[发明专利]制备碳酸钙的方法

说明书

本发明涉及在硫酸盐或碱法纸浆法的苛化步骤中制备具有作为纸填料和纸张涂层颜料的有效性能的碳酸钙的方法，更确切地，本发明涉及通过限定所使用的生石灰和消化和苛化条件或其它因素来制备具有作为纸张填料的有效性能的碳酸钙的方法。

通常，在印刷纸或书写纸中内加填料以便改善亮度、不透明度、平滑度、书写适用性、手感、可印刷性或其它性能。这样的纸张是，通过在约pH4.5下的所谓酸法或在pH7至8.5的中性至弱碱性下的所谓中性法，使用滑石、粘土、二氧化钛等作为填料来制备的。在中性法中，可以使用国产碳酸钙代替昂贵的进口滑石或粘土。最近几年中，通过中性法获得的中性纸张由于其可贮藏性已经引起人们的注意，并且由于其包括纸张质量、成本、环境影响在内的许多优点，它们的数量在不断增长，并将变得越来越普遍。

最近对纸张需求的特征是，在商业印刷中的活页、目录、单行本、直接邮寄等领域中和在出版业中涉及计算机、多媒体和家用计算机以满足信息时代发展的书籍、杂志、影集、连环画等领域中，需求量明显提高。因此，纸张的使用者日益希望降低成本和寻求降级和轻质的纸张。

正如上面所描述的一样，由于对便宜和轻质的中性纸张需求提高，所以碳酸钙作为填料的角色将变得非常重要。在中性纸张中作为填料的碳酸钙包括通过机械干或湿研磨天然石灰石获得的重质碳酸钙和化学合成的沉淀碳酸钙(合成碳酸钙)。

然而，在通过磨机例如球磨研磨天然石灰石获得的重质碳酸钙中，难以控制其形状，并且作为内填料使用时，在纸张制备过程中严重磨损塑料造纸网。此外，用这样的填料制备的常规优质纸或涂料纸在松厚性、亮度、不透明度、平滑度、书写适用性、手感、可印刷性或其它性能方面是不足够的。

重量减轻方面的最新进展使上述问题严重化。高比表面积的填料(例如粉状的二氧化硅、白炭黑)或高折射的填料(例如二氧化钛)已经被广泛使用作为改进轻质印刷纸不透明度的通用手段。这些填料改善不透明度，但是，由于它们不能提高松厚性(降低密度)，所以不能获得强韧的质地。提高松厚度的一种可能的手段是提高所使用的纸浆的游离度，在这种情况下，可以获得低密度的绒毛纸，但是纸的层结构变成多孔的，并因此降低透气率和平滑度。如果使用含颜料的涂布溶液涂覆这种具有低透气率的多孔原纸，那么涂布溶液过多地渗入原纸中，由于损坏的光泽度不均的表面，降低了原纸的遮盖能力，干燥后的表面平滑度，印刷前的光泽度和不同的可印刷性。为了解决这些问题，使用沉淀的碳酸钙(合成碳酸钙)。已知可以如下制备沉淀碳酸钙：(1)二氧化碳气体和由煅烧的石灰等获得的石灰乳反应，(2)在氨碱法中碳酸铵和氯化钙反应，(3)在碳酸钠的苛化过程中石灰乳与碳酸钠反应，等等。在这些方法中，因为反应(2)和(3)产生作为副产物的碳酸钙，并且现在正逐渐被一种为获得主产物的新的形式所取代，所以对如何控制它们所产生的碳酸钙的形状很少进行研究。另一方面，部分地因为(1)的反应体系是相对简单的(水、熟石灰、二氧化碳气体)，所以已经对其制备各种形状的碳酸钙技术进行了广泛的研究，并且实际上已经给出一些在造纸厂就地制备的实例，然而，因为碳酸钙是唯一的产品，所以该方法的生产成本是非常高的，并且不能满足使用者节约成本的要求，并不能用于制备廉价的纸张，或者至多非常有限量地制备廉价纸张。

可能的替代方法是，使用在硫酸盐纸浆法中用于回收和更新蒸煮剂的苛化步骤中产生的碳酸钙作为造纸材料。