[发明专利]含二氧化钛及含碳酸盐的复合色素及其制造方法

说明书

本发明涉及含色素的复合色素粒子的制造方案，以及所述复合色素粒子在改进涂层、塑料及层压材料中的色素光散射效率方面的应用。所述复合色素粒子包含二氧化钛色素粒子，至少一个作为补充剂的无机和/或有机填充剂，以及在过程中沉淀的碳酸钙。所述填充剂优选选自碳酸钙、碳酸钙镁及碳酸镁、天然及合成二氧化硅以及氧化物的群组。在由沉淀与分散结合而成的过程中制造所述复合粒子。应用本发明的由填充剂与二氧化钛色素构成的复合色素粒子，便能根据所选择的组合在光学属性不受损或仅略微受损的情况下减小色素用量。作为替代方案，也可以在色素含量相等的情况下改进例如着色力方面的值。特别是可以用本发明的复合色素粒子来替换用户系统中的一部分或全部TiO₂含量。

技术领域

本发明涉及含二氧化钛及含碳酸盐的复合色素，其制造方案及其在改进涂层、塑料和层压材料中的色素光散射效率方面的应用。

背景技术

通常将无机色素，特别是二氧化钛色素作为增白剂、着色剂或遮光剂加入各种基质中。二氧化钛因其折射能力较强而特别高效地对光进行散射，因而是涂料及油漆、塑料、纸张及纤维这些应用领域中最重要的白色素。当二氧化钛粒子以小于光的波长的一半，即相互间隔0.20μm至0.25μm的方式分布于基质中时，光散射效率会降低。通常借助基质中的二氧化钛色素的遮盖力或着色力(tinting strength)来测量光散射效率。

另一方面，二氧化钛是重要的成本要素，长期以来一直在寻找在不显著降低遮盖力的情况下减小二氧化钛用量的方案。

可将二氧化钛粒子与适宜的填充剂相结合来节省用量，该填充剂作为所谓的“补充剂粒子”来用作TiO₂粒子的间隔剂。已知方法既包括将成分简单地混合，又包括用沉淀的粘合剂将TiO₂粒子与补充剂粒子连接，或者将补冲剂原位沉淀到二氧化钛粒子的表面上。此外，用于将微细的二氧化钛粒子分布至较粗的填充剂粒子上的方法同样为人所知。

下面仅从大量现有技术中选取部分文献。

例如，WO 1999/035193 A1描述了应用于造纸领域的，用二氧化钛与无机补充剂(“spacer”)，如SiO₂或CaCO₃，来制造色素混合物的方案。

DE 10 057 294 C5提出一种应用于装饰原纸中的，由二氧化钛与滑石构成的色素混合物。

EP 0 861 299 B1提出一种二氧化钛色素，其涂布有(例如胶态硅酸的)无机纳米粒子及一由无机氧化物(如氧化铝、氧化硅或氧化锌)构成的层，其中，该无机氧化物层要么布置于二氧化钛表面与纳米粒子之间，要么形成外侧遮盖涂层。无机纳米粒子指的是SiO₂、Al₂O₃或CaCO₃。

DE 10 2006 012 564 A1提出表面上具有微型空心球体及氧化铝-磷酸铝涂层的二氧化钛色素粒子。

在EP 0 956 316 B1提出的方法中，在水相中将色素粒子与沉淀的碳酸钙(PCC)相互混合，从而产生复合色素，其中，粒度为30至100nm的碳酸盐粒子粘着至色素粒子的表面。该复合色素包含30至90wt％的沉淀碳酸钙。

WO2009/109705 A1提出一种复合色素，其中，色素粒子被相互结合的纳米碳酸钙粒子包围。

DE 1 792 118 A1提出，通过将氯化钙溶液与碳酸钠溶液混合，来在二氧化钛色素悬浮液中原位沉淀碳酸钙的方案，其中，这些溶液中的一个包含二氧化钛色素。借此产生碳酸钙-二氧化钛复合粒子。

WO 2000/001771 A1提出一种复合色素，其包含粒度约为1至10μm的无机粒子，且这些无机粒子的表面上以与表面电荷相反的顺序粘着有二氧化钛色素粒子。在水相中进行制造。无机粒子选自常用的填充剂，例如高岭土、粘土、滑石、云母或碳酸盐。