KR930005680B1 - 과립상 염료 제형의 제조방법 - Google Patents

과립상 염료 제형의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
과립상 염료 제형의 제조방법
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 과립상 염료 제형의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조된 과립상 염료 제형 및 섬유 물질의 염색 또는 날염용 염욕, 패딩액 또는 날염페이스트를 제조하기 위한 이들의 용도에 관한 것이다.
통용되는 분말상 제형과 비교하여 과립상 제형은 여러가지 잇점이 있다. 예를 들면, 과립상 제형은 거의 먼지를 함유하지 않으며, 고부피밀도를 갖고, 저장중에 덩어리를 형성치 않으며, 수년간 저장후에도 자유유동성이 있다. 이러한 장점으로 인하여, 과립화법은 염료 제형 분야에서 다양한 방법으로 시도되어 왔다. 주요 과립화법의 예로는 분무과립화법, 빌드업 과립화법, 및 용융 과립화법 등이 있다. 특히 용융 과립화법은 간단하며, 복잡한 장치를 필요로 하지 않는다.
용융 과립화법의 특징은 염료가 승온에서 융해된 담체물질, 즉 " 용융비히클(melt vehicle)"중에 현탁되거나 용해되고, 용융물은 고화도중 또는 고화 후에 과립화된다는 점이다. 사용되는 용융비히클은 일반적으로, 물중에 용이하게 용해되며, 융점이 약 40 내지 200℃인 화합물이다. 예를 들면, 우레아(DE-OS 제1,619,375호 및 제2,322,308호), 우레아유도체, 설폰, 락탐, 당 또는 다가알콜(DE-OS 제2,529,564호), 및 산화에틸렌 부가물 도는 폴리에틸렌 글리콜(DE-OS WP2,529,569호) 등이 있다.
특히 마지막에 언급한 특허공보(DE-OS 제2,529,569호)에는 용융 비히클로서 폴리에틸렌 글리콜을 사용하는 양이온성 염료의 용융 과립화법이 기술되어 있다. 그러나, 이러한 공지된 선행 기술은 원칙적으로 출발 물질로서 무수 염료 분말을 사용하는데, 즉, 염료는 합성 후 수용액 또는 현탁액으로 부터 분리하여 건조시켜야 한다. 그러나, 이러한 제조방법은 노동력이 많이 들고, 다량의 에너지가 소모된다. 또한 엽료는 건조되는 경우에 덩어리를 형성하여, 후에 분쇄해야 하는 경우가 좆좆 발생된다. 또한 어떠한 양이온 염료는 고체로 분리할 수 없으며, 수성 오일로서 수득된다.
본 발명에 의해 용융 비히클로서 폴리에틸렌 글리콜을 사용하여, 원가가 절감되고 품질을 향상시킬 뿐아니라, 수분 함량이 다소 높은 염료를 과립화할 수 있는 신규 방법이 발명되었다. 이러한 방법에서는 수득된 과립상 제제가 30중량%까지의 수분을 함유할 수 있으며, 매우 양호한 사용 특성을 갖기 때문에, 염료가 수분함유율이 높아도 단지 일부의 수분만을 제거하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명은 용융비히클로서 폴리에틸렌글리콜을 사용하여 용융 과립화함으로써 과립상 염료제형을 제조하는 방법에 있어서 수분을 함유하는 염료를 사용하고 염료/폴리에틸렌 글리콜 용융물부터 물을 부분적으로 중발시켜 과립상 제형의 수분 함량을 1 내지 30중량%로 조정함을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.
형광 증백제를 의미하기도 하는 적합한 염료는 특히 수용성 염료, 예를 들면 니트로, 아니모케톤, 케톤이민, 메틴, 니트로, 디페닐아민, 퀴놀린, 아미노나프토퀴논 또는 쿠나린 염료와 같은 산성 염료이며, 특히 가장 바람직한 것은 모노아조 및 디스아조 엽료와 같은 아조염료 및 안트라퀴논 염료이다.
이러한 염료는 적어도 하나의 음이온성 수-용해성그륨(예:카복실산 그룹,또는 설폰산 그룹)을 함유하며, 통상 염의 형태(예:리튬,나트륨,칼륨 또는 암모늄염)로 존재하다.
본 발명의 방법은 특히 매우 다양한 화학적 분야에서 이용될 수 있는, 수용성 양이온성 염료 및 형광중백제를 과립화하는데 적합하다.
본 발명에서 사용될 수 있는 염료는 모노아조, 디스아조 및 폴리아조 염료와 같은 아조 염료의 클로라이드, 설페이트, 메토설페이트 또는 오니움클로라이드 또는 금속 할라이드(예:사염화아연염)와 같은 염 ; 및 안트라퀴논 염료, 프탈로시아닌 염료, 디아릴메탄 및 트리아릴메탄 염료 ; 메틴, 폴리메틴 및 아조메틴 염료 ; 및 분자내에 적어도 하나의 4급 질소원자를 함유하는 티아졸 염료, 케톤-이민, 아크리딘, 시아닌, 니트로, 퀴놀린, 벤즈이미다졸, 크잔텐, 아진, 옥사진, 티아진 및 트리아젠 염료이다
또한, 수불용성이거나 물에 거의 용해하지 않는 염료, 예를 들면 분산 염료, 배트 염료, 황화 염료 또는 금속착염 염료 등도 본 발명의 방법에 의해 과립화할 수 있다.
수분 함량이 5중량% 이상이며, 바람직하게는 수성필터 케이크, 합성 용액 또는 현탁액, 합성 용융물 또는 수성 오일 형태인 염료를 사용하는 것이 바람직하다. 과량의 물은 염료를 가한 후 폴리에틸렌 글리콜 용융물을 100℃이상의 온도(또는 진공중에서 50°내지 100℃))를 가열함으로써 용이하게 증류 제거할 수 있기 때문에, 본 발명의 방법에서는 염료 함량이 약 10중량%인 묽은 수용액가지도 사용할 수 있다. 통상, 염료의 수분 함량은 10 내지 90중량%이다. 그러나, 수분 함량이 50중량% 이하인 염료로부터 제조되는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법에서는 수분 함유율이 10 내지 50중량%인 염료를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 폴리에틸렌 글리콜/염료 용융물의 점도는 수분 함량에 의해 조절할 수 있다. 용융물의 수분 함유율이 높을 수록 용융물의 점도는 낮아진다. 80℃에서 측정한 용융물의 바람직한 점도는 100 내지 5000mPas이다. 그러한 점도를 갖는 용융물은 어렵지 않게 분무할 수있거나, 회전 금속 실린더를 사용하여 타블렛화할 수 있다.
용융 비히클로서 사용되는 폴리에틸렌 글리콜은 분자량이 1000 내비 40,000, 특히 1500 내지 20,000인 것이 바람직하다. 그러한 폴리에틸렌 글리콜은 40 내지 60℃에서 용융한다. 감온성 염료를 사용하는 경우, 사용되는 폴리에틸렌 글리콜의 융점은 반드시 과립화되는 염료의 분해온도 이하이어야 한다.
본 발명의 주된 특징은 비교적 소량이 폴리에틸렌 글리콜을 사용하여 안정한 과립을 수득할 수 있다는 점이다. 특히, 저융점의 양이온성 염료를 사용하는 경우, 염료에 대해 20중량% 이하의 폴리에틸렌 글리콜을 사용해도 충분한 경우가 있다. 염료 1부당 폴리에틸렌 글리콜 0.1 내지 2부, 바랍직하게는 0.2 내지 1.5부를 사용하는 것이 바람직하다.
폴리에틸렌 글리콜/염료 용융물에는 또한 통상의 보조제를 가할 수 있다. 적당한 보조제는 락탕 및 아미드(예 : ε-카프로락탐, 니코틴아미드 및 메타크릴아미드)와 같이 과립의 수용성, 용해속도 및 안정성을 증가시키는 것 ; 실온에서 고체인 유기산(예 : p-톨루엔설폰산, 말레산 및 모노클로로아세트산)과 같이 염료 용융물의 최적 pH로 조정하기 위한 것 ; 고분산 실리타, 산화알루미늄 또는 혼합된 산화물과 같이 고체 과립상 제형을 증가시키는 것 ; 또는 과립상 제형의 착색력을 예정치로 만들기 위한 글로버 솔트 또는 리그노설포네이트와 같은 통상의 중량제이다.
염료에 따라 보조제를 첨가하여 균질한 폴리에틸렌 글리콜/염료 용융물을 수득하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 에틸렌 글리콜 및 덱스트린은 특히 유용한 가용화제이며, 글리세롤은 물을 증류시킬 때 상분리를 일으키지 않는 것을 원하는 경우에 효과적인 보조제이다.
상기한 바와 같이, 과립상 제형의 수분 함량은 저장중에 수분으로 인한 어떠한 문제없이 또는 덩어리가 될 위험이 없이 30중량% 이하일 수 있다. 염료에따라, 과립상 제형의 잔류 수분 함량은 통상 5 내지 25중량% 범위이다.
용어 "과립상 제형"은 폴리에틸렌 글리콜/염료 용융물이 고화되는 형태에 따라 구상 및 방울형태, 또는 타블렛 및 칩은 물론 박편 및 펠렛 형태인 것을 의미한다. 냉각 트레이상에 부울 수 있는 용융물은 냉각 후 고유의 과립형태로 기계적으로분쇄될 수 있다. 그외의 과립화 방법은 냉각타워(크릴링: prilling)에서 폴리에틸렌 글리콜/염료 용융물을 분무하는 방법이다.
본 발명의 과립화 방법은 다음과 같이 수행된다 : 분자량이 약 20,000인 폴리에틸렌 글리콜을 용융시킨 후, 용융물을 100°내지 150℃에서 상응량의 염료 필터케이크(수분 함량이 약 30 내지 50중량%)에 용해시킨다. 교반한 후, 용융물을 균질화하고, 일부의 물을 증발시킨다. 타블렛 형태의 과립을 제조하기위해서는 용융물을 유공 회전 실린더에서 압착시키고, 낸각 벨트상에 떨어뜨린다. 가동된 과립을 냉각 벨트 말단에서 용기에 수집한다. 적절한 과립화 기계는 로타폼 타블레터(ROTAFORM TABLETTER ; Sandvik사 제품)라는 상표명으로 시판되고 있다.
본 발명의 방법에 의해 수득된 과립상 염료 제형은 분자량이 1000 내지 40,000, 바람직하게는 1500 내지 20,000이고, 융점이 45 내지 55℃인 폴리에틸렌글리콜 10 내지 60중량%의 용융물중에 용해되거나 현탁된 적어도 하나의 염료, 바람직하게는 양이온 염료 30 내지 90중얄%, 및 경우에 따라 하나 이상의 보조제 1 내지 20중량%의 조성을 갖는 것이 바람직하다. 과립상 제형의 수분 함량은 1 내지 30중량%이다.
과립은 영구적으로 먼지를 함유치 않으며, 유동성이 우수하다. 그들은 또한 비흡수성이고, 뜨거운 물에 용이하게 용해하며(순수한 용액이 수득된다), 저장 안정성이 우수하고(저장 수명이 12개월 이상), 약 0.7㎏/1의 높은 부피 밀도를 갖기 때문에 저장용적 및 수송 용적이 증가된다.
과립상 염료 제형은 천연 및/또는 합성 섬유, 특히 폴리아미드로 제조된 섬유 물질을 염색하고, 날염하기 위한 염욕, 패딩액, 또는 날염페이트이 제조에 유용하다.
본 발명은 다음 실시예에 의해 더 구체적으로 설명되며, 실시에에서 부 및 %는 중량 기준이다.
[실시예 1]
폴리에틸렌 글리콜(분자량 20,000) 286부를 120℃의 온도로 가열하여 용융한다. 수분함량이 30%인 필터 케이크 형태의 하기 구조식 염료 714부를 뜨거운 용융물에 가한다. 용융물의 온도를 80 내지 90℃로 조절한다. 용융물을 균질화하고 타정기로 냉각 벨트상에 떨어뜨린다. 온도가 약 15℃인 냉각 벨트의 말단에서 고화된 정제를 수집한다. 직경이 5 내지 6mm이고 잔류 수분 함량이 약 20%인 염료 정제 1000부를 수득한다. 정제는 먼지가 없으며, 자유 유동하고, 뜨거운 물에 급속히 용해한다 :
Figure kpo00001
동일한 우수특성의 과립상 제형을 냉각타워에서 용융물을 분무하여 수득한다.
[실시예2]
오일이 80%(나머지는 물)인 하기 구조식의 염료836부를 75℃로 가열한다.
Figure kpo00002
폴리에틸렌 글리콜(분자량 5000 내지 6000) 147부를 뜨거운 오일에 가하고 용융시킨다. 글리세롤 17부를 상분리를 방지하기 위해 가한다. 일부의 물을 증류 제거하고(경우에 따라 약간의 진공하에서), 균질화 용융물을 실시예 1에 기술된 바와 같이 정제화한다. 잔류 수분 함량이 약 5%인 먼지가 없는 염료 정제를 수득 한다.
[실시예 3]
폴리에틸렌 글리콜(분자량 2000) 580부를 85℃에서 용융한다. 이 용융물에 수분함량이 약 10%인 C.I.베이직 엘로우 28, C.I. 48054(C.I. Basic Yellow 28, C.I. 48054) 420부를 가한다. 염료/폴리에틸렌 글리콜 용융물을 증발시켜 수분함량을 6%로 조절한다. 용융물을 실시예 1에 기술된 방법과 같이 타블렛화하여, 직경이 5 내지 6mm인 먼지없는 황금색 염료 정제를 수득한다.
[실시예 4]
폴리에틸렌 글리콜(분자량 2000) 580부를 70℃로 가열하여 용융시킨다. 이 용융물에 염료 420부를 가한다. 염료(중량된 조염료)는 수분함량이 7%이며 하기 구조식을 갖는다.
Figure kpo00003
실시예 1에 기술된 바와 같이, 염료 용융물을 고체 형태로 전환시킨다. 잔류 수분 함량이 3%인 먼지가 없고, 자유 유동하는 염료 정제를 수득한다.
[실시예 5]
폴리에틸렌 글리콜(분자량 5000 내지 6000). 600부를 100℃로 가열하여 용융시킨다. 폴리에틸렌 글리콜 용융물에 수분 함량이 40%인 습윤 필터 케이크 형태의 하기 구조식의 분산 여료 400부를 가한다.
Figure kpo00004
온도를 95℃로 조절하고, 용융물을 타정기로부터 냉각 벨트에 떨어드러거나 박층의 형태로 떨어뜨려 고화시킨다. 냉각 벨트의 끝에서 정제 또는 박편 펠렛을 약 30℃에서 수집한다.
잔류 수분 함량이 1 내지 3%인 염료 정제 또는 펠렛 1000부를 수득한다. 이러한 정제 또는 펠렛은 먼지를 함유치 않으며, 자유 유동성이 있고, 뜨거운 물에 급속히 용해한다. 응집이 없는 미세 입자 염료 분산액을 수득한다.
[실시예 6]
(염색 실시예)
물 약 100부, 글로버 솔트 3.1부 및 60% 아세트산 1.2부를 염색기에서 80℃로 가열한다. 액을 순환시키고 실시예 1에서 제조된 염료 정제 0.77부를 가한다. 이 염료 정제는 어떠한 침착도 없이 뜨거운 액에 급속히 용해된다. 이어서, 물 1180부를 가하고(액비 ; 1 : 8), 아크릴 직물을 톱으로서 염욕에 함침시킨다. 일정한 액 순환속도로 염욕을 45분에 걸쳐 105℃로 가열하고, 이 온도에서 염색을 20분간 수행한다. 염욕을 냉각시키고, 염색 물질을 염색기로부터 제거한 후 세척하고 건조한다. 습윤 견뢰도가 우수한 진한 청색의 염색물이 수득된다.

Claims (11)

  1. 용융 비히클로서 폴리에틸렌 글리콜을 사용하여 용융 과립화함으로써 과립상 염료 제형을 제조하는 방법에 있어서, 수분을 함유하는 염료를 사용하고, 염료/폴리에스틸렌 글리콜 용융물로 부터 수분을 부분적으로 증발시켜 과립상 제형의 수분 함량을 1 내지 30중량%로 조정함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 사용된 염료의 수분 함량이 5중량% 이상인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 출발 염료가 습윤 필터 케이크형태, 합성용액 또는 현탁액 형태, 합성 용융물 형태, 또는 수성 오일 형태인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 수분 함량이 10 내지 90중량%인 염료를 과립화하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 수분 함량이 10 내지 50중량%인 염료를 과립화하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 염료 1부당 폴리에틸렌 글리콜 0.1 내지 2부를 사용하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 염료 1부당 폴리에틸렌 글리콜 0.2 내지 1.5부를 사용하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 분자량이 1,000 내지 40,000인 폴리에틸렌 글리콜을 사용하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 분자량이 1,500 내지 20,000인 폴리에틸렌 글리콜을 사용하는 방법.
  10. 제 1항에 따른 방법에 의해 수득한 과립상 염료 제형.
  11. 제 1항에 따른 방법에 의해 수득한 과립상 염료 제형을 염욕, 패딩액 또는 날염페이스트를 제조하는데 사용함을 특징으로 하여, 천연 및/또는 합성 섬유, 바람직하게는 폴리아미드로부터 제조된 섬유 물질을 염색 도는 날염하는 방법.
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