纸张填料或颜料或矿物质、其制造方法及其组合物与应用技术

本发明专利技术涉及含有用一种或几种Ｈ↓［３］Ｏ↑［＋］离子供体和二氧化碳气体处理的天然碳酸钙的颜料、填料或矿物质，这使得当其用作所述纸张的颜料或涂胶剂时，能够减少具有恒定表面积纸张的重量而不损害其物理性能。本发明专利技术特别涉及含有天然碳酸钙或白云石，或者滑石粉－碳酸钙、高岭土－碳酸钙混合物的颜料、填料或矿物质，它们单独或与在二氧化碳气体存在下，被一种或几种中强至强Ｈ↓［３］Ｏ↑［＋］离子供体处理的天然纤维和／或合成纤维等一起使用。特别是在造纸业的应用，特别得到具有良好性能，即在给定厚度下减少了其重量的纸张。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是1999年12月24日申请的、申请号为99816351.1、专利技术名称为“经处理的新型纸张填料或颜料或矿物质、特别是含有天然碳酸钙的颜料、其制造方法及其组合物与应用”的分案申请。本专利技术涉及特别适用于造纸应用的无机填料的
，以及以改善纸张的制造方法或纸张的性能为目的通过适当处理对它们所进行的改进。这样的填料是本领域技术人员已知的，比如可以举出天然碳酸钙、合成碳酸钙，即“沉淀”碳酸钙(PCC)，以及各种如白云石的填料、基于不同金属、特别象与镁结合的钙碳酸盐的混合填料与类似物、各种如滑石粉等的填料和这些填料的混合物如滑石-碳酸钙混合物、碳酸钙-高岭土混合物、或者天然碳酸钙与氢氧化铝、云母的混合物或者与合成纤维或天然纤维的混合物。详细地叙述纸张、或类似物的制造方法并无益处。本领域技术人员了解如何制造主要包括纤维(天然源纤维素纤维-如含树脂木材或阔叶树木材-或者合成纤维素纤维或它们的混合物)、如前面所定义的填料和适当量水的纸浆。一般是制造可用水稀释成稀纸浆的浓纸浆。在这种纸浆里添加各种添加剂如各种聚合物以改善絮凝的条件，因此“形成”纸张、保留填料以及将水排到滤布下面。在压力下含有部分初始填料的被排到下面的水介质被称为“白水”。然后让纸张经受各种处理，其中包括被称为涂胶的重要操作。在此涂胶操作过程中，已知要存在着涂胶液和已涂胶纸张的损耗。此已涂胶的纸张以散装填料的形式被回收并被称为“破碎涂胶料”。本专利技术特别地涉及采用一种或几种中强到强的H3O+离子供体和活性气体介质的组合形式处理含有天然碳酸盐如天然碳酸钙的颜料、填料或矿物质以及含有与其他矿物质组合的天然碳酸钙的颜料的水悬浮液。实际上，天然碳酸钙能够与对造纸业熟知的中强到强的H3O+离子供体呈惰性的矿物质混合是必然的。本专利技术的应用特别是在造纸业，尤其得到与同样厚度的纸张相比，特别是在不透光性或白度方面性能相当或者更好，并且降低了重量。在恒定厚度下降低了纸张重量并且保持或改善了纸张的性能这一现象在本申请书的后面被称为“松厚”性能。本专利技术的特殊和令人感兴趣的应用本质地非限制地涉及当进行数字印刷时，如在未涂胶、但含有按本专利技术处理的填料的纸张上或者在用本专利技术颜料进行表面处理或涂胶的纸张上进行喷墨印刷时能改善性能。在喷墨印刷这个特定而非限定性的领域里，本专利技术涉及其中填料同时具有高粒度分布、更粗糙和高比表面等特性的组合物。本专利技术的另一个特殊应用是油漆领域。因此，本专利技术的主要目的是降低给定尺寸纸张的重量，同时保持所述纸张的性能不变，甚至有所改善。本专利技术的另一个重要目的涉及采用本专利技术的组合物对纸张或包括或类似物的宽边纸张进行处理和涂胶，特别是对纸张着色表面进行处理。出于运输的原因，特别是邮寄费用以及环境，即尤其是节省天然材料和能源等原因，降低给定厚度纸张的重量是很有意义的。因此，其目的在于提高其中含有“松厚”剂或被施涂含有该试剂的胶的纸张的不透光性和白度的专利WO 92/06038提出了一种解决方案，但是该方案无法节省能量。不透光性和更好的白度是通过在形成纸张时所涉及的很复杂的过程得到的。正如我们所知，通过纸浆中不同组分的絮凝或凝聚或交织、特别是在纤维或其原纤维阶段在毡毯上形成纸张。通过在毡毯下抽吸排水有利于此“凝聚”过程。某些这样的物理-化学现象尤其是在网前箱附近就可能已经显现了，或者说在那里已经至少显现了某些转变或相互作用，这将有助于在毡毯上或更远处呈现某些性能。虽然并不希望受到任何理论的束缚，本申请人还是认为，根据填料所经受的或未经受的处理不同，填料将与原纤维或纤维发生不同的相互作用。本专利技术基于特定的处理，在本文中，此处理将导致“松厚”的性能，即与纤维网有很好的相互作用。还如在WO 92/06038中所指出，“松厚”表现为纸张会产生更好的光的色散效果。但是，由于为得到“松厚”的解决方案而使问题复杂化，当机器的运行速度趋向于越来越快时，这就不得不增大了纸张内部空隙的体积(WO96/32449，第2页，第15行及其后续内容)、减缓了沥水的速度，因而就减慢了造纸的过程。本专利技术还极大地改善了颜料在造纸过程中的最终磨耗性能，这就是说，能够降低金属筛或使用的聚合物的磨耗，以及明显地改善在纸张涂胶过程中颜料的磨耗性能，即能够降低使用的薄片的磨耗。专利WO96/32449强调此性能的重要性，指出颜料TiO2是良好的“松厚”剂，但磨耗太大(第1页，第35行及后续内容)，而且较为昂贵。最后，本专利技术还能够在特殊应用如制造信封时使重量得到降低的纸张保持刚度。如上所述，而且在专利WO 96/32448和WO 96/32449中得具体验证的那样，我们知道主要有两种碳酸钙，一种是天然的，另一种是合成的。合成碳酸钙即PCC是通过生石灰或氧化钙(或熟石灰)在CO2中反应以已知方法而得到，这时得到根据反应条件具有不同形状如针状或其它结晶形状的合成碳酸钙。有许多专利涉及PPC的合成。完全作为文献，专利USP-5,364,610叙述了一种碳酸钙的制造方法，以得到偏三角面体状PCC。作为先有技术的方法，该专利叙述了借助CO2进行碳酸盐化完成的制备方法。此PPC用于赋予纸张以更好性能，特别是白度。我们还引用了专利USP-5,075,093。还知道，PCC能够赋予“松厚”性能，这包括减弱纤维网的相互作用。另外，前面引用的专利WO 93/06038叙述了石灰经过碳酸盐化以得到具有“松厚”性能的PCC的方法。相反，天然碳酸钙不能提供此性能，因此，在造纸工业未被迫使用合成碳酸盐的条件下获得此性能显然是特别有意义的。因此，迫切需要由天然碳酸盐得到“松厚”性能或有利于表面性能的相互作用。再有，特别令人感到意外的是，由于PCC具有对纤维网力不利的相互作用，本专利技术的新型颜料不仅给出与PCC一样的性能，而且还保留了天然碳酸钙的有利性能。非常意外地研制出了具有理想协同性能的颜料。有关的工业已经提出过各种处理方法。专利WO 96/32448叙述了使用聚DIMDAC进行含有低浓度碳酸盐(固体含量1～30％)的碳酸钙分散液(在有关的工业中称之为“浆液”)的处理方法，聚DIMDAC(二甲基二烯丙基铵均聚物)是一种能够得到“松厚”性能的低分子量10,000～500,000的阳离子聚集剂。此专利除了PCC以外，还使用了以G(N)CC这个词(即研磨天然碳酸钙)表示的研磨的天然碳酸盐或者其混合物。此方法主要是絮凝作用、即小颗粒与最粗的颗粒聚集，与纤维相互作用的性能主要是通过颗粒的单纯粗颗粒度而得到的。当其重量减轻时，这时纸张的物理性能受到不利影响。专利WO 96/32449基本上叙述了相同的信息。目的是借助于具有与填料的总电荷相反电荷的聚集剂，获得细颗粒和超细颗粒的选择性聚集。在专利WO 92/06038中引用的专利USP-4,367,207描述了在阴离子多有机膦酸盐类电解质存在下用CO2处理CaCO3的方法，但其目的仅仅是获得细分散碳酸盐的浆液。专利EP0406662叙述了合成碳酸盐的制造方法，按照此方法，将霰石类的CaCO3与石灰预混合，然后在此浆液中加入一种“磷酸衍生物”，比如磷酸或其盐，或者各种磷酸盐，参见第4页第17行及其后续内容，最后通入CO2进行传统的碳酸盐化。此专利的目的是定向地获得尚无法工业化生产的大颗粒尺本文档来自技高网...

【技术保护点】
任选含有聚合物分散剂作为悬浮液流变稳定剂的一种或几种颜料、填料或矿物质的水悬浮液，所述颜料、填料或矿物质能够降低表面积恒定的纸张的重量，此悬浮液的特征在于：ａ）它含有天然碳酸盐和一种或几种所述碳酸盐与二氧化碳气体反应的产物和一种或几种所述碳酸盐与一种或几种中强至强的Ｈ↓［３］Ｏ↑［＋］离子供体反应的产物，以及ｂ）其在２０℃下测量的ｐＨ值大于７．５，其中所述天然碳酸盐为其与滑石、高岭土的混合物和／或其二氧化钛ＴｉＯ↓［２］、氧化镁和其它对中强至强Ｈ↓［３］Ｏ↑［＋］离子供体呈惰性的矿物质的混合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PAC甘恩，M布里，RV布拉姆，B卡斯，
申请(专利权)人：OMYA发展股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]