Обработанные продукты минеральных наполнителей, способы их получения и их применения

Авторы патента:

БУРИ Маттиас (CH)

БУРКХАЛЬТЕР Рене (CH)

ГЕЙН Патрик А.С. (CH)

РЕНЧ Самуэль (CH)

C09C3/08 - обработка низкомолекулярными органическими соединениями

C09C1/02 - соединения щелочноземельных металлов или магния

C08K3/26 - карбонаты; бикарбонаты

C08J5/18 - изготовление пленок или листов

C01F11/18 - карбонаты

Владельцы патента RU 2540628:

ОМИА ИНТЕРНЭШНЛ АГ (CH)

Настоящее изобретение относится к технической области получения обработанных продуктов минеральных наполнителей, содержащих карбонат кальция, применению их в материалах пластиков, в материалах пленки, а также для ароматизирующих изделий. При получении обработанного продукта минерального продукта (а) получают, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, измельченный в сухом состоянии или во влажном состоянии. Высушивают минеральный наполнитель. Далее (b) получают, по меньшей мере, одну насыщенную алифатическую карбоновую кислоту в жидком или в расплавленном состоянии. Приводят в контакт минеральный наполнитель со стадии (а), на одной или нескольких стадиях, с насыщенной алифатической карбоновой кислотой со стадии (b). Формируют слой обработки. Обработанный продукт минерального наполнителя применяют для пластиков, в частности, к применениям для дышащих или экструзионных пленок покрытий на основе полипропилена (PP), полиэтилена (PE), полиуретана и/или поливинилхлорида. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 табл., 10 пр.

Настоящее изобретение относится к технической области обработанных продуктов минеральных наполнителей. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения таких обработанных продуктов минеральных наполнителей и к их предпочтительному использованию в области применений для пластиков и, в частности, к применениям для дышащих или экструзионных пленок покрытий на основе полипропилена (PP) или полиэтилена (PE).

Минеральные наполнители и в особенности минеральные наполнители, содержащие карбонат кальция, часто используют в наполнителях в виде частиц в полимерных продуктах, обычно получаемых из полиэтилена (PE), полипропилена (PP), полиуретана (PU) и поливинилхлорида (PVC). Однако минеральные наполнители, содержащие карбонат кальция, как правило, ассоциируются с присутствием летучих веществ, выделяющихся при температурах, достигаемых во время применения таких минеральных наполнителей и/или при обработке полимерных продуктов, содержащих такие минеральные наполнители. Такие летучие вещества могут, например, представлять собой:

- вещества, изначально ассоциированные с минеральным наполнителем ("собственные летучие вещества") и, в частности, представляющие собой ассоциированную воду, и/или

- вещества, введенные во время обработки минерального наполнителя ("добавленные летучие вещества"), например, чтобы сделать минеральный наполнитель лучше диспергируемым в среде полимерного пластика, и/или

- вещества, генерируемые посредством реакции собственных органических материалов и/или добавленных органических материалов с минеральным наполнителем; такие реакции могут, в частности, вызываться или усиливаться температурами, достигаемыми во время введения и/или обработки полимерного материала, содержащего минеральный наполнитель, например, в течение процесса экструзии или компаундирования; и/или

- вещества, генерируемые под действием деградации собственных органических материалов и/или добавленных органических материалов, с образованием CO₂, воды и, возможно, низкомолекулярных фракций этих органических материалов; такая деградация может, в частности, вызываться или усиливаться температурами, достигаемыми во время введения и/или обработки полимерного материала, содержащего минеральный наполнитель, например, в течение процесса экструзии или компаундирования.

В результате присутствия таких летучих веществ может быть сложным получение полимерного продукта, не содержащего пустот, приводящих к неоднородности поверхности и, таким образом, к деградации качества конечного полимерного продукта, содержащего такой минеральный наполнитель. В частности, это представляет собой проблему, встречающуюся при получении дышащих или экструзионных пленок покрытий на основе PP- или PE, содержащих минеральный наполнитель, а более конкретно минеральные наполнители, содержащие карбонат кальция. Кроме того, летучие вещества могут приводить к уменьшению прочности на разрыв и прочности на отрыв для такой пленки и могут ухудшать ее аспекты, связанные с внешним видом, в частности ее видимую однородность. Кроме того, летучие вещества могут вызывать избыточное вспенивание полимерного расплава с минеральным наполнителем на стадии компаундирования, вызывая нежелательное отложение продукта при вакуумном извлечении и, следовательно, приводя к снижению производительности.

В данной области осуществлялись несколько попыток улучшить применимость минеральных наполнителей и, в частности, минеральных наполнителей, содержащих карбонат кальция, например, посредством обработки таких минеральных наполнителей высшими алифатическими карбоновыми кислотами и/или солями карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода, такими как пальмитиновая кислота и/или стеариновая кислота, которые в некоторых случаях могут также упоминаться как жирные кислоты. Однако необходимо отметить, что высшие карбоновые кислоты, а именно карбоновые кислоты, имеющие, по меньшей мере, 10 атомов углерода, являются твердыми при комнатной температуре. Как следствие, указанные высшие карбоновые кислоты должны храниться в жидком состоянии или транспортироваться при повышенной температуре, чтобы с ними было легко обращаться и, кроме того, указанные высшие карбоновые кислоты должны плавиться с помощью дополнительной стадии термической обработки для их применения в качестве агента для поверхностной обработки. Например, WO 00/20336 относится к ультрамелкодисперсному природному карбонату кальция, который может необязательно обрабатываться одной или несколькими жирными кислотами или одной или несколькими жирными кислотами или одной или несколькими их солями или их смесями, и которые используются в качестве регулятора реологии для полимерных композиций.

Подобным же образом, патент США № 4407986 относится к осажденному карбонату кальция, который является поверхностно-обработанным дисперсантом, который может включать высшие алифатические кислоты и их соли с металлами, для ограничения добавления смазывающих добавок, при замешивании этого карбоната кальция вместе с кристаллическим полипропиленом и для предотвращения образования агрегатов карбоната кальция, которые ограничивают ударную прочность полипропилена.

В EP 0325114, относящимся к не дающим потеков антикоррозийным композициям для моторных транспортных средств на основе поливинилхлорида, которые имеют улучшенные реологические и адгезионные свойства, Пример 7 описывает смесь соли аммония 12-гидроксистеариновой кислоты в сочетании с жирной кислотой (при массовом отношении 1:1), используемую для обработки минерального наполнителя.

WO 03/082966 относится к поперечно сшиваемой композиции и/или к поперечно сшиваемой композиции, содержащей нанонаполнитель, которая в необязательных вариантах осуществления может дополнительно содержать наполнители, которые могут покрываться или не покрываться стеариновой кислотой, стеаратом, силаном, силоксаном и/или титанатом. Такие композиции с нанонаполнителем используют для улучшения барьерных свойства, прочности и температур тепловой деформации, делая их пригодными для медицинского, автомобильного, электрического, строительного и пищевого применения.

US 2002/0102404 описывает диспергируемые частицы карбоната кальция, покрытые на их поверхности с помощью сочетания насыщенных и ненасыщенных алифатических карбоновых кислот и их солей вместе с органическим соединением, таким как сложный фталевый эфир, которые используют в композициях адгезивов для улучшения стабильности вязкости и адгезионных свойств.

Кроме того, US 2002/0102404 требует применения смеси насыщенных и ненасыщенных алифатических карбоновых кислот/солей. Присутствие ненасыщенных алифатических карбоновых кислот/солей повышает риск нежелательных побочных реакций in situ с двойной связью во время обработки любого материала, содержащего ненасыщенную алифатическую карбоновую кислоту/соль. В дополнение к этому, присутствие ненасыщенных алифатических карбоновых кислот/солей может приводить к обесцвечиванию или к появлению нежелательного запаха и заметных прогорклых запахов в материале, в котором они применяются.

Пункт 11 формулы изобретения WO 92/02587 показывает, что сапонифицированный раствор соли натрия и, по меньшей мере, одной высокомолекулярной ненасыщенной жирной кислоты или сочетания, по меньшей мере, одной высокомолекулярной ненасыщенной жирной кислоты и, по меньшей мере, одной высокомолекулярной ненасыщенной жирной кислоты может добавляться в предварительно нагретую суспензию осажденного карбоната кальция, для получения, в конечном счете, желаемого уровня покрытия из жирной кислоты на карбонате кальция перед осуществлением дальнейших стадий способа.

Реферат JP 54162746 описывает композицию, содержащую заданные относительные количества жесткой винилхлоридной смолы, коллоидного карбоната кальция, обработанного жирной кислотой, и стеарата бария, используемую для улучшения термической стабильности композиции на основе винилхлорида.

Патент США № 4520073 описывает материалы минеральных наполнителей с улучшенными гидрофобными покрытиями, полученными посредством нанесения под давлением покрытия на пористые минералы с использованием водяного пара в качестве носителя для материала покрытия. Такой материал покрытия можно выбрать, среди других возможностей, из длинноцепных алифатических жирных кислот и их солей.

WO 01/32787 описывает продукт материала в виде частиц карбоната щелочноземельного металла, который имеет на своих частицах покрытие из гидрофобного материала, содержащее композицию, сформированную из (a) первого компонента, который содержит продукт реакции карбоната щелочноземельного металла и, по меньшей мере, одной заданной алифатической карбоновой кислоты, и (b) второго компонента, имеющего температуру высвобождения карбоната значительно выше, чем у первого компонента, который содержит соединение формулы CH₃(CH₂)_mCOOR.

Однако литературные источники редко описывают способы получения обработанных продуктов минеральных наполнителей, которые решали бы следующие многосторонние технические проблемы:

- обработки минерального наполнителя с использованием агента для поверхностной обработки, характеризуемого вязкостью, пригодной для обработки, то есть, так сказать, вязкостью по Брукфилду меньше чем 1000 мПа·с при 23°C;

- обработки минерального наполнителя таким образом, чтобы готовый обработанный продукт минерального наполнителя характеризуется повышенной температурой начала улетучивания, которая значительно больше, чем у продукта минерального наполнителя, обработанного карбоновыми кислотами и/или солями карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода;

- обработки минерального наполнителя таким образом, чтобы готовый обработанный продукт минерального наполнителя был достаточно гидрофобным для применений в пластиках, требующих диспергируемости обработанного продукта минерального наполнителя в полимерной среде, предпочтительно таким образом, чтобы указанный продукт минерального наполнителя был более гидрофобным, чем после обработки карбоновыми кислотами и/или солями карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода;

- обработки минерального наполнителя таким образом, чтобы готовый обработанный продукт минерального наполнителя имел низкую чувствительность к поглощению влажности, такую, которая ниже, чем у минерального наполнителя, обработанного карбоновыми кислотами и/или солями карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода;

- идентификации агента для поверхностной обработки, который достигает указанных выше целей независимо от того, подвергается ли, по меньшей мере, один минеральный наполнитель солевому обмену при вступлении в контакт с агентом для поверхностной обработки для образования соответствующих солей кальция на поверхности обработанного минерального наполнителя.

В этом отношении, одно из очевидных средств для увеличения температуры начала улетучивания, ассоциируемых с минеральным наполнителем, заключается в устранении или ограничении использования определенных распространенных добавок для обработки наполнителя. Однако часто, как в случае, когда минеральный наполнитель используют в применениях для пластиков, такие добавки необходимы для осуществления других функций.

Например, в случае применений в дышащих пленках, добавки вводят для снабжения минерального наполнителя гидрофобным покрытием и для улучшения диспергируемости минерального наполнителя в материале предшественнике пленки, а также, возможно, для улучшения технологических свойств этого материала предшественника пленки и/или свойств конечных продуктов применения. Устранение таких добавок неприемлемо ухудшило бы качество полученной пленки.

В этом отношении, дополнительные литературные источники, а именно WO 99/61521 и WO 2005/075353, которые предлагают только уменьшение внутренней воды и поглощенной влажности исходного минерального наполнителя, совершенно не содержат пункта уменьшения количества других летучих веществ, кроме воды, которые вносят вклад в летучие вещества в целом.

Таким образом, по-прежнему существует необходимость в обработанных продуктах минеральных наполнителей и, в частности, минеральных наполнителях, содержащих карбонат кальция, которые решают рассмотренные выше технические проблемы и, в частности, в обработанном продукте минерального наполнителя, имеющем улучшенные поверхностные характеристики.

Соответственно, целью настоящего изобретения является создание обработанного продукта минерального наполнителя, имеющего улучшенные поверхностные характеристики и, в частности, высокую температуру начала улетучивания. Дополнительная цель заключается в создании обработанного продукта минерального наполнителя, придающего достаточную гидрофобность для применений для пластиков. Еще одной целью является создание обработанного продукта минерального наполнителя, характеризуемого низкой чувствительностью к поглощению влажности. Другой целью настоящего изобретения является создание обработанного продукта минерального наполнителя, полученного с использованием агента для поверхностной обработки, обращение с которым может быть простым. Другой целью является создание обработанного продукта минерального наполнителя, полученного с помощью способа, который можно осуществлять при экономически эффективных и мягких условиях, то есть при устранении интенсивной термической обработки используемых продуктов извлечения. Другие цели будут понятны из следующего далее описания настоящего изобретения.

Рассмотренные выше и другие цели достигают с помощью предмета, как определено в настоящем документе, в пункте 1 формулы изобретения.

Преимущественные варианты осуществления обработанного продукта минерального наполнителя по настоящему изобретению определяются в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним из аспектов настоящей заявки разработан обработанный продукт минерального наполнителя, обеспечивающий температуру начала улетучивания, по меньшей мере, 250°C, обработанный продукт минерального наполнителя содержит:

a) по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция;

b) слой обработки, находящийся на поверхности указанного, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, указанный слой обработки по существу состоит из:

- по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, имеющей от 6 до 9 атомов углерода и/или

- продуктов реакции указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты на поверхности указанного, по меньшей мере, одного минерального наполнителя.

Авторы неожиданно обнаружили, что рассмотренный выше обработанный продукт минерального наполнителя в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает высокую температуру начала улетучивания, по меньшей мере, 250°C, достаточную гидрофобность и низкую чувствительность к поглощению влажности. Точнее, авторы обнаружили, что поверхностные характеристики обработанного продукта минерального наполнителя могут быть улучшены посредством добавления определенных насыщенных алифатических карбоновых кислот.

Необходимо понять, что для целей настоящего изобретения следующие термины имеют следующие значения:

Термин "минеральный наполнитель" в значении настоящего изобретения относится к веществам минерального происхождения, добавляемый к таким материалам, как бумага, пластики, каучук, краски и адгезивы и тому подобное, чтобы снизить потребление более дорогостоящих материалов, таких как связующие вещества, или для улучшения технических свойств продуктов. Специалист в данной области очень хорошо знает типичные наполнители, используемые в соответствующих областях.

Термин "насыщенный" в значении настоящего изобретения означает имеющий йодное число меньше чем 5 г I₂/100 г образца. Это определение йодного числа хорошо известно специалистам, и именно оно дает определение добавления йода к 100 г образца посредством обратного титрования избытка йода с помощью тиосульфата натрия.

Термин "алифатическая карбоновая кислота" в значении настоящего изобретения относится к прямоцепным, разветвленным или алициклическим органическим соединениям, состоящим из атомов углерода и водорода. Указанное органическое соединение дополнительно содержит карбоксильную группу, находящуюся на конце углеродного скелета.

Термин "слой обработки по существу состоит из" в значении настоящего изобретения относится к слою обработки, который состоит, по меньшей мере, на 95% масс., а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, на 99% масс., по отношению к общей массе поверхностного слоя, по меньшей мере, из одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, имеющей от 6 до 9 атомов углерода, и/или из продуктов ее реакции. Кроме того, является предпочтительным, чтобы общий термин "слой обработки" в значении настоящего изобретения относился к слою обработки, который не содержит высших карбоновых кислот, а именно карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода.

Термин "продукты реакции" в значении настоящего изобретения относится к продуктам, получаемым, как правило, посредством приведения в контакт минерального наполнителя с агентом для поверхностной обработки. Указанные продукты реакции предпочтительно образуются между наносимым агентом для поверхностной обработки и молекулой, находящейся на поверхности минерального наполнителя.

Термин "теоретическая общая масса" в значении настоящего изобретения относится к количеству агента для обработки, который присутствовал бы в слое обработки, если бы весь указанный агент для обработки был полностью осажден в слое обработки.

Термин "молекулы/м²" или "количество молекул/м²" в значении настоящего изобретения оценивают с помощью определения количества соответствующего агента для обработки (в молях), добавляемого для приведения в контакт, по меньшей мере, с одним минеральным наполнителем, содержащим карбонат кальция, и посредством вычисления теоретического количества молекул в указанном количестве, используя число Авогадро [N_A] (6.02214179×10²³/моль).

Термин "температура начала улетучивания" в значении настоящей заявки относится к температуре, при которой летучие вещества, включая летучие вещества, введенные в результате воздействия стадий получения обычного минерального наполнителя, включая измельчение, вместе со вспомогательными агентами для измельчения или без них, облагораживание вместе с флотационными добавками или другими агентами или без них, и с другими агентами для предварительной для обработки, не перечисленными выше, в явном виде, детектируемыми в соответствии с термогравиметрическим анализом, описанным далее - начинают выделяться, как наблюдается на термогравиметрической (TGA) кривой, изображающей на графике массу остающегося образца (ось y) как функцию температуры (ось x), получение и интерпретация такой кривой будут определены позднее.

Аналитические методы TGA дают информацию относительно потери массы и температуры начала улетучивания с большой точностью, и они хорошо известны; они, например, описаны в "Principles of Instrumental analysis", fifth edition, Skoog, Holler, Nieman, 1998 (first edition 1992) in Chapter 31 pages 798 to 800, и во многих других хорошо известных справочниках. В настоящем изобретении, термогравиметрический анализ (TGA) осуществляют с использованием Mettler Toledo TGA 851 на основе образца 500 +/- 50 мг и сканирования температуры от 25 до 350°C при скорости 20°C/минут в потоке воздуха 70 мл/мин.

Специалист сможет определить "температуру начала улетучивания" с помощью анализа кривой TGA следующим образом: получают первую производную кривой TGA и определяют точки перегиба на ней между 150 и 350°C. Из точек перегиба, имеющих значение крутизны касательной больше чем 45° по отношению к горизонтальной линии, определяют точку, имеющую самую низкую соответствующую температуру выше 200°C. Значение температуры, ассоциируемое с этой самой низкотемпературной точкой перегиба кривой первой производной, представляет собой "температуру начала улетучивания".

"Расплавленное" или "жидкое" состояние в значении настоящего изобретения определяют как состояние, в котором материал является полностью жидким, другими словами, полностью расплавленным. В то время как явление плавления происходит при постоянной температуре при поглощении энергии, вещество квалифицируют как расплавленное, когда в некоторый момент после плавления температура начинает расти, как наблюдается на кривой графика зависимости температуры от подводимой энергии, получаемой с помощью динамической сканирующей калориметрии, DSC (DIN 51005:1983-11).

Термин "удельная площадь поверхности" (в м²/г) минерального наполнителя в значении настоящего изобретения определяется с использованием метода БЭТ, который хорошо известен специалистам (ISO 9277:1995). Общая площадь поверхности (в м²) минерального наполнителя получают затем посредством умножения удельной площади поверхности на массу (в г) минерального наполнителя перед обработкой.

Термин "сухой" минеральный наполнитель, как понимается, представляет собой минеральный наполнитель, имеющий меньше чем 0,3% масс. воды по отношению к массе минерального наполнителя. % воды определяют в соответствии с кулонометрическим методом измерения согласно Карлу Фишеру, когда минеральный наполнитель нагревают до 220°C, и содержание воды, высвобождаемое в виде паров и изолируемое с использованием потока газообразного азота (при 100 мл/мин), определяют на установке кулонометрическим методом согласно Карлу Фишеру.

Термин "чувствительность к поглощению влажности" в значении настоящего изобретения относится к количеству влажности, поглощаемой на поверхности минерального наполнителя, и определяется в мг влажности/г сухого обработанного продукта минерального наполнителя после экспонирования в атмосфере с 50% относительной влажности в течение 48 часов при температуре 23°C.

"Гидрофобность" продукта минерального наполнителя оценивают посредством определения минимального отношения метанола к воде в смеси метанол-вода, необходимого для осаждения большей части указанного продукта минерального наполнителя, где указанный продукт минерального наполнителя осаждается на поверхности указанной смеси метанол-вода посредством прохождения через домашнее ситечко для чая.

Как используется в настоящем документе и как определяется, как правило, в данной области, значение "d₅₀" определяют на основе измерений, осуществляемых с использованием Sedigraph™ 5100, Micromeritics Instrument Corporation, и оно определяется как размер, при котором 50% (медианная точка) объема или массы частиц принадлежит частицам, имеющим диаметр, равный указанному значению. Способ и инструмент известны специалистам в данной области, и они широко используются для определения размеров зерен наполнителей и пигментов. Измерение осуществляют в водном растворе 0,1% масс Na₄P₂O₇. Образцы диспергируют с использованием высокоскоростной мешалки и ультразвука.

Вязкость по Брукфилду, как используется в настоящем документе и как определяется в целом в данной области, измеряют с использованием вискозиметра Брукфилда DV III Ultra, снабженного дисковым шпинделем 3, при скорости вращения 100 об/мин и при комнатной температуре (23±1°C) после перемешивания в течение одной минуты.

Количественное и качественное определение, по меньшей мере, одной карбоновой кислоты, как используется в настоящем документе, осуществляют с использованием газового хроматографа Perkin Elmer, снабженного FID (пламенно-ионизационным) детектором, программным обеспечением Integrator и капиллярной колонкой Optima delta-6 (Marcherey Nagel) с размерами 60 м × 0,32 мм ID (внутренний диаметр) (0,5 мм OD (внешний диаметр)) и с толщиной пленки 0,35 мкм. Измерения осуществляют при температуре детектора примерно 310°C, при температуре узла инжекции примерно 310°C и при температуре изотермической печки примерно 240°C в течение периода примерно 35 минут. Для анализа материалов карбоната кальция, 2,5 моль HCl/моль указанного материала добавляют к материалу карбоната кальция при нагреве с обратным холодильником и нагревают при 60-80°C до полного растворения материала полностью. После этого раствору позволяют охладиться до температуры меньшей чем 30°C, а затем экстрагируют простым этиловым эфиром при нагреве с обратным холодильником. Органическую фазу отделяют, концентрируют, и количество приблизительно 20 мг полученного остатка (± 2 мг) помещают в закрываемую емкость и растворяют в 0,5 мл пиридина. Затем добавляют 0,5 мл фенилтриметиламмония гидроксида (p.A., 0,2 M в метаноле, Supelco 33097-U), емкость закрывают и реагенты перемешивают посредством встряхивания. 1,0 мкл полученного образца инжектируют в ГХ с использованием 5,0-мкл шприца, и отдельные пики идентифицируют и количественно определяют на основе внешней калибровки с помощью чистых карбоновых кислот.

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предлагается способ получения обработанного продукта минерального наполнителя, отличающийся тем, что указанный способ включает стадии:

(a) получения, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция;

(b) получения, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, имеющей в пределах между 6 и 9 атомами углерода;

(c) приведения в контакт указанного, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, со стадии (a), на одной или нескольких стадиях, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой со стадии (b) таким образом, что добавляемое количество указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты соответствует теоретическому общему количеству молекул на поверхности обработанного продукта минерального наполнителя, находящемуся в пределах между 1×10¹⁸ и 1×10²⁰/м², и

(d) формирования слоя обработки, содержащего указанную, по меньшей мере, одну насыщенную алифатическую карбоновую кислоту и/или продукты реакции указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, на поверхности указанного, по меньшей мере, одного минерального наполнителя с получением обработанного продукта минерального наполнителя.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается обработанный продукт минерального наполнителя, где указанный минеральный наполнитель может быть получен с помощью способа по настоящему изобретению получения обработанного продукта минерального наполнителя. В соответствии с другим аспектом, настоящее изобретение относится к использованию указанного обработанного продукта минерального наполнителя в способе перемешивания, и/или экструдирования, и/или компаундирования, и/или формования раздувом вместе с материалами пластиков, в частности с материалами пластиков, содержащими полиолефины, или с термопластиками, такими как полиэтилены (PE), полипропилены (PP), полиуретаны (PU) и/или поливинилхлориды (PVC). В соответствии с другим аспектом, настоящее изобретение относится к пленкам и, в частности, к пленкам, выбранным из группы, включающей растянутые и/или ориентированные пленки, а предпочтительно дышащие пленки, или пленки экструзионных покрытий, содержащие обработанный продукт минерального наполнителя.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления способа по настоящему изобретению, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, представляет собой осажденный карбонат кальция (PCC), а именно одну или несколько форм из арагонитной, ватеритной и кальцитной минералогических кристаллических форм, и/или природный измельченный карбонат кальция (GCC), а именно один или несколько материалов из мрамора, известняка или мела и/или доломит, а предпочтительно представляет собой мрамор и/или доломит.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одну насыщенную алифатическую карбоновую кислоту выбирают из группы, состоящей из гексановой кислоты, гептановой кислоты, октановой кислоты, нонановой кислоты и изонановой кислоты, более предпочтительно из октановой кислоты и/или нонановой кислоты.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, имеет медианный размер частиц, диаметр d₅₀ в пределах между 0,3 мкм и 10 мкм, предпочтительно между 0,5 мкм и 5 мкм, более предпочтительно между 1 мкм и 3 мкм, а наиболее предпочтительно между 1,5 мкм и 1,8 мкм и/или удельную площадь поверхности (БЭТ) в пределах между 1 м²/г и 10 м²/г, а более предпочтительно в пределах между 3 м²/г и 8 м²/г, как измерено с помощью азотного метода БЭТ.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления обработанный продукт минерального наполнителя характеризуется температурой начала улетучивания, равной или большей чем 260°C, предпочтительно равной или большей чем 270°C, а более предпочтительно она находится в пределах между 270°C и 350°C.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, обработанный продукт минерального наполнителя имеет более высокую температуру начала улетучивания, чем такой же минеральный наполнитель, имеющий слой обработки, но где, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбоновая кислота заменена алифатической карбоновой кислотой и/или солью алифатической карбоновой кислоты, имеющей 10-24 атомов углерода.

В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, чувствительность к поглощению влажности обработанного продукта минерального наполнителя является такой, что его общий поверхностный уровень влажности ниже 1,0 мг/г, более предпочтительно ниже 0,5 мг/г, а наиболее предпочтительно ниже 0,4 мг/г сухого обработанного продукта минерального наполнителя после экспонирования в атмосфере 50% относительной влажности в течение 48 часов при температуре 23°C.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, один или несколько слоев обработки находятся на слое обработки из карбоновой кислоты, по существу, состоящем, по меньшей мере, из одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, имеющей от 6 до 9 атомов углерода, и/или из продуктов реакции указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты. В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один из указанных слоев обработки, находящихся на слое обработки из карбоновой кислоты, содержит, по меньшей мере, один полисилоксан, предпочтительно, выбранный из полидиметилсилоксана.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления способа по настоящему изобретению, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, со стадии (a) вступает в контакт, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой со стадии (b) таким образом, что добавленное количество указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты соответствует теоретическому общему количеству молекул на поверхности обработанного продукта минерального наполнителя, находящемуся в пределах между 5×10¹⁸ и 5×10¹⁹/м².

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбоновая кислота со стадии (b) характеризуется эквивалентной выделенной вязкостью меньшей, чем 500 мПа·с при 23°C, когда ее измеряют на вискозиметре Брукфилда DV III Ultra, снабженном дисковым шпинделем 3, при скорости вращения 100 об/мин и при комнатной температуре (23±1°C).

В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, слой обработки со стадии (d) по существу состоит из указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты и/или продуктов реакции указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты на поверхности указанного, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, с получением обработанного продукта минерального наполнителя.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления способа по настоящему изобретению, один или несколько слои обработки дополнительно формируют на слое обработки из карбоновой кислоты со стадии (d).

Как установлено выше, обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению, имеющий улучшенные поверхностные характеристики, содержит, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, и слой обработки, как установлено в пунктах (a) и (b). В дальнейшем упоминаются дополнительные детали настоящего изобретения и, в частности, указанные выше пункты обработанного продукта минерального наполнителя по настоящему изобретению.

Характеризация (a): по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция

В соответствии с пунктом (a) настоящего изобретения, обработанный продукт минерального наполнителя содержит, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция.

Минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, в значении настоящего изобретения относится к материалу карбоната кальция, выбранному из измельченного (или природного) карбоната кальция (GCC) или осажденного карбоната кальция (PCC), или из смеси GCC и PCC, необязательно, измельченной вместе.

GCC понимается как встречающаяся в природе форма карбоната кальция, извлеченная из осадочных пород, таких как известняк или мел, или из метаморфических мраморных пород и переработанная с помощью обработки, такой как измельчение, просеивание и/или фракционирование во влажной и/или сухой форме, например, с помощью циклона или классификатора. Предпочтительно, GCC выбирают из группы, содержащей мрамор, мел, доломит, известняк и их смеси.

В противоположность этому, карбонат кальция типа PCC включает синтетические продукты карбоната кальция, полученные посредством карбоксилирования суспензии гидроксида кальция, обычно упоминаемой в данной области как известковая суспензия или известковое молоко, когда ее получают из мелкодисперсных частиц оксида кальция в воде или посредством осаждения из раствора ионной соли. PCC может быть ромбоэдрическим и/или скаленоэдрическим, и/или арагонитовым; предпочтительный синтетический карбонат кальция или осажденный карбонат кальция включает его арагонитовые, ватеритные или кальцитные минералогические кристаллические формы или их смеси.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция представляет собой мрамор.

По меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, предпочтительно находится в форме материала в виде частиц и может иметь распределение размеров частиц, как обычно используют для материала (материалов), вводимых в тип продукта, который должен быть получен. Как правило, значение медианного размера частиц, диаметра d₅₀, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, находится в пределах между 0,3 мкм и 10 мкм, предпочтительно между 0,5 мкм и 5 мкм, более предпочтительно между 1 мкм и 3 мкм, а наиболее предпочтительно между 1,5 мкм и 1,8 мкм. Значение d₉₈минерального наполнителя, меньшее чем 25 микрон, предпочтительно меньшее чем 10 микрон, также может быть преимущественным.

В дополнение к этому или альтернативно, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, предлагаемый на стадии (a), демонстрирует удельную площадь поверхности по БЭТ от 1 м²/г до 10 м²/г, а предпочтительно, она находится в пределах между 3 м²/г и 8 м²/г, измеряется с использованием азота и метода БЭТ в соответствии с ISO 9277.

В случае, когда, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, предлагаемый на стадии (a), выбирают из GCC, удельная площадь поверхности по БЭТ предпочтительно находится в пределах между 1 м²/г и 10 м²/г, более предпочтительно в пределах между 3 м²/г и 8 м²/г, а наиболее предпочтительно в пределах между 3,5 м²/г и 4,5 м²/г, как измерено с помощью азотного метода БЭТ.

Например, если в качестве, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, предлагаемого на стадии (a), используют мрамор, значение медианного размера частиц, диаметра d₅₀ предпочтительно находится в пределах между 1 мкм и 3 мкм, более предпочтительно между 1,1 мкм и 2,5 мкм, еще более предпочтительно между 1,2 мкм и 2 мкм, а наиболее предпочтительно между 1,5 мкм и 1,8 мкм. В этом случае, мрамор предпочтительно демонстрирует удельную площадь поверхности по БЭТ от 3 м²/г до 6 м²/г, более предпочтительно от 3,5 м²/г до 5,5 м²/г, а наиболее предпочтительно от 3,5 м²/г до 4,5 м²/г, измеряется с использованием азота и метода БЭТ в соответствии с ISO 9277.

В противоположность этому, если в качестве, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, предлагаемого на стадии (a), используют PCC, удельная площадь поверхности по БЭТ предпочтительно находится в пределах от 1 м²/г до 10 м²/г, более предпочтительно от 3 м²/г до 8 м²/г, еще более предпочтительно от 6 м²/г до 7,5 м²/г, а наиболее предпочтительно от 6,5 м²/г до 7,5 м²/г, измеряется с использованием азота и метода БЭТ в соответствии с ISO 9277.

По меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, представляет собой материал, измельченный в сухом состоянии, материал, измельченный во влажном состоянии и высушенный, или смесь рассмотренных выше материалов. Как правило, стадию измельчения можно осуществлять с помощью любого обычного устройства для измельчения, например, при таких условиях, что измельчение в основном осуществляется от соударений с вторичным телом, то есть в одном или нескольких устройствах из: шаровой мельницы, стержневой мельницы, вибрационной мельницы, валковой дробилки, центробежной ударной мельницы, вертикальной шаровой мельницы, фрикционной мельницы, игольчатой мельницы, молотковой мельницы, пульверизатора, дробилки, дезинтегратора, ножевого резака или другого такого оборудования, известного специалистам.

В случае, когда обработанный продукт минерального наполнителя содержит измельченный во влажном состоянии минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, стадия измельчения может быть осуществлена при таких условиях, что может иметь место аутогенное измельчение и/или измельчение с помощью горизонтального шарового помола, и/или других таких способах, известных специалистам. Обработанный во влажном состоянии измельченный минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, полученный таким образом, может промываться и обезвоживаться с помощью хорошо известных способов, например, посредством флоккуляции, фильтрования или принудительного выпаривания перед сушкой. Следующую далее стадию сушки можно осуществлять на одной стадии, такой как сушка распылением, или, по меньшей мере, на двух стадиях, например посредством применения первой стадии нагрева к минеральному наполнителю для уменьшения содержания ассоциированной влажности до уровня, который не больше примерно чем 0,5% масс. по отношению к сухой массе минерального наполнителя, и применения второй стадии нагрева к карбонату кальция для уменьшения остающегося содержания влажности до уровня, который составляет примерно 0,15% масс. или меньше, по отношению к сухой массе минерального наполнителя. В случае, когда указанную сушку осуществляют с помощью нескольких стадий сушки, первую стадию можно осуществлять с помощью нагрева в горячем потоке воздуха, в то время как вторую и последующие стадии сушки предпочтительно осуществляют с помощью опосредованного нагрева, при котором атмосфера в соответствующей емкости содержит агент для поверхностной обработки. Часто такой минеральный наполнитель подвергается воздействию стадии обогащения (такой как стадия флотации, выщелачивания или магнитной сепарации) для удаления примесей.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, представляет собой минеральный наполнитель, измельченный в сухом состоянии. В другом предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, представляет собой материал, измельченный во влажном состоянии в горизонтальной шаровой мельнице, а впоследствии высушенный с использованием хорошо известного способа сушки распылением. Еще в одном предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, представляет собой материал, полученный с помощью сухого измельчения с последующим измельчением во влажном состоянии в водной среде с низким содержанием твердых продуктов при содержании твердого материала 10-30% масс., с термическим или механическим концентрированием до 40-60% масс. содержания твердых материалов и с последующей сушкой.

Измельчение, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, предпочтительно осуществляют в отсутствии диспергирующего агента.

В зависимости, по меньшей мере, от одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, используемого для получения обработанного продукта минерального наполнителя, общее содержание поверхностной влажности, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, предпочтительно, меньше чем 1,0% масс. по отношению к сухой массе минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, даже после экспонирования в течение 48 часов при 23°C для атмосферы влажности, имеющей относительную влажность 50%.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, имеет общее содержание поверхностной влажности в пределах между 0,01% масс. и 1,0% масс., предпочтительно в пределах между 0,02% масс. и 0,9% масс., а более предпочтительно в пределах между 0,04% масс. и 0,2% масс. по отношению к сухой массе минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, даже после экспонирования в течение 48 часов при 23°C для атмосферы влажности, имеющей относительную влажность 50%.

Например, в случае, когда GCC используют в качестве, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, общее содержание поверхностной влажности предпочтительно находится в пределах между 0,01% масс. и 1,0% масс., более предпочтительно между 0,02% масс. и 0,15% масс., а наиболее предпочтительно между 0,04% масс. и 0,07% масс. по отношению к сухой массе минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, даже после экспонирования в течение 48 часов при 23°C для атмосферы влажности, имеющей относительную влажность 50%. В этом случае, указанный GCC, например, выбирают из мрамора, измельченного во влажном состоянии и высушенного с помощью сушки распылением.

Если в качестве, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, используют PCC, общее содержание поверхностной влажности предпочтительно находится в пределах между 0,01% масс и 1,0% масс, более предпочтительно, между 0,1% масс и 0,9% масс, а наиболее предпочтительно, между 0,4% масс и 0,7% масс по отношению к сухой массе минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, даже после экспонирования в течение 48 часов при 23°C для атмосферы влажности, имеющей относительную влажность 50%.

Характеризация (b): слой обработки, находящийся на поверхности минерального наполнителя

В соответствии с пунктом (b) настоящего изобретения, обработанный продукт минерального наполнителя содержит слой обработки, находящийся на поверхности, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по существу состоящего, по меньшей мере, из одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, имеющей в пределах между 6 и 9 атомами углерода, и/или продуктов реакции указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, на поверхности указанного, по меньшей мере, одного минерального наполнителя.

В этом отношении, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбоновая кислота представляет собой агент для поверхностной обработки и может быть выбрана из любой линейной или разветвленной, замещенной или незамещенной насыщенной карбоновой кислоты. Предпочтительно, по меньшей мере, одну насыщенную алифатическую карбоновую кислоту выбирают из алифатических монокарбоновых кислот. Альтернативно или в дополнение к этому, по меньшей мере, одну насыщенную алифатическую карбоновую кислоту выбирают из разветвленных алифатических монокарбоновых кислот.

Например, по меньшей мере, одну карбоновую кислоту предпочтительно выбирают таким образом, что количество атомов углерода равно или больше чем 6, а наиболее предпочтительно равно или больше чем 8. Кроме того, указанная карбоновая кислота имеет, как правило, количество атомов углерода, которое равно или меньше 9.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, количество атомов углерода насыщенной алифатической карбоновой кислоты находится в пределах между 6 и 9, а наиболее предпочтительно оно равно 8 или 9. В другом предпочтительном варианте осуществления, количество атомов углерода насыщенной алифатической карбоновой кислоты равно 6 или 7.

В первом случае, насыщенную алифатическую карбоновую кислоту выбирают из группы, состоящей из гексановой кислоты, гептановой кислоты, октановой кислоты, нонановой кислоты, изононановой кислоты и их смесей. В одном из предпочтительных вариантов осуществления, насыщенную алифатическую карбоновую кислоту выбирают из октановой кислоты, нонановой кислоты, изононановой кислоты и их смесей. В другом предпочтительном варианте осуществления, насыщенная алифатическая карбоновая кислота представляет собой октановую кислоту. В другом предпочтительном варианте осуществления, насыщенная алифатическая карбоновая кислота представляет собой гексановую кислоту и/или гептановую кислоту.

В случае, когда для получения слоя обработки на поверхности обработанного продукта минерального наполнителя используют несколько насыщенных алифатических карбоновых кислот, смесь, например, из двух насыщенных алифатических карбоновых кислот предпочтительно содержит октановую кислоту и нонановую кислоту, или нонановую кислоту и изононановую кислоту, или октановую кислоту и изононановую кислоту. В одном из предпочтительных вариантов осуществления, смесь двух насыщенных алифатических карбоновых кислот содержит октановую кислоту и нонановую кислоту.

Если слой обработки обработанного продукта минерального наполнителя содержит смесь двух насыщенных алифатических карбоновых кислот, например октановой кислоты и нонановой кислоты в соответствии с настоящим изобретением, массовое отношение октановой кислоты и нонановой кислоты составляет от 70:30 до 30:70, а более предпочтительно от 60:40 до 40:60. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, массовое отношение октановой кислоты и нонановой кислоты составляет примерно 1:1.

В дополнение к этому или альтернативно, необходимо отметить, что, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбоновая кислота по настоящему изобретению является жидкой при комнатной температуре, то есть указанная, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбоновая кислота характеризуется вязкостью меньшей, чем 500·мПа∙сек при 23°C, когда ее измеряют на вискозиметре Брукфилда DV III Ultra, снабженном дисковым шпинделем 3, при скорости вращения 100 об/мин и при комнатной температуре (23±1°C).

Кроме того, необходимо отметить, что получение слоя обработки предпочтительно не включает дополнительного получения одной или нескольких катионных солей одной или нескольких насыщенных алифатических карбоновых кислот, имеющих между 6 и 9 атомами углерода, где катион выбирают среди кальция, магния, стронция, алюминия и их смесей.

В предпочтительном варианте осуществления, слой обработки обработанного продукта минерального наполнителя может дополнительно содержать дополнительные агенты для поверхностной обработки, которые не соответствуют, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоте и/или продуктам реакции, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты по настоящему изобретению. В таком случае, является предпочтительным, чтобы этот дополнительный агент для обработки представлял собой, по меньшей мере, один полисилоксан, а более предпочтительно полидиметилсилоксан (PDMS).

В другом предпочтительном варианте осуществления, обработанный продукт минерального наполнителя содержит дополнительные слои обработки. В этом случае, указанный один или несколько дополнительных слоев обработки, которые находятся на слое обработки из карбоновой кислоты, по существу состоят, по меньшей мере, из одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, имеющей от 6 до 9 атомов углерода и/или продуктов реакции указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты.

Предпочтительно, по меньшей мере, один из указанных слоев обработки, находящихся на слое обработки из карбоновой кислоты, содержит дополнительные агенты для поверхностной обработки, которые не соответствуют, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоте и/или продуктам реакции, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты по настоящему изобретению. В таком случае, является предпочтительным, чтобы указанный, по меньшей мере, один слой обработки, находящийся на указанном слое обработки из карбоновой кислоты, содержал, по меньшей мере, один полисилоксан, предпочтительно выбранный из полидиметилсилоксана.

Обработанный продукт минерального наполнителя в соответствии с настоящим изобретением имеет улучшенные поверхностные характеристики по сравнению с минеральными наполнителями, обработанными с помощью карбоновых кислот и/или солей карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода, то есть без использования, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, имеющей от 6 до 9 атомов углерода. Обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению обеспечивают температуры начала улетучивания, которые выше, чем температуры, которые получают для минеральных наполнителей, обрабатываемых с помощью карбоновых кислот и/или солей карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода. В дополнение к этому, обработанные продукты минерального наполнителя по настоящему изобретению обеспечивают чувствительность к поглощению влажности, которая ниже, чем та, которую получают для минеральных наполнителей, обрабатываемых с помощью карбоновых кислот и/или солей карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода. Кроме того, обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению обеспечивают достаточную гидрофобность для применений для пластиков. Указанная температура начала улетучивания и другие поверхностные характеристики, относящиеся к настоящему изобретению, определяют в соответствии с методом измерения, определенным выше и показанным в разделе Примеры в настоящем документе, ниже.

В предпочтительном варианте осуществления, обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению характеризуется температурой начала улетучивания, по меньшей мере, 250°C. В другом предпочтительном варианте осуществления, обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению характеризуется температурой начала улетучивания, равной или большей чем 260°C, а предпочтительно равной или большей чем 270°C, а наиболее предпочтительно она находится в пределах между 270°C и 350°C. Кроме того, обработанный продукт минерального наполнителя предпочтительно имеет более высокую температуру начала улетучивания, чем такой же минеральный наполнитель, имеющий слой обработки, но где, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбоновая кислота, имеющая от 6 до 9 атомов углерода, заменена карбоновыми кислотами и/или солями карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода.

Кроме того, обработанные продукты минеральных наполнителей по настоящему изобретению обеспечивает низкую чувствительность к поглощению влажности. Является предпочтительным, чтобы чувствительность к поглощению влажности у обработанного продукта минерального наполнителя была такой, чтобы его общий поверхностный уровень влажности был ниже 1,0 мг/г, более предпочтительно ниже 0,5 мг/г, а наиболее предпочтительно ниже 0,4 мг/г, для сухого обработанного продукта минерального наполнителя, после экспонирования для атмосферы 50% относительной влажности в течение 48 часов при температуре примерно 23°C. Более того, чувствительность к поглощению влажности у обработанного продукта минерального наполнителя предпочтительно ниже, чем для такого же минерального наполнителя, имеющего слой обработки, но где, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбоновая кислота, имеющая от 6 до 9 атомов углерода, заменена карбоновыми кислотами и/или солями карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода.

В другом предпочтительном варианте осуществления, обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению имеет содержание влажности в пределах между 0,01% масс. и 0,15% масс., предпочтительно между 0,02% масс. и 0,1% масс., более предпочтительно между 0,03% масс. и 0,08% масс., а наиболее предпочтительно в пределах между 0,03% масс. и 0,06% масс. по отношению к сухой массе обработанного продукта минерального наполнителя.

Обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению может быть получен с помощью обычных способов.

В соответствии с настоящим изобретением, способ получения обработанного продукта минерального наполнителя включает стадию получения, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция. Другая стадия настоящего способа включает получение, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, имеющей в пределах между 6 и 9 атомами углерода. Дополнительная стадия способа по настоящему изобретению включает приведение в контакт указанного, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, на одной или нескольких стадиях, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой, так что добавленное количество указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты соответствует теоретическому общему количеству молекул на поверхности обработанного продукта минерального наполнителя, находящемуся в пределах между 1×10¹⁸ и 1×10²⁰/м². Способ по настоящему изобретению дополнительно включает формирование слоя обработки, содержащего указанную, по меньшей мере, одну насыщенную алифатическую карбоновую кислоту и/или продукты реакции указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты на поверхности указанного, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, с получением обработанного продукта минерального наполнителя.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, по меньшей мере, одну насыщенную алифатическую карбоновую кислоту, имеющую в пределах между 6 и 9 атомами углерода, добавляют таким образом, что добавляемое количество указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты соответствует теоретическому общему количеству молекул на поверхности обработанного продукта минерального наполнителя, находящемуся в пределах между 5×10¹⁸ и 5×10¹⁹/м².

В дополнение к этому или альтернативно, по меньшей мере, одну насыщенную алифатическую карбоновую кислоту, имеющую в пределах между 6 и 9 атомами углерода, добавляют таким образом, что добавляемое количество указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты соответствует теоретической общей массе на поверхности обработанного продукта минерального наполнителя, находящейся в пределах между 0,25 и 5 мг/м². Например, по меньшей мере, одну насыщенную алифатическую карбоновую кислоту по настоящему изобретению добавляют таким образом, что добавляемое количество указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты на поверхности обработанного продукта минерального наполнителя составляет меньше чем 5 мг, более предпочтительно меньше чем 4,5 мг и наиболее предпочтительно меньше чем 4,0 мг/м².

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, слой обработки со стадии (d) по существу состоит из указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты и/или продуктов реакции указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты на поверхности указанного, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, с получением обработанного продукта минерального наполнителя.

Стадия приведения в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой, имеющей в пределах между 6 и 9 атомами углерода, предпочтительно имеет место при условиях перемешивания. Специалист в данной области адаптирует эти условия перемешивания (такие как конфигурация лопастей для перемешивания и скорости перемешивания) в соответствии со своим технологическим оборудованием.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, способ по настоящему изобретению может представлять собой непрерывный способ. В этом случае, возможно приведение в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой в постоянном потоке, так что во время стадии приведения в контакт поддерживается постоянная концентрация карбоновой кислоты. В другом предпочтительном варианте осуществления, способ по настоящему изобретению может представлять собой загрузочный способ, то есть, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, приводят в контакт, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой на нескольких стадиях, где указанную насыщенную алифатическую карбоновую кислоту предпочтительно добавляют примерно равными порциями. Альтернативно, также можно добавлять насыщенную алифатическую карбоновую кислоту неравными порциями, по меньшей мере, в один минеральный наполнитель, содержащий карбонат кальция, то есть большими и меньшими порциями.

Когда осуществляют получение, по меньшей мере, одной карбоновой кислоты, имеющей в пределах между 6 и 9 атомами углерода, она характеризуется пригодной для обработки вязкостью вблизи комнатной температуры, то есть, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбоновая кислота находится в жидком или расплавленном состоянии. Предпочтительно, указанная, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбоновая кислота характеризуется вязкостью меньшей, чем 500 мПа·с при 23°C, когда ее измеряют на вискозиметре Брукфилда DV III Ultra, снабженном дисковым шпинделем 3, при скорости вращения 100 об/мин и при комнатной температуре (23±1°C).

В одном из предпочтительных вариантов осуществления, температура обработки во время приведения в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой, имеющей в пределах между 6 и 9 атомами углерода, предпочтительно регулируется таким образом, что, по меньшей мере, одна насыщенная алифатическая карбонов кислота является расплавленной или находится в жидком состоянии. По этой причине, приведение в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой может осуществляться при более низких температурах обработки, чем используют в способах, использующих карбоновую кислоту и/или соли карбоновых кислот, имеющих, по меньшей мере, 10 атомов углерода. В предпочтительном варианте осуществления, приведение в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой осуществляют при температурах обработки ниже 150°C, а наиболее предпочтительно ниже 130°C. В другом предпочтительном варианте осуществления, приведение в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой осуществляют при температурах в пределах между 15 и 150°C, более предпочтительно в пределах между 15 и 130°C, например, примерно при 80°C или примерно 120°C, еще более предпочтительно в пределах между 90 и 115°C, а наиболее предпочтительно в пределах между 90 и 105°C, или примерно при 100°C, или примерно при 120°C.

В другом предпочтительном варианте осуществления, приведение в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой осуществляют вблизи комнатной температуры, более предпочтительно при температурах в пределах между 15°C и 30°C, а более предпочтительно при температурах в пределах между 15°C и 25°C, например, примерно при 20°C.

Время обработки для приведения в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой используют в течение периода 30 мин или меньше, предпочтительно в течение периода 20 мин или меньше, а более предпочтительно в течение периода 15 мин или меньше. Как правило, продолжительность приведения в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой определяют по температуре обработки, применяемой во время указанного приведения в контакт. Например, когда используют температуру обработки примерно 100°C, время обработки является настолько коротким, как, например, примерно 5 или 10 минут. Если используют температуру обработки примерно от 20°C, время обработки может быть настолько длинным, как, например, примерно 15 минут. В случае, когда способ по настоящему изобретению осуществляют как непрерывный способ, время обработки предпочтительно меньше чем 60 секунд, более предпочтительно меньше чем 10 секунд, а наиболее предпочтительно меньше чем 5 секунд.

В некоторых случаях, слой обработки обработанного продукта минерального наполнителя дополнительно содержит, по меньшей мере, один полисилоксан. В таком случае, такое приведение в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одним полисилоксаном может осуществляться во время или после приведения в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой по настоящему изобретению.

В случае, когда обработанный продукт минерального наполнителя дополнительно содержит один или несколько слоев обработки, находящихся на слое обработки из карбоновой кислоты, по существу состоящем, по меньшей мере, из одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, имеющей от 6 до 9 атомов углерода, и/или продуктов реакции указанной, по меньшей мере, одной насыщенной алифатической карбоновой кислоты, указанные дополнительные один или несколько слоев обработки предпочтительно формируют на слое обработки из карбоновой кислоты со стадии (d).

Если обработанный продукт минерального наполнителя дополнительно содержит указанные один или несколько дополнительных слоев обработки на слое обработки из карбоновой кислоты, по меньшей мере, один из указанных слоев обработки предпочтительно содержит, по меньшей мере, один полисилоксан. В таком случае, такое приведение в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одним полисилоксаном осуществляют после приведения в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одной насыщенной алифатической карбоновой кислотой по настоящему изобретению. В этом случае, приведение в контакт предпочтительно осуществляют при температурах в пределах между 90 и 110°C, например примерно при 100°C. Продолжительность приведения в контакт, по меньшей мере, одного минерального наполнителя, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере, с одним полисилоксаном определяется температурой обработки, применяемой во время указанного приведения в контакт. Например, когда применяемая температура обработки составляет примерно 100°C, время обработки является настолько коротким, как, например, примерно 5 минут.

Указанный, по меньшей мере, один полисилоксан предпочтительно добавляют в таком количестве, что теоретическая общая масса указанного, по меньшей мере, одного полисилоксана на поверхности обработанного продукта минерального наполнителя меньше чем 0,1 мг, более предпочтительно меньше чем 0,075 мг и наиболее предпочтительно меньше чем 0,06 мг/м².

Обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению может преимущественно использоваться в способе перемешивания, и/или экструдирования, и/или компаундирования, и/или формования раздувом материалов пластиков, а предпочтительно для PVC, полиолефинов, таких как полиэтилен (PE), полипропилен (PP) и/или полиуретан (PU), в частности для получения пленочных материалов, а именно материалов растянутых/ориентированных пленок, а предпочтительно материалов дышащих пленок или материалов пленок экструзионных покрытий.

В частности, материалы пленок, выбранные из группы, содержащей растянутые и/или ориентированные пленки, а предпочтительно дышащие пленки или пленки экструзионных покрытий, отличаются тем, что они содержат указанный обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению.

В этом отношении, пленки в соответствии с настоящим изобретением отличаются тем, что они содержат обработанные продукты минеральных наполнителей по настоящему изобретению, и тем, что они имеют меньше пустот, дающих неоднородные поверхности, и улучшенную видимую однородность. В качестве другого преимущества, продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению обеспечивает более высокую производительность.

Обработанный продукт минерального наполнителя по настоящему изобретению может также преимущественно использоваться для ароматизирующих продуктов. Например, обработанный наполнитель по настоящему изобретению можно использовать для ароматизированных материалов подгузников, подобных дышащему полиэтиленовому покрытию подгузников. Кроме того, при использовании обработанного минерального наполнителя по настоящему изобретению, может устраняться нежелательный запах во время переработки, например, во время получения исходной загрузки или процесса формирования пленки в экструдере.

Следующие далее примеры могут дополнительно иллюстрировать настоящее изобретение, но не означают ограничения изобретения иллюстративными вариантами осуществления. Примеры ниже показывают высокую температуру начала улетучивания и уменьшенную чувствительность к поглощению влажности для обработанного минерального наполнителя в соответствии с настоящим изобретением.

ПРИМЕРЫ

Все методы измерений, осуществляемые в примерах, описаны выше.

Пример 1 - Сравнительный пример

Пример 1 относится к обработке измельченного во влажном состоянии и высушенного с помощью сушки распылением мрамора с помощью смеси 1:1 стеариновой кислоты и пальмитиновой кислоты при температуре обработки примерно 130°C и к последующей обработке с помощью полидиметилсилоксана.

500 г измельченного в сухом состоянии, затем измельченного во влажном состоянии и высушенного с помощью сушки распылением мрамора из Каррары, Италия, измельченного во влажном состоянии при 25% масс. в водопроводной воде в горизонтальной шаровой мельнице (Dynomill) и высушенного с помощью сушки распылением, характеризуемого d₅₀ приблизительно 1,6 микрона, удельной площадью поверхности 4,1 м²/г и влажностью 0,06% масс., добавляют в смеситель MTI и включают перемешивание при 3000 об/мин. После этого в смеситель вводят смесь 1:1 (по массе) сухого порошка стеариновой кислоты и сухого порошка пальмитиновой кислоты при комнатной температуре в таком количестве, чтобы получить количества мг агента для обработки на м² мрамора, указанные в Таблице 1, и содержимое смесителя нагревают до 130°C. Содержимое смесителя перемешивают при 130°C при скорости перемешивания 3000 об/мин в течение периода 10 минут. После этого в смеситель вводят полидиметилсилоксан (Dow Corning 200 Fluid 1000 CS) в таком количестве, чтобы получить количества мг агента для обработки на м² мрамора, показанные в Таблице 1. Содержимое смесителя перемешивают при 100°C при скорости перемешивания 3000 об/мин в течение второго периода 5 минут.