專利名稱：用回收塑料材料著色塑料的方法
技術領域：
本發(fā)明的任務是描述一種應用回收塑料材料大批量地為塑料模制件著色的方法和設備。
塑料在其加工前大部分為中性色的基料。為使塑料模制件大批量地著色，因此要應用所謂的母料。該母料涉及混入該塑料材料中并使其著色的物質。這種母料的缺點是非常昂貴。
家用電子設備如電視機的外殼是依據(jù)設計通過單體模具制備的，采用塑料可最簡易地實現(xiàn)。在此情況下采用注塑法，該法是成本低的生產(chǎn)方法。
從WO 98/01498已知一種制備母料的方法。
從EP 0352804 A2中已知一種有色聚合物，它與顏料結合成化合物。
從EP 0290092中已知一種給塑料顆粒著色的方法。
從DE 19807261中已知一種制備著色塑料粉末的方法。
從DE 43131167 A1已知一種制備用于塑料加工機加工的顏料濃縮物的方法。
從DE 4026188 A1已知一種制備非揮發(fā)性無機塑料添加劑的方法。其中將塑料的成形件或廢料以已知的方法粉碎，并煅燒。然后將煅燒所得的殘渣進行加工并重新利用。
沒有一種已知的方法公開過利用舊設備的回收材料來制備新設備，特別是外殼。
關于這方面的特別問題是舊設備的回收利用。目前通常的做法是，將舊設備的塑料部件拆開，磨碎并混入新制品中，由此將該回收材料重新引入產(chǎn)品中。不僅外殼形狀而且外殼的色調都發(fā)生了流行趨勢。越來越多的雜色如黃、紅、藍等均混入到至今的灰色和黑色色調中。
經(jīng)雜色著色的外殼的制備使得難以應用回收材料，因為其顏色會有很大的波動。對回收材料按純色進行分類是不經(jīng)濟的，因為每一種可設想的色調僅以少量出現(xiàn)。
但也存在一種可能性，即將有色回收材料與未著色的新制品相混合，并準確決定該化合物的顏色。
為了節(jié)省成本，應提出一種方法，它能在制備中再利用有色回收塑料材料。
WO 00/67977公開了一種分選和分開塑料的方法。但是它未公開在由原回收塑料所制備的產(chǎn)品的顏色設計中如何考慮該原回收塑料。
從DE-A1-4126694中已知用塑料廢物生產(chǎn)花園籬笆的方法。
從JP-A-08099317中已知用舊塑料瓶生產(chǎn)新塑料瓶的方法。
從DE-A1-4129754中已知用含塑料的混合物生產(chǎn)單純品種塑料的分類方法。
本發(fā)明的任務是通過權利要求1的特征完成的。本發(fā)明的其它優(yōu)點在從屬權利要求和其它描述中說明。
顏色配方通常意指用于調準樣品色調所需的顏料濃度。為進行顏色配方，首先要準確測定樣品的反射曲線。該樣品是由包含在基質中的顏料組成的。通過測定基質中含不同濃度顏料的試樣建立標定系列。
基于這種標定系列就可計算用于調準所要色調而需要的顏料的量。
生產(chǎn)有色塑料通常應用預先著色的塑料或未著色的塑料和母料。該母料是用來使塑料著色的。問題在于，為達到所需色感需加多少量的母料。該量可通過色度計、顏色配方程序和該顏色的標定系列來計算。在生產(chǎn)控制中要確定，是否所加母料的量足以產(chǎn)生所需的色感。
顏色，這里也包括所謂非彩色的黑色調、白色調和灰色調，是由DIN5033所定義的“顏色是那種對眼呈現(xiàn)無結構視野部分的視覺，由此用不動的眼進行單目觀察時，這部分可與同時看到的也是無結構的接界部分相區(qū)別”。這種定義的目的是確定顏色和另一類視覺如結構感或空間感的界線。
為能準確確定顏色，應用所謂的色度數(shù)。可通過數(shù)學計算步驟來得到色度數(shù)。為此，需測定試樣的反射曲線。作為第一步確定進入眼睛的光。它是由光類型的輻射分布和在試樣檢測到的部分產(chǎn)生的。這時射入眼睛的光是可見光整個光譜的光量的總和，其公式為
M=ΣλS(λ)*R(λ)]]>其中S(λ)＝光類型的輻射分布R(λ)＝試樣的反射曲線為能從測量值求得色度數(shù)，必須在每一波長下調準該顏色的三原色。計算色度數(shù)的公式如下X=ΣλS(λ)*R(λ)*x‾(λ)]]>Y=ΣλS(λ)*R(λ)*y‾(λ)]]>Z=ΣλS(λ)*R(λ)*z‾(λ)]]>其中，方程S(λ)，x(λ)，y(λ)和z(λ)對每種光類型和觀察者(2°，10°)是標準化的。S(λ)*x(λ)，S(λ)*y(λ)，S(λ)*z(λ)在每一步距均加以收集。R(λ)在要進行的測量中是變數(shù)。
其中色度數(shù)Y具有特別重要的意義。在光譜值曲線中，Y與眼睛的視亮度感覺相適應，色度數(shù)說明試樣的亮度。理想的是將該值標準化，以使標準白色試樣的Y-值為100。
為了能明確地分類顏色，除了由觀察者以2°或10°的視野得出的色度數(shù)外，還要給出用以進行觀察的光類型。該光度數(shù)的數(shù)據(jù)由下列產(chǎn)生1.XD65/2或2.X2D65其中X是光度數(shù)，D65是光類型2意指2°-觀察者。
為了描述在三維空間的技術情況，以圖形來描述顏色。為了能以圖形來描述，將三維空間以視亮度等級來切分，并用切割平面作為標準比色圖表。該比色圖表的坐標是色度數(shù)的分數(shù)(標準色調分數(shù))。該標準色調分數(shù)由下式計算
x=XX+Y+Z]]>y=YX+Y+Z]]>為準確描述顏色，其中三個標準色調分數(shù)中僅兩個是必需的，因為標準色調分數(shù)的和是一，即X+Y+Z＝1這時通常利用坐標X和Y，大部分情況下放棄第三個坐標，該坐標垂直于坐標系并表明亮度。
為計算兩種顏色的色距，必須確定顏色空間中該顏色的每一個位置。由此可計算坐標系中兩色點的距離。
在計算色距時，由標準試樣出發(fā)來進行計算。該計算結果和為此的實驗表明，在有些色位可計算出一確定大小的距離，但觀察者都不能確定在顏色上的差別。由此可以確定，并非在顏色空間的每一位置處的可見差別均相當于一個單位的色距。因此該色距或色感是以橢圓體描述和采用的。為避開這個問題，發(fā)展了所謂的CIELAS一顏色空間。
顏色空間的色坐標可通過下列方程來換算L*＝116Y*-16a*＝500(X*-Y*)b*＝200(Y*-Z*)其中X*=3X/Xn,X/Xn>0,008856]]>X*＝7,787*(X/Xn)+0,138，x/xn≤0,008856Y*=3Y/Yn,Y/Yn>0,008856]]>Y*＝7,787*(Y/Yn)+0,138，Y/Yn≤0,008856Z*=3Z/Zn,Z/Zn>0,008856]]>Z*＝7,787*(Z/Zn)+0,138，Z/Zn≤0,008856
Xn，Yn，Zn相當于標準色值。[10]在CIELAB-顏色空間，通過兩個特別在工業(yè)中得到應用的公式來計算色距。
該公式如下1.矢量計算時的公式ΔE*=(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]]>或2.采用柱面坐標時適用的公式ΔE*=(ΔL*)2+(ΔC*)2+(ΔH*)2]]>其中L*是亮度，C*是彩色度或飽和度，H*是彩色色調角或色調。
如已確定的，兩個具有相同色度數(shù)的顏色試樣在一種光類型下可留下同一色感，在另一種光類型下可產(chǎn)生色感。這種效應稱為位變異構，它主要與光類型即與其光譜分布和試樣的反射特性有關。
在顏色配方時需特別注意反射、顏料濃度和色強度之間的關系。
必須弄清楚與顏料濃度有關的反射和散射的關系，因為對顏色配方也要采用顏色測定。此外，在描述時僅涉及不透明的體系，因為這類體系特別在工業(yè)中已得到應用。
反射率可如下計算R=1+K/S-(1+K/S)2-1]]>其中K為吸收率，S為散射率，R為反射率。
此外，必須算出色強度。該色強度表明試樣與標準樣品之間的比例，該標準樣品的色強度確定為100％。
F=KPFKSF]]>其中KPF是試樣的吸收率，KSF是標準樣品的吸收率。
由該比例可計算生產(chǎn)具有此種色強度的試樣所需的顏料濃度。該相互關系是互反的。
但是，只用色強度不能進行配方。為了顏色試樣的調準，必須確定在不同濃度時的顏料的特性，因為從測量所得的只是標準色調和反射曲線。由下列方程可看出在某波長下的反射、吸收和散射之間的關系R=1+K/S-(1+K/S)2-1]]>因為，為混合各種顏料，下列關系適用于吸收和散射K＝KM+K1*c1+K2*c2S＝SM+S1*c1+S2*c2或通用為K＝KM+∑Ki*ciS＝SM+∑Si*ci根據(jù)此關系，可確定在某波長下顏料的混合。其目的是達到試樣的反射率。
因為反射曲線總是僅對某一波長適用，所以要按各種波長算出該反射曲線。由此必須使在各個波長下的色距在給定的誤差之內。這在配方時必須予以考慮。
下面將根據(jù)圖解流程圖來說明配方的確定。
該流程圖在所附圖
中表示。
該流程圖按如下操作輸入標準系列、算出試樣和顏料的反射曲線。接著選擇用于配方的顏料。算出所選顏料的K-值和S-值。然后算出起始濃度。若產(chǎn)生負濃度，則必須返回重新選擇用于配方的顏料。若未產(chǎn)生負濃度或該值處于誤差范圍之內，則由配方算出反射曲線。接著換算成配方和試樣的色度數(shù)。然后比較色度數(shù)，看是否在誤差范圍之內。如合適就算出所有可能的組合。如不可能，就需重新回到顏料的選擇。如果色度值超出誤差范圍或色比較不合適，則要借助色偏差重新計算濃度。它將返回到由配方計算反射曲線的步驟。如果算出了所有可能的組合，則分選這些配方，接著輸出配方。
另一方案和方法是通過利用已著色回收材料的有針對性的配色來代替至今要采用的母料，用于以有色的研磨料來使新制品著色。這時必需將回收材料返算到顏料混合物及其在未著色塑料中的濃度。
這種返算是必需的，因為至今表明，只有根據(jù)顏料及其濃度才可進行配方。
同樣也要繞開這種問題，即回收材料是由外部公司提供的。為此不能保證該顏料與如建立前述標準系列所用的顏料是一致的。產(chǎn)生同一種顏色的母料也會因制造商不同而有差異，因此具有不同的吸收系數(shù)和散射系數(shù)。這就導致對一個制造商的每種顏料均要進行很仔細的計算。
如要避免這一點，就必須跟蹤制造商到回收公司的每種材料和每種引入有該材料的制品。那么就必須做準確的記錄，記錄哪些材料含哪些顏料及含量多少。該信息必須提供給客戶。這當然是一種昂貴的耗費。通過返算避免了這一問題。它不再需將各個顏料互相分開，但是必須提供一種確定的塑料類型。
但粉碎部分的混合必須均勻，以便混合色穩(wěn)定不變。否則會出現(xiàn)色差。必須建立每一種顏色一母料的所謂標定系列。通過這種標定系列可確定2個系數(shù)，即如吸收系數(shù)和散射系數(shù)，這對于配方計算是必需的，同時確定顏料批料的顏色的覆蓋性。擠壓現(xiàn)有的研磨料。擠壓形成的粒料不可用于直接的顏色測定，因為用于測定需要平的表面。因此要在為此特定制造的工具中制備所謂的試板。
該試板以及為此所需的工具在本申請人的DE 19739599C2中已提出專利權保護。
該工具具有一個矩形空穴，由其兩個最大的直角表面構造出一個三重結構。該表面的1/6是經(jīng)高光澤拋光，2/3是光滑的表面，1/6是有坑的表面。
此外，為了說明本發(fā)明，根據(jù)具體的實施例來闡明本發(fā)明的原理。應由工程塑料或熱塑性塑料制備一種具有確定顏色的塑料部件。該塑料例如考慮是ABS。為此使用舊塑料，該舊塑料按顏色及塑料種類分選。該塑料部件以純色分選，并以較純的顏色存在。
在本發(fā)明的特別有利的方案中，該塑料不按顏色分選，而以形成混合色的混合形式收集。該塑料部件未經(jīng)分選即行勻化，爾后如同按顏色分選的塑料一樣重新使用，如下面所述。
該塑料部件是舊塑料部件，它由各種設備或構件組成，并僅由確定的塑料組成。這些部件按顏料分選，并置于容器中。將容器中的內容物進行研磨，并在研磨狀態(tài)下貯存。只要這種塑料能預分選，該塑料研磨料就是純色的塑料。對現(xiàn)有的每一種塑料研磨料分別測定每一分選的塑料和研磨的塑料的顏料。在塑料研磨后，塑料的研磨料以每種顏料的純色存在。通過測定顏料，將對該塑料研磨料指定一個顏料調色板。
該特定塑料的目標色是已知的。同時也已知為達到該目標色所需的顏料。
基于特定塑料的目標色及所需的顏料算出用于制造該特定塑料所需的顏料組合的首個配方建議。此外還要算出其它的配方建議。
從各個現(xiàn)有配方建議中，根據(jù)所屬的亮度曲線，特別是根據(jù)位變異構，即在計算上的等色性的色差來選出配方建議。
根據(jù)所選的配方建議算出制備該塑料所需的顏料。將各個算出的顏料分配給當時已有研磨塑料研磨料。接著，基于已有研磨塑料研磨料根據(jù)所配顏料算出要制備的新塑料的量及組成。然后算出各個要用的已有的顆粒量的百分含量。
基于該算出的百分加料量，按照算出的配方將各個已有研磨塑料組分在塑料混合裝置中混合。由此產(chǎn)生其后可應用的帶有所需顏色的塑料。在塑料混合裝置中，將按重量配料的各個舊塑料增塑、均化和制粒。由此形成的塑料可經(jīng)進一步加工。
為將各相應的顏料分配到各個已有塑料研磨料，從每一種塑料粒制備均勻的物料，并通過注塑機注塑成試驗型件。這些試驗型件優(yōu)選包括在DE 19739599C2中的要求保護的試板。
基于該試板，可分配塑料的各個顏料，即可返算到在塑料研磨料中存在的顏料。
如果在形成配方建議時發(fā)現(xiàn)，用已有塑料粒不能達到所需的目標色，這可能是由于缺少相應的顏色或是研磨料的量不夠，這時就要加入顏料來到目標色。但這僅僅是一個量的問題，因為總是有工業(yè)的現(xiàn)實性。
權利要求
1.一種利用回收塑料材料著色塑料的方法，其中收集舊塑料，按顏色分選所收集的塑料，研磨所收集和分選的塑料并貯存或中間貯存，算出在研磨的和貯存或中間貯存的塑料中存在的顏料，預先確定要新制備的塑料的目標色，并按其量混合研磨的舊塑料，以得到具有目標色的新塑料。
2.權利要求1的方法，其特征在于，按顏色分選舊塑料，并將算出的顏料數(shù)分配給研磨的塑料。
3.權利要求1或2之一的方法，其特征在于，欲獲得的塑料的顏色按LAB-值確定。
4.前述權利要求之一的方法，其特征在于，算出用于制備該目標塑料的顏料組合配方建議。
5.前述權處要求之一的方法，其特征在于，根據(jù)所屬的亮度曲線選出配方建議和/或基于已有研磨舊塑料根據(jù)所配顏料算出要制備的新塑料的量和組成和/或算出各個要用的已有顆粒量的百分用量。
6.權利要求5的方法，其特征在于，借助于塑料混合裝置來制備按配方建議算出的各組分的量。
7.權利要求5或6的方法，其特征在于，該塑料研磨料混合物通過重力計量裝置配料。
8.權利要求5-7之一的方法，其特征在于，使塑料研磨料增塑、勻化和制粒。
9.前述權利要求之一的方法，其特征在于，由塑料研磨料混合物制備試驗型體。
10.權利要求9的方法，其特征在于，該試驗型體是試板。
11.前述權利要求之一的方法，其特征在于，建立標定系列，并通過標定系列算出塑料研磨料的系數(shù)和/或算出吸收系數(shù)和散射系數(shù)。
12.前述權利要求之一的方法，其特征在于，通過確定色度數(shù)來確定塑料研磨料的顏色，并通過下式算出色度數(shù)M=ΣλS(λ)*R(λ)]]>其中S(λ)是光類型的輻射分布R(λ)是試樣的反射曲線。
13.前述權利要求之一的方法，其特征在于，根據(jù)制備試板的塑料研磨料的試樣算出塑料研磨料的反射曲線。
14.前述權利要求之一的方法，其特征在于，在三原色的每個波長下調準顏色，并算出每個原色的色度數(shù)，其中該色度數(shù)按下計算X=ΣλS(λ)*R(λ)*x‾(λ)]]>Y=ΣλS(λ)*R(λ)*y‾(λ)]]>Z=ΣλS(λ)*R(λ)*z‾(λ)]]>其中S(λ)，x(λ)，y(λ)和z(λ)對每種光類型和觀察者(2°，10°)是標準化的，在每一步距算出S(λ)*x(λ)，S(λ)*y(λ)，S(λ)*z(λ)，R(λ)是變數(shù)。
15.前述權利要求之一的方法，其特征在于，使這種色度數(shù)的值標準化，在白色試樣情況下，Y值的色度數(shù)為100。
16.前述權利要求之一的方法，其特征在于，算出試樣的反射率，它按下式計算R=1+K/S-(1+K/S)2-1]]>其中K是吸收率，S為散射率，R為反射率。
17.前述權利要求之一的方法，其特征在于，算出試樣的色強度，其中色強度通過與色強度確定為100％的標準值的比來確定，和/或算出試樣的反射率和/或算出不同波長的入射光在試樣上的反射率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種著色塑料的方法。為此收集舊塑料。然后對該收集的塑料進行分選。將該收集的并經(jīng)分選的塑料研磨，并算出在研磨的塑料中的顏料。預先確定要新制備的塑料的目標色，并按其量混合經(jīng)研磨的舊塑料，以得到具有所需目標色的新塑料。
文檔編號B29B7/00GK1511173SQ02810451
公開日2004年7月7日 申請日期2002年5月18日 優(yōu)先權日2001年5月23日
發(fā)明者K·舒爾泰斯, G·施瓦茨, K 舒爾泰斯, 嘰 申請人:格倫迪希公司