制备有机颜料分散体和油墨的方法

专利名称：制备有机颜料分散体和油墨的方法
技术领域：
本发明涉及制备有机颜料分散体，其中包括挤水颜料(pigment flush)，和着色的组合物，例如油墨组合物的方法。本发明还涉及制备油墨基础成分和最终的油墨组合物的方法。
背景技术：
许多有机颜料的合成包括在稀释的水溶液中的偶合步骤，以产生颜料产品的淤浆，典型地接着在压滤机内进行过滤淤浆，浓缩颜料的步骤。然后干燥所得压滤饼，提供干燥的粒状颜料或者另外用有机介质，例如油或者树脂来“挤水转相(flush)”，将颜料颗粒从含水的压滤饼转移到油或者树脂相中。与简单地干燥颜料相比，挤水方法要求额外的时间和材料。然而，若在油墨或者涂料组合物中使用颜料，则必需首先将它充分分散在合适的有机介质内，以便实现所需的显色和稳定性，因此挤水过程是有利的，这是因为在没有干燥颜料和粉碎颜料的中间步骤下，它实现了在有机介质内转移，以产生颜料分散体。过去通常通过间歇工艺制备挤水颜料，其中例如在叶片式搅拌机或者揉面机内，捏合压滤饼与有机相，例如油或树脂，将颜料颗粒从水相挤水转移到有机介质相中，并作为独立的含水相置换水。滗析置换的水，且清漆内的颜料分散体可在制备油墨或者油漆中用作颜料糊剂。间歇工艺具有许多缺点。添加清漆、捏合面团置换出水，并将水倾倒出来的步骤必需重复许多次，以便从挤水机(flusher)中获得最大的产率。这是要求仔细监控的费力工艺。此外，为了除去残留的水，必需加热坯料并真空汽提。对于许多颜料来说，加工以除去残留水的热历史导致色移。由于精确的热历史在各坯料中彼此不同，因此难以可靠和精确地再现各坯料相同的颜色。间歇工艺的最明显的缺点之一是颜料和压滤饼中固体含量从一块到另一块的波动。此外，该工艺耗时且低效。甚至采用真空汽提，也难以降低水含量低于约3wt％。最后，压滤饼中，因此挤水颜料中的颜料含量可能发生变化。提出了使用压滤饼制备挤水颜料的连续工艺。特别地，在美国专利No.6273599、6305838和6348091中公开了的方法(其中每一篇在此通过参考引入)高度成功地解决了与间歇挤水工艺有关的一些缺点。美国专利5262268公开了在双螺杆挤出机中使用压滤饼生产调色剂的方法。
发明概述本发明提供连续生产有机颜料分散体，例如挤水颜料或者油墨产品的方法，其中将颜料以稳定的含水颜料分散体形式引入到双螺杆挤出机内，该方法可解决压滤饼中从一块到另一块的颜料/颜色和固体变化的问题。稳定的分散体是具有通常长的货架期且没有沉积或者变得不可泵送的分散体。稳定的颜料分散体可用去稳定剂去稳定。在本发明的一个实施方案中，将稳定的颜料分散体以所需的速度与使分散的颜料沉淀的去稳定剂一起喂入到挤出机内。有机介质(它可包括选自溶剂、清漆、油、聚合物、分散剂和/或树脂中的有机组分)也被喂入到挤出机内。在挤出机的第一区内混合去稳定或者沉淀的颜料和有机介质，用有机介质润湿颜料，从颜料中置换水并产生有机颜料分散体，例如粗的挤水颜料。在挤出机的第二区内除去至少一部分置换的水。挤出机的第二区包括除去置换水，特别是排出水的端口，且优选包括在第二区内保留有机颜料分散体或者挤水颜料的档料圈(dam)，其时间足以允许大多数置换的水从粗的挤水物料中除去。第三区具有额外的端口以供添加漂洗水，尤其除去盐或者颜料去稳定或者沉淀中的其它副产物，并排出除去的漂洗水。挤出机可包括第四区，所述第四区具有一个或者更多个真空端口引出粘附到有机颜料分散体或者挤水颜料上的残留水。挤出机可具有额外的区域以供引入制造最终的颜料分散体或者油墨产品用的进一步的材料，例如树脂、油、溶剂、分散剂、石蜡、表面活性剂和颜料或者油墨添加剂。在第二个实施方案中，本发明还提供由稳定的含水颜料分散体连续生产油墨基础成分或者最终的油墨的方法。该方法包括刚才列出的生产挤水颜料的本发明方法的步骤，和在排放出口之前，优选在最佳的真空区段之后的一些点处，将一种或更多种额外的油墨组分，例如清漆、着色的染色或者调色组合物、溶剂和/或添加剂引入到挤出机内的额外步骤，以制造油墨基础成分或最终的油墨组合物。在一个实施方案中，稳定的含水颜料分散体具有至少约25wt％的颜料含量。在另一实施方案中，稳定的含水颜料分散体通过离子分散剂来稳定，且去稳定剂是离子试剂。在一个实施方案中，分散剂可具有羧酸基，其中盐化羧酸基，以稳定该含水分散体，且用质子或者路易斯酸去稳定。在第一区的一个实施方案中，将稳定的颜料分散体和去稳定剂在第一点或者机筒处引入到挤出机内。在挤出机内混合稳定的颜料分散体和去稳定剂，产生含水的稳定颜料材料。将有机介质在第二点或者第一区的下游机筒处引入到挤出机内，并与去稳定的颜料材料混合，产生有机颜料分散相和水相。在第一区的第二个实施方案中，稳定的颜料分散体、去稳定剂和有机介质全部引入到挤出机的第一机筒内。在该方法的一个实施方案中，在将有机介质引入到挤出机内之前，基本上用去稳定剂去稳定含水的稳定颜料分散体。在可供替代的实施方案中，在含水的稳定颜料分散体在挤出机内基本上去稳定之前，将有机分散体引入到挤出机内。在本发明的一些实施方案中，通过使用调色剂载体，典型地熔点低的固体聚合物或者树脂作为有机介质，从而制造调色剂产品。在本发明的一些实施方案中，通过使用聚合物，例如聚乙烯均聚物和共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丁烯、聚苯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚丙烯和类似物作为有机介质以及任选地低熔体粘度的树脂，例如烃、萜烯或松香材料，从而制造母料。此处所使用的“一个”、“一”(a，an)是指存在“至少一个”该项目(item)；若可能的话，可存在多个这样的项目。当“约”应用到数值上时，是指计算或者测量值允许该数值一些轻微的不精确度(采用一些方法达到该数值内的精度；大致或者合理地接近该数值；几乎是该数值)。若在其它情况下，由于一些原因，通过“约”提供的不精确度没有理解为本领域内通常的含义，则此处所使用的“约”是指在数值内最多5％的可能变化。
附图简述

图1是进行本发明方法的实施方案的一个挤出机结构的示意图；和图2是图1的挤出机的首先四个机筒的可供替代的结构的示意图。
优选实施方案的详细说明优选实施方案的下述说明在性质上仅仅是例举，且决不打算限制本发明、其应用或者用途。连续生产有机颜料分散体。挤水颜料或者油墨产品或者其它着色的产品的本发明方法使用稳定的水基颜料分散体，将其引入到双螺杆挤出机内并在挤出机内去稳定。去稳定或者沉淀的颜料与有机介质混合或者用其挤水。然后从有机颜料分散相中除去独立的水相。优选挤出机结构的一个实例具有至少四个区，和任选地具有第五区或者进一步的区域。在图1中用机筒1-3表示的第一区内，将稳定的含水颜料分散体、有机介质和去稳定剂喂入到挤出机内(机筒1)，然后混合，使颜料和挤水颜料去稳定或者沉淀，或者移动颜料从水相到有机相中(机筒2和3)。独立地从颜料分散体中，和优选在颜料分散体之后喂入去稳定剂。在用机筒4和5表示的第二区中，在第一区内在挤水阶段过程中置换的至少一部分水通过从挤出机中排放或者引出而除去。在用机筒5末端和机筒6、7A、8和7表示的第三区中，可引入漂洗水，漂洗任何杂质，例如通过去稳定剂和含水颜料分散体中盐化的分散剂树脂相互作用而沉淀的盐，其中通过从挤出机中经端口排放或者引出液体，从而除去漂洗水。在用部分9-11表示的第四区中，可通过使有机颜料分散体或者挤水颜料经真空端口真空脱水，从而(以水蒸气形式)除去残留的水。第四区也可具有引入添加剂、树脂和视需要的有机颜料分散体、挤水产品或者油墨或其它着色产品的端口。在用部分12-14表示的第五个任选的区域内，进一步混合有机颜料分散体或者挤水颜料，并与第四区一样，将其它组分加入到颜料分散体或者挤水颜料中。可使用四个端口和/或任选的第五个区域，产生油墨基础成分、最终的油墨组合物或者其它颜料产品。每一区可加热或者冷却到所需的温度以供最佳混合和保持颜料的色彩性能。可在排放之前冷却产品。图2说明了图1的挤出机的第一区的可供替代的实例。在可供替代的实施方案中，在机筒1内引入并混合稳定的含水颜料分散体和去稳定剂。在机筒2内引入图2所示的有机介质作为聚合物和分散剂。在机筒1内使颜料去稳定或者沉淀，且该颜料可形成稠的压滤饼状材料。然后，在机筒2和3内，混合去稳定的颜料与有机介质，将颜料掺入到有机介质内，从而形成有机颜料分散体并置换水相。与前一样，通过第二、第三、任选的第四和任选的第五区继续加工有机颜料分散体。在该方法的第一个实施方案的第一步骤中，将水基颜料分散体、有机介质和去稳定剂引入到挤出机的第一区内。可按照许多已知方法中的任何一种，制备稳定的水基颜料分散体。制造稳定的水基颜料分散体所使用的颜料可以是例如含水淤浆、压滤饼、干燥的粗颜料或者活化的粗颜料或者干燥颜料形式。在含水分散体内，用聚合物、低聚物和/或单体分散剂或分散剂的结合稳定颜料。结合分散剂、盐化分散剂的基础成分和(视需要的)水与颜料，形成所需的颜料含量的稳定的水基颜料分散体。可使用许多有机颜料中的任何一种，形成稳定的分散体。合适的实例没有限制地包括偶氮颜料，例如立索红(例如，钙立索红、钡立索红)、玉红和萘酚红、橙和褐；单芳化(monoarylide)和二芳化颜料，例如二芳化黄、酞菁蓝和绿颜料、偶氮次甲基颜料、次甲基颜料、蒽醌颜料、perinone颜料、苝颜料、二酮基吡咯并吡咯颜料、硫靛颜料、亚氨基异二氢吲哚颜料、亚氨基异吲哚满酮颜料、喹吖啶酮颜料，例如喹吖啶酮红和喹吖啶酮紫、黄烷士酮颜料、阴丹酮颜料、蒽素嘧啶颜料、咔唑颜料，例如咔唑紫、苯并咪唑啉酮黄、甲苯基橙、萘酚橙和醌并酞酮颜料，等等。在生产稳定的含水颜料分散体中可使用的有用的离子分散剂的实例没有限制地包括脂肪酸(例如，月桂酸、松浆油脂肪酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸)；烷基苯磺酸酯；烷基硫酸酯，例如二辛基磺基琥珀酸酯；离子树脂，例如醇酸树脂、聚酯、松香和改性松香，例如不饱和酸(例如，马来酸、富马酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸)改性的松香、二聚化松香、歧化松香、歧化松香、苯酚改性的松香、其它马来酸或者富马酸改性的聚合物、酸官能的乙烯基树脂，其中包括酸官能的丙烯酸聚合物、苯酚-丙烯酸聚合物，和苯乙烯-马来酸酐(SMA)共聚物、低分子量酸官能的聚氨酯，和制备分散体所使用或者有用的其它稳定材料，所述分散体对pH敏感或者可在挤出机内通过另一种材料去稳定。可在任何稳定的结合物中使用分散剂。可用合适的抗衡离子盐化离子树脂，提供水中溶解度或者分散体。可用碱，例如氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾和单-与二烷基胺盐化酸官能的分散剂。水基分散体也可包括在制备有机颜料分散体或者挤水色料，例如油(植物油和石油)、抗氧化剂、消泡剂、表面活性剂、所谓的颜料或者超级颜料分散剂和非分散剂树脂有用的其它添加剂。稳定水基颜料分散体优选为至少约25wt％的颜料，更优选至少约35wt％的颜料。稳定的分散体中颜料的含量取决于所选的颜料和分散剂二者，且可以超过50wt％，或者甚至60wt％，且仍然在水中变稀。有机颜料分散体典型地具有约25％-约50wt％的颜料含量。以每100重量份颜料计，稳定的水基颜料分散体可含有6-约40重量份的离子分散剂。可通过例如在高速分散器、旋转定子、篮形研磨机或者颜料粉碎研磨机中处理颜料淤浆，或者通过后分散压滤饼或者干燥的颜料，作为颜料合成的延伸方式制备稳定的水基颜料分散体。颜料在其内分散或者挤水的有机介质的疏水基足够允许在该方法中形成非水相。制备挤水颜料合适的有机材料的类型是本领域公知的。可通过相同的端口将有机介质作为稳定的水基颜料分散体形式喂入，但优选通过独立的端口喂入到挤出机内。挤水清漆可使用的树脂和油的典型种类没有限制地包括醇酸树脂、苯酚树脂、聚酯、烃树脂、马来酸树脂、这些中的任何一种的松香改性的清漆，聚酰胺树脂、聚氯乙烯树脂、乙酸乙烯酯树脂、氯乙烯/乙酸乙烯酯共聚物树脂、氯化聚烯烃、聚苯乙烯素质、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、酮树脂、植物油，其中包括亚麻子油、大豆油、牛蹄油、可可油、桐油、矿物油等等。也可使用这种树脂和油的结合物。树脂、油或者其结合物可与疏水有机溶剂或者液体，其中包括高沸点的石油馏出液结合。形成调色剂用有机颜料分散体可使用的有机材料的典型种类包括，但不限于，聚酰胺、环氧树脂、二烯烃、聚氨酯、乙烯基树脂，和二羧酸与包括二苯酚在内的二元醇的聚合酯化产物。尤其合适的乙烯基树脂是具有苯乙烯、对氯苯乙烯、乙烯基萘、乙烯、丙烯、丁烯和异丁烯、氯乙烯、溴乙烯、氟乙烯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸苯酯、α-氯代丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰亚胺、乙烯基甲醚、乙烯基异丁基醚、乙烯基醚醚、乙烯基甲酮、乙烯基己基酮、甲基异丙烯基酮、偏氯乙烯、偏氯氟化乙烯、N-乙烯基吲哚和N-乙烯基吡咯烷酮作为单体单元的那些，以及苯乙烯丁二烯共聚物。制备母料可使用的有机材料的典型种类没有限制地包括聚合物，例如聚乙烯均聚物和共聚物，聚丙烯均聚物和共聚物，丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚苯乙烯。聚苯醚、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯和类似物。这些聚合物可与低分子量树脂，例如烃树脂、松香或萜烯树脂结合使用。在第一个实施方案中，将稳定的水基颜料分散体与有机介质和单独的去稳定剂原料一起喂入到挤出机的第一区内。可以以控制、一致的速度添加含水的颜料分散体、沉淀剂和有机介质以供生产一致的挤水产品、例如，它们各自可以从管线或者具有搅拌器的罐中喂入，且可采用例如泵计量。优选地，以相当恒定的速度各自引入有机介质、稳定的水基颜料分散体，和去稳定剂。可基于所选的特定材料确定最佳加工用的水基颜料分散体中有机介质和颜料的相对用量，但一般地其用量保持与常规的间歇挤水工艺所预期的那些用量相同。例如，单位时间内引入的有机介质的用量可以是在相同的单位时间内引入的固体颜料用量的约0.6-约3倍。可根据本领域已知的因素，例如颜料的类型和有机介质的类型来调节有机介质与固体颜料之比，且可通过自动工艺控制来控制。通过添加去稳定剂，使水基颜料分散体去稳定，并释放或者沉淀颜料。基于稳定颜料分散体的性质来选择去稳定剂。例如，当使用pH敏感的分散剂，例如盐化的阴离子树脂制备颜料分散体时，改变pH到例如酸性pH的去稳定剂是有效的。可添加的去稳定剂的典型种类包括质子酸和路易斯酸，例如盐酸、硫酸、磷酸、膦酸、乙酸、甲酸和氯化铝。可结合添加这些去稳定剂，且可结合较强的酸添加其它较弱的酸(例如，氯化钙、氯化锶)。优选选择去稳定剂，以便可通过洗涤或者蒸发除去任何过量的去稳定剂和通过去稳定剂与水基颜料分散体相互作用而产生的任何盐。在本发明的第二个实施方案中，将稳定的水基颜料分散体，和去稳定剂的单独原料引入到挤出机内，混合，然后在下游的点处，添加有机介质。在这一实施方案中，在添加有机介质之前，首先用去稳定剂使水基颜料分散体基本上去稳定。去稳定的含水颜料分散体可具有对于与高粘度聚合物熔体混合有利的高粘度，例如可在制造母料中使用。图1中示出了在本发明方法的优选实施方案中使用的双螺杆挤出机。第一区包括螺杆元件以供混合去稳定的含水颜料和有机介质。在挤出机内，去稳定的含水颜料被认为与高固体的压滤饼一样，且第一区应当包括一个或更多个元件以供高剪切混合。再次参考图1，机筒1具有四个独立的端口以供(以优选的顺序)引入稳定的含水颜料分散体、醇酸树脂、清漆和酸性去稳定剂。机筒1含有进料螺杆元件。机筒2含有组合的混合或者捏合螺杆和输送螺杆元件。机筒3含有组合的高剪切混合与输送螺杆元件。机筒2-4可用保持在约60℃下的油夹套加热。在机筒2内的颜料混合物可以是约45℃，但由于挤水剪切生成的热量导致可达到几乎90℃。在图2所示的可供替代的实施方案中，机筒1具有两个独立的部件以供引入稳定的含水颜料分散体和去稳定剂，而机筒2具有两个独立的端口以供引入聚合物和分散剂。任选地，可在分离水相之前，在机筒4之前引入进一步的机筒以供较长时间的混合。在本发明的一个优选的实施方案中，第一区内的螺杆型材从具有供料端口的一个或多个部分内所使用的深的通道逐渐成锥形过渡到第一区内随后的部分或者(下游)部分内窄的通道。去稳定的含水颜料和有机介质在其内混合的挤出机中第一区的长度足够长，以便使颜料完全挤水转相。螺杆的旋转速度也是有效挤水的一个因素。螺杆的旋转速度的优选范围为约150-约550rpm，更优选约250-约350rpm。与较低的含水颜料浓度所需的挤水区相比，由于颜料浓度高，因此挤出机的挤水区可相对短。置换的水和粗的有机颜料分散体或者挤水颜料在挤出机内继续到达挤出机的第二区，在此除去至少一部分置换的水。优选地，在第二区中除去大部分置换的水，除去粘附到挤水颜料上的更优选至少约80％，仍更优选至少约90％，和甚至更优选全部但残留量的水。参考图1，机筒4包括优选通过排放水，从而除去在挤水区域内置换的水的出口。尽管可借助其它方式引出水，但重力排放是最简单的，因此是优选的。出口或者端口可包含通过发动机转动的独立长度的螺杆，所述发动机驱动相对粘稠的含颜料的挤水颜料返回到机筒部分内，同时使水排放，正如在美国专利No.6273599、6305838和6348091中所述。第二区优选具有在水排放或者出口下游的档料圈，所述档料圈保留有机颜料分散体或者挤水颜料，其时间足以允许大多数置换的水从粗的有机颜料分散体或者挤水物料中排放。档料圈引起捏合的颜料/有机介质在端口上停留，其时间足够长到允许更多置换的水从捏合的颜料中排放。一部分颜料和有机介质的混合物被携带到挤出机的档料圈部分内，并在该部分内保留，直到该部分设法从所保留的材料的容器中出来，并通过螺杆的抓取作用，被携带到下一部分内。在美国专利No.6273599、6305838和6348091中更详细地公开了这种档料圈。简而言之，在图1的机筒5内，以紧密的螺纹反向扣接在出口下游的至少一个螺杆元件，以提供充足的逆流力，引起材料填充具有出口的区域。限制引起蓄水效应的逆流力，以便不存在挤压，因为挤压将倾向于产生含水乳液和有机相，从而损害水与有机相所需的分离。逆流的效果是，在所产生的档料圈上最终流动和/或通过进一步位于下游的向前转动的螺杆推动之前，引起材料累积。水没有被向前的螺杆咬合，且没有在累积的材料上流动。相反，水保持在第二区内以便排放。由于与现有技术的方法相比，较多的水从挤水颜料内以液相形式排放，而不是蒸发，因此最终的产品含有较低浓度的盐。档料圈于是改进产品的纯度。如图1所示，优选在第三区内，将漂洗水引入到粗的挤水颜料内，从颜料分散体或者挤水颜料混合物中漂洗可保留在粗的分散体或者挤水颜料内的任何与水混溶或者水中可溶的杂质，尤其通过含水颜料分散体中的去稳定剂和盐化的分散剂树脂的相互作用而沉淀的任何盐。漂洗水当然也可以除去包含在水基颜料分散体内的杂质，于是水基颜料分散体可具有可从挤出机内洗出的较高或者较低的杂质或者盐含量。典型地，可以以颜料添加速度的60-150％的速度添加水到挤出机中。在第三区的一个或更多个机筒内，(优选通过挤出机顶部的端口引入的)漂洗水可与粗的挤水颜料产品混合，然后，与在第二区一样，通过从挤出机中经端口排放或者引出液体而除去漂洗水。再次与在第二区中一样，优选通过引入反向扣接(或者左手)的螺杆元件，在端口或者排放点的下游处产生档料圈。若描述第二和第三区二者的话，则至少第三区应当包括使流出第三区的有机颜料分散体或者挤水颜料产品内残留水最小化的档料圈。在本发明的一个优选的实施方案中，在第三区内的螺杆型材从具有供料端口的一个或多个部分内所使用的深的通道逐渐成锥形过渡到第三区内随后的部分或者(下游)部分内窄的通道。预挤水的颜料和洗液在其内混合的挤出机的第三区的长度足够长，以便从颜料中除去非所需的与水不混溶的杂质。在图1中，第三区在机筒5的末端处开始具有入口端口以供添加漂洗水。机筒6和7A含有混合和输送螺杆元件，和机筒8含有混合元件和漂洗水出口(它优选被构造为机筒4所述的出口)。一个或更多个混合元件可包括多个捏合圆盘。机筒7B可含有反向扣接的一个或更多个螺杆元件。机筒5-8可用保持在约60℃下的油夹套作护套。机筒5内的颜料混合物可以是大于或等于约80℃，且在机筒7内，可达到高至约120℃。在图1中，用机筒9-11示出了第四区，它包括输送螺杆元件和两个真空端口以供以水蒸气形式除去残留的水。这一区域是任选的，但是是优选的，且包括一个或更多个真空端口引出附着在挤水颜料上的残留的水。以水蒸气形式引出水。已知合适的真空端口与挤出机一起使用，且典型地可包括含有通过真空端口内的发动机转动的螺杆的部分，以辅助保持挤出机内挤水，正如在美国专利No.6273599、6305838和6348091中所述。真空泵典型地连接到真空端口上以提供减压。真空部分所使用的螺杆的型材优选具有窄的通道，所述窄的通道通过以薄层形式使材料成型，从而倾向于增加真空脱水的效率。图1示出了在连续的挤出机部分上相同的真空端口。机筒9-11可以用保持在约40℃下的热油夹套作护套。应当预期蒸发和较低的夹套温度，以冷却挤出机内的材料；在机筒9内，它可以是大于或等于约70℃，和在机筒11内，它可以高达约90℃。图1中的机筒9示出了入口，借助所述入口，可添加所需的添加剂、树脂、溶剂或其它材料，以获得所需的挤水颜料或者油墨产品组合物、调色剂、母料或者其它着色组合物。同样，机筒12和13示出了添加正如所示的溶剂、清漆、添加剂，和在最终的挤水颜料、油墨产品、调色剂、母料或者其它着色的组合物中的组分所需的其它材料的端口。示出了机筒12-14具有骤冷水夹套以供在排放之前冷却产品。冷却水夹套可以是35-40℃，以便流出挤出机的产品可以是小于或等于65℃。挤出机中的最后的区域可以视需要或长或短，以便在有效地混合的情况下，引入所需的材料，并冷却产品。本发明的方法产生更加一致的产品，且在挤水工艺过程中，不那么需要调节参数。可使用通过本发明方法生产的挤水颜料，根据通用方法制备油墨组合物。或者，可在本发明连续的工艺中，在排放挤水颜料之前，优选在真空区域之后，通过在一些点处将额外的材料，例如清漆、其它树脂、有机溶剂和/或添加剂引入到挤出机内，从而将挤水颜料制成油墨基础成分，或者最终的油墨组合物。在挤出机内结合最终的颜料分散体和其它油墨组分，以便从挤出机中输出油墨基础成分或者油墨组合物。可作为油墨清漆添加而使用的典型树脂没有限制地包括醇酸树脂、聚酯、苯酚树脂、松香、纤维素、和这些衍生物，例如松香改性的酚醛树脂、苯酚改性的松香、烃改性的松香、马来酸改性的松香、富马酸改性的松香；烃树脂、乙烯基树脂，其中包括丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂、乙酸乙烯酯树脂、聚苯乙烯及其共聚物；聚氨酯、聚酰胺树脂等等。也可使用这些树脂的结合物。可添加的有机溶剂的合适实例没有限制地包括脂族烃，例如石油馏出液馏分，以及具有有限的芳族特征的正与异烷属烃溶剂。本领域已知的许多添加剂中的任何一种可包括在本发明的油墨组合物内，只要这种添加剂没有显著破坏本发明的优势即可。这些的例举实例没有限制地包括倾点抑制剂、表面活性剂、润湿剂、石蜡、乳化剂和分散剂、消泡剂、抗氧化剂、UV吸收剂、干燥剂(例如用于含有植物油的配方)、流动试剂和其它流变学改性剂、光泽提高剂和抗沉降剂。当包括时，典型地包括用量为油墨组合物的至少约0.001％的添加剂，且可包括用量最多为油墨组合物重量约7wt％或更大的添加剂。通过本发明方法生产的调色剂，优选在真空区域之后可添加额外的材料，例如二氧化硅、分散剂、电荷控制添加剂、稳定剂、石蜡等等。通过本发明方法生产的母料同样再次优选在真空区域之后，可添加额外的材料。这种额外的材料的实例没有限制地包括稳定剂、滑爽添加剂和润滑剂、成核剂、抗氧化剂、杀虫剂、UV吸收剂、受阻胺稳定剂、抗静电剂。填料、增粘树脂等等。在本发明的一个重要的方面中，挤出机进一步包括连续监控挤出机内待加工的材料性能的至少一个监控装置。该装置测量材料的性能并比较所测量的数值与该性能所需的数值。然后该装置使用这一比较结果调节该方法的一个或更多个参数。监控装置保持挤出机中的产品可用。关于这一点，由于在生产有机颜料分散体、挤水颜料，或者油墨产品或者其它颜料产品中牵涉在连续的工艺中，而不是在前面所使用的间歇的工艺中的许多性能和参数，因此重要的是在加工过程中，提供连续监控材料性能并自动化或者半自动化调节加工参数的装置，以便避免产生大量不可用的不合规格的材料。优选根据预定的逻辑进行调节选择，并通过挤出机处理单元或者“可编程的逻辑控制器”应用到该工艺上。可如此编程的合适的微型处理机是已知的，且不需要在此处进一步描述。监控装置可包括选自分光光度计、粘度计、热电偶、pH计、浊度仪、导电率仪、湿气含量计、粒度分析仪和这些结合中的一个或更多个测量器件。监控装置也可包括用于挤出机的一个或者更多个控制器件，所述器件选自质量流计、电动机安培测量计、控制发动机速度和/或螺杆旋转速度的装置，控制一种或者更多种原料组分的供料速度的器件，开始或者终止从辅助供料组件中供料的器件，控制所施加的真空大小的器件，在工艺的某一点处控制加工温度的器件，和这些的结合。监控装置可沿着挤出机位于出口或者样品回路内的任何点处。监控装置优选位于挤出机的出口处。监控装置可包括转向器以分离不合规格的材料与产品物流，直到所测量的性能数值再次可接受。可在美国专利No.6348091中找到关于优选的监控装置及其用途的进一步的细节。优选使用这种仪器监控本发明方法中的一种或更多种性能。通过下述实施例阐述本发明。实施例仅仅是例举，且决不限制所述和所要求保护的本发明的范围。所有份为重量份，除非另有说明。
本发明的实施例使用螺杆直径为44mm、L/D为56和速度为450rpm的双螺杆共旋转的挤出机，产生挤水颜料。下表概述了对于附图所述的挤出机来说的添加点、速度和温度。 将44wt％固体的水基蓝色分散体以117lbs./hr的速度与56％乙酸以7.0lbs./hr.的供料速度，醇酸树脂和有机载体以12lbs./hr.的供料速度，和第一烃清漆以19.7lbs./hr.的供料速度喂入到附图所示的挤出机的第一机筒内。然后通过机筒3的末端混合这一物料。从机筒4的颜料/清漆物料中排放置换的水。水应当相当清澈。然后在机筒5处，以80lbs./hr的流速，排放水到挤出机中。粗的挤水颜料产品和水在机筒6和7A内混合，并在机筒8内，从挤出机中排放水。机筒9-11包括真空脱水区，其中在机筒9和11处，从挤水颜料产品中进一步除去残留的水。通过在机筒12和13内添加9.4lbs./hr的烃清漆和8.8lbs./hr的烃油，从而减少挤水颜料。使挤水颜料冷却。在部分14内进一步混合并冷却挤水颜料、烃清漆和烃油。所得产品是水含量小于2％的色调改变的挤水颜料。本发明的说明书在性质上仅仅是例举，因此没有脱离本发明主旨的变化打算包括在本发明的范围内。这种变化不被视为脱离本发明的精神与范围。
权利要求
1.制备挤水颜料或者油墨产品的方法，该方法包括下述步骤将稳定的水基颜料分散体、有机介质和去稳定剂引入到双螺杆挤出机内；一起混合稳定的水基颜料分散体、有机介质和去稳定剂，产生挤水颜料相和水相；和除去至少一部分水相。
2.权利要求1的方法，其中有机介质包括选自有机溶剂、清漆、油、树脂及其结合物中的成分。
3.权利要求1的方法，进一步包括添加选自清漆、着色的染色和调色组合物、有机溶剂、油墨添加剂及其结合物中的一种或更多种油墨组分的步骤。
4.权利要求1的方法，其中稳定的水基颜料分散体具有至少约25wt％的颜料含量。
5.权利要求1的方法，其中稳定的水基颜料分散体通过离子分散剂来稳定，和去稳定剂是离子试剂。
6.权利要求5的方法，其中离子分散剂具有盐化的羧酸基，和去稳定剂选自质子酸和路易斯酸。
7.生产着色产品的方法，该方法包括将稳定的水基颜料分散体喂入到双螺杆挤出机内，并在挤出机内使分散体去稳定，产生含水的沉淀颜料的步骤。
8.权利要求7的方法，进一步包括在挤出机内用有机介质挤水转相沉淀颜料的步骤。
9.一种双螺杆挤出机，它包括第一区，所述第一区具有用于添加含水颜料分散体、去稳定剂和有机介质的入口，进料螺杆元件，高剪切混合螺杆元件和将颜料挤水转相到有机介质内并产生水相的输送元件；第二区，所述第二区具有至少部分除去水相的出口；和第三区，所述第三区具有用于添加水、混合并输送螺杆元件的入口，和除去至少一部分水的出口。
10.权利要求9的双螺杆挤出机，其中第二区和第三区中的至少一个具有经所需时间阻碍挤水颜料前进流出该区的部分档料圈。
11.权利要求9的双螺杆挤出机，其中添加含水颜料分散体、去稳定剂和有机介质的所述入口在挤出机的一个机筒内。
12.权利要求9的双螺杆挤出机，其中添加含水颜料分散体和去稳定剂的所述入口在挤出机的第一机筒内，和添加有机介质的所述入口在挤出机的第二个下游的机筒内。
13.制备有机颜料分散体或者着色产品的方法，该方法包括下述步骤将稳定的水基颜料分散体和去稳定剂引入到双螺杆挤出机内；一起混合稳定的水基颜料分散体和去稳定剂，产生基本上去稳定的颜料；将有机介质引入到双螺杆挤出机内；一起混合基本上去稳定的颜料和有机介质，产生有机颜料分散相和水相；和除去至少一部分水相。
14.权利要求13的方法，其中有机介质包括油墨载体材料。
15.权利要求13的方法，其中有机介质包括调色剂载体材料。
16.权利要求13的方法，其中有机介质包括聚乙烯均聚物和共聚物，丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丁烯、聚苯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚丙烯、烃树脂、萜烯树脂和松香材料中的至少一种。
17.权利要求13的方法，其中有机介质包括聚合物和分散剂。
18.权利要求13的方法，其中有机介质包括聚酰胺、环氧树脂、二烯烃、聚氨酯、乙烯基树脂，以及二羧酸和包括二苯酚在内的二元醇的聚合酯化产物中的至少一种。
19.权利要求13的方法，进一步包括在除去水相之后，在挤出机内添加二氧化硅、分散剂、电荷控制添加剂、稳定剂、石蜡、滑爽添加剂、润滑剂、成核剂、抗氧化剂、杀虫剂、UV吸收剂、受阻胺光稳定剂、抗静电剂、填料和增粘树脂中的至少一种。
20.权利要求13的方法，其中稳定的水基颜料分散体具有至少约25wt％的颜料含量。
21.权利要求13的方法，其中稳定的水基颜料分散体通过离子分散剂来稳定，且去稳定剂是离子试剂。
22.权利要求21的方法，其中离子分散剂具有盐化的羧酸基，和去稳定剂选自质子酸和路易斯酸。
全文摘要
制备有机颜料分散体，例如挤水颜料或者油墨产品的方法，包括将稳定的水基颜料分散体、有机介质和去稳定剂引入到双螺杆挤出机内，一起混合稳定的水基颜料分散体、有机介质和去稳定剂，产生挤水颜料相和水相；和除去至少一部分水相。进行挤水转相方法的双螺杆挤出机具有添加和挤水区域，除水区域，和用水漂洗粗的有机颜料分散体或者挤水颜料和除去漂洗水的区域。可添加额外的材料形成最终着色的产品，例如油墨产品、母料或调色剂。
文档编号B01F11/00GK101044212SQ200580030289
公开日2007年9月26日 申请日期2005年8月15日 优先权日2004年8月17日
发明者C·M·蒂利, D·卡辛, D·L·克奇兰, C·B·帕尔莫, N·E·普拉特 申请人:弗林特集团公司