes, como el dióxido de titanio y similares, agentes fotodifusores, como el politetrafluoroetileno, el óxido de cinc, Paraloid EXL–5136, disponible en Rohm and Haas, y miniesferas de polimetilmetacrilato reticulado (como las n– licroesferas, de Nagase America), estabilizadores UV, estabilizadores hidrolíticos y estabilizadores térmicos.
Los artículos que han de ser tincionados según el procedimiento de la invención pueden ser moldeados convencionalmente mediante procedimientos que llevan tiempo practicándose en las artes plásticas e incluyen artículos moldeados mediante moldeo por compresión, moldeo por inyección, moldeo rotativo, extrusión, moldeo por inyección de aire insuflado y extrusión, y la fundición; el procedimiento de moldeo de los artículos no es esencial para la práctica del procedimiento de la invención. Los artículos moldeados pueden ser de cualquiera de una amplia variedad de artículos útiles e incluyen placas frontales de ordenador, teclados, biseles y teléfonos móviles, embalajes con códigos de colores y todo tipo de envases , incluyendo los destinados a componentes industriales, portalámparas de viviendas e industriales y componentes para las mismas, como planchas, usadas en la edificación y en la construcción, vajillas, incluyendo platos, tazas y utensilios para la comida, pequeños electrodomésticos y sus componentes, lentes ópticas y gafas de sol, así como películas decorativas, incluyendo las películas concebidas para su uso en el moldeo con inserto de película.
Según la presente invención, el artículo moldeado que va a ser tincionado, preferentemente una lente, es sumergido en la mezcla del baño de tinción durante un tiempo y a una temperatura suficiente para facilitar al menos alguna impregnación, o difusión, de la tintura en el volumen del artículo, efectuando así la tinción del mismo. Para tincionar artículos fabricados de policarbonato aromático, la inmersión puede llevarse a cabo a una temperatura entre aproximadamente 90 y 99°C y el tiempo de inmersión es típicamente de menos de 1 hora, estando más preferentemente en el intervalo de 1 a 15 minutos. Acto seguido, el artículo tintado se retira a una velocidad deseada, incluyendo una velocidad suficiente para lograr un gradiente de tinción, quedando impregnado con la mayor cantidad de tinción la porción del artículo que permanece en la mezcla más tiempo, de modo que presenta el tinte de color más oscuro.
La mezcla del baño de tinción contiene
- (a)
- agua en una cantidad de 94 a 96 pep (porcentaje en peso con respecto al peso de la mezcla del baño de tinción)
- (b)
- una cantidad de tinte suficiente para efectuar la tinción, general de 0,1 a 15 pep, preferentemente de 0,3 a 0,5 pep
- (c)
- un vehículo seleccionado de isooctilfeniléter de polioxietileno (2) [4– (C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=2], nonilfenoléter de polietilenglicol [C9H19C6H4(OCH2CH2)nOH, n=9], isooctilfeniléter de polioxietileno (40) [4– (C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=40] o lauriléter de polioxietileno (4) [C12H25(OCH2CH2)nOH, n=4], y, opcionalmente,
- (d)
- un tensioactivo en una cantidad de 3 a 4 pep.
Los tintes que han de usarse según la invención son convencionales, e incluyen tintes de tejidos y tintes de dispersión, así como tintes que se sabe en la técnica que son adecuados para la tinción de policarbonatos. Ejemplos de tinciones de dispersión adecuadas incluyen el azul de dispersión nº 3, el azul de dispersión nº 14, el amarillo de dispersión nº 3, el rojo de dispersión nº 13 y el rojo de dispersión nº 17. La clasificación y la designación de las tinciones enumeradas en esta memoria son según “The Colour Index”, 3ª edición, publicada conjuntamente por la Society of Dyes and Colors y la American Association of Textile Chemists and Colorists (1971). Por lo general, los colorantes pueden usarse ya sea como una única tinción constituyente o como un componente de una mezcla de tinciones, dependiendo del color deseado. Así, el término tinción, tal como se usa en el presente documento, incluye una mezcla de tinciones.
La clase de tinciones denominada “tinciones disolventes” es útil en la práctica de la presente invención. Esta clase de tinciones incluye las tinciones preferidas azul solvente 35, verde solvente 3 y la base anaranjada de acridina. Sin embargo, las tinciones solventes, en general, no tiñen con tanta intensidad como las tinciones de dispersión.
Entre las tinciones adecuadas se hace mención especial de los compuestos insolubles en agua azoicos, de difenilamina y antraquinona. Son especialmente adecuadas las tinciones de acetato, las tinciones de acetato de dispersión, las tinciones de dispersión y las tinciones dispersoles, como las dadas a conocer en Colour Index, 3ª edición, vol. 2, The Society of Dyers and Colourists, 1971, pp. 2479 y pp. 2187–2743. Las tinciones de dispersión preferidas incluyen el azul Palanil® E–R150, de Dystar (antraquinona/azul de dispersión) y el naranja DIANIX® E–3RN (tinción azoica/naranja de dispersión 25 según el CI). Obsérvese que el rojo fenólico y el 4–fenilazofenol no tiñen el policarbonato según el procedimiento de la invención.
Las tinciones denominadas “tinciones directas” y las denominadas “tinciones ácidas” no son adecuadas en la práctica de la invención para el policarbonato. Sin embargo, las tinciones ácidas son efectivas con el nailon.
La cantidad de tinción usada en la mezcla puede variar; sin embargo, típicamente se necesitan únicamente cantidades pequeñas para tincionar suficientemente un artículo según la invención. Típicamente, una concentración de tinción en el baño es de 0,4 pep, pero existe una latitud considerable en este sentido. Por lo general, puede haber presentes tinciones en la mezcla disolvente a un nivel de aproximadamente 0,1 a 15 pep, preferentemente de 0,3 a 0,5 pep. Cuando se usa una mezcla de tinciones y las tasas de consumo de los componentes individuales difieren de las demás, se añadirán al baño componentes de tinción de tal manera que sus proporciones en el baño permanezcan sustancialmente constantes.
El tensioactivo (emulsionante) opcional puede usarse en una cantidad de 0 a 15 pep, preferentemente de 0,5 a 5 pep, y lo más preferible es que esté entre 3 y 4 pep.
El emulsionante adecuado en el contexto de la invención es una sustancia que mantiene en suspensión dos o más líquidos o sólidos inmiscibles (por ejemplo, agua y el vehículo). La debida emulsificación es esencial para el rendimiento satisfactorio de un vehículo. Un vehículo emulsionado se dispersa con facilidad cuando se derrama en el agua, y forma una emulsión lechosa al ser agitada. Los emulsionantes que pueden usarse incluyen los iónicos, los no iónicos o mezclas de los mismos. Los emulsionantes iónicos típicos incluyen los aniónicos, incluyendo las sales de aminas o las sales alcalinas de los ácidos carboxílico, sulfámico o fosfórico, por ejemplo lauril sulfato de sodio, lauril sulfato de amonio, sales ácidas lignosulfónicas, sales de sodio del ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) y sales ácidas de aminas, como el clorhidrato de laurilamina o el poli(oxi–1,2–etanodiil), alfa–sulfo–omega– hidroxi éter con sales de amonio derivadas de fenol 1–(metilfenil) etilo; o anfóteros, es decir, compuestos que portan tanto grupos aniónicos como catiónicos, por ejemplo lauril sulfobetaína, dihidroxi etilalquil betaína, amido betaína basada en ácidos de coco, N–lauril amino propionato disódico, o las sales de sodio de los derivados del ácido dicarboxílico del coco. Los emulsionantes no iónicos típicos incluyen los compuestos alquil o arilfenólicos etoxilados o propoxilados, como octil–fenoxi–polietilen–oxi–etanol o poli(oxi–1,2–etanodiil), alfa–fenil– omega–hidroxi, estirenado. El emulsionante preferido es una mezcla de ácidos grasos etoxilados insaturados C14–C18 y C16–C18 y poli(oxi–1,2–etanodiil), alfa–sulfo–omega–hidroxi éter con sales de amonio derivadas de fenol 1–(metilfenil) etilo y poli(oxi–1,2–etanodiil), alfa– fenil–omega–hidroxi, estirenado.
Los emulsionantes, como los dados a conocer en “Lens Prep II”, producto comercial de Brain Power International (BPI), son también útiles para practicar la presente invención. LEVEGAL® DLP, producto de Bayer Corporation, es una mezcla preformulada de un vehículo adecuado (éter poliglicólico) con emulsionantes que son útiles conjuntamente con una tinción y agua para preparar un baño de tinción adecuado para piezas moldeadas, preferentemente piezas de policarbonato.
Se ha hecho notar en lo que antecede que la eliminación de emulsionantes de la mezcla de tinción puede producir efectos especiales de color. Por ejemplo, el uso de IGEPAL® CA–210 en la mezcla de tinción sin el emulsionante da como resultado un artículo de policarbonato dotado de un efecto marmóreo especial. Esta técnica también es una manera excelente de producir colores de camuflaje.
Según una realización de la presente invención, se sumerge un artículo moldeado de policarbonato adecuado según la invención en un baño de tinción de la invención. Para reducir el tiempo de tratamiento, a la vez que las pérdidas por evaporación se mantienen a un nivel mínimo, algunos baños de tinción pueden calentarse a temperaturas inferiores a 100°C, preferentemente inferiores a 96°C. En el curso de la tinción según la presente invención, se prefiere que el baño de tinción esté a una temperatura por debajo de aquella en la que el baño está en el estado de ebullición. La temperatura óptima del baño se ve influida en cierto grado por el peso molecular del policarbonato, sus aditivos y la naturaleza química de la tinción.
En una realización preferida en la tinción de partes fabricadas de policarbonato, se mezcla un tinte que se sabe que es adecuado para su combinación con una composición de policarbonato con un vehículo y agua, y un tensioactivo opcional, para formar una mezcla para un baño de tinción. Según esta realización de la invención, el artículo se sumerge en el baño de tinción y se retira después de solo unos minutos para producir un producto tintado de color. La duración del tiempo en el que artículo debe permanecer sumergido en el baño y las condiciones del procedimiento dependen del grado de tinte deseado.
Naturalmente, las mayores concentraciones de tinte y las temperaturas más elevadas aumentarán la tasa de tinción.
Para impartir un tinte con una gradación, el artículo moldeado puede ser sumergido en el baño de tinción y, después, ser retirado lentamente del mismo. Se produce un tinte con gradación porque la porción del artículo que permanece más tiempo en la mezcla se impregna con la mayor cantidad de tinte.
La presente invención puede ser comprendida más plenamente con referencia a los ejemplos presentados más abajo. De ninguna forma debe entenderse que los ejemplos sean limitantes, sino que, en vez de ello, se presentan como ilustrativos de la invención.
EJEMPLOS
También se prepararon artículos moldeados de policarbonato (Makrolon® 3107, de Bayer Corporation) y que contenían una cantidad suficiente de dióxido de titanio como para fabricar artículos, ya fuera traslúcidos u opacos, según el procedimiento de la invención. Los artículos fueron tincionados por inmersión hasta lograr un color uniforme en un baño, según se describe en el Ejemplo 1.
Se mezcló tinte, 0,4 pep, con 6,6 pep de un vehículo, 3 pep de Lens Prep II de BPI y, a continuación, 93 pep de agua para formar un baño de tinción. Acto seguido, el baño se calentó hasta 95°C y se sumergió una pieza moldeada de policarbonato1 en el baño de tinción. Se retiró la pieza de la mezcla, se aclaró con cantidades copiosas de agua para eliminar cualquier resto de tinte sobrante y se secó. La Tabla 1 resume el tiempo de inmersión (en minutos), las propiedades ópticas y el vehículo respecto usado en la ejecución de estas tandas.
TABLA 1
- TINCIÓN
- TIEMPO TRANSMISIÓN LUMÍNICA2 TURBIDEZ3 VEHÍCULO
- Policarbonato (control)
- 90,4 0,9
- Naranja de dispersión 25
- 3 55,0 9,2 Igepal
- Naranja de dispersión 25
- 3 78,0 1,3 Tergitol
- Naranja de dispersión 25
- 3 90,5 1,6 Triton X–405
- Azul Palanil
- 5 67,3 1,1 Brij 30
- 1 Makrolon® 3107, de Bayer Corporation, homopolicarbonato en bisfenol A dotado de un MFR de 5 – 7,5 g/10 min (según ASTM D1238) 2 y 3 La transmisión lumínica (%) y la turbidez (%) se determinaron según ASTM D 1003
IGEPAL® CA–210 se refiere a isooctilfeniléter de polioxietileno (2) [4–
(C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=2]
TERGITOL® NP–9 se refiere a nonilfenoléter de polietilenglicol [C9H19C6H4(OCH2CH2)nOH,
5 n=9] TRITON® X–405 se refiere a isooctilfeniléter de polioxietileno (40) [4– (C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=40] BRIJ 30 se refiere a lauriléter de polioxietileno (4) [C12H25(OCH2CH2)nOH, n=4]
Claims (2)
- Reivindicaciones1. Un procedimiento de tinción de un artículo moldeado de policarbonato que comprende las etapas de(i) sumergir al menos una porción de dicho artículo en un baño de tinción que contiene un5 vehículo y una cantidad de tinción de al menos un tinte, manteniéndose dicho baño a una temperatura entre 90 y 99°C y(ii) mantener dicha porción en dicho baño durante un periodo de tiempo suficiente para permitir que una cantidad predeterminada de tinción se difunda en dicho artículo, y (iii)extraer dicho artículo de dicho baño,10 en el que dicho vehículo se selecciona de isooctilfeniléter de polioxietileno (2) [4– (C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=2], nonilfenoléter de polietilenglicol [C9H19C6H4(OCH2CH2)nOH, n=9], isooctilfeniléter de polioxietileno (40) [4– (C8H17)C6H4(OCH2CH2)nOH, n=40] o lauriléter de polioxietileno (4) [C12H25(OCH2CH2)nOH, n=4].15 2. El procedimiento de la Reivindicación 1 en el que el baño contiene, además, un tensioactivo.
- 3. El procedimiento de la Reivindicación 1 en el que la tinción es una tinción de dispersión.
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