JP2019509958A - 表面反応炭酸カルシウムの処理 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
a)表面反応炭酸カルシウムを用意するステップであって、表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、ステップ;
b)アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される処理剤を用意するステップ、および
c)ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合するステップ、を含む。
a)表面反応炭酸カルシウムであって、該表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であるか、または本明細書で定義の通りであり、該二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、表面反応炭酸カルシウム、および
b)表面反応炭酸カルシウムの少なくとも一部の表面上に処理層として位置する、および/または表面反応炭酸カルシウムの細孔の少なくとも一部中に細孔フィラーとして充填される処理剤を含み、i)処理層または細孔フィラーが、アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物、または本明細書で定義のもの、および/またはこれらの反応生成物からなる群より選択される処理剤からなり、ii)表面反応炭酸カルシウムの合計表面積上のまたは細孔中の処理剤の合計重量が、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、0.01〜40mg/m2である。
本発明による「表面反応炭酸カルシウム」は、天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素はH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される。H3O+イオンドナーは、本発明においては、ブレンステッド酸および/または酸性塩である。
本発明のプロセスのステップa)では、表面反応炭酸カルシウムが用意される。
本発明のステップb)では、処理剤が用意される。処理剤が、アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩および鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択されることは本発明の1つの要件である。
本発明のステップc)では、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合する。
a)表面反応炭酸カルシウムを用意するステップであって、表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、ステップ;
b)アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される処理剤を用意するステップ、および
c)ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合するステップ、を含む。
a)表面反応炭酸カルシウムを用意するステップであって、表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、ステップ;
b)アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される処理剤を用意するステップ、および
c)ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合するステップ、からなる。
本発明の一実施形態では、方法は、ステップc)で得られた表面反応炭酸カルシウムを少なくとも1種の追加の薬剤である疎水化剤で処理するさらなるステップd)を含む。
a)表面反応炭酸カルシウムを用意するステップであって、表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、ステップ;
b)アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される処理剤を用意するステップ、
c)ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合するステップ、および
d)ステップc)で得られた表面反応炭酸カルシウムを少なくとも1種の追加の薬剤としての疎水化剤で処理するステップであって、好ましくは、該疎水化剤が、C4〜C24の炭素原子の合計量を有する脂肪族カルボン酸、置換基中に少なくともC2〜C30の炭素原子の合計量を有する直鎖、分岐、脂肪族および環状基から選択される基で単一置換された無水コハク酸からなる一置換無水コハク酸、1種または複数のリン酸モノエステルおよび1種または複数のリン酸ジエステルのリン酸エステル混合物、ポリ水素シロキサン、不活性のシリコーンオイル、好ましくはポリジメチルシロキサン、脂肪族脂肪アルデヒドおよびこれらの混合物、からなる群より選択されるステップ、を含む、好ましくはこれらステップからなる。
a)表面反応炭酸カルシウムを用意するステップであって、表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、ステップ;
b)アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される処理剤を用意するステップ、
c)ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合するステップ、
d)場合により、ステップc)で得られた表面反応炭酸カルシウムを少なくとも1種の追加の薬剤としての疎水化剤で処理するステップであって、好ましくは、該疎水化剤が、C4〜C24の炭素原子の合計量を有する脂肪族カルボン酸、置換基中に少なくともC2〜C30の炭素原子の合計量を有する直鎖、分岐、脂肪族および環状基から選択される基で単一置換された無水コハク酸からなる一置換無水コハク酸、1種または複数のリン酸モノエステルおよび1種または複数のリン酸ジエステルのリン酸エステル混合物、ポリ水素シロキサン、不活性のシリコーンオイル、好ましくはポリジメチルシロキサン、脂肪族脂肪アルデヒドおよびこれらの混合物、からなる群より選択されるステップ、および
e)ステップc)または存在する場合、ステップd)で得られた表面反応炭酸カルシウムを、好ましくはワックスを用いて、より好ましくはパラフィンワックスを用いて封入するステップ、を含む、好ましくはこれらのステップからなる。
a)表面反応炭酸カルシウムを用意するステップであって、表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、ステップ;
b)アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される処理剤を用意するステップ、
c)ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合するステップ、
d)場合により、ステップc)で得られた表面反応炭酸カルシウムを少なくとも1種の追加の薬剤としての疎水化剤で処理するステップであって、好ましくは、該疎水化剤が、C4〜C24の炭素原子の合計量を有する脂肪族カルボン酸、置換基中に少なくともC2〜C30の炭素原子の合計量を有する直鎖、分岐、脂肪族および環状基から選択される基で単一置換された無水コハク酸からなる一置換無水コハク酸、1種または複数のリン酸モノエステルおよび1種または複数のリン酸ジエステルのリン酸エステル混合物、ポリ水素シロキサン、不活性のシリコーンオイル、好ましくはポリジメチルシロキサン、脂肪族脂肪アルデヒドおよびこれらの混合物、からなる群より選択されるステップ、
e)場合により、ステップc)または存在する場合、ステップd)で得られた表面反応炭酸カルシウムを、好ましくはワックスを用いて、より好ましくはパラフィンワックスを用いて封入するステップ、および
f)ステップc)またはステップd)またはステップe)で得られた表面反応炭酸カルシウムを乾燥するステップ、を含む、好ましくはこれらのステップからなる。
本発明の一態様では、処理された表面反応炭酸カルシウムが提供される。
a)表面反応炭酸カルシウムであって、該表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、表面反応炭酸カルシウムおよび、
b)表面反応炭酸カルシウムの少なくとも一部の表面上に処理層として位置する、および/または表面反応炭酸カルシウムの細孔の少なくとも一部中に細孔フィラーとして充填される処理剤を含み、
i)処理層または細孔フィラーが、アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物、および/またはこれらの反応生成物からなる群より選択される処理剤からなり、
ii)表面反応炭酸カルシウムの合計表面積上のまたは細孔中の処理剤の合計重量が、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、0.01〜40mg/m2である。
a)表面反応炭酸カルシウムであって、該表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、表面反応炭酸カルシウムおよび、
b)表面反応炭酸カルシウムの少なくとも一部の表面上に処理層として位置する、および/または表面反応炭酸カルシウムの細孔の少なくとも一部中に細孔フィラーとして充填される処理剤からなり、
i)処理層または細孔フィラーが、アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物、および/またはこれらの反応生成物からなる群より選択される処理剤からなり、
ii)表面反応炭酸カルシウムの合計表面積上のまたは細孔中の処理剤の合計重量が、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、0.01〜40mg/m2である。
a)表面反応炭酸カルシウムを用意するステップであって、表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、ステップ;
b)アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される処理剤を用意するステップ、および
c)ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合するステップ、を含むプロセス、好ましくはこれらのステップからなるプロセスにより得られる。
a)表面反応炭酸カルシウムを用意するステップであって、表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、二酸化炭素がH3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、ステップ;
b)アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される処理剤を用意するステップ、
c)ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合するステップ、
d)場合により、ステップc)で得られた表面反応炭酸カルシウムを少なくとも1種の追加の薬剤としての疎水化剤で処理するステップであって、好ましくは、該疎水化剤が、C4〜C24の炭素原子の合計量を有する脂肪族カルボン酸、置換基中に少なくともC2〜C30の炭素原子の合計量を有する直鎖、分岐、脂肪族および環状基から選択される基で単一置換された無水コハク酸からなる一置換無水コハク酸、1種または複数のリン酸モノエステルおよび1種または複数のリン酸ジエステルのリン酸エステル混合物、ポリ水素シロキサン、不活性のシリコーンオイル、好ましくはポリジメチルシロキサン、脂肪族脂肪アルデヒドおよびこれらの混合物、からなる群より選択されるステップ、
e)場合により、ステップc)または存在する場合、ステップd)で得られた表面反応炭酸カルシウムを、好ましくはワックスを用いて、より好ましくはパラフィンワックスを用いて封入するステップ、および
f)場合により、ステップc)またはステップd)またはステップe)で得られた表面反応炭酸カルシウムを乾燥するステップ、を含むプロセス、好ましくはこれらのステップからなるプロセスにより得られる。
本発明の別の態様では、処理された表面反応炭酸カルシウムの酸素捕捉剤としての使用が提供される。
1 測定方法
以下では、実施例で実施した測定方法が記載される。
10gの粉末試料を、質量が20分間一定になるまで、オーブン中で150℃で加熱した。質量減少は重量測定法により測定され、最初の試料質量を基準にして、重量%減少として表現される。この質量減少を試料水分とした。
本明細書において言及される材料の吸湿感受性は、10および85%の相対湿度雰囲気にそれぞれ、+23℃(±2℃)で2.5時間曝露した後に、mg水分/gで測定した。この目的のために、試料を最初に、10%の相対湿度で2.5時間保持し、その後、雰囲気を85%の相対湿度に変え、そこで、試料をさらに2.5時間保持した。その後、10%と85%の相対湿度の間の重量増加を用いて、吸湿量をmg水分/g試料として計算した。
懸濁液固形分含有量(「乾燥重量」としても知られる)を、Moisture Analyser MJ33(Mettler−Toledo,Switzerland)を用いて、次の設定で測定した:乾燥温度150℃、30秒間にわたり1mgを越える質量変化がない場合に自動スイッチオフ、5〜20gの懸濁液の標準的乾燥。
一定量の粉末を、酸素測定装置(GOX 100、GHM Messtechnik GmbH,Germany)を備えた密閉されたデシケータ中に置くことにより、酸素捕捉試験を実施した。空気中の酸素の相対量を定期的に記録し、ガスが理想気体の法則に従うことを仮定し、粉末により占められる体積を無視して、1グラムの試料(または活性物質)により捕捉された合計酸素量を推定した。結果をmL O2/g粉末、またはmL O2/g活性物質として表した。
n(気体)=PV/(R・T)
n(O2)=n(気体)×20.9/100
m(O2)=n(O2)×M(O2)
V(O2デシケータ)=V(デシケータ)×20.9/100
定数を次のように設定する:
R=8.314J・K−1・mol−1
T=295K
P=101300Pa
M(O2)=32g・mol−1
空気中%O2=20.9%
微粒子粉末鉄などの粒子状材料の体積中央粒径d50を、Malvern Mastersizer 2000 Laser Diffraction System(Malvern Instruments Plc.,Great Britain)を用い、粒子屈折率1.57、吸収率0.005として、ミー理論を使って評価した。あるいは、測定は、HELOS particle−size−analyser(Sympatec,Germany)で行うことができる。粒度分布全体にわたり一定の密度を仮定することにより、測定は重量分布に対し等価であると見なし得、測定方法への参照がなされる。
粒子内圧入比細孔容積は、0.004μmのラプラススロート直径に等価な最大水銀圧力414MPa(60000psi)を備えたMicromeritics Autopore IV 9500水銀ポロシメーターを用いて、水銀圧入型ポロシメーター測定値から計算した。それぞれの圧力ステップで用いた平衡時間は20秒である。サンプル材料を分析用の5cm3チャンバーの粉末針入度計中に密封した。水銀圧縮、針入度計膨張、およびサンプル材料圧縮に対し、ソフトウェアPore−Compを用いて補正する(Gane,P.A.C.,Kettle,J.P.,Matthews,G.P.and Ridgway,C.J.,“Void Space Structure of Compressible Polymer Spheres and Consolidated Calcium Carbonate Paper−Coating Formulations”,Industrial and Engineering Chemistry Research,35(5),1996,p1753−1764.)。
本文書全体を通して、フィラーの比表面積(m2/g)は、当業者にはよく知られた(ISO9277:2010)BET法(吸着ガスとして窒素を使用)を用いて測定される。その後、フィラーの合計表面積(m2)は、処理前のフィラー材料の比表面積および質量(g)の乗算により得られる。
以下の調製の実施例および比較例の説明では、特に指示がない限り、「部」の形での重量の表示は、常に「重量部」を意味する。
2.1.1 実施例1−粉末1
600gの表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)を高速度ミキサー(MTI Mixer,MTI Mischtechnik International GmbH,Germany)に入れ、10分間(3000rpm、30℃)撹拌することによりコンディショニングした。その後、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、0.6部のリノール酸(3.6g、Sigma−Aldrich(Germany)、工業銘柄60〜74%)を加え、撹拌を30℃でさらに20分間継続した。この処理レベルは、約0.16mg/m2に相当する。その後、混合物を冷却し、混合機から取り出した。白色粉末を収集した(粉末1)。
800gの表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)を高速度ミキサー(MTI Mixer,MTI Mischtechnik International GmbH,Germany)に入れ、10分間撹拌する(3000rpm、30℃)ことによりコンディショニングした。その後、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、1.0部のリノール酸(8g、Sigma−Aldrich(Germany)、工業銘柄60〜74%)を加え、撹拌を30℃でさらに20分間継続した。この処理レベルは、約0.27mg/m2に相当する。その後、混合物を冷却し、混合機から取り出した。白色粉末を収集した(粉末2)。
700gの表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)を高速度ミキサー(MTI Mixer,MTI Mischtechnik International GmbH,Germany)に入れ、10分間撹拌する(3000rpm、30℃)ことによりコンディショニングした。その後、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、3.0部のリノール酸(21g、Sigma−Aldrich(Germany)、工業銘柄60〜74%)を加え、撹拌を30℃でさらに20分間継続した。この処理レベルは、約0.81mg/m2に相当する。その後、混合物を冷却し、混合機から取り出した。白色粉末を収集した(粉末3)。
600gの表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)を高速度ミキサー(MTI Mixer,MTI Mischtechnik International GmbH,Germany)に入れ、10分間撹拌する(3000rpm、30℃)ことによりコンディショニングした。その後、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、3.0部のオレイン酸(18g、Fluka(Belgium))を加え、撹拌を30℃でさらに20分間継続した。この処理レベルは、約0.81mg/m2に相当する。その後、混合物を冷却し、混合機から取り出した。白色粉末を収集した(粉末4)。
700gの表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)を高速度ミキサー(MTI Mixer,MTI Mischtechnik International GmbH,Germany)に入れ、10分間撹拌する(1000rpm、30℃)ことによりコンディショニングした。その後、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、10部のオレイン酸(70g、Fluka(Belgium))を加え、30℃/2000rpmでさらに10分間、続けて、40℃/3000rpmで10分間、および最後に80℃/3000rpmで20分間、撹拌を継続した。この処理レベルは、約2.70mg/m2に相当する。その後、混合物を冷却し、混合機から取り出した。白色粉末を収集した(粉末5)。
500gの表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)を室温でLodigeミキサー(M5 R−MK,Gebruder Lodige Maschinenbau GmbH,Germany)に入れた。撹拌を開始し、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、20部のオレイン酸(100g、Fluka(Belgium))を加え、添加後、撹拌を室温で1時間継続した。この処理レベルは、約5.41mg/m2に相当する。その後、混合物を混合機から取り出した。白色粉末を収集した(粉末6)。
2Lのボトル中の500g(100部)の粉末4に、400gの脱イオン水、120gのエタノールおよび1.0部のポリアクリレート分散剤(11.9gの42重量%の100%ナトリウム中和ポリアクリレート(Mw=3500g/mol、pH=8)水溶液)を、強力撹拌(930rpm)下、室温で滴加した(Pendraulik攪拌機)。添加終了後、攪拌を10分間継続した。このスラリーをさらに変性することなく用いた(スラリー7)。
2.2.1 実施例8−粉末8
300gの表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)を室温でLodigeミキサー(M5 R−MK,Gebruder Lodige Maschinenbau GmbH,Germany)に入れた。撹拌を開始し、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、10部のL−アスコルビン酸(試薬グレード、Sigma life science,China、133gの予め調製した22.6重量%水溶液)を蠕動ポンプで滴加し(滴下時間:約20分)、添加後、撹拌を室温で20分間継続した。この処理レベルは、約2.70mg/m2に相当する。その後、混合物を混合機から取り出した。ベージュ色/褐色の粉末を収集した(粉末8)。
300gの乾燥した表面反応炭酸カルシウム(d50=4.5μm、BET比表面積=139m2/g)をSomakonミキサー(Somakon Verfahrenstechnik UG,Germany)に入れ、30℃で10分間撹拌する(300rpm)ことによりコンディショニングした。その後、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、5部のD−イソアスコルビン酸(40mLの脱イオン水に溶解した15gを加える)を15分かけて滴加し、添加後、撹拌を30℃、300rpmで20分間継続した。この処理レベルは、約0.36mg/m2に相当する。その後、混合物を混合機から取り出した。黄色/ベージュ色の粉末を収集した(粉末9)。
2.3.1 実施例10−粉末10
400gの乾燥した表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)を室温でLodigeミキサー(M5 R−MK,Gebruder Lodige Maschinenbau GmbH,Germany)に入れ、100℃に加熱した。撹拌を開始し、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、10部の没食子酸(160gのエタノールに溶解した40g)を蠕動ポンプで滴加し(添加時間:約1時間)、添加後、撹拌を100℃で1時間継続した。この処理レベルは、約2.70mg/m2に相当する。その後、混合物を混合機から取り出し、オーブン中(60℃、20ミリバール未満)でさらに1時間乾燥した。灰色の粉末を収集した(粉末10)。
2.4.1 実施例11−粉末11
420gの乾燥した表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)を室温でLodigeミキサー(M5 R−MK,Gebruder Lodige Maschinenbau GmbH,Germany)に入れた。撹拌を開始し、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、4.8部の硫酸鉄七水和物(Sigma Aldrich,India、90gの予め調製した22.3重量%水溶液)を蠕動ポンプで滴加し(滴下時間:約1時間)、添加後、撹拌を室温で20分間継続した。この処理レベルは、約1.30mg/m2に相当する。その後、混合物を混合機から取り出した。ベージュ色/褐色の粉末を収集した(粉末11)。
300gの乾燥した表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g)をSomakonミキサー(Somakon Verfahrenstechnik UG,Germany)に入れ、120℃に加熱し、10分間撹拌する(500rpm)ことによりコンディショニングした。その後、100部の表面反応炭酸カルシウムに対し、5部のクエン酸(Sigma−Aldrich、20mLの脱イオン水に溶解した15g)を滴加し、添加後、撹拌を120℃、500rpmで20分間継続し、直ちに40℃に冷却した。
2.5.1 比較例1−粉末CE1
粉末CE1は、未処理の表面反応炭酸カルシウム(d50=2.4μm、BET比表面積=37m2/g、粒子内圧入比細孔容積=0.281cm3/g、水分=1.58重量%)である。
CE2は、市販のリノール酸(Sigma−Aldrich(Germany)、工業銘柄60〜74%)である。
CE3は、市販のオレイン酸(Fluka(Belgium))である。
粉末CE4は、市販の(L)−アスコルビン酸結晶質粉末(Sigma life science、試薬グレード、China)である。
粉末CE5は、未処理の表面反応炭酸カルシウム(d50=4.5μm、BET比表面積=139m2/g、粒子内圧入比細孔容積=0.864cm3/g、水分=6.77重量%)である。
表1は、調製された表面反応炭酸カルシウムに関する要約である。
実施例13(E13)
100部のCaCO3(w/w)および6部(乾燥/乾燥)のスチレン−ブタジエンコポリマー系合成結合剤(Styronal D628(BASF,Germany))を含むコーティングカラーを、実施例7に準じたスラリーを用いて調製し、Fischer Papier AG,Switzerlandから入手したsuperYUPO(登録商標)箔(厚さ80μm、サイズ:18×26cm2、62g/m2、ポリプロピレン)の両側にコートし、ベルト乾燥器で乾燥した(150℃)。コーティング後、シートを直ちに密閉プラスチック袋中に保存し、使用まで酸素曝露を制限した。コーティングカラーの組成および塗布量を下表3にまとめている。
4.1 粉末での試験
一定量の粉末を、酸素測定装置(GOX 100、GHM Messtechnik GmbH,Germany)を備えた十分密閉されたデシケータ中に置くことにより、酸素捕捉試験を実施した。空気中の酸素の相対量を定期的に記録し、ガスが理想気体の法則に従うことを仮定し、粉末により占められる体積を無視して、1グラムの試料により捕捉された合計酸素量を推定した。結果はmL O2/g粉末として表される。
実施例1からの500gの粉末を、約7Lの容積を有する密閉したデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約0.16mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表4に要約する。
実施例2からの500gの粉末を、約7Lの容積を有する密閉したデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約0.27mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表5にも要約する。
実施例3からの500gの粉末を、約7Lの容積を有する密閉したデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約0.81mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表6に要約する。
実施例4からの500gの粉末を、約7Lの容積を有する密閉したデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約0.81mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表7に要約する。
実施例5からの110gの粉末を、約7Lの容積を有する密閉したデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約2.70mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表8に要約する。
実施例6からの35gの粉末を、約7Lの容積を有する密閉したデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約5.41mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表9に要約する。
実施例10からの200gの粉末を、約2.9Lの容積を有する密閉したデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約2.70mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表10に要約する。
実施例8からの500gの粉末を、約2.9Lの容積を有する密閉したデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約2.70mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表11に要約する。
実施例9からの200gの粉末を、約7Lの容積を有する密閉したデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約0.36mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表12に要約する。
実施例11からの100gの粉末を、密閉した7Lのデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約1.30mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表13に要約する。
実施例12からの250gの粉末を、密閉した7Lのデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この処理レベルは、約0.81mg/m2に相当する。この酸素捕捉試験結果を下表14に要約する。
比較例1からの500gの粉末を、密閉した7Lのデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。2週間後、O2レベルの顕著な変化は認められなかった。この酸素捕捉試験結果を下表15に要約する。
14.5gのオレイン酸(比較例3)を、密閉した7Lのデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この酸素捕捉試験結果を下表16に要約する。
14.5gのリノール酸(比較例2)を50mLのビーカー中に入れ、密閉した7Lのデシケータ中に置いて、O2量を定期的に記録した。この酸素捕捉試験結果を下表17に要約する。
10gの(L)−アスコルビン酸結晶質粉末(Sigma life science、試薬グレード、China、比較例4の粉末)を、密閉した7Lのデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この酸素捕捉試験結果を下表18に要約する。
比較例5からの200gの粉末を、密閉した7Lのデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。2週間後、O2レベルの顕著な変化は認められなかった。この酸素捕捉試験結果を下表19に要約する。
4.2.1 実施例25:実施例13からのペーパー(オレイン酸含有)
実施例13からのコート紙の136個の細片(5×18cm2)を、さらに小片に切断し(各細片を4分割)、密閉した2.9Lのデシケータ中に置き、O2量を定期的に記録した。この試験に使用されたコーティングの推定量(重量による)は84gであった。この酸素捕捉試験結果を下表20に要約する。
Claims (17)
- 表面反応炭酸カルシウムの処理方法であって、
a)表面反応炭酸カルシウムを用意するステップであって、前記表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であり、前記二酸化炭素が前記H3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されるおよび/または外部源から供給される、ステップ;
b)アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物からなる群から選択される処理剤を用意するステップ、および
c)ステップa)の表面反応炭酸カルシウムと、ステップb)の処理剤とを、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、添加された処理剤の合計重量が0.01〜40mg/m2となるように、1つまたは複数のステップにより10〜200℃の温度で混合するステップ、
を含む、方法。 - 前記天然の粉砕炭酸カルシウムが、大理石、白亜、ドロマイト、石灰岩、およびこれらの混合物を含む群から選択される炭酸カルシウム含有鉱物から選択され、および前記沈降炭酸カルシウムが、霞石、バテライトまたは方解石型鉱物結晶構造物を有するまたはこれらの混合物の沈降炭酸カルシウムを含む群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記表面反応炭酸カルシウムが、
i)窒素およびISO9277によるBET法を用いて測定して、15m2/g〜200m2/g、好ましくは27m2/g〜180m2/g、より好ましくは30m2/g〜160m2/g、最も好ましくは30m2/g〜150m2/gの比表面積、および/または
ii)1〜75μm、好ましくは2〜50μm、より好ましくは3〜40μm、さらにより好ましくは4〜30μm、最も好ましくは5〜15μmの体積中央粒径d50、および/または
iii)水銀ポロシメトリー測定により測定して、0.004〜1.6μmの範囲、好ましくは0.005〜1.3μmの範囲、特に好ましくは0.006〜1.15μm、最も好ましくは0.007〜1.0μmの粒子内細孔径、および/または
iv)水銀ポロシメトリー測定値から計算して、0.1〜2.3cm3/g、好ましくは0.2〜2.0cm3/g、より好ましくは0.4〜1.8cm3/g、最も好ましくは0.6〜1.6cm3/gの範囲内の粒子内圧入比細孔容積、
を有する、請求項1または2に記載の方法。 - 前記処理剤が、
a)25℃および大気圧下で液体であり、または
b)融解型であり、および/または
c)溶媒中に溶解され、好ましくは、前記溶媒が、水、メタノール、エタノール、n−ブタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、およびこれらの混合物を含む群から選択され、好ましくは水であり、または
d)懸濁液中に分散される、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 - ステップc)で添加されるステップb)の処理剤の合計重量が、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、0.1〜40mg/m2、好ましくは0.5〜20mg/m2、最も好ましくは0.7〜15mg/m2である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- ステップb)の処理剤が、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムの合計乾燥重量を基準にして、0.01〜80.0重量%、好ましくは0.1〜70.0重量%、より好ましくは0.5〜60.0重量%、最も好ましくは1.0〜40.0重量%の量でステップc)で添加される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記不飽和脂肪酸が、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、クロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、エコサジエン酸(ecosadienoic acid)、ドコサジエン酸、ピノレン酸、エレオステアリン酸、ミード酸、ジホモ−γ−リノレン酸、エイコサトリエン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、エイコサテトラエン酸、アドレン酸、ボセオペンタエン酸、エイコサペンタエン酸、オズボンド酸、鰯酸、テトラコサノールペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、ニシン酸、これらの酸の塩、およびこれらの混合物からなる群から選択され、好ましくは、前記不飽和脂肪酸はオレイン酸またはリノール酸である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記元素状鉄が、5nm〜10μm、好ましくは10nm〜2μm、より好ましくは30nm〜500nmの範囲の体積粒径中央値d50を有する微粒子粉末鉄である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法が、ステップc)で得られた表面反応炭酸カルシウムを少なくとも1種の追加の薬剤としての疎水化剤で処理するさらなるステップd)を含み、好ましくは、前記疎水化剤が、C4〜C24の炭素原子の合計量を有する脂肪族カルボン酸、置換基中に少なくともC2〜C30の炭素原子の合計量を有する直鎖、分岐、脂肪族および環状基から選択される基で単一置換された無水コハク酸からなる一置換無水コハク酸、1種または複数のリン酸モノエステルおよび1種または複数のリン酸ジエステルのリン酸エステル混合物、ポリ水素シロキサン、不活性のシリコーンオイル、好ましくはポリジメチルシロキサン、脂肪族脂肪アルデヒドおよびこれらの混合物、からなる群より選択される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法が、ステップc)またはd)で得られた表面反応炭酸カルシウムを、好ましくはワックスを用いて、より好ましくはパラフィンワックスを用いて、封入するさらなるステップe)を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 処理された表面反応炭酸カルシウムであって、
a)表面反応炭酸カルシウムであって、前記表面反応炭酸カルシウムが天然の粉砕炭酸カルシウムまたは沈降炭酸カルシウムと二酸化炭素および1種または複数のH3O+イオンドナーとの反応生成物であるか、または請求項2または3のいずれか1項で定義の通りであり、前記二酸化炭素が前記H3O+イオンドナー処理によりインサイツ形成されおよび/または外部源から供給される、表面反応炭酸カルシウム、および
b)前記表面反応炭酸カルシウムの少なくとも一部の表面上に処理層として位置する、および/または前記表面反応炭酸カルシウムの細孔の少なくとも一部中に細孔フィラーとして充填される処理剤を含み、
iii)前記処理層または前記細孔フィラーが、アスコルビン酸および/またはその塩、没食子酸および/またはその塩、不飽和脂肪酸および/またはその塩、元素状鉄、鉄(II)塩、鉄(II)含有酸化物、鉄(II、III)含有酸化物およびこれらの混合物、または請求項7または8で定義の通りのもの、および/またはこれらの反応生成物からなる群より選択される処理剤からなり、
iv)前記表面反応炭酸カルシウムの合計表面積上のまたは細孔中の前記処理剤の合計重量が、ステップa)の表面反応炭酸カルシウムを基準にして、0.01〜40mg/m2である、処理された表面反応炭酸カルシウム。 - 前記表面反応炭酸カルシウムの合計表面積上のまたは細孔中の前記処理剤の合計重量が、0.01〜40mg/m2、好ましくは0.1〜20mg/m2、最も好ましくは0.2〜15mg/m2である、請求項11に記載の処理された表面反応炭酸カルシウム。
- 0.05〜100mg/g、好ましくは、0.1〜60mg/g、より好ましくは、0.2〜40mg/gの範囲の吸湿感受性を有する、請求項11または12に記載の処理された表面反応炭酸カルシウム。
- 少なくとも1種の追加の薬剤としての、前記処理された表面反応炭酸カルシウムを少なくとも部分的に被覆し、または前記処理された表面反応炭酸カルシウムの細孔の少なくとも一部に充填される疎水化剤を含み、好ましくは、前記疎水化剤は、C4〜C24の炭素原子の合計量を有する脂肪族カルボン酸および/またはその塩反応生成物、置換基中に少なくともC2〜C30の炭素原子の合計量を有する直鎖、分岐、脂肪族および環状基から選択される基で単一置換された無水コハク酸からなる一置換無水コハク酸および/またはその塩反応生成物、1種または複数のリン酸モノエステルおよび/またはその反応生成物および1種または複数のリン酸ジエステルおよび/またはその塩反応生成物のリン酸エステル混合物、ポリ水素シロキサンおよびその塩反応生成物、不活性のシリコーンオイル、好ましくはポリジメチルシロキサン、脂肪族脂肪アルデヒドおよび/またはその塩反応生成物およびこれらの混合物、からなる群より選択される、請求項11〜13のいずれか1項に記載の処理された表面反応炭酸カルシウム。
- 前記合計表面積上のまたは細孔中の少なくとも1種の疎水化剤の合計重量が、0.001〜10mg/m2である、請求項14に記載の処理された表面反応炭酸カルシウム。
- 請求項11〜15のいずれか1項で定義の処理された表面反応炭酸カルシウムの酸素捕捉剤としての使用。
- ポリマー組成物、コーティング、好ましくはペーパーまたはポリマーコーティング、より好ましくはペーパーコーティング、食品用途、フィルターおよび/または化粧品用途、好ましくは食品用途、より好ましくは食品包装用途における、請求項16に記載の使用。
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