Способ улучшения гранулометрического состава частиц содержащего карбонат кальция материала

Способ улучшения гранулометрического состава частиц содержащего карбонат кальция материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу получения водной суспензии, включающей по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал. Кроме того, изобретение относится к применению содержащего карбонат кальция материала, получаемого соответствующим изобретению способом, в областях производства бумаги и картона, в косметических средствах, в материалах для гидроизоляции и герметиках, в клеевых материалах, в красках и покрытиях, в волокнистых материалах, в пластических материалах, или, в общем, для замены PCC (=осажденного карбоната кальция).

Карбонат кальция широко используется в бумажной промышленности в качестве наполняющего компонента в бумаге. Он представляет собой недорогой наполнитель с высокой светлотой, применяемый для повышения степени белизны и матовости листа. Его применение резко возросло в последние десятилетия вследствие перехода от кислотного к щелочному бумажному производству на бумажных фабриках. Карбонат кальция известен как существующий в природных минералах, а также в виде искусственно производимых продуктов. В бумажной промышленности применяются как природные, так и синтетические карбонаты кальция. Кроме их использования в бумажной промышленности, карбонаты кальция также применяются для разнообразных иных целей, например, в качестве наполнителя или пигмента в производстве красок, и в качестве функционального наполнителя для изготовления пластических материалов, пластизолей, герметизирующих соединений, печатных красок, резины, зубной пасты, косметических средств, для использования в сельском хозяйстве, и т.д.

Природный карбонат кальция, как правило, размалывают до малоразмерных частиц перед его использованием в бумаге или прочих вариантах применения.

Однако для многих вариантов применения желателен карбонат кальция, имеющий низкую удельную площадь поверхности по BET (Брунауэру-Эммету-Теллеру) и узкое распределение частиц по размеру при низком содержании мелких фракций, так как эти характеристики обычно придают хорошие механические и оптические свойства, такие как глянец, полимерному продукту, включающему такой карбонат кальция. Кроме того, узкий гранулометрический состав при низкой удельной площади поверхности по BET является благоприятным для изделий на основе гидрофобизированного карбоната кальция, типично используемого для изготовления пластических материалов, поскольку может быть снижено количество, например, стеариновой кислоты, которая может использоваться в качестве гидрофобизирующего агента для получения таких гидрофобизированных продуктов. В дополнение к этому, указанное узкое распределение частиц по размеру при низкой удельной площади поверхности по BET также оказывает положительное влияние на суспензии карбоната кальция, поскольку может быть сокращено количество диспергаторов, часто применяемых для диспергирования карбоната кальция в суспензии.

В этом отношении в технологии являются общеизвестными способы сокращения удельной площади поверхности по BET и сужения гранулометрического состава частиц. Например, патентный документ US 5,269,818 А относится к способу термического старения, который приспособлен для производства больших количеств суспензии подвергнутого термическому старению карбоната кальция. Способ включает стадии, в которых инициируют термическое старение карбоната кальция, имеющего более высокую удельную площадь поверхности, чем около 15 м²/г, нагреванием его до температуры старения от около 40°С до около 100°С; корректируют значение рН карбоната кальция при температуре старения до около 6,5 таким путем, как добавление диоксида углерода; добавляют к карбонату кальция гидроксид щелочного металла при температуре старения для повышения величины рН до уровня от около 9,5 до около 12,0; выдерживают карбонат кальция при температуре старения в течение достаточного времени для обеспечения перегруппировки морфологии карбоната кальция до конечной формы; и прекращают термическое старение для фиксирования морфологии карбоната кальция в конечной форме. Патентный документ US 2002/0155055 А1 относится к композициям измельченного карбоната кальция, имеющим узкие распределения частиц по размеру, и к способу получения композиций. Способ включает формирование по существу не содержащей диспергатор суспензии карбоната кальция, мокрое размалывание суспензии и старение суспензии. Старение производится при температурах ниже 40°С.

Однако эти способы имеют тот недостаток, что такие процессы старения обычно занимают много времени. Например, в патентном документе US 5,269,818 А описывается, что, когда исходный материал карбоната кальция имеет первоначальный гранулометрический состав от около 0,01 до около 0,5 мкм, и имеет высокую чистоту, продолжительность старения является такой короткой, как около 60 минут, тогда как для исходного материала карбоната кальция, имеющего больший начальный размер агломерированных частиц от около 0,5 до около 2 мкм, и/или содержащего загрязняющие примеси вплоть до около 5 весовых процентов, продолжительность термического старения может быть столь длительной, как 24 часа. Подобно этому, патентный документ US 2002/0155055 А1 описывает, что старение будет длиться около 24 часов.

Еще один способ получения содержащего карбонат кальция материала с узким распределением частиц по размеру описан в неопубликованной во время подачи настоящей заявки Европейской патентной заявке (заявка номер: 13192156.1, поданная 13 ноября 2013 года) того же заявителя, как и для настоящей заявки. Указанный способ включает стадии, в которых а) создают по существу не содержащую диспергатор водную суспензию по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, b) предварительно нагревают суспензию из стадии а) до температуры от 40 до 95°С при давлении окружающей среды, с) приводят водную суспензию из стадии а) до и/или во время и/или после стадии b) предварительного нагревания в контакт по меньшей мере с одним основанием для получения водной суспензии, имеющей измеренное при температуре 25°С значение рН ≥9,0, и d) проводят мокрое размалывание предварительно нагретой суспензии из стадии b) или из стадии с) по меньшей мере в одной стадии измельчения для получения водной суспензии по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, имеющего отношение частиц, имеющих величину d₈₀ среднего размера частиц, к частицам, имеющим величину d₂₀ среднего размера частиц, [d₈₀/d₂₀], ≤2,50.

По-прежнему в технологии существует потребность в создании альтернативных способов получения содержащего карбонат кальция материала, имеющего узкое распределение частиц по размеру, низкую чувствительность к поглощению влаги и низкую удельную площадь поверхности по BET, причем такой способ должен быть простым и недорогим, не иметь строгих ограничений в плане грубозернистости исходного материала, в то же время избегая применения занимающих много времени стадий старения после измельчения, или по меньшей мере с сокращением продолжительности старения.

Соответственно этому, цель настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованного способа получения содержащего карбонат кальция материала, имеющего улучшенное или оптимизированное узкое распределение частиц по размеру при низком количестве мелких фракций. Еще одну цель настоящего изобретения можно видеть в создании способа получения содержащего карбонат кальция материала, имеющего сниженные или оптимизированные значения удельной площади поверхности по BET. Дополнительная цель настоящего изобретения может представляться в создании способа получения содержащего карбонат кальция материала, имеющего улучшенные или оптимизированные оптические свойства, такие как матовость и светлость, и характеристики светорассеяния и механические характеристики. Еще одну цель настоящего изобретения можно видеть в создании способа получения содержащего карбонат кальция материала, доступного в виде частично обезвоженного или высушенного содержащего карбонат кальция материала. Еще одна дополнительная цель настоящего изобретения может представляться в создании способа получения подвергнутого мокрому измельчению карбоната кальция, который может быть исполнен простым и недорогим путем. В качестве еще одной цели настоящего изобретения можно рассматривать создание способа, несущественно ограниченного в отношении грубозернистости исходного материала. О дополнительных целях можно заключить из нижеследующего описания изобретения.

Для удовлетворения вышеуказанной(-ных) потребности(-тей) представлен способ согласно предмету изобретения, определенному здесь в пункте 1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты исполнения соответствующего изобретению способа определены в соответственных зависимых пунктах формулы изобретения и в описании.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, представлен способ получения водной суспензии, включающей по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, причем способ включает следующие стадии, в которых:

а) создают по существу не содержащую диспергатор водную суспензию по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, и

b) предварительно нагревают суспензию из стадии а) до температуры от 40 до 95°С при давлении окружающей среды, и

с) проводят мокрое размалывание предварительно нагретой суспензии по меньшей мере в одной стадии измельчения для получения водной суспензии по меньшей мере одного подвергнутого мокрому размалыванию содержащего карбонат кальция материала, и

d) приводят водную суспензию до и/или во время и/или после стадии с) мокрого размалывания, и/или до и/или во время и/или после стадии е) удаления, в контакт по меньшей мере с одним основанием для получения водной суспензии, имеющей значение рН, измеренное при температуре 25°С, на уровне ≥9,0, и

е) удаляют по меньшей мере часть частиц с диаметром >20 мкм в водной суспензии по меньшей мере одного подвергнутого мокрому размалыванию содержащего карбонат кальция материала, и

f) выдерживают водную суспензию, полученную после стадии е) удаления, при температуре от 70 до 140°С в течение периода времени от 0,25 до 8 часов, для получения водной суспензии по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, имеющего отношение частиц, имеющих величину d₈₀ среднего размера частиц, к частицам, имеющим величину d₂₀ среднего размера частиц, [d₈₀/d₂₀], в диапазоне от 1,5 до 4,0.

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что вышеуказанный способ позволяет эффективно и контролируемо получать содержащий карбонат кальция материал, имеющий улучшенное или оптимизированное узкое распределение частиц по размеру при малом количестве мелких фракций, а также улучшенную или оптимизированную удельную площадь поверхности по BET. В соответствии со способом согласно настоящему изобретению, содержащий карбонат кальция материал, имеющий улучшенные или оптимизированные оптические свойства и характеристики светорассеяния, а также механические характеристики, может быть получен напрямую простым и недорогим путем. Также было найдено, что содержащий карбонат кальция материал, который может быть получен соответствующим изобретению способом, также является особенно пригодным для применения в пластических материалах благодаря его хорошим механическим свойствам. Более конкретно, авторы настоящего изобретения нашли, что распределение частиц по размеру, а также удельная площадь поверхности по BET содержащего карбонат кальция материала, полученного указанным способом, могут быть улучшены или оптимизированы специальным размалыванием предварительно нагретой суспензии содержащего карбонат кальция материала, характеризуемой значением рН ≥9,0. Дополнительные необходимые стадии соответствующего изобретению способа предусматривают частичное удаление очень крупнозернистых частиц и специальную стадию заданного созревания или выдерживания.

Должно быть понятно, что для целей настоящего изобретения приведенные ниже термины имеют следующие значения:

«Суспензия» или «взвесь» в смысле настоящего изобретения включает нерастворимые твердые вещества и воду, и, необязательно, дополнительные добавки, и обычно содержит большие количества твердых веществ, и тем самым является более вязкой и, как правило, имеет более высокую плотность, чем жидкость, из которой она сформирована.

Термин «содержащий карбонат кальция материал» в смысле настоящего изобретения подразумевает по меньшей мере 40,0 вес.% карбоната кальция, в расчете на общий сухой вес содержащего карбонат кальция материала. Содержащий карбонат кальция материал предпочтительно включает по меньшей мере 60,0 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 80,0 вес.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 85,0 вес.%, даже более предпочтительно по меньшей мере 90,0 вес.%, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 95,0 вес.%, например, по меньшей мере 98,0 вес.% карбоната кальция, в расчете на общий сухой вес содержащего карбонат кальция материала.

«Чувствительность к поглощению влаги» материала имеет отношение к количеству влаги, поглощаемой на поверхности указанного материала в пределах определенного времени при воздействии атмосферы с заданной влажностью, и выражается в мг/г. «Нормализованная чувствительность к поглощению влаги» материала также подразумевает количество влаги, поглощенной на поверхности указанного материала в пределах определенного времени при воздействии атмосферы с заданной влажностью, и выражается в мг/м². Чувствительность к поглощению влаги может быть определена в мг влаги/г после воздействия атмосферы с относительной влажностью 10 и 85%, соответственно, в течение каждых 2,5 часов при температуре +23°С (±2°С). Для этой цели образец сначала выдерживают в атмосфере с 10%-ной относительной влажностью в течение 2,5 часов, затем атмосферу изменяют на атмосферу с 85%-ной относительной влажностью, в которой образец выдерживают в течение дополнительных 2,5 часов. Затем возрастание веса между воздействиями при 10%-ной и 85%-ной относительной влажности используют для расчета поглощения влаги в мг влаги/г образца. Значение чувствительности к поглощению влаги в мг/г, деленное на величину удельной площади поверхности в м² (по методу BET), соответствует нормализованной чувствительности к поглощению влаги, выражаемой в мг/м² образца.

Как используемые здесь, и как обычно определяемые в технологии, значение «d₈₀» и значение «d₂₀» определяют на основе измерений, проводимых с использованием анализатора размера частиц Sedigraph^TM III Plus фирмы Micromeritics Instrument Corporation (программное обеспечение для работы прибора, версия 1.04), и определяется как размер, при котором 80% и 20%, соответственно, массы частиц приходятся на частицы, имеющие диаметр, меньший или равный заданному значению. Аналогично, значение d₅₀ тем самым представляет собой «весовой медианный размер частиц», при котором 50 вес.% всех частиц является меньшими, чем указанный размер частиц. Метод и прибор известны квалифицированному специалисту и являются общеупотребительными для определения размера зерен наполнителей и пигментов. Например, размеры частиц, указываемые в пределах настоящей заявки, будучи меньшими, чем 20 мкм, могут быть определены на основе измерений, проводимых с использованием анализатора Sedigraph^TM III Plus фирмы Micromeritics Instrument Corporation (программное обеспечение для работы прибора, версия 1.04). Метод и прибор известны квалифицированному специалисту и являются общеупотребительными для определения размера зерен наполнителей и пигментов. В случае размеров частиц на уровне 20 мкм или крупнее, для определения гранулометрического состава используют фракционное просеивание или мокрое ситование.

Термин «основание» в смысле настоящего изобретения подразумевает основание в соответствии с теорией Бренстеда-Лоури.

Выражение «давление окружающей среды» в смысле настоящего изобретения может иметь отношение к давлениям между 1000 и 1050 мбар (0,1-0,105 МПа).

Выражение «подвергнутый мокрому размалыванию содержащий карбонат кальция материал» в смысле настоящего изобретения подразумевает всякий содержащий карбонат кальция материал, который был получен способом, включающим по меньшей мере одну стадию размалывания в водной суспензии, причем содержание твердого вещества составляет между 20 и 80 вес.% для GCC (природного тонкодисперсного карбоната кальция) и между 2 и 98 вес.% для нанопродуктов или для PCC (осажденного карбоната кальция).

Там, где в настоящем описании и в пунктах формулы изобретения применяется термин «включающий», это не исключает других элементов. Для целей настоящего изобретения выражение «состоящий из» рассматривается как предпочтительный вариант выражения «содержащий». Если далее группа определяется как включающая по меньшей мере определенное число вариантов исполнения, это также должно пониматься как раскрытие группы, которая предпочтительно состоит только из этих вариантов исполнения.

Где применяется неопределенный или определенный артикль, когда подразумевается форма единственного числа, например, «a», «an» или «the», это включает множество таких существительных, если особо не оговаривается иное.

Такие термины, как «получаемый» или «определимый», и «полученный» или «определенный», используются взаимозаменяемо. Например, это означает, что, если контекст четко не оговаривает иного, термин «получен» не подразумевает указания на то, что, например, вариант исполнения должен быть получен, например, последовательностью стадий после термина «получен», даже если такое ограниченное понимание всегда предполагается терминами «получен» или «определен» как предпочтительный вариант исполнения.

Согласно второму аспекту, настоящее изобретение относится к применению содержащего карбонат кальция материала, получаемого соответствующим изобретению способом, в областях производства бумаги и картона, в косметических средствах, в материалах для гидроизоляции и герметиках, в клеевых материалах, в красках и покрытиях, в волокнистых материалах, в пластических материалах, или, в общем, для замены PCC. Более подробный список предпочтительных вариантов применения приведен ниже.

Должно быть понятно, что нижеследующие предпочтительные варианты исполнения, имеющие отношение к соответствующему изобретению способу первого аспекта, также применимы к применению согласно изобретению, как заявлено. Кроме того, нижеследующие предпочтительные варианты исполнения могут быть скомбинированы друг с другом согласно настоящему изобретению.

Согласно одному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, содержание частиц с диаметром частиц <1 мкм по меньшей мере в одном содержащем карбонат кальция материале, образованном в водной суспензии в стадии а), составляет между 30 и 90 вес.%, предпочтительно между 35 и 65 вес.%, и наиболее предпочтительно между 40 и 60 вес.%, в расчете на вес по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала. Соответствующий изобретению способ в особенности пригоден для обработки относительно грубозернистых исходных материалов.

Согласно еще одному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, образованный в водной суспензии в стадии а), представляет собой доломит и/или природный размолотый карбонат кальция (NGCC), такой как один или многие из мрамора, известняка и/или мела.

Согласно еще одному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, водная суспензия, образованная в стадии а), имеет содержание твердых веществ от 5,0 вес.% до 60,0 вес.%, предпочтительно от 10,0 вес.% до 55,0 вес.%, и наиболее предпочтительно от 15,0 вес.% до 50,0 вес.%, в расчете на совокупный вес водной суспензии.

Согласно еще одному дополнительному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, водную суспензию из стадии а) доводят в стадии b) предварительного нагревания до температуры от 50 до 95°С при давлении окружающей среды, предпочтительно от 60 до 90°С при давлении окружающей среды, и более предпочтительно от 75 до 85°С при давлении окружающей среды.

Стадию d) приведения в контакт согласно одному предпочтительному варианту исполнения соответствующего изобретению способа проводят после стадии е) удаления.

Согласно еще одному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, стадию d) приведения в контакт проводят так, что полученная водная суспензия имеет значение рН, измеренное при температуре 25°С, от 10,0 до 13,5, и предпочтительно от 11,0 до 13,0.

Согласно еще одному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, по меньшей мере одно основание в стадии d) приведения в контакт

а) добавляют в количестве ≥0,05 вес.%, предпочтительно ≥0,1 вес.%, более предпочтительно ≥0,2 вес.%, и наиболее предпочтительно от 0,2 до 1,0 вес.%, в расчете на общий сухой вес содержащего карбонат кальция материала, и/или

b) представляет собой по меньшей мере один гидроксид щелочного металла, выбранный из группы, включающей гидроксид лития, гидроксид натрия, гидроксид калия, и их смеси, и/или по меньшей мере один гидроксид щелочноземельного металла, выбранный из группы, включающей гидроксид магния, гидроксид кальция, и их смеси.

Согласно еще одному дополнительному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, стадию с) мокрого размалывания проводят при начальной температуре от 40 до 95°С, предпочтительно от 60 до 80°С, более предпочтительно от 65 до 75°С.

Кроме того, в способе согласно изобретению предпочтительно, чтобы стадия е) удаления проводилась с использованием центрифуги, по меньшей мере одного сита или дискового сепаратора, или их сочетания, для удаления >90 вес.% частиц с диаметром >100 мкм, и >70 вес.% частиц с диаметром >20 мкм, предпочтительно для удаления по существу всех частиц с диаметром >100 мкм, и >90 вес.% частиц с диаметром >20 мкм, в расчете на вес по меньшей мере одного подвергнутого мокрому размалыванию содержащего карбонат кальция материала.

Согласно еще одному дополнительному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, стадию f) выдерживания водной суспензии проводят при температуре от 75 до 130°С, и наиболее предпочтительно от 80 до 95°С, и/или в течение периода времени от 0,1 до 7 часов, предпочтительно от 0,5 до 3,5 часов, более предпочтительно от 0,75 до 2,5 часов, и наиболее предпочтительно от 1 до 2 часов.

Согласно еще одному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, водная суспензия, выдерживаемая в стадии f), имеет содержание твердых веществ от 5,0 вес.% до 60,0 вес.%, предпочтительно от 10,0 вес.% до 55,0 вес.%, более предпочтительно от 15,0 вес.% до 50,0 вес.%, и наиболее предпочтительно от 20,0 вес.% до 50,0 вес.%, в расчете на общий вес водной суспензии.

Кроме того, в способе согласно изобретению предпочтительно, чтобы отношение частиц, имеющих величину d₈₀ среднего размера частиц, к частицам, имеющим величину d₂₀ среднего размера частиц, [d₈₀/d₂₀], по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, полученного после стадии f) выдерживания, варьировало в диапазоне от 1,7 до 3,5, предпочтительно от 2,2 до 3,4.

Согласно еще одному дополнительному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, способ дополнительно включает стадию g) обезвоживания и, необязательно, высушивания водной суспензии, полученной в стадии е) или f), для удаления по меньшей мере части воды с получением частично обезвоженного содержащего карбонат кальция материала, или для получения высушенного содержащего карбонат кальция материала.

Согласно еще одному дополнительному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, к частично обезвоженному содержащему карбонат кальция материалу, полученному после стадии g), или к высушенному содержащему карбонат кальция материалу, добавляют воду, предпочтительно деминерализованную воду, для получения водной суспензии, и полученную водную суспензию вновь обезвоживают, предпочтительно механическим путем, предпочтительно процедуру добавления воды и обезвоживания повторяют два раза.

Согласно одному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, материал, полученный после стадии f) или стадии g), является деагломерированным, предпочтительно в штырьковой мельнице.

Кроме того, в способе согласно изобретению является предпочтительным нагревание полученного материала до температуры в диапазоне от 60 до 150°С, предпочтительно от 70 до 130°С, и наиболее предпочтительно от 80 до 110°С, для получения материала с общим содержанием влаги в диапазоне от 0,05 до 0,2 вес.%, предпочтительно от 0,01 до 0,1 вес.%, в расчете на общий вес содержащего карбонат кальция материала.

Согласно еще одному дополнительному варианту исполнения соответствующего изобретению способа,

а) частично обезвоженный содержащий карбонат кальция материал обрабатывают после стадии g) обезвоживания по меньшей мере одним диспергатором, и повторно разбавляют для получения водной суспензии, включающей диспергированный содержащий карбонат кальция материал, и/или

b) частично обезвоженный содержащий карбонат кальция материал и/или высушенный содержащий карбонат кальция материал обрабатывают до или после стадии g) обезвоживания или высушивания по меньшей мере одной насыщенной алифатической линейной или разветвленной карбоновой кислотой, и/или по меньшей мере одним монозамещенным янтарным ангидридом, и/или по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислотой, и/или солевым(-ми) реакционным(-ми) продуктом(-ами), и/или по меньшей мере одной смесью сложных эфиров фосфорной кислоты из одного или многих сложных моноэфиров фосфорной кислоты, и/или продуктами их реакций, и одним или многими сложными диэфирами фосфорной кислоты и/или продуктами их реакций, для получения гидрофобизированного содержащего карбонат кальция материала.

Согласно еще одному дополнительному варианту исполнения соответствующего изобретению способа, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, полученный в стадии f), имеет

а) удельную площадь поверхности по BET ≤15,0 м²/г, предпочтительно в диапазоне от 1,0 до 15,0 м²/г, более предпочтительно от 2,0 до 14,0 м²/г, и наиболее предпочтительно от 2,5 до 13,0 м²/г, и/или

b) более низкое отношение частиц, имеющих величину d₈₀ среднего размера частиц, к частицам, имеющим величину d₂₀ среднего размера частиц, [d₈₀/d₂₀], чем содержащий карбонат кальция материал, который получен идентичным образом, но без стадии b) предварительного нагревания и стадии d) приведения в контакт и/или стадии f) выдерживания.

Кроме того, в способе согласно изобретению является предпочтительным, чтобы по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, полученный в стадии g), имел

а) удельную площадь поверхности по BET ≤15,0 м²/г, предпочтительно в диапазоне от 1,0 до 15,0 м²/г, более предпочтительно от 2,0 до 14,0 м²/г, и наиболее предпочтительно от 2,5 до 13,0 м²/г, и/или

b) более низкое отношение частиц, имеющих величину d₈₀ среднего размера частиц, к частицам, имеющим величину d₂₀ среднего размера частиц, [d₈₀/d₂₀], чем содержащий карбонат кальция материал, который получен идентичным образом, но без стадии b) предварительного нагревания и стадии d) приведения в контакт и/или стадии f) выдерживания.

Соответствующее изобретению применение содержащего карбонат кальция материала, получаемого соответствующим изобретению способом, как было описано в вышеуказанном первом аспекте, включает применение в областях производства бумаги и картона, в косметических средствах, в материалах для гидроизоляции и герметиках, в клеевых материалах, в красках и покрытиях, предпочтительно в покрытиях днища кузова, или в пластических материалах, в текстильных и нетканых материалах, для волокнистых материалов, и для замены осажденного карбоната кальция, а также для использования в пластических материалах, выбираемого из группы, состоящей из вариантов применения в производстве пленок, предпочтительно раздувных пленок, воздухопроницаемых пленочных материалов, биаксиально ориентированных пленок, предпочтительно биаксиально ориентированных пленок, содержащих полиэтилентерефталат, полиамид, полиэтилен или полипропилен; гранулятов; в трубах; технических профилях; стеновых панелях; потолочных плитах; облицовочных панелях; изоляционных материалах для проводов и кабелей; листовых материалах; волокнистых материалах; в гибких упаковочных материалах для промышленного и бытового применения; предпочтительно рулонных материалов, пакетов, мешков, этикеток, оберток, мембран, усадочных оболочек и растягивающихся пленок; жесткой упаковки для промышленного и бытового применения, предпочтительно пластиковых бутылок, банок и контейнеров; строительных и конструкционных материалов, предпочтительно труб и кабелепроводов, облицовок и профилей, изоляционных материалов, уплотнений и прокладок; геотекстильных материалов; материалов для сельского хозяйства и садоводства, предпочтительно материалов для теплиц, пленок для мульчирования, для прокладки тоннелей, силосования, материалов для обертки тюков, коробок и ящиков; применения в перевозках и автомобильном транспорте, предпочтительно внутренних деталей, таких как приборные и дверные панели, консоли, стойки и опорные поверхности, наружных деталей, таких как облицовка бампера, крылья, двери в задней стенке, подкапотные детали, предпочтительно воздуховоды, воздухозаборные коллекторы, радиаторы и шланги системы охлаждения; для электрического и электронного оборудования, предпочтительно проигрывателей компакт-дисков, DVD-систем, персональных компьютеров и телевизоров, ноутбуков, планшетов, смартфонов, кухонных плит, холодильников и морозильников, стиральных машин, посудомоечных машин, инструментов и офисного оборудования; для применения в медицине и для охраны здоровья, предпочтительно одноразовых крышек, халатов, масок, хирургической одежды и бахил, драпировок, оберточных и упаковочных материалов, губок, перевязочных материалов и салфеток, постельного белья, одежды для защиты от заражения, одежды для обследования, лабораторных халатов, защитной одежды, диагностического медицинского оборудования и медицинских устройств; продуктов личной гигиены, предпочтительно поглощающих гигиенических изделий, детских пеленок, изделий женской гигиены и изделий для страдающих недержанием взрослых, салфеток, изделий для ухода за кожей, лент для депиляции; изделий для домашнего хозяйства и мебели, предпочтительно древесных композитных материалов, декоративных пленок, покрытий для пола, настилов, кухонной утвари, очистителей, средств для ухода за домашними животными, изделий для газонов и сада; игрушек, изделий для спорта и досуга, предпочтительно игрушечных домиков, детских строительных наборов, игрушечных автомобилей, оснастки для спорта и фитнеса, обуви, одежды и спортивной одежды, защитной оснастки, такой как шлемы и наколенники, спортивного оборудования и чемоданов. Пластический материал может представлять собой поливинилхлорид (PVC) для оконных профилей, труб, технических профилей, таких как короба для кабелей и проводов, стеновые, потолочные и облицовочные панели, или изоляция проводов.

Если не оговаривается иное, термин «высушивание» имеет отношение к процессу, согласно которому по меньшей мере часть воды удаляется из высушиваемого материала. Более того, «высушенный» материал может быть дополнительно охарактеризован по его общему содержанию влаги, которое, если не оговаривается иное, составляет 3,0 вес.%, предпочтительно в диапазоне от 0,05 до 0,2 вес.%, более предпочтительно в диапазоне от 0,01 до 0,1 вес.%, в расчете на общий вес содержащего карбонат кальция материала. Если не оговаривается иное, «общее содержание влаги» в материале может быть измерено согласно методу кулонометрического титрования по Карлу Фишеру десорбированием влаги в печи при температуре 220°С в течение 10 минут и непрерывным пропусканием ее через кулонометр Карла Фишера (кулонометрический титратор Mettler-Toledo KF Titrator C30, печь DO 0337) с использованием азота с расходом потока 100 мл/мин в течение 10 минут. В этом контексте нужно строить калибровочную кривую с использованием воды и рассчитывать по слепому опыту в потоке азота в течение 10 минут без образца.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, полученный в стадии f) и, необязательно, в стадии g), имеет а) удельную площадь поверхности по BET ≤15,0 м²/г, предпочтительно в диапазоне от 1,0 до 15,0 м²/г, более предпочтительно от 2,0 до 14,0 м²/г, и еще более предпочтительно от 2,5 до 13,0 м²/г, и наиболее предпочтительно от 2,5 до 4 м²/г, и/или с) более низкое отношение частиц, имеющих величину d₈₀ среднего размера частиц, к частицам, имеющим величину d₂₀ среднего размера частиц, [d₈₀/d₂₀], чем содержащий карбонат кальция материал, который получен мокрым размалыванием такой же суспензии из стадии а) до частиц подобного размера, но без стадии b) предварительного нагревания, и/или стадии d) приведения в контакт, и/или стадии f) выдерживания.

Как было отмечено выше, соответствующий изобретению способ получения водной суспензии, включающей по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, включает стадии а), b), c), d), e) и f). В последующем описании делаются ссылки на дополнительные подробности настоящего изобретения, и в особенности на вышеуказанные стадии соответствующего изобретению способа получения водной суспензии, включающей по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал. Квалифицированным специалистам в этой области технологии будет понятно, что описываемые здесь варианты исполнения могут быть объединены или осуществлены совместно.

Описание стадии а): создание по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала

Согласно стадии а) способа согласно настоящему изобретению, формируют по существу не содержащую диспергатор водную суспензию по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала.

Термин «по меньшей мере один» содержащий карбонат кальция материал в смысле настоящего изобретения означает, что содержащий карбонат кальция материал включает содержащие карбонат кальция материалы одного или многих сортов, предпочтительно состоит из них.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал включает содержащий карбонат кальция материал одного сорта, предпочтительно состоит из него. В альтернативном варианте, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал включает содержащие карбонат кальция материалы двух или более сортов, предпочтительно состоит из них. Например, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал включает содержащие карбонат кальция материалы двух или трех сортов, предпочтительно состоит из них.

По меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал предпочтительно представляет собой содержащий карбонат кальция материал одного сорта.

Как представляется, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, образованный в стадии а) данного способа, может быть любым содержащим карбонат кальция материалом, который пригоден для предусматриваемой цели, то есть, применения в производстве бумаги и картона, в косметических средствах, в материалах для гидроизоляции и герметиках, в клеевых материалах, в красках и покрытиях, в волокнистых материалах, в пластических материалах, или, в общем, для замены PCC.

По меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой материал, который включает по меньшей мере 40,0 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 60,0 вес.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 80,0 вес.%, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90,0 вес.%, например, по меньшей мере 95,0 вес.% или 98,0 вес.%, карбоната кальция, в расчете на общий сухой вес по меньшей м