不飞散且易分散的颜料、染料及其制法制造技术

本发明专利技术是一种不飞散且易分散的颜料、染料及其制法，其是将染（颜）料与分散剂，与常温下是固态的造粒剂混合后，以高速搅拌机搅拌，使粒子间高速碰撞与摩擦产生基本热源，令染（颜）料粒子在高度分散状态下逐渐提高温度至造粒剂的熔点时，使造粒剂在染（颜）料粒子表面逐渐自行熔融后被染（颜）料粒子吸收，达到分隔颜料粒子使其高度分散的效果，再逐减搅拌机转速使内存颜料温度自动降低（或须快速降温时则可于搅拌机外层注入冷水急速冷却）至常温为止，使颜料粒子的外观由粉状变成砂粒状，即可产生受固体造粒剂牵制而不易飞散的染（颜）料。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是提供一种用于涂漆、塑胶原料添加的颜料或染料，在制造过程中，为使其具有可着色特性，通常均研磨成极细粉，充分发挥其着色力与分散性，但在使用中因极易飞散而污染作业场所或其他原料粒，易造成粉尘污染，且配方上由于微粒子不易均匀分散，除了不适合于高浓度添加外，也需作预备分散才能使其分散良好，有时因添加量多而无法充分分散，造成颜料粒子浮出影响外观及产品特性，因此，如何改善作业，使不易飞散，且分散性佳、便于高浓度添加，即为当前的首要课题。常知用于塑料方面以颜料如硫酸钡或碳酸钙稀释，除了不能充分改善分散性外，也会飞散而附着于物体或人体。而制成色饼或色粒，其为利用分散剂或滑剂及塑料粉或塑料粒，经充分预备分散后经加热取出再剪切成粒状或饼状，虽可改进其分散性及飞散性，且不沾上人体或物体，但其加工过程复杂、生产速度慢、成本高，而且所添加的塑料及颜料及颜料由于制造色饼、色粒时已高温加热一次，再使用时则有如再生品一样，会影响其物理特性，只得选择特定使用对象，使其范围颇受限制，例如以聚氯乙烯(PVC)为添加剂所制成的色饼，仅能用于聚氯乙烯。如日本特许公开第53-128633号《热可塑性树脂用着色剂》中，将热可塑性树脂颜料以硬酯酸皂碱及染颜料混合，并由开始混合颜料及硬酯酸皂碱分散剂约需五分钟、混料预热至150摄氏度约需五至十分钟、取出熔融混料后，投入辄轮机或捏合机中混炼约需五至二十分钟、且热气散发污染，混炼后压成片状并冷却约需五至十分钟、以粉碎机粉碎约五分钟后，再筛滤出特定粒度。前后长达四十分钟至一小时，生产出热可塑性树脂染(颜)料的着色剂，然而，其生产过程使用的设备复杂，工艺流程较长，多次移运不便，热气、粉尘散发污染的环保问题等，是其未臻理想之处。有鉴于此，专利技术人考虑于常温下为如何使固态的染(颜)料及滑剂(造粒剂)混合后，以最快速、方便的方法生产，使被包裹的染(颜)料不具附着性，分散性特佳，且受固体滑剂(造粒剂)的互相牵制而无法飞散扬尘，单一密闭室制造免一再移运等减少环境污染、改善工业卫生，为其专利技术目的。为能明白本专利技术的制造方法及其功效，兹配合图式说明如下附图说明图1是本专利技术采用的汉氏搅拌机构造图；图2是本专利技术制造工艺流程图；图3是本专利技术颜料粒子群构成的基本结构示意图。对照图1是本专利技术中使用的汉氏搅拌机构造图，其各部构造名称，对应编号如下，以供参考1……空气气压缸2……滚珠轴承3……轴承壳4……导板5……盖滑动轴6……排泄滑槽7……架台8……刀片叶轮9……主轴10……气缸操作挡板门11……蒸汽套12……轴封环13……锥形滚子轴承14……热电偶15……槽壁16……三角皮带17……三角皮带轮结合附图，以最具代表性的颜料--白色二氧化钛颜料来说明二氧化钛吸油量以亚麻仁油来测定为最通常的方法，一般兑钛型约为22克/100克TiO2，金红石型为14-23，依其用途，其吸油量因TiO2表面处理剂不同而大有不同，用于塑料以14克/100克TiO2最常用。经专利技术人试验，使用如图1所示的汉氏搅拌机，在搅拌槽内投入一般的工业用二氧化钛颜料及分散剂，如硬脂酸锌，及结合造粒剂，如酯蜡等蜡类碳氢化合物，经高速搅拌后，由于二氧化钛与硬酯酸锌、酯蜡互相摩擦冲撞，而均匀地混合，当温度提高至结合造粒剂的熔点后，酯蜡熔融而均匀地裹衬在不熔的二氧化钛染(颜)料表面上。冷却后酯蜡恢复成固状，但是被二氧化钛粒子表面所吸着，所以在触感上完全具有酯蜡的分离型而不附着的特性，外表呈细砂粒状，用手压即可破碎，但完全不留于手上，即使少量附着，也简单地可予洗除。而且由于被吸附在二氧化钛颜料表面上酯蜡的互相牵制而完全不飞散。在使用上，应用于塑料方面做为着色剂，其分散性极为优良，因其表面的酯蜡在与塑料及其他添加剂于混合后进入押出机或射出成型机内部时，经加热熔融后，挤出成型或成膜过中程中与塑料互熔，颜料粒子随之被挤散，而发挥分散作用，如此即完全解决颜料在使用上最大的缺陷，因颜料最大的缺陷是不容易分散，因而导致产品色泽不均，有斑点，成品的物理性质不良及着色力不足等缺点。依图2所示，并参图3颜料粒子群构成的基本结构示意图，以金红石型二氧化钛为例，其单一粒子径约0.19-0.30微米，而粒子群是由300-500个粒子结合而成，也有更多的，图3中从上到下被酯蜡所包裹后的形状，其中颜料粒子被酯蜡包裹后而推挤成近乎单一粒子状态。其应用于塑料时，塑料与酯蜡相熔合，二氧化钛粒子也被推挤得更加散开，极具分散效益，而一般的二氧化钛粒子群在使用上，即使做了预备分散，也无法达到充分散的目标，虽可用制造色膏、色饼来补救，但色膏使用不便且容易污染，色饼则设备复杂、耗时间、耗能多，添加的塑料原料造成劣化等缺点导致经济效益低下。此种特殊不飞散，不易附着而兼具分散优异的分散颜料或染料粒制造过程极为简单而且速度快，每批仅耗时十分钟左右，而且具有上述的各种优点，极有开发价值，对经济效益与品质收益极大。其制造工艺流程以二氧化钛应用于着色剂时所用的本专利技术特殊颜料为例结合图1、图2简述如下A先将染(颜)料)50-95％、分散剂0.5-10％配量；B投入汉氏搅拌机中高速混合，搅拌至2分钟后分散剂与染(颜)料粒子充分混合，此时混合机内温度因摩擦生热，而使混合物温度提高至35摄氏度-45摄氏度；C继续投入结合造粒剂4.5-40％；D搅拌至3分钟时继续升温至约48-52摄氏度，添加的结合造粒剂开始熔融；E搅拌至4分钟时，由于分散剂及结合造粒剂等包裹物在熔融前已与染(颜)料充分混合，又在搅拌机的高速剪切力下，已呈液状的结合造粒剂，被颜料表面充分且均匀地吸着；F搅拌至5分钟时温度达到58-62摄氏度，已完成充分包裹作用，此时，结合造粒剂仍呈液状，同时减低搅拌机转速(若需急速冷却时，也可于混合机外层注入冷却水冷却)使降低磨擦率而开始冷却；G搅拌继续再进行约三至五分钟至冷却为常温止，可获得粒径为0.50毫米的粒状染(颜)料，此后继续的搅拌主要是在于令包裹分散剂及结合造粒剂的染(颜)料自行被剪切成细粒状；H包装为成品；前述的一种不飞散且易分散的染(颜)料的制造方法中所用的染(颜)料为无机颜料、有机颜料及有机染料。上述制造过程，结合造粒剂(包裹剂)的添加量以不超过二氧化钛基本吸油量为原则，因包裹剂若超过吸油量比率，则在达熔点后，在高速搅拌下因粘度会提高易造成团状构造，增加高速混合机的负荷，而且包裹剂多，在添加于塑料使用时，因剂用量限制而影响颜料也不能高浓度使用。又，包裹剂(即结合造粒剂)则因添加物的不同，熔点也不同，熔点高的时间要加长，必要时得于适当时间内用热源通入混合机外部予以加热，过程中的热源原则上来自混合时的摩擦热。而自室温提高至熔点温度间的搅拌剪切力，足以使颜料充分分散并包裹混合均匀，然后在高度分散状态下渐渐提高温度时，慢慢地在颜料粒子表面熔融后随即被吸附而达到充分隔离颜料粒子使之高度分散的效果。包裹剂以使用其熔点在室温以上至150摄氏度以下为原则。因熔点若在室温以下，因呈液状，在添加后、未充分混合前即被局部量的颜料所过量吸收，而部分则尚未吸收，即使强力搅拌亦无法分散均匀，虽然可慢慢添加，使之达到分散且均匀吸收的效应，但所得的加工颜料因表面吸着液态包裹剂，所以仍不失其固有液体粘度特性，也同样有附着性，其虽不飞散，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不飞散且易分散的颜料及染料的制法由配量、搅拌混合、升温、熔化吸收、冷却、包装等工序组成，其特征在于：（Ａ）将染颜料５０－９５％，分散剂０．５－１０％配量；（Ｂ）投入汉氏搅拌机中高速混合至２分钟后，分散剂与染（颜）粒充分混合，混合 物温度提高至３５摄氏度－４５摄氏度；（Ｃ）继续投入结合造粒剂４．５－４０％；（Ｄ）搅拌至３分钟时，继续升温至４８－５２摄氏度，添加的结合造粒剂开始熔融；（Ｅ）搅拌至４分钟时，分散剂及结合造粒剂等包裹物在熔融前已与染（颜）料充分混 合，在搅拌机的高速剪切力下，已呈液状的结合造粒剂被颜料表面充分且均匀地吸着；（Ｆ）搅拌至５分钟时温度达到５８－６２摄氏度，此时，结合造粒剂等仍呈液状，同时减低搅拌机转速（若需急速冷却时，也可于混合机外层注入冷却水作急速冷却）而开始冷却； （Ｇ）搅拌继续进行三至五分钟至冷却为常温止，获得粒径为０．５０毫米的粒状染（颜）料；（Ｈ）包装为成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭美雪，周基城，
申请(专利权)人：郭美雪，周基城，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]