Способ улучшения непрозрачности

Способ улучшения непрозрачности

Реферат

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 (K₂CO₃·3Н