專利名稱:含碳酸鹽的礦物填料、色素及其類似的材料的制作方法
本發(fā)明涉及含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料。
填料是指混合在材料，如粘接及涂敷材料，紙，塑料等中的大都比較便宜的物料，并用它來增加基材的體積和/或重量，也常用來改善工藝使用性能。在橡膠和合成的彈性材料中添加合適的添加劑，能改善其硬度，強度，塑性及延伸率。(這里添加劑被稱為增強劑)色素是實際上不溶于工作介質中的無機或有機的，多色或單色的著色劑。很多無機色素被用作填料，或者反過來用填料著色。色素常用于使油漆和涂敷材料著色，使塑料，紙，織物，水泥，混凝土，陶瓷，玻璃和搪瓷，化妝品及食品著色，并在印刷工業(yè)中作彩印劑以及藝術顏料。
在造紙和顏料，油漆工業(yè)中需要光澤度高，不透明度高的產品。西德專利(DE-PS)2733722提出一種連續(xù)制造磺基鋁酸鈣的方法，這種色素的顆粒大小為0.1～2.0微米，用作紙的涂敷物，是由氫氧化鈣和硫酸鋁反應生成。此法在一般的壓光條件下即能賦于印刷紙以及類似紙張良好的光澤，由于水合程度高而產生很高的白度，還由于形成的涂敷層厚而使紙具有較高的不透明度。西德專利1938162涉及一種涂敷紙及其類似物的方法，此法將由含聚合物的液態(tài)介質組成的涂料加在轉動帶上，可直接制造具有光滑和不透明度，勿需另外上光的光亮涂敷層。
DE-AS2026963涉及一種從天然和/或合成纖維或合成材料的箔造紙?zhí)貏e是再生紙的方法，在此法中，用強酸介質中輕度聚合的亞甲基脲直接沉淀在紙漿中或作為涂層涂敷在表面上。這樣可以改善紙的白色度和不透明度。
與紙有關的另一重要性質是留著值。留著值說明有多少混入紙漿的填料留著在成品中。以造紙為例，對此作較詳細的說明填料應理解為加入到紙漿中的材料。
造紙工業(yè)早就知道用礦物來源的填料代替昂貴而又不易獲得的纖維。各類紙中填料的含量為10～30%。此外，在造紙工業(yè)中應用填料的另一優(yōu)點在于，精細分散的填料填充了纖維之間的空隙，從而使紙的表面平整，光滑并使透光性降低，而這些是對印刷和書寫用紙的基本要求。但是，這種方法的缺點在于，提高填料的含量將使紙的上膠量減少，或者說，要達到相同的上膠量，需要添加更多的樹脂，此外，這種方法降低了紙的撒裂長度。
按其化學組成，填料分為硅酸鹽，硫酸鹽，碳酸鹽和氧化物。屬于硅酸類的高嶺土在造紙工業(yè)中具有最廣泛的用途，其主要原因是價格低廉和60～70%的留著率。留著率值說明，有多少混入紙漿的填料留著在成品紙中。
白堊屬碳酸鹽類，雖然工藝性能良好，但與高嶺土對比它的留著率僅為50～55%，從而其應用受到限制。用作填料的白堊是從微生物載體結構的殘骸經過淘洗制成的，這種有機物殘骸常見于自然界并大都有極小的細度，亦稱纖化石。用碳酸鈉從氯化鈣溶液中沉淀出來，或用二氧化碳從氫氧化鈣中沉淀出來的物料稱為沉淀碳酸鈣。
除了相當差的留著率外，天然的或沉淀碳酸鈣的另一工藝缺點在于，其對用于沉淀膠料的鋁的硫酸鹽-磷酸鹽有很敏感的性質。
西德專利(DE-PS)2737742提出利用造紙工業(yè)中的付產品作填料的問題。解決這個問題的方法是利用纖維生產工序中產生的硫酸鹽廢液苛化時得到的碳酸鈣作造紙用填料，得到的石灰漿需用一種酸或混合酸將PH值調整到5～12之間。這種水懸浮液的碳酸鈣含量最高可到75%。
其次，有關留著率度的資料見于西德專利(DE-PS)2551259及DE-AS1546240。
助留劑亦稱絮凝劑。纖維物質和填料在打漿機或漿槽中混合成紙漿，目標是兩種物質隨著漿流盡可能均勻而毫無損失地按要求的比例沉積在紙機的篩網上。在這個過程中填料和纖維物質，在粉碎狀態(tài)上情況差別相當大，以致在廢水中還能出現(xiàn)填料。衡量這種行為的標準是“總留著率”，即成品紙中的填料對填料(絕對干的)加入的總量(包括返回水＝白水中所含的填料)的百分比。要力求達到盡可能高的留著率(留著能力)，而纖維物質/填料/水體系中物理上復雜的膠體結構下存在很多影響因素，但在具體條件下不是所有的因素都能隨意改變的。
與在顏料，油漆，紙及塑料中使用填料、色素及類似物料有關的另一個重要性質是磨損。
根據(jù)DIN50320，“磨損”這一詞的意思是由于機械原因使細小粒子脫落而引起的用品表面發(fā)生的不良變化。德語中慣用的這個詞是從英語詞“Abrasion”轉來的，它們的意義幾乎完全相同。專業(yè)文獻中的磨損概念與DIN50320不同，它包括機械，化學和熱力等各種作用。(可與“腐蝕”概念相比較)。
在造紙工業(yè)中，填料與纖維及輔助材料一起以懸浮狀態(tài)存在于水中，它們與轉動和固定部件發(fā)生接觸，或者居于相互運動的部件之間，例如吸水輥的表層或造紙機的篩板。在這種情況下導致機器部件表面損傷。懸浮的色素作為顏色涂敷物的一個組成部份，其作用相同。為了獲得水相懸浮液中填料磨損作用的數(shù)據(jù)，發(fā)展了實驗室測試方法，例如借助于Einlehn AT1000磨損測試儀。
為了同樣的目的，在北美和斯堪地那維亞采用Volley測試儀及與之配套的專門測試方法。
由于與磨損相關的各個現(xiàn)象與測定的方法和設備有關，應在給出測定結果的同時，指出所用的測試方法。(A.Breunig und W.F.Hill，Verein Zellcheming，Berliner Allee 56，D-6100Darmstadt，Merkblatt V/27.5/75，ausgegeben am 23.Oktober 1975)。
另一個重要要求是在顆粒和涂敷材料之間的粘接盡可能牢固，使最終產品具有更好的機械性能(David L.Skinner und Edward L.Moon，27 th Annual Technieal Conference，1972，Section 15-F，Seite1 bis 4)。
已知，按目前的技術水平，特細的礦物填料是先經濕粉碎，后經干燥制備的，所得產品特別適用于顏料、油漆、塑料和造紙工業(yè)。通常在濕粉碎過程中添加有機分散劑，例如聚丙烯酸酯。這種方法制出的產品在干燥后產生很多團塊，并表現(xiàn)出很差的分散性。
細粒填料，色素和類似材料的最重要性質之一是其分散性，例如在聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚碳酸酯和聚乙烯等塑料，以及油漆合成樹脂粘接劑，軟化劑，紙等等中的分散性。而且填料或色素應盡可能精細地分布在另一種物質之中，例如上述的塑料，油漆，紙等等。促使分散的合適的方法為研磨法或基于超聲原理的設備。通常添加分散劑。分散劑可為無機或有機的，單體或聚合物，它們使兩組份之間的表面張力降低，同時促進浸潤從而使顆粒在分散劑存在下易于分散。
分散劑是具有防止色素，填料或樹脂顆粒聚結和結塊性質的物質，并使它們達到一種精細的分布，或者予先阻止聚集甚至沉淀的傾向。這些物質具有表面活性并用于制備(調制)帶填料及色素的涂敷料，改善不含樹脂的纖維漿的分布。分散劑中值得提及的是六偏磷酸鈉，焦磷酸鈉，烷基酚-聚乙二醇醚，烷基-芳基磺酸鹽。應將它們的應用限制在最小濃度。西德公開公報(DE-AS)2001381已經提及具有良好分散性的無機色素，其表面帶有基于聚羧酸，多元醇的非干性，變性脂肪酸的醇酸樹脂及C-原子大于6的脂肪酸。
(DE-OS)2456463公開一種制備細粒碳酸鈣分散液的方法，先將沉淀碳酸鈣在分散劑存在下均勻混合制取含水量為15～25%的懸浮液，再將懸浮液進行濕粉碎，為了得到粒度較細，密度較高，易于分散的碳酸鈣，將分散體干燥，轉化為可自由流動的產品。
DE-PS2908699提及一種生產具有改進的分散性的粉末色素的方法，按已知的方式將色素送入干燥器，表面活性劑直接在干燥器的涂敷區(qū)段內加到水相色素糊狀物上，涂敷區(qū)段與實際的干燥區(qū)段是隔開的，之后，被涂敷的色素在干燥器的干燥區(qū)段內干燥。
在DE-AS2921238中提及一種制備分散性良好，色素含量超過65%(重量)的色素的方法。此法利用一種有機酸的鹽使色素懸浮于水。此法的特征是將辛酸鹽作為有機酸鹽。
最后，DE-PS2346269提及一種制備濃度高，顆粒細的碳酸鈣分散液的方法，此法用CaO-含量為7～14%(重量)的鈣鹽的水溶液與含有150～250克/升CO2的碳酸鹽和5-10克/升CO2的酸式碳酸鹽的堿金屬碳酸鹽的水溶液作用，所得的碳酸鈣先均勻混合為含水量為15～25%(重量)的懸浮液，在稀釋到含水量最高可達40%(重量)之后，再送去濕粉碎。據(jù)稱，這種方法可以獲得濃度高，顆粒細的碳酸鈣分散液，其CaCO3粒度小于5微米，碳酸鈣含量可達80%(重量)。目前，通常用濕粉碎法制備細粒碳酸鈣，干燥后用于顏料和油漆工業(yè)，及塑料工業(yè)，甚至在某些情況下用于造紙工業(yè)。由于在干燥過程中形成結塊，分散性明顯降低。因此，顯而易見的辦法是轉而采用干粉碎，干法不存在干燥過程中產生結塊的缺點。這種干粉碎方法亦已見報導(例如US Patent 3022185)。
這種方法，正如所期望的那樣，實際上得到的產品的分散性，比用濕法加干燥得到的產品的分散性好。但是，應當注意，與已知的濕粉碎方法相比，已知的干粉碎方法所得到的產品具有較粗的顆粒分布，由于粒度較粗，自然分散性較差。這樣，總的看來，干粉碎法制得的產品的分散性比濕粉碎法加干燥所制得的產品的分散性無顯著的改善。
本發(fā)明的任務之一在于改進含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料的實用工藝性能，以適應其各種可能的用途。
根據(jù)本發(fā)明，解決此任務的方法是將市售的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料再次進行干法粉碎和/或按顆粒大小分級處理，使其具有如下特性a)對比因子(contrast factor)為1.2～2.1，b)平均粒徑0.5～2.5微米，c)顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內顆粒為30～98%(重量)，d)分散性，按照DIN53203以顆粒細度表示，為5～25微米。
上述解決問題的方法中所涉及的專業(yè)術語，將在下面用熟悉的專門概念及專業(yè)人員能夠獲得的文獻資料定義。
根據(jù)本專利申請書中敘述的發(fā)明制得的產品的所有細度特性是用美國Micromeritics公司制造的SEDIGRAPH儀器在重力場中用沉降分析法測定的。一般中等專業(yè)人員對這種設備都是熟悉的，在世界范圍內亦是用這種測定填料和色素的細度。測定是在0.1%(重量)的Na4P2O7的水溶液中進行的。借助于快速攪拌器和超聲波使試樣分散。
測出的粒度示于X-Y記錄器的瞬變值一總和曲線上(參見Belger，P.，Sehweizerische Vereingung der Lack-und Farben-Chemiker，ⅩⅦ.FATIPEC-Kongress，Lugano 23.bis 28.September 1984)，其中X軸表示以相當?shù)那蛐晤w粒的直徑表示的顆粒直徑，Y軸表示顆粒的重量百分比數(shù)。
下面定義的四種細度特征是從上述方法得到的曲線上讀出的或算出的。
1.粒度上限為本發(fā)明的產品或參比產品最大顆粒的直徑，單位為微米，皆是從上述方法得到的粒度分布曲線上讀出的。
2.本發(fā)明的產品或對比產品的平均顆粒直徑是Y軸值為50%(重量)所對應的X軸上讀出的顆粒直徑，單位為微米。
3.0.5～1.8微米范圍內顆粒的份額按下述方法計算顆粒直徑為1.8微米時從Y軸讀出的重量百分比值減去顆粒直徑為0.5微米時從Y軸上讀出的重量百分比值。
(關于上述三個定義亦可參見Belger，P.Schweizerische Vereinigung der Lack-und Farben-chemiker，ⅩⅦ.FATPEC-Kongress，Lngano，23-bis 28.September 1984)。
4.對比因子按下式計算(50%(重量)時的顆粒直徑(微米))/(20%(重量)時的顆粒直徑(微米)) ，其中顆粒直徑的單位為微米，按上述方法讀出。
5.分散性的測定，按照DIN53203以顆粒細度表示被測定的產品在色素與粘接劑的混合物中測定分散性?；旌衔镉蓛煞N組分組成，其一是含油量(植物脂肪酸)為75%的長鏈油醇酸樹脂，例如瑞士，CH-4665 Oftringen Plüss-Staufer AG公司的PLUSOL DL75，其二是市售為94%的二氧化鈦，例如德意志聯(lián)邦共和國，Leuerkusen，KRONOS GmbH公司的KRONOS RN59。為此目的，按照DIN53203測定隨時間變化的顆粒細度。
測定時所用配方如下113.0重量份 油含量為75%的蓖麻堿亞麻子油基醇酸樹脂，55%的試驗汽油溶液100，0重量份 TiO2含量為94%的二氧化鈦100，0重量份 待測填料，色素及其類似材料313，0份(重量)上述配方所列的試劑稱量后加入內直徑為7.5厘米，高為6.5厘米的分散容器。借助于轉速為3000轉/分的快速攪拌器以及直徑為6.0厘米的帶齒的溶解器盤使樣品分散。攪拌時間達8分鐘之后，根據(jù)DIN53203用細粒測定儀測定顆粒細度。
6.用Einlehner磨損試驗儀AT1000測定磨損值用Einlehner磨損測試儀AT1000進行測定(參見A.Breinigund W.F.Hill，Verein zellcheming，Berliner Allee 56，D-6100 Darmstadt，Merkblatt v/27.5/75，ausgegeben am 23，Oktober 1975)。
采用附有聚氯乙烯環(huán)的旋轉體。根據(jù)所引文獻用磷青銅制的標準篩作試驗篩。各產品的磨損值是在10%(重量)的水相懸浮液中測定的。磷青銅篩在試驗延續(xù)兩小時之后的重量損失即為磨損值，單位為毫克。對比因子優(yōu)選是在1.2～2.0范圍內，對比因子為1.2～1.9可得出很好的結果，對比因子為1.2～1.8時的效果特別好。
平均顆粒直徑較好是在0.5～2.3微米范圍，平均顆粒直徑為0.6～2.1微米可得出好的結果。平均顆粒直徑在0.7～2.0微米，0.7～1.8微米，0.7～1.6微米以及0.7～1.5微米都是甚佳的，而平均直徑為0.9～1.4微米則可達到極佳的結果。
按本發(fā)明制得的含碳酸鹽礦物填料，色素及類似材料中含40%到98%(重量)顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍的顆粒是令人滿意的，這種顆粒的含量為50～98%(重量)及60～98%(重量)可得出很好的結果，含量為70～98%(重量)的效果特別佳。
按照DIN53203，以顆粒細度表示的分散性為5～20微米是合適的，5～15微米可達到很好的結果，而5～10微米則效果特別好。
粒度上限的最大值為15微米是令人滿意的，粒度上限的最大值為12微米是較好的結果，粒度上限的最大值為10微米可獲得更好的結果，粒度上限最大值為8微米可獲得特別好的結果，而粒度上限的最大值為6微米時結果最佳。
Einlehner AT1000磨損試驗儀測得的最大磨損值為10毫克是令人滿意的結果，最大磨損值為8毫克是較好的結果，最大磨損值為6毫克是很好的結果，最大磨損值為4毫克是更好的結果，而最大磨損值為2毫克則是最佳結果。
含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料最好是由白堊和/或石灰石和/或大理石和/或含白云石的碳酸鈣和/或白云石或者由天然的白堊和/或石灰石和/或大理石和/或含白云石的碳酸鈣和/或白云石組成。
根據(jù)本發(fā)明，制備含碳酸鈣的礦物填料，色素及其類似材料的方法其特征在于，首先制備粒度上限(upper section)為10～50微米，平均顆粒直徑為2～10微米的初始物料。為此目的，先將原料進行初級粉碎，例如用破碎機，再用帶松散研磨體的研磨機和/或輥式粉碎機和/或沖壓粉磨機粉碎。由此，再用已知的風力選粉機即可制成粒度上限為10～50微米，平均顆粒直徑為2～10微米的初始物料。這種物料亦可由市場購得。從初級物料，本發(fā)明借助于風力選粉機(wind screening)按粒度分級，制備具有如下性質的最終產品a)對比因子為1.2～2.1，
b)平均顆粒直徑為0.5～2.5微米，c)顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為30～98%(重量)，d)分散性，按照DIN53203以顆粒細度表示，為5～25微米。
下列例子采用的Multi-Plex-Ziekzaek-Siehter 100 MZR(ALPINE)實驗室用風力選粉機，專業(yè)人員易于用工業(yè)規(guī)模的選粉機代替。本發(fā)明的方法其特征在于將粒度上限為10～50微米，平均顆粒直徑為2～10微米的初始物料先用已知的干法粉碎，再用實驗室用的Multi-Plex-Ziekzaek-Siehter100MZR(ALPINE)風力選粉機按粒度分級，其機輪轉數(shù)為5000～20000轉/分，進空氣量為20～45標準米3/小時。所得填料、色素及其類似材料具有下列特性a)對比因子為1.2～2.1，b)平均顆粒直徑為0.5～2.5微米，c)顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為30～98%(重量)以及d)分散性，按照DIN53203以顆粒細度表示，為5～25微米。
本發(fā)明的其它任務，解決方法的特點及其優(yōu)點將在下面的實施方案，實施例及對比實例的敘述中加以闡明本發(fā)明試驗產品的制備根據(jù)目前的技術水平，市售的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料按下述方法制備原料用破碎機進行破碎，用帶松散研磨體的研磨機和/或輥式粉碎機和/或沖壓粉磨機細磨。
再用已知的風力選粉機制備粒度上限為10～50微米，平均顆粒直徑為2～10微米的市售產品。
這種市售產品作為制備本發(fā)明試驗產品的初始物料。
用Multi-Plex-Ziekzack-Sichter100MZR(ALPINE)
實驗室用風力選粉機將這種初始物料再次按顆粒分級。同時，按要求的最終細度在下述范圍內選擇選粉條件選粉機輪轉數(shù)為5000～20000轉/分，進空氣量為20～45標準米3/小時。
A)實施方案實例1市售石灰石，粒度上限為10μm，平均顆粒直徑為3μm(見附圖1的顆粒分布曲線)用ALPINE公司的實驗室用100MZR選粉機Multi-Plex-Ziekzack-Sidtler分級，選粉機轉數(shù)為18000轉/分，空氣量為32Nm3/小時。
在選粉機的旋風分離器中分離出的細顆粒即為試驗產品，用下述方法檢驗。
1.細度特性根據(jù)本發(fā)明制備的產品的下述細度特征用美國Micromeritics公司的SED IGRA PH5000在重力場中借助于沉降分析測定。
測定是在0.1%(重量)的Na4P2O7水溶液中進行。試樣的分散靠快速攪拌器和超聲波實現(xiàn)。
測得的顆粒分布瞬變量一總和曲線于X-Y記錄儀上，其中X-軸表示與相當?shù)那蛐晤w粒對應的顆粒直徑，Y軸表示這種顆粒的%(重量)份額(參見附圖2)。
下面定義的四種細度特性是由上述方法所得曲線讀出或算出。
a.粒度上限是本發(fā)明的產品的最大顆粒的直徑，單位為μm，由上述所得的顆粒分布曲線上讀出。
在本例中，粒度上限為6μm。
b.平均顆粒直徑為Y軸的值為50%(重量)時，從X軸上讀出的本發(fā)明產品的顆粒直徑，單位為μm。
在本例中，平均顆粒直徑為1.4μm。
c.0.5～1.8μm范圍內顆粒的份額按下述方法計算顆粒直徑為1.8微米時從Y軸讀出的重量百分比減去顆粒直徑為0.5微米時從Y軸上讀出的重量百分比。
在本例中，0.5～1.8微米范圍內顆粒的份額為62%(重量)d.對比因子按下式計算(50%(重量)時的顆粒直徑(微米))/(20%(重量)時的顆粒直徑(微米)) ，其中顆粒直徑，單位為微米，皆按上述方法讀出。
在本例中，對比因子為(1.4微米(對應于50%))/(0.78微米(對應于20%)) ＝1.82.分散性(按照DIN53203以顆粒細度表示)的測定被測產品在色素與粘接劑的混合物中測定分散性，混合物由兩種成分組成，其一是含油量為75%(植物脂肪酸)的長鏈油醇酸樹脂，即市售的由瑞士，CH-4665 Ofringen Plüss Staufer AG公司生產的Plusol DL75，其二為TiO2含量為94%(重量)是由西德Leverkusen KRONOS TITAN Gmbll生產的，即KRONOS RN59，亦有市售。為此目的，與時間有關的顆粒細度依照DIN53203確定。
曾采用下列配方113.0份(重量) 油含量為75%的蓖麻堿亞麻子油基醇酸樹脂，55%的試驗汽油溶液100.0份(重量) TiO2含量為94%的二氧化鈦100.0份(重量) 試驗產品313.0份(重量)配方中所列各物稱量后加入內徑為7.5厘米，高為6.5厘米的分散性試驗器中。借助于轉數(shù)為3000轉/分的快速攪拌器和應用帶齒的，內徑為6.0厘米的溶解器盤使其分散。攪拌8分鐘后用細粒測定儀按照DIN-53203測定顆粒細度。
在本例中，分散性為10微米3.用Einlehner AT-1000磨損試驗儀測定磨損值用Einlehner AT-1000磨損試驗儀進行測示(參見A.Breinigund W.F.Hill，Verein Zellcheming，Berliner Allee 56，D-6100 Darmstadt，Merkblatt V/27.5/75 ausgegeben am 23.Oktober 1975)。
曾采用附裝聚氯乙烯環(huán)的旋轉體。用資料中所述的標準磷青銅試驗網作試驗網。各產品的磨損值在10%(重量)的水相懸浮液中測定。試驗持續(xù)2小時之后磷青銅網失重的毫克數(shù)即為磨損值。
本例中，磨損值為4毫克。
實例2粒度上限為30微米，平均顆粒直徑為5.7微米的市售白云石(見附圖3的顆粒分布曲線)用實例1所描述的選粉機分級，機輪轉數(shù)為7000轉/分空氣量為43標準立方米/小時。
旋風分離器中得到的細粒試驗產品按照實例1測得其對比因子為2.1，平均顆粒直徑為2.5微米，顆粒直徑為0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為30%(重量)，分散性為25微米，粒度上限為15微米，磨損值為10毫克。
實例3一種市售的大理石類型的含白云石碳酸鈣，其粒度上限為12微米，平均顆粒直徑為2.7微米，用實例1所描述的選粉機分級，機輪轉數(shù)為20000轉/分，空氣量為30標準立方米/小時。
在旋風分離器中得到的細粒試驗產品同實例1一樣進行測試，其對比因子為1.6，平均顆粒直徑為0.5微米，顆粒直徑為0.5～1.8微米范圍內顆粒的份額為49%(重量)，分散性為6微米，粒度上限為2微米，磨損值為3毫克，(如附圖4所示)。
實例4市售天然白堊，其粒度上限為25微米，平均顆粒直徑為2.5微米，用例1所描述的選粉機分級，最大機輪轉數(shù)為20000轉/分，空氣量為25標準立方米/小時。
在旋風分離器中得到的細粒試驗產品同例1一樣進行測試，其對比因子為1.2，平均顆粒直徑為0.72微米，顆粒直徑為0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為98%(重量)，分散性為5微米，粒度上限為3微米，磨損值為1毫克，(如附圖5所示)。
B)應用實例。
例5一種市售白堊，其細度已于例4描述，用實例1描述的選粉機分級，使其得到下表所列產品C-F的特征
產品A和B是市售商業(yè)產品，并代表目前的技術水平。
在紙漿中測試這些產品的不透明度(按照DIN53146紙的檢驗機Pappe“不透明度的測定”)紙漿按下述配方制造
0.06%(重量)高分子聚丙烯酰胺＝滯留劑填料份額紙漿重量的20%單位面積重量75克/米2(紙+填料，按照DIN53104 1面)不透明度的測定不透明度＝紙透光性的尺度，借助于Elrephomat型光電Remission光度計依照DIN53146(1979年3月公布)測定。
結果
本發(fā)明的產品C-F與目前的技術水平(產品A和B)相比具有不同的對比因子和平均顆粒直徑，在0.5～1.8微米范圍內顆粒的份額增大，分散性更佳，不透明度更高，后者的增高比顆粒直徑的減少，即產品變細，更為明顯。
實例6一種與實例1同樣細度的市售石灰石，與實例5相同的辦法用例1描述的選粉機制備六種(B-G)產品，并進行同樣的測試。產品A代表目前的技術水平。
結果
相對于權利要求
的產品B-G與代表目前填料技術水平的產品A相比，其不透明度越高，其分布情況(在紙漿中的分散性)越好。
C)對比實例
實例7一種市售石灰石，其細度如實例1所述，用實例1所描述的選粉機分級，選粉機輪轉數(shù)為20000轉/分，空氣量為20標準米3/小時。
在一種以聚硫化物為基的聯(lián)接密封物質中，測定本發(fā)明制備的產品B的粘度性質并與產品A相比較。產品A是一種在分散劑存在下先經濕粉碎再經干燥的商業(yè)產品。
配方多硫聚合物(Thiokol LP-32， 35份(重量)Thiokol Corp.Trenton，N.J)氯化石臘52(Hoechst AG，F(xiàn)rankfurt) 35份(重量)填料 30份(重量)試驗條件聯(lián)接密封物質的分散是借助于溶解器在室溫下兩分鐘內實現(xiàn)的。依照DIN125在20℃下用粘度計Rheomat-135測定粘度。
結果
粘度測定結果表明，本發(fā)明的產品與目前技術水平(產品A)相比，在較低的切變速度下粘度(單位為帕·秒)實際上高一倍。這種粘度特性(觸變現(xiàn)象)是本應用中希望得到的，從而是一個明星的技術進步。
實例8一種市售的石灰石，其細度特性已于實例1中描述，用實例1所描述的選粉機分級，選粉機輪轉數(shù)為19500轉/分，空氣量為30標準米3/小時。本填料(產品B)在硬聚氯乙烯中與代表當前技術水平的市售產品(產品A)相比較。
產品A是在分散劑存在下先經濕粉碎再經干燥的，為改善其分散性，用0.8%硬脂酸作表面處理。
對產品進行凹口沖擊韌度檢驗，這種檢驗對一般專門技術人員來說是很靈敏的測定填料在硬聚氯乙烯中分散性的手段。
配方K-值65的硬聚氯乙烯(S-PVC) 100.0份(重量)硫酸鉛(三元的) 1.5份(重量)硬脂酸鉛 1.3份(重量)硬脂酸鈣 0.6份(重量)E-臘(Hoechst AG，F(xiàn)rankfurt) 0.05份(重量)填料 15.0份(重量)試驗條件聚氯乙烯和所有穩(wěn)定劑和潤滑劑加入一個容量為14升的Papenmeier快速混合器中。加入的物料量為7Kg。借助于摩擦產生的熱及從夾套引進的熱使混合物在1800轉/分下從冷態(tài)加熱至100℃，并在100～105℃下保持5分鐘。攪拌器的轉數(shù)隨即降至600轉/分并使混合物冷卻到50℃(該冷卻水在夾套內循環(huán))。填料在450轉/分下加入并在1分鐘內混合均勻，然后將物料從混合器倒出。
高壓板的制造稱量300克干混合物，置于150毫米直徑，400毫米長的雙輥壓機上在185℃下5分鐘內連續(xù)翻轉連結成型。5分鐘之后粗板(厚2～4毫米)從輥上取出，放入?？騼劝葱韬穸葔褐?。為此目的，物料先在190℃下用10千頓(KN)予壓2分鐘，再在200千牛頓下壓3分鐘，然后板第二次在20℃下用水冷壓機壓制，壓力為10千牛頓。
結果
本發(fā)明的產品B由于分散性較好而比產品A有更高的切口韌度，產品A代表目前的技術水平，為改善其分散性應進行表面處理。
實例9一種市售的大理石粉，其細度已于實例3描述，用實例1所描述的選粉機分級，選粉機輪轉數(shù)為19500轉/分，空氣量為30標準米3/小時。
本發(fā)明制備的填料(產品B)與一種代表目前技術水平的細度相當?shù)氖惺郛a品在一種填料份額高的內分散顏料中測試并進行比較。
配方293份(重量) 水1份(重量) 以氯化酰胺/氟化物為基的保護劑3份(重量) 以聚丙烯酸酯為基的分散劑19份(重量) 以中等鏈長的聚磷酸鹽為基的浸潤劑，10%水溶液1份(重量) 去泡沫劑50份(重量) 滑石320份(重量) 平均顆粒直徑為5微米的碳酸鈣125份(重量) 填料(分別為產品A和B)60份(重量) 二氧化鈦金紅石4份(重量) 粘稠劑(甲基纖維素)1份(重量) 氨，25%3份(重量) 丁基二乙二醇醋酸酯15份(重量) 石油溶劑105份(重量) 以醋酸乙烯酯，氯乙烯和乙烯的壓力聚合物為基的分散系粘合劑，約50%，借助于溶解設備制備這種油漆。在制備后72小時，將其用帶有開口寬度為150微米涂敷柵門的拉膜設置(23.8毫米/秒)涂敷于對比板上。
按照DIN53140(C/2°)用分光光度計測定白度和遮蓋能力。
結果
本發(fā)明的產品B與目前水平(產品A)相比，雖然平均顆粒直徑較大，但在白度相等的情況下具有較高的遮蓋能力。
本發(fā)明特別具有下列優(yōu)點按照本發(fā)明生產的產品在不同的應用場合一些主要性質-在顏料和油漆中特別是增大遮蓋能力和光澤。
-在造紙工業(yè)中，紙漿的較高的不透明，較好的留著率(因為按本發(fā)明制造產品勿需分散劑)，較低的磨損值。
-在紙張的涂蓋層可獲得較好的光澤，較高的不透明，較好的印刷性能。
-在塑料工業(yè)中可使塑料溶膠和密封材料具有較好的流變性能以及使硬質聚氯乙烯提高機械強度。
此外，根據(jù)本發(fā)明所得的產品對下一步表面處理(密著性)提供了優(yōu)良的原料。
從前面對“分散劑”及“助留劑”(絮凝劑)提出的比較具體的概念可以得出，紙漿中填料的分散性對其保留亦是一個重要的判據(jù)。由此還可看出，是添加助保留劑為了達到填料或色素或其類似物質與纖維的緊密結合。
另一方面，可以看出，需要使用分散劑以避免填料顆粒的聚集。所謂的分散劑恰恰是助留劑的對立物，它說明，為什么在分散劑存在下經濕粉碎制備的填料具有較差的保留值。因此根據(jù)本發(fā)明制備的填料、色素及其類似物質的重要優(yōu)點亦在于，雖然制備產品時不用分散劑，但產品仍具有很好的分散性。
最后，由于光澤，不透明度，磨損及分散性對細度的要求在一定程度上與保留和密著性對細度的要求是矛盾的，本發(fā)明能改進產品的上述的所有性能，實在令人驚奇。
權利要求
1.含碳酸鹽礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于它們具有a)對比因子為1.2～2.1，b)平均顆粒直徑為0.5～2.5微米，c)顆粒直徑為0.5～1.8微米范圍內顆粒的份額為30～98%(重量)及d)分散性，依照DIN53203以顆粒細度表示，為5～25微米。
2.根據(jù)權利要求
1所述的含碳酸鹽的礦物填料、色素及其類似材料，其特征在于它們的對比因子為1.2～2.0。
3.根據(jù)權利要求
1或2所述的含碳酸鹽礦物填料、色素及其類似材料，其特征在于它們的對比因子為1.2～1.9。
4.根據(jù)上述權利要求
中一項或多項所述的含碳酸鹽礦物填料、色素及其類似材料，其特征在于它們的對比因子為1.2～1.8。
5.根據(jù)上述權利要求
的一項或多項所述的含碳酸鹽礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于其平均顆粒直徑為0.5～2.3微米。
6.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于其平均顆粒直徑為0.6～2.1微米。
7.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽礦物填料、色素及其類似材料其特征在于，其平均顆粒直徑為0.7～2.0微米。
8.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于其平均顆粒直徑為0.7～1.8微米。
9.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽礦物填料、色素及其類似材料，其特征在于其平均顆粒直徑為0.7～1.6微米。
10.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽礦物填料，色素精確類似材料，其特征在于，其平均顆粒直徑為0.7～1.5微米。
11.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，其平均顆粒直徑為0.9～1.4微米。
12.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為40～98%(重量)。
13.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為50～98%(重量)。
14.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料、色素及其類似材料，其特征在于，顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為60～98%(重量)。
15.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料、色素及其類似材料，其特征在于，顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為70～98%(重量)。
16.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料、色素及其類似材料，其特征在于，其分散性為5～20微米。
17.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，其分散性為5～15微米。
18.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料之特征在于，其分散性為5～10微米。
19.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其材料，其特征在于，其粒度上限最大為15微米。
20.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，其粒度最大為12微米。
21.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，其粒度上限最大為10微米。
22.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，其粒度上限最大為8微米。
23.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，其粒度上限最大為6微米。
24.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料其特征在于，其磨損值最大為10毫克。
25.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，其磨損值最大為8毫克。
26.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，其磨損值最大為6毫克。
27.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料、色素及其類似材料，其特征在于，其磨損值最大為4毫克。
28.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料、色素及其類似材料，其特征在于，其磨損值最大為2毫克。
29.根據(jù)上述權利要求
中的一項或多項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，它們是由白堊和/或石灰石和/或大理石和/或含白云石的碳酸鈣和/或白云石組成。
30.根據(jù)權利要求
29所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于，它們是由天然的白堊和/或石灰石和/或大理石和/或含白云石的碳酸鈣和/或白云石組成。
31.制備根據(jù)權利要求
1～30中的任一權項所述的含碳酸鹽的礦物填料、色素及其塑料材料的方法，其特征在于，粒度上限為10～50微米，平均顆粒直徑為2～10微米的初始物料，先按已知的方式干粉碎，和/或然后用風力選粉機按粒度分級。
32.制備根據(jù)權利要求
1～31中任一權項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料的方法，其特征在于，粒度上限為10～50微米，平均顆粒直徑為2～10微米的初始物料先按已知的方式干粉碎，和/或然后用風力選粉機按粒度分級，所制得的礦物填料，色素和其類似材料具有下列特征a)對比因子為1.2～2.1，b)平均顆粒直徑為0.5～2.5微米，c)顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為30～98%(重量)，d)分散性，依照DIN53203以顆粒細度表示為5～25微米。
33.制備根據(jù)權利要求
1到31中任一權項所述的含碳酸鹽礦物材料，色素及其類似材料的方法，其特征在于，粒度上限為10～15微米，平均顆粒直徑為2～10微米的初始物料先按已知的方式干粉碎和/或然后借助于風力選粉機，用一個實驗室用Multi-Plex-Ziekzack-Sichter 100MZR(ALPINE)選粉機，其機輪轉數(shù)為5000～20000轉/分，空氣加入量為20～45標準米3/小時，按粒度分級，所制得之礦物填料，色素及其類似材料具有a)對比因子為1.2～2.1，b)平均顆粒直徑為0.5～2.5微米，c)顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為30～98%(重量)，d)分散性，依照DIN53203以顆粒細度表示，為5～25微米。
34.經干粉碎和按粒度分級處理，并具有a)對比因子為1.2～2.1，b)平均顆粒直徑為0.5～2.5微米，c)顆粒直徑在0.5～1.8微米范圍內的顆粒份額為30～98%(重量)和d)分散性，依照DIN53203以顆粒細度表示，為5～25微米等特性的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料應用于顏料和油漆，紙和塑料。
35.根據(jù)權利要求
1～32中任一權項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其塑料材料應用于塑料溶膠和密封物料。
36.根據(jù)權利要求
1～32中任一權項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料應用于紙漿。
37.根據(jù)權利要求
1～32中任一權項所述的含碳酸鹽的礦物填料，色素及其類似材料應用于紙的涂敷層。
專利摘要
闡述了含碳酸鹽礦物填料，色素及其類似材料，其特征在于四種特性的結合。這種含碳酸鹽的材料特別適用于顏料，油漆，紙漿，紙面涂蓋層和塑料。此外，還闡明了制備這種含碳酸鹽的材料的一種方法。
文檔編號C09C3/04GK87103754SQ87103754
公開日1988年6月29日 申請日期1987年5月21日
發(fā)明者斯特勞什·迪特爾, 貝爾格·彼特, 霍夫爾·海納爾, 默爾茲·馬爾丁 申請人:普留斯-施陶費爾公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan