專利名稱：顏料及其制備和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景本發(fā)明涉及顏料及其制備和用途。尤其涉及包括含有細(xì)粒狀物質(zhì)(如，二氧化鈦)的復(fù)合物的新顏料和這種物質(zhì)的制備、及其在制造或涂布紙和類似片材的操作中的應(yīng)用。
二氧化鈦(本文的“TiO2”)是細(xì)粒狀物質(zhì)的一個(gè)例子，不同于用作增容劑的那些物質(zhì)，它可在造紙和紙涂布操作中發(fā)揮特定功能。它可產(chǎn)生優(yōu)異的顏料不透明性和亮度(共同導(dǎo)致優(yōu)異的光散射性能)，因此用于將這些性能延伸到造紙或紙涂布組合物中。TiO2是一種非常昂貴的物質(zhì)，因此通常極少用于造紙或紙涂布組合物中，例如其含量往往低于所述組合物中固體的5％(重量)。TiO2由于成本原因必需盡可能有效使用。
現(xiàn)有技術(shù)已測(cè)出TiO2顏料顆粒為達(dá)到最好光散射性能的最佳粒徑為約0.2-0.3μm。通常商業(yè)供應(yīng)形式的TiO2顏料就具有這種最佳粒徑。TiO2產(chǎn)品可以是干產(chǎn)品供應(yīng)，這就要求在液體介質(zhì)，如水介質(zhì)中具有分散作用以潤(rùn)濕并解聚或分散該顆粒。另外，TiO2可以預(yù)分散漿液的形式進(jìn)行商業(yè)供應(yīng)，其中可加入較大量的陰離子穩(wěn)定劑。
由于造紙所用TiO2顆粒非常細(xì)且通常用較高含量的分散劑進(jìn)行分散，以使含該物質(zhì)的漿液可泵送，并將顆粒之間的空隙最大化以達(dá)到最佳光散射，因此在紙或類似片材的形成操作中，難以在用于配料或類似組合物時(shí)留著這些顆粒。
為了提高TiO2在這些操作中的留著性，為了將TiO2損失最小化，現(xiàn)有技術(shù)中采用了各種化學(xué)助留劑。一般來說，這些助劑都是昂貴的化學(xué)品，如水溶性聚合物，因此這些化學(xué)品在用于TiO2常規(guī)留著時(shí)的使用程度是非常昂貴的。如果TiO2與陰離子穩(wěn)定劑一起供應(yīng)，可能需要大量的陽離子化學(xué)品(也可用作助留劑或與其一起釋放)來減少陰離子的加入量。
TiO2顆粒(當(dāng)用于含顏料的組合物中時(shí))尤其是在較高加入量時(shí)往往會(huì)聚集，這種效應(yīng)稱作“積聚”。使用助留劑會(huì)增加積聚，現(xiàn)有技術(shù)已發(fā)現(xiàn)它對(duì)顆粒的光散射效率有不利影響。這導(dǎo)致市售TiO2物質(zhì)在紙中用作粒狀顏料時(shí)的預(yù)期光學(xué)性能劣化。
此外，這些所加化學(xué)品在以顯著量用于提高TiO2留著性時(shí)會(huì)對(duì)所生產(chǎn)的紙或其它片材的形成產(chǎn)生不利影響，因此導(dǎo)致片材的質(zhì)量不夠理想，其中片材的各組分并不均勻分布。
據(jù)報(bào)道，為了抵消細(xì)粒狀物質(zhì)，尤其是TiO2的積聚作用，現(xiàn)有技術(shù)已嘗試通過形成粒狀物質(zhì)與各種有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)的復(fù)合物以將這些顆粒相互隔離。這些嘗試主要集中于提高加入該復(fù)合材料的組合物的光學(xué)性能。
在造紙操作中保持TiO2顆粒的合理留著性，同時(shí)避免積聚以及因?yàn)榧尤牖瘜W(xué)品以助留著而對(duì)片材形成和質(zhì)量產(chǎn)生的不利影響，這在現(xiàn)有技術(shù)中尚未得到令人滿意的解決。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種解決該問題的新途徑。
類似問題還出現(xiàn)在留著其它細(xì)粒狀物質(zhì)時(shí)，因此本發(fā)明的另一目的是提供一種解決這些物質(zhì)留著性的新途徑。
本發(fā)明的還一目的是生產(chǎn)在紙涂布中可用的新型顏料。
本發(fā)明的綜述本發(fā)明涉及新的復(fù)合物的制備和用途，它在現(xiàn)有技術(shù)中沒有公開或提及，另外它可提高細(xì)粒狀物質(zhì)如TiO2在造紙組合物中的留著性而不會(huì)嚴(yán)重影響光學(xué)性能或其它性能，在某些情況下還可有利地提高這些性能。這種新的復(fù)合物還可有利地用于紙涂布。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種制備和使用其中加入了細(xì)粒狀物質(zhì)的復(fù)合顏料的方法，該方法包括(a)通過將白色不溶性顏料化合物的晶體在水介質(zhì)中沉淀來處理包含細(xì)粒狀物質(zhì)分散顆粒以及纖維的水介質(zhì)，這樣可形成一種復(fù)合顏料，其中包含纖維與白色顏料化合物沉淀晶體的復(fù)合基體、以及分散在該基體中并與其鍵接的細(xì)粒狀物質(zhì)的顆粒；然后(b)將該復(fù)合材料加入組合物中以形成或涂布纖維狀片材。該方法隨后包括(c)使用加入了所述復(fù)合材料的組合物來形成或涂布纖維狀片材。步驟(a)中所用的所述水介質(zhì)可包括水分散體或漿液。
該細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維可得自單獨(dú)的備料，而且可在步驟(a)之前一起加入以制成復(fù)合顏料。在一起加入時(shí)，這些物質(zhì)之一或兩者都可以是干或濕(如，漿液)的形式。
至少部分細(xì)粒狀物質(zhì)可包含新鮮顆粒。細(xì)粒狀物質(zhì)的“新鮮”顆粒是指以前未用于片材形成或涂布或其它操作中的顆粒。
在步驟(c)中形成或涂布的纖維片材可包括紙、紙板、卡片、卡紙板、層壓紙等，本文統(tǒng)稱“紙”，其中所述纖維片材包括有機(jī)物，如纖維素類纖維，而且在許多情況下還包含無機(jī)填料，包括粒狀顏料。
“細(xì)粒狀物質(zhì)”是指，其粒徑分布使得至少90％(重量)顆粒的esd(按照已知方式通過沉降法測(cè)定的等效球徑)低于1μm的粒狀物質(zhì)。至少50％(重量)顆粒的esd低于0.5μm。該細(xì)粒狀物質(zhì)一般是一種比增容劑(如，高嶺土和/或碳酸鈣)更加昂貴的物質(zhì)，而且是一種在紙中用作特定功能(除了增容外)且其自然留著性在造紙中不好的物質(zhì)。
本發(fā)明在細(xì)粒狀物質(zhì)包含TiO2時(shí)特別有利，盡管粒狀物質(zhì)可另外選自含煅燒高嶺土的物質(zhì)、細(xì)硅石(如，所謂的熏制硅石)、硅酸鈉、硅酸鋁、硅鋁酸鈉、滑石和所謂的塑料顏料，如得自密胺甲醛。應(yīng)該注意，煅燒物質(zhì)可包含熔化或燒結(jié)在一起的細(xì)顆粒的聚集體，但組成這些聚集體的細(xì)顆粒在單獨(dú)測(cè)量時(shí)則具有所需的粒徑分布。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，沉淀的所述白色不溶性顏料化合物可包含水不溶性鹽，即，它可由或視為由酸和堿而形成。它可合適地包含沉淀相對(duì)容易和熟知的堿土金屬碳酸鹽，如碳酸鈣，盡管所述化合物可另外包含一種或多種其它的沉淀化合物，例如選自鈣、鋁或鎂的磷酸鹽或硅酸鹽，它們可例如按照GB 2306461A所述的已知方式制成。生成白色不溶性顏料化合物的反應(yīng)物(如，提供酸性和堿性物質(zhì))可一起或單獨(dú)加入水介質(zhì)中。
本發(fā)明的描述在按照本發(fā)明第一方面的方法中，如果在懸浮液中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，那么與細(xì)粒狀物質(zhì)顆粒一起存在于水介質(zhì)中的纖維可包含來自天然的有機(jī)纖維。它們可包括來自木漿的纖維素類纖維，盡管它們還可包括各種來源(如，稻草、竹子、大麻、蔗渣、劍麻、亞麻、棉、黃麻和青麻)的纖維。最好至少部分，如優(yōu)選至少50％(重量)的是以前未用于造紙的新鮮纖維素類纖維。得自木漿的纖維可進(jìn)行處理，例如通過機(jī)械和/或化學(xué)處理法以分離出木質(zhì)素、樹脂和類似物，通過漂白和類似的其它處理法以精制這些纖維，這些都是已知的方法，取決于木漿來源。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，存在于步驟(a)中的處理過的水懸浮液中的纖維或至少一部分纖維可來自廢紙，其中包括已在片材形成和/或涂布操作之后作為產(chǎn)品丟棄的紙和類似片材。未涂布紙的制造操作可產(chǎn)生一定量的廢紙，通常占產(chǎn)品產(chǎn)量的5-15％(重量)。涂布紙操作可產(chǎn)生較高量的廢紙，如最高占產(chǎn)品產(chǎn)量的30％，因?yàn)樯a(chǎn)涂布紙需要額外操作。廢紙可來自切屑、卷頭、次品卷、次品片材、碎片材等。廢紙通常被收集并再懸浮于水介質(zhì)中。它可以在廢紙碎漿機(jī)中再制漿。得自廢紙的紙漿通常與原紙漿分開儲(chǔ)存。其質(zhì)量往往劣于原紙漿，因?yàn)樗ǔ０瑹o機(jī)物且已被干燥并再制漿-盡管其質(zhì)量可通過以下詳細(xì)描述的分離步驟來提高。纖維制漿的另一來源是回收紙，即以前作為紙品銷售并使用的紙。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，優(yōu)選至少50％(重量)，最好至少70％(重量)的用于步驟(a)的處理水懸浮液的纖維來自原紙漿。最高50％，但在某些情況下不超過30％(重量)的纖維可來自廢紙紙漿或得自回收紙的紙漿。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，用于步驟(a)的纖維優(yōu)選包含許多連接到母纖維束和/或與母纖維束隔離開的細(xì)纖維或微纖維。優(yōu)選通過已知方式進(jìn)行精制或打漿，如在已知用于紙漿精制工業(yè)的一種打漿機(jī)或碎漿機(jī)中來處理獲取所述纖維的紙漿，無論是原紙漿或廢紙紙漿還是來自回收紙。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員熟知，紙漿纖維的精制或細(xì)纖維化的程度可通過一種已知方法來度量，表示為加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度(CSF)單位(CSF值越低，精制度越高)。
用于步驟(a)的纖維優(yōu)選精制或打漿至游離度值為300CFS或更低，最好200CFS或更低。顯微檢查(如，使用掃描電子顯微鏡)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，精制得到的細(xì)纖維，尤其是微纖維可為所要沉淀的白色顏料化合物晶體提供優(yōu)異的成核位。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，用于步驟(a)的至少一部分纖維可本身包含纖維或在TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T261cm-90中被定義的細(xì)小纖維，即能夠通過直徑76μm圓孔的細(xì)纖維。那里細(xì)小纖維存在至少為1％(重量)，例如至少20％(重量)，在某些情況下可以多達(dá)50-100％(重量)的存在于沉淀步驟中的纖維為細(xì)小纖維或細(xì)纖維。本領(lǐng)域熟知，這些細(xì)小纖維可通過進(jìn)一步打漿或細(xì)纖維化，視需要結(jié)合已知的漿料分級(jí)或分離步驟，例如使用篩子或網(wǎng)孔或過濾器而制成。這些細(xì)小纖維可包括顯著量的亞微米尺寸的或其尺寸為0.1-0.99μm的微纖維。
通過使用本領(lǐng)域熟知的設(shè)備，例如使用視需要加壓操作的具有各種篩孔尺寸的篩子，可以將纖維分離成尺寸等級(jí)。例如，可以使用由Dorr Oliver生產(chǎn)的商標(biāo)為SIEVERBEND的“DSM”(Dutch State Mines)彎曲壓力篩設(shè)備或由Krofta制造的噴霧過濾器設(shè)備來分離纖維或細(xì)纖維的細(xì)小纖維級(jí)分。
經(jīng)處理以提供細(xì)纖維化和/或尺寸分級(jí)的纖維可由原紙漿或由廢紙或回收紙制成。分離細(xì)小纖維級(jí)分之后所得的大纖維級(jí)分可用作造紙纖維。按照本發(fā)明的方式制成的復(fù)合材料可在如下所述的隨后造紙操作中加入到這種分離出的大纖維中。
如果纖維或細(xì)纖維在白色顏料化合物沉淀時(shí)存在于在處理過的水懸浮液中的細(xì)粒狀物質(zhì)如TiO2顆粒之間，則該白色顏料化合物就沉淀在該纖維(包括連接到纖維束上的所有細(xì)纖維和微纖維)的內(nèi)部和表面上，這樣該細(xì)粒狀物質(zhì)的顆粒就通過白色顏料的晶體而鍵接或粘結(jié)到纖維上。
細(xì)粒狀物質(zhì)的顆粒如果在進(jìn)行沉淀反應(yīng)時(shí)能合適分散，那么在白色顏料化合物的鍵接晶體沉淀并粘結(jié)到其中纖維上時(shí)，它就驚人有利地保持分散在所形成的固體復(fù)合基體中。
如果所形成的沉淀化合物是一種堿性化合物，如碳酸鈣，它可有利地有效中和紙制造或涂布組合物中的所有陰離子電荷(例如，因?yàn)榧尤肓岁庪x子穩(wěn)定劑)，這樣可減少任何所加陽離子化學(xué)品的量。
通過形成包含分散在白色顏料化合物晶體與所加纖維的固體基體中的細(xì)粒狀物質(zhì)(如，TiO2)顆粒的復(fù)合材料，所得新的顏料結(jié)構(gòu)在如下所述用于紙制造或紙涂布操作時(shí)可產(chǎn)生各種驚人的效果。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種復(fù)合顏料，其中包含纖維與白色顏料化合物沉淀晶體的復(fù)合基體、以及分散在所述基體中的上述定義的細(xì)粒狀物質(zhì)的顆粒，該復(fù)合材料是按照本發(fā)明第一方面的方法的步驟(a)產(chǎn)物。
按照第二方面的復(fù)合顏料的顆?？砂凑找阎绞阶鳛轭伭咸盍铣煞钟糜谠旒埢蜃鳛轭伭铣煞钟糜诩埻坎?。這些顆?？梢允菃为?dú)的填料或顏料源或視需要與常規(guī)或已知用于這類場(chǎng)合的填料或顏料顆粒，如選自一種或多種高嶺土、煅燒高嶺土、碳酸鈣(如來自天然或合成或按照已知紙式與來自廢流中的其它物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合)、白云石、滑石、云母或未處理TiO2或其它細(xì)粒狀物質(zhì)(如，用于制備復(fù)合顏料的那些)進(jìn)行混合。
按照本發(fā)明的復(fù)合顏料可形成用于這類場(chǎng)合的1-100％(重量)的填料或顏料顆粒，例如制造用于造紙或用于紙涂布的涂料組合物的配料，或用于專業(yè)片材涂布操作，如裝飾層壓品的形成操作，但它可與其它物質(zhì)，如，常規(guī)填料或顏料進(jìn)行混合，例如它可在其中最高占混合物的50％(重量)，在某些情況下最高達(dá)混合物的80％(重量)。用于這種場(chǎng)合的填料或顏料取決于填料或顏料的用途。造紙時(shí)的填料可達(dá)造紙組合物或配料的40％(重量)(以干固體重量為基)。用于涂料組合物的顏料通常達(dá)所述組合物的80％(重量)，在某些情況下可高達(dá)約95％(重量)(以干固體重量為基)。
按照本發(fā)明第二方面的復(fù)合顏料可使細(xì)粒狀物質(zhì)如TiO2更加有效地在造紙操作中留著。例如，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在未處理TiO2(沒有施用助留劑)時(shí)或在僅用少量助留劑處理的TiO2時(shí)的低留著率(如，留著率為約30％或更低，甚至20％或更低，以下要進(jìn)行說明)，通過在造紙操作中生產(chǎn)和使用按照本發(fā)明第二方面的復(fù)合材料，TiO2在單程時(shí)的留著率可有利地大于40％，在許多情況下為約60％或更高，如70％或更高，這在以下進(jìn)行說明(這取決于復(fù)合顏料的組成和該物質(zhì)在紙組合物中的加入量)。這樣可降低用于留著細(xì)粒狀物質(zhì)(如，TiO2)的助留化學(xué)品的用量和成本，但某些助留化學(xué)品還可視需要加入(如，按照常規(guī)式加入用于生產(chǎn)紙片材的稀釋紙漿配料中)。
降低助留化學(xué)品的用量還可有利地提高所得片材的破裂強(qiáng)度和改進(jìn)紙片材形成，即，通過將該片材的各組 更均勻地 布，可提高所得紙片材的總體質(zhì)量。
此外，如此形成的片材的挺度或“裂紋”大于現(xiàn)有技術(shù)由TiO2之類細(xì)粒狀物質(zhì)制成的相當(dāng)片材。這使得，例如可以生產(chǎn)重量更輕且(對(duì)于與現(xiàn)有技術(shù)片材相同重量的片材)更便宜的具有與現(xiàn)有技術(shù)片材相同挺度的紙。
此外，由于該細(xì)粒狀物質(zhì)在造紙工藝中留著較好，因此細(xì)粒狀物質(zhì)的損失較少且無需通過加入過量物質(zhì)(這在TiO2時(shí)就非常昂貴)來補(bǔ)償預(yù)期會(huì)發(fā)生的常規(guī)損失量。
按照本發(fā)明的第二方面，在紙制造或涂布操作中以制備和使用復(fù)合顏料所得的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以降低由于加入化學(xué)品而造成和加劇的細(xì)粒狀物質(zhì)的顆粒發(fā)生非所需的積聚作用(通常出現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中)，因此可減少由這種積聚作用而帶來的顆粒對(duì)光散射的不利影響。由于沉淀顏料化合物的晶體本身可以是細(xì)小的且散射性能高，因此它們的存在有利于所述復(fù)合顏料的光學(xué)性能，而且與具有類似性能的現(xiàn)有技術(shù)組合物相比，進(jìn)一步降低細(xì)粒狀物質(zhì)(在顏料時(shí)，例如TiO2)的用量。
因此，本發(fā)明一般可節(jié)約細(xì)粒狀物質(zhì)在造紙或紙涂布時(shí)的用量和成本以及相應(yīng)昂貴化學(xué)品的使用，同時(shí)改進(jìn)片材產(chǎn)品的各種性能。
按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種加入了包括第二方面復(fù)合顏料顆粒的填料或顏料顆粒的紙或類似片材。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，除了用于形成沉淀化合物的消耗試劑，所用固體物質(zhì)取決于所用反應(yīng)器的種類，而后者又取決于操作所需的工藝條件。以下對(duì)此進(jìn)一步討論。如果按照本發(fā)明第一方面的方法的步驟(a)在常規(guī)攪拌的間歇式反應(yīng)器中進(jìn)行，例如用于沉淀碳酸鈣，那么所述固體物質(zhì)可占用于處理形成沉淀的水懸浮液的0.1-20％(重量)。在使用這類反應(yīng)器時(shí)，這些固體物質(zhì)最好占所述處理懸浮液的1-10％(重量)，尤其是2-7％(重量)。
在其它反應(yīng)器中，如用于連續(xù)或半連續(xù)工藝操作，例如使用如下所述的加壓碎漿機(jī)，這時(shí)固體含量可以較高，如最高為40％，甚至50％，如Klungness等人在US00RE35460E中所述。
在按照本發(fā)明第二方面的復(fù)合顏料中，所述細(xì)粒狀物質(zhì)與沉淀白色顏料化合物的重量比可以是1∶100-1∶1，尤其是1∶20-1∶2。其中沉淀白色顏料化合物與纖維的重量比可以是10∶1-1∶10，尤其是3∶1-1∶3。該復(fù)合顏料中的纖維可占該物質(zhì)的至少10％(重量)，尤其是25-75％(重量)(以干固體物質(zhì)為基)。同樣，該復(fù)合顏料中的白色顏料化合物可占該物質(zhì)的至少10％(重量)，尤其是25-75％(重量)(以干固體物質(zhì)為基)。
按照本發(fā)明第二方面的復(fù)合顏料可包含顆粒，其粒徑取決于形成該顆粒的組分的尺寸，尤其是其中所含纖維的尺寸。如果其中纖維包含細(xì)小纖維，那么該復(fù)合顏料顆粒就包含細(xì)小纖維。如果纖維較大，如長(zhǎng)度大于100μm，那么該復(fù)合材料顆粒就相應(yīng)較大。在任何情況下，如果需要，可通過粉碎(例如，通過濕攪拌、碾磨或研磨)以及還可以下述粒徑分級(jí)法來處理所述復(fù)合材料顆粒。
組成所述復(fù)合顏料基體的單個(gè)沉淀晶體的尺寸一般與現(xiàn)有技術(shù)的這些晶體(這時(shí)不是復(fù)合結(jié)構(gòu)的一部分)相當(dāng)。一般來說，這些晶體可以是亞微米級(jí)的，如粒徑范圍為0.1-1μm。
如果所述細(xì)粒狀物質(zhì)包含TiO2，那么用于按照本發(fā)明第一方面的方法的TiO2顆?？梢允墙鸺t石或銳鈦礦形式。優(yōu)選金紅石形式?？梢允褂檬惺跿iO2顏料。但按照第二方面，由于通過形成復(fù)合顏料可明顯降低TiO2在造紙時(shí)的留著問題，因此可以在形成復(fù)合材料時(shí)使用至少一部分較常規(guī)應(yīng)用更細(xì)的TiO2顆粒(如，其粒徑為約0.1μm或更低)，但這不是必需的。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，細(xì)粒狀物質(zhì)的新鮮顆?？捎糜诖幚淼乃畱腋∫褐幸孕纬沙恋砦铮梢愿善沸问郊尤牒姆磻?yīng)容器中或以預(yù)分散漿液的形式加入反應(yīng)容器中。在任一情況下，優(yōu)選要機(jī)械攪動(dòng)(例如，通過劇烈攪拌)包含如此形成的細(xì)粒狀物質(zhì)的懸浮液，優(yōu)選在沉淀反應(yīng)之前和之中，這樣可在晶體沉淀的同時(shí)，保證該細(xì)粒狀物質(zhì)的顆粒在懸浮液中保持分散態(tài)。如果需要，還可存在已知的聚電解質(zhì)之類的分散劑，如熟知用于在水懸浮液中分散粒狀物質(zhì)的一種試劑，例如聚丙烯酸鈉，優(yōu)選少量，例如低于0.5％(重量)。形成部分水懸浮液(其中進(jìn)行沉淀步驟)所需的纖維可在加入細(xì)粒狀物質(zhì)之前、之中或之后進(jìn)行，優(yōu)選之前加入，然后向細(xì)粒狀物質(zhì)與纖維兩者的懸浮液施加機(jī)械攪動(dòng)。
一般來說，優(yōu)選在劇烈混合下將細(xì)粒狀物質(zhì)加入纖維的水懸浮液中，然后同樣在混合下加入石灰漿液，這樣通過將所得懸浮液碳酸鹽化而形成所需的沉淀物。但還可在混合下將一部分石灰漿液加入纖維的水懸浮液中，并碳酸鹽化所形成的懸浮液，然后在混合下加入所述細(xì)粒狀物質(zhì)和其它部分的石灰漿液(同時(shí)，或任何一種在另一種之前)，然后再進(jìn)行進(jìn)一步碳酸鹽化步驟。細(xì)粒狀物質(zhì)還可按一次以上的劑量加入，每次加入都伴隨加入石灰并在每次加入石灰(有或沒有細(xì)粒狀物質(zhì))之后進(jìn)行碳酸鹽化步驟。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，如果用于得到水介質(zhì)(例如，提供用于步驟(a)的水懸浮液)的水包含會(huì)影響白色顏料化合物沉淀過程的可溶性或不溶性物質(zhì)，則最好在加入所述細(xì)粒狀物質(zhì)(如，TiO2)和/或與所述白色顏料化合物共同形成復(fù)合顏料的纖維之前，在水中進(jìn)行初步沉淀步驟。例如，所用水可以是來自造紙操作的所謂白水。初步沉淀將夾帶存在于按照EP604095所述方式產(chǎn)生的白水中的各種物質(zhì)。在其中存在所加細(xì)粒狀物質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)步驟中沉淀之前，可進(jìn)一步進(jìn)行其中如上所述存在纖維而不加細(xì)粒狀物質(zhì)的初步沉淀步驟。在加入所述細(xì)粒狀物質(zhì)之前，達(dá)90％(重量)(如，0-50％，或10-50％(重量))的所要形成的白色顏料化合物可在初步沉淀步驟中沉淀。所得最終產(chǎn)物由白色顏料化合物顆粒(某些視需要還包含纖維而沒有細(xì)粒狀物質(zhì)，而且某些同時(shí)包含細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維)、僅包含沉淀物的其它物質(zhì)、和原存在于所用水中的物質(zhì)的混合物組成。該產(chǎn)物還可包含各種可能種類的沉淀物顆粒的兩種或多種的聚集體。
如上所述，沉淀白色顏料化合物可包含堿土金屬碳酸鹽，尤其是碳酸鈣，它可按照熟知方式，通過將含二氧化碳的氣體加入包含所需堿土金屬離子(以及根據(jù)需要的細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維)的水介質(zhì)中而制成。這時(shí)，水介質(zhì)可包括一種含有所需堿土金屬氫氧化物的介質(zhì)。這種氫氧化物可包括鈣、鎂和鋇的一種或多種的氫氧化物。該水介質(zhì)可另外包含堿土金屬的水溶性鹽，如氯化鈣或硝酸鈣。
如果該水介質(zhì)包含氫氧化物，該氫氧化物可單獨(dú)制備然后加入水介質(zhì)中，或在水介質(zhì)中現(xiàn)場(chǎng)制備，例如在每種情況下，將堿土金屬氧化物(如，氧化鈣或生石灰，在需要?dú)溲趸}時(shí))熟化。如果在反應(yīng)容器中將堿土金屬氧化物，如氧化鈣在水介質(zhì)中單獨(dú)或現(xiàn)場(chǎng)熟化，可事先，例如使用125μm篩子或53μm篩子將該氧化物過篩以分離出大顆粒，這樣它們就不會(huì)存在于熟化工藝中。
如果水介質(zhì)包含通過在水介質(zhì)熟化而制成的氫氧化鈣，那么氫氧化鈣本身可以是在水介質(zhì)中的懸浮液形式，即，所謂的“熟石灰”。鈣離子極少進(jìn)入溶液，而且隨著沉淀反應(yīng)的進(jìn)行而被連續(xù)消耗和替換，例如通過加入二氧化碳。如此形成的懸浮液優(yōu)選包含0.5-3.0摩爾，尤其是1.0-2.0摩爾的堿土金屬氫氧化物。為了熟化石灰，水介質(zhì)的溫度可以是0-80℃。溫度在熟化過程中會(huì)升高。如果水介質(zhì)在熟化之后溫度不合適，可在進(jìn)一步使用之前進(jìn)行加熱或冷卻以達(dá)到所需的溫度。
堿土金屬氫氧化物還可通過攪動(dòng)，例如通過攪拌該水懸浮液來幫助有效分散和溶解，得到包含氫氧化物的粒狀固體物質(zhì)的均勻分布。這種攪動(dòng)也適用于細(xì)粒狀物質(zhì)的顆粒和纖維。
堿土金屬離子源，如氧化鈣或氫氧化鈣(如果要形成的沉淀化合物為碳酸鈣)可在加入所述細(xì)粒狀物質(zhì)之前、之中或之后加入用于形成水介質(zhì)的水中。如果采用了間歇式反應(yīng)容器，優(yōu)選在將熟石灰懸浮液加入容器之前將所述細(xì)粒狀物質(zhì)加入反應(yīng)容器。在加入該細(xì)粒狀物質(zhì)時(shí)，該容器可包含紙漿纖維的懸浮液。水可在任何單獨(dú)加入步驟之后加入。
如果要通過向包含堿土金屬離子源(且在至少部分工藝中，還包含細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維)的水懸浮液中加入CO2來沉淀堿土金屬碳酸鹽，那么碳酸鹽化反應(yīng)可在常規(guī)容器中進(jìn)行，這是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員熟知的。如果水介質(zhì)包含熟石灰，那么該熟石灰懸浮液可在要進(jìn)行碳酸鹽化反應(yīng)的容器中進(jìn)行，或在加入碳酸鹽化反應(yīng)容器之前于單獨(dú)容器中進(jìn)行。
可連續(xù)將含二氧化碳的氣體加入包含熟石灰(且在至少部分工藝中，還包含細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維)的水介質(zhì)中，直到所述水介質(zhì)的pH值已下降，例如至pH值低于9.0，優(yōu)選降至pH值低于7.5，例如通過監(jiān)控pH值直到其下降并穩(wěn)定。這表示所有的堿土金屬離子已消耗，例如通過消耗其中所有的氫氧化鈣。
其中進(jìn)行沉淀反應(yīng)以生成按照本發(fā)明第二方面的復(fù)合材料的反應(yīng)容器可以是各種形式，這取決于操作所需的下述工藝條件?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知用于由熟石灰和二氧化碳?xì)怏w來生產(chǎn)沉淀碳酸鈣的反應(yīng)容器。反應(yīng)可根據(jù)需要以間歇、連續(xù)或半連續(xù)的工藝來進(jìn)行。
最簡(jiǎn)單形式的反應(yīng)容器可以是這樣一種容器，其中可加入要在反應(yīng)過程中存在于水介質(zhì)中的各種成分，然后在該容器中混合在一起，并可將CO2吹入該混合物中。
反應(yīng)可在串聯(lián)反應(yīng)容器中以連續(xù)或半連續(xù)的工藝來進(jìn)行。在這種裝置中，包含石灰、和根據(jù)需要的纖維和細(xì)粒狀物質(zhì)(如，TiO2)的水懸浮液可順序輸送到各容器中，然后將二氧化碳加入每個(gè)容器，這樣可按照該順序逐漸進(jìn)行所需的反應(yīng)。
可用于連續(xù)或半連續(xù)反應(yīng)的另一種形式的容器是這樣的，其中通過一種或多種已知種類的靜態(tài)混合器，例如按照已知的聯(lián)機(jī)排列，將水懸浮液的各成分和最終反應(yīng)物，如二氧化碳混合在一起。各成分，如纖維、石灰、細(xì)粒狀物質(zhì)、或二氧化碳的劑量可根據(jù)需要通過兩種或多種混合器輸送，形成一種加料順序，這樣可在多步驟中逐步進(jìn)行所需反應(yīng)。
在反應(yīng)過程中，或在反應(yīng)的每個(gè)階段，尤其是存在細(xì)粒狀物質(zhì)時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行混合?？蓪O2之類的氣體加壓使用。
可按照類似于US00RE35460E(Klungness等人)所述的類似方式，在沉淀反應(yīng)或反應(yīng)階段使用加壓磨漿機(jī)，如同在造紙中常規(guī)用于高剪切攪動(dòng)紙漿纖維。因此，可以使用具有加料料斗的氣密磨漿機(jī)。固體成分的水懸浮液可在壓力下與包含二氧化碳的氣體一起輸送到加料料斗中。然后可將該懸浮液和氣體一起輸送到常規(guī)用于精制紙漿纖維的高剪切混合區(qū)。碎漿機(jī)可例如，包含將各成分傳輸?shù)礁呒羟谢旌蠀^(qū)的傳輸螺桿。高剪切混合可這樣進(jìn)行將包含纖維、細(xì)粒狀物質(zhì)和反應(yīng)物(如，熟石灰和二氧化碳)的水懸浮液通過磨漿機(jī)部件之間，可包括活動(dòng)部件(如，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)圓盤)和可以是活動(dòng)的或靜止的另一部件(如，另一圓盤或板)。每個(gè)圓盤或板都具有已知的磨漿表面。該磨漿機(jī)可例如是一種Sprout-Bauer加壓圓盤式磨漿機(jī)。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，其中包含堿土金屬離子并將其與能形成沉淀物的試劑(如二氧化碳)的水介質(zhì)還可(在至少部分工藝中除了細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維外)包含一種或多種已知種類的用于形成沉淀物的化學(xué)品，例如它可包含一種緩沖溶液以賦予產(chǎn)物所謂的耐酸性，或包含一種起沫劑以在CO2氣泡和石灰之間產(chǎn)生有效反應(yīng)。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，除了用于產(chǎn)生堿土金屬離子源的可消耗顆粒的任何懸浮液外，其中要形成復(fù)合顏料的水介質(zhì)還可(在至少部分工藝中，除了所加的細(xì)粒狀物質(zhì)新鮮顆粒和所加纖維外)包含其它的細(xì)懸浮固體物質(zhì)。例如，可以存在其它的新鮮或以前使用的顏料顆粒和/或纖維。例如，在包括細(xì)粒狀物質(zhì)的任何沉淀步驟之前，還可存在從造紙工藝或廢紙?zhí)幚砘蛎撃に?如待審的已出版專利申請(qǐng)EP604095和EP737774所述)的廢流中收集或來自回收紙的細(xì)小纖維，并且如上所述，可在存在細(xì)粒狀物質(zhì)之前或在存在細(xì)粒狀物質(zhì)的同時(shí)通過沉淀而夾帶。這些細(xì)小纖維可包含存在于廢流中的廢顆粒，如有機(jī)顆粒(如，油墨、膠乳或聚合物顆粒)和/或無機(jī)顆粒(如，用于造紙或紙涂布的無機(jī)填料或涂料顆粒)和/或細(xì)纖維。另外，如PCT/GB96/00884所述，可從無機(jī)物精制或分離工藝中選擇顆?；驈姆倩に?如，紙脫墨廢物的焚化)中選擇殘余物。如果已處理的水介質(zhì)中包含這些其它的固體物質(zhì)，那么它們的量最高達(dá)基于所要形成的復(fù)合材料產(chǎn)品干重的50％(重量)，如1-10％(重量)。如果待處理的懸浮液中存在這些其它的固體物質(zhì)，這些固體物質(zhì)就與新鮮加入的細(xì)粒狀物質(zhì)和所加纖維夾帶在一起，然后鍵接到所形成的沉淀晶體上，這樣可形成一種多介質(zhì)混合聚集固體體系。所形成的這種聚集體產(chǎn)品可用于下述的造紙和紙涂布用途。
在按照本發(fā)明第一方面的方法中，如果使用含二氧化碳的氣體進(jìn)行碳酸鹽化反應(yīng)，那么這種含二氧化碳的氣體可以是基本上純凈的二氧化碳(如，以壓縮氣鋼瓶市售)或與其它氣體的混合物。所供應(yīng)的二氧化碳?xì)怏w可用其它惰性氣體，如空氣、氮?dú)獾葋硐♂?。二氧化碳可以是廢氣的混合物，如煙道氣，例如得自石灰鍛燒工廠，其中生產(chǎn)生石灰以轉(zhuǎn)化成熟石灰(用于按照第一方面的工藝)。該氣體可加壓使用，例如按照上述的方式。
在形成含沉淀物的復(fù)合材料時(shí)，例如在含二氧化碳的氣體加入水介質(zhì)時(shí)，該水介質(zhì)的溫度優(yōu)選1-80℃，尤其是20-60℃，更優(yōu)選30-55℃。這種水介質(zhì)可來自造紙廠的廢水，它在輸送用于本發(fā)明方法時(shí)可能還適當(dāng)高溫。
正如美國(guó)專利355038(本發(fā)明的兩個(gè)共同申請(qǐng)人)所述，用于形成沉淀碳酸鈣產(chǎn)物的反應(yīng)條件已知要通過選擇來達(dá)到主要的沉淀晶體形式，如偏三角、霰石或六角晶體形式，這些晶體在用于紙時(shí)可增加亮度。在按照本發(fā)明第一方面的方法的各種操作中，這些反應(yīng)條件可選擇使用。但在本發(fā)明的方法中，由于晶體要在其中沉淀的反應(yīng)介質(zhì)并不勻質(zhì)，因此在實(shí)際形成復(fù)合顏料時(shí)所獲得的碳酸鈣晶體形式往往不會(huì)接近100％的所選形式。往往常見一種晶體形式(甚至是主要的)與其它形式混在一起。但這種混合形式一般可產(chǎn)生合適的產(chǎn)品性能，因?yàn)楫a(chǎn)品的光學(xué)性能并不僅由沉淀晶體所決定。
可連續(xù)將含二氧化碳的氣體加入包含石灰(根據(jù)需要，有或沒有纖維和細(xì)粒狀物質(zhì))的水懸浮液中，直到所述水介質(zhì)的pH值已下降，例如至pH值低于9.0，優(yōu)選降至pH值低于7.5，例如通過監(jiān)控pH值直到其穩(wěn)定。這表示所有的堿土金屬離子已消耗，例如通過消耗其中所有的氫氧化鈣。
按照本發(fā)明第二方面的復(fù)合顏料在制備時(shí)優(yōu)選以水懸浮液的形式得到時(shí)，其粘度優(yōu)選不超過500mPa·s(通過Brookfield粘度計(jì)來測(cè)定，其中轉(zhuǎn)軸速度為100rpm)，優(yōu)選一種可抽吸的流動(dòng)性漿液。
包含在按照本發(fā)明第一方面的方法中作為產(chǎn)物形成的復(fù)合顏料的水懸浮液還可以幾種已知方法之一進(jìn)一步處理，例如通過脫水和/或?qū)⒃摵瑥?fù)合體的懸浮液進(jìn)行粉碎，如快速攪拌、碾磨或研磨。
如EP768344A所述，這種粉碎步驟可通過摩擦研磨來進(jìn)行。在這種研磨時(shí)，粉碎步驟中所用的研磨介質(zhì)可包含熟知用于研磨粒狀物質(zhì)的硬的無機(jī)物質(zhì)。例如，中值粒徑為約0.1-4毫米，如0.2-2毫米的硅砂是一種優(yōu)選的研磨介質(zhì)。該研磨介質(zhì)還可以是氧化鋁、氧化鋯、硬鋼或這些物質(zhì)的混合物。
還可使用來自紙工業(yè)的設(shè)備，如磨漿機(jī)或粉碎機(jī)或使用已知的研磨方法來粉碎該復(fù)合顏料。
如果包含該復(fù)合顏料的產(chǎn)物要經(jīng)受粉碎步驟，那么包含所要處理產(chǎn)物的水懸浮液的pH值可能會(huì)如EP768344A所述升高，例如至pH值為11或更高，因?yàn)榱粼诎瑥?fù)合材料的結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的游離堿性物質(zhì)，如未轉(zhuǎn)化石灰(如果使用石灰作為堿土金屬離子源)通過粉碎被釋放。如下所述，這種pH值升高在使用該物質(zhì)的場(chǎng)合中可能不理想，因?yàn)樗鼘?duì)機(jī)器以及必須處理該懸浮液的操作者可能有害。
在粉碎步驟之后，可以采用一種降低包含復(fù)合顏料的水懸浮液pH值的附加步驟。該附加步驟可進(jìn)行到pH值降至合適的水平，例如pH值10或更低(如，pH值為9或更低)，優(yōu)選pH值7.5或更低。該附加步驟可包括通過將含沉淀物的懸浮液進(jìn)行碳酸鹽化來進(jìn)一步處理。此外，可以加入一種已知用于降低無機(jī)懸浮液pH值的物質(zhì)。這種物質(zhì)可以，例如包含一種溫和的無機(jī)酸(如，磷酸)。
包含按照本發(fā)明第一方面的方法形成的復(fù)合顏料產(chǎn)物的水懸浮液可通過處理，使用一種或多種分離方法(可以是已知的方法)從復(fù)合材料固體物質(zhì)中部分或完全分離出主體水介質(zhì)。例如，可以使用過濾、沉降、離心處理或蒸發(fā)之類的方法。通常優(yōu)選使用壓濾機(jī)進(jìn)行過濾。分離出的水介質(zhì)，如水可視需要通過一種或多種本身已知的化學(xué)、生物化學(xué)或機(jī)械方法進(jìn)一步純化或凈化，它們可回收再利用，例如用于造紙廠，如用于稀釋造紙?jiān)匣蜃鳛橛糜谙礈鞕C(jī)器的噴淋液。分離出的固體物質(zhì)可通過取樣測(cè)定進(jìn)行評(píng)估以控制質(zhì)量，隨后輸送到儲(chǔ)存罐中，然后如上所述根據(jù)用戶所需進(jìn)行供應(yīng)。這種含固體物質(zhì)的懸浮液在用戶工廠使用時(shí)可再稀釋。
包含按照本發(fā)明第二方面的復(fù)合顏料的水懸浮液未必需在供應(yīng)用戶使用(例如，在造紙廠中用于造紙)之前進(jìn)行脫水。該水懸浮液或漿液可輸送到儲(chǔ)存罐或直接輸送到用戶工廠而無需大量脫水。
如果該復(fù)合顏料在造紙組合物中用作填料，該復(fù)合材料可按在水中的各種濃度之一供應(yīng)造紙廠。其濃度可以是稀懸浮液稀釋至干粒狀固體。在按照本發(fā)明第一方面的方法制備之后，該復(fù)合顏料可根據(jù)需要處理或不處理(例如，脫水或不脫水)，這樣它可按照所需濃度輸送到用戶工廠，如造紙廠。
其中將復(fù)合顏料產(chǎn)品加入用戶組合物中的形式的稀釋程度或濃度不會(huì)嚴(yán)重影響所得產(chǎn)物，如紙片材的性能。但由于經(jīng)濟(jì)和實(shí)用原因，該復(fù)合顏料產(chǎn)品更適合以濃縮的可抽吸含水漿液的形式供應(yīng)。如果這種產(chǎn)品供應(yīng)用于另一場(chǎng)所的工藝過程，優(yōu)選或最好在運(yùn)輸之前干燥該產(chǎn)品。如果該產(chǎn)品供應(yīng)附近工廠，則往往以漿液形式輸送。如果該產(chǎn)品已在輸送之前濃縮或干燥并隨后在再使用之前分散在清潔水中或用其稀釋，那么濃縮和稀釋步驟不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的有用性產(chǎn)生有害影響。
在將該復(fù)合顏料產(chǎn)品在造紙時(shí)用作顏料填料的所有情況下，那么造紙領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員顯然可以看出，該產(chǎn)品可按照熟知方式來使用。它可按各種比例與常規(guī)的填料(如，沉淀或天然碳酸鈣，如粉碎碳酸鈣、高嶺土或其它粘土、煅燒高嶺土、滑石、硫酸鈣等)進(jìn)行混合，其中成分和組成以及主體纖維素類纖維要按照所要生產(chǎn)的紙的質(zhì)量要求來選擇。一般來說，這些物質(zhì)在混合時(shí)可能是呈漿液形式。主體纖維素類纖維可以是與用于本發(fā)明方法的步驟(a)相同的纖維(盡管打漿程度并不需要與步驟(a)中的纖維一樣)。如上所述，部分或所有的纖維可以是已從中分離出細(xì)小纖維級(jí)分用于生產(chǎn)復(fù)合顏料的大纖維。
造紙廠通常在加入造紙組合物，如配料時(shí)才選擇以水懸浮液形式使用的該復(fù)合顏料(按照本發(fā)明制成)的濃度以及該懸浮液的輸送速率。如上所述，這要求將已以濃縮形式輸送到造紙廠的懸浮液再稀釋。一般來說，該復(fù)合顏料可達(dá)造紙組合物中固體含量的約40％(重量)，通常達(dá)約30％(重量)(以干重為基)。如果其它填料也占造紙組合物填料含量的一部分，那么可以使用占紙組合物固體含量的高達(dá)40％(重量)的填料組合物。按照第二方面的復(fù)合顏料可占所加纖維的1-100％(重量)(以干重為基)。當(dāng)然，可按照熟知的方式來生產(chǎn)使用這種造紙配料的紙片材。
如果按照本發(fā)明第二方面的復(fù)合顏料在紙涂布組合物中用作顏料，那么該組合物一般包含顏料的水懸浮液，其中包含按照第二方面的復(fù)合顏料和視需要的其它已知成分，與親水粘合劑和視需要的其它已知成分混在一起。如上所述，用于該組合物的復(fù)合顏料可與一種或多種常規(guī)顏料進(jìn)行混合。該粘合劑可以是基于其中顏料總干重的4-30％(重量)，尤其是4-15％(重量)。該粘合劑可以是一種用于本領(lǐng)域的已知紙涂布粘合劑，如選自淀粉、蛋白質(zhì)粘合劑如酪蛋白、以及例如苯乙烯丁二烯橡膠和丙烯酸系聚合物的膠乳。
該紙涂布組合物還可包含各種熟知視需要常規(guī)用于紙涂布組合物的添加劑中的一種或多種，如增稠劑，例如其量為基于其中顏料總干重的高達(dá)2％(重量)，占可溶性粘合劑高達(dá)1％(重量)的潤(rùn)滑劑，如硬脂酸鈉(占顏料重量的0.5％)、和/或可溶性粘合劑和/或占其中粘合劑高達(dá)1％(重量)的不溶粘劑。
該紙涂布組合物可按照本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員熟悉的方式，通過將復(fù)合顏料的水分散懸浮液視需要與一種或多種包含其它顏料的水分散懸浮液、以及粘合劑和任何其它的可有可無組分(如，增稠劑和/或潤(rùn)滑劑和/或可溶性粘合劑和/或不溶粘劑)混合在一起而制成。當(dāng)然，使用所得涂料組合物來涂布紙或其它片材是按照熟知的方式進(jìn)行，例如使用本領(lǐng)域采用的許多涂布機(jī)中的一種。
EP658606B描述了碳酸鈣在包含細(xì)小纖維的廢水懸浮液(如，得自造紙廢流)中的沉淀。其中所述工藝中的水懸浮液可包含廢細(xì)小纖維，包括細(xì)纖維和偶爾會(huì)包含甚少量TiO2顆?；蚱渌?xì)粒狀物質(zhì)的細(xì)無機(jī)物質(zhì)。但一般來說，由于這些細(xì)小纖維都是廢物，可能來自各種廢流，因此可以具有不同的組成和濃度，(本身)不適于提供具有本發(fā)明所用細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維所需質(zhì)量的細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維。來自這種廢流的細(xì)粒狀物質(zhì)。如TiO2一般會(huì)因?yàn)閺U流中存在各種聚合物化學(xué)添加劑而聚集和凝聚，因此通過如上所述由細(xì)粒狀物質(zhì)的新鮮顆粒和纖維(至少一部分最好來自原紙漿)以及鍵接的沉淀白色顏料化合物(如，CaCO3)形成新型復(fù)合顏料(按照本發(fā)明的第二方面)并不能達(dá)到效果。但如上所述，用于按照本發(fā)明第一方面的方法的水介質(zhì)可視需要包含這些細(xì)小纖維，然后這些細(xì)小纖維構(gòu)成所得復(fù)合顏料的一部分。
現(xiàn)在僅參考以下說明性實(shí)施例并參考附圖，通過實(shí)施例來描述本發(fā)明的實(shí)施方案，其中附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1是各種填料添加劑在手抄紙中的ISO亮度相對(duì)填料添加劑濃度(在500℃下以灰分來測(cè)定)的圖。
圖2是各種填料添加劑(與圖1一樣)在手抄紙中的TAPPI不透明度相對(duì)填料添加劑濃度(在500℃下以灰分來測(cè)定)的圖。
圖3是各種填料添加劑(與圖1和2一樣)在手抄紙中的散射系數(shù)相對(duì)填料添加劑濃度(在500℃下以灰分來測(cè)定)的圖。
圖4是本發(fā)明兩種不同聚集材料的散射系數(shù)相對(duì)填料添加劑濃度(在500℃下以灰分來測(cè)定)的圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)顏料(5a和5b)和本發(fā)明顏料(5c)在手抄紙中的填料單程留著率相對(duì)填料加入量的對(duì)比圖。
圖6a、6b和6c是紙頁的片材形成相對(duì)填料加入量的對(duì)比圖，其中所述紙頁加入了其留著性能如圖5a-5c所示的顏料。
圖7a、7b和7c是紙頁的片材破裂指數(shù)相對(duì)填料加入量的對(duì)比圖，其中所述紙頁加入了其留著性能如圖5a-5c所示的顏料。
本發(fā)明的說明性實(shí)施方案實(shí)施例11a部分.填料的制備將紙漿(來自加拿大的打漿纖維)漿液制成1.65％(重量)的固體物質(zhì)濃度。向配有攪拌器的10000毫升反應(yīng)容器中，加入8333毫升紙漿漿液。然后，將15克金紅石二氧化鈦(Tiona TiO2RGM SCMChemicals)加入該反應(yīng)器中。接通反應(yīng)器攪拌器2分鐘，在700rpm下操作。將二氧化鈦攪拌分散之后，將637毫升的固體含量為14.7％(重量)的熟石灰漿液以及1005毫升水加入反應(yīng)容器。將反應(yīng)容器的溫度升至45℃，然后再次在700rpm下繼續(xù)攪拌。在此溫度和攪拌速率下，通過將二氧化碳?xì)怏w以2.05升CO2/分鐘的速率通入反應(yīng)器的懸浮液中，開始發(fā)生碳酸鹽化反應(yīng)。繼續(xù)碳酸鹽化反應(yīng)，直到pH值(用酚酞指示劑定期檢測(cè))沒有產(chǎn)生任何指示劑顏色變化。在pH值如此檢測(cè)變穩(wěn)定之后，再繼續(xù)碳酸鹽化反應(yīng)5分鐘。通過掃描電子顯微鏡和X-射線微量分析檢測(cè)作為固體產(chǎn)物形成的復(fù)合顏料。所得顯微照片表明，TiO2顆粒分散并鍵接在復(fù)合鍵接纖維/碳酸鈣基體內(nèi)。1b部分。紙頁的制備使用固體含量為0.3％(重量)的纖維素類纖維紙漿漿液作為配料。將該配料的pH值保持在7.0。(在隨后加入填料之后，不再調(diào)節(jié)pH值)。用于生產(chǎn)紙漿的纖維原料與1a部分用于生產(chǎn)復(fù)合顏料的相同。制備出包含10％(重量)固體物質(zhì)的金紅石二氧化鈦(Tiona TiO2，RGMSCM Chemicals)含水漿液。另外制備出包含2.75％(重量)的在1a部分作為產(chǎn)物得到的新型復(fù)合顏料的含水漿液。另外制備出1％陽離子乳液共聚物(Hydraid 954，由Calgon Corporation制造)溶液用作紙頁制造的填料助留劑。使用含TiO2的漿液(作為對(duì)比紙頁)和另外作為紙?zhí)盍蠞{液與填料助留劑一起加入的復(fù)合顏料漿液(在1a部分作為產(chǎn)物得到)作為紙漿漿液制造手抄紙。在每種情況下，紙組合物中所加填料的無機(jī)物含量都足以在500℃下達(dá)到8.1％(重量)的灰分含量。
按照TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T205cm-88，使用英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)手抄紙成形器，制造出使用在1a部分所得復(fù)合顏料作為添加劑的手抄紙A1和使用TiO2作為添加劑制成的手抄紙A2。分別將手抄紙壓榨2次，盡可能榨出較多的水，然后在轉(zhuǎn)鼓式干燥機(jī)中干燥。將克重保持在約80gsm(克/平方厘米)，紙頁形成保持在約100(通過一種由OpTest Instrument Inc.制造的儀器OpTest Instrument測(cè)定)。1c部分.手抄紙的測(cè)定和結(jié)果在紙測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中，使用標(biāo)準(zhǔn)TAPPI測(cè)試程序，測(cè)定手抄紙的光學(xué)性能和物理性能。
使用在1a部分所得新型復(fù)合顏料制成的手抄紙A1的亮度(值為84.75 ISO單位)超過了使用二氧化鈦制成的手抄紙A2的亮度(值為83.6ISO單位)手抄紙A1的不透明度(值為89.52)要大于對(duì)比手抄紙A2的不透明度(值為88.6)。
手抄紙A1的破裂指數(shù)(值為35.5)要大于對(duì)比手抄紙A2的破裂指數(shù)(值為28.1)。
手抄紙A1的Gurley透氣度(值為82.2)要大于對(duì)比手抄紙A2的Gurley透氣度(值為13.4)。
加入了在1a部分所得復(fù)合顏料的手抄紙A1的顏料散射系數(shù)要高于對(duì)比手抄紙A2中二氧化鈦的散射系數(shù)。作為包埋組分包含在新型復(fù)合顏料中的二氧化鈦的計(jì)算理論散射值STiO2可通過下式近似確定STiO2＝(S-0.9SCaCO3)/0.9 等式(1)其中S是復(fù)合顏料的散射系數(shù)測(cè)量值，且SCaCO3是沉淀碳酸鈣的理論散射系數(shù)。假設(shè)碳酸鈣的散射系數(shù)SCaCO3為約2300厘米2/克(米2/千克)(在出版文獻(xiàn)中給出的典型值)，可以計(jì)算出由二氧化鈦產(chǎn)生的散射系數(shù)為約13120厘米2/克(作為紙?zhí)盍弦缘陀?％的填料含量良好分布的TiO2的測(cè)量值)。這接近甚細(xì)且未聚集態(tài)的二氧化鈦在主要包含打漿無木纖維的典型配料中的最大散射系數(shù)。因此，這種新型復(fù)合顏料提高了其二氧化鈦組分的光學(xué)性能和物理性能。實(shí)施例22a部分.填料的制備將紙漿漿液中的紙漿打漿至CSF(加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度)值為約300。所得纖維由約20％(重量)細(xì)小纖維和80％(重量)較長(zhǎng)纖維組成。將該漿液稀釋至固體物質(zhì)濃度為5％(重量)。將8000毫升所得紙漿漿液加入用于實(shí)施例1的1a部分的相同反應(yīng)容器中。加入40克TiO2(Dupont，金紅石)和76毫升水。在700rpm的攪拌速度下攪拌所得懸浮液2分鐘。加入與1a部分相同的1825毫升石灰漿液。將反應(yīng)容器內(nèi)容物的溫度升至45℃，同時(shí)繼續(xù)在700rpm下攪拌該內(nèi)容物。按照與實(shí)施例1的1a部分相同的方式(只是這時(shí)二氧化碳的輸送速率為6升/分鐘)，通過在反應(yīng)容器內(nèi)在攪拌的懸浮液中將碳酸鈣晶體沉淀而制成復(fù)合顏料。
與實(shí)施例1一樣，所得復(fù)合顏料樣品的顯微照片表明，TiO2顆粒分散并包埋在纖維與碳酸鈣晶體的鍵接基體內(nèi)，構(gòu)成一種新型的復(fù)合顏料。2b部分.紙頁的制備按照與實(shí)施例1的1b部分相同的方式制成三種手抄紙。這時(shí)，加入各種濃度的在紙配料組合物中用作填料的添加劑，然后在500℃下測(cè)定灰分(重量百分?jǐn)?shù))。分別用于形成組合物(用于制造手抄紙)的三種添加劑為(i)在2a部分制造用于形成手抄紙“B1”的復(fù)合顏料；(ii)用于形成對(duì)比手抄紙“B2”的金紅石TiO2(用于2a部分的那種)；和(iii)用于形成對(duì)比手抄紙“B3”的偏三角碳酸鈣。2c部分.測(cè)定和結(jié)果使用標(biāo)準(zhǔn)TAPPI法，測(cè)定在2b部分制成的手抄紙的ISO亮度和不透明度。根據(jù)這些結(jié)果，將散射系數(shù)相對(duì)添加劑無機(jī)物的濃度(在500℃下以灰分測(cè)定)作圖。結(jié)果在圖1(ISO亮度)、圖2(不透明度)和圖3(散射系數(shù))中給出。在圖1-3中標(biāo)為B1、B2和B3的曲線分別表示手抄紙B1、B2和B3的結(jié)果。
利用以上等式1，計(jì)算出在新型復(fù)合顏料(手抄紙B1)中對(duì)散射系數(shù)的TiO2表觀貢獻(xiàn)值為約10435厘米2/克。
然后，測(cè)定每種添加劑在制造手抄紙B1和B2時(shí)的單程留著率。按照TAPPI程序，每種情況下的留著率可通過在500℃下焚化手抄紙樣品(HS)以及配料組合物(FC，表示用于制造手抄紙樣品的物質(zhì))樣品，然后將來自HS所含無機(jī)物的灰分百分?jǐn)?shù)除以來自FC中無機(jī)物的灰分百分?jǐn)?shù)而得到(×100，得到百分?jǐn)?shù))。手抄紙B1和B2的結(jié)果在下表1中給出。
表1.在10％添加劑或填料含量下的留著率
<p>從表1可以看出，TiO2在紙頁生產(chǎn)中的單程留著率明顯可通過加入本發(fā)明復(fù)合顏料中的TiO2而提高。
最后，為了檢驗(yàn)2a部分的產(chǎn)品是否預(yù)期由TiO2和碳酸鈣組成(無機(jī)物含量或有機(jī)物含量-與有機(jī)纖維在一起)，將幾種手抄紙B1在900℃下焚化留下灰分。其中的碳酸鈣通過這種進(jìn)一步焚化而轉(zhuǎn)化成CaO，其重量損失表示其中CaCO3的量。另外將由不含任何無機(jī)物添加劑的纖維制成的手抄紙進(jìn)行相同測(cè)試，得到未填充纖維的無機(jī)物含量。X-射線熒光分析表明，用于制造手抄紙B1的所加復(fù)合顏料(2a部分的產(chǎn)品)包含9％(重量)TiO2和91％(重量)CaCO3作為無機(jī)物組分，這在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)是可預(yù)期的。實(shí)施例3按照類似于1a部分所述的方式，制成本發(fā)明復(fù)合顏料M1，只是二氧化碳的輸送速率是實(shí)施例1所用速率的2倍。同樣按照類似于M1的方式，制成本發(fā)明另一種復(fù)合顏料M2，只是用于生產(chǎn)M1的紙漿(如2a部分那樣處理得到20％細(xì)小纖維)在M2時(shí)進(jìn)一步打漿直到達(dá)到53％(重量)的細(xì)小纖維含量。使用M1和M2制成手抄紙，然后按照2a部分測(cè)定其光學(xué)性能(亮度和不透明度)。
分別針對(duì)得自M1和M2的手抄紙，計(jì)算出相對(duì)添加劑濃度(在500℃下以灰分測(cè)定)的散射系數(shù)并作圖。所得曲線在圖4中給出，其中符號(hào)M1和M2分別表示由復(fù)合顏料M1和M2制成的手抄紙的曲線。
從圖4可以看出，使用較高比例的在復(fù)合顏料(M2)中作為細(xì)小纖維的纖維，可得到較大的散射系數(shù)。實(shí)施例4按照實(shí)施例1所述的方式，使用以下工藝條件，由硬木紙漿纖維、TiO2和沉淀碳酸鈣制成復(fù)合顏料(a)碳酸鹽化反應(yīng)溫度45℃(b)碳酸鹽化反應(yīng)之前和之中的混合器速度700rpm(c)目標(biāo)產(chǎn)物懸浮液體積10升(d)目標(biāo)產(chǎn)物懸浮液固體物質(zhì)濃度(干重)8.0％(e)加料固體物質(zhì)濃度(干重)5.0％(f)所用纖維打漿至300CSF(g)TiO2重量40克
(h)石灰漿液體積1825毫升(i)目標(biāo)產(chǎn)物碳酸鈣含量50％(重量)(j)CO2輸送速率6.0升/分鐘得到所制成的本發(fā)明新型復(fù)合顏料的顯微照片。這些表明，在纖維表面上形成了令人滿意的粗糙沉淀物，其中TiO2顆粒分散在纖維/CaCO3基體內(nèi)。
按照實(shí)施例1的1b部分和1c部分，制成手抄紙并檢測(cè)。下表2中的所得結(jié)果是復(fù)合顏料的片材散射系數(shù)作為片材的復(fù)合顏料加入量的函數(shù)。
表2
實(shí)施例5按照實(shí)施例4制備出復(fù)合顏料并檢測(cè)，只是這時(shí)的反應(yīng)溫度設(shè)定在較低值27℃。
所得顯微照片表明，在該復(fù)合顏料中形成的沉淀物似乎更細(xì)，且不如實(shí)施例4令人滿意。該復(fù)合顏料在手抄紙中的散射系數(shù)在下表3中給出。
表3
一般來說，表3所示的所得散射系數(shù)值要劣于使用較高反應(yīng)溫度的所得產(chǎn)物的所得值(如表2所給出的，實(shí)施例4)。實(shí)施例6重復(fù)實(shí)施例4所述的步驟，只是這時(shí)TiO2沒有在加入石灰之前通過混合分散在紙漿漿液中。所得產(chǎn)物有TiO2顆粒發(fā)生凝聚的跡象，且紙頁的散射系數(shù)值劣于實(shí)施例4的所得值。實(shí)施例7重復(fù)實(shí)施例4所述的步驟，只是這時(shí)加料固體物質(zhì)濃度降至2.5％(干重)。另外降低二氧化碳的加料速率以補(bǔ)償降低量的石灰。所得結(jié)果類似于實(shí)施例4的所得結(jié)果。實(shí)施例8總體上按照實(shí)施例1所述的方式，使用以下工藝條件，由硬木紙漿纖維、TiO2和沉淀碳酸鈣制成復(fù)合顏料(a)產(chǎn)物中的目標(biāo)纖維∶碳酸鈣重量比75∶25(b)碳酸鹽化反應(yīng)溫度45℃(c)反應(yīng)過程中的混合器速度700rpm(d)目標(biāo)產(chǎn)物懸浮液體積1升(e)目標(biāo)產(chǎn)物懸浮液固體物質(zhì)濃度(干重)3.2％(f)所用纖維打漿至300CSF(g)石灰漿液體積370毫升(h)TiO2重量8克(i)加料固體物質(zhì)濃度(干重)2.5％按照實(shí)施例1的1b部分和1c部分，制成手抄紙并檢測(cè)。下表4中給出了作為顏料加入量的函數(shù)而測(cè)定的紙頁中復(fù)合顏料的散射系數(shù)。
表4
實(shí)施例9重復(fù)實(shí)施例8的步驟，只是這時(shí)產(chǎn)物的目標(biāo)纖維∶碳酸鈣比率為25∶75且TiO2重量為30克(為了達(dá)到與實(shí)施例8相同的TiO2與CaCO3比率)。石灰漿液體積為1389毫升。按照1b和1c部分，制備出紙頁并檢測(cè)，下表5給出了紙頁中顏料的散射系數(shù)。
表5
在復(fù)合顏料中使用高CaCO3含量的結(jié)果(如表5所示)比使用低CaCO3含量時(shí)所得結(jié)果(如表4所示)優(yōu)異。實(shí)施例10-19在實(shí)施例10-19中，使用以下的一般步驟來制備本發(fā)明的復(fù)合顏料樣品。
將稱重量的精制至50CSF的紙漿纖維放入10升反應(yīng)器中，然后用約8升水稀釋得到0.5％(重量)的纖維稠度(干固體物質(zhì)濃度)。在約5千瓦/米3的混合能下，連續(xù)攪拌紙漿懸浮液，然后以漿液形式加入所需重量的TiO2；連續(xù)混合，將TiO2分散在纖維懸浮液中。然后將熟石灰漿液計(jì)量到反應(yīng)器中，這樣可在碳酸鹽化之后達(dá)到所需的碳酸鹽TiO2比率。將反應(yīng)器的溫度升至碳酸鹽化反應(yīng)所需，然后加以穩(wěn)定。然后在15分鐘內(nèi)，按某一計(jì)算可將所有熟石灰轉(zhuǎn)化成碳酸鈣的流速加入二氧化碳?xì)怏w。將沉淀反應(yīng)的溫度恒溫控制，并調(diào)控pH值。下表6匯總了這些實(shí)施例所用的其它選擇條件。
表6
所得復(fù)合顏料的產(chǎn)物組成可這樣證實(shí)(a)將碳酸鈣進(jìn)行EDTA滴定；和(b)在500-600℃下焚化，然后在大于900℃的溫度下焚化，這樣可測(cè)定出(a)無機(jī)物含量和(b)CaCO3含量(轉(zhuǎn)化成CaO)。按照實(shí)施例1的1a和1b部分，將分別在實(shí)施例10-19中所得的復(fù)合顏料產(chǎn)品用于紙頁并檢測(cè)。按照類似方式，分別使用TiO2(用于生產(chǎn)復(fù)合顏料)和沉淀碳酸鈣(pcc)作為顏料制造出對(duì)比紙頁。使用各種量的市售助留劑化學(xué)品TRP954(Calgon Corporation)。TRP954是一種通用的陽離子共聚物助留劑?？梢允堑蛣┝?0.005％(重量))或高劑量(0.05％(重量))。
圖5、6和7給出了這些結(jié)果。圖5、6和7中各曲線上的各個(gè)點(diǎn)表示對(duì)于每種紙頁在給定填料加入量下的各個(gè)樣品。在圖5(c)(和圖6c和7c)中，曲線上表示的各樣品都是在各種填料加入量下來自實(shí)施例10-19的產(chǎn)物。
按照2c部分所述的方式，在類似制造的TAPPI標(biāo)準(zhǔn)紙頁上，測(cè)定三種顏料，即(a)僅TiO2(現(xiàn)有技術(shù))；(b)僅pcc(現(xiàn)有技術(shù))；和
(c)復(fù)合TiO2/纖維/pcc顏料(本發(fā)明實(shí)施方案)的單程留著率，結(jié)果在圖5a-5c中給出(分別為TiO2、pcc和復(fù)合顏料的結(jié)果)。圖5a和5b上的曲線A和B分別表示與顏料一起使用了低和高劑量的TRP954。與新型復(fù)合顏料(圖5c)一起使用僅為低劑量的TRP951(0.005％(重量))。
從圖5a-5c可以看出，新型復(fù)合顏料的留著率(圖5c)優(yōu)于分別與TiO2(曲線A，圖5)和pcc(曲線B，圖5b)一起使用相同低劑量TRP954(0.005％)時(shí)所得的結(jié)果。TiO2和pcc的留著率可通過增加助留劑TRP954的含量而提高，如圖5a和5b所示。但這對(duì)紙頁形成(如圖6a和6b所示)和破裂指數(shù)(如圖7a和7b所示)產(chǎn)生有害影響。因此，增加助留劑劑量會(huì)使紙頁形成和破裂指數(shù)降至不可接受的水平，這可從圖6a、6b、7a和7b中的曲線B看出(與低TRP954劑量時(shí)的每種情況下的曲線A比較)。相反，如圖6c和7c所示，與TiO2和pcc在圖6a、6b、7a和7b中曲線B的水平相比，新型復(fù)合顏料時(shí)(使用低劑量的TRP954)的紙頁形成和破裂指數(shù)保持較高。這說明，通過在紙頁生產(chǎn)中使用本發(fā)明的復(fù)合顏料，可令人驚奇地得到良好留著率、紙頁形成與破裂指數(shù)的有益綜合性能。
測(cè)定出使用實(shí)施例10-19產(chǎn)物制成的紙頁的光學(xué)性能(按照1c部分所述的方式)，包括新鮮復(fù)合顏料的散射系數(shù)以及該復(fù)合顏料中TiO2組分在不同填料加入量下在紙頁中的有效散射系數(shù)。下表7給出了各種說明性的結(jié)果。為了比較，使用市售TiO2樣品(金紅石和銳鈦礦形式)類似制出紙頁，結(jié)果也在表7中給出。
表7
從表7可以看出，TiO2對(duì)散射系數(shù)的貢獻(xiàn)值可在通過本發(fā)明復(fù)合顏料中加入TiO2所得的紙頁中提高。在其中TiO2含量較高(尤其是實(shí)施例14)的實(shí)施例14和15中，TiO2散射系數(shù)貢獻(xiàn)值低于實(shí)施例10和12時(shí)。但TiO2在實(shí)施例14和15中的散射系數(shù)貢獻(xiàn)比以銳鈦礦本身作顏料的要好，而且在任何情況下，甚至散射系數(shù)下降低于金紅石時(shí)(實(shí)施例14，且實(shí)施例15也有一點(diǎn))時(shí)，在留著率、紙頁形成和破裂指數(shù)上的綜合性能要優(yōu)于金紅石TiO2，這早就根據(jù)圖5-7進(jìn)行了說明。實(shí)施例20按照1a部分所述的方式，通過用煅燒粘土替代TiO2，制備出其中使用煅燒粘土作為細(xì)粒狀物質(zhì)的復(fù)合顏料。得到一種包含分散煅燒粘土的復(fù)合顏料產(chǎn)品，它在紙頁生產(chǎn)中具有改進(jìn)的留著率。實(shí)施例21按照1a部分所述的方式，通過用細(xì)硅石替代TiO2，制備出其中使用細(xì)硅石作為細(xì)粒狀物質(zhì)的復(fù)合顏料。得到一種包含分散細(xì)硅石的復(fù)合顏料產(chǎn)品，它在紙頁生產(chǎn)中具有改進(jìn)的留著率。實(shí)施例22按照1a部分所述的方式，通過用細(xì)硅鋁酸鈉替代TiO2，制備出其中使用細(xì)硅鋁酸鈉作為細(xì)粒狀物質(zhì)的復(fù)合顏料。得到一種包含分散細(xì)硅鋁酸鈉的復(fù)合顏料產(chǎn)品，它在紙頁生產(chǎn)中具有改進(jìn)的留著率。
權(quán)利要求
1.一種制備和使用其中加入了細(xì)粒狀物質(zhì)的復(fù)合顏料的方法，該方法包括以下步驟(a)利用化學(xué)沉淀法，通過不溶性白色顏料化合物的晶體在水介質(zhì)中的沉淀反應(yīng)來處理包含細(xì)粒狀物質(zhì)分散顆粒以及纖維的水介質(zhì)，這樣可形成一種復(fù)合顏料，其包含纖維和白色顏料化合物沉淀晶體的復(fù)合基體、以及分散并鍵接在該基體內(nèi)的細(xì)粒狀物質(zhì)的顆粒；然后(b)將該復(fù)合顏料加到用于制造或涂布纖維狀片材的組合物中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的方法，其中所述細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維得自不同的原料且在步驟(a)之前加到一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所要求的方法，其中至少部分所述細(xì)粒狀物質(zhì)是以前未用于工業(yè)操作的新鮮原料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所要求的方法，它包括使用步驟(b)所得組合物制造或涂布纖維狀片材的步驟(c)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所要求的方法，其中所述細(xì)粒狀物質(zhì)選自TiO2、含煅燒高嶺土的物質(zhì)、硅石、硅酸鈉、硅酸鋁、硅鋁酸鈉、滑石和塑料顏料。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所要求的方法，其中所述白色顏料化合物包括碳酸鈣。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所要求的方法，其中步驟(a)中的纖維包括來自原紙漿的新鮮纖維和/或來自廢紙或回收紙的纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所要求的方法，其中步驟(a)中的纖維包括已打漿至顯著細(xì)纖維化的纖維，該纖維的游離度為300CFS或更低。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所要求的方法，其中步驟(a)中的纖維包括已經(jīng)受大小分級(jí)處理以分離出用于方法步驟(a)的細(xì)級(jí)分的纖維。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所要求的方法，其中步驟(a)中的至少1％(重量)的纖維為細(xì)小纖維，該細(xì)小纖維按照TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T261cm-90的定義可通過直徑76μm的圓孔。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所要求的方法，其中所述沉淀反應(yīng)是在間歇式反應(yīng)器中進(jìn)行的，而且除了作為通過沉淀反應(yīng)形成白色顏料化合物的試劑要被消耗掉的固體物質(zhì)外，其中進(jìn)行沉淀反應(yīng)的水介質(zhì)中所含的固體物質(zhì)占所述懸浮液重量的0.1-20％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任何一項(xiàng)所要求的方法，其中該方法以連續(xù)或半連續(xù)工藝進(jìn)行的，而且除了可消耗的固體物質(zhì)，步驟(a)的固體物質(zhì)含量為20-50％(重量)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所要求的方法，其中所述水懸浮液在沉淀反應(yīng)之前和之中進(jìn)行機(jī)械攪動(dòng)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所要求的方法，其中在細(xì)粒狀物質(zhì)存在于水介質(zhì)中之前，在該水介質(zhì)中進(jìn)行至少一次初步沉淀反應(yīng)，由此產(chǎn)生用于步驟(a)的所述水懸浮液。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所要求的方法，其中所述細(xì)粒狀物質(zhì)按多次劑量加入所述水懸浮液中，每次加入之后進(jìn)行沉淀反應(yīng)步驟。
16.在造紙或紙涂布中用作顏料的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包含纖維與不溶性白色顏料化合物沉淀晶體的復(fù)合基體、以及分散并鍵接在該基體內(nèi)的除沉淀晶體之外的細(xì)粒狀物質(zhì)顆粒，所述復(fù)合材料是在包含細(xì)粒狀物質(zhì)的分散顆粒與纖維的水懸浮液中通過化學(xué)淀積白色顏料化合物而得的產(chǎn)物，在所述懸浮液中沉淀。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所要求的復(fù)合材料，其中所述纖維包含至少一部分得自紙漿的新鮮纖維素類纖維，所述纖維占所述復(fù)合材料的至少10％(重量)(以干重為基)，且其中所述細(xì)粒狀物質(zhì)包括TiO2。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種可在造紙或紙涂布中用作顏料的新型復(fù)合材料。該新型材料通過將白色不溶性顏料化合物(如,碳酸鈣)在包含細(xì)粒狀物質(zhì)和纖維(如,纖維素類纖維)的水懸浮液中沉淀而制成,優(yōu)選至少一部分所述細(xì)粒狀物質(zhì)是新鮮的,即以前未使用的,如二氧化鈦顆粒。這些物質(zhì)可來自不同的原料并加到一起以制成所述復(fù)合顏料。這種新型材料包含纖維與白色顏料化合物的鍵接基體,其中所述細(xì)粒狀物質(zhì)的顆粒,如TiO
文檔編號(hào)C09C1/00GK1274380SQ9880895
公開日2000年11月22日 申請(qǐng)日期1998年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月14日
發(fā)明者I·S·布利克利, P·A·雷伊, J·M·羅德里格茲, H·O·E·托伊沃南, J·S·菲普斯 申請(qǐng)人:英默里斯礦物有限公司