Диспергированный карбонат кальция, содержащий вещество для достижения улучшенной стабильности в щелочных условиях

Диспергированный карбонат кальция, содержащий вещество для достижения улучшенной стабильности в щелочных условиях

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу получения водной суспензии, содержащей карбонат кальция, при этом суспензия содержит вещество, содержащее карбонат кальция, которое получают указанным способом, а также вещество, содержащее карбонат кальция, которое получают высушиванием указанной суспензии, и к применению данной суспензии или вещества, содержащего карбонат кальция, в бумажной промышленности, покрытии бумаги, пластмассовой и/или лакокрасочной промышленности и к применению суспензии для стабилизации реологических свойств составов покрытия, содержащих силикат натрия и/или гидроксид натрия, для применений в бумажной промышленности.

Уровень техники

В число основных компонентов, применяемых для производства многочисленных продуктов, таких как краски, бумага и пластмассы, входят минеральные вещества и связующие вещества. В этом отношении минеральные вещества, такие как карбонат кальция и другие зернистые вещества, придают механические и оптические свойства, тогда как связующее вещество, как правило, на основе латекса и в форме водных суспензий или дисперсий придает необходимую адгезию и когезию соответствующим компонентам конечного продукта, который необходимо получить.

В этой связи одна проблема заключается в том факте, что связующие вещества на основе латекса получают из ископаемых источников, таких как сырая нефть или подобные источники, и, таким образом, они являются невозобновляемыми. Более того, связующие вещества на основе латекса обычно определяют достаточно низкую способность к разложению, и, таким образом, их применение, например, в составах для покрытия бумаги, приводит к возрастанию угрозы состоянию окружающей среды.

На данном уровне техники были предложены несколько подходов для уменьшения количества связующих веществ на основе латекса в суспензиях, содержащих карбонат кальция, которые можно применять в качестве составов для покрытия в бумажной промышленности. Например, один подход заключается в добавлении силиката натрия для сокращения количества связующего вещества в подобных составах для покрытия. В этой связи, например, приведена ссылка на EP 2167324 B1, относящаяся к печатной форме для офсетной печати, включающей, по меньшей мере, одно покрытие, воспринимающее изображение, и необязательно одно или несколько предварительных покрытий под указанным покрытием, воспринимающим изображение, при этом указанные покрытия включают пигментную часть, связующую часть и необязательно добавки, где пигментная часть, по существу, состоит из одного или смеси тонкодисперсных зернистых пигментов, выбранных из группы карбоната, каолина, твердого или вакуолизированного полимерного пигмента, где указанная связующая часть включает жидкое стекло.

Однако описанные суспензии, содержащие карбонат кальция, и способы получения таких суспензий имеют недостаток, который заключается в том, что из-за добавления жидкого стекла полученные суспензии имеют повышенное значение pH и, более того, содержат высокую концентрацию ионов натрия, что приводит к нестабильности реологических свойств с течением времени, т.е. вязкость по Брукфилду суспензии, содержащей карбонат кальция, резко возрастает с течением времени. В результате увеличения вязкости полученные суспензии, содержащие карбонат кальция, становятся бесполезными в качестве меловальных составов в бумажной промышленности.

Таким образом, существует постоянная необходимость в улучшенных способах получения суспензии, содержащей карбонат кальция, которые решают описанные выше технические проблемы и, в частности, предусматривают стабилизацию реологических свойств подобных композиций в присутствии силиката натрия и/или гидроксида натрия.

Сущность изобретения

Соответственно, задачей настоящего изобретения является предоставление способа получения суспензии, содержащей карбонат кальция, имеющей, по меньшей мере, уменьшенное содержание связующего вещества на основе латекса. Дополнительной задачей является предоставление способа получения суспензии, содержащей карбонат кальция, такой, чтобы полученный состав для покрытия бумаги проявлял реологические свойства, которые являются стабильными в течение времени. Еще одной дополнительной задачей является предоставление способа получения суспензии, содержащей карбонат кальция, такой, чтобы полученный состав для покрытия бумаги проявлял реологические свойства, которые являются стабильными в течение времени в присутствии силиката натрия и/или гидроксида натрия. Еще одной дополнительной задачей является предоставление способа получения суспензии, содержащей карбонат кальция, который можно осуществлять в экономически выгодных условиях, т.е. уменьшая содержание или исключая применение дорогостоящего сырья на основе ископаемых источников. О дополнительных задачах можно сделать вывод из приведенного ниже описания изобретения.

Вышеупомянутые и другие задачи достигаются при помощи объекта, который определен в контексте описания настоящего изобретения.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предоставлен способ получения водной суспензии, содержащей карбонат кальция, при этом данный способ включает приведенные ниже стадии:

a) предоставления вещества, содержащего карбонат кальция, в виде разбавленного водой осадка или суспензии, имеющей содержание твердых частиц, по меньшей мере, 45% по массе в расчете на общую массу разбавленного водой осадка или суспензии;

b) предоставления, по меньшей мере, одной соли щелочного металла фосфоновой кислоты в количестве от 0,01 до 5% по массе в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция;

c) предоставления, по меньшей мере, одной фосфоновой кислоты в количестве от 0,001 до 0,5% по массе в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция;

d) взаимодействия вещества, содержащего карбонат кальция, стадии a), по меньшей мере, с одной солью щелочного металла фосфоновой кислоты стадии b), чтобы получить суспензию, имеющую значение pH от 10 до 14;

e) взаимодействия суспензии стадии d), по меньшей мере, с одной фосфоновой кислотой стадии c), чтобы получить суспензию, имеющую значение pH от 8 до 10; и

f) необязательно измельчения суспензии, полученной на стадии e).

Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что вышеизложенный способ в соответствии с настоящим изобретением приводит к получению суспензий, содержащих карбонат кальция, не предусматривающих связующее вещество на основе латекса, т.е. таким образом исключает применение дорогостоящего сырья из ископаемых источников, а также к получению стабильных реологических свойств в течение времени и стабильных реологических свойств в течение времени в присутствии силиката натрия и/или гидроксида натрия. Точнее, авторы изобретения обнаружили, что свойства суспензии, содержащей карбонат кальция, можно улучшить дополнительным добавлением к такой суспензии указанной соли щелочного металла фосфоновой кислоты и указанной фосфоновой кислоты при определенных значениях pH.

Следует понимать, что в рамках настоящего изобретения приведенные ниже термины имеют приведенные ниже значения:

В рамках настоящего изобретения термин «вещество, содержащее карбонат кальция» обозначает вещество, которое содержит, по меньшей мере, 50% по массе карбоната кальция в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция. Термин «карбонат кальция» в значении настоящего изобретения относится к тонкодисперсному или природному карбонату кальция (ТКК), и/или синтетическому или осажденному карбонату кальция (ОКК), и/или модифицированному карбонату кальция (МКК).

Термин «суспензия», содержащая карбонат кальция, в значении настоящего изобретения включает нерастворимые твердые частицы и воду и необязательно дополнительные добавки и обычно содержит большие количества твердых частиц, и, таким образом, является более вязкой и, как правило, обладает более высокой плотностью, чем жидкость, из которой она получена.

Следует понимать, что термин «кислота» представляет собой кислоты в соответствии с теорией кислот и оснований Бренстеда; иными словами, кислота является донором протонов, приводящим к понижению значения pH при растворении в воде.

Следует понимать, что термин «сухое» относится к веществу, содержащему карбонат кальция, содержащему менее 0,3% по массе воды относительно массы этого вещества, содержащего карбонат кальция. Процентное содержание % воды определяют в соответствии с колориметрическим способом измерения по Карлу Фишеру, при котором вещество, содержащее карбонат кальция, нагревают до 220°C и содержание воды, высвобождаемой в виде пара и удаляемой при помощи потока газообразного азота (при скорости 100 мл/мин), определяют в колориметрическом титраторе Карла Фишера.

Дополнительный аспект настоящего изобретения относится к суспензии, включающей вещество, содержащее карбонат кальция, получаемое данным способом. Еще один аспект относится к веществу, содержащему карбонат кальция, получаемому высушиванием данной суспензии. Еще один аспект настоящего изобретения направлен на применение данной суспензии или вещества, содержащего карбонат кальция, в бумажной промышленности, покрытии бумаги, пластмассовой и/или лакокрасочной промышленности. Дополнительный аспект настоящего изобретения направлен на применение данной суспензии для стабилизации реологических свойств состава для покрытия в бумажной промышленности, где состав для покрытия содержит силикат натрия и/или гидроксид натрия.

Преимущественные варианты осуществления настоящего изобретения указаны в соответствующих подпунктах.

В случаях, если ниже дается ссылка на предпочтительные варианты осуществления или технические подробности способа получения водной суспензии, содержащей карбонат кальция, данного изобретения, следует понимать, что эти предпочтительные варианты осуществления или технические подробности также относятся к суспензии данного изобретения, веществу, содержащему карбонат кальция, данного изобретения и применениям, указанным в контексте данного описания, и наоборот (настолько, насколько это уместно). Если, например, указывается, что вещество, содержащее карбонат кальция, способа данного изобретения представляет собой тонкодисперсный карбонат кальция, осажденный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция или их смесь, то вещество, содержащее карбонат кальция, суспензии данного изобретения, вещества, содержащего карбонат кальция, данного изобретения и применений также представляет собой тонкодисперсный карбонат кальция, осажденный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция или их смесь.

Настоящее изобретение будет описано на конкретных вариантах осуществления и со ссылкой на некоторые фигуры, но данное изобретение не ограничивается ими, а только формулой изобретения. Термины, предложенные здесь и далее в контексте описания, как правило, следует понимать в их общем смысле, если не указано иное.

В случаях, когда в настоящем описании и формуле изобретения применяется термин «содержащий», он не исключает другие неупомянутые элементы, имеющие основное или второстепенное значение. В рамках настоящего изобретения термин «состоящий из» считается предпочтительным вариантом осуществления термина «включающий в состав». Если здесь и далее в контексте описания указано, что группа включает, по меньшей мере, некоторое количество вариантов осуществления, следует понимать, что это также раскрывает группу, которая предпочтительно состоит только из данных вариантов осуществления.

Во всех случаях, когда применяются термины «включающий» или «имеющий», подразумевается, что данные термины являются эквивалентными термину «содержащий», определенному выше.

Неопределенный или определенный артикль применяется при обозначении существительного в единственном числе, например, «a», «an» или «the», что включает и множественное число данного существительного, если специально не указано что-либо еще.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения вещество, содержащее карбонат кальция, стадии a) представляет собой тонкодисперсный карбонат кальция, осажденный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция или их смесь.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения осадок или суспензия стадии a) имеет содержание твердых частиц от 50 до 98% по массе, предпочтительно от 60 до 90% по массе и более предпочтительно от 70 до 85% по массе в расчете на общую массу разбавленного водой осадка или суспензии.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения вещество, содержащее карбонат кальция, стадии a) имеет средневзвешенный размер частиц d₅₀ от 1 до 100 мкм, предпочтительно от 1 до 70 мкм, более предпочтительно от 1 до 50 мкм, еще более предпочтительно от 1 до 25 мкм и наиболее предпочтительно от 1 до 10 мкм.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения щелочной металл, по меньшей мере, одной соли щелочного металла фосфоновой кислоты стадии b) выбирают из группы, состоящей из натрия, калия, лития и их смесей, предпочтительно щелочной металл, по меньшей мере, одной соли щелочного металла фосфоновой кислоты стадии b) представляет собой натрий.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одну соль щелочного металла фосфоновой кислоты стадии b) выбирают из соли щелочного металла дифосфоновой кислоты и соли щелочного металла трифосфоновой кислоты, предпочтительно, по меньшей мере, одна соль щелочного металла фосфоновой кислоты представляет собой соль щелочного металла дифосфоновой кислоты.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна соль щелочного металла фосфоновой кислоты стадии b) представляет собой соль щелочного металла дифосфоновой кислоты, выбранной из 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты (HEDP), метилендифосфоновой кислоты (MDP), гидроксиметилендифосфоновой кислоты (HMDP), гидроксициклометилендифосфоновой кислоты (HCMDP) и 1-гидрокси-3-аминопропан-1,1-дифосфоновой кислоты (APD), предпочтительно 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты (HEDP).

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения соль щелочного металла дифосфоновой кислоты стадии b) выбирают из (1-гидроксиэтилиден)дифосфоната тетранатрия (Na₄HEDP), (1-гидроксиэтилиден)дифосфоната тринатрия (Na₃HEDP), (1-гидроксиэтилиден)дифосфоната динатрия (Na₂HEDP), (1-гидроксиэтилиден)дифосфоната тетракалия (K₄HEDP), (1-гидроксиэтилиден)дифосфоната трикалия (K₃HEDP) и (1-гидроксиэтилиден)дифосфоната дикалия (K₂HEDP), предпочтительно соль щелочного металла дифосфоновой кислоты стадии b) представляет собой (1-гидроксиэтилиден)дифосфонат тетранатрия (Na₄HEDP).

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна соль щелочного металла фосфоновой кислоты стадии b) присутствует в виде водного раствора, предпочтительно водного раствора, содержащего, по меньшей мере, одну соль щелочного металла фосфоновой кислоты в количестве от 10 до 80% по массе, предпочтительно от 20 до 66% по массе и наиболее предпочтительно от 30 до 50% по массе в расчете на общую массу раствора.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одну фосфоновую кислоту стадии c) выбирают из дифосфоновой кислоты и трифосфоновой кислоты, предпочтительно, по меньшей мере, одна фосфоновая кислота стадии c) представляет собой дифосфоновую кислоту.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна фосфоновая кислота стадии c) представляет собой дифосфоновую кислоту, выбранную из 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты (HEDP), метилендифосфоновой кислоты (MDP), гидроксиметилендифосфоновой кислоты (HMDP), гидроксициклометилендифосфоновой кислоты (HCMDP) и 1-гидрокси-3-аминопропан-1,1-дифосфоновой кислоты (APD), предпочтительно, по меньшей мере, одна фосфоновая кислота стадии c) представляет собой 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновую кислоту (HEDP).

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна фосфоновая кислота стадии c) присутствует в виде водного раствора, предпочтительно водного раствора, содержащего, по меньшей мере, одну фосфоновую кислоту в количестве от 25 до 75% по массе, предпочтительно от 35 до 65% по массе и наиболее предпочтительно от 45 до 60% по массе в расчете на общую массу раствора.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна соль щелочного металла фосфоновой кислоты стадии b) представляет собой натриевую соль 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты (Na₄HEDP), и, по меньшей мере, одна фосфоновая кислота стадии c) представляет собой 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновую кислоту (HEDP).

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения стадию d) проводят таким образом, что, по меньшей мере, одну соль щелочного металла фосфоновой кислоты стадии b) добавляют к веществу, содержащему карбонат кальция, стадии a) в количестве от 0,05 до 2,5% по массе, предпочтительно в количестве от 0,05 до 1,5% по массе, более предпочтительно в количестве от 0,05 до 1% по массе и наиболее предпочтительно в количестве от 0,1 до 1% по массе в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения суспензия, полученная на стадии d), имеет значение pH от 9 до 12, предпочтительно от 10 до 12 и наиболее предпочтительно около 11.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения суспензию, полученную на стадии d), разбавляют водой до содержания твердых частиц от 40 до 90% по массе, предпочтительно от 50 до 80% по массе и более предпочтительно от 60 до 75% по массе в расчете на общую массу суспензии.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения суспензия, полученная на стадии d), имеет содержание твердых частиц от 50 до 88% по массе, предпочтительно от 55 до 88% по массе, более предпочтительно от 65 до 86% по массе, еще более предпочтительно от 68 до 84% по массе и наиболее предпочтительно от 72 до 82% по массе в расчете на общую массу суспензии.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения суспензия, полученная на стадии d), имеет вязкость по Брукфилду от 50 до 5000 мПа·с при 23°C, предпочтительно от 60 до 3000 мПа·с при 23°C, более предпочтительно от 100 до 1000 мПа·с при 23°C и наиболее предпочтительно от 150 до 900 мПа·с при 23°C.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения стадию e) проводят таким образом, что, по меньшей мере, одну фосфоновую кислоту стадии c) добавляют к суспензии, полученной на стадии d), в количестве от 0,01 до 0,5% по массе, предпочтительно в количестве от 0,05 до 0,4% по массе, более предпочтительно в количестве от 0,075 до 0,3% по массе и наиболее предпочтительно в количестве от 0,075 до 0,2% по массе в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения суспензия, полученная на стадии e), имеет значение pH от 9 до 10 и предпочтительно около 9,4.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения суспензия, полученная на стадии e), имеет вязкость по Брукфилду от 10 до 4900 мПа·с при 23°C, предпочтительно от 40 до 3000 мПа·с при 23°C, более предпочтительно от 70 до 1000 мПа·с при 23°C и наиболее предпочтительно от 100 до 800 мПа·с при 23°C.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения стадию измельчения f) проводят после стадии e).

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения стадию измельчения f) проводят при температуре от 10°C до 110°C, предпочтительно от 20°C до 90°C и наиболее предпочтительно от 20°C до 70°C.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения стадию измельчения f) проводят до тех пор, пока доля вещества, содержащего карбонат кальция, имеющего размер частиц менее 2 мкм, не составит от 50 до 98% по массе, предпочтительно от 60 до 98% по массе, более предпочтительно от 70 до 98% по массе и наиболее предпочтительно от 75 до 98% по массе в расчете на общую массу вещества, содержащего карбонат кальция.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения суспензия, полученная на стадии f), имеет вязкость по Брукфилду в диапазоне от 1 до 5000 мПа·с при 23°C, предпочтительно в диапазоне от 10 до 4000 мПа·с при 23°C, более предпочтительно в диапазоне от 20 до 3000 мПа·с при 23°C и наиболее предпочтительно в диапазоне от 30 до 1000 мПа·с при 23°C.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения данный способ дополнительно включает стадию g) концентрирования полученной суспензии, содержащей вещество, содержащее карбонат кальция, таким образом, чтобы содержание твердых частиц в суспензии составляло, по меньшей мере, 60% по массе, предпочтительно от 60% по массе до 88% по массе, более предпочтительно от 65% по массе до 86% по массе, еще более предпочтительно от 70% по массе до 84% по массе и наиболее предпочтительно от 75% по массе до 82% по массе в расчете на общую массу суспензии.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения стадию концентрирования g) проводят после стадии f).

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения данный способ дополнительно включает стадию h) взаимодействия суспензии, содержащей вещество, содержащее карбонат кальция, полученной на стадии f) и/или стадии g), с силикатом натрия и/или гидроксидом натрия.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения взаимодействие стадии h) проводят таким образом, что добавляют силикат натрия и/или гидроксид натрия в количестве более 0,001% по массе, предпочтительно от 0,01 до 10% по массе, более предпочтительно от 0,05 до 5% по массе и наиболее предпочтительно от 0,1 до 4% по массе в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция.

Как изложено выше, способ получения водной суспензии, содержащей карбонат кальция, данного изобретения включает стадии a), b), c), d), e) и f). Ниже указаны дополнительные подробности настоящего изобретения и, главным образом, вышеупомянутые стадии способа получения водной суспензии, содержащей карбонат кальция, данного изобретения.

Стадия a): предоставление вещества, содержащего карбонат кальция

В соответствии со стадией a) предоставлен способ получения водной суспензии, содержащей карбонат кальция, вещества, содержащего карбонат кальция, в виде разбавленного водой осадка или суспензии, имеющей содержание твердых частиц, по меньшей мере, 45% по массе в расчете на общую массу разбавленного водой осадка или суспензии, данного изобретения.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения вещество, содержащее карбонат кальция, представляет собой тонкодисперсный карбонат кальция, осажденный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция или их смесь.

«Тонкодисперсный карбонат кальция» (ТКК) в значении настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор, кальцит, мел или доломит, и подвергнутый влажной и/или сухой обработке, такой как измельчение, отсеивание и/или разделение на фракции, например при помощи циклона или сортировочной машины.

Тонкодисперсный карбонат кальция (ТКК) может представлять собой, например, один или более из мрамора, известняка, мела, и/или доломита. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения ТКК получают сухим измельчением. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения ТКК получают мокрым измельчением и последующим высушиванием.

В большинстве случаев стадию измельчения можно проводить при помощи любого общепринятого устройства для измельчения, например, в таких условиях, чтобы измельчение преимущественно происходило в результате ударного взаимодействия с корпусом вторичного измельчения, т.е. в одном или более из устройств: шаровая мельница, стержневая мельница, вибрационная мельница, валковая дробилка, турбинная мельница, вертикальная бисерная мельница, дисковая мельница, штифтовая мельница, молотковая мельница, мельница для тонкого помола, шредер, дезагрегатор, ножевидное режущее устройство или другое подобное оборудование, известное специалисту. В случае если вещество, содержащее карбонат кальция, включает вещество, содержащее карбонат кальция, мокрого помола, то стадию измельчения можно осуществлять в условиях, при которых происходит самоизмельчение, и/или горизонтальным шаровым помолом, и/или другими подобными способами, известными специалисту. Вещество, содержащее карбонат кальция, мокрого помола, полученное таким образом, можно промывать и обезвоживать хорошо известными способами, например, флокулированием, фильтрованием или принудительным выпариванием перед высушиванием. Последующую стадию высушивания можно проводить в один прием, как, например, высушивание распылением, или, по меньшей мере, в два приема. Также обычно подобное вещество, содержащее карбонат кальция, проходит стадию обогащения (такую как стадия флотации, отбеливания или электромагнитного обогащения), чтобы удалить примеси.

«Осажденный карбонат кальция» (ОКК) в значении настоящего изобретения представляет собой синтезированное вещество, которое обычно получают осаждением после реакции диоксида углерода и оксида кальция в водной среде или осаждением источника ионов кальция и карбоната в воде. ОКК может представлять собой ватерит, кальцит или арагонит.

Осажденный карбонат кальция (ОКК) может представлять собой, например, одну или более из арагонитовой, ватеритовой и/или кальцитовой минералогических кристаллических форм. Арагонит обычно существует в игольчатой форме, тогда как ватерит принадлежит к гексагональной кристаллической системе. Кальцит может образовывать скаленоэдрическую, призматическую, сферическую и ромбоэдрическую формы. ОКК можно получить различными способами, например, осаждением диоксидом углерода, известкованием или способом Сольве, в котором ОКК является побочным продуктом получения аммиака. Полученную суспензию ОКК можно механически обезвоживать и высушивать.

«Модифицированный карбонат кальция» (МКК) в значении настоящего изобретения может представлять собой природный тонкодисперсный или осажденный карбонат кальция с модификацией внутренней структуры или продукт поверхностной реакции. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения модифицированный карбонат кальция представляет собой карбонат кальция, подвергшийся поверхностной обработке. Такой модифицированный карбонат кальция, например, известен из WO 2000/039222 A1.

Предпочтительным является, чтобы, по меньшей мере, одно вещество, содержащее карбонат кальция, включало тонкодисперсный карбонат кальция (ТКК).

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения вещество, содержащее карбонат кальция, включает смесь тонкодисперсного карбоната кальция и осажденного карбоната кальция или модифицированного карбоната кальция.

Кроме карбоната кальция вещество, содержащее карбонат кальция, может включать дополнительные оксиды металлов, такие как диоксид титана и/или триоксид алюминия, гидроксиды металлов, такие как тригидроксид алюминия, соли металлов, такие как сульфаты, силикаты, такие как тальк и/или каолиновая глина и/или слюда, карбонаты, такие как карбонат магния и/или гипс, сатинит и их смеси.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения количество карбоната кальция в веществе, содержащем карбонат кальция, составляет, по меньшей мере, 80% по массе, например, по меньшей мере, 95% по массе, предпочтительно от 97 до 100% по массе, более предпочтительно от 98,5 до 99,95% по массе в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция.

Особым требованием настоящего изобретения является, чтобы осадок или суспензия имела содержание твердых частиц, по меньшей мере, 45% по массе в расчете на общую массу разбавленного водой осадка или суспензии.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения осадок или суспензия имеет содержание твердых частиц от 50 до 98% по массе, предпочтительно от 60 до 90% по массе и более предпочтительно от 70 до 85% по массе в расчете на общую массу разбавленного водой осадка или суспензии.

В случае водной суспензии содержание твердых частиц, измеренное в соответствии со способом, представленным в разделе Примеры ниже в контексте данного описания, может находиться в диапазоне от 50 до 98% по массе, но предпочтительно составляет от 50 до 98% по массе или от 60 до 90% по массе и более предпочтительно лежит в диапазоне от 70 до 85% по массе в расчете на общую массу суспензии.

В случае осадка содержание твердых частиц обычно составляет от 50 до 98% по массе, предпочтительно составляет от 60 до 90% по массе и еще более предпочтительно составляет от 70 до 85% по массе в расчете на общую массу осадка.

Указанная суспензия может быть образована суспендированием вещества, содержащего карбонат кальция, предоставленного в виде порошка в воде.

Следует понимать, что осадок обозначает осадок, образованный на фильтрующем слое после фильтрования, после центрифугирования или после осаждения и декантации водной суспензии, по меньшей мере, одного вещества, содержащего карбонат кальция.

В предпочтительном варианте осуществления указанная суспензия или осадок имеет значение pH от 7 до 10, более предпочтительно значение pH от 7 до 9 и наиболее предпочтительно значение pH от 8 до 9.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения вещество, содержащее карбонат кальция, имеет средневзвешенный размер частиц d₅₀ от 1 до 100 мкм, предпочтительно от 1 до 70 мкм, более предпочтительно от 1 до 50 мкм, еще более предпочтительно от 1 до 25 мкм и наиболее предпочтительно от 1 до 10 мкм, измеренный при помощи прибора Sedigraph 5120. Например, вещество, содержащее карбонат кальция, имеет средневзвешенный размер частиц d₅₀ от 2 до 9 мкм или от 4 до 9 мкм, измеренный при помощи прибора Sedigraph 5120.

Во всем контексте настоящего документа «размер частиц» вещества, содержащего карбонат кальция, представлен распределением его частиц по размеру. Величина d_x представляет собой диаметр, относительно которого x% по массе частиц имеют диаметры менее d_x. Это обозначает, что величина d₂₀ представляет собой размер частиц, при котором 20% по массе всех частиц меньше, а величина d₇₅ представляет собой размер частиц, при котором 75% по массе всех частиц меньше. Таким образом, величина d₅₀ представляет собой средневзвешенный размер частиц, т.е. 50% по массе всех зерен больше или меньше этого размера частиц. В рамках настоящего изобретения размер частиц обозначен как средневзвешенный размер частиц d₅₀, если не указано иное. Для определения величины средневзвешенного размера частиц d₅₀ можно применять прибор Sedigraph 5120 компании Micromeritics, США. Данное измерение проводят в водном растворе 0,1% по массе Na₄P₂O₇. Образцы диспергируют при помощи высокоскоростного смесителя и ультразвуковых частот.

Указанная водная суспензия или осадок стадии a) предпочтительно содержит менее 0,2% по массе в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция, полиакрилатного диспергирующего агента, такого как соль полиакрилата. В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения водная суспензия или осадок стадии a) не содержит полиакрилатных диспергирующих агентов, таких как соль полиакрилата.

Если водная суспензия или осадок стадии a) содержит полиакрилатный диспергирующий агент, то данный диспергирующий агент предпочтительно выбирают из группы, состоящей из акрилового полимера, акрилового и винилового сополимера и их смесей. Диспергирующие агенты, такие как акриловые полимеры, акриловые и виниловые сополимеры или их смеси, имеющие многочисленные кислотные центры, могут быть частично или полностью нейтрализованы. В одном предпочтительном варианте осуществления диспергирующий агент, который можно применять в соответствии с настоящим изобретением, частично или полностью нейтрализуют предпочтительно до степени от 5% до 100%, более предпочтительно до степени от 25% до 100% и наиболее предпочтительно до степени от 75% до 100% при помощи нейтрализующего агента, содержащего ионы щелочных металлов и/или щелочноземельных металлов. В особенно предпочтительном варианте осуществления кислотные центры диспергирующего агента нейтрализуют при помощи нейтрализующего агента, содержащего только натрий. В другом особенно предпочтительном варианте осуществления кислотные центры диспергирующего агента нейтрализуют при помощи нейтрализующего агента, содержащего только калий. В дополнительном особенно предпочтительном варианте осуществления кислотные центры диспергирующего агента нейтрализуют при помощи нейтрализующего агента, содержащего смесь натрия и калия.

В другом предпочтительном варианте осуществления кислотные центры диспергирующего агента частично или полностью нейтрализуют ионами щелочноземельных металлов, содержащимися в водной суспензии карбоната кальция, например, в ходе in-situ реакции органического диспергирующего агента с частицами в суспензии; т.е. диспергирующий агент добавляют в указанную суспензию в виде соответствующего не-нейтрализованного диспергирующего агента и частично или полностью нейтрализуют после его добавления в водную суспензию карбоната кальция. В данном случае кислотные центры диспергирующего агента частично или полностью нейтрализуют предпочтительно до степени от 5% до 100%, более предпочтительно до степени от 25% до 100% и наиболее предпочтительно до степени от 75% до 100% при помощи указанных ионов щелочноземельных металлов. В одном предпочтительном варианте осуществления кислотные центры диспергирующего агента частично или полностью нейтрализуют ионами кальция и/или ионами магния.

Подобный диспергирующий агент предпочтительно может иметь молекулярную массу от 1000 г/моль до 100000 г/моль, предпочтительно от 2000 г/моль до 40000 г/моль, более предпочтительно от 3000 г/моль до 35000 г/моль. В частности, если кислотные центры диспергирующего агента частично или полностью нейтрализованы нейтрализующим агентом, содержащим ионы щелочных металлов, то такой диспергирующий агент предпочтительно может иметь молекулярную массу от 1000 г/моль до 100000 г/моль, более предпочтительно от 2000 г/моль до 40000 г/моль и наиболее предпочтительно от 3000 г/моль до 35000 г/моль. В случае если кислотные центры диспергирующего агента частично или полностью нейтрализованы нейтрализующим агентом, содержащим ионы щелочноземельных металлов, то такой диспергирующий агент предпочтительно может иметь молекулярную массу от 3000 г/моль до 20000 г/моль.

Стадия b): предоставление, по меньшей мере, одной соли щелочного металла фосфоновой кислоты

В соответствии со стадией b) способа настоящего изобретения предоставлена, по меньшей мере, одна соль щелочного металла фосфоновой кислоты. Указанная, по меньшей мере, одна соль щелочного металла фосфоновой кислоты предоставлена в количестве от 0,01 до 5% по массе в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция.

В одном предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, одна соль щелочного металла фосфоновой кислоты предоставлена в количестве от 0,05 до 2,5% по массе, предпочтительно в количестве от 0,05 до 1,5% по массе, более предпочтительно в количестве от 0,05 до 1% по массе и наиболее предпочтительно в количестве от 0,1 до 1% по массе в расчете на общую массу сухого вещества, содержащего карбонат кальция.

Предпочтительно указанная, по меньшей мере, одна соль щелочного металла фосфоновой кислоты предоставлена в виде водного раствора. Предпочтительным является, чтобы водный раствор, содержащий, по меньшей мере, одну соль щелочного металла фосфоновой кислоты,