[发明专利]用于制备包含碳酸钙的屑粒的方法

说明书

本发明涉及包含至少一种含碳酸钙材料的屑粒、用于制备所述屑粒的方法、包含所述屑粒的制品以及所述屑粒在以下中的用途：造纸、纸张涂料、食品、塑料、农业、漆、涂料、粘合剂、密封剂、药物、农业、建筑和/或化妆品应用。

在实践中，填充材料并且尤其是含碳酸钙材料通常作为颗粒状填料用于在各种各样的应用，例如造纸、纸张涂料、食品、塑料、农业、漆、涂料、粘合剂、药物、农业、建筑和/或化妆品应用。这种类型的材料通常由制造商以具有不同的水不溶性固体含量的水性浆料形式出售。然而，这样的浆料的缺点在于，为了使含碳酸钙材料保持混悬，需要添加分散剂。可用作例如这样的浆料中的分散剂的水溶性聚合物和共聚物例如在US 5,278,248中进行了描述。然而，分散剂在并入最终产品(例如，纸张涂料)中时可能干扰一些光学特性，例如不透明度、光散射和亮度，并且因此对不含分散剂的含碳酸钙材料的浆料的需求增加。此外，上述浆料经常受到微生物如需氧细菌和厌氧细菌的污染，导致浆料特征变化，例如粘度和/或pH变化、变色、不愉快的气味或者其他品质参数降低，从而对其商业价值产生负面影响。因此，这样的浆料的制造商通常采取向所述浆料中添加杀生物剂的措施以稳定浆料，然而，这可能干扰最终产品的光学和/或机械特性或者法律要求。此外，浆料具有相对高的体积和重量，并因此与粉末相比，通过相同的载荷，总量较少的浆料形式的含碳酸钙材料被运输到消费者位置。

为了避免向浆料中添加分散剂和/或杀生物剂，所述含碳酸钙材料由制造商替代地以粉末形式出售。然而，这些干燥粉末的缺点在于，其在高粉化情况下具有低的堆积密度和流动性，这使得其由于需要用于处理粉末的流动和粉化特征的特殊设备及其较高的储存容量而难以处理。

在过去，已经进行了努力以使用耗能压实设备(例如，压块机(bricketting machine)或造粒机)来增加这样的粉末的堆积密度。然而，已证明这些方法出于若干原因是不可接受的。当这种粉末的堆积密度通过压力以机械方式增加时，这种粉末的流动性通常变差。需要更高的能量输入以将产品装载到罐或容器中或者清空这种罐或容器。此外，已经发现，依赖于水作为粘合剂的造粒设备在可以形成可接受粒料之前需要添加大量的水(大约为碳酸钙重量的15重量％至25重量％)。该水使产品的运输成本增加或者使生产成本增加，原因是其必须在装运之前蒸发。依赖于除水以外的粘合剂的造粒设备也需要大量的粘合剂，并且发现其产生了在造粒和干燥之后难以在水中改小的粒状产品。

此外，含碳酸钙材料通常通过干式研磨或湿式研磨和随后的干燥进行制备。例如，WO 2010/098821 A2涉及具有高表面积和在纳米级范围内的颗粒尺寸的矿物颜料(例如，高岭粘土)。这些颜料通过以下过程来制备：在干式研磨之前可对矿物组合物进行强力的湿式研磨，然后任选地对经湿式研磨的矿物组合物进行酸处理。WO 2013/061068 A1涉及没有或者具有非常少量的粗粒材料的颗粒状填料、包含所述填料的组合物及其用途。从颗粒状材料中除去粗颗粒的方法包括：干式筛分或筛选颗粒状材料以产生颗粒状填料。

然而，为了获得精细的含碳酸钙材料，能量输入(尤其是在干式研磨期间)相对较高。除此之外，湿式研磨和干式研磨过程中的参数不是可以获得具有受控的颗粒尺寸分布、BET表面积和顶切的限定研磨材料的可调节参数。因此，所获得的材料通常在研磨之后经历另外的步骤以除去某些杂质(如离子和/或化学组分)或者除去某些颗粒部分，以获得满足期望需求的材料。此外，这种材料的水分吸收敏感性相对较高，尤其是当在另外可干扰最终产品的光学和/或机械特性的分散剂的存在下制备时。

因此，本领域持续需要避免浆料的缺点(即，并入分散剂和/或杀生物剂)的含碳酸钙材料。此外，本领域需要在运输方面提供粉末的优点但避免其缺点(即，在粉末的高粉化情况下的低堆积密度和流动性)的含碳酸钙材料。特别地，期望制备这样的含碳酸钙材料：其在低能量输入下具有受控的颗粒尺寸分布、BET表面积、顶切和水分吸收敏感性，并且可以用作干燥产品或者可以容易地根据消费者需要在消费者位置制成浆料。