专利名称：分散体的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制造例如表面涂料组合物的颜料/树脂分散体的改进和制备。
表面涂料组合物，如印刷油墨和油漆，一般包括三种组份，即，一种或一种以上的树脂或聚合物、一种液体稀释剂或溶剂以及作为着色剂的一种颜料。颜料通常不溶于涂料组合物的任何其它组份，而且，颜料在树脂载体中的分散是这类组合物制备中的一项主要工作。众所周知，颜料/树脂分散体已有供应，该分散体可与另外的或其它的树脂以及适宜的液态载体混合，形成所期望的涂料组合物。
本发明的目的在于提供一种制备固体细粒的颜料/树脂分散体的改进方法。
根据本发明，所提供的固体细粒的颜料/树脂分散体的制备方法包括以下几个步骤(ⅰ)将以下成分相互混合(a)一种固体树脂载体；(b)一种与水不混溶的挥发性有机液体，它是树脂的溶剂或部分溶剂；(c)一种细料颜料(d)水；以及，任选的(e)一种水混溶性溶剂；直到混合物分离成一种合有大量水的水相和一种含有树脂、有机溶剂和颜料的粘着相(coherent phase)；(ⅱ)将水和粘着相分离开；并且(ⅲ)继续搅拌粘着相，同时，在加热和/或减压的作用下，从其中除去有机溶剂，直到形成含有颜料和树脂的干燥细粒材料。
本发明的方法最好在单独的设备中实施。该设备具有搅拌设备内容物的装置，具有在本方法的步骤(ⅲ)中排出水相的装置，并且具有使设备内部减压和/或加热的装置。为了方便起见，该设备可采取通常水平设置的转鼓形式，以及位于安装于转鼓内的可水平转动的旋转轴上的合适搅拌装置。搅拌装置的一个最佳形状是EP-A-0451747和EP-A-0422454中描述的形状。这类设备是由瑞士List A.G.of Arisdorf以商品名Discotherm销售的。
在该设备中，水平壳体中的物料受到这样一种部件的捏合和/或搅拌，所说的部件安装于中心旋转轴上，并且由终止于靠近壳壁的横杆处的径向圆盘扇形体组成。当旋转轴旋转时，由于附在壳壁上弯成曲柄状的构件(钩)，使扇形体和旋转轴不会附着物料。从与壳壁形成整体的径向端接短柱起，曲柄构件弯曲或平行于横杆的截面，接着是一个一般的径向截面，最后是平行于旋转轴表面的杆。
在以下的叙述中，适宜的可供参考的使用设备是上述叙述中提到的特殊类型的设备，当然，根据本发明，也可以使用其它搅拌和/或捏合设备。
本发明的方法是采用4种基本组分来实施的，所说的基本组份是树脂、与水不混溶的有机溶剂、颜料和水。所说的树脂可以是各种各样的聚合材料的成膜树脂中的任一种，诸如用于制备表面涂料组合物的树脂。这些各种各样的树脂是现有的，并且，用于表面涂料组合物的成膜聚合材料的一般论述，可以从名为“TheChemistry of Orgonic Film Formers”的书中找到(D.H.Solomon，Robert E.Krieger出版公司，第二版，1982)(参见第2、3章和第6章)。
特别适合用于制造油墨的树脂或聚合物，在例如Printing InkManual(第4版，Van Nostrand Reinhold(国际版)1988，参见第4章第IV节)有叙述。应当特别注意的是树脂的具体实例包括醋酸丙酸纤维素(CAP)和硝化纤维。应当指出，我们已经发现，本发明的方法可能不适合于所有的成膜树脂。例如，我们发现聚乙烯醇缩丁醛树脂常常不能得到令人满意的特定的最终产物。然而，事实是可以用简单的试验来证实任何特定的树脂/颜料/溶剂组合物是否可以按照本发明的方法来进行加工。
所说的有机溶剂应是易挥发的，就是说在加热和/或减压的作用下它应能够被除去。可以使用各种类型的溶剂，包括如乙酸正丙酯和乙酸丁酯等的酯类和通常用于表面涂料工业的酮类。
用于使表面涂料组合物着色时，所使用的颜料可以是各种颜料中的任一种，适合的颜料为，例如在上述提及的Printing InkManual，第4章第I节中所论述的那些。
初始混合物的最终组分的水，不需特别说明，是在本发明方法的(ⅱ)步骤中分离出来的，可以重复利用或返回到本发明第一步中。如有必要，再添加一些补充水。
初始混合物各组分间的相对比例可在很宽的范围内改变，其中一个重要因素是树脂对颜料的重量比，因为该重量比决定最终细粒产品的组成。并且树脂与颜料的重量比，较好在0.8～0.33，最好是在0.6～0.33的范围内。有机溶剂的用量，可根据树脂用量来简单地计算出来，溶剂对树脂的重量比，较合适为0.9∶1～2.2∶1，最好为1.1∶1～1.7～1。最后，起始混合物中水的加入量，较合适为水/颜料的重量比为0.75～1.5，最好约为1。
存在于起始混合物的任选的有用成份是，挥发性水混溶性有机溶剂，它可以是树脂的溶剂，也可以不是树脂的溶剂。适宜的水混溶性溶剂的实例包括如异丙醇、正丙醇和正丁醇等的醇类。水混溶性溶剂尤其被认为在混合的初始阶段有助于颜料的润湿，适于存在的用量，以树脂重量为基准，为0.3～1.0重量份，优选为0.5～0.8重量份，并且可以替代部分水不混溶性溶剂。
在本发明之方法的最初阶段中，将各种配料装入混合设备。这些配料可以按任何顺序添加。当然，水和/或有机溶剂将以液体形式加入。树脂以颗粒形态方便地加入。颜料通常以细粒或粉末形态加入，但也可以以滤饼形式加入。
一旦将全部成分加入到混合设备中后，就将设备封闭，并开始进行搅拌，在这一最初混合过程中，认为水起着载体作用，有助于混合物各组份之间的混合、磨碎和普遍接触。当进行搅拌时，设备中的物料变成非均相，分离成包含树脂、颜料和有机溶剂的一般的粘结块，和作为分离相的水。一旦大部分的水(例如70％或更多)已经分离出来，就将它从搅拌器中除去。在除水的过程中，根据需要，可以继续进行搅拌，也可以不进行搅拌。从开始搅拌至除去分离的水所需的整个周期，可依照起始混合物的成分、它们的有关性质、搅拌的深度或强度等而改变。然而，通常一个周期为5～60分钟，特别地为10～20分钟就足够了。
分离的水从搅拌设备中除去后，在有利于从搅拌机内的混合物中除去易挥发的有机溶剂的条件下，继续进行搅拌。一般地，认为0.05～0.5巴，特别是0.1～0.3巴的减压，以及50～100℃，特别是55～85℃的温度适合于本方法这一阶段的操作。在搅拌混合物的同时，除去有机溶剂，团块的稠度或粘性增大，直到开始碎裂成干燥细粒状态，通常这一过程很短暂。从除去挥发性有机溶剂的搅拌开始，到形成干燥的最终细粒产品所需的时间周期可以大范围地变化，然而所说的一个周期，一般为1～10小时较合适，取决于产量和机械能力。最终产品包括分散于树脂(或被覆树脂的紧密涂层)中的颜料，以及少量(例如高达2.5％(重量)的水和有机溶剂。获得的最终产品为细粒形态，通常的粒度为0.3～10mm。
从混合物的混合团块中除去挥发性有机溶剂，被简单地冷凝并回收或重复使用，例如，可以作为起始混合物的有机溶剂成分或部分成分返回或再利用。
根据本发明获得的细粒的最终产品为干燥物质，它可以不需最后处理地装入合适的容器中进行储存和/或运输。产品可以用于制备涂料组合物，如印刷油墨或油漆，向涂层组合物提供全部颜料和全部或部分的树脂载体。一般地只要简单地搅拌本发明的产品，同时任选另外的树脂以及一种适宜的液体载体，或任选适宜的添加剂，即可配制涂层组合物，从而形成所希望的组合物。
为了更好地理解本发明，下面给出实施例以便于说明本发明。
下列实施例是采用由端士List AG Of Arisdorf提供的Discotherm DTB3 Batch的机器来实现的。实施例1取1800克CI15.4(酞菁蓝)颜料，与1660克水一起加入混合机，随后加入溶解于250克异丙醇和550克乙酸丁酯中的低粘度、低硝化度的硝化纤维(用异丙醇30％润湿)的溶液。
将这些成分以约30rpm的转速搅拌，最初形成均匀团块。搅拌5分钟之后，该均匀团块分离为光滑结实的团块和水相。
在继续搅拌10分钟之后，将机器停止，并将水相排出。然后，在加热(80℃)和真空(150mbar)的作用下，继续进行搅拌，以除去留下的易挥发成分。将这些成分冷凝并收集起来，以便再利用。
在继续搅拌15分钟之后，可看到混合物崩解成细粒。随后，将旋转轴的转速降低至8rpm，并继续进行加热和真空操作，直到获得非挥发性含量为98％的产品。该产品大部分为细粒和粉末形态。
将该产品溶解到硝化纤维苯胺印刷油置介质中，所得到的油墨经印刷显示出优良的光泽、色彩强度和透明度。实施例2加入下列物质1660克CI15.4颜料；1800克水；1110克硝化纤维；250克异丙醇；550克乙酸异丙酯，除此之外，其它步骤与实施例1相同。
在这一场合下，将压力保持在300mbar，直到混合物崩解，防止在输入能量不够的情况下，太快地成粒。随后，将压力减低以加快干燥。
获得的产品近似于实施例1中得到的产品，将该产品转变成苯胺印刷油墨后，它给出类似的结果。实施例3将1660克CI53.1(色淀红C)颜料与1740克水、838克“醇溶性”乙酸-丙酸纤维素、460克异丙醇、715克乙酸丁酯一起，加入混合器。
以35rpm的转速搅拌这些成分，得到均匀的糊状物，5分钟后，这一糊状物如实施例1中那样分离。继续搅拌15分钟，使机器停止，除去水相。
在加热(75℃)和真空(200mbar，表压)下，搅拌20分钟，直到物料崩解。
于加热和真空下继续进行搅拌，直到获得97％非挥发性的干燥粉末产品。
将该产品溶解于一种合适的凹版油墨介质中，用所形成的油墨进行印刷时，获得优良的光泽、色彩强度和透明度。
权利要求
1.一种固体细粒的颜料/树脂分散体的制备方法，它包括以下几个步骤(ⅰ)将以下成分相互混合(a)一种固体树脂载体；(b)一种与水不混溶的挥发性有机液体，它是树脂的溶剂或部分溶剂；(c)一种细料颜料；(d)水；以及，任选地(e)一种水混溶性溶剂；直到混合物分离成一种含有大量水的水相和一种含有树脂、有机溶剂和颜料的粘着相；(ⅱ)将水和粘着相分离开；并且(ⅲ)继续搅拌粘着相，同时，在加热和/或减压的作用下，从其中除去有机溶剂，直到形成含有颜料和树脂的干燥细粒材料。
2.权利要求1中所要求的方法，其中，该工艺是在一个单独的设备中实施的，所说的设备具有搅拌设备中的内容物的装置，具有本方法的步骤(ⅱ)中排出水相的装置，并且具有在本方法的步骤(ⅲ)中使设备内部减压和/或加热的装置。
3.权利要求2中所要求的方法，其中，该设备采取通常水平设置的转鼓形式，以及位于安装于转鼓内的可水平转动的旋转轴上的合适搅拌装置。
4.权利要求1中所要求的方法，其中，基本上如前文根据各实施例所述的情况。
全文摘要
一种制备固体细粒颜料/树脂分散体的方法。包括以下几个步骤(i)将下述成分混合(a)一种固体树脂载体，(b)一种与水不混溶的挥发性有机液体，它为树脂的溶剂或部分溶剂，(c)一种细粒颜料，(d)水，以及任选的(e)一种水混溶性溶剂，直到混合物分离成含有大量水的水相和含有树脂、有机溶剂和颜料的粘着相；(ii)将水相与粘着相分离；以及(iii)继续搅拌粘着相，同时，在加热和/或减压的作用下，从其中除去有机溶剂，直到形成含有颜料和树脂的干燥细粒材料。
文档编号C09D17/00GK1119021SQ9419142
公开日1996年3月20日 申请日期1994年3月10日 优先权日1993年3月10日
发明者P·E·M·托尼 申请人:科茨兄弟公开有限公司