Vodné suspenzie materiálov obsahujúcich uhličitan vápenatý, ktoré majú vysoký obsah pevných látok a nízku viskozitu, so zlepšenou reologickou stabilitou pri zvýšenej teplote

Číslo patentu: E 18325

Dátum: 13.07.2012

Autori: Rentsch Samuel, Gane Patrick, Buri Matthias

Je ešte 22 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vodné suspenzie materiálov obsahujúcich uhličitan vápenatý, ktoré majú vysoký obsahpevných látok a nízku viskozitu, so zlepšenou reologickou stabilitou pri zvýšenej teplote0001 Tento vynález sa týka vodných suspenzií materiálu obsahujúceho uhličitan vápenatý, a špecifickejšíe vodných suspenzií so zlepšenou reologíckou stabilitou pri zvýšenej teplotezahŕňajúcich materiál obsahujúci uhličitan vápenatý a najmenej jeden hrebeňový polymér.0002 Čerstvo zomletý nedispergovaný uhličitan vápenatý má slabo kladne nabitý povrch a pH hodnotu okolo 8 až 9. Pri príprave vodných suspenzií materiálov obsahujúcich uhličitan vápenatý sa však od odborníka často vyžaduje, aby zvolil a použil aditíva na prispôsobenie jednej alebo viacerých charakteristík týchto suspenzií. Napriklad suspenzie s vysokým obsahom pevných látok anízkou viskozitou sa môžu spracovávať iba vtedy, keď sa pridá príslušný dispergátor. Pri výbere aditíva musi mať odbomík na pamäti, že toto aditívum by malo byť cenovo vhodne anemalo by neskôr viesť kneželaným interakciám alebo účinkom počas0003 Pridanie dispergátora ako je polyakrylát sodný alebo polyfosfát sodný okrem iného ovplyvňuje povrchový náboj častíc uhličitanu vápenatého v suspenzií tak, že vytvára na časticiach zápomé náboje. Tento účinok sa môže využiť na oddelenie pevných častíc od suspenzie, ako je opísané v US 5 171 409 A 1. Tento účinok je navyše opísaný napríklad aj v EP 0 542 643 Al a EP O 380 430 A 1.0004 Avšak takéto suspenzie obsahujúce dispergovaný uhličitan vápenatý môžu spôsobovať problémy počas ich neskorších aplikácií, ako je výroba papiera alebo natieranie papiera. Pri výrobe papiera odbomík čelí problému udržania plniva v páse papiera počas výroby papiera. Vysoký aniónový náboj na povrchu pigmentových častíc, dispergovaných s použítím polyakrylátu sodnćho, môže spôsobiť problémy zachytiť tieto častice na aniónové drevné alebo celulózové vlákna. Preto je nevyhnutné neutralizovať častice pridaním kationických aditív, no bez súčasnej tlokulácie celulózových vlákien, ktorej dôsledkom môže byť horšia tvorba0005 Tento problém sa zhoršuje so zvyšujúcim sa obsahom pevných látok suspenzieobsahujúcej uhličitan vápenatý, a je obzvlášť výrazný pri suspenziách obsahujúcich uhličitanvápenatý, ktoré majú vysoký obsah pevných látok, t. j. suspenziách s obsahom pevných látok viac než 45 hmotn., vztiahnuté na celkovú hmotnosť suspenzie. Čím je obsah pevných látok v suspenzíí vyšší, tým je potrebné väčšie množstvo dispergátora na dosiahnutie takých hodnôt viskozity v suspenzíí, ktoré sú vhodné na ďalšie použitie a výrobu, čo zase len vedie k vysokému aniónovému náboju na povrchu častíc. Pri natieraní papiera je odbomíkoví známe,že suspenzie obsahujúce uhličitan vápenatý, ktoré majú vysoký obsah pevných látok a vysoký iónový náboj, prinášajú riziko llokulácíe v prítomnosti polymérneho spojiva, tiež známej akodeplečná ilokulácia. Dôsledkom je, že flokulovaná natiaracia farba stráca väzobnú silu a lesk.0006 Jedna známa možnosť obmedzenia a prekonania takýchto problémov vysoko nabitého povrchu častíc je uvedená v dokumentoch W 0 2004/041882 A 1 a W 0 2004/041883 Al, ktoré opisujú slabo iónové vodné suspenzie mletej minerálnej látky, ako je napríklad uhličitan vápenatý, využívajúce hrebeňové polyméry. Okrem toho je v dokumente W 0 2010/018432 A 1 opísaný spôsob prípravy zrážaného uhličitanu vápenatého využívajúci hrebeňové polymérys malým nábojom obsahujúce akrylát alebo maleinát.0007 Pri použití takýchto hrebeňových polymérov na stabilizovaníe viskozity suspenzíí obsahujúcich uhličitan vápenatý, ktoré majú vysoký obsah pevných látok, odbomík čelí stále problému nedostatočnej reologickej stability pri zvýšenej teplote týchto suspenzíí. Keďže v súčasnosti sa v priemysle požaduje, aby bol materiál obsahujúci uhličitan vápenatý produkovaný priemyselne pomocou mletia a dispergovania, suspenzia sa veľmi zahrieva vdôsledku šmykom indukovanej energie mlynmi adispergátormi. Teploty sa môžu dostať vysoko nad 65 °C, napr. medzi 70 °C a 105 °C. Okrem toho je možné, že suspenzie sa musia zahriať pred alebo v priebehu skladovania, napríklad kvôli sterilizovaniu suspenzíí, alebo že suspenzie dosiahnu vysoké teploty vpriebehu nasledujúceho spracovania. Vzávislosti od okolností môžu suspenzie dosiahnuť teplotu 65 °C alebo viac. Pri takýchto teplotách sa viskozita môže dramaticky zvyšovať. Avšak, keď sa aditíva, ktoré sa používajú na kontrolu viskozity počas výroby, znehodnocujú pri tejto teplote, stroje sa upchávajú a je veľké nebezpečenstvo poškodenia výrobných jednotiek, ako sú mlecie jednotky. V takomto prípade sa produkt musí kontinuálne ochladzovať, aby sa predišlo upchávaniu a poškodeniu zariadenia,alebo sa musí znížiť výrobná kapacita. To je energeticky veľmi náročné a nákladné. Okrem toho, ak sa aditíva, ktoré sa používajú na stabilizáciu vodných suspenzíí, znehodnocujú privysokých teplotách, častice môžu łlokulovať, čoho dôsledkom je takzvané deplečná flokulácia.0008 Preto existuje potreba zlepšených aditív, ktoré kontrolujú, znižujú alebo zabraňujú zvýšeniu viskozity suspenzíí s obsahom materiálu obsahujúceho uhličitan vápenatý pri zvýšených teplotách, napr. pri teplotách nad 65 °C. Ďalej by bolo žiaduce, aby boli poskytnuté aditíva, ktoré pri zvýšených teplotách stabilizujú vodné suspenzie materiálu obsahujúcehouhličitan vápenatý s vysokým obsahom pevných látok.0009 Ďalej by bolo žiaduce, aby sa poskytlo aditívum, ktoré neovplyvňuje neprijateľným spôsobom ďalšie fyzikálne vlastností suspenzie, ako je elektrická vodivosť a povrchový náboj povrchu častíc. Bolo by tiež žiaduce poskytnúť vodnú suspenziu materiálu obsahujúceho uhličitan vápenatý, ktorá je tekutá, a teda môže obsahovať veľmi vysoké množstvo pevnéhouhličitanu vápenatého, dokonca aj pri vyšších teplotách.0010 Prekvapujúco sa zistilo, že uvedené aďalšie ciele sa dosiahnu použitím najmenej jedného hrebeňového polyméru vo vodnej suspenzíí zahŕňajúcej materiál obsahujúci uhličitan vápenatý, kde špecifická viskozita uvedeného najmenej jedného hrebeňového polyméru,meraná pri 20 °C pri koncentrácii polyméru 45 g/l, sa odlišuje od špecifickej viskozity tohto polyméru meranej pri 70 °C pri rovnakej koncentrácii polyméru rozdielom špecifickej viskozity Ansp, pričom absolútna hodnota Ansp je od 0,15 do 0,5, uvedený najmenej jeden hrebeňový polymér nemá bod zákalu, meraný vo vode, medzi 20 °C a 95 °C, a uvedený najmenej jedenhrebeňový polymér má špecifický náboj od -10 C/g do -600 C/ g pri pH 8.0011 Pôvodcovia prekvapujúco zistili, že použitie uvedeného najmenej jedného hrebeňového polyméru s kombináciou vyššie uvedených troch charakteristík (rozdiel špecifickej viskozity Ansp, bod zákalu nie je v definovanom teplotnom rozsahu, špecifický náboj je v deñnovanom rozsahu) je obzvlášť výhodné na poskytnutie vodných suspenzíí obsahujúcich uhličitan vápenatý, ktoré majú zlepšenú reologickú stabilitu pri zvýšenej teplote. Hrebeňové polyméry s uvedenými charakteristikami môžu znižovať citlivosť takejto suspenzie na teplo, a tak môžu zabraňovať neželanému zvýšeniu viskozity suspenzie počas výroby a aplikácie pri zvýšenýchteplotách, napr. pri teplotách nad 65 °C.| 0012 Podľa jedného aspektu tohto vynálezu sa poskytuje vodná suspenzia so zlepšenou reologickou stabilitou pri zvýšenej teplote, ktorá zahŕňa materiál obsahujúci uhličitan vápenatý anajmenej jeden hrebeňový polymér, kde špecifická viskozita uvedeného najmenej jedného hrebeňového polyméru, meraná pri 20 °C pri koncentrácii polyméru 45 g/l, sa odlišuje odšpecitickej viskozity tohto polyméru meranej pri 70 °C rozdielom špecifickej viskozity Ansp, pričom absolútna hodnota Ansp je od 0,15 do 0,5, uvedený najmenej jeden hrebeňový polymér nemá bod zákalu, meraný vo vode, medzi 20 °C a 95 °C, a uvedený najmenej jeden hrebeňový polymér má špecifický náboj od ~ 10 C/g do -600 C/g pri pH 8, apričom viskozita vodnej0013 Podľa ďalšieho aspektu tohto vynálezu sa poskytuje spôsob výroby vodnej suspenzie so zlepšenou reologíckou stabilitou pri zvýšenej teplote, ktorý zahmuje krokya) poskytnutie materiálu obsahujúceho uhličitan vápenatý,b) poskytnutie vody, c) poskytnutie najmenej jedného hrebeňového polyméru, kde špecifická viskozita uvedeného najmenej jedného hrebeňového polyméru, meraná pri 20 °C pri koncentrácii polyméru 45 g/l, sa odlišuje od špecifickej viskozíty tohto polyméru meranej pri 70 °C rozdielom špecifickej viskozíty Ansp, pričom absolútna hodnota Ansp je od 0,15 do 0,5,uvedený najmenej jeden hrebeňový polymér nemá bod zákalu, meraný vo vode, medzi 20 °C a 95 °C, a uvedený najmenej jeden hrebeňový polymér má špecifický náboj od ~ 10 C/g do -600 C/g pri pH 8, d) zmiešanie materiálu obsahujúceho uhličítan vápenatý z kroku a) s vodou z kroku b), e) zmiešanie uvedeného najmenej jedného hrebeňového polyméru z kroku c) s materiálom obsahujúeim uhličitan vápenatý pred a/alebo počas a/alebo po kroku d),pričom uvedený najmenej jeden hrebeňový polymér je pridaný v takom množstve, že0014 Podľa ešte ďalšieho aspektu tohto vynálezu sa poskytuje spôsob výroby kompozitných častíc, ktorý zahŕňa kroky a) až e) spôsobu podľa vynálezu na výrobu vodnej suspenzie so zlepšenou reologickou stabilitou pri zvýšenej teplote a ďalší krok t) sušenia získanej suspenzie. Kompozitné častice vyrobené týmto spôsobom vykazujú zníženú citlivosť na teplo, keď saopätovne dispergujú vo vode.0015 Podľa ešte ďalšieho aspektu tohto vynálezu sa poskytujú kompozitnć častice získateľnéspôsobom podľa vynálezu na ich výrobu.

MPK / Značky

MPK: C09C 3/10, D21H 17/69, C09C 1/02, D21H 19/42, D21H 19/38, C01F 11/18, D21H 19/44, D21H 21/14, C08K 3/20

Značky: teplotě, látok, reologickou, stabilitou, viskozitu, nízku, zlepšenou, suspenzie, pevných, vodné, vysoký, uhličitan, obsahujúcich, materiálov, zvýšenej, vápenatý, obsah

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/43-e18325-vodne-suspenzie-materialov-obsahujucich-uhlicitan-vapenaty-ktore-maju-vysoky-obsah-pevnych-latok-a-nizku-viskozitu-so-zlepsenou-reologickou-stabilitou-pri-zvysenej-teplote.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Vodné suspenzie materiálov obsahujúcich uhličitan vápenatý, ktoré majú vysoký obsah pevných látok a nízku viskozitu, so zlepšenou reologickou stabilitou pri zvýšenej teplote</a>

Podobne patenty