PIGMENTACIÓN DE IONOMEROS CAMPO Composiciones y métodos para la pigmentación de ionómeros, ionómeros pigmentados y películas de multicapa que contienen ionómeros pigmentados. ANTECEDENTES Pigmento se puede adicionar a un polímero conforme el polímero se mezcla en un mezclador o extrusor. Sin embargo, esto no proporciona típicamente la dispersión óptima del pigmento por todo el polímero en un paso a través del equipo de procesamiento. Una manera en la cual mejorar la dispersión es adicionar un auxiliar dispersante. Algunos ejemplos de auxiliares dispersantes son ceras y otros portadores de bajo peso molecular. Cuando una cera se utiliza como el auxiliar dispersante, la cera y el pigmento se premezclan para formar una "pre-dispersión" que se adiciona al polímero cuando el polímero es mezclado. Un proceso similar se utiliza para otros portadores de bajo peso molecular. Las pre-dispersiones basadas en cera y otros portadores de bajo peso molecular, sin embargo, no siempre son compatibles con los ionómeros debido a las regiones cargadas de las moléculas ionoméricas y otras interacciones intermoleculares. En el caso de portadores de cera, entre otros problemas de compatibilidad, la cera frecuentemente emigra a la superficie de la parte terminada a través del tiempo, impactando adversamente la apariencia de la superficie . BREVE DESCRIPCIÓN Un método para hacer una composición de pre-dispersión de pigmento para el uso con un ionómero comprende varias etapas. Una etapa es crear una suspensión de un pigmento en agua. Otra etapa es fundir o ablandar una resina compatible con un ionómero. Una etapa adicional es mezclar la suspensión en la resina fundida o ablandada. La suspensión puede tener un tamaño de partícula de pigmento de menor que o igual a aproximadamente 50 micrómetros. La pre-dispersión de pigmento puede tener un tamaño de partícula de pigmento de menos de aproximadamente 30 micrómetros. El índice de refracción de la resina que es compatible con un ionómero puede tener un índice de refracción dentro de aproximadamente 0.005 del índice de refracción del ionómero. El índice de flujo en estado fundido de la resina que es compatible con el ionómero puede tener un índice de flujo en estado fundido que es mayor que el ionómero. Ejemplos de resinas que son compatibles con ionómeros incluyen, pero no están limitadas a, copolímero de ácido, terpolímero de ácido, ionómero, polietileno, etileno, acetato de vinilo, metilacrilato de etileno y mezclas de los mismos. Una composición de pre-dispersión de pigmento para el uso con un ionómero puede comprender varios componentes.
Un componente puede ser una resina que es compatible con un ionómero. Otro componente puede ser un pigmento que tiene un tamaño de partícula que es menor que aproximadamente 30 micrómetros. El índice de refracción de la resina que es compatible con un ionómero puede tener un índice de refracción dentro de aproximadamente 0.005 del índice de refracción del ionómero. El índice de flujo en estado fundido de la resina que es compatible con el ionómero puede tener un índice de flujo en estado fundido que es mayor que el ionómero. Ejemplos de resinas que son compatibles con ionómeros incluyen, pero no están limitadas a, copolímero de ácido, terpolímero de ácido, ionómero, polietileno, etileno acetato de vinilo, metilacrilato de etileno y mezclas de los mismos . Una composición mezclada en estado fundido puede comprender varios componentes. Un componente puede ser un ionómero. Otro componente puede ser una resina que es compatible con el ionómero. Otro componente puede ser un pigmento que tiene un tamaño de partícula de pigmento que es menor que o igual a aproximadamente 25 micrómetros. El índice de refracción de la resina que es compatible con un ionómero puede tener un índice de refracción dentro de aproximadamente 0.005 del índice de refracción del ionómero. El índice de flujo en estado fundido de la resina que es compatible con el ionómero puede tener un índice de flujo en estado fundido que es mayor que el ionómero. Ejemplos de resinas que son compatibles con ionómeros incluyen, pero no están limitadas a, copolímero de ácido, terpolímero de ácido, ionómero, polietileno, etileno acetato de vinilo, metilacrilato de etileno y mezclas de los mismos. La composición mezclada en estado fundido puede ser formada en una película u hoja. Una película u hoja de multicapa puede comprender una capa de polímero y una capa de ionómero pigmentado. La capa de ionómero pigmentado puede comprender varios componentes. Un componente puede ser un ionómero. Otro componente puede ser una resina que es compatible con el ionómero. Otro componente puede ser un pigmento que tiene un tamaño de partícula de pigmento que es menor que o igual a aproximadamente 25 micrómetros. El índice de refracción de la resina que es compatible con un ionómero puede tener un índice de refracción dentro de aproximadamente 0.005 del índice de refracción del ionómero. El índice de flujo en estado fundido de la resina que es compatible con el ionómero puede tener un índice de flujo en estado fundido que es mayor que el ionómero. Ejemplos de resinas que son compatibles con ionómeros incluyen, pero no están limitadas a, copolímero de ácido, terpolímero de ácido, ionómero, polietileno, etileno acetato de vinilo, metilacrilato de etileno y mezclas de los mismos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 es una vista en sección transversal de una película de dos capas. La Fig. 2 es una vista en sección transversal de una película de tres capas. La Fig. 3 es una vista en sección transversal de una película de cuatro capas. DESCRIPCIÓN DETALLADA Como ejemplos de cómo una persona de habilidad ordinaria en la técnica puede hacer y utilizar la invención reclamada, esta descripción presenta ejemplos de pre-dispersiones de pigmento para el uso con ionómeros, métodos para hacer pre-dispersiones de pigmento para el uso con ionómeros, ionómeros pigmentados y películas de multicapa que contienen ionómeros pigmentados. Esa descripción se proporciona para cumplir con los requerimientos de habilitación y mejor modo sin imponer limitaciones que no son mencionadas en las reivindicaciones. Como se utiliza en la presente, el término pre-dispersión de pigmento significa un pigmento mezclado en un portador que volverá a ser mezclado en un polímero que es pigmentado durante el procesamiento.
Las pre-dispersiones de pigmento proporcionan pigmentos que se dispersan bien dentro de un ionómero durante el primer paso del ionómero a través del equipo de procesamiento. Las pre-dispersiones de pigmento se dispersan bien, por ejemplo, se liberan bien, debido a que el tamaño de partícula de pigmento es minimizado durante el proceso para hacer la pre-dispersión de pigmento. Un tamaño de partícula de pigmento mínimo permite que el pigmento sea más fácilmente dispersado durante la cantidad limitada de tiempo que el ionómero pasa en el equipo de procesamiento. Además, el portador de pigmento en las pre-dispersiones es una resina polimérica (resina portadora) que es seleccionada basada en su habilidad para mezclarse bien con el ionómero y no afectar negativamente las propiedades del ionómero durante o después del procesamiento. La minimización del tamaño de partícula del pigmento y la selección de una resina portadora que sea compatible con el ionómero permite la optimización de la dispersión de pigmento en el ionómero en un solo paso a través del equipo de procesamiento . Cada pre-dispersión de pigmento comprende una resina portadora que es compatible con un ionómero y un pigmento. En estas pre-dispersiones de pigmento, el pigmento se dispersa dentro de la resina portadora. Los pigmentos compatibles con las pre-dispersiones de pigmento divulgadas en la presente incluyen pigmentos orgánicos e inorgánicos. Ejemplos de los tipos de pigmentos que pueden ser incluidos en tal pre-dispersión de pigmento incluyen, pero no están limitados a, negro de carbono, dióxido de titanio, óxido de zinc, carbonato de calcio, óxido de hierro negro, óxido de hierro rojo, óxido de hierro amarillo, óxido de hierro verde, óxido de metal mezclados, vanadato de bismuto, azul de ftalocianina, verde de ftalocianina, rojos de Quinacridona, antraquinona, rojos de perileno, poliazos, o mezclas de los mismos. Generalmente, los pigmentos orgánicos son más pequeños y más difíciles de dispersar que los pigmentos inorgánicos. Ejemplos de resinas compatibles con ionómeros para el uso en las pre-dispersiones de pigmento reclamadas incluyen, pero no están limitadas a, copolímeros de ácido, terpolímero de ácido, ionómeros, polietilenos, etileno acetato de vinilo y metacrilato de etileno. Los ionómeros útiles con la invención reclamada incluyen, pero no están limitados a, copolímeros de etileno y ácido carboxílico de C3-C8 a, ß-eténicamente insaturado; y terpolímero de etileno, ácido carboxílico de C3-Cs a, ß-eténicamente insaturado y acrilato. El ácido promedio de tales copolímeros antes de la neutralización puede estar entre aproximadamente 9 a aproximadamente 15 por ciento. Estos copolímeros pueden ser neutralizados o parcialmente neutralizados mediante iones metálicos tales como, por ejemplo, iones de zinc, sodio, magnesio o litio. Los niveles más altos de resistencia al rayado y el brillo para estos copolímeros se observan cuando el nivel de neutralización es alto. La resistencia al desgaste del nivel más alto acoplada con la buena procesabilidad para productos manufacturados a partir de estos copolímeros se encuentra cuando los copolímeros se neutralizan a un nivel entre aproximadamente 50 a aproximadamente 90 por ciento. Muchos factores pueden afectar la elección de una resina portadora para el uso en una pre-dispersión de pigmento. Específicamente en discusión está la compatibilidad de una resina portadora con el ionómero en el cual será mezclada. Un ejemplo de una propiedad física que podría afectar la compatibilidad de una resina portadora con un ionómero es el índice de refracción de ambos materiales. El índice de refracción de una resina portadora compatible con un ionómero puede ser muy cercano al índice de refracción del ionómero, por ejemplo, dentro de 0.005 del índice de refracción del ionómero (filtro de sodio-D a 20°C) . El índice de refracción de la mayoría de los ionómeros está cercano a 1.51 (filtro de sodio-D a 20°C) , así el índice de refracción de una resina portadora puede estar, por ejemplo entre aproximadamente 1.505 y aproximadamente 1.515. Además de tener un índice de refracción compatible, una buena elección para una resina portadora será una resina portadora que de otra manera sea compatible y miscible con el ionómero en el cual será mezclada. Entre más compatible es una resina portadora con un ionómero particular, más grande es la reducción que puede estar en la formación de geles que disminuyen la apariencia de los productos finales. Otro factor que podría ser considerado en la elección de una resina portadora es la viscosidad de la resina portadora como es comparado con la viscosidad del ionómero. Las diferencias en la viscosidad entre la resina portadora y el ionómero pueden causar distribución no uniforme del pigmento. Una medición útil que indica la viscosidad es el índice de flujo en estado fundido, que puede ser medido, por ejemplo, de acuerdo con ASTM D1238. Típicamente, el índice de flujo en estado fundido de una resina portadora compatible con un ionómero particular será más grande que el índice de flujo en estado fundido del ionómero cuando se mide a la misma temperatura y se carga como el ionómero. Por ejemplo, sí el índice de flujo en estado fundido de un ionómero es de aproximadamente 1 g/10 min. Entonces el índice de flujo en estado fundido de una resina portadora compatible será mayor que aproximadamente 1 g/10 min cuando se mide a la misma temperatura y se carga como el ionómero. La resina portadora en esta ejemplo puede tener una viscosidad entre aproximadamente 5 g/10 min y aproximadamente 10 g/10 min. El tamaño de partícula de pigmento generalmente debe ser minimizado para cualquier pigmento particular seleccionado. Sin embargo, como diferentes pigmentos son compuestos únicos que tienen tamaños y propiedades moleculares ampliamente variables, no hay un solo tamaño que pueda ser sugerido como óptimo. Generalmente, la calidad de la dispersión lograda en el mezclado de una pre-dispersión de pigmento con un ionómero será mejorada cuando sean más pequeñas las partículas de pigmento. Típicamente, los tamaños de partícula de pigmento en una pre-dispersión de pigmento de menor que, o igual a aproximadamente 25 micrómetros son capaces de ser bien dispersados. Para hacer una pre-dispersión de pigmento, primero se crea una suspensión de pigmento en agua. El agua utilizada para crear la suspensión podría ser modificada con alcohol. El pigmento adicionado al agua puede ser polvo seco, o puede estar en una forma que ya contiene agua. Enseguida, una resina portadora compatible con un ionómero propuesto se funde o se ablanda. Una vez que la resina portadora se funde o se ablanda, la suspensión se mezcla en una resina portadora para crear la pre-dispersión de pigmento. La pre-dispersión de pigmento luego se solidifica mediante enfriamiento y la pre-dispersión de pigmento solidificada se muele. Cuando la pre-dispersión de pigmento se ha molido, esta se puede enjuagar con agua para remover cualquiera de las impurezas o sales que podrían ser formadas durante el procesamiento o que podrían ya haber estado presentes en el pigmento o la resina portadora. La pre-dispersión de pigmento puede ser enjuagada múltiples veces con el fin de remover las impurezas sí es necesario. Una manera en que el proceso de enjuague puede ser monitoreado es medir la conductibilidad del agua de enjuague, que indicaría la presencia (o ausencia) de sales u otras especies iónicas. Una vez que la pre-dispersión de pigmentos enjuagados satisfactoriamente, la pre-dispersión de pigmento luego se seca. Como con las pre-dispersiones de pigmento que son conocidas en la técnica previa, las pre-dispersiones de pigmentos preparadas por el método reclamado pueden ser llamadas monos (sí se utiliza un solo pigmento) , concentrados (sí se utiliza una mezcla de pigmentos) , o afluencias (sí la pre-dispersión de pigmento se crea al dispersar el pigmento de una fase acuosa en una resina portadora utilizando alto esfuerzo cortante) . Para crear una suspensión utilizada en la elaboración de la pre-dispersión de pigmento precisamente descrita, el pigmento y el agua se cargan en un mezclador. Los mezcladores capaces de generar alto esfuerzo cortante son preferidos. Un ejemplo de tal mezclador es un Mezclador de Laboratorio Silverson (Silverson Machines Inc., East Longmeadow, MA) . Un Mezclador de Laboratorio Silverson es un mezclador de laboratorio de rotor/extractor de alto esfuerzo cortante que es capaz de generar una acción de mezclado/esfuerzo cortante de multi-etapa conforme los materiales son retirados a través de una cabeza de trabajo especialmente diseñada. La elección del material utilizado para hacer el tanque en el cual ocurre el mezclado puede ser importante cuando se trabajan con pigmentos especialmente cuando los pigmentos serán mezclados con polímeros cargados tales como ionómeros. Sí el material del tanque es capaz de donar iones, estos iones pueden interactuar con el pigmento y eventualmente el polímero cargado. Los tanques de mezclado tales como aquellos hechos de hierro, por ejemplo, tienen iones libres que pueden interactuar con los pigmentos y eventualmente el polímero cargado. Los tanques de mezclado tales como aquellos hechos de acero inoxidable, por ejemplo, no tienen iones libres se pueden interactuar con pigmentos o tales iones son minimizados. Los auxiliares dispersantes, auxiliares de procesamiento, auxiliares de procesamientos secundarios, estabilizadores pueden ser adicionados a la suspensión durante la preparación. Ejemplos de estabilizadores pueden incluir, pero no están limitados a, fosfitos secundarios, fosfonitos secundarios, antioxidantes, estabilizadores de luz UV, y estabilizadores de amina impedida. También se pueden adicionar plastificantes, por ejemplo, como un auxiliar de procesamiento para reducir la viscosidad de la resina portadora. Los auxiliares de procesamientos secundarios incluyen materiales y compuestos que ayudan, por ejemplo, a la habilidad para remover partes de los moldes o actúan para mejorar la dureza de superficie de la parte. Ejemplos de auxiliares de procesamiento secundarios son lotes maestros de deslizamiento de amida de ácido graso, incluyendo amidas primarias, secundarias y secundarias-bis . Estas amidas pueden incluir, pero no están limitadas a, erucamida, behenamida y palmitato de oleilo. Los auxiliares dispersantes, auxiliares de procesamiento, auxiliares de procesamiento secundarios y estabilizadores también se pueden adicionar a la resina portadora fundida o ablandada por separado de la suspensión. La calidad de la dispersión de pigmento creado durante el mezclado, es decir, la finura de las partículas de pigmento, se puede examinar al utilizar un calibrador de Hegman o al examinar una porción de la suspensión bajo un microscopio. Un calibrador de Hegman puede ser utilizado para determinar la finura de la molienda para pigmentos en pintura líquida, tintas, o en este caso, suspensiones de pigmento. Un calibrador de Hegman consiste de un bloque, usualmente un bloque de acero, en el cual se corta una hendidura. La hendidura se ahusa uniformemente a lo largo de su longitud, por ejemplo, el ahusamiento de aproximadamente 100.6 micrómetros en un extremo a cero micrómetros en el otro (otros tamaños están disponibles) . Una escala corre a lo largo del lado de la hendidura para indicar la profundidad de la hendidura. Para utilizar el calibrador, una muestra se coloca en la hendidura en el extremo profundo y una cuchilla se utiliza para extender el líquido hacia abajo de la longitud de la hendidura. El punto a lo largo del calibrador en el cual la hendidura llega a ser poco profunda lo bastante para que las partículas de pigmento sobresalgan arriba del nivel del líquido es el tamaño de partícula. El punto en el cual las partículas de pigmento sobresalen arriba del nivel del líquido es típicamente observado al visualizar el calibrador en un ángulo. La escala típicamente utilizada con un calibrador de Hegman es llamada la Escala Estándar de North y varía de 8 a 0. Una correlación aproximada de la Escala Estándar de North con tamaño de micrómetro se muestra en la Tabla 1. Tabla 1 : Escala Estándar de North contra Micrómetros Escala Estándar de North Micrómetros 0 100.6 1 88.9 2 76.2 3 63.5 4 50.8 5 38.1 6 25.4 7 12.7 8 0 El nivel de finura de las partículas de pigmento en una suspensión de pigmento compatible con las pre-dispersiones de pigmento reclamadas es mayor que o igual a aproximadamente 4 en la Escala Estándar de North. Los niveles de finura compatibles adicionales en una suspensión de pigmento incluyen partículas de tamaño mayor que o igual a aproximadamente 5 en la Escala Estándar de North, partículas de tamaño mayor que o igual a aproximadamente 6 en la Escala Estándar de North y partículas de tamaño mayor que o igual a aproximadamente 7 en la Escala Estándar de North. Un microscopio también puede ser utilizado para examinar la finura de las partículas de pigmento en la suspensión. Para usar un microscopio para examinar la finura de partículas de pigmento en una suspensión, una porción de la suspensión se extiende sobre una platina. La suspensión luego se visualiza bajo un nivel de amplificación capaz de resolver las partículas de pigmento individuales. El tamaño de las partículas de pigmento puede ser determinado al utilizar una escala interna al microscopio, por ejemplo, una retícula graduada. En micrómetros, la finura de las partículas de pigmento en una suspensión de pigmento es menor o igual a aproximadamente 50 micrómetros. La finura compatible adicional de las partículas de pigmento en una suspensión de pigmento incluyen partículas de tamaño menor que o igual a aproximadamente 40 micrómetros, partículas de tamaño menor que o igual a aproximadamente 30 micrómetros, partículas de tamaño menor que o igual a aproximadamente 20 micrómetros, y partículas de tamaño menor que o igual a aproximadamente 10 micrómetros. Se debe tener cuidado durante la etapa de molienda para hacer una pre-dispersión de pigmento con el fin de evitar la fusión y reaglomeración del material que es molido. Específicamente, sí la temperatura se eleva demasiado durante la molienda, la resina puede fundirse permitiendo de esta manera que las partículas molidas se reaglomeren. El control de la temperatura durante la etapa de molienda puede ayudar a evitar la reaglomeración. Puede haber un límite inferior a la temperatura del material que es molido en base al aparato de molienda. Específicamente, los límites de torsión de la moledora podrían ser excedidos sí la temperatura de la pre-dispersión de pigmento que es molida es demasiado baja y la pre-dispersión de pigmento es demasiado dura. Una manera para ayudar a controlar la temperatura durante la etapa de molienda es, por ejemplo, adicionar agua al material en la moledora . También se debe tener cuidado durante la etapa de secado con el fin de evitar la fusión y potencialmente la reaglomeración del material que fue precisamente molido y enjuagado. Específicamente, sí la temperatura del secador es demasiado alta, la resina de la pre-dispersión de pigmento puede fundirse y aglomerarse con piezas de pre-dispersión de pigmento similarmente fundidas. El control de la temperatura de la pre-dispersión de pigmento durante el secado se puede realizar al adicionar, por ejemplo, hielo seco al material de pre-dispersión de pigmento en el secador. La etapa de fusión o ablandamiento de la resina portadora involucra simplemente aplicar calor a la resina portadora de una manera apropiada para fundir o ablandar la resina portadora de una manera controlada, no destructiva. Frecuentemente, la etapa de fusión o ablandamiento de la resina portadora ocurrirá en el dispositivo en el cual la suspensión de pigmento será mezclada con el portador. El mezclado de una suspensión de pigmento en una resina fundida o ablandada puede ocurrir en cualquiera de los muchos tipos diferentes de mezcladores capaces de generar alto esfuerzo cortante o de otra manera completamente dispersar las partículas de pigmento a través de la resina portadora. Ejemplos de estos tipos de mezcladores incluyen, pero no están limitados a, molidos de chorro de lecho fluidizado, molinos de medio horizontal, surtidores de inclinación máxima de esfuerzo cortante, mezcladores de multi-árboles, y extrusores de doble o un solo tornillo. La calidad de la dispersión puede ser monitoreada, sí así es deseado, al cuantificar el tamaño y/o frecuencia de aglomerados, agregados, ojos de pescado u otras características. Una pre-dispersión de pigmento puede tener aglomerados o agregados de pigmento que tiene un tamaño que es menor que o igual a aproximadamente 30 micrómetros. El tamaño de los aglomerados o agregados de pigmento también puede ser menor que o igual a aproximadamente 25 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 20 micrómetros, menor que igual o aproximadamente 15 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 10 micrómetros, o menor que o igual a aproximadamente 5 micrómetros. Además, las pre-dispersiones de pigmento adecuadas pueden tener menor que un promedio de un número de ajustes de partículas de pigmento, aglomerado o agregado por un volumen de ajuste de material. En una pre-dispersión de pigmento, la calidad de dispersión de un pigmento es difícil de medir directamente debido a los altos niveles de carga de pigmento. Una manera para preparar una muestra que puede ser monitoreada es dejar caer (mezclar) la pre-dispersión de pigmento en una resina hospedante tal como, por ejemplo, un copolímero de ácido, un ionómero o una mezcla de copolímero de ácido e ionómero. El nivel al cual una pre-dispersión de pigmentos se deja caer depende de la habilidad para diferenciar partículas individuales bajo un microscopio. La pre-dispersión de pigmento se puede dejar caer, por ejemplo a un nivel de aproximadamente 25% a aproximadamente 50% de la mezcla dejada caer. Una vez que se deja caer en una resina hospedante, la calidad de dispersión de la pre-dispersión de pigmento puede ser examinada utilizando un microscopio de luz compuesto empleando luz de polarización cruzada. Para preparar una muestra para el examen, una pelotilla u otra porción pequeña de la pre-dispersión de pigmento dejada caer se funde y se embarra a través de la superficie de una platina de microscopio formando una capa delgada. Un ejemplo de una muestra preparada podría ser aproximadamente 6 cm de largo por 1.5 cm de ancho por 10 micrómetros de espesor. El espesor de la capa puede variar un poco con los criterios principales que son que la capa sea bastante delgada para que pase luz a través de la misma. Una vez que se prepara una muestra embarrada, el tamaño de partícula de pigmento y/o frecuencia se puede medir utilizando un microscopio. El tamaño de partícula de pigmento puede ser medido utilizando una escala interna al microscopio, por ejemplo, una retícula graduada. La frecuencia de partículas de pigmento, aglomerados o agregados en una pre-dispersión de pigmento es el número promedio de partículas por algún volumen definido tal como, por ejemplo, el campo de visión del microscopio para un espesor conocido. Otra manera para monitorear la calidad de dispersión del pigmento en la pre-dispersión de pigmento es fundir la pre-dispersión de pigmento y hacer pasar el material fundido a través de una criba o serie de cribas con tamaño de malla definido. En este método se funde una cantidad de material de pre-dispersión de pigmento, luego se hace pasar a través de una criba o serie de cribas bajo una carga constante mientras que se monitorea la presión a través de la criba. Sí el pigmento no contiene aglomerados o agregados que son más grandes que el tamaño de malla de la criba, la pre-dispersión de pigmento fluirá a través de la criba sin cambio en la presión mientras que la totalidad del material fundido fluye a través de las cribas. Sí hay aglomerados o agregados que son demasiado grandes para fluir a través de las cribas, entonces porciones de las cribas llegarán a ser taponadas y la presión a través de las cribas se incrementará. En algún punto, las cribas pueden llegar a ser completamente obstruidas causando una punta de presión que por consiguiente puede romper la criba. Sí están presentes aglomerados o agregados que obstruyen la criba, entonces la proporción de cambio de presión, sí la hay, puede proporcionar información sobre la concentración y una indicación de umbral del tamaño de esos aglomerados o agregados. Una pre-dispersión de pigmento adecuada cuando se funde fluirá a través de una criba con aberturas de aproximadamente 38 micrómetros (Malla U.S. 400). Las pre-dispersiones de pigmento adecuadas con tamaño de partícula de pigmentos más finos fluirán a través de una criba con abertura de aproximadamente 25 micrómetros (Malla U.S. 500) . En cada ejemplo, la pre-dispersión de pigmento puede ser simplemente adicionada a un ionómero conforme el ionómero es procesado en un aparato tal como un extrusor. La pre-dispersión de pigmento puede ser pre-mezclada con pelotillas de ionómero o polvo antes de que el ionómero sea adicionado al aparato de procesamiento o la pre-dispersión de pigmento pude ser adicionada al aparato de procesamiento por sí misma. Adicionalmente, la pre-dispersión de pigmento se puede dejar caer en un portador intermediario y esta mezcla intermediaria luego puede ser mezclada con un ionómero. El portador intermediario puede ser cualquiera de los materiales listados como resinas portadoras en lo anterior. Sí se deja caer en un portador intermediario, el nivel de pre-dispersión de pigmento puede ser, por ejemplo, aproximadamente 25% a aproximadamente 50% de la mezcla intermediaria. La mezcla intermediaria luego puede ser mezclada con un ionómero a un nivel de, por ejemplo, de aproximadamente 2% a aproximadamente 10% del ionómero. La calidad de una película, hoja u otra parte formada de un ionómero pigmentado depende, en parte, sobre el tamaño y la dispersión de las partículas de pigmento dentro del ionómero. Las pre-dispersiones de pigmento descritas en lo anterior minimizan el tamaño de partícula del pigmento hasta donde es practicable mientras que maximiza la dispersión de las partículas de pigmento dentro del ionómero. A manera de una guía de referencia, se ha determinado por los inventores que las aglomeraciones, incluyendo aglomerados y geles de partícula de pigmento, son visibles a la persona promedio como se muestra en la Tabla 2. Tabla 2 : Visibilidad de Aglomerados en Varias Distancias
Tamaño de 2" Visibilidad13 en 24"
Partícula3 6" 5 nada de resolución No visible no visible adecuada 10 ligera No visible no visible imperfección/difícil de resolver 20 podría difícil de no visible resolverse/fácil de resolver discernir claramente 20-50 podría comienza a no visible resolverse/fácil de resolverse/más discernir fácil de discernir 50-100 podría podría a no visible resolverse/fácil de resolverse/fácil discernir de discernir 100-200 podría Podría discernir algo resolverse/fácil de resolverse/fácil de dispersión discernir de discernir de luz 200-400 podría Podría discernir algo resolverse/fácil de resolverse/fácil de dispersión discernir de discernir de luz/comienza a resolverse
400-1000+ fácilmente fácilmente fácilmente resuelta resuelta resuelta a micrómetros b distancia horizontal desde la superficie Como se puede observar de la Tabla 2, los tamaños de aglomerado de 20 micrómetros o menos son difíciles de resolver a simple vista en mayor que o igual a aproximadamente 6 pulgadas desde la superficie de la película, hoja o parte de ionómero. Como un punto adicional de referencia, la persona promedio puede resolver aglomerados tan pequeños como de 20 a 25 micrómetros a una distancia de 2 a 3 pulgadas desde la partícula. Estos puntos de datos indican que para la mayoría de los propósitos mientras que el tamaño de partícula de pigmentos sea menor que o igual a aproximadamente 25 micrómetros, la superficie de ionómero tendrá una apariencia no afectada por el tamaño de aglomerado (cuando se visualiza en 6 pulgadas o mayor distancia desde la superficie) . Los tamaños de partícula de pigmento de menor que o igual a aproximadamente 20 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 15 micrómetros, menor que o igual a aproximadamente 10 micrómetros, o menor que o igual a aproximadamente 5 micrómetros también son aceptables. Sí la parte de ionómero terminada se propone para ser utilizada más cerca que aproximadamente 6 pulgadas desde el ojo del usuario, entonces podrían ser utilizados tamaños de partículas de pigmentos pequeños tales como aproximadamente 10 micrómetros o aún aproximadamente 5 micrómetros. En la progresión de un pigmento en bruto a una pre-dispersión de pigmento y finalmente una composición de ionómero, las partículas de pigmento típicamente pasan a través de varias etapas discretas, cada una de las cuales tiene sus propios requerimientos de tamaño de partícula de pigmento. Inicialmente, las partículas de pigmento existen como un polvo (o forma de pigmento concentrado similar) . Enseguida, las partículas de pigmento se dispersan en una suspensión. Luego las partículas de pigmento en la suspensión se adicionan en una pre-dispersión de pigmento. Finalmente, las partículas de pigmento pueden ser dispersadas en una composición de ionómero. Las etapas de mezclado asociadas con la formación de cada una de éstas etapas involucran altas fuerzas cortantes. Debido a las altas fuerzas cortantes, cada etapa de mezclado además reduce los tamaños de partícula de pigmento observados en cada etapa. Esta reducción de tamaño de partícula de pigmento en cada nivel de procesamiento es la razón por la que el tamaño de partícula de pigmento compatible para una suspensión es más grande que el tamaño de partícula de pigmento compatible para una pre-dispersión de pigmento. Y de manera similar, por lo que el tamaño de partícula de pigmento compatible para una pre-dispersión de pigmento es mayor que el tamaño de partícula de pigmento compatible para una composición de ionómero. Los ionómeros pigmentados pueden ser utilizados en películas de multicapa con otras capas poliméricas. Como se muestra en la Fig. 1. una película de dos capas 10 puede tener una primera capa 12 y una segunda capa 14, en donde una de las capas es un ionómero pigmentado y la otra capa es un polímero. La capa de polímero puede ser una capa de película del ionómero o una capa de uno o más de otros materiales de polímero. Por ejemplo, una capa de ionómero pigmentada puede ser combinada con una capa de ionómero clara para formar una película de dos capas. Como se muestra en las Figs. 2 y 3, una película multicapa también puede incluir más de dos capas. Las capas adicionales pueden ser materiales ionoméricos o pueden ser otros materiales poliméricos. Las capas adicionales pueden ser incluidas para lograr los requerimientos físicos específicos tales como, por ejemplo, criterios de rigidez o resistencia a la intemperie. La película multicapa 20 mostrada en la Fig. 2 comprende una primera capa 22, una segunda capa 24, y una tercera capa 26, en donde una de las capas es un ionómero pigmentado y las otras capas comprende polímeros. La película multicapa 30 mostrada en la Fig. 3 comprende una primera capa 32, una segunda capa 34, una tercera capa 36 y una cuarta capa 38, en donde una de las capas es un ionómero pigmentado y las otras capas comprenden polímeros. Estas películas de multicapa pueden ser termoformadas en partes de conformación específica tales como, por ejemplo, un parachoques de automóvil u otro panel de acabado exterior. Tales partes se pueden hacer de películas de multicapa que incluyen capas que son bastante gruesas para proporcionar suficiente estabilidad estructural para ser utilizadas solas, o las partes pueden ser moldeadas por inyección desde atrás con material polimérico adicional para proporcionar soporte. Los ionómeros pigmentados con su tamaño de partícula de pigmento minimizado, son capaces de mantener la uniformidad de color y opacidad en regiones de alto estiramiento creadas durante la termoformación . Las películas de multicapa pueden ser formadas mediante co-extrusión. Las capas de una película multicapa co-extruída puede incluir una capa de ionómero pigmentada que es co-extruída con las capas de película de ionómero o las capas de otros materiales polímeros. Por ejemplo, la capa de ionómero pigmentada co-extruída puede ser una segunda capa y una capa clara de ionómero co-extruída puede ser una primera capa. Una tercera capa co-extruída puede ser otra capa de ionómero u otro material polimérico. Por ejemplo, la tercera capa co-extruída puede ser un derivado de polipropileno modificado con glicidil-metacrilato en el cual el glicidil metacrilato puede ser injertado sobre el polipropileno o el etileno modificado con glicidil metacrilato es físicamente reticulado con un copolímero de polipropileno. La tercera capa co-extruída también podría ser un polipropileno clorado. Tales polipropilenos modificados muestran excelente adhesión a las capas de ionómero co-extruídas y también proporcionan rigidez a los productos formados de las películas de multicapa, por ejemplo, mediante termoformación. Las películas de multicapa co-extruídas pueden incluir cualquier número de capas para crear un conjunto deseado de propiedades físicas. Las capas co-extruídas adicionales pueden incluir, pro no están limitadas a, polímeros tales como polipropileno, copolímero de polipropileno, polietileno, copolímero de polietileno, poliamida, poliéster, ABS, terpolímero de estireno y poliuretano. Estas capas adicionales pueden incluir capas de unión que enlazan las capas sobre cualquier lado de una capa de unión conjuntamente. Ejemplos de capas co-extruídas que pueden actuar como capas de unión incluyen, pero no están limitadas a, polímeros tales como los copolímeros o terpolímeros injertados con anhídrido maleico, ionómeros o terpolímeros modificados con acrilato, copolímeros o terpolímeros de metacrilato de glicidal, copolímeros y terpolímeros de estireno tales como SEBS, SIS, SAN, ABS, poliéster poliuretano, poliéter poliuretano, poliamida amorfa, etileno-octeno, buteno, hexeno y mezclas de los mismos . Los ionómeros pigmentados, películas hechas de ionómeros pigmentados y películas de multicapa que incluyen una capa de ionómero pigmentada, como es descrito en la presente se pueden exponer a varios tratamientos de modificación de estructura para aumentar adicionalmente los aspectos de desempeño físico. Estos productos, por ejemplo, pueden someterse al tratamiento de carga en corona, tratamiento de ozono, tratamiento de plasma a baja temperatura que incorporan ya sea gas, oxígeno o nitrógeno, tratamiento de plasma brillante, tratamiento de dispersión inversa, tratamiento de oxidación utilizando sustancias químicas, curado con luz UV, y radiación de haz de electrones, irradiación de haz gama, rayos X y los similares. Tales tratamientos pueden reticular, entre otras cosas, la estructura polimérica de los ionómeros pigmentados, las películas hechas de ionómeros pigmentados y películas de multicapa que incluyen una capa de ionómero pigmentada. Como un ejemplo, los ionómeros pigmentados, películas hechas de ionómeros pigmentados y películas de multicapa que incluyen una capa de ionómero pigmentada podrían ser expuestos al haz de rayos gama, haz de electrones, o radiación de rayos X en niveles de dosificación de entre 0.1 y 50 meg-rads. Estos tratamientos pueden mejorar la dureza de la superficie, resistencia al rayado, resistencia al desgaste, resistencia química y/o la eficiencia de barrera al oxígeno/aire de los ionómeros pigmentados mientras que se mantiene baja turbiedad, alto brillo, transparencia y distinción de imagen. Adicionalmente, el desempeño de resistencia a la intemperie puede ser mantenido o aumentado y la memoria del material puede ser mantenida. Estos tratamientos también pueden mejorar las propiedades de adhesión de los ionómeros pigmentados a varios sustratos. EJEMPLO 1 Una afluencia de pre-dispersión de pigmento se creó utilizando un pigmento negro (Monarch® Black 1300, manufacturado por Cabot Corporation, Billerica, MA) y una resina de copolímero de ácido (Escor® 7010, manufacturado por Exxon Mobil Corporation, Houston, TX) . Primero se creó una suspensión al mezclar 3337 gramos de agua, 1135 gramos de pigmento negro, 11.4 gramos de un antioxidante (Irganox® 1330, manufacturado por Ciba Specialty Chemicals Corpo., Tarrytown, NY) y 56.75 gramos de una colofonia/auxiliar dispersante (Silvatol, manufacturado por Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, NY) en un Mezclador de Laboratorio Silverson utilizando un tanque de mezclado de acero inoxidable. Enseguida, 667.5 gramos de resina de copolímero de ácido se fundieron en un Jet Mili durante el curso de una hora. Finalmente, 908 gramos de la suspensión se mezclaron en la resina de copolímero de ácido fundida en etapas. En la primera etapa del mezclado de la suspensión, 50% de la suspensión se adicionó a la res a de copolímero de ácido fundida. Después de aproximadamente cinco minutos, la mezcla "se separó" y el agua clara de la suspensión se desprendió de la resma de copolímero de ácido fundida. Una vez que la mezcla se separó, el siguiente 20% de la suspensión se adicionó a la resma de copolímero de ácido fundida. Nuevamente después de aproximadamente cinco minutos, la mezcla se separó y el agua clara se desprendió de la resma de copolímero de ácido fundida. Luego, una vez que esta última adición de suspensión se separó, el siguiente 20% de la suspensión se adicionó a la resina de copolímero de ácido fundida. Esta mezcla se separó después de aproximadamente cinco minutos. Finalmente, el último 10% de la mezcla de suspensión se adicionó a la resma de copolímero de ácido fundida. Esta mezcla final se separó en aproximadamente cinco minutos. Después de la separación de la mezcla final, se solidificó la resma de copolímero de ácido fundida. La resma de copolímero de ácido luego se molió durante dos horas. Durante la molienda, la temperatura alcanzó 95-9ß°C. Después de la molienda la resina de copolímero de ácido molida se enjuagó con agua. Finalmente, la resma de copolímero de ácido enjuagada, molida y pigmentada se secó. Para analizar el tamaño de partícula de pigmento de la pre-dispersión de pigmento, la pre-dispersión de pigmento se dejó caer en un co-polímero de ácido (Escor 7010) a un nivel de 50%. El tamaño de partícula de pigmento de esta pre-dispersión de pigmento se determinó al evaluar el embarramiento en estado fundido bajo un microscopio. Tres campos de visualización del microscopio (2 mm x 2 mm) en aumento de 100X se examinaron. El número y el tamaño de los aglomerados encontrados en cada campo de visión se muestran en la Tabla 3. Tabla 3: Tamaños de Partícula de Pigmento para el Ejemplo 1 Campo de Visión Aglomerado (s) 1 1 @ 8 micrómetros 2 1 @ 5 micrómetros 3 2 @ 3-4 micrómetros Los tamaños de partícula de pigmento de la pre-dispersión de pigmento del Ejemplo 1 como se muestra en la Tabla 3 demuestran un excelente nivel de tamaño de partícula de pigmento. EJEMPLO 2 El mismo experimento como el Ejemplo 1 se corrió utilizando un tanque de mezclado de hierro con el Mezclador de Laboratorio Silverson. Los resultados de la dispersión se muestra en la Tabla . Tabla 4 : Tamaño de Partícula de Pigmento para el Ejemplo 2 Campo de Visión Aglomerado (s) 1 1 @ >25 micrómetros 2 2 @ 20-25 micrómetros 3 3 @ 10-12 micrómetros
El Ejemplo 2 no exhibe la misma calidad con respecto al tamaño de partícula de pigmento como el Ejemplo 1. La formación de aglomerados más grande se cree que es debido al uso del tanque de mezclado de hierro. Los iones libres están disponibles en un tanque de mezclado de hierro como es comparado con el tanque de mezclado de acero inoxidable utilizado en el Ejemplo 1. Estos iones libres disponibles pueden interactuar con las partículas de pigmento o la resina portadora causando la formación de aglomerados de pigmento más grandes. Esta descripción escrita expone el mejor modo de la invención, y describe la invención para habilitar una persona experta en la técnica para hacer y utilizar la invención, al presentar ejemplos de los elementos mencionados en las reivindicaciones. El alcance patentable de la invención es definido por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se les ocurrirán a aquellos expertos en la técnica. Tales de otros ejemplos, que pueden ser disponibles ya sea antes o después de la fecha de presentación de la solicitud, se proponen que están dentro del alcance de las reivindicaciones sí ellos tienen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones, o sí ellos incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias no sustanciales de lenguaje literal de las reivindicaciones .