Способ получения ультрадисперсного gcc с высокими светорассеивающими свойствами и высоким содержанием твердого вещества

Способ получения ультрадисперсного gcc с высокими светорассеивающими свойствами и высоким содержанием твердого вещества

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу получения содержащего карбонат кальция материала, к содержащему карбонат кальция материалу, полученному способом, а также к применению содержащего карбонат кальция материала для применений в наполнителях для бумаги и покрытиях для бумаги, для применений в сигаретной бумаге, для применений в пластмассах или в красках, покрытиях, адгезивах, для замены диоксида титана, предпочтительно в красках, герметиках, пищевых продуктах, кормах, фармацевтических продуктах, бетоне, цементе, косметике, водоочистке и/или сельскохозяйственных применениях.

Особенно в области производства бумаги и картона ультрадисперсные GCCs являются чрезвычайно желательными для получения высокоглянцевых, с высокими светорассеивающими свойствами и высокими абсорбирующими свойствами структур покрытий.

Однако такие продукты можно получить только способом, в котором на присутствует никакой диспергатор. Для преодоления проблем высокой вязкости водную суспензию GCC необходимо, таким образом, разбавить водой. Как результат, большое количество воды нужно удалить после измельчения. Типичные способы обезвоживания включают центрифугирование или выпаривание. Как следствие, полученный продукт также имеет очень резкое распределение частиц по размеру. Во многих случаях, чрезвычайно желательным является продукт, который состоит из частиц, которые очень узко распределены вокруг определенного размера.

Проблема такого подхода в том, что из-за ультрамелких и равномерных наномасштабных (<100 нм) размеров полученного продукта часть этого материала отделяется в процессе центрифугирования, фактически приводя к потере части необходимой ультрадисперсной фракции. Кроме того, выход после центрифугирования составляет только около 50%, и требуется удаление большего количества воды на второй стадии способа. Таким образом, этот подход требует высоких затрат и ограничен максимальным содержанием твердого вещества 65% для процесса центрифугирования. Проблема способа выпаривания в том, что он является чрезвычайно энергозатратным и в отсутствие диспергатора огнаничивается максимальным содержанием твердого вещества 65%. Ограничение содержания твердого вещества до 65% преимущественно связано с увеличением вязкости в процессе выпаривания.

Например, на дату подачи настоящей заявки неопубликованная Европейская патентная заявка (номер заявки: 14169923.1, подана 26 мая 2014 года) того же заявителя, что и настоящая заявка, относится к крошкам, включающим карбонат кальция, и к способу получения этих крошек, включающему стадии a) обеспечения по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, b) мокрого измельчения по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, и c) механического обезвоживания водной суспензии с получением крошки.

CA 2187471 относится к способу получения осажденного карбоната кальция (PCC) для использования в качестве пигмента в композициях покрытий для бумаги, включающему стадии (a) карбонизации водной содержащей гидроксид кальция среды с получением водной суспензии PCC преимущественно в выбранной кристаллической форме, (b) по меньшей мере частичного обезвоживания PCC-содержащей суспензии; и (c) растирания в порошок PCC-содержащей суспензии способом измельчения истиранием с высоким сдвигом с использованием среды для измельчения истиранием. Стадию обезвоживания (b) предпочтительно осуществляют с использованием закрытого фильтра, работающего при давлении по меньшей мере 5 МПа, предпочтительно по меньшей мере 10 МПа. Стадию уменьшения pH можно применять после стадий (b) и (c).

US 4793985 относится к способу получения ультрадисперсного карбоната кальция, в котором сухой исходный каменный материал суспендируют с получением суспензии с массовым содержанием твердых частиц 15-60% и диспергируют с использованием органического диспергатора. Диспергированную суспензию подают в фрикционную мельницу, где ее измельчают до получения 50-70% гранул меньше чем 2 мкм. Измельченный карбонат кальция классифицируют в центрифуге на поток продукта, имеющего от 70 до 99% частиц меньше чем 2 мкм, и нижний поток с более крупным размером частиц. Поток продукта обрабатывают озоном, который служит не только для повышения глянцевитости продукта, но и для возврата суспензии к недиспергированному состоянию. Суспензию карбоната кальция затем обезвоживают с получением продукта с содержанием твердых частиц 58-69%, подходящего для получения суспензии с более высоким содержанием твердых частиц или для распылительной сушки.

EP 0894 836 A1 относится к суспензии, состоящей из (A) 25 -70% масс. агломерированного карбонат-содержащего пигмента с специфическим распределением частиц по размеру, (B) от 0,1 до 1,0% масс. известного или коммерчески доступного диспергатора, который предотвращает повторный распад агломерированного пигмента в суспензии, и (C) воды (до 100% масс.). Также заявлен способ получения суспензии, который inter alia включает обезвоживание с использованием фильтр-пресса.

WO 00/39029 A2 относится к способу получения реологически стабильной концентрированной водной суспензии частиц карбоната щелочно-земельного металла, включающему следующие стадии: (a) получение разбавленной водной суспензии карбоната с содержанием твердых веществ не более чем 40% масс.; (b) обезвоживание разбавленной водной суспензии с получением суспензии карбоната с содержанием твердых веществ в пределах от 45% до 65% масс.; (c) необязательно смешивание с обезвоженной суспензией, образованной на стадии (b), диспергатора для карбоната с получением жидкой суспензии; (d) дальнейшее обезвоживание жидкой суспензии, образованной на стадии (b), путем термовыпаривания при пониженном давлении для повышения содержания твердых веществ в суспензии на еще одну дифференциальную величину по меньшей мере 5% масс.; и (e) после по меньшей мере некоторого обезвоживания на стадии (c) обработка суспензии с использованием механического рабочего процесса, в котором по меньшей мере 1 кВт.ч на тонну карбоната в расчете на сухую массу рассеивают для рефлюидизации суспензии.

EP 0 850 685 A2 относится к способу получения диспергированной водной суспензии неорганического материала в виде частиц, который включает стадии (a) получения водной суспензии частиц карбоната кальция с таким распределением частиц по размеру, что по меньшей мере 35% масс. имеют эквивалентный сферический диаметр меньше чем 2 мкм, концентрация твердых частиц в суспензии составляет не более чем 40% в расчете на массу сухого вещества; (b) концентрирования суспензии путем обезвоживания для повышения содержания твердых веществ до по меньшей мере 60% в расчете на массу сухого вещества; и (c) добавление диспергатора к концентрированной суспензии для диспергирования частиц карбоната кальция.

EP 0 795 588 A1 относится к красителю, содержащему от 28 до 51% масс. воды и от 43 до 64% масс. карбонатного пигмента (I), особенно кальцийкарбонатного пигмента (IA), и от 6 до 8% масс. обычного связующего и обычных добавок. Также заявлен способ получения красителя.

EP 0 894 844 A1 относится к пигментному сухому продукту, состоящему из 96-100% масс. агломерированного пигмента, содержащего карбонат, и от 0 до 4% масс. остаточной влаги, такой как вода. Также заявлено получение указанного выше пигментного сухого продукта.

EP 2 292 701 A1 относится к способу получения водной суспензии диспергированного карбоната кальция, где полученное покрытие из указанной суспензии обеспечивает свойства непрозрачности или имеет удельный коэффициент светорассеяния S. С увеличением содержания твердых веществ коэффициент светорассеяния S уменьшается.

Однако ни в каком из указанных выше документов явным образом не упоминаются эффективные промышленные способы для получения содержащих карбонат кальция материалов, обеспечивающие структуры покрытий с высоким глянцем, высокими светорассеивающими свойствами и высокими абсорбирующими свойствами, и которые обеспечивают возможность эффективного обезвоживания содержащих карбонат кальция материалов.

Таким образом, все еще остается потребность в содержащих карбонат кальция материалах, которые обеспечивают улучшенные эксплуатационные характеристики по сравнению с существующими содержащими карбонат кальция материалами, и особенно в содержащем карбонат кальция материале для получения высокоглянцевых, с высокими светорассеивающими свойствами и с высокими абсорбирующими свойствами структур покрытий. Кроме того, желательно обеспечить способ получения такого содержащего карбонат кальция материала, который является эффективным и обеспечивает возможность получения водных суспензий с высоким содержанием твердых веществ и, таким образом, обеспечивает возможность достаточного обезвоживания системы.

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение способа для получения содержащего карбонат кальция материала. Другая цель также состоит в обеспечении высокоэффективного способа для получения содержащего ультрадисперсный карбонат кальция материала. Следующая цель состоит в обеспечении высокоэффективного способа для получения содержащего карбонат кальция материала с высоким содержанием твердых веществ. Другая цель состоит в обеспечении высокоэффективного обезвоживания водной суспензии, включающей содержащий карбонат кальция материал. Еще одна цель состоит в обеспечении высокоэффективного способа для получения структур покрытий на основе содержащего карбонат кальция материала с высокоглянцевыми, высокими светорассеивающими свойствами и высокими абсорбирующими свойствами, и особенно с улучшенным глянцем и/или светорассеивающими свойствами по сравнению с содержащим карбонат кальция материалом, полученным традиционным способом с использованием выпаривания или центрифугирования.

Одна или более из указанных выше и других задач решаются изобретением, как оно определено в настоящей заявке в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в соответствующих зависимых пунктах.

Первый аспект настоящего изобретения относится к способу получения содержащего карбонат кальция материала. Указанный способ включает стадии

а) обеспечения по существу не содержащей диспергатор водной суспензии по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, где водная суспензия имеет содержание твердого вещества в пределах от 10,0 до 80,0% масс., в расчете на общую массу водной суспензии;

b) мокрого измельчения водной суспензии, полученной на стадии a), на по меньшей мере одной стадии измельчения для получения водной суспензии по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала со среднемассовым диаметром частиц d_50<0,4 мкм;

c) обезвоживания водной суспензии, полученной на стадии b), используя механический способ, с получением фильтровальной лепешки, имеющей содержание твердого вещества в пределах от 40,0 до 88,0% масс. в расчете на общую массу фильтровальной лепешки;

d) деагломерации фильтровальной лепешки, полученной на стадии c);

e) добавления по меньшей мере одного диспергатора к деагломерированной фильтровальной лепешке, полученной на стадии d), и смешивания фильтровальной лепешки и по меньшей мере одного диспергатора с получением водной суспензии, имеющей содержание твердого вещества в пределах от 50,0 до 80,0% масс. в расчете на общую массу водной суспензии.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, обеспечивается содержащий карбонат кальция материал, полученный способом, описанным в настоящей заявке. В одном варианте осуществления содержащий карбонат кальция материал имеет

i) удельную поверхность, определенную методом BET, в пределах от 8,0 до 30,0 м²/г, предпочтительно от 10,0 до 25,0 м²/г, и более предпочтительно от 11,0 до 20,0 м²/г, и/или

ii) содержание частиц < 1 мкм, составляющее > 70% масс., предпочтительно > 80% масс., и более предпочтительно > 85% масс., и/или

iii) вязкость по Брукфилду в пределах от 100 до 600 мПа⋅сек, и/или

iv) коэффициент светорассеяния > 175 м²/кг, предпочтительно > 190 м²/кг, более предпочтительно > 200 м²/кг, еще более предпочтительно > 210 м²/кг, и наиболее предпочтительно > 220 м²/кг.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, обеспечивается применение содержащего карбонат кальция материала, описанного в настоящей заявке, для применений в наполнителях для бумаги и покрытиях для бумаги, для применений в сигаретной бумаге, для применений в пластмассах или в красках, покрытиях, адгезивах, для замены диоксида титана, предпочтительно в красках, герметиках, пищевых продуктах, кормах, фармацевтических продуктах, бетоне, цементе, косметике, водоочистке и/или сельскохозяйственных применениях.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, по меньшей мере один диспергатор добавляют только на стадии e).

В соответствии с другим вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, обеспечиваемый в водной суспензии стадии a), представляет собой доломит и/или природный измельченный карбонат кальция (NGCC), такой как один или несколько из мрамора, известняка и/или мела.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, содержание твердого вещества в по существу не содержащей диспергатор водной суспензии стадии a) находится в пределах от 15,0 до 50,0% масс., и предпочтительно от 20,0 до 38,0% масс., в расчете на общую массу водной суспензии.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, содержание твердого вещества в водной суспензии, полученной на стадии измельчения b), находится в пределах от 5,0 до 30,0% масс., и предпочтительно от 10,0 до 20,0% масс., в расчете на общую массу водной суспензии.

В соответствии с другим вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, стадию обезвоживания c) осуществляют a) в фильтр-прессе с вертикальными плитами, трубчатом прессе или вакуум-фильтре, предпочтительно в трубчатом прессе, и/или b) под давлением, предпочтительно давлением от 20,0 до 140,0 бар, более предпочтительно от 65,0 до 120,0 бар, и наиболее предпочтительно от 80,0 до 110,0 бар.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, содержание твердого вещества в фильтровальной лепешке, полученной на стадии обезвоживания c), находится в пределах от 45,0 до 88,0% масс., и предпочтительно в пределах от 45,0 до 85,0% масс., в расчете на общую массу фильтровальной лепешки.

В соответствии с другим вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, способ дополнительно включает стадию f) сушки фильтровальной лепешки, полученной на стадии c), термическим способом с получением фильтровальной лепешки, имеющей содержание твердого вещества, которое выше, чем содержание твердого вещества в фильтровальной лепешке, полученной на стадии c), предпочтительно, сушку осуществляют до или на стадии деагломерации d).

В соответствии с еще одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, содержание твердого вещества в фильтровальной лепешке, полученной на стадии сушки, находится в пределах от 45,0 до 99,0% масс., и предпочтительно в пределах от 60,0 до 90,0% масс., в расчете на общую массу фильтровальной лепешки.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, стадию сушки осуществляют при температуре в пределах от 50 до 150°C, предпочтительно от 60 до 130°C, и наиболее предпочтительно от 80 до 125°C.

В соответствии с другим вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, фильтровальная лепешка, полученная на стадии деагломерации d), включает по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал со среднемассовым диаметром частиц d₅₀ в пределах от 0,1 до 1,0 мкм.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, по меньшей мере один диспергатор выбран из группы, состоящей из солей натрия, калия, кальция, магния, лития, стронция, первичного амина, вторичного амина, третичного амина и/или аммония, где соли амина являются линейными или циклическими, из по меньшей мере частично нейтрализованных гомополимеров или сополимеров (мет)акриловой кислоты, малеиновой кислоты, фумаровой кислоты, итаконовой кислоты и производных этих кислот, предпочтительно сложных эфиров или амидов, таких как метилметакрилат, метилакрилат, акриламид, гидрофосфата натрия или полифосфатов, таких как полифосфаты щелочных металлов, карбоксиметилцеллюлозы, стерических диспергаторов, гребенчатых полимеров и/или их смесей, предпочтительным является полиакрилат натрия с молекулярной массой Mw от 4000 до 10000 г/моль, предпочтительно от 4000 до 8000 г/моль, и наиболее предпочтительно около 6000 г/моль.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, содержание твердого вещества в водной суспензии, полученной на стадии диспергирования e), составляет от 60,0 до 80,0% масс., и предпочтительно от 70,0 до 75,0% масс., в расчете на общую массу водной суспензии.

В соответствии с другим вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, способ дополнительно включает стадию g) обработки по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, полученного на стадии d) или f), по меньшей мере одним гидрофобизирующим агентом, предпочтительно алифатической карбоновой кислотой с общим количеством атомов углерода от C4 до C24 и/или по меньшей мере одним моно-замещенным янтарным ангидридом, состоящим из янтарного ангидрида, моно-замещенного группой, выбранной из линейной, разветвленной, алифатической и циклической группы с общим количеством атомов углерода от C2 до C30 в заместителе, и/или смесью эфиров фосфорной кислоты, состоящей из одного или нескольких моно-эфиров фосфорной кислоты и одного или нескольких ди-эфиров фосфорной кислоты, с получением водной суспензии, включающей содержащий карбонат кальция материал, включающий на по меньшей мере части доступной площади поверхности слой обработки, включающий гидрофобизирующий агент.

Должно быть понятно, что для целей настоящего изобретения следующие термины имеют следующие значения.

Термин ʺсодержащий карбонат кальция материалʺ относится к материалу, который включает по меньшей мере 50,0% масс. карбоната кальция, в расчете на общую массу сухого вещества содержащего карбонат кальция материала.

Повсеместно в настоящем документе ʺразмер частицʺ карбоната кальция и других материалов описан как распределение размеров частиц. Значение d_x представляет диаметр, относительно которого x % масс. частиц имеют диаметры меньше чем d_x. Это означает, что значение d₂₀ представляет размер частиц, при котором 20% масс. всех частиц имеют меньший размер, и значение d₇₅ представляет размер частиц, при котором 75% масс. всех частиц имеют меньший размер. Значение d₅₀, таким образом, представляет среднемассовый размер частиц, т.е. 50% масс. всех частиц больше, а остальные 50% масс. частиц меньше этого размера частиц. Для целей настоящего изобретения, размер частиц определен как среднемассовый размер частиц d₅₀, если не указано иное. Для определения среднемассового размера частиц, значения d₅₀, можно использовать Седиграф. Для целей настоящего изобретения, ʺразмер частицʺ прореагировавшего на поверхности карбоната кальция описан как объемное распределение частиц по размеру. Для определения объемного распределения частиц по размеру, например, среднеобъемного диаметра частиц (d₅₀) или определенного по объему верхнего размера частиц (d₉₈) прореагировавшего на поверхности карбоната кальция, можно использовать Malvern Mastersizer 2000. Определенное по массе распределение частиц по размеру может соответствовать определенному по объему размеру частиц, если плотность всех частиц одинакова.

ʺУдельную площадь поверхности (SSA)ʺ карбоната кальция, в значении настоящего изобретения, определяют как площадь поверхности карбоната кальция, деленную на его массу. Как используется в настоящей заявке, удельную площадь поверхности измеряют методом адсорбции газообразного азота с использованием BET изотермы (ISO 9277:2010) и определяют в м²/г.

Термин ʺобезвоживаниеʺ, в значении настоящего изобретения, означает уменьшение содержания воды и увеличение содержания твердых веществ, что достигается с использованием механического способа.

Когда термин ʺвключающийʺ используется в настоящем описании и формуле изобретения, это не исключает других элементов. Для целей настоящего изобретения, термин ʺсостоящий изʺ считается предпочтительным вариантом воплощения термина ʺвключающийʺ. Если далее в настоящей заявке группа определена как включающая по меньшей мере определенное количество вариантов осуществления, это также следует понимать как раскрытие группы, которая предпочтительно состоит только из этих вариантов осуществления.

Когда используется неопределенный или определенный артикль при указании существительного в единственном числе, например, ʺaʺ, ʺanʺ или ʺtheʺ, это также включает множественное число этого существительного, если специально не указано что-либо иное.

Термины, такие как ʺполучаемыйʺ или ʺопределяемыйʺ и ʺполученныйʺ или ʺопределенныйʺ, используются взаимозаменяемо. Это например, означает, что, если контекст явно не диктует иное, термин ʺполученʺ не означает, что, например, вариант осуществления должен быть получен, например, последовательностью стадий, следующих после термина ʺполученʺ, хотя такое ограниченное толкование всегда охватывается терминами ʺполученныйʺ или ʺопределенныйʺ как предпочтительный вариант осуществления.

Далее будут более подробно описаны детали и предпочтительные варианты осуществления способа по настоящему изобретению для получения содержащего карбонат кальция материала. Должно быть понятно, что эти технические детали и варианты осуществления также применимы к содержащему карбонат кальция материалу по настоящему изобретению и его применению.

Стадия a): Обеспечение по существу не содержащей диспергатор водной суспензии

В соответствии со стадией a) способа по настоящему изобретению, обеспечивается по существу не содержащая диспергатор водная суспензия по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала. Требуется, чтобы водная суспензия имела содержание твердого вещества в пределах от 10,0 до 80,0% масс. в расчете на общую массу водной суспензии.

Следует принять во внимание, что по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал стадии a) обеспечивается в форме водной суспензии. В связи с этим, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, обеспечиваемый на стадии a), может иметь любое распределение частиц по размеру, которое позволяет подвергать материал стадии мокрого измельчения. Поэтому, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал может обеспечиваться в виде измельченного материала, например, в раздробленной или крупноразмолотой форме. Предпочтительно, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал стадии a) обеспечивается в крупноразмолотой форме.

В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал стадии a) получают путем предварительного сухого размола. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал стадии a) получают путем предварительного мокрого размола и необязательной последующей сушки.

Как правило, стадию предварительного измельчения для получения по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала стадии a) можно осуществить с использованием любого традиционного измельчающего устройства, например, в таких условиях, чтобы измельчение преимущественно происходило в результате столкновений с вторичным телом, т.е. в одном или нескольких из следующих устройств: шаровая мельница, стержневая мельница, вибрационная мельница, вальцовая дробилка, центрифужная ударная мельница, вертикальная шаровая мельница, фрикционная мельница, штифтовая мельница, молотковая мельница, мельница для тонкого размола, дезинтегратор, дробилка, ножевидный режущий инструмент или другое подобное оборудование, известное специалистам. В случае, когда по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, обеспечиваемый на стадии a), включает полученный путем мокрого крупного размола содержащий карбонат кальция материал, стадию предварительного измельчения можно осуществить в условиях, в которых происходит автогенное измельчение, и/или с использованием горизонтальной шаровой мельницы и/или другими подобными способами, известными специалистам. Крупно размолотый мокрым способом материал, содержащий карбонат кальция, полученный таким образом, можно подвергнуть промывке и обезвоживанию хорошо известными способами, например, путем флокуляции, фильтрации или принудительного испарения перед сушкой. Последующую стадию сушки можно осуществить в одну стадию, например, путем распылительной сушки, или по меньшей мере в две стадии. Также, такой содержащий карбонат кальция материал обычно подвергают стадии обогащения, такой как стадия флотации, осветления или магнитного разделения, для удаления примесей.

В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, обеспечиваемый на стадии a), имеет среднемассовый размер частиц d₅₀ в пределах от 0,1 до 200,0 мкм, предпочтительно от 0,2 до 100,0 мкм, и более предпочтительно от 0,5 до 50,0 мкм, как измерено методом седиментации.

Водная суспензия по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала имеет содержание твердых веществ от 10,0% масс. до 80,0% масс., предпочтительно от 15,0% масс. до 50,0% масс., и наиболее предпочтительно от 20,0% масс. до 38,0% масс., в расчете на общую массу водной суспензии. Например, водная суспензия по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, обеспечиваемого на стадии a), имеет содержание твердых веществ от 25,0% масс. до 38,0% масс., или от 30,0% масс. до 38,0% масс., в расчете на общую массу водной суспензии.

Водная ʺвзвесьʺ или ʺсуспензияʺ, в значении настоящего изобретения, включает нерастворимые твердые частицы и воду, и обычно может содержать большие количества твердых частиц и, таким образом, может быть более вязкой и, как правило, иметь более высокую плотность, чем жидкость, из которой она образована.

Термин ʺводнаяʺ взвесь или суспензия относится к системе, где жидкая фаза включает воду, предпочтительно состоит из воды. Однако, указанный термин не исключает, что жидкая фаза водной суспензии включает минорные количества по меньшей мере одного смешиваемого с водой органического растворителя, выбранного из группы, включающей метанол, этанол, ацетон, ацетонитрил, тетрагидрофуран и их смеси. Если водная суспензия включает по меньшей мере один смешиваемый с водой органический растворитель, жидкая фаза водной суспензии включает по меньшей мере один смешиваемый с водой органический растворитель в количестве от 0,1 до 40,0% масс., предпочтительно от 0,1 до 30,0% масс., более предпочтительно от 0,1 до 20,0% масс., и наиболее предпочтительно от 0,1 до 10,0% масс., в расчете на общую массу жидкой фазы водной суспензии. Например, жидкая фаза водной суспензии состоит из воды.

Вода, которую можно использовать для получения водной суспензии стадии a), представляет собой водопроводную воду, деионизированную воду, техническую воду или дождевую воду или их смесь. Предпочтительно, вода, используемая для получения водной суспензии стадии a), представляет собой водопроводную воду.

Одним требованием способа по настоящему изобретению является то, чтобы водная суспензия по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, обеспечиваемого на стадии a), по существу не содержала диспергатор. То есть, водная суспензия по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, обеспечиваемого на стадии a), предпочтительно включает диспергатор в количестве≤0,005% масс., предпочтительно≤0,002% масс., и наиболее предпочтительно≤0,0005% масс., в расчете на общую массу сухого вещества по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала.

По существу не содержащая диспергатор водная суспензия включает по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал.

Термин ʺпо меньшей мере одинʺ содержащий карбонат кальция материал, в значении настоящего изобретения, означает, что содержащий карбонат кальция материал включает, предпочтительно состоит из одного или более содержащих карбонат кальция материалов.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал включает, предпочтительно состоит из одного содержащего карбонат кальция материала. Альтернативно, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал включает, предпочтительно состоит из двух или более содержащих карбонат кальция материалов. Например, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал включает, предпочтительно состоит из двух или трех содержащих карбонат кальция материалов.

Предпочтительно, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал включает, более предпочтительно состоит из одного содержащего карбонат кальция материала.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал, обеспечиваемый в водной суспензии стадии a), представляет собой доломит и/или природный измельченный карбонат кальция (NGCC). Предпочтительно, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал представляет собой доломит и природный измельченный карбонат кальция (NGCC). Альтернативно, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал представляет собой доломит или природный измельченный карбонат кальция (NGCC). Предпочтительно, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал представляет собой природный измельченный карбонат кальция (NGCC).

Термин ʺприродный измельченный карбонат кальцияʺ (NGCC), в значении настоящего изобретения, относится к карбонату кальция, полученному из природных источников, таких как известняк, мрамор и/или мел, и обработанному методом мокрой и/или сухой обработки, таким как измельчение, просеивание через сетчатый фильтр и/или фракционирование, например с использованием циклонного сепаратора или классификатора.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, природный измельченный карбонат кальция (NGCC) представляет собой известняк, мрамор или мел. Более предпочтительно, природный измельченный карбонат кальция (NGCC), представляет собой известняк или мрамор. наиболее предпочтительно, природный измельченный карбонат кальция (NGCC), представляет собой мрамор.

ʺДоломитʺ, в значении настоящего изобретения, представляет собой карбонатный кальциевый-магниевый-минерал, имеющий химический состав CaMg(CO₃)₂ (ʺCaCO₃ · MgCO₃ʺ). Минерал доломит содержит по меньшей мере 30,0% масс. MgCO₃ в расчете на общую массу доломита, предпочтительно более чем 35,0% масс., более предпочтительно более чем 40,0% масс. MgCO₃.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция материал включает, предпочтительно состоит из частиц, состоящих из карбоната кальция, в количестве≥50,0% масс., предпочтительно 90,0% масс., более предпочтительно≥95,0% масс., и наиболее предпочтительно≥97,0% масс., в расчете на общую массу сухого вещества по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала.

Термин ʺсухойʺ, в отношении по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, означает материал, содержащий меньше чем 0,3% масс. воды в расчете на массу по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала. % воды определяют в соответствии с кулонометрическим методом Карла Фишера, где по меньшей мере один природный источник карбоната кальция нагревают до 220°C, и содержание воды, выделяемой в виде пара и выделяемой с использованием потока газообразного азота (при 100 мл/мин), определяют в кулонометрической установке Карла Фишера.

Стадия b): мокрое измельчение водной суспензии

В соответствии со стадией b) способа по настоящему изобретению, водную суспензию, полученную на стадии a), подвергают мокрому измельчению на по меньшей мере одной стадии измельчения для получения водной суспензии по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала со среднемассовым диаметром частиц d_50<0,4 мкм.

Следует принять во внимание, что способ стадия b) предпочтительно осуществляют в по меньшей мере одной установке для измельчения с получением измельченного мокрым способом содержащего карбонат кальция материала.

Термин ʺмокрое измельчениеʺ, в значении способа в соответствии с настоящим изобретением, относится к тонкому измельчению (например, в шаровой мельнице) твердого материала (например, минерального происхождения) в присутствии воды, означая, что указанный материал находится в форме водной суспензии или суспензии.

Для целей настоящего изобретения, можно использовать любую подходящую мельницу, известную в данной области техники. Однако способ стадии b) предпочтительно осуществляют в вертикальной или горизонтальной шаровой мельнице, более предпочтительно в вертикальной шаровой мельнице. Такие вертикальные и горизонтальные шаровые мельницы обычно состоят из вертикально или горизонтально расположенной цилиндрической измельчающей камеры, включающей аксиально быстровращающийся вал мешалки, снабженный множеством лопастей и/или перемешивающих дисков, как описано, например, в EP 0607840 A1.

Следует отметить, что способ стадии b) осуществляют с использованием по меньшей мере одной измельчающей установки, т.е. также можно использовать ряд измельчающих установок, которые, например, могут быть выбраны из шаровых мельниц, таких как вертикальные или горизонтальные шаровые мельницы.

Количество воды, присутствующей на стадии b) способа, может быть выражено общим содержанием влаги в расчете на общую массу указанной суспензии. Способ в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что стадию измельчения осуществляют при низком содержании твердых веществ, т.е. при высоком общем содержании влаги, например при общем содержании влаги в пределах от 70,0 до 95,0% масс. в расчете на общую массу указанной суспензии. В соответствии с одним вариантом осуществления, общее содержание влаги на стадии b) способа составляет от 80,0 до 90,0% масс. в расчете на общую массу водной суспензии.

Таким образом, следует принимать во внимание, что водная суспензия по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала мокрого помола на стадии b) способа имеет содержание твердых веществ в пределах от 5,0 до 30,0% масс., и наиболее предпочтительно от 10,0 до 20,0% масс., в расчете на общую массу водной суспензии.

Таким образом, должно быть понятно, что стадию b) способа предпочтительно осуществляют так, чтобы водную суспензию по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, полученную на стадии a), можно было еще больше разбавить водой до желательного содержания твердых веществ на стадии b) способа.

Соответственно, водная суспензия по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, полученная на стадии b), имеет более низкое содержание твердых веществ, чем водная суспензия по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, полученная на стадии a).

Таким образом, водная суспензия по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, полученная на стадии b) способа, имеет содержание твердых веществ в пределах от 5,0 до 30,0% масс., и наиболее предпочтительно от 10,0 до 20,0% масс., в расчете на общую массу водной суспензии.

Также предпочтительно, чтобы вязкость по Брукфилду водной суспензии по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция материала, полученного на стадии b) способа, составляла от 50 до 2500 мПа⋅сек при 25°C, предпочтительно от 100 до 1500 мПа⋅сек при 25°C, более предпочтительно от 100 до 1000 мПа⋅сек при 25°C, и наиболее предпочтител