专利名称：包含无机材料和粘结剂的干形式或者含水悬浮液或分散体形式的自粘结颜料粒子的生产方法
技术领域：
本发明涉及包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂(liant)的干形式或者含水悬浮液或分散体形式的自粘结颜料粒子的生产方法。
背景技术：
无机粒子和聚合物粘结剂是用于生产各种涂料的基本组分中的两种组分；无机粒子(通常是碳酸钙)赋予最终产品以某些性质如光学性质，而粘结剂(通常是胶乳悬浮液或分散体的形式)则为在生产涂料组合物的过程中使用的所有成分提供了总的内聚力。
但是，许多年来已知，碳酸钙与所有形式的粘结剂之间会发生复杂的相互作用，导致涂料产品的最终性质改变。例如，“Physical andchemical modifications in latex binders and their effect on thecoating colour rheology”(Advanced Coating FundamentalsSymposium，San Diego，CA，United States，2001年5月4-5日，第108-123页)涉及苯乙烯-丁二烯粘结剂的分散体中物理和化学变化对湿颜料涂料组合物的流变性质的影响。
长期以来一直在寻求获得自粘结颜料粒子包含聚合物粘结剂和无机颜料的固体粒子，其作为单个物质起作用，由此使最终用户避免了由于在各种应用中不期望的相互作用而损失性能。
首先要说明的是，由于用于保证这些复合粒子内聚的力的性质，这种自粘结颜料不同于众所周知的颜料颗粒。
例如，文件WO01/00712提出了干颜料颗粒，其包括5-99重量％的有机聚合物颜料、0％-94.5重量％的无机颜料和0.5-5重量％的粘结剂或粘结剂混合物。通过在分散体中混合所有组分并将所述分散体雾化干燥来生产这种颗粒。
此外，文件WO01/00713描述了可采用干形式应用的塑性聚合物颜料，其可为中空或实心的，包含聚合物、粘结剂和无机颜料。
如发明人自己所述，获得的聚集物由通过静电力结合在一起的单个球形粒子组成。
根据不同的观点，自粘结颜料的概念在此文件中应当被认为是互相粘结的单个粒子，其中粘结机理不仅使用静电力，而且使用通过吸附化学机理产生的化学结合，或者物理结合如无机材料和聚合物粘结剂之间的酸-碱相互作用以及Lifhshitz/van der Waals相互作用。
根据这种概念，文件WO93/11183描述了制备稳定含水分散体的方法，该方法在于形成无机材料和聚合物胶乳粒子的两种含水悬浮液，调节悬浮液的Zeta电势，最后混合两种悬浮液。可通过使用能够调节表面电荷的添加剂来改变Zeta电势。推断聚合物胶乳粘结剂强烈地吸附在无机材料粒子上。
此外，文件WO93/12183教导了包括胶乳和无机材料的复合粒子的含水分散体的制备方法，该分散体被用在油漆和涂料中。所述聚合物胶乳粒子起到粘结剂的作用，有助于无机粒子之间的必要间隔，以给最终产品赋予不透明性和亮度。该方法的特征在于，在无机材料的含水悬浮液中混合通过乳液聚合制备的胶乳，该无机材料的悬浮液用聚(甲基)丙烯酸或其盐、或(甲基)丙烯酸或其盐的共聚物聚电解质进行预分散。作者推断颜料的分散剂不覆盖无机材料的整个表面，并且所述表面的至少一部分可用于吸附聚合物胶乳粒子。
最后，文件US 4 025 483描述了通过混合二氧化钛含水悬浮液与聚合物胶乳粒子来提高二氧化钛含水悬浮液的稳定性的方法。根据实施例，聚合物胶乳粒子提高了初始无机材料悬浮液中包含的分散剂的有效性。
根据现有技术，根据各种方法可获得颜料-聚合物粒子，这些方法总是提及第三组分的使用，例如分散剂或能够调节表面电荷的添加剂，以配制初始含水悬浮液，该悬浮液一方面包含无机材料，另一方面包含聚合物化合物，并且随后将其混合。引入第三组分可能导致的结果是彻底地改变其中引入了颜料-聚合物粒子的涂料的最终性质。
发明内容
在本发明中，令人惊奇地发现了一种使用球磨机制备包含至少一种无机材料和至少一种聚合物粘结剂的干形式或者含水悬浮液或分散体形式的自粘结颜料粒子的方法。
首先，此方法不同于文件WO03/74786中描述的简单混合。
其次，根据本发明的方法使本领域技术人员在制备包含无机材料和粘结剂的含水悬浮液的过程中以及在共研磨步骤的过程中免除使用第三组分。
此外，并且令人惊奇的是，粘结剂不会粘着并且不会阻塞磨机，从而可满意地控制装置的积垢。
最后，本发明的另一目的在于通过本发明方法获得的干形式的自粘结颜料粒子，其包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂。
本申请中使用的术语“粘结剂”是指任何具有粘结性质的有机性质的天然或合成产品。这些粘结性质按照本申请实施例1中所述的方法测定，这些性质提高了初始矿物的粒子间内聚力。
根据本发明的目的，用于制备干形式或者含水悬浮液或分散体形式的自粘结颜料粒子的方法包括以下步骤a)形成至少一种无机材料的一种或多种含水悬浮液，并将它或它们引入到磨机中，以备步骤c)使用，b)形成或获取至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，并将它或它们引入到磨机中，以备步骤c)使用，c)共研磨在步骤a)中获得的该一种或多种含水悬浮液与在步骤b)中获得的该一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，以获得自粘结颜料粒子的含水悬浮液，d)任选地，共研磨在步骤c)中获得的含水悬浮液与至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，
e)任选地，干燥在步骤c)中或者在步骤d)中获得的含水悬浮液。
根据本发明，在步骤a)中形成的含水悬浮液的特征在于，它包含1-80干重％的无机材料，更优选15-60干重％的无机材料。
在步骤a)中形成的含水悬浮液可包含一种或多种无机材料，尤其是金属氧化物，氢氧化物，亚硫酸盐，硅酸盐和碳酸盐，如碳酸钙，白云石，高岭土，滑石，石膏，二氧化钛，缎光白或三氢氧化铝以及它们的混合物。优选地，它包含天然形式或沉淀形式的碳酸钙，更优选天然碳酸钙，并且非常优选选自白垩，大理石，方解石或者它们的混合物的天然碳酸钙。
根据本发明，在步骤b)中形成的该一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液的特征在于，它们包含1-50干重％的至少一种粘结剂，更优选5-20干重％的至少一种粘结剂。
在步骤b)中形成的该一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液的特征还在于，该粘结剂选自半结晶胶乳，优选选自聚乙烯蜡的乳液或者聚乙烯与其它单体单元如丙烯酸或其它单体的中和形式的共聚物或者它们的混合物，或者选自可溶性粘结剂的乳液胶乳或者溶液，该可溶性粘结剂例如是聚乙烯醇，聚乙酸乙烯酯，淀粉，酪蛋白，蛋白质，羧甲基纤维素(CMC)，乙基羟乙基纤维素(EHEC)等，或者它们的混合物。
根据这种变化形式，半结晶胶乳优选选自聚乙烯蜡的乳液或者聚乙烯与其它单体单元如丙烯酸或其它单体的中和形式的共聚物或者它们的混合物，并且该乳液胶乳优选选自丙烯酸酯的共聚物。
根据本发明方法的步骤c)，然后共研磨在步骤a)中获得的该一种或多种含水悬浮液与在步骤b)中获得的该一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，以获得包括至少一种无机材料和至少一种粘结剂的自粘结颜料粒子的含水悬浮液。
根据本发明方法的步骤d)，然后共研磨在步骤c)中获得的自粘结颜料粒子的含水悬浮液与包括至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液。
本申请人已经能够观察到粘结剂吸附到矿物材料的表面，由此产生自粘结粒子的化学和物理结合性质，而不必使用分散剂或第三添加剂，正如通过不同实施例的图所说明的。
共研磨处理通过本领域技术人员众所周知的任何技术来进行。
根据本发明，在步骤c)或步骤d)中获得的含水悬浮液的特征在于，获得的悬浮液中所包含的无机材料和粘结剂之间的比例为99至1重量比，优选为70至30重量比。
优选地，所述含水悬浮液的组成为5-80重量％的无机材料、1-30重量％的粘结剂和19-94重量％的水。更优选地，所述含水悬浮液包含20-40重量％的无机材料、5-20重量％的粘结剂和40-75重量％的水。
此外，根据本发明方法的变化形式，在步骤c)或步骤d)中形成的含水悬浮液的优选形式的特征在于，自粘结颜料粒子的平均粒径为0.1-10μm，优选为0.1-2μm，这是使用由MALVERN公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量的。
本发明方法的步骤c)中获得的这种含水悬浮液或分散体是自粘结的，如实施例1所示。
本发明方法的一种可能的变化形式的特征在于，在步骤c)或任选的步骤d)之后，包括两个步骤f)通过热或机械浓缩方法增加在步骤c)或d)获得的含水悬浮液的浓度；g)通过使用至少一种分散剂和/或至少一种润湿剂来分散在步骤f)获得的含水悬浮液。
根据这种变化形式，所述一种或多种分散剂选自丙烯酸类或乙烯基类或烯丙基类聚合物和/或共聚物，例如下述单体中的至少一种单体的均聚物或共聚物，所述均聚物或共聚物为它们的完全酸性的形式或者为通过包含单价或多价阳离子或胺或其混合物的中和试剂部分中和或者完全中和的形式，所述单体例如是丙烯酸和/或甲基丙烯酸，衣康酸，巴豆酸，富马酸，马来酸酐或异巴豆酸，乌头酸，中康酸，芥子酸，十一碳烯酸，当归酸，和/或它们各自的酯，如烷基，芳基，烷基芳基，芳基烷基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，尤其是丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酰氨基甲基丙磺酸，丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺，乙二醇丙烯酸酯磷酸酯，乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯，丙二醇丙烯酸酯磷酸酯，丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯，氯化或硫酸甲基丙烯酰氨基丙基三甲铵，乙基氯或硫酸甲基丙烯酸酯三甲铵，以及它们的季铵化或者未季铵化的丙烯酸酯和丙烯酰胺对应物，和/或二甲基二烯丙基氯，乙烯基吡咯烷酮，乙烯基己内酰胺，二异丁烯，乙酸乙烯基酯，苯乙烯，α-甲基-苯乙烯，苯乙烯磺酸钠，乙烯基甲基醚和烯丙基胺。
这种或这些种分散剂也可选自在至少一种矿物材料存在下聚合的所述单体中的至少一种或者它们的混合物。
此外，应当指出，这种或这些种分散剂的分子量的优化取决于它们的化学性质。
此外，所述自粘结颜料粒子的含水分散体包含0.01-2重量％的分散剂。
根据这种变化形式，自粘结颜料粒子的含水分散体包含0.01-5重量％的润湿剂。
在本发明方法的最后步骤e)中，可干燥在步骤c)或步骤d)中获得的含水悬浮液或分散体，以获得干形式的自粘结颜料粒子，其包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂，以及任选地至少一种分散剂和至少一种润湿剂。
这个步骤由任何已知的干燥方法来完成，并且优选采用在稀释的介质中喷雾的干燥方法。
在根据本发明的方法中，步骤e)的结果在于干形式的自粘结颜料粒子，其包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂，其特征在于它们包含70-97.5重量％的无机材料和2.5-30重量％的粘结剂，更优选85-95重量％的无机材料和5-15重量％的粘结剂。
此外，在一种变化形式中并且根据一种优选的形式，所述自粘结颜料粒子的平均直径为5-100μm，更优选为10-30μm，这是使用由MALVERN公司出售的MasterSizerTMS粒度计来测量的。
具体实施例方式
现在通过实施例说明本发明，实施例并不限制本发明的范围。
实施例1本实施例涉及由大理石和两种粘结剂悬浮液制备含水悬浮液形式的自粘结颜料粒子的方法。
为此，该方法的第一步骤a)在于通过以等于20％的干物质重量含量制成大理石在水中的悬浮液，从而形成1000g干重的具有0.8μm平均粒径的大理石的含水悬浮液。
通过将BASF公司出售的AcronalTMS728粘结剂含水悬浮液稀释至等于20％的干物质重量含量来完成该方法的步骤b)。
通过在具有固定圆筒和旋转脉冲发生器的Dyno-MillTM型磨机中连续加入大理石悬浮液和粘结剂悬浮液来完成步骤c)，磨机的研磨体包括直径为1.0-1.4mm的玻璃球。
在16分钟的研磨之后，通过向磨机中加入粘结剂的第二含水悬浮液来继续步骤d)，该粘结剂的第二含水悬浮液是通过将BASF公司出售的PolygenTMWE4稀释至等于20％的干物质重量含量而获得的。
研磨体占据的总体积等于460cm3，而它的重量等于820g。
研磨腔室的体积为600cm3。
磨机的圆周速度为10m·s-1。
碳酸钙悬浮液以33升/小时的速度再循环。
每次研磨试验中的温度保持在约25℃。
在研磨结束时(85分钟)，在烧瓶中取出所获得的自粘结颜料粒子的悬浮液样品。使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量悬浮液的粒度分布，并且85％的粒子具有小于或等于1μm的平均直径。
如此获得的产品是自粘结颜料粒子的含水悬浮液，其具有等于20％的碳酸钙的干物质重量含量，使用MasterSizerTMS粒度计测量的等于0.5μm的平均粒径，和等于100/9.5/0.5干物质重量比的大理石/AcronalTMS728/PolygenTMWE4之比。
在此实施例中，使用由METTLER TOLEDOTM公司出售的差热分析机(ATD)TGA/SDTA 851e来说明一方面是矿物-自粘结颜料粒子粘结剂对与另一方面是简单混合物之间的区别示例。加热条件为从25℃到350℃，每分钟升高5℃的温度。
作为对比，对纯产品(大理石和粘结剂)进行相同的测定。
图1说明根据本发明的矿物-自粘结颜料粒子粘结剂对与简单的矿物-粘结剂混合物之间的区别。
为了证明如此获得的颜料粒子的自粘结性质的合适性，使用膜过滤方法配制片剂。
使用由中空钢管生产的高压压滤机类型的机器。所述管在顶端被盖子所封闭，并在底端包含过滤膜。
然后加入80ml体积的仅包含无机材料的悬浮液(其用于生产对照样品)，或根据本发明的悬浮液(其用于生产试验用样品)。
然后施加15巴的恒定压力，这使得能够除去水，直到获得20mm厚的片剂。
然后在自由空气中干燥样品1周。
文件 “Modified calcium carbonate coatings with rapidabsorption and extensive liquid update capacity”(Colloids andSurfaces A，236(1-3)，2003，第91-102页)中详细描述了使用的装置和方法。
使用盘式磨机(Jean Wirtz，Phoenix 4000)研磨颜料粒子的准圆柱形实心块，其为直径25mm和厚度约15mm的盘状样品的形式。文件“Fluid transport into porous coating sructuressome novelfindings”(Tappi Journal，83(5)，2000，第77-78页)中描述了该操作步骤。
获得的样品在具有WN158988控制单元的Zwick-Roell拉伸机上进行抗压碎试验，使用棒/平板系统(具有半球形端部)。单元的力为20kN。
在10mm的长度上以3mm·min-1的速度压碎样品。对于此实施例和以下实施例，在图2中示出了2mm变形的力的值。
图2说明根据本发明的自粘结颜料粒子的自粘结能力对于以下样品测量在压碎试验中2mm变形的力-根据本发明的自粘结颜料粒子的悬浮液的样品，-根据实施例1所述的方法，由仅包含用于本发明的矿物材料的含水悬浮液配制的样品(2)。
图2清楚地表明，根据本发明的方法能够获得自粘结颜料粒子，其中矿物粒子之间的粒子间内聚力比初始矿物材料情况下要高得多。对于实施例1观察到了这种现象，而且对于随后将描述的实施例2-4也观察到了这种现象。
表1和1b说明根据本发明的粒子和初始矿物粒子的粒度分布。
表1粒度分布，在使用本发明方法获得的自粘结颜料粒子的悬浮液的情况下(1)使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计进行测量，在初始无机材料的悬浮液的情况下(2)使用由MICROMERITICS公司出售的SedigraphTM5100进行测量。
表1b以下物质的参数D50(％)和D90(％)的值(直径测量结果，对于该直径测量结果来说，分别为50体积％和90体积％的粒子具有小于或等于这个值的直径)-使用本发明方法获得的自粘结颜料粒子(1)-初始无机材料(2)
表1和1b证明，在根据本发明获得的自粘结颜料粒子的情况下，粒子尺寸相对于初始无机材料显著减小。
实施例2此实施例涉及由大理石和苯乙烯-丁二烯粘结剂制备含水悬浮液形式的自粘结颜料粒子的方法。
为此，该方法的第一步骤a)在于通过以等于20％的干物质重量含量制成大理石在水中的悬浮液，从而形成具有0.85μm平均粒径的大理石的含水悬浮液。
对于该方法的第二步骤b)，以50％的重量含量使用DOW CHEMICALS公司的粘结剂DL 966的含水悬浮液。
然后通过用与实施例1中所用相同的装置来共研磨在步骤a)中获得的大理石悬浮液和在步骤b)中获得的粘结剂悬浮液，从而进行该方法的步骤c)。
在研磨结束时(30分钟)，在烧瓶中取出所获得的自粘结颜料粒子的悬浮液样品。使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量悬浮液的粒度分布，并且75％的粒子具有小于或等于1μm的平均直径。
如此获得的产品是自粘结颜料粒子的含水悬浮液，其具有等于21％的碳酸钙的干物质重量含量，使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量的等于0.65μm的平均粒径以及等于100/10重量比的碳酸钙/粘结剂之比。
用根据实施例1所述方法的压碎试验测量所述粒子的粘结能力，并在图2中显示。图2表明，根据本发明的方法能够获得自粘结颜料粒子，其中矿物粒子之间的粒子间内聚力比初始矿物材料的情况高得多。
表2和2b说明根据本发明的粒子和初始矿物粒子的粒度分布。
表2粒度分布，在使用本发明方法获得的自粘结颜料粒子的悬浮液的情况下(1)使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计进行测量，在初始无机材料的悬浮液的情况下(2)使用由MICROMERITICS公司出售的SedigraphTM5100进行测量。
表2b以下物质的参数D50(％)和D90(％)的值(直径测量结果，对于该直径测量结果来说，分别为50体积％和90体积％的粒子具有小于或等于这个值的直径)-使用本发明方法获得的自粘结颜料粒子(1)
-初始无机材料(2)
表2和2b证明，在根据本发明获得的自粘结颜料粒子的情况下，粒子尺寸相对于初始无机材料显著减小。
实施例3此实施例涉及由沉淀碳酸钙(PCC)和两种粘结剂悬浮液制备含水悬浮液形式的自粘结颜料粒子的方法。
为此，该方法的第一步骤a)在于通过以等于20％的干物质重量含量制成沉淀碳酸钙在水中的悬浮液，从而形成具有1.8μm平均粒径的沉淀碳酸钙的含水悬浮液。
对于该方法的第二步骤b)，以等于20％的干物质重量含量使用由BASF公司出售的AcronalTMS728粘结剂的第一含水悬浮液，和以等于20％的干物质重量含量使用由BASF公司出售的PolygenTMWE4粘结剂的第二含水悬浮液。
然后通过用与实施例1相同的装置来共研磨三种悬浮液。
在研磨结束时(30分钟)，在烧瓶中取出所获得的自粘结颜料粒子的悬浮液样品。使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量悬浮液的粒度分布，并且83％的粒子具有小于或等于1μm的平均直径。
如此获得的产品是自粘结颜料粒子的含水悬浮液，其具有等于20％的沉淀碳酸钙的干物质重量含量，使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量的等于0.53μm的平均粒径，和等于100/9.5/0.5干物质重量比的PCC/AcronalTMS728/PolygenTMWE4之比。
用根据实施例1所述方法的压碎试验测量所述粒子的粘结能力，并在图2中示出。图2表明，根据本发明的方法能够获得自粘结颜料粒子，其中矿物粒子之间的粒子间内聚力比初始矿物材料的情况高得多。
表3和3b说明根据本发明的粒子和初始矿物粒子的粒度分布。
表3粒度分布，在使用本发明方法获得的自粘结颜料粒子的悬浮液的情况下(1)使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计进行测量，在初始无机材料的悬浮液的情况下(2)使用由MICROMERITICS公司出售的SedigraphTM5100进行测量。
表3b以下物质的参数D50(％)和D90(％)的值(直径测量结果，对于该直径测量结果来说，分别为50体积％和90体积％的粒子具有小于或等于这个值的直径)-使用本发明方法获得的自粘结颜料粒子(1)-初始无机材料(2)
表3和3b证明，在根据本发明获得的自粘结颜料粒子的情况下，粒子尺寸相对于初始无机材料显著减小。
实施例4本实施例涉及由滑石与二氧化钛的混合物以及通过混合淀粉和聚乙烯醇获得的粘结剂的溶液来制备自粘结颜料粒子的方法。
为此，本发明方法的第一步骤a)在于通过以等于48％的干物质重量含量制成滑石与二氧化钛(以1∶1的干重量比)在水中的悬浮液，从而制备具有13μm平均直径的滑石和具有小于0.2μm平均直径的二氧化钛的含水悬浮液。
本发明方法的步骤b)如下进行稀释由OMYA Peralta公司出售的聚乙烯醇MowiolTM4-88含水悬浮液，直到达到等于34％的干物质重量含量，同时在90℃的温度下搅拌20分钟，同时制备干物质重量含量等于22％的淀粉溶液，同时在90℃的温度下搅拌20分钟。
此后，用与实施例1中相同的装置来共研磨所得的悬浮液。
在研磨结束时(30分钟)，在烧瓶中取出所获得的自粘结颜料粒子的悬浮液样品。使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量悬浮液的粒度分布，并且28％的粒子具有小于或等于1μm的平均直径。
如此获得的产品是自粘结颜料粒子的含水悬浮液，其具有等于37％的滑石和二氧化钛的干物质重量含量，使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量的等于46μm的平均粒径，和等于100/10重量比的滑石和二氧化钛/聚合物粘结剂之比。
用根据实施例1所述方法的压碎试验测量所述粒子的粘结能力，并在图2中示出。图2表明，根据本发明的方法能够获得自粘结颜料粒子，其中矿物粒子之间的粒子间内聚力比初始矿物材料的情况高得多。
表4和4b说明根据本发明的粒子和初始矿物粒子的粒度分布。
表4粒度分布，在使用本发明方法获得的自粘结颜料粒子的悬浮液的情况下(1)使用由MALVERNTM公司出售的MasterSizerTMS粒度计进行测量，在初始无机材料的悬浮液的情况下(2)使用由MICROMERITICS公司出售的SedigraphTM5100进行测量。
表4b以下物质的参数D50(％)和D90(％)的值(直径测量结果，对于该直径测量结果来说，分别为50体积％和90体积％的粒子具有小于或等于这个值的直径)-使用本发明方法获得的自粘结颜料粒子(1)-初始无机材料(2)
表4和4b证明，在根据本发明获得的自粘结颜料粒子的情况下，粒子尺寸相对于初始无机材料显著减小。
实施例5此实施例说明根据本发明的制备方法的变化形式，用于由大理石和两种粘结剂悬浮液制备颜料自粘结粒子的含水悬浮液。
为此，利用与实施例1中相同的材料和相同的操作条件制备实施例1的自粘结颜料粒子的含水悬浮液，其具有等于20％的碳酸钙的干物质重量含量，由MasterSizerTMS测量的0.50μm的平均粒径，和等于100/9.5/0.5干物质重量比的大理石/AcronalTMS728/PolygenTMWE4之比。
一旦获得这种自粘结颜料粒子的含水悬浮液，就将它放入以5,500rpm旋转的Rouan YXY离心机中，以提高其干物质浓度。
在离心机中6分钟后，所得的含水悬浮液具有58％的干物质含量。
一旦获得这种浓缩的自粘结颜料粒子的含水悬浮液，就使用以3000rpm的速度旋转的PendraulikTM搅拌器使这种悬浮液分散，并连续加入相对于颜料粒子干重为0.5干重％的润湿剂，即苯乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸/丙烯酸共聚物，和相对于颜料粒子干重为0.1干重％的分散剂，即丙烯酸/马来酸酐共聚物，然后加入为了获得55％干物质浓度所需用量的水。
所得BrookfieldTM粘度值在100rpm下为106mPa·s。
实施例6此实施例也说明根据本发明的方法的另一变化形式。
为此，用与实施例1中相同的材料和相同的操作条件来制备实施例1的自粘结颜料粒子的含水悬浮液，其具有等于20％的碳酸钙的干物质重量含量，由MasterSizerTMS测量的0.50μm的平均粒径，和等于100/9.5/0.5干物质重量比的大理石/AcronalTMS728/PolygenTMWE4之比。
一旦获得这种自粘结颜料粒子的悬浮液，则使用压滤机以使悬浮液的干物质浓度增加至等于65.4％的值。
一旦获得这种浓缩的自粘结颜料粒子的含水悬浮液，就使用以3000rpm的速度旋转的PendraulikTM搅拌器使这种悬浮液分散，并连续加入相对于颜料粒子干重为0.17干重％的润湿剂(TamolTMNN9104)和相对于颜料粒子干重为0.59干重％的分散剂(Coatex P70)。
在储存14天之后测量的BrookfieldTM粘度是在100rpm下为1630mPa·s。
权利要求
1.干形式或者含水悬浮液或分散体形式的自粘结颜料粒子的制备方法，包括以下步骤a)形成至少一种无机材料的一种或多种含水悬浮液，并将它或它们引入到磨机中，以备步骤c)使用，b)形成或获取至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，并将它或它们引入到磨机中，以备步骤c)使用，c)共研磨在步骤a)中获得的该一种或多种含水悬浮液与在步骤b)中获得的该一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，以获得自粘结颜料粒子的含水悬浮液，d)任选地，共研磨在步骤c)中获得的含水悬浮液与至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，e)任选地，干燥在步骤c)中或者在步骤d)中获得的含水悬浮液。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤a)中形成的一种或多种无机材料含水悬浮液包含1-80干重％的无机材料。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，在步骤a)中形成的一种或多种无机材料含水悬浮液包含15-60干重％的无机材料。
4.根据权利要求1-3之一的方法，其特征在于，在步骤a)中形成的所述一种或多种无机材料含水悬浮液包含一种或多种无机材料。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述一种或多种无机材料选自金属氧化物，氢氧化物，亚硫酸盐，硅酸盐和碳酸盐，如碳酸钙，白云石，高岭土，滑石，石膏，二氧化钛，缎光白或三氢氧化铝以及它们的混合物。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述一种或多种无机材料选自天然形式或沉淀形式的碳酸钙或者它们的混合物。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述一种或多种无机材料是选自白垩，大理石，方解石或者它们的混合物的天然碳酸钙。
8.根据权利要求1-7之一的方法，其特征在于，在步骤b)中形成的至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液包含1-50重量％的至少一种粘结剂，更优选5-20重量％的至少一种粘结剂。
9.根据权利要求1-8之一的方法，其特征在于，步骤b)的一种或多种粘结剂选自半结晶胶乳，或者选自可溶性粘结剂的乳液胶乳或者溶液，该可溶性粘结剂例如是聚乙烯醇，聚乙酸乙烯酯，淀粉，酪蛋白，蛋白质，羧甲基纤维素(CMC)，乙基羟乙基纤维素(EHEC)，或者它们的混合物。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，该半结晶胶乳优选选自聚乙烯蜡的乳液或者聚乙烯与其它单体单元如丙烯酸或其它单体的中和形式的共聚物或者它们的混合物。
11.根据权利要求9的方法，其特征在于，乳液胶乳选自丙烯酸酯的共聚物。
12.根据权利要求1-11之一的方法，其特征在于，在步骤c)中形成的悬浮液具有在获得的悬浮液中包含的无机材料与粘结剂之间的比例为99至1重量比。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，在获得的悬浮液中包含的无机材料与粘结剂之间的比例为70至30重量比。
14.根据权利要求1-13之一的方法，其特征在于，如此形成的自粘结颜料粒子的平均粒径为0.1-10μm，这是使用由MALVERN公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量的。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，如此形成的自粘结颜料粒子的平均粒径为0.1-2μm，这是使用由MALVERN公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量的。
16.根据权利要求1-15之一的方法，其特征在于，它包括以下步骤a)形成至少一种无机材料的一种或多种含水悬浮液，并将它或它们引入到磨机中，以备步骤c)使用，b)形成或获取至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，并将它或它们引入到磨机中，以备步骤c)使用，c)共研磨在步骤a)中获得的该一种或多种含水悬浮液与在步骤b)中获得的该一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，以获得自粘结颜料粒子的含水悬浮液，d)任选地，共研磨在步骤c)中获得的含水悬浮液与至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，f)通过热或机械浓缩方法增加在步骤c)或d)获得的含水悬浮液的浓度；g)通过使用至少一种分散剂和/或至少一种润湿剂来分散在步骤f)获得的含水悬浮液。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于，该一种或多种分散剂选自丙烯酸类或乙烯基类或烯丙基类聚合物和/或共聚物，例如下述单体中的至少一种单体的均聚物或共聚物，所述均聚物或共聚物为它们的完全酸性的形式或者为通过包含单价或多价阳离子或胺或其混合物的中和试剂部分中和或者完全中和的形式，所述单体例如是丙烯酸和/或甲基丙烯酸，衣康酸，巴豆酸，富马酸，马来酸酐或异巴豆酸，乌头酸，中康酸，芥子酸，十一碳烯酸，当归酸，和/或它们各自的酯，如烷基，芳基，烷基芳基，芳基烷基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，尤其是丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酰氨基甲基丙磺酸，丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺，乙二醇丙烯酸酯磷酸酯，乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯，丙二醇丙烯酸酯磷酸酯，丙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯，氯化或硫酸甲基丙烯酰氨基丙基三甲铵，乙基氯或硫酸甲基丙烯酸酯三甲铵，以及它们的季铵化或者未季铵化的丙烯酸酯和丙烯酰胺对应物，和/或二甲基二烯丙基氯，乙烯基吡咯烷酮，乙烯基己内酰胺，二异丁烯，乙酸乙烯基酯，苯乙烯，α-甲基-苯乙烯，苯乙烯磺酸钠，乙烯基甲基醚和烯丙基胺，或者选自在至少一种矿物材料存在下聚合的所述单体中的至少一种或者它们的混合物。
18.根据权利要求16或17的方法，其特征在于，加入0.01-2重量％的至少一种分散剂。
19.根据权利要求16的方法，其特征在于，加入0.01-5重量％的至少一种润湿剂。
20.包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂的自粘结颜料粒子的含水悬浮液，其特征在于，它由根据权利要求1-15之一的方法获得。
21.由根据权利要求1-15之一的方法获得的包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂的自粘结颜料粒子的含水悬浮液，其特征在于，它是自粘结的。
22.根据权利要求20或21之一的包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂的自粘结颜料粒子的含水悬浮液，其特征在于，它包含5-80重量％的无机材料、1-30重量％的粘结剂和19-94重量％的水，优选地，它包含20-40重量％的无机材料、5-20重量％的粘结剂和40-75重量％的水。
23.包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂的自粘结颜料粒子的含水分散体，其特征在于，它由根据权利要求16-19之一的方法获得。
24.由根据权利要求16-19之一的方法获得的包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂的自粘结颜料粒子的含水分散体，其特征在于它是自粘结的。
25.根据权利要求23或24之一的包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂的自粘结颜料粒子的含水分散体，其特征在于，它包含5-80重量％的无机材料、1-30重量％的粘结剂、19-94重量％的水、0.01-2重量％的至少一种分散剂和/或0.01-5重量％的至少一种润湿剂，优选地，它包含20-40重量％的无机材料、5-20重量％的粘结剂、40-75重量％的水、0.01-2重量％的至少一种分散剂和/或0.01-5重量％的至少一种润湿剂。
26.根据权利要求1-15之一的方法，其特征在于，在步骤e)中形成的自粘结颜料粒子包含70-97.5重量％的至少一种无机材料和2.5-30重量％的至少一种粘结剂。
27.根据权利要求26的方法，其特征在于，在步骤e)中形成的自粘结颜料粒子包含85-95重量％的至少一种无机材料和5-15重量％的至少一种粘结剂。
28.根据权利要求1-15之一和根据权利要求26或27之一的方法，其特征在于，在步骤e)中形成的自粘结颜料粒子的平均直径为5-100μm，这是使用由MALVERN公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量的。
29.根据权利要求28的方法，其特征在于，在步骤e)中形成的自粘结颜料粒子的平均直径为10-30μm，这是使用由MALVERN公司出售的MasterSizerTMS粒度计测量的。
30.由根据权利要求1-19和26-29之一的方法获得的包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂的自粘结颜料粒子，其特征在于，它们包含70-97.5重量％的至少一种无机材料和2.5-30重量％的至少一种粘结剂，优选地，它们包含85-95重量％的至少一种无机材料和5-15重量％的至少一种粘结剂。
全文摘要
本发明涉及包含至少一种无机材料和至少一种粘结剂的干形式或者含水悬浮液或分散体形式的自粘结颜料粒子的生产方法，所述方法包括以下步骤a)形成至少一种无机材料的一种或多种含水悬浮液，并将它或它们引入到磨机中，以备步骤c)使用，b)形成或获取至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，并将它或它们引入到磨机中，以备步骤c)使用，c)共研磨在步骤a)中获得的该一种或多种含水悬浮液与在步骤b)中获得的该一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，以获得自粘结颜料粒子的含水悬浮液，d)任选地，共研磨在步骤c)中获得的含水悬浮液与至少一种粘结剂的一种或多种含水溶液或悬浮液或乳液，e)任选地，干燥在步骤c)中或者在步骤d)中获得的含水悬浮液，f)通过热或机械浓缩方法增加在步骤c)或d)获得的含水悬浮液的浓度，g)通过使用至少一种分散剂和/或至少一种润湿剂来分散在步骤f)获得的含水悬浮液。
文档编号C09C1/02GK1984968SQ200580023478
公开日2007年6月20日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月13日
发明者P·甘恩, J·舍尔科普夫 申请人:Omya发展股份公司