JP5296278B2 - 処理された新規な製紙用填料または顔料または鉱物、特に天然CaCO3を含有する顔料、その製造方法及びそれらを含有する組成物とその用途 - Google Patents
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Description
(a)該懸濁液は、天然炭酸塩と、該炭酸塩とCO2ガスとの1種または複数の反応生成物と、該炭酸塩と1種または複数の中強度から高強度のH3O+イオン供与体との1種または複数の反応生成物を含有する;
(b)該懸濁液は20℃で測定して7.5を上回るpHを有している。
−Sedigraph 5100TM装置において沈降法で測定した平均粒径が50−0.1ミクロンの範囲である;
−ISO9277標準規格法で測定したBET比表面積が15m2/g−200m2/gの範囲である。
−Sedigraph 5100TM装置において沈降法で測定した平均粒径が25−0.5ミクロンの範囲である;
−ISO9277標準規格法で測定したBET比表面積が20m2/g−80m2/g、特に30m2/g−60m2/gの範囲である。
(a)1種または複数の中強度から高強度のH3O+イオン供与体による処理を行う段階;
(b)段階(a)に組込まれた部分であるかまたは段階(a)と同時または段階(a)後に行われるCO2ガスによる処理段階;及び、
(c)塩基不添加の場合には段階(a)及び(b)の終了後の1−10時間、好ましくは1−5時間の範囲の時間内に、塩基添加の場合には段階(a)及び(b)の終了直後に、20℃で測定したpH値を7.5を上回る値に上昇させる段階。段階(c)は方法の最終段階である。
本実施例は本発明の例証であり、低固形分スラリーの処理に関する。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の75重量%が直径1μ未満となるような粒度の濾過ケーキ形態のノルウェー産大理石型天然炭酸カルシウム5kg(乾燥顔料として計算)を100リットル容器で固形分10重量%のスラリーが得られるまで蒸留水で希釈した。次に、こうして形成されたスラリーを2分間500rpmで撹拌下に20℃でH3O+0.20モル/モルCaCO3に相当する10重量%硫酸溶液により処理した。15分後に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が約1:0.15となるように50mbarの過圧下に5時間炭酸カルシウム懸濁液にCO2をバブリングした。
相対湿度50%(±3)
温度23℃(±1)
に対応するように紙の試験気候を設定した。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは7.6であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で120μmであり、厚みを112μmにすると70g/m2となる。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の75重量%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石型濾過ケーキ3kg(乾燥顔料として計算)を固形分10重量%のスラリー形態とし、10リットルガラス反応器で撹拌下に温度20℃でH3O+0.15モル/モルCaCO3に相当する10重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が約1:0.1となるように約100mbarの過圧下に5時間スラリーにCO2をバブリングした。生成直後と1時間後、2時間後、3時間後、4時間後及び5時間後にpH値を測定した。低固形分スラリーからシートを形成した。顔料乾量に対して0.53重量%の比粘度0.75のポリアクリル酸ナトリウム型分散剤を加えると、固形分を47重量%まで上げることができた。
η=(ポリマー溶液の流下時間−NaCl溶液の流下時間)/(NaCl溶液の流下時間)。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から3時間後にスラリーのpHは7.5であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で123μmであり、厚みを113μmにすると68.9g/m2となる。
不透明度はDIN規格53146に従い、Data Color Elrepho 2000型分光光度計によりシートで紙の不透明指数として測定した。
−本発明の試験サンプルの白色度:89.6、
−本発明の試験サンプルの不透明度:89.4、
−対照(非処理)サンプルの白色度:88.4、
−対照(非処理)サンプルの不透明度:86.4。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の75重量%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石型濾過ケーキ75g(乾燥顔料として計算)を固形分10重量%のスラリー形態とし、ガラス反応器で温度20℃でH3O+0.25モル/モルCaCO3に相当する10重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が約1:0.05となるように大気圧下に5時間スラリーにCO2をバブリングした。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは7.7であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で119μmであり、厚みを113μmにすると71.1g/m2となる。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の63重量%が直径1μ未満となるような粒度のフィンランド産大理石型炭酸カルシウム1kg(乾燥顔料として計算)に比粘度0.54のポリアクリル酸ナトリウム0.55重量%を加えて固形分75%に湿式粉砕し、固形分45重量%のスラリー濃度まで希釈し、温度20℃でH3O+0.15モル/モルCaCO3に相当する10重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が1:0.1となるように約100mbarの過圧下に5時間スラリーにCO2をバブリングした。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から2時間後にスラリーのpHは7.6であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で116μmであり、厚みを113μmにすると72.9g/m2となる。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の75重量%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石型炭酸カルシウム75g(乾燥顔料として計算)を固形分10重量%のスラリー形態とし、ガラス反応器で温度35℃でH3O+0.15モル/モルCaCO3に相当する10重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が1:0.05となるように大気圧下に5時間スラリーにCO2をバブリングした。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは7.8であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で118μmであり、厚みを113μmにすると71.8g/m2となる。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の75重量%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石型炭酸カルシウム75g(乾燥顔料として計算)を固形分10重量%のスラリー形態とし、ガラス反応器で温度45℃でH3O+0.30モル/モルCaCO3に相当する10重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が1:0.05となるように大気圧下に5時間スラリーにCO2をバブリングした。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から4時間後にスラリーのpHは7.9であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で118μmであり、厚みを113μmにすると71.8g/m2となる。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の65重量%が直径1μ未満となるような粒度の21.6重量%フィンランド産大理石型炭酸カルシウム36g(乾燥顔料として計算)を固形分4.8重量%(即ち高希釈度)のスラリー形態とし、ガラス反応器で温度35℃でH3O+0.32モル/モルCaCO3に相当する5重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が1:0.05となるように大気圧下に5時間スラリーにCO2をバブリングした。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から6時間後にスラリーのpHは7.5であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で121μmであり、厚みを113μmにすると70.0g/m2となる。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の65重量%が直径1μ未満となるような粒度の75.0重量%フィンランド産大理石型炭酸カルシウム3750g(乾燥顔料として計算)を固形分20重量%のスラリー形態とし、ガラス反応器で温度60℃でH3O+0.5モル/モルCaCO3に相当する5重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が1:0.1となるように大気圧下に2時間スラリーにCO2をバブリングした。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から6時間後にスラリーのpHは7.8であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で132μmであり、厚みを113μmにすると64.2g/m2となる。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の65重量%が直径1μ未満となるような粒度の21.6重量%フィンランド産大理石型炭酸カルシウム36g(乾燥顔料として計算)を固形分4.8重量%のスラリー形態とし、ガラス反応器で温度45℃でH3O+0.32モル/モルCaCO3に相当する5重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が1:0.05となるように大気圧下に5時間スラリーにCO2をバブリングした。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から8時間後にスラリーのpHは8.1であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で126μmであり、厚みを113μmにすると67.1g/m2となる。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の65重量%が直径1μ未満となるような粒度の21.6重量%フィンランド産大理石型炭酸カルシウム36g(乾燥顔料として計算)を固形分4.8重量%のスラリー形態とし、ガラス反応器で温度90℃でH3O+0.32モル/モルCaCO3に相当する5重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が1:0.05となるように大気圧下に5時間スラリーにCO2をバブリングした。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から2時間後にスラリーのpHは7.5であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で125μmであり、厚みを113μmにすると67.7g/m2となる。
Micromeritics社のSedigraph 5100で測定した場合に粒子の65重量%が直径1μ未満となるような粒度の28.6重量%カララ産大理石型炭酸カルシウム3600kg(乾燥顔料として計算)を固形分24.8重量%のスラリー形態とし、高さ12mの40m3反応器で温度55℃でH3O+0.30モル/モルCaCO3に相当する10重量%リン酸溶液により処理した。次に、懸濁液容量:CO2ガス容量比が約1:5となるように1.2barの過圧下に内部CO2の再循環と反応器底へのCO2注入により5時間スラリーにCO2をバブリングした。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは7.7であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で126μmであり、厚みを113μmにすると67.3g/m2となる。
本試験は本発明の例証であり、非処理填料を低濃度で加えた塗工スラリーと、本発明により処理した填料を低濃度で加えた塗工スラリーを使用してプラスチック支持体に種々の坪量で塗工する例に関する。
−従来の塗工では、紙の厚みは4.78g/m2で81.19までしか増加しない。
−本発明の組成物を塗工すると、紙の厚みは著しく増加し、4.28g/m2で95.19に達する。
本試験は本発明の例証であり、Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の65%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石型炭酸カルシウム濾過ケーキ150g(乾量)を使用し、比粘度0.75のポリアクリル酸ナトリウム0.5乾量%を加え、水で20%まで希釈した。次に、ガラス反応器で製剤1リットルを調製し、70℃に加熱した。H3O+0.507モル/モルCaCO3に相当する量の10%水溶液形態の塩酸を1時間滴下した。次に、得られた生成物を内部CO2の再循環と反応器底へのCO2注入により更に30分間反応させた後、2個の回転シリンダーでpHを7.6にして水平位置で保存した。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは7.6であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で120μmであり、厚みを114μmにすると71.2g/m2となる。
本試験は本発明の例証であり、Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の65%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石型炭酸カルシウム濾過ケーキ150g(乾量)を使用し、比粘度0.75のポリアクリル酸ナトリウム0.5乾量%を加え、水で20%まで希釈した。次に、ガラス反応器で製剤1リットルを調製し、70℃に加熱した。H3O+0.335モル/モルCaCO3に相当する量の10%水溶液形態の蓚酸と結晶水2モル(2H2O)を1時間滴下した。
次に、生成物を内部CO2の再循環と反応器底へのCO2注入により更に30分間反応させ、2個の回転シリンダーでpHを7.7にして水平位置で保存した。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは8.0であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で121μmであり、厚みを114μmにすると70.4g/m2となる。
本実施例は高固形分スラリーの処理に関する。
従来技術の例証である本試験では、
−Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の75%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石750g(乾量)と、
−Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の45%が直径2μ未満となるような粒度のフィンランド産タルク250g(乾量)と、
−アクリル酸90重量%と25モルエチレンオキシドを含むメタクリル酸トリスチリルフェノール10重量%からなるアクリル結合剤5g(乾量)と、
−固形分65%の水性組成物を形成するために必要な量の水を撹拌下にミキサーに導入することにより水性組成物を調製した。
従来技術の例証である本試験では、試験1と同一手順を使用し、Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の63%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石の固形分77.5%水性懸濁液から坪量75g/m2の紙シートを作製した。
従来技術の例証である本試験では、試験1と同一手順を使用し、Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の75%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石型濾過ケーキの固形分67.2%水性懸濁液に比粘度0.75のポリアクリル酸ナトリウム0.5乾量%を加え、坪量75g/m2の紙シートを作製した。
本発明の例証である本試験では、流動層ミキサー(Lodige装置)でタルク25乾量%とノルウェー産大理石由来CaCO375乾量%の混合物である試験15の組成物4000gを固形分59.4%の懸濁液形態で調製し、H3O+0.15モル/モルCaCO3に相当する量の20%水溶液形態のリン酸を45分間滴下した。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは7.8であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で118μmであり、厚みを116μmにすると73.9g/m2となる。
本発明の例証である本試験では、流動層ミキサー(Lodige装置)でノルウェー産大理石由来炭酸カルシウムである試験16の組成物3290gを固形分75.8%のスラリー形態で調製し、H3O+0.5モル/モルCaCO3に相当する量の20%水溶液形態のリン酸を2時間滴下した。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から7時間後にスラリーのpHは7.6であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で130μmであり、厚みを115μmにすると66.5g/m2となる。
本発明の例証である本試験では、Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の75%が直径1μ未満となるような粒度であり、非分散状態で所定の性質をもち、濾過ケーキ形態のノルウェー産大理石型炭酸カルシウム1600gと、上記試験18により得られた固形分52.8%(上記参照)の別の炭酸塩400gの混合物を流動層装置(Lodige装置)で30分間剪断後、比粘度0.75のポリアクリル酸ナトリウムである分散剤0.5乾量%を加えて分散させた後、濃度を60%に調節した。次に、生成物を2個の回転シリンダーでpHを8.5にして水平位置で保存した。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは8.5であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で118μmであり、厚みを114μmにすると72.2g/m2となる。
本発明の例証である本試験では、Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の65%が直径1μ未満となるような粒度であり、非分散状態で濾過ケーキ形態のノルウェー産大理石型炭酸カルシウム1200gと、上記試験18により処理した固形分52.8%の別の炭酸塩300gを水の存在下に剪断し、濃度60%とした。流動層ミキサー(Lodige装置)で30分間剪断後、Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の35%が直径1μ未満となるような粒度であり、アクリルコポリマー型結合剤1.2%で予め処理しておいたフィンランド産タルク500gと水を加え、濃度60%とした。流速100ml/分でCO2注入下に更に30分間剪断した後、比粘度0.75のポリアクリル酸ナトリウム0.5乾量%を加えて分散させた。次に、生成物を2個の回転シリンダーでpHを8.4にして水平位置で保存した。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは8.5であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で116μmであり、厚みを114μmにすると73.5g/m2となる。
本発明の例証である本試験では、前記試験に従って得られたスラリーに流速100ml/分でCO2を5時間導入後、得られた生成物を2個の回転シリンダーでpHを8.1にして水平位置で保存した。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは8.1であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で117μmであり、厚みを114μmにすると73.1g/m2となる。
本発明の例証である本試験では、Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の65%が直径1μ未満となるような粒度のノルウェー産大理石由来炭酸カルシウム6000gを流動層ミキサー(Lodige装置)で固形分77.8%の分散液又はスラリー形態で調製し、水で濃度75.7%まで希釈した。20%水溶液形態のリン酸によりH3O+0.15モル/モルCaCO3を45分間滴下した。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から3時間後にスラリーのpHは7.6であり、1週間後には7.6、4週間後には7.8であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定は以下のように行った。
−試験サンプル:75g/m2で119μmであり、厚みを115μmにすると72.2g/m2となる。
−試験サンプル:75g/m2で119μmであり、厚みを115μmにすると72.2g/m2となる。
本試験は本発明の例証であり、Silverson型ローター/ステーターミキサーにより炭酸ガスを再循環させた。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後にスラリーのpHは7.7であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で126μmであり、厚みを117μmにすると69.6g/m2となる。
本試験は本発明の例証であり、「塗工破片」処理に関する。
試験天然炭酸カルシウムの処理終了から5時間後に「塗工破片」スラリーのpHは7.6であり、酸に対して安定でないことが判明した。
厚み測定結果は以下の通りであった。
−試験サンプル:75g/m2で123μmであり、厚みを115μmにすると70.1g/m2となる。
本発明の例証である本試験では、流動層ミキサー(Lodige装置)でノルウェー産大理石由来炭酸カルシウムである試験16の組成物447kgを固形分75.8%のスラリー形態で調製し、H3O+0.3モル/モルCaCO3に相当する量の20%水溶液形態のリン酸を2時間滴下した。
−試験サンプル:75g/m2で119μmであり、厚みを114μmにすると71.8g/m2となる。
−顔料添加率25%の試験サンプル:2.54kmであり、75g/m2では非処理サンプルに比較して裟断長が14.4%増加することが判明した。
本発明の例証である本試験では、Sedigraph 5100で測定した場合に粒子の僅か40%が直径1μ未満となるような粒度の試験16の組成物447kgを流動層ミキサー(Lodige装置)で固形分75.8%のノルウェー産大理石由来炭酸カルシウムスラリー形態で調製し、20%水溶液形態のリン酸によりH3O+0.3モル/モルCaCO3を2時間滴下した。
−試験サンプル:75g/m2で121μmであり、厚みを114μmにすると70.7g/m2となる。
−顔料添加率25%の試験サンプル:2.48kmであり、75g/m2では非処理サンプルに比較して裂断長が8.7%増加することが判明した。
−試験13の対照の7g/m2塗工紙の厚み:56μm、
−本発明による本試験の7g/m2塗工紙の厚み:59μm、
−試験13の対照の7g/m2塗工厚:3μm、
−本試験の7g/m2塗工厚:6μm。
この実施例は、紙の填料として使用される、処理した又は処理していない、炭酸カルシウムのインクジェットプリンターでの使用に関する。
相対湿度 50%(±3)
温度 23℃(±1)
厚さは、試験圧(「test print」)が10N/cm2に達するマイクロメーターを使用してドイツ規格DIN EN 20534に従って測定する。試験結果は、10回の測定の平均値を計算して決定する。結果はマイクロメートルで表わす。対照は、填料の量は同じであるが処理を行なわず、75g/m2で同じセルロース「バッチ」(同じロット)を用いて、平行して同じように製造された紙である。
a)顔料:
この実施例におけるように、天然炭酸カルシウムによる処理の12時間後、スラリー(ペースト)のpHは7.2であり、これは酸に対する安定性が全くないことを意味する。
厚さの測定結果は次の通りである:
−出発サンプルである対照に関して:75g/m2で112ミクロン。
−試験サンプルに関して:75g/m2で120ミクロンであり、これを112ミクロンの厚さに換算すると70g/m2に等しい。
先行技術の製品(該当図B)と本発明に従ったこの被験製品(該当図A)を比較して、EPSONTM Stylus COLOR 500TM商標のインクジェットプリンターでインクジェット印刷を実施すると、本発明に従った印刷がはるかに鮮明であることが認められる。
この実施例は、紙のアート加工として使用される、処理した又は処理していない、炭酸カルシウムのインクジェットプリンターでの使用に関する。
上記の試験27と同じプロトコールを使用する、すなわち、実験用コーター(塗工機)(DixonTMのHelicoaterTM)を使用して、厚さ53μm、32.9g/m2±0.39%の坪量の、木を主成分とする紙に被験サンプルをコーティングする。
相対湿度 50%(±3)
温度 23℃(±1)
厚さは、試験圧(「test print」)が10N/cm2に達するマイクロメーターを使用してドイツ規格DIN EN 20534に従って測定する。試験結果は、10回の測定の平均値を計算して決定する。結果はマイクロメートルで表わす。対照は、填料の量は同じであるが処理を行わず、75g/cm2で同じセルロース「バッチ」(同じロット)を用いて、平行して同じように製造された紙である。
a)顔料:
この実施例におけるように、天然炭酸カルシウムによる処理の12時間後、スラリー(ペースト)のpHは7.2であり、これは酸に対する安定性が全くないことを意味する。
厚さの測定結果は次の通りである:
−出発サンプルである対照に関して:75g/m2で112ミクロン。
−試験サンプルに関して:75g/m2で120ミクロンであり、これを112ミクロンの厚さに換算すると70g/m2に等しい。
この実施例は、紙の填料として使用される、粗粒子であるが高い比表面積を有する、処理した又は処理していない炭酸カルシウムの使用に関する。
実施例5A、20%リン酸:
a)顔料:
−電子顕微鏡下での肉眼検査法によって分析した粒子の平均直径:7マイクロメートル
−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):38.5m2/g。
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で113μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で133μmであり、これを113μmの厚さに換算すると63.7g/m2に等しい。
a)顔料:
−電子顕微鏡下での肉眼検査法によって分析した粒子の平均直径:9マイクロメートル
−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):44.2m2/g。
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で113μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で139μmであり、これを113μmの厚さに換算すると61.0g/m2に等しい。
a)顔料:
−電子顕微鏡下での肉眼検査法によって分析した粒子の平均直径:13マイクロメートル
−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):58.4m2/g。
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で113μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で152μmであり、これを113μmの厚さに換算すると55.7g/m2に等しい。
この実施例は、本発明に従った製品を連続的に製造する方法、及び紙の填料として使用される、粗粒子であるが高度のBET比表面積を有する、処理した又は処理していない炭酸カルシウムの使用に関する。
実施例6A、10.0%リン酸:
a)顔料:
スラリーの濃度:7.8%
−MicromeriticsTM社のSedigrah 5100TMを用いて測定したした粒子の平均直径:1.7マイクロメートル
−BET比表面積(ISO 9277規格めBET式に従って測定した):36.0m2/g。
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で113μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で123μmであり、これを113μmの厚さに換算すると68.9g/m2に等しい。
a)顔料:
スラリーの濃度:7.8%
−電子顕微鏡下での肉眼検査法によって分析した粒子の平均直径:12マイクロメートル
−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):49.9m2/g。
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で113μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で135μmであり、これを113μmの厚さに換算すると62.8g/m2に等しい。
a)顔料:
スラリーの濃度:17.9%
−電子顕微鏡下での肉眼検査法によって分析した粒子の平均直径:12マイクロメートル−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):45.7m2/g。
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で113μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で158μmであり、これを113μmの厚さに換算すると53.6g/m2に等しい。
この実施例は、本発明に従った製品の連続的製造方法、及び紙の填料として使用される、粗粒子であるが高いBET比表面積を有する、処理した又は処理していない炭酸カルシウムの使用に関する。
a)顔料:
スラリーの濃度:8.9%
−MicromeriticsTM社のSedigrah 5100TMを用いて測定したした粒子の平均直径:1.9マイクロメートル
−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):39.1m2/g。
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で113μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で123μmであり、これを113μmの厚さに換算すると68.8g/m2に等しい。
この実施例は、紙の填料として使用される、処理した又は処理していない、炭酸カルシウム混合物の使用に関する。
粒子の65重量%が、MicromeriticsTM社のSedigrah 5100TMによって測定したとき1マイクロメートル未満の直径を持つような粒径分布の、8.4m2/g(ISO 9277規格のBET式に従って測定した)のBET比表面積を有する、天然ノルウェー大理石炭酸カルシウム、乾燥顔料ベースで計算して0.6kgを、20%の乾燥物質濃度の分散又はスラリーの形態で希釈し、その後1リットルの容器中で10.2重量%の乾燥物質濃度のスラリーが得られるまで水で希釈する。次にそのようにして形成されたスラリーを、撹拌しながら60℃で1時間、10重量%の70%リン酸溶液で処理する。1時間後、炭酸カルシウム懸濁液中にCO2を30分間通過させる。
実施例7A、処理した顔料100%
a)顔料:
−粒子の21重量%が、MicromeriticsTM社のSedigrah 5100TMを用いて測定したとき1マイクロメートル未満の直径を持つような粒径分布、
−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):44.5m2/g
b)紙:
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で115μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で162μmであり、これを115μmの厚さに換算すると52.2g/m2に等しい。
a)顔料:
−粒子の63重量%が、MicromeriticsTM社のSedigrah 5100TMを用いて測定したとき1マイクロメートル未満の直径を持つような粒径分布、
−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):15.5m2/g
b)紙:
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で115μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で124μmであり、これを115μmの厚さに換算すると69.5g/m2に等しい。
a)顔料混合物:
−粒子の60.0重量%が、MicromeriticsTM社のSedigrah 5100TMを用いて測定したとき1マイクロメートル未満の直径を持つような粒径分布
−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):20.0m2/g
b)紙:
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で115μm
−試験サンプルに関して:75g/m2で130μmであり、これを115μmの厚さに換算すると66.3g/m2に等しい。
a)顔料混合物:
−粒子の42.0重量%が、MicromeriticsTM社のSedigrah 5100TMを用いて測定したとき1マイクロメートル未満の直径を持つような粒径分布
−BET比表面積(ISO 9277規格のBET式に従って測定した):28.0m2/g。
厚さの測定は次の通りである:
−出発サンプルである対照(処理していない填料)に関して:75g/m2で115μm。
−試験サンプルに関して:75g/m2で137μmであり、これを115μmの厚さに換算すると62.9g/m2に等しい。
この実施例は、処理した又は処理していない炭酸カルシウムの塗料における使用に関する。
1m3のディスパーザー(disperseur)において、3000回転/分で撹拌しながら添加剤と顔料を水に10分間分散させ、その後速度を1000回転/分に落として、ラテックスを加える。さらに10分間分散させる。
白さ(DIN 53140) (対照)
18%TiO2 15.3%TiO2 12.6%TiO2
(液体の厚さ300μm)
白色でのRy 90.8% 91.1% 91.2%
黒色でのRy 89.2% 89.6% 89.7%
乳白皮(ISO 3814)98.3% 98.4% 98.4%
黒色でのRy/白色でのRy・100
対照の白さと乳白度は、−15%及び−30%のTiO2顔料を含む本発明の2つの試験と同じである。
乾燥フィルムの厚さ 104μm 113μm 112μm
乾燥フィルムの重量 177g/m2 166g/m2 163g/m2
この試験において、対照として104μmの厚さを作製するために本発明に従った炭酸カルシウムのフィルムの重量は、177g/m2に対してそれぞれ153g/m2と151g/m2であることが認められ、塗料の厚さを104μmの共通値にするとそれぞれ24g/m2と26g/m2又は塗料の重量の13.5%と14.7%の差が得られ、これは環境的見地から重要な節約を意味する。
Claims (62)
- 水性懸濁液であって、
(1)1以上の顔料、充填剤、填料または鉱物、及び
(2)該懸濁液のレオロジーを安定させる分散用ポリマーを任意に含有しており、ここで
(a)該成分(1)は、天然炭酸塩、前記炭酸塩とCO2ガスとの1種もしくは複数の反応生成物、及び前記炭酸塩と1種または複数の中強度から高強度のH3O+イオン供与体との1種もしくは複数の反応生成物を含有しており、ここで該高強度のH3O+イオン供与体は、22℃で0以下のpKa値を有する複数の酸からなる群から選択され、該中強度のH3O+イオン供与体は、22℃で0−2.5の範囲のpKa値を有する複数の酸からなる群から選択される、
(b)前記懸濁液が20℃で測定して7.5を上回るpHを有している、
(c)該成分(1)は、ISO9277標準規格法で測定して5m2/g−200m2/gの範囲のBET比表面積を有している、
水性懸濁液。
- 天然炭酸塩が、天然炭酸カルシウムである請求項1に記載の水性懸濁液。
- 高強度のH3O+イオン供与体が、塩酸、硫酸およびそれらの混合物からなる群から選択され、中強度のH3O+イオン供与体がH2SO3、HSO4 −、H3PO4、シュウ酸およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項1又は請求項2に記載の水性懸濁液。
- CaCO3のモル数に対する1種もしくは複数の中強度から高強度のH3O+イオン供与体のモル量が合計で0.1−2の範囲である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の水性懸濁液。
- 顔料、填料または鉱物が以下の特性値、即ち、
−Sedigraph 5100TM装置において沈降法で測定して50−0.1マイクロメートルの範囲の平均粒径、
−ISO9277標準規格法で測定して15m2/g−200m2/gの範囲のBET比表面積、
を有している請求項1乃至4のいずれか1項に記載の水性懸濁液。
- 顔料、填料または鉱物が以下の特性値、即ち、
−Sedigraph 5100TM装置において沈降法で測定して7−0.7マイクロメートルの範囲の平均粒径、
−ISO9277標準規格法で測定して30m2/g−60m2/gの範囲のBET比表面積、
を有している請求項5に記載の水性懸濁液。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の水性懸濁液の乾燥によって得られる乾燥状態の顔料、填料または鉱物。
- 天然炭酸塩を含有する水性懸濁液の形態の顔料、填料または鉱物を処理する方法であって、該顔料、填料または鉱物を1種または複数の中強度から高強度のH3O+イオン供与体とCO2ガスとの組合せによって処理し、ここで、該高強度のH3O+イオン供与体は、22℃で0以下のpKa値を有する複数の酸からなる群から選択され、該中強度のH3O+イオン供与体は、22℃で0−2.5の範囲のpKa値を有する複数の酸からなる群から選択され、ここで該顔料、填料または鉱物はISO9277標準規格法で測定して5m2/g−200m2/gの範囲のBET比表面積を有しており、
前記懸濁液が20℃で測定して7.5を上回るpHを有している方法。
- 請求項8に記載の方法であって、
CO2ガスが外部CO2源から供給されるか、リサイクルCO2によって供給されるか、処理に使用される中強度から高強度のH3O+イオン供与体と同じかまたは異なる中強度から高強度のH3O+イオン供与体の連続添加によって供給されるか、またはCO2過圧によって供給される方法。
- 請求項8に記載の方法であって、方法が以下の3段階、即ち、
(a)1種または複数の中強度から高強度のH3O+イオン供与体による処理段階と、
(b)段階(a)に組込まれているかまたは段階(a)と同時もしくは段階(a)後に行われるCO2ガスによる処理段階と、
(c)塩基不添加の場合には段階(a)及び(b)の終了後の1−10時間の範囲の時間内に、塩基添加の場合には段階(a)及び(b)の終了直後に、20℃で測定したpHを7.5を上回る値に上昇させる段階、とから成り、段階(c)が方法の最終段階である方法。
- 請求項10に記載の方法であって、段階(a)と(b)とを複数回繰返す方法。
- 請求項10又は請求項11に記載の方法であって、処理段階(a)及び(b)において20℃で測定したpHが3−7.5の範囲であり、処理温度が5℃−90℃の範囲である方法。
- 請求項10乃至12のいずれか1項に記載の方法であって、懸濁液中のCO2ガスの濃度は、容量比に換算した(懸濁液容量:CO2ガス容量)比が1:0.05−1:20の範囲、段階(a)では1:1−1:20の範囲、段階(b)では1:0.05−1:1の範囲となる濃度である、方法。
- 請求項13に記載の方法であって、懸濁液中のCO2ガスの濃度は、容量比に換算した(懸濁液容量:CO2ガス容量)比が1:0:05−1:10の範囲、段階(a)では1:0.5−1:10の範囲、段階(b)では1:0.05−1:1の範囲となる濃度である、方法。
- 請求項10乃至14のいずれか1項に記載の方法であって、処理段階(b)の持続時間が1−10時間の範囲である方法。
- 請求項8乃至15のいずれか1項に記載の方法であって、天然炭酸塩を含有する顔料、填料または鉱物が、天然炭酸塩、ドロマイト含有炭酸塩、前記炭酸塩とタルクとの混合物、前記炭酸塩とカオリンとの混合物、並びに前記炭酸塩と酸化チタンTiO2、酸化マグネシウムMgO、及び/又はその他の製紙工業で公知の中強度から高強度のH3O+イオン供与体に対して不活性な鉱物との混合物からなる群から選択される方法。
- 請求項16に記載の方法であって、天然炭酸カルシウムが大理石、方解石、白亜またはこれらの混合物である方法。
- 請求項8乃至17のいずれか1項に記載の方法であって、1種または複数の高強度H3O+イオン供与体が塩酸または硫酸であり、及び、1種または複数の中強度H3O+イオン供与体がH2SO3、HSO4 −、H3PO4及びシュウ酸から選択される方法。
- 請求項10に記載の方法であって、第3段階(c)の処理後に分散剤を添加し、任意に再濃縮段階を使用する方法。
- 天然炭酸塩を含有する複数の顔料、填料または鉱物の水性懸濁液であって、請求項8乃至19のいずれか1項に記載された方法によって得られる水性懸濁液。
- 請求項20に記載の水性懸濁液であって、天然炭酸塩を含有する顔料、填料または鉱物が、天然炭酸塩、ドロマイト含有炭酸塩、前記炭酸塩とタルクとの混合物、前記炭酸塩とカオリンとの混合物、並びに前記炭酸塩と酸化チタンTiO2、酸化マグネシウムMgO及び/又はその他の製紙工業で公知の中強度から高強度のH3O+イオン供与体に対して不活性な鉱物との混合物からな群から選択される水性懸濁液。
- 請求項20又は請求項21に記載の水性懸濁液の乾燥によって得られる乾燥状態の顔料、填料または鉱物。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の少なくとも1つの水性懸濁液を含有する製紙用調合物。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の水性懸濁液を紙のシートに施用することを含む紙を塗工する方法。
- 紙の体質填料を用いて紙のシートを製造する方法であって、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の水性懸濁液を用いて紙のシートを造ることを含む方法。
- 紙のシートを製造する方法であって、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の水性懸濁液を紙のシートに、任意の順でコーティング及び含浸させ、ここで、該水性懸濁液は、紙の体質填料として作用し、そして、紙の表面のコーティング及び顔料着色用の調合物として作用する方法。
- 紙のシートを塗工する方法であって、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の水性懸濁液を紙のシートに、任意の順で、コーティング及び含浸させ、ここで、該水性懸濁液は、紙の体質填料として作用し、そして、紙の表面のコーティング及び顔料着色用の調合物として作用する方法。
- 製造された紙の一定表面積あたりの重量を3%−15%減少させることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の水性懸濁液を含む塗装。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の水性懸濁液を含む塗工。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を、紙又は板紙のシートの製造における濃厚紙料の製造段階、または希釈紙料の製造段階あるいはこれらの2つの段階で1回または複数回添加することを含む、紙または厚紙のシートの製造方法。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を、紙又は板紙のシートの製造段階におけるリサイクル白水、または同じくリサイクルされる“コーティング損紙”に添加することを含む紙または厚紙のシートの製造方法。
- 請求項20又は請求項21に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を、紙又は板紙のシートの製造段階におけるリサイクル白水、または同じくリサイクルされる“コーティング損紙”に添加することを含む、紙または厚紙のシートの製造方法。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を紙または厚紙のシートの製造段階において添加することを含む紙または厚紙のシートの製造方法であって、
該シートが木材のセルロース繊維から得られる方法。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を紙または厚紙のシートの製造段階において添加することを含む紙または厚紙のシートの製造方法であって、
該シートが木材繊維由来ではない繊維から得られる方法。
- 請求項31乃至35のいずれか1項に記載の方法によって得られる紙または厚紙。
- 請求項36に記載の紙または厚紙上にインクをディジタルプリントすることを含む、紙または厚紙の印刷方法。
- 天然カルシウムが大理石、方解石、白亜及びドロマイト含有炭酸塩からなる群から選択される、請求項1記載の水性懸濁液。
- CaCO3のモル数に対する1種もしくは複数の中強度から高強度のH3O+イオン供与体のモル量が合計で0.25−1の範囲である請求項4に記載の水性懸濁液。
- 顔料、填料または鉱物が、ISO9277標準規格法で測定して20m2/g−80m2/gの範囲のBET比表面積を有している、請求項1に記載の水性懸濁液。
- 顔料、填料または鉱物が、ISO9277標準規格法で測定して30m2/g−60m2/gの範囲のBET比表面積を有している、請求項1に記載の水性懸濁液。
- 顔料、填料または鉱物が以下の特性値、即ち、
−Sedigraph 5100TM装置において沈降法で測定して25−0.5マイクロメートルの範囲の平均粒径、
−ISO9277標準規格法で測定して20m2/g−80m2/gの範囲のBET比表面積、
を有している請求項5に記載の水性懸濁液。
- CO2ガスの圧力が0.05−5バールの範囲である請求項9に記載の方法。
- 請求項10に記載の方法であって、
(c)塩基不添加の場合には段階(a)及び(b)の終了後の1−5時間の範囲の時間内に、塩基添加の場合には段階(a)及び(b)の終了直後に、20℃で測定したpHを7.5を上回る値に上昇させ、段階(c)が方法の最終段階である方法。
- 処理温度が45℃から60℃の範囲である請求項12に記載の方法。
- (b)段階の処理の保持時間が2〜6時間である、請求項15に記載の方法。
- 請求項20又は請求項21に記載の少なくとも1つの水性懸濁液を少なくとも含む、紙の製造のための調合物。
- 請求項20又は請求項21に記載の水性懸濁液を紙のシート上に施用することを含む紙を塗工する方法。
- 紙の体質填料を用いた紙の製造方法であって、請求項20又は請求項21に記載の水性懸濁液を用いて紙のシートを製造することを含む、方法。
- 紙のシートを製造する方法であって、
請求項20又は請求項21に記載の水性懸濁液を紙のシートに、任意の順でコーティ及び含浸させ、ここで、該水性懸濁液は、紙の体質填料として作用し、そして、紙の表面のコーティング及び顔料着色用の調合物として作用する方法。
- 紙のシートを塗工する方法であって、
請求項20又は請求項21に記載の水性懸濁液を紙のシートに、任意の順でコーティング及び含浸させ、ここで、該水性懸濁液は、紙の体質填料として作用し、そして、紙の表面のコーティング及び顔料着色用の調合物として作用する方法。
- 請求項20又は請求項21に記載の水性懸濁液を含む塗装。
- 請求項20又は請求項21に記載の水性懸濁液を含む塗工。
- 請求項20又は請求項21に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を、紙または厚紙のシートの製造における濃厚紙料の製造段階、希釈紙料の製造段階またはこれらの2つの段階で1回または複数回添加する紙または厚紙のシートの製造方法。
- 請求項20又は請求項21に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を紙または厚紙のシートの製造段階におけるリサイクル白水、または同じくリサイクルされる“コーティング損紙”に添加する紙または厚紙のシートの製造方法。
- 該セルロース繊維が広葉樹または針葉樹である請求項34に記載の方法。
- 請求項20又は請求項21に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を紙または厚紙のシートの製造段階におけるリサイクル白水、または同じくリサイクルされる“コーティング損紙”に添加することを含む紙または厚紙のシートの製造方法。
- 請求項20又は請求項21に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を紙または厚紙のシートの製造段階において添加することを含む紙または厚紙のシートの製造方法であって、
該シートが木材のセルロース繊維から得られる方法。
- 請求項20又は請求項21に記載の懸濁液または請求項23に記載の調合物を紙または厚紙のシートの製造段階において添加することを含む紙または厚紙のシートの製造方法であって、
該シートが木材由来ではない繊維から得られる方法。
- 請求項54に記載の方法により得られた紙または厚紙。
- 請求項60に記載の紙または厚紙上へインクをディジタルプリントすることを含む紙または厚紙の印刷方法。
- 請求項20または21に記載の少なくとも1つの水性懸濁液を含む、紙製造用の調合物。
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