对塑料制品着色的方法.pdf

提供一种对塑料制品着色的方法。该方法包括以下步骤：(a)提供包含热固性或热塑性聚合物的塑料制品；(b)使所述塑料制品的至少一部分表面与包含至少一种染料和水的处理组合物接触；(c)保持所述塑料制品的所述部分与所述处理组合物接触一段时间，该时间至少足以形成着色的塑料制品；(d)取出所述着色的塑料制品使之不与所述处理组合物接触；和(e)用水清洗所述着色的塑料制品以除去过量的染料。所述方法在不存在有机溶剂的情况下进行，不需要固色或其它处理步骤。

权利要求书
1.  一种对塑料制品着色的方法，其包括：
(a)提供包含热固性或热塑性聚合物的塑料制品，前提是该塑料制品不包含由双烯丙基碳酸二甘醇酯制备的聚合物；
(b)使所述塑料制品的至少一部分表面与包含至少一种染料和水的处理组合物接触；
(c)保持所述塑料制品的所述部分与所述处理组合物接触一段时间，所述一段时间至少足以形成着色的塑料制品；
(d)取出所述着色的塑料制品使之不与所述处理组合物接触；和
(e)用水清洗所述着色的塑料制品以除去过量的染料；
其中，所述处理组合物的特征是不存在有机溶剂。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料是水溶性液体染料。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述染料是亚烷氧基取代的生色团。

4.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理组合物保持在25-99℃的温度。

5.  如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述处理组合物保持在50-75℃的温度。

6.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一段时间为小于0.1秒至5分钟。

7.  如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述一段时间长度为30秒至3分钟。

8.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品通过以下方式中的至少一种与处理组合物接触：
(I)将所述塑料制品的至少一部分表面浸入到所述处理组合物中；
(II)将所述处理组合物施加到所述塑料制品的至少一部分表面上。

9.  如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过喷涂、幕涂、流涂和旋涂中的至少一种将所述处理组合物施加到所述塑料制品的至少一部分表面上。

10.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热塑性或热固性聚合物包括选自下组的聚合物：聚碳酸酯、聚酯、聚酯聚碳酸酯共聚物和共混物、聚乙二醇(PETG)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯、聚氨酯、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、尼龙、聚乙烯醇和增塑的聚氯乙烯，以及它们的混合物。

11.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理组合物还包含一种或多种表面活性剂。

12.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂选自下组：阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂和它们的混合物。

13.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂选自二醇。

14.  如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂是二甘醇。

15.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，以所述处理组合物的总重量为基准计，所述表面活性剂的含量为1-15重量％。

16.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品还包含颜料、交联的聚甲基丙烯酸甲酯微球、玻璃微球和金属薄片中的至少一种。

17.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品是选自下组的模塑制品：成形制品、薄膜和片材。

18.  如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述模塑制品是选自下组的成形制品：光学透镜、眼镜片、遮阳镜、面罩、窗玻璃和运动鞋部件。

19.  如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述模塑制品是运动鞋部件。

20.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料制品选自下组：热塑性粒料和热塑性线料。

21.  如权利要求20所述的方法，其还包括使所述经过处理的热塑性粒料和经过处理的热塑性线料中的至少一种熔融，形成经过处理的熔融的热塑性组合物，将所述经过处理的熔融热塑性组合物引入模具中，从而形成经过处理的成形的模塑制品。.

22.  如权利要求1所述的方法，该方法还包括：
(i)使所述处理组合物与微粒活性炭接触，形成所述处理组合物和微粒活性炭的混合物；
(ii)从所述混合物中分离基本不含染料和/或不含添加剂的含水液体；
(iii)向所述基本不含添加剂的水中加入至少一种染料，从而形成另一种处理组合物。

23.  如权利要求1所述的方法，该方法还包括将所述处理组合物通过具有多个孔洞的环连续引入浸渍槽中。

说明书对塑料制品着色的方法
技术领域
本发明涉及在不使用有机溶剂的情况下对塑料制品着色的方法。热塑性聚氨酯或聚碳酸酯的模塑制品之类的塑料制品与包含一种或多种染料和水的处理组合物接触。
背景技术
可通过向制备制品的聚合物材料中直接掺入(例如通过配混的方式掺入)颜料和/或染料的方法制备有色的塑料制品。这种直接掺入法使着色剂基本上分散在整个模塑制品中。直接掺入法不特别适合用于制备只要略微着色或着色(例如，未到不透明)的模塑制品，例如在遮阳镜的情况中。通过直接掺入法通常难以适当且充分地将制备略微着色或着色的塑料制品所需的少量着色剂分散。
虽然在配混和/或挤出过程中，可使用染料和树脂的母料来更好地控制掺入的染料的量，但是制备该母料需要额外的步骤。另外，母料中的树脂将经历至少两个热循环(在制备母料过程中的一个热循环和在制备着色的模塑制品的过程中的另一个热循环)，这会导致最终的模塑制品的物理性质下降，并且由于受热泛黄，最终制品的颜色与预期的有差异。
从使用有机溶剂相关的环境问题方面考虑，最近人们越来越重视开发利用水性染料组合物的染色方法。另外，使用有机溶剂可能导致最终产品出现气味的问题，有必要进行额外的烘烤处理步骤以除去溶剂。
希望开发新的利用水性染料组合物对塑料制品着色的方法，该方法提供充分的着色，同时最大程度地减少或消除任何有机溶剂或其组分。
发明内容
依据本发明，提供一种对塑料制品着色的方法，其包括：
(a)提供包含热固性或热塑性聚合物的塑料制品，前提是该塑料制品不包含由双烯丙基碳酸二甘醇酯制备的聚合物；
(b)使所述塑料制品的至少一部分表面与包含至少一种染料和水的处理组合物接触；
(c)保持所述塑料制品的所述部分与所述处理组合物接触一段时间，该时间至少足以形成着色的塑料制品；
(d)取出所述着色的塑料制品使之不与所述处理组合物接触；和
(e)用水清洗所述着色的塑料制品以除去过量的染料；
其中，所述处理组合物的特征是不存在有机溶剂。本发明的一个优点是可以在不需要固色或其它处理步骤的情况下进行。
在另一方面，本发明还包括在着色操作完成后的染料分离过程，该分离过程包括以下步骤：
(i)使处理组合物与微粒活性炭接触，形成处理组合物和微粒活性炭的混合物；
(ii)从所述混合物中分离包含水的无染料液体；和
(iii)向所述无染料液体中加入至少一种染料，从而形成另一种处理组合物。当需要处理组合物循环时，例如出于环境方面的原因，该进一步处理过程是有用的。所述经过处理的水还可以通过(例如)被输送到水处理厂中的处理的排水管道来进行处置。
具体实施方式
除非在工作实施例中或者另有说明，说明书和权利要求书中所用的表示组分数量、反应条件等的所有数字应理解为在所有情况中都用词“约”修饰。所有范围包括其中包含的任何子范围。
一方面，本发明提供一种对塑料制品着色的方法，其包括以下步骤：
(a)提供包含热固性或热塑性聚合物的塑料制品，前提是该塑料制品不包含由双烯丙基碳酸二甘醇酯制备的聚合物；
(b)使所述塑料制品的至少一部分表面与包含至少一种染料和水的处理组合物接触，
(c)保持所述塑料制品的所述部分与所述处理组合物接触一段时间，该时间至少足以形成着色的塑料制品；
(d)取出所述着色的塑料制品使之不与所述处理组合物接触；和
(e)用水清洗所述着色的塑料制品以除去过量的染料；
其中，所述处理组合物的特征是不存在有机溶剂。
文中所用的术语“有机溶剂”指含有碳、氢和任选的氧的任何物质，该物质在25℃下通常为液体，或者在温度最高升高到100℃时容易转化为液体。另外，术语有机溶剂还指这些物质中的两种或更多种混合在一起的组合。
文中所用的术语“固色”指防止或减少着色的制品掉色的处理步骤或化合物的添加。
处理组合物包含染料和水。在另一个实施方式中，处理组合物主要由染料和水组成。在本文中，用于增强染料对制品的渗入的任何化合物如溶剂不是必需的，可以排除在组合物之外。
因此，染料是水溶性的。较佳地，染料是液体染料。最佳地，染料是如美国专利第4,284,729、4,460,690、4,732,570和4,812,141号所述的亚烷氧基(alkyleneoxy)取代的生色团。
通常，染料在处理组合物中的含量为0.001重量％至小于或等于15重量％，更优选为0.005重量％至小于或等于5重量％，再优选为0.01重量％至小于或等于1重量％，最优选为0.01重量％至小于0.5重量％。染料在浴中的含量可以在这些上限值和下限值的任何组合的范围内，包括这些上限值和下限值，这些重量百分数在所有情况中都以处理组合物的总重量为基准计。
水在处理组合物中的含量通常为85重量％、95重量％和99.999重量％，这些重量百分数在所有情况中都以处理组合物的总重量为基准计。使用的水优选是无矿物质水，通常通过去离子化处理或蒸馏制得。
在本发明的优选实施方式中，处理组合物含有：0.001-0.5重量％的所述染料；和99.5-99.999重量％的水，这些百分数都以处理组合物的总重量为基准计。
在本发明的实施方式中，所述处理组合物还包含表面活性剂(或乳化剂)。用于本发明的合适的表面活性剂在被倒入水中后容易分散，在搅拌后经常形成牛奶状的乳液。合适的表面活性剂包括例如阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂，例如聚(C2-C4烷氧基化的)C14-C18不饱和脂肪酸、聚(C2-C4烷氧基化的)酚和聚(C2-C4烷氧基化的)C1-C9烷基取代的酚。也可以使用这些表面活性剂的组合。
合适的阴离子表面活性剂包括例如羧酸、氨基磺酸或磷酸的胺盐或碱金属盐，例如十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、木质素磺酸盐、乙二胺四乙酸(EDTA)钠盐和胺的酸式盐，例如盐酸月桂胺或α-磺基-ω-羟基聚(氧乙烯)醚(poly(oxy-1，2-ethanediyl)，alpha.-sulfo-omega-hydroxy ether)、与苯酚1-(甲基苯基)乙基衍生物的铵盐。
合适的两性表面活性剂包括，例如：十二烷基磺基甜菜碱；二羟基乙基烷基甜菜碱；基于椰油酸的酰氨基甜菜碱；N-十二烷基氨基丙酸二钠；或二羧酸椰子衍生物的钠盐。
聚(C2-C4烷氧基化的)C14-C18不饱和脂肪酸的例子包括乙氧基化、丙氧基化和/或丁氧基化的十四烯羧酸。聚(C2-C4烷氧基化的)酚的例子包括乙氧基化、丙氧基化和/或丁氧基化的苯酚。聚(C2-C4烷氧基化的)C1-C9烷基取代的酚的例子包括辛基苯氧基聚亚乙氧基乙醇和苯乙烯化的α-苯基-ω-羟基聚(氧乙烯)(poly(oxy-1，2-ethanediyl)，alpha-phenyl-omega-hydroxy，styrenated)。二醇，例如乙二醇、丙二醇、二甘醇和三甘醇可用作表面活性剂。还适合作为表面活性剂的是苯甲醇。
任选的表面活性剂(乳化剂)的用量可以小于或等于15重量％。较佳地，当存在表面活性剂时，其在处理组合物中的含量为0.5重量％至15重量％，更优选为1重量％至4重量％，这些重量百分数是以处理组合物的重量为基准计的。
处理组合物还可任选地包含一种性能增强添加剂，其选自以下所列中的至少一种：紫外稳定剂、荧光增白剂、脱模剂、抗静电剂、热稳定剂、红外吸收剂和抗菌剂(物质或化合物)。在可能落在上述溶剂的定义范围内任何添加剂的方面，应注意对于塑料制品着色是不需要添加剂的。
在实施方式中，塑料制品含有颜料、交联的聚甲基丙烯酸甲酯微球、玻璃微球和金属薄片中的至少一种。
在处理组合物中包含这些任选的性能增强添加剂中的一种或多种可用来提高着色的塑料制品的物理性能/性质。除染料外，当塑料制品浸在处理组合物中时，任选的添加剂也可以经扩散、浸渍或其它方式被吸入到塑料制品的主体中。例如，在处理组合物中包含紫外稳定剂可以提高着色的塑料制品的耐紫外性。当塑料制品选自以后将用来制备模塑制品的热塑性粒料和/或热塑性线料时，在处理组合物中包含脱模剂是更有利的，文中对此将作进一步讨论。任选的性能增强添加剂可以选自用于制备热塑性和热固性模塑塑料制品中已知的添加剂。
可用在本发明的处理组合物中的UV(紫外)稳定剂(或吸收剂)类型包括，但不限于，水杨酸紫外吸收剂、二苯甲酮紫外吸收剂、苯并三唑紫外吸收剂、氰基丙烯酸酯紫外吸收剂和它们的混合物。
可用在本发明方法中的另一类紫外稳定剂包括用至少一种聚(氧化烯)链改性的紫外稳定剂。此类聚(氧化烯)链改性的紫外稳定剂的特征在于：一旦吸入(或扩散)到塑料制品中，其就具有较低的迁移性(例如，它们不从它们所吸入的着色的塑料制品中迁移出来，进入第二无色的塑料制品中，导致该第二制品被上色)。该聚(氧化烯)链可以是由C2-C20氧化烯(例如，环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷)反应形成的均聚物、共聚物或嵌段共聚物。聚(氧化烯)基可以被羟基、C1-C20烷基醚基或C1-C20酯基封端。聚(氧化烯)链改性的紫外稳定剂更详细描述在例如美国专利第6602447 B2号中。
可包含在本发明方法的处理组合物中的荧光增白剂通常吸收波长等于或小于450纳米的光，而发射波长更高的光，例如发射波长等于或小于550纳米、优选等于或小于525纳米的光。较佳的是，发射的光在可见光谱的蓝光区域(例如，发射的光具有至少约400纳米到最多约525纳米的波长)。最佳的是，发射的光不超过约500纳米。
可用在本发明中的荧光增白剂类型包括，但不限于，苯并噁唑衍生物和衍生物。可用在本发明中的市售的苯并噁唑衍生物的例子包括，但不限于：2，2′-(2，5-噻吩二基)双[5-叔丁基苯并噁唑](可以OB从汽巴(Ciba)购得)；如KLA(来自宾西法尼亚州匹兹堡的拜尔(Bayer ofPittsburgh，Pa.))之类的苯并噁唑衍生物；KCB(来自瑞士马特兹的克拉特(Clariant of Muttenz，Switzerland)；和KCU(来自克拉特)。市售的  衍生物的一个例子是4，4′-双(2-苯并噁唑基)(可以OB-1从田纳西州金斯波特的伊斯曼(Eastman of Kingsport，Tenn.)购得)。可用在本发明中的其它类型的荧光增白剂包括，但不限于：4，4′-二亚氨基-2-2′-二磺酸的衍生物；香豆素衍生物(例如，4-甲基-7-二乙基氨基香豆素)；和双-(苯乙烯基)联苯。
可包含在处理组合物中的脱模剂的类型包括，但不限于，基于脂肪酸的脱模剂、基于脂肪酰胺的脱模剂、基于醇的脱模剂、基于脂肪酸酯的脱模剂、基于硅氧烷(silicone)的脱模剂，以及它们的混合物或组合。可使用的基于脂肪酸的脱模剂包括，例如，硬脂酸和羟基硬脂酸。可使用的基于脂肪酰胺的脱模剂包括，例如，硬脂酰胺、亚乙基双硬脂酰胺和亚烷基双脂肪酰胺。可包含在本发明方法的处理组合物中的抗静电剂包括，但不限于，非离子型抗静电剂，例如那些含有碳氟化合物基团的化合物和硅油，诸如BAYSILONE O1 A(可从德国拜尔有限公司(Bayer AG)购得)。可用在本发明中的抗静电剂的其它例子包括二(十八烷基)羟基胺、三苯基胺、三正辛基氧化膦、三苯基氧化膦、N-氧化吡啶和乙氧基化的单月桂酸脱水山梨糖醇酯。
可包含在本发明方法的处理组合物中的热(或耐热)稳定剂的类型包括，但不限于，酚稳定剂、有机硫醚稳定剂、有机磷化物稳定剂、位阻胺稳定剂、环氧稳定剂和它们的混合物。热稳定剂的具体例子包括，但不限于，2，6-二叔丁基对甲酚、邻叔丁基对甲酚、四(亚甲基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)甲烷、β-萘胺、对苯二胺和硫代二亚乙基双(3，5-二叔丁基)-4-羟基氢化肉桂酸酯，其可以商品名IRGANOX 1035热稳定剂从汽巴专业化学公司(Ciba Specialty Chemical)购得)。
在本发明方法中的红外(IR)吸收剂包含在光谱的红外区域有吸收的染料。市售的红外吸收剂的例子包括CYASORB IR-99、IR-126和IR-165，它们可从美国佛罗里达州莱克兰的格伦代尔保护技术公司(GlendaleProtective Technologies，Inc.，Lakeland，Fla)购得。
可包含在本发明方法的处理组合物中的抗菌剂包括，例如，对于微生物如病原微生物具有抗菌活性的物质。本文和权利要求书中所用术语“抗菌剂”也包括防腐剂、消毒剂和抗真菌物质。另外，抗菌剂也可以作为预活化形式使用，例如，以直到引发事件(例如微生物作用于预活化物质上)发生时才具有抗菌活性的形式使用。
可包含在处理组合物中的抗菌剂的例子包括，但不限于：喹诺酮类，诸如萘啶酸、吡哌酸，西诺沙星、环丙沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、培氟沙星和依诺沙星；氨基糖苷，诸如庆大霉素、卡那霉素、阿米卡星、紫苏霉素、妥布霉素和奈替米星；大环内酯，诸如红霉素、克拉霉素和阿奇毒素；多肽，诸如杆菌肽、莫匹罗星、甲状腺菌素(thyrothricin)、短杆菌肽和短杆菌酪肽；林可霉素类，诸如林可霉素和克林霉素；以及抗分支杆菌剂，诸如利福平和夫西地酸。可用在处理组合物中的抗菌剂的其它例子包括：10，10′-氧基双苯氧基胂；2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮；2，4，4′-三氯-2′-羟基二苯基醚(也命名为5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)-苯酚，并且常称为三氯生(Triclosan))；N-丁基-1，2-苯并异噻唑啉-3-酮；和N-(三氯甲硫基)邻苯二甲酰胺。
如果使用性能增强添加剂的话，其通常以共计15-0.001％，5-0.2％和2-0.05％的量在处理组合物中存在，这些百分数是以处理组合物的总重量为基准计的。
可以将其它添加剂配混到塑料制品中，这些添加剂例如脱模剂、填料、紫外稳定剂、水解稳定剂和热稳定剂、以纤维或薄片形式的增强剂(例如，金属薄片，诸如铝薄片)、阻燃剂、颜料和遮光剂，诸如二氧化钛、光漫射剂，诸如聚四氟乙烯、氧化锌、可从罗门哈斯(Rohm and Haas)购得的ParaloidEXL-5136，和交联的聚甲基丙烯酸甲酯微球(诸如来自耐革斯美国(NagaseAmerica)的n-licrospheres)。
本发明的方法涉及对塑料制品着色。该塑料制品可包含至少一种选自热塑性和/或热固性聚合物的聚合物，这些术语如本领域中所理解的。合适的聚合物包括例如热塑性和热固性聚碳酸酯、聚酯、聚酯聚碳酸酯共聚物和共混物、聚乙二醇(PETG)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、尼龙、聚乙烯醇和增塑的聚氯乙烯。还可以使用任何这些聚合物的混合物。特别排除在本发明方法之外的是由双烯丙基碳酸二甘醇酯制备的聚合物。
塑料制品可以是模塑塑料制品，该制品通过本领域中公知的方法制备。模塑方法包括，例如，压塑、注塑、滚塑、挤出、注坯和挤坯吹塑、和铸塑。模塑塑料制品可以选自成形制品、薄膜(例如，厚度小于30密耳(762微米))、片材(例如，厚度大于或等于30密耳(762微米))。成形模塑制品的例子包括，光学透镜、眼镜片、遮阳镜、面罩和窗玻璃(例如，交通工具如轿车、卡车和飞行器的窗，住宅和商务楼的窗)。模塑塑料制品的其它例子包括：计算机面板；键盘；仪表前盖和移动电话；所有类型的彩色条形码的包装和容器；住宅和商务照明装置和其部件；片材，例如，用在建筑物和结构中的片材；餐具，包括盘子、杯子和餐饮用具；小型用具以及它们的部件；以及装饰膜，包括用在膜嵌件模塑中的膜。塑料制品还可以是任何类型的运动器械或运动鞋或运动鞋部件，例如鞋底、中鞋底(mid-soles)、鞋帮、球胆(bladders)和能量吸收垫。
在本发明的一个实施方式中，塑料制品选自热塑性粒料和/或热塑性线料。热塑性粒料和热塑性线料可通过本领域中公知的方法来制备，诸如挤出或熔融纺丝。对热塑性粒料和/或线料进行着色，然后进一步进行加工。在本发明的实施方式中，使着色的热塑性粒料和/或线料熔融(例如，在挤出机中)，形成熔融的着色热塑性组合物，然后将该熔融的着色热塑性组合物加入(例如，注射)到模具中。使模具中所包含的物料冷却，打开模具，从模具中取出经过着色的成形模塑制品。
该进一步加工着色热塑性粒料和/或线料的方法与前文所述的直接掺合方法不同，且这些不同是有利的。对于已着色的热塑性粒料和/或线料，染料已经存在于热塑性聚合物中(而不是分别加入到聚合物中)，这使得生产具有所需且可重复着色水平的模塑制品得到更佳的控制和更好的可靠性。
塑料制品通过以下方式中的至少一种与处理组合物接触：
(I)将塑料制品的至少一部分表面浸入到处理组合物中；
(II)将处理组合物施加到塑料制品的至少一部分表面上。
因此，在本发明的一方面，将待着色的塑料制品(例如，镜片)至少部分浸入处理组合物中。浸渍的时间和温度至少应足以有助于使至少一些染料浸渍(扩散或吸入)到塑料制品的主体中，从而实施染色(或着色)。所用的时间和温度通常取决于塑料制品的组成。热固性塑料制品通常比热塑性制品更耐热(例如，前者比后者具有更高的热变形温度)。因此，热固性塑料制品通常可以比热塑性制品浸渍在温度更高的处理组合物中，这样有助于更快地上色。
另一方面，本发明包括将处理组合物施加到塑料制品的至少一部分表面上，例如通过喷涂、幕涂、流涂和旋涂等方法进行。
上述任何施涂方法的接触时间通常小于20分钟，优选小于1秒至5分钟，更优选为30秒至3分钟，最优选为1-3分钟。接触时间可在这些上限值和下限值的任意值之间的范围内，包括所述的这些值。
在塑料制品的接触过程中，处理组合物的温度通常至少为室温(例如，25℃)，并且低于处理组合物的沸点和/或分解温度，并且低于处理的聚合物或制品的变形/热挠曲温度。通常，处理组合物维持在25℃-99℃的温度，例如50℃-75℃。
然后将经过着色(或染色)的塑料制品从处理组合物中取出。可迅速或以较慢的速度(例如，以足以进行梯度着色的速率)将经过着色的塑料制品从处理组合物中取出。当形成具有着色梯度的经过着色的塑料制品时，用更多的染料对留在处理组合物中更长时间的制品的部分进行浸渍，这样表现出更大程度的着色(相对于那些先从染料浴中取出的部分)。
可通过以任意顺序将染料、水、任选的表面活性剂和性能增强添加剂混合在一起来制备处理组合物。当使用的性能增强添加剂是固体并且仅仅微溶于水时，最好将它们放入过滤袋中。否则，在清洁操作中将它们从制品的表面除去会有一些难度。而且，需要更多的添加剂，因为未溶解的添加剂漂浮在清洗溶液中，当改换清洗溶液时会损失。
在另一个实施方式中，当使用浸渍方法接触塑料制品时，任选地对处理组合物进行搅拌，例如通过将处理组合物连续引入浸渍槽(或容器)中并连续地将其从浸渍槽(或容器)中排出来进行。通常，浸渍槽是回路的一部分，该回路包括一个与泵流体连通(通过进口管)的进口，该泵通过一个出口管与槽的出口流体连通。回路可任选包括至少一个位于带有进口管和/或出口管的管线中的过滤器，例如，前文所述的袋式过滤器。较佳地，浸渍槽的进口和出口位于槽内处理组合物的液面以下。
浸渍槽进口可包括围绕槽的内周且具有多个孔洞的管(例如，扩散器或扩散环)。通过具有多个孔洞的环将处理组合物连续加入到浸渍槽中，来提高浸渍槽内湍流混合的水平，并且改进对浸渍在其中的塑料制品着色的效率和均一性。扩散环中的孔洞可以具有任何合适的形状，例如，圆形、椭圆形、多边形或它们的组合。扩散环的孔洞的直径通常为0.79毫米至12.70毫米，例如，3.17毫米至6.35毫米。扩散环可具有任何合适的构形，例如，它可以是平板形、凹形或凸形。
本发明方法的范围包括一些其它步骤，通过这些步骤来调整处理组合物的组成，例如，用后续的一种或多种染料或其它性能增强化合物来替代初始的一种或多种染料或性能增强化合物。在本发明的实施方式中，将染料和任选的性能增强添加剂与处理组合物的其它组分(例如，水和任选的表面活性剂)分离。这种分离对于环境来说是有利的，因为这样可以再利用染料浴的非染料组分，例如，与另一种或多种染料或者与一种或多种新鲜的染料一起使用，或者作为对从处理组合物中取出的着色塑料制品进行清洗的清洗组合物。另外，如果处理组合物的染料已经受到破坏，例如被氧化或者发生变性(例如，由于温度峰值引起的过热所造成的)，则可以实施染料分离方法。
可通过使处理组合物与微粒活性炭接触、再从其中分离出含有相对比例与分离步骤前基本相同的水和任选的表面活性剂的基本上不含染料的液体，这样来实施染料分离方法。根据所使用的添加剂，还可以通过活性炭除去一些性能增强添加剂。然后将不含染料的液体与另一种或多种染料混合，形成一种不同的处理组合物。可以通过将处理组合物连续通过含有活性炭的床或柱来使处理组合物与活性炭接触。
活性碳通常能够基本上保留处理组合物的全部染料，和优选少于最小量的处理组合物的液体组分(例如，水和任选的表面活性剂)。
用染料分离法分离的不含染料的液体基本上不含有染料，例如，含有用分光光度分析测定不可检测量的染料。微粒活性炭的粒度通常为200目(例如，粒度为0.075毫米)。可用在本发明中的可商购的微粒活性炭的例子是来自卡龙碳公司(Calgon Carbon Corporation)的Filtrasorb 200活性炭。
实施染料分离所需的活性炭的量是部分取决于处理组合物温度。一般来说，实施染料分离所需的活性炭的量是：随着处理组合物温度的降低而减少；随着处理组合物温度的升高而增加。在本发明的实施方式中，使处理组合物在25℃与活性炭接触。
加入到无染料液体中的一种或多种染料是上述的那些染料，它们是水溶性的，优选是液体。
染料分离方法还包括向其它处理组合物中加入其它物质，例如表面活性剂和/或性能增强添加剂，它们各自可选自上述的那些类型和例子。
在从处理组合物中取出后，通常对经过着色的塑料制品进行清洗，以除去其中过量的处理组合物物质。通常通过使经过着色的制品的至少一部分表面与包含水的清洗组合物接触，来实现清洗步骤。清洗组合物的水可以是去离子水或蒸馏水，可以加热或者是环境温度。如果加热，通常将水保持在75℃的温度。
可通过例如浸渍(浸入)、喷涂和/或幕涂来使清洗组合物与经过着色的塑料制品的表面接触。在与经过着色的塑料制品的表面接触后，清洗组合物可以再循环用于清洗其它的着色制品。在许多次清洗循环后，染料通常会在再循环的清洗组合物中累积。可通过使再循环的清洗组合物与微粒活性炭接触而将累积的染料从再循环的清洗组合物中除去，如同前文关于染料分离方法中所述的那样。在将累积的染料从再循环清洗组合物中分离后，不含染料的再循环清洗组合物接着可用于清洗其它的着色制品。
清洗组合物通常仅含有水。在清洗后，通常对经过着色的塑料制品进行干燥。可通过用柔软的干布擦拭经过清洗的着色塑料制品和/或通过在室温(25℃)下静置来完成干燥。或者，可通过暴露在升高的温度(超过25℃)，例如50℃至100℃的温度下来干燥经过清洗的着色塑料制品。另外，可以使热空气(例如，温度为50℃至100℃)在经过清洗的着色塑料制品的表面上通过。
在以下实施例中对本发明进行更详细地描述，这些实施例只是说明性的，因为许多修改和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。除非另有说明，所有份数和百分数是以重量计的。
实施例
在以下实施例中，通过将26989克去离子水加入8升不锈钢混合槽中来制备各染料浴。使水在表1所示的温度连续通过袋式过滤器，在该袋式过滤器中已经预先放入了25克固体Macrolex染料。使该含有染料的经过加热的水由混合槽循环通过袋式过滤器，再回到混合槽中，这样进行一段足够的时间，使水中的染料达到饱和，从而形成染料浴。使染料浴以足以增强在着色操作中染料浴的湍流混合的速率再循环回到混合槽中。
对于表1所示的那些需要使用液体染料替代固体Macrolex染料的实验中，将水溶性液体染料以2克染料/升溶液的浓度直接加入循环溶液中。
为了形成饱和的染料浴，在染料浴温度达到设定的条件后，初始循环进行约10分钟。然后在表1所示的温度下以约3升/分钟的速率通过上述体系连续循环染料浴。
在以下实施例中，染料浴中Macrolex染料的量据估计是大于0但小于或等于0.1重量％的正值，该含量以染料浴中水的总重量为基准计。通常，在各实验完成后，观察到袋式过滤器中含有少量Macrolex染料。
在需要液体染料的实验中，假设染料完全溶解在水中，以2克/升溶液的浓度存在于溶液中。
在上色操作完成后，将染料浴冷却到环境温度，然后通过20微米的袋式过滤器进行过滤而将沉淀的染料从液相中分离。将从过滤处理中得到的母液泵送通过活性炭，以除去去离子水中可溶的染料。在此炭处理之后，无色的水可以再循环以配制另一颜色，或者废弃。
测试的数据示于下表1中。使用以下物质：
Texin 270 -- 聚酯树脂，肖氏(shore)硬度70D。
Texin 970U -- 聚醚树脂，肖氏硬度70D。
Texin DP7-1199 -- 聚酯树脂，肖氏硬度70A。
Desmopan DP 9370A -- 聚醚树脂，肖氏硬度70A。
Makrolon 2308 - 聚碳酸酯树脂。
表1
  Macrolex  Ceres蓝  Macrolex红  G  Milliken  Reactint蓝  Macrolex Ceres  蓝  Macrolex  红G  物质  @97C  1分钟  @97C  1分钟  @97C  1分钟  @75C  1分钟  @75C  1分钟  仅含水  仅含水  仅含水  仅含水  仅含水  软材料  Texin  DP 7-1199  中蓝  红  非常深的蓝色  深蓝  非常浅的红  色  Desmopan  9370A  中蓝  红  深蓝  非常浅的蓝色  硬材料  Texin 270  中蓝  红  中蓝  非常浅的蓝色  Texin 970U  浅蓝  中红  浅蓝，带有漩涡  中蓝，带有漩  涡  浅红  Makrolon  2608  浅粉红
虽然在前文中为了说明起见对本发明进行了详细的描述，但应理解，这些详细描述仅仅是为了说明，在不偏离本发明的精神和范围的情况下本领域技术人员可对其进行修改，本发明仅由权利要求书限定。