KR101278819B1 - 분해시 연소가능한 화석 탄소질 기체의 방출이 감소되는탄산염을 포함하는 무기 물질 및 이의 생산 방법 및 용도 - Google Patents

분해시 연소가능한 화석 탄소질 기체의 방출이 감소되는탄산염을 포함하는 무기 물질 및 이의 생산 방법 및 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄산염을 포함하는 신규 합성 무기 물질, 즉 연소가능한 화석 탄소질 연료의 배출 수준을 감소시키는 분해물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이의 뱃치식, 뱃치/연속식 또는 연속식 생산에서, 약학품, 동물용 또는 인간용 식료품, 또는 특히 종이의 제조, 벌크, 코팅 또는 임의의 기타 종이 표면 처리물의 생산을 위한 제지 산업 및 수성 또는 비수성 페인트, 플라스틱 재료, 예컨대 통기성 폴리에틸렌 필름 또는 인쇄 잉크에서의 용도에 관한 것이다.

Description

분해시 연소가능한 화석 탄소질 기체의 방출이 감소되는 탄산염을 포함하는 무기 물질 및 이의 생산 방법 및 용도{MINERAL MATERIALS CONTAINING CARBONATE WITH REDUCED EMISSION OF COMBUSTIBLE FOSSIL CARBONACEOUS GAS ON DECOMPOSITION THEREOF AND METHOD FOR PRODUCTION AND USE THEREOF}
본 발명은 탄산염을 포함하는 무기 물질 분야 (무기 충전제 및/또는 안료) 및 이의 적용 부문에 관한 것이다.
적용 부문, 특히 의약품 등의 제품을 포함하는 약학 분야, 인간용 또는 동물용 식료품 분야, 또는 제지 분야, 특히 종이의 제조, 충전제 또는 코팅, 또는 모든 종이의 기타 표면 처리, 수계 또는 비수계 페인트 분야, 플라스틱 및 특히 통기성 있는 폴리에틸렌 필름용 충전제 분야, 또는 인쇄 잉크 분야에서는 일반적으로 탄산염을 포함한 다양한 산물, 천연 또는 합성 무기 물질(충전제 및/또는 안료)을 생산하기 전, 생산하는 동안 또는 생산한 후에 사용한다.
이산화탄소의 대기 배출량을 줄이기 위한 환경 보호 및 온실 효과 방지 목적의 지구 기후 변화 협정서의 이산화탄소 대기 배출과 관련된 프로토콜이 1997년 12월 11일 쿄토에서 서명되었다.
석탄, 오일 또는 천연 가스의 연소로 발생된 대략 80 %의 이산화탄소, 및 산 업 부문의 글로벌 배출로 발생된 43 %의 이산화탄소의 배출을 감소시키기 위한 목적에 있어서, 본 출원인은, 수많은 연구 후, 첫째로 분석 하에 화석 연료 이산화탄소의 소량만을 배출하는 신규한 유형의 무기 물질(충전제 및/또는 안료), 둘째로 이의 합성 방법을 발견하였다.
상기 단계에서, 용어 화석 연료 이산화탄소란 출원인이 화석 에너지, 예컨대 석탄, 오일 또는 천연 가스의 연소, 또는 무기물의 하소에서 주로 생성되는 이산화탄소를 의미한다는 것을 유의해야 한다.
따라서, 본 발명은 탄산염을 포함하는 신규 합성 무기 물질, 즉 화석 연료 이산화탄소 배출 비율을 감소시키는 분해물에 관한 것이다.
또한, 뱃치식 공정, 캐스케이드 공정, 또한 달리 말하면 연속식 공정, 또는 연속-뱃치식 혼합 공정으로 신규한 무기 물질을 제조하고, 약학 분야, 인간용 또는 동물용 식료품 분야, 또는 특히 종이의 제조, 충전제 또는 코팅, 또는 기타 모든 종이 표면 처리 등의 다양한 분야, 수계 또는 비수계 페인트 분야, 특히 통기성 폴리에틸렌 필름 등의 플라스틱 분야, 또는 인쇄용 잉크 분야에서의 이의 용도에 관한 것이다.
당업자가 직면한, 즉 이산화탄소 대기 배출과 관련된 교토 프로토콜에 따른 문제점은 현재까지 종래 기술을 통해서는 출원인에 의해 충분하게 밝혀지지 않았다.
실제로 현재 출원인은 통상 "PCC"로서 공지되고, 침전 탄산칼슘으로도 알려진 합성 탄산칼슘의 합성과 관련된 특허를 100건 이상 알고 있다. 이러한 특허들은 천연 탄산칼슘의 하소, 및 방출된 이산화탄소의 재사용을 기초로 한 합성 탄산칼슘의 합성 방법, 또는 석탄, 오일 또는 천연 가스로부터 생성된 공급원, 즉 이산화탄소 및 석회의 반응을 기초로 한 방법을 본질적으로 기술하고 있다. 또한, 대부분은 이산화탄소의 공급원이 얻어진 최종 산물에 대해 영향을 주지 않는다는 것을 나타내고 있다.
따라서, 본 출원인은 화석 에너지의 연소에서 발생되고 탄소 14(14C)가 언급되지 않은 이산화탄소의 사용을 통하여 PCC의 합성을 개시한, 다수의 특허들 중 미국 특허 US 6 251 356, US 6 666 953, US 6 579 410, US 6 540 870, US 6 540 878, US 6 475 459, US 6 440 209, US 6 221 146, US 6 416 727 또는 문헌 WO 01/17905, EP 0 799 797, EP 1 222 146 또는 JP 08/252595를 언급할 수 있다.
또한, 이산화탄소 배출의 감소로 시작된 연구(Possibilities of reducing CO2 Emissions in the Finnish Forest Industry, S.Siitonen & P. Ahtila, Otaniemi 2002 published by Finnish Forest, Industries Federation, Helsinki 9/2002)는 석회 가마로부터 생성된 이산화탄소를 사용하여 PCC를 제조하고 방출된 이산화탄소의 양을 감소시키도록 당업자에게 제시하고 있다.
따라서, 화석 에너지의 연소로부터 발생한 이산화탄소의 배출을 감소시키기 위한 해법을 찾아야 하는 당업자에게는 최근 만족스러운 해결책이 없는 실정이다.
이러한 문제에 직면하여, 본 출원인은 예상 밖의 방식으로 고비율의 탄소 14(14C)를 갖는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질이 화석 연료 이산화탄소의 배출을 감소시킴으로써 쿄토 프로토콜에 만족시킬 수 있다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 고비율의 탄소 14 (14C)를 갖는 탄산염을 포함하는 신규 합성 무기 물질이다.
본 발명의 또다른 목적은 고비율의 탄소 14 (14C)를 갖는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법이다.
본 발명의 추가 목적은 상기 언급된 분야에 있어서 본 발명에 따른 합성 무기 물질의 용도이다.
본 발명의 전반에 걸쳐, 용어 무기 물질이란 출원인이 무기 안료 및/또는 무기 충전제를 의미한다는 것을 유의해야 한다.
따라서, 본 발명에 따른 고비율의 14C를 갖는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질은 14C에서 12C로의 탄소 핵 변환율이 g 당 및 시간 당 변환율 450 이상, 바람직하게는 변환율 700∼890, 더욱 바람직하게는 변환율 850∼890인 것을 특징으로 한다.
본 출원 및 청구 범위에 있어서, 합성 무기 물질의 14C에서 12C로의 탄소 핵 변환율은 핵 변환율을 측정하는 방법에 따라 계산되고, 이의 독자성은 샘플 제조 단계에 있다.
실제로, 지금까지 공지된 14C에서 12C로의 탄소 핵 변환율의 분석을 위한 종래 방법은 분석용 샘플을 연소 또는 하소에 의해 고온(대략 1000℃)에서 열분해한 후, 촉매 수소 첨가에 의해 원소 탄소 원자로 환원시키기 전에 저온에서 포집된 방출 이산화탄소의 회수로 이루어진 제조 단계에 기초하며, 13C/12C 및 15N/14N 동위원소, 및 또한 14C 동위원소의 조성은 질량 분광 광도계에 의해 측정된다.
하지만, 분석용 샘플의 열분해에 기초한 이러한 방법은 이산화탄소의 공급원을 분화시킬 수 없는데, 즉 유기상 및 무기상 또는 미네랄 상으로부터 생성된 탄소를 분화시킬 수 없는 것으로 나타난다.
따라서, 본 출원인은 특히 염산 등의 H3O+의 공여체, 또는 탄산, 예컨대 특히 인산보다 강하면서, 분석용 샘플의 무기상 또는 미네랄 상으로부터 생성된 탄소만을 사용할 수 있는 H3O+의 기타 공여체를 사용하여 이러한 샘플의 제조 단계를 특징으로 하는 핵 변환율의 측정 방법을 개발하였다. 본 발명에 따른 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 14C에서 12C로의 탄소 핵 변환율을 측정하는 방법은:
a) H3O+의 공여체, 바람직하게는 염산 또는 탄산, 예컨대 인산보다 강산인 H3O+의 임의의 공여체에 의한 샘플의 개시(attack)로 이루어진 샘플의 제조 단계,
b) 액체 질소의 온도에서 포집된 방출 이산화탄소의 회수 단계,
c) 철 촉매 수소 첨가에 의해 이산화탄소가 원소 탄소 원자(13C/12C/14C)로 환원되는 단계,
d) 시간 당 및 g 당 핵 변환율이 확립될 수 있도록 국제 기준 표준물과 비교하였을 때 13C/12C 및 15N/14N 및 14C 동위원소의 조성을 방사선학적으로 측정, 특히 질량 분광기에 의한 분석 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
핵 변환율을 측정하기 위한 바람직한 다수의 방법은 산 개시 단계 및 방출 이산화탄소의 회수 단계 사이에 단계 b)의 포집 온도보다 20℃∼30℃의 온도를 갖도록 포집 단계를 더 추가하여 샘플로부터 생성된 휘발성 화합물에 의한 임의의 오염을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 출원인은 본 발명의 목적을 형성하는 산물의 중요한 특징인 핵 변환율이 시간 당 및 g 당 450 이상의 변환율, 바람직하게는 700∼890의 변환율, 더욱 바람직하게는 850∼890의 변환율을 갖도록 기타 적당한 임의의 방법에 의해 측정될 수 있다는 점을 강조한다.
본 발명에 따른 분석용 샘플은 본 발명에 따른 탄산염을 포함하는 무기 물질로 이루어져 있고, 무기 물질을 포함하는 종이, 유기 화합물에 의해 처리된 탄산칼슘, 폴리비닐 클로라이드(PVC) 조성물, 유기 불순물을 갖는 탄산칼슘, 또는 임의의 기타 샘플일 수 있다.
특정 방식에 있어서, 본 발명에 따른 무기 물질의 탄산염은 1가 양이온 및/또는 2가 양이온 및/또는 3가 양이온, 또는 이의 혼합물을 갖는 탄산염 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
더욱 특정한 방식에 있어서, 본 발명에 따른 상기 무기 물질의 상기 1가 양이온 및/또는 2가 양이온 및/또는 3가 양이온은 멘델레예프 주기율표의 제1 주족 또는 제2 주족의 양이온 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
가장 특정한 방식에 있어서, 상기 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 또는 이의 혼합물 중에서 선택된다.
본 발명에 따른 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질은 바람직하게는 방해석형 또는 아라고나이트형 또는 바테라이트형의 결정질 구조를 갖는 탄산칼슘이거나, 또는 석회질형 구조의 탄산칼슘과 아라고나이트형 구조의 탄산칼슘 및/또는 바테라이트형 구조의 탄산칼슘의 혼합물이거나, 더욱 바람직하게는 방해석형 구조 및 아라고나이트형 구조의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
더욱 특정한 방식에 있어서, 상기 결정질 구조를 갖는 본 발명에 따른 상기 탄산칼슘은 표준 TAPPI T452 ISO 2470에 따라 측정한 TAPPI 백색도가 80 % 이상, 바람직하게는 90 % 이상, 더욱 바람직하게는 93 % 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 변법에 있어서, 본 발명에 따른 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질은 천연 및/또는 합성 실리카, 규산염, 예컨대 점토, 활석, 운모 중에서 선택되거나, 또는 수산화알루미늄, 황산염, 새틴 화이트, 인산염, 예컨대 브러사이트, 인산옥타칼슘 또는 수산화인회석, 또는 이의 혼합물 중에서 선택되는 다른 유형의 무기 물질과의 상기 언급된 탄산염의 혼합물 및/또는 공동 구조물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무기 물질의 제조 방법은 호기성 또는 혐기성 발효, 바람직하게는 혐기성 발효로부터 발생한 이산화탄소, 더욱 바람직하게는 당류의 발효 또는 유기 화합물의 발효로부터 유래한 알콜의 연소로부터 발생한 이산화탄소를 사용하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 출원에서 출원인은 호기성 또는 혐기성 발효 또는 당류의 발효로부터 발생하거나 유기 화합물의 발효에서 생성된 알콜의 연소로부터 발생한 이산화탄소를 새로 생성된(fresh) 이산화탄소라고 명명하며, 석탄, 오일 또는 천연 가스 등의 화석 에너지의 연소로부터 발생한 화석 연료 이산화탄소, 또는 천연 탄산칼슘의 하소로부터 발생한 이산화탄소는 기존의(old) 이산화탄소라고 명명할 것이다.
특정 방식에 있어서, 새로 생성된 이산화탄소는 당류의 발효에서 발생하거나 또는 유기 화합물, 예컨대 과일, 과일 알콜 또는 공공 배출물 유래 폐기물의 발효에서 발생한 알콜, 특히 에탄올, 메탄올 또는 알칸, 예컨대 메탄, 에탄 또는 기타 임의의 알칸의 연소에서 발생하거나, 또는 초임계압 하에서 배출물 유래 폐기물의 발효 또는 산화에 의한 분해 또는 열분해로부터 유도된다.
또다른 특정 방식은 본 발명에 따른 방법에 사용된 새로 생성된 이산화탄소는 당류의 발효에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소와 유기 화합물의 연소에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소의 혼합물이다.
본 발명에 따른 또다른 변법은 호기성 또는 혐기성 발효, 바람직하게는 혐기성 발효에서 발생하고, 더욱 바람직하게는 당류의 발효 또는 유기 화합물로부터 유래한 알콜의 연소에서 발생한 이산화탄소와 기존의 이산화탄소의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 변법에 따라, 본 발명에 따른 방법은 혼합물에 기존의 이산화탄소가 50 중량% 미만으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
더욱 특정 방식에 있어서, 본 발명에 따른 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법에는 이산화탄소가 5℃∼100℃, 바람직하게는 20℃∼30℃의 온도에서 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 방법은 뱃치식 공정, 캐스케이드 공정, 달리 말하면 연속식 공정, 또는 연속-뱃치식 혼합 공정인 것을 특징으로 한다.
뱃치식 공정이란, 본 출원인은 모든 시약이 도입되는 단일 탱크에서 반응이 발생하는 제조 공정을 의미한다.
캐스케이드 공정, 달리 말하면 연속식 공정이란, 본 출원인은 사용된 새로 생성된 이산화탄소가 직렬 및/또는 병렬로 설치된 일련의 n개 반응기에 도입되는 제조 방법을 의미하며, 상기 직렬 배열은 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 있어서, 본 출원인은 이산화탄소 및/또는 기타 임의의 첨가제를 일련의 "n"개 반응기에 연속적으로 도입하는 것을 도시하고 있으며, 상기 n은 1∼50, 바람직하게는 1∼10, 더욱 바람직하게는 1∼5의 범위이다.
연속-뱃치식 혼합 공정이란, 본 출원인은 하나 이상의 뱃치 단계가 수반되는 연속 합성 공정을 의미하며, 상기 뱃치 단계는 이산화탄소를 저장부에 첨가하는 단계 또는 다양한 첨가제를 첨가하는 단계, 또는 물리적 공정 단계 (예, 그라인딩, 원심분리, 열 농축, 기계 농축) 또는 화학적 공정 단계, 예컨대 규산나트륨의 처리 후 산, 예컨대 구연산 또는 인산의 첨가 단계이며, 가능하게는 하나 이상의 분산제 도입 단계일 수 있다. 상기 연속-뱃치식 혼합 공정을 도시하는 도 2에 있어서, 본 출원인은 상기 언급된 물리적 또는 화학적 처리 단계의 수를 "m"으로 표시하며, 이들 처리 단계는 특히 원심분리 사용에 의한 기계 농축 처리 단계일 수 있다.
상기 "m"은 1∼5, 바람직하게는 1∼2로 달라진다.
유사하게, 도 2에 있어서, 본 출원인은 분산제 임의 첨가에 상응한 단계를 "o"로 표시하며, 상기 분산제는 당업자에게 공지된 임의 유형의 분산제이고, 제시된 분야에 따라 당업자에 의해 명백한 방식으로 선택된다.
상기 "o"는 0∼3, 바람직하게는 0∼1로 달라진다.
최종적으로, 본 발명에 따른 방법은 건식 매질 또는 습윤 매질 중에 가능하게는 하나 이상의 분산제 및/또는 하나 이상의 그라인딩 보조제의 존재 하에서 가능하게는 하나 이상의 분산 단계 및/또는 하나 이상의 그라인딩 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 당업자는 최종 제시된 분야에 따라 그가 사용할 수 있는 임의의 분산제 및/또는 그라인딩 보조제를 선택하는 방법을 알 것이다.
최종적으로, 본 발명에 따른 무기 물질은 의약품 등의 제품을 포함하는 약학 분야, 인간용 또는 동물용 식료품 분야, 또는 제지 분야, 예컨대 종이의 제조, 충전제 및/또는 종이 또는 플라스틱 지지체 코팅 또는 임의 기타 종이 및/또는 플라스틱 표면 처리, 및 수계 또는 비수계 페인트 분야 및 플라스틱 분야, 또는 인쇄 잉크 분야에서 사용되며, 상기 플라스틱은 바람직하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 유형의 폴리올레핀 및 이의 유도체 중에서 선택된다.
종이 코팅에서 무기 물질은 바람직하게는 코팅 작업 동안 블레이드, 필름 전사, 물 세척, 또는 "사이즈 프레스(size press)"에 사용된다. 종이 질량 충전제로서의 무기 물질은 바람직하게는 시트의 형성 전 및/또는 형성 동안 상이한 위치에서 본 발명에 따른 무기 물질의 첨가에 사용된다.
인쇄 잉크 분야에 사용된 본 발명에 따른 무기 물질은 잉크젯 인쇄용, 오프셋 인쇄용 및/또는 로토그라비어 인쇄용 잉크에 사용된다. 본 발명의 범위 및 관심사는 하기 실시예를 통해 더욱 잘 알 수 있을 것이며, 이에 한정되지는 않는다.
실시예 1
하기 실시예는 기존의 이산화탄소를 사용하여 종래 기술과 다른 방법을 예시한다.
테스트 1
종래 기술에 예시된 본 테스트는 석회와 부탄 등의 화석 에너지의 연소에서 발생한 기존의 이산화탄소의 반응에 의한 침전 탄산칼슘의 제조 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 6시간 동안 900℃의 머플 가마 내에서 그라인드된 천연 탄산칼슘(Omya SAS사의 OmyapureTM)의 하소에 의해 산화칼슘 CaO를 생산한 후 산화칼슘 CaO를 이산화탄소가 없는 물이 포함된 용기 중의 현탁액에 투입하여 수산화칼슘 Ca(OH)2의 현탁액을 형성한다.
일단, 석회의 현탁액을 10 % 중량 농도의 건조 물질로 형성하면, 강 알칼리 값인 pH가 약 13에서 8.0∼8.5로 감소할 때까지 상온(22℃ ± 2℃)에서 캠핑 가스 버너를 사용하여 부탄의 연소에서 발생한 기존의 이산화탄소를 도입한다. 그리고나서, 종래 기술의 침전 탄산칼슘으로 얻어진 산물을 140℃에서 건조시킨다.
테스트 2
종래 기술에 예시된 본 테스트는 석회와 천연 탄산칼슘의 연소에서 발생한 기존의 이산화탄소의 반응에 의한 침전 탄산칼슘의 제조 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 상기 테스트와 동일한 장치 및 작동 방법으로 그라인드된 천연 탄산칼슘(Omya SAS사의 OmyapureTM)을 900℃의 머플 가마 내에서 하소시킴으로써 발생한 기존의 이산화탄소는 10 중량%의 건조 물질에서 석회의 현탁액과 반응시켜 제조된다.
그리고나서 종래 기술의 침전 탄산칼슘으로 얻어진 산물을 140℃에서 건조시킨다.
테스트 3
종래 기술에 예시된 본 테스트는 스트론튬 수산화물과 천연 탄산칼슘의 연소에서 발생한 기존의 이산화탄소의 반응에 의한 침전된 스트론튬 탄산염의 제조 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 스트론튬 수산화물 Sr(OH)2 x 8(H2O)(Riedel-de Haean의 뱃치 9329A)을 이산화탄소가 없는 물을 포함하는 용기 중의 현탁액에 투입하여 10 건조 중량%의 물질 농도에서 스트론튬 수산화물의 현탁액을 형성한다.
일단, 상기 현탁액이 형성되면 900℃의 머플 가마 내에서 그라인드된 천연 탄산칼슘(Omya SAS사의 OmyapureTM)을 하소시켜 발생한 기존의 이산화탄소를 pH가 pH 8.0∼8.5 값으로 감소할 때까지 상온(22℃±2℃)에서 도입한다. 그리고나서, 스트론튬 탄산염으로 얻어진 산물을 140℃에서 건조시킨다.
실시예 2
하기 실시예는 새로 생성된 이산화탄소를 사용하여 종래 기술과 다른 방법을 예시한다.
테스트 4
본 발명에 예시된 본 테스트는 석회와 유기 화합물, 예컨대 키어쉬(kirsch)의 발효로부터 유도된 에탄올의 연소로부터 유도된 새로 생성된 이산화탄소의 반응에 의한 침전 탄산칼슘의 제조 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 6시간 동안 900℃의 머플 가마 내에서 그라인드된 천연 탄산칼슘(Omya SAS사의 OmyapureTM)을 하소시켜 산화칼슘 CaO를 생산한 후 산화칼슘 CaO를 이산화탄소가 없는 물이 포함된 용기 중의 현탁액에 투입하여 수산화칼슘 Ca(OH)2의 현탁액을 형성한다.
동시에, 시중에서 구입한 키어쉬 알콜성 드링크를 37 부피%에서 65 부피%로 증류시킨 후 황산나트륨으로 처리하여 물 잔여물을 흡수하고 97 % 에탄올 농축물을 얻었다.
일단, 석회의 현탁액이 형성되면, 상기 얻어진 알콜성 드링크, 및 메탄올 버너를 사용하여 상기 에탄올의 연소에서 발생된 새로 생성된 이산화탄소를 pH가 8.0∼8.5 값으로 감소할 때까지 상온(22℃±2℃)에서 석회 현탁액에 도입한다.
그리고나서, 본 발명에 따른 침전 탄산칼슘인 얻어진 산물을 140℃에서 건조시킨다.
테스트 5
본 발명에 예시된 본 테스트는 스트론튬 수산화물과 유기 화합물, 예컨대 키어쉬의 발효로부터 생성된 에탄올의 연소에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소의 반응에 의한 스트론튬 탄산염의 제조 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 스트론튬 수산화물 Sr(OH)2 x 8(H2O)(Riedel-de Haean의 뱃치 9329A)을 이산화탄소가 없는 물을 포함하는 용기 중의 현탁액에 투입하여 10 중량%의 건조 물질 농도에서 스트론튬 수산화물의 현탁액을 형성한다.
동시에, 시중에서 구입한 키어쉬 알콜성 드링크를 37 부피%에서 65 부피%로 증류시킨 후 황산나트륨으로 처리하여 물 잔여물을 흡수하고 97 % 에탄올 농축물을 얻었다.
일단, 상기 현탁액 스트론튬 수산화물 Sr(OH)2 x 8(H2O)을 형성하면, 상기 얻어진 알콜성 드링크, 및 메탄올 버너를 사용하여 상기 에탄올의 연소에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소를 pH 값이 8.0∼8.5로 감소할 때까지 상온(22℃±2℃)에서 스트론튬 탄산염에 도입한다
본 발명에 따른 스트론튬 탄산염으로 얻어진 산물을 140℃에서 건조시킨다.
테스트 6
본 발명에 예시된 본 테스트는 석회와 당류의 발효에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소의 반응에 의한 침전 탄산칼슘의 뱃치에 의한 제조 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 6시간 동안 900℃의 머플 가마 내에서 그라인드된 천연 탄산칼슘(Omya SAS사의 OmyapureTM)의 하소에 의해 산화칼슘 CaO를 생산한 후 산화칼슘 CaO 30 g을 이산화탄소가 없는 물 200 g이 포함된 비커 중의 현탁액에 투입하여 수산화칼슘 Ca(OH)2의 현탁액을 형성한다.
또한, 증류수 4 ℓ에 용해된 정제된 가정용 설탕(C12H23O11) 1 kg을 건식 제과용 효모 7 g을 첨가하여 당류의 발효에서 발생한 이산화탄소를 방출시켜 5 ℓ 용기에 도입한다.
그리고나서 생성되어, 당류의 발효에 의해 21일간 계속적으로 형성된 상기 새로 생성된 이산화탄소를 pH가 대략 7 ± 0.3 값 정도로 감소할 때까지 21일 동안 상온(22℃ ± 2℃)에서 석회 현탁액에 도입한다.
석회 현탁액에 새로 생성된 이산화탄소를 임의의 증발된 에탄올을 회수한 증류수 세척된 용기에 도입한다.
그리고나서, 종래 기술의 침전 탄산칼슘으로 얻어진 산물을 140℃에서 건조시킨다.
테스트 7
본 발명에 예시된 본 테스트는 석회와 당류의 발효에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소의 반응에 의한 침전 탄산칼슘의 계속적인 제조 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 석회 수성 현탁액 및 자당 500 g과 제과용 효모(saccharomyces cerevisiae) 42 g의 혼합물의 발효에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소를 도 1에 도시된 바와 같이 증류수로 충전되고 직렬로 설치된 일련의 4개 반응기의 물 4 ℓ에 도입한다.
따라서, 우선 석회 수성 현탁액을 이산화탄소가 없는 물 50 ℓ를 포함하는 용기 내의 수산화칼슘 1000 g 현탁액에 투입하고 기계 교반기로 교반하여 제조한다.
그리고나서 4개의 폐쇄형 5 ℓ 플라스크를 배치하고, 각각 정제된 가정용 설탕 (C12H23O11) 500 g 및 제과용 효모 42 g의 혼합물을 증류수 4 ℓ에 용해시켜 5일 동안 당류의 효모에서 발생한 이산화탄소 기체를 방출시킬 수 있다
이러한 조작을 종료한 경우, 다음의 조작을 동시에 시작한다: 먼저 형성된 이산화탄소 기체를 각 플라스크에 도입하고, 뚜껑이 있고 파이프에 의해 서로 연결된 4개의 반응기에서 연속 방식으로 기계 교반기에 의해 교반된 용기 중에 포함된 석회 현탁액을 펌핑한다.
석회 현탁액의 도입 비율은 석회 현탁액 50 ℓ 중 45가 4개의 탄화 반응기로 도입될 때까지 시간 당 석회 7.35 건조 중량%가 도입된다.
따라서, 당류의 발효에 의해 생성되고 5일 동안 연속적으로 형성된 새로 생성된 이산화탄소는 5일 동안 25℃ ± 3℃에서 400 rpm으로 교반된 4개의 반응기로 도입된다.
제4 반응기의 pH는 6.7∼7.3 값을 갖는다.
석회 현탁액에 새로 생성된 이산화탄소의 도입은 증발된 에탄올을 회수하는 증류수 세척 용기에 의해 달성된다.
최종 탱크에 회수된 얻어진 산물은 본 발명에 따른 침전 탄산칼슘이며, 이후 140℃에서 건조된다.
적외선 스펙트럼 및 입자의 중량 백분율로서 표시되고 SedigraphTM 5100형 입도계로 측정되어 다음의 입도계 분포에 의해 제시되는 바와 같이 얻어진 침전 탄산칼슘은 순수 방해석이다:
- 77 %는 < 2 μm의 지름을 가짐,
- 44 %는 < 1 μm의 지름을 가짐,
- 6 %는 < 0.2 μm의 지름을 가짐,
테스트 8
본 발명에 예시된 본 테스트는 석회와 당류의 발효에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소의 반응으로 침전 탄산칼슘을 연속하여 제조하고 규산나트륨에 의해 제5 반응기에서 후속 공정되는 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 직렬로 배치된 일련의 5개 반응기는 도2에 도시된 바와 같이 설치된다.
처음의 일련의 4개 반응기에 있어서, 이전 테스트와 동일한 조작 방법으로 얻어진 산물은 본 발명에 따른 침전 탄산칼슘이며, 이후 제5 반응기에서는 형성된 탄산칼슘의 건조 중량에 대하여 4 건조 중량%의 양으로, 1 중량%로 물로 희석된 규산나트륨(Van Berle의 Inosil 4237)에 의해 처리한다. 사용량은, 1 중량% 용액의 시간 당 22 ㎖와 상응하는 시간 당 규산나트륨 0.22 g으로 설정하였다.
그리고나서 테스트 종료 시점에서 제5 반응기 내의 pH는 10.8 ± 0.1이다.
테스트 9
본 발명에 예시된 본 테스트는 석회와 당류의 발효에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소의 반응에 의해 얻어진 침전 탄산칼슘을 계속적으로 제조하고, 끝에서 두번째 반응기에는 규산나트륨, 마지막 반응기에는 구연산을 첨가하는 후속 공정 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 직렬로 배치된 일련의 6개 반응기는 도2에 도시된 바와 같이 설치된다.
처음의 일련의 4개 반응기에 있어서, 이전 테스트와 동일한 조작 방법으로 얻어진 산물은 본 발명에 따른 침전 탄산칼슘이며, 이후 제5 반응기에서는 형성된 탄산칼슘의 건조 중량에 대하여 4 건조 중량%의 양으로 규산나트륨(Van Berle의 Inosil 4237)에 의해 처리된다. 그리고나서 pH는 10.8 ± 0.1이다.
pH를 점검 및 조절할 수 있는 제6 반응기에 있어서, pH 값 8.5 ± 0.3을 얻기에 필요한 구연산 양을 연속 방식 중에 첨가한다.
본 실시예에 있어서 상기 제6 반응기에의 첨가는 동일한 방식으로 뱃치 방식에서 시작될 수 있음을 유념해야 한다.
테스트 10
본 발명에 예시된 본 테스트는 소다와 당류의 발효에서 발생한 새로 생성된 이산화탄소의 반응에 의해 탄산칼슘의 뱃치식으로 제조한 후 본 발명에 따라 형성된 탄산나트륨과 염화나트륨의 반응에 의해 침전 탄산칼슘을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해, 우선 Riedel-de Haen의 분석용 수산화나트륨 30 g을 이산화탄소가 없는 물 120 g에 용해시키고 정제된 가정용 설탕(C12H23O11) 500 g을 용기 2.5 ℓ에 도입하고, 증류된 물 2 ℓ 중에 용해시키고 건식 제과용 효모 7 g과 상응한 새로 생성된 제과용 효모 21 g을 첨가시켜 당류의 발효에서 발생한 이산화탄소를 방출할 수 있다.
그리고나서 당류의 발효에 의해 생성되고 21일 동안 연속적으로 형성된 새로 생성된 이산화탄소를 pH가 8.0∼8.5 값으로 감소할 때까지 상온(22℃ ± 2℃)에서 21일 동안 소다 용액에 도입한다.
소다 용액에의 새로 생성된 이산화탄소의 도입은 증발된 임의의 에탄올을 회수하는 증류수 세척 용기에 의해 달성된다. 그리고나서 얻어진 탄산나트륨 용액의 일부를 0.45 μm 필터를 사용하여 여과하여 불용성 성분을 분리하고 여과물을 얻어서 140℃에서 건조시켜 본 발명에 따른 탄산나트륨을 얻는다.
두번째 단계에 있어서, 본 발명에 따른 탄산나트륨을 상온(22℃ ± 2℃)에서 화학량론적 양의 탄산칼슘과 혼합하여 침전 탄산칼슘을 얻고, 불용성 물질을 이전 에 여과시키고 여과물을 140℃에서 건조시킨다.
테스트 11
본 발명에 예시된 본 테스트는 55/45의 중량 비율로 본 발명에 따른 탄산칼슘 건조물(테스트 4)과 종래 기술의 탄산칼슘 건조물(테스트 2)을 혼합시킴으로써 얻은 침전 탄산칼슘의 건식 혼합물에 관한 것이다.
테스트 12
본 발명에 예시된 본 테스트는 51/49의 중량 비율로 본 발명에 따른 탄산칼슘(테스트 4)의 현탁액과 종래 기술의 탄산칼슘(테스트 2)의 혼합물을 건조시킴으로써 얻은 침전 탄산칼슘의 건식 혼합물에 관한 것이다.
실시예 3
상기 실시예는 본질적으로 탄산칼슘으로 이루어진 약학 조제물의 14C에서 12C로의 핵 변환율을 측정하기 위한 본 발명에 따른 방법을 예시한다
테스트 13
종래 기술에 예시된 본 테스트는 명칭 OmyapureTM 하의 Omya SAS에서 시판되는 그라인드된 천연 탄산칼슘 분말로 이루어진 건식 의학 조제물을 사용한다.
이를 달성하기 위해, 테스트용 샘플 30 mg을 250 mbar의 압력에서 연속되는 두개의 14.7 ㎖ 반응기로 장치된 7 ㎖ 유리병에 배치하여, 2개의 연속 포집을 형성하는데, 둘 중 후자는 액체 질소 포집이고 둘 중 첫번째는 두번째보다 20℃∼30℃ 온도로 냉각시켜 샘플로부터 유도되는 기타 휘발성 화합물에 의한 모든 오염을 방 지한다.
그리고나서 대략 0.4 ㎖의 염산을 상기 유리병에 투입한 후 약학 조제물과 반응시키고 연속 포집으로 포집될 이산화탄소를 방출한다.
그리고나서 이러한 방식으로 포집된 이산화탄소를 코발트 분말 촉매 상에서 원소 탄소 원자(13C/12C/14C)로 수소 첨가함으로써 환원시킨다.
따라서 얻어진 흑연의 13C/12C 및 15N/14N 동위원소 조성은 14C의 조성과 함께, 당업자에 의해 일반적으로 사용되는 분광 광도계를 사용하여 "AMS" 기술 ("Accelerator Mass Spectrometry")로 공지된 가속 질량 분광계 기법에 의해 국제 기준 표준물과 비교하여 측정된다.
분석용 합성 무기 물질의 시간 당 및 g 당 핵 변환율은 측정된 14C 값 및 국제적으로 인식된 기준 표준물 값 사이의 비율에 의해 측정되고 14C에 의해 알려진 방법을 참고한다.
테스트 14
본 발명에 예시된 본 테스트는 이전 테스트와 동일한 조작 방법 및 동일한 장치를 사용하여 테스트 4에 따른 탄산칼슘으로 이루어진 건식 약학 조제물을 사용한다.
실시예 4
본 실시예는 제지 분야, 특히 "오프셋" 잉크 분야에서 조제물의 14C에서 12C 로의 핵 변환율을 측정하기 위한 본 발명에 따른 방법으로 제지 분야에서 본 발명에 따른 무기 물질 유형의 용도를 예시한다.
테스트 15
본 테스트는 종래 기술을 예시하고 "오프셋" 잉크 적용시 테스트 1의 침전 탄산칼슘을 사용한다.
이를 달성하기 위해, 내부 지름 95 mm, 그라인딩 바디 지름 60 mm의 텅스텐 탄화물(carbide) 챔버가 있는 Herzog사의 HSM 100-H형의 진동 디스크 그라인더를 사용하여, 테스트 1의 침전 탄산칼슘 20 g을 미세하게 갈아서, 측정한 MicromeriticsTM의 SedigraphTM 5100 입도계를 사용하여 측정된 입도 특성은:
- 평균 지름 대략 1.8 μm이고,
- 91.9 중량% 입자는 5 μm 미만이고,
- 56.8 중량% 입자는 2 μm 미만이고,
- 25.9 중량% 입자는 1 μm미만이고,
- 9.7 중량% 입자는 0.5 μm미만이고,
- 4.0 중량% 입자는 0.2 μm미만이다.
따라서, "피스틸(pistil)"이 장치된 분쇄기를 사용하여, 상기 그라인드된 침전 탄산칼슘 20 g을 첨가하고 상품명 Skinex Cyan 4X800으로 Schaffner GF AG (스위스)사에서 시판되는 "오프셋" 잉크 200 g 중에 분산시킨다.
그리고나서 생산된 조성물을 사용하여 M-RealTM Zanders GmbH, Bergisch- Glattbach (독일)의 IKONOFIXTM 종이 150 g/m2를 인쇄하는데, 상품명 Ink/Surface Interaction Tester로 SeGan (영국)사에서 시판되는 실험실 "오프셋" 인쇄기를 사용한다.
시간의 함수로서 잉크 탈층력을 표시하는 ISIT (Ink Surface Interaction Test) 인쇄성능 테스트로 명명되는 본 테스트는 별개의 상방 기울기의 상승기, 최대값, 및 별개의 하방 기울기의 하강기의 3단계를 갖는 그래프이며, 탈층 디스크를 인쇄 잉크 필름으로부터 분리시키는데 필요한 힘을 생성하고 측정하기 위한 장치가 장착된 인쇄 설비를 기초로 한다. 첫째로 힘을 생성하고 측정하는 장치로 이루어지고 둘째로 테스트용 종이 상에 회전하는 잉크 디스크로 이루어진 이 설비는 상품명 "Ink Surface Interaction Tester"로 SeGan Ltd사에서 시판된다.
이를 달성하기 위해, 우선 상이한 테스트용 종이를 교환가능한 롤링 블레이드가 장착된 ErichsenTM GmbH + Co. KG (독일)사의 ErichsenTM 실험 코팅기 Model 624를 사용하여 상기 종이 시트에 상이한 테스트용 코팅 색조를 도포하여 제조한다.
따라서, 코팅된 종이는 g/m2으로 측정값을 갖는다. 이것은 양면 접착 스트립을 장착한 롤러 상에 고정된다. 180° 회전 동안 25 mm 너비로 잉크 디스크가 접착되도록 오프셋 잉크를 도포한다. 인쇄 속도 및 압력은 조정가능하고 각각 약 0.5 m/s 및 50 kg이다. 잉크 부피는 표준 상태에서 0.3 cm3이고, 따라서 테스트용 종이 시트 상의 대략적인 두께는 1 g/m2이다.
인쇄 방법은 잉크 필름으로부터 (인쇄 디스크와 동일한 치수의) 탈층 디스크를 분리시키기 위해 필요한 시간에 따라 미리 선택된 시간 간격으로 탈층력에 대한 반복된 측정 결과에 따른다.
오프셋 인쇄 품질을 포괄하는 니트릴 고무가 탈층 디스크에 통상 사용되나, 임의의 동일 물질도 사용할 수 있다.
전자기력이 발생하는 시스템으로 탈층 디스크 및 잉크 사이의 접촉력을 측정한다. 탈층력의 진폭 및 지속 기간을 조정하여 3초 후 필름 표면과 탈층 디스크 사이의 균일한 접착력에 도달한다. 전자기력을 적용하는 동안 종이의 작은 회전이 미세하게 접촉되어 잉크 필름을 연속시킬 수 있다. 자기력을 정지시킬 경우, 탈층 디스크는 연장된 스프링의 힘에 의해 인쇄된 필름을 집어넣으며; 이것은 잉크 필름으로부터 디스크가 분리되기에 충분한 힘이다. 탈층 디스크 및 스프링 사이에 고정된 응력 계량기는 탈층력으로서 기록된 신호를 발생시킨다.
순서는 자동적으로 13 사이클 동안 반복된다.
제1 및 제13 사이클에 있어서, Gretag D 186 농도계를 사용하여 인쇄 밀도를 측정한다.
이러한 측정이 제시되었을 경우, 인쇄된 종이 샘플의 14C에서 12C로의 핵 변환율은 250 mbar의 압력에서 2개의 연속적인 14.7 ㎖ 반응기가 장치된 7 ㎖의 유리병에 20 % 충전된 인쇄된 종이 샘플 150 mg을 투입하여 측정하고, 2개의 연속된 포 집을 형성하는데, 후자는 액체 질소 포집이고, 첫번째 것은 두번째 보다 20∼30℃ 온도로 냉각시켜 샘플로부터 유도된 기타의 휘발성 화합물에 의해 모든 오염을 방지한다.
그리고나서 대략 0.4 ㎖의 염산을 상기 유리병에 투입한 후 인쇄된 종이와 반응시키고 연속 포집으로 포집될 이산화탄소를 방출한다.
그리고나서 이러한 방식으로 포집된 이산화탄소를 코발트 분말 촉매 상에서 원소 탄소 원자(13C/12C/14C)로 수소 첨가함으로써 환원시킨다.
따라서 얻어진 흑연의 13C/12C 및 15N/14N 동위원소의 조성은 14C 의 조성과 함께, 당업자에 의해 일반적으로 사용되는 분광 광도계를 사용하여 "AMS" 기술 ("Accelerator Mass Spectrometry")로 공지된 가속 질량 분광계 기법에 의해 국제 기준 표준물과 비교하여 측정한다.
분석용 합성 무기 물질의 시간 당 및 g 당 핵 변환율은 측정된 14C 값 및 국제적으로 인식된 기준 표준물 값 사이의 비율에 의해 측정되고 14C에 의해 알려진 방법으로 참고한다.
테스트 16
상기 테스트는 본 발명을 예시하고 "오프셋" 잉크 적용시 테스트 4의 침전 탄산칼슘을 사용한다.
이를 달성하기 위해, 내부 지름 95 mm, 그라인딩 바디 지름 60 mm의 텅스텐 탄화물 챔버가 있는 Herzog사의 HSM 100-H형의 진동 디스크 그라인더를 사용하여, 테스트 4의 침전 탄산칼슘 20 g을 미세하게 갈아서, 측정한 MicromeriticsTM의 SedigraphTM 5100 입도계를 사용하여 측정된 입도 특성은:
- 평균 지름 대략 1.7 μm이고,
- 93.2 중량% 입자는 5 μm 미만이고,
- 58.5 중량% 입자는 2 μm 미만이고,
- 26.8 중량% 입자는 1 μm미만이고,
- 10.1 중량% 입자는 0.5 μm미만이고,
- 4.2 중량% 입자는 0.2 μm미만이다.
따라서, "피스틸(pistil)"이 장치된 분쇄기를 사용하여, 상기 그라인드된 침전 탄산칼슘 20 g을 첨가하고 상품명 Skinex Cyan 4X800으로 Schaffner GF AG (스위스)사에서 시판되는 "오프셋" 잉크 200 g 중에 분산시킨다.
그리고나서 이전 테스트와 동일한 조건 하에서 상품명 Ink/Surface Interaction Tester로 SeGan (영국)사에서 시판되는 실험실 "오프셋" 인쇄기를 사용하여 M-RealTM Zanders GmbH, Bergisch-Glattbach (독일)의 IKONOFIXTM 종이 150 g/m2를 인쇄하는데 생산된 조성물을 사용한다. 얻어진 결과는 그래프 1에 도시되며, 시간의 함수로서 잉크 탈층력을 표시한다. 상기 그래프는 도 3에 도시된다. 그래프 1은 테스트 16(그래프 1의 산물 B)의 본 발명에 따른 탄산칼슘으로 충전된 잉크의 오프셋 인쇄가 테스트 15 (그래프 1의 산물 A)의 종래 기술에 따른 탄산칼슘으로 충전된 잉크의 오프셋 인쇄와 동일하다는 것을 기록할 수 있다.
실시예 5
상기 실시예는 중합체 플라스틱 분야에서 본 발명에 따른 무기 물질 유형의 용도, 특히 열가소성 조성물, 예컨대 특히 폴리비닐 클로라이드(PVC) 조성물로 충전된 조제물의 용도를 예시한다.
테스트 17
본 테스트는 종래 기술을 예시하고 테스트 1의 침전 탄산칼슘을 사용한다. 충전된 PVC 조성물은 대략 20 중량%의 안료 함량을 얻도록 150 mm 지름 및 400 mm 길이의 두개의 롤러가 장착된 CollingTM형 그라인더에서 분산용 비충전된 PVC 수지 및 탄산칼슘의 혼합에 의해 제조된다.
실시예의 모든 테스트에 있어서, 충전된 PVC 조성물의 제형은 다음과 같다:
- CorvicTM S 704 100부
- DIDP (디이소데실 프탈레이트) 55부
- Baropan E-292 4부
- 분산용 카르보네이트 40부
650℃에서 2시간 동안 하소에 의해 19.7 중량%의 정확한 탄산칼슘 함량을 측정하였다.
테스트 18
상기 테스트는 이전 테스트와 동일한 조작 방법 및 동일한 장치를 사용하여 본 발명을 예시하고 테스트 4의 침전 탄산칼슘을 사용한다.
650℃에서 2시간 동안 하소에 의해 19.5 중량%의 정확한 탄산칼슘 함량을 측정하였다.
테스트 19
상기 테스트는 폴리프로필렌 지지체를 코팅으로서 사용하여 본 발명을 예시하고, 테스트 4의 침전 탄산칼슘 50 중량%와 테스트 5의 침전 탄산칼슘 50 중량%의 혼합물을 사용한다.
테스트 4의 침전 탄산칼슘 5 g 및 테스트 5의 침전 탄산칼슘 5 g을 혼합하고 분산제로서 (분자량 Mw 3500 달톤, 및 다분산성 지수 2.7의) 나트륨 폴리아크릴레이트의 충전제의 중량에 대하여 0.1 건조 질량%의 물 40 g 중에 분산시켰다. BASFTM (활성 산물의 50 질량%)사의 AcronalTM S 360 D의 라텍스 2 g을 바인더로서 사용하였다.
상기 코팅 색조의 m2 당 다양한 양을 SynteapeTM, Fischer PapierTM, St. Gallen-Rotkreuz (스위스)의 백색의 반투명한 폴리프로필렌 필름 상에 코팅하였다. 백색도 및 불투명도를 측정하였다. 표준 DIN 53146에 따라 불투명도를 측정하고 DatacolorTM AG (스위스)의 Elrepho 2000 분광 광도계를 사용하였다. Tappi R 457 백색도로 명명되는 백색도는 표준 TAPPI T452 ISO 247에 따라 측정된다.
결과를 하기 표 2에 제시한다.
코팅 중량(g/m2) 총 불투명도 결과 불투명도 총 TAPPI R 457 백색도 결과 TAPPI R 457 백색도
0 87.79 0 89.44 0
1.69 87.97 0.18 91.05 1.61
4.16 88.96 1.17 91.16 1.72
8.4 90.16 1.37 91.37 1.93
15.25 90.87 3.08 91.53 2.09
19.8 91.97 4.18 91.81 2.37
23.22 92.42 4.63 91.97 2.53
표준 DIN 53146 및 TAPPI T452 ISO 247에 따라 각각 측정된 불투명도와 TAPPI R 457 백색도의 코팅 중량
결과값은 상기 코팅 중량으로 측정된 총 값과 0 g/m2의 코팅 중량에서 측정된 총 값 사이의 차이점에 상응한 얻어진 코팅 중량에서 측정되었다. 이러한 결과는 1.5 백색도를 초과하면 1.7 g/m2의 코팅 중량을 얻는다는 것을 제시한다.
1.5 백색도 및 불투명도를 초과하면 4 g/m2의 코팅 중량을 얻는다.
코팅 중량이 20 g/m2이면 4 불투명도 초과값을 얻는다.
테스트 20
테스트 10의 탄산칼슘을 사용하여, 수중 상기 탄산염의 현탁액을 분산제로서 탄산칼슘의 건조 중량에 비례하여 나트륨 폴리아크릴레이트 1 중량%의 존재 하에서 건조 물질 10 중량% 함량으로 생산한다. 기계 교반 5분 후, 현탁액을 교반하면서 65℃로 가열하고 탄산칼슘의 건조 중량에 대하여 인산 25 질량%를 도입한다. 인산을 20분 동안 10 % 활성 용액의 형태로 사용하였다. 반응하는 동안 온도는 65℃ ± 5℃였다. 사용 후, 반응을 5시간 동안 계속하였다. 23℃에서 측정된 최종 pH는 7.6이었다.
인산의 처리 전 및 처리 후에 얻어진 산물의 미시적 구조는 전자 현미경을 사용하여 사진 촬영하였고 도 4 및 도 5에 각각 도시하였다.
얻어진 최종 산물은 52 m2/g의 BET 비표면을 갖는다.
BET 비표면의 측정은 표준 ISO 9277의 BET 방법에 따라 측정되는데, 즉 일정 중량을 얻을 때까지 건조된 샘플보다 액체질소 및 질소 흐름 중 냉각 하에서 상기 측정을 실시하여, 질소 대기 하에서 1시간 동안 250℃의 일정 온도에서 유지된다.
최종적으로, 각각 이전에 예시된 무기 물질 유형을 위해 14C에서 12C로의 핵 변환율을 측정하였다.
이를 달성하기 위해, 단일 포집, 즉 액체 질소 포집만을 위한 UPMTM Schongau 종이에 대해 두 비교 테스트 중 하나를 제외하고 실시예 3에 사용된 동일한 방법 및 동일한 장치를 사용하였다.
상이한 산물에 대해 얻어진 결과는 하기 표 2에 제시하였고, 또한 당업자에게 잘 공지된 안료로 제조된 비교 테스트의 결과도 함께 제시하였다.
이러한 비교 테스트는 SolvayTM의 SocalTM P2 PCC, SchaeferTM의 Type A PCC, UnikristallTM의 SyncarbTM F0474-GO PCC 및 UPMTM Schongau 종이를 사용한다.
표 번호 2
종래 기술/본 발명 테스트 번호 무기 물질의 시간 당 및 g 당 핵 변환율
종래 기술 1 33 ± 1
종래 기술 2 25 ± 1
종래 기술 3 28 ± 1
종래 기술 비교 : SocalTM PCC SolvayTM P2 15 ± 1
종래 기술 비교 : SchaeferTM의 Type A PCC 8.5 ± 1
종래 기술 비교 : UnikristallTM의 SyncarbTM F0474-GO PCC 27.5 ± 1
종래 기술 비교 : UPMTM Schongau 종이 431 ± 4*
436 ± 4**
본 발명 4 866 ± 5
본 발명 5 869 ± 5
본 발명 6 879 ± 5
본 발명 10 : 탄산나트륨 885 ± 5
본 발명 10 : 탄산칼슘 885 ± 5
본 발명 11 476 ± 5
본 발명 12 454 ± 5
종래 기술 13 33 ± 1
본 발명 14 866 ± 5
* 단일 액체 질소 포집 방법
** 두가지 포집을 사용한 방법
실시예 6
테스트 21
본 발명을 예시한 본 테스트는 석회와 새로 생성된 이산화탄소의 반응에 의해 침전 탄산칼슘의 연속 제조 방법에 관한 것으로, 상기 기체는 초임계 상태 하에서 유기 탄소 공급원의 분해로부터 유도된다. 또한, 본 테스트는 본 발명에 따른 침전 탄산칼슘의 제조에 있어서 하나 이상의 화학적 및/또는 물리적 처리의 용도를 예시한다.
이를 달성하기 위해, 건조 석회의 15 중량%의 농도를 갖도록 기계 교반기로 교반하여 수성 현탁액을 제조한다.
상기 현탁액을 10∼12 mm 지름의 튜브 반응기의 첫번째 부분, 및 6∼8 mm 지름의 튜브 반응기의 두번째 부분에서 두개의 가열 교환기를 통과하여 238 kg/시간에서 연속적으로 펌핑하였다.
반응기의 첫번째 부분에 있어서, 산소의 유속은 29.0 kg/시간이 이용되었다. 반응기의 두번째 부분에 있어서, 산소의 유속은 11.0 kg/시간이 이용되었고 새로 생성된 이산화탄소로서 평지씨유의 유속은 12.4 kg/시간이 이용되었다. 테스트용으로 사용된 반응기는 "Supercritical Fluid Technology Sweden AB” (스웨덴의 카를스코가 소재)사에서 시판된다.
초임계 층 및 냉각 층 후, 탄산칼슘에 대하여 10 % 수성 현탁액 중에서 포름아미딘설폰산(CAS 1758-73-2)을 500 활성 ppm으로 90℃에서 산물에 도입하였다.
절차 중 변수:
Ca(OH)2 현탁액의 공급 유속: 238 kg/시간
공급 탱크 중 온도/압력 20℃/1 bar
가열 교환기 중 온도/압력 255∼367℃/237 bar
반응기 중 첫번째 부분의 온도/압력 473-569℃/235 bar
반응기 중 두번째 부분의 온도/압력 534-567℃/231 bar
가열 교환기 중 온도/압력 364-380℃/229 bar
가열 교환기 1 중 생산에서의 온도/압력 271℃/229 bar
가열 교환기 2 중 생산에서의 온도/압력 59℃/226 bar
본 출원인은 사실상 장치가 2개의 가열 교환기, 즉 1 및 2를 갖는다고 제시한다.
그리고나서 산물을 16℃로 냉각시키고 압력을 대기압으로 감소시켰다. 최종 탱크에서 회수된 얻어진 산물은 시간 당 및 g 당 14C에서 12C로의 핵 변환율이 850 변환율을 초과하는 본 발명에 따른 침전 탄산칼슘이다.
그리고나서 상기 산물의 일부분 중 분석되는 부분을 120℃에서 건조시켰다. 얻어진 침전 탄산칼슘은 적외선 및 XRD 분석 후 순수한 방해석 구조에 대한 것이다.
도 6은 얻어진 산물의 전자 현미경을 스캐닝하여 얻은 사진이다.
수성 현탁액의 형태로 샘플의 두번째 부분은 Teflon으로 피복된 영구 자석으로 처리하였다.
자기력 분리로 5분 처리 후, 자석을 흑색 및 색조가 있는 자기성 및/또는 상자성 불순물로 피복하고, 표면 상에 보이도록 하였다.
도 7은 5분 처리 후 자석의 전자 현미경을 스캐닝하여 얻은 사진이다.
샘플의 세번째 부분은 탄산칼슘 18 건조 중량% 농도에서 분산제 없이 1시간 동안 산화지르코늄 공과 함께 수성 매질에서 그라인드되었다.
그리고나서 얻어진 산물을 나트륨 폴리아크릴레이트의 존재 하에서 분산시키고, 입도계 크기의 분포를 SedigraphTM 5100형 장치를 사용하여 측정하였고: 입자 62 중량%는 지름 2 μm 미만, 및 입자 31 중량%는 지름 1 μm 미만을 가졌다.

Claims (21)

14C에서 12C로의 탄소 핵 변환율이 450∼890의 시간 당 및 g 당 변환율인 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질로서, 상기 탄산염은 표준 TAPPI T452 ISO 2470에 따라 측정한 TAPPI 백색도가 80 % 이상인 것을 더 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질.
제1항에 있어서, 상기 탄산염은 1가 양이온 및/또는 2가 양이온 및/또는 3가 양이온, 또는 이의 혼합물을 갖는 탄산염 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질.
제2항에 있어서, 상기 1가 양이온 및/또는 2가 양이온 및/또는 3가 양이온은 멘델레예프 주기율표의 제1 주족 또는 제2 주족 또는 제3 주족의 양이온 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질.
제3항에 있어서, 상기 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 또는 이의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 탄산염은 방해석형 또는 아라고나이트형 또는 바테라이트형의 결정질 구조를 갖는 탄산칼슘이거나, 또는 아라고나이트형 구조의 탄산칼슘 및/또는 바테라이트형 구조의 탄산칼슘과 석회질형 구조의 탄산칼슘의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질.
제5항에 있어서, 상기 탄산염은 방해석형 구조의 탄산칼슘과 아라고나이트형 구조의 탄산칼슘의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 점토, 활석, 운모로부터 선택되는 천연 및/또는 합성 실리카, 또는 수산화알루미늄, 또는 황산염, 또는 새틴 화이트, 또는 브러사이트 및 인산옥타칼슘으로부터 선택되는 인산염, 또는 수산화인회석, 또는 이의 혼합물 중에서 선택되는 다른 유형의 무기 물질과의 혼합물 및/또는 공동 구조물인 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질.
a) 호기성 또는 혐기성 발효에 의해 이산화탄소를 형성하는 단계; 및
b) 상기 이산화탄소와 1가 양이온 및/또는 2가 양이온 및/또는 3가 양이온을 포함하는 현탁액 또는 용액을 접촉하여 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제8항에 있어서, 단계 b) 동안, 단계 a)의 이산화탄소 및 기존(old)의 이산화탄소를 포함하는 다른 공급원으로부터의 이산화탄소와의 혼합물이 상기 1가 양이온 및/또는 2가 양이온 및/또는 3가 양이온을 포함하는 현탁액 또는 용액과 접촉하여 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질을 형성하고, 상기 기존의 이산화탄소는 탄산칼슘의 열분해로부터 발생한 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 혼합물은 기존의 이산화탄소를 50 중량%보다 적게 사용하고, 상기 기존의 이산화탄소는 석탄, 오일 또는 천연 가스로부터 선택되는 화석 에너지의 연소로부터 발생한 이산화탄소, 또는 천연 탄산칼슘의 하소로부터 발생한 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 호기성 또는 혐기성 발효로부터 유래된 이산화탄소 (새로 생성된(fresh) 이산화탄소)는 당류의 발효로부터 유래하거나 또는 과일, 과일 알콜로부터 선택되는 유기 화합물, 또는 공공 배출물 유래 폐기물의 발효로 발생한 알콜, 에탄올, 메탄올, 또는 메탄, 에탄, 또는 임의의 기타 알칸으로부터 선택되는 알칸의 연소로부터 유래하는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 새로 생성된 이산화탄소는 당류의 발효로부터 유래하는 새로 생성된 이산화탄소와 유기 화합물의 연소로부터 유래하는 새로 생성된 이산화탄소의 혼합물이거나, 또는 초임계압 하에서 배출물 유래 폐기물의 발효로부터 유래하는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 초임계압 하에서 배출물 유래 폐기물의 산화에 의한 분해 또는 열분해로부터 유래하는 새로 생성된 이산화탄소를 사용하는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이산화탄소는 5℃∼100℃에서 사용하는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 뱃치식 공정, 캐스케이드 공정, 달리 말하면, 연속식 공정, 또는 연속-뱃치식 혼합 공정인 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제15항에 있어서, 연속식 공정인 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제15항에 있어서, 뱃치식 공정은 모든 시약이 도입된 단일 탱크에서 반응이 발생하는 공정인 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제15항에 있어서, 연속식 공정은 사용되는 새로 생성된 이산화탄소, 또는 사용되는 기존의 이산화탄소와 새로 생성된 이산화탄소의 혼합물이 직렬 및/또는 병렬로 설치된 일련의 n개 반응기에 도입되는 공정이며, 상기 n은 1∼50의 수를 표시하는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제15항에 있어서, 연속-뱃치식 혼합 공정은 m회의 뱃치식 단계가 수반되는 연속 합성 공정이고, 상기 단계는 이산화탄소를 저장부에 첨가하는 단계 또는 물리적 처리 단계 또는 규산나트륨의 처리 후 구연산 및 인산으로부터 선택되는 산의 첨가가 수반되는 화학적 처리 단계, 또는 분산제의 도입에 상응하는 o 단계이며, 상기 m은 1∼5의 수를 나타내고, o는 0∼3의 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공정은 하나 이상의 분산 단계 및/또는 하나 이상의 그라인딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질의 제조 방법.
의약품을 포함하는 제품에 관한 약학 분야, 인간용 또는 동물용 식료품 분야, 종이의 제조, 충전제 및/또는 종이나 플라스틱 지지체 코팅, 또는 임의의 기타 종이 및/또는 플라스틱 표면 처리로부터 선택되는 제지 분야, 수계 또는 비수계 페인트 분야 및 플라스틱 분야, 또는 인쇄 잉크 분야에서 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 탄산염을 포함하는 합성 무기 물질을 사용하는 방법.
KR1020077029178A 2005-05-20 2006-05-11 분해시 연소가능한 화석 탄소질 기체의 방출이 감소되는탄산염을 포함하는 무기 물질 및 이의 생산 방법 및 용도 KR101278819B1 (ko)

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