[发明专利]制造带有具有改进的吸附性质的颗粒表面的碳酸钙材料的方法

说明书

本发明涉及含碳酸盐材料的悬浮液或干矿物材料的技术领域及其在纸张、涂料和塑料领域中的应用，且更详细地讲其在纸张工业、如制造或生产和/或涂覆纸片中的应用。

在纸片、纸板或类似产品的制造方法中，本领域的技术人员日益倾向于用较便宜的矿物质代替部分昂贵的纤维素纤维以降低纸张成本，同时改进其性质。

本领域的技术人员非常熟悉的该含碳酸钙的材料包括例如天然碳酸钙(GCC)，诸如大理石、方解石、石灰石和/或白垩；和/或合成碳酸钙(PCC)，诸如偏三角面体和/或菱面体和/或石灰质(calcitic)和/或球霰石(vateritic)晶型；和含碳酸钙的各种类似填料，诸如白云石或各种金属(诸如尤其是与镁结合的钙)的基于混合碳酸盐的填料和类似物、诸如滑石或类似物的各种物质、及这些填料的混合物，诸如滑石-碳酸钙或碳酸钙-高岭土混合物、或天然碳酸钙与氢氧化铝、云母的混合物或与合成或天然纤维的混合物，或矿石的共结构，诸如滑石-碳酸钙或滑石-二氧化钛共结构。

长久以来，在湿磨工艺中使用基于部分或完全中和的聚丙烯酸或其衍生物的水溶性聚合物作为助磨剂来提供水性矿物悬浮液已经相当普遍(EP 0046573、EP 0100947、EP 0100948、EP 0129329、EP0261039、EP 0516656、EP 0542643、EP 0542644)，但这些助磨剂不允许获得所要求的上述细度和粘度标准或不允许获得水性矿物悬浮液所要求的pH随时间的稳定性，且不具有如纸张应用中最终用户所要求的显现散射可见光的足够能力。

技术人员已知WO 02/49766、EP 0850685、WO 2008/010055、WO 2007/072168中公开的用以获得精细矿物材料的水性悬浮液的另一类型的解决方案，其中干物质的浓度能较高，同时具有随时间保持稳定的低Brookfield^TM粘度。该已知类型的解决方案公开了特定分散剂如丙烯酸与马来酸的共聚物的用途、或如特定中和速率、或如无机氟化合物用于在由不使用分散剂或助磨剂的情况下以低固体含量湿磨步骤之后的机械和/或热浓缩步骤所流出的矿物颗粒的水性悬浮液的用途。

另外，本领域的技术人员已知US 3,006,779，其公开了基于由磷酸钠玻璃、氧化锌和钾或锂盐或氢氧化物的均相混合物组成的无机分散剂的完全不同的解决方案。

同样，WO 2006/081501指出了无机分散剂如硅酸锂的用途。

最后，题为“Influence of polyelectrolyte adsorption on rheology of concentrated calcite dispersion”(Robert Petzenhauser-1993)(其研究了不同聚丙烯酸盐对于方解石悬浮液的影响)的论文证实包括聚丙烯酸锂的所有所研究的聚丙烯酸盐在所得悬浮液的粘度稳定性方面存在困难。

然而，已知解决方案中没有一种提供给技术人员实现含碳酸钙的材料以其干燥形式或以悬浮液形式的问题的解决方案，其中所述悬浮液具有能较高的干物质浓度、同时具有随时间保持稳定的低Brookfield^TM粘度和优良的pH缓冲能力以及允许在降低的分散剂或助磨剂含量和/或升高的固体含量下工作，其中所述碳酸钙材料带有具有改进的分散剂吸附性质的颗粒表面。

因此，本发明的一个目的在于提供适于高稳定性悬浮液的带有具有改进的分散剂吸附性质的颗粒表面的碳酸钙材料的制备方法。

此外，在所述方法中非常希望不加任何化合物，这些化合物可能在使用其的环境中以不可控制的方式反应。

例如，在某些pH范围存在趋于与其它化合物形成水不溶性盐、氢氧化物或氧化物或络合物的离子化合物。

因此，本发明的另一目的在于提供一种方法，其使用在矿物材料环境中、特别是在其水性环境中不发生任何不合需要的副反应的化合物，即，诸如以盐形式的这些化合物不发生任何副反应，但就其离子组分而言保持不变，其仍为盐形式或离解形式。

面对获得具有所需要性质、同时使分散剂和/或助磨剂需求最小化而不降低最终产品的性质如纸张的光学性质的水性含矿物碳酸钙材料的悬浮液的上述问题，申请人令人惊讶地发现，某些含锂离子的化合物充当碳酸钙颗粒表面的吸附性质改性剂容许获得具有随时间而稳定的pH的水性含碳酸钙的材料的悬浮液，且所述水性含碳酸钙的材料的悬浮液可具有高干燥固体含量和低且稳定的布氏(Brookfield)粘度。