[发明专利]在碱性条件下具有改善稳定性的分散的含碳酸钙的材料

说明书

本发明涉及一种制备含碳酸钙的水性悬浮体的方法，可通过所述方法 获得的包括含碳酸钙的材料的悬浮体，以及可通过干燥所述悬浮体获得的 含碳酸钙的材料，并且涉及该悬浮体或含碳酸钙的材料在纸张、纸张涂层、 塑料和/或涂料应用中的用途，还涉及该悬浮体在纸张应用中用于稳定含 硅酸钠和/或氢氧化钠的涂料制剂的流变性的用途。

矿物材料和粘合剂是用于制造多种产品如涂料、纸张和塑料材料的主 要组分之一。其中，矿物材料如碳酸钙和其他颗粒材料贡献了机械和光学 性质，而粘合剂(一般是乳胶基的并且为水性悬浮体或分散体形式)为待 生产的最终产品的各个组分提供了所需的粘合力和凝聚力。

在这一点上，一个问题在于乳胶基粘合剂由化石资源如原油或类似资 源制成并因此不可再生的事实。此外，乳胶基粘合剂通常提供了相当低的 降解性并因此其例如在纸张涂料制剂中的使用会导致了越来越多的环境 问题。

在本领域中，已提出了数种用于减少纸张应用中可用作涂料制剂的含 碳酸钙的悬浮体中的乳胶基粘合剂的方法。例如，一种方法涉及添加硅酸 钠以降低这种涂料制剂中的粘合剂水平。在这一点上，例如参考EP 2 167 324 B1，其涉及用于平版印刷的印刷片，其包括至少一个影像接受涂层 (image receiving coating)以及任选的一个或多个在所述影像接受涂层之 下的预涂层(pre-coating)，所述涂层包含颜料部分、粘合剂部分和任选 的添加剂，其中颜料部分基本由选自以下的细颗粒颜料的一种或混合物组 成：碳酸盐、高岭土、固体或空泡化(vacuolated)聚合物颜料，其中所 述粘合剂部分包含水玻璃。

然而，所述含碳酸钙的悬浮体和用于制备这种悬浮体的方法具有如下 缺点：由于添加水玻璃，所得悬浮体具有增加的pH并且还包含高浓度的 钠离子，导致了流变性随时间变化的不稳定性，即含碳酸钙的悬浮体的布 鲁克菲尔德(布鲁克菲尔德)粘度随时间大幅度增加。由于粘度增加，所 制备的含碳酸钙的悬浮体无法用作纸张应用中的涂料颜色制剂。

因此，对于制备含碳酸钙的悬浮体的改进方法存在持续的需求，其处 理了上述技术问题并且尤其使得在硅酸钠和/或氢氧化钠存在下能够稳定 这种组合物的流变性。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于制备含碳酸钙的悬浮体的方 法，所述悬浮体具有至少含量已减少的乳胶基粘合剂。另一个目的是提供 一种用于制备含碳酸钙的悬浮体的方法，其使得所得纸张涂料制剂的特征 为流变性随时间变化稳定。又一个目的是提供一种用于制备含碳酸钙的悬 浮体的方法，其使得所得纸张涂料制剂的特征为在硅酸钠和/或氢氧化钠 存在下流变性随时间变化稳定。再一个目标是提供一种可在成本有效的条 件下进行的用于制备含碳酸钙的悬浮体的方法，即通过降低基于化石资源 的成本密集的原料的含量或避免使用这种原料。另一个目标可从下面本发 明的描述中获悉。

前述以及其他目的通过本发明所限定的主题来解决。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于制备含碳酸钙的水性悬浮体 的方法，其中所述方法包括以下步骤：

a)提供水性滤饼(aqueous cake)或悬浮体形式的含碳酸钙的材料， 其固体含量为基于水性滤饼或悬浮体的总重量的至少45重量％；

b)提供至少一种膦酸的碱金属盐，其量为基于含碳酸钙的材料的总干 重的0.01重量％至5重量％；

c)提供至少一种膦酸，其量为基于含碳酸钙的材料的总干重的0.001 重量％至0.5重量％；

d)使步骤a)的含碳酸钙的材料与步骤b)的至少一种膦酸的碱金属 盐接触，以便获得pH为10至14的悬浮体；

e)使步骤d)的悬浮体与步骤c)的至少一种膦酸接触，以便获得pH 为8至10的悬浮体；以及

f)任选地研磨步骤e)获得的悬浮体。

本发明人出乎意料地发现，前述根据本发明的方法导致了不提供乳胶 基粘合剂的含碳酸钙的悬浮体，即从而避免了使用基于化石资源的成本密 集的原料，以及随时间的变化稳定的流变性以及在硅酸钠和/或氢氧化钠 存在下随时间的变化稳定的流变性。更确切地说，本发明人发现，含碳酸 钙的悬浮体的性质可通过后续将所限定的膦酸碱金属盐以及在所限定的 pH下的膦酸添加到这种悬浮体中来改善。

应理解，为了本发明的目的，以下术语具有以下意义：