TWI274777B - Process for covering silicas with wax - Google Patents

Description

1274777 五、發明説明（Μ 本發明係關於以蠟覆蓋矽石的方法，以及此種矽石的用 法。 已知可用蠟浸漬的矽石來製成塗料用作去澤劑（ma 11 i ng agent)’ 例如 DE 10 06 100、DE 15 92 865 及 EP 0 922 69 1中所述。在這類例子中，鱲乳液與一種矽石 懸浮液’以及如有需要所加入的分散劑一同被轉換。然後 ，必須要將所獲得的浸漬或覆蓋矽石予以乾燥，但是通常 仍會含有一些分散劑。此外’對於許多用途而言，單單將 鱲與矽石黏合在一起是不夠的。 在EP 0 442 325中所述的是另一種以蠟塗佈矽石的方法 。首先是以一種多元醇來浸漬矽石，以利疏水性的蠟與親 水性的矽石黏合。含有此種依EP 0 442 3 25所製備之浸漬 矽石的塗料，往往會具有過高的黏度。在EP 0 442 3 25的 比較實例中指出，未被蠟塗佈的矽石，或是被蠟塗佈但是 沒有添加多元醇的矽石，皆會大幅降低塗料的黏度。據推 論，這可能是因爲相對於疏水性塗料而言，矽石粒子的過 多親水性表面所造成。爲了抵消這樣的效應，必須加入多 元醇，因而構成一個額外的處理步驟。 已知如DE 1006 1 00中所揭露的熱程序可用來加工處理矽 膠或矽溶膠。在這樣的例子中，首先先製成二氧化矽水凝 膠，然後在接下來的另一個步驟中予以活化，將乾燥的凝 膠予以加熱至大約468 - 538°C以使之活化，然後在371°C 以熔融微晶蠟予以轉化，其相對於水凝膠，蠟的用量爲 1 5 - 30重量％。此種非常微細的水凝膠粒子展現出一種網狀 1274777 五、發明説明（2) 的凝膠結構，並且含有非常高濃度的水’因此只能在上述 的高溫或高蠟濃度的情況下得到令人滿意的覆蓋結果。這 樣高的熱負荷妨礙了許多種蠟的使用（顏色改變）；此外’ 還需確保經蠟覆蓋的矽膠能快速冷卻至鱲的分解溫度以 下。 在DE 1 0 06 1 00中並未敘述矽石的覆蓋。 在遭遇不同的製造程序時，矽石和矽膠將顯現出不同的 結構。砂石係以驗性沈殿法製造，其所呈現的是開放式的 粒子結構。水份可由這些開放孔洞的粒子中輕易地去除。 相反地，矽膠係以酸性沈澱法製得，且具有相當封閉的結 構，而水份無法輕易地被除去。 因此，本發明的目標在於提供一種以蠟覆蓋矽石的方法 ，其可容易處理且能夠使矽石具有良好的沈降穩定性及分 散性，例如在塗佈時，可使躐的用量降到最低。 本發明的目的爲一種以蠟覆蓋矽石的方法，其中係在空 氣中高於蠟的熔點和低於分解溫度的範圍內進行覆蓋。 矽石的覆蓋最好能與粉碎操作（例如在衝擊硏磨機中）一 起進行。在任何情況中，都很適合在覆蓋步驟之前，於一 個適當的混合裝置（例如Ei I· i ch混合機）中，讓蠟和矽石混 合在一起。 在本發明之方法中所使用蠟的熔點和分解範圍係介於40 和2 50°C之間，以介於60和200°C之間爲佳，並且以介於 70和130°C之間爲特佳。本發明之方法以在這些溫度範圍 內進行爲較佳。此方法可以配合適當的預熱空氣或是加熱 -4- 1274777 五、發明説明（3) 的惰性氣體來進行。 適合的矽石爲實例中所述的沈澱矽石。然而，同等的 Aeirosil級也很適合。在本發明的方法中，可用於覆蓋的 鱲包括聚乙烯（PE)蠘、Fischer-Tropsch鱲或聚砂氧基鱲 。實務上已知可用相對於砂石的2到1 5重量％的鱲覆蓋石夕 石，又以5到10重量％爲佳。 此種依本發明方法覆蓋之矽石可被用來做爲塗料中的去 澤劑，例如醇酸樹脂或其它種烤漆。 一般製程描述 在一個混合裝置（例如Ei r i ch混合機）中，將沈澱砂石和 一種塗佈劑（蠟）以3到1 5重量％的比率均勻的混合在一 起。將此混合物予以硏磨，並且置於一個分粒器硏磨機（例 如5 0 ZPS或類似機型）或是噴射硏磨機中予以分級。在硏 磨過程中’以噴出加熱空氣（ 60- 1 60t )的方式，將硏磨室 予以加熱’使得硏磨機出口處的空氣溫度仍維持在40 -140°C °以過濾器或是旋風分離機來進行產物的分離。覆有 塗佈劑的產物所具有的碳含量爲2到1 8重量％，又以3到 1 〇重量％爲佳，而以3到6重量％爲特佳。粒子的分級可以 後續的分級操作來加以調整。 實例1 所使用矽石和塗佈劑之資料 1274777 五、發明説明（4 ) 表1 矽石 塗佈劑 BET「公尺"克] 200 微粉末[微米] 8.5 DBP[克/100 克 1 230 熔點（DSC)[°C ] 110-118 d 1 〇 4.66 的溶化物黏度~~ [毫米2/秒] 135-240 dso 9.11 「莫耳質量(GPC)[克/莫耳] 大約3,500 d90 23.10 23°C時的密度[克/公分3] 0.940-0.955 如表1所示’將表1的沈澱矽石與6重量％的PE蠟混 合。在變動如分粒器轉速和硏磨速度或硏磨空氣等製程參 數的情況下’將此混合物置於一個A 1 p i n e公司所製造之 Zi rkop 1 ex分粒器硏磨機50 ZPS中，進行硏磨處理，而在 硏磨機出口處所測得之硏磨空氣出口溫度爲1 20°C。這些 在黑色烤漆中所得之測試參數、理化數據及塗佈技術結果 皆詳列於表2中。 表2 分粒器速度 [分鐘’1 ] 2_0,5〇〇 硏磨速度 [分鐘_1] ^ !，500 d 1 〇 [微米] ~ 1 — 2.82 d5〇 [微米] [Z5·24 」90 [微米] _ 8.9 1 C含量 ~ [% ] ~ 一 3 . 3 硏磨値計 [微米] 30 光澤60° 19.7 對應於小時的光澤60。 1.7 沈降 2- 貫例2 -改變砂石和塗佈溫度 以6份蠘對9 4份矽石的比例，將沈澱矽石，例如 Sipernat 50，與一種pe蠟，例如AF3〇(產自BASF公司） 充分混合在〜起。將此混合物送入一個衝擊式分粒器硏磨 機（ZPS 50)中。在硏磨期間，以預熱的硏磨空氣來操作衝 -6- 1274777 五、發明説明（5) 擊式分粒器硏磨機。自硏磨機排出之硏磨空氣的出口溫度 會變化。對於覆蓋蠟的矽石而言’硏磨條件的設定（分粒器 轉輪和硏磨機的轉速）並非緊要的’但是須選擇在可使得產 物分佈適合所需之去澤效率。 所使用矽石的參數 BET表面積[平方公尺/克] 450 平均粒徑[微米] TAPPED密度[克/升] 乾燥損失[% ] 灼燒損失[% ] pH DBP吸收[克/ 100克] 表3 27(儀器：Coulter LS 230 ) 1 8 0 (未篩分） 6 . 0(在 105°C 2 小時） 5.0(在 1000°C 2 小時） 6 · 0 ( 5 %在水中） 3 35.0

出口溫度 [°c ] 120 100 80 蠟的名稱 AF30 AF30 AF30 di〇* [微米] 4.48 4.63 4.67 dso* [微米] 8.44 8.88 8.54 d9〇* [微米] 13.96 14.63 14.05 C含量 [% ] 5.48 5.94 5.67 硏磨値計 [微米] 25 30 27 相對於標準的光 澤 60。 ** [% i 1 -5.5 1 . 7 0.8 沈降* * * 2 2 5 蠟脫離 Μ j\\\ Μ J V \N *儀器·· Coulter LS 230 準：Acematt HK 460，Degussa AG 實例3 -改變蠘和/或它的軟化點 如實例1所述之方式來進行此實驗。所使用蠘之軟化點 1274777 五、發明説明（6 ) 比實例1中所用者的軟化點爲低。 表4 蠟 製造商 軟化點（°C ) AF30 BASF 105-112 SL555 Daniel Products 82-86 Aquabead 916 Mi cropowders 64-67 表5 蠟的名稱 AF30 SL555 Aquabead 916 出口溫度 [°c ] 120 120 120 d,〇* [微米] 4.48 4 . 57 4 .58 d5〇* [微米] 8 . 44 8.88 8.98 d90 * [微米] 13.96 14.84 15.29 c含量 [% ] 5.48 5.31 4 .97 硏磨値計 [微米] 25 28 29 相對於標準的光 澤6〇u [% 1 -5.5 -4.9 -5.5 沈降* * * 2 2 2 蠟脫離 Μ y \ \ \ 並 y \ nn 並 表6 蠟的名稱 AF30 SL555 Aquabead 916 出口溫度 [°c ] 100 1 00 100 d,〇* [微米] 4 . 57 4.46 4.13 d5〇* [微米] 8.88 8 .77 7.76 D9〇* [微米] 14.63 13.31 11.83 C含量 [% ] 5.94 5.69 4.97 硏磨値計 [微米] 30 29 31 相對於標準的光 澤 60 ** [% 1 1.7 0 . 5 -0.1 沈降** * 2 2 2 蠟脫離 Μ ^ \ \ \ :魅 / i、、 Μ y \ \\ 1274777 五、發明説明（7 ) 表7 蠟的名稱 AF30 SL555 Aquabe ad 916 出口溫度 [°C ] 80 80 80 dio* [微米] 4.67 4.18 4.15 d5o* [微米] 8.54 8.17 7.79 d9〇* [微米] 14.05 12.56 11.75 C含量 [% ] 5 . 67 5.79 4.76 硏磨値計 [微米] 27 27 31 相對於標準的光 澤 60。 ** [% ] 0 . 8 1.1 -1 . 2 沈降* * 5 2 2 蠟脫離 — -te Μ J \ w *儀器：Coulter LS 230 **標準：Acematt HK 460,Degussa AG 分析方法 * * *沈降法 將大約4 0克無澤油漆裝入玻璃瓶中，並將其旋緊。將 這些樣品置於50± 2°C的乾燥櫃中儲存1 〇天。 將這些玻璃瓶冷卻至室溫以進行評估。 爲了測試沈澱物的本質，將玻璃瓶倒轉，可觀察到含有 去澤劑相的移動。 接者用手搖晃玻璃瓶兩次。沈殿物不見7，而瓶底被針 狀物刮擦。藉由這種方式，即使是薄如紙張的沈積物亦可 被偵測到。 沈降物本質的評比如下·· 評比等級評估敘述 1 油漆和去澤劑沒有產生分離 -9- 1274777 五、發明説明（8) 2 相當鬆散的沈降物（沈降物完全自底部滲開， 並且可藉著反轉瓶子一或兩次的方式使之分散） 3 軟性的沈降物（沈降物未完全自底部滲開，但 是可藉著多次搖晃的方式使之分散） 4 軟性的沈降物，很難再攪動（沈降物仍很柔軟 ，但是已經結塊至某種程度，使其不再能夠藉 著搖晃的方式得到足夠的分散） 5 結實的沈降物 鱲脫離 將1克去澤劑和35克的醋酸乙氧丙酯稱重後置入50毫 升有螺旋蓋的廣口燒瓶中。把蓋子關上，並且用手搖晃瓶 子。將瓶子在50°C的環境下置放過夜。 如果，在這樣的情況下，蠟開始自去澤劑中脫離，它會 浮在溶劑之上並且去澤劑將沈降於瓶底。 如果沒有發生蠟脫離，則在底部只會有去澤劑的沈降 物。 這些實例的結果顯示：本發明之塗佈必須在高於蠟熔化 的範圍內進行。本文中所謂的"熔化範圍π和’’軟化點π係同 我曰口J。 -10-

Claims (1)

1. 修正 1274777 六、申請專利範圍 第901 20775號「以蠟覆蓋矽石類之方法」專利案 (93年11月1日修正） 六申請專利範圍： 1. 一種以蠟覆蓋矽石之方法，其特徵在於矽石的覆蓋 係在空氣中高於蠟的40°C之熔點和低於其200°C之 分解溫度的範圔內進行，其中臘之量相對於矽石計 爲2到15重量％，且該矽石實質上不包括矽膠。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中在於硏磨係與 覆蓋方法同時進行。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中在於相對 於矽石，蠟的使用量爲5到12重量％。 4.如申請專利範圍第1或2項之方法，其中在於使用 聚乙嫌獵、費雪-闕布希（Fischer-Tropsch)繼或聚 矽氧基蠟做爲覆蓋之用。 5·如申請專利範圍第1項之方法，其係用於製備一種 以蠟覆蓋的矽石所構成之去澤劑。 6·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中實施以臘 覆蓋矽石之方法係爲藉由噴灑具有60至160°C之溫 度的經加熱之空氣或惰性氣体，來調整在覆蓋及/或 硏磨期間之硏磨室溫度，並使得硏磨出口溫度成爲 40 至 140〇C ; 藉以在高於臘之40°C的熔融範圍、且低於200°C 的分解溫度下進行該覆蓋和硏磨。