СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ НЕПРОЗРАЧНОСТИ Российский патент 2014 года по МПК C09C1/02 C01F11/18 D21H19/36 

Настоящее изобретение относится к способу получения водной суспензии дисперсного карбоната кальция, в котором получаемое покрытие из указанной суспензии обеспечивает характеристики непрозрачности или имеет специальный коэффициент рассеяния света S. Изобретение, кроме того, относится к композициям такой суспензии карбоната кальция и к их применению в области покрытий бумаги, массовых наполнений бумаги, а также красок и покрытий пластиков.

На практике бумажные и картонные продукты, такие как журналы, брошюры, листовки, упаковка и т.д., покрывают для того, чтобы придать им благоприятные оптические свойства, такие как непрозрачность, яркость, лоск листа и лоск печати, а также качество печати, или для изменения физических свойств. Рецептуры, содержащие кальцийкарбонатные материалы, особенно известны в использовании для придания непрозрачности и яркости бумаге в силу их светорассеивающих характеристик, и, таким образом, кальцийкарбонатные материалы используются в огромных количествах в качестве покрытий, а также в качестве наполнителей, разбавителей и пигментов для получения бумаги, а также в качестве водных лаков и красок.

В уровне техники были предложены некоторые подходы для улучшения оптических свойств покрытий, получаемых из суспензий карбоната кальция. Например, GB 1073943 относится к композиции покрытия, подходящей для высокоскоростного нанесения на подложку с формованием на указанной подложке яркой непрозрачной пленки, показывающей хорошие печатные характеристики и регулируемое выдерживание краски. Указанная композиция содержит водную дисперсию пленкообразующего связующего матричного материала, крахмала и дисперсной добавки и непрерывную фазу, содержащую глобулы не смешивающейся с водой органической жидкости, имеющей точку кипения выше точки кипения воды. US 5449402 описывает частицы функционально модифицированного пигмента, полученные смешением флоккулированного пигмента каолиновой глины или карбоната кальция с модификатором, имеющим участки с зарядами, противоположными по знаку, для зарядки участков флоккулированного пигмента, где флоккулированным пигментом является водная суспензия частиц осадка на фильтре.

В частности, для бумажного производства, которое использует кальцийкарбонатные материалы в рецептурах бумажных покрытий, предпочтительно получать указанные материалы в форме водных суспензий. Поскольку транспортирование суспензий карбоната кальция должно быть экономически жизнеспособным, количество воды в суспензии или объем суспензии должны быть как можно небольшими. В то же самое время вязкость суспензии должна быть не слишком низкой для того, чтобы предотвратить значительную седиментацию твердых частиц. Кроме того, суспензия должна быть достаточно жидкой (т.е. вязкость должна быть достаточно низкой), чтобы легко подаваться насосом, например, из грузового вагона, например, в емкость.

В уровне техники предложены несколько подходов для улучшения свойств суспензий карбоната кальция для транспортирования. Например, US 3989195 описывает способ получения легко подаваемой насосом водной суспензии природного кальцийкарбонатного материала, содержащего, по меньшей мере, 60 масс.% частиц, мельче 2 мкм эквивалентного сферического диаметра, где способ содержит стадии образования водной суспензии указанного природного кальцийкарбонатного материала и незначительного количества соединения, которое содержит ионы кальция или ионы карбоната и имеет растворимость в воде, по меньшей мере, 0,05 г на 100 мл воды при 25°C; и затем дефлоккулирование природного кальцийкарбонатного материала в указанной водной суспензии диспергатором. DE 19820122 описывает устойчивые к седиментации суспензии карбоната кальция, содержащие карбонат кальция, воду и смачиватель, и содержит введение ионного соединения металла (I) в качестве ингибитора седиментации.

Однако имеется одна отдельная проблема, которая очень часто оказывает значительное влияние на оптические свойства покрытий, полученных из суспензий, содержащих кальцийкарбонатные материалы, которые диспергируются в воде с образованием стабильной суспензии с помощью диспергатора, такого как поликарбоксилат и/или полифосфат. Как установлено выше, суспензии карбоната кальция дополнительно концентрируются для транспортирования. Концентрирование и последующее разбавление, например при применении, часто дают в результате ухудшение оптических свойств по сравнению с исходной суспензией такого дисперсного карбоната кальция, т.е. суспензией перед концентрированием и последующим разбавлением. Точнее, непрозрачность получаемого покрытия, выраженная коэффициентом светорассеяния, снижается в процессе концентрирования суспензии дисперсного карбоната кальция, и потеря непрозрачности не может быть восстановлена после разбавления концентрированной суспензии дисперсного карбоната кальция до требуемого более низкого содержания твердого вещества в суспензии. В результате полученное покрытие разбавленной суспензии дисперсного карбоната кальция обеспечивает значительно сниженную непрозрачность и коэффициент светорассеяния, который является намного ниже, чем у получаемого покрытия исходной суспензии дисперсного карбоната кальция при равном содержании твердого вещества. Получаемая плохая непрозрачность, или снижение коэффициента светорассеяния, является особенно вредным для применений в области получения бумаги, покрытий и массового наполнения, а также в красках и пластиках.

Таким образом, в технике имеется потребность в создании способа, который избегает вышеуказанных недостатков и, в частности, позволяет улучшить коэффициент светорассеяния, или непрозрачности, получаемого покрытия суспензии дисперсного карбоната кальция, получаемой в результате разбавления концентрированных суспензий дисперсного карбоната кальция. Другими словами, было бы желательно создать способ, который даст разбавленные суспензии дисперсного карбоната кальция, где конечное покрытие, полученное из указанных суспензий, имеет высокую непрозрачность, или высокий коэффициент светорассеяния, по сравнению со способами-прототипами.

Соответственно, задачей настоящего изобретения является создание способа получения водных суспензий дисперсного карбоната кальция, в котором получаемое покрытие указанных суспензий имеет улучшенные оптические свойства и, в частности, улучшенный коэффициент светорассеяния. Другие задачи могут быть выявлены из последующего описания изобретения.

Вышеуказанные и другие задачи решены объектом изобретения, как описано в п. 1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты способа изобретения определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно одному аспекту настоящей заявки предусматривается способ получения водной суспензии дисперсного карбоната кальция, обеспечивающей улучшенные оптические свойства покрытий, полученных из нее, где способ включает следующие стадии:

а) обеспечение водной суспензии дисперсного карбоната кальция;

b) обеспечение, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла, в котором ион щелочного металла выбран из калия и/или натрия;

с) разбавление указанной водной суспензии дисперсного карбоната кальция водой; и

d) перед и/или в процессе, и/или после стадии с) контактирование указанной водной суспензии дисперсного карбоната кальция с указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла.

Авторами изобретения было неожиданно установлено, что вышеуказанный способ согласно настоящему изобретению дает суспензию дисперсного карбоната кальция, обеспечивающую коэффициент светорассеяния S покрытий, полученных из нее, который является выше, чем коэффициент светорассеяния S соответствующего покрытия, полученного из водной суспензии дисперсного карбоната кальция, обработанной таким же образом, но без контактирования с указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла (стадия d). Точнее авторами изобретения было установлено, что оптические свойства покрытия, полученного из водной суспензии дисперсного карбоната кальция, полученной разбавлением соответствующей концентрированной суспензии водой для регулирования требуемого уровня содержания твердого вещества, могут быть улучшены введением определенного карбоната (карбонатов) щелочного металла и/или кислого карбоната (карбонатов) щелочного металла.

Должно быть понятно, что для целей настоящего изобретения следующий термины имеют следующий значения.

Согласно настоящему изобретению термин «суспензия карбоната кальция» включает в себя молотый (или природный) карбонат кальция ((МКК) (GCC)) и/или осажденный карбонат кальция ((ОКК) (РСС)), который также известен как синтетический карбонат кальция.

«Молотый карбонат кальция» (МКК) в значении настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, полученный из природных источников, включая мрамор, мел или известняк, и прошедший обработку, такую как измельчение, просеивание и/или фракционирование влажным и/или сухим, например, циклоном.

«Осажденный карбонат кальция» (ОКК) в значении настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, обычно получаемый осаждением после взаимодействия диоксида углерода и извести в водной среде или осаждением источника кальция и карбоната в воде, или осаждением ионов кальция и карбоната, например CaCl₂ и Na₂CO₃, из раствора.

«Суспензия», или «пульпа», в значении настоящего изобретения содержит нерастворимые твердые вещества и воду и, необязательно, дополнительные добавки и обычно содержит большие количества твердого вещества и, таким образом, является более вязкой и обычно более высокой плотности, чем жидкость, из которой она образуется.

Суспензия «дисперсного» карбоната кальция в значении настоящего изобретения, кроме того, содержит, по меньшей мере, один диспергатор и, таким образом, показывает более низкую вязкость после перемешивания в течение пяти минут при 2000 об/мин при использовании зубчатой дисковой мешалки, имеющей диаметр 5 см, чем такая же суспензия карбоната кальция, полученная без диспергатора (диспергаторов).

В соответствии с настоящим изобретением «коэффициент светорассеяния» S определяется методом, описанным в US 2004/0250970, в котором способность рассеивать свет выражается коэффициентом светорассеяния Кубелка-Мунка, дополнительно описанного в публикациях Кубелка и Мунка (Zeitschrift fur Technishe Physik 12, 539, (1931)) и Кубелка (J. Optical. Soc. Am. 38(5), 448, (1948) и J. Optical. Soc. Am. 44(4), 330, (1954)) и US 5558850. Описание данного метода измерения для определения коэффициента приводится здесь в качестве ссылки. Должно быть понятно, что «непрозрачность» или «коэффициент светорассеяния» водной суспензии дисперсного карбоната кальция действительно соответствует «непрозрачности» или «коэффициенту светорассеяния» покрытия или пленки, полученной из суспензии дисперсного карбоната кальция. Другими словами, «непрозрачность» или «коэффициент светорассеяния» измеряется или определяется на основе покрытия или пленки, полученной из суспензии. В этом отношении должно быть отмечено, что непрозрачность является функцией соединения коэффициента светорассеяния S и коэффициента светопоглощения K; т.е. чем ниже K, тем больше непрозрачность прямо относится к S. Другими словами, эффекты, наблюдаемые на непрозрачности материалов, имеющих высокую яркость, являются, главным образом, результатом изменений S.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусматривается водная суспензия дисперсного карбоната кальция, где указанная суспензия получается способом изобретения для получения водной суспензии дисперсного карбоната кальция, обеспечивающей улучшенные оптические свойства покрытия, получаемого из нее. Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к применению указанной водной суспензии для покрытия бумаги, для массового наполнения или в качестве компонента в красках и пластиках.

Другой аспект настоящего изобретения относится к использованию, по меньшей мере, одного из определенных карбоната (карбонатов) щелочного металла и/или кислого карбоната (карбонатов) щелочного металла для регулирования оптических свойств и, в частности, коэффициента светорассеяния S в конечном покрытии, полученном из водной суспензии дисперсного карбоната кальция. Особенно предпочтительно, что коэффициент светорассеяния S в покрытии, полученном из разбавленной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, при контактировании с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла до и/или в процессе, и/или после разбавления суспензии водой является выше, чем коэффициент светорассеяния S покрытия, полученного из такой же суспензии, разбавленной таким же образом, но в отсутствие, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла.

Согласно одному предпочтительному варианту настоящего изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), имеет содержание твердого вещества в интервале от 35 до 85 масс.%, более предпочтительно, в интервале от 65 до 80 масс.% и, наиболее предпочтительно, в интервале от 68 до 78 масс.%, по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а). Согласно одному особенно предпочтительному варианту настоящего изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), является концентрированной водной суспензией дисперсного карбоната кальция, которая, предпочтительно, имеет содержание твердого вещества в интервале от 70 до 78 масс.% по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а).

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла выбран из группы, состоящей из карбоната натрия, карбоната калия, кислого карбоната натрия, кислого карбоната калия или их смесей. Согласно настоящему изобретению указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла является, предпочтительно, карбонат натрия и/или карбонат калия.

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла вводится в количестве от 0,001 до 5 масс.%, предпочтительно, от 0,025 до 2 масс.%, более предпочтительно, от 0,05 до 1 масс.% и, наиболее предпочтительно, от 0,1 до 0,5 масс.%, по отношению к сухой массе карбоната кальция в суспензии стадии а).

Стадия контактирования водной суспензии дисперсного карбоната кальция с карбонатом (карбонатами) щелочного металла и/или кислым карбонатом (карбонатами) щелочного металла может быть осуществлена непосредственно до и/или в процессе, и/или после разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а). Так, согласно одному варианту способа изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция сначала разбавляется, а затем контактирует с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла. Согласно другому варианту способа изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция одновременно разбавляется и контактирует с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла. Согласно другому варианту способа изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция сначала контактирует с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла, а затем разбавляется, где разбавление имеет место в отдельный период времени после контактирования с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла. Согласно другому варианту способа изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция разбавляется в одной или более частей, и, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла вводится в одну или более частей.

Согласно другому предпочтительному варианту изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а) дополнительно содержит, по меньшей мере, один диспергатор, предпочтительно, диспергатор, выбранный из группы, состоящей из органического диспергатора, неорганического диспергатора и их смесей. Согласно настоящему изобретению органический диспергатор содержит акриловый полимер, виниловый полимер, акриловый и/или виниловый сополимер, и неорганический диспергатор содержит моно-, ди- и/или тринатрийортофосфат, натрийтриполифосфат и/или натрийполифосфат. Согласно настоящему изобретению кислотные участки, по меньшей мере, одного органического диспергатора являются, предпочтительно, частично или полностью нейтрализованными натрием.

Согласно другому предпочтительному варианту изобретения покрытие, полученное из разбавленной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, полученной согласно настоящему изобретению и, в частности, в соответствии со способом изобретения, имеет высокий коэффициент светорассеяния S в интервале от 100 до 200 м²/кг, более предпочтительно, более 125 м²/кг и, наиболее предпочтительно, более 140 м²/кг для массы покрытия 20 г/м². Согласно одному особенно предпочтительному варианту изобретения покрытие, полученное из разбавленной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, полученной согласно настоящему изобретению и, в частности, в соответствии со способом изобретения, имеет коэффициент светорассеяния S для массы покрытия 20 г/м², по меньшей мере, на 5 м²/кг, более предпочтительно, по меньшей мере, на 10 м²/кг и, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, на 15 м²/кг, еще более предпочтительно, по меньшей мере, на 20 м²/кг выше коэффициента светорассеяния S готового покрытия из соответствующей водной суспензии дисперсного карбоната кальция, обработанной таким же образом, но в отсутствие, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла.

Как установлено выше, способ изобретения получения водной суспензии дисперсного карбоната кальция, обеспечивающей улучшенные оптические свойства, включает стадии a), b), c) и d). Далее ссылка делается на дополнительные подробности настоящего изобретения и, в частности, вышеуказанные стадии способа изобретения получения водных суспензий дисперсного карбоната кальция, обеспечивающих улучшенные оптические свойства покрытий, получаемых из них.

Стадия а): получение водной суспензии дисперсного карбоната кальция

Согласно стадии а) способа настоящего изобретения обеспечивается водная суспензия дисперсного карбоната кальция. Частицы карбоната кальция (СаСО₃) суспензии могут быть двух типов: молотого (или природного) карбоната кальция (МКК) или осажденного карбоната кальция (ОКК) или смесей вышеуказанного.

Под МКК понимается встречающаяся в природе форма карбоната кальция, добываемая из осадочных горных пород, таких как известняк или мел, или из метаморфических мраморных пород, и перерабатываемая посредством такой обработки, как измельчение, просеивание и фракционирование в мокром и/или сухом виде, например, циклоном или классификатором. Предпочтительно, природный карбонат кальция выбран из группы, содержащей мрамор, мел, кальцит, доломит, известняк и их смеси.

Напротив, карбонат кальция ОКК типа содержит продукты синтетического карбоната кальция, получаемые карбонизацией суспензии гидроксида кальция, обычно называемой в технике суспензией извести, или известковым молоком, получаемым из мелкодисперсных частиц оксида кальция в воде или высаждением из ионного солевого раствора. ОКК может быть ромбоэдрическим и/или скаленоэдрическим, и/или арагонитическим; причем предпочтительный синтетический карбонат кальция, или осажденный карбонат кальция, содержит арагонитические, фатеритические или кальцитические минералогические кристаллические формы или их смеси.

Частицы карбоната кальция водной суспензии дисперсного карбоната кальция, предусмотренной на стадии а), могут иметь распределение частиц по размеру, как традиционно используется для материала (материалов), введенного в получаемый тип продукта. Обычно 90 масс.% частиц карбоната кальция могут иметь эсд (эквивалентный сферический диаметр, как измерено хорошо известным методом седиментации с использованием прибора Sedigraph 5100 фирмы Micrometrics Instrument Corporation) в интервале 0,1-5 мкм, предпочтительно, в интервале 0,2-2 мкм и, наиболее предпочтительно, в интервале 0,5-1,5 мкм. В одном предпочтительном варианте 74 масс.% частиц карбоната кальция могут иметь эсд частиц менее 1 мкм, и 12 масс.% частиц могут иметь эсд частиц менее 0,2 мкм. В другом предпочтительном варианте 60 масс.% частиц карбоната кальция могут иметь эсд частиц менее 1 мкм, и 7 масс.% частиц могут иметь эсд частиц менее 0,2 мкм.

Предпочтительно, частицы карбоната кальция в суспензии имеют значение среднего диаметра d₅₀ от 0,005 до 2 мкм, предпочтительно, от 0,2 до 1 мкм и, наиболее предпочтительно, от 0,4 до 0,8 мкм, например, 0,6 и 0,8 мкм, как измерено с использованием прибора Sedigraph 5100 фирмы Micrometrics Instrument Corporation. Как использовано здесь и как обычно определяется в технике, значение d₅₀ определяется как размер, при котором 50% (средняя точка) объема или массы частиц рассчитывается для частиц, имеющих диаметр, равный определенному значению. Метод и прибор известны специалистам в данной области техники и обычно используются для определения размера зерен наполнителей и пигментов. Измерение выполняется в водном растворе 0,1 масс.% Na₄P₂O₇. Образцы диспергируются с использованием высокоскоростной мешалки и ультразвука.

В предпочтительном варианте частицы карбоната кальция в суспензии имеют удельную площадь поверхности по методу БЭТ от 1 до 200 м²/г, более предпочтительно, 3-25 м²/г, наиболее предпочтительно, 5-15 м²/г и, даже более предпочтительно, 6-12 м²/г, измеренную с использованием азота и метода БЭТ согласно ISO 9277.

Частицы карбоната кальция настоящего изобретения суспендируются в воде и, таким образом, образуют водную суспензию, или пульпу.

Предпочтительно, водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), имеет содержание карбоната кальция в интервале 35-85 масс.%, предпочтительно, в интервале 65-80 масс.%, более предпочтительно, в интервале 68-78 масс.% и, наиболее предпочтительно, 70-78 масс.%, по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция. Согласно особенно предпочтительному варианту водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), представляет собой концентрированную суспензию дисперсного карбоната кальция, особенно подходящую для транспортирования. Суспензия, с одной стороны, должна быть концентрированной для того, чтобы обеспечить экономически предпочтительное транспортирование, и, с другой стороны, должна быть стабильной (без значительной седиментации). Предпочтительно, водная суспензия дисперсного карбоната кальция имеет содержание сухого вещества карбоната кальция в интервале 70-78 масс.%, по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а). Таким образом, водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а) имеет, предпочтительно, содержание воды менее 35 масс.% и, более предпочтительно, менее 30 масс.%, по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция на стадии а).

Согласно настоящему изобретению частицы карбоната кальция диспергируются в водной суспензии стадии а) и, таким образом, суспензия дополнительно содержит подходящий диспергатор.

Таким диспергатором является, предпочтительно, по меньшей мере, один неорганический диспергатор и/или органический диспергатор. Предпочтительно, такой органический диспергатор получен из мономеров и/или сомономеров, выбранных из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, итаконовой кислоты, кротоновой кислоты, фумаровой кислоты, малеинового ангидрида, эфиров акриловой и метакриловой кислот и их смесей. В одном предпочтительном варианте, по меньшей мере, один органический диспергатор выбран из группы, состоящей из акрилового полимера, винилового полимера, акрилового и винилового сополимера и их смесей. В другом предпочтительном варианте в качестве диспергатора используются неорганические диспергаторы, такие как моно-, ди- и/или тринатрийортофосфат, натрийтриполифосфат и/или натрийполифосфат, особенно, в комбинации с полиакриловой кислотой.

Органические диспергаторы, такие как акриловые полимеры, виниловые полимеры, акриловые и виниловые сополимеры и их смеси, имеющие множественные кислотные участки, могут быть частично или полностью нейтрализованы. В одном предпочтительном варианте, органический диспергатор, который может использоваться согласно настоящему изобретению, является частично или полностью нейтрализованным, предпочтительно, в степени 5-100%, более предпочтительно, в степени 25-100% и, наиболее предпочтительно, в степени 75-100% с использованием нейтрализующего агента, содержащего ионы щелочных металлов и/или щелочноземельных металлов. В особенно предпочтительном варианте кислотные участки, по меньшей мере, одного органического диспергатора нейтрализуются с использованием нейтрализующего агента, содержащего только натрий. В другом особенно предпочтительном варианте кислотные участки органического диспергатора нейтрализуются с использованием нейтрализующего агента, содержащего только калий. В другом особенно предпочтительном варианте кислотные участки органического диспергатора нейтрализуются с использованием нейтрализующего агента, содержащего смесь натрия и калия.

В другом предпочтительном варианте кислотные участки органического диспергатора частично или полностью нейтрализуются ионами щелочноземельных металлов, содержащимися в водной суспензии карбоната кальция, например, при взаимодействии на месте органического диспергатора с частицами в суспензии, т.е. органический диспергатор вводится в указанную суспензию в форме соответствующего ненейтрализованного органического диспергатора и частично или полностью нейтрализуется после его введения в водную суспензию карбоната кальция. В данном случае кислотные участки органического диспергатора частично или полностью нейтрализуются, предпочтительно, в степени 5-100%, более предпочтительно, в степени 25-100% и, наиболее предпочтительно, в степени 75-100% указанными ионами щелочноземельных металлов. В одном предпочтительном варианте кислотные участки органического диспергатора частично или полностью нейтрализуются ионами кальция и/или ионами магния.

Такой органический и/или неорганический диспергатор может, предпочтительно, иметь молекулярную массу в интервале от 1000 до 100000 г/моль, предпочтительно, в интервале от 2000 до 40000 г/моль, более предпочтительно, в интервале от 3000 до 35000 г/моль. В частности, если кислотные участки органического диспергатора частично или полностью нейтрализованы нейтрализующим агентом, содержащим ионы щелочных металлов, такой диспергатор может, предпочтительно, иметь молекулярную массу в интервале от 1000 до 100000 г/моль, предпочтительно, в интервале от 2000 до 40000 г/моль, более предпочтительно, в интервале от 3000 до 35000 г/моль. В том случае, когда кислотные участки органического диспергатора частично или полностью нейтрализованы нейтрализующим агентом, содержащим ионы щелочноземельных металлов, такой диспергатор может, предпочтительно, иметь молекулярную массу в интервале от 3000 до 20000 г/моль.

Общее количество диспергатора в водной суспензии дисперсного карбоната кальция может находиться в интервале от 0,05 до 2,0 масс.%, предпочтительно, от 0,1 до 1,2 масс.% и, наиболее предпочтительно, в интервале от 0,2 до 0,8 масс.% по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а).

В другом предпочтительном варианте общее количество диспергатора в водной суспензии дисперсного карбоната кальция может находиться в интервале от 0,075 до 3,0 масс.%, предпочтительно, от 0,15 до 1,8 масс.% и, наиболее предпочтительно, в интервале от 0,3 до 1,2 масс.% по отношению к общему содержанию карбоната кальция в суспензии.

Водную суспензию дисперсного карбоната кальция стадии а), предпочтительно, получают из соответствующей разбавленной водной суспензии дисперсного карбоната кальция путем концентрирования указанной разбавленной суспензии. Концентрирование соответствующей суспензии карбоната кальция может осуществляться с помощью теплового способа, например, выпариванием, или с помощью механического способа, например, в фильтр-прессе и/или центрифуге.

Диспергатор, предпочтительно, вводят до или после концентрирования соответствующей суспензии карбоната кальция. Момент времени введения диспергатора может зависеть от выбранного способа концентрирования соответствующей суспензии карбоната кальция, т.е. введение диспергатора может зависеть от того, используется ли тепловой, либо механический способ.

В том случае, когда концентрирование суспензии карбоната кальция осуществляется с помощью теплового способа, концентрирование, предпочтительно, осуществляется в присутствии диспергатора, который вводится в суспензию для того, чтобы поддерживать частицы карбоната кальция тонко диспергированными в суспензии с получением водной суспензии дисперсного карбоната кальция на стадии а).

В том случае, когда концентрирование суспензии карбоната кальция осуществляется с помощью механического способа, концентрирование, предпочтительно, осуществляется в отсутствие диспергатора. Полученный осадок на фильтре карбоната кальция затем, предпочтительно, диспергируется в воде вместе с диспергатором для того, чтобы поддерживать частицы карбоната кальция тонко диспергированными в суспензии с получением водной суспензии дисперсного карбоната кальция на стадии а).

Кроме того, частицы карбоната кальция могут быть дополнительно измельчены перед способом получения водной суспензии дисперсного карбоната кальция настоящего изобретения. Предпочтительно, стадию измельчения осуществляют перед указанным концентрированием соответствующей суспензии с получением водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а). Измельчение частиц карбоната кальция, предпочтительно, осуществляют в отсутствие или в присутствии диспергатора. В том случае, когда стадию измельчения частиц карбоната кальция осуществляют в отсутствие диспергатора, соответствующая суспензия, предпочтительно, имеет содержание твердых веществ менее 40 масс.%, более предпочтительно, менее 30 масс.% и, наиболее предпочтительно, менее 20 масс.% по отношению к общей массе соответствующей суспензии карбоната кальция. В том случае, когда стадию измельчения частиц карбоната кальция осуществляют в присутствии диспергатора, соответствующая суспензия, предпочтительно, имеет содержание твердых веществ более 30 масс.%, более предпочтительно, более 60 масс.% и, наиболее предпочтительно, более 70 масс.%, например, 72-82 масс.%, по отношению к общей массе соответствующей суспензии карбоната кальция. Стадия измельчения может быть осуществлена любым традиционным измельчающим устройством, таким как мельница, известная специалисту в данной области техники.

Обычно водные суспензии дисперсного карбоната кальция согласно настоящему изобретению имеют значение рН в интервале 7,5-12, предпочтительно, значение рН 8-11, более предпочтительно, значение рН 8,5-10,5 и, наиболее предпочтительно, значение рН 9-10,5. Вязкость находится, предпочтительно, в интервале от 50 до 800 мПа·с и, более предпочтительно, в интервале от 150 до 600 мПа·с, как измерено при скорости 100 об/мин вискозиметром Brookfield DV-II, оборудованным веретеном LV-3, после перемешивания в течение пяти минут при 2000 об/мин с использованием зубчатой дисковой мешалки, имеющей диаметр 5 см.

Стадия b): получение, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла

В соответствии со стадией b) способа настоящего изобретения предусматривается, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения ион щелочного металла карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла, предпочтительно, выбран из группы, содержащей натрий, калий и их смеси. Предпочтительными карбонатами щелочного металла и/или кислыми карбонатами щелочного металла настоящего изобретения являются карбонат натрия, карбонат калия, карбонат натрия-калия, кислый карбонат натрия, кислый карбонат калия и их смеси.

В предпочтительном варианте карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла является карбонат натрия. В другом предпочтительном варианте карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла является карбонат калия. В другом предпочтительном варианте карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла является смесь карбоната натрия и карбоната калия.

Если согласно настоящему изобретению используется смесь карбоната натрия и карбоната калия, мольное соотношение карбоната натрия и карбоната калия составляет от 99:1 до 1:99, более предпочтительно, от 50:1 до 1:50, даже более предпочтительно, от 25:1 до 1:25 и, наиболее предпочтительно, от 10:1 до 1:10. В одном особенно предпочтительном варианте настоящего изобретения мольное соотношение карбоната натрия и карбоната калия составляет примерно 1:1. В другом предпочтительном варианте карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла является карбонат натрия-калия (Na₂K₂(CO₃)₂).

Если согласно настоящему изобретению используется смесь карбоната щелочного металла и кислого карбоната щелочного металла, мольное соотношение карбоната щелочного металла и кислого карбоната щелочного металла составляет от 99:1 до 1:99, более предпочтительно, от 50:1 до 1:50, даже более предпочтительно, от 25:1 до 1:25 и, наиболее предпочтительно, от 10:1 до 1:10. В одном особенно предпочтительном варианте настоящего изобретения мольное соотношение карбоната щелочного металла и кислого карбоната щелочного металла составляет примерно 1:1.

В контексте настоящего изобретения термин «карбонат натрия» включает в себя карбонат натрия в безводной форме, а также формы, содержащие кристаллизационную воду (гидрат). Таким образом, термин «карбонат натрия» содержит безводный карбонат натрия (Na₂CO₃), моногидрат карбоната натрия (Na₂CO₃·Н₂О), дигидрат карбоната натрия (Na₂CO₃·2Н₂О), пентагидрат карбоната натрия (Na₂CO₃·5Н₂О), гептагидрат карбоната натрия (Na₂CO₃·7Н₂О), декагидрат карбоната натрия (Na₂CO₃·10Н₂О) и тринатрийводороддикарбонатдигидрат (Na₃HCO₃CO₃·2Н₂О), натрийсесквикарбонат (Na₃H(CO₃)₂) и бикарбонатные соли, такие как бикарбонат натрия, и их смеси. Предпочтительно, карбонат натрия настоящего изобретения выбран из группы, состоящей из безводного карбонат натрия (Na₂CO₃), моногидрата карбоната натрия (Na₂CO₃·Н₂О), гептагидрата карбоната натрия (Na₂CO₃·7Н₂О), декагидрата карбоната натрия (Na₂CO₃·10Н₂О) и их смесей. В особенно предпочтительном варианте карбонатом натрия настоящего изобретения является безводный карбонат натрия (Na₂CO₃) или декагидрат карбоната натрия (Na₂CO₃·10Н₂О).

Термин «карбонат калия» также относится к карбонату калия в безводной форме, а также к формам, содержащим кристаллизационную воду (гидрат). Таким образом, термин «карбонат калия» включает в себя безводный карбонат калия (K₂CO₃), сесквигидрат карбоната калия (K₂CO₃·1,5Н₂О), дигидрат карбоната калия (K₂CO₃·2Н₂О), тригидрат карбоната калия (K₂CO₃·3Н₂О), гексагидрат карбоната натрия (K₂CO₃·6Н₂О), октагидрат карбоната натрия (K₂CO₃·8Н₂О), декагидрат карбоната натрия (K₂CO₃·10Н₂О) и бикарбонатные соли, такие как бикарбонат калия, и их смеси. Предпочтительно, карбонатом калия настоящего изобретения является безводный карбонат калия (K₂CO₃).

В контексте настоящего изобретения термин «кислый карбонат натрия» включает в себя кислый карбонат натрия в безводной форме, а также формы, содержащие кристаллизационную воду (гидрат). Таким образом, термин «кислый карбонат натрия» содержит безводный кислый карбонат натрия (NaHCO₃), моногидрат кислого карбоната натрия (Na₃H(CO₃)₂·Н₂О), дигидрат кислого карбоната натрия (Na₃H(CO₃)₂·2Н₂О) и их смеси. Предпочтительно, кислым карбонатом натрия настоящего изобретения является безводный кислый карбонат натрия (NaHCO₃).

Термин «кислый карбонат калия» также включает в себя кислый карбонат калия в безводной форме, а также формы, содержащие кристаллизационную воду (гидрат). Предпочтительно, кислым карбонатом калия настоящего изобретения является безводный кислый карбонат калия (KHCO₃).

Если, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла контактирует с указанной водной суспензией дисперсного карбоната кальция, то, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла диссоциирует на соответствующие отдельные ионные группы, а именно на катионные группы, такие как натриевые ионы и/или калиевые ионы, и/или гидрониевые ионы, и на анионные группы и/или кислый карбонат.

Карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла настоящего изобретения, предпочтительно, вводят в таком количестве, что он содержится в конечной водной суспензии дисперсного карбоната кальция в концентрации в интервале от 0,001 до 5 масс.%, предпочтительно, от 0,025 до 2 масс.%, более предпочтительно, от 0,05 до 1 масс.% и, наиболее предпочтительно, от 0,1 до 0,5 масс.%, по отношению к сухой массе карбоната кальция в суспензии стадии а).

В другом предпочтительном варианте карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла вводят в интервале от примерно 0,00075 до 7,5 масс.%, более предпочтительно, в интервале от примерно 0,0075 до 3,75 масс.%, даже более предпочтительно, в интервале от примерно 0,075 до 2,0 масс.% и, наиболее предпочтительно, в интервале от примерно 0,2 до 1,25 масс.%, по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция.

Должно быть отмечено, что мольные соотношения, массовые соотношения и количества карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла в значении настоящего изобретения относятся к карбонату щелочного металла и/или кислому карбонату щелочного металла, соответственно, в безводной форме, т.е. к карбонату щелочного металла и/или кислому карбонату щелочного металла без дополнительной кристаллизационной воды. Кроме того, вышеуказанные соотношения и количества отражают соотношения и количества карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла, введенных в водную суспензию дисперсного карбоната кальция, и не рассматривают превращение части указанного карбоната щелочного металла в соответствующий кислый карбонат щелочного металла и наоборот. В данном контексте должно быть, кроме того, отмечено, что указанное превращение обычно имеет место в водной суспензии дисперсного карбоната кальция в зависимости от значения рН указанной суспензии.

Что касается значения рН, должно быть, кроме того, отмечено, что значение рН водной суспензии дисперсного карбоната кальция может изменяться при контактировании указанной суспензии с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла. В том случае, когда наблюдается такое изменение значения рН, значение рН водной суспензии дисперсного карбоната кальция после контактирования указанной суспензии с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла должно быть самое большое на 4 единицы (1 единица=1,0), предпочтительно, самое большое на 3 единицы, более предпочтительно, самое большое на 2 единицы, даже более предпочтительно, самое большое на 1 единицу и, наиболее предпочтительно, самое большое на 0,5 единицы выше значения рН, как измерено для водной суспензии дисперсного карбоната кальция на стадии а). Однако, даже если изменение значения рН наблюдается, конечная водная суспензия дисперсного карбоната кальция имеет значение рН в интервале 7,5-12, предпочтительно, значение рН 8-11, более предпочтительно, значение рН 8,5-10,5 и, наиболее предпочтительно, значение рН 9-10,5 после контактирования указанной суспензии с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла.

По меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла может быть введен в водную суспензию дисперсного карбоната кальция в любой подходящей твердой форме, например в форме гранул или порошка. Альтернативно, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла может быть введен в водную суспензию дисперсного карбоната кальция в форме суспензии или раствора.

Предпочтительно, концентрация по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла в водной суспензии дисперсного карбоната кальция является такой, что массовое соотношение (карбонат кальция):(по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла) составляет от 250:1 до 10:1, более предпочтительно, от 200:1 до 25:1 и, даже более предпочтительно, от 175:1 до 60:1. Если, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла представляет собой карбонат натрия, концентрация в суспензии карбоната кальция, предпочтительно, является такой, что массовое соотношение (карбонат кальция):(карбонат натрия) составляет от 200:1 до 10:1, более предпочтительно, от 150:1 до 25:1 и, даже более предпочтительно, от 100:1 до 50:1.

Если, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла представляет собой карбонат калия, концентрация в суспензии карбоната кальция, предпочтительно, является такой, что массовое соотношение (карбонат кальция):(карбонат калия) составляет от 250:1 до 50:1, более предпочтительно, от 200:1 до 100:1 и, даже более предпочтительно, от 175:1 до 120:1.

Должно быть отмечено, что вышеуказанные цифры отражают количество карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла, введенного в водную суспензию дисперсного карбоната кальция для того, чтобы улучшить оптические свойства и особенно непрозрачность покрытия, полученного из разбавленной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, по сравнению с соответствующим покрытием водной суспензии дисперсного карбоната кальция, не обработанной в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, цифры не предназначены охватывать любой карбонат (карбонаты) щелочного металла и/или кислый карбонат (карбонаты) щелочного металла, которые могут обычно присутствовать в водной суспензии, или которые могут быть введены перед осуществлением способа изобретения и особенно стадии разбавления. Количество растворенного обычно присутствующего карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла в суспензии карбоната кальция обычно является незначительным и намного ниже 100 ч./млн по отношению к содержанию карбоната кальция суспензии.

Стадия с): разбавление водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а)

Согласно стадии с) способа настоящего изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), разбавляется водой.

В одном варианте настоящего изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а) разбавляется водой с получением водной суспензии дисперсного карбоната кальция, имеющей содержание твердого вещества, которое обеспечивает обработку (например, подачу насосом) и использование, или применение, водной суспензии дисперсного карбоната кальция. Другими словами, стадия разбавления с) может служить для превращения концентрированной (транспортируемой) суспензии дисперсного карбоната кальция в разбавленную водную суспензию дисперсного карбоната кальция, которая готова для использования или обработки. Предпочтительно, водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а) разбавляется до получения содержания карбоната кальция, самое большое 70 масс.%, предпочтительно, от 30 до 70 масс.%, более предпочтительно, от 50 до 68 масс.% и, наиболее предпочтительно, от 55 до 65 масс.% по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция.

В предпочтительном варианте содержание воды разбавленной водной суспензии дисперсного карбоната кальция составляет на 1-25 масс.%, более предпочтительно, на 5-15 масс.% и, наиболее предпочтительно, на 8-13 масс.% выше, чем содержание воды водной суспензии дисперсного карбоната кальция, предусмотренной на стадии а), где вышеуказанные цифры массовых % даются по отношению к содержанию воды водной суспензии дисперсного карбоната кальция, предусмотренной на стадии а).

Водой, используемой для разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а), может быть водопроводная вода и/или деионизированная вода. Предпочтительно, водой, используемой для разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а), является деионизированная вода.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), разбавляется в одной части и/или непрерывно в течение периода времени 1 ч или менее, предпочтительно, в течение периода времени 45 мин или менее, более предпочтительно, в течение периода времени 30 мин или менее и, наиболее предпочтительно, в течение периода времени 15 мин или менее до подходящей концентрации карбоната кальция в суспензии. В особенно предпочтительном варианте водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), разбавляется в течение периода времени 10 мин или менее до подходящей концентрации карбоната кальция в суспензии. В другом предпочтительном варианте водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), разбавляется в несколько частей до подходящей концентрации карбоната кальция в суспензии, предпочтительно, в две-пять частей, более предпочтительно, в две-четыре части, даже более предпочтительно, в две-три части и, наиболее предпочтительно, в две части.

В том случае, когда водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), разбавляется в несколько частей, воду, предпочтительно, вводят примерно равными частями в водную суспензию дисперсного карбоната кальция. В качестве альтернативы также можно вводить воду неравными частями в водную суспензию дисперсного карбоната кальция, т.е. большими или меньшими частями, в котором в случае введения двух частей массовое отношение большей части к меньшей части составляет, предпочтительно, 60:40, более предпочтительно, 70:30, даже более предпочтительно, 80:20 и, наиболее предпочтительно, 90:10. В одном предпочтительном варианте сначала вводят большую часть с последующим введением меньшей части воды в водную суспензию дисперсного карбоната кальция для того, чтобы разбавить водную суспензию дисперсного карбоната кальция, предусмотренную на стадии а). В другом предпочтительном варианте сначала вводят меньшую часть с последующим введением большей части воды в водную суспензию дисперсного карбоната кальция для того, чтобы разбавить водную суспензию дисперсного карбоната кальция, предусмотренную на стадии а).

Особенно предпочтительно разбавлять водную суспензию дисперсного карбоната кальция в процессе перемешивания, предпочтительно, при использовании смесителя типа ротор-статор.

Стадия d): контактирование водной суспензии дисперсного карбоната кальция с указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла

Согласно стадии d) способа настоящего изобретения водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предусмотренная на стадии а), контактирует с указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла стадии b) в водной среде до и/или в ходе, и/или после стадии с). Указанная водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предпочтительно, перерабатывается стадией d) по одному или более из следующих путей:

путь IA: одновременное контактирование указанной водной суспензии дисперсного карбоната кальция с указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла стадии b) и разбавление водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а);

путь IIA: сначала разбавление водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а) и затем контактирование указанной водной суспензии дисперсного карбоната кальция с указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла стадии b);

путь IIIA: сначала контактирование указанной водной суспензии дисперсного карбоната кальция с указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла стадии b) и затем разбавление водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а).

В том случае, когда водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а) одновременно разбавляется и контактирует с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла (путь IA), указанный карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла перед введением, предпочтительно, смешивается или перемешивается в части или полном количестве воды, требуемой или используемой для разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция. Соответственно, суспензия или раствор карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла могут быть введены в водную суспензию дисперсного карбоната кальция на стадии d).

Суспензия или раствор карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла вводится в водную суспензию дисперсного карбоната кальция в одну часть и/или непрерывно в течение периода времени 1 ч или менее, предпочтительно, в течение периода времени 45 мин или менее, более предпочтительно, в течение периода времени 30 мин или менее и, наиболее предпочтительно, в течение периода времени 15 мин или менее и в особенно предпочтительном варианте в течение периода времени 10 мин или менее. В другом предпочтительном варианте смесь воды и карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла вводится в водную суспензию дисперсного карбоната кальция в несколько частей, например, в две части равных количеств. Если водная суспензия дисперсного карбоната кальция разбавляется в несколько частей, можно также смешивать или перемешивать, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла только в части воды для разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция перед введением, а затем вводить указанную часть, содержащую, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла, в водную суспензию дисперсного карбоната кальция. После выполнения введения указанной части, по меньшей мере, одна дополнительная часть воды может быть введена в водную суспензию дисперсного карбоната кальция.

В том случае, когда водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а) разбавляется перед контактированием указанной водной суспензии дисперсного карбоната кальция с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла стадии b) по пути IIA, карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла может быть, например, введен в разбавленную водную суспензию дисперсного карбоната кальция в одну часть и/или непрерывно в течение периода времени 15 мин или менее, предпочтительно, в течение периода времени 10 мин или менее, более предпочтительно, в течение периода времени 5 мин или менее. Снова суспензия или раствор карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла могут быть использованы для введения карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла. Альтернативно, карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла может быть введен в твердой форме, например, как порошок.

Водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а), предпочтительно, контактирует с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла стадии b) в течение трех суток (72 ч) после разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция, более предпочтительно, в течение двух суток (48 ч) и, наиболее предпочтительно, в течение 24 часов. В частности, водная суспензия дисперсного карбоната кальция контактирует в течение 12 часов после разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция, предпочтительно, в течение 6 ч, более предпочтительно, в течение 4 часов, даже более предпочтительно, в течение 2 часов и, наиболее предпочтительно, в течение 1 часа.

Если водная суспензия дисперсного карбоната кальция разбавляется в несколько частей, можно также смешивать или перемешивать, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла в части воды для разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция перед введением. После введения, по меньшей мере, одной части воды, которая не содержит никакой дополнительный карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла, часть, содержащая, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла, может быть введена в водную суспензию дисперсного карбоната кальция или наоборот.

В том случае, когда водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а) разбавляется после контактирования, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла стадии а) с водной суспензией дисперсного карбоната кальция, с контактированием по пути IIIA, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла может быть, например, введен в одну часть и/или непрерывно в течение периода времени 20 мин или менее, предпочтительно, в течение периода времени 15 мин или менее, более предпочтительно, в течение периода времени 10 мин или менее и, наиболее предпочтительно, в течение периода времени 5 мин или менее и в особенно предпочтительном варианте в одну часть. Согласно варианту изобретения разбавление (стадия с)) осуществляется сразу же после выполнения введения, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла. Термин «сразу же» в значении настоящего изобретения относится к периоду времени менее 45 мин после выполнения введения, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла стадии b), предпочтительно, менее 30 мин, более предпочтительно, менее 15 мин, даже более предпочтительно, менее 10 мин и, наиболее предпочтительно, менее 5 мин.

В том случае, когда указанная водная суспензия дисперсного карбоната кальция обрабатывается с помощью более, чем одного из вышеуказанных путей, водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а), предпочтительно, контактирует с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла стадии b) до, в процессе и после разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а).

Карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла может, например, вводиться в водную суспензию дисперсного карбоната кальция стадии а) в несколько частей и/или непрерывно в течение периода времени 15 мин или менее, предпочтительно, в течение периода времени 10 мин или менее и, более предпочтительно, в течение периода времени 5 мин или менее. В процессе указанного непрерывного введения, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а), предпочтительно, разбавляется в одну часть и/или непрерывно в течение периода времени, где указанный период времени короче, чем период времени, требуемый для введения, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла. Таким образом, водная суспензия дисперсного карбоната кальция стадии а) разбавляется в процессе контактирования водной суспензии дисперсного карбоната кальция с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла, но указанное контактирование заканчивается раньше, чем завершается введение. Снова суспензия или раствор карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла могут быть использованы для введения карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла. Альтернативно, карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла может быть введен в твердой форме, например, в виде порошка.

Если, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла вводится в водную суспензию дисперсного карбоната кальция стадии а) в несколько частей, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла, предпочтительно, вводится в, по меньшей мере, три части равных и/или неравных количеств. В данном варианте настоящего изобретения, по меньшей мере, одна часть, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла вводится в водную суспензию дисперсного карбоната кальция стадии а) перед тем, как разбавляется указанная водная суспензия, по меньшей мере, одна часть, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла вводится в водную суспензию дисперсного карбоната кальция стадии а) в процессе разбавления указанной водной суспензии, и, по меньшей мере, одна часть, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла вводится в водную суспензию дисперсного карбоната кальция стадии а) после разбавления указанной водной суспензии.

Согласно данному варианту разбавление (стадия с)) выполняется в период времени менее 45 мин после введения первой части по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла стадии b), предпочтительно, менее 30 мин, более предпочтительно, менее 15 мин, даже более предпочтительно, менее 10 мин и, наиболее предпочтительно, менее 5 мин. Предпочтительно, карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла может вводиться в твердой форме, например в виде порошка, или альтернативно в форме суспензии или раствора. В одном варианте, по меньшей мере, одна часть, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла может быть растворена в воде, используемой для разбавления водной суспензии дисперсного карбоната кальция, предусмотренной на стадии а).

В одном предпочтительном варианте стадия d), предпочтительно, осуществляется при температурах ниже 70°C, более предпочтительно, ниже 50°C и, наиболее предпочтительно, ниже 30°C. Однако стадия d), предпочтительно, осуществляется при температурах выше 10°C и, более предпочтительно, выше 15°C. В частности, стадия d) осуществляется при комнатной температуре, предпочтительно, в интервале 18-25°C. В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения стадия d) осуществляется при температурах в интервале 50-70°C, более предпочтительно, в интервале 55-65°C.

В другом предпочтительном варианте стадия d) осуществляется при непрерывном перемешивании для контактирования водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии а) с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла стадии b) в водной среде.

После проведения стадии d) полученная таким образом водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предпочтительно, хранится при температурах в интервале 5-90°C, более предпочтительно, в интервале 10-60°C и, наиболее предпочтительно, примерно при комнатной температуре, например, в интервале 18-25°C.

В том случае, когда стадия d) осуществляется при температурах в интервале 50-70°C, полученная таким образом водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предпочтительно, медленно охлаждается до комнатной температуры примерно 18-25°C. В частности, водная суспензия дисперсного карбоната кальция охлаждается до комнатной температуры в течение периода времени несколько недель, предпочтительно, в течение периода времени двух-четырех недель (336-672 ч) и, наиболее предпочтительно, в течение периода времени примерно три недели (504 ч). Охлаждение полученной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, предпочтительно, проводят с постоянной скоростью 1-3°C в сутки (24 ч) при комнатной температуре. В одном предпочтительном варианте охлаждение полученной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, предпочтительно, проводят с постоянной скоростью 1,5-2°C в сутки (24 ч) при комнатной температуре.

Покрытия, получаемые из разбавленной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, полученной из концентрированной водной суспензии дисперсного карбоната кальция способом настоящего изобретения, являются высоко непрозрачными и поэтому обеспечивают легкое и экономичное транспортирование концентрированной водной суспензии дисперсного карбоната кальция. Конечные покрытия водной суспензии дисперсного карбоната кальция, полученные согласно настоящему изобретению, имеют улучшенные оптические свойства по сравнению с соответствующими покрытиями, разбавленными традиционным способом, т.е. только водой в отсутствие карбонатов щелочного металла и/или кислых карбонатов щелочного металла. Покрытия, полученные из водных суспензий дисперсного карбоната кальция изобретения, обеспечивают коэффициент светорассеяния S, который является выше, чем у соответствующего покрытия из водной суспензии дисперсного карбоната кальция, полученной простым разбавлением водой. Коэффициент светорассеяния S и все коэффициенты светорассеяния S, относящиеся к настоящему изобретению, определяются в соответствии с методом измерения, определенным здесь и показанным в разделе примеров здесь ниже.

В предпочтительном варианте покрытие, выполненное из полученной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, имеет коэффициент светорассеяния S от 100 до 250 м²/кг, более предпочтительно, выше 125 м²/кг и, наиболее предпочтительно, выше 140 м²/кг, для массы покрытия 20 г/м².

В одном предпочтительном варианте коэффициент светорассеяния S покрытия, выполненного из полученной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, является, по меньшей мере, на 5 м²/кг, более предпочтительно, по меньшей мере, на 10 м²/кг, даже более предпочтительно, по меньшей мере, на 15 м²/кг, еще более предпочтительно, по меньшей мере, на 20 м²/кг, выше коэффициента светорассеяния S конечного покрытия из соответствующей водной суспензии дисперсного карбоната кальция, обработанной таким же образом, но без выполнения стадии d), для массы покрытия 20 г/м².

Предпочтительно, коэффициент светорассеяния S полученной водной суспензии дисперсного карбоната кальция регулируется (т.е. получается конечное или стабильное значение) в течение пары часов или недель (2-336 ч), предпочтительно, в течение 4 недель (672 ч), более предпочтительно, в течение 1 недели (168 ч) и, наиболее предпочтительно, в течение 24 часов после того, как водная суспензия дисперсного карбоната кальция обрабатывается в соответствии со стадией d).

Особенно предпочтительно, что водная суспензия дисперсного карбоната кальция, полученная способом настоящего изобретения, имеет значение рН в интервале 7,5-12, предпочтительно, значение рН в интервале 8-11, более предпочтительно, значение рН в интервале 8,5-10,5 и, наиболее предпочтительно, значение рН в интервале 9-10,5. Вязкость находится, предпочтительно, в интервале от 50 до 800 мПа·с и, более предпочтительно, в интервале от 150 до 600 мПа·с, как измерено вискозиметром Brookfield DV-II, оборудованным веретеном LV-3, при скорости 100 об/мин после перемешивания в течение пяти минут при 2000 об/мин при использовании зубчатой дисковой мешалки, имеющей диаметр 5 см. В одном предпочтительном варианте вязкость водной суспензии дисперсного карбоната кальция, полученной способом настоящего изобретения, является примерно такой же, как определено для водной суспензии дисперсного карбоната кальция, предусмотренной на стадии а), т.е. вязкость водной суспензии дисперсного карбоната кальция, предусмотренной на стадии а).

По меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла стадии b) может, предпочтительно, предоставляться в форме отдельно дозируемой добавки (например, в виде отдельных партий или порций), так что степень концентрации может регулироваться отдельно в зависимости от существующей проблемы непрозрачности.

Полученные таким образом водные суспензии дисперсного карбоната кальция могут быть использованы в бумаге, папиросной бумаге, пластиках или красках. В частности, указанные водные суспензии могут использоваться в области массового наполнения и/или покрытия бумаги. В частности, композиции покрытия и/или композиции массового наполнителя согласно настоящему изобретению характеризуются тем, что они содержат водные суспензии дисперсного карбоната кальция, полученные способом настоящего изобретения, и тем, что они имеют способность рассеивать видимый свет, определяемую значением коэффициента светорассеяния S в интервале 100-250 м²/кг, более предпочтительно, выше 125 м²/кг и, наиболее предпочтительно, выше 140 м²/кг, для массы покрытия 20 г/м². Полученные и/или покрытые бумаги характеризуются тем, что они содержат водные суспензии дисперсного карбоната кальция, полученные способом настоящего изобретения. В качестве другого преимущества водные суспензии дисперсного карбоната кальция, полученные способом настоящего изобретения, могут быть использованы непосредственно в применении для получения бумаги без удаления, например, солей железа или окрашенных соединений.

Последующие примеры могут дополнительно иллюстрировать изобретение, но не означают ограничение изобретения приведенными примерами. Примеры, приведенные ниже, показывают хорошие оптические свойства, такие как непрозрачность, конечных покрытий из водных суспензий дисперсного карбоната кальция согласно настоящему изобретению.

ПРИМЕРЫ

Методы измерений

Нижеследующие методы измерений используются для оценки параметров, приведенных в примерах и в формуле изобретения.

Коэффициент светорассеяния

Коэффициент светорассеяния S измеряют при получении окрашенного покрытия бумаги при использовании 12 частей (по сухой массе) Acronal S 360D (BASF) связующего покрытия бумаги и 88 частей (по сухой массе) суспензии карбоната кальция, нанесенного на пластиковую подложку (Synteape, Argo Wiggins), в интервале различной массы покрытия с использованием лабораторного устройства для нанесения покрытия Typ Model 624 от фирмы Ericksen, 58675 Hemer, Германия.

Коэффициент светорассеяния S измеряют в соответствии с методом, описанным в US 2004/0250970, в котором способность рассеивать свет, выражается коэффициентом светорассеяния Кубелка-Мунка, определенным методом, хорошо известным специалистам, описанным в публикациях Кубелка и Мунка (Zeitschrift fur Technishe Physik 12, 539, (1931)) и Кубелка (J. Optical. Soc. Am. 38(5), 448, (1948) и J. Optical. Soc. Am. 44(4), 330, (1954)). Коэффициент светорассеяния S приводится как значение, интерполированное при 20 г/м².

Вязкость по Брукфилду

Вязкость по Брукфилду суспензии определяют вискозиметром Брукфилда типа RVT, оборудованным веретеном LV-3, при скорости 100 об/мин и комнатной температуре (20±3°C) после перемешивания в течение пяти минут при 2000 об/мин с использованием зубчатой дисковой мешалки, имеющей диаметр 5 см.

Молекулярная масса материала

Каждую средневесовую молекулярную массу (Mw), среднечисленную молекулярную массу (Mn) и соответствующую полидисперсность полимеров измеряют как 100 моль.% натриевую соль при рН 8 в соответствии с методом водной гель-проникающей хроматографии (ГПХ), калиброванным набором из пяти эталонов натрийполиакрилата, поставляемым фирмой Polymer Standard Service, c эталонами PSS-PAA 18K, PSS-PAA 8K, PSS-PAA 5K, PSS-PAA 4K и PSS-PAA 3K.

Удельная площадь поверхности материала по методу БЭТ

Удельная площадь поверхности по методу БЭТ определяется методом БЭТ согласно ISO 9277 с использованием азота после кондиционирования образца при нагревании при 250°C в течение периода времени 30 минут. Перед такими измерениями образец фильтруют, споласкивают и сушат при 110°C в термошкафу в течение, по меньшей мере, 12 часов.

Распределение частиц по размеру (% масс. частиц с диаметром <X) и среднемассовый диаметр (d ₅₀ ) дисперсного материала

Среднемассовый диаметр зерен и массовое распределение по диаметру зерен дисперсного материала определяют седиментационным методом, т.е. анализом седиментационного поведения в гравитационном поле. Измерения выполняют прибором Sedigraph 5120.

Метод и прибор известны специалистам в данной области техники и обычно используются для определения размера зерен наполнителей и пигментов. Измерения выполняют в водном растворе 0,1 масс.% Na₄P₂O₇. Образцы диспергируют с использованием высокоскоростной мешалки и ультразвука.

Значение рН водной суспензии

Значение рН водной суспензии определяют с использованием стандартного рН-метра при температуре приблизительно 22°C.

Содержание сухого вещества водной суспензии

Содержание сухого вещества водной суспензии (также известное как «сухая масса») определяют с использованием прибора Moisture Analyser HR73, поставляемого фирмой Mettler-Toledo, Швейцария, с настройкой следующих параметров: температура 120°C, автоматический переключатель 3, стандартная сушка, 5-20 г суспензии.

Методика титрования полиэлектролита ((ПЭТ) (РЕТ))

Содержание полиэлектролита в водной суспензии определяют с использованием прибора Memotitrator Mettler DL55, оборудованного Phototrode DP660, поставляемого фирмой Mettler-Toledo, Швейцария. Измерения содержания полиэлектролита проводят при взвешивании образца суспензии карбоната кальция в сосуде для титрования и разбавлении указанного образца деионизированной водой до объема приблизительно 40 мл. Затем 10 мл 0,01 М катионного поли(N,N-диметил-3,5-диметиленпиперидинийхлорида) (ПДДПХ (PDDPC), полученного от фирмы ACROS Organics, Бельгия), медленно добавляют при перемешивании в сосуд для титрования в течение 5 мин, и затем содержимое сосуда перемешивают в течение еще 20 мин. После этого суспензию фильтруют через 0,2 мкм через смешанный сложноэфирный мембранный фильтр (Ш 47 мм) и промывают 5 мл деионизированной воды. Полученный таким образом фильтрат разбавляют 5 мл фосфатного буфера с рН 7 (Riedel-de Haen, Германия), и 0,01 М раствор калийполивинилсульфата (КПВС (KPVS), полученного от фирмы SERVA Feinbiochemica, Heidelberg), медленно добавляют к фильтрату с титрованием избытка катионного реагента. Конечная точка титрования определяется Phototrode DP660, который регулируется до 1200-1400 мВ в деионизированной воде перед таким измерением. Расчет заряда выполняют согласно следующему уравнению:

[мкVal/г] [%]

Расчет оптимальной массы образца:

Расчет приведенной массы образца для 4 мл потребления:

Значение символов и сокращений

Е_р - масса образца (г)

w_DM - содержание диспергатора (%)

K_DM - постоянная диспергатора (мкVal/0,1 мг диспергатора)

Fk - содержание твердого вещества (%)

V_ПДДПХ - объем ПДДПХ (мл)

V_КПВС - объем КПВС (мл)

t_ПДДПХ - титр ПДДПХ

Е_DM - масса диспергатора (мг)

Q - заряд (мкVal/г)

w_atro - содержание диспергатора atro (%)

E₁ - оптимизируемая масса образца эксперимента (г)

V_КПВС,1 - оптимизируемое экспериментальное потребление КПВС (мл) эксперимента.

Пример 1

Следующие иллюстративные примеры изобретения содержат получение природного молотого карбоната кальция норвежского месторождения, имеющего d₅₀ 0,8 мкм, при контактировании водной суспензии дисперсного карбоната кальция с карбонатом натрия и разбавлении указанной суспензии в сравнении с разбавлением такой же водной суспензии дисперсного карбоната кальция без введения какого-либо карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла (прототип).

Водная суспензия карбоната кальция 1А

Норвежские породы мрамора из области Molde (Норвегия), имеющие диаметр 10-300 мм, измельчают автогенной сушкой (т.е. в отсутствие измельчающей среды) до тонины d₅₀ в интервале 42-48 мкм.

Указанный минерал измельчают влажным измельчением при содержании твердого материала 10-15 масс.% в водопроводной воде в вертикальной мельнице тонкого помола (Dynomill) в варианте с рециркуляцией без введения добавок, таких как диспергаторы и/или добавки, способствующие измельчению, до тонины, пока 74 масс.% частиц не будут иметь диаметр <1 мкм, и 12 масс.% частиц не будут иметь диаметр <0,2 мкм. После измельчения продукт имеет средний диаметр d₅₀ 0,61 мкм и удельную площадь поверхности 10,2 м²/г.

Полученный минерал, кроме того, концентрируют тепловым способом в выпарном устройстве до конечного содержания карбоната кальция 75 масс.% и, кроме того, при использовании 0,45 масс.% натрийполиакрилата (Mw 6000) и 0,25 масс.% кислого фосфата натрия в качестве диспергатора.

В процессе тепловой концентрации отбирают образцы и измеряют коэффициент светорассеяния S указанных образцов.

В приведенной ниже таблице 1 показаны свойства образцов, отобранных из указанной водной суспензии дисперсного карбоната кальция, и соответствующее содержание карбоната кальция в суспензии и окрашивающем покрытии и его коэффициент светорассеяния:

Образец Содержание твердого материала в суспензии (масс.%) Содержание твердого материала в окрашивающем покрытии (масс.%) Коэффициент светорассеяния S при массе покрытия 20 г/м² (м²/кг) Полиэлектролит в воде (мкVal/мл) 1 10,0 7 225,0 -35 2 55,4 54 199,5 3 65,2 60 194,3 4 69,1 60 177,4 5 72,3 60 167,0 6 73,8 60 140,5 7 75,5 60 125,8

Окрашивающее покрытие получают из соответствующей водной суспензии дисперсного карбоната кальция, причем оно дополнительно содержит связующее, как отмечено в описанных выше методах измерений.

Водная суспензия карбоната кальция 1В (прототип)

Суспензию образца 5 разбавляют с использованием дистиллированной воды до 62,0 масс.% содержания карбоната кальция и хранят. Через три недели (504 ч) хранения определяют коэффициент светорассеяния S.

В приведенной ниже таблице 2 показаны свойства водной суспензии дисперсного карбоната кальция и соответствующее содержание карбоната кальция в суспензии и окрашивающем покрытии и его коэффициент светорассеяния:

Содержание твердого материала в суспензии (масс.%) Содержание твердого материала в окрашивающем покрытии (масс.%) Коэффициент светорассеяния S при массе покрытия 20 г/м² (м²/кг) Полиэлектролит в воде (мкVal/мл) 62 60 167, 0 -21

Водная суспензия карбоната кальция 1С (изобретение)

Суспензию образца 5 разбавляют с использованием дистиллированной воды до 62 масс.% содержания карбоната кальция. Затем добавляют 1,0 масс.% карбоната натрия по отношению к содержанию карбоната кальция в суспензии и хранят. Через три недели (504 ч) хранения определяют коэффициент светорассеяния S.

В приведенной ниже таблице 3 показаны свойства водной суспензии дисперсного карбоната кальция и соответствующее содержание карбоната кальция в суспензии и окрашивающем покрытии и его коэффициент светорассеяния:

Содержание твердого материала в суспензии (масс.%) Содержание твердого материала в окрашивающем покрытии (масс.%) Коэффициент светорассеяния S при массе покрытия 20 г/м² (м²/кг) Полиэлектролит в воде (мкVal/мл) 62 60 178,0 -54

Пример 2

Следующие иллюстративные примеры изобретения представляют получение природного молотого карбоната кальция норвежского месторождения, имеющего d₅₀ 0,8 мкм, при контактировании водной суспензии дисперсного карбоната кальция с карбонатом натрия и разбавлении указанной суспензии в сравнении с разбавлением такой же водной суспензии дисперсного карбоната кальция без введения какого-либо карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла (прототип).

Водная суспензия карбоната кальция 2А

На первой стадии норвежские породы мрамора из области Molde (Норвегия), имеющие диаметр 10-300 мм, измельчают автогенной сушкой (т.е. в отсутствие измельчающей среды) до тонины d₅₀ в интервале 42-48 мкм.

Полученный карбонат кальция измельчают влажным измельчением при содержании твердого материала 10-15 масс.% в водопроводной воде в вертикальной мельнице тонкого помола (Dynomill) в варианте с рециркуляцией без введения добавок, таких как диспергаторы и/или добавки, способствующие измельчению, до тонины, пока 60 масс.% частиц не будут иметь диаметр <1 мкм, и 7 масс.% частиц не будут иметь диаметр <0,2 мкм. После измельчения продукт имеет средний диаметр d₅₀ 0,81 мкм и удельную площадь поверхности 6,1 м²/г.

Водная суспензия карбоната кальция 2В (прототип)

Водную суспензию карбоната кальция 2А механически концентрируют фильтр-прессом до конечного содержания карбоната кальция 72,8 масс.% твердых веществ и диспергируют при перемешивании при введении 0,38 масс.% натриевой соли мольного 1:1 сополимера полиакриловая кислота/малеиновая кислота (Mw 12000) в качестве диспергатора. Через шесть часов определяют значение S.

В приведенной ниже таблице 4 показаны свойства водной суспензии дисперсного карбоната кальция и соответствующее содержание карбоната кальция в суспензии и окрашивающем покрытии и его коэффициент светорассеяния:

Содержание твердого материала в суспензии (масс.%) Содержание твердого материала в окрашивающем покрытии (масс.%) Коэффициент светорассеяния S при массе покрытия 20 г/м² (м²/кг) 72,8 63,0 133,0

Водная суспензия карбоната кальция 2С (прототип)

Водную суспензию карбоната кальция 2А механически концентрируют фильтр-прессом до конечного содержания карбоната кальция 65,0 масс.% твердых веществ и диспергируют при перемешивании при введении 0,38 масс.% натриевой соли мольного 1:1 сополимера полиакриловая кислота/малеиновая кислота (Mw 12000) в качестве диспергатора. Через шесть часов определяют значение S.

В приведенной ниже таблице 5 показаны свойства водной суспензии дисперсного карбоната кальция и соответствующее содержание карбоната кальция в суспензии и окрашивающем покрытии и его коэффициент светорассеяния:

Содержание твердого материала в суспензии (масс.%) Содержание твердого материала в окрашивающем покрытии (масс.%) Коэффициент светорассеяния S при массе покрытия 20 г/м² (м²/кг) 65,0 63,0 149,0

Водная суспензия карбоната кальция 2D (изобретение)

Водную суспензию карбоната кальция 2А механически концентрируют фильтр-прессом до конечного содержания карбоната кальция 72,8 масс.% твердых веществ и диспергируют при перемешивании при введении 0,38 масс.% натриевой соли мольного 1:1 сополимера полиакриловая кислота/малеиновая кислота (Mw 12000) в качестве диспергатора. Дополнительно концентрированную водную суспензию карбоната кальция разбавляют с использованием дистиллированной воды до конечного содержания карбоната кальция 65,6 масс.% твердого вещества, после чего суспензия контактирует с 0,5 масс.% карбоната калия по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция. Через шесть часов определяют значение S.

В приведенной ниже таблице 6 показаны свойства водной суспензии дисперсного карбоната кальция и соответствующее содержание карбоната кальция в суспензии и окрашивающем покрытии и его коэффициент светорассеяния:

Содержание твердого материала в суспензии (масс.%) Содержание твердого материала в окрашивающем покрытии (масс.%) Коэффициент светорассеяния S при массе покрытия 20 г/м² (м²/кг) 65,6 63,5 141,0

Водная суспензия карбоната кальция 2Е (изобретение)

Водную суспензию дисперсного карбоната кальция 2D дополнительно хранят в течение дополнительных 9 суток (216 ч) и после указанного периода времени часов определяют значение S.

В приведенной ниже таблице 7 показаны свойства водной суспензии дисперсного карбоната кальция и соответствующее содержание карбоната кальция в суспензии и окрашивающем покрытии и его коэффициент светорассеяния:

Содержание твердого материала в суспензии (масс.%) Содержание твердого материала в окрашивающем покрытии (масс.%) Коэффициент светорассеяния S при массе покрытия 20 г/м² (м²/кг) 65,6 63,5 137,0

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, лаков и красок. Способ получения водной суспензии дисперсного карбоната кальция включает обеспечение водной суспензии дисперсного карбоната кальция, содержащей по меньшей мере один диспергирующий агент, и обеспечение, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла, где ион щелочного металла выбран из калия и/или натрия. Содержание твердого вещества в указанной суспензии составляет 65-80 мас.% по отношению к общей массе водной суспензии. Указанную водную суспензию дисперсного карбоната кальция разбавляют водой. До и/или в ходе, и/или после разбавления водой указанную водную суспензию дисперсного карбоната кальция приводят в контакт с указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла. Причем суспензия диспергированного карбоната кальция после стадии контактирования имеет значение pH от 7,5 до 12. Изобретение позволяет повысить коэффициент светорассеяния S и непрозрачность покрытий, полученных из суспензии карбоната кальция. 15 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Способ получения водной суспензии дисперсного карбоната кальция, включающий стадии:
a) обеспечения водной суспензии дисперсного карбоната кальция, содержащей по меньшей мере один диспергирующий агент, в которой содержание твердого вещества составляет 65-80 мас.% по отношению к общей массе водной суспензии;
b) обеспечения, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла, где ион щелочного металла выбран из калия и/или натрия;
c) разбавления указанной водной суспензии дисперсного карбоната кальция водой; и
d) до и/или в ходе, и/или после стадии с) контактирования указанной водной суспензии дисперсного карбоната кальция с указанным, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла, причем суспензия диспергированного карбоната кальция после стадии d) имеет значение pH от 7,5 до 12.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водная суспензия дисперсного карбоната кальция, предоставленная на стадии a), имеет содержание твердого вещества 68-78 мас.% и, наиболее предпочтительно, 70-78 мас.%, по отношению к общей массе водной суспензии дисперсного карбоната кальция стадии a).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла выбран из группы, состоящей из карбоната натрия, карбоната калия, кислого карбоната натрия, кислого карбоната калия или их смесей.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла представляет собой карбонат натрия и/или карбонат калия.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла вводят в количестве 0,001-5 мас.%, предпочтительно, 0,025-2 мас.%, более предпочтительно, 0,05-1 мас.% и, наиболее предпочтительно, 0,1-0,5 мас.%, по отношению к сухой массе карбоната кальция в суспензии стадии a).

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что водную суспензию дисперсного карбоната кальция сначала разбавляют (стадия с)), а затем приводят в контакт с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла (стадия d)).

7. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что водную суспензию дисперсного карбоната кальция одновременно разбавляют (стадия c)) и приводят в контакт с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла (стадия d)).

8. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что водную суспензию дисперсного карбоната кальция разбавляют (стадия c)) сразу после контактирования с, по меньшей мере, одним карбонатом щелочного металла и/или кислым карбонатом щелочного металла (стадия d)), предпочтительно, менее, чем через 45 мин после завершения введения, по меньшей мере, одного карбоната щелочного металла и/или кислого карбоната щелочного металла.

9. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что водную суспензию дисперсного карбоната кальция разбавляют в одну или более частей, и, по меньшей мере, один карбонат щелочного металла и/или кислый карбонат щелочного металла вводят в одну или более частей.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что водная суспензия дисперсного карбоната кальция содержит, по меньшей мере, один диспергатор, причем диспергатор, предпочтительно, выбран из группы, состоящей из органического диспергатора, неорганического диспергатора и их смесей.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что органический диспергатор содержит акриловый полимер, виниловый полимер, акриловый и/или виниловый сополимер, и неорганический диспергатор содержит моно-, ди- и/или тринатрийортофосфат, натрийтриполифосфат и/или натрийполифосфат.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что кислотные участки, по меньшей мере, одного органического диспергатора частично или полностью нейтрализованы натрием.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что водную суспензию дисперсного карбоната кальция стадии а) получают концентрированием водной суспензии карбоната кальция.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что диспергатор вводят до стадии концентрирования.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что диспергатор вводят после стадии концентрирования.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что карбонат кальция в водной суспензии измельчают до стадии концентрирования.