[发明专利]颜料颗粒组合物、它的制造方法及其用途

说明书

本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的颜料颗粒组合物。

这样的组合物通常包含碳酸钙颗粒和颜料颗粒。

本发明还涉及根据权利要求22前序部分所述的制造颜料颗粒组合物的方法，以及还涉及根据权利要求40-44的前序部分的漆、涂料、填料、聚合物和印刷油墨组合物。

因为它高的折射率，二氧化钛被用作漆、印刷油墨和许多其他涂料组合物中以及用于填料中的光散射性白色颜料。

二氧化钛是昂贵的和难以再循环的。为了降低所需的量，典型地将二氧化钛与增充剂相混合，但是必须将增充剂的量保持得非常小，否则会失去用二氧化钛所获得的光学性能，特别是所获的不透明度，其特别对于漆和涂料组合物而言是非常重要的，对于填料来说也是非常重要的。

本发明的目标是消除与已知工艺有关的缺点和产生全新的颜料组合物，在其中能够降低光散射性颜料的量，而不会降低所获得的光学性能，特别是不透明度。

本发明是基于这样的构思，即，在颜料颗粒的周围形成包含沉淀碳酸钙颗粒的壳，该壳至少部分地包围着一个或者数个颜料颗粒。

在这种情况中，根据本发明，碳酸钙颗粒至少主要进行碳酸化，以使得它们彼此结合来形成碳酸钙结构。这些结构包含一个或数个颗粒，但是通常为仅仅一个或两个颜料颗粒，其与碳酸钙一起形成了基本上不透明的且稳定的颜料-碳酸钙聚集体。

可以例如通过如下来制造这样的组合物：

-将包含颜料颗粒的带有氢氧化钙的含水浆料雾化到带有二氧化碳的气体中，以碳酸化该氢氧化钙；

-选择含水浆料中的氢氧化钙的量以使颜料组合物中的碳酸钙百分比等于预定的重量百分比；

-将该氢氧化钙碳酸化以碳酸化该碳酸钙颗粒来将其彼此附着；和

-该碳酸化持续到基本上全部的氢氧化钙已经转化成为碳酸钙。

可以将本发明的组合物作为颜料，用于漆中，用于纸张或者纸板中的涂料组合物中，用于纸张或者纸板中的填料组合物中，用于塑料或者印刷油墨中。

更具体的，本发明的组合物主要特征在于权利要求1的特征部分所述的特征。

本发明的方法进而特征在于权利要求22的特征部分所述的特征，本发明的漆、涂料、填料、聚合物和印刷油墨组合物的特征在于权利要求40-44的特征部分所述的特征。

本发明的用途特征在于权利要求47所述的特征。

使用本发明能够实现相当大的优点。因此，依靠该颜料组合物实现优异的不透明性，并且还可以将它作为替代品，用于代替例如漆组合物中的大于50重量％的白色颜料二氧化钛。

我们已经发现当颜料颗粒是二氧化钛时，通过施加所述碳酸钙改变而能够获得的不透明度(二氧化钛和碳酸钙的重量比已经为10∶90...30∶70)在其中部分或者全部的二氧化钛被碳酸钙所代替的应用中至少几乎和100％二氧化钛一样好。

本发明组合物的优异性能主要归因于这样的事实，即，颜料颗粒通过所述碳酸钙结构来彼此分开使得它们之间的距离至少是大约60nm，优选至少大约100nm，最适宜为至少大约120nm。

因为碳酸钙的价格明显低于二氧化钛或者许多其他的光散射性颜料颗粒，因此本发明带来了颜料成本的明显降低。

特别关于二氧化钛，重要的要指出的是在白色遮盖性颜料市场中不存在真正的替代它(即，二氧化钛)的产品。但是，使用二氧化钛的缺点是它的团聚倾向，在此情况中它的光散射能力明显下降。本发明另一优点是我们现在已经发现有效利用钛的高折射率(光散射率)的方式。在本发明壳的制造中，可以使用非常成本有效的材料，即，氧化钙/氢氧化钙和二氧化碳来替代昂贵的二氧化钛。

在纸张和纸板应用中，与二氧化钛有关的另外一个问题是它的保持质量通常很差，该特性通过使用本发明的产品得到改善，因为这种产品具有比二氧化钛更大的粒度和更低的密度。更大和更轻的颗粒更容易保持在纤维网络中，并且不会与水一起除去(机械保持)。

该制造方法是简单的和工业上有用的：它非常快，并且它是非常有效的碳酸化方法。碳酸盐壳的产生是原位进行的，在此情况中不需要单独制造PCC。

该方法可以在工业规模上使用。根据本发明优选的实施方案，颜料组合物的制造是连续进行的。

在下面借助于详细的解释和附图来更清楚的说明本发明，其中

图1a和1b是根据本发明所制造的碳酸钙-颜料颗粒组合物的电子显微照片；

图2示意性表示了作为例子的本发明的沉淀反应器之一的的垂直横截面；

图3示意性表示了作为例子的雾化器的水平横截面图，该雾化器安装在图2的沉淀反应器中；

图4示意性表示了作为例子的本发明的第二沉淀反应器的垂直横截面；