專利名稱：染料混合物的水性制劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及染料混合物的水性制劑，包括至少一種陰離子染料、至少一種陽離子染料和/或衍生自陽離子結構單元的酸染料、和任選的至少一種制劑助劑，本發(fā)明還涉及制劑的制備方法和在染色天然或合成纖維，尤其是紙或紙板中的應用.
陰離子和陽離子直接染料已經在紙的染色中廣泛應用.然而，陰離子直接染料一般的特征在于高的親和力，尤其對于漂白的紙漿，和相對高的耐光性，但是僅僅具有中等的著色強度和亮度(brilliance)，陽離子染料，如本發(fā)明中限定的，通常顯示出高的著色強度和亮度，但是對漂白紙漿僅具有中等的親和力和弱的光穩(wěn)定性。
因此，為了以可接受的成本生產能夠通過高竭染(exhaustion)度將紙染色成亮色調以產生具有優(yōu)異牢度性質的染色的染料系統(tǒng)，將兩種類型染料的理想性質結合起來是非常有利的.
而且，在近些年，由于與粉末形式的染料相比具有的優(yōu)點，染料的濃縮水溶液的使用已經變得非常重要，尤其對于紙的染色.因此，例如溶液的使用避免了形成塵埃的困難并且減輕了使用者將染料粉末溶解到水中的耗時且頻繁的困難.連續(xù)染色工藝的發(fā)展也促進了濃縮溶液的使用，因為在這些工藝中將溶液直接計量加入紙漿料流中或在造紙工藝的一些其它合適的點上加入是非常方便的.然而這種溶液應當是生態(tài)和毒理學可接受的、儲存穩(wěn)定、還處于濃縮形式且甚至在相對低的溫度下易于泵抽.
因此，染料的這種結合的另一必須條件是它們能夠被制備成可穩(wěn)定儲存，優(yōu)選濃縮的水溶液和懸浮液.
然而，通?？梢灶A期水性介質中的陰離子和陽離子染料的結合將導致沉淀，因此降低了染色亮度和著色強度，產生了不穩(wěn)定的水性液體制劑和對紙的親和力非常弱的染料混合物.
特殊的直接染料和酸染料、活性染料和酸染料與酸、直接和活性染料的結合已經作為適用在噴墨印刷中的混合物在US2003/0116056A1和US2003/0019393A1中要求保護。然而實際上僅僅描述了含有5％的最大染料濃度和相當量的溶劑和其它有機添加劑的制劑.
適用于噴墨記錄材料的黃色直接和酸染料的混合物也已經在日本專利公開11-012514中公開.然而合適的酸染料都是偶氮染料衍生物，而不是衍生自陽離子發(fā)色團.
然而，令人驚奇的是已經發(fā)現適當染料的合適結合并不會遇到上述問題，而且結合了各自組分的理想效果，而且，可以容易地作為儲存穩(wěn)定的水性制劑而獲得.
因此，本發(fā)明涉及一種水性制劑，包括a)基于制劑總重量的5-25％重量，優(yōu)選8-15％重量的至少一種陰離子染料，選自陰離子直接染料、活性染料、包括它們的水解形式和酸染料，只要它們不含陽離子基團或結構單元；b)基于制劑總重量的1-10％重量，優(yōu)選2-6％重量的至少一種堿性陽離子染料和/或酸染料，其衍生自陽離子結構單元，其中陽離子電荷被存在的一種或多種酸基團補償或過補償(over-compensated)，條件是排除了C.I.酸性紅52，C.I.酸性紅92和C.I.酸性藍9；c)基于制劑總重量0-10％重量，優(yōu)選0-1％重量的至少一種制劑助劑；和d)水，至100％.
同時陰離子染料，即制劑的組分a)選自陰離子直接染料、活性染料，包括它們的水解形式和酸染料，只要它們不含陽離子基團或結構單元，最優(yōu)選為陰離子直接染料.
合適的陰離子直接染料的例子公開在顏色索引(Colour Index)中，名稱是“C.I.直接”，然后是顏色和合適的數量。
這種直接染料可以衍生自很多種化學實體(entity)，但是含有至少一個磺酸基，由此磺酸基的數量是變化的，以得到最優(yōu)的親和力，同時確保足夠的水溶性.除了磺酸基團外，也可以存在羧酸和磷酸基團。最優(yōu)選的化學實體是茋衍生物，尤其是偶氮化合物.
適合用作制劑的組分a)的具體例子是C.I.直接黃11，47，50，84，137，157和160，C.I.直接橙29，C.I.直接紅80，2 39和254，C.I.直接紫9和51和C.I.直接藍290，盡管這些例子本質上并不作為限制的目的.
非源自陽離子發(fā)色團的合適酸染料為例如由酸性基團取代的單-或雙-偶氮染料和其金屬配合物，這也公開在Colour Index中，名稱是“C.I.Acid”，然后是顏色和合適的數量.
關于制劑的組分b)，其是堿性陽離子染料和/或衍生自陽離子結構單元的酸染料，其中陽離子電荷通過存在的一種或多種酸基團得到補償或過補償.
優(yōu)選地，堿性陽離子染料選自單-、雙-、和三氮雜半菁(triazahemicyanine)，并且示例性的是C.I.堿性紅46，C.I.堿性藍3和41.
酸染料優(yōu)選選自含有磺酸基團的二苯基-和三苯基甲烷和夾氧雜蒽，例如C.I.酸性藍1，83和90，其都是三苯甲烷陽離子染料，其中陽離子電荷通過存在的兩種磺酸基團得到過補償，這種類型的染料尤其優(yōu)選，從而產生了載有凈負電荷的酸染料，盡管最初的發(fā)色團是陽離子染料的發(fā)色團.進一步優(yōu)選的例子是C.I.酸性紫17和4 5.
優(yōu)選地，陰離子染料和酸染料以易溶于水的鹽的形式存在.因此，合適的鹽是堿金屬鹽，例如鋰鉀或尤其是鈉鹽、或銨鹽、單-、二-、三-或四C1-C4烷基銨鹽或C2-C4羥烷基銨鹽或其混合物.
同樣地，在陽離子染料的情況下，反離子應當確保足夠水溶性。這種情況的優(yōu)選的鹽是例如鹵化物，尤其是氯化物，硫酸鹽，甲硫酸鹽，和尤其低級脂肪族羧酸鹽，例如甲酸鹽、乙酸鹽和乳酸鹽.
如果必須使用配制試劑，則這些試劑選自通常用于提供制劑應用所需的性質的那些試劑.因此這些試劑可以選自增溶劑、水溶助長劑、粘性調節(jié)劑、分散劑、殺微生物劑和pH調節(jié)劑。
制劑的pH值通常在5-12之間，但是優(yōu)選為6-10之間。
此外，用于制劑制備的染料可以含有少量副產物和/或由其合成產生的添加劑，尤其是礦物鹽，例如氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉或蟻酸、乙酸、和乳酸的鈉鹽。
可以簡單地按任何所需順序通過混合以上所述的各個組分來制備制劑。然而優(yōu)選地，陰離子染料，即制劑的組分a)首先被純化，尤其是通過膜分離技術例如微濾或超濾，以除去副產物和降低鹽含量.第二染料，即潮濕濾餅形式的制劑的組分b)，其也可以被純化，被加入到陰離子染料(組分a))的低鹽濃縮水溶液中，如果需要，隨后加入配制試劑.隨后將在混合物30-80℃，優(yōu)選40-60℃的溫度下攪拌，直到完全溶解。如果需要，混合物可以進行膜分離過程，以除去殘留的鹽，在冷卻到20-30℃后，溶液可以視需要被澄清.
本發(fā)明的制劑適合以任何所需色度(shade)對天然或合成材料，尤其是纖維質材料染色.具體而言，制劑適用于染色紙和紙板。
因此，在另一方面，本發(fā)明涉及一種紙的染色方法，通過使用在前定義的液體組合物處理紙.任選在用水稀釋后用液體配制品來染色紙或紙板，由此這些材料可以例如在紙漿中通過刷涂或浸漬或通過涂覆或噴霧施加到紙表面上而染色，或應用在連續(xù)染色工藝中，由此用本發(fā)明的液體組合物染色的紙或紙板構成了本發(fā)明的另一方面.
以下實施例用來舉例說明本發(fā)明，但本質上不作為限定目的.除非另外聲明，份數和百分比都是基于重量.
實施例1向200g含有12％的C.I.直接藍290(PergasolBlue 2R-Z液體)的水性混合物中添加10.6g的含有40％C.I.堿性藍41(MaxilonBlueGRL 300％粉末)的粉末制劑，并且在60℃攪拌混合物30分鐘.在冷卻整夜后，混合物被澄清.
得到的溶液將紙染成亮藍色色度，比單獨的直接藍290更亮，具有優(yōu)異的竭染度和水牢度.
制劑在-10至50℃的溫度能夠穩(wěn)定儲存若干個月的時期.
實施例2如果在實施例1中用5.0g的MaxilonBlue 5G-GR200％(C.I.堿性藍3)代替10.6g的MaxilonBlue GRL300％粉末，可以得到相似的良好結果。
實施例3如果在實施例1中用5.0g的PolarBlue G-01 300％(C.I.酸性藍90)代替10.6g的MaxilonBlue GRL 300％粉末，可以得到相似的良好結果.
實施例4向200g含有13％的C.I.直接紫9(PergasolViolet BN-Z液體)的水性混合物中添加8.3g的含有40％C.I.堿性藍41(MaxilonBlue GRL300％粉末)的粉末制劑，并且在60℃將混合物攪拌30分鐘.在冷卻整夜后，混合物被澄清。
得到的溶液將紙染成亮藍色色度，比單獨的直接紫9更亮，具有優(yōu)異的竭染度和水牢度.
制劑在-10至50℃的溫度能夠穩(wěn)定儲存若干個月的時期.
實施例5如果在實施例4中用5.0g的MaxilonBlue 5G-GR 200％(C.I.堿性藍3)代替8.3g的MaxilonBlue GRL 300％粉末，可以得到相似的良好結果.
實施例6如果在實施例4中用2.5g的C.I.酸性藍1代替8.3g的MaxilonBlue GRL 300％粉末，可以得到相似的良好結果.
實施例7如果在實施例4中用2.0g的C.I.酸性藍83代替8.3g的MaxilonBlue GRL 300％粉末，可以得到相似的良好結果.
實施例8如果在實施例4中用3.0g的C.I.酸性藍90代替8.3g的MaxilonBlue GRL 300％粉末，可以得到相似的良好結果.
實施例9如果在實施例4中用5.0g的C.I.酸性紫17代替8.3g的MaxilonBlue GRL 300％粉末，可以得到相似的良好結果.
實施例10向350g含有12％的C.I.直接藍290(Pergaso1Blue 2R-Z液體)的水性混合物中添加131g的含有13％C.I.直接紫9(PergasolVioletBN-Z液體)和9g潮濕的低鹽濾餅的C.I.堿性藍41(相當于14.8gMaxilonBlue GRL 300％粉末的強度(strength))的液體制劑，并且在60℃攪拌混合物30分鐘.在冷卻整夜后，混合物被澄清.
得到的溶液將紙染成亮品藍色色度，具有優(yōu)異的竭染度和水牢度.
制劑在-10至50℃的溫度能夠穩(wěn)定儲存若干個月的時期。
實施例11將150g 30％C.I.直接黃11(PergasolYellow S-Z液體)的水性制劑與4.5g的C.I.酸性紫49、35g的10.5％C.I.直接紅239(PergasolRed G液體)的水性制劑、1.0g的C.I.堿性紅46(MaxilonRed GRL200％粉末)和50g的水在60℃下混合，并過濾混合物.
得到的溶液將紙染成褐色色調，具有優(yōu)異的竭染度，給染色賦予了優(yōu)異的牢度性質.
制劑在-10至50℃的溫度能夠穩(wěn)定儲存若干個月的時期。
實施例12將150g 30％C.I.直接黃11(PergasolYellow S-Z液體)的水性制劑與5.0g的C.I.酸性紫49、35g的10.5％C.I.直接紅239(PergasolRed G液體)的水性制劑和20g的水在60℃下混合，并過濾混合物.
得到的溶液將紙染成褐色色調，具有優(yōu)異的竭染度，給染色賦予了優(yōu)異的牢度性質.
制劑在-10至50℃的溫度能夠穩(wěn)定儲存若干個月的時期。
實施例13如果在實施例12中用PolarBlue G-01 300％(C.I.酸性藍90)代替C.I.酸性紫49，可以得到相似的良好結果.
權利要求
1.一種水性制劑，其包括a)基于制劑總重量，5-25％重量的至少一種陰離子染料，該陰離子染料選自陰離子直接染料、活性染料、包括它們的水解形式和酸染料，只要它們不合陽離子基團或結構單元；b)基于制劑總重量，1-10％重量的至少一種堿性陽離子染料和/或酸染料，其衍生自陽離子結構單元，其中陽離子電荷被存在的一種或多種酸基團補償或過補償，條件是排除了C.I.酸性紅52，C.I.酸性紅92和C.I.酸性藍9；c)基于制劑總重量，0-10％重量的至少一種制劑助劑；和d)水，至100％。
2.根據權利要求1的水性制劑，其包括a)基于制劑總重量，8-15％重量的至少一種陰離子染料；b)基于制劑總重量，2-6％重量的至少一種堿性陽離子染料和/或酸染料；c)基于制劑總重量，0-1％重量的至少一種制劑助劑；和d)水，至100％。
3.根據權利要求1或2的水性制劑，其中組分b)是選自單-、雙-、和三氮雜半菁的堿性陽離子染料。
4.根據權利要求1或2的水性制劑，其中酸染料選自含有磺酸基團的二苯基-和三苯基甲烷和夾氧雜蒽。
5.根據權利要求4的水性制劑，其中酸染料是被兩個磺酸基取代的三苯甲烷。
6.根據前述任一項權利要求的水性制劑，其中制劑助劑選自增溶劑、水溶助長劑、粘性調節(jié)劑、分散劑、殺微生物劑和pH調節(jié)劑。
7.一種制備根據前述任一項權利要求的制劑的方法，通過以任何所需順序混合各個組分。
8.根據權利要求1-6任一項的制劑的用途，用于染色天然或合成材料，尤其是纖維質材料。
9.根據權利要求8的用途，用于染色紙或紙板。
10.由根據權利要求1-6任一項的制劑染色的紙或紙板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種染料混合物的水性制劑，包括至少一種陰離子染料、至少一種衍生自陽離子結構單元的陽離子染料和/或酸染料、和任選的至少一種制劑助劑，還涉及制劑的制備和在染色天然或合成纖維，尤其是紙或紙板中的應用。
文檔編號D21H21/14GK101072836SQ200580041748
公開日2007年11月14日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權日2004年12月6日
發(fā)明者A·凱瑟 申請人:西巴特殊化學品控股有限公司