本发明专利技术涉及矿物材料的高固体悬浮液的制造方法，包括提供至少一种矿物材料的水性悬浮液，制备包含至少一种矿物材料的水性悬浮液，研磨该所得的水性悬浮液，离心分离该研磨的水性悬浮液和通过瞬时冷却浓缩步骤d）的离心分离产物的步骤；由该方法得到的该矿物材料的高固体水性悬浮液以及其用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于矿物材料的高固体悬浮液的制造方法，由该方法获得的矿物材料的高固体水性悬浮液及该悬浮液的用途。
技术介绍
在纸页、纸板或类似产品的制造方法中，本领域技术人员越来越倾向于用较低廉矿物质替换昂贵纤维素纤维部分以降低纸张成本同时改良其性质，如不透明度和/或亮度。该已知矿物材料例如包含天然碳酸钙、合成碳酸钙，及含有碳酸钙的混杂类似填 充剂，如基于白云石或混合碳酸盐的填充剂；如滑石或类似物的各种物质；云母、粘土、二氧化钛等。出于实用性、运输、储存及干燥成本原因，尤其适宜产生呈高固体悬浮液形式(亦即，仅含极少量水)的矿物材料，然而，这通常仅由添加大量分散剂或研磨剂成为可能。因此，长久以来，湿磨过程中通常使用基于部分或完全中和的聚丙烯酸或其衍生物的水溶性聚合物作为分散剂(EP0046573、EP0100947、EP0100948、EP0129329、EP0261039、EP0516656、EP0542643、EP0542644、EP0717051)以提供满足所需精制及低粘度标准的矿物质水性悬浮液。然而，需要大量使用这些分散剂，此不仅在经济方面不理想，且也对最终产品在纸张应用中根据终端使用者需要显现散射可见光的能力不利。因此，现有技术中存在若干种提供矿物材料的高固体悬浮液的方法，其中减少了以上分散剂的量，并且避免或降低了所提及的缺陷。例如W002/49766、EP0850685、W02008/010055、W02007/072168 公开了制造精制矿物材料的水性悬浮液的方法，其干物质浓度可较高同时具有随时间推移而保持稳定的低Brookfield 粘度。在此方面，提及使用特定中和速率的特定分散剂，如丙烯酸与马来酸的共聚物，或使用无机氟化合物，将该无机氟化合物在不使用分散剂及研磨剂情况下在低固体含量的湿磨步骤后放入由机械和/或热浓缩步骤产生的矿物质粒子的水性悬浮液中。此外，未公开的欧洲专利申请08172465揭示使用锂中和的水溶性有机聚合物起到研磨和/或分散能力增强剂的作用以获得具有所需性能的矿物材料水性悬浮液，同时在不降低最终产品性能，例如纸张的光学性能的情况下最小化对分散剂和/或研磨剂的需要。EP0614948或EP0857763中提及的另一方法是关于由以下步骤在湿态下粉碎碱土金属颜料，尤其为但不限于碳酸钙颜料的方法制备颗粒碱土金属化合物的水性悬浮液；以颗粒研磨介质在诸如产生具有粒径分布的产物的条件下使该悬浮液进行磨碎，以便该粒径分布使得粒子的至少90重量％具有小于2 μ m的当量球粒直径(equivalentsphericaldiameter);和使水在悬浮液中所含热量的作用下从悬浮液蒸发直至悬浮液中干燥碱土金属化合物的重量百分比增至至少70重量％ (初始固体浓度为40wt%至70wt%)。可从实施例中了解初始固体含量高于70wt%的悬浮液的使用不适合于所述使用O. 7wt%的方法。因此，EP0614948描述在高固体含量下研磨矿物材料的方法，清楚表明该方法仅适用于初始固体含量不超过70wt%的悬浮液。因此，现有技术中已知的方法仍然使用相对大量分散剂或仅适用于具有相对较低固体含量的矿物材料的悬浮液，且因此并非十分有效。因此，本专利技术的目的之一是提供制造矿物材料的高固体水性悬浮液的方法，其使用减少量的分散剂且具有低布鲁克菲尔德(BiOOkfield)粘度。
技术实现思路
通过包含以下步骤的制造矿物材料的高固体水性悬浮液的方法实现上述目的a)提供至少一种矿物材料， b)制备包含步骤a)的至少一种矿物材料的水性悬浮液，c)研磨步骤b)的所得水性悬浮液的矿物材料，d)通过瞬时冷却浓缩步骤c)的经研磨矿物材料的水性悬浮液。具体实施例方式适用于本专利技术方法中的矿物材料优选选自天然碳酸钙(GCC)，诸如大理石、白垩、石灰石；沉淀碳酸韩(PCC),诸如霰石类沉淀碳酸韩(aragonitic PCC)、六方碳韩石类沉淀碳酸钙(vateritic PCC)和/或方解石类沉淀碳酸钙，尤其为棱柱体、菱面体或偏三角面体沉淀碳酸钙；表面改性的碳酸钙；白云石、滑石、膨润土、粘土、菱镁矿；缎光白；海泡石；碳酸钙镁石；硅藻土 ；硅酸盐；及其混合物。在O. lwt% Na4P2O7水溶液中，优选40至85wt%,较优选45至80wt%,更优选50至75wt%,最优选60至70wt% (例如65wt%)的步骤a)中提供的至少一种矿物材料颗粒的当量球粒直径〈10 μ m,由来自Micromeritics公司，USA的Sedigraph 5100装置测量，其中使用高速搅拌器及超声分散该样品。根据本专利技术方法的步骤b)，由在步骤a)中提供的矿物材料制备水性悬浮液。以悬浮液的总重量计，该水性悬浮液在其进行步骤d)前优选具有高于70至80wt%,尤其72至79wt%，更优选74至78wt%且最优选76至78wt%的固体含量。接着，使矿物材料的水性悬浮液进行研磨步骤，其可在本领域技术人员熟知用于研磨矿物材料的任何已知研磨设备中进行。在此方面，尤其常规的磨碎机，诸如由Dynomill公司分销的，优选使用由玻璃、瓷料和/或金属制成的磨球是合适的；然而，尤其优选使用直径为O. 2至5mm,优选O. 2至2mm,但也可为O. 5至5mm (例如I至2mm)的由例如娃酸错、二氧化错和/或斜错矿制成的磨球。也可使用当量球粒直径为O. I至2mm的石英砂。在特定具体实施方案中，添加至步骤b)的水性悬浮液中至少一种分散剂，其优选也起扩散剂的作用，其中该至少一种分散剂可在研磨步骤c)之前完全添加，或在研磨步骤C)之前及研磨步骤C)期间逐步添加，且任选也在研磨步骤C)之前及研磨步骤C)期间和/或研磨步骤C)之后添加。以该矿物材料的干重计，在步骤b)期间、在步骤b)期间和步骤b)之后，但在步骤c)之前，添加至该水性悬浮液中的该类分散剂的有效量为O. 01至I. 25wt%，优选为O. 01至O. lwt%,更优选 0. 02 至 O. 07wt%,最优选为 O. 03 至 O. 05wt%。以该矿物材料的干重计，在步骤c)期间额外添加的该悬浮剂的量优选为O. 05至lwt%,更优选为O. I至O. 7wt%,甚至更优选为O. 15至O. 55wt%,例如O. 3wt%。以该矿物材料的干重计，在研磨步骤c)之前，或在步骤c)之前和步骤c)期间，或在研磨步骤C)之前及研磨步骤C)期间和/或在研磨步骤C)之后添加的至少一种分散剂的总量优选为约O. 01至I. 25wt%，更优选为O. 05至lwt%，甚至更优选为O. I至O. 7wt%，最优选为O. 3至O. 5wt%。在另一优选具体实施方案中，添加一定量分散剂使得在步骤c)后相对于经研磨材料的比表面积(由BET测量)，若在研磨步骤c)之前添加，其以低于O. 15mg/m2，例如O. 05至O. 08mg/m2的量存在,及若在研磨步骤c)期间添加,其以O. 05mg/m2至I. 5mg/m2,例如O. 5至O. 8mg/m2的量存在。 分散剂(其可关于步骤b)及c)使用)可以是选自以下的那些多羧酸，诸如丙烯酸或甲基丙烯酸或马来酸等的均聚物或共聚物；和/或其盐，例如与钠、锂、钾、铵、钙、镁、锶和/或铝或其混合物，优选为钠、钙和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·布里，P·A·C·甘恩，
申请(专利权)人：OMYA发展股份公司，
类型：
国别省市：
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