СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДНЫХ СУСПЕНЗИЙ МИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЛИ ВЫСУШЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ПРОДУКТЫ, А ТАКЖЕ ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
METHOD OF PREPARING AQUEOUS SUSPENSIONS OF MINERAL MATERIALS OR DRIED MINERAL MATERIALS, OBTAINED PRODUCTS AND USE THEREOF

Настоящее изобретение касается технического сектора суспензий минеральных материалов или высушенных минеральных материалов и их применения в области бумаги, краски или пластиков, и, в частности, их применения в бумажной промышленности, например, в изготовлении или покрытии бумажных листов.
В способе изготовления листа бумаги, картона или аналогичного продукта специалист в данной области техники имеет увеличивающуюся тенденцию заменять часть дорогостоящих целлюлозных волокон более дешевым минеральным веществом, чтобы снизить стоимость бумаги при улучшении ее свойств, таких как непрозрачность и/или белизна.
Этот минеральный материал, с которым специалист в данной области техники хорошо знаком, содержит, например, природный карбонат кальция, такой как мрамор, кальцит, известняк и/или мел, и/или синтетический карбонат кальция, такой как скаленоэдрическая и/или арагонитная, и/или кальцитная кристаллическая форма, и разнообразные аналогичные наполнители, содержащие карбонаты кальция, такие как доломит или наполнители на основе смешанных карбонатов различных металлов, таких, в частности, как кальций, связанный с магнием и аналоги, различные вещества, такие как тальк или аналоги, и смеси этих наполнителей, такие как, например, смеси тальк-карбонат кальция или карбонат кальция-каолин, или смеси природного карбоната кальция с гидроксидом алюминия, слюдой или с синтетическими или природными волокнами, или со-структуры минералов, такие как со-структуры тальк-карбонат кальция или тальк-диоксид титана.
В течение длительного времени обычно использовали в способе мокрого измельчения в качестве помогающего измельчению агента водорастворимые полимеры на основе частично или полностью нейтрализованной полиакриловой кислоты или ее производных (ЕР 0046573, ЕР 0100947, ЕР 0100948, ЕР 0129329, ЕР 0261039, ЕР 0516656, ЕР 0542643, ЕР 0542644, ЕР 0717051), чтобы обеспечить водные суспензии минералов, которые удовлетворяют вышеуказанным критериям очистки и вязкости, но эти помогающие измельчению агенты используют в слишком большом количестве, чтобы позволить конечному продукту иметь достаточную способность рассеяния видимого света, требуемую конечным пользователем при использовании бумаги.
Эти документы указывают, что существует необходимость в снижении полидисперсности полимеров, используемых в качестве диспергирующих и/или помогающих измельчению агентов, которая имеет недостатком высокую стоимость и трудность получения соответствующих полимеров.
Соответственно, существует необходимость в водорастворимых органических полимерах безотносительно их полидисперсности.
Другой недостаток известного способа мокрого измельчения, выполняемого с обычными полимерами, состоит том факте, что они не позволяют получать требуемую стабильность рН водных суспензий минералов во времени.
Специалист знает другой тип решения, описанный в WO 02/49766, ЕР 0850685, WO 2008/010055, WO 2007/072168, получения водных суспензий очищенного минерального материала с высокой концентрацией сухого вещества, в то же время имеющих низкую вязкость по Брукфильду, которая остается стабильной во времени. Этот известный тип решения описывает применение особых диспергаторов как сополимеры акриловой кислоты с малеиновой кислотой или как особая величина нейтрализации, или как применение неорганического соединения фтора, используемого для ввода в водную суспензию минеральных частиц, происходящую из стадии механической и/или термической концентрации после стадии мокрого измельчения при низком содержании твердого вещества без использования диспергирующего агента и способствующего измельчению агента.
Кроме того, специалист в данной области техники знает патент США 3006779, который описывает совершенно другое решение, основанное на неорганическом диспергаторе, состоящем из гомогенной смеси натрийфосфатного стекла, оксида цинка и соли или гидроксида калия или лития.
Наконец, диссертация, озаглавленная "Influence of polyelectrolyte adsorption on rheology of concentrated calcite dispersion" (Robert Petzenhauser-1993), которая описывает влияние разных полиакрилатов в отношение суспензии кальцита, доказывает, что существуют трудности с точки зрения стабильности вязкости полученных суспензий со всеми изученными полиакрилатами, включая полиакрилаты лития.
Соответственно, ни одно из известных решений не обеспечивает специалистов решением проблемы достижения водных суспензий очищенного минерального материала, позволяющим применение водорастворимых органических полимеров безотносительно их полидисперсности, с высокой концентрацией сухого вещества, имеющих одновременно низкую вязкость по Брукфильду, которая остается стабильной со временем, пониженное содержание диспергатора и/или способствующего измельчению агента и/или термически и/или механически увеличенное содержание твердого вещества, а также стабильность рН во времени.
Обращаясь к вышеуказанной проблеме достижения водных суспензий минерального материала с требуемыми свойствами при минимизации требования диспергатора и/или способствующего измельчению агента без снижения свойств конечных продуктов, подобных оптическим свойствам бумаги, настоящий заявитель неожиданно обнаружил, что литий-нейтрализованные водорастворимые органические полимеры действуют как усилители измельчающей и/или диспергирующей способности, позволяя достигать водных суспензий или "взвесей" упомянутого очищенного минерального материала с высокой концентрацией сухого вещества, имеющих одновременно низкую вязкость по Брукфильду, которая остается стабильной со временем, пониженное количество диспергатора или способствующего измельчению агента, а также стабильность рН со временем.
Заявитель также неожиданно обнаружил, что нейтрализация водорастворимого органического кислотного полимера ионами лития делает возможным использование, в качестве усилителя измельчающей и/или диспергирующей способности, водорастворимых органических полимеров с большей полидисперсностью, чем обычно применяемые.
В некоторых трудных условиях измельчения или диспергирования литий-нейтрализованные водорастворимые органические полимеры, действующие в качестве усилителя измельчающей и/или диспергирующей способности, позволяют достигать водных суспензий или "взвесей" упомянутого очищенного минерального материала, тогда как обычные полиакрилаты не позволяют получать каких-либо текучих и/или стабильных суспензий из-за слишком высокой вязкости по Брукфильду.
Таким образом, один аспект настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ изготовления водной суспензии минеральных частиц при пониженном содержании диспергатора и/или термически и/или механически увеличенного содержания твердого вещества, имеющей низкую вязкость по Брукфильду, стабильную со временем, имеющую высокое содержание сухого твердого вещества, пониженное количество диспергатора или способствующего измельчению агента, который может иметь более высокую полидисперсность по сравнению с обычным диспергатором, а также стабильность рН со временем.
Под низкой вязкость по Брукфильду, остающейся стабильной со временем, понимается, что начальная вязкость по Брукфильду водной суспензии минерального материала после 1 часа от получения составляет ниже 4000 мПа·с, предпочтительно ниже 2000 мПа·с, более предпочтительно, ниже 500 мПа·с, измеренная после 1 минуты перемешивания при использовании RVT модели вискозиметра Брукфильда при комнатной температуре и скорости вращения 100 об/мин с соответствующим шпинделем, и что вязкость по Брукфильду водной суспензии минерального материала после 8 дней неперимешиваемого хранения составляет ниже 4000 мПа·с, предпочтительно ниже 2000 мПа·с, более предпочтительно, ниже 500 мПа·с, измеренная после 1 минуты перемешивания при использовании RVT модели вискозиметра Брукфильда при комнатной температуре и скорости вращения 100 об/мин с соответствующим шпинделем.
Под сниженным содержанием диспергатора подразумевается, что количество диспергатора или способствующего измельчению агента, используемое для достижения минерального материала в форме водной суспензии при определенной вязкости по Брукфильду, ниже, чем количество, используемое при применении обычного диспергатора или способствующего измельчению агента для достижения суспензии минерального материала при таком же значении вязкости по Брукфильду и при такой же величине содержания твердого вещества.
Аналогично, "более высокая полидисперсность" означает, что согласно данному изобретению диспергаторы или измельчающие агенты, используемые для достижения минерального материала в форме водной суспензии при определенной вязкости по Брукфильду, могут иметь более высокую полидисперсность, чем обычно применяемые диспергаторы или способствующие измельчению агенты для достижения минерального материала при такой же величине вязкости по Брукфильду и при такой же величине содержания твердого вещества. Другими словами, диспергаторы или способствующие измельчению агенты настоящего изобретения могут обеспечивать меньшую вязкость, чем обычные диспергаторы даже при более высокой полидисперсности.
Обычные диспергаторы содержат хорошо известные полиакрилаты, описанные в различных известных документах или патентах, цитированных как предыдущий уровень техники далее ниже в настоящей заявке.
Выражение "рН стабильный во времени" означает, что минеральная суспензия будет сохранять то же значение рН в низком диапазоне, очень предпочтительно от 9,5 до 10,5 во время, по меньшей мере, 8 дней хранения.
"Высокое содержание сухих твердых веществ" согласно настоящему изобретению означает водную суспензию или взвесь минерального материала, имеющую содержание твердого вещества предпочтительно от 10 масс.% до 82 масс.%, более предпочтительно, от 50 масс.% до 81 масс.% и наиболее предпочтительно, от 65 масс.% до 80 масс.%, например, от 70 масс.% до 78 масс.% в расчете на полную массу суспензии или взвеси.
Вышеуказанная цель достигается с помощью способа изготовления водной суспензии минеральных материалов, содержащего стадии:
a) обеспечения, по меньшей мере, одного минерального материала в форме водной суспензии или в сухой форме,
b) обеспечения, по меньшей мере, одного частично или полностью литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера,
с) объединения, по меньшей мере, одного частично или полностью литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера из стадии b) с, по меньшей мере, одним минеральным материалом из стадии а).
В этом способе литий-нейтрализованные водорастворимые полимеры действуют как усилители способности измельчения и/или диспергирования, причем они действуют как усилители способности диспергирования в случаях, когда не выполняют стадии измельчения, указанного выше, тогда как они также действуют как усилители способности измельчения, когда эта стадия выполняется.
Полученный минеральный материал может быть в сухой форме или в форме суспензии. Они могут быть осушены или повторно суспендированы после осушки, как может быть принято в любом из последующих предпочтительных вариантов осуществления.
По меньшей мере, один минеральный материал для использования в настоящем изобретении предпочтительно выбирают из группы, содержащей природный карбонат кальция (GCC), такой как мрамор, мел, известняк или кальцит, или осажденный карбонат кальция (РСС), как арагонит, ватерит и/или кальцит; и минералы, содержащие карбонат кальция, такие как доломит или наполнители на основе смешанных карбонатов, такие как кальций, связанный с магнием, такие как тальк, или с глиной, и их смеси, такие как смеси тальк-карбонат кальция или карбонат кальция-каолин, или смеси природного карбоната кальция с гидроксидом алюминия, слюдой или с синтетическими или натуральными волокнами, или со-структуры минералов, такие как со-структуры тальк-карбонат кальция или тальк-диоксид титана.
Предпочтительно, по меньшей мере, один минеральный материал представляет собой природный карбонат кальция (GCC) или осажденный карбонат кальция (РСС), или смесь GCC и РСС, или смесь GCC и РСС и глины, или смесь GCC и РСС и талька, и наиболее предпочтительно, представляет собой GCC, выбранный среди мрамора, мела, кальцита или известняка, или РСС, выбранный среди арагонитного РСС или кальцитного РСС, как ромбоэдрический РСС или скаленоэдрический РСС.
Указанный выше способ может быть улучшен с помощью ряда необязательных стадий:
Особенно предпочтительный вариант осуществления включает в себя стадию измельчения (стадия d), где стадия с) может выполняться до, во время или после стадии d).
Кроме того, по меньшей мере, один частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер может быть добавлен до и/или во время и/или после стадии а), если, по меньшей мере, один минеральный материал представляет собой РСС.
Таким образом, по меньшей мере, один частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер также может быть добавлен до, во время или после осаждения синтетического карбоната кальция. Например, частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер может быть добавлен до стадии карбонизации.
Если GCC используется на стадии d), может быть предпочтительно подвергать мокрый измельченный природный карбонат кальция стадии мокрого обогащения до стадии d), позволяющему удалять примеси, такие как силикатные примеси, например, путем пенной флотации.
Таким образом, например, с помощью способов измельчения и/или диспергирования при пониженном содержании диспергатора и/или увеличенном содержании твердого вещества, способов изготовления водной суспензии частиц минерального материала, использующих упомянутый, частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер, выбранный в качестве усилителей способности измельчения и/или диспергирования, данный способ изготовления может быть оптимизирован.
Кроме того, может быть выгодным, чтобы объединенный и возможно измельченный материал, полученный на стадии d), отсеивали и/или концентрировали (стадия е).
"Отсеивание" в контексте настоящего изобретения выполняется с помощью хорошо известных устройств для "отсеивания", таких как сита, песчаные центрифуги и т.д. Под "отсеиванием" следует понимать обогащение путем удаления грубых частиц, имеющих размер частиц больше чем 45 мкм. В случае, когда суспензию отсеивают, так что, по меньшей мере, часть твердого материала в исходной суспензии удаляется путем отсеивания, эта стадия отсеивания представляет собой разбавление.
"Концентрирование" выполняется, например, путем термического концентрирования или механического концентрирования, например, с помощью центрифуги, фильтр-пресса, трубчатого пресса или их комбинации.
Если объединенный и возможно измельченный материал отсеивают и/или концентрируют на стадии е), может быть предпочтительно диспергировать данный материал в водной среде после отсеивания и/или концентрирования (стадия f).
Объединенный и возможно измельченный материал, полученный из любого из стадий d) или е), или f), может быть высушиваться, если минеральный материал стадии а) обеспечивается в форме водной суспензии (стадия g).
С другой стороны, если минеральный материал стадии а) обеспечивается в сухой форме, или когда стадии е), f) и g) не выполняются, объединенный и возможно измельченный материал, полученный на стадии d), может диспергироваться в водной среде (стадия h).
В предпочтительном варианте осуществления водная суспензия, полученная из стадии h), может измельчаться (стадия i), предпочтительно в присутствии частично или полностью литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера.
В общем, в отношении добавления, по меньшей мере, одного частично или полностью литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера есть несколько предпочтительных вариантов осуществления.
Например, по меньшей мере, один частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер предпочтительно добавляют до и/или во время, и/или после стадии измельчения d), если стадии е) и f) не выполняются.
По меньшей мере, один частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер может однако также добавляться после стадии измельчения d) и до и/или во время, и/или после стадии е) отсеивания и/или концентрации, если стадию е) выполняют в одиночку.
Кроме того, можно добавлять, по меньшей мере, один частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер до и/или во время, и/или после стадии диспергирования f).
Если минеральный материал обеспечивается в сухой форме на стадии а) со следующими последовательно стадиями d) и h), предпочтительно, когда добавление частично или полностью литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера выполняют в одно добавление до, во время или после стадии h) или делают за множество добавлений, каждое из них до, во время или после стадии h).
Если выполняют стадию f) диспергирования и если все или часть количества частично или полностью литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера добавляют до стадии f), частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер предпочтительно добавляют до и/или во время и/или после стадии d).
Однако если нет стадий е), f) или g), все количество частично или полностью литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера можно использовать до стадии d), или часть литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера можно использовать до стадии d), тогда как оставшееся количество добавляют во время стадии d).
Если стадия f) диспергирования следует за стадией е), стадия f) может выполняться в присутствии литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера, который может быть другим или таким же, как полимер, использованный на стадии d).
Особенно предпочтительно, когда стадию d) способа настоящего изобретения выполняют при рН выше 7, предпочтительно выше 7,5, более предпочтительно, между 8,5 и 10,5 и наиболее предпочтительно, между 9,5 и 10,5.
2
В связи с этим, специалист легко определит, что величина рН будет иметь подходящие значения в получении свойств, которых он желает достичь, зная, что рН зависит от добавления основания, предпочтительно основания с одно- или двухвалентным катионом, наиболее предпочтительно, натрия или кальция, например, от добавления щелочного препарата биоцида или освобождения гидроксида, такого как Са(ОН), во время измельчения материала, например, во время со-измельчения осажденного карбоната кальция и природного карбоната кальция.
По всей настоящей заявке величина рН измеряется при комнатной температуре (21°С±1) с точностью ±0,3.
По меньшей мере, один частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер предпочтительно выбирают из группы, содержащей гомополимеры акриловой или метакриловой кислоты и/или сополимеры акриловой и/или метакриловой кислоты, и/или сополимер акриловой и/или метакриловой кислоты с одним или несколькими акриловыми соединениями, такими как акриламид, и/или виниловыми или аллиловыми мономерами, полностью или частично нейтрализованными основанием, содержащим ион лития, и/или его солью, или комбинацией основания, содержащего ион лития, и/или его соли с одним или несколькими нейтрализующими агентами, имеющими одновалентную нейтрализующую функцию или многовалентную нейтрализующую функцию, такими как, для одновалентной функции, агенты, выбранные из группы, состоящей из щелочных катионов, в частности, натрия, калия, аммония или первичных, вторичных или третичных алифатических и/или циклических аминов, таких как стеариламин, этаноламины (моно-, ди-, триэтаноламин), моно- и диэтиламин, циклогексиламин, метилциклогексиламин, аминометилпропанол, морфолин, или, для многовалентной функции, агенты, выбранные из группы, состоящей из двухвалентных катионов щелочноземельных металлов, в частности магния и кальция, или цинка или стронция, и трехвалентных катионов, как, в частности, алюминий, или определенных катионов более высокой валентности, и их смесей.
В контексте настоящего изобретения вопрос, является ли полимер водорастворимым или нет, определяется путем смешивания этого полимера в количестве, соответствующем самой высокой концентрации, используемой в предлагаемом способе, в водной среде при 25°С до того, как визуально констатируется помутнение или его отсутствие, и затем фильтрования на 0,2 мкм мембранном фильтре. Если менее чем 0,1% нерастворимого материала относительно всего добавленного полимера остается на фильтре, данный полимер является водорастворимым.
Следует заметить, что частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер также может использоваться в комбинации с диспергатором предшествующего уровня техники, описанным выше.
3
+
«Частично нейтрализованный литием» в этом контексте означает, что только часть кислотных групп полимера нейтрализована ионами лития, тогда как остальные противоионы диссоциированных кислотных групп представляют собой НО или нейтрализованы другими ионами, такими как, среди прочего, ионы щелочных или щелочноземельных металлов, как Na, К, или как Mg, Ca, Sr или Al, и/или гидроксидом аммония или аминами и/или алканоламинами, такими как, например, триэтаноламин, триизопропаноламин, 2-амино-2-метил-1-пропанол или их смеси.
3
3
+
+
Основание, содержащее ион лития, предпочтительно выбирают среди основных компонентов, подобных гидроксиду лития, или его оксиду и/или его солям, в сухой форме или в растворе, и нейтрализация будет выполняться с мономером, содержащим НО, до полимеризации и/или с полимером, содержащим НО, во время и/или после полимеризации мономера.
Мольная доля не нейтрализованных кислотных групп предпочтительно находится в диапазоне от 0% до 75%, более предпочтительно, от 0% до 50%, а мольная доля нейтрализованных не литием кислотных групп находится в диапазоне от 0% до 75%, более предпочтительно, от 0% до 50%, наиболее предпочтительно, от 0% до 10%.
Если нейтрализованные не литием кислотные группы нейтрализованы ионами магния, предпочтительно, когда доля нейтрализации активных кислотных центров, включая терминальные группы, магнием составляет от 0% до <40%, предпочтительно от 0% до 30%, более предпочтительно, от 10 до 20%. Она также может быть, однако, от >60 до 75%, например, 70%, и, в некоторых случаях предпочтительно, когда нейтрализованные магнием кислотные группы отсутствуют.
Степень нейтрализации с использованием двухвалентного катиона Mg очень сильно зависит от Mw полимера. Особенно интересно иметь высокую степень Mg нейтрализации для полимера с низким Mw и низкую степень Mg нейтрализации для полимера с высоким Mw.
По меньшей мере, один частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер, который может добавляться до, во время и/или после стадии d), предпочтительно присутствует в количестве от 0,001 масс.% до 5 масс.%, предпочтительно от 0,01 масс.% до 2 масс.% и наиболее предпочтительно, от 0,05 масс.% до 1 масс.% в расчете на весь сухой минерал.
Также используется комбинация другого обычного полимера, такого как обычный полиакрилат, с литий-нейтрализованным водорастворимым органическим полимером, или комбинация разных литий-нейтрализованных водорастворимых органических полимеров.
Гомополимер акриловой или метакриловой кислоты, а также сополимер акриловой кислоты или метакриловой кислоты в комбинации с одним или несколькими другими акриловыми, виниловыми или аллиловыми мономерами готовят согласно хорошо известным способам радикальной полимеризации или способам сополимеризации в растворе, в прямой или обратной эмульсии, в суспензии или осаждении в соответствующих растворителях, в присутствии известных каталитических систем и агентов переноса, или с помощью способов контролируемой радикальной полимеризации, таких как способ, известный как обратимая передача цепи по механизму присоединения-фрагментации (RAFT), способ, известный как радикальная полимеризация с переносом атома (ATRP), способ, известный как полимеризация с промежуточным нитроксидом (NMR) или способ, известный как свободнорадикальная полимеризация с промежуточным кобалоксимом.
Его также можно приготовить с помощью другого варианта, где гомополимер или сополимер, полученный по реакции сополимеризации, можно до или после полной или частичной реакции нейтрализации обрабатывать и разделять на несколько фаз согласно статистическим или динамическим способам, известным специалисту в данной области техники, с помощью одного или нескольких полярных растворителей, принадлежащих группе, состоящей из воды, метанола, этанола, пропанола, изопропанола, бутанолов, ацетона, тетрагидрофурана или их смесей.
Следует заметить, что природу мономеров и молекулярную массу полимеров, используемых в комбинации с основанием, содержащим ион лития, легко будет выбрать специалисту соответственно свойствам, которые он желает достичь.
Такие частично или полностью литий-нейтрализованные водорастворимые органические полимеры добавляют, чтобы получить водную суспензию материала с низкой вязкостью по Брукфильду, стабильной во времени, что означает начальную вязкость по Брукфильду после 1 часа от получения менее чем 4000 мПа·с, более предпочтительно, менее чем 2000 мПа·с, наиболее предпочтительно, менее чем 500 мПа·с, в диапазоне от 50 до 500 мПа·с, измеренную после 1 минуты перемешивания при использовании RVT модели вискозиметра Брукфильда при комнатной температуре (21°С±1) и скорости вращения 100 об/мин с соответствующим шпинделем, и вязкость по Брукфильду водной суспензии минерального материала после 8 дней хранения без перемешивания ниже 4000 мПа·с, предпочтительно ниже 2000 мПа·с, более предпочтительно, ниже 500 мПа·с при 100 об/мин, измеренную после 1 минуты перемешивания при использовании RVT модели вискозиметра Брукфильда при комнатной температуре (21°С±1) и скорости вращения 100 об/мин с соответствующим шпинделем.
В этой связи следует заметить, что в противоположность обычно используемым полимерам такая вязкость может быть достигнута с частично или полностью литий-нейтрализованными водорастворимыми органическими полимерами, даже если они имеют высокую полидисперсность, такую как больше чем 2, предпочтительно от 2,5 до 4, более предпочтительно, от 2,7 до 3,5, еще более предпочтительно, от 2,8 до 3,3, например, 3, и даже до 6,25 и выше.
В предпочтительном варианте осуществления минеральный материал содержит GCC и РСС, где РСС присутствует в количестве от 10 до 90 масс.%, предпочтительно от 20 до 80 масс.%, и наиболее предпочтительно, от 30 до 70 масс.% в расчете на полную массу РСС и GCC.
Стадию d) измельчения способа согласно настоящему изобретению предпочтительно выполняют при температуре выше 20°С, более предпочтительно, от 50°С до 120°С, особенно выше 60°С, например, от 80°С до 105°С.
Кроме того, предпочтительно, когда концентрация твердых веществ материала в форме водной суспензии, измельчаемой на стадии d) измельчения, составляет от 10 до 82% (на сухую массу минерального материала), предпочтительно от 40 до 81%, наиболее предпочтительно, от 60 до 80% и особенно предпочтительно, от 65% до 72%.
Упомянутая водная суспензия может происходить от дисперсии минерального материала в форме мокрого брикета.
Особенно предпочтительно, стадию d) выполняют при содержании твердых веществ от 10 масс.% до 35 масс.% в расчете на полную массу суспензии в отсутствии каких-либо диспергаторов или вспомогательных агентов измельчения, и выполняют при содержании твердых веществ от 60 масс.% до 82 масс.% в расчете на полную массу суспензии в присутствии диспергаторов и/или вспомогательных агентов измельчения.
Конечное содержание твердых веществ в суспензии, содержащей минеральный материал, составляет от 45 масс.% до 82 масс.%.
Предпочтительно, минеральные материалы имеют высокое конечное содержание твердых веществ, которое составляет от 60 масс.% до 75 масс.%, более предпочтительно, от 68 масс.% до 73 масс.%, если стадию d) измельчения выполняют без какого-либо диспергатора или вспомогательного агента измельчения, и составляет от 65 масс.% до 82 масс.%, предпочтительно от 72 масс.% до 78 масс.%, если стадию d) измельчения выполняют в присутствии диспергаторов или вспомогательных агентов измельчения.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение минерального материала, полученного с помощью способа согласно данному изобретению.
Этот минеральный материал предпочтительно находится в форме водной суспензии, имеющей содержание твердых веществ от 80 до 82% на сухую массу минерального материала, например, 80,5% на сухую массу минерального материала.
Особенно предпочтительно, когда этот материал содержит, по меньшей мере, один частично или полностью литий-нейтрализованный водорастворимый органический полимер в количестве от 0,001 масс.% до 5 масс.%, предпочтительно от 0,01 масс.% до 2 масс.% и наиболее предпочтительно, от 0,05 масс.% до 1 масс.%, например, 0,5 масс.% относительно всего сухого минерала.
Кроме того, возможно измельченный минеральный материал может содержать фракцию частиц, более тонких чем 2 мкм, больше чем 50 масс.%, предпочтительно больше чем 80 масс.%, более предпочтительно, больше чем 85 масс.%, еще более предпочтительно, больше чем 98 масс.% в расчете на полную массу возможно измельченного минерального материала, используя Sedigraph™ 5100.
В этой связи особенно предпочтительно, если минеральный материал содержит фракцию частиц, более тонких чем 2 мкм, от 57 до 63 масс.% в расчете на полную массу материала, используя Sedigraph™ 5100.
Он может также содержать фракцию частиц, более тонких чем 1 мкм, больше чем 20 масс.%, предпочтительно 75 масс.%, более предпочтительно, больше чем 85 масс.%, больше чем 95 масс.% в расчете на полную массу объединенного и возможно измельченного материала, используя Sedigraph™ 5100.
50
50
В предпочтительном варианте осуществления конечный минеральный материал имеет d приблизительно от 0,2 до 2 мкм, предпочтительно от 0,2 до 0,8 мкм и более предпочтительно, от 0,25 до 0,45 мкм. Величину d определяют, используя Sedigraph 5100™.
2
2
2
2
Предпочтительно, объединенный и возможно измельченный минеральный материал имеет содержание от 0,02 до 0,2 мг/м литий-нейтрализованного водорастворимого органического полимера, например, от 0,036 до 0,038 мг/м для GCC, 0,063 мг/м для ромбоэдрического РСС и 0,12 мг/м для скаленоэдрического РСС на единицу удельной площади поверхности, измеренной с помощью способа БЭТ согласно стандарту ISO 4652.
В особенно предпочтительном варианте осуществления водная суспензия объединенного и возможно измельченного минерального материала, полученная с помощью способа согласно данному изобретению, имеет вязкость по Брукфильду, которая стабильна во времени, где начальная вязкость по Брукфильду после 1 часа от получения составляет ниже 4000 мПа·с, предпочтительно ниже 2000 мПа·с, более предпочтительно, ниже 500 мПа·с, например, от 50 до 500 мПа·с, измеренная после 1 минуты перемешивания при использовании RVT модели вискозиметра Брукфильда при комнатной температуре и скорости вращения 100 об/мин с соответствующим шпинделем, и вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения без перемешивания составляет ниже 4000 мПа·с, предпочтительно ниже 2000 мПа·с, более предпочтительно, ниже 1000 мПа·с, особенно 500 мПа·с, например, от 50 до 500 мПа·с, измеренная после 1 минуты перемешивания при использовании RVT модели вискозиметра Брукфильда при комнатной температуре и скорости вращения 100 об/мин с соответствующим шпинделем.
Ввиду вышесказанного, водная суспензия минерального материала, особенно определенная выше, является дополнительной целью данного изобретения. Особенно предпочтительной является водная суспензия минерального материала, которая
- имеет содержание твердых веществ от 80 до 82% на сухую массу минерального материала, например, 80,5% на сухую массу минерального материала;
- имеет вязкость по Брукфильду от 50 до 500 мПа·с, измеренную при 100 об/мин; и
- содержит предпочтительно от 0,25 до 0,5 масс.%, более предпочтительно, от 0,3 до 0,4 масс.%, относительно сухой массы минерала, по меньшей мере, одного водорастворимого органического полимера, предпочтительно имеющего средневзвешенную молекулярную массу от 3000 до 12000 г/моль, и в котором, по меньшей мере, 90% карбоксильных групп нейтрализованы ионами лития.
Предпочтительный минеральный материал в таких суспензиях содержит карбонат кальция, выбранный из мрамора, мела, известняка или их смесей.
В общем, объединенный и возможно измельченный минеральный материал в сухой форме после стадии g) предпочтительно содержит минерал, содержащий карбонат кальция и выбранный из группы, содержащей природный карбонат кальция (GCC), такой как мрамор, мел, известняк или кальцит, или осажденный карбонат кальция (РСС), такой как арагонит, ватерит и/или кальцит, и минералы, содержащие карбонат кальция, такие как доломит, или наполнители на основе смешанных карбонатов, такие как, в частности, кальций, связанный с магнием и аналоги или производные, различные вещества, такие как глина или тальк, или аналоги, или производные, и смеси этих наполнителей, такие как, например, смеси тальк-карбонат кальция или карбонат кальция-каолин, или смеси природного карбоната кальция с гидроксидом алюминия, слюдой или с синтетическими или природными волокнами, или со-структуры минералов, такие как со-структуры тальк-карбонат кальция или тальк-диоксид титана.
Предпочтительно, данный минерал представляет собой GCC или осажденный карбонат кальция (РСС), или смесь GCC и РСС, или смесь GCC и РСС и глины, или смесь GCC и РСС и талька.
Наиболее предпочтительно, он представляет собой GCC, выбранный из мрамора, мела, кальцита или известняка, или РСС, выбранный из арагонитного РСС или кальцитного РСС, такого как ромбоэдрический РСС или скаленоэдрический РСС.
Наконец, другой целью настоящего изобретения является применение водных суспензий минерального материала и/или высушенного минерального материала согласно данному изобретению в любой области, позволяющей применять минеральный материал и, в особенности, в области бумаги, краски и пластиков и любой другой области, использующей упомянутые суспензии и/или порошки, в особенности, применяемые в качестве суспензий в бумажных приложениях, таких как изготовление бумаги и/или покрытие бумаги, и/или поверхностная обработка бумаги, или в качестве наполнителя во время изготовления бумаги, картона или аналогичных листов. Высушенные порошки предпочтительно применяют в пластиках и/или красках, а также повторно суспендируют в воде, снова образуя суспензию. Применение в качестве наполнителя может быть прямым в качестве композиции наполнителя во время изготовления бумаги, картона или аналогичных листов, или непрямым, как повторное использование композита из бумажных отходов, если повторное использование композитов из бумажных отходов используют в процессе изготовления бумаги, картона или аналогичных листов.
Особенно предпочтительно применение в бумаге, покрывающих бумагу красителях, красках и пластиках.
Бумаги, краски, покрывающие бумагу красители и пластики согласно данному изобретению отличаются тем, что они содержат упомянутые объединенные или возможно измельченные минеральные материалы или их суспензии согласно данному изобретению.
Особенно предпочтительный вариант осуществления в этой связи представляет собой покрывающий краситель, содержащий минеральные материалы согласно данному изобретению или их водную суспензию, имеющую содержание твердых веществ от 75 до 78% на сухую массу минерального материала, например, 77% на сухую массу минерального материала, и предпочтительно имеющую вязкость по Брукфильду при 100 об/мин <2000 мПа·с и более предпочтительно, <1000 мПа·с, например, 500 мПа·с.
Эти покрывающие красители могут дополнительно содержать синтетическое связующее, имеющее частицы с диаметром от 0,08 до 0,12 мкм.
Объем и выгоду данного изобретения будет легче понять благодаря следующим примерам, которые предназначены иллюстрировать определенные варианты осуществления данного изобретения и не являются ограничивающими.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Этот пример касается приготовления материала, обрабатываемого согласно настоящему изобретению.
Все размеры частиц и средние диаметры измеряли, используя Sedigraph™ 5100, Micromeritics.
Все взвешенные молекулярные массы (Mw), численные молекулярные массы (Mn) и соответствующую полидисперсность разных полимеров измеряли как 100 мол.% натриевой соли при рН 8 согласно методу водной гель-проникающей хроматографии (ГПХ), калиброванному рядом из пяти стандартов полиакрилата натрия, обеспеченных от Polymer Standard Service, с номерами PSS-РАА 18 К, PSS-РАА 8К, PSS-РАА 5К, PSS-РАА 4К и PSS-РАА 3К.
2
Удельную площадь поверхности по БЭТ в м/г измеряли согласно стандартному методу ISO 4652.
Тесты 1а и 1b:
50
Эти тесты касаются приготовления ромбоэдрического (R-)РСС с d 0,3 мкм.
Ввиду этого, 200 кг оксида кальция (Tagger Kalk, Golling A) добавляли к 1700 литрам 40°С водопроводной воды в реакторе с перемешиванием; содержимое реактора смешивали при непрерывном перемешивании в течение 30 минут, и полученную суспензию гидроксида кальция ("известковое молоко") с 13,1% масс./масс. твердых веществ затем просеивали на 100 мкм сите.
Осаждение карбоната кальция выполняли в 1800-литровом цилиндрическом реакторе из нержавеющей стали, оборудованном мешалкой и пробами для контроля рН и проводимости суспензии.
1700 литров суспензии гидроксида кальция, полученной на стадии гашения, как установлено выше, добавляли в реактор карбонизации, и температуру реакционной смеси доводили до желаемой начальной температуры 16°С.
2
2
3
Газ с 20-30 об.% СО в воздухе затем барботировали сквозь данную суспензию при скорости 200 м/ч при перемешивании суспензии от 200 до 300 об/мин. Избыточное давление в подаваемом газе составляло 150-200 мбар, соответствуя гидростатическому давлению суспензии Са(ОН) в реакторе.
Во время карбонизации температуру суспензии не регулировали и позволяли ей возрастать вследствие теплоты, выделяющейся в экзотермической реакции осаждения. После того, как проводимость достигала минимума, газирование продолжали в течение еще 4 минут и затем останавливали.
Водную суспензию осажденного карбоната кальция с 16,7% масс./масс. твердых веществ, полученную с помощью этого стадии карбонизации, затем отсеивали на 45 мкм сите и подавали в центрифугу для механического обезвоживания. Отфильтрованную массу, выгруженную из центрифуги, повторно диспергировали в воде и превращали в 47,2% масс./масс. суспензию. Во время приготовления суспензии полученного ромбоэдрического (R-) РСС, 1,0% масс./масс. (вычислено как сухое вещество на сухой карбонат кальция) анионного диспергатора на основе полиакрилата натрия, имеющего Mw 12500 и полидисперсность 2,8, добавляли к данной смеси.
50
Суспензию затем заставляли проходить через вертикальную растирающую мельницу (Dynomill™ 1,4 литра), содержащую шарики ZrO 0,6-1,2 мм в качестве среды, чтобы деагломерировать исходно слипшийся осажденный карбонат кальция на дискретные частицы, чтобы получить средний размер частиц d приблизительно 0,3 мкм (Micromeritics Sedigraph™ 5100) после измельчения.
Полученную суспензию дискретного сверхтонкого осажденного карбоната кальция затем дополнительно концентрировали в вакуумном испарителе, получая окончательную суспензию с 66,7% масс./масс. твердых веществ.
Физические свойства конечного продукта даны в таблице 1а ниже.
Таблица 1а
Содержание твердого вещества в суспензии РСС (%)
Вязкость суспензии РСС (мПа·с)(Brookfield DV II, 100 об/мин, шпиндель 3)
Полиморфная модификация РСС
d50(мкм)
ПУП БЭТ(м<sup>2</sup>/г)
66,7
850
ромбоэдрический кальцит (R-РСС)
0,27
16,5
Минеральную суспензию, полученную таким образом, затем сушили распылением до содержания твердого вещества >99,5 масс.% и обозначали Минерал 1а согласно предшествующему уровню техники.
С помощью такой же процедуры, как описано выше, эквивалент R-РСС, но в присутствии 2000 масс. ч/млн LiOH, добавленного до стадии карбонизации, превращали в гашеную известь. Во время концентрирования суспензии полученного R-РСС, 1,0% масс./масс. (вычислено как сухое вещество на сухой карбонат кальция) анионного диспергатора на основе полиакрилата лития, имеющего Mw 12500 и полидисперсность 2,8, добавляли к данной смеси.
50
Суспензию затем заставляли проходить через вертикальную растирающую мельницу (Dynomill™ 1,4 литра), содержащую шарики ZrO 0,6-1,2 мм в качестве среды, чтобы деагломерировать исходно слипшийся осажденный карбонат кальция на дискретные частицы, чтобы получить средний размер частиц d приблизительно 0,3 мкм (Micromeritics Sedigraph™ 5100) после измельчения.
Полученную суспензию дискретного сверхтонкого осажденного карбоната кальция затем дополнительно концентрировали в вакуумном испарителе, получая окончательную суспензию с 67,7% масс./масс. твердых веществ.
Физические свойства конечного продукта даны в таблице 1b ниже.
Таблица 1b
Содержание твердого вещества в суспензии РСС (%)
Вязкость суспензии РСС (мПа·с)(Brookfield DV II, 100 об/мин, шпиндель 3)
Полиморфная модификация РСС
d50(мкм)
ПУП БЭТ(м<sup>2</sup>/г)
67,7
230
ромбоэдрический кальцит (R-РСС)
0,29
15,8
+
2
Суспензия, осажденная в присутствии ионов Li, имела меньшую вязкость при даже более высоком содержании твердых веществ по сравнению с суспензией предшествующего уровня техники, использующей 0,063 мг/м диспергатора.
Суспензию затем сушили распылением до содержания твердого вещества >99,5 масс.% и обозначали Минерал 1b согласно данному изобретению.
Тест 2
50
Этот тест касается приготовления природного измельченного карбоната кальция норвежского происхождения, имеющего d 45 мкм.
50
Куски норвежского мрамора из области Molde, имеющие диаметр 10-300 мм, подвергали сухому самоизмельчению до зернистости d в диапазоне 42-48 мкм. Минерал, полученный таким образом, обозначали Минерал 2.
Тест 3
50
Этот тест касается приготовления природного измельченного карбоната кальция норвежского происхождения, имеющего d 0,8 мкм.
50
2
Минерал 2 подвергали мокрому измельчению при 20 масс.% твердых веществ в водопроводной воде в вертикальной растирающей мельнице (Dynomill) в режиме рециркуляции без добавления добавок, таких как диспергаторы и/или помощники измельчения, до зернистости, при которой 60 масс.% частиц имеют диаметр <1 мкм. После измельчения продукт имел средний диаметр d 0,8 мкм и удельную поверхность 6,7 м/г.
После измельчения суспензию концентрировали с помощью трубчатого пресса, формируя крошки с 80-83 масс.% твердых веществ.
Минерал, полученный таким образом, обозначали Минерал 3.
Тесты 4а и 4b
50
Эти тесты касаются приготовления двух природных измельченных карбонатов кальция норвежского происхождения, имеющих d 0,6 мкм.
50
2
Минерал 2 подвергали мокрому измельчению при 15-25 масс.% твердых веществ в водопроводной воде в вертикальной растирающей мельнице (Dynomill) в режиме рециркуляции без добавления добавок, таких как диспергаторы и/или помощники измельчения, до зернистости, при которой 75 масс.% частиц имеют диаметр <1 мкм. После измельчения продукт имел средний диаметр d 0,6 мкм и удельную поверхность 9,8 м/г. Минерал, полученный таким образом, обозначали Минерал 4а.
После измельчения суспензию концентрировали с помощью трубчатого пресса, получая массу с 69,5 масс.% твердых веществ.
Минерал, полученный таким образом, обозначали Минерал 4b.
Тест 5
50
Этот тест касается приготовления природного измельченного карбоната кальция норвежского происхождения, имеющего d 0,4 мкм.
50
Минерал 2 подвергали мокрому измельчению при 20 масс.% твердых веществ в водопроводной воде в вертикальной растирающей мельнице (Dynomill) в режиме рециркуляции без добавления добавок, таких как диспергаторы и/или помощники измельчения, до зернистости, при которой 85 масс.% частиц имеют диаметр <1 мкм. После измельчения продукт имел средний диаметр d 0,4 мкм.
После измельчения суспензию концентрировали с помощью трубчатого пресса, получая массу с 78-80 масс.% твердых веществ.
Минерал, полученный таким образом, обозначали Минерал 5.
Тест 6
50
Этот тест касается приготовления природного измельченного карбоната кальция норвежского происхождения, имеющего d 0,6 мкм.
Минерал 2 подвергали мокрому измельчению при 78 масс.% твердых веществ в водопроводной воде в вертикальной растирающей мельнице (Dynomill) в режиме рециркуляции, используя добавки согласно данному изобретению и согласно предшествующему уровню техники, до зернистости, при которой 65 масс.% частиц имеют диаметр <1 мкм.
Минерал, полученный таким образом, обозначали Минерал 6.
Тесты 7а и 7b
50
Этот тест касается приготовления скаленоэдрического РСС с d 2,3 мкм.
Ввиду этого, 200 кг оксида кальция (Tagger Kalk, Golling A) добавляли к 1700 литрам 40°С водопроводной воды в реакторе с перемешиванием; содержимое реактора смешивали при непрерывном перемешивании в течение 30 минут, и полученную суспензию гидроксида кальция ("известковое молоко") с 13,3% масс./масс. твердых веществ затем просеивали на 100 мкм сите.
Осаждение карбоната кальция выполняли в 1800-литровом цилиндрическом реакторе из нержавеющей стали, оборудованном мешалкой и пробами для контроля рН и проводимости суспензии.
1700 литров суспензии гидроксида кальция, полученной на стадии гашения, как установлено выше, добавляли в реактор карбонизации, и температуру реакционной смеси доводили до желаемой начальной температуры 50°С.
2
2
3
Газ с 20-30 об.% СО в воздухе затем барботировали сквозь данную суспензию при скорости 200 м/ч при перемешивании суспензии от 200 до 300 об/мин. Избыточное давление в подаваемом газе составляло 150-200 мбар, соответствуя гидростатическому давлению суспензии Са(ОН) в реакторе.
Во время карбонизации температуру суспензии не регулировали и позволяли ей возрастать вследствие теплоты, выделяющейся в экзотермической реакции осаждения.
После того, как проводимость достигала минимума, газирование продолжали в течение еще 4 минут и затем останавливали.
Продукт, полученный с помощью этого стадии карбонизации, затем отсеивали на 45 мкм сите и повторно диспергировали в виде водной суспензии осажденного карбоната кальция с 17,4% масс./масс. твердых веществ.
Физические свойства полученного осажденного карбоната кальция после карбонизации даны в таблице 2а ниже.
Таблица 2а
Содержание твердого вещества в суспензии РСС (%)
Вязкость суспензии РСС (мПа·с)(Brookfield DV II, 100 об/мин, шпиндель 2)
Полиморфная модификация РСС
d50(мкм)
ПУП БЭТ(м<sup>2</sup>/г)
17,4
15
скаленоэдрический кальцит (S-РСС)
2,3
6,3
Минеральную суспензию, полученную таким образом, затем сушили распылением до содержания твердого вещества >99,5 масс.% и обозначали Минерал 7а согласно предшествующему уровню техники.
С помощью такой же процедуры, как описано выше, эквивалент S-РСС, но в присутствии 500 масс. ч/млн LiOH, добавленного до стадии карбонизации, превращали в гашеную известь. Суспензию затем сушили распылением до содержания твердого вещества >99,5 масс.% и обозначали Минерал 7b согласно данному изобретению.
Физические свойства полученного осажденного карбоната кальция после карбонизации даны в таблице 2b ниже.
Таблица 2b
Содержание твердого вещества в суспензии РСС (%)
Вязкость суспензии РСС (мПа·с)(Brookfield DV II, 100 об/мин, шпиндель 2)
Полиморфная модификация РСС
d50(мкм)
ПУП БЭТ(м<sup>2</sup>/г)
17,7
15
скаленоэдрический кальцит (S-РСС)
2,4
6,1
Как можно видеть в таблице 2а относительно таблицы 2b, присутствие LiOH во время осаждения не влияло на измеренные физические свойства S-РСС.
Тест 8
Этот тест касается приготовления смеси природного измельченного мела французского происхождения и природного измельченного доломита норвежского происхождения.
50
1 кг кусков норвежского доломита из области Bergen подвергали сухому измельчению в шаровой мельнице до зернистости d в диапазоне 10,9 мкм. Полученный минерал увлажняли приблизительно 188 г воды и затем отсеивали на 63 мкм сите. 323 г материала оставалось на сите, тогда как остальные 672,5 г материала проходили сквозь сито с водой, образуя суспензию, имеющую сухую массу 78,2%.
50
50
Параллельно, 1 тонну природного измельченного мела французского происхождения, имеющего d 2,5 мкм и приблизительную влажность 20%, сушили во вращательной сушилке до влажности приблизительно 0,2%, достигая d 1,95 мкм, вследствие самоизмельчения в сушилке, на выходе из сушилки.
Затем 134,5 г высушенного таким образом мела добавляли к суспензии доломита, описанной выше, и разбавляли водой, получая суспензию с 73,5% твердого вещества.
Минерал в этой конечной суспензии обозначали Минерал 8.
Пример 2
Этот пример касается введения полиакрилата при диспергировании осушенного распылением РСС, обозначенного Минерал 7а.
Тест 9
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 7а диспергировали при содержании твердого вещества 60,1 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 1,50 масс.% на сухой минерал обычной (50 мол.%/50 мол.%) натрий/магний-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 10
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 7а диспергировали при содержании твердого вещества 59,7 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,74 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Результаты собраны в следующей таблице 3.
Таблица 3
Номер теста
Содер-жание твердого вещества (масс.%)
Диспергатор в расч. на сухой минерал (масс.%)
Начальная вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3
Вязкость по Брукфильду через 8 дней при 100 об/мин, шпиндель 3
Предшест-вующий уровень техники
9
60,1%
1,50%
>4000 мПа·с
>4000 мПа·с
Изобретение
10
59,7%
0,74%
117 мПа·с
<200 мПа·с
Результаты ясно показывают эффективность способа использования литий-нейтрализованного полиакрилата, чтобы диспергировать РСС, и, в особенности, демонстрируют, что невозможно получить суспензию РСС с содержанием твердого вещества приблизительно 60,0 масс.% и вязкостью по Брукфильду меньше чем 150 мПа·с, используя обычный полиакрилат.
Пример 3
50
Этот пример касается введения литий-нейтрализованного полиакрилата после мокрого измельчения ввиду диспергирования мрамора мокрого измельчения со средним диаметром d 0,6 мкм.
Тест 11
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, 0,48 масс.% на сухой минерал обычной (50 мол.%/50 мол.%) натрий/магний-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в Минерал 4а при 20 масс.% твердого вещества до концентрирования в лаборатории в разомкнутом цикле, до желания концентрирования в лаборатории при содержании твердого вещества 68,5 масс.%. Однако испытание останавливали из-за слишком высокой вязкости из-за большого увеличения вязкости по Брукфильду выше 8000 мПа·с.
Тест 12
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, 0,32 масс.% на сухой минерал 100% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в суспензию Минерала 4а при 20 масс.% твердого вещества до концентрирования в лаборатории в разомкнутом цикле при содержании твердого вещества 68,5 масс.%.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 13
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, 0,32 масс.% на сухой минерал 100% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в суспензию Минерала 4а при 20 масс.% твердого вещества до концентрирования в лаборатории в разомкнутом цикле при содержании твердого вещества 70,0 масс.%.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 14
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, 0,32 масс.% на сухой минерал 100% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в суспензию Минерала 4а при 20 масс.% твердого вещества до концентрирования в лаборатории в разомкнутом цикле при содержании твердого вещества 70,7 масс.%.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 15
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, 0,32 масс.% на сухой минерал 100% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в суспензию Минерала 4а при 20 масс.% твердого вещества до концентрирования в лаборатории в разомкнутом цикле при содержании твердого вещества 70,7 масс.%. Затем дополнительно количество 0,05% такой же 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты добавляли, чтобы продолжить концентрирование до содержания твердого вещества 72,0 масс.%.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 16
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, 0,32 масс.% на сухой минерал 100% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в суспензию Минерала 4а при 20 масс.% твердого вещества до концентрирования в лаборатории в разомкнутом цикле при содержании твердого вещества 70,7 масс.%. Затем дополнительно количество 0,05% такой же 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты добавляли, чтобы продолжить концентрирование до содержания твердого вещества 72,6 масс.%.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 17
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, 0,32 масс.% на сухой минерал 100% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в суспензию Минерала 4а при 20 масс.% твердого вещества до концентрирования в лаборатории в разомкнутом цикле при содержании твердого вещества 70,7 масс.%. Затем дополнительно количество 0,05% такой же 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты добавляли, чтобы продолжить концентрирование до содержания твердого вещества 73,6 масс.%.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Результаты собраны в следующей таблице 4.
Таблица 4
Номер теста
Содержа-ние твердого вещества (масс.%)
Диспер-гатор в расч. на сухой минерал (масс.%)
Начальная вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3
Вязкость по Брукфильду через 8 дней при 100 об/мин, шпиндель 3
Предшествующий уровень техники
11
68,5%
0,48%
Слишком вязкая для накачивания>4000 мПа·с
Слишком вязкая для накачивания>4000 мПа·с
Изобретение
12
68,5%
0,32%
75 мПа·с
<200 мПа·с
Изобретение
13
70,0%
0,32%
81 мПа·с
<200 мПа·с
Изобретение
14
70,7%
0,32%
98 мПа·с
<200 мПа·с
Изобретение
15
72,0%
0,37%
101 мПа·с
<200 мПа·с
Изобретение
16
72,6%
0,37%
104 мПа·с
<200 мПа·с
Изобретение
17
73,6%
0,37%
108 мПа·с
<200 мПа·с
50
Таблица ясно показывает эффективность способа, использующего литий-нейтрализованный полиакрилат, чтобы диспергировать мрамор мокрого измельчения со средним диаметром d 0,6 мкм.
Пример 4
50
Этот пример касается введения литий-нейтрализованного полимера после стадии концентрирования ввиду диспергирования остатка на фильтре, происходящего из концентрированного мрамора мокрого измельчения со средним диаметром d 0,6 мкм.
Тест 18
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 55,4 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 1,05 масс.% на сухой минерал обычной (50 мол.%/50 мол.%) натрий/магний-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=1000 и имеющей полидисперсность 3,3.
Вязкость по Брукфильду затем измеряли при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 19
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 67,8 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,88 масс.% на сухой минерал обычной 100 мол.% калий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 20
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 66,8 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,73 масс.% на сухой минерал обычной 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 21
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 67,5 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,50 масс.% на сухой минерал обычной 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=10000 и имеющей полидисперсность 3,4.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 22
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 67,5 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,89 масс.% на сухой минерал обычной 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=10000 и имеющей полидисперсность 3,4.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 23
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 67,5 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 1,77 масс.% на сухой минерал обычной 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=10000 и имеющей полидисперсность 3,4.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 24
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 67,2 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,49 масс.% на сухой минерал обычного 100 мол.% натрий-нейтрализованного сополимера акриловой кислоты-малеинового ангидрида (50 масс.%/50 масс.%) с Mw=12000 и имеющего полидисперсность 3,0.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 25
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 61,6 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,40 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=1000 и имеющей полидисперсность 3,3.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 26
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 66,2 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,14 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 27
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 66,2 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,16 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 28
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 66,2 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,29 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 29
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 69,5 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,17 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 30
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 64,0 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,23 масс.% на сухой минерал частично (85 мол.%) литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 31
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 68,1 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,25 масс.% на сухой минерал (50 мол.%/50 мол.%) литий/калий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 32
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 63,2 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,21 масс.% на сухой минерал (85 мол.%/15 мол.%) литий/натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 33
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 64,6 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,16 масс.% на сухой минерал (93 мол.%/7 мол.%) литий/натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 34
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 64,6 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,26 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=50000 и имеющей полидисперсность 6,25.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Тест 35
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 67,2 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,25 масс.% на сухой минерал (50 мол.%/50 мол.%) литий/натрий-нейтрализованного сополимера акриловой кислоты-малеинового ангидрида (50 масс.%/50 масс.%) с Mw=12000 и имеющего полидисперсность 3,0.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения. Результаты собраны в следующей таблице 5.
Таблица 5
Номер теста
Содер-жание твердого вещества (масс.%)
Диспер-гатор в расч. на сухой минерал (масс.%)
Начальная вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3
Вязкость по Брукфильду через 8 дней при 100 об/мин, шпиндель 3
рН 1 час/8 дней
Предшествующий уровень техники
18
55,4%
1,05%
1130 мПа·с
>2000 мПа·с
-
Предшествующий уровень техники
19
67,8%
0,88%
>4000 мПа·с
>4000 мПа·с
-
Предшествующий уровень техники
20
66,8%
0,73%
>4000 мПа·с
>4000 мПа·с
-
Предшествующий уровень техники
21
67,5%
0,50%
>4000 мПа·с
>4000 мПа·с
-
Предшествующий уровень техники
22
67,5%
0,89%
>4000 мПа·с
>4000 мПа·с
-
Предшествующий уровень техники
23
67,5%
1,77%
>4000 мПа·с
>4000 мПа·с
-
Предшествующий уровень техники
24
67,2%
0,49%
121 мПа·с
>500 мПа·с
9,9/9,6
Изобретение
25
61,6%
0,40%
64 мПа·с
<200 мПа·с
9,8/9,7
Изобретение
26
66,2%
0,14%
85 мПа·с
<200 мПа·с
10,1/10,1
Изобретение
27
66,2%
0,16%
56 мПа·с
<200 мПа·с
9,8/9,8
Изобретение
28
66,2%
0,29%
64 мПа·с
<200 мПа·с
9,8/9,8
Изобретение
29
69,5%
0,17%
69 мПа·с
<200 мПа·с
10,1/10,1
Изобретение
30
64,0%
0,23%
74 мПа·с
<200 мПа·с
10,0/10,0
Изобретение
31
68,1%
0,25%
71 мПа·с
<200 мПа·с
9,7/9,6
Изобретение
32
63,2%
0,21%
52 мПа·с
<200 мПа·с
10,0/10,2
Изобретение
33
64,6%
0,16%
60 мПа·с
<200 мПа·с
9,6/9,4
Изобретение
34
64,6%
0,26%
84 мПа·с
<200 мПа·с
10,2/10,2
Изобретение
35
67,2%
0,25%
70 мПа·с
<200 мПа·с
10,1/10,1
50
Таблица ясно показывает, путем сравнения литий-нейтрализованного полимера с таким же, обычно нейтрализованным полимером и соответствующим содержанием твердого вещества суспензии, эффективность способа при использовании литий-нейтрализованного полиакрилата, чтобы диспергировать остаток на фильтре, происходящий из концентрированного мрамора мокрого измельчения со средним диметром d 0,6 мкм.
Пример 5
50
Этот пример касается введения литий-нейтрализованного полимера после стадии концентрирования ввиду диспергирования твердых крошек на фильтре с >75 масс.% твердого вещества, происходящих из концентрированного мрамора мокрого измельчения со средним диаметром d 0,8 мкм.
Тест 36
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 3 диспергировали при содержании твердого вещества 72,1 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 2,00 масс.% на сухой минерал обычной 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 37
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 3 диспергировали при содержании твердого вещества 72,1 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,24 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Результаты собраны в следующей таблице 6.
Таблица 6
Номер теста
Содер-жание твердого вещества (масс.%)
Диспер-гатор в расч. на сухой минерал (масс.%)
Начальная вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3
Вязкость по Брукфильду через 8 дней при 100 об/мин, шпиндель 3
рН1 час/8 дней
Предшест-вующий уровень техники
36
72,1%
2,00%
>4000 мПа·с
>4000 мПа·с
-
Изобретение
37
72,1%
0,24%
81 мПа·с
<200 мПа·с
10,1/9,9
50
Таблица ясно показывает эффективность способа при использовании литий-нейтрализованного полиакрилата, чтобы диспергировать мрамор мокрого измельчения со средним диметром d 0,8 мкм.
Пример 6
50
Этот пример касается введения литий-нейтрализованного полиакрилата после мокрого измельчения ввиду диспергирования остатка на фильтре, происходящего из концентрированного мрамора мокрого измельчения со средним диаметром d 0,4 мкм.
Тест 38
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 5 диспергировали при содержании твердого вещества 65,0 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 2,00 масс.% на сухой минерал обычной 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Затем, не было возможно измерить вязкость по Брукфильду, так как суспензия карбоната кальция была близка к твердому состоянию.
Тест 39
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 5 диспергировали при содержании твердого вещества 72,1 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,78 масс.% на сухой минерал обычного 100 мол.% натрий-нейтрализованного сополимера акриловая кислота-малеиновый ангидрид (50 масс.%/50 масс.%) с Mw=12000 и имеющего полидисперсность 3,0.
Вязкость по Брукфильду затем измеряли при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 40
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 5 диспергировали при содержании твердого вещества 72,1 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость от 3500 до 5000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,24 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 8 дней хранения при комнатной температуре без перемешивания измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 8-дневный рН после 8 дней хранения.
Результаты собраны в следующей таблице 7.
Таблица 7
Номер теста
Содержание твердого вещества (масс.%)
Дисперга-тор в расч. на сухой минерал (масс.%)
Начальная вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3
Вязкость по Брукфильду через 8 дней при 100 об/мин, шпиндель 3
рН1 час/ 8 дней
Предшест-вующий уровень техники
38
65,0%
2,00%
не прокачивает-ся, почти твердая
не прокачивает-ся
Предшест-вующий уровень техники
39
72,1%
0,78%
175 мПа·с
280 мПа·с
9,8/9,5
Изобре-тение
40
72,1%
0,24%
81 мПа·с
<200 мПа·с
10,2/10,3
50
Таблица ясно показывает эффективность способа при использовании литий-нейтрализованного полиакрилата, чтобы диспергировать мрамор мокрого измельчения со средним диметром d 0,4 мкм.
Пример 7
50
Этот пример касается добавления литий-нейтрализованного полиакрилата в два разных стадии способа. Первое добавление выполняют во время мокрого измельчения РСС, а второе добавление делают после стадии измельчения и во время стадии термического концентрирования РСС мокрого измельчения со средним диаметром d 0,3 мкм.
Тест 41
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, Минерал 1b подвергали мокрому измельчению при содержании твердого вещества 62,5 масс.% в водопроводной воде в присутствии 0,67 масс.% на сухой минерал 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000, полидисперсностью 2,5 и рН=8,73 в вертикальной растирающей мельнице (Dynomill) в режиме рециркуляции до зернистости, при которой 50 масс.% частиц имеют диаметр <0,3 мкм.
Вязкость по Брукфильду, измеренная затем при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3, составляла 78 мПа·с.
Затем суспензию дополнительно термически концентрировали, подстраивая вязкость во время концентрирования путем дополнительного добавления такой же литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты, как использовали во время измельчения.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Вязкость по Брукфильду после 30 дней хранений при 60°С без перемешивания измеряли после двух минут перемешивания при комнатной температуре и 1500 об/мин, используя обычную лабораторную мешалку, и вязкость по Брукфильду измеряли при таких же условиях и аппаратуре, как в предыдущих тестах.
Измеряли две величины рН: исходный рН после одного часа от получения и 30-дневный рН после 30 дней хранения.
Полученные результаты представлены в таблице 8:
Таблица 8
масс.% литиевого полиакрилата, добавленного на втором стадии
Содержание твердого вещества (масс.%)
Начальная вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3
Вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3, после 30 дней
рН1 час/30 дней
0,80%
66,0%
128 мПа·с
<200 мПа·с
-
0,80%
67,5%
128 мПа·с
<200 мПа·с
-
0,80%
68,6%
160 мПа·с
<200 мПа·с
9,6/9,7
0,89%
70,6%
317 мПа·с
410 мПа·с
-
0,89%
72,1%
607 мПа·с
820 мПа·с
9,8/9,8
Тест 42
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Для сравнения, такую же процедуру, как в тесте 41 использовали для получения суспензии того же Минерала 1а со 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислотой предшествующего уровня техники, имеющей полидисперсность 2,5, как выше.
Полученные результаты представлены в таблице 9:
Таблица 9
масс.% натриевого полиакрилата, добавленного на втором стадии
Содержание твердого вещества (масс.%)
Вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3
0,80%
55,0%
2000-3000 мПа·с
0,80%
62,5%
Паста: >4000 мПа·с
Было невозможно получить содержание твердого вещества 67 масс.%, используя 0,80 масс.% натриевого полиакрилата, так как вязкость увеличивалась выше 5000 мПа·с.
Пример 8
Этот пример иллюстрирует использование литий-нейтрализованного полимера в способе измельчения с высоким содержанием твердого вещества.
Тест 43
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, Минерал 2 подвергали мокрому измельчению при 77-80 масс.% твердого вещества в водопроводной воде в присутствии 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 в вертикальной растирающей мельнице (Dynomill) в режиме рециркуляции до зернистости, при которой 50 масс.% частиц имеют диаметр <0,7 мкм.
Тест 44
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Для сравнения, использовали такую же процедуру для получения суспензии со 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислотой той же партии полиакриловой кислоты, имеющей полидисперсность 2,5, как и выше.
Полученные результаты представлены в таблице 10:
Таблица 10
Тест
Твердое вещество суспензии (масс.%)
Диспергатор в расч. на сухой минерал (масс.%)
Начальная вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3мПа·с
Вязкость по Брукфильду через 8 дней при 100 об/мин, шпиндель 3мПа·с
Распределение размераSedigraph 5100 масс.%
рН 1 час/ 8 дней
Предшествующий уровень техники
43
78,0
0,7
очень вязкая, невозможно закачать в мельницу
-
-
9,3/9,5
Изобретение
44
78,1
0,58
149
<200 мПа·с
<2 мкм 92<1 мкм 64<0,2 мкм 16
9,6/9,4
Таблица ясно показывает эффективность способа согласно данному изобретению.
Пример 9
Этот пример показывает, что нейтрализация литием позволяет использовать полимер с высокой полидисперсностью путем сравнения результатов, полученных, с одной стороны, путем нейтрализации полиакриловой кислоты натрием согласно предшествующему уровню техники и, с другой стороны, путем нейтрализации полиакриловой кислоты литием согласно данному изобретению.
Тест 45
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, 100 мол.% натрий-нейтрализованную полиакриловую кислоту готовили путем смешения трех разных 100 мол.% натрий-нейтрализованных полиакриловых кислот в массовом отношении 1:1:1. Для эксперта ясно, что такая смесь должна иметь гораздо более высокую полидисперсность по сравнению с каждым единственным полимером в смеси.
Первая 100 мол.% натрий-нейтрализованная полиакриловая кислота имела Mw=1000 и полидисперсность 3,3, вторая 100 мол.% натрий-нейтрализованная полиакриловая кислота имела Mw=3500 и полидисперсность 2,9 и третья имела Mw=6000 и полидисперсность 2,5. Соответствующая смесь имела Mw 3300 и полидисперсность >3.
После приготовления этой 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 66,9 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость 3000 об/мин в течение 5-10 минут), и 2,60 масс.% на сухой минерал приготовленной 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда™, оборудованного шпинделем 6.
Величина вязкости по Брукфильду™ составляла 6690 мПа·с, а рН был 9,3.
Тест 46
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, 100 мол.% литий-нейтрализованную полиакриловую кислоту готовили путем смешения трех разных 100 мол.% литий-нейтрализованных полиакриловых кислот в массовом отношении 1:1:1. Для эксперта ясно, что такая смесь должна иметь гораздо более высокую полидисперсность по сравнению с каждым единственным полимером в смеси.
Первая 100 мол.% литий-нейтрализованная полиакриловая кислота имела Mw=1000 и полидисперсность 3,3, вторая 100 мол.% литий-нейтрализованная полиакриловая кислота имела Mw=3500 и полидисперсность 2,9, и третья имела Mw=6000 и полидисперсность 2,5. Соответствующая смесь имела Mw 3300 и полидисперсность >3.
После приготовления этой 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты, Минерал 4b диспергировали при содержании твердого вещества 68,8 масс.%, используя зубчатую дисковую мешалку Pendraulik (скорость 3000 об/мин в течение 5-10 минут), и 0,23 масс.% на сухой минерал приготовленной 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда™, оборудованного шпинделем 6.
Величина вязкости по Брукфильду™ составляла 70 мПа·с, а рН был 10,0.
Сравнение данных двух результатов ясно показывает, что использование литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты позволяет больше уменьшать количество полимера, используемого для получения гораздо более текучей суспензии карбоната кальция при более высоком содержании твердого вещества.
Пример 10
Этот пример иллюстрирует использование минеральной суспензии согласно данному изобретению при покрытии бумаги и пластика.
Тест 47
Этот тест иллюстрирует данное изобретение в применении покрытия.
Чтобы выполнить его, Минерал 4а концентрировали путем лабораторного испарения от содержания твердого вещества 20 масс.% до 75 масс.%, используя непрерывное добавление 100 мол.% литий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5.
Затем отбирали разные образцы во время концентрирования Минерала 4а, соответствующие содержаниям твердого вещества от 55,4 масс.% до 75,5 масс.%, а также разным количествам использованного полимера от 0,203 масс.% до 0,273 масс.% в расчете на сухой минерал, образцы отбирали для приготовления соответствующих красителей покрытия бумаги, приготовленных с использованием 12 частей (в расчете на сухую основу) Acronal S 360 D, BASF, связующего покрытия бумаги и 88 частей (в расчете на сухую основу), и наносили на пластиковую подложку (Synteape, Argo Wiggins) при разной массе нанесения.
2
2
Коэффициент рассеяния S больше чем 100 м/кг для массы покрытия 20 г/м, отражающий способность покрытия рассевать видимый свет, измеряли согласно методу, описанному в WO 02/49766 (стр. 8-10). Соответственно, способность рассеивать свет выражали с помощью коэффициента рассеяния света Кубелки-Мунка, определенного с помощью метода, хорошо известного экспертам, описанного в публикациях Кубелки и Мунка (Zeitschrift fur Technische Physik 12,539, (1931)), de Kubelka (J.Optical Soc.Am. 38(5),448,(1948) et J.Optical Soc.Am. 44(4),330,(1954)).
Результаты собраны в следующей таблице 11
Таблица 11
Номер теста
Масс.% Li-полиак-рилата
Содержание твердого вещества (масс.%) суспензии пигмента
Содержание твердого вещества (масс.%) покрывающего красителя
Коэффициент рассеяния (S) при 20 г/м<sup>2</sup> массы покрытия (м<sup>2</sup>/кг)
Изобретение
47a
0,203
55,4
53,0
199,5
Изобретение
47b
0,234
65,2
60,0
194,5
Изобретение
47c
0,256
69,1
60,0
177,4
Изобретение
47d
0,264
71,0
60,0
151,8
Изобретение
47e
0,264
72,3
60,0
147,3
Изобретение
47f
0,264
73,8
60,0
140,5
Изобретение
47g
0,273
75,5
60,0
125,8
50
Таблица ясно показывает эффективность способа, использующего литий-нейтрализованный полиакрилат, чтобы диспергировать мрамор мокрого измельчения со средним диаметром d 0,6 мкм, в нанесении покрытия.
Тест 48
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
2
Чтобы выполнить его, Минерал 2 (который имеет удельную площадь поверхности по БЭТ 1,4 м/г) подвергали мокрому измельчению при 77 масс.% твердых веществ в водопроводной воде в присутствии 0,33 масс.%, относительно сухой массы минерала, 93 мол.% литий/7 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000, Mn=2400 г/моль и имеющей полидисперсность 2,5, в 1500-литровой вертикальной дробящей мельнице, содержащей 0,6-1 мм измельчающие шарики из силиката циркония, работающей в непрерывном режиме, достигая такой зернистости, что 58 масс.% частиц имели диаметр <2 мкм.
На входе мельницы суспензия Минерала 2 имела рН 9,7. Максимальная температура на выходе мельницы, достигнутая во время измельчения, составляла 97°С. Полученный минерал был в форме суспензии с 80,5 масс.% твердого вещества, и его обозначали Минерал 9. Эта суспензия имела вязкость по Брукфильду 175 мПа·с при 25°С, измеренную при 100 об/мин.
Затем из суспензии Минерала 9 готовили краситель покрытия бумаги, состоящий, в частях на сто частей сухого Минерала 9, из следующего:
- 8 частей карбоксилированного стирол-бутадиенового синтетического связующего, имеющего частицы с диаметром от 0,08 до 0,12 мкм;
- 0,1 частей карбоксиметилцеллюлозы;
- 0,5 частей акрилатного модификатора реологии.
Полученный покрывающий краситель имел содержание твердых веществ 77% на сухую массу и вязкость по Брукфильду 510 мПа·с при 25°С, измеренную при 100 об/мин. Хорошая вязкость, среди прочих свойств, приводила к хорошему поведению во время последующего покрытия бумаги.
Пример 11
50
Этот пример касается введения различных количеств литий-нейтрализованного полиакрилата после мокрого измельчения ввиду диспергирования мрамора мокрого измельчения со средним диаметром d 0,6 мкм.
Тест 49
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, разные количества обычной (100 мол.%) 2-амино-2-метил-1-пропанол (АМР) нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в Минерал 4b при 66,1 масс.% твердых веществ.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 50
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, разные количества (50 мол.%/50 мол.%) АМР/гидроксид лития-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в Минерал 4b при 68,6 масс.% твердых веществ.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Результаты собраны в следующей таблице 12.
Таблица 12
Номер теста
Содержание твердого вещества (масс.%)
Диспергатор в расч. на сухой минерал (масс.%)
Начальная вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3
Предшествующий уровень техники
49а
66,1%
0,50%
>4000 мПа·с
Предшествующий уровень техники
49b
66,1%
1,05%
3000 мПа·с
Предшествующий уровень техники
49с
66,1%
1,28%
3000 мПа·с
Предшествующий уровень техники
49d
66,1%
1,48%
3000 мПа·с
Предшествующий уровень техники
49е
66,1%
1,98%
3250 мПа·с
Изобретение
50а
68,6%
0,28%
1450 мПа·с
Изобретение
50b
68,6%
0,40%
476 мПа·с
Изобретение
50с
68,6%
0,43%
252 мПа·с
Изобретение
50d
68,6%
0,48%
132 мПа·с
Изобретение
50е
68,6%
0,49%
123 мПа·с
Изобретение
50f
68,6%
0,52%
119 мПа·с
50
Таблица ясно показывает эффективность способа при использовании литий-нейтрализованного полиакрилата, чтобы диспергировать мрамор мокрого измельчения со средним диметром d 0,6 мкм.
Тест 51
Этот тест иллюстрирует предшествующий уровень техники.
Чтобы выполнить его, 0,73 масс.% на сухой карбонат кальция обычной 100 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000 и имеющей полидисперсность 2,5 помещали в Минерал 4b при 65,5 масс.% твердых веществ.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Тест 52
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
Чтобы выполнить его, карбоксильные группы полиэтилен-акриловой кислоты нейтрализовали, используя гидроксид лития. Мольное отношение мономеров полиэтилен-акриловой кислоты было 80/20. Такую нейтрализованную ЕАА помещали в Минерал 4b при 65,5 масс.% твердых веществ.
Начальную вязкость по Брукфильду затем измеряли после одного часа от получения и после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Результаты собраны в следующей таблице 13.
Таблица 13
Номер теста
Содержание твердого вещества (масс.%)
Диспергатор в расч. на сухой минерал (масс.%)
Начальная вязкость по Брукфильду при 100 об/мин, шпиндель 3
Предшест-вующий уровень техники
51
65,5%
0,73%
>3000 мПа·с
Изобретение
52а
65,5%
0,08%
1490 мПа·с
Изобретение
52b
65,5%
0,104%
228 мПа·с
Изобретение
52с
65,5%
0,116%
200 мПа·с
Изобретение
52d
65,5%
0,171%
165 мПа·с
Изобретение
52е
65,5%
0,284%
170 мПа·с
Одну часть образца из теста 52е затем сохраняли в покое в течение 1 дня, 3 дней, 6 дней, и вязкость по Брукфильду затем измеряли после одной минуты перемешивания при комнатной температуре и 100 об/мин путем использования RVT типа вискозиметра Брукфильда, оборудованного шпинделем 3.
Результаты составляли 216 мПа·с, 247 мПа·с и 308 мПа·с соответственно.
Другая часть образца, сохраняемая при комнатной температуре при перемешивании в течение 7 дней, давала вязкость по Брукфильду 274 мПа·с.
Эти результаты, а также результаты, представленные в таблице 13, также показывают эффективность литий-нейтрализованного полимера согласно данному изобретению.
Пример 12
Этот пример касается диспергирования смеси отсеянного природного доломита сухого измельчения и природного мела сухого измельчения с помощью введения литий-нейтрализованного полиакрилата.
Тест 53
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
1082 г суспензии Минерала 8, полученной в тесте 8, диспергировали путем добавления, при перемешивании в стакане с использованием зубчатой дисковой мешалки (диаметром 4 см), 0,035%, в расчете на сухую массу суспензии, полиакрилата в форме 35 масс.% раствора, где 100% карбоксильных групп нейтрализованы литием, и данный полиакрилат имеет полидисперсность 2,5. Полученная суспензия имела вязкость по Брукфильду 160 мПа·с (измеренную при 100 об/мин, используя диск 3).
Следует заметить, что в этих условиях перемешивания в присутствии доломита меловая фракция Минерала 8 дополнительно разделялась.
Полученную дисперсию затем отсеивали на 63 мкм сите, получая 12,2 г на сите, тогда как остальные 783 г твердых веществ проходили сквозь сито с водой, образуя разбавленную суспензию, имеющую сухую массу 72,3%.
Пример 13
Этот пример иллюстрирует использование литий-нейтрализованного полимера в двухстадийном способе непрерывного измельчения с высоким содержанием твердого вещества в промышленном масштабе (т.е. для получения продуктов в тоннах).
Тест 54
Этот тест иллюстрирует данное изобретение.
2
2
Чтобы выполнить его, Минерал 2 (который имеет удельную площадь поверхности по БЭТ 1,4 м/г) подвергали мокрому измельчению при 76,5 масс.% твердых веществ в водопроводной воде в присутствии 0,3 масс.%, относительно сухой массы минерала, 93 мол.% литий/7 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000, Mn=2400 г/моль и имеющей полидисперсность 2,5, в 160-литровой вертикальной дробящей мельнице, содержащей 300 кг 0,6-1 мм измельчающих шариков из силиката циркония, при скорости подачи Минерала 2 245 литров/час, работающей в непрерывном режиме, достигая такой зернистости, что 60 масс.% частиц имели диаметр <2 мкм. На входе мельницы суспензия Минерала 2 имела рН 9,7. Максимальная температура на выходе мельницы, достигнутая во время измельчения, составляла 73°С. Полученный минерал был в форме суспензии с 80 масс.% твердого вещества, и его обозначали Минерал 10. Эта суспензия имела вязкость по Брукфильду 185 мПа·с при 25°С, измеренную при 100 об/мин. Минерал 10 имел удельную площадь поверхности по БЭТ 8,4 м/г.
Минерал 10 затем разбавляли, достигая содержания твердых веществ 78 масс.%, и дополнительно измельчали в такой же мельнице, как описано выше, при скорости подачи Минерала 10 235 литров/час, дозировании 0,3 масс.%, относительно сухой массы минерала, 93 мол.% литий/7 мол.% натрий-нейтрализованной полиакриловой кислоты с Mw=6000, Mn=2400 г/моль и полидисперсностью 2,5 на входе мельницы и дозировании 0,1 масс.%, относительно сухой массы минерала, таким же полимером на выходе мельницы. Измельчение выполняли так, что частицы, выходящие из мельницы, имели следующее распределение размера частиц:
91 масс.% <2 мкм
62,4 масс.% <1 мкм
2
На входе мельницы суспензия Минерала 10 имела рН 10,1. Максимальная температура на выходе мельницы, достигнутая во время измельчения, составляла 90°С. Полученный минерал был в форме суспензии с 80,3 масс.% твердого вещества, и его обозначали Минерал 10. Эта суспензия имела вязкость по Брукфильду 335 мПа·с при 25°С, измеренную при 100 об/мин, и рН 9,8. Минерал 10 имел удельную площадь поверхности по БЭТ 13,1 м/г.