沉淀碳酸钙、其制造方法及其用图
【专利说明】沉淀碳酸巧、其制造方法及其用途
[0001] 要求于2013年3月18日提交的欧洲申请号13159828.6(出于所有目的将此申请 的全部内容通过引用结合在此）的优先权的本发明设及呈干的形式或呈浆料形式的沉淀碳 酸巧、其制造方法及其用途，尤其是其作为遮光剂、值得注意地在制造涂剂、塑料或纸张中 的用途。本发明还设及用来生产涂剂、纸张和纸张涂料的具体方法，W及用来产生增塑溶胶 和密封剂的具体方法。
[0002] 使用沉淀碳酸巧颗粒作为例如在纸张和涂剂中的填充剂是本领域中已知的，包括 使用具有特定形状的沉淀碳酸巧颗粒。例如，美国专利4, 824, 654披露了生产针状碳酸巧 颗粒的方法，运些颗粒作为多种材料巧日橡胶、纸张、塑料和涂剂）的填充剂或增强材料是有 用的。根据所述专利，运些颗粒具有5帕-100化的平均长度W及0.2帕-5化的平均直 径，并且可能给予材料高平滑度和光泽。
[0003] 另一个实例由欧洲专利申请EP-A-2 292 701给出，该专利披露了用于制备分散 的碳酸巧的水性悬浮液的方法，其中获得的所述悬浮液的涂料提供了不透明特性或具有特 定的光散射系数S，此类悬浮液包含分散的碳酸巧和碱金属碳酸盐和/或碱金属碳酸氨盐 并且特别适合于纸张涂料、纸张质量填料（papermassfilling)、涂剂和塑料涂料领域。干 的沉淀碳酸巧还可W用于制造增塑溶胶和密封剂。
[0004] 当寻求高不透明度时，比如在干燥W便给出消光或丝光（即，中度光泽的）光洁度 (finishes)的涂剂中，将硫化锋和，最经常的，二氧化铁用作遮光剂，如在EP0634463中披 露的。
[0005] 然而，二氧化铁具有昂贵运一缺点。此外，二氧化铁的典型工业制造过程是对环境 不友好的。因此，对具有良好的乳浊特性而成本有限的遮光剂存在需求。
[0006] 本发明的目的是，除其他之外，提供遮光剂，该遮光剂显示出卓越的乳浊特性同时 相较于已知的高品质遮光剂巧日二氧化铁）具有合理的成本，并且是容易适用的。
[0007] 根据一个方面，本发明设及沉淀碳酸巧，该沉淀碳酸巧包含至少部分地呈由至少 两个相互连接的初级颗粒构成的纳米纤维或纳米链状团聚体形式的颗粒，并且该沉淀碳酸 巧任选地包含偏=角面体颗粒。
[0008] 根据另一个方面，本发明设及沉淀碳酸巧("PCC")颗粒的浆料。该浆料优选地是 水性浆料。
[0009] 现在详细地描述该沉淀碳酸巧和对应的浆料。
[0010] 该浆料包含优选地按重量计20%至60%量的沉淀碳酸巧。
[0011] 优选地，沉淀碳酸巧的含量是等于或大于按重量计26%、更优选地等于或大于按重 量计27%、并且仍然更优选地等于或大于按重量计28%。尤其优选地，沉淀碳酸巧的含量是 等于或大于按重量计30%。优选地，沉淀碳酸巧的含量是等于或低于按重量计50%。沉淀碳 酸巧的含量的优选范围是从等于或大于按重量计28%至等于或低于按重量计45%。
[0012] 该PCC的初级颗粒是长斜方形和偏S角面体。虽然运些长斜方形通过团聚形成狭 长实体(即纳米链或纳米纤维)，运些偏=角面体本身是狭长实体。
[0013] 因此，运些PCC颗粒的结构至少部分地由显示出狭长形状的PCC实体(颗粒或团聚 体）构成；即，它们具有〉I的长径比。运些狭长实体的具体特征是它们组合在一起W便形 成微壳。
[0014]因此，该浆料包含PCC颗粒的狭长实体。术语"狭长实体"尤其指代纳米纤维和纳 米链状团聚体W及偏=角面体。纳米纤维或纳米链状团聚体和偏=角面体形成微壳。
[0015]该浆料包含呈由至少两个相互连接的初级颗粒(常常是长斜方形）构成的纳米纤 维或纳米链状团聚体形式的颗粒。运些颗粒是具有优选范围的较低端中的沉淀碳酸巧含量 的浆料中的主要颗粒。
[0016]具有相对高的沉淀碳酸巧含量的浆料，例如，在含有等于或大于按重量计28%的 浆料中，并且尤其是在含有等于或大于按重量计30%的沉淀碳酸巧的浆料中，还包含呈偏 =角面体形式的沉淀碳酸巧。运些偏=角面体也形成微壳。该浆料中的沉淀碳酸巧的浓度 越高，替代呈纳米纤维形式的沉淀碳酸巧的偏=角面体的含量越高。
[0017]确实，已经出人意料地发现，与使用其他碳酸巧等级相比，所述碳酸巧颗粒展现出 改善的乳浊特性同时保持了消光修饰(matfinish),允许制备显示出组合物自身和/或将 所述组合物固化或干燥后获得的产品的改善的不透明度的组合物。因此可能制备具有改善 的不透明度和消光修饰的组合物。还可能替换至少部分高品质遮光剂如二氧化铁，而不降 低组合物和/或将所述组合物固化或干燥后获得的产品的不透明度，运对于高性能涂剂具 有极高的经济利益。特别是在涂剂中，使用根据本发明的PCC可W替代Ti化含量的最高达 60wt%，而不影响获得的组合物的不透明度。
[001引在本发明中，术语"遮光剂"旨在表示W下的物质，运种物质当添加到材料中时使 运种材料不透明或至少增加运种材料的不透明度。不透明度与该材料的光散射系数S和光 吸收系数K相关，更高的S和/或更低的K对应于更高的不透明度。不透明度在消光涂剂 和纸张中是尤其重要的。
[0019]术语"涂剂"旨在指代包含颜料的任何液态的、可液化的、或胶黏的组合物，更特 别地是液态的或可液化的组合物，该涂剂在W薄层施用到基底上之后转化成不透明的固体 膜。此类固体膜最常用于保护物品(例如墙壁)、为物品(例如墙壁）上色或提供纹理。
[0020] 术语"颗粒"理解为是指物理和化学地自主的实体。术语"初级颗粒"指的是沉淀 碳酸巧的基本颗粒。主要初级颗粒是如上文解释的长斜方形和偏=角面体。
[0021] 在术语"纳米纤维"和"纳米链状团聚体"中，前缀"纳米"是指运些纳米纤维或纳 米链状团聚体具有在纳米级的特征尺寸、优选地平均小于500nm的特征尺寸、更优选地平 均小于250nm的特征尺寸、并且特别是平均小于200nm的特征尺寸。在纳米纤维或纳米 链状团聚体中，所述特征尺寸是平均直径。
[002引术语"纳米纤维"旨在指代具有小于500皿的特征尺寸（即平均直径)、优选地小于 250nm的平均直径，并且特别是小于200nm的平均直径的狭长实体。术语"纳米链状团聚 体"旨在指代具有小于500nm的特征尺寸（即平均直径)、优选地小于250nm、并且特别是 小于200nm的平均直径的狭长实体。纳米纤维与纳米链状团聚体的区别主要在于单独的 初级颗粒不再能区分出来并且形成例如在电子显微照片上显示为均匀且平坦的纳米纤维， 无论多大的放大率。纳米链状团聚体中，初级颗粒保持了它们的个性并且保持可见，例如在 电子显微镜下。纳米链状团聚体还可W被称为"纳米串珠（nanorosary)"。
[0023]术语"偏S角面体"指的是呈现在从80nm至300nm、并且优选地从100nm至200 nm范围内的初级粒径（particle size)的狭长PCC初级颗粒。此类初级粒径是该颗粒的较 小尺寸的代表。
[0024]本发明的必要特征在于W下事实：运些沉淀碳酸巧颗粒的至少一部分是呈狭长实 体的形式。如W上已经描述的，运些狭长实体常常属于纳米纤维或纳米链状团聚体的类型， 此类纳米纤维或纳米链状团聚体由至少两个相互连接的初级颗粒构成并且因此具有狭长 的形态；或者它们是也具有狭长形态的偏=角面体基本颗粒。
[00巧]本发明中，沉淀碳酸巧颗粒是优选地W按碳酸巧颗粒的重量计至少1%的量呈狭 长实体的形式存在。通常，沉淀碳酸巧颗粒是W按碳酸巧颗粒的重量计至少8%的量呈狭长 实体的形式存在。本发明中，沉淀碳酸巧颗粒是典型地W按碳酸巧颗粒的重量计至少10% 的量、更优选地W按碳酸巧的重量计至少15%的量呈狭长实体的形式存在。依赖于SEM(扫 描电子显微镜）或TEM(透射电子显微镜）图像分析，已经评估了狭长实体(它们是纳米纤维 或纳米链状团聚体、或偏=角面体)的量。所获得的值对应于相对于基本纳米颗粒总数量的 属于纳米纤维的基本颗粒的数量，该测量是在具有可接受的分辨率的区域内进行的。优选 测定在均匀化的样品中的量。
[0026] 根据本发明，运些初级颗粒优选地呈方解石晶体的形式。运些初级颗粒可能W各