Водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента в среде с кислым значением pн

Водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента в среде с кислым значением pн

Реферат

Настоящее изобретение относится к водным суспензиям с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента в среде с кислым значением рН, к способу получения подобной водной суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, к использованию водной суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента при изготовлении бумаги, мелового покрытия бумаги, для применения в производстве пластических материалов, в сельском хозяйстве и/или в производстве красок, а также в качестве наполнителя для бумаги и к композиции меловального пигмента, включающей суспензию с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента.

На практике, водные препараты и, в частности, суспензии нерастворимых в воде твердых веществ, таких как вещества, включающие карбонат кальция, широко используются в целлюлозно-бумажной промышленности, лакокрасочной промышленности и при изготовлении резины и пластических масс в качестве покрытий, наполнителей, сухих разбавителей и пигментов для производства бумаги, а также лаков и красок. Например, суспензии, которые называют также суспензиями для покрытия бумаги, на основе карбоната кальция, талька или каолина, в больших количествах используют в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве наполнителя и/или в качестве компонента в производстве мелованной бумаги. Типичные водные препараты нерастворимых в воде твердых веществ характеризуются тем, что они содержат воду, нерастворимое в воде диспергированное твердое соединение и, необязательно, дополнительные добавки в виде суспензии или взвеси.

В этой связи, одна из проблем заключается в том, что регулирование соответствующих механических свойств подобных водных суспензий при определенных условиях все еще остается серьезной задачей. Поскольку транспортирование суспензий карбоната кальция должно быть экономически оправданным, количество воды в суспензии или объем суспензии должны быть как можно меньшими. Тем не менее, особенно при низких температурах, которые, как правило, наблюдаются в зимнее время, механические свойства подобных водных суспензий с высоким содержанием твердых веществ существенно ухудшаются вследствие замерзания суспензии, что затрудняет транспортировку суспензии и проведение последующих операций с ней.

Кроме того, водные суспензии с высоким содержанием твердых веществ, включающие содержащее карбонат кальция вещество, как правило, не устойчивы в кислых условиях, в присутствии, например, кислотных добавок, которые обычно могут быть частью подобной водной суспензии, что приводит с течением времени к ухудшению механических свойств.

В связи с этим было предложено несколько подходов к улучшению механических свойств водных суспензий, включающих содержащее карбонат кальция вещество. Например, в WO 96/32448 описан способ обработки дисперсии карбоната кальция (известной в промышленности как "суспензия для покрытия бумаги") с низкой концентрацией карбоната (от 1 до 30% твердого вещества) с помощью polyDIMDAC (гомополимер диметилдиаллил аммония), который представляет собой катионный структурообразователь с низкой молекулярной массой, равной от 10000 до 500000, с целью получения бумажной массы. В указанном патенте используют как PCC, так и измельченный природный карбонат кальция, который обозначают как "G(N)CC", или измельченный природный карбонат кальция, или их смеси. Указанный способ, в основном, основывается на флокуляции, агрегировании мелких частиц в более крупные и на способности взаимодействия с волокнами, которая, в основном, достигается за счет исключительно грубого гранулометрического состава частиц. Вследствие этого, когда вес бумаги уменьшается, на ее физические свойства оказывается неблагоприятное воздействие.

В WO 96/32449 в широком смысле приводятся такие же сведения. Цель заключается в селективном агрегировании мелких и ультрамелких частиц с помощью структурообразователя, имеющего заряд, отличный от общего заряда наполнителя.

В патенте США № 4367207 описывается способ обработки СаСO₃ в присутствии анионного органополифосфонатного электролита, но цель заключается лишь в получении суспензии тонкодисперсного карбоната.

В ЕР 0406662 описан способ получения синтетического карбоната, в котором готовят премикс из СаСO₃ в форме арагонита с известью; к полученной суспензии добавляют "производное фосфорной кислоты", такое как фосфорная кислота или ее соли или различные фосфаты, и, наконец, вводят СO₂, чтобы осуществить обычное насыщение диоксидом углерода. Объектом указанного патента является, в частности, получение PCC с большим размером частиц и с определенной кристаллической формой (игольчатой), промышленное производство которого ранее было невозможно.

Фосфорную кислоту используют в ЕР 0406662 для получения конкретной формы арагонита с помощью неустановленного "кальциевого производного фосфорной кислоты", которое обеспечивает новые центры нуклеации для требуемой кристаллической формы. Полученные карбонатные продукты пригодны для использования в производстве бумаги, позволяют вводить в бумагу большие количества неорганического вещества и изготавливать негорючую бумагу для интерьерной печати. Не указываются такие свойства, как непрозрачность бумаги, лоск или масса бумаги. Кроме того, единственный пример использования касается соединения карбонат/искусственная смола.

Известны также способы придания определенных свойств карбонатсодержащим веществам.

Авторы настоящего изобретения отмечают, среди прочих, получение таких свойств, как стойкость к кислотам, которая полезна в том случае, когда карбонат используют в качестве наполнителя в кислых способах получения бумаги, которые являются одними из традиционных методов изготовления бумаги. Так, патент США № 5043017 описывает стабилизацию карбоната кальция и, в частности, PCC под действием комплексующего кальций агента, такого как гексаметафосфат кальция, и соответствующего основания, которое может быть солью щелочного металла слабой кислоты (фосфорной, лимонной, борной, уксусной кислоты и т.д.).

Патент США № 4219590 описывает способ улучшения сухого карбоната кальция путем его обработки "абсолютно сухим угольным ангидридом".

В данном случае улучшение поверхностной обработки осуществляется за счет жирной кислоты, или кислотной смолы, или подобных веществ. В указанном способе обработку карбоната осуществляют путем испарения паров фосфорной, хлористоводородной, азотной, каприновой или акриловой кислоты или хлоридов или фторидов алюминия, или фумаровой кислоты и т.д. Цель заключается в том, чтобы расщепить частицы карбоната на более мелкие частицы.

Известен также патент США № 5230734, в котором используют CO₂ для получения смешанного карбоната кальция и магния. В WO 97/08247 описана композиция на основе карбоната, также используемая для производства бумаги, которую получают по способу с использованием слабой кислоты. Карбонат обрабатывают смесью слабой кислоты и слабого основания, которыми являются фосфорная кислота и производное соединение органической кислоты, соответственно. В WO 97/14847 также описывается устойчивый к воздействию кислот карбонат, используемый для получения бумаги, который обрабатывают смесью двух слабых кислот, с целью "деактивировать" поверхность карбоната.

WO 98/20079 также описывает способ придания карбонату и, в частности, PCC, устойчивости к воздействию кислот путем добавления силиката кальция и слабой кислоты или квасцов. В патенте США № 5164006 используют обработку с помощью CO₂ для обеспечения устойчивости в кислой среде. Однако в таком случае необходимо добавление таких веществ как хлорид цинка, что не соответствует экологическим нормам.

Как указано выше, водные суспензии обычно содержат воду, нерастворимое и диспергированное в воде твердое соединение, а в некоторых препаратах необязательные дополнительные добавки. В связи с этим следует также отметить, что подобные водные суспензии, содержащие диспергированный карбонат кальция в комбинации с хлоридом кальция, могут вызвать серьезные проблемы в процессе, например, приготовления подобных суспензий, предназначенных для получения меловального пигмента, его хранения и последующего использования. Если подобная водная суспензия, содержащая карбонат кальция, вступает в контакт с хлоридом кальция или другими солями одновалентных, двухвалентных или трехвалентных катионов, то в водной суспензии наблюдается образование агломерированных и флоккулированных частиц, что может привести к нежелательным эффектам, таким как значительное ухудшение механических свойств и/или частичное растворение чувствительного к кислоте вещества в композиции.

Указанная проблема усугубляется с увеличением содержания карбоната кальция и/или хлорида кальция в водной композиции, и особенно ярко проявляется в содержащих карбонат кальция водных композициях с высоким содержанием твердых веществ, т.е. в композициях, содержание твердых веществ в которых больше чем 50% масс. от общей массы композиции.

Таким образом, сохраняется потребность в альтернативных водных суспензиях с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, которые обеспечивают лучшие функциональные характеристики, чем известные водные суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, и эффективно сохраняют свои механические свойства при низкой температуре и/или в кислой среде.

Таким образом, объектом настоящего изобретения являются водные суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента. Еще одним объектом настоящего изобретения является водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, в которой образование агломерированных и флоккулированных частиц в суспензии можно уменьшить или предотвратить в среде с кислым значением рН и, таким образом, придать подобной суспензии достаточные механические свойства. Другим объектом настоящего изобретения является водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, которая устойчива в среде с кислым значением рН, т.е. сохраняет достаточные механические свойства в течение по меньшей мере 24 часов. Еще одним объектом является водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, обладающая достаточными механическими свойствами при температурах приблизительно -5°С и даже ниже, т.е. указанная суспензия не замерзает при данных условиях. Еще одним объектом является водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, которая не оказывает влияния на другие физические свойства суспензии, такие как оптические свойства. Еще одним объектом является водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, сохраняющая кислое значение рН в присутствии частиц карбоната кальция в течение по меньшей мере 24 часов, предпочтительно, в течение по меньшей мере 1 недели и, наиболее предпочтительно, в течение по меньшей мере 1 месяца при температуре хранения между -5°С и +23°С.

Вышеуказанные и другие объекты настоящего изобретения реализуются с помощью водной суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента в среде с кислым рН, которая включает:

a) по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество, которое представляет собой содержащую карбонат кальция частицу, и

b) по меньшей мере одну соль по меньшей мере одной сильной кислоты, где по меньшей мере одна сильная кислота, которая образует по меньшей мере одну соль по меньшей мере одной сильной кислоты, выбрана из группы, состоящей из кислот, которые имеют значение pK_a меньше или равно нулю при +23°C,

где суспензия с высоким содержанием твердых веществ имеет

i) содержание твердых веществ по меньшей мере 50% масс. от общей массы водной суспензии с высоким содержанием твердых веществ,

ii) вязкость по Брукфильду при 100 об./мин ≤1000 мПа·с при температуре -5°С,

iii) величину рН <6 при +23°С и

iv) электрическую проводимость в диапазоне от 10 и 100 мСм/см при -5°C и при +23°С.

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что вышеуказанная водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента по настоящему изобретению приводит к суспензии, в которой образование агломерированных и флоккулированных частиц в суспензии уменьшается или предотвращается в среде с кислым значением рН и, таким образом, поддерживаются достаточные механические свойства указанной суспензии и, кроме того, обеспечивается устойчивость в кислой среде в течение по меньшей мере 24 часов. Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента имеет кислое значение рН в присутствии частиц карбоната кальция в течение по меньшей мере 24 часов при температуре хранения между -5°С и +23°С. Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента не замерзает при температуре приблизительно -5°С и даже ниже и не оказывает влияния на другие свойства суспензии, такие как оптический свойства. В частности, указанные свойства достигаются за счет использования комбинации по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества и по меньшей мере одной соли по меньшей мере одной сильной кислоты в водной суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, при этом содержание твердых веществ в указанной суспензии составляет по меньшей мере 50% масс. от общей массы водной суспензии с высоким содержанием твердых веществ. Таким образом, водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента по настоящему изобретению позволяет получить водную суспензию с высоким содержанием твердых веществ, которая устойчива в кислой среде.

Следует понимать, что в настоящем изобретении следующие термины имеют следующие значения:

В настоящем изобретении термин "суспензия" или "взвесь" включает нерастворимые твердые вещества и воду и, необязательно, дополнительные добавки, и обычно содержит большое количество твердых частиц и, таким образом, имеет более высокую вязкость и, как правило, имеет более высокую плотность, чем жидкость, из которой она образована.

Термин "среда с кислым рН" в контексте настоящего изобретения относится к водным суспензиям с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, которые имеют рН <6 при +23°C.

Термин "содержащее карбонат кальция вещество" в контексте настоящего изобретения относится к веществу, которое включает "частицы, содержащие карбонат кальция", по меньшей мере один "гребенчатый полимер" и, необязательно, по меньшей мере одну соль по меньшей мере одной сильной кислоты. Таким образом, "содержащее карбонат кальция вещество" соответствует полностью сухому весу твердого вещества в водной суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента.

Термин "частицы, содержащие карбонат кальция" относится к веществу, которое включает по меньшей мере 50% масс. карбоната кальция от общей сухой массы частиц, содержащих карбонат кальция.

В контексте настоящего изобретения термин "гребенчатый полимер" относится к имеющему гребенчатую форму полимеру, который образуется из основной цепи, также обозначаемой как скелет, к которой присоединены группы карбоновых кислот и/или другие кислотные группы в форме свободных кислот или их солей, т.е. в виде карбоксилат-иона, а также к полимеру, имеющему боковые цепи, содержащие полиалкиленоксид, который необязательно блокирован концевой углеводородной цепью. Боковые цепи полиалкиленоксида могут быть присоединены к основной цепи посредством сложноэфирных связей, амидных связей или простых эфирных связей. В дополнение к группам карбоновых кислот и боковым цепям полиалкиленоксида, к основной цепи могут быть присоединены другие функциональные или нефункциональные группы, в частности, положительно заряженные функциональные группы, такие как амин, амид и/или четвертичные аммониевые группы.

Термин "кислота" в настоящем изобретении определен в соответствии с определением Бренстеда-Лоури. Другими словами, кислота определена как вещество, которое может действовать как донор ионов водорода. Это означает, например, что термин "HSO₄ ^­" также является примером кислоты.

В настоящем изобретении термин "вязкость" относится к вязкости по Брукфильду. В соответствии с настоящим изобретением, вязкость по Брукфильду измеряют с использованием модели RVT вискозиметра Brookfield™ при температуре +23°С и -5°С, скорости вращения 100 об./мин (оборотов в минуту) и соответствующего дискового шпинделя от № 1 до № 5. Приведенные значения вязкости представляют собой значения, найденные с помощью указанного прибора по прошествии 1 мин проведения измерений. Перед измерением вязкости по Брукфильду суспензию перемешивают в течение 5 минут в диапазоне мощности 0,25-2,5 кВт с помощью лабораторного смесителя компании Pendraulik, снабженного подходящей зубчато-дисковой мешалкой, который механически регулируется в диапазоне мощности 0,25-2,5 кВт вплоть до величины 8400 об./мин.

"Электрическая проводимость", в соответствии с настоящим изобретением, означает электропроводность водной суспензии содержащего карбонат кальция вещества, которую измеряют в соответствии со способом измерения, указанным ниже в данном описании в разделе примеров. Электрическая проводимость указана в мСм/см и может быть измерена при -5°С и при +23°С.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается способ получения водной суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента, который включает стадии

a) приготовления водной суспензии, включающей по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество, где содержащее карбонат кальция вещество имеет плотность заряда между +2 и -2 Кл/г при рН 9,

b) подготовки

i) по меньшей мере одной сильной кислоты, выбранной из группы, которая включает кислоты, имеющие значение рК_а меньше или равно нулю при +23°С, и/или

ii) по меньшей мере одной соли по меньшей мере одной сильной кислоты, где по меньшей мере одна сильная кислота, образующая по меньшей мере одну соль по меньшей мере одной сильной кислоты, выбрана из группы, состоящей из кислот, которые имеют значение рК_а меньше или равно нулю при +23°C,

c) добавления по меньшей мере одной сильной кислоты и/или по меньшей мере одной соли по меньшей мере одной сильной кислоты со стадии b) к водной суспензии, включающей по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество со стадии a),

d) необязательного измельчения водной суспензии, включающей по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество со стадии a), до, и/или во время, и/или после стадии c),

где водная суспензия с высоким содержанием твердых веществ после стадии c) и/или стадии d) имеет

i) содержание твердых веществ по меньшей мере 50% масс. от общей массы водной суспензии с высоким содержанием твердых веществ,

ii) вязкость по Брукфильду при 100 об./мин ≤1000 мПа·с при температуре -5°С,

iii) рН <6 при +23°С и

iv) электрическую проводимость между 10 и 100 мСм/см при -5°C и при +23°С.

Указанный способ, предпочтительно, дополнительно включает стадию е) подготовки по меньшей мере одной кислоты средней силы, выбранной из группы, которая включает кислоты, имеющие значение pK_a между 0 и 2,5 при +23°С, при этом, преимущественно, по меньшей мере одну кислоту средней силы выбирают из H₂SO₃, HSO₄ ^­, H₃PO₄, щавелевой кислоты и их смесей, и/или по меньшей мере одной слабой кислоты, выбранной из группы, которая включает кислоты, имеющие значение рК_а между >2,5 и 6 при +23°С, при этом, преимущественно, по меньшей мере одну слабую кислоту выбирают из лимонной кислоты и/или винной кислоты. Указанный способ, предпочтительно, дополнительно включает также стадию f) контактирования водной суспензии, включающей по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество со стадии а) с по меньшей мере одной кислотой средней силы и/или с по меньшей мере одной слабой кислотой со стадии е) во время и/или после проведения стадии с), и/или во время и/или после проведения необязательной стадии d). Кроме того, преимущественно, стадию с), и/или стадию d), и/или стадию f) проводят при температуре между -5°С и +99°С, предпочтительно, между +20°С и +85°С, более предпочтительно, между +20°С и +50°С и, наиболее предпочтительно, между +50°С и +85°С. Указанный способ, предпочтительно, дополнительно включает также стадию g) концентрирования полученной водной суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента. Указанный способ, предпочтительно, дополнительно включает также сушку полученной водной суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается содержащее карбонат кальция вещество, которое может быть получено путем сушки суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается использование суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента и/или использование содержащего карбонат кальция вещества при изготовлении бумаги, мелового покрытия бумаги, для применения в производстве пластических материалов, в сельском хозяйстве и/или в производстве красок. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается использование суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента и/или использование содержащего карбонат кальция вещества в качестве наполнителя для бумаги. Предпочтительно, суспензию с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента и/или содержащее карбонат кальция вещество используют в качестве основы для цифровой печати, предпочтительно, струйной печати, флексографии, ротационной глубокой печати и/или офсетной печати, наиболее предпочтительно, для струйной печати черной краской.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается состав меловального пигмента, включающий суспензию с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента и/или содержащее карбонат кальция вещество, а также натуральное и/или синтетическое связующее, при этом связующее, предпочтительно, включает стирол-бутадиен, стирол-акрилат, поливинилацетат, поливиниловый спирт, крахмал или их смеси и, наиболее предпочтительно, связующее содержит поливиниловый спирт или состоит из поливинилового спирта.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения частицы, содержащие карбонат кальция, по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества, выбирают из природного карбоната кальция, осажденного карбоната кальция или их смесей.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения частицы, содержащие карбонат кальция, по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества, имеют средневзвешенный размер частиц d₅₀ от 0,1 до 50 мкм, предпочтительно, от 0,25 до 50 мкм, более предпочтительно, от 0,3 до 5 мкм и, наиболее предпочтительно, от 0,4 до 3 мкм.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения частицы, содержащие карбонат кальция, по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества, имеют удельную площадь поверхности от 0,1 м²/г до 200 м²/г, предпочтительно, от 0,1 м²/г до 50 м²/г и, более предпочтительно, от 0,1 м²/г до 20 м²/г, которую измеряют с использованием азота и метода БЭТ.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения водная суспензия с высоким содержанием твердых веществ, включает по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество в количестве по меньшей мере 50% масс., предпочтительно от 50 до 82% масс., более предпочтительно, от 55 до 82% масс., еще более предпочтительно, от 60 до 78% масс. и, наиболее предпочтительно, от 65 до 78% масс. от общей массы водной суспензии с высоким содержанием твердых веществ.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество включает по меньшей мере один гребенчатый полимер, предпочтительно, поверхность частиц, содержащих карбонат кальция, по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества покрыта по меньшей мере одним гребенчатым полимером.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество включает по меньшей мере один гребенчатый полимер, имеющий собственную вязкость в диапазоне от 5 до 99 мл/г, предпочтительно, в диапазоне от 10 до 80 мл/г и, наиболее предпочтительно, в диапазоне от 10 до 50 мл/г.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна соль по меньшей мере одной сильной кислоты включает двухвалентный и/или трехвалентный катион, при этом, предпочтительно, двухвалентный катион выбран из группы, состоящей из кальция, магния, стронция и их смесей, и/или трехвалентным катионом, предпочтительно, является алюминий.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна сильная кислота, образующая по меньшей мере одну соль по меньшей мере одной сильной кислоты, выбрана из группы, которая включает хлористоводородную кислоту, азотную кислоту и их смеси.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения водная суспензия с высоким содержанием твердых веществ включает по меньшей мере один гребенчатый полимер в количестве от 0,01 до 5% масс. от общей сухой массы содержащего карбонат кальция вещества в суспензии, предпочтительно, от 0,05 до 4% масс., более предпочтительно, от 0,1 до 3% масс., еще более предпочтительно, от 0,2 до 2% масс. и, наиболее предпочтительно, от 0,25 до 1,5% масс. или от 0,5 до 1,25% масс.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения в водной суспензии с высоким содержанием твердых веществ количество твердых веществ составляет от 50 до 82% масс., предпочтительно, от 55 до 82% масс., более предпочтительно, от 60 до 78% масс. и, наиболее предпочтительно, от 65 до 78% масс. от общей массы водной суспензии с высоким содержанием твердых веществ.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения водная суспензия с высоким содержанием твердых веществ имеет вязкость по Брукфильду при 100 об./мин от 25 до 1000 мПа·с при -5°С, предпочтительно, от 25 до 700 мПа·с при -5°С, более предпочтительно, от 25 до 500 мПа·с при -5°С и, наиболее предпочтительно, от 50 до 300 мПа·с при -5°С.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения водная суспензия с высоким содержанием твердых веществ имеет рН между 4 и <6 при +23°С, предпочтительно, рН между 4,5 и <6 при +23°C и, преимущественно, рН между 5 и <6 при +23°С.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения водная суспензия с высоким содержанием твердых веществ имеет электрическую проводимость между 20 мСм/см и 100 мСм/см, которую измеряют при -5°С и +23°С и, предпочтительно, между 30 мСм/см и 100 мСм/см, которую измеряют при -5°С и +23°С.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения водная суспензия с высоким содержанием твердых веществ дополнительно включает по меньшей мере один продукт или продукты реакции по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества с по меньшей мере одной кислотой средней силы и/или по меньшей мере один продукт реакции или продукты реакции по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества с по меньшей мере одной слабой кислотой. Предпочтительно, по меньшей мере одна кислота средней силы, образующая по меньшей мере один продукт или продукты реакции по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества, выбрана из группы, которая включает кислоты, имеющие значение рК_а между 0 и 2,5 при +23°С, предпочтительно, по меньшей мере одна кислота средней силы выбрана из H₂SO₃, HSO₄ ^­, H₃PO₄, щавелевой кислоты и их смесей. Следует отметить, что HSO₄ ^­ может быть добавлена в виде соли щелочного или щелочноземельного металла и, предпочтительно, в форме соли Na, Li, K, Mg и Ca. Кроме того, предпочтительно, по меньшей мере одна слабая кислота, образующая по меньшей мере один продукт или продукты реакции по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества, выбрана из группы, которая включает кислоты, имеющие значение рК_а между >2,5 и 6 при +23°С, предпочтительно, по меньшей мере одна слабая кислота выбрана из лимонной кислоты, винной кислоты и их смесей.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения суммарное молярное количество, выраженное образованными ионами Н₃О⁺ по меньшей мере одной кислоты средней силы, образующей по меньшей мере один продукт или продукты реакции по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества, и/или по меньшей мере одной слабой кислоты, образующей по меньшей мере один продукт или продукты реакции по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества, и по меньшей мере одной сильной кислоты, образующей по меньшей мере одну соль по меньшей мере одной сильной кислоты, по отношению к количеству молей СаСO₃ в общей сложности составляет между 0,01 и 1,9.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения водная суспензия с высоким содержанием твердых веществ дополнительно содержит гидроксид алюминия и/или гидроксид магния.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения водная суспензия с высоким содержанием твердых веществ имеет плотность положительного заряда при рН 5, предпочтительно, по меньшей мере +0,1 Кл/г при рН 5, более предпочтительно, по меньшей мере +0,5 Кл/г при рН 5, еще более предпочтительно, по меньшей мере +1 Кл/г при рН 5 и, наиболее предпочтительно, по меньшей мере +1,5 Кл/г при рН 5.

Далее приводится дополнительная информации по данному изобретению, и в частности, информация, касающаяся вышеуказанных компонентов суспензии с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента.

В тех случаях, когда термин "содержащий" используется в настоящем описании и формуле изобретения, он не исключает другие не указанные элементы большей или меньшей функциональной важности. В настоящем изобретении термин "состоящий из" следует рассматривать как предпочтительный вариант термина "включающий". Если далее группа определена, как включающая по меньшей мере некоторое количество вариантов осуществления, то следует также понимать, что раскрывается группа, которая, предпочтительно, состоит только из указанных вариантов осуществления.

Всякий раз, когда используются термины "включающий" или "имеющий", следует понимать, что указанные термины эквивалентны термину "содержащий", определение которого приведено выше.

В тех случаях, когда дается ссылка на существительное в единственном числе, она включает в себя и множественное число указанного существительного, если что-либо еще специально не оговорено.

Одно из конкретных требований настоящего изобретения заключается в том, что водная суспензия с высоким содержанием твердых частиц неорганического вещества, и/или наполнителя, и/или пигмента в среде с кислым рН включает по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество. В частности, по меньшей мере одно содержащее карбонат кальция вещество включает частицы, содержащие карбонат кальция.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения частицы, содержащие карбонат кальция, которые являются частью по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция вещества, выбраны из природного карбоната кальция, осажденного карбоната кальция или их смесей.

"Измельченный карбонат кальция" (GCC) в контексте настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, полученный из натуральных источников, таких как известняк, мрамор, кальцит, доломит или мел, и подвергнутый переработке путем влажной и/или сухой обработки, такой как измельчение, просеивание через сито и/или фракционирование, например, с помощью циклона или классификатора.

Измельченный карбонат кальция (GCC) может представлять собой, например, один или несколько типов карбоната кальция, выбранных из мрамора, известняка, мела и/или доломита. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения GCC получают путем сухого помола. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения GCC получают путем мокрого помола и последующей сушки.

В общем случае стадия измельчения может быть проведена с помощью любого обычного измельчающего устройства, например, в таких условиях, что измельчение, преимущественно, происходит в результате соударения со вторым телом, т.е. с помощью одного или нескольких из следующих устройств: шаровой мельницы, стержневой мельницы, вибромельницы, валковой дробилки, турбинной ударной мельницы, вертикальной шаровой мельницы, фрикционной мельницы, штифтовой мельницы, молотковой мельницы, пульверизатора, дробилки, измельчителя, ножевидного режущего инструмента или другого подобного оборудования, известного из данной области техники. В том случае, когда частицы, содержащие карбонат кальция, включают частицы, содержащие карбонат кальция мокрого помола, то стадию измельчения можно проводить в таких условиях, что происходит самоизмельчение и/или измельчение в горизонтальной шаровой мельнице, и/или другие подобные процессы, известные специалисту. Полученные подобной влажной обработкой частицы, содержащие карбонат кальция, могут быть промыты и обезвожены хорошо известными способами, например, с помощью флокуляции, фильтрации или принудительного упаривания перед сушкой. Последующая сушка может быть проведена в одну стадию, например, путем распылительной сушки, или по меньшей мере в два этапа. Кроме того, обычно подобные частицы, содержащие карбонат кальция, проходят стадию обогащения (например, путем флотации, осветления или магнитного разделения), с целью удаления примесей.

"Осажденный карбонат кальция" (РСС) в контексте настоящего изобретения представляет собой синтезированное вещество, которое обычно получают осаждением после реакции диоксида углерода и извести в водной среде или осаждением источника кальция и карбонат-ионов в воде.

Осажденный карбонат кальция (PCC) может представлять собой, например, одну или несколько минералогических морфологических форм арагонита, валерита и/или кальцита. Морфология арагонита обычно имеет иглообразную форму, в то время как морфология валерита относится к гексагональной сингонии. Морфология кальцита может образовывать скаленоэдральные, призматические, сферические и ромбоэдрические формы. PCC может быть получен различными способами, например, осаждением с помощью диоксида углерода, по процессу натриевой