Устойчивые адсорбируемые полимеры

Устойчивые адсорбируемые полимеры

Реферат

Настоящее изобретение относится к водным суспензиям минеральных пигментных материалов, имеющим высокое содержание твердых веществ. В частности, настоящее изобретение относится к имеющим высокое содержание твердых веществ суспензиям минеральных пигментов, которые содержат добавки на основе возобновляемых источников, и к способам изготовления таких суспензий.

Минеральные материалы принадлежат к числу основных составляющих веществ краски, пластмассы, бумаги или бумажных покрытий. Минеральные материалы, такие как карбонат кальция, могут обеспечивать улучшения, например, качества бумаги и окрашивания и сельскохозяйственного производства, главным образом, в отношении их оптических характеристик.

По соображениям применимости, а также стоимости транспортировки, хранения и высушивания, оказывается особенно полезным производство минеральных материалов в форме имеющих высокое содержание твердых веществ суспензий, т.е. суспензий, в которых вода составляет меньшую часть по отношению к суммарной массе суспензии. Для таких имеющих высокое содержание твердых веществ суспензий обычно требуется добавление диспергирующего вещества или диспергатора, чтобы сохранять устойчивость суспензий и их пригодность для перекачивания и/или обеспечивать измельчение таких суспензий.

Обычно используемые диспергирующие вещества или диспергаторы, которые являются эффективными для производства и стабилизации таких имеющих высокое содержание твердых веществ суспензий минеральных пигментных материалов, представляют собой главным образом, имеющие нефтехимическую основу полимеры, такие как соли поликарбоксилатов, например полиакрилат натрия. Однако использование таких произведенных из нефти продуктов не является желательным с точки зрения защиты окружающей среды. В частности, как определяет Киотский протокол, чтобы уменьшать загрязняющие атмосферу выбросы диоксида углерода при сгорании ископаемого топлива и конечных изделий, поставлена задача перехода от имеющих нефтехимическую основу полимеров к полимерам, производящим меньшие выбросы диоксида углерода, например, к полимерам, которые производятся из природных или возобновляемых ресурсов.

Французский патент FR 2939055 описывает диспергирующие вещества и/или диспергаторы на основе гомополимеров или сополимеров акриловой кислоты, причем акриловую кислоту получают из глицерина. Французский патент FR 2932804 описывает полимеры на основе акролеина и сополимеры акролеина и акриловой кислоты, причем акролеин получают из глицерина. Однако способ производства акролеина и акриловой кислоты из глицерина является очень сложным и дорогостоящим. Кроме того, могут образовываться вредные промежуточные и побочные продукты в процессе производства таких ненасыщенных мономеров на биологической основе. Также хорошо известно, что для хранения мономеров, таких как акриловые ненасыщенные мономеры, в частности, для хранения акролеина и процессов полимеризации требуются значительные меры предосторожности, потому что эти мономеры обладают высокой реакционной способностью, и нерегулируемая реакция полимеризации может приводить к крупным неприятностям для людей и оборудования.

Таким образом, существует потребность в диспергирующих веществах и диспергаторах, которые можно производить из возобновляемых и имеющих низкую токсичность ресурсов, используя исходные материалы и производственные процессы, которые вызывают меньше проблем безопасности.

Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить диспергирующие вещества и диспергаторы, которые, по меньшей мере, частично, производятся из возобновляемых природных полимерных ресурсов. Кроме того, было бы желательным предложение диспергирующих веществ и диспергаторов, которые могут храниться без каких-либо мер предосторожности, и для них не требуется сложный способ изготовления. Кроме того, было бы желательным предложение диспергирующих веществ и диспергаторов, которые можно изготавливать без образования вредных промежуточных и побочных продуктов. Кроме того, можно изготавливать диспергирующее вещество при высоком содержании твердых веществ, чтобы обеспечивать экономичность по отношению к возможности производства и транспортировки. Также важно наличие высокой концентрации диспергатора во избежание необязательного разбавления концентрированной минеральной суспензии. Преимущества для окружающей среды заключаются в том, что требуется транспортировка меньшего количества воды, и стадии механического концентрирования, которые представляют собой энергоемкие операции, можно исключать или, по меньшей мере, ограничивать.

Кроме того, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить имеющие высокое содержание твердых веществ водные суспензии минерального пигментного материала, которые являются текучими, но содержат лишь в малых количествах имеющие нефтехимическую основу диспергирующие вещества или диспергаторы, или в них совершенно не содержатся имеющие нефтехимическую основу диспергирующие вещества или диспергаторы.

Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы уменьшить или устранить производимые из ископаемых ресурсов диспергирующие вещества или диспергаторы, выполняя Киотский протокол, целью которого является уменьшение загрязняющих атмосферу выбросов диоксида углерода при сгорании ископаемого топлива и конечных изделий. Киотский протокол представляет собой международное соглашение, с которым связана Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата. Основное условие Киотского протокола заключается в том, что он устанавливает обязательные цели для 37 промышленно развитых стран и Европейского сообщества в отношении сокращения выбросов парниковых газов (GHG). Это сокращение составляет в среднем 5% по отношению к уровням 1990 года в течение пятилетнего периода 2008-2012 гг. Киотский протокол был принят в Киото (Япония) 11 декабря 1997 г. и вступил в силу 16 февраля 2005 г.

Перечисленные выше и другие задачи решает предмет настоящего изобретения, который определен в независимых пунктах формулы изобретения.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предлагается водная суспензия, содержащая:

минеральный пигментный материал, и

по меньшей мере, один модифицированный полисахарид, имеющий степень карбоксилирования в интервале от 0,6 до 2,0 и характеристическую вязкость в интервале от 3 до 300 мл/г, где углерод, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида проявляет скорость ядерного превращения 14C в 14N в интервале от 400 до 890 превращений в час на грамм углерода,

где, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид присутствует в количестве от 0,05 мас. % до 5,0 мас. % по отношению к суммарной массе твердых веществ в суспензии,

вязкость по Брукфильду (Brookfield) водной суспензии составляет от 50 до 1500 мПа⋅с при 20°C, и

содержание твердых веществ в суспензии составляет от более чем 50 до 82 мас. % по отношению к суммарной массе суспензии.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, предлагается способ получения водной суспензии, включающий следующие стадии:

a) получение минерального пигментного материала,

b) предоставление воды,

c) получение, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, имеющего степень карбоксилирования в интервале от 0,6 до 2,0 и характеристическую вязкость в интервале от 3 до 300 мл/г, где углерод, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида проявляет скорость ядерного превращения ¹⁴C в ¹⁴N в интервале от 400 до 890 превращений в час на грамм углерода,

d) контакт минерального пигментного материала, полученного на стадии (a), и/или, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, полученного на стадии (c), с водой, полученной на стадии (b), и

e) контакт, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, полученного на стадии (c), и минерального пигментного материала до и/или в течение и/или после стадии (d) и регулирование содержания твердых веществ в полученной суспензии таким образом, что оно составляет от более чем 50 до 82 мас. % по отношению к суммарной массе суспензии,

где, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид добавляется в количестве от 0,05 мас. % до 5,0 мас. % по отношению к суммарной массе твердых веществ в суспензии, и таким образом, что вязкость по Брукфильду водной суспензии составляет от 50 до 1500 мПа⋅с при 20°C.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, предлагается водная суспензия, содержащая:

минеральный пигментный материал, и

по меньшей мере, один модифицированный полисахарид, имеющий степень карбоксилирования в интервале от 0,6 до 2,0 и характеристическую вязкость в интервале от 3 до 300 мл/г, где углерод, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида проявляет скорость ядерного превращения ¹⁴C в ¹⁴N в интервале от 400 до 890 превращений в час на грамм углерода и где модифицированный полисахарид поступает при концентрации от 10 до 45 мас. %

где, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид присутствует в количестве от 0,05 мас. % до 5,0 мас. % по отношению к суммарной массе твердых веществ в суспензии,

вязкость по Брукфильду водной суспензии составляет от 50 до 1500 мПа⋅с при 20°C, и

содержание твердых веществ в суспензии составляет от более чем 50 до 82 мас.% по отношению к суммарной массе суспензии.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, предлагается способ получения водной суспензии, включающий следующие стадии:

a) получение минерального пигментного материала,

b) предоставление воды,

c) получение, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, имеющего степень карбоксилирования в интервале от 0,6 до 2,0 и характеристическую вязкость в интервале от 3 до 300 мл/г, где углерод, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида проявляет скорость ядерного превращения ¹⁴C в ¹⁴N в интервале от 400 до 890 превращений в час на грамм углерода, и где модифицированный полисахарид поступает при концентрации от 10 до 45 мас. %,

d) контакт минерального пигментного материала, полученного на стадии (a), и/или, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, полученного на стадии (c), с водой, полученной на стадии (b), и

e) контакт, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, полученного на стадии (c), и минерального пигментного материала до и/или в течение и/или после стадии (d) и регулирование содержания твердых веществ в полученной суспензии таким образом, что оно составляет от более чем 50 до 82 мас. % по отношению к суммарной массе суспензии,

где, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид присутствует в количестве от 0,05 мас. % до 5,0 мас. % по отношению к суммарной массе твердых веществ в суспензии, и таким образом, что вязкость по Брукфильду водной суспензии составляет от 50 до 1500 мПа⋅с при 20°C.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, предлагается применение, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида в качестве диспергирующего вещества и/или диспергатора, где, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид имеет степень карбоксилирования в интервале от 0,6 до 2,0, и имеет характеристическую вязкость в интервале от 3 до 300 мл/г, и где углерод, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида проявляет скорость ядерного превращения ¹⁴C в ¹⁴N в интервале от 400 до 890 превращений в час на грамм углерода.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, предлагается применение, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида в качестве диспергирующего вещества и/или диспергатора, где, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид имеет степень карбоксилирования в интервале от 0,6 до 2,0 и имеет характеристическую вязкость в интервале от 3 до 300 мл/г, где углерод, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида проявляет скорость ядерного превращения ¹⁴C в ¹⁴N в интервале от 400 до 890 превращений в час на грамм углерода, поступает при концентрации от 10 до 45 мас. %.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, предлагается применение водной суспензии согласно настоящему изобретению в производстве бумаги, пластмассы, краски, продуктов питания, кормов, фармацевтических изделий, питьевой воды и/или в сельском хозяйстве.

Предпочтительные варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно одному варианту осуществления, минеральный пигментный материал представляет собой содержащий карбонат кальция материал, в качестве которого предпочтительно выбираются карбонат кальция, содержащие карбонат кальция минералы, смешанные наполнители на основе карбонатов или их смеси. Согласно другому варианту осуществления, карбонат кальция представляет собой тонкодисперсный карбонат кальция, осажденный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция или их смеси. Согласно следующему варианту осуществления, минеральный пигментный материал присутствует в форме частиц, имеющих массовый медианный 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.

Согласно одному варианту осуществления, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид представляет собой карбоксиметильное производное и/или карбоксиметилгидроксипропильное производное и/или карбоксиметилгидроксиэтильное производное, которые образуют полисахарид, анионный крахмал, анионный гуар, или их смесь, предпочтительно, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид представляет собой карбоксиметилцеллюлозу. Согласно другому варианту осуществления, углерод, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида проявляет скорость ядерного превращения ¹⁴C в ¹⁴N в интервале от 550 до 850 превращений в час на грамм углерода. Согласно следующему варианту осуществления, степень карбоксилирования, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида находится в интервале от 0,8 до 1,9, предпочтительно от 0,9 до 1,7, и предпочтительнее от 1,0 до 1,6. Согласно следующему варианту осуществления, характеристическая вязкость, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида находится в интервале от 5 до 220 мл/г, и предпочтительно от 10 до 200 мл/г.

Согласно одному варианту осуществления, карбоксильные группы, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, по меньшей мере, частично нейтрализуют один или несколько однозарядных и/или один или несколько многозарядных катионов, в качестве которого предпочтительно выбираются Li⁺, Na⁺, K⁺, Sr²⁺, Ca2+, Mg²⁺ или их смеси. Согласно другому варианту осуществления, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид присутствует в количестве от 0,1 до 3 мас. %, предпочтительно от 0,2 до 2,0 мас. %, предпочтительнее от 0,25 до 1,5 мас. % и наиболее предпочтительно от 0,5 до 1,25 мас. % по отношению к суммарной массе твердых веществ в суспензии.

Согласно одному варианту осуществления, вязкость по Брукфильду водной суспензии составляет от 80 до 1000 мПа·с при 20°C, и предпочтительно от 100 и 700 мПа⋅с при 20°C. Согласно другому варианту осуществления, содержание твердых веществ в суспензии составляет от 55 до 80 мас. %, предпочтительно 60 до 79 мас. % и предпочтительнее от 65 до 78 мас. % по отношению к суммарной массе суспензии.

Согласно одному варианту осуществления, характеристическая вязкость, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, изготовленного на стадии (c), регулируется посредством добавления, по меньшей мере, пероксида водорода, предпочтительно в щелочной среде, необязательно в присутствии пероксида щелочного металла, в течение от двух до пяти стадий. Согласно другому варианту осуществления, карбоксильные группы, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, по меньшей мере, частично нейтрализуются посредством добавления до и/или в течение и/или после технологической стадии (e) одного или нескольких однозарядных и/или многозарядных катионов, в качестве которого предпочтительно выбираются Li⁺, Na⁺, K⁺, Sr²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ или их смесь, и наиболее предпочтительно выбирается Ca²⁺, который добавляется в форме Ca(OH)₂ в суспензии и/или растворе. Согласно следующему варианту осуществления, карбоксильные группы, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида, по меньшей мере, частично нейтрализуются посредством добавления до и/или в течение и/или после технологической стадии (e) одного или нескольких многозарядных катионов, полученных in citu, посредством добавления кислоты, предпочтительно H₃PO₄, и/или кислой реакционноспособной соли, такой как NaH₂PO₄, предпочтительно CaHPO₄, и/или, по меньшей мере, одного частично нейтрализованного полисахарида.

Согласно одному варианту осуществления, способ дополнительно включает стадию (f) измельчения суспензии, полученной на стадии (e).

Согласно одному варианту осуществления, водная суспензия используется для уменьшения воздействия солнечного света и ультрафиолетового излучения на листья растений.

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

Во всем тексте настоящего документа "степень карбоксилирования" определяется по отношению к суммарному количеству гидроксильных групп на одно немодифицированное мономерное звено исходного полисахарида.

"Тонкодисперсный карбонат кальция" (GCC) в значении настоящего изобретения представляет собой карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор, кальцит или мел, и подвергнутый влажной и/или сухой обработке, такой как измельчение, просеивание и/или фракционирование, где используется, например, циклон или классификатор.

Термин "характеристическая вязкость" при использовании в контексте настоящего изобретения представляет собой меру способности полимера в растворе повышать вязкость раствора и выражается в мл/г.

Для цели настоящего изобретения "минеральный пигмент" представляет собой неорганическое вещество, которое является твердым при комнатной температуре, т.е. при температуре, составляющей 20°C±2°C, не растворяется в воде, т.е. менее чем 1 мас. % вещества растворяется в воде при комнатной температуре, а также имеет определенный химический состав и может быть кристаллическим или аморфным, или их смеси.

"Минеральный пигментный материал" в значении настоящего изобретения может означать материалы, такие как карбонат кальция, в том числе кальцит, мрамор, известняк и мел, тальк, доломит, слюда, диоксид титана, тригидроксид алюминия, такой как гиббсит, байерит, гидроксид магния, такой как брусит, гидромагнезит и т.д.

"Модифицированный карбонат кальция" (MCC) в значении настоящего изобретения может означать природный тонкодисперсный или осажденный карбонат кальция с внутренней структурной модификацией или продукт поверхностной реакции.

"Модифицированные полисахариды" в значении настоящего изобретения представляют собой полисахариды, где, по меньшей мере, часть гидроксильных групп являются карбоксилированными. Кроме того, модифицированные полисахариды могут содержать другие модификации, такие как альдегидные группы или модификации по отношении к молекулярной массе, которую косвенно выражает характеристическая вязкость.

Во всем тексте настоящего документа "размер частиц" минерального пигментного материала или карбоната кальция в качестве продукта описывает его распределение частиц по размерам. Значение dx представляет собой диаметр, по отношению к которому x мас. % частиц имеют диаметр, составляющий менее чем dx. Это означает, что величина d20 представляет собой размер частиц, относительно которого 20 мас. % всех частиц имеют меньший размер, и величина d75 представляет собой размер частиц, относительно которого 75 мас.% всех частиц имеют меньший размер. Таким образом, значение d50 представляет собой массовый медианный размер частиц, т.е. 50 мас. % всех частиц имеют размер, который составляет больше или меньше, чем данный медианный размер частиц. Для цели настоящего изобретения, размер частиц выражается как массовый медианный размер частиц d50, если не определено другое условие. Для определения массового медианного размера частиц, у которых значение d50 составляет от 0,2 до 5 мкм, можно использовать устройство Sedigraph 5100 от компании Micromeritics (США).

"Осажденный карбонат кальция" (PCC) в значении настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, получаемый, как правило, посредством осаждения в результате реакции диоксида углерода и извести в водной среде или посредством осаждения источников ионов кальция и карбоната в воде. Осажденный карбонат кальция может представлять собой фатерит, кальцит или арагонит.

Во всем тексте настоящей заявки и формулы изобретения "скорость ядерного превращения углерода ¹⁴C в ¹⁴N" модифицированного полисахарида измеряется с использованием традиционных способов анализа скорости ядерного превращения углерода ¹⁴C в ¹⁴N, которые известны в настоящее время. Данные способы осуществляются на основе стадии изготовления, представляющей собой термическое разложение при высокой температуре, составляющей приблизительно 1000°C, в процессе сжигания или прокаливания анализируемого образца, после которого осуществляется сбор высвобождающегося диоксида углерода, который захватывается при низкой температуре для его восстановления в процессе каталитического гидрирования до атомов элементарного углерода, состав которых в отношении изотопов ¹³C/¹²C и ¹⁵N/¹⁴N, а также изотопов ¹⁴C измеряется с помощью масс-спектрометра.

Во всем тексте настоящей заявки и формулы изобретения "скорость ядерного превращения углерода ¹⁴C в ¹⁴N" модифицированного полисахарида определяется согласно описанию, например, в стандарте ASTM D 6866 "Определение содержания твердых, жидких и газообразных образцов на биологической основе с использованием радиоуглеродного анализа". Скорость ядерного превращения углерода ¹⁴C в ¹⁴N выражается в числе распадов в час на грамм.

Для цели настоящего изобретения термин "вязкость" означает вязкость по Брукфильду. Вязкость по Брукфильду измеряют, используя вискозиметр Брукфильда типа RVT при 20°C ± 2°C и 100 об/мин, и выражают в мПа⋅с.

"Суспензия" или "взвесь" в значении настоящего изобретения содержит нерастворимые твердые вещества и воду и необязательные дополнительные добавки, причем она обычно содержит в больших количествах твердые вещества, и, таким образом, она является более вязкой и может иметь более высокую плотность, чем жидкость, из которой она образуется.

В том случае, где термин "содержащий" используется в настоящем описании и формуле изобретения, он не исключает другие элементы. Для целей настоящего изобретения, термин "состоящий из" рассматривается как предпочтительный вариант термина "содержащий". Если далее определяется, что группа содержит, по меньшей мере, определенное число вариантов осуществления, это также следует понимать как описание группы, которая предпочтительно состоит только из этих вариантов осуществления.

В том случае, где термин неопределенный или определенный артикль, например, "a", "an" или "the", используется в отношении существительного в единственном числе, это включает множественное число данного существительного, если не определено какое-либо другое условие.

Такие термины, как "получаемый" или "определяемый" и "полученный" или "определенный" используются взаимозаменяемым образом. Это означает, например, что, если иное условие четко не продиктовано контекстом, термин "полученный" не предназначается для указания того, что, например, вариант осуществления должен быть получен, например, посредством последовательности стадий, которые перечисляются после термина "полученный", хотя такое ограниченное понимание всегда включается терминами "полученный" или "определенный" в качестве предпочтительного варианта осуществления.

Согласно настоящему изобретению, водная суспензия содержит минеральный пигментный материал, и, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид, где, по меньшей мере, один модифицированный полисахарид имеет степень карбоксилирования в интервале от 0,6 до 2,0, имеет характеристическую вязкость в интервале от 3 до 300 мл/г, и присутствует в количестве от 0,05 мас. % до 5,0 мас. % по отношению к суммарной массе твердых веществ в суспензии. Углерод, по меньшей мере, одного модифицированного полисахарида проявляет скорость ядерного превращения ¹⁴C в ¹⁴N в интервале от 400 до 890 превращений в час на грамм углерода. Вязкость по Брукфильду водной суспензии составляет от 50 до 1500 мПа⋅с при 20°C, и содержание твердых веществ в суспензии составляет от более чем 50 до 82 мас. % по отношению к суммарной массе суспензии.

В следующем описании и представлении предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения водная суспензия будет определена более подробно. Следует понимать, что эти технические подробности и варианты осуществления также распространяются на способ изготовления суспензий и их использование согласно настоящему изобретению.

Минеральный пигментный материал

Водная суспензия согласно настоящему изобретению содержит минеральный пигментный материал.

Примеры подходящих минеральных пигментных материалов представляют собой карбонат кальция, такой как кальцит, мрамор, известняк и мел, тальк, доломит, слюда или диоксид титана, гидроксид алюминия и гидроксид магния.

Согласно одному варианту осуществления, минеральный пигментный материал представляет собой содержащий карбонат кальция материал, в качестве которого предпочтительно выбираются карбонат кальция, содержащие карбонат кальция минералы, смешанные наполнители на основе карбонатов или их смеси.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, минеральный пигментный материал представляет собой карбонат кальция. В качестве карбоната кальция могут выбираться тонкодисперсный карбонат кальция, также называемый "тяжелый карбонат кальция", осажденный карбонат кальция, также называемый "легкий карбонат кальция", модифицированный карбонат кальция или их смеси.

Тонкодисперсный (или природный) карбонат кальция (GCC) означает встречающуюся в природе форму карбоната кальция, которую добывают из осадочных горных пород, таких как известняк или мел, или из метаморфических мраморных пород. Как известно, карбонат кальция существует в полиморфных модификациях трех типов, включая кальцит, арагонит и фатерит. Кальцит, наиболее распространенная кристаллическая полиморфная модификация, рассматривается как наиболее устойчивая кристаллическая форма карбоната кальция. Менее распространенным является арагонит, который имеет состоящую из отдельных или соединенных в кластеры игл орторомбическую кристаллическую структуру. Фатерит представляет собой наиболее редкую полиморфную модификацию карбоната кальция, которая, как правило, оказывается неустойчивой. Тонкодисперсный карбонат кальция составляет почти исключительно полиморфная модификация кальцита, которая является тригонально-ромбоэдрической и представляет собой наиболее устойчивую из полиморфных модификаций карбонат кальция. Термин "источник карбоната кальция" в значении настоящего изобретения определяется как встречающийся в природе минеральный материал, из которого получают карбонат кальция. Источник карбоната кальция может содержать и другие встречающиеся в природе компоненты, такие как карбонат магния, алюмосиликаты и т.д.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, в качестве источника тонкодисперсного карбоната кальция (GCC) выбираются мрамор, мел, кальцит, доломит, известняк или их смеси. Предпочтительно в качестве источника тонкодисперсного карбоната кальция выбираются мрамор и доломитовый мрамор.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, GCC получают в процессе сухого измельчения. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения GCC получают, осуществляя влажное измельчение и необязательное последующее высушивание.

Как правило, стадию измельчения можно осуществлять, используя любое традиционное устройство для измельчения, например, в таких условиях, что измельчение происходит преимущественно в результате ударов вторичных предметов, т.е. используя одно или несколько из следующих устройств: шаровая мельница, стержневая мельница, вибрационная мельница, валковая дробилка, центробежная ударная мельница, вертикальная шаровая мельница, фрикционная мельница, штифтовая мельница, молотковая мельница, мельница для тонкого размола, измельчитель, дезинтегратор, ножевидный режущий инструмент, или такое другое оборудование, которое известно специалисту в данной области техники. В том случае, где содержащий карбонат кальция минеральный материал представляет собой влажный тонкодисперсный содержащий карбонат кальция минеральный материал, стадию измельчения можно осуществлять в таких условиях, в которых происходит самоизмельчение, и/или можно использовать горизонтальную шаровую мельницу и/или такие другие способы, которые известны специалисту в данной области техники. После влажной обработки тонкодисперсный содержащий карбонат кальция минеральный материал, полученный таким способом, можно промывать и обезвоживать, используя хорошо известные способы, например, такие как флокуляция, фильтрация или принудительное испарение перед высушиванием. Последующий процесс высушивания можно проводить, осуществляя одну стадию, такую как распылительное высушивание, или, по меньшей мере, две стадии. Кроме того, такой минеральный материал обычно проходит стадию обогащения (такую как стадия флотации, обесцвечивания или магнитного разделения) для отделения примесей.

Согласно одному варианту осуществления, содержащий карбонат кальция материал представляет собой тонкодисперсный карбонат кальция из одного источника. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий карбонат кальция материал представляет собой смесь двух или более тонкодисперсных карбонатов кальция, выбранных из различных источников тонкодисперсного карбоната кальция. Например, по меньшей мере, один тонкодисперсный карбонат кальция может содержать один GCC, полученный из доломита, и один GCC, полученный из мрамора.

Согласно другому варианту осуществления, содержащий карбонат кальция материал представляет собой тонкодисперсный карбонат кальция из единственного источника. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий карбонат кальция материал представляет собой смесь двух или более тонкодисперсных карбонатов кальция, полученных из различных источников тонкодисперсного карбоната кальция.

"Осажденный карбонат кальция" (PCC) в значении настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, как правило, полученный в результате осаждения после реакции диоксида углерода и извести в водной среде или в результате осаждения после реакции источников ионов кальция и карбоната в воде, или в результате осаждения из раствора после реакции ионов кальция и карбоната, например, CaCl₂ и Na₂CO₃. Следующие возможные способы производства PCC представляют собой известково-содовый способ или способ Сольве (Solvay), согласно которому PCC образуется как побочный продукт в производстве аммиака. Осажденный карбонат кальция существует в трех основных кристаллических формах (кальцит, арагонит и фатерит), а также существуют многочисленные различные полиморфные модификации (формы кристаллов) для каждой из этих кристаллических форм. Кальцит имеет тригональную структуру, содержащую типичные формы кристаллов, такие как скаленоэдрическая (S-PCC), ромбоэдрическая (R-PCC), шестиугольная призматическая, пинакоидальная, коллоидная (C-PCC), кубическая и призматическая (P-PCC). Арагонит имеет орторомбическую структуру, содержащую в качестве типичных форм кристаллов сдвоенные шестиугольные призматические кристаллы, а также широкое разнообразие, включающее тонкие удлиненные призматические, изогнутые пластинчатые, острые пирамидальные, долотообразные, разветвленные, кораллобразные и червеобразные формы кристаллов. Фатерит принадлежит к гексагональной кристаллической системе. Полученную суспензию PCC можно подвергать механическому обезвоживанию и высушиванию.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий карбонат кальция материал представляет собой один осажденный карбонат кальция. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий карбонат кальция материал содержит смесь двух или более осажденных карбонатов кальция, выбранных из различных кристаллических форм и различных полиморфных модификаций осажденного карбоната кальция. Например, по меньшей мере, один осажденный карбонат кальция может содержать один PCC, выбранный из S-PCC, и один PCC, выбранный из R-PCC.

Согласно другому варианту осуществления, содержащий карбонат кальция материал представляет собой единственный осажденный карбонат кальция. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий карбонат кальция материал представляет собой смесь двух или более осажденных карбонатов кальция, выбранных из различных кристаллических форм и различных полиморфных модификаций осажденного карбоната кальция.

Модифицированный карбонат кальция может представлять собой природный тонкодисперсный или осажденный карбонат кальция с модифицированной поверхностной и/или внутренней структурой, например, карбонат кальция можно обрабатывать или покрывать его поверхность гидрофобизирующим веществом для обработки, таким как, например, алифатическая карбоновая кислота или силоксан. Карбонат кальция можно обрабатывать или покрывать, делая его катионным или анионным, используя, например, полиакрилат натрия или хлорид полидиаллилдиметиламмония (DADMAC). Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, модифицированный карбонат кальция представляет собой карбонат кальция с обработанной реактивами поверхностью.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий карбонат кальция материал представляет собой один модифицированный карбонат кальция. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий карбонат кальция материал представляет собой смесь двух или более модифицированных карбонатов кальция, имеющих различные модификации поверхностной и/или внутренней структуры.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий карбонат кальция материал составляет единственный модифицированный карбонат кальция. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, содержащий карбонат кальция материал состоит из смеси двух или более модифицированных карбонатов кальция, имеющих различные модификации поверхностной и/или внутренней структуры.

Согласно другому варианту осуществления, содержащий карбонат кальция материал представляет собой смесь, содержащую тонкодисперсный карбонат кальция и/или осажденный карбонат кальция и/или модифицированный карбонат кальция.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, содержащие карбонат кальция минералы представляют собой доломит.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, в качестве смешанных наполнителей на основе карбонатов выбираются содержащие кальций и магний вещества или их аналоги или производные, разнообразные вещества, такие как глина или тальк или их аналоги или производные, а также смеси этих наполнителей, такие как, например, содержащие тальк и карбонат кальция или карбонат кальция и каолин смеси, или смеси, в которых содержатся природный карбонат кальция и гидроксид алюминия, слюда, или синтетические или натуральные волокна, или комбинированные минеральные структуры, такие как содержащие тальк и карбонат кальция, или тальк и диоксид титана, или карбонат кальция и дио