制造沉淀碳酸鈣的方法、沉淀碳酸鈣及其用途
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造沉淀碳酸鈣的方法，其包含以下步驟：a）提供容納有初始溫度的水相的反應(yīng)容器；b）將二氧化碳生成化合物注入該水相中，直至該水相的pH值在約5至約7范圍內(nèi)；以及c）隨后添加初始溫度的氫氧化鈣漿液至該反應(yīng)容器，同時(shí)繼續(xù)注入該二氧化碳生成化合物，以獲得沉淀碳酸鈣的水性漿液。步驟c）中添加氫氧化鈣漿液至反應(yīng)容器中的速率為使得該反應(yīng)容器中的反應(yīng)內(nèi)容物在反應(yīng)期間的平均電導(dǎo)率在100μS/cm至6000μS/cm范圍內(nèi)。
【專利說明】制造沉淀碳酸鈣的方法、沉淀碳酸鈣及其用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造沉淀碳酸鈣(precipitated calcium carbonate, PCC)的方法、通過本發(fā)明的方法制造的產(chǎn)物以及其用途。更具體地，本發(fā)明涉及一種使用碳酸鹽法制造沉淀碳酸鈣的方法，其中可控制沉淀碳酸鈣的晶體習(xí)性；并涉及通過該方法制造的產(chǎn)物。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸鈣在造紙工業(yè)中廣泛地用作紙中的填料組分。其為用以提高紙張亮度及不透明度的低成本高亮度填料。其使用在最近數(shù)十年中因造紙廠自酸至堿性造紙的轉(zhuǎn)變而急劇增加。天然及合成碳酸鈣均用于造紙工業(yè)中。天然碳酸鹽或石灰石在其用于紙中之前經(jīng)研磨成小粒徑，而合成碳酸鈣是通過沉淀反應(yīng)制造并且因此稱為沉淀碳酸鈣(PCC)。
[0003]除其在造紙工業(yè)中的用途之外，沉淀碳酸鈣也用于各種其它目的，例如作為漆工業(yè)中的填料或顏料，及作為用于制造塑料、增塑溶膠、密封化合物、印刷墨、橡膠、牙膏、化妝品等的功能性填料。
[0004]沉淀碳酸鈣以三種主要晶形存在:方解石、文石及球霰石，并且這些晶形各自存在多種不同多晶型物(晶體習(xí)性)。方解石具有三方結(jié)構(gòu)，其典型晶體習(xí)性如偏三角面體(S-PCC )、菱面體(R-PCC )、六方棱柱形、軸面、膠狀(C-PCC )、立方及棱柱形(P-PCC )。文石為斜方結(jié)構(gòu)，其典型晶體習(xí)性為孿晶六方棱柱形晶體，以及不同類別的薄細(xì)長棱柱形、彎曲葉片狀、陡錐狀、鑿子狀晶體，分枝樹狀及珊瑚或蠕蟲樣形式。
[0005]通常，通過將CO2引入氫氧化鈣的水性懸浮液(即所謂的石灰乳)中來制備PCC
[0006]Ca (OH) 2+C0 2 — CaC03+H20。
[0007]該方法顯示出制造具有優(yōu)良不透明化特征的PCC的能力。與經(jīng)研磨碳酸鈣(所謂GCC)相比，PCC通常在使紙張不透明化及增亮方面以及作為紙張中的填料和/或填充劑較優(yōu)良。
[0008]或者，還已知通過將氫氧化鈣的水性懸浮液引入碳酸水中來制備沉淀碳酸鈣。該方法可命名為“反向”碳酸鹽法。
[0009]Kosin等人在US4888160中描述一種在具有再循環(huán)管道系統(tǒng)的反應(yīng)容器中制造立方形碳酸鈣的“反向”碳酸鹽法。將氫氧化鈣的水性懸浮液以使得形成的所得漿液的PH值在8與9之間的速率引入pH值為6的碳酸水中。所得碳酸鈣具有立方形狀及I μ m至3 μ m的平均粒徑。
[0010]制造立方碳酸鈣的另一“反向”碳酸鹽法由Masaru等人在JP4031314中公開。在該方法中，將20°C至80°C的溫度的水性氫氧化鈣漿液緩慢添加(以每體積碳酸水0.001倍/分鐘至0.01倍/分鐘的速率)至20°C至60°C溫度的碳酸水，直至反應(yīng)達(dá)到11或更小的PH值。隨后過濾反應(yīng)產(chǎn)物并且干燥。所得碳酸鈣具有I μ m至10 μ m的平均粒徑。
[0011]上述“反向”碳酸鹽法的缺點(diǎn)是獲得所期望的產(chǎn)物所需的添加速率低以及所得漿液的固體含量低。
[0012]因此，存在開發(fā)“反向”碳酸鹽法的需要，該方法可控制所得沉淀碳酸鈣的晶體習(xí)性并且可實(shí)現(xiàn)所得漿液中的沉淀碳酸鈣的較高固體含量。換言之，需要提供一種與本【技術(shù)領(lǐng)域】中已知的方法相比更經(jīng)濟(jì)的通過“反向”碳酸鹽法制造沉淀碳酸鈣的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造沉淀碳酸鈣的方法，該方法制造具有與通過已知“反向”碳酸鹽法制造的沉淀碳酸鈣的晶體習(xí)性不同晶體習(xí)性的沉淀碳酸鈣。
[0014]更具體地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造棱柱形沉淀碳酸鈣(P-PCC)的“反向”碳酸鹽法。
[0015]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造偏三角面體沉淀碳酸鈣(S-PCC)的“反向”碳
酸鹽法。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造膠狀沉淀碳酸鈣(c-PCC)的“反向”碳酸鹽法。
[0017]本發(fā)明的又一個(gè)目的為提供各種沉淀碳酸鈣產(chǎn)物。
[0018]這些及其它的目的通過根據(jù)本發(fā)明的由“反向”碳酸鹽法制造沉淀碳酸鈣的方法提供。
[0019]根據(jù)本發(fā)明方法，期望的是添加氫氧化鈣漿液至反應(yīng)容器中的速率使得反應(yīng)容器中的反應(yīng)內(nèi)容物(reaction content)在反應(yīng)期間的平均電導(dǎo)率在100 μ S/cm至6000 μ S/cm范圍內(nèi)。
[0020]參考以下詳細(xì)描述，這些及其它目標(biāo)及優(yōu)勢將得以更充分地理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]在附圖中:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明通過實(shí)施例5中所述的碳酸鹽法獲得的棱柱形PCC的SEM顯微照片；并且
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明通過實(shí)施例12中所述的碳酸鹽法獲得的具有玫瑰花狀聚集體結(jié)構(gòu)的偏三角面體形PCC的SEM顯微照片。
[0024]圖3是根據(jù)本發(fā)明通過實(shí)施例15中所述的碳酸鹽法獲得的膠狀PCC的SEM顯微照片。
【具體實(shí)施方式】
[0025]除非另有說明，否則本文中所用的所有份、百分比及比率均以重量表示。本文中引用的所有文獻(xiàn)均通過引用并入本文。
[0026]如本說明書及權(quán)利要求中所用，術(shù)語“膠狀PCC( colloidal PCC) ”(化學(xué)式=CaCO3)表示以單個(gè)PCC顆粒的聚集體/團(tuán)聚體形式的PCC產(chǎn)物，其中所述聚集體/團(tuán)聚體的表面積如通過BET法(Brunauer, Emmet, Teler, IS09277)測定為至少5m2/g。聚集體/團(tuán)聚體的等效球體粒徑(中值粒徑，MPS)優(yōu)選在約0.1 μ m至5.0 μ m、例如約0.2 μ m至4 μ m、通常約
0.5 μ m至3.0 μ m范圍內(nèi),如例如通過在Micromeritics的Sedigraph5100上沉降所測定的。聚集體’/團(tuán)聚體’的BET表面積通常將高達(dá)約100m2/g，更通常高達(dá)約80m2/g，例如高達(dá)約50m2/g、例如高達(dá)約30m2/g,并且通常為至少約5m2/g、例如至少約10m2/g。聚集體/團(tuán)聚體由較大或較小數(shù)目的等效球體粒徑通常為約0.01 μ m至0.50 μ m的單晶組成。
[0027]本發(fā)明的含義中的“漿液(slurry)”為懸浮液(包含基本上不可溶的固體和水以及任選的其它添加劑)并且密度通常比由固體形成但不含固體的液體高。
[0028]本發(fā)明的含義中的“比表面積”(SSA)或“BET比表面積”是指通過下文實(shí)施例部分中提供的方法測量的比表面積。
[0029]在本發(fā)明的上下文中所用的術(shù)語“亮度”是由自顏料產(chǎn)生的粉末小片反射的漫射光的百分比的測量。較亮的顏料反射較多的漫射光。如本文中所用，顏料的亮度可在457nm(R457)的光波長下測量并且以百分比表示。
[0030]考慮到已知“反向”碳酸鹽法的缺陷，一個(gè)目標(biāo)是提供一種制造沉淀碳酸鈣的方法，該方法制造具有與通過已知“反向”碳酸鹽法制造的沉淀碳酸鈣的晶體習(xí)性不同晶體習(xí)性的沉淀碳酸鈣。
[0031]以上所概述的目的已通過制造沉淀碳酸鈣的方法解決，該方法包含以下步驟:a)提供容納有初始溫度的水相的反應(yīng)容器山)將二氧化碳生成化合物注入水相中，直至水相的PH值在約5至約7范圍內(nèi)；及c)隨后添加初始溫度的氫氧化鈣漿液至反應(yīng)容器中，同時(shí)繼續(xù)注入二氧化碳生成化合物，以便獲得沉淀碳酸鈣的水性漿液，其中在步驟c)中添加氫氧化鈣漿液至反應(yīng)容器中的速率使得反應(yīng)容器中的反應(yīng)內(nèi)容物在反應(yīng)期間的平均電導(dǎo)率在 100 μ S/cm 至 6000 μ S/cm 范圍內(nèi)。
[0032]鑒于上文所述，本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，通過“反向”碳酸鹽法制造的沉淀碳酸鈣的不同晶體習(xí)性可通過控制氫氧化鈣漿液的添加速率來控制。氫氧化鈣漿液的添加速率與反應(yīng)內(nèi)容物在反應(yīng)期間的平均電導(dǎo)率相關(guān)，平均電導(dǎo)率在反應(yīng)期間監(jiān)控。
[0033]不希望受該理論限制，本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)為反應(yīng)內(nèi)容物的平均電導(dǎo)率主要取決于反應(yīng)內(nèi)容物中的自由Ca2+離子及(0Η)-離子的濃度，自由Ca2+離子和(0H)_離子得自以下反應(yīng):
[0034]Ca (OH) 2 (S) — Ca2+ (aq) +20H (aq)。
[0035]有人指出，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道反應(yīng)內(nèi)容物的電導(dǎo)率也依賴于水的質(zhì)量(亦即水的硬度)這一事實(shí)，水的硬度取決于溶解于水中的Ca2+和Mg2+離子以及來源于由其形成氫氧化鈣漿液的原料的其它離子的濃度。
[0036]對于本發(fā)明的目的，“反應(yīng)內(nèi)容物”被定義為在反應(yīng)期間包含在反應(yīng)容器中的內(nèi)容物，包括水相、二氧化碳生成化合物、氫氧化鈣漿液、已形成的沉淀碳酸鈣以及可在反應(yīng)期間添加的任選的添加劑。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚，水相的初始電導(dǎo)率在當(dāng)使用硬水(高濃度的Ca2+及Mg2+離子)時(shí)較高，并且當(dāng)使用軟水(低濃度的Ca2+及Mg2+離子)時(shí)較低。
[0037]當(dāng)添加氫氧化鈣漿液至碳酸水中的速率較高(亦即所添加的氫氧化鈣漿液的量高于所添加的二氧化碳生成化合物(例如CO2)的量)時(shí)，則自由Ca2+離子在溶液中保持過量。在這種情況下，平均電導(dǎo)率由于這些自由離子而提高并并且通常發(fā)現(xiàn)在大于1200 μ S/cm至6000 μ S/cm范圍內(nèi)。
[0038]當(dāng)添加氫氧化鈣漿液至碳酸水中的速率較低(即添加少量氫氧化鈣漿液)時(shí)，則所有或大部分自由Ca2+離子與二氧化碳反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)中自由Ca2+離子的濃度較低。在這種情況下，發(fā)現(xiàn)觀測的反應(yīng)內(nèi)容物的平均電導(dǎo)率較低，特別是低于或等于1200μ S/cm。
[0039]基于以上描述，本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，通過控制氫氧化鈣漿液的添加速率在100 μ S/cm至6000 μ S/cm范圍內(nèi)，可獲得顯示出不同于現(xiàn)有技術(shù)方法已知的晶體習(xí)性的晶體習(xí)性的沉淀碳酸鈣，所述現(xiàn)有技術(shù)方法已知的晶體習(xí)性僅得到立方或立方形PCC。例如，可獲得棱柱形沉淀碳酸鈣和偏三角面體碳酸鈣。
[0040]本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，不需要將晶種引入反應(yīng)內(nèi)容物中以獲得所得沉淀碳酸鈣的期望的晶體習(xí)性。
[0041 ] 沉淀碳酸鈣的水性漿液的pH值優(yōu)選在7至13范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在7至12范圍內(nèi)。應(yīng)注意，pH值可用作反應(yīng)內(nèi)容物的電導(dǎo)率的間接指示(即高pH值意味著高濃度的自由0H_離子)，并且可幫助控制所得沉淀碳酸鈣的晶體習(xí)性。然而，應(yīng)指出，必須將平均電導(dǎo)率的測量值視為用于控制所得沉淀碳酸鈣的晶體習(xí)性的更精確工具。
[0042]在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案中，步驟c)中的氫氧化鈣漿液的添加速率為按碳酸化的水相的體積計(jì)至少0.02倍/分鐘，并且優(yōu)選在按碳酸化的水相的體積計(jì)0.02倍/分鐘至0.25倍/分鐘范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在按碳酸化的水相的體積計(jì)0.025倍/分鐘至0.10倍/分鐘范圍內(nèi)，例如為按碳酸化的水相的體積計(jì)0.05倍/分鐘或按碳酸化的水相的體積計(jì)0.075倍/分鐘或按碳酸化的水相的體積計(jì)0.10倍/分鐘。這樣的添加速率導(dǎo)致平均電導(dǎo)率在100 μ S/cm至6000 μ S/cm范圍內(nèi)。此外，通過這樣的添加速率，沉淀碳酸鈣的pH值可控制在7至13范圍內(nèi)。對于本發(fā)明的目的，術(shù)語“倍/分鐘按碳酸化的水相的體積計(jì)”是指氫氧化鈣漿液的添加速率并且與反應(yīng)容器的大小無關(guān)。該添加速率的單位通常以升/分鐘表示。例如，當(dāng)碳酸化的水相的體積為2升時(shí)，則在按碳酸化的水相的體積計(jì)0.02倍/分鐘至0.25倍/分鐘范圍內(nèi)的添加速率對應(yīng)于0.04升/分鐘至0.5升/分鐘的氫氧化鈣漿液的添加速率。在8升碳酸化的水相的情況下，在按碳酸化的水相的體積計(jì)0.02倍/分鐘至0.25倍/分鐘范圍內(nèi)的添加速率對應(yīng)于0.16升/分鐘至2.0升/分鐘的氫氧化鈣漿液的添加速率。
[0043]在本發(fā)明方法的一`個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟c)中的二氧化碳生成化合物按每千克干燥Ca (OH) 2計(jì)以0.05千克CO2/小時(shí)至2千克CO2/小時(shí)(并且優(yōu)選按每千克干燥Ca (OH) 2計(jì)以0.2千克CO2/小時(shí)至0.8千克CO2/小時(shí)之間)的速率引入反應(yīng)容器中。
[0044]所用反應(yīng)容器優(yōu)選具有限定的填充體積，并且步驟c)中添加的氫氧化鈣漿液的總量或體積占反應(yīng)容器的填充體積的至少10%。其優(yōu)勢在于所得沉淀碳酸鈣漿液具有較高固體含量。因此，在出售最終產(chǎn)物之前不需要進(jìn)一步濃縮所述最終產(chǎn)物。然而，如果需要，則可使包含沉淀碳酸鈣的水性懸浮液經(jīng)歷進(jìn)一步后處理，包含分離、過濾及干燥，以獲得經(jīng)干燥的沉淀碳酸鈣；或研磨。
[0045]在另一個(gè)實(shí)施方案中，水相的初始溫度在約0°C至約95°C范圍內(nèi)，并且優(yōu)選在約10°C至約70°C范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在約30°C至約50°C范圍內(nèi)。水相的初始溫度為約0°C意指水相為其流體狀態(tài)并且不是其固體狀態(tài)。
[0046]在又一個(gè)實(shí)施方案中，氫氧化鈣漿液的初始溫度在約10°C至約90°C范圍內(nèi)，并且優(yōu)選在約30°C至約80°C范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在約50°C至約70°C范圍內(nèi)。
[0047]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言明顯的是，由于在混合不同溫度的物質(zhì)時(shí)的混合溫度，所用氫氧化鈣漿液和水的初始溫度不一定與在反應(yīng)期間在反應(yīng)器中的溫度相同。
[0048]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所用的二氧化碳生成化合物選自氣態(tài)二氧化碳、液態(tài)二氧化碳、固態(tài)二氧化碳及含有二氧化碳的氣體，并且二氧化碳生成化合物優(yōu)選為二氧化碳與空氣的氣態(tài)混合物或者二氧化碳與氮?dú)獾臍鈶B(tài)混合物。當(dāng)使用二氧化碳與空氣的氣態(tài)混合物或二氧化碳與氮?dú)獾臍鈶B(tài)混合物時(shí)，二氧化碳以8體積％至99體積％范圍內(nèi)、并且優(yōu)選12體積％至25體積％范圍內(nèi)、例如20體積％的量存在。
[0049]氫氧化鈣漿液優(yōu)選為水性氫氧化鈣漿液并且具有I重量％與30重量％之間、優(yōu)選5重量％與25重量％之間并且更優(yōu)選10重量％與20重量％之間的固體含量。
[0050]在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，步驟(C)中所得的沉淀碳酸鈣的水性漿液的懸浮液的固體含量在5重量％與30重量％之間，優(yōu)選在7重量％與25重量％之間，并且更優(yōu)選在10重量％與20重量％之間。
[0051]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，沉淀碳酸鈣的重量中值粒徑(d5(l)在約Ι.Ομπι至約9.0 μ m范圍內(nèi)，優(yōu)選在約2.5μηι至7.5μηι范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選在3.3μηι至6.9μηι范圍內(nèi)。
[0052]通過本發(fā)明可獲得的重量中值粒徑(d5(l)在2.5μπι至7.5μπι范圍內(nèi)并且更優(yōu)選在3.3μπι至6.9μπι范圍內(nèi)的沉淀碳酸鈣粒子。這意味著通過本發(fā)明可獲得較粗的沉淀碳酸鈣粒子。
[0053]通過根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的沉淀碳酸鈣粒子的BET比表面積在約1.0m2/g至約25.0m2/g范圍內(nèi)，優(yōu)選在約1.3m2/g至約23.5m2/g范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在約1.3m2/g至5.0m2/g范圍內(nèi)。
[0054]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟a)之后或在步驟b)之后但在步驟c)之前添加添加劑至反應(yīng)容器中。
[0055]添加劑優(yōu)選為選自包含本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的熟化添加劑和沉淀添加劑的組的添加劑。添加劑的實(shí)例為糖(例如蔗糖)、糖醇(例如麥瑞吐爾(meritol));檸檬酸或檸檬酸的鈉、鉀、鈣或鎂鹽；及中和或部分中和形式的聚丙烯酸。還應(yīng)注意，除前述中和或部分中和形式的聚丙烯酸之外，還可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它分散劑作為本發(fā)明方法中的添加劑。
[0056]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，控制平均電導(dǎo)率在約100 μ S/cm至約1200 μ S/cm范圍內(nèi)，并且優(yōu)選在約200 μ S/cm至約1010 μ S/cm范圍內(nèi)。
[0057]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，控制平均電導(dǎo)率在大于約1200yS/cm至約6000 μ S/cm范圍內(nèi)，并且優(yōu)選在約1300 μ S/cm至約3000 μ S/cm范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在約1300 μ S/cm 至 2500 μ S/cm 范圍內(nèi)。
[0058]本發(fā)明人已意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)內(nèi)容物的平均電導(dǎo)率在約100μ S/cm至約1200 μ S/cm范圍內(nèi)時(shí)，所得沉淀碳酸鈣為棱柱形沉淀碳酸鈣(P-PCC);并且當(dāng)反應(yīng)內(nèi)容物的平均電導(dǎo)率在大于約1200 μ S/cm至約6000 μ S/cm范圍內(nèi)時(shí)，則所得沉淀碳酸鈣為偏三角面體沉淀碳酸鈣(S-PCC)或膠狀沉淀碳酸鈣(c-PCC)。應(yīng)注意，膠狀沉淀碳酸鈣優(yōu)選在本發(fā)明方法期間當(dāng)有添加劑(如糖，例如蔗糖)存在于自來水中時(shí)在引入氫氧化鈣漿液之前形成。
[0059]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，該方法是以間歇模式、半間歇模式或連續(xù)模式進(jìn)行。
[0060]此外，本發(fā)明方法優(yōu)選包含另一個(gè)步驟，其中干燥步驟c)中獲得的沉淀碳酸鈣以形成沉淀碳酸鈣。[0061]本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于所得沉淀碳酸鈣的pH值穩(wěn)定性，其在7至12的寬pH值范圍中穩(wěn)定。
[0062]本發(fā)明還涉及通過本發(fā)明方法獲得的沉淀碳酸鈣，以及涉及包含通過本發(fā)明方法獲得的沉淀碳酸鈣的水性懸浮液。
[0063]此外，本發(fā)明涉及通過本發(fā)明方法獲得的經(jīng)干燥的沉淀碳酸鈣。
[0064]本發(fā)明還涉及水性懸浮液在涂布組合物中或作為造紙工業(yè)中的填料的用途，并且涉及經(jīng)干燥的沉淀碳酸鈣在漆、橡膠、塑料、建筑材料、墨、水處理、食物、飼料及化妝品領(lǐng)域中的用途。
[0065]實(shí)施例
[0066]以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明的某些實(shí)施方案并且應(yīng)理解為不以任何方式限制本發(fā)明。
[0067]對于本發(fā)明的目的，參數(shù)d5(l (%)的值是通過其中分別50質(zhì)量％的顆粒直徑小于或等于該值的粒徑測量值獲得。
[0068]測量方法:
[0069]懸浮液電導(dǎo)率測暈
[0070]懸浮液的電導(dǎo)率是在反應(yīng)期間在反應(yīng)容器中使用配備有相應(yīng)MettlerToledo電導(dǎo)率擴(kuò)展單兀和 Mettler Toledo InLat)?'730 電導(dǎo)率探針的 Mettler Toledo SevenMulti直接測量。
·[0071]首先使用來自Mettler Toledo的市售電導(dǎo)率校準(zhǔn)溶液在相關(guān)電導(dǎo)率范圍中校準(zhǔn)儀器。通過線性校正模式自動(dòng)校正溫度對電導(dǎo)率的影響。
[0072]懸浮液pH值的測暈
[0073]懸浮液的pH值在反應(yīng)容器中使用Mettler Toledo Seven Easy pH計(jì)及MettlerToledo InLab? Expert Pro pH 電極直接測量。
[0074]BET比表面積
[0075]BET比表面積(又被稱為SSA)是根據(jù)IS09277使用由MICR0MERITICS?公司出售的 Tristar II3020 測定。
[0076]用Sedigraph?5100測量顆粒物質(zhì)(d5Q ( μ m))的粒徑分布(直徑〈X μ m的粒子質(zhì)量％)及重量中值粒徑(d5Q)。
[0077]經(jīng)由沉降法(即分析在重力場中的沉降行為)測定顆粒物質(zhì)的重量中值粒徑及粒徑質(zhì)量分布。用由MICR0MERITI CS?公司出售的Sedigraph?5100進(jìn)行測量。
[0078]該方法及儀器對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是已知的并且常用來測定填料和顏料的粒徑。通過添加對應(yīng)于4g干燥PCC的量的產(chǎn)物至60ml0.1重量％Na4P207水溶液中來制備樣品。使用高速攪拌器(Polytron PT3000/3100，在15000rpm下)分散樣品3分鐘。隨后使用超聲波浴使其經(jīng)受超聲波15分鐘并且隨后將其添加至Sedigraph的混合室中。
[0079]粘度測暈
[0080]A.布氏粘度(Brookfield Viscosity)
[0081]布氏粘度是在室溫和IOOrpm (每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))的轉(zhuǎn)速下以適當(dāng)盤狀轉(zhuǎn)軸2、3或4攪拌I分鐘之后通過使用RVT型號Brookfield?粘度計(jì)進(jìn)行測量。[0082]B.根據(jù) EN IS02884-1 的 ICI 粘度
[0083]ICI粘度是在(23±0.2) °C的溫度下根據(jù)EN IS02884-1使用錐板式粘度計(jì)(Epprecht Instruments+Controls, Bassersdorf, Switzerland)在 100001/s 的剪切速率下測量。15秒后的測量值描繪探針的測量粘度，該測量值應(yīng)為恒定值。
[0084]C.用Paar Physica M301PP25流變計(jì)測量的粘度
[0085]該測量用來自奧地利的Anton Paar GmbH公司的Paar PhysicaM301PP25流變計(jì)根據(jù)以下狀況進(jìn)行:
[0086]溫度:23°C
[0087]起始剪切速率:0.ll/s
[0088]最終剪切速率:1001/s，梯度為每十進(jìn)位10個(gè)測量點(diǎn)，并且各測量點(diǎn)在5秒之后獲取。
[0089]測量點(diǎn)以十進(jìn)位對數(shù)方式呈現(xiàn)，以便由此測量得到具有負(fù)斜率的線性曲線。圖中的X軸以十進(jìn)位對數(shù)方式表示剪切速率，y軸描繪以Pa.S為單位的測量粘度。
[0090]懸浮液中的物質(zhì)的固體重量(weight solid)(重量％)
[0091]固體重量(也稱為物質(zhì)的固體含量)是通過固體物質(zhì)的重量除以水性懸浮液的總
重量來確定。
[0092]固體物質(zhì)的重量是通過稱量通過蒸發(fā)懸浮液的水相并且干燥所得物質(zhì)至恒重所獲得的固體物質(zhì)來確定。
[0093]涂布表面的光澤度
[0094]光澤度值在對比度卡上根據(jù)DIN67530在以150 μ m的涂布機(jī)間隙制備的漆涂表
面上以所列角度進(jìn)行測量。所用對比度卡為由Leneta公司出售并且由Novamart，Stafa,
Switerland經(jīng)銷的Leneta對比度卡，型號為3-B-H，大小為7-5/8X11-3/8(194mmX 289mm)。用來自德國Geretsried的Byk Gardner公司的光澤度測量裝置測量光澤度。通過用光澤度測量裝置測量卡上的5個(gè)不同點(diǎn)獲得光澤度，并且平均值由裝置計(jì)算并且可來源于裝置的顯示器。
[0095]色倌(Rx、Ry、Rz )的測定
[0096]色值Rx、Ry、Rz在Leneta對比度卡的白及黑場上測定，并且用法國蒙特勒伊的Datacolor 公司的 spectraflas SF450X 光譜儀測量。
[0097]凃布表面的對比率(不誘明度)
[0098]對比率值是根據(jù)IS02814在7.5m2/1的涂布率下測定。
[0099]對比率是根據(jù)以下方程式所描述的來計(jì)算:
[0100]
【權(quán)利要求】
1.一種制造沉淀碳酸鈣的方法，其包含以下步驟: Ca)提供容納有初始溫度的水相的反應(yīng)容器； (b)將二氧化碳生成化合物注入所述水相中，直至所述水相的pH值在約5至約7范圍內(nèi) '及 (c)隨后添加初始溫度的氫氧化鈣漿液至所述反應(yīng)容器，同時(shí)繼續(xù)注入所述二氧化碳生成化合物，以便獲得所述沉淀碳酸鈣的水性漿液， 其中在步驟c)中將所述氫氧化鈣漿液添加至所述反應(yīng)容器中的速率為使得所述反應(yīng)容器中的反應(yīng)內(nèi)容物在反應(yīng)期間的平均電導(dǎo)率在100 μ S/cm至6000 μ S/cm范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述沉淀碳酸鈣的水性漿液的pH值在7至13的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在7至12的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在步驟c)中所述氫氧化鈣漿液的所述添加速率為按碳酸化的水相的體積計(jì)至少0.02倍/分鐘，優(yōu)選在按碳酸化的水相的體積計(jì)0.02倍/分鐘至0.25倍/分鐘范圍內(nèi)，更優(yōu)選在按碳酸化的水相的體積計(jì)0.025倍/分鐘至0.10倍/分鐘范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟c)中的所述二氧化碳生成化合物按每千克干燥Ca(OH)2計(jì)以0.05千克CO2/小時(shí)至2千克CO2/小時(shí)，優(yōu)選按每千克干燥Ca(OH)2計(jì)以0.2千克CO2/小時(shí)至0.8千克CO2/小時(shí)之間的速率引入所述反應(yīng)容器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)容器具有限定的填充體積， 并且步驟c)中所添加的氫氧化鈣漿液的總量或體積占所述反應(yīng)容器的所述填充體積的至少10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述水相的所述初始溫度在約O V至約95 °C范圍內(nèi)，優(yōu)選在約10°C至約70°C范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約30 V至約50°C范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于氫氧化鈣漿液的所述初始溫度在約10°C至約90°C范圍內(nèi)，優(yōu)選在約30V至約80°C范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約50V至70°C范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述二氧化碳生成化合物選自氣態(tài)二氧化碳、液態(tài)二氧化碳、固態(tài)二氧化碳及含有二氧化碳的氣體，并且所述二氧化碳生成化合物優(yōu)選為二氧化碳與空氣、或二氧化碳與氮?dú)獾臍鈶B(tài)混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述氫氧化鈣漿液為水性氫氧化鈣漿液并且具有I重量％與30重量％之間、優(yōu)選5重量％與25重量％之間并且更優(yōu)選10重量％與20重量％之間的固體含量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟(C)中獲得的所述沉淀碳酸鈣的所述水性漿液的水性懸浮液的固體含量在5重量％與30重量％之間，優(yōu)選在7重量％與25重量％之間，更優(yōu)選在10重量％與20重量％之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述沉淀碳酸鈣的重量中值粒徑(d5CI)在約1.0 μ m至約9.0 μ m范圍內(nèi)，優(yōu)選在約2.5μηι至7.5μηι范圍內(nèi)，最優(yōu)選在3.3μπι至6.9μπι范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述沉淀碳酸鈣粒子的BET比表面積在1.0m2/g至25.0m2/g范圍內(nèi)，優(yōu)選在約1.3m2/g至約23.5m2/g范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約1.3m2/g至5.0m2/g范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在步驟a)之后或在步驟b)之后但在步驟c)之前添加添加劑至所述反應(yīng)容器中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述添加劑是選自熟化添加劑、沉淀添加劑及分散劑的其中之一，如糖、糖醇、檸檬酸或檸檬酸的鈉、鉀、鈣或鎂鹽；及中和或部分中和形式的聚丙烯酸。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于控制所述平均電導(dǎo)率在約100 μ S/cm至約1200 μ S/cm范圍內(nèi)，優(yōu)選在約200 μ S/cm至約1010 μ S/cm范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于控制所述平均電導(dǎo)率在從大于1200 μ S/cm至約6000 μ S/cm范圍內(nèi)，優(yōu)選在約1300 μ S/cm至約3000 μ S/cm范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約1300 μ S/cm至2500 μ S/cm范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法是以間歇模式、半間歇模式或連續(xù)模式進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在另外一步驟中干燥所述沉淀碳酸鈣以形成經(jīng)干燥的沉淀碳酸鈣。
19.一種通過根據(jù)權(quán) 利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法獲得的產(chǎn)物。
20.一種水性懸浮液，其包含通過根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法獲得的所述沉淀碳酸鈣。
21.一種通過根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法獲得的經(jīng)干燥的沉淀碳酸鈣。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求20所述的水性懸浮液或根據(jù)權(quán)利要求21所述的經(jīng)干燥的沉淀碳酸鈣的用途，其在造紙工業(yè)中用作填料或用于涂布組合物中。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求21所述的經(jīng)干燥的沉淀碳酸鈣的用途，其用于漆、橡膠、塑料、建筑材料、墨、水處理、食物、飼料及化妝品領(lǐng)域中。
【文檔編號】C09C1/02GK103717681SQ201280030145
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月21日
【發(fā)明者】馬蒂厄·斯克日普恰克, 馬克·莫勒, 托馬斯·施默爾澤 申請人:歐米亞國際集團(tuán)