專(zhuān)利名稱(chēng)：顏料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)高分散顏料濃縮物的方法，該濃縮物可以取代傳統(tǒng)的所謂沖洗濃縮物。
與沖洗法相反，本發(fā)明的主題是基于干燥、粒狀原料的方法，而不是基于通常所用的含水有色原料(例如濾餅)。上述的濃縮物在印刷油墨尤其是石印油墨的著色方面很有用。
配制包括載體(用于生產(chǎn)非粉末形式的組合物)的顏料組合物的方法是已知的。選擇用于此體系的載體，以使所產(chǎn)生的有色組合物最容易混合到最終所應(yīng)用的介質(zhì)中。按常規(guī)此類(lèi)組合物應(yīng)該由含3-40％顏料組分的含水有色原料制備，所依據(jù)的原則是有機(jī)顏料對(duì)油相的親和力大于對(duì)水相的親和力，因此容易由水環(huán)境轉(zhuǎn)移或沖洗到載體上。從19世紀(jì)60年代人們就把顏料沖洗到各種各樣的載體上，直到1914年Robert Hochstedder才發(fā)明了現(xiàn)在我們所知道的那種顏料沖洗法。沖洗方法的特點(diǎn)和所用的設(shè)備一直是許多研究的課題，這些研究導(dǎo)致公開(kāi)了許多基本概念方面的各種改進(jìn)。然而，到目前為止所有的方法都是基于使用含水的有色原料，例如含水濾餅，這是由于下列許多出版物中所述的原因，例如Pigment Handbook，Vol III，(1973)p447-455，Editor T C Patton；Printing Ink Manual，4th Edition(1989)，p602-604 Edited by R H Leach；Printing Ink Technology(1958)p498-502，EA Apps；Industrial PrintingInk(1962)，p144-145，L M Larsen J K Randolph European Polymers PaintColour Journal，April 27 1994。為生產(chǎn)高質(zhì)量分散體，在沖洗方法中使用例如濾餅的基本原理除上述顏料的有機(jī)親和性以外，還有在干法制備過(guò)程中，有機(jī)顏料將經(jīng)歷不可逆的聚集/凝聚，這樣不可能進(jìn)行有效地沖洗，因此也不能進(jìn)行很好的分散，從而導(dǎo)致顏料濃縮物產(chǎn)生不合需要的應(yīng)用結(jié)果，如下列專(zhuān)利中所述JP Sho 61-23916(1986)、US4,6-1,759(1986)、EP273,236(1982)。除使用濾餅的方法以外，最近公開(kāi)了一些方法，借此，沖洗法可以在過(guò)濾之前顏料合成完之后在“大槽”中直接進(jìn)行，如下列專(zhuān)利中所述WO8912075(1989)、US4765841(1988)、US4255375(1981)和EP319,628,B(1987)。這些方法生產(chǎn)出珠狀的產(chǎn)品，然后該產(chǎn)品象上述一些出版物中所述的許多傳統(tǒng)的沖洗濃縮物一樣被使用。在沖洗過(guò)程中，上述那些出版物描述了傳統(tǒng)上用于沖洗方法的設(shè)備，如高能混合器或捏和機(jī)例如Sigma-blade捏和機(jī)。在該過(guò)程中通過(guò)傾析除去水相，然后再加入例如濾餅和載體，隨后重復(fù)該過(guò)程直到形成所需要的沖洗濃縮物為止。雖然沖洗技術(shù)的使用避免了某些問(wèn)題，例如在干燥、研磨處理過(guò)程中的親水性凝聚和伴隨常規(guī)顏料生產(chǎn)的粉塵，然而沖洗方法都有下列缺點(diǎn)，例如1、由于使用了不標(biāo)準(zhǔn)的濾餅，最終的有色濃縮物要標(biāo)準(zhǔn)化。
2、當(dāng)以濾餅形式保存時(shí)，顏料性能隨著儲(chǔ)存條件和時(shí)間而變化。
3、在處理廢棄水相(也可能含油)的同時(shí)要消耗能量。
4、能量消耗不僅用于捏和過(guò)程，而且用于沖洗法的干燥，以除去所有的水分。
5、生產(chǎn)最終的有色涂布劑例如印刷油墨的整個(gè)循環(huán)時(shí)間比較長(zhǎng)，一般6-18小時(shí)。
6、使用促進(jìn)沖洗過(guò)程的試劑，例如表面活性劑。
7、有機(jī)顏料濾餅易受微生物的侵襲，雖然可以加入生物殺傷劑/殺菌劑，但是在石印油墨中不希望它們的存在。
因此令人吃驚的是我們發(fā)現(xiàn)了克服了所有的這些缺點(diǎn)，并且具有其他的優(yōu)點(diǎn)的方法。
從而本發(fā)明提供了制備顏料濃縮物的方法，該方法包括將干燥的有機(jī)顏料顆粒分散在有機(jī)載體中。
本發(fā)明的關(guān)鍵是用干的粒狀顏料代替含水的有色原料，這樣就避免了沖洗過(guò)程，并且不會(huì)產(chǎn)生上述干顏料的缺點(diǎn)，即分散速度非常低、最終的分散程度差和最終得到的油墨質(zhì)量不好，實(shí)際上使用與沖洗法相同的設(shè)備，這里所述的干粒狀產(chǎn)品可以很快地并且非常高度地被分散，最終得到至少與由常規(guī)原料所得到的一樣好的油墨。因此，使用含水顏料組合物例如有色濾餅，通過(guò)通常所用的方法，這里所定義的干燥粒狀產(chǎn)品可以形成高分散的濃縮物，該方法使用含水顏料組合物例如有色濾餅，而該方法與常規(guī)沖洗方法相比具有顯著優(yōu)點(diǎn)，即1、象濾餅一樣，粒狀產(chǎn)品無(wú)粉塵，但更容易處理并且可以計(jì)量，使配料更容易、更準(zhǔn)確。
2、由于在制備過(guò)程中粒狀產(chǎn)品就被干燥了，因此不再需要進(jìn)行廢水處理。
3、由于顆粒的分散速度非?？?，大大減少了生產(chǎn)時(shí)間。
4、由于省去了沖洗方法的干燥步驟，因此減少了能量消耗。
5、通過(guò)使用干燥有色顆粒增加了批量。
6、在使用之前，作為它的制備過(guò)程的一部分，顆粒即被標(biāo)準(zhǔn)化了。
7、由于有機(jī)顏料濾餅易受微生物的侵襲，導(dǎo)致其著色方面的應(yīng)用性降低，通過(guò)使用干燥標(biāo)準(zhǔn)的顆?？朔舜巳秉c(diǎn)。
8、不需要促進(jìn)沖洗的添加劑。
9、使用常規(guī)設(shè)備(與用于濾餅的一樣)。
尤其是除了大大減少了生產(chǎn)費(fèi)用外，根據(jù)所用顏料作業(yè)時(shí)間，即循環(huán)時(shí)間是1-4小時(shí)，但一般為1-2小時(shí)，相比之下用傳統(tǒng)的沖洗方法，循環(huán)時(shí)間是5-16小時(shí)。
在本方法中使用的顏料顆粒是基于常規(guī)的有機(jī)顏料，包括偶氮、偶氮亞甲基、銅酞菁、蒽醌、硝基、perinone、喹丫啶酮、偶氮或偶氮亞甲基金屬鹽或配合物以及dipyrolopyrole。也可以使用顏料的混合物。本方法使用的顏料可以進(jìn)行或不進(jìn)行表面處理，例如用通常用于顏料(用于油性油墨體系)的處理方法。該處理可以包括添加劑，添加劑是天然或合成的樹(shù)脂(可以是非鹽的形式或鹽的形式)。
這些樹(shù)脂的例子包括松香(它的主要成分是松香酸)，也可以是改性松香例如氫化、脫氫或歧化松香、二聚或多聚松香、部分酯化的松香、非酯化或部分酯化的馬來(lái)或酚改性的松香。松香的例子包括那些商業(yè)上可買(mǎi)到的物質(zhì)如Staybelite樹(shù)脂(氫化松香)、Recoldis A樹(shù)脂(歧化松香)和Dymerex樹(shù)脂(二聚松香)。添加劑也可以是胺例如松香胺D(脫氫樅胺)。
作為該水溶性鹽添加劑的一部分，也可以是我們的專(zhuān)利US5366546中所述的非極性組分。
可以添加到極性顏料添加劑中的非極性組分可以是(但不限于)酚醛樹(shù)脂改性的松香、馬來(lái)樹(shù)脂改性的松香、烴類(lèi)樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、脂肪醇、干、半干或不干的油、聚烯烴、蠟、石印清漆或光澤油。
用于本發(fā)明的干燥粒狀顏料是平均粒度為0.1--50mm更優(yōu)選0.1--20mm的低粉塵可計(jì)量的物質(zhì)。應(yīng)理解干燥指的是0--5.0％的濕度但更一般的是0--2.0％殘余濕度。這里所公開(kāi)的顆粒可以通過(guò)已知的方法很方便地制備，包括例如用擠出造粒機(jī)進(jìn)行濕式造粒，然后將粒狀擠出物進(jìn)行常規(guī)干燥如日本的專(zhuān)利公開(kāi)52568/1983中所述，如US3,843,380中所述的噴霧干燥；如US4,255,375中所述的槽中造?；蛉鏕B2036057中所述的流動(dòng)床造粒。
載體(顏料分散在其中)通常是疏水的，并且視最終的應(yīng)用領(lǐng)域所定，該載體包括但不限于下述物質(zhì)，即包括用于熱固著、冷固著和單頁(yè)紙油墨、石印油墨、新聞紙油墨、含清漆錫印刷油墨、熱塑性樹(shù)脂和蠟的印刷油墨的調(diào)墨油，例如高密聚乙烯、低密聚乙烯、聚乙烯蠟和聚丙烯塑料。
本發(fā)明制備分散顏料濃縮物的方法可以使用通常制備有色濃縮物(基于含水有色原料，即沖洗)所用的設(shè)備，該設(shè)備包括例如捏和機(jī)、擠出機(jī)、高能混合器但優(yōu)選Z-blade型捏和機(jī)。
這樣，用該方法生產(chǎn)的分散顏料濃縮物所含顏料的濃度為20-75％，但優(yōu)選30-60％。例如使用常規(guī)攪拌器如Z-blade型，該制備方法可以最方便地且不排他地通過(guò)下列步驟進(jìn)行加入適量的載體例如印刷油墨用調(diào)墨油，在1-20分鐘但更普遍是2-5分鐘內(nèi)，在混合器里把該調(diào)墨油不計(jì)量地混入適量的顆粒中，從而得到顏料濃度為40-80％更理想地是50-65％的漿料。5-45分鐘后更常見(jiàn)的是5-30分鐘后，顆粒迅速潤(rùn)濕并分散。然后通過(guò)小心地加入載體例如油墨用調(diào)墨油和任何其他所需要的添加劑(如果需要)，將所得到的充分分散的粘性漿料稀釋至所需要的最終濃縮物的顏料沉積程度。然后，將該濃縮物分散，以供在所需顏料沉積程度下進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。
通過(guò)上述方法生產(chǎn)的最終油墨至少在質(zhì)量上與通過(guò)傳統(tǒng)的沖洗方法生產(chǎn)的產(chǎn)品相同。
通過(guò)下述實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1部分A制備固體含量為35％的濾餅形樹(shù)脂化顏料黃12產(chǎn)品。用滾子造粒機(jī)擠出該濾餅，生產(chǎn)通心面狀的顆粒(直徑6mm)。然后將其在70℃的爐中干燥。所得粒狀物的尺寸是直徑5-6mm，長(zhǎng)0.5--3.0cm。部分B向總?cè)萘?升的Twin Bladed Z-Blade捏和機(jī)中加入120克熱固型油墨用調(diào)墨油。然后使葉片以30和55rpm轉(zhuǎn)動(dòng)并加入300克由A得到的顆粒。然后把該混合物在上述葉片速度下捏和15分鐘。為避免過(guò)熱，通過(guò)冷卻套管通入冷卻水。10-15分鐘后，形成粘性光滑的物質(zhì)。在1小時(shí)以?xún)?nèi)再加入另外的330克調(diào)墨油得到含60％熱固型油墨調(diào)墨油和40％顏料產(chǎn)品的漿糊狀物。部分C用52.5克B中所生產(chǎn)的濃縮物制備含15％最初粒狀產(chǎn)品的熱固型油墨成品。根據(jù)用相同調(diào)墨油體系通過(guò)Triple Roll Mill方法制備的與15％油墨相同的PY12產(chǎn)品的常規(guī)的精細(xì)粉末評(píng)定該油墨。實(shí)施例2-8按照實(shí)施例1所述的的方式進(jìn)行下表1中的實(shí)施例2-8。
表1
實(shí)施例9部分A制備固體含量為35％的濾餅形樹(shù)脂化顏料黃174產(chǎn)品。用輥式造粒機(jī)擠出該濾餅，生產(chǎn)通心面狀的顆粒(直徑6mm)。然后將其在70℃的爐中干燥。所得粒狀物的尺寸是直徑5-6mm，長(zhǎng)0.5--3.0cm。部分B向總?cè)萘?6升的Twin Bladed Extruder Z-Blade Kneader中加入7.2千克熱固型油墨用調(diào)墨油組分。然后使葉片以35和56rpm轉(zhuǎn)動(dòng)，在混合池的底部使擠出機(jī)朝相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，把材料壓回原物質(zhì)中。然后向該物質(zhì)中加入4.8千克由A得到的顆粒。把該混合物在上述葉片速度下捏和60分鐘。為避免過(guò)熱，通過(guò)冷卻套管通入冷卻水。60分鐘后，轉(zhuǎn)換擠出機(jī)的方向通過(guò)10mm的模板擠出該物質(zhì)。這樣就生產(chǎn)出含60％油墨用調(diào)墨油組分和40％顏料產(chǎn)品的圓柱形擠出物。部分C用37.5克B中所生產(chǎn)的濃縮物制備含15％最初粒狀產(chǎn)品的熱固型油墨(Haetset Ink)成品。根據(jù)用相同調(diào)墨油體系通過(guò)Triple Roll Mill方法制備的與15％油墨相同的PY174產(chǎn)品的常規(guī)精細(xì)粉末評(píng)定該油墨。
也可以用各種方法例如Triple Roll Mill或Beadmill將B中所生產(chǎn)的濃縮物調(diào)稀成最終的油墨。實(shí)施例10-12以與實(shí)施例9相似的方式進(jìn)行并完成列于表2的實(shí)施例。
表2
實(shí)施例13使用Z-blade混合器，當(dāng)與等效的沖洗方法(基于常規(guī)的含40-50％水分的濾餅原料)對(duì)比時(shí)，下表3清楚地說(shuō)明本發(fā)明在費(fèi)用上的優(yōu)點(diǎn)。
表3
由上表可見(jiàn)與傳統(tǒng)的沖洗方法相比，基于干燥、粒狀原料制備有色濃縮物的方法顯著地改善了經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例14按照實(shí)施例9的部分C，用實(shí)施例13的顏料寶石紅57.1濃縮物制備油墨。所得油墨的質(zhì)量列于表4，用由沖洗濾餅所生產(chǎn)的油墨作為標(biāo)準(zhǔn)。
表4
實(shí)施例15部分A向總?cè)萘?升的Twin Bladed Z-Blade捏和機(jī)中加入300克熱固型油墨用調(diào)墨油，然后加入300克粒狀顏料寶石紅57.1產(chǎn)品，該產(chǎn)品含83％顏料寶石紅57.1和17％改性的松香酸樹(shù)脂。在低速(葉片速度16和8rpm)下啟動(dòng)捏和機(jī)，將顏料顆粒包在調(diào)墨油中。5分鐘后，把速度增加到32和18rpm，再過(guò)8分鐘后，緩慢增加到56和30rpm。將該混合物再捏和30分鐘。在15分鐘內(nèi)再加入調(diào)墨油使?jié)舛葴p小到40％，并且再捏和15分鐘。
總加工時(shí)間90分鐘。部分B通過(guò)Triple Roll Mill方法由上述40％的濃縮物制備的15％的熱固型油墨顯示出與用相同的寶石紅57.1產(chǎn)品制備的常規(guī)粉末油墨相似的著色性和分散程度。基于常規(guī)沖洗方法的油墨的應(yīng)用性與由部分A的40％濃縮物得到的油墨的應(yīng)用性相當(dāng)。
按照實(shí)施例9所述的的方式進(jìn)行實(shí)施例16-22。
表5
實(shí)施例17-23向標(biāo)稱(chēng)容量2升的Z-Blade捏和機(jī)中加2200克熱固型油墨用調(diào)墨油，然后加入260克粒狀顏料黃12產(chǎn)品，該產(chǎn)品含60％的發(fā)色基團(tuán)和40％改性的松香酸樹(shù)脂，并且其平均粒徑大于3mm。在低速下啟動(dòng)捏和機(jī)，捏和顏料。5分鐘后，把速度緩慢增加到最大并進(jìn)行捏和(10分鐘)。再繼續(xù)捏和30分鐘以確保充分分散和均勻。
總加工時(shí)間40分鐘。實(shí)施例24向標(biāo)稱(chēng)容量2升的Z-Blade捏和機(jī)中加入200克熱固型油墨用調(diào)墨油，然后加入260克粒狀顏料黃12產(chǎn)品，該產(chǎn)品含60％的發(fā)色基團(tuán)和40％改性的松香酸樹(shù)脂，并且其平均粒度大于1mm但小于3mm。在低速下啟動(dòng)捏和機(jī)，捏和顏料。5分鐘后，把速度緩慢增加到最大并進(jìn)行捏和(10分鐘)。再繼續(xù)捏和40分鐘以確保充分分散和均勻。
總加工時(shí)間50分鐘。實(shí)施例25向標(biāo)稱(chēng)容量2升的Z-Blade捏和機(jī)中加入200克熱固型油墨用調(diào)墨油，然后加入260克粒狀顏料黃12產(chǎn)品，該產(chǎn)品含60％的發(fā)色基團(tuán)和40％改性的松香酸樹(shù)脂，并且其平均粒徑大于100微米但小于1mm。在低速下啟動(dòng)捏和機(jī)，捏和顏料。5分鐘后，把速度緩慢增加到最大并進(jìn)行捏和(10分鐘)。再繼續(xù)捏和45分鐘以確保充分分散和均勻。
總加工時(shí)間55分鐘。實(shí)施例26向標(biāo)稱(chēng)容量2升的Z-Blade捏和機(jī)中加入200克熱固型油墨用調(diào)墨油，然后加入260克粒狀顏料黃12產(chǎn)品，該產(chǎn)品含60％的發(fā)色基團(tuán)和40％改性的松香酸樹(shù)脂，并且其平均粒徑小于100微米。在低速下啟動(dòng)捏和機(jī)，捏和顏料。10分鐘后，把速度緩慢增加到最大并進(jìn)行捏和(20分鐘)。再繼續(xù)捏和40分鐘以確保充分分散和均勻。
總加工時(shí)間70分鐘。實(shí)施例27按Three Roll Mill方法混合將實(shí)施例17-20中所生產(chǎn)的54.55％的濃縮物調(diào)稀為15％的油墨。當(dāng)與由相同產(chǎn)品得到的常規(guī)粉末油墨相比較時(shí)，實(shí)施例23和24顯示出改善的應(yīng)用性，而實(shí)施例25和26顯示出相似的性質(zhì)。實(shí)施例28用單速捏和機(jī)重復(fù)實(shí)施例15，將一半顆粒加入到含有全部調(diào)墨油的捏和機(jī)中，按實(shí)施例15進(jìn)行加工。約10分鐘后，停止機(jī)器，加入余下的顆粒，重復(fù)該過(guò)程。實(shí)施例29部分A把350gm粒狀顏料黃13產(chǎn)品(含有68％顏料黃13和32％改性的松香酸樹(shù)脂)與650gm低密聚乙烯樹(shù)脂一起加入到標(biāo)稱(chēng)容量10升的高速混合器中。該混合器以2500rpm開(kāi)動(dòng)10分鐘。將所得混合物倒入擠出機(jī)或其它適當(dāng)?shù)姆稚C(jī)的料斗中，這樣就生產(chǎn)出母料濃縮物。部分B把1％部分A生產(chǎn)出的濃縮物的與99％的低密聚丙烯樹(shù)脂混合，然后通過(guò)常規(guī)注射模進(jìn)行擠出，生產(chǎn)出有色模。在同樣的應(yīng)用中，該模的質(zhì)量與用常規(guī)粉末原料生產(chǎn)出的模相似。實(shí)施例30部分A把5千克實(shí)施例9的部分A中所述的顆粒與3.35千克熱固性油墨組分(1)同時(shí)連續(xù)地加入到以300rpm旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)中，然后在擠出機(jī)的第二加料口加入3.25千克油墨組分(2)。通過(guò)在冷卻套管中循環(huán)冷卻水冷卻擠出機(jī)，以避免過(guò)熱。在擠出機(jī)的出料端形成園柱形擠出物，該擠出物含有57％油墨用調(diào)墨油和43％顏料產(chǎn)品。部分B
用37.5克A中所生產(chǎn)的濃縮物制備含15％最初粒狀產(chǎn)品的熱固型油墨成品。根據(jù)用相同調(diào)墨油體系通過(guò)Triple Roll Mill方法制備的與15％油墨相同的PY174的常規(guī)精細(xì)粉末評(píng)定該油墨。
權(quán)利要求
1.一種制備顏料濃縮物的方法，該方法包括將干燥有機(jī)顏料顆粒分散在有機(jī)載體中。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，干燥顆粒通過(guò)濕式造粒，然后干燥來(lái)生產(chǎn)。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中，干燥顏料顆粒含0-5％水分。
4.上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中，干燥顆粒的平均粒度為0.1-50mm。
5.上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中，顏料是偶氮、偶氮亞甲基、銅酞菁、蒽醌、硝基、perinone、喹丫啶酮、偶氮或偶氮亞甲基金屬鹽或配合物或dipyrolopyrole顏料或它們的混合物。
6.上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中，顏料可以是用天然或合成樹(shù)脂樹(shù)脂化的。
7.上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中，載體是油墨用調(diào)墨油、熱塑性樹(shù)脂或蠟。
8.上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中，顏料顆粒也含有非極性組分。
9.上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，該方法在捏和機(jī)、捏和機(jī)/擠出機(jī)、擠出機(jī)或其他分散設(shè)備中進(jìn)行。
10.一種分散顏料濃縮物，該濃縮物總是通過(guò)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求的方法生產(chǎn)。
11.權(quán)利要求10的濃縮物，該濃縮物含有20-75％的顏料。
全文摘要
一種制備顏料濃縮物的方法，該方法包括將干燥有機(jī)顏料顆粒分散在有機(jī)載體中。
文檔編號(hào)C09B67/46GK1152010SQ9611926
公開(kāi)日1997年6月18日 申請(qǐng)日期1996年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月25日
發(fā)明者J·M·麥克雷, E·W·吉爾莫, J·-L·施韋古貝爾 申請(qǐng)人:西巴Sc控股公開(kāi)股份有限公司