表面改性无机填料和颜料的利记博彩app

专利名称：表面改性无机填料和颜料的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种制备具有规定粒度的表面改性无机填料和颜料的方法，由此获得的填料和颜料，及其用途。

背景技术：
在许多技术领域中，例如，在分散性涂料、胶粘剂或纸的制备中，用聚合物分散体形式的粘合剂将无机颜料或填料粘合。
EP 0 515 928B1涉及具有改进的再制浆性能的表面改性片状颜料，其制备方法，及其用途。用聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯或它们的水溶性盐和任选的溶剂或溶剂混合物在混合器中在搅拌下涂布所述片状颜料，例如片状金属、金属氧化物、云母颜料和其它片状基材。
例如，在造纸中，使用大量填料。几乎所有纸都与填料混合，这特别对印刷纸和书写纸提供了均匀组织、更好的软度、白度和抓握力(grip)。
自然印刷纸(无涂层纸)包含最多35wt％填料，涂料纸包含25至50wt％填料。填料量高度取决于纸的预计用途。重负荷(heavily loaded)纸的强度较低并且上浆能力较差。
纸组合物中的填料含量通常为5至35wt％并包含原始颜料或来自残留涂料或涂布废品的再循环涂布颜料。除了对荧光增白纸重要的填料白度外，粒度也起到重要的作用，因为其高度影响填料收率和纸的物理性能，尤其是其孔隙率。纸中残留的填料含量为添加到纤维悬浮液中的量的20至80wt％。收率取决于填料类型和物质组成、研磨程度、树脂和硫酸铝对填料粒子的固定、纸张重量、造纸机的速度、排水方式、和筛子细度。
通过其消耗量判定，下列产品如今作为填料和涂布颜料具有相当大的重要性瓷土、碳酸钙、人造硅酸铝和水合氧化物、二氧化钛、缎光白、滑石和硅酸钙。
EP 0 595 723 B1描述了矿物类颜料填充剂的制备方法，其特征在于在存在包含至少一种分散剂的至少一种研磨助剂的条件下，在水介质中进行压实矿物、层状矿物和/或塑料颜料的共研磨。然而，这一文献对于矿物和塑料颜料的共研磨条件仍然过于含糊不清且没有提到分散剂的使用。
WO 98/01621描述了来自涂布装置废水、脱墨装置、内部水处理装置或分离器的残余水淤渣制备的纸、纸板和卡片纸板的填料和涂布颜料的再利用方法，和由此获得的颜料淤浆用于制备造纸工业的涂料组合物的用途，或用于造纸的造纸原料的用途。该发明的基本内容是来自涂布装置废水、脱墨装置、内部水处理装置或分离器的残余水淤渣制备的纸、纸板和卡片纸板的填料和涂布颜料的再利用方法，其特征在于对所述包含填料和涂布颜料的残余水淤渣进行混合和随后研磨以形成含有粉末状新鲜颜料或新鲜填料的颜料淤浆、含有新鲜颜料的淤浆和/或含有新鲜填料的淤浆。


发明内容
本发明的目的是改进无机填料和颜料与聚合物分散体形式的粘合剂的接触，并由此降低粘合剂的必须量或改进填料或颜料互相粘合以及与基材的粘合，尤其是在纸工业和其它应用领域，例如涂料工业或胶粘剂工业中，用于制备填料或颜料淤浆。
根据本发明，已经发现，具有规定粒度并且表面在研磨过程中被粘合剂(下面称作聚合物分散体)涂布的无机颜料可以有利地用在许多技术领域中，例如造纸工业和涂料工业或胶粘剂工业。
因此，本发明的第一实施方式是具有所需粒度的表面改性无机填料或颜料的制备方法，其特征在于使用聚合物分散体在压力和剪切力作用下将无机填料或颜料的填料或颜料淤浆研磨至所需粒度，所述填料和/或颜料进一步与占填料或颜料的0.1至2.0wt％的本身已知的研磨助剂和/或分散剂(活性成分)接触。
已经发现，通常具有粘合作用的聚合物分散体适合以下述形式提供无机填料和颜料——如果在将所述填料和颜料研磨以产生所需粒度的过程中使粘合剂与无机填料和颜料的表面接触，其与现有技术中已知的具有相同粒度分布的填料和颜料相比，提供了提高的粘合能力。粘合剂可以来自要再利用的材料，例如，残余水淤渣，或者它们可以直接添加。
令人吃惊地，已经发现，聚合物粒子不会导致填料粒子和颜料粒子的凝集和附聚，但是明显地在填料或颜料表面上形成精细薄膜，这些填料或颜料互相间以及与基材(例如在纸工业中的纤维)间具有高得多的粘合性。
在本发明中，用于改性的特别优选的填料或颜料是碳酸钙，尤其是天然和/或沉淀碳酸钙。
除了碳酸钙，还可以使用现有技术中已知的其它填料和颜料，例如瓷土、人造和/或天然硅酸铝和水合氧化物、二氧化钛、缎光白、白云石、云母、金属薄片，尤其是薄铝片、膨润土、金红石、氢氧化镁、石膏、层状硅酸盐、滑石、硅酸钙和其它岩石和土壤。
根据本发明，特别优选使用占淤浆，尤其是水的10至90wt％，尤其是30至70wt％的上述填料和颜料。
当使用填料或颜料作为例如造纸中涂料的组分时，通常高比例的粘合剂迁移到纸表面。在形成薄膜之前，大比例的粘合剂吸收在原纸中。最上方涂层变得缺乏粘合剂，并产生所谓的拉伸。然而，如果将聚合物粘合剂研磨到涂料或颜料上，就不会发生粘合剂迁移，或仅在小程度上发生；也就是说，因为没有(或几乎没有)因吸收而损失粘合剂，补偿强度(offset strength)(抗拉性)较高。相反，在现有技术中，必须通过增加涂料中粘合剂的比例来补偿粘合剂损失。
本发明中的聚合物分散体包含树脂固体本身和它们的细微分散的天然和/或合成聚合物(尤其是具有0.05至6μm的粒度)的分散体(胶乳)。通常，这些是水分散剂或，较不经常的，非水分散剂的形式。这些包括聚合物的分散体，例如天然橡胶(胶乳)和合成橡胶(胶乳)以及人造树脂(人造树脂分散体)和塑性材料(塑料分散体)，例如聚合物、缩聚物和加聚化合物，尤其是基于聚氨酯、苯乙烯/丁二烯、苯乙烯/丙烯酸或丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯/丙烯酸或丙烯酸酯、以及乙酸乙烯酯/丙烯酸或丙烯酸酯、以及包含丙烯腈的悬浮液。
在产品名称Basonal、Acronal和Styronal下，可购得相应的聚合物分散体作为用于分散涂料工业以及纸和卡片纸板涂料的粘合剂。在现有技术中，将这些聚合物分散体并入通常调节至中性至碱性的填料或颜料淤浆中，而不通过搅拌产生较大量剪切、不产生填料粒子或颜料粒子的粒度变化。然而，根据本发明，通过压力和剪切力的作用使这些与无机填料和颜料直接接触。当然，这同样适用于填料或颜料淤浆的制备，例如在胶粘剂的制备中，其中不单独添加水。在研磨过程中，在压力和剪切力的作用下，获得与现有技术相比表现出改进的粘合活性的表面改性无机填料和颜料。根据本发明，特别有利的是在存在聚合物分散体的情况下将湿的无机填料或颜料研磨至所需粒度。因此，可以为白色填料或颜料提供白度和粒度分布差异很大的填料或颜料，这种差异可以通过特别是研磨方式和持续时间来控制。
与无机填料或颜料接触的聚合物分散体的量具有一定的重要性。因此，根据本发明，特别优选将所述无机填料或颜料与占颜料量的0.1至50wt％，尤其是5至15wt％的聚合物分散体(固体)接触。聚合物分散体通常为按固体含量计40至60wt％，尤其是50wt％的含水或非水形式。
除了聚合物分散体，根据本发明，将无机填料或颜料与本身已知的分散剂或研磨助剂，尤其是聚丙烯酸酯进一步接触。例如，在最初提到的EP 0 515 928 B1(在此作为参考引入)中描述了这种聚丙烯酸酯。
根据本发明，将填料或颜料与按固体含量计0.1至2.0wt％，更优选0.2至0.4wt％的上述分散剂活性成分接触。
在来自纸的涂布装置废水和脱墨装置、内部水处理装置或分离器的残余水淤渣中，填料和涂布颜料通常是凝聚形式并具有较低的白度，这限制或甚至阻碍了在原材料加工，尤其是纸涂布中的直接再利用。
通过上述方法的本发明，即使使用残余水淤渣，也能获得可用在例如纸、纸板和卡片纸板的制备或涂料和胶粘剂工业中的规定浓度的颜料淤浆或填料淤浆。
在造纸中，通常使用粉末形式或固体含量为50至80wt％的浓淤浆形式的填料和涂布颜料。具有所需白度和粒度分布的这些填料和颜料通常由制造商供应。现在，本发明的基本内容在于，使用“基本级”类型的无机填料和颜料，其优选为固体形式或固体含量为例如70wt％至85wt％或更高的高浓淤浆形式，且平均粒径为例如50％小于1μm至50％小于15μm，尤其是50％小于3μm至50％小于8μm，并在不存在聚合物分散体的情况下，尤其是在水相中研磨以获得所需粒度。因此，在造纸工业中，通过将新鲜颜料或新鲜填料以粉末形式混合然后一起研磨，可以将含新鲜颜料的淤浆和/或含新鲜填料的淤浆研磨至所需白度和细度，然后用作填料或涂布颜料。所述矿物填料和颜料通常在湿或干磨法中研磨以获得所需粒度。在湿磨中，自然需要一定比例的水。可以将无机颜料研磨所必须的部分或全部水换成残余水淤渣。残余水淤渣中存在的填料或颜料的附聚物不会干扰，或产生极少量的干扰，因为它们在湿磨过程中磨碎至所需粒度。
指定用作填料或颜料的残余水淤渣的颜料和填料粒子充当研磨助剂和分散助剂以使研磨法中的附聚物碎裂。同时，包含负载粒子的残余水淤渣充当研磨法中填料和颜料的分散助剂和研磨助剂，这样根据本发明可以另外降低粘合剂、分散助剂和研磨助剂的常用量。
因此，对于所述与聚合物分散体和粉末形式的新鲜颜料或新鲜填料、含新鲜颜料的淤浆和/或含新鲜填料的淤浆混合并随后一起研磨，根据本发明特别优选将残余水淤渣调节至0.02wt％至60wt％，尤其是1wt％至30wt％的固体含量。当浓度太低时，再循环过程变得不经济。
在造纸工业的残余水淤渣中填料和/或颜料与纤维的比率可以在很宽范围内变动。根据本发明特别优选使用在按固体含量计为1wt％至80wt％、尤其是20wt％至60wt％的范围内具有任意增加的填料和/或颜料浓度的残余水淤渣。因此，纤维含量和填料和/或颜料含量均可以为例如2至98wt％，或98至2wt％不等。当然，也可以根据本发明在造纸工业中使用不含纤维的残余水淤渣。
作为例子，下面列出各种残余或废水淤渣的优选组成。优选地，在10至1001/kg，尤其是201/kg的特殊淡水要求下，生产废水包含0.5至5wt％，尤其2.5wt％的损失物质。残余水淤渣的浓度优选为0.02至5.0wt％，尤其是1.5wt％。在造纸废水中，根据本发明特别优选的是20wt％∶80wt％或80wt％∶20wt％的纤维含量与填料和/或颜料含量的比率，尤其是40wt％∶60wt％的纤维与颜料比率。
优选地，研磨使用固体含量为10至95wt％，尤其是40至80wt％的淤浆。
这能够对变化的质量和生产要求(例如，相对于用于造纸原料的不同造纸原材料，填料或颜料或淤浆单独用于预涂、表面涂布和单面涂或颜料淀积、以及与其它填料和颜料的混合)提供灵活和迅速的反应。
根据本发明，可以在无机填料和颜料的混合和/或研磨过程中使用本身已知的添加剂，例如润湿剂、稳定剂、研磨助剂和分散助剂。
根据本发明获得的颜料淤浆特别有益于造纸工业，尤其是对于纸涂层的涂料制备或在造纸原料中。特别优选用它们制备胶印纸的涂布颜料。此外，本发明的淤浆也适合轻质涂料纸的涂料化合物的制备，尤其是在高涂布速度下，并适合旋转胶印纸的制备，尤其适合轻质涂布旋转胶印纸的制备，卡片纸板和特制纸(例如标签、壁纸、硅酮基型纸(silicone base paper)、自复印纸、包装纸)的涂布，并适合与凹版印刷纸混合。因此，根据本发明获得的涂布颜料淤浆可特别用在例如单张(sheet-fed)胶印纸中，尤其是用于单张胶印单次涂布、单张胶印双次涂布单张胶印预涂和单张胶印表面涂布；用在旋转胶印纸中，尤其是用于LWC旋转胶印单次涂布、旋转胶印双次涂布旋转胶印预涂和旋转胶印表面涂布；用在凹版印刷中，尤其是用于LWC凹版印刷单次涂布、凹版印刷双次涂布凹版印刷预涂和凹版印刷表面涂布；用在卡片纸板中，尤其是用于卡片纸板双次涂布卡片纸板预涂和卡片纸板表面涂布；和用于苯胺印刷和特制纸，尤其是用于标签和软包装。根据本发明的涂料和颜料也有益于数字印刷法的纸。
该方法提供了在不损失原纸、涂层的质量，尤其是由其制成的最终质量的情况下使用根据本发明制成的颜料淤浆的可能。
本发明也可用于特别是胶粘剂的制备。已知胶粘剂是通过粘合和粘结(内聚)将部件粘合在一起的非金属物质。“胶粘剂”是通用术语，其包括根据物理或化学方面或加工技术方面选择的胶粘剂类型的其它通用术语，例如胶、糊、分散体、溶剂、反应或接触胶粘剂。胶粘剂的名称通常包括后缀以指明基础材料(例如，淀粉糊、人造树脂胶、皮胶)、加工条件(例如冷胶、热封或热熔胶粘剂、装配胶)、预期用途(例如，纸胶粘剂、木胶、金属胶粘剂、壁纸糊、橡胶胶粘剂)和输送形式(例如液体胶粘剂、胶液、胶粉、台板胶(plate blue)、冻胶、油灰、胶带、胶膜)。
胶粘剂主要以有机化合物为基础，但是也可以使用无机胶粘剂。
DIN 16 920标准将胶粘剂类型分类成物理固化胶粘剂(胶、糊、溶剂、分散体、塑料溶胶和热熔胶粘剂)和化学固化胶粘剂(例如，氰基丙烯酸酯胶粘剂)。物理固化胶粘剂可以不含溶剂(热熔胶粘剂)或含溶剂。它们通过改变物质状态(液体→固体)或通过在粘合过程之前或之中蒸发溶剂而固化，并通常是单组分的。
化学固化的单或多组分反应胶粘剂可以基于任何聚合反应环氧树脂和酸酐或聚胺的两组分体系按照加聚机制反应，氰基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯按照聚合机制反应，基于氨基塑料或酚醛塑料的体系按照缩聚机制反应。
可用作胶粘剂原材料的单体或聚合物在很宽范围内变动，并能够在几乎所有材料之间粘合。塑性材料的粘合往往是成问题的。
现有胶粘剂发展的主要目的是从包含有机溶剂的体系转化成无溶剂体系或含水作为溶剂的体系(这从生态和经济角度看是必要的)。
根据本发明的填料或颜料也适合涂料和漆的制备。更优选地，填料或颜料用于分散涂料和分散染料的制备。后一术语包括轻微可溶于水的合成染料类(在多数情况下是偶氮染料或蒽醌衍生物，以及萘酚AS染料)，它们与用于乙酸酯、聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、PVC和聚氨酯纤维的染色和印刷的分散剂一起以研磨得非常细碎的状态使用。在染色过程中，以分子形式溶于染料浴的染料内容物通过扩散渗入纤维，在此它们形成固体溶液并因此产生迅速染色。现代的变形就是所谓的转染，其中将分散染料从纸热转移到织物上。
因此，可以将相对粗大的无机填料或颜料进行细微研磨。根据本发明的填料和颜料的用户不受原材料供应商设定的粒度的束缚。在现有技术的许多领域，通常通过小于2μm的粒子百分比，例如，95、90、75、60、50等级别、细度或类型，来表征原材料供应商的填料或颜料淤浆成品。
在许多技术领域中，粒度分布在填料或颜料的使用中起到特定作用。根据本发明，特别优选使用具有下述粒度分布的填料或颜料10至99wt％的粒子＜10μm，尤其是10至95wt％的粒子＜1μm，它们分别以当量直径为基础。
根据本发明特别优选的是具有下列粒度分布的填料或颜料 a)95至100wt％的粒子＜20μm；和/或 b)50至100wt％的粒子＜2μm，尤其50至95wt％的粒子＜2μm；和/或 c)27至99wt％的粒子＜1μm，尤其27至75wt％的粒子＜1μm；和/或 d)0.1至55wt％的粒子＜0.2μm，尤其0.1至35wt％的粒子＜0.2μm； 它们分别以当量直径为基础。
下面论述根据本发明的方法和由此获得的填料或颜料的优选应用领域。
涂料工业 内部分散涂料的典型制剂通常包含占苯乙烯丙烯酸酯大约10％的聚合物分散体。典型的外立面涂料制剂通常含有18至25％的聚合物分散体。
根据本发明，已经发现，用聚合物分散体涂布的填料淤浆的使用可以在制剂强度与之前相同的同时降低最终制剂中总分散体比例或树脂比例，或者在制剂中树脂比例与之前相同的同时显著提高强度。因此，在这种情况下，通过改变制剂中所含的50％粘合剂来调节标准制剂。由于将涂布碳酸钙淤浆作为实验基础的必要性，通过类比，借助于标准制剂中碳酸钙的固体含量并在对比制剂中以下述方式改调整将预先干燥添加到分散体中的填料充分替换成以固体计算相同量的淤浆。这具有下述结果以充分相同量的粘合剂和相同量的无机填料获得两种相同的制剂。然而，在后一种情况中，将如上所述之前的标准制剂比例替换成根据本发明新设计的涂布碳酸盐淤浆。因此，经证实，基于根据DIN的可洗性，涂料强度充分提高。使用根据本发明的填料或颜料制成的涂料具有明显改进的耐洗性。
在另一种情况中，与标准制剂相比，制剂中的树脂含量降低了20wt％。完全通过观察，采用如下方法替换制剂中所含的剩余的80wt％树脂剩余80wt％的一半通过加入正常的标准分散体来替换，而另一半用根据本发明的新型方法涂布的碳酸盐淤浆替换。在这种方法中，与标准品相对比测量可洗性。使用根据本发明的填料或颜料制成的涂料具有明显改进的耐洗性。
胶粘剂工业 用于粘合织物或其它地板的典型地板胶粘剂的胶粘剂制剂通常包含35％具有50％树脂含量的三聚分散体。
在这种情况下，将一份粘合剂换成根据本发明的一份材料，从而使制剂中的树脂总比例与之前保持相同，并使制剂中的填料比例与标准品保持相同。证实强度明显高于标准品。
通过如下方式使用由此制成的制剂与之前规定的标准全尺寸地毯在坚实地面上进行粘合，随后将剥离由此相互粘合的层所必需的力进行比较。使用根据本发明的填料和颜料制成的胶粘剂具有明显更高的剥离力。
造纸工业 在造纸工业中，通常使用包含大约10wt％聚合物分散体(固体)的涂料进行表面涂布。在这种情况下，标准涂料以碳酸钙为基础包含10wt％聚合物分散体(固体)。作为替代品，用相同量的碳酸盐和粘合剂制备相同的制剂，但是通过将粘合剂和碳酸钙充分替换成根据本发明涂布的碳酸钙淤浆来调整部分之前的制剂，其中将之前仅作为制剂中的组分添加的相同聚合物分散体用于涂布。随后，比较一下两种情况中涂料的拉伸强度其中原纸用大约14至15g/m2上述标准品制剂或替代品制剂来涂布。拉伸强度表明哪种涂膜与原纸连接得更好。使用根据本发明的填料和颜料的纸的拉伸强度与标准填料和颜料相比明显提高。
然后，通过这三种例子，可以证实在应用技术方面，与仅将分散体和无机填料混合的传统用法相比，在无机填料的液相中的涂料产生明显改进的涂料强度值。
本发明的特别优选的应用涉及残余水淤渣的使用，尤其是在造纸工业中。
在造纸中，涂料或涂料组分产生的损失占所用材料的4wt％至12wt％。
这些残余涂料或废品主要在图的位置A获得 ●在涂料附聚物上，例如通过改变装置的等级、中断、停机和开动； ●在涂料加工中，例如在劣质批料中，过滤； ●在原材料储料中，在液罐车卸料、容器的加料和卸料中。
这种中断通常伴随着清洗工作，因此废水通常仅表现出大约1至2wt％的低固体含量。如同这个例子的情况那样，废品大多数在不分离的情况下在位置B的“残余物收集容器”中收集。
在该位置，造纸厂可以选择不同途径，例如 a)到垃圾场的途径 在多数情况下，如此处所述的应用例那样，废品例如通过离心机(位置C)或沉降法(位置D)絮凝，脱水并达到最大固体含量(＞55％)并以这种形式“丢弃”在垃圾场。有价值的原材料，例如颜料和粘合剂损失于生产过程。
B)通过本发明再循环到纸涂布过程中，同时提高碳酸钙颜料的质量。由此，将本发明整合到造纸厂的生产周期中。
首先，通过添加阳离子产品使废品絮凝。从水中分离颜料和凝结粘合剂。沉降装置(位置D)或滗析器(位置E)可满足该目的。此外，可以使用来自位置C的离心机的离心液；所得净水用作生产用水或在不施加负荷的情况下供应给加工装置。
位置C和D通常是造纸厂的部分，位置E是本发明的部分。在此处所述的应用例中，将来自工厂自身沉降漏斗的浓缩废品添加到研磨装置中。后者是由下列元件构成的 位置F絮凝和浓缩废品的缓冲容器； 位置GCaCO3粉末原料的料仓； 位置H干燥CaCO3与废品的混合物的混合器； 位置ICaCO3淤浆的储存容器； 位置K两步球磨； 任选位置L任选的用于现成研磨好的CaCO3淤浆的中间容器。
如在应用例中那样，遵循下列程序 ●将浓缩废品收集在缓冲容器F中。如果没有获得废品，在容器中装入水。
●在混合器H中，装入废品和任选的分散剂，然后以75至80wt％的固体含量使来自料仓G的CaCO3粉末分散。
●在储存容器I中，中间性地储存淤浆，并 ●连续供应到球磨K中。在该磨中，添加研磨助剂将淤浆研磨至所需细度。
●将该碳酸钙淤浆中间性地储存在容器L中，并随后在确定粒度、固体含量、粘度和pH值之后，将该淤浆与聚合物分散体在涂料配制室中混合，并随后 ●将由此制成的涂料转移到涂布装置的储存容器M中。当使用连续操作时，也可以根据本发明的方法中配备容器F和I。
当废品根据本发明再利用时，理论上可以单独将颜料分离出并再循环。然而，根据本发明的方法还提供了粘合剂的再循环，因为颜料与粘合剂的研磨对于所制备的碳酸盐颜料的质量极其重要。这与粘合剂是作为其细微分散的聚合物分散体的原始形式还是处于作为球状聚集体的絮凝(也就是凝聚)状态无关，因为粘合剂作为凝聚体也具有其活性潜能。在研磨过程中，粘合剂通过粘合剂球体(无论是作为单个粒子还是作为附聚物)之间的机械摩擦作用摩擦到颜料粒子上，并通过高温转化成薄膜。由此，用粘合剂薄膜涂布填料或颜料粒子。
由此，粘合剂部分已经牢固固定并不会再吸收到吸收性基材(原纸或原纸板)中。吸收意味着粘合剂损失或粘合剂中涂料的缺失，因此抗拉性和印刷品光泽变低。如果原纸中存在具有不同吸收率的区域，也可以不规则地进行吸收。这造成斑驳印刷图像。
相反，如果将填料或颜料涂敷在已经用粘合剂涂布的纸/卡片纸板上，如同根据本发明的方法那样，这种粘合剂没有迁移。该粘合剂的“收率”较高；使用较少粘合剂获得更稠密的涂料；更高的抗拉性和更好的印刷品光泽。当涂布颜料分布均匀时，粘合剂也分布均匀，这使得印刷油墨吸收均匀并防止杂色。这已经用稳定的聚合物分散体和不稳定的粘合剂(也就是粘合剂附聚物)形式的不同粘合剂通过试验和经验证实。
如下描述本发明的方法在普通造纸厂中的施行 具有任何所需尺寸，例如50至1000m3的料仓用于容纳和储存具有均匀或任选不同的基本粒度分布的干燥填料和颜料，例如碳酸钙。定量装置确保填料和/或颜料粉末的排出，然后任选输送到任选具有提纯设备的日用槽中。任选通过带有电子集成系统化(electronicallyintegrated formulations)的存储程序控制(SPC)控制的粉末定量装置通过重量分析法和/或容积分析法来确定与来自造纸厂的水、淡水或白水混合的组分的所需量。根据本发明，使用固体含量特别是0.02至50wt％的残余水淤渣代替部分或所有淡水或白水，任选在残余水淤渣浓度高时添加水。因此，进一步需要储存残余水淤渣的容器、通过采用重量分析法或容积分析法确定用量的残余水淤渣定量装置。此外，需要接收粉末形式的新鲜颜料或新鲜填料的混合物、含新鲜颜料和/或含新鲜填料的淤浆和残余水淤渣/水、任选研磨助剂和分散助剂或其它辅助剂的容器。对于分散和稳定性调节，需要分散装置(溶解器)或其它搅拌器。
表面改性填料和颜料的研磨可以根据本发明在普通搅拌器球磨(例如具有700至50001或更大的容量)中连续进行。使用研磨介质，优选研磨球，尤其是具有1至4mm的直径。
通常使用分离杂质(球碎料、分离材料、锈等等)用的筛子，优选弧形筛进行残余水淤渣的加工。使用激光测量仪器测定并控制研磨过程中的研磨细度并用于搅拌器球磨装置的电脑控制。也可能需要其它用于定量后分散的定量注射装置和研磨助剂用于搅拌器球磨中。在排出颜料淤浆之后，可能需要再分离尺寸大于20μm的污染物的筛子。通常，所用新鲜颜料和/或填料材料，尤其是碳酸钙粉末，按照DIN53163在干燥形式下白度大于90％，尤其是白度大于95％，细度d97≤25μm，细度不大于d97≤100μm，碳酸盐纯度≥98％，SiO2含量≤1.0％，尤其是≤0.2％。
将例如与聚合物分散体混合的各种量的碳酸钙研磨到淤浆中，该淤浆的固体含量可以调节至例如，现成的涂料的固体含量。任选地，如果颜料淤浆暂时长时间储存，也可以将固体含量调节至较高的值。淤浆的细度主要通过在搅拌器球磨中的生产过程中的停留时间和/或能量摄取确定。
颜料淤浆的白度尤其取决于新鲜颜料与水或残余水淤渣的混合比率，并尤其取决于所用新鲜颜料的类型。



图1是说明将本发明整合到造纸厂的生产周期的示意图。

具体实施例方式 实施例 在实际试验中，可以确定下列考察条件 ●造纸厂，具有造纸机且每年生产100,000吨涂料纸 ●造纸机，配有在线涂布机组用于预涂和表面涂布 ●总颜料消耗为40,000吨的，包括用于预涂的20,000吨具有#60细度级的CaCO3 ●废品产量3,200吨/年 ●用于进行根据本发明的方法的装置生产能力用CaCO3(#60细度*)24吨/天 ●目的将20吨微细颜料与1吨废品研磨以获得75wt％的固体含量。
*(#60细度是指60wt％粒子小于2μm) 研磨装置的机组以在已经包含聚合物分散体的缓冲容器F中收集浓缩至大约40wt％的已絮凝废品开始。
在混合器H中，装入废品以及分散剂，并从料仓G中供应干燥CaCO3(30级)直至获得75wt％固体含量。当加入占颜料的1.8wt％的市售研磨助剂(聚丙烯酸酯)时，将所得悬浮液泵压到储存容器I中。
现在，从储存容器I中连续供应到两步球磨K中。将30级CaCO3研磨至60级CaCO3。对于研磨，每吨必须使用85kW。将由此制成的60级淤浆储存在中间容器L中，直至确定粒度、粘度、固体含量和pH值，然后泵压到涂料配制室的预涂颜料的储存容器M中。随后，还将预涂颜料与大约16wt％(市售产品)的市售聚合物分散体(Acronal)混合以获得预涂涂料。
在此处所述的应用例中，操作试验中的预涂涂料是由60wt％标准60细度级碳酸盐加上40wt％60细度级AlphaCarb组成的，后者40wt％的比例包括15wt％废品和25wt％30细度级CaCO3，从而使预涂涂料中的废品比例为大约7wt％废品。在820m/min的涂布速度下，在预涂中在薄膜制版(film press)上涂敷10-11g/m2/面。薄膜制版上的涂料的下列性能是可以接受的，并且在没有条纹的情况下涂敷表面涂层。
将由此涂布的试样与标准涂料纸进行比较。
结果 与含有标准60级颜料的涂料相比，含有根据本发明的颜料的涂料 产生 ●与分数2相比，在补偿试验中分数为1的较高抗拉性，； ●与75相比，82的较高印刷油墨光泽； ●在Prüfbau吸收试验之后慢大约15s的印刷油墨吸收性能； ●与分数3相比，分数为2的较好印刷均匀性(目测)。
此外，在使用根据本发明的方法制成的纸的光学和感官试验中，确定试验纸的优异质量。
CaCO3与涂料的研磨例子 为了制备具有90wt％以上＜2μm的细粒含量的碳酸钙颜料淤浆，在使用Calcicell30的球磨中使用不含软化剂和溶剂(AcronalS360D)的以丙烯酸正丁酯、丙烯腈和苯乙烯为基础的阴离子共聚物水分散体。这种聚合物分散体具有大约50wt％的固体含量和大约8的pH值。
碳酸钙Calcicell30在淤浆中的量为75wt％。作为研磨球，使用直径为1.6至2.5mm的SAZ球。磨的有效容积为31。在每分钟400至1500rpm的转速下，功率为1.3kW。
在表1所述量的碳酸钙和水中，加入浓涂料(68.7wt％固体含量)。为了制备淤浆，在进料中加入1wt％的各种上述聚合物分散体(计算基础填料比例)。
下表1显示了实验程序 表1 通过激光衍射法用Cilas设备测定所用材料的细度 所用未加工碳酸钙的测量值 D50 4.63μm D100 27.83μm ＜1μm15.30％ ＜2μm30.20％ 所用涂料的测量值 D50 1.17μm D100 9.95μm ＜1μm41.50％ ＜2μm76.10％ 实施例2 用纯水获得的下列分析结果 球体积 2.01 淤浆体积 0.91 每分钟旋转大约1100rpm 在20、40、60、80、100和120分钟之后采集用于测量粒度分布的样品。在研磨试验中，用水冷却磨。
表2 Cilas 850/1测量的评价 120min后来自淤浆的填料的色值(Elrepho测量装置) Rx＝90.3/Ry＝90.1/Rz＝88.8/BGW＝-1.7 粘度测量(120min后的样品) 温度 20℃ 粘度计Brookfield HBTD 表3 心轴2 实施例3 表4 Cilas 850/1测量的评价 实施例4 表5 Cilas 850/1测量的评价 110min后来自淤浆的填料的色值(Elrepho测量装置) Rx＝92.2/Ry＝92.0/Rz＝90.7/BGW＝-1.6 粘度测量(110min后的样品) 温度 20℃ 粘度计Brookfield HBTD 表6 心轴2 实施例5 表7 Cilas 850/1测量的评价 120min后来自淤浆的填料的色值(Elrepho测量装置) Rx＝92.4/Ry＝92.2/Rz＝90.9/BGW＝-1.6 粘度测量(120min后的样品) 温度 20℃ 粘度计Brookfield HBTD 表8 心轴2 实施例6 表9 Cilas 850/1测量的评价 在40μm筛上略微超径、发泡、球的略微凝集。
120min后来自淤浆的填料的色值(Elrepho测量装置) Rx＝91.7/Ry＝91.6/Rz＝90.4/BGW＝-1.4 粘度测量(120min后的样品) 温度 20℃ 粘度计Brookfield HBTD 表10 心轴2 实施例7 表11 Cilas 850/1测量的评价 比实施例6在40μm筛上更超径。更发泡和更强的球凝集。
120min后来自淤浆的填料的色值(Elrepho测量装置) Rx＝90.6/Ry＝90.4/Rz＝89.1/BGW＝-1.7 粘度测量(120min后的样品) 温度 20℃ 粘度计Brookfield HBTD 表12 心轴2 表13 Cilas 850/1测量的评价 120min后来自淤浆的填料在色值(Elrepho测量装置) Rx＝92.0/Ry＝91.8/Rz＝90.9/BGW＝-1.2 粘度测量(120min后的样品) 温度 20℃ 粘度计Brookfield HBTD 表14 心轴2
权利要求
1.一种制备具有所需粒度的表面改性无机填料或颜料的方法，其特征在于使用聚合物分散体在压力和剪切力作用下将无机填料或颜料的填料或颜料淤浆研磨至所需粒度，所述填料和/或颜料进一步与占填料或颜料的0.1至2.0wt％的本身已知的研磨助剂和/或分散剂(活性成分)接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于研磨天然和/或沉淀碳酸钙、瓷土、人造和/或天然硅酸铝和水合氧化物、二氧化钛、缎光白、白云石、云母、金属薄片，尤其是薄铝片、膨润土、金红石、氢氧化镁、石膏、层状硅酸盐、滑石、硅酸钙和其它岩石和土壤或它们的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于使用具有占淤浆的10至90wt％，尤其是30至70wt％的填料和颜料含量的填料或颜料淤浆。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于使用选自在水相或非水相中粒度为特别是0.005至6μm的天然和/或合成聚合物的聚合物分散体。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于使用选自天然橡胶、合成橡胶、人造树脂和塑性材料，尤其是基于聚氨酯、苯乙烯/丁二烯、苯乙烯/丙烯酸或丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯/丙烯酸或丙烯酸酯、以及乙酸乙烯酯/丙烯酸或丙烯酸酯的聚合物分散体。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于将所述填料和/或颜料与占颜料量的0.1至50wt％，尤其是5至15wt％的聚合物分散体(固体)接触。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于将所述填料和/或颜料与聚丙烯酸酯接触。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于将占所述填料或颜料的0.2至0.4wt％的所述分散剂与填料或颜料接触。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于将所述填料和/或颜料淤浆与涂布颜料淤浆和/或含来自纸、涂料、胶粘剂或其它工厂的涂布装置废水、脱墨装置、内部水处理装置或分离器的残余水淤渣的填料和涂布颜料接触。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于使用纤维含量与填料和/或颜料含量的比率为2比98wt％至98比2wt％的涂布颜料淤浆和/或含残余水淤渣的填料和/或涂布颜料。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于使用固体浓度为0.02至80wt％，尤其是20至70wt％的涂布颜料淤浆和/或含残余水淤渣的填料和/或涂布颜料。
12.根据权利要求1至11任一项所述的方法，其用于制备固体含量为10至95wt％，尤其是40至80wt％的填料和/或颜料淤浆。
13.根据权利要求1至12任一项所述的方法，其特征在于将淤浆的所述填料和/或颜料研磨至下述粒度分布10至99wt％的粒子＜10μm，尤其是10至95wt％的粒子＜1μm，它们分别以当量直径为基础。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于将淤浆的所述填料和/或颜料研磨至下述粒度分布
a)95至100wt％的粒子＜20μm；和/或
b)50至100wt％的粒子＜2μm，尤其50至95wt％的粒子＜2μm；和/或
c)27至99wt％的粒子＜1μm，尤其27至75wt％的粒子＜1μm；和/或
d)0.1至55wt％的粒子＜0.2μm，尤其0.1至35wt％的粒子＜0.2μm；
它们分别以当量直径为基础。
15.根据权利要求1至14任一项所述的方法获得的表面改性无机填料和/或颜料。
16.根据权利要求15的表面改性填料和/或颜料用于制备分散涂料、胶粘剂、造纸工业的涂料或涂料组合物，尤其是例如单张胶印、旋转胶印、凹版印刷、卡片纸板和特制纸之类的各种部门用的涂料组合物的用途。
全文摘要
本发明涉及一种生产具有所需粒度的表面改性无机填料或颜料的方法。所述方法的特征在于，使用聚合物分散体在压力和剪切力作用下将无机填料或颜料的填料或颜料淤浆研磨至所需粒度，由此将填料和/或颜料进一步与占填料或颜料的0.1至2.0wt％的传统研磨助剂和/或分散剂(活性剂)接触。本发明还涉及通过所述方法获得的填料和颜料，并涉及它们用于制造分散油墨、胶粘剂、造纸工业的涂料或涂料化合物的用途，尤其是用于单张胶印、旋转胶印、凹版印刷之类的各种工业部门中和用于制造卡片纸板和特制纸的涂料组合物的用途。
文档编号C09C1/02GK1973002SQ20058001487
公开日2007年5月30日 申请日期2005年5月10日 优先权日2004年5月12日
发明者D·明肖 申请人:阿尔发-凯尔塞特填料有限公司