專利名稱：沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的混合水漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳酸鈣顆粒的水漿及其制備方法。更進一步地，本發(fā)明涉及一種含有沉淀碳酸鈣顆粒和重質(zhì)碳酸鈣顆?；旌衔锏乃疂{，盡管當該水漿的固體含量較高，但它們顯示出極低的高剪切粘度和極好的高速流動性，從而使其適用作制備紙張涂飾組合物的基料組合物，該組合物可用來制備涂料紙板，包括例如美術(shù)紙、通用型涂料紙、薄涂料紙、中等厚度涂料紙和再生涂料紙、熱敏記錄紙、壓敏記錄紙、噴墨記錄紙、PPC紙和熱轉(zhuǎn)換紙等涂料紙張，并具有極好的可印刷性和印刷后的光澤性，同時本發(fā)明還涉及一種制備該碳酸鈣顆粒水漿的方法。
最近幾年，涂料紙產(chǎn)品的生產(chǎn)進入逐年增加的階段，并且A2、A3、B2和B3等級的涂料紙產(chǎn)品以及輕質(zhì)涂料紙產(chǎn)品的發(fā)展尤為顯著。
隨著最近幾年內(nèi)造紙機器和紙張涂飾機的進步，其運轉(zhuǎn)速度越來越快，目前人們正在對紙張涂飾機的刮涂機進行技術(shù)革新。因此，當傳統(tǒng)的紙張涂飾機的運轉(zhuǎn)速度約為1000-1500米/分鐘時，目前已在安裝一種運轉(zhuǎn)速度超過1500米/分鐘的新型紙張涂飾機。
不用說，不能只通過紙張涂飾機的進步而獲得紙張涂飾方法中如此高的運轉(zhuǎn)速度，紙張涂飾組合物的改進也是必需的，該改進涉及流變特性例如較低的粘度或稠度和更高的流動性以適合于紙張涂飾機的高速運轉(zhuǎn)，并涉及該組合物的固體濃度，它應當是盡可能地高以減少干燥機的負擔，但是在水相紙張涂飾組合物中對于較低粘度和較高固體濃度的需要有時是矛盾的。
在紙張涂飾方法中通過使用上述刮涂機，使涂覆在運轉(zhuǎn)的基紙幅的表面上的紙張涂飾組合物經(jīng)受大的剪切力，結(jié)果是紙張涂飾組合物的差的流變特性導致在涂料紙張的涂層上出現(xiàn)條痕。因此，用于刮涂機的紙張涂飾組合物的最基本的需求是涂飾組合物甚至在高剪切力例如高剪切粘度的作用下仍具有低的粘度，并且甚至在其固體濃度較高的情況下仍顯示出良好的高速流動性。
已知一種用于涂料紙的水相紙張涂飾組合物為一種分散到含水介質(zhì)中的諸如粘土(高嶺土)、沉淀碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、氧化鈦和緞光白之類一種或兩種以上無機顏料混合物的水漿，所述含水介質(zhì)含有與其它任選添加劑一起作為顏料顆粒的粘合劑的水溶性樹脂。由于只含有高嶺土作顏料的紙張涂飾組合物有時在高速流動性方面處于劣勢，因此例如在實踐中通常使高嶺土水漿與碳酸鈣顆粒的水漿混合來制備紙張涂飾組合物從而提高組合物的高速流動性。
通常通過增加顏料水漿中顏料的含量來獲得紙張涂飾組合物中高的固體濃度。在紙張涂飾組合物的制備過程中通常使用的顏料水漿包括由cowless分散方法制備的固體濃度為60-75％(重量)的高嶺土水漿、用濕法進一步研磨的固體濃度為70-80％(重量)的干磨碳酸鈣水漿、以及通過在水中分散沉淀碳酸鈣的干粉或濕餅制備的固體濃度為60-70％(重量)的水漿。
紙張涂飾組合物中有關(guān)顏料的組成盡管依賴于涂料紙產(chǎn)品的等級、基紙幅的類型、所要求的涂料數(shù)量和其它因素，但是該組成所在的范圍對粘土顏料而言通常為50-95％(重量)，而對碳酸鈣顏料而言通常為5-50％(重量)。根據(jù)目的應用領(lǐng)域和涂料紙產(chǎn)品的等級，碳酸鈣顏料可選自重質(zhì)碳酸鈣、沉淀碳酸鈣和以適當?shù)谋壤旌系纳鲜鰞煞N碳酸鈣粉末的混合物。
根據(jù)不同因素例如天然礦物的產(chǎn)地及其它因素，將粘土顏料分成幾個等級包括等級1、等級2、分層等級等等。通常采用將等級1與等級2相結(jié)合的粘土顏料來制備紙張涂飾組合物。
當重質(zhì)碳酸鈣顏料用于濕法水漿時分級成#95、#90、#75與#60，而用于干磨粉末時分級成#2200、#2000、#1500、#800與#100。通常用作底涂層的紙張涂飾組合物通過使用粗等級碳酸鈣顏料來制備而表面涂層組合物通過使用細等級顏料來制備。進一步地，用在高速紙張涂飾機中的紙張涂飾組合物通常由用于表面涂層的#95和#90等級溫磨碳酸鈣與用于底涂層的#75和#60等級濕磨碳酸鈣組成的固體濃度為70-80％的水漿來制備。
沉淀碳酸鈣顏料以水漿和不同粒徑的干粉的形式在市場上銷售，其中干粉的顆粒形狀為偏三角面體，例如瓣狀或錠狀、菱形、棱柱形或針形。具有改進的高速流動特性的60-70％固體濃度的水漿通常被用于紙張涂飾組合物中制備A2、A3、B2和B3等級的涂料紙和作為涂料印刷紙的輕質(zhì)涂料紙。
當基紙的白度較低、所需涂料數(shù)量較少、需要高光澤度或涂料紙要有良好的可印刷性的時候，優(yōu)選的方式是單獨使用，在許多情況下是與重質(zhì)碳酸鈣顏料結(jié)合使用沉淀碳酸鈣顏料，這是因為沉淀碳酸鈣顏料可很好的滿足上述需要。
然而與重質(zhì)碳酸鈣顏料相比，沉淀碳酸鈣顏料的水漿有一個問題，即當固體濃度相同的時候，沉淀碳酸鈣顏料的水漿在高速流動性方面處于劣勢，使得由沉淀碳酸鈣顏料制備的紙張涂飾組合物幾乎不能用在高速紙張涂飾機上。
鑒于上述問題，日本公開專利57-184430中提出一種假想方法，即為了獲得沉淀碳酸鈣顏料固體濃度較高的水漿，通過使用具有不同顆粒直徑的沉淀碳酸鈣與無機電解質(zhì)如氫氧化鈣的混合的兩種粉末混合物來制備固定濃度為60-80％(重量)的水漿的方法。舉例來說，在該方法中，添加了一種減粘劑和氫氧化鈣并將它們分散在沉淀碳酸鈣顏料的水漿中，緊接著添加沉淀碳酸鈣和氫氧化鈣粉末的混合物以使水漿達到70-72％的固體濃度。由該方法制備的水漿是很昂貴的，這是因為使用了作為輔助劑的干碳酸鈣粉末，并且由于混合方法中使用了攪拌棒使得高剪切粘度高達230-490厘泊。
日本公開專利54-120709公開了一種方法，根據(jù)該方法，通過將重質(zhì)碳酸鈣粉末和沉淀碳酸鈣水漿加入一高速混合器內(nèi)并充分混合來制備適于紙張質(zhì)量改進的碳酸鈣水漿。然而通過該方法獲得的水漿在紙張質(zhì)量例如白紙的光澤度方面有缺點，并且與在許多造紙廠中目前使用的溫磨碳酸鈣的水漿相比，幾乎不能獲得固體濃度為75％(重量)或更高的水漿。
與使用沉淀碳酸鈣的水漿相比，為了改進重質(zhì)碳酸鈣水漿的高速流動性和提高涂料紙的質(zhì)量，例如白紙的光澤度，日本專利申請55-11799、1-15640、4-33731與6-45010和日本公開專利57-30555和63-225522提出一種設想，即在一砂磨機上使干磨碳酸鈣粉末進行濕法研磨。該方法在制備具有70-75％固體濃度的濕磨碳酸鈣水漿的方面進一步得到改進，它通過增加研磨的程度以獲得粗糙顆粒數(shù)量較少的具有較細的平均顆粒直徑，從而導致在涂料紙產(chǎn)品的白紙光澤度方面有很大的改進。
當將#90或#95等級的濕磨碳酸鈣的水漿與沉淀碳酸鈣的水漿在涂料紙的質(zhì)量方面進行對比時，可以發(fā)現(xiàn)盡管可以獲得相同的印刷光澤度，但是涂料紙通常在白度、白紙光澤性和可印性如吸墨性和墨水凝固方面處于劣勢。另外，細研磨的結(jié)果是使得粉末的BET比表面積值增加很多，從而增加了分散劑的用量，進而使得高剪切粘度增加和高速流動性降低，同時降低涂料紙的表面強度，這需要增加在紙張涂飾組合物制備過程中粘合劑的用量。
因此，本發(fā)明的目的是在解決用于制備紙張涂飾組合物中使用的沉淀碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣或它們的混合物的傳統(tǒng)水漿存在的問題，同時提供一種混合的碳酸鈣水漿及其制備方法，該混合碳酸鈣具有低的高剪切粘度和甚至當具有相對高的固體濃度時仍顯示出極好的高速流動性，同時也提供一種能制備具有極好光學特性和可印刷性的涂料紙產(chǎn)品的紙張涂飾組合物。
因此，由本發(fā)明制備的碳酸鈣水漿為一種含有70-85％(重量)的沉淀碳酸鈣顆粒和重質(zhì)碳酸鈣顆粒的混合物(兩者的重量比的范圍為20∶80至80∶20)的水漿，其中顆粒的平均直徑范圍為0.2-2.0μm和BET比表面積的范圍為5-25米2/克，并且該水漿在25℃下的粘度不大于1000厘泊和高剪切粘度不大于200厘泊。
上述定義的碳酸鈣顆粒水漿可由包括如下步驟的方法獲得(a)使用一混合器使固體濃度范圍在25-75％(重量)的沉淀碳酸鈣與減粘劑混合而成的水漿或脫水的濕餅進行初級分散處理，以使碳酸鈣顆粒的平均粒徑范圍為0.2-3.0μm和水漿的粘度不大于1000厘泊；(b)使此水漿與平均直徑為1.5-30.0μm的干磨碳酸鈣顆粒進行混合，以使沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的混合重量比的范圍為20∶80至80∶20和水漿的固體濃度為60-85％(重量)；(c)使用一混合器使水漿進行二級分散處理，使得水漿的粘度在25℃下不大于1000厘泊；并且(d)使用一砂磨機使水漿進行三級分散處理，其程度使得碳酸鈣顆粒的平均直徑在0.2-2.0μm的范圍內(nèi)。
如上所述，碳酸鈣水漿的特征在于在給定固體濃度下具有給定平均直徑和BET比表面積值的沉淀和重質(zhì)碳酸鈣顆粒以特定方式混合并且具有指定的粘度和高剪切粘度。附帶地，平均顆粒直徑可通過使用激光顆粒測試儀來測定，水漿的粘度可通過在25℃下使用Brookfield粘度計來測定。
即，本發(fā)明的碳酸鈣顆粒水漿含有70-85％(重量)或優(yōu)選70-80％(重量)的沉淀碳酸鈣顆粒和重質(zhì)碳酸鈣顆粒的混合物，這兩種顆粒的重量比在20∶80至80∶20或優(yōu)選51∶49至70∶30的范圍內(nèi)，碳酸鈣顆?；旌衔锏钠骄睆皆?.2-2.0μm或優(yōu)選在0.3-1.5μm的范圍內(nèi)和BET比表面積值在5-25米2/克或優(yōu)選7.5-20米2/克的范圍內(nèi)以及在25℃下的粘度值不超過1000厘泊或優(yōu)選不超過500厘泊和25℃下的高剪切粘度值不超過200厘泊或優(yōu)選不超過100厘泊。至于碳酸鈣顆粒的粒徑分布，由激光粒子測試儀測量的7.5μm或更大或者優(yōu)選5.3μm或更大的顆粒的頻率應當是零。本發(fā)明碳酸鈣水漿的線材磨損不超過70mg或優(yōu)選不超過60mg。
上述碳酸鈣水漿可通過包括如下步驟的方法獲得(a)使用一混合器使固體濃度范圍在25-75％(重量)的沉淀碳酸鈣與減粘劑的混合物的水漿或脫水的濕餅進行初級分散處理，使得碳酸鈣顆粒的平均顆粒直徑的范圍為0.2-3.0μm和水漿的粘度不大于1000厘泊；(b)使此水漿與平均直徑范圍為1.5-30.0μm的干磨碳酸鈣顆粒進行混合，使得沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的重量比的范圍為20∶80至80∶20和水漿的固體濃度為60-85％(重量)；(c)使用一混合器對水漿進行二級分散處理，使得水漿的粘度在25℃下不大于1000厘泊；并且(d)使用一砂磨機使水漿進行三級分散處理，使得碳酸鈣顆粒的平均直徑在0.2-2.0μm的范圍內(nèi)。
由于進行了特定的分散處理，按規(guī)定比例混合的沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣顆粒的水漿不含有粗糙顆粒的重質(zhì)碳酸鈣，可使由激光粒子測試儀測定的對于7.5μm或更粗糙的或者尤其對于5.3μm或更粗糙的顆粒而言，粒徑分布的頻率基本上是零。
含有25-75％(重量)固體物質(zhì)的用作本發(fā)明方法中原材料的沉淀碳酸鈣顆粒的水漿或脫水濕餅包括由將含有CO2的氣體引入到石灰乳中獲得的反應水漿和通過濃縮上述反應水漿、脫水或按常規(guī)方法在加壓下擠壓而獲得的濃縮水漿或脫水餅以及由脫水或干燥方法獲得的半干碳酸鈣粉末和通過在水中再次制漿處理脫水餅或半干粉末獲得的水漿。
對沉淀碳酸鈣顆粒的顆粒構(gòu)型沒有特別的限制，可包括錠狀的、多面的、柱狀的和附聚顆粒，其中錠狀顆粒是優(yōu)選的?？墒褂酶鞣N類型的脫水機包括加壓脫水機例如壓濾機和壓帶機，真空鼓式脫水機例如奧利弗過濾器和離心脫水機如潷析器使用常規(guī)方法進行沉淀碳酸鈣水漿的脫水處理，使用適于并流脫水和成粒的機器例如壓帶機和造粒滾柱進行壓榨處理。
在本發(fā)明方法的第一步中，使用混合器使上述含有減粘劑的水漿或脫水濕餅進行初級分散處理。
上述減粘劑可以是現(xiàn)有技術(shù)中在水相分散顏料的制備過程中使用的任何常規(guī)的減粘劑。合適的減粘劑的例子包括聚羧酸例如馬來酸、衣康酸、丙烯酸及其類似酸或它們的鹽的均聚物或共聚物。加入到水漿或脫水餅中的減粘劑的量以碳酸鈣的含量為基準計在0.1-3.0％(重量)或優(yōu)選0.3-1.5％(重量)的范圍內(nèi)。
初級分散處理通過使用一混合器例如cowless混合器和攪拌分散混合器進行混合處理。初級分散處理進行的程度使得由激光粒子測量法測量的碳酸鈣顆粒的平均直徑在0.2-3.0μm的范圍內(nèi)和水漿的粘度在25℃下不大于1000厘泊。
在下一步驟中，使由初級分散處理獲得的沉淀碳酸鈣顆粒的水漿與平均顆粒直徑在1.5-30.0μm或優(yōu)選在1.5-20μm的范圍內(nèi)的干磨碳酸鈣顆粒相混合。干磨碳酸鈣可以是用于紙張制造中的常用干磨碳酸鈣或者是造紙過程中常用的濕磨碳酸鈣制備的原材料。重質(zhì)碳酸鈣顆粒的用量使得所獲得的水漿總共含有60-85％(重量)的碳酸鈣顆粒以及沉淀碳酸鈣顆粒與重質(zhì)碳酸鈣顆粒的重量比在20∶80至80∶20或優(yōu)選在30∶70至70∶30或進一步優(yōu)選為51∶49至70∶30的范圍內(nèi)。
混有重質(zhì)碳酸鈣顆粒的水漿接下來進行二級分散處理，優(yōu)選地，通過使用一混合器例如cowless混合器和攪拌分散混合器與減粘劑混合。二級分散處理進行的程度使得水漿的粘度不超過1000厘泊和其中所含有的碳酸鈣顆粒的BET比表面積在3-15米2/克或優(yōu)選在4-14米2/克的范圍內(nèi)。
優(yōu)選在相同容器中作為連續(xù)步驟進行上述初級和二級分散處理。
使由二級分散處理獲得的碳酸鈣顆粒的水漿進行三級分散處理，它是通過使水漿流過一碎砂機例如混砂機、砂磨機、超微磨碎機、Daino磨碎機、針磨機等等而完成的砂磨處理。作為研磨劑的珠粒可以是直徑在0.5至5mm或優(yōu)選0.7至2mm范圍內(nèi)的玻璃珠或陶瓷珠。優(yōu)選地，重復砂磨處理2至4次進行三級分散處理。這是因為當在降低排放速度的情況下運行砂磨機時，有時會增加處理中水漿的粘度。使三級分散處理中的水漿與減粘劑混合也是優(yōu)選的。三級分散處理進行的程度使得水漿中含有的碳酸鈣顆粒的BET比表面積值在5-25米2/克優(yōu)選7.5-20米2/克的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的碳酸鈣水漿可用作紙張制造中的顏料組合物，不過，可視具體情況而定使本發(fā)明的水漿與常用于造紙顏料組合物的各種常規(guī)添加劑混合。例如，本發(fā)明的碳酸鈣水漿可與一種或多種其它顏料如粘土、高嶺土、滑石、氧化鈦和鍛光白混合以制備一種用于造紙的混合顏料組合物。所添加顏料的添加量以混合后水漿的總量計通常在5-95％(重量)的范圍內(nèi)，或在多數(shù)情況下在10-90％(重量)的范圍內(nèi)。
下面通過實施例與對比實施例對本發(fā)明進行更詳細的描述，但是不應將其作為對本發(fā)明范圍的限制。在如下實施例中，“份”指“重量份”。通過下述各種測定方法來評定實施例中制備的碳酸鈣水漿的如下特性。(1)碳酸鈣的平均直徑使用激光顆粒測試器(Microtrac SPAII型，由Nikkiso公司生產(chǎn))來測定顆粒平均直徑(它是顆粒的平均顆粒直徑)。(2)SEM顆粒直徑選取50-100個碳酸鈣顆粒的掃描電子顯微照片，通過使用Desimatic卡尺來確定照片上的顆粒的長軸與短軸計算出所得值的平均值。(3)水漿的粘度在25℃下使用轉(zhuǎn)子的運轉(zhuǎn)速度為60rpm的Brookfield粘度計來測量。(4)高剪切粘度使用帶有F-浮子的且對于碳酸鈣的水漿而言運轉(zhuǎn)速度為4400rpm和對于紙張涂飾組合物而言運轉(zhuǎn)速度為8800rpm的高剪切粘度計(Hercules HR-801C型，由Kumagai Riki Kogyo公司生產(chǎn))進行測量。(5)BET比表面積將一小部分水漿在105℃下加熱干燥24小時制成干塊，并在咖啡磨內(nèi)將其研磨成粉末，然后使用儀器(Flow SorbII2300型，由Shimadzu Seisakusho公司生產(chǎn))測量該粉末的比表面積。(6)線材磨損使用磨耗試驗機(由Nippon Filcon公司生產(chǎn))用固體濃度為2％(重量)的稀釋水漿測量塑料絲磨損的數(shù)量，測量時間為3小時。(7)水漿的固體濃度使用紅外濕度試驗機進行測量(Mettler LP-10型，由Mettler公司生產(chǎn))。(8)涂料紙的光滑度，Smooster根據(jù)日本TAPPI No.5進行測量。(9)涂料紙的光滑度，Bekk根據(jù)JIS P 8119進行測量。(10)空氣滲透率根據(jù)JIS P 8117進行測量。(11)涂料紙的白度根據(jù)JIS P 8123進行測量。(12)不透明度根據(jù)JIS P 8136進行測量。(13)涂料紙的白紙光澤度根據(jù)JIS P 8142中所述方法進行測量。(14)涂料紙的印刷光澤度根據(jù)JIS P 8142中所述方法并使用0.4ml TKUG-ro油墨進行測量。(15)油墨凝固性印刷紙張上油墨的變化通過使用Hunter白度試驗機來進行測量。(16)K&N吸墨性根據(jù)在日本TAPPI No.46所述的方法進行測量。(17)RI強度，干起毛使用RI-2型印刷實驗機印刷50遍和用肉眼觀察紙張表面的情況，并按5至1的等級記錄出紙張表面起毛的結(jié)果，其中等級5是最好的。(18)RI強度，濕起毛在水濕的涂料紙的表面進行印刷，觀察紙張表面的情況，并按5至1的等級記錄出紙張表面起毛的結(jié)果，其中等級5是最好的。對比實施例1使一種平均直徑為2.5μm和SEM顆粒直徑的長軸與短軸分別為0.8μm和0.2μm的含有8％(重量)的斜三角面體顆粒構(gòu)型的沉淀碳酸鈣顆粒的水漿通過使用螺旋潷析器脫水成固體濃度為40％(重量)的水漿，再進一步地通過使用壓帶機脫水制備固體濃度為65％(重量)的脫水餅。將此脫水餅與以固體的量計含量為1.0％(重量)的聚丙烯酸鈉基減粘劑(Alon T-40，Toa Gosei公司的產(chǎn)品)進行混合，并使用cowless混合器以25米/秒的圓周線速度攪拌5分鐘以制備沉淀碳酸鈣水漿。下表1表示此水漿的固體濃度、pH值、Brookfield粘度、高剪切粘度、平均顆粒直徑、BET比表面積和線材磨損。
紙張涂飾組合物是通過混合100份如上制備的水漿與3份淀粉(Nisshoku#4600)、12份含有50％固體濃度的SBR膠乳(JSR0692，日本合成橡膠公司的產(chǎn)品)和1.5份作為潤滑劑的硬脂酸鈣(Nopcoat C104)，接下來進一步添加水和氨水以使固體濃度達到55％(重量)并有效地調(diào)整pH值而制備的。下表2表示此紙張涂飾組合物的固體濃度、pH值、粘度和高剪切粘度。
通過人工操作使用涂覆棒用紙張涂飾組合物涂覆紙張定量為54克/米2的并作為原紙幅的無木質(zhì)紙張，接下來在105℃下干燥2分鐘和在100kg/cm的線性壓力、105℃的溫度、8米/分鐘的處理速度與滾壓2次的條件下進行超滾壓處理，以制備出涂料紙試樣。下表3表示檢測此涂料紙試樣的結(jié)果。對比實施例2
按與對比實施例1相同的配方和方法得到的沉淀碳酸鈣的水漿與平均直徑為5.8μm的干磨碳酸鈣顆粒(Escalon#100，SankyoSeifun公司的產(chǎn)品)，在cowless混合器內(nèi)并以25米/秒的圓周線速度在攪拌下進行混合，其混合量導致沉淀碳酸鈣與重質(zhì)碳酸鈣的重量比為55∶45，并于混合攪拌之前添加以重質(zhì)碳酸鈣含量計含量為0.3％重量的分散劑(Alon T-40，supra)，接下來連續(xù)攪拌10分鐘以制備混合的沉淀碳酸鈣粉末和重質(zhì)碳酸鈣粉末的水漿。此水漿的測試結(jié)果如表1所示。
使用由與對比實施例1方法相同且測試結(jié)果示于表2中的碳酸鈣水漿來制備紙張涂飾組合物。此外，按與對比實施例1相同的方法使用所述紙張涂飾組合物制備涂料紙試樣，此涂料紙試樣的測試結(jié)果如表3所示。實施例1實驗方法基本上與對比實施例2相同，不同的是將按與對比實施例2相同方法制備的混合沉淀碳酸鈣粉末和重質(zhì)碳酸鈣粉末的水漿進一步地通過使用砂磨機(SLG 1/2型，由Aimex公司生產(chǎn))進行一次三級分散處理，從而制備本發(fā)明的含水碳酸鈣水漿，砂磨機內(nèi)的80％充滿直徑為1.5mm的玻璃珠且排放速度為0.4升/分鐘和圓周線速度為8米/秒。
含水碳酸鈣水漿、使用水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果列于表1至表3中。實施例2實驗方法基本上與實施例1相同，只是在相同操作條件下對水漿進行兩次砂磨處理而不是一次。
碳酸鈣水漿、使用水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表1至表3中。實施例3實驗方法基本上與實施例1相同，只是在相同操作條件下對水漿進行三次砂磨處理而不是一次。
碳酸鈣水漿、使用水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表1至表3中。對比實施例3實驗方法基本上與對比實施例1相同，只是對使用與對比實施例1相同方法獲得的沉淀碳酸鈣水漿進行一次與實施例1相同的砂磨處理。
碳酸鈣水漿、使用水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表1至表3中。對比實施例4實驗方法基本上與對比實施例1相同，只是碳酸鈣水漿的制備通過在cowless混合器內(nèi)將與對比實施例2(Escalon#100，supra)相同的重質(zhì)碳酸鈣、水和以碳酸鈣為基準計為0.3％(重量)的分散劑(Alow T-40，supra)混合5分鐘來完成。
碳酸鈣水漿、使用水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表1至表3中。對比實施例5實驗方法基本上與對比實施例4相同，只是對使用與對比實施例4相同方法獲得的重質(zhì)碳酸鈣水漿進行一次與實施例1相同的砂磨處理。
碳酸鈣水漿、使用水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表1至表3中。對比實施例6實驗方法基本上與對比實施例5相同，只是對使用與對比實施例4相同方法獲得的重質(zhì)碳酸鈣水漿進行兩次而不是一次與實施例1相同的砂磨處理。
碳酸鈣水漿、使用水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表1至表3中。對比實施例7實驗方法基本上與對比實施例5相同，只是對使用與對比實施例4相同方法獲得的重質(zhì)碳酸鈣水漿進行三次而不是一次與實施例1相同的砂磨處理，和砂磨機的排放速度為0.2升/分鐘而不是0.4升/分。
碳酸鈣水漿、使用水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表1至表3中。對比實施例8制備一種固體濃度為76％(重量)的沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的水漿，制備是在圓周線速度為25米/秒的cowless混合器內(nèi)進行，通過混合一種采用與對比實施例1相同方法得到的固體濃度為65％(重量)的沉淀碳酸鈣顆粒的水漿和水、其數(shù)量導致沉淀碳酸鈣與重質(zhì)碳酸鈣的重量比為55∶45的干磨碳酸鈣顆粒(Escalon#100，supra)和總量對應于1％(重量)沉淀碳酸鈣與0.3％重質(zhì)碳酸鈣的分散劑來制備。結(jié)果是混合物為凝膠塊狀而不是水漿的形式。對比實施例9實驗方法基本上與上述實施例相同，只是含有沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的混合物的碳酸鈣水漿通過在圓周線速度為25米/秒的cowless混合器內(nèi)在沉淀碳酸鈣與重質(zhì)碳酸鈣的重量比為55∶45的比例下混合使用與對比實施例3相同方法得到的沉淀碳酸鈣顆粒的水漿和使用與對比實施例7相同方法得到的重質(zhì)碳酸鈣顆粒的水漿，然后使混合物進行分散處理而制成。
碳酸鈣水漿、使用水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表1至表3中。
對比上述對比實施例和實施例得出如下的結(jié)論。即，不能制備有足夠高固體濃度的只含有沉淀碳酸鈣的水漿，并且這個困難不能僅通過混合沉淀碳酸鈣與重質(zhì)碳酸鈣的水漿而克服。一種只含有重質(zhì)碳酸鈣的水漿甚至在多次分散處理后也不能獲得可得到高的白度、高的白紙光澤度和高印刷光澤度的涂料紙的紙張涂飾組合物。此外，當沒有進行作為三級分散處理的砂磨處理時，即使是沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的混合水漿也會顯示出嚴重的線材磨損現(xiàn)象。作為對比，本發(fā)明水漿的固體濃度可以與單獨含有重質(zhì)碳酸鈣的水漿一樣高，并且本發(fā)明的水漿除了線材磨損減少之外，還可制備一種紙張涂飾組合物，由該組合物制備的涂料紙具有與由獨自使用沉淀碳酸鈣的水漿獲得的涂料紙一樣高的白紙光澤度以及尤其可獲得增加的印刷光澤度。
表1
*)塑料絲斷裂表2
表3
實施例4-6和對比實施例10-14第一種含有75％固體濃度的高嶺土型水漿通過使一級高嶺土(UW-90)、水和分散劑(Alon T-40，supra)的混合物在cowless混合器內(nèi)以25米/秒的圓周線速度進行分散處理20分鐘而制成。采用與上述同樣的方法制備第二種含有75％(重量)固體濃度的高嶺土型水漿，只是使用二級高嶺土(HT級)來代替一級高嶺土。
采用與對比實施例1相同的形成方法在實施例4-6和對比實施例10-14中分別制備一種紙張涂飾組合物，只是將在實施例1至3中與對比實施例3、5、6、7和9中分別采用的100份碳酸鈣水漿替換為60份碳酸鈣水漿分別與30份上述制備的第一種高嶺土水漿和30份第二種高嶺土水漿形成的混合物，該紙張涂飾組合物的固體濃度為64％(重量)，而不是55％(重量)。
在這些實施例和對比實施例中分別制備的紙張涂飾組合物和涂料紙的測試結(jié)果分別顯示在表4和表5中。參考實施例1實驗方法基本上與實施例4相同，只是紙張涂飾組合物通過用市場上可買到的濕磨碳酸鈣水漿(Carbital 90，ECC公司的產(chǎn)品)代替實施例4的碳酸鈣水漿來制成。
使用該水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表4和表5中。參考實施例2實驗方法基本上與實施例4相同，只是紙張涂飾組合物通過用市場上可買到的濕磨碳酸鈣水漿(Carbital 90，Supra)與沉淀碳酸鈣水漿(TP-221 GS，Okutama Kogyo公司產(chǎn)品)以相同的量混合的混合物代替實施例4的碳酸鈣水漿。
使用該水漿制備的紙張涂飾組合物和涂料紙試樣的測試結(jié)果顯示在表4和表5中。
表4
表權(quán)利要求
1.一種制備碳酸鈣顆粒水漿的方法，其中包括如下步驟(a)使用混合器使固體濃度范圍在25-75％(重量)的沉淀碳酸鈣顆粒與減粘劑混合而成的水漿或脫水濕餅進行初級分散處理，使得碳酸鈣顆粒的平均顆粒直徑范圍為0.2-3.0μm和水漿的粘度在25℃下不大于1000厘泊；(b)使此水漿與平均直徑的范圍為1.5-30.0μm的干磨碳酸鈣顆?；旌?，它們混合的量使得沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的重量比范圍為20∶80至80∶20和水漿的固體濃度為60-85％(重量)；(c)使用混合器使水漿進行二級分散處理，使得水漿的粘度在25℃下不大于1000厘泊；并且(d)使用砂磨機使水漿進行三級分散處理，使得碳酸鈣顆粒的平均直徑在0.2-2.0μm的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣顆粒水漿的制備方法，其中水漿的初級與二級分散處理是在一個容器內(nèi)和相同的容器內(nèi)進行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣顆粒水漿的制備方法，其中使碳酸鈣顆粒的水漿與減粘劑在二級或三級分散處理之前進行混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣顆粒水漿的制備方法，其中碳酸鈣顆粒的水漿的二級分散處理進行的程度使得碳酸鈣顆粒的比表面積值在3-15米2/克的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣顆粒水漿的制備方法，其中碳酸鈣顆粒的水漿的三級分散處理進行的程度使得碳酸鈣顆粒的比表面積值在5-25米2/克的范圍內(nèi)。
6.一種含有70-85％(重量)碳酸鈣顆粒的水漿，其中所述碳酸鈣顆粒是重量比為20∶80至80∶20的沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的混合物，所述碳酸鈣顆粒的平均直徑為0.2-2.0μm和比表面積值為5-25米2/克，在25℃下的粘度不大于1000厘泊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳酸鈣顆粒的水漿，其在25℃下的高剪切粘度不大于200厘泊。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳酸鈣顆粒的水漿，其中沉淀碳酸鈣顆粒與重質(zhì)碳酸鈣顆粒的重量比的范圍在51∶49至70∶30之間。
全文摘要
一種制備碳酸鈣顆粒水漿的方法,該水漿適于用作具有極好的保水性和流動性良好的高固體濃度的紙張涂飾組合物制備過程中的基本顏料,其中含有以規(guī)定的重量比相混合的沉淀碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的顆粒并由幾個參數(shù)進行表征。制備該水漿的方法包括如下步驟:(a)使用混合器使含有規(guī)定含量的沉淀碳酸鈣顆粒的水漿或濕餅按規(guī)定的程度進行初級分散處理;(b)將此水漿和含量確定的特定重質(zhì)碳酸鈣顆粒進行混合;(c)使用混合器使水漿按規(guī)定的程度進行二級分散處理;(d)使用砂磨機使水漿按規(guī)定的程度進行三級分散處理。
文檔編號C01F11/18GK1189458SQ9710729
公開日1998年8月5日 申請日期1997年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月27日
發(fā)明者西口浩之, 下野和久, 熊坂徹夫 申請人:奧多摩工業(yè)株式會社