применение карбоната кальция в кислой водной среде

Формула изобретения

1. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция для использования при изготовлении кислотной бумаги, включающая в себя воду, карбонат кальция и кислотный стабилизатор, выбранный из группы, состоящей из водорастворимой соли кальция, слабой кислоты, хелатирующего агента, смеси водорастворимой соли кальция и слабой кислоты, смеси водорастворимой соли кальция и хелатирующего агента, в которой стабилизатор присутствует в количестве, достаточном для обеспечения водной суспензии карбоната кальция повышенной концентрацией ионов кальция и рН меньше 7.

2. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 1, в которой карбонат кальция присутствует в количестве около 1 - 40 мас. %.

3. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 1, в которой карбонат кальция является осажденным карбонатом кальция.

4. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по любому из пп. 1-3, в которой кислотный стабилизатор представляет собой водорастворимую кальциевую соль, присутствующую в количестве, достаточном для обеспечения концентрации ионов кальция от около 1 миллимолярной до около 5 молярной.

5. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 4, в которой водорастворимая кальциевая соль присутствует в количестве, достаточном для обеспечения концентрации ионов кальция около 1 - 120 миллимолярной.

6. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 4, в которой кальциевая соль представляет собой сульфат кальция, ацетат кальция, нитрат кальция, цитрат кальция, галогенид кальция или их смесь.

7. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 6, в которой галогенид кальция представляет собой хлорид кальция.

8. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по любому из пп. 1-3, в которой кислотный стабилизатор является слабой кислотой, присутствующей в количестве, достаточном для обеспечения концентрации слабой кислоты около 0,1 - 1000 миллимолярной.

9. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 8, в которой слабую кислоту прибавляют в количестве, достаточном для обеспечения концентрации слабой кислоты около 0,2 - 100 миллимолярной.

10. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 8, в которой кислотный стабилизатор содержит дополнительно водорастворимую кальциевую соль в количестве, достаточном для обеспечения концентрации иона кальция от около 1 миллимолярной до около 5 молярной.

11. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 10, в которой водорастворимая кальциевая соль присутствует в количестве, достаточном для обеспечения концентрации иона кальция около 1 - 120 миллимолярной.

12. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 8, в которой слабая кислота представляет собой угольную кислоту, фосфорную кислоту, сернистую кислоту или карбоновую кислоту.

13. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 1 или 3, в которой кислотный стабилизатор содержит водорастворимую кальциевую соль в количестве, достаточном для обеспечения концентрации иона кальция от около 1 миллимолярной до около 5 молярной, и хелатирующий агент в концентрации около 0,01 - 1000 миллимолярной.

14. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 13, в которой водорастворимая кальциевая соль присутствует в количестве, достаточном для обеспечения концентрации иона кальция около 1 - 120 миллимолярной, и хелатирующий агент в концентрации около 0,01 - 100 миллимолярной.

15. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 13, в которой хелатирующий агент представляет собой поликарбоксилат.

16. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 15, в которой поликарбоксилат является натриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты или полиакрилатом натрия.

17. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по любому из пп. 1-3, в которой кислотный стабилизатор представляет собой слабую кислоту, способную хелатировать ион кальция, присутствующую в концентрации около 0,001 - 1000 миллимолярной.

18. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 17, в которой слабая кислота присутствует в концентрации около 0,01 - 100 миллимолярной.

19. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 17, в которой слабая кислота представляет собой поликарбоновую кислоту, полиакриловую кислоту, сульфокислоту, полифосфоновую кислоту или соединение, содержащее фосфоновую кислоту.

20. Кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция по п. 19, в которой слабая кислота представляет собой этилендиаминтетрауксусную кислоту, нитрилотриуксусную кислоту, диэтилентриаминпентауксусную кислоту или нитрилотри(метилен)трифосфоновую кислоту.

21. Способ изготовления бумаги с наполнителем, включающий добавление кислотно-стабилизированной суспензии карбоната кальция по любому из пп. 1-3 к древесной пульпе в процессе производства кислотной бумаги и изготовление бумаги с наполнителем по упомянутому способу.

22. Способ изготовления кислотно-стабилизированной суспензии карбоната кальция с рН меньше 7, включающий образование суспензии, содержащей воду, карбонат кальция и кислотный стабилизатор, выбранный из группы, состоящей из водорастворимой кальциевой соли, слабой кислоты, хелатирующего агента, смеси водорастворимой кальциевой соли и слабой кислоты, смеси водорастворимой кальциевой соли и хелатирующего агента, в которой стабилизатор присутствует в количестве, достаточном для обеспечения водной суспензии карбоната кальция с повышенной концентрацией иона кальция и рН меньше 7.

23. Способ по п. 22, дополнительно включающий первичную карбонизацию водной суспензии гидроксида кальция с образованием суспензии осажденного карбоната кальция.

24. Кислотная бумага с наполнителем, содержащая наполнитель, произведенный в соответствии со способом по п. 22.

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к кислотно-стабилизированной суспензии карбоната кальция, имеющей пониженный рН, и к способу получения этой суспензии. Эта кислотно-стабилизированная суспензия карбоната кальция полезна в качестве наполнителя для нейтральной или кислотной бумаги для улучшения оптических свойств этой бумаги.

Предпосылки к созданию изобретения

Обычно наполнители добавляют к бумаге во время процесса изготовления бумаги для улучшения оптических свойств этой бумаги, таких как белизна. При кислотном изготовлении бумаги, которое часто используют для изготовления бумаги из пульпы древесной массы, рН этой древесной массы, как правило, значительно ниже 7 и обычно находится в интервале от около 4 до около 6. Для сравнения, при нейтральном изготовлении бумаги рН обычно поддерживают в интервале от около 6,8 до около 7,5. Поэтому при кислотном изготовлении бумаги и при нейтральном изготовлении бумаги в определенных условиях необходим материал наполнителя, который стабилен и устойчив к действию кислоты в условиях от слабокислотных до кислотных.

В качестве наполнителей для кислотной и нейтральной бумаги часто использовали диоксид титана и кальцинированную глину. Однако эти материалы, а в особенности диоксид титана, являются дорогостоящими и, таким образом, повышают стоимость бумаги.

Как измельченный природный, так и осажденный карбонат кальция используют в качестве материала наполнителя для щелочной бумаги, получаемой обычно из бумажной массы с рН около 8. Полученная бумага имеет повышенные оптические свойства, не считая стоимости более дорогих наполнителей. Однако, карбонат кальция обычно разлагается в кислой водной среде и, таким образом, обычно не может быть использован в качестве наполнителя для кислотной бумаги, если только этот наполнитель из карбоната кальция не является кислотно-стабилизированным, то есть устойчивым к разложению при рН меньше 7. Поскольку щелочные условия и щелочные наполнители, как правило, оказывают негативное воздействие на свойства бумаги из древесной массы, наполнитель из карбоната кальция можно использовать для пульпы древесной массы только в том случае, если этот наполнитель из карбоната кальция кислотно стабилизирован для использования в кислотных условиях.

Материалы наполнителя из карбоната кальция, как осажденные, так и природные измельченные, обрабатывали или модифицировали в предшествующей области с различными целями. В случае осажденного карбоната кальция обработку или модификацию осуществляли как во время, так и после процесса осаждения. Обработки включали в себя покрытие частиц карбоната кальция нереакционноспособным веществом, таким как полисахарид, жирная кислота или смолистое вещество, и обработку частиц карбоната кальция или суспензии карбоната кальция различными слабыми кислотами и основаниями, солями и хелатирующими агентами.

В частности, в патенте США 4240870 раскрыто прибавление по крайней мере одной фосфорной кислоты, такой как ортофосфорная кислота, метафосфорная кислота, триполифосфорная кислота, пирофосфорная кислота, тетраполифосфорная кислота и гексаполифосфорная кислота, или натриевой, калиевой или цинковой соли по крайней мере одной фосфорной кислоты к водной суспензии гидроксида кальция в качестве первой стадии многостадийного процесса получения осажденного карбоната кальция. Подобным образом в патенте США 4244933 раскрыто прибавление одной из фосфорных кислот или солей, раскрытых в 4240870, в качестве ингредиента либо на первой, либо на второй стадии многостадийного процесса получения осажденного карбоната кальция.

В патенте США 4018877 описано прибавление комплексообразуюшего агента, такого как полифосфат, например, гексаметафосфат натрия, во время или после окончания первой стадии карбонизации многостадийного процесса получения осажденного карбоната кальция. Предпочтительно агент прибавляют после завершения осаждения большей части карбоната кальция. По-другому, комплексообразующий агент прибавляют во время последующей стадии созревания или карбонизации.

В патенте США 4157379 раскрыто прибавление растворимой соли металла, такой как фосфат щелочного металла, после первичной карбонизации водной суспензии гидроксида кальция.

В открытой японской патентной заявке 090821/60 описан способ получения карбоната кальция, в котором конденсированную фосфорную кислоту или ее соль прибавляют к вязкой студенистой эмульсии, полученной при карбонизации водной дисперсии гидроксида кальция. Конденсированная фосфорная кислота может представлять собой гексаметафосфорную кислоту, пирофосфорную кислоту, триполифосфорную кислоту, полифосфорную кислоту или ультрафосфорную кислоту. В открытой японской патентной заявке 090822/60 описан аналогичный способ с прибавлением магнийсодержащего соединения к дисперсии карбоната кальция.

Однако во всех приведенных выше ссылках раскрыты способы, требующие прибавления фосфорной кислоты или фосфатной соли во время процесса получения осажденного карбоната кальция.

В патенте США 4793985 раскрыто прибавление диспергирующего агента, такого как водорастворимая соль полифосфорной кислоты или фосфат, в частности гексаметафосфат натрия, к суспензии измельченного карбоната кальция для улучшения распределения твердых веществ в жидкости, в качестве части способа получения ультрамелкого карбоната кальция.

В патенте США 4610801 раскрыто использование полифосфорной кислоты или полифосфатов в суспензии минеральных частиц, таких как карбонат кальция, для обработки отходов.

В патенте США 4219590 раскрыта обработка карбоната кальция со средним размером частиц не более 20 мкм кислотным газом, способным взаимодействовать с карбонатом кальция.

В японском патенте 030812/82 раскрыто улучшение поверхности частиц карбоната кальция при добавлении к водной суспензии карбоната кальция водного раствора конденсированного фосфата, такого как метафосфат или пирофосфат. В результате, частицы карбоната кальция устойчивы к кислоте и рН этих частиц снижается на 0,1 до 5,0.

В патентах США 5043017 и 5156719 описан кислотно-стабилизированный карбонат кальция для использования в качестве наполнителя для бумаги от нейтральной до слабокислотной. В этих патентах заявлено, что кислотно-стабилизированный карбонат кальция способен противостоять разложению в слабокислых условиях вследствие буферного действия между абсорбированным или реагирующим хелатирующим кальций агентом, или сопряженным основанием на поверхности карбоната кальция, и слабой кислотой в растворе суспензии карбоната кальция.

В патенте США 5505819 раскрыт способ изготовления нейтральной бумаги из содержащей древесину пульпы и наполнителя из природного карбоната кальция. рН массы поддерживают в интервале от 6,7 до 7,3 путем добавления снижающего рН и буферирующего агента, предпочтительно фосфорной кислоты.

В патенте США 5531821 раскрыт кислотостойкий наполнитель из карбоната кальция для использования при изготовлении бумаги от нейтральной до слабокислотной, содержащий смесь карбоната кальция и от около 0,5 до 10 процентов катионной соли и анионной соли из расчета на сухой вес карбоната кальция.

Все еще остается необходимость в улучшенных материалах из кислотно-стабилизированного карбоната кальция и способах получения подобных материалов для использования при кислотном изготовлении бумаги.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение направлено на суспензию кислотно-стабилизированного карбоната кальция с рН меньше 7, предпочтительно от около 6 до около 7, которая может быть использована в качестве наполнителя для изготовления кислотной бумаги с наполнителем, суспензию, содержащую воду, карбонат кальция и кислотный стабилизатор из одной из водорастворимых кальциевых солей, слабой кислоты или хелатирующего агента и некоторых их смесей. Кислотный стабилизатор присутствует в количестве, достаточном для того, чтобы водная суспензия карбоната кальция имела повышенную концентрацию ионов кальция и кислый рН. Карбонат кальция присутствует в кислотно-стабилизированных суспензиях карбоната кальция изобретения в количестве, применяемом в процессах изготовления бумаги, обычно от около 1 до около 40 массовых процентов, предпочтительно от около 5 до около 30 массовых процентов, наиболее предпочтительно от около 15 до около 25 массовых процентов, и предпочтительно представляет собой осажденный карбонат кальция.

В первом варианте воплощения данного изобретения кислотный стабилизатор является водорастворимой кальциевой солью и обычно присутствует в количестве, достаточном для обеспечения концентрации ионов кальция от около 1 миллимолярной до около 5 молярной, предпочтительно от около 1 до около 120 миллимолярной. Предпочтительные соли включают в себя сульфат кальция, ацетат кальция, нитрат кальция, цитрат кальция, любой галогенид кальция, например, хлорид кальция, и их смеси.

Во втором варианте воплощения изобретения кислотный стабилизатор является слабой кислотой и присутствует в количестве, достаточном для того, чтобы обеспечить концентрацию слабой кислоты от около 0,1 до около 1000 миллимолярной, предпочтительно от около 0,2 до около 100 миллимолярной. Предпочтительные слабые кислоты включают в себя угольную кислоту, фосфорную кислоту, сернистую кислоту, или карбоновую кислоту, причем карбоновую кислоту обычно получают при добавлении газообразной двуокиси углерода. В дополнение к слабой кислоте кислотный стабилизатор может содержать, кроме того, водорастворимую кальциевую соль в количестве, достаточном для того, чтобы обеспечить концентрацию ионов кальция от около 1 миллимолярной до около 5 молярной, предпочтительно от около 1 до около 120 миллимолярной.

В дополнительном варианте воплощения изобретения кислотный стабилизатор содержит водорастворимую кальциевую соль в количестве, достаточном для того, чтобы обеспечить концентрацию ионов кальция от около 1 миллимолярной до около 5 молярной, предпочтительно от около 1 до около 120 миллимолярной, и хелатирующий агент в количестве, достаточном для того, чтобы обеспечить концентрацию хелатирующего агента от около 0,01 до около 1000 миллимолярной, предпочтительно от около 0,1 до около 100 миллимолярной. Предпочтительные хелатирующие агенты включают в себя поликарбоксилаты, такие как натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, или полиакрилат натрия, полифосфаты, фосфонаты, полифосфонаты.

В следующем варианте воплощения изобретения кислотный стабилизатор содержит слабую кислоту, способную хелатировать ион кальция, присутствующий в концентрации от около 0,001 до около 1000 миллимолярной, предпочтительно от около 0,01 до около 100 миллимолярной. Предпочтительные слабые кислоты, способные хелатировать ион кальция, включают в себя поликарбоновые кислоты, полиакриловую кислоту, сульфокислоту, полифосфоновую кислоту, или любое соединение, содержащее группу карбоновой кислоты, такую как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), нитрилотриуксусная кислота (NTA), диэтилентриаминпентауксусная кислота (DTPA), или любое соединение, содержащее группу фосфоновой кислоты, такое, как нитрилотри(метилен)трифосфоновая кислота.

Настоящее изобретение относится также к способу составления бумаги с наполнителем, включающему в себя прибавление кислотно-стабилизированной суспензии карбоната кальция, содержащей любой из описанных выше кислотных стабилизаторов, к бумажной пульпе в процессе изготовления кислотной бумаги, и после этого составление бумаги с наполнителем по этому способу. В дополнение, изобретение относится к способу изготовления кислотно-стабилизированной суспензии карбоната кальция путем составления суспензии из воды, карбоната кальция и кислотного стабилизатора из водорастворимой кальциевой соли, слабой кислоты, хелатирующего агента, слабой кислоты, способной хелатировать ион кальция, или их смеси. Водорастворимую кальциевую соль, слабую кислоту, хелатирующий агент, слабую кислоту, способную хелатировать ион кальция, или их смесь прибавляют в количестве, достаточном для обеспечения водной суспензии карбоната кальция с повышенной концентрацией ионов кальция и кислым рН меньше 7. По предпочтительному способу водную суспензию гидроксида кальция сначала карбонизируют для получения суспензии осажденного карбоната кальция. Данное изобретение относится также к кислотной бумаге, содержащей наполнитель, полученный в соответствии с изобретением.

Фиг. 1 представляет собой график, показывающий влияние хлорида кальция и ацетата кальция на рН суспензии карбоната кальция.

Фиг. 2 представляет собой график, показывающий влияние диоксида углерода и иона кальция на рН суспензии карбоната кальция.

Фиг. 3 представляет собой график, показывающий влияние иона кальция и хелатирующего агента на рН суспензии карбоната кальция.

Фиг. 4 представляет собой график, показывающий влияние соединения, содержащего фосфоновую кислоту, на рН суспензии карбоната кальция.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к кислотно-стабилизированному карбонату кальция, который может быть использован в нейтральной или кислой водной среде с небольшим или в отсутствие разложения. Карбонат кальция может быть либо осажденным, либо измельченным природным, но предпочтительно является осажденным. Если не указано иначе, во всех приведенных ссылках на карбонат кальция указано, что можно использовать либо осажденный, либо измельченный природный карбонат кальция.

Кислотно-стабилизированный карбонат кальция в соответствии с изобретением для использования в качестве материала наполнителя в нейтральной или кислотной бумаге получают при обработке суспензии карбоната кальция способом, при котором повышается концентрация ионов кальция, Са²⁺, для того, чтобы обеспечить суспензию карбоната кальция, имеющую кислый рН, а не щелочной рН необработанной суспензии карбоната кальция. В настоящее время было найдено, что понижение рН суспензии карбоната кальция при увеличении концентрации иона кальция обеспечивает материал карбоната кальция, стабильный в нейтральной или кислой водной среде, подобно той, которую используют в бумагоделательной машине, или в способе, используемом для изготовления нейтральной или кислотной бумаги. Материал из кислотно-стабилизированного карбоната кальция получают при добавлении к суспензии карбоната кальция по крайней мере одного кислотного стабилизатора из водорастворимой кальциевой соли, слабой кислоты, или хелатирующего агента, смеси водорастворимой кальциевой соли и слабой кислоты, или смеси водорастворимой кальциевой соли и хелатирующего агента. Добавление к суспензии карбоната кальция каждого из этих кислотных стабилизаторов увеличивает концентрацию ионов кальция, обеспечивая пониженный, кислый рН суспензии карбоната кальция.

В первом варианте воплощения данного изобретения в качестве кислотного стабилизатора к суспензии карбоната кальция прибавляют водорастворимую кальциевую соль. Прибавление растворимого иона кальция снижает рН суспензии карбоната кальция за счет понижения концентрации растворимого карбонат-иона, СО₃ ^2-. Кроме того, ионы кальция являются слабо кислыми в водном растворе. Предпочтительные водорастворимые соли кальция включают в себя галогениды кальция, в частности, хлорид кальция, сульфат кальция, ацетат кальция, нитрат кальция и цитрат кальция. Однако, в настоящем изобретении можно использовать любую водорастворимую соль кальция, способную обеспечить концентрацию иона кальция от около 1 миллимолярной до около 5 молярной, предпочтительно от около 1 до около 120 миллимолярной. Альтернативно эти соли можно получить in situ при добавлении соответствующего количества кислоты, которая будет взаимодействовать с карбонатом кальция, приводя к желаемой концентрации кальциевой соли. Например, можно прибавить хлористоводородную кислоту для получения хлорида кальция, можно прибавить азотную кислоту для получения нитрата кальция или можно прибавить уксусную кислоту для получения ацетата кальция.

Во втором варианте воплощения изобретения рН суспензии карбоната кальция понижен, а концентрация иона кальция увеличена при прибавлении кислотного стабилизатора из слабой кислоты или сочетания слабой кислоты с водорастворимой солью кальция. Слабая кислота стабилизирует суспензию карбоната кальция за счет создания буферной системы с карбонатом кальция, имеющей низкий рН. Прибавление иона кальция к этой буферной системе приводит к дальнейшему снижению рН суспензии карбоната кальция описанным выше образом. В данном изобретении полезны различные слабые кислоты. Предпочтительные слабые кислоты включают в себя угольную кислоту, полученную при добавлении диоксида углерода к водному раствору или суспензии, фосфорную кислоту, сернистую кислоту и различные карбоновые кислоты, такие как уксусная кислота. Как и прежде, в изобретении полезна концентрация иона кальция от около 1 миллимолярной до около 5 молярной, предпочтительно от около 1 до около 120 миллимолярной. Концентрация слабой кислоты должна составлять от около 0,1 до около 1000 миллимолярной, предпочтительно от около 0,2 до около 100 миллимолярной.

Кислотно-стабилизированные суспензии карбоната кальция с кислым рН можно также получить при добавлении водорастворимой кальциевой соли и хелатирующего ион кальция агента к суспензии карбоната кальция. В сочетании ион кальция и хелатирующий агент обеспечивают более низкие значения рН, чем те, которые можно получить только с ионом кальция. Предпочтительные хелатирующие агенты включают в себя поликарбоксилаты, такие как натриевая соль EDTA и полиакрилат натрия. Как правило, хелатирующий агент прибавляют в концентрации от около 0,01 до около 1000 миллимолярной, предпочтительно от около 0,1 до около 100 миллимолярной. Описанные выше водорастворимые кальциевые соли используют в обычных и предпочтительных концентрациях, приведенных выше.

В следующем варианте воплощения кислотно-стабилизированную суспензию карбоната кальция с кислым рН можно получить при добавлении слабой кислоты, способной к хелатированию кальция. Предпочтительные слабые кислоты, способные хелатировать кальций, включают в себя поликарбоновые кислоты, такие как EDTA, NTA, DTPA и полиакриловую кислоту, сульфокислоты, и полифосфоновые кислоты, фосфоновые кислоты, или соединения, содержащие фосфоновую кислоту, такие как нитрилотри(метилен)трифосфоновая кислота. Концентрация хелатирующих кальций слабых кислот, полезная в изобретении, обычно находится в интервале от около 0,001 до около 1000 миллимолярной, предпочтительно от около 0,01 до около 100 миллимолярной.

В каждом из вариантов воплощения изобретения концентрацию иона кальция увеличивают либо за счет непосредственного прибавления кислотного стабилизатора в виде водорастворимой кальциевой соли, слабой кислоты, либо хелатирующего агента. Прибавление слабой кислоты обычно приводит к генерированию иона кальция при реакции с карбонатом кальция в суспензии. Это увеличение концентрации иона кальция понижает рН путем снижения концентрации карбонат-иона за счет обычного ионного эффекта. Хелатирующие агенты поддерживают концентрацию иона кальция и стабилизируют эту систему. Кроме того, слабые кислоты обычно буферируют систему при стабильном пониженном рН. В общем, увеличение либо концентрации иона кальция, либо концентрации слабой кислоты снижает рН суспензии. Суспензия карбоната кальция со стабильным низким рН становится при этом кислотно-стабилизированной для использования в качестве материала наполнителя для нейтральной или кислотной бумаги.

Будучи составленными, кислотно-стабилизированные суспензии карбоната кальция, полученные в соответствии с настоящим изобретением, можно прибавлять к нейтральной или кислотной бумаге в качестве наполняющего материала во время процесса изготовления бумаги с помощью любого известного в данной области способа для составления бумаги с наполнителем. Соответственно, в настоящее изобретение входит способ изготовления бумаги с наполнителем, включающий в себя прибавление кислотно-стабилизированной суспензии карбоната кальция настоящего изобретения к древесной пульпе в процессе изготовления кислотной бумаги и составление бумаги с наполнителем по упомянутому способу.

Примеры

Следующие примеры являются только иллюстрирующими предпочтительные варианты настоящего изобретения и не должны быть истолкованы как ограничивающие изобретение, рамки которого определены приложенной формулой изобретения.

Пример 1

Влияние добавления растворимых солей хлорида кальция и ацетата кальция на увеличение концентрации иона кальция или прибавление хлористоводородной кислоты и уксусной кислоты для генерирования соответствующих солей in situ на рН 5-процентной суспензии карбоната кальция представлено на фигуре 1. Были получены 5-процентные суспензии карбоната кальция с концентрациями кальциевой соли либо хлорида кальция, либо ацетата кальция, находящимися в интервале от 0 до 250 миллимолярной. В каждом случае рН измеряли спустя четыре дня после приготовления каждой суспензии. Как можно видеть из графика на фиг. 1, увеличение концентрации кальциевой соли приводит к снижению рН суспензии. Это типично для прибавления любой водорастворимой кальциевой соли или прибавления к суспензии любой кислоты, которая приведет к образованию водорастворимой соли карбоната кальция. Несмотря на кислый рН полученных суспензий, суспензии были кислотно-стабилизированными при поддержании концентрации карбоната кальция около 5 процентов при небольшом или в отсутствие разложения карбоната.

Пример 2

Влияние прибавления слабой кислоты и слабой кислоты и иона кальция на рН 5-процентной суспензии карбоната кальция представлено на фигуре 2. 5-процентную суспензию карбоната кальция получили и поместили в атмосферу диоксида углерода при давлении в одну атмосферу. При одной атмосфере СO₂ рН суспензии можно поддерживать на уровне рН 6 в течение по крайней мере 10 дней без прибавления иона кальция и при небольшом или в отсутствие разложения карбоната кальция в суспензии. Добавление иона кальция, прибавляемого в виде хлорида кальция, приводит к дальнейшему понижению рН суспензии до 5,8 при 20 миллимолярной концентрации иона кальция и до 5,4 при 200 ммллимолярной концентрации иона кальция. Что касается суспензии с рН 6, рН суспензий, кислотно-стабилизированных диоксидом углерода и ионом кальция, был устойчив в течение по крайней мере 10 дней.

Пример 3

Влияние постоянной концентрации хелатирующего агента гексаметафосфата натрия (ГМФН) при различных концентрациях иона кальция на рН 5-процентной суспензии карбоната кальция спустя три дня показано на фигуре 3. Были приготовлены 5-процентные суспензии карбоната кальция с 0,7 миллимолярной концентрацией ГМФН и 2,4, 12 и 120 миллимолярными концентрациями иона кальция, добавленного в виде хлорида кальция. Как показано на фигуре 3, рН суспензии карбоната кальция снижается при повышении концентрации иона кальция. Однако в присутствии хелатирующего агента рН ниже, чем в присутствии только иона кальция. Например, как показано на фиг. 1, рН не содержащей хелатирующего агента суспензии карбоната кальция при 120 миллимолярной концентрации ионов кальция составляет около 6,3. Прибавление достаточного количества иона кальция для получения суспензии с 0,7 миллимолярной концентрацией хелатирующего агента ГМФН понижает рН далее до 5,5.

Пример 4

Влияние соединения, содержащего группу фосфоновой кислоты, т. е. нитрилотри(метилен)трифосфоновой кислоты, на рН 5-процентной суспензии карбоната кальция, представлено на фигуре 4. Были приготовлены 5-процентные суспензии карбоната кальция с 0,4, 4 и 40 миллимолярной концентрацией кислоты. В каждом случае фосфоновая кислота взаимодействовала с небольшой порцией карбоната кальция в суспензии, повышая концентрацию ионов кальция и снижая рН. Кроме того, раствор был стабилизирован за счет хелатирующего эффекта образующегося фосфоната и буферного влияния кислоты, которая далее снижала рН. Системы этого типа являются высокоэффективными для снижения рН суспензии при 40 миллимолярной кислоте, приводящей к значениям рН 5,5.

Несмотря на очевидность того, что раскрытое здесь изобретение хорошо рассчитано для осуществления заявленных ранее целей, понятно, что специалисты в данной области могут предложить многочисленные модификации и варианты воплощения. Поэтому подразумевается, что прилагаемая формула изобретения покрывает все подобные модификации и варианты воплощения, которые попадают в истинный дух и рамки настоящего изобретения.