粒状碳酸钙及其制备和在透气性薄膜中的应用制造技术

本发明专利技术涉及粒状碳酸钙及其制备和在透气性薄膜中的应用。具体而言，本发明专利技术是一种生产透气性薄膜的方法，包括：通过用含有一种或多种有至少１０个链碳原子的脂族羧酸的疏水化表面处理剂处理含碱土金属碳酸盐化合物的无机颗粒材料的颗粒以便在颗粒表面生成疏水涂层，来生产一种无机填料，包括分级步骤，以产生一种干扰颗粒含量减少的无机填料。本发明专利技术又是采用该新填料制造的透气性聚合物薄膜。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粒状碱土金属碳酸盐，例如，碳酸钙，与聚合物组合物一起用于生产聚合物基最终产品，即，具有高矿物/薄膜配入量的热塑性薄膜产品。具体地说，本专利技术 涉及一种具有异常低干扰颗粒含量的有涂层的碳酸盐，以及此种碳酸盐的加工和应用。
技术介绍
碱土金属碳酸盐，特别是碳酸钙，在诸如薄膜产品之类的包含结合了热塑性聚合 的物组合物的最终产品中被用作粒状填料。此种薄膜，包括带孔或不带孔的，用于制造多种 消费产品，例如，垃圾袋、背衬材料、遮盖膜、标签、塑料纸、住房包裹膜、屋顶膜、购物袋、尿 布、绷带、训练裤、卫生巾、手术被单以及手术罩衣.制作这些薄膜的组合物包括两种基本 成分，第一种是热塑性聚合物，通常是一种基本线型聚烯烃聚合物如线型低密度聚乙烯；第 二种是无机粒状填料如碳酸钙。还经常存在第三种成分，即，粘合剂或增粘剂。这些成分在 一起混合并混炼而形成配混料或母料，然后采用包括流延或吹胀之类的薄膜制造
技术人员已知的各种各样薄膜生产方法中任何一种成形为(通常在后续加工中)薄膜层。 替代地，薄膜可在所谓挤出涂布的方法中蒙到诸如纸或纸板之类的基材上。薄膜在加工成其要求的形式之后，并且如果该薄膜打算制成多孔透气性薄膜的 话，随后该薄膜可按照技术上熟知的任何方法，包括水力，借助以不同速率运动的夹辊，通 过interdigiting辊或者通过拉幅，进行单轴或双轴拉伸。粒状填料的配入量大小在很大程度上决定前体薄膜必须拉伸到何种程度才能获 得给定的总孔隙率。低于某一配入量范围的下限，孔隙数目将不够多且互连程度不够，因此 在给定拉伸比之下薄膜的透气性将低于采用较高粒状填料配入量的。高于某一配入量上 限，材料将或者掺混不均勻或者由该组合物制成的片材无法拉伸。在某些场合，例如在制造 美国专利5，008，296和5，011，698的微孔薄膜时，优选的配入量非常高，例如是组合物重量 的60% 75w ，其中填料优选是碳酸钙。美国专利4，698，372公开一种具有良好水蒸气透过速率和抗静水压渗透的微孔 聚合物薄膜。该薄膜的填料配入量介于25 35% (体积)无机填料，特别是碳酸钙，并采 用一种涂层，例如硬脂酸，以便将填料的有效表面张力降低到接近基质聚合物表面张力的 水平。美国专利3，903，234公开一种气体可透、双轴取向薄膜，由含25% 50wt%无机 填料颗粒的聚烯烃组合物制成。美国专利4，176，148公开一种微孔取向薄膜，由含3% 80衬％无机填料的聚丁 烯组成。美国专利5，376，445、5，695，868和5，733，628公开一种透气性薄膜或薄膜层合物或复合材料，可以由或也可以不由填料组成。一个无空隙的光滑表面是薄膜得以均一地拉伸的必要条件，此乃一种生产透气性 或其他薄膜时普遍采用的方法。本专利技术尤其提供表面粗糙度降低的特征。上述美国专利5，008，296和5，011，698公开一种将熔体掺混组合物的含湿量水平 维持在低于700ppm，优选低于300ppm的方法，包括利用流动空气或真空干燥来冷却薄膜组 合物中使用的由聚合物加上填料组成的挤出 线料和/或粒料。然而，这一附加的加工步骤 耗时、费钱。在薄膜制造技术中，诸如研磨碳酸钙之类的无机填料在宿主材料中的用量水平传 统上都小于约20wt%的配入量。传统填料存在着因涂布量不足和/或填料中含水分而引起 的附聚问题，结果在透气性薄膜的生产中造成较大废品率。本专利技术提供一种干扰颗粒含量较少因而生产出的薄膜产品比较光滑和疵点较少 的产品。本专利技术干扰颗粒含量低的产品还能改进薄膜产品可达到的生产速率。概述内容本专利技术另一些优点将在下面的说明中部分地给出。本专利技术的优点可借助特别是在 所附权利要求中给出的措施及其组合来实现和达到。为实现上述优点并根据本说明中所体现和泛泛地描述的本专利技术目的，兹公开一种均一地生产干扰颗粒含量较低并具有约0. 8 μ m 1. 95 μ m中位数粒度的碱 土金属碳酸盐颗粒的涂层粒状材料的方法，包括(a)生产一种涂层颗粒通过与包含一种或多种含有至少10个链碳原子的脂族羧 酸的疏水化表面处理剂反应，来处理中位数粒度介于约0. 8 μ m 1. 95 μ m的碱土金属碳酸 盐化合物无机粒状材料颗粒，从而在颗粒表面产生疏水涂层；(b)处理涂层颗粒，从而制成干扰颗粒含量等于或小于0. 285衬％的碳酸盐产品。还公开一种生产透气性薄膜的方法，包括(a)生产一种涂层颗粒通过与包含一种或多种含有至少10个链碳原子的脂族羧 酸的疏水化表面处理剂反应，来处理包含碱土金属碳酸盐化合物的无机粒状材料颗粒，从 而在颗粒表面产生疏水涂层；(b)处理涂层颗粒，从而制成干扰颗粒含量等于或小于0. 285wt%的碳酸盐产品；(c)生产充填的热塑性组合物使步骤(a) (C)中生产的干扰颗粒含量较低的 无机颗粒与加热的热塑性聚合物进行混合；以及(d)步骤(C)中生产的组合物通过热加工成形为薄膜产品。最后，公开—种按照上述方法生产的薄膜产品。具体实施方案描述本专利技术的目的是提供一种包含碱土金属碳酸盐，特别是碳酸钙的无机颗粒，它所 具备的性能使得包含热塑性聚合物材料与该颗粒的薄膜最终产品容易并成功地制造，其 中(颗粒)配入量至少是IOwt %，优选至少20wt%，且令人惊奇的是，某些情况下至少 40wt%，某些情况下甚至高达75wt%。按传统方式生产的颗粒或填料，特别是碳酸钙，若不 在由生产薄膜所使用的颗粒与热塑性聚合物组成的组合物(配混料、母料或掺混物)成形期间或以后实施特别耗时、费钱的附加加工步骤，许多情况下便不能成功地生产此种薄膜女口广 PFt ο我们已经发现，干扰颗粒含量降低的涂层碳酸盐材料颗粒的生产和使用可令人惊 奇地改进碳酸盐颗粒以及使用它的中间产品和最终产品的质量，从而改进此类产品的制备 过程。传统上，碳酸盐填料在涂布前进行过筛以去除据信将干扰诸如透气性薄膜之类产品 生产过程的大颗粒。大颗粒是那些粒度大于约44 μ m的颗粒或附聚物。传统上，涂层碳酸 盐在涂布后再次过筛以去除据信也会 干扰薄膜生产的大附聚物。涂布后，从生产中筛出剔 除的典型大附聚物通常大于200 μ m。迄今，尚不知填料材料中等于或小于200 μ m的干扰颗粒显著并有害地影响工艺 的可操作性和用此种材料生产的薄膜特性。“干扰颗粒”在本申请中被用来指等于或小于 200 μ m但大于所要求碳酸盐产品的中位数粒度的附聚物。更优选的是，干扰颗粒是等于或 小于200 μ m但大于所要求最终制品，例如，薄膜的厚度的那些。附聚物，在本专利技术中按照其 普通的含义使用，即，一个或多个成簇的颗粒。在本专利技术的优选实施方案中，介于44 μ m 200 μ m的干扰颗粒被从涂层无机粒状 产品中去除，更优选25 μ m 200 μ m的干扰颗粒是要去除的颗粒，最优选5 μ m-200 μ m的 干扰颗粒被当作去除的颗粒。在本专利技术另一个方面，处理碳酸盐以去除干扰颗粒的方法可能具有额外的优点， 艮口，也除掉要求粒度范围内的离散颗粒。令人惊奇的是，现已发现，干扰颗粒含量降低的材 料在仍然保持相同数目较小坚硬颗粒的同时提供一种生产透气性薄膜使用的卓越产品。在 一种优选的实施方案中，用于本专利技术的无机颗粒材料具有较少干扰颗粒和较少小的(小于 44 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透气性薄膜产品，其包含：　　一种组合物，所述组合物包含其上具有疏水涂层的包含碱土金属碳酸盐化合物的无机粒状材料，所述疏水涂层由包含一种或多种具有至少１０个链碳原子的脂族羧酸的疏水化表面处理剂形成；　　其中所述组合物含有小于或等于０．２８５ｗｔ％的附聚物，所述附聚物小于２００μｍ但大于所述透气性薄膜的厚度。

【技术特征摘要】
US 2000-5-5 60/202226;US 2000-5-5 60/202142一种透气性薄膜产品，其包含一种组合物，所述组合物包含其上具有疏水涂层的包含碱土金属碳酸盐化合物的无机粒状材料，所述疏水涂层由包含一种或多种具有至少10个链碳原子的脂族羧酸的疏水化表面处理剂形成；其中所述组合物含有小于或等于0.285wt％的附聚物，所述附聚物小于200μm但大于所述透气性薄膜的厚度。2.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述附聚物为5μπι到小于200μπι。3.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述附聚物为25μπι到小于200μπι。4.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述透气性薄膜的厚度为5μπι ΙΟΟμπι。5.权利要求4的透气性薄膜产品，其中所述透气性薄膜的厚度为10μ m 70 μ m。6.权利要求1的透气性薄膜产品，其中44μπι或以上的附聚物的水平为小于或等于 0. 285wt%。7.权利要求6的透气性薄膜产品，其中44μπι或以上的附聚物的水平为小于或等于 0. 15wt%。8.权利要求7的透气性薄膜产品，其中44μπι或以上的附聚物的水平为小于或等于0.08wt%。9.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料选自碳酸镁、碳酸钙镁和碳 酸钡。10.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料包含碳酸钙。11.权利要求1的透气性薄膜产品，进一步包含至少一种选自高岭土、硅灰石、铁矾土、 滑石和云母的无机添加剂。12.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的中位数粒度为0.8 L 5 μ m013.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的中位数粒度为Ι.Ομπι L 5 μ m014.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的中位数粒度为0.8μπι 1.0 μ m。15.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的平均粒度为0.5 10 μ m。16.权利要求15的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的平均粒度为0.5 5 μ m017.权利要求16的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的平均粒度为0.8 3 μ m018.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料具有小于2.2的粒度分布陡 峭系数。19.权利要求18的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料具有1.1 2. 2的粒度分 布陡峭系数。20.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料具有小于10μ m的截顶线。21.权利要求20的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料具有小于8μπι的截顶线。22.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料按BET氮吸收法测定的比表 面积为3m2/g 6m2/g。23.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的吸湿率小于0.35wt%。24.权利要求23的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的吸湿率小于0.2wt%。25.权利要求24的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的吸湿率小于0.lwt%。26.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料的点燃后失重小于1.3%。27.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料在20°C暴露于相对湿度 80%的潮湿气氛中40小时后其总表面含湿量小于0. Iwt%。28.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述无机粒状材料在20°C暴露于相对湿度 97%的潮湿气氛中40小时后其总表面含湿量小于0. Iwt%。29.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述透气性薄膜产品被包含在垃圾袋、背衬材 料、遮盖膜、标签、塑料纸、购物袋、训练裤、尿布、体液吸收垫、医用材料、包装材料、服装制 品、床垫产品、电池隔膜中。30.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述透气性薄膜产品被包含在一次性尿布中。31.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述透气性薄膜产品被包含在卫生巾中。32.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述透气性薄膜产品被包含在建筑材料中。33.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述疏水化表面处理剂包含一种或多种选自 下列的脂肪酸棕榈酸、花生酸、褐煤酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、异硬脂酸和蜡酸。34.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述疏水化表面处理剂包含硬脂酸。35.权利要求34的透气性薄膜产品，其中所述硬脂酸处于液体形式。36.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述疏水化表面处理剂包含二十二烷酸。37.权利要求1的透气性薄膜产品，进一步包含一种热塑性聚合物。38.权利要求1的透气性薄膜产品，其中所述薄膜产品具有包含尺寸小于30μ m的互连 孔隙的微观结构。39.一种生产干扰颗粒含量低的粒状材料的方法，所述方法包含(a)生产一种涂层粒状材料通过使包含碱土金属碳酸盐化合物的无机粒状材料与包 含一种或多种含有至少10个链碳原子的脂族羧酸的疏水化表面处理剂反应而在所述无机 粒状材料表面产生疏水涂层；以及(b)处理所述涂层粒状材料，从而实现足以用于透气性薄膜的干扰颗粒低水平，所述干 扰颗粒水平对于尺寸小于200 μ m但大于所述透气性薄膜厚度的干扰颗粒而言为小于或等 于 0. 285wt%。40.权利要求39的方法，其中所述无机粒状材料在与所述疏水化表面处理剂反应之前 进行预热。41.权利要求39的方法，其中(b)中所述的处理包括对所述涂层粒状材料的研磨和分 级中的至少一种。42.权利要求41的方法，其中(b)中涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：AA卡尔霍恩，DS舒林，GR莫布利，CW米勒，AD麦东内尔，
申请(专利权)人：英默里斯颜料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]