BR0111369B1

BR0111369B1 - composição lìquida não-aquosa, compreendendo colorantes poliméricos de baixa viscosidade que exibem caracterìsticas de alto poder de cor.

Info

Publication number: BR0111369B1
Application number: BRPI0111369-0A
Authority: BR
Inventors: Jusong Xia; Mark E Ragsdale; Eric B Stephens
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2011-02-08
Also published as: JP2004501242A; EP1287078B1; CN1522284A; AU2001257516A1; EP1287078A1; CN1262608C; ATE274032T1; DE60105021T2; US6605126B1; BR0111369A; WO2001094474A1; JP4015942B2; ES2222371T3; DE60105021D1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSI-ÇÃO LÍQUIDA NÃO-AQUOSA, COMPREENDENDO COLORANTES PO-LIMÉRICOS DE BAIXA VISCOSIDADE QUE EXIBEM CARACTERÍSTICASDE ALTO PODER DE COR".

Campo da Invenção

Esta invenção refere-se em geral a formulações de colorantespoliméricos de baixa viscosidade compreendendo quantidade extremamentebaixas de modificadores de viscosidade que significativamente reduzem aviscosidade total da formulação de colorante resultante quando comparadacom a viscosidade dos próprios colorantes. Em tal modo, que a formulaçãoresultante facilita a utilização de tais colorantes poliméricos dentro de certosprocessos de coloração e métodos que exibem formulações de baixa visco-sidade enquanto simultaneamente permitindo retenção substancial dasmesmas características de alto poder de cor dos colorantes não modifica-dos. Tal resultado inesperado assim permite a produção e utilização de umaformulação de baixa viscosidade que não sacrifica a colorabilidade em umgrau apreciável para meios ou substratos alvo. As formulações inventivasassim compreendem qualquer número de colorantes poliméricos (isto é, co-lorantes oxialquilenados compreendendo pelo menos um constituinte decromóforo e pelo menos uma cadeia de oxialquileno) e pelo menos um a-gente modificador de viscosidade que possui um momento dipolar de entre1,0 e 5,0 e/ou um ponto de fulgor de desde cerca de -20°C a cerca de 180°C.

Tal agente modificador provê uma redução significativa em viscosidade em bai-xos níveis (para permitir melhor bombeabilidade dos colorantes desejados) comnenhuma diferença apreciável no desempenho de coloração dentro dos meiosalvo finais, e facilita remoção de tais modificadores durante a ou depois da utili-zação. Métodos de produção, utilização e produtos produzidos com tais formu-lações e portais métodos são também incluídos dentro desta invenção.Fundamentos da Técnica Anterior

Todas as patentes U.S. citadas aqui são totalmente incorpora-das por referência.

Produtos de poliuretano, tais como espumas, resinas, e seme-lhantes, foram tradicionalmente coloridas por pigmentos, colorantes polimé-ricos, e corantes. Em geral, estas colorações são realizadas in situ durante aformação de espuma, resina etc. Por exemplo, colorantes poliméricos (isto é,colorantes polioxialquilenados), tais como aqueles descritos na patente U.S.

N0 4.284.279 por Cross e outros, foram introduzidos dentro das composiçõesde poliol durante a produção de espuma de estoque chapa grossa. O poliol"colorido" então reage com uma composição de isocianato, na presença deum catalisador possivelmente, para formar uma espuma de cor desejada.Pigmentos também foram adicionados no passado, mais notavelmente emforma sólida, de pasta ou de pó, a uma corrente de poliol para formar omesmo tipo de produtos de espuma coloridos. Tais compostos estão pron-tamente disponíveis e são econômicos; no entanto, eles também exibem oucriam problemas durante a manipulação, misturação (com outros pigmentospara criar tonalidades diferentes, por exemplo), e incorporação efetiva dentrodos meios alvo. Além do mais, pigmentos, sendo sólidos na natureza, ten-dêm a formar grumos de sólidos dentro dos meios alvo que leva a conse-qüências esteticamente desagradáveis ou a obstrução da maquinária ou in-trumentação. Adicionalmente, derramamentos são prováveis (uma vez que aforma sólida ou de pó de tais pigmentos não transportam facilmente devido acondições atmosféricas e possíveis perturbações de ar), e manchamentomanual ou de roupas compostos de pigmento difíceis de se manipular émuito provável ocorrer através da utilização de tais agentes de coloraçãosólidos. Também, tais pigmentos não são estáveis a armazenagem em for-ma líquida, em geral, e parecem facilmente se separar por precipitação dasolução depois de ainda uma curta duração de armazenagem de prateleira.Além do mais, tais pigmentos são difíceis de se controlar a partir de umponto de vista de uniformidade tal que o produto de poliuretano final podeexibir colorações não-uniformes sem misturação anterior consumidora detempo e adequada. Como tal, colorantes poliméricos provaram ser mais de-sejáveis do que pigmentos sólidos ou em pó como agentes de coloraçãodentro de tais processos de coloração de poliuretano.

Também, termoplásticos foram coloridos com colorantes polimé-ricos no passado, tal como na patente U.S. N°. 4.640.690 por Baumgartner eoutros. Tais colorantes provaram totalmente úteis e benéficos em suas pro-priedades de alta coloração e de baixa migração e de afloramento. Pigmen-tos foram utilizados para tais processos de coloração; no entanto, o uso desólido e/ou pós novamente sofreram da mesma manipulação, precipitação eproblemas de coloração não-uniformes, particularmente em operações in-dustriais. Colorantes poliméricos são também assim mais desejáveis paraestes procedimentos.

Também utilizados para colorir certos substratos termoplásticossão complexos de corante aniônicos/amônio quaternário, tais como aquelesrevelados dentro das patentes U.S. NoS. 5.938.828 e 5.948.152, ambas deZhao e outros. Tais colorantes provêem excelente tingimento de composi-ções termoplásticas mas também sofrem de problemas de alta viscosidadeem bombeabilidade, etc., dentro da maquinária necessária.

Uma desvantagem na utilização de tais colorantes poliméricose/ou quat./corante aniônicos, que estão presentes ou como líquidos ou cerasprincipalmente, mas também existem como pastas muito altamente viscosasou sólidas, é a dificuldade na preparação de espumas físicas adequadas detais colorantes para utilidade universal dentro de processos desejados. Porexemplo, produção de espuma de estoque de chapa grossa exige ou ummecanismo de bombeamento de baixa pressão ou de alta pressão para in-troduzir tais colorantes dentro de uma corrente de poliol. Se a viscosidadedos colorantes for demasiadamente alta, tal bombeamento pode ser nociva-mente efetuado e o procedimento de coloração pode se mostrar demasia-damente difícil de se realizar ou o produto final pode, como com alguns pig-mentos, exibir colorações não-uniformes. Colorantes de viscosidade baixae/ou controlada são assim necessários para facilitar simples modificações detais colorantes de coloração benéfica para a introdução dentro de uma vari-edade de diferentes procedimentos de coloração. Até agora, a grande maio-ria de modificações em viscosidades de colorante poliméricos foram realiza-das através de misturação física de grande quantidade de modificadores deviscosidade, tal como, por exemplo, FOMREZ®, um ? disponível da?. Embo-ra modificações de viscosidade tenham sido providas com tais agentes, opoder de cor total disponível para o usuário final foi sacrificado. Assim, oscolorantes desejados foram modificados para utilização dentro de processosde mitríade (tais como poliolefina, poliéster, poliuretano, e semelhantes,métodos de coloração) no passado, mas quantidades maiores de tal colo-rante de baixa viscosidade foram exigidos para prover o poder de a colora-ção desejado (e assim efeitos de coloração) dentro dos meios e/ou substra-tos alvo. (Para esta invenção, pretende-se que o termo "poder de cor" incluao grau de cor disponível para a introdução dentro de uma composição alvopor volume real de colorante presente, por outro lado conhecido como valorde cor. Tal valor de cor está assim diretamente relacionado com a quantida-de real de colorante presente dentro da composição colorante).

A quantidade maior de colorante de baixa viscosidade exigida,maior o custo para o usuário final, e finalmente, para o consumidor. Há as-sim uma necessidade de prover uma composição de colorante polimérico deviscosidade reduzida que não perca qualquer grau apreciável de poder decor quando do alcance do nível de viscosidade desejado. Até agora, nenhumaperfeiçoamento estava de acordo com esta indústria pela técnica anterior.

Objetivos da Invenção

E, portanto, um objetivo desta invenção prover uma composiçãocompreendendo colorante polimérico, de baixa viscosidade, de alto poder decor que também compreenda quantidades extremamente baixa de agentesde redução de viscosidade. Um outro objetivo é prover uma composição decolorante polimérico que exiba uma redução significativa em viscosidadecom uma quantidade extremamente baixa de agente de redução de viscosi-dade, que não nocivamente afete o procedimento de coloração desejado,presente. Um outro objetivo desta invenção é prover uma composição decolorante polimérico de viscosidade extremamente baixa que retém substan-cialmente o mesmo valor de cor geral como uma composição de alta visco-sidade compreendendo o mesmo colorante polimérico, em que o coloranteestá presente na composição de baixa viscosidade em uma quantidade qua-se a mesma que do colorante de alta viscosidade.Sumário da Invenção

Correspondentemente, esta invenção refere-se a uma composi-ção líquida não-aquosa compreendendo pelo menos uma composição con-tendo colorante polimérico e pelo menos um composto modificador de visco-sidade que exibe um momento dipolar de entre cerca de 1,0 e 5,0 ou, alter-nativamente, que exibe um ponto de fulgor de entre cerca de -20 C e 180°C.

De preferência, embora não necessariamente, o composto de modificaçãode viscosidade é aprótico na natureza; embora glicóis pareçam funcionaradequadamente para significativamente reduzir a viscosidade da composi-ção de colorante polimérico alvo, sua presença dentro de certos meios alvo(tais como poliuretanos) é indesejável devido à presença de hidroxilas reati-vas sobre tais compostos. Os métodos de produção de tais composiçõessão também contemplados dentro desta invenção. Pretende-se que o termo"composição líquida" inclua qualquer composição que esteja presente emum estado fluido (isto é, possuindo uma viscosidade de abaixo de cerca de10.000 centipoise em pressão e temperatura padrão).

O termo "não-aquoso" significa uma composição dentro da qualnenhuma água foi especificamente introduzida. Devido à possibilidade deágua atmosférica ser introduzida através da exposição a um ambiente relati-vamente úmido, este termo não exlui o potencial para qualquer água estarpresente através de tal modo. Pretende-se que o termo "dispersão de líqui-do" inclua qualquer composição que esteja presente em um estado fluido(isto é, possuindo uma viscosidade de abaixo de cerca de 10.000 centipoiseem pressão e temperatura padrão). O termo "aprótico" é bem conhecidodentro das técnicas químicas e simplismente significa que nenhum prótonpode ser aceito ou doado pelo composto específico. Como tal, é imperativoque certas porções não estejam presentes no composto modificador de vis-cosidade pretendido. Tais porções indesejáveis incluem, sem limitação, gru-pos ácidos, hidroxilas, aminas e semelhantes. No entanto, como observadoacima, esta lista não é definitiva; qualquer composto aprótico que possui apropriedade de momento dipolar exigida está incluída nesta definição.

A exigência de momento dipolar para o composto modificador deviscosidade é necessário para prover as características de desempenho de-sejadas para as composições contendo colorante polimérico líquido de baixaviscosidade não-aquoso. Supreendentemente, verificou-se que a seleção deum composto modificador de viscosidade de momento dipolar relativamentebaixo provê a diminuição drástica desejada de viscosidade total com quanti-dades mínimas de material modificador de viscosidade, assim provendo umaalta retenção de cor. Além do mais, devido ao baixo momento dipolar, oponto de fulgor correspondente do composto modificador de viscosidade étambém relativamente baixo a fim de permitir a remoção de tal compostoquando da introdução dentro de um método de coloração utilizando tempe-raturas de processamento relativamente baixas. Como tal, uma vez que ocomposto aprótico deve exibir um baixo ponto de fulgor, e momentos dipola-res não foram registrados para todos os compostos que podem funcionarnesta capacidade dentro das dispersões inventivas, o composto modificadorde viscosidade pode alternativamente ser definido em relação a sua nature-za aprótica e seu ponto de fulgor. Assim, um ponto de fulgor de entre -20°C e180°C é necessário; de preferência tal nível está entre 0°C e 165 C; mais depreferência de 80°C a cerca de 160°C; mais de preferência entre cerca de95 C e 145 C. Tal composto aprótico assim não afeta quaisquer métodos deprodução (tal como, como meramente um exemplo, coloração de poliuretanoatravés da introdução inicial dentro de uma composição de poliol seguido pormisturação com um isocianato; em exposição a baixo calor, o composto mo-dificador de viscosidade evaporará a partir da composição final com facilida-de relativa). É também preferível que o composto (ou compostos) modifica-dor de viscosidade aprótica selecionado seja líquido na natureza e exibauma viscosidade de no máximo 500 centipoise em pressão e temperaturapadrão (isto é, 25 C em 1 atmosfera) como medida por um Viscômetro Bro-okfield. Esta exigência facilita manipulação (particularmente em aplicaçõesindustriais em grande escala) e mais facilmente permite produção do nívelde viscosidade desejado para a própria composição líquida não-aquosa.

Também determinada ser de grande importância na seleção deum composto modificador de viscosidade adequado dentro da dispersão depigmento líquido não-aquoso inventiva é o peso molecular de tal composto.Devido ao momento dipolar baixo (que refere-se à baixa polaridade do pró-prio composto), e/ou o baixo ponto de fulgor necessário para tal composto, opeso molecular deve também ser um pouco baixo. Assim, um peso molecu-lar de no máximo 200 está disponível para a dispersão inventiva; de prefe-rência, este peso é no máximo 150; mais de preferência, no máximo 120; emais de preferência, entre cerca de 85 e 116.

Tais composições específicas provêem composições de baixaviscosidade compreendendo colorantes poliméricos de alto valor de cor al-tamente desejável. No passado, como observado acima, a necessidade deredução da viscosidade de composições contendo colorante polimérico a fimde permitir utilização dentro de certos processos resultou em uma reduçãosevera na quantidade de colorante realmente presente dentro da formulaçãode baixa viscosidade. Como um resultado, o valor de cor disponível para talcomposição de baixa viscosidade foi sacrificada a fim de prover uma compo-sição de colorante mais versátil. Esta perda de valor de cor nocivamenteafeta os custos envolvidos na produção de tais meios ou substratos alvouma vez que quantidades maiores de composição de colorante de baixa vis-cosidade tinha de ser introduzida a fim de efetuar uma tonalidade de coraceitável. As composições inventivas aliviam tal problema por prover umaformulação de baixa viscosidade de grandes quantidades de colorantes po-liméricos de viscosidade intrinsicamente alta (que assim exibem alto poderde cor). Assim, quantidades menores de composições de colorante de baixaviscosidade podem assim ser utilizadas para prover níveis de cor aceitáveisa meios ou substratos alvo em comparação com os formulações de baixaviscosidade utilizadas anteriormente acima mencionadas. Tal aperfeiçoa-mento é totalmente significativo como a versatilidade e custos envolvidoscom tais colorantes de corante polimérico e/ou quat./aniônico são aumenta-dos e diminuídos, respectivamente. Assim, as composições inventivas detais colorantes e compostos de momento dipolar baixo provêem reduçõessignificativas em viscosidade (tal como uma redução de viscosidade de cer-ca de 50% quando comparada com o colorante não modificado com umapequena quantidade de modificador de momento dipolar baixo presente, talcomo cerca de 1 a cerca de 5% em peso).

Pretende-se que o termo "colorantes poliméricos" inclua qual-quer colorante que possua, como porções de constituinte, cadeias de pelomenos dois grupos alquilenoóxi. Tal termo é amplamente conhecido e éusado dentro da indústria de colorante e assim seria facilmente entendido eapreciado pelo técnico normalmente versado pertinente. De preferência, taiscolorantes satisfazem qualquer estrutura definida pela fórmula (I).

(I) R{A](B)nR1]m}x

em que

R é um cromóforo orgânico;

A é uma porção de ligação no dito cromóforo selecionado dogrupo que consiste essencialmente em N, O, S, SO2N, e CO2;

B é selecionado do grupo de um ou mais constituintes de alqui-lenoóxi contendo de 2 a 4 átomos de carbono;

η é um número inteiro de 2 a cerca de 100;

m é 1 quando A é O, S ou CO2, e m é 2, quando A é N ou SO2N;

χ é um número inteiro de desde 1 a cerca de 5, de preferência 1ou 2; e

R1 é selecionado do grupo que consiste em H, CrC4 alquila,éster graxo de Ci0-C22, uma porção de anidrido de CrC20 alquenil succínico,e qualquer sua mistura. O cromóforo orgânico pode ser de qualquer tipo pa-drão, incluindo, sem limitação, antraquinona, metina, azo, disazo, trisazo,diazo, nitroso, trifenilmetano, difenilmetano, xantano, acridina, indamina, tia-zol e oxazina. De preferência, R é um ou mais de compostos à base de trife-nilmetilmetano, metina, azo ou tiazol. O grupo A está presente no grupo R eé utilizado para ligar o constituinte de polioxialquileno ao cromóforo orgânico.Nitrogênio é a porção de ligação preferida. O grupo polioxialquileno é emgeral uma combinação de óxido de etileno e monômeros de óxido de propi-leno. De preferência óxido de propileno está presente na quantidade maior.O número preferido de moles de constituinte de polioxialquileno por cadeia(B) é de 2 a 15 (n, portanto, de preferência seria de 4 a 30), mais de prefe-rência de 4 a 10 (η mais de preferência seria de 8 a 20). Também, de prefe-rência duas tais cadeias de polioxialquileno estão presentes em cada com-posto de colorante polimérico (x, acima, é de preferência 2). Grupo R1 é depreferência hidrogênio; no entanto ésteres graxos de C16-C18 são tambémaltamente preferidos.

Como observado acima, também útil como colorantes dentrodesta composição inventiva são tipos de corante quat. purificados/aniônicoscomo revelados dentro das patentes U.S. NoS. 5.938.828 e 5.948.152 ou so-zinhos ou em combinação com os colorantes poliméricos observados acima.

Os colorantes utilziados dentro da presente invenção são emgeral líquidos a condições ambientes de temperatura e pressão, embora elessejam em geral líquidos altamente viscosos (isto é, maior do que cerca de6.000 cps, mais provavelmente mais alto do que cerca de 9.000 centipoise.Como discutido acima, a fim de permitir ou aperfeiçoar bombeabilidadedestes colorantes dentro de e/ou para dentro de certos processos de colora-ção, as viscosidades assim devem ser reduzidas significativamente. A maio-ria dos mecanismos exigidos para incorporar tais colorantes poliméricosdentro dos meios alvo (por exemplo, cabeças de misturador e/ou tubos detanque de alimentação para adição de pigmentos dentro dos métodos deprodução de espuma de poliuretano) utilizam certas bombas e linhas de ali-mentação são altamente sensíveis a pressão provida por composições deviscosidade mais alta. Com viscosidades possivelmente mais uniformes emais baixas entre as composições de colorante utilizadas, versatilidade decores aumenta, desse modo provendo uma capacidade aperfeiçoada totalpara produzir produtos finais desejáveis. Tal baixa viscosidade pode ser (efoi) provida através da introdução de um solvente ou um modificador de vis-cosidade em um ponto de tempo próximo à incorporação real da dispersãodentro dos meios alvo (para poliuretano, a adição ocorrerá ou dentro docomponente de poliol ou dentro do componente de isocianato; os dois com-ponentes são misturados juntamente com catalisadores para formar a es-puma de poliuretano desejada). No entanto, esta introdução tardia adiciona àcomplexidade e problemas potenciais voltado para o usuário na produção detais dispersões, novamente, e particularmente, no nível industrial. Assim,uma composição contendo colorante polimérico de baixa viscosidade, está-vel a armazenagem é altamente desejada; infelizmente, tais composiçõesnão estavam disponíveis até este desenvolvimento recente.

As composições líquidas não-aquosas inventivas exibem nume-rosas características supreendentes que tendêm elas próprias a uma for-mulação de coloração adequada econômica, ainda altamente eficaz, parti-cularmente para espumas de poliuretano. Estabilidade de armazenagem,sem qualquer separação de fases entre componentes líquidos, é de máximaimportância com tais composições. A reação de viscosidades extremamentebaixas, sem qualquer subida perceptível ou, pelo menos significativo, du-rante uma longa duração, assim provê um produto fácil de se manipular, al-tamente desejado. Sem pretender estar ligado a qualquer teoria científica,acredita-se que tal estabilidade de armazenagem seja provida através dainteração dos modificadores de viscosidade apróticos especificamente sele-cionados com os colorantes líquidos alvo por prevenção de reações ou atra-ção entre grupos reativos (hidroxilas, por exemplo) nos próprios colorantese, uma vez que compostos modificadores de viscosidade são apróticos, nãoreagindo com os colorantes. Adicionalmente, as espumas de poliuretanoproduzidas com tais dispersões inventivas não exibem quaisquer perdasapreciáveis em profundidade de tonalidade ou de cor com dispersões depigmento não modificados padrão nem extração dos agentes modificadoresdepois do uso prolongado ou exposição a condições severas (isto é, meta-nol, água salgada, etc.). Outras similaridades impressionantes entre tais dis-persões de pigmento modificado de nenhuma viscosidade e de viscosidademodificada são discutidas em maiores detalhes abaixo. Suncitamente, asdispersões inventivas provêem processabilidade melhorada em comparaçãocom composições de colorante polimérico não modificado, bem como esta-bilidade de armazenagem simultânea, tudo sem qualquer perda em desem-penho quando comparado com as mesmas composições de colorante poli-mérico não modificado. Tais benefícios altamente inesperados são de enor-me importância para aperfeiçoar quando as condições de processo disponí-veis para aplicações que exigem utilização de colorante polimérico.

Colorantes particularmente preferidos, e assim meramenteexemplos do colorante polimérico de polioxialquileno e/ou quat./colorante decorante aniônico desta invenção, incluem os seguintes:

Tabela 1

Colorantes de poli(oxialquilenados) preferidos

<table>table see original document page 12</column></row><table>

Exemplos 14 e 15

Colorantes de corante aniônico/quat purificado preferidos

Exemplo 14

Quatrocentos e quatorze gramas de azul 86 direto (0,342 mol),seiscentos e vinte e duas gramas de cloreto de metil bis[polietóxi(15)etanol]coco amônio (0,683 mol, marca resgistrada Variquat® K1215) foram dissol-vidos em um litro de água. A solução foi agitada por 2 horas. O complexo foipurificado através de ultrafiltração. O processo de ultrafiltração foi monitora-do por monitoração do nível de sódio da solução. Quando o nível de sódio(ajustado até 100% de sólido) é mais baixo do que 1000 ppm em peso, asolução foi separada sob pressão reduzida a 90°C para produzir um líquidoazul-escuro homogênio. Quando do resfriamento para 25°C a 1 atmosfera depressão, o complexo resultante permaneceu em estado líquido.Uma pequena quantidade do líquido azul resultante foi entãocolocada entre duas lâminas de microscópio para testar quanto a uniformi-dade de cor. O líquido foi uniformente espalhado quando da colocação dalâmina superior e as lâminas foram então vistas sob um microscópio em po-der de 10X. Esta amostra era homogênea e ainda quantidades de cor foramuniformemente distribuídas através de todas as lâminas vistas. Nenhumaseparação de fases ou substâncias estranhas (partículas, por exemplo) fo-ram observadas.

Exemplo 15

Cento e vinte seis gramas de blue 86 direto, duzentos e vintegramas de cloreto de metil (propileno glicol)dietil amônio (marca registradaEmcol® CC-9) foram dissolvidos em um litro de água. A mistura foi agitadapor 2 horas. A solução foi então extraída com 500 mililitros de cloreto de me-tileno. A solução de cloreto de metileno foi separada sob pressão reduzida.

Um líquido azul-escuro escoável anidro foi produzido que permaneceu emum estado líquido a pressão e temperatura ambiente.

A exigência de momento dipolar para composto modificador deviscosidade é necessária para prover as características de desempenho de-sejado para a dispersão contendo pigmento não-aquoso inventivo. Verificou-se, surpreendentemente, que a seleção de um composto modificador de vis-cosidade de momento dipolar relativamente baixo provê a diminuição drásti-ca desejada de viscosidade total enquanto partículas de pigmento individualde separação simultânea sem solução, e prevenção de reaglomeração dasmesmas partículas. Além do mais, devido ao momento dipolar baixo, o pontode fulgor correspondente do composto modificador de viscosidade é tambémrelativamente baixo a fim de permitir a remoção de tal composto quando daintrodução dentro de um método de coloração utilizando-se temperaturas deprocessamento relativamente baixas. Como tal, uma vez que o composto deredução de viscosidade (de preferência aprótico) deve exibir um baixo pontode fulgor, e momentos dipolares não foram registrados para todos os com-postos que podem funcionar nesta capacidade dentro das dispersões inven-tivas, o composto modificador de viscosidade pode alternativamente ser de-finido em relação a sua natureza aprótica e seu ponto de fulgor. Assim, umponto de fulgor de entre cerca de -20 C e 180 C é necessário; de preferênciatal nível está entre O C e 165 C; mais de preferência de 80°C a cerca de160°C; mais de preferência entre cerca de 95°C e 145°C. Tal composto apró-tico preferido não afeta quaisquer métodos de produção (tal como, comomeramente um exemplo, coloração de poliuretano através da introdução ini-cial dentro de uma composição de poliol seguida por misturação com umisocianato; em baixas exposições ao calor, o composto modificador de vis-cosidade evaporará da composição final com facilidade relativa). É tambémpreferível que o composto (ou compostos) modificador de viscosidade apró-tico selecionado esteja líquido na natureza e exiba uma viscosidade de nomáximo 500 centipoise em pressão e temperatura padrão (isto é, 25C a 1atmosfera) como medida por um Viscômetro Brookfield. Esta exigência faci-lita manipulação (particularmente em aplicações industriais em grande es-cala) e mais facilmente permite a produção do nível de viscosidade desejadopara a própria dispersão de pigmento líquido não-aquoso.

Também determinado ser de grande importância para a seleçãode um composto modificador de viscosidade adequado dentro da dispersãode pigmento líquido não-aquoso inventivo é o peso molecular de tal com-posto. Devido ao momento dipolar baixo (que refere-se a baixa polaridadedo próprio composto), e/ou o baixo ponto de fulgor para tal composto, o pesomolecular deve também ser um pouco baixo. Assim, um peso molecular deno máximo 200 está disponível para a dispersão inventiva; de preferência,este peso é no máximo 150; mais de preferência, no máximo cerca de 120; emais de preferência, entre cerca de 85 e 116.

Tal dispersão inventiva é de preferência estável a armazena-gem. Por este termo, pretende-se que a dispersão inventiva permaneceráem um estado fluido com substancialmente nenhuma separação de fases deou formação de gel entre os componentes líquidos por pelo menos 60 diasenquanto sendo exposta continuamente a uma temperatura de pelo menos50°C. Tal teste é um modo de reproduzir as condições de armazenagem delongo prazo e assim não se destina a ser a única limitação de temperaturadentro desta invenção. Aquele normalmente versado na técnica apreciaria anecessidade de prover um teste modificado desta natureza. Assim, as dis-persões inventivas devem meramente exibir substancialmente nenhuma se-paração de fases e retenção de sua baixa viscosidade depois da exposiçãoa armazenagem em alta temperatura por 60 dias. Certos compostos padrãoencontraram dentro de composições de colorante polimérico que não provê-em resultados de baixa viscosidade desejados observados acima. Modifica-dores de viscosidade específicos que não provêem tais modificações signifi-cativas incluem, sem limitação, DMSO, polietileno glicol (de qualquer pesomolecular), compostos da série FOMREZ® (da Witco), e semelhantes. Estalista não se destina a ser exaustiva, apenas exemplar como de quais com-postos podem estar presentes dentro da "composição contendo colorantepolimérico" antes da modificação de viscosidade com os agentes de com-postos modificadores de viscosidade desejados.

Agentes de redução de viscosidade específicos e assim preferi-dos para esta invenção incluem carbonatos cíclicos e Iactonas cíclicas, mo-noalquileno glicóis, ou quaisquer suas misturas; mais de preferência, carbo-nato de propileno, carbonato de etileno, butirolactona, carbonato de butileno,caprolactona, valerolactona, propileno glicol, etileno glicol, e semelhantes.

Mais de preferência, tais agentes são ou butirolactona ou carbonato de pro-pileno (ou misturas de ambos). Os monoalquileno glicóis podem ser utiliza-dos como agentes de redução de viscosidade preferidos para os procedi-mentos de coloração termoplástica; no entanto, estes compostos tendêm areagir com isocianatos livres demasiadamente facilmente em processos decoloração de poliuretano assim eles seriam evitados naqueles casos parti-culares. Tais compostos podem ser adicionados em qualquer proporção àcomposição contendo colorante polimérico a fim de prover a redução de vis-cosidade desejada; no entanto, quanto menor a quantidade, maior poder decor é provido pela composição de colorante polimérico de baixa viscosidaderesultante. Assim, quantidades tão baixas quanto 0,01 e tão altas quantocerca de 20% em peso da composição total são viáveis. De preferência, es-tas proporções são de cerca de 1 a cerca de 15%, mais de preferência, decerca de 3 a cerca de 15%, e mais de preferência de cerca de 5 a cerca de10%, novamente tudo em peso.

O uso de carbonatos cíclicos e Iactonas cíclicas em química depoliuretano é conhecido, a patente U.S. no. 3.883.466 descreve o uso de umcarbonato de alquileno cíclico como um modificador líquido para moderar aexoterma de reação entre o componente de hidróxio e o poliisocianato naprodução de um poliuretano de endurecimento rápido denso, rígido. As pa-tentes U.S. nos. 4.709.002 e 4.731.427 descreve o uso de carbonatos dealquileno cíclicos na produção de partes de poliisocianurato modificado pormetano e poliisocianato de RIM rígido. Estas duas referências não indicamporque carbonato de alquileno cíclico é usado mas sugerem que o carbonatopode ser adicionado à corrente de isocinato a fim de reduzir sua viscosidade.As patentes U.S. nos. 5.028.635 e 5.149.458 relatam dois sistemas de RIMde carbonato cíclico- poliuréia tendo propriedades de fluxo aperfeiçoadas. Apatente Européia 0.350.644 e a patente U.S. no. 5.442.034 relatam aplica-ções similares para carbonato cíclcio em elastômeros de RIM e elastômerosde poliuréia em spray, respectivamente. A patente U.S. no. 4.812.523 des-creve composição de revestimento termoendurecível de alto teor de sólidoscom carbonatos cíclicos como diluentes reativos para reduzir viscosidade.Carbonatos cíclicos e Iactonas cíclicas foram também usados como agentesde redução de viscosidade em polióis de poliéter e polióis de poliéster aro-máticos (EP 0.276.452). No entanto, nenhum ensinamento ou sugestõessatisfatórias existem, que cobrem a incorporação, adição, etc., de taisagentes de redução de viscosidade a colorantes poliméricos já líquidos paraaperfeiçoar os procedimentos de coloração desejados.

No que refere-se esta invenção, ela foi primeiramente determi-nada, inicialmente e surpreendentemente, que modificações de viscosidadeque são mais drásticas do que modificações tradicionais para colorantes po-liméricos realmente provêem características de poder de cor aperfeiçoadas acomposições contendo colorante polimérico e assim a versatilidade de taiscomposições podem conseqüentemente ser aumentadas. Foi então reveladoque agentes de redução de viscosidade específicos que provêem reduçõesde viscosidade drásticas não estavam apenas disponíveis, mas também viá-veis e benéficos para os processos alvo, a substratos a serem coloridos, e ameios a serem coloridos. Não há nenhuma menção ou sugestão da adiçãode tais agentes de redução de viscosidade particulares a e/ou dentro de co-Iorantes poliméricos ou composições contendo polimérico em qualquer lugardentro da técnica anterior pertinente.

As composições inventivas são assim líquida na natureza e nãoexibem qualquer formação de gel, mesmo depois de armazenagem de longoprazo (isto é, dois meses em temperaturas elevadas). Assim, tais composi-ções não exibem quaisquer características tixotrópicas e não exigem mistu-ração, agitação ou semelhantes, antes da incorporação dentro do procedi-mento de coloração desejado. Tais procedimentos de coloração em geralexigem a injeção ou adição do colorante polimérico de baixa viscosidadedentro de uma formulação líquida, tal como uma corrente de poliol (para umprocedimento de coloração de poliuretano) ou um polímero fundido (para umprocedimento de coloração termoplástica). De modo interessante, e de pre-ferência para esta invenção, os agentes de redução de viscosidade preferi-dos observados acima todos exibem pressões de vapor um tanto baixascomo qualquer excesso presente dentro do líquido alvo é facilmente evapo-rado quando da exposição ao calor. Além do mais, estes agentes de viscosi-dade preferidos não exibem reações nocivas com os constituintes alvos (ex-ceto quanto a monoalquileno glicóis que reagem desfavoravelmente com osisocianatos de procedimentos de poliuretano). Assim, os benefícios providospelos agentes de viscosidade selecionados são totalmente significativos eresultam em colorante reduzido e conseqüentemente, custos reduzidos parao consumidor.

Embora as composições inventivas possam compreender umaformulação de somente colorante polimérico e agente de redução de visco-sidade preferido, outros constituintes podem também estar presentes. Taiscomponentes incluem, sem limitação, solventes, tais como água, álcoois in-feriores, metil etil cetona, e semelhantes; outros tipos de colorantes, incluin-do corantes, pigmentos, tintas e semelhantes; hidrótropos; sais; modificado-res de pH; outros agentes de modificação de viscosidade; e tensoativos.Descrição da Concretização Preferida

Para os seguintes exemplos, particularmente analisados, e as-sim os compostos modificadores de viscosidade apróticos potencialmentepreferidos (e alguns compostos comparativos) foram:

Tabela 2

Modificadores de Viscosidade TestadosModificador Momento dipolar Ponto de fulgor (°C) Peso em mol

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* Os Momentos dipolares destes compostos não foram determinados.

Assim, estes compostos foram introduzidos para dentro dos se-guintes exemplos não-limitantes, mas preferidos e comparativos, e foramanalisados e foram testados quanto a várias características desejadas. Anão ser que de outra maneira observada, a viscosidade foi medida a 25°Cem pressão padrão, e em uma velocidade de eixo de 6 rpm em um Viscô-metro Brookfield.Tabela 3

Comportamento de viscosidade (cps) do Exemplo 1 da tabela 1 acima paraadições de 0. 1. 2, 3, 5, 10 e 15% em peso de aditivos específicos como ob-servado (valor de cor de cerca de 49)

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Tal colorante foi ajustado em valor de cor a 40 e 35, respectiva-mente, através da adição de grandes quantidades (cerca de 20 e 25% empeso, respectivamente) de FOMREZ®. Para tais composições de colorante,os seguintes aditivos foram introduzidos com os seguintes efeitos de visco-sidade como listados nas tabelas 4 e 5:

Tabela 4

Comportamento de viscosidade (cps) do Exemplo 1 (CV 40) para adições de0, 1. 2 e 3% em peso de compostos modificadores de viscosidade

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Tabela 5

Comportamento de viscosidade (cps) do Exemplo 1 (CV 35) para adições de0, 1. 2 e 3% em peso de compostos modificadores de viscosidade

<table>table see original document page 19</column></row><table>Tabela 6

Comportamento de viscosidade (cps) do Exemplo 2 (CV 71) para adições de0. 1, 2. 3, 5, 10 e 15% em peso de compostos modificadores de viscosidade

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Exemplo 3 Colorante da Tabela 1

Este colorante exibiu uma viscosidade muito mais alta do queaquela dos exemplos 1 e 2. Sua viscosidade era demasiadamente alta paraser lida pelo Viscômetro Brookfield (modelo DV-II+). Como um resultado,este colorante tinha de ser inicialmente misturado com 3% de FOMREZ®antes da adição de outros modificadores de viscosidade. Vários modificado-res potenciais foram triados para este colorante (misturado com 3% deFOMREZ®) e os comportamentos de viscosidade são Iitados na tabela 7abaixo. Os resultados sugerem que EG e PC podem eficazmente reduzirviscosidade para este colorante específico.

Tabela 7

Comportamento de viscosidade (cps) do Exemplo 3 (CV 77) para adições deO, 1, 2. 3, 5, 10 e 15% em peso de compostos modificadores de viscosidade

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* Como observado acima, nenhuma leitura poderia ser feita com a amostrapadrão.1 Este foi usado como a amostra padrão.

Exemplo 4 Colorante da Tabela 1

Este colorante também exibiu uma viscosidade muito alta. Osresultados na tabela 8 sugerem que DEG e PC podem eficazmente reduziresta viscosidade do colorante enquanto retendo um alto valor de cor.

Tabela 8

Comportamento de viscosidade (cps) do Exemplo 14 (CV 79) para adiçõesde 0, 1, 2, 3, 5, 10 e 15% em peso de compostos modificadores de viscosi-dade

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Tabela 9

Comportamento de viscosidade (cps) do Exemplo 4 (CV 53) para adições de0. 1, 2, 3, 5. 10 e 15% em peso de compostos modificadores de viscosidade

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Tabela 10

Comportamento de viscosidade (cps) do Exemplo 6 não misturado (CV 44)para adições de 0, 1. 2. 3, 5. 10 e 15% em peso de compostos modificado-res

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Tabela 11

O efeito de viscosidade (cps) de PC para Exemplos 6. 7 e 8 não misturados

<table>table see original document page 21</column></row><table>Tabela 12

O efeito de viscosidade (cps) de PC para Exemplos 9. 10 e 11

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Tabela 13

Comportamento de viscosidade dos exemplos 12. 13 e 1

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Assim, tais compostos provêem excelentes características deredução de viscosidade.

Etileno qlicol (EG) como agente de redução de viscosidade para coloraçõesde espuma

Como mostrado abaixo, etileno glicol demonstrou uma boa ca-pacidade de reduzir viscosidade. Para tais colorantes poliméricos. A fim dever se ele é adequado em aplicação de PU, uma amostra do exemplo 1,acima, e o mesmo colorante misturado com 3% de EG foram testados emespuma de éter regular, espuma de éter e espuma clicável. Os desempe-nhos relacionados são sumarizados como os seguintes com relação ao tem-po necessário para efetuar subida na bolacha de espuma, a quantidade detempo necessária para mostrar adesão a uma espátula de metal colocadasobre a bolacha de espuma depois da produção, e a quantidade de encolhi-mento observada subseqüente a produção da bolacha de espuma:Espuma de éter:

Amostra CV PHP (CV) Tempo de subida Tempo de aderência

Exemplo 1 24,7 2 1 min. 33 seg. 3 min

Exemplo 1/3%EG 35 2(24,7) 1 min. 22 seg. 3 minEspuma de éter:

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Espuma Clicável (Witco 76 100 g, colorante 10 g, água 3,6 ml, L532, agentede nivelamento, 1 ml, 33LV 0,3 ml, NEM 1,3 ml, TDI 32,5 ml):

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Embora passasse, os testes de desempenho para espuma depoliéter e espuma clicável, o exemplo 1 a combinação de colorante/3% deEG (CV35) falhou para produzir espuma de poliuretano 10 PHP.

Carbonato de propileno (PC) como um agente de redução de viscosidadepara colorações de espuma

Como demonstrado nas seções 5.1 a 5.6, carbonatos cíclicos(BC, EC, PC), Iactonas cíclicas (CLO e BLO), dietileno glicol (DEG) e etilenoglicol (EG) podem eficazmente reduzir a viscosidade de colorantes poliméri-cos. Mas a adição de DEG ou EG para dentro dos colorantes potencialmenteconsumirá isocianato (TDI ou MDI), um dos materiais de partida de polimeri-zação de poliuretano. Ela afetará o desempenho de espuma de poliuretanodo produto e exigirá mudança da formulação relacionada.

Carbonatos cíclicos e Iactonas cíclicas não geram grupo hidro-xila (OH) extra durante a polimerização, como mostrado no esquema 1. Apartir deste ponto de vista, eles são adequados como modificadores de vis-cosidade em aplicação de poliuretano (algum dióxido de carbono pode tam-bém ser gerado a partir de reações colaterais de carbonato cíclico, mas ne-nhum efeito recomendável foi observado).

Azul de baixa viscosidade de alto poder (exemplo 1) - Possibilidade técnica

Por misturação do exemplo 1 para CV 35 com 3% de PC e 3%de Fomrez®, um novo colorante azul de alto poder foi produzido.Azul de alto poder (CV 35) vs. Azul X3LV (CV 24.7):

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Basicamente, verificou-se que 0,7 g deste novo colorante azul(valor de cor de cerca de 35) era igual em poder a cerca de 1 g do exemplo1 (CV de cerca de 25), assim reduzindo a quantidade de colorante necessá-rio para prover colorações eficazes dentro dos meios alvo.

Vários testes de laboratório relacionados com espumas de poli-éter e poliéster, extração de cor e temperatura/armazenagem longa foramrealizados. Resultados sugerem que o desempenho de novo colorante azulcombinado com pC (compreendendo o exemplo 1) era muito similar em de-sempenho ao colorante não modificado do exemplo.

a) Espumas de poliéter (2 PHP e 4 PHP)

Tempo de subida de espuma (a quantidade de tempo necessáriapara efetuar a subida de espuma; quanto mais rápido o tempo de subida,mais eficiente é o processo), tempo de aderência (quando menor tempomelhor uma vez que retinha adesão depois da produção de espuma e cura éindesejável e dispendiosa), peso da bolacha (quanto mais espumoso o artigomelhor) e firmeza (quanto mais resiliente o artigo de espuma mais útil ele é),foram todos testados quanto ao novo colorante azul em relação a seu exem-pio 1 correspondente. Para cada teste, dois colorantes proveram substanci-almente os mesmos resultados, assim mostrando a viabilidade do azul debaixa viscosidade em espumas de poliéter.

b) Espumas de poliéster (2 PHP e 4 PHP)

O tempo de subida de espuma, tempo de aderência, peso debolacha e firmeza foram substancialmente as mesmas para ambos os colo-rantes, novamente mostrando a viabilidade do colorante de baixa viscosidade.c) Testes de extração (espuma de poliuretano 4 PHP) em metanol após 60dias de armazenagem

Os resultados listados na seguinte tabela mostram a baixa ex-tração do novo colorante de baixa viscosidade dos meios de espuma

Amostra Extração Amostra de espuma Extração

Exemplo 1/3% PC 0,0491 Exemplo 1 0,0493

d) Efeito de temperatura elevada e tempo de armazenagem longo

Uma amostra do exemplo 1/3% de PC em um recipiente firme-mente tapado foi colocada em um forno a 50°C, e a viscosidade da amostrafoi medida a cada dia por 10 dias. Nenhuma mudança de viscosidade foidetectada e nenhuma separação de fases foi observada.

Embora a invenção fosse descrita e revelada em ligação a cer-tas práticas e concretizações preferidas, não se pretende de modo algumlimitar a invenção para aquelas concretizações específicas, mas sim preten-de-se cobrir estruturas equivalentes e todas as modificações e concretiza-ções alternativas como podem ser definidas pelo escopo das reivindicaçõesanexas e seus equivalentes.

Claims

1. Composição líquida não-aquosa, caracterizada pelo fato deque compreende:(i) pelo menos uma composição contendo colorante polimérico,em que o colorante polimérico é selecionado a partir de qualquer um doscolorantes, definidos na Fórmula (I):(I) R{A[(B)nR1]m}xna qualR é um cromóforo orgânico;A é uma porção de ligação no dito cromóforo selecionado a par-tir de N, O, S, SO2N, e CO2;B é selecionado de um ou mais constituintes de C2-4 alquilenoóxi;η é um número inteiro de 2 a 100;m é 1 quando A é O, S ou CO2, e m é 2, quando A é N ou SO2N;χ é um número inteiro de 1 a 5; eR1 é selecionado a partir de H, C1-C4 alquila, éster graxo de Ci-Ce, uma porção de anidrido de CrC2O alquenil succínico, e quaisquer de su-as misturas, e(ii) pelo menos um composto modificador de viscosidade apróti-co que exibe um momento dipolar entre 1,0 e 5,0 ou, alternativamente, queexibe um ponto de fulgor de -20°C e 180°C.

2. Composição líquida de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizada pelo fato de que o pelo menos um composto modificador de viscosi-dade é selecionado a partir de pelo menos um carbonato cíclico, pelo menosuma lactona, e quaisquer de suas misturas.

3. Composição líquida de acordo com a reivindicação 2, caracte-rizada pelo fato de que o agente de redução de viscosidade é selecionado apartir de pelo menos um carbonato cíclico.

4. Composição líquida de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o agente de redução de vis-cosidade está presente em uma quantidade de 0,5-5%, em peso da compo-sição total.

5. Composição líquida de acordo com a reivindicação 4, caracte-rizada pelo fato de que o agente de redução de viscosidade está presenteem uma quantidade de 1-3%, em peso da composição total.

6. Composição líquida de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o agente de redução de vis-cosidade é carbonato de propileno.