CN102300810B

CN102300810B - 用于油漆产品的滑石及其制备方法

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Publication number: CN102300810B
Application number: CN200880132193.9A
Authority: CN
Inventors: V·基尔佩莱恩; H·赫沃斯玛
Original assignee: Mondo Minerals Oy
Current assignee: Amins Mining Co.,Ltd. Finland branch
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2028-11-11
Also published as: US8323397B2; WO2010055191A1; BRPI0823278A2; EP2358634A1; US20110277667A1; EA026596B1; CN102300810A; EA201170637A1

Abstract

本发明涉及生产所述滑石浆料的方法。本发明还涉及滑石浆料。所述滑石产品是具有40％或更高的总固体量(TS)且包含分散剂和/或增稠剂的滑石浆料。

Description

用于油漆产品的滑石及其制备方法

技术领域

本发明涉及用于油漆产品的滑石。本发明还涉及生产所述滑石产品的方法。

背景技术

用于油漆的滑石产品通过在干磨工艺中将特定的滑石矿研磨成具有期望的粒度分布的滑石粉末来制备。油漆滑石产品的典型的中位粒径为1～25μm，且上部顶部切削量(upper top cut)为10μm至200μm。在油漆中使用的滑石粉末的中位粒径对油漆造成不同的装饰性能，例如，高的中位粒径降低光泽，低的中位粒径提高覆盖能力。中位粒径还对油漆的机械性能产生影响，例如对耐擦洗性产生影响。

随后在基于水的油漆的生产期间将干粉末分散在水中。因为难以获得固体颗粒的均匀分散，所以这导致了诸多问题。滑石粉末还在储存和处理阶段期间导致粉尘问题。

发明内容

本发明的目的在于提高用于油漆产品的滑石的加工性能。

为了实现此目的，本发明由在独立权利要求中列出的特征来表征。其它权利要求表示本发明的优选实施方案。

根据本发明，滑石产品是总固体量(TS)为40％且含有分散剂和/或增稠剂的滑石浆料。所述增稠剂提高滑石表面的湿润性，并提高滑石浆料的稳定性。所述分散剂提高滑石在水中的分散。所述分散剂还使得滑石研磨变得更加容易。这种类型的滑石易于分散在水中，并且使得滑石在水中均匀地分散。用户不需要分散滑石，因此，这种新产品易于使用，并且能够在油漆生产的任何阶段中加入，这提高油漆生产能力并使得工艺更加灵活。

与相同量的干粉的储存相比，浆状滑石还减少所需要的储存空间。滑石浆料还是可泵送的。因此，通过使用滑石浆料来代替干粉形式的滑石，油漆生产工艺更加容易获得自动化。因此，其提高油漆生产商的生产能力。通过使用滑石浆料还避免包装材料的浪费。当滑石是以浆料形式时，在储存和处理阶段期间不存在粉尘问题。

根据本发明的一方面，所述滑石浆料的总固体量(TS)为50％或更高。有利地，所述滑石浆料的总固体量(TS)为60％或更高。与储存相同量的干粉相比，这种类型的滑石浆料进一步减小所需要的储存空间。

根据本发明的一方面，滑石浆料的粘度为300～600mPas(Brookfield Br100)。这种类型的滑石浆料易于泵送。

根据本发明的一方面，所述滑石产品的储存稳定性为10％，根据在没有混合的容器中在一个月储存试验中滑石颗粒的沉降来测量。这种类型的滑石浆料是用于油漆产品的特别适合的滑石。

在本文件中，将滑石的粒径表示为等效的球形颗粒的直径，所述球形颗粒在水中具有与所测量的滑石颗粒相同的下降速率。

根据本发明的一方面，所述滑石浆料具有平均粒径(峰值)在1～50μm之间的单峰PSD。这种类型的滑石易于泵送，并且可以使用单峰的、传统的或窄PSD滑石。单峰的窄PSD滑石在一些特定应用中具有优点，例如，对于薄膜厚度涂层和漆层，非常细的滑石(平均PS在1～3μm之间)，从而提高不透明性、白度和耐磨性(sandability)，并调节光泽。窄的且单峰PSD的粗滑石(平均PS在10～30μm之间)在厚膜保护涂层中是有益的，从而实现足够高的膜厚度(高固体含量)，而没有增加油漆的粘度。

根据本发明的一方面，滑石浆料具有在1～50μm之间的多峰粒度分布。这提高了油漆性能的平衡。与传统的单峰或非常窄PSD的滑石相比，其还提高浆料的稳定性。

具有多峰粒度分布的滑石产品提高油漆性能概况。与当前在市场上可获得产品相比，其提高油漆质量。与传统类型的滑石产品相比，所有重要的装饰性油漆性能均得到提高或保持不变。其还使得油漆的生产更加容易。可以在油漆生产的任何阶段中将易于分散的滑石浆料加入到油漆配方中。

根据本发明的一方面，滑石产品具有在1～50μm之间的粒度分布的至少两个峰。根据本发明的一方面，滑石产品具有在1～50μm之间的粒度分布的至少三个峰。这种双峰/多峰粒度分布提高油漆性能的平衡且降低光泽，提高覆盖能力和/或提高油漆的机械性能。

根据本发明的一方面，滑石产品具有两个或更多个峰在1～50μm之间的多峰PSD。多峰PSD提高油漆性能的平衡。根据本发明的一方面，粒度分布的峰之一在1～5μm之间。峰在1～5μm之间的细粒提高油漆膜的覆盖能力和白度之间的平衡。根据本发明的一方面，粒度分布的峰之一在5～20μm之间。在5～20μm之间的中等细的滑石颗粒提高油漆的机械性能，如耐湿擦性和抗泥浆裂化性。根据本发明的一方面，浆料具有在10～50μm之间的粒度分布的至少一个峰。峰在10～50μm之间的粗滑石颗粒降低油漆的光泽(光彩)。多峰(宽的)PSD的滑石允许浆料中的滑石含量增加，而浆料的泵送能力和稳定性没有变差。

可以用若干不同的方式来制备滑石浆料。可以通过使用半成品例如滑石浓缩物或通过湿磨工艺研磨滑石矿和/或预浆料滑石来生产所述滑石浆料。

滑石可以如下研磨：使用正常的常规类型的干磨技术，如球磨、冲击研磨或喷射磨(蒸气或压缩空气)，从而得到用于滑石的最终细度。在研磨之后，可以通过使用适当的化学品将干滑石粉直接分散在水中，或者可以首先将干滑石粉粒化，然后分散在水中。

最后，通过使用适当的稳定剂使滑石浆料稳定化。

另一方式是在研磨阶段期间制备浆料。该方法需要湿磨技术，如湿球磨或珠磨。该方法需要化学品与滑石原料和水一起恒定地供给到研磨机，从而得到平稳的研磨和对于最终浆料的足够高的固体含量。在研磨之后，使滑石浆料进一步稳定化，然后，其准备用于油漆生产。通过研磨机中的研磨块(球或珠)的填充速率来控制滑石的粒度分布(PSD)。研磨球或珠的不同尺寸(直径)赋予滑石不同的尺寸。通过调节研磨块的不同尺寸的比率来实现期望的滑石的PSD。滑石浆料在研磨机中的停留时间也影响滑石的粒径。如果需要，则可以有串联的若干个研磨机。湿磨是制备用于油漆的滑石浆料的有利技术，因为在制备期间不需要干燥产品，从而减少了生产成本。因此，将滑石产品制备成浆料形式在技术上是容易的，因此生产成本低。湿磨工艺还能够生产特定类型的产品。

通过湿珠磨进行有利的湿磨。还已经看到，湿珠磨使制备多峰PSD滑石成为可能。多峰PSD对于滑石浆料的储存稳定性是有利的，并且其提高油漆性能的平衡。

还可以通过在浆料制备中使用正常的单峰的、干磨的产品作为混合物来制备多峰滑石浆料产品。

滑石浆料可以在可再用容器中输送或通过筒仓卡车输送，这减少了包装材料的量。

滑石浆料的生产工艺包括例如以下步骤：

-预研磨滑石矿用于生产滑石，

-将预研磨的滑石湿磨成最终产品，

-在所述湿磨期间，可以加入添加剂，如分散剂和增稠剂以及pH调节剂，

-通过纤维素基增稠剂或合成增稠剂使所述浆料稳定化。

由预研磨的原料或由备好的经过研磨的最终产品生产的滑石浆料的生产工艺包括例如以下步骤：

-通过将水和滑石加入到处理槽中来生产预浆料滑石，以及

-将碱例如NaOH加入到水中或加入到预浆料滑石中，以实现pH值为9.0或更高

-将增稠剂加入到预浆料滑石中

-将分散剂加入到预浆料滑石中

-通过湿磨工艺来研磨所述预浆料滑石

-筛分研磨的预浆料滑石

在图7中示出了本发明的工艺流程图的示例。

与若相同产品由干磨制得相比，湿磨会将最终产品的白度降低例如4～5白度％单位。因此，有利的是，在湿珠磨中使用白度非常高的原料例如滑石块，以获得最佳产品。

滑石产品可以在例如下面的油漆产品中使用：

-内墙和外墙平坦的乳胶漆

-多用途内墙/外墙乳胶漆

-半光泽乳胶漆

-户外木材涂料

-木材底漆

-凸纹漆

-丝绸漆和蛋壳漆

发明详述

下面参照附图更详细地解释本发明的实施方案。

滑石浆料-研磨和稳定试验

材料

滑石-Finntalc P60SL(d₅₀为大约84μm)。

分散剂-特定的分散剂，其中还涉及润湿性能。

NaOH(Solvay，＞98％)，在水中为10％，用于中和分散剂。

用于使浆料稳定化的纤维素增稠剂：来自CP Kelco的Celfow和Finnfix 2000G。

生物杀灭剂-Thor MBF 28。

最初目标组成

表1：具有Celflow的组合物

表2：具有Finnfix 2000G的组合物

在工业试验中使用0.7％的分散剂。

工业试验

在配备有切割式搅拌器的3m³槽中制备预浆料。为了制备预浆料，首先加入水，然后加入NaOH(10％)、分散剂，且最后加入滑石P60SL。在预浆料中加入全部分散剂-没有向研磨机中加入分散剂。分散剂的量始终为0.7％(d/d)。

在图7中示出了工艺的流程图。

测量最终预浆料的pH，且当需要时进行校正，以实现9以上的值。在试验期间，多次混合预浆料，以使其可用于研磨工艺。

在第一试验中，在第一研磨机中引入预浆料。然后在第二研磨机中引入来自第一研磨机的产品。在第二研磨之后，没有对浆料进行其它操作。

从第一研磨机中取出样品(样品1和2)，并从第二研磨机中取出样品(样品3)。

对固体含量为60％的预浆料进行第二试验。从第一研磨机中取出样品(样品5)。并从第二研磨机中取出样品(样品6)。

使用与第一试验相同的条件完成第三试验。差别之处在于：使用100μm网筛分研磨后的浆料。被筛出的产品将返回至研磨机，由于被筛出的产品的高流动速率和粘度，所以存在一些损失。

筛分呈现出严重问题，其中从筛筛出的产品为进料的大约70％。分散剂不允许浆料的高效筛分。获取筛分的浆料的样品(样品6)。

使滑石浆料样品稳定化。

表3示出了在稳定化之后样品的最终组成。

在附录1中描述了每个样品的制备，其中通过时间顺序描述操作。

结论：

-制备出d₅₀在1.45μm和7.36μm之间且固体含量在40.3％和60.1％之间的滑石浆料。

-预浆料的制备没有呈现出主要问题，尽管需要执行pH的校正。

-在解决了一些起始问题之后，研磨机的操作是稳定的。即使固体为60％，研磨机仍未呈现出问题。

-以50％和60％的固体含量从研磨机中取得样品。

-使用两种纤维素增稠剂使浆料的样品稳定化。Celflow产品对于在低剪切速率下提高粘度且在高剪切速率下降低粘度显示出良好的效果。

表3：滑石浆料样品

样品1

描述：样品来自于第一研磨机，其中预浆料的固体含量为50％。

浆料为120kg。

在图1中表示出样品1中的滑石的质量数对粒径。所述滑石产品的粒度分布具有以下峰：

-1.5μm

-3.8μm

-9.3μm

-19.5μm

-37μm

固体含量：51.7％

粒径测定：

d₅₀＝3.09μm

在25℃时的粘度：

η^10rpm＝200cP η^100rpm＝386cP

Celflow-125g(0.1％的滑石)

η^10rpm＝900rpm η^100rpm＝265cP

pH＝8.6

NaOH(10％)-100mL

η^10rpm＝200cP η^100rpm＝160cP

pH＝9.5

Thor MBF28-0.2kg

Celflow-0.0625kg

η^10rpm＝930cP η^100rpm＝260cP

样品2

描述：样品来自第一研磨机，其中预浆料的固体含量为50％。

120kg浆料。特征与样品1相同。

在图2中表示出样品2中的滑石的质量数对粒径。所述滑石产品的粒度分布具有以下峰：

-2.4μm

-5.2μm

-13μm

-28μm

Finnfix 2000G-0.125kg

η^10rpm＝215cp η^100rpm＝173cP

Finnfix 2000G-0.0625kg

η^10rpm＝450cP η^100rpm＝190cP

Finnfix 2000G-0.0625kg

η^10rpm＝1020cp η^100rpm＝272cP

Thor MBF 28-0.2kg

pH＝9.0

NaOH(10％)-50mL

pH＝9.5

η^10rpm＝430cP η^100rpm＝176cP

Finnfix 2000G-0.0625kg

η^10rpm＝1320cp η^100rpm＝310cP

样品3

描述：样品来自第二研磨机，其中预浆料的固体含量为50％。

浆料为200kg。

在图3中表示出样品3中的滑石的质量数对粒径。所述滑石产品的粒度分布具有以下峰：

-3.8μm

-8.0μm

-18μm

固体含量：55.0％

粒径测定：

d₅₀＝1.45μm

Thor MBF 28-0,4kg

pH＝9.3

NaOH(10％)-50mL

pH＝9.5

在25℃时的粘度(spl 4)：

η^10rpm＝1440cP η^100rpm＝1248cP

未向该浆料中加入纤维素。

样品4

描述：样品来自第一研磨机，其中预浆料的固体含量为60％。

浆料为260kg。

在图4中表示出样品4中的滑石的质量数对粒径。所述滑石产品的粒度分布具有以下峰：

-1.5μm

-9.6μm

-20μm

-38μm

固体含量：58.6％

粒径测定：

d₅₀＝7.36μm

Thor MBF 28-0,5kg

pH＝9.1

NaOH(10％)-100mL

pH＝9.5

NaOH(10％)-15mL

pH＝9.5

在25℃时的粘度：

η^10rpm＝400cp η^100rpm＝510cP

Celfow-0.1300kg

η^10rpm＝620cP η^100rpm＝386cP

Celfow-0.0650kg

η^10rpm＝680cP η^100rpm＝412cp

样品5

描述：样品来自第二研磨机，其中预浆料的固体含量为60％。

浆料为200kg。

在图5中表示出样品5中的滑石的质量数对粒径。所述滑石产品的粒度分布具有以下峰：

-1.3μm

-3.8μm

-8.5μm

-16μm

-27μm

固体含量：60.1％

粒径测定：

d₅₀＝3.30μm

在25℃时的粘度(spl 6)：

η^10rpm＝1200cP η^100rpm＝1840cP

ThorMBF 28-0,4kg

pH＝8.9

NaOH(10％)-100mL

pH＝9.4

在25℃时的粘度(spl 3)：

η^10rpm＝930cP η^100rpm＝995cP

未向该示例中加入纤维素。

样品6

描述：筛分样品来自研磨机，其中预浆料的固体含量为50％。

浆料为545kg。

在图6中表示出样品6中的滑石的质量数对粒径。所述滑石产品的粒度分布具有以下峰：

-4.0μm

-9.0μm

固体含量：40.3％

粒径测定：

d₅₀＝2.83μm

Thor MBF 28-1.1kg

pH＝9.4

Celflow-218g

η^10rpm＝130cP η^100rpm＝81cP

Celflow-218g

η^10rpm＝360cP η^100rpm＝110cP

Claims

1.一种用于油漆的滑石产品的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-粒化干燥的滑石粉末，

-通过使用分散剂化学品将粒化的滑石分散在水中，形成滑石浆料，

-在滑石浆料中加入碱，以实现pH值为9.0或更高

-向滑石浆料中加入增稠剂，

其中，滑石浆料具有40％或更高的总固体量TS，包含涉及润湿性能的分散剂，

所述滑石浆料具有在1～50μm之间的单峰粒度分布，或具有在1～50μm之间的多峰粒度分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过湿磨预浆料滑石和/或滑石矿来生产所述滑石浆料。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用球磨和/或珠磨来生产预浆料滑石和/或滑石浆料。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱为NaOH。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-将研磨过的预浆料滑石和/或滑石浆料进行筛分。