Получение пигментов

Получение пигментов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к водной композиции, содержащей карбонат кальция, к способам получения таких водных композиций, содержащих карбонат кальция, и к использованию водной композиции, содержащей карбонат кальция, в бумаге, в бумажных покрытиях, пластиках и/или в применениях для красок и в качестве наполнителя в бумаге.

На практике, водные препараты и в частности, суспензии водонерастворимых твердых продуктов, таких как материалы, содержащие карбонат кальция, широко используют в промышленности, производящей бумагу, краски, каучук и пластики, в качестве покрытий, наполнителей, агентов для придания объема и пигментов для бумажного производства, а также в качестве водных красок и красителей. Например, суспензии или взвеси карбоната кальция, талька или каолина используют в бумажной промышленности в больших количествах в качестве наполнителя и/или в качестве компонента для получения бумаги с покрытием. Типичные водные препараты водонерастворимых твердых продуктов отличаются тем, что они содержат воду, водонерастворимые твердые соединения и, необязательно, другие добавки, такие как диспергирующие агенты, в форме суспензии или взвеси. Водорастворимые полимеры и сополимеры, которые можно использовать в качестве, например, дисперсанта и/или добавки при измельчении в таком препарате, описаны, например, в патенте США №5278248.

В частности, композиции, содержащие карбонат кальция, широко используют в препаратах для цветных покрытий, пригодных для использования в качестве подложки на бумажных продуктах. Такие бумажные продукты используют для множества целей, таких как струйная цифровая печать, флексография, ротационная глубокая печать и офсетная печать, и тому подобное. Однако, в особенности, регулировка оптических и механических свойств композиций для цветного покрытия, используемых в качестве подложки на бумаге для применений для струйной печати, представляет собой проблему, поскольку краска отпечатывается во влажном состоянии и, таким образом, должна быстро впитываться в массу бумаги основы, но в то же время, она должна обеспечивать соответствующее качество печати, давая в результате яркие и интенсивные цвета и минимальное расплывание печатного изображения. Кроме того, струйная технология используется в коммерческих применениях с большим объемом, например, для изготовления журналов, газет, книг, и тому подобное, и таким образом, она должна быть пригодной для использования в системах переноса с непрерывным вводом бумаги, которые делают возможной быструю и высокопроизводительную печать.

В этой связи, предложено несколько подходов для улучшения механических и/или оптических свойств цветной композиции для покрытия, используемого в качестве подложки на бумаге. Например, WO 99/06219 A1 относится к композиции, пригодной для использования при обработке поверхности подложки в виде листа для струйной печати, композиция содержит соль двухвалентного металла, соль является растворимой в водной среде для проклейки примерно при pH 7 - примерно pH 9, водная среда для проклейки дополнительно содержит агент носитель и проклеивающий агент.

Заявка на патент США 2011/0281042 A1 относится к способу изготовления печатной бумаги, включающему приготовление композиции поверхностного покрытия для приема краски, которая содержит оптический осветляющий агент (OBA), поливиниловый спирт (PVOH) и водорастворимую двухвалентную соль, где PVOH и OBA добавляют к покрытию перед солью, и нанесение указанной композиции покрытия, по меньшей мере, на одну поверхность указанной бумаги; и к композиции поверхностного покрытия, которая содержит защищенный OBA и водорастворимую двухвалентную соль.

WO 2009/095697 A1 относится к продукту в виде листа с покрытием, особенно пригодному для использования в сочетании с струйными принтерами, который содержит подложку, несущую покрытие, по меньшей мере, на одной поверхности, отличающееся тем, что покрытие содержит (i) пигмент, содержащий карбонат кальция; (ii) связующее для компонента (i), содержащее главную пропорцию полимера, несущего группы -O-, -CO-, -OCO- и/или -COO- в своих боковых цепях; и, (iii), по меньшей мере, на поверхности указанного покрытия, водорастворимую соль металла Группы II, Группы III или переходного металла.

WO 2009/012912 A1 относится к бумаге для струйной печати, а также описывает способ ее изготовления, она содержит, по меньшей мере, один слой покрытия для приема изображения и, по меньшей мере, один слой предварительного покрытия под указанным слоем покрытия для приема изображения на бумажной подложке, где слой предварительного покрытия содержит 100 частей по сухой массе части пигмента, состоящего из 20-75 частей по сухой массе карбоната кальция и/или каолина в виде мелкодисперсных частиц; 10-70 частей по сухой массе, по меньшей мере, одного материала диоксида кремния в виде мелкодисперсных частиц и/или измельченного карбоната кальция в виде мелкодисперсных частиц с модификацией поверхности и внутренней структуры в результате обработки одной или несколькими средами - сильными поставщиками ионов H3O+, и, необязательно, с помощью дополнительной обработки газообразным диоксидом углерода; и 0-30 частей дополнительных пигментов в виде мелкодисперсных частиц, 4-20 частей по сухой массе части связующего, 0-6 частей по сухой массе добавок; и слой покрытия для приема изображения содержит 100 частей по сухой массе части пигмента, состоящей из 50-100 частей по сухой массе, по меньшей мере, одного вида диоксида кремния в виде мелкодисперсных частиц; 0-50 частей по сухой массе полимерного пигмента в виде мелкодисперсных частиц; и 0-30 частей дополнительных пигментов в виде мелкодисперсных частиц, 2-10 частей по сухой массе связующего, 0-3 частей по сухой массе добавок.

WO 2011/019866 A1 относится к среде для струйной записи изображений и к композиции покрытия для формирования среды для струйной записи изображений. В частности, покрытие для бумаги включает сочетание первичного пигмента и вторичного пигмента.

US 2004/019148 A1 относится к использованию слегка анионного и водорастворимого сополимера в качестве диспергирующего агента и/или агента для облегчения измельчения пигментов и/или минеральных наполнителей в водной суспензии с получением, с одной стороны, низкого дзета-потенциала в водных суспензиях указанных наполнителей и/или пигментов, а с другой стороны, для придания суспензиям электростерической стабилизации.

WO 99/06219 Al относится к композиции, пригодной для использования для обработки поверхности подложки в виде листа для струйной печати, композиция содержит соль двухвалентного металла, соль является растворимой в водной среде для проклейки примерно при pH 7 - примерно pH 9, водная среда для проклейки дополнительно содержит агент носитель и проклеивающий агент.

В частности, использование хлорида кальция в водных композициях, содержащих материалы, содержащие карбонат кальция, для улучшения качества печати, такого как глянец, плотность печати и пятнистость, когда струйная печать имеет конкретный недостаток.

В этой связи, при приготовлении водных композиций материалов, содержащих карбонат кальция, специалист в данной области часто должен выбирать и вводить добавки для регулирования одной или нескольких характеристик этих композиций. Например, водные композиции с высоким содержанием твердых продуктов могут обрабатываться, только если добавляют соответствующий дисперсант.

Добавление дисперсанта, такого как натрий полиакрилат или натрий полифосфат, среди прочего, влияет на поверхностный заряд частиц карбоната кальция в водной композиции тем, что он генерирует отрицательные заряды на частицах.

Однако такая дисперсная водная композиция, содержащая карбонат кальция в сочетании с хлоридом кальция, может вызывать серьезные проблемы во время получения цветной композиции покрытия, при ее хранении и последующем использовании. Если такая водная композиция, содержащая карбонат кальция, содержащая отрицательно заряженные твердые частицы, вступает в контакт с хлоридом кальция или другими двухвалентными или трехвалентными солями, в водной композиции происходит образование агломерирующих и флоккулирующих частиц, которое может приводить к нежелательным воздействиям, таким как сильное увеличение вязкости и/или частичное растворение чувствительного к кислоте материала в композиции.

Эта проблема становится более острой при увеличении содержания карбоната кальция и/или хлорида кальция в водной композиции и является особенно выраженной в водных композициях, содержащих карбонат кальция, имеющих высокое содержание твердых продуктов, то есть в композициях, имеющих содержание твердых продуктов больше чем 45% масс. по отношению к общей массе композиции.

Следовательно, все еще имеется потребность в альтернативных водных композициях, содержащих карбонат кальция, которые обеспечивают лучшие рабочие характеристики, чем существующие водные композиции, содержащие карбонат кальция, и эффективно улучшают механические и оптические свойства соответствующего бумажного продукта, покрытого такой композицией.

Соответственно, целью настоящего изобретения является создание водной композиции, содержащей карбонат кальция, пригодной для использования в качестве подложки на бумаге для применений для струйной печати. Другой целью настоящего изобретения является получение водной композиции, содержащей карбонат кальция, для цветных препаратов для покрытий, пригодных для использования в качестве подложки на бумаге для применений для струйной печати, в частности, делающих возможной быструю и высокопроизводительную печать. Другой целью настоящего изобретения является получение водной композиции, содержащей карбонат кальция, содержащей относительно высокое количество соли двухвалентного или трехвалентного катиона, обеспечивающей высокое качество печати. Еще одной целью является создание водной композиции, содержащей карбонат кальция, которая не влияет неприемлемым образом на остальные физические свойства суспензии, такие как механические свойства.

Еще одной целью является создание водной композиции, содержащей карбонат кальция, которая обеспечивает хороший баланс механических и оптических свойств.

Другой целью настоящего изобретения является создание водной композиции, содержащей карбонат кальция, которая не только уменьшает или предотвращает образование агломерированных и флоккулированных частиц в композиции, но также и поддерживает достаточную вязкость водной композиции, содержащей карбонат кальция.

Рассмотренные выше и другие цели достигаются с помощью водной композиции, содержащей карбонат кальция, содержащей

a) материал, содержащий карбонат кальция, в количестве, по меньшей мере, 10% масс., по отношению к общей сухой массе композиции,

b), по меньшей мере, один анионно заряженный гребенчатый полимер, имеющий удельный заряд от - 5 до - 500 Кулон/г при pH 8,

c) необязательно, по меньшей мере, один связывающий агент в количестве, по меньшей мере, 2,5% масс., по отношению к общей сухой массе композиции, и

d), по меньшей мере, одну соль двухвалентного или трехвалентного катиона в количестве, находящемся в пределах между 1 и 20% масс., по отношению к общей сухой массе композиции, при этом, по меньшей мере, 95% масс. от общего количества соли растворяется в композиции, и

где композиция имеет вязкость по Брукфильду ниже 2500 мПа·сек при 25°C.

Для целей настоящего изобретения, термин "материал, содержащий карбонат кальция" относится к материалу, который содержит, по меньшей мере, 80% масс. карбоната кальция, по отношению к общей сухой массе материала, содержащего карбонат кальция.

Для целей настоящего изобретения, термин анионно заряженный "гребенчатый полимер" относится к полимеру гребенчатой формы, который формируется из главной цепи, также упоминаемой как основная цепь, к которой группы угольной кислоты и/или другие кислотные группы прикрепляются в форме свободных кислот или их солей, то есть в форме карбоксилатного иона, а также из боковых цепей, содержащих полиалкиленоксид, необязательно, капированный на конце углеводородной цепью. Полиалкиленоксидные боковые цепи могут связываться с главной цепью с помощью сложноэфирных связей, амидных связей или связей простых эфиров. В дополнение к группам угольной кислоты и полиалкиленоксидных боковых цепей, с главной цепью могут связываться дополнительные функциональные или нефункциональные группы, например, положительно заряженные функциональные группы, такие как группы четвертичного аммония.

Термин "анионно заряженный", как используется в настоящем изобретении, должен пониматься как обозначающий, что гребенчатый полимер имеет общий заряд или заряд в целом, который является отрицательным, то есть сумма всех положительных и отрицательных зарядов является отрицательной. Другими словами, полимер должен иметь некоторый избыток анионно заряженных функциональных групп или остатков. Это означает, что анионно заряженный гребенчатый полимер по настоящему изобретению может содержать как положительно, так и отрицательно заряженные функциональные группы или остатки, то есть катионные и анионные функциональные группы или остатки, постольку, поскольку общий заряд или заряд в целом является отрицательным, то есть гребенчатый полимер является анионным. Например, анионно заряженный гребенчатый полимер может содержать только анионно заряженные функциональные группы или остатки или он может содержать анионно и катионно заряженные функциональные группы или остатки, и таким образом, может иметь амфотерный характер.

Термин "удельный заряд" относится к количеству электрических зарядов на конкретном количестве полимера и определяется как Кулон/г при значении pH 8. Удельный заряд может определяться с помощью титрования катионным полимером до тех пор, пока удельный заряд не станет равным нулю при значении pH 8.

Термин "сухой" понимается как материал, содержащий карбонат кальция, имеющий меньше чем 0,3% масс. воды по отношению к массе материала, содержащего карбонат кальция. % Воды определяют в соответствии с кулонометрическом методом измерения по Карлу Фишеру, где материал, содержащий карбонат кальция, нагревают до 220C, и содержание воды, высвобождаемое в виде паров и изолируемое с использованием потока газообразного азота (при 100 мл/мин), определяют в кулонометрической установке по Карлу Фишеру.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается способ получения водной композиции, содержащей карбонат кальция, включающий стадии

a) получения воды,

b) получения материала, содержащего карбонат кальция,

c) получения, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера, имеющего удельный заряд от -5 до -500 Кулон/г при pH 8,

d) необязательно, получения, по меньшей мере, одного связывающего агента в количестве, по меньшей мере, 2,5% масс., по отношению к общей сухой массе композиции,

e) получения, по меньшей мере, одной соли двухвалентного или трехвалентного катиона, в количестве, находящемся в пределах между 1 и 20% масс., по отношению к общей сухой массе композиции, при этом, по меньшей мере, 95% масс. от общего количества соли растворяется в композиции и

f) приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, со стадии b) с водой со стадии a),

g) приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, со стадии b), по меньшей мере, с одним анионно заряженным гребенчатым полимером со стадии c) до и/или во время и/или после стадии f),

h) необязательно, приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, со стадии b), по меньшей мере, с одним связывающим агентом со стадии d) до и/или во время и/или после стадии f) и/или до и/или во время и/или после стадии g) и

i) приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, со стадии b), по меньшей мере, с одной солью двухвалентного или трехвалентного катиона со стадии e) до или после стадии g), предпочтительно, после стадии g).

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается способ получения водной композиции, содержащей карбонат кальция, включающий стадии

a) получения воды,

b) получения материала, содержащего карбонат кальция,

c) получения, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера, имеющего удельный заряд от -5 до -500 Кулон/г при pH 8,

d) необязательно, получения, по меньшей мере, одного связывающего агента в количестве, по меньшей мере, 2,5% масс., по отношению к общей сухой массе композиции,

e) получения, по меньшей мере, одной соли двухвалентного или трехвалентного катиона, в количестве, находящемся в пределах между 1 и 20% масс., по отношению к общей сухой массе композиции, при этом, по меньшей мере, 95% масс. от общего количества соли растворяется в композиции,

f) объединения воды со стадии a), материала, содержащего карбонат кальция, со стадии b) и, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера со стадии c) в любом порядке с образованием суспензии,

g) диспергирования и/или измельчения суспензии, полученной на стадии f),

h) необязательно, приведения в контакт суспензии карбоната кальция, полученной на стадии g), по меньшей мере, с одним связывающим агентом со стадии d),

i) приведения в контакт суспензии карбоната кальция, полученной на стадии g), по меньшей мере, с одной солью двухвалентного или трехвалентного катиона со стадии e) после стадии g) или приведения в контакт суспензии карбоната кальция со стадии h), по меньшей мере, с одной солью двухвалентного или трехвалентного катиона со стадии e) после стадии h).

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается способ получения водной композиции, содержащей карбонат кальция, включающий стадии

a) получения воды,

b) получения материала, содержащего карбонат кальция,

c) получения, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера, имеющего удельный заряд от -5 до -500 Кулон/г при pH 8,

d) получения, по меньшей мере, одной соли двухвалентного или трехвалентного катиона в количестве, находящемся в пределах между 10-50% масс., по отношению к общей сухой массе, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера со стадии c),

e) необязательно, получения, по меньшей мере, одного связывающего агента в количестве, по меньшей мере, 2,5% масс., по отношению к общей сухой массе композиции,

f) объединения, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера со стадии c) и, по меньшей мере, одной соли двухвалентного или трехвалентного катиона со стадии d),

g) приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, со стадии b), с водой со стадии a),

h) приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, со стадии b), по меньшей мере, с одним анионно заряженным гребенчатым полимером со стадии f) до и/или во время и/или после стадии g),

i) необязательно, приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, со стадии b), по меньшей мере, с одним связывающим агентом со стадии e) до и/или во время и/или после стадии g) и/или до и/или во время и/или после стадии h).

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается способ получения водной композиции, содержащей карбонат кальция, включающий стадии

a) получения воды,

b) получения материала, содержащего карбонат кальция,

c) получения, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера, имеющего удельный заряд от -5 до -500 Кулон/г при pH 8,

d) получения, по меньшей мере, одной соли двухвалентного или трехвалентного катиона в количестве, находящемся в пределах между 10-50% масс., по отношению к общей сухой массе, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера со стадии c),

e) необязательно, получения, по меньшей мере, одного связывающего агента в количестве, по меньшей мере, 2,5% масс., по отношению к общей сухой массе композиции,

f) объединения, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера со стадии c) и, по меньшей мере, одной соли двухвалентного или трехвалентного катиона со стадии d),

g) объединения воды со стадии a), материала, содержащего карбонат кальция, со стадии b) и, по меньшей мере, одного анионно заряженного гребенчатого полимера со стадии f) в любом порядке с образованием суспензии,

h) диспергирования и/или измельчения суспензии, полученной на стадии g),

i) необязательно, приведения в контакт суспензии карбоната кальция со стадии h), по меньшей мере, с одним связывающим агентом со стадии e).

Является предпочтительным, чтобы материал, содержащий карбонат кальция, со стадии b), приводился в контакт с дополнительными добавками, такими как фиксирующие добавки, подобные катионным гомополимерам на основе мономерных единиц солей диаллилдиалкиламмония или полиэтилениминов. Кроме того, является предпочтительным, чтобы композиция имела содержание твердых продуктов от 10 до 70% масс., предпочтительно, от 20 до 65% масс., более предпочтительно, от 25 до 60% масс., по отношению к общей сухой массе композиции. Также является предпочтительным, чтобы вязкость по Брукфильду композиции составляла от 50 до 2500 мПа·сек при 25°C, предпочтительно, от 25 до 2000 мПа·сек при 25°C, более предпочтительно, от 25 до 1500 мПа·сек при 25°C, и наиболее предпочтительно, от 150 до 2000 мПа·сек при 25°C.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается использование водной композиции, содержащей карбонат кальция, в бумаге, бумажных покрытиях, пластиках и/или в применениях для красок. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается использование водной композиции, содержащей карбонат кальция, в качестве наполнителя в бумаге. Является предпочтительным, чтобы водная композиция, содержащая карбонат кальция, использовалась в качестве подложки для струйной цифровой печати, флексографии, ротационной глубокой печати и/или офсетной печати, предпочтительно, для струйной цифровой печати.

Преимущественные варианты осуществления настоящего изобретения определяются в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один анионно заряженный гребенчатый полимер имеет собственную вязкость в пределах от 5 до 500 мл/г, предпочтительно, в пределах от 10 до 400 мл/г, а наиболее предпочтительно, в пределах от 20 до 300 мл/г.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один анионно заряженный гребенчатый полимер имеет удельный заряд от -10 Кулон/г до -500 Кулон/г при pH 8, предпочтительно, от -10 Кулон/г до -300 Кулон/г при pH 8, более предпочтительно, от -10 Кулон/г до -150 Кулон/г при pH 8, еще более предпочтительно, от -10 Кулон/г до -135 g/C при pH 8, а наиболее предпочтительно, от -10 Кулон/г до -100 Кулон/г при pH 8.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один анионно заряженный гребенчатый полимер содержит структурную единицу формулы (I)

,

где R¹, R², R³, R⁴, R⁵ и R⁶ независимо выбирают из водорода или алкильных групп, предпочтительно, имеющих 1-40 атомов углерода,

X представляет собой отрицательно заряженную функциональную группу,

Y представляет собой функциональную мостиковую группу, которую независимо выбирают из группы, состоящей из групп простых эфиров, сложноэфирных, уретановых и амидных групп,

Z представляет собой положительно заряженную функциональную группу,

R⁷ и R⁸ независимо выбирают из водорода или алкильных групп, имеющих 1-4 атома углерода,

R⁹ выбирают из водорода или алкильной группы, имеющей 1-40 атомов углерода,

a, b, c и d представляют собой целые числа, имеющие значение от 5 до 150, и, по меньшей мере, один из a, b, c или d имеет значение большее, чем 0, и

n, m и o выбирают таким образом, что анионно заряженный полимер имеет удельный заряд от -5 Кулон/г до -500 Кулон/г при pH 8.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один анионно заряженный гребенчатый полимер содержит

a) 5% масс. - 40% масс., предпочтительно, 5% масс. - 20% масс., по отношению к общему количеству мономеров, (мет)акриловой кислоты,

b) 60% масс. - 95% масс., предпочтительно 80% масс. - 95% масс., по отношению к общему количеству мономеров, по меньшей мере, одного мономера формулы (II)

,

где R представляет собой полимеризуемую функциональную группу, выбранную из метакрилата или метакрил-уретана,

OE и OP обозначает этиленоксид и пропиленоксид, соответственно,

α и β представляют собой целые числа, каждое из которых имеет значение от 0 до 150, и, по меньшей мере, один из α или β имеет значение большее, чем 0,

R′ представляет собой водород или алкильную группу, имеющую 1-4 атома углерода.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, композиция содержит, по меньшей мере, один анионно заряженный гребенчатый полимер в количестве от 0,01 до 10% масс., по отношению к общей сухой массе композиции, предпочтительно, от 0,05 до 5% масс., более предпочтительно, от 0,1 до 3% масс., еще более предпочтительно, от 0,15 до 2,5% масс., а наиболее предпочтительно, от 0,2 до 2% масс. или от 0,15 до 1,75% масс.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, материал, содержащий карбонат кальция, представляет собой измельченный карбоната кальция, преципитированный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция или их смесь.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, материал, содержащий карбонат кальция, имеет медианный массовый размер частиц d₅₀ от 0,1 до 100 мкм, от 0,25 до 50 мкм или от 0,3 до 5 мкм, предпочтительно, от 0,4 до 3,0 мкм.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, композиция содержит материал, содержащий карбонат кальция, в количестве от 10 до 70% масс., предпочтительно, от 20 до 65% масс., более предпочтительно, от 25 до 60% масс., по отношению к общей сухой массе композиции.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, связывающий агент выбирают из группы, включающей поливиниловый спирт, поливинилацетат, крахмал, белки, такие как казеин, целлюлозу и производные целлюлозы, такие как этилгидроксиэтилцеллюлоза и/или карбоксиметилцеллюлоза, и их смеси, предпочтительно, связывающий агент выбирают из поливинилового спирта и поливинилацетата.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, композиция содержит, по меньшей мере, один связывающий агент в количестве, находящемся в пределах между 2,5 и 20% масс., по отношению к общей сухой массе композиции, предпочтительно, в пределах между 5 и 17% масс., а наиболее предпочтительно, в пределах между 12 и 16% масс.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одну соль двухвалентного или трехвалентного катиона выбирают из хлоридной соли двухвалентного или трехвалентного катиона, бромидной соли двухвалентного или трехвалентного катиона, сульфатной соли двухвалентного или трехвалентного катиона и их смесей, предпочтительно, из хлоридной соли двухвалентного или трехвалентного катиона.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна соль двухвалентного или трехвалентного катиона представляет собой хлоридную соль двухвалентного или трехвалентного катиона, выбранную из группы, включающей хлорид кальция, хлорид магния, хлорид стронция, хлорид цинка, хлорид марганца и их смеси, предпочтительно, хлорид кальция.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, композиция содержит, по меньшей мере, одну соль двухвалентного или трехвалентного катиона в количестве, находящемся в пределах между 3 и 17% масс., по отношению к общей сухой массе композиции, при этом, по меньшей мере, 95% масс. от общего количества соли растворяется в композиции, более предпочтительно, в пределах между 5 и 15% масс., при этом, по меньшей мере, 95% масс. от общего количества соли растворяется в композиции, еще более предпочтительно, в пределах между 6 и 13% масс., при этом, по меньшей мере, 95% масс. от общего количества соли растворяется в композиции, а наиболее предпочтительно, в пределах между 7 и 12% масс., при этом, по меньшей мере, 95% масс. от общего количества соли растворяется в композиции.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, композиция содержит дополнительные добавки, такие как фиксирующие добавки, подобные катионным гомополимерам на основе мономерных единиц, таких как соли диаллилдиалкиламмония и полиэтиленимины.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, композиция имеет содержание твердых продуктов от 10 до 70% масс., предпочтительно, от 20 до 65% масс., более предпочтительно, от 25 до 60% масс., по отношению к общей сухой массе композиции.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, вязкость по Брукфильду композиции составляет от 50 до 2500 мПа·сек при 25°C, предпочтительно, от 25 до 2000 мПа·сек при 25°C, более предпочтительно, от 25 до 1500 мПа·сек при 25°C, а наиболее предпочтительно, от 150 до 2000 мПа·сек при 25°C.

Далее описываются дополнительные подробности настоящего изобретения, и в частности, рассмотренные выше компоненты водной композиции, содержащей карбонат кальция.

Одно из конкретных требований настоящего изобретения заключается в том, что водная композиция, содержащая карбонат кальция, содержит материал, содержащий карбонат кальция, в количестве, по меньшей мере, 10% масс., по отношению к общей сухой массе композиции.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, материал, содержащий карбонат кальция, представляет собой измельченный карбоната кальция, преципитированный карбоната кальция, модифицированный карбонат кальция или их смесь.

"Измельченный карбоната кальция" (GCC) в значении по настоящему изобретению представляет собой карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор, кальцит или мел, и обработанный с помощью влажной и/или сухой обработки, такой как измельчение, просеивание и/или фракционирование, например, с помощью циклона или классификатора.

Измельченный карбонат кальция (GCC) может означать, например, один или несколько материалов из мрамора, известняка, мела и/или доломита. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения GCC получают с помощью сухого измельчения. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения GCC получают с помощью влажного измельчения и последующей сушки.

Как правило, стадия измельчения может осуществляться с помощью любого обычного измельчающего устройства, например, при таких условиях, что измельчение в основном возникает в результате ударов вторичного тела, то есть в одном или нескольких устройств из: шаровой мельницы, стержневой мельницы, вибрационной мельницы, валковой дробилки, центробежной ударной мельницы, вертикальной шаровой мельницы, фрикционной мельницы, игольчатой мельницы, молотковой мельницы, распылителя, шредера, разбивателя комков, ножевидного резака или другого такого оборудования, известного специалистам в данной области. В случае, когда материал, содержащий карбонат кальция, содержит измельченный во влажном состоянии материал, содержащий карбонат кальция, стадия измельчения может осуществляться при таких условиях, что имеет место аутогенное измельчение и/или измельчение с помощью помола в горизонтальной шаровой мельнице и/или с помощью других таких способов, известных специалистам в данной области. Полученный обработкой во влажном состоянии измельченный материал, содержащий карбонат кальция, полученный таким образом, может промываться и обезвоживаться с помощью хорошо известных способов, например, с помощью флоккуляции, фильтрации или принудительного испарения перед сушкой. Следующая далее стадия сушки может осуществляться на одной стадии, такой как сушка распылением, или, по меньшей мере, на двух стадиях. Также является обычным, что такой материал, содержащий карбонат кальция, подвергается воздействию стадии обогащения (такой как стадия флотации, гашения или магнитной сепарации) для удаления примесей.

"Преципитированный карбонат кальция" (PCC) в значении по настоящему изобретению представляет собой синтезированный материал, как правило, полученный посредством преципитации после реакции диоксида углерода и извести в водной окружающей среде или посредством преципитации источника кальция и карбонатного иона в воде. PCC может представлять собой ватерит, кальцит или арагонит.

Преципитированный карбонат кальция (PCC) может означать, например, одну или несколько форм из арагонитовых, ватеритовых и/или кальцитных минералогических кристаллических форм. Арагонит обычно находится в игольчатой форме, в то время как ватерит принадлежит к гексагональной кристаллической системе. Кальцит может образовывать скаленоэдрические, призматические, сферически симметричные и ромбоэдрические формы. PCC могут быть получены различными путями, например, с помощью преципитации вместе с диоксидом углерода, известково-содового способа или способа Сольвея, при котором PCC представляет собой побочный продукт получения аммиака. Полученная взвесь PCC может механически обезвоживаться и сушиться.

"Модифицированный карбонат кальция" (MCC) в значении по настоящему изобретению может означать природный измельченный или преципитированный 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 после поверхностной обработки.

Является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, один материал, содержащий карбонат кальция, содержал измельченный карбонат кальция (GCC).

В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, материал, содержащий карбонат кальция, содержит смесь измельченного карбоната кальция и преципитированного карбоната кальция или модифицированного карбоната кальция.

В дополнение к карбонату кальция, материал, содержащий карбонат кальция, может содержать другие 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 из вариантов осуществления настоящего изобретения, количество карбоната кальция в материале, содержащем карбонат кальция, составляет, по меньшей мере, 80% масс., например, по меньшей мере, 95% масс., предпочтительно, в пределах между 97 и 100% масс., более предпочтительно, в пределах между 98,5 и 99,95% масс., по отношению к общей сухой массе материала, содержащего карбонат кальция.

В дополнение к этому или альтернативно, композиция содержит материал, содержащий карбонат кальция, в количестве от 10 до 70% масс., предпочтительно, от 20 до 65% масс., более предпочтительно, от 25 до 60% масс., по отношению к общей сухой массе композиции.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, материал, содержащий карбонат кальция, имеет медианный массовый размер частиц d₅₀ от 0,1 до 100 мкм, от 0,25 до 50 мкм или от 0,3 до 5 мкм, предпочтительно, от 0,4 до 3,0 мкм, как измерено с помощью Sedigraph 5120,

В настоящем документе "размер частиц" материала, содержащего карбонат кальция, описывается с помощью распределения размеров его частиц. Значение d_x представляет собой диаметр, по отношению к которому x % масс. частиц имеет диаметры меньшие, чем d_x. Это означает, что значение d₂₀ представляет собой размер частиц, при котором 20% масс. всех частиц являются меньшими, а значение d₇₅ представляет собой размер частиц, при котором 75% масс. всех частиц являются меньшими. Таким образом, значение d₅₀ представляет собой медианный массовый размер частиц, то ес