MXPA96006748A - Produccion de pigmentos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para convertir una forma no pigmentaria cruda de un pigmento orgánico en una forma pigmentaria, la cual comprende:a) amasar la forma no pigmentaria cruca de un pigmento orgánico en presencia de unácido carboxílico líquido que tierne de 6 a 20átomos de carbono y opcionalmente una sal orgánica o inorgánica, b) separar el pigmento producido del paso (a) delácido carboxílico líquido y la sal orgánica o inorgánica opcional.

Description

PRODUCCIÓN DE PIGMENTOS La presente invención se refiere a un proceso para convertir un pigmento crudo en una forma pigmentaria. Se conocen numerosos métodos para reducir el tamaño de las partículas de un pigmento crudo hasta un tamaño pigmentario deseado. Estos métodos incluyen molienda con sal, molienda con bolas, y amasado. La Patente de Gran Bretaña Numero GB 1 38921 describe un proceso amasador que utiliza un aparato de amasado continuo que tiene, cuando menos, dos elementos separados para agregar un líquido. Los líquidos adecuados para este proceso incluyen fenol, anilina, pero particularmente alcoholes alifáticas polihídricos tales como glicoles. Las temperaturas empleadas son entre 120° C y 350° C, de preferencia entre 160° C y 280° C. Ahora hemos descubierto, de una manera sorprendente, que si se utilizan ciertos ácidos carboxilicos como el líquido en un aparato de amasado continuo, el proceso se puede operar a temperaturas más bajas, y no es necesario tener cuando menos dos entradas para el liquido. En adición, el ácido se puede recuperar y reutilizar fácilmente. El ácido se puede recuperar mediante medios químicos o mediante otros métodos, tales como, destilador con vapor. En algunos casos, el producto resultante tiene una mejor concentración de color y brillo. De acuerdo con lo anterior. la presente invenció-. proporciona un proceso para convertir un pigmento crudo en una forma pigmentaria, el cual comprende amasar el pigmento crudo en la presencia de un ácido carboxílico líquido, y opcionalmente una sal . "Pigmento crudo" significa pigmentos obtenidos a partir de la síntesis en un estado altamente agregado con un tamaño de partículas no adecuado para utilizarse como un pigmento, o un pigmento que se ha molido para producir un producto que también está agregado, y que tiene una distribución de tamaños de partícula más amplia que el obtenido de la síntesis, pero todavía inadecuado para utilizarse como un pigmento. La amasadora puede ser una amasadora por lotes o una amasadora continua, que puede ser una amasadora de doble tornillo o de cuatro tornillos, o una amasadora de un solo tornillo, la cual pueda ejecutar movimientos oscilatorios. De preferencia se utiliza una extrusora de doble tornillo. Cuando la amasadora es una amasadora continua, puede tener una proporción de la longitud al diámetro de 10:1 a 50:1, de preferencia de 20:1 a 40:1. Puede tener de 1 a 20 zonas de amasado, de preferencia de 5 a 10 zonas de amasado. El ácido carboxílico debe ser líquido a la temperatura oxidante. Se prefiere un ácido carboxílico alifático liquido que tenga de 4 a 20 átomos de carbono, y más preferiblemente, uno que tenga de 6 a 20 átomos de carbono. Los ejemplos de los ácidos carboxílicos adecuados incluyen ácido 2-etilhexanoico , ácido oleico. ácido caproico, ácido valérico, o ácido enántico. La temperatura operativa puede ser de 20° C hasta el punto de ebullición del ácido, de preferencia de 80° C a 120° C. La temperatura se puede controlar mediante una camisa de agua sobre la amasadora. El agua que circula a través de la camisa de agua se puede enfriar a bajas temperaturas pasándola a través de un enfriador. El ácido carboxílico se puede agregar a la amasadora en uno o más puntos a lo largo de su longitud, pero de preferencia a través de una entrada al principio del tornillo, antes de la primera zona de amasado. La amasadora puede ser una que someta al pigmento y a la sal a un gradiente de esfuerzo cortante de 300 a 20,000 seg . de preferencia de 500 a 5,000 seg , durante un período de 10 segundos a 15 minutos, de preferencia de 20 segundos a 6 minutos, en un aparato amasador que opere continuamente, siendo la cantidad de líquido seleccionada de tal manera que la energía consumida por su amasado sea de 0.2 a 15 Wh/kg de pigmento procesado, de preferencia entre 0.4 y 8 kWh/kg. Los ejemplos de las sales inorgánicas y orgánicas adecuadas son cloruro de sodio, cloruro de potasio, sulfato de sodio, cloruro de zinc, carbonato de calcio, formato de sodio, acetato de sodio, tartrato de potasio-sodio, acetato de calcio, citrato de sodio, cloruro de calcio, o mezclas de los mismos. La sal utilizada debe seleccionarse de tal manera que no reaccione con el ácido que se esté utilizando y forme un precipitado. La sal puede tener un tamaño de partícula de 1 a 100 mieras, de preferencia de 10 a 50 mieras, medido utilizando un analizador de tamaño de partículas Malvern "Mastersizer X" (con alimentación de polvo seco capaz de medir hasta 2 milímetros) . La cantidad de sal, si se utiliza, puede ser de 0.1 a partes en peso por parte de pigmento. El proceso de la invención es aplicable a una amplia variedad de pigmentos que se sometan a un procedimiento de molienda como parte del proceso de acabado. Los ejemplos de estos pigmentos incluyen ftalocianinas, tales como, ftalocianinas de cobre, de zinc, o de níquel, , ftalocianinas parcialmente halogenadas, quinacridonas, dioxazinas, dicetopirrolopirroles, y perilenos. Después del uso, el ácido carboxílico se puede recuperar mediante la adición de agua y un álcali a la masa amasada para convertir el ácido en una sal que sea soluble. El pigmento entonces se puede filtrar, y el filtrado se puede acidificar para liberar el ácido libre, el cual entonces se puede recuperar y volver a utilizar. Los pigmentos se pueden tratar con aditivos de pigmento durante o después del amasado. Los aditivos adecuados incluyen resinas naturales o sintéticas, materiales colorantes, y especialmente en el caso de los pigmentos de ftalocianina, sales de amina de ácidos sulfónicos de ftalocianina.

La invención se ilustra por los siguientes ejemplos.

Ejemplo 1 Una extrusora de doble tornillo tipo MP2030 de APv Newcastle-U-Lyme, Reino Unido, se alimenta con 2.09 kghr-1de una ftalocianina de cobre cruda (CuPc) y 8.78 kghr-1 de NaCl . Se alimentan 1.63 kghr de ácido 2-etilhexanoico (2EHA) por un solo orificio al principio del tornillo. La proporción de ácido 2-etilhexanoico a la mezcla de sal/ftalocianina de cobre es del 15 por ciento. El par de torsión resultante observado es del 49 por ciento (3.68KW) . La energía específica generada es de 1.76 Kg CuPc. El gradiente de esfuerzo cortante es de 1675 s . El tornillo se enfría sobre toda su longitud con agua a 15° C. La masa amasada sale del tornillo a 100-110° C mientras que la temperatura en las zonas de amasado es entre 20° C y 110°C. Se agregan 200 gramos de la masa amasada a 400 gramos de agua. A la masa amasada y al agua, se les agregan 12.33 gramos de NaOH (40 por ciento) y 2.43 gramos de NH¿OH (33 por ciento) , y la mezcla se agita durante 1 hora a 70° C. La mezcla se filtra, y el licor madre y los primeros 100 mililitros del lavado se recolectan antes de que se lave la torta de la prensa para liberarse de sal, con agua caliente. La torta de la prensa se seca en un horno circulante a 70-80° C. Al licor madre y a los primeros 100 mililitros de lavado, se les agregan 19.69 gramos de HC1 concentrado (35.6 por ciento) con el objeto de volver a precipitar el ácido 2-etilhexanoico, el cual se separa de la capa acuosa utilizando un embudo de separación por gravedad. El ácido 2-etilhexanoico recuperado se puede volver a utilizar para la reducción de tamaño de más CuPc cruda en una extrusora. El pigmento resultante está en la modificación ß, y muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, flujo, y dispersión, al incorporarse en un vehículo de aceite para tinta.

Ejemplo 2 Se produce un pigmento de.CuPc de acuerdo con el método del Ejemplo 1. Se agregan 200 gramos de la masa amasada a 440 gramos de agua. A la masa amasada y al agua, se les agregan 12.33 gramos de NaOH (47 por ciento) y 2.43 gramos de NH^H (33 por ciento), y la mezcla se agita durante 30 minutos a 70° C . En este punto, se agregan 2.75 gramos de la sal de amina dodecilica de ácido onosulfónico de ftalocianina de cobre, que previamente se han dispersado en 100 gramos de agua durante 15 minutos utilizando un aparato de dispersión Silverson a 4000 rpm, a la dispersión de masa amasada, y se continúa la mezcla durante otra hora a 70° C. La pasta se filtra, y el licor madre y los primeros 100 gramos del lavado con agua se recuperan y se filtran antes de lavar para liberar de la sal. La torta de la prensa e;e vuelve a formar en una pasta en 500 gramos de agua y 10 gramos de HC1 (36 por ciento) a 70° C durante 1 hora antes del filtrado y el lavado para liberar de la sal. Luego la torta de la prensa se seca en un horno de aire circulante a 70° C durante la noche. El ácido 2-etilhexanoico utilizado para amasar el pigmento, se recupera de acuerdo con el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. El pigmento muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, y dispersabilidad en un barniz de tinta líquido.

Ejemplo 3 Se prepara un pigmento a la manera del Ejemplo 1, excepto que se suministran a la extrusora 0.03 Kghr de colofonia polimerizada (nombre comercial SYLVATAC 95), 2.01 Kghr-1de CuPc, 8.46 Kghr-1 de NaCl, y 2.00 Kghr-1 de ácido 2-etilhexanoico. El pigmento y el solvente se recuperan de acuerdo con el proceso descrito en el Ejemplo 1. El pigmento azul resultante muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, y dispersabilidad en tintas de aceite.

Ejemplo 4 Se prepara un pigmento a la manera del Ejemplo 1, excepto porque después de la etapa de lavado, la torta de la prensa se vuelve a formar en una pasta en 500 gramos de agua utilizando un agitador de paleta. Se agrega la sal potásica de una colofonia polimerizada (nombre comercial SYLVATAC 95) (2 por ciento por masa del pigmento) a la pasta, con la adición subsecuente de HC1 para precipitar la resina sobre la superficie del pigmento. Después de la filtración y el lavado, el pigmento se seca a 70° C durante la noche en un horno de aire circulante. El pigmento azul resultante muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, y dispersabilidad en tintas de aceite.

Ejemplo 5 Se prepara un pigmento de CuPc como en el Ejemplo 1 , excepto porque el solvente de amasado utilizado es ácido oleico. El ácido oleico se recupera de una manera idéntica al ácido 2-etilhexanoico del Ejemplo 1. El pigmento resultante está en la modificación ß, y muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, flujo, y dispersión, al incorporarse en un vehículo de tinta de aceite.

Ejemplo 6 Un violeta de dioxazina crudo se convierte a una forma pigmentaria utilizando NaCl y ácido 2-etilhexanoico como en el Ejemplo 1. El pigmento final muestra excelentes propiedades de concentración y pureza cuando se incorpora en un vehículo de tinta de aceite.

Ejemplo 7 La ftalocianina de cobre cruda clorada se convierte a una forma pigmentaria utilizando NaCl y ácido 2-etilhexanoico como en el Ejemplo 1. El pigmento final muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, y pureza, al incorporarse en un vehículo de tinta de aceite.

Ejemplo 8 Se prepara un pigmento de CuPc como en el Ejemplo 1, excepto porque la sal de amasado es KCl.El pigmento resultante está en la modificación ß, y muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, flujo, y dispersión, al incorporarse en un vehículo de tinta de aceite.

Ejemplo 9 8 kilogramos de CuPc cruda y 1 kilogramo de NaCl se muelen en un molino de bolas durante 5 horas. Esta mezcla se ajusta entonces de tal manera que la proporción de CuPc a NaCl sea de 1:4.2. Entonces esta mezcla se suministra a una extrusora de doble tornillo como en el Ejemplo 1. Empleando un procedimiento de recuperación idéntico, el pigmento acabado muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, y flujo, al incorporarse en un vehículo de tinta de aceite.

Ejemplo 10 Se colocan 250 gramos de ftalocianina de cobre cruda en un aparato amasador por lotes (Winkworth 2Z, mezcladora de aspas "Z", equipada con enfriamiento por agua y motor de 0.37 kw) , junto con 224 gramos de ácido 2-etilhexanoico, y se mezclan bien. Después de la adición en secuencia de 1,215 gramos de NaCl, la mezcla se amasa durante 6 horas a 100°C (+ 10°C) , generando una energía específica de 2.2 KwHr kg"1. La masa amasada se recolecta en 3716 gramos de agua. A la masa amasada y al agua se les agregan 119 gramos de NaOH (47 por ciento) y 10 gramos de NH4OH (33 por ciento) , y la mezcla se agita durante 1 hora a 70°C. La mezcla se filtra, y el licor madre y los primeros 800 mililitros del lavado, se recolectan antes de que se lave la torta de la prensa para liberarse de sal con agua caliente. La torta de la prensa se seca en un horno de aire circulante a 70-80°C. Al licor madre y a los primeros 800 mililitros del lavado, se les agregan 165 gramos de HC1 (35.6 por ciento) con el objeto de volver a precipitar el ácido 2-etilhexanoico, el cual se separa de la capa acuosa utilizando un embudo de separación por gravedad. El pigmento resultante está en la modificación ß, y muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, y dispersión de flujo cuando se incorpora en un vehículo de tinta de aceite.

Ejemplo 11 8 gramos de CuPc cruda se muelen en un molino de bolas durante 5 horas. Luego este material se suministra a una extrusora de doble tornillo de 2.0 kghr"1. Simultáneamente se alimentan 3.0 kghr"1 de ácido 2-etilhexanoico hacia un solo orificio al principio del tornillo. El par de torsión resultante observado es de 63 por ciento (4.73 KW) . El material pigmentario resultante se aisla del ácido carboxílico, y muestra excelentes propiedades de concentración, brillo, y flujo, y dispersabilidad al incorporarse en un vehículo de tinta de aceite.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para convertir un pigmento crudo en una forma pigmentaria, el cual comprende amasar el pigmento crudo en la presencia de un ácido carboxílico liquido, y opcionalmente una sal .

2. Un proceso como se reclama en la reivindicación 1, en donde el ácido carboxílico es uno que tiene de 4 a 20 átomos de carbono.

3. Un proceso como se reclama en la reivindicación 2, en donde el ácido carboxilico es ácido 2-etilhexapoico, ácido oleico, ácido caproico, ácido valérico, o ácido enántico.

4. Un proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el cual se realiza a una temperatura de 20° C hasta el punto de ebullición del ácido.

5. Un proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el cual se realiza a una temperatura de 80° C a 120° C.

6. Un proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la amasadora es una amasadora por lotes o una amasadora continua.

7. Un proceso como se reclama en la reivindicación 6, en donde se utiliza una extrusora de doble tornillo.

8. Un proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el ácido se introduce en la amasadora a través de una entrada al principio del tornillo.

9. Un proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el ácido se recupera después de usarse y se recicla.

10. Un proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde está presente una sal, y la cantidad de sal es de 0.1 a 20 partes en peso por parte de pigmento.

11. Un proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el pigmento es una ftalocianina, una ftalocianina parcialmente halogenada, una quinacridona, una dioxazina, un dicetopirrolopirrol , o un perileno.

12. Un proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el pigmento se trata con un aditivo de pigmento durante o después del amasado.

13. Un proceso como se reclama en la reivindicación 12, en donde el pigmento es una ftalocianina, y el aditivo de pigmento es una sal de amina de un ácido sulfónico de ftalocianina.