Суспензия самосвязывающихся частиц, способ ее получения и применения

Суспензия самосвязывающихся частиц, способ ее получения и применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способу получения суспензий самосвязывающихся пигментных частиц, к суспензии самосвязывающихся пигментных частиц, а также к бумажному продукту, содержащему самосвязывающиеся пигментные частицы, и к использованию суспензии самосвязывающихся пигментных частиц.

Минеральные материалы и связующие средства входят в число основных компонентов, используемых при производстве различных продуктов, таких как краски, бумажные и пластиковые материалы. При этом минеральные материалы, такие как карбонат кальция и другие зернистые материалы вносят вклад в механические и оптические свойства, тогда как связующие средство, как правило, на основе латекса и в форме водных суспензий или дисперсий, обеспечивает необходимые адгезию и сцепление соответствующих компонентов получаемого конечного продукта.

Во избежание логистических трудностей раздельной обработки минеральных материалов и связующих средств, и дополнительно для устранения нежелательных физических и химических взаимодействий, возникающих в сопоставимых смесях минеральных материалов и связующих средств, были разработаны самосвязывающиеся пигментные частицы, и они хорошо известны в промышленности. В этом отношении, самосвязывающиеся пигментные частицы, обладающие свойствами минерального материала и связующего средства, можно непосредственно использовать для различных видов применений. Этот уникальный продукт, называемый самосвязывающимися пигментными частицами, относится к отдельным, твердым частицам, образованным из минерального материала и связующего средства, которые прочно связаны друг с другом. Внутренние силы сцепления являются такими, чтобы обеспечивать возможность существования самосвязывающихся пигментных частиц с превосходной механической стабильностью.

Самосвязывающиеся пигментные частицы получают способом, в котором проводят по меньшей мере один этап измельчения минеральных материалов в присутствии связующего средства, где измельчение относится к операции, приводящей к уменьшению размера частиц; минеральные материалы в самосвязывающихся пигментных частицах имеют меньший диаметр по сравнению с исходным минеральным материалом, используемым для их получения. Такие самосвязывающиеся пигментные частицы описаны в различных документах, включая WO 2006/008657, WO 2006/128814 и WO 2008/139292.

Для полноты заявитель приводит следующие ниже заявки на его имя, которые также относятся к способам получения самосвязывающихся пигментных частиц: неопубликованные европейские патентные заявки с регистрационными номерами 11160900.4, 11160926.9, 11179604.1 и 11179572.0.

Самосвязывающиеся пигментные частицы, содержащие связующие средства, которые основаны на полимерах, которые получают из природных или возобновляемых источников, представляют конкретный интерес с точки зрения охраны окружающей среды. Однако такие самосвязывающиеся пигментные частицы часто получают из отрицательно заряженных модифицированных полисахаридов, которые могут быть неблагоприятными для некоторых областей применений. Например, вследствие своего отрицательного поверхностного заряда такие пигментные частицы трудно сохранять в ходе процессов получения бумаги. Это приводит к большому расходу самосвязывающихся пигментных частиц и дополнительному удерживанию наполнителя во время получения бумаги для получения желаемой нагрузи наполнителя в бумаге.

Дополнительная проблема в способах получения бумаги заключается в том, что уровни наполнителя в бумаге ограничены вследствие того, что бумага теряет прочность при повышении уровней наполнителей. Одна из причин этого заключается в том, что пониженное количество волокон в листе бумаги приводит к уменьшению числа связей между волокнами в листе, и присутствие наполнителя приводит к уменьшению площади контакта между оставшимися волокнами. В результате оставшиеся большие количества наполнителя приводят к получению менее прочного листа, который может легче разрываться в бумагоделательных машинах, клеевых прессах, установках для нанесения покрытий, намоточных устройствах, печатных станках, печатных машинах или копировальных машинах.

Однако высокие уровни наполнителя в бумаге являются желаемыми, т.к. они обеспечивают возможность уменьшать количество древесных волокон в бумаге. Кроме того, бумага с высоким содержанием наполнителя сохнет быстрее, и в результате бумагоделательная машина может работать быстрее. Таким образом, добавление высоких уровней наполнителя может приводить к снижению затрат на производство бумаги и сохранению природных ресурсов.

US 5611890 относится к прочной, мягкой многослойной бумаге санитарно-гигиенического назначения, содержащей нецеллюлозный дисперсный наполнитель, где указанный наполнитель содержится в указанной бумаге санитарно-гигиенического назначения в количестве от 5 до 50% масс. В WO 03/087472 описана обработка наполнителя, включающая получение композиций набухающего крахмала-латекса и добавление указанных композиций к суспензии наполнителя. Использование таких обработанных наполнителей в процессе производства бумаги улучшает удерживание наполнителя и обеспечивает получение видов бумаги с наполнителем, где добавление наполнителя оказывает только минимальное отрицательное действие на характеристики прочности. В CA 2037525 описан наполнитель для производства бумаги, поверхность которого обрабатывали катионным полимером. Статья "Improvement of paper properties using starch-modified precipitated calcium carbonate filler" Zhao et al., TAPPI Journal, 2005, vol. 4(2) посвящена коммерческим наполнителям на основе осажденного карбоната кальция, которые подвергали модификации кукурузным и картофельными сырыми крахмалами. Такие модифицированные наполнители использовали в качестве наполнителей для производства бумаги для повышения прочности бумаги с высоким содержанием наполнителя.

С учетом указанного выше улучшение способа получения самосвязывающихся пигментных частиц входит в область интереса специалиста в данной области.

Таким образом, целью настоящего изобретения является разработка способа получения самосвязывающихся пигментных частиц, в котором устранены указанные выше недостатки. В частности, желательно разработать способ получения самосвязывающихся пигментных частиц, которые обеспечивают возможность получения наполнителя, для которого демонстрируют хорошее удерживание в способах получения бумаги, и устраняют необходимость использования больших количеств средств для повышения удерживания. Также желательно, чтобы получаемые самосвязывающиеся пигментные частицы можно было вводить в бумагу в больших количествах и, таким образом, обеспечивать возможность получения бумаги с высоким содержанием наполнителя, не ухудшая механические или оптические свойства бумаги. Также желательно разработать способ получения получаемых самосвязывающихся пигментных частиц, которые обладают способностью улучшать механические свойства бумаги при использовании в качестве наполнителя при применениях по отношению к бумаге, в частности при использовании для получения видов бумаги с высоким содержанием наполнителя.

Указанные выше и другие задачи также решаются объектом изобретения, как определено в настоящем описании в независимых пунктах формулы изобретения.

По одному из аспектов настоящее изобретение относится к способу получения самосвязывающихся пигментных частиц, где способ включает следующие этапы:

a) предоставления суспензии, содержащей по меньшей мере один материал, содержащий карбонат кальция,

b) предоставления анионного полимерного связующего средства, где указанное связующие средство содержит по меньшей мере один модифицированный полисахарид,

c) предоставления по меньшей мере одного катионного полимера,

d) смешивания суспензии с этапа a) и связующего средства с этапа b), и

e) измельчения смешанной суспензии с этапа d),

где по меньшей мере один катионный полимер с этапа c)

(i) смешивают на этапе d) с суспензией с этапа a) и связующим средством с этапа b) и/или

(ii) смешивают с суспензией, получаемой после измельчения на этапе e), и получаемую смесь подвергают деагломерации.

По другому аспекту настоящее изобретение относится к суспензии самосвязывающихся пигментных частиц, получаемой способом по настоящему изобретению.

По еще одному другому аспекту настоящее изобретение относится к использованию суспензии самосвязывающихся пигментных частиц по изобретению в бумаге, пластике, краске, покрытиях, бетоне и/или сельскохозяйственных применениях.

По еще одному другому аспекту настоящее изобретение относится к бумажному продукту, содержащему самосвязывающиеся пигментные частицы, где пигментные частицы содержат материал, содержащий частицы карбоната кальция, которые по меньшей мере частично покрыты анионным полимерным связующим средством, содержащим по меньшей мере один модифицированный полисахарид и по меньшей мере один катионный полимер.

Преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

По одному из вариантов осуществления на этапе d) по изобретению суспензию с этапа a) на первом этапе смешивают со связующим средством с этапа b), а затем на втором этапе смешивают по меньшей мере с одним катионным полимером с этапа c). По другому варианту осуществления на первом этапе суспензию с этапа a) смешивают с первой частью связующего средства с этапа b), получаемую смесь измельчают, а затем смешивают с оставшейся частью связующего средства с этапа b). По еще одному другому варианту осуществления на этапе d) по изобретению связующие средство с этапа b) на первом этапе смешивают с катионным полимером с этапа c), а затем на втором этапе смешивают с суспензией с этапа a). По еще одному другому варианту осуществления на этапе d) суспензию с этапа a) смешивают со связующим средством с этапа b) и катионным полимером с этапа c) на одном этапе.

По одному из вариантов осуществления катионный полимер добавляют в таком количестве, чтобы плотность заряда получаемых самосвязывающихся пигментных частиц являлась ниже оп сравнению с самосвязывающимися пигментными частицами, не содержащими катионный полимер, предпочтительно катионный полимер добавляют в таком количестве, чтобы плотность заряда получаемой самосвязывающейся пигментной частицы составляла от -9648,533 кл/г до 482,42665 кл/г (от -100 до -5 мкмоль-экв/г), предпочтительно от -7718,8264 кл/г до -964,8533 кл/г (от -80 до -10 мкмоль-экв/г) и более предпочтительно от -6753,9731 кл/г до -447,27995 кл/г (от -70 до -15 мкмоль-экв/г).

По одному из вариантов осуществления по меньшей мере один материал, содержащий карбонат кальция, выбран из карбоната кальция, минералов, содержащих карбонат кальция, смешанных наполнителей на основе карбоната кальция или их смесей, предпочтительно по меньшей мере один материал, содержащий карбонат кальция, представляет собой карбонат кальция и более предпочтительно измельченный карбонат кальция. По другому варианту осуществления по меньшей мере один материал, содержащий карбонат кальция, предоставлен в форме частиц со значением массового медианного диаметра частиц d₅₀ от 0,1 до 100 мкм, предпочтительно от 0,1 до 80 мкм, более предпочтительно от 0,5 до 50 мкм и наиболее предпочтительно от 5,0 до 25 мкм. По еще одному другому варианту осуществления по меньшей мере один материал, содержащий карбонат кальция, предоставлен в форме частиц с конкретной площадью поверхности от 0,1 до 200 м²/г, предпочтительно от 1 до 25 м²/г, более предпочтительно от 2 до 15 м²/г и наиболее предпочтительно от 3 до 12 м²/г.

По одному из вариантов осуществления содержание твердых веществ в суспензии с этапа a) составляет по меньшей мере 1% масс., предпочтительно от 1 до 90% масс., более предпочтительно от 5 до 85% масс., даже более предпочтительно от 20 до 75% масс. и наиболее предпочтительно от 45 до 65% масс. от общей массы суспензии.

По одному из вариантов осуществления по меньшей мере один модифицированный полисахарид представляет собой карбоксиметиловое производное и/или карбоксиметилгидроксипропиловое производное и/или карбоксиметилгидроксиэтиловое производное полисахарида, предпочтительно карбоксиметилцеллюлозы, анионного крахмала, анионного гуара или их смесей. По другому варианту осуществления по меньшей мере один модифицированный полисахарид характеризуется степенью замещения гидроксильных групп в диапазоне от 0,4 до 2,0, от 0,5 до 1,8, от 0,6 до 1,6 или от 0,7 до 1,5.

По одному из вариантов осуществления связующие средство с этапа b) представляет собой карбоксиметилцеллюлозу, предпочтительно с собственной вязкостью в диапазоне от 5 до 500 мл/г, предпочтительно от 10 до 400 мл/г и более предпочтительно от 20 до 350 мл/г. По другому варианту осуществления связующие средство с этапа b) предоставляется в форме раствора или сухого материала, предпочтительно в форме раствора с концентрацией связующего средства от 1 до 70% масс., предпочтительно от 2 до 30% масс., более предпочтительно от 3 до 15% масс. и наиболее предпочтительно от 4 до 10% масс. от общей массы раствора. По еще одному другому варианту осуществления связующие средство с этапа b) добавляют в количестве от 0,001 до 20% масс., предпочтительно от 0,005 до 15% масс., более предпочтительно от 0,01 до 10% масс. и наиболее предпочтительно от 0,05 до 5% масс. в пересчете на общую массу сухого материала, содержащего карбонат кальция.

По одному из вариантов осуществления по меньшей мере один катионный полимер с этапа c) выбран из группы, содержащей полиамины, полиэтиленимины, полиакриламиды, катионные эпихлоргидриновые смолы, полидиаллилдиметиламмонийхлорид, катионный крахмал, катионный гуар и их смеси. По другому варианту осуществления по меньшей мере один катионный полимер с этапа c) предоставляется в форме раствора или сухого материала, предпочтительно в форме водного раствора с концентрацией от 1 до 70% масс., предпочтительно от 2 до 55% масс., более предпочтительно от 5 до 50% масс. и наиболее предпочтительно от 30 до 50% масс. от общей массы раствора. По еще одному другому варианту осуществления по меньшей мере один катионный полимер с этапа c) добавляют в количестве от 0,001 до 20% масс., предпочтительно от 0,005 до 15% масс., более предпочтительно от 0,01 до 10% масс. и наиболее предпочтительно от 0,05 до 5% масс. или от 0,5 до 2,5% масс. от общей массы сухого материала, содержащего карбонат кальция.

По одному из вариантов осуществления этап измельчения e) проводят при температуре от 5 до 110°C, от 10 до 100°C, от 15 до 80°C или от 20°C до 25°C. По другому варианту осуществления этап измельчения e) проводят периодически или непрерывно, предпочтительно непрерывно. По еще одному другому варианту осуществления способ дополнительно включает этап концентрирования получаемой суспензии самосвязывающихся пигментных частиц. Этап концентрирования можно проводить хорошо известными специалистам термическими и/или механическими способами.

По одному из вариантов осуществления суспензию самосвязывающихся пигментных частиц используют в процессах "мокрой секции" бумагоделательной машины, в папиросной бумаге, картоне и/или нанесениях покрытий, или в качестве подложки для глубокой печати и/или офсетной и/или струйной печати, и/или непрерывной струйной печати и/или флексографической печати, и/или электрогравирования, и/или декоративных поверхностей. По другому варианту осуществления суспензию самосвязывающихся пигментных частиц используют для уменьшения экспозиции солнечным светом и УФ-лучами листьев растений.

По одному из вариантов осуществления бумажный продукт обладает большей жесткостью при сгибании по сравнению с бумажным продуктом, где самосвязывающиеся пигментные частицы заменяют таким же количеством материала, содержащим частицы карбоната кальция, предпочтительно жесткость при сгибании является по меньшей мере на 5% выше, предпочтительно по меньшей мере на 7% выше и более предпочтительно по меньшей мере на 10% выше по сравнению с жесткостью при сгибании бумажного продукта, где самосвязывающиеся пигментные частицы заменяют таким же количеством материала, содержащего частицы карбоната кальция.

Следует понимать, что для целей настоящего изобретения следующие ниже термины имеют следующие ниже значения.

Термин "анионное полимерное связующие средство", как используют в настоящем изобретении, представляет собой полимер, который способен связываться с поверхностью материала, содержащего частицы карбоната кальция и с самим собой и/или с некоторыми другими материалами при сушке. Связывание включает ионные взаимодействия и/или связи типа мостика водород-водород между группами на поверхности материала, содержащего частицы карбоната кальция, и функциональными группами полимера. Кроме того, термин "анионный полимер" или "анионное полимерное связующие средство" в контексте настоящего изобретения относится к полимеру, имеющему отрицательный суммарный заряд. Указанное соединение, как правило, модифицируют анионными группами. Термин "анионный" не исключает наличия катионных групп при условии, что сумма отдельных зарядов является отрицательной.

"Материал, содержащий карбонат кальция" в контексте настоящего изобретения может представлять собой минеральный материал или синтетическое материал с содержанием карбоната кальция по меньшей мере 50% масс., предпочтительно 75% масс., более предпочтительно 90% масс. и наиболее предпочтительно 95% масс. от общей массы материала, содержащего карбонат кальция. Подразумевают, что термин "сухой материал, содержащее карбонат кальция" относится к материалу, содержащему частицы карбоната кальция с общим содержанием влаги на поверхности менее 0,5% масс., предпочтительно менее чем 0,2% масс. и более предпочтительно менее чем 0,1% масс. в пересчете на общую массу частиц.

Термин "катионный полимер" в контексте настоящего изобретения относится к полимеру с положительным суммарным зарядом. Указанное соединение, как правило, модифицируют катионными группами. Термин "катионный" не исключает наличия анионных групп при условии, что сумма отдельных зарядов является положительной.

На всем протяжении настоящего документа "степень замещения" указывается в отношении общего количества замещенных или модифицированных групп в немодифицированной мономерной единице исходного полисахарида.

Термин "свободный полимер" в контексте настоящего изобретения относится к количеству полимера в суспензии, который не является связанным с материалом, содержащим частицы карбоната кальция.

"Измельченный карбонат кальция" (GCC) в контексте настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, получаемый из природных источников, таких как известняк, мрамор, кальцит или мел, и обработанный влажной и/или сухой обработкой, такой как измельчение, просеивание и/или фракционирование, например, посредством циклонного сепаратора или классификатора. Подразумевают, что термин "сухой измельченный карбонат кальция" относится к измельченному карбонату кальция с общим содержанием влаги на поверхности менее 0,5% масс.

Термин "собственная вязкость", как используют в контексте настоящего изобретения, представляет собой величину возможности полимера в растворе увеличивать вязкость раствора и выражается в мл/г.

"Модифицированный карбонат кальция" (MCC) в контексте настоящего изобретения может представлять собой природный измельченный или осажденный карбонат кальция с модификацией внутренней структуры или продукт поверхностной реакции.

"Модифицированные полисахариды" в контексте настоящего изобретения представляют собой полисахариды, где по меньшей мере часть гидроксильных групп является карбоксилированной. Кроме того, модифицированные полисахариды могут содержать другие модификации, такие как альдегидные группы.

На всем протяжении настоящего документа "размер частиц" продукта карбоната кальция описывается его распределением размеров частиц. Значение d_x представляет собой диаметр, относительно которого x% от массы частиц имеют диаметры менее d_x. Это означает, что значение d₂₀ представляет собой размер частиц, при котором 20% масс. всех частиц являются меньше, и значение d₇₅ представляет собой размер частиц, при котором 75% масс. всех частиц является меньше. Таким образом, значение d₅₀ представляет собой объемный средний размер частиц, т.е. 50% масс. всех гранул являются больше или меньше чем этот размер частиц. Для целей настоящего изобретения размер частиц обозначают как объемный средний размер частиц d₅₀, если не указано иначе. Для определения значения объемного среднего размера частиц d₅₀ для частиц со значением d₅₀ от 0,2 до 5 мкм можно использовать устройство Sedigraph 5100 или 5120 от компании Micromeritics, USA.

"Осажденный карбонат кальция" (PCC) в контексте настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, как правило, получаемый осаждением после реакции диоксида углерода с гидроксидом кальция (гашеной извести) в водной среде или осаждением кальция и источника карбоната в воде. Кроме того, осажденный карбонат кальция также может представлять собой продукт введения кальциевых и карбонатных солей, хлорида кальция и карбоната натрия, например, в водную среду.

"Удельная площадь поверхности (SSA)" минерального пигмента в контексте настоящего изобретения определяют как площадь поверхности минерального пигмента делимую на массу минерального пигмента. Как используют в настоящем описании, удельную площадь поверхности измеряют по поглощению с использованием изотермы BET (ISO 9277:2010) и выражают в м²/г.

"Суспензия" или "взвесь" в контексте настоящего изобретения содержит нерастворимые твердые вещества и воду и необязательно дополнительные добавки и, как правило, содержит большие количества твердых веществ и, таким образом, является более вязкой и может иметь более высокую плотность, чем жидкость, из которой она образована.

Для целей настоящего изобретения термин "вязкость" по отношению к покрывающим составам, относится к вязкости по Брукфилду. Вязкость по Брукфилду можно измерять вискозиметром Брукфилда при 23°C при 100 об/мин и выражают в мПа·с.

Когда в настоящем описании используют и заявляют термин "содержащий", он не исключает другие элементы. Для целей настоящего изобретения термин предполагают, что "состоящий из" является предпочтительным вариантом осуществления термина "содержащий". Если далее в настоящем описании определяют, что группа включает по меньшей мере определенное число вариантов осуществления, то также подразумевают, что раскрывают группу, которая предпочтительно состоит только из этих вариантов осуществления.

Когда используют форму единственного числа для обозначения существительного в единственном числе, она включает форму множественного числа этого существительного, если конкретно не указано иное.

Такие термины, как "полученный" или "определенный" и "получаемый" или "определяемый" используют взаимозаменяемо. Например, это означает, что если из контекста явно не следует иное, не подразумевают, что термин "получаемый" означает, что, например, вариант осуществления необходимо получать, например, последовательностью этапов после термина "получаемый" даже в том случае, когда такое ограниченное понятие всегда включается терминами "получаемый" или "определяемый" как предпочтительный вариант осуществления.

Способ получения самосвязывающихся пигментных частиц по изобретению включает этапы (a) предоставления суспензии, содержащей по меньшей мере один материал, содержащий карбонат кальция, (b) предоставления анионного полимерного связующего средства, где указанное связующие средство содержит по меньшей мере один модифицированный полисахарид, (c) предоставление по меньшей мере одного катионного полимера, (d) смешивание суспензии с этапа (a) и связующего средства с этапа (b) и (e) измельчение смешанной суспензии с этапа (d), где по меньшей мере один катионный полимер с этапа c) (i) смешивают на этапе d) с суспензией с этапа a) и связующим средством с этапа b) и/или (ii) смешивают с суспензией, получаемой после измельчения на этапе e), и получаемую смесь подвергают деагломерирации.

Ниже более подробно приведены подробное описание и предпочтительные варианты осуществления способа по изобретению. Следует понимать, что такие техническое описание и варианты осуществления также применимы к суспензии самосвязывающихся пигментных частиц по изобретению и их использованию.

Этап a): Суспензия по меньшей мере одного материала, содержащего карбонат кальция

На этапе a) по настоящему изобретению получают водную суспензию по меньшей мере одного материала, содержащего карбонат кальция. Водную суспензию материала, содержащего карбонат кальция, можно получать смешиванием частиц материала, содержащего карбонат кальция, с водой.

Содержащий карбонат кальция материал можно выбирать из карбоната кальция, материалов, содержащих карбонат кальция, наполнителей на основе смешанных карбонатов или их смесей. Карбонат кальция можно выбирать из измельченного карбоната кальция, осажденного карбоната кальция, модифицированного карбоната кальция или их смесей.

По предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения материаол, содержащий карбонат кальция, представляет собой измельченный карбонат кальция.

Подразумевают, что измельченный (или природный) карбонат кальция (GCC) представляет собой природную форму карбоната кальция, которую добывают из осадочных пород, таких как известняк или мел, или из метаморфических пород мрамора. Известно, что карбонат кальция существует в виде трех типов кристаллических полиморфов: кальцит, арагонит и фатерит. Считается, что кальцит, наиболее распространенный кристаллический полиморф, является наиболее стабильной кристаллической формой карбоната кальция. Менее распространенным является арагонит, который имеет дискретную или кластерную игольчатую ромбическую кристаллическую структуру. Фатерит является наиболее редким полиморфом карбоната кальция и, как правило, является нестабильным. Измельченный карбонат кальция состоит почти исключительно из полиморфа кальцита, который, как указано, имеет тригонально-ромбоэдрическую структуру и представляет собой наиболее стабильные полиморфы карбоната кальция. Термин "источник" карбоната кальция в контексте настоящей заявки относится к природному минеральному материалу, из которого получают карбонат кальция. Источник карбоната кальция может содержать дополнительные природные компоненты, такие как карбонат магния, алюмосиликат магния и т.д.

По одному из вариантов осуществления настоящего изобретения GCC получают сухим измельчением. По другому варианту осуществления настоящего изобретения GCC получают влажным измельчением и последующей сушкой.

Как правило, этап измельчения можно проводить с использованием любого общепринятого устройства для измельчения, например, в таких условиях, что дробление преимущественно является результатом соударений с вспомогательным корпусом, т.е. в одной или более из шаровой мельницы, стержневой мельницы, вибрационной мельницы, валковой дробилки, ударно-центробежной мельницы, вертикальной шаровой мельницы, дисковой мельницы, штифтовой мельницы, молотковой мельницы, мельницы для тонкого измельчения, молотковой дробилки, дробилки, ножевидного режущего инструмента или другого такого оборудования, известного специалисту в данной области. В случае, когда содержащий карбонат кальция минеральный порошок содержит влажный измельченный материал, содержащий карбонат кальция, этап измельчения можно проводить в таких условиях, чтобы происходило самопроизвольное измельчение и/или измельчением на горизонтальной шаровой мельнице и/или другими такими способами, известными специалисту в данной области. Получаемый таким образом влажный обработанный измельченный минеральный материал, содержащий карбонат кальция, можно промывать и обезвоживать хорошо известными способами, например, флокуляцией, фильтрацией или вынужденным выпариванием перед сушкой. Последующий этап сушки можно проводить в один этап, такой как сушка распылением, или по меньшей мере в два этапа. Также общепринято для удаления примесей такое минеральный материал подвергают этапу обогащения (такому как флотация, отбеливание или этап магнитного разделения).

По одному из вариантов осуществления настоящего изобретения источник измельченного карбоната кальция (GCC) выбран из мрамора, мела, кальцита, доломита, известняка или их смесей. Предпочтительно источник измельченного карбоната кальция выбран из мрамора.

По одному из вариантов осуществления суспензия с этапа a) содержит один вид измельченного карбоната кальция. По другому варианту осуществления настоящего изобретения суспензия с этапа a) содержит смесь двух или более типов измельченного карбоната кальция, выбранных из различных источников измельченного карбоната кальция. Например, суспензия по меньшей мере одного типа измельченного карбоната кальция может содержать один вид GCC, выбранный из доломита, и один вид GCC, выбранный из мрамора.

По одному из вариантов осуществления настоящего изобретения суспензия с этапа a) состоит по меньшей мере из одного типа измельченного карбоната кальция. Суспензия с этапа a) может состоять из одного типа измельченного карбоната кальция или может состоять из двух или более типов измельченного карбоната кальция, выбранных из различных источников измельченного карбоната кальция.

"Осажденный карбонат кальция" (PCC) в контексте настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, как правило, получаемый осаждением после взаимодействия диоксида углерода и извести в водной среде или осаждением источника ионов кальция и карбоната в воде или осаждением ионов кальция и карбоната, например, из CaCl₂ и Na₂CO₃, вне раствора. Осажденный карбонат кальция существует в трех первичных кристаллических формах: кальцита, арагонита и фатерита, и существует много различных полиморфов (кристаллический габитус) для каждой из этих кристаллических форм. Кальцит имеет тригональную структуру с характерным кристаллическим габитусом, таким как скаленоэдрический (S-PCC), ромбоэдрический (R-PCC), гексонально-призматический, пинакоидальный, коллоидальный (C-PCC), кубический и призматический (P-PCC). Арагонит представляет собой ромбическую структуру с характерным кристаллическим габитусом сдвоенных гексагонально-призматических кристаллов, а также различное множество тонких вытянутых призматических, изогнутых удлиненно-пластинчатых, наклонно-пирамидальных, остроконечных кристаллов в форме разветвленного дерева и коралла или червевидной формы.

По одному из вариантов осуществления осажденный карбонат кальция измельчают перед тем как использовать в способе по настоящему изобретению.

По одному из вариантов осуществления суспензия с этапа a) содержит один вид осажденного карбоната кальция, предпочтительно скаленоэдрического осажденного карбоната кальция (S-PCC). По другому варианту осуществления настоящего изобретения суспензия с этапа a) содержит смесь двух или более видов осажденного карбоната кальция, выбранных из различных источников осажденного карбоната кальция. Например, суспензия по меньшей мере из одного типа осажденного карбоната кальция может содержать один PCC, выбранный из S-PCC, и один PCC, выбранный из R-PCC. По другому варианту осуществления настоящего изобретения суспензия с этапа a) состоит по меньшей мере одного типа из осажденного карбоната кальция. Суспензия с этапа a) может состоять из одного типа PCC или может состоять из смеси двух или более типов PCC.

Модифицированный карбонат кальция может представлять собой природный измельченный или осажденный карбонат кальция с поверхностной модификацией и/или модификацией внутренней структуры, например, карбонат кальция можно обрабатывать или покрывать средством обработки, придающим гидрофобные свойства поверхности, таким как, например, алифатическая карбоновая кислота или силоксан. По предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения модифицированный карбонат кальция представляет собой карбонат кальция, подвергшийся поверхностной обработке.

По одному из вариантов осуществления настоящего изобретения материал, содержащий карбонат кальция, содержит один тип модифицированного карбоната кальция. По другому варианту осуществления настоящего изобретения материал, содержащий карбонат кальция, содержит смеси двух или более типов модифицированного карбоната кальция с различными модификациями поверхности и/или внутренней структуры. По одному из вариантов осуществления настоящего изобретения материал, содержащий карбонат кальция, состоит из одного типа модифицированного карбоната кальция. По другому варианту осуществления настоящего изобретения материал, содержащий карбонат кальция, состоит из смеси двух или более типов модифицированного карбоната кальция с различными модификациями поверхности и/или внутренней структуры.

По другому варианту осуществления материал, содержащий карбонат кальция, представляет собой смесь измельченного карбоната кальция и/или осажденного карбоната кальция, и/или модифицированного карбоната кальция.

По одному из вариантов осуществления настоящего изобретения материалы, содержащие карбонат кальция, содержат доломит.

По предпочтительному варианту осуществления наполнители на основе смешанного карбоната выбраны из кальция, вязанного с магнием и его аналогами или производными, различных материалов, таких как глина или тальк или их аналоги или производные, и смесей этих наполнителей, таких как, например, смеси из талька-карбоната кальция или карбоната кальция-каолина, или смеси природного карбоната кальция и гидроксида алюминия, слюда или с синтетическими или природными волокнами или совместные структуры минералов, такие как тальк-карбонат кальция или тальк-диоксид титана, или совместные структуры карбонат кальция-диоксид титана.

По другому варианту осуществления настоящего изобретения водная суспензия, содержащая по меньшей мере один материал, содержащий карбонат кальция, содержит дополнительный материал, такой как тальк, каолин, TiO₂, бентонит или их смеси.

По одному из вариантов осуществления по меньшей мере один материал, содержащее карбонат кальция, предоставляется в форме частиц. Значение массового медианного диаметра d₅₀ частиц вещества, содержащего карбонат кальция, может находиться в диапазоне от 0,1 до 100 мкм, предпочтительно от 0,1 до 80 мкм, более предпочтительно от 0,5 до 50 мкм и наиболее предпочтительно от 5,0 до 25 мкм.

По одному из вариантов осуществления настоящего изобретения удельная площадь поверхности материала, содержащего частицы карбоната кальция, составляет от 0,1 до 200 м²/г, предпочтительно от 1 до 25 м²/г, более предпочтительно от 2 до 15 м²/г и наиболее предпочтительно от 3 до 12 м²/г, как измеряют с использованием азота и методом BET в соответствии с ISO 9277:2010.

По меньшей мере один материал, содержащий карбонат кальция, суспендируют в воде и, таким образом, получают водную суспензию или взвесь материала, содержащего карбонат кальция. Полученную суспензию можно измельчать в таких условиях, что происходит самопроизвольное измельчение, и/или измельчением на горизонтальной шаровой мельнице и/или другим подобным способом, известным специалисту в данной области.

По одному из вариантов осуществления настоящего изобретения содержание сухого вещества в суспензии, получаемой на этапе a), составляет по меньшей мере 1% масс., предпочтительно от 1 до 90% масс., более предпочтительно от 5 до 85% масс., даже более предпочтительно от 20 до 75% масс. и наиболее предпочтительно от 45 до 65% масс. от общей массы суспензии. Суспензию с этапа a) можно получать в недиспергированном или диспергированном виде, т.е. суспензия содержит дисперсант. По предпочтительному варианту осуществления суспензия с этапа a) является недеспергированной, т.е. она не содержит дисперсант.

В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления по меньшей мере один материал, содержащий карбонат кальция, предоставляется в форме влажн