Осажденный кальциево-карбонатный пигмент, особенно применимый в качестве покрытия для бумаги, предназначенной для краскоструйного печатания

Осажденный кальциево-карбонатный пигмент, особенно применимый в качестве покрытия для бумаги, предназначенной для краскоструйного печатания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к новым минеральным пигментам из осажденных разновидностей карбоната кальция (РСС).

Более конкретно, данное изобретение относится к новым и инновационным пигментам из РСС, которые могут быть использованы в составах для покрытия бумаги с целью получения высококачественной матовой бумаги с покрытием, особенно предназначенной для краскоструйного печатания, печатные качества которой такие же, как и коммерчески доступной высококачественной матовой бумаги с покрытием для краскоструйного печатания, но покрытие на которую нанесено с использованием пигментов, требующих меньших производственных затрат.

Данное изобретение также относится к получению упомянутых новых минеральных пигментов из разновидностей РСС, присутствующих в качестве твердой фракции, в виде суспензии, подходящей для нанесения покрытий на бумагу, предназначенную для краскоструйного печатания, при помощи устройства для нанесения покрытий, такого как Varibar™, с использованием воздушного шабера, полива или автономного устройства с ракельным ножом для нанесения покрытий.

Технические проблемы

Существует потребность в высококачественной матовой бумаге с покрытием, в частности, в бумаге, пригодной для краскоструйного печатания, обеспечивающей такое же качество печати, как и коммерческая бумага такого же сорта, но с меньшими производственными затратами.

Традиционно на высококачественную матовую бумагу для краскоструйного печатания наносили покрытие из дорогостоящего коллоидального или осажденного диоксида кремния, что существенно повышает стоимость бумаги.

Одной из основных трудностей при повышении качества печати является повышение оптической плотности печатной краски, наносимой на поверхность бумаги, в частности, после нанесения печатной краски, включающей четырехкрасочный краситель.

Краскоструйные печатные машины формируют изображения, нанося серию точек печатной краски на поверхность бумаги. Содержащие красители печатные краски, используемые для краскоструйного печатания, обычно представляют собой анионный состав с низким содержанием твердых веществ и, естественно, очень подвижный. Хорошее качество печати может быть получено только в том случае, если краситель печатной краски остается на поверхности бумаги, когда растворитель печатной краски проникает в бумагу, оставляя равномерную круглую точку на нужном месте.

Известно, что разность зарядов между адсорбентом и адсорбатом, соответственно поверхностью бумаги и молекулами красителя, обычно используют для улучшения адсорбирования красителя.

Следовательно, один из способов повышения оптической плотности заключается в увеличении количества катионных сайтов вблизи поверхности бумаги. В том случае, если на поверхность бумаги нанесено покрытие, количество катионов, присутствующих вблизи поверхности, может быть увеличено путем добавления катионных добавок к составу для покрытий. Однако добавление катионных добавок для получения заданной оптической плотности существенно повышает конечную стоимость бумаги.

Повышение доли катионной добавки, задерживающейся в тонком слое вблизи поверхности бумаги, характеризуемое удержанием покрытия, представляет собой второй способ повышения оптической плотности. Более высокая степень удержания покрытия может быть достигнута путем более узкого распределения частиц покрытия по размерам, что является технически сложным и дорогостоящим решением.

При использовании РСС в составе для покрытий присущие РСС адсорбирующие свойства по отношению к содержащимся в печатной краске красителям способны обеспечить иную альтернативу для снижения количества катионных добавок, необходимых для получения заданной оптической плотности. При одинаковом содержании данного пигмента снижение первичного размера частиц РСС увеличивает положительно заряженную площадь поверхности пигмента, способную взаимодействовать с содержащимся в печатной краске красителем и связывать его. Это способствует адсорбции содержащегося в печатной краске красителя на частицах РСС поблизости от места нанесения печатной краски, что ведет к повышению оптической плотности.

Сегрегации больших молекул красителя на поверхности бумаги также способствует эксклюзия размера поверхности и покрытие с большим объемом пор, обеспечивающим проникновение растворителя в основу бумаги, удерживая при этом молекулы красителя на поверхности. Это порождает потребность в составе для пористого покрытия; следовательно, одно из теоретических решений включает введение агрегатов/агломератов, таких как возможно агрегированные/агломерированные пигменты, в состав для покрытий, с тщательно контролируемым распределением размера пор и капиллярностью. Однако, как известно специалисту в данной области техники, конкретное осуществление такого теоретического решения является достаточно затруднительным; согласно относящемуся к данной конкретной области патенту США USP 5750086 (описан ниже), а также другим многочисленным патентам, может быть получен мелкоизмельченный РСС, но не пористые продукты из агрегатов/агломератов.

Второй трудностью при повышении качества печати является уменьшение явления миграции, наблюдаемого после нанесения печатной краски на поверхность бумаги. Миграция содержащегося в печатной краске красителя одного цвета в другой, соседний цвет происходит в результате скрытого сцепления содержащегося в печатной краске красителя с поверхностью бумаги и высыхания на ней, а также, частично, из-за замедленной абсорбции растворителя печатной краски в основу бумаги, что обеспечивает контакт содержащегося в печатной краске красителя с поверхностью для быстрого связывания. Следствием такой миграции является искажение и снижение резкости печатных изображений.

Подобным образом расплывание также приводит к получению нечетких изображений и происходит в том случае, когда нанесенная печатная краска повторяет контуры бумаги. Как и при миграции печатной краски, расплывание предотвращают путем быстрой сушки печатной краски, при этом предпочтительной является абсорбция красителя, а не адсорбция с использованием пористой среды.

Как следует из вышесказанного, необходимо уравновешивать и контролировать адсорбцию печатной краски на поверхности пигмента, а не абсорбцию в объем пустот пор пигмента, поскольку сильная абсорбция ведет к снижению степени миграции и расплывания, однако, с сопутствующим снижением оптической плотности, в то время как сильная адсорбция ведет к улучшению оптической плотности, повышая при этом степень миграции и расплывания.

Третьей трудностью при получении высокого качества печати является снижение неровности печати на конечном бумажном продукте. Неровность печати является результатом неоднородности проникновения связывающих печатную краску элементов (катионная добавка или пигмент покрытия) состава для покрытий в основную бумагу. Составы для покрытий, имеющие низкое содержание твердых веществ, подвержены повышенному риску, заключающемуся в том, что растворитель уносит связывающие печатную краску элементы с поверхности бумаги во время двух следующих явлений: тогда, когда растворитель состава проходит в основную бумагу после нанесения покрытия для бумаги, и во время дальнейшего движения растворителя к поверхности бумаги во время сушки. Такая неровность поверхности может быть ограничена путем использования суспензии, имеющей высокое содержание твердых веществ, ограничивающее количество растворителя, проходящего в основную бумагу и выходящего из нее. Однако такое содержание твердых веществ несовместимо с некоторыми из вышеуказанных задач или теоретических решений.

Перечисленные выше ограничения вызывают необходимость фиксации красителей на сайтах, равномерно распределенных по поверхности бумаги. Очевидна важность того, чтобы состав для покрытий имел высокое содержание твердых веществ, однако, как известно в данной области техники, повышение концентрации содержащих агрегаты суспензий часто приводит к потере важного объема пор.

Было признано, что, как таковые, теоретические решения вышеперечисленных проблем неспособны их решить, напротив, перечисление данных проблем заставляет предположить, что они должны быть осторожно взвешены и что должны быть найдены чрезвычайно трудные, если не невозможные, компромиссы; тем не менее, они составляют одну из целей данного изобретения, существом которого является в конце концов достижение глобального решения.

Второй проблемой, вызывающей беспокойство специалистов в данной области техники, является достижение такого равновесия при помощи экономически эффективного решения. Любой специалист согласится с тем, что такое требование всегда представляет собой фактор, сильно осложняющий определение технического решения, особенно в обсуждаемой области.

Известные виды универсальной бумаги для краскоструйного печатания, характеризуемые поверхностным проклеиванием или легким окрашиванием, обычно подвергают поверхностному проклеиванию или нанесению покрытия на экономически эффективном неавтономном устройстве для нанесения покрытий, таком как контролирующий размер пресс (MSP) или пленочный пресс, обеспечивающем высокую скорость нанесения покрытия и наносящем покрытие меньшей массы, чем такие же автономные устройства.

Сорт специальной бумаги для краскоструйного печатания характеризуется намного лучшим качеством печати высокого разрешения по сравнению с универсальной бумагой. На такую бумагу обычно наносят покрытие, имеющее большую массу, с использованием составов, включающих специальные высококачественные связующие добавки, при помощи более дорогостоящего оборудования для нанесения покрытий, такого как, например, Varibar™, устройства для нанесения покрытий с использованием воздушного шабера, полива или автономное устройство с ракельным ножом.

Благодаря стоимости сырья, норме выработки, массе и составу покрытия, а также типу устройства для нанесения покрытий, стоимость известной универсальной бумаги для краскоструйного печатания ниже стоимости матовой бумаги высокого разрешения для краскоструйного печатания на порядок величин, приблизительно в диапазоне от 6 до 20 раз. Следовательно, специалист в данной области техники должен признать преимущества получения высококачественного покрытия для бумаги с использованием недорогого способа.

Как упомянуто выше, снижение потребности в катионной добавке к составу для покрытий современных специальных пигментов для краскоструйного печатания также является желательным из экономических соображений.

Кроме того, интерес представляет снижение количества необходимого связующего вещества, поскольку данный компонент составляет дорогостоящую часть состава для нанесения покрытий и его присутствие на поверхности бумаги уменьшает активную площадь, способную взаимодействовать с печатной краской. Один из вариантов включает использование агрегатов/агломератов, имеющих подходящие небольшие поры; в таком случае необходимо только добавить достаточное количество связующего, адсорбирующегося на поверхности агрегатов/агломератов, поскольку связующее не способно достичь поверхности первичных частиц, находящейся внутри пор. Однако, как указано выше, такое предложение является всего лишь теоретическим.

Что касается процесса нанесения покрытия на бумагу, снижение его стоимости может быть достигнуто путем осуществления более быстрой стадии сушки бумаги после нанесения покрытия. Более быстрая сушка способствует более высокой скорости бумагоделательной машины и ее повышенной производительности, поскольку риск налипания влажных остатков материала для покрытий на бумагоделательную машину снижается. Более быстрая сушка становится возможной в результате использования состава для покрытий с максимальным содержанием твердых веществ.

Состав для покрытий с максимальным содержанием твердых веществ также снижает расходы, связанные с транспортировкой упомянутого состава для покрытий от производителя пигмента до бумажной фабрики, соответственно, установки для нанесения покрытий.

Завершающей проблемой специалиста в данной области техники является обеспечение равных или улучшенных эксплуатационных свойств (количество листов, полученных без повреждений) машин для нанесения покрытий, таких как Varibar или устройство с использованием воздушного шабера. Известно, что такие устройства для нанесения покрытий демонстрируют улучшенные эксплуатационные свойства при использовании суспензий для покрытий с повышенным содержанием твердых веществ и одновременным поддержанием низкой (от 500 до 1500 мПа*с) вязкости суспензии.

Как понятно специалисту в данной области техники, такие дополнительные технические проблемы тоже требуют решений. Специалисту также понятно, что многие из упомянутых проблем требуют конфликтных или противоречивых решений, которые при отсутствии правильного равновесия создают тяжелые ситуации; именно в этом и состояла трудная проблема, решенная при помощи данного изобретения.

Как упомянуто выше, общей технической проблемой и техническим вызовом является разработка нового класса пигментов из РСС, структурированных таким образом, чтобы стать пригодными для использования в процессе нанесения покрытия на бумагу для получения бумаги, которая, говоря техническим языком, представляет собой высококачественную матовую бумагу с покрытием, в частности, для краскоструйного печатания, но с более низкими затратами по сравнению с другой бумагой с покрытием такого же сорта, сохраняя при этом качество печати.

И последнее по порядку, но не по важности: такое решение должно, безусловно, подходить для как можно большего количества, если не для всех видов печатных устройств, что устраняет еще одну сложность.

Любой специалист в данной области техники должен признать как коммерческую необходимость такой инновационной технологии, бросаемый ею первостепенный технический вызов, так и обеспечиваемый ею существенный технический, коммерческий и финансовый прогресс.

Предшествующий уровень техники

Варианты пигментов, используемых для нанесения высококачественных покрытий на бумагу для краскоструйного печатания, предлагаемую на рынке в настоящее время, включают специальные краскоструйные пигменты из РСС, описанные, например, в ЕР 0815174, либо дорогостоящий коллоидальный или осажденный диоксид кремния.

Известно, что помимо его высокой стоимости в качестве материала для покрытий, диоксид кремния обычно ограничен составом для покрытий с низким содержанием твердых веществ и его использование существенно снижает скорость линии для нанесения покрытий, дополнительно повышая общую стоимость покрытия. Поэтому для специалистов в данной области техники есть мотив для поиска альтернатив с более низкой стоимостью покрытия, обеспечиваемых составами с более высоким содержанием твердых веществ.

Согласно ЕР 0815174, относящемуся к нанесению РСС в виде покрытия, фосфонатоорганическое соединение, такое как содержащая амин фосфорная кислота или этаноламин бис-(метиленфосфоновая кислота), добавляют к суспензии РСС в количестве, соответствующем от 0,4 до 0,85 мас.% в расчете на массу РСС. Затем упомянутую суспензию подвергают термическому старению в течение достаточного периода времени (от 1 до 10 часов при температуре более 75°С, или от 2 до 5 часов при температуре от 80 до 85°С), чтобы получить удельную поверхность более 60 м²/г.

Квасцы или иные неорганические содержащие алюминий соединения могут быть совместно осаждены во время синтеза РСС. В примере 1 данного патента добавление октадекагидрата сульфата алюминия осуществляют непосредственно перед введением диоксида углерода. Может быть также необязательно введено до 10 мас.% гидратированного сульфата алюминия.

Термическое старение и/или измельчение РСС считаются важными для достижения соответствующего уровня связывания печатной краски с РСС.

В данном изобретении, как будет проиллюстрировано ниже, напротив, не требуется ни дорогостоящего длительного термического старения, ни измельчения; на самом деле, в настоящем изобретении термическое старение даже приводит к недопустимой потере площади поверхности РСС.

В ЕР 1246729 предложено усовершенствование по сравнению с вышеупомянутым патентом, заключающееся в том, что продукт, полученный согласно данному патенту, имеет площадь поверхности, составляющую от 60 до 65 м²/г, предпочтительно - от 80 до 90 м²/г, и, как правило, не превышающую диапазон от 95 до 100 м²/г. Подчеркивается, что такую площадь поверхности получают, как указано выше, в результате термического старения в присутствии фосфонатоорганического соединения. Утверждается, что частицы РСС имеют индивидуальную сферическую форму с диаметром порядка от 0,02 до 0,03 мкм. Такую высокую удельную поверхность РСС, представляющую узкий диапазон размера частиц, получают в суспензии с 25% содержанием твердых веществ.

Предполагаемая инновация в ЕР 1246729 основана на сочетании большей части тонкоизмельченного РСС, имеющего площадь поверхности более 60 м²/г, и меньшей части гелеобразного диоксида кремния наряду со связующим.

На полученную композицию может быть нанесено покрытие при помощи ракельного ножа или, менее предпочтительно, при помощи воздушного шабера и планки Мейера (Meyer).

Обязательное присутствие дорогостоящего диоксида кремния является основным недостатком данного патента.

В USP 5750086 описан способ получения ультратонких частиц коллоидального карбоната кальция (РСС), согласно которому сульфат магния добавляют к 3-14 мас.% водной суспензии гидроксида кальция с последующей карбонизацией только сульфата цинка или вместе с серной кислотой.

В приведенных примерах вводимые растворы солей металлов или серной кислоты имеют концентрацию, составляющую 10 мас.%

Утверждается, что данный способ обеспечивает получение ультратонких частиц коллоидального карбоната кальция с цепочечной структурой, имеющих средний диаметр, составляющий 0,01 мкм или менее, среднюю длину, составляющую 0,05 мкм или менее, и удельную поверхность BET, составляющую 70 м²/г или более.

Подчеркивается, что получаемые ультратонкие частицы имеют "более низкое сродство к агрегации". В самом деле, заявитель в первую очередь нацелен на использование, требующее неагрегированных наполнителей, такое как пластмассы, в которых важной является диспергируемость конечного продукта. Настоящее изобретение, напротив, нацелено на агрегированный/агломерированный продукт для краскоструйного печатания на бумаге.

Однако, как указано в примерах USP 5750086, удельная скорость потока газа, составляющая 120 литров в минуту на килограмм гидроксида кальция, как следует из нижеизложенного, существенно выше по сравнению с условиями способа согласно настоящему изобретению.

В самом деле, согласно настоящему изобретению и в отличие от описанных в данной области техники и общеизвестных способов, было обнаружено, что в результате сильного снижения удельной скорости потока газа до менее приблизительно 30 или менее приблизительно 20 литров в минуту на килограмм гидроксида кальция во время осаждения может быть получен не дискретный пигмент, описанный в USP 5750086, а довольно крупные, механически устойчивые пористые сферические агломераты/агрегаты, состоящие из упомянутого коллоидального карбоната кальция.

Как упомянуто выше, до тех пор, пока имелась возможность теоретизировать относительно потенциального интереса к пористому РСС с подходящим распределением размера пор, возможно, получаемого в результате процесса агломерации, он оставался теоретическим до совершения вышеописанного удивительного открытия. Следует также отметить, что в описаниях известного уровня техники или общих знаний отсутствуют какие-либо упоминания о том, что изменение в процессе получения РСС одного параметра среди десятков приведет к получению пористых агломератов. Имеется еще меньше подтверждений того, что такие агломераты являются устойчивыми. И имеется еще меньше упоминаний о том, что подлежащим модификации параметром является именно упомянутая скорость потока.

Описанный в USP 5750086 способ был воспроизведен с вышеупомянутой модификацией скорости потока газа, а свойства полученного продукта представлены в таблице 2, пример 1.

Как следует из таблицы 2, продукт, полученный путем изменения USP 5750086, согласно данному изобретению, к удивлению, представляет собой не дискретный пигмент, описанный в USP 5750086, а довольно крупные агрегаты/агломераты.

Однако проблема, связанная с суспензией, полученной в примере 1, заключается в низком содержании твердых веществ, подходящем для многих видов применения в соответствующих отраслях промышленности, но не подходящем в качестве покрытия для высококачественной бумаги. Как показано ниже, это является дополнительной, требующей решения проблемой.

Полученный удивительный результат является одним из ключевых исходных пунктов настоящего изобретения.

Дополнительные известные способы:

В Японском патенте 2004-299302 описан вид краскоструйной записи, включающий "принимающий печатную краску слой", при этом упомянутой слой включает карбонат кальция в качестве основного пигмента, что ведет к снижению уровня его расплывания и миграции. Отсутствует конкретное описание свойств или структуры упомянутого используемого карбоната кальция. Вместо этого в центре внимания данного документа находится использование диспергатора и плотность катионного заряда такого диспергатора.

В ЕР 0761782, Японском патенте 10-265725 и Японском патенте 2004-197055 описаны улучшенные печатные краски для краскоструйного печатания, а именно краски, используемые для улучшения оптической плотности, снижения уровня их миграции и/или расплывания в процессе печатания. Ни в одном из упомянутых патентов не содержится конкретных указаний относительно пигмента для покрытий, который должен быть использован во время получения листа бумаги.

В патенте US 2003/0227531 А1 описано нанесение покрытия для бумаги из соли многовалентного металла, такого как кальций, магний или алюминий, на поверхность основной бумаги с целью снижения уровня расплывания и миграции.

Сущность изобретения

Цели данного изобретения могут быть полностью достигнуты только путем сочетания конкретного способа получения пористых, устойчивых агломератов из РСС с существенным снижением скорости потока газа на стадии карбонизации и выбранных стадий повышения концентрации для получения суспензии РСС с высоким содержанием твердых веществ, которая может быть использована для нанесения покрытия на бумагу, предназначенную для краскоструйного печатания.

Напомним вкратце, что согласно известным способам, получение РСС обычно включает следующие стадии: вначале путем гашения получают суспензию гидроксида кальция, содержащую около 13% твердых веществ; оксид кальция (также называемый негашеной известью) смешивают с водой в реакторе или баке для перемешивания. Затем упомянутую суспензию гидроксида кальция фильтруют, например, на 100-мкм фильтре, для удаления всех остаточных загрязняющих веществ и/или нереакционно-способной необожженной извести, а затем направляют в реактор из нержавеющей стали, оборудованный мешалкой. Температуру обычно устанавливают на уровне около 20°С, а затем суспензию направляют в реактор или бак для карбонизации, где диоксид углерода подвергают барботированию, необязательно воздухом, осаждая РСС. Суспензию РСС выпускают из бака для карбонизации после соответствующего падения рН и/или электропроводности.

Вышеизложенные стадии известны специалисту в данной области техники; в данном описании в качестве ссылки упоминаются следующие патенты: ЕР 0768344, WO 98/52870 (PCT/US98/09019) и WO 99/51691 (PCT/US99/07233).

Вообще говоря, настоящее изобретение основано на серии первых стадий (стадии А), ведущих к получению суспензии РСС с низким содержанием твердых веществ, включающей по существу пористые, устойчивые агломераты/агрегаты из частиц РСС, с последующим повышением концентрации упомянутой суспензии (стадии В) без потери упомянутых агломератов/агрегатов.

Стадии А согласно данному изобретению относятся к способу получения пористых, устойчивых агломератов/агрегатов из РСС в виде суспензии с низким содержанием твердых веществ и к получаемому таким образом РСС продукту, представляющему собой новый промышленный продукт.

Следовательно, данное изобретение относится к новому способу получения суспензии РСС путем карбонизации, отличающемуся тем, что стадию карбонизации осуществляют при сильном снижении скорости течения карбонизационного газа до уровня менее 30 литров в минуту при нормальных условиях на килограмм гидроксида кальция во время осаждения (стадии А).

Данное изобретение также относится к новому способу получения суспензии РСС путем карбонизации, дополнительно отличающемуся тем, что получение РСС, описанное в предыдущем абзаце, осуществляют в присутствии сульфата магния в сочетании с одним или более сульфатов металлов II или III групп, при этом упомянутый сульфат(ы) металла, имеет, в частности, основу из алюминия и/или цинка, предпочтительно, основу из алюминия или цинка. Данные стадии основаны на стадиях, описанных в USP 5750086, однако, как упомянуто выше, с намного более низкой скоростью потока карбонизационного газа.

Удивительный результат заключается в том, что получаемый пигмент не является неагломерирующим, ультратонким, микроизмельченным, дискретным продуктом, а представляет собой достаточно крупные (от 1 до 5 мкм) пористые и устойчивые агломераты/агрегаты.

Получаемые агломераты/агрегаты неожиданно являются настолько устойчивыми, что они по существу сохраняют агломерированную/агрегированную форму во время последующей стадии "повышения концентрации", и, к удивлению, конечные агломераты/агрегаты из РСС при введении в высококачественные матовые покрытия для бумаги, предназначенной для краскоструйного печатания, обеспечивают такие же характеристики печати, как и печатные качества других видов рыночной бумаги, полученной с более высокими производственными затратами.

Согласно наиболее предпочтительным вариантам, стадии А настоящего изобретения дополнительно отличаются использованием предложенного сочетания сульфата магния и сульфата алюминия или сульфата магния и сульфата цинка.

Согласно менее предпочтительным вариантам, в способе согласно настоящему изобретению использовано сочетание сульфата магния и сульфата цинка, к которому добавляют сульфат алюминия, либо сочетание сульфата магния и сульфата алюминия, к которому добавляют сульфат цинка. Далее, менее предпочтительный вариант включает использование сульфата магния и одного или более сульфатов металлов группы II и/или III.

Кроме того, данное изобретение включает сочетание способа получения РРС (стадии А) с последующими стадиями повышения концентрации (обезвоживание/повторное диспергирование) макрочастиц без диспергатора либо в присутствии катионного диспергатора (стадии В).

Абсолютно новым является использование следующего сочетания: получение РРС (стадии А) с процессом повышения концентрации (стадии В) для данного вида краскоструйного печатания.

Конечным продуктом является, к удивлению, РСС в виде устойчивых агломератов/агрегатов, имеющих средний диаметр в микрометровом диапазоне, а именно, от 1 до 5 мкм, образующий пигмент из РСС, который при использовании в стандартном составе для нанесения высококачественного матового покрытия для краскоструйного печатания обеспечивает такие же или подобные печатные качества с меньшими затратами.

Данное изобретение также касается новых пигментов из РРС per se, в качестве новых промышленных продуктов, в виде устойчивых агломератов/агрегатов в микрометровом диапазоне, а именно, от 1 до 5 мкм, получаемых в конце стадий А или в конце стадий А и В. Это совершенно отличается от коммерческих технологий и известных патентов.

Данное изобретения также касается суспензий из новых пигментов, содержащих упомянутые пигменты в качестве новых промышленных продуктов, а именно суспензии с низким содержанием твердых веществ, получаемых в конце стадий А, и суспензии с высоким содержанием твердых веществ, получаемых в конце стадий А и В.

Данное изобретение дополнительно касается новых составов для покрытия бумаги для краскоструйного печатания, содержащей упомянутые пигменты или суспензии пигментов.

Данное изобретение также касается бумаги с покрытием для краскоструйного печатания, покрытой такими новыми составами для покрытий.

Подробное описание изобретения

Данное изобретение относится к:

- способу получения РСС, который может быть использован для различных видов краскоструйного печатания,

- согласно которому суспензию гидроксида кальция вначале получают смешиванием негашеной извести (СаО) с водой в перемешиваемом реакторе или баке ("гашение"). Затем суспензию гидроксида кальция фильтруют, например, через 100-мкм фильтр, для удаления всех остаточных загрязняющих веществ и/или нереакционно-способной необожженной извести. Затем отфильтрованную суспензию направляют в реактор из нержавеющей стали, оборудованный мешалкой; температуру обычно устанавливают на уровне от 10 до 70°С, после чего суспензию направляют в реактор или бак для карбонизации, где через суспензию барботируют газ, содержащий диоксид углерода. Суспензию выпускают из бака в нужное время с учетом электропроводности и рН, обычно тогда, когда электропроводность достигнет минимального уровня, а рН упадет ниже 8. Крупные частицы удаляют на фильтре, таком как 45-мкм фильтр, таким образом, чтобы суспензия содержала только ультратонкие агломераты РСС согласно данному изобретению,

- отличающийся осуществлением стадий способа, включающих серию первых стадий, относящихся к получению РСС, во время которых:

А1 В вышеописанном способе получения РСС стадию карбонизации осуществляют при скорости потока карбонизационного газа, составляющей менее 30 литров в минуту при нормальных условиях на килограмм гидроксида кальция во время осаждения.

Данное изобретение также относится к вышеописанному способу, включающему:

А2 В вышеописанном способе получения РСС на стадиях А1 или А2 суспензию гидроксида кальция, покидающую упомянутый реактор из нержавеющей стали после упомянутого отделения упомянутых остаточных загрязняющих веществ и/или нереакционно-способной необожженной извести, обрабатывают сочетанием сульфата магния и сульфатами металлов группы II и/или группы III, наиболее предпочтительно, в присутствии кислоты, при этом упомянутая кислота наиболее предпочтительно представляет собой серную кислоту, до получения устойчивых, пористых агломератов/агрегатов, содержащих от 5 до 25% твердых веществ, предпочтительно - от 15 до 20% твердых веществ ("предшественник").

Данное изобретение также относится к вышеописанному способу, включающему:

A3 В вышеописанном способе получения РСС на стадиях Al, А2 или A3 суспензию гидроксида кальция вначале получают смешиванием негашеной извести с водой в перемешиваемом реакторе или баке ("гашение") при весовом соотношении СаО:вода, составляющем от 1:3 до 1:20, предпочтительно - от 1:5 до 1:12, наиболее предпочтительно - от 1:7 до 1:10.

Данное изобретение также относится к вышеописанному способу, включающему:

А4 В вышеописанном способе получения РСС на стадии А1 температуру предпочтительно устанавливают на уровне от 15 до 50°С, наиболее предпочтительно - от 15 до 30°С, до подачи суспензии в реактор или бак для карбонизации.

Данные стадии схематически представлены на прилагаемой фиг.1, где ссылки имеют следующие значения:

I: Вода

II: Негашеная известь

III: Реактор, такой как перемешиваемый реактор или бак

IV: Фильтр, такой как 100-мкм фильтр

V: Остаточные загрязняющие вещества и/или

нереакционно-способная необожженная известь

VI: Суспензия гидроксида кальция

VII: Реактор, такой как карбонизационный реактор или бак

VIII: Раствор сульфата магния

IX: Сульфат(ы) металлов группы II и/или группы III

X: Кислота, такая как серная кислота

XI: Содержащий диоксид углерода газ

XII: Фильтр, такой как 45-мкм фильтр

XIII: Крупные частицы

XIV: Суспензия РСС согласно данному изобретению (в пористом, агломерированном виде)

После стадии А следует повышение концентрации РСС, полученного во время стадии А, без диспергатора либо в присутствии катионного диспергатора, в достаточно мягких или умеренных условиях, чтобы избежать существенного разрушения агрегатов/агломератов, до достижения концентрации от 15 до 50%, предпочтительно в диапазоне от 20 до 30%, наиболее предпочтительно от 23 до 26 мас.% твердых веществ. Количество любого добавляемого катионного диспергатора контролируют таким образом, чтобы всего лишь покрыть агломераты/агрегаты РСС предшественника, при этом такое количество соответствует количеству, добавленному до повышения вязкости суспензии.

В том случае, если повышение концентрации приводит к образованию осадка на фильтре, например, такого как после повышения концентрации при помощи работающего под давлением фильтра или центрифуги, или путем вакуумной фильтрации, концентрированный материал необязательно промывают водой и подвергают его повторному диспергированию до тех пор, пока конечный материал по существу не будет состоять из устойчивых, пористых агломератов/агрегатов, таких же или очень близких к агломератам/агрегатам, полученным на стадиях А.

Повышение концентрации может быть осуществлено на стадии термического выпаривания, при этом конечный материал по существу остается в виде устойчивых, пористых агломератов/агрегатов, полученных на стадиях А.

Повышение концентрации части или всей массы предшественника может привести к получению сухого продукта, в таком случае сухой продукт подвергают повторному диспергированию до тех пор, пока конечный материал по существу не будет состоять из устойчивых, пористых агломератов/агрегатов, таких же или очень близких к агломератам/агрегатам, полученным на стадиях А.

На фиг.2 представлен процесс стадии В, обезвоживания в центрифуге, включающий:

XXI: Суспензию РСС со стадий А

XXII: Обезвоживающую центрифугу

XXIII: Фильтрат

XXIV: Осадок на фильтре

XXV: Диспергирующую установку

XXVI: Необязательное добавление раствора катионного, способствующего диспергированию средства

XXVII: Суспензию РСС повышенной концентрации

На фиг.3 представлен альтернативный процесс обезвоживания в

центрифуге на стадии В, включающий:

XXI: Суспензию РСС со стадий А

XXII: Обезвоживающую центрифугу

XXIII: Фильтрат

XXIV: Осадок на фильтре

XXV: Диспергирующую установку

XXVI: Необязательное добавление раствора катионного, способствующего диспергированию средства

XXVII: Суспензию РСС повышенной концентрации

На фиг.4 представлена стадия В термического повышения концентрации в вакууме, включающая:

XXI: Суспензию РСС со стадий А

XXXII: Термический испаритель

XXIII: Суспензию РСС повышенной концентрации

На фиг.5 представлена стадия В термического повышения концентрации на нагревательной плите, включающая:

XXI: Суспензию РСС со стадий А

XLII: Нагревательную плиту

XLIII: Необязательное добавление раствора катионного, способствующего диспергированию средства

XXIV: Суспензию РСС повышенной концентрации

Ниже описаны необязательные и/или предпочтительные характеристики стадий А, осуществляемые по отдельности или в сочетании.

Скорость карбонизационного газа предпочтительно выбирают в диапазоне от 1 до 30, предпочтительно - от 10 до 20, наиболее предпочтительно - около 19,7 литров в минуту при нормальных условиях на килограмм гидроксида кальция во время осаждения. Упомянутый карбонизационный газ представляет собой СO₂ или смесь СО₂ и одного или более других газов, таких как воздух и/или азот.

Суспензию гидроксида кальция наиболее предпочтительно обрабатывают сочетанием сульфата магния и сульфата алюминия либо сочет