KR20090089861A - 탄산칼슘과 카올린을 함유하는 수현탁물 또는 수분산물의 제조 방법 및 종이 코팅물 제조에서 이의 용도 - Google Patents

탄산칼슘과 카올린을 함유하는 수현탁물 또는 수분산물의 제조 방법 및 종이 코팅물 제조에서 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선택적으로 분산제 또는 분쇄제의 존재하에서, 건조 추출물이 이의 중량의 70% 미만인 탄산칼슘의 수현탁물 또는 수분산물을 제조하는 단계, 및 (침전된 탄산칼슘:카올린)의 건조중량 비율이 (90:10)∼(10:90)으로 유지되도록 건조 분말 형태의 카올린을 첨가하는 단계를 포함하는 탄산칼슘과 카올린의 수현탁물 또는 수분산물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이렇게 얻은 수분산물 또는 수현탁물, 최종 산물에 개선된 광학 특성을 부여하는 제지 산업의 코팅물 슬립 제조에서 이의 용도에 관한 것이다.

Description

탄산칼슘과 카올린을 함유하는 수현탁물 또는 수분산물의 제조 방법 및 종이 코팅물 제조에서 이의 용도{METHOD FOR MANUFACTURING AN AQUEOUS SUSPENSION OR DISPERSION CONTAINING CALCIUM CARBONATE AND KAOLIN AND ITS USE IN THE MANUFACTURING OF PAPER COATINGS}
본 발명과 관련된 일반적인 기술 분야는 종이, 보다 구체적으로는 코팅된 종이 시트에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 기술 분야는 특히 천연 탄산칼슘(GCC) 또는 합성 탄산칼슘(PCC) 및 카올린을 포함하는 미네랄 물질의 수현탁물 및 수분산물, 이의 제조 방법, 그리고 광학 특성을 개선시키면서, 종이 시트를 코팅할 수 있는 종이 코팅물의 제조에서 상기 수현탁물 및 수분산물을 사용하는 것에 대한 것이다. 본 출원의 이하의 부분에서, "최종 산물"이라는 표현은 종이 코팅물을 이용하여 코팅시킨 종이 시트를 의미하는 것으로서, 상기 종이 코팅물은 미네랄 물질 예컨대 탄산칼슘 및 카올린을 함유하는 배합물이고, 상기 미네랄 물질은 수분산물의 형태로 상기 종이 피복물에 첨가된다.
코팅을 통해 종이 시트를 제조할 경우, 구체적으로 물, 하나 이상의 미네랄 물질, 하나 이상의 바인더 및 다양한 첨가제를 함유하는 "종이 코팅물"로 알려진 수성 화합물이 종이 매질에 도포된다. 종이 코팅물에서 가장 일반적으로 사용되는 미네랄 물질은 천연 탄산칼슘(또는 "Ground Calcium Carbonate"의 약자로 GCC) 또는 합성 탄산칼슘(또는 "Precipitated Calcium Carbonate"의 약자로 PCC), 및 카올린이다.
카올린은 문헌 ["Industrial clays case study" (Murray, H, Mining Minerals and Sustainable Development, May 2002, 64, pp 1-9)]에 기술된 바와 같이, 최종 산물에 광택성, 불투명성 및 인쇄성을 부여하며, 그에 반해 탄산칼슘은 문헌 ["Influences of pigments on runnability and quality of LWC offset printing paper"(Wochenblatt fur Papierfabrikation, 126 (4), 1998, pp 137-141)]에 언급된 바와 같이, 주로 종이 시트에 백색을 부여하면서, 광택성 및 인쇄성에도 기여한다.
하나는 탄산칼슘이고 다른 하나는 카올린인 2 이상의 미네랄 물질을 이용하여 종이 코팅물을 제조하는 것에 대한 다양한 문헌들이 존재한다. 특히 그 중 하나로는 US 5,120,365가 있는데, 여기서는 탄산칼슘계 및 탈크계 안료와 가능하게는 카올린의 혼합물을 기술하고 있으며, 이러한 혼합물을 종이 코팅물의 배합물에 사용하여, 코팅된 종이에 우수한 광학 특성을 부여하는 것이 가능하였다. 또한, 알려진 문헌으로는 WO 03/93577이 있으며, 이는 코팅된 종이 시트의 광학 특성 개선을 목적으로, 카올린 및 천연 또는 합성 탄산칼슘을 주성분으로 하는 안료 화합물을 기술하고 있는데, 이들 미네랄 물질이 특정한 입자 분포 크기 특성을 나타내기 때문이다. 또한, 문헌 ["Effect of kaolin addition to calcium carbonate precoats"(Wochenblatt fur Papierfabrikation, 126 (4), 1998, pp 137-141)]이 공 지되어 있는데, 여기서는 형태 인자가 다른 2종의 천연 탄산칼슘과 다양한 카올린을 혼합하여 얻은 효과를 기술하고 있다. 마지막으로, 이미 인용한 문헌 ["Influences of pigments on runnability and quality of LWC offset printing paper"(Wochenblatt fur Papierfabrikation, 126 (4), 1998, pp 137-141)]에서는 천연 탄산칼슘(OMYA™에서 판매하는 Hydrocarb™)과 다양한 카올린의 혼합물을 함유하는 종이 코팅물을 이용한 종이의 코팅이 기술되어 있다.
이들 문헌들이 종이 코팅물의 제조에 촛점을 맞추고 있다는 것을 강조하면서, 본 출원인은 본 발명과 관련된 구체적인 기술 분야는 이러한 종이 코팅물을 제조하는 분야가 아니라, 종이 코팅물의 제조에서 사용되는 미네랄 물질의 수현탁물 및 수분산물의 제조 방법이라는 것을 특별히 언급한다. 따라서, 본 출원에서 포함하는 기술적 문제는 최종 종이의 광학 특성을 개선시키고자 하는 목적을 위한, 탄산칼슘 및 카올린을 주성분으로 하는 미네랄 물질의 수현탁물의 제조를 강조하는 것이 중요하다.
그러므로, 상기 문헌들이 종이 코팅물의 제조에서 탄산칼슘과 카올린을 사용하여 인정받은 일부 장점들을 언급하고 있지만, 이들 문헌은 그에 앞서 이러한 카올린 및 탄산칼슘을 획득하기 위해 사용한 방법에 대해서는 어떠한 정보도 포함하고 있지 않다. 이러한 지식 설명은, 현재 당 분야의 수준에서는 존재하기 때문에, 이하 본문의 주제이다.
기술 수준
당분야의 당업자는 현재 탄산칼슘 및 카올린이 각각 이들 미네랄 물질 중 하 나를 함유하는 2종의 개별적인 수현탁물 또는 수분산물의 형태로, 종이 코팅물에 첨가된다는 것을 알고 있다. 즉, 탄산칼슘과 카올린은 각각 대상 미네랄 물질을 함유하고, 경제적 또는 기술적 이유로, 높은 고체 함량을 나타내는, 즉, 카올린 또는 탄산 칼슘을 60 건조중량% 이상, 바람직하게는 70 건조중량% 이상, 매우 바람직하게는 72 건조중량% 이상으로 함유하는 수현탁물 또는 수분산물의 형태로, 종이 코팅물에 첨가된다(본 출원 전반에 걸쳐, 용어 "고체 함량"은 대상이 되는 수현탁물 또는 수분산물의 총 중량과 비교하여, 건조중량으로 미네랄 물질 함량을 의미하는 것이다). 이들 분산물 또는 현탁물 각각을 공급하여서, 종이 코팅물내, (탄산칼슘:카올린) 건조중량 비율을 (90:10)∼(10:90)로 얻게 하였다.
이러한 카올린 및 탄산칼슘 양자의 수현탁물 및 수분산물을 제조하는 방법에 대해서 다음의 사항을 설명하면서 기술할 것이다:
- 우선, 고체 함량이 이들 총 중량의 적어도 60% 보다 많은 이러한 분산물 또는 현탁물을 어떻게 성공적으로 제조할 것인가,
- 다음으로, 최종 종이에 개선된 광학 특성을 부여하는 목적을 위해 어떻게 이러한 분산물 또는 현탁물을 성공적으로 제조할 것인가.
기술 수준: 카올린
카올린과 관련하여, 이는 상기에서 이미 언급한 문헌 ["Industrial clays case study"]에 기술되어 있는 바와 같이, 미국, 특히 조지아 및 사우쓰 캐롤라이나를 비롯하여, 브라질 등 아메리카 대륙에서 주로 발견된다는 것을 알 필요가 있다. 카올린은 통상 광물 채취, 분쇄, 층분리, 및 이후 가능한 처리 및 분류 과정 등을 통해 얻어진다. 비용과 관련된 이유로, 오랜 동안 미국 및 브라질의 카올린 생산자들은 이들 생성물을 건조 분말 형태로 장거리 수송시키는 것을 선택하였다.
이러한 건조 분말은 건조, 특히 분무 건조 단계를 통해 얻는다. 이 카올린은 이후 종이 코팅물에 첨가되기 전에 수분산물로 존재해야하는데, 수분산물을 만드는 단계는 대체로 카올린 분산제 존재하에 수행된다. 이 단계는 종이 코팅물 제조업자에게 액체 생성물을 제공하기 위해 필수적인데, 액체 생성물은 취급이 용이하고 분말 생성물 보다 덜 휘발성이며, 또한 제지업자가 이의 종이 코팅물을 배합할 수 있게 고체 함량이 높아서 이후 종이 코팅물도 고체 함량이 높다.
또한, 이 단계는, 가능한 효율적으로, 건조 단계 동안 형성되는 카올린 응집체를 탈응집화시켜야 한다. 이는 특히 분무 건조를 통해서 미네랄 물질을 건조시키는 것이 입자 응집체를 형성시키는 것으로 알려져 있기 때문이다. 카올린 건조와 관련하여 이러한 사항은 문헌 ["Spray dried products-characterization of particle morphology"(TransIChemE, vol. 77, part A, January 1999, pp. 21-38)]에 기술되어 있다. 그러나, 당분야의 기초 지식에 따르면, 응집체의 존재는 특히 이의 광택성을 비롯하여, 최종 산물에 우수한 광학 특성을 얻는데 부정적인 인자를 포함하게 되는데, 광택성은 특히 가능한 미세한 입자의 사용에 의해 영향을 받는다.
따라서, 상기 기술한 방법을 사용하면, 카올린 함량이 이들 총 중량의 60 건조중량% 보다 많고, 카올린 분말을 물에 분산시키는 단계 덕분에 응집체 비율이 감소된 카올린의 수현탁물 및 수분산물인 액체 형태의 생성물이 얻어진다.
기술 수준: 탄산칼슘
탄산칼슘과 관련하여, 우선 일정 탄산칼슘이 최종 종이에 개선된 광학 특성을 부여하는 것이 가능하다는 것을 주목한다. 대체로, 이는 "수직" 또는 "협소한" 입자 크기 분포(또는 PSD)를 갖는 탄산칼슘이다. 구체적으로, 일정 값보다 직경이 작은 입자의 중량 비율로서, 이는 Sedigraph™ 장치를 이용하여 측정하는 것이 가능하고, 얻어진 그래프가 수직일수록, 입자 크기 분포도도 더욱 수직적이라고 할 수 있다. 이는 또한, 상기 입자의 평균 직경에 상응하는 평균값 근처에서 모든 입자 크기 분포가 직선이며, 즉, "협소한" 입자 크기 분포라고도 한다. 그러나, 다양한 문헌에서는 특히 불투명성을 비롯하여, 종이에 양호한 광학 특성을 부여하기 위해서는 협소한 입자 크기 분포가 필수 조건이라고 강조하고 있다. 이러한 목적을 위해, 문헌 ["Taking advantages of pigment performance through binder flexibility" (Paper Technology, 46 (8), 2005, pp 12-16) 및 "Maintaining coated paper performance while varying coating color solids with engineered carbonates" (Coating and Graphic Arts Conference and Exhibit, Baltimore USA, pp. 312-324, 2004)]을 인용할 수 있다.
보다 구체적으로, 협소한 PSD와 높은 고체 함량(60% 보다 높음)을 나타내는 특정 탄산칼슘의 수분산물은
- 인시츄(in situ) 분산 또는 침전(가능하게는 분산제 존재하에)을 거쳐서, 약 40% 보다 낮은 고체 함량을 갖고, 이후 1회 이상의 농축 단계를 거쳐서 얻은 PCC 계이거나, 또는
- 분쇄 단계(가능하게는 분산제 또는 분쇄 보조제 존재하에)를 거쳐서, 약 40% 보다 낮은 고체 함량을 갖고, 이후 1회 이상의 농축 단계를 후속하여 얻은 GCC계이다.
이러한 방법에 대한 종래 기술을 기술할 것이다.
탄산칼슘에 대한 기술 수준: PSD 가 협소하고/하거나 고체 함량이 60% 보다 높은 PCC의 수현탁물 및 수 분산물
당분야의 당업자들은 광택성을 개선시키기 위하여 코팅된 종이에 사용되는 PCC를 기술한 문헌 WO 98/25854을 잘 알고 있다. 이 문헌에서 해결하려는 기술적 문제는 사용되는 분산제의 양을 제한하면서 농축 단계를 수행하는 PCC 제조 방법을 개시하는 것이다. 이 방법은 고체 함량이 낮은(상기 문헌의 4개 실시예에 따라 15%) PCC 현탁물을 형성하는 단계, 비이온성 계면 활성제 존재하에 여과를 통해 이를 처리 및 농축하여 고체 함량이 총 중량에 대해 55 건조중량%∼80 건조중량%의 PCC인 여과 케익을 얻는 단계를 포함한다.
당업자에게는 또한, 코팅된 종이에 우수한 광학 특성, 광택성, 백색성 및 불투명성을 부여하면서, 종이 코팅물에 제공하고자 하는 PCC의 제조 방법이 기술된 문헌 EP 0,768,344이 알려져 있다. 이 문헌에서 해결된 기술적 문제는 미네랄 물질이 응집체를 형성하지 않는 PCC 제조 방법을 기술하고 있는데, 이 응집체는 종이의 광학 특성을 변화시킨다. 상기 방법은 수성 매질 중에 석회를 탄산염화하여 고체 함량이 약간 높은(상기 문헌의 실시예에 따라 18%) PCC의 수현탁물을 얻는 단계, 농축 및 이후 분쇄 단계를 포함한다. 상기 문헌의 실시예 1에서는 당업자가 최종 현탁물 중 고체 함량이 70% 보다 높기를 원한다면, 농축 단계를 2회 수행해야한다고 분명하게 나타내고 있다.
종이 코팅물에 사용하고자 하는 PCC의 제조 방법을 기술하고 있는 문헌 US 4,242,318도 당업자에게 잘 알려져 있다. 이 문헌에서 해결된 기술적 문제는 30일 이상 안정하고 고체 함량이 이의 중량의 65% 보다 높은 PCC의 수현탁물을 제조하기 위한 경제적인 방법을 개시하고 있다. 이 방법은 다중전해질의 존재하여 수성 매질 중 PCC를 결정화하는 단계, 기계적 농축으로 여과 케익을 얻는 단계, 이후 분산제를 이용하여 상기 케익을 유동화 및 균질화하는 단계를 포함한다. 이렇게 얻어진 수현탁물은 건조물 첨가없이 고체 함량이 높게(실시예 2에 따라 71.2%) 나타났다고 기술되어 있다(컬럼 3, 41줄). 또한, 종이 제조에 제공하기에 특히 적합하게, 입자 크기 분포 또는 PSD가 매우 협소한 PCC를 얻었다고 기술되어 있다(컬럼 4, 66줄-컬럼 5, 2줄).
또한, 종이 코팅에 사용할 수 있는 PCC의 수현탁물 또는 수분산물을 제조하는 방법과 관련된 기술 수준에 대한 정보로는 대략 40% 보다 낮은 고체 함량이 제공되어야 하는 수현탁물 또는 수분산물을 제조하는 제1 단계, 이후 고체 함량이 60 중량% 보다 높은 분산물 또는 현탁물을 얻기 위한 1회 이상의 농축 단계에 대한 것이다. 이 결과 종이 코팅물을 배합하는데 공급시, 특히 불투명성 관점에서 우수한 광학 특성을 갖는 코팅된 종이 시트가 얻어지는 PSD가 협소한 PCC의 수분산물 또는 수현탁물이 얻어진다.
탄산칼슘과 관련된 기술 수준: PSD 가 협소하고/하거나 고체 함량이 60% 보다 높 은 GCC 의 수현탁물 또는 수 분산물
이 분야에서, 점도 지수가 0.08∼0.8인, 미네랄 물질용 분산제로서 아크릴산과 다른 아크릴산, 알릴산 또는 비닐산의 공중합체 및 단독중합체를 사용하는 문헌 WO 01/48093이 알려져 있다. 이들 분산제는 분산제없이 분쇄하는 제1 단계 이후에 공급되어서, 낮은 고체 고체 함량(비록 언급되어 있지 않지만)을 야기하고 기계적 또는 열적 농축의 제2 단계를 수행하게 된다. 우선, 분쇄 단계 이후에 얻어진 "낮은 고체 함량"을 정량화한 값은 없지만, 문헌 EP 0,850,658에서 유사부분(2 페이지, 13줄)으로 이 값이 많아야 40%라는 것을 유추할 수 있다. 다음으로, 용어 "재농축"이 상기 문헌 WO 01/48093에서 광범위하게 사용되는데, 이는 분명하게 이 발명에서 농축 단계를 2회 이상 수행해야한다는 것을 의미한다. 실시예 7에는 이렇게 얻어진 GCC의 수현탁물은 고체 함량이 이의 중량의 72%인 것으로 나타나 있다. 얻어진 미네랄 물질은 실시예 9에 나타낸 바와 같이 특히 종이 코팅물을 배합하는데 사용되어서 상기 종이 코팅물로 코팅된 종이의 불투명성을 개선시킬 수 있다.
또한, 문헌 EP 0,850,685가 알려져 있다. 이 문헌이 해결하려는 기술적 문제는 분산제없이 저 농축 분쇄 단계에서 유래한 미네랄 물질(특히 GCC)을 현탁하고, 기계적 및/또는 열적 재농축 단계를 행하는 것이다. 본 발명의 목적인 상기 방법은 고체 함량이 이의 총 중량의 40% 보다 적은 GCC 수현탁물을 제조하는 단계, 고체 함량을 60% 이상으로 얻도록 상기 현탁물을 농축시키는 단계, 이어 아크릴산과 말레산의 공중합체(0.5/1∼10/1 몰 비율, 1000 g/mole∼100,000 g/mole 분자량)인 분산제를 첨가하는 단계를 포함한다. 따라서, 이 문헌은 최종 고체 함량을 60% 보다 높게 얻기 위한 목적으로 농축 단계를 1회 이상 제공한다. 추가적으로, 단지 1회의 농축 단계를 기술하고 있는 이 문헌의 실시예에서는 제조된 현탁물의 총 중량의 70% 보다 높다 높은 고체 함량을 얻는 것이 가능하지 않다. 따라서, 재농축 단계가 70 중량% 보다 높은 고체 함량을 얻기 위해 필수적인지 생각해보는 것이 합당하다. 마지막으로, 이 문헌은 이러한 방식으로 제조된 GCC의 수현탁물이 협소한 PSD를 나타내고(컬럼 3, 19-28줄), 종이 코팅물에서 유용하게 사용될 것이라고 나타내고 있다.
또한, 종이를 코팅하는데 사용할 수 있는 GCC의 수현탁물 또는 수분산물을 제조하는 방법에 대한 기술 수준에서의 정보에 따르면 대략 이의 중량의 40% 보다 낮은 고체 함량을 제공해야만 하는, 특히 분쇄를 통하여 수현탁물 또는 수분산물을 제조하는 제1 단계, 이어서 이의 중량의 60% 보다 많은 고체 함량의 분산물 또는 현탁물을 얻도록 1회 이상의 농축 단계를 후속하는 것이다. 이 결과, 종이 코팅물을 배합하는데 제공시, 특히 불투명성의 관점에서 우수한 광학 특성을 갖는 코팅된 종이 시트를 생성하는 PSD가 협소한 GCC의 수분산물 또는 수현탁물이 얻어지게 된다.
본 발명의 목적
특히 불투명성을 비롯하여, 최종 산물의 광학 특성을 개선시키는 탄산칼슘과 카올린의 수현탁물 또는 수분산물을 제조하는 연구를 계속한 결과, 출원인은 다음의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신규한 방법을 개발하였다:
a) 가능하게는 하나 이상의 분산제 및/또는 하나 이상의 분쇄 보조제 존재하에서, 고체 함량이 이의 총 중량의 45%∼70%, 바람직하게는 55%∼70%, 매우 바람직하게는 60%∼70%인 천연 및/또는 침전 탄산칼슘의 수현탁물 및/또는 수분산물을 제조하는 단계, 및
b) 단계 a) 이후에 얻은 분산물 및/또는 현탁물에 분말 카올린을 첨가하여 (탄산칼슘:카올린)의 건조중량 비율이 (90:10)∼(10:90), 바람직하게는 (90:10)∼(50:50), 매우 바람직하게는 (80:20)∼(60:40)로 나타나는 수현탁물 및/또는 수분산물을 얻는 단계.
본 발명의 방법의 첫번째 장점은 당업자에게, 종래와는 달리, 단일 산물의 형태로, 그리고 바람직한 비율로 종이 코팅물에 첨가하고자 하는 2종의 미네랄 물질 모두를 제공하는데, 이들은 개별적으로 탄산칼슘의 수분산물 및 카올린의 수분산물로 제공된다는 점이다.
다음으로, 본 출원을 뒷받침하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 고체 함량이 매우 높으며, 특히 이의 총 중량의 65% 보다 높고, 바람직하게는 70% 보다 높으며, 매우 바람직하게는 72% 보다 높은 수분산물 및/또는 수현탁물을 생성시킨다. 다시 말해서, 동일한 경제적, 기술적 장점을 가지면서도 종래 카올린 또는 탄산칼슘 분산물의 고체 함량과 적어도 동일하거나 그보다 많다. 또한 이들 실시예에서 확인한 바에 따르면, 이러한 분산물 및/또는 현탁물의 점도는 생성물의 용이한 수송 및 취급에 완벽하게 적합하다.
본 발명의 방법의 다른 장점은 종이의 광학 특성을 유지하면서 종래 제공되었던 농축 단계를 건너뛸 수 있기 때문에, 종래 방법보다 경제적이라는 것이 확인되었다. 이러한 농축 단계는 사용하는 에너지뿐만 아니라 설치 및 유지가 매우 값비싼 장치(예컨대 원심분리기, 열적 또는 기계적 증발기 등)를 이용해야하는 점을 고려하면, 상당히 고가라는 것을 유념해야 한다.
또한, 본 발명의 방법은 놀랍게도, 종이 코팅물 제조에 이용시, 이 종이 코팅물을 이용하여 코팅된 종이에 우수한 광학 특성을 부여하는 것이 가능한 탄산칼슘 및 카올린을 함유하는 미네랄 물질의 수분산물 및/또는 수현탁물을 생성한다. 또한, 종래 분석에서 확인된 바에 의하면, 불투명성 등, 종이의 광학 특성을 개선시키는 것이 가능하게 되는, 협소한 PSD를 얻기 위한 목적을 위해서 고체 함량이 낮은(40% 미만) GCC 및 PCC의 수현탁물 또는 수분산물을 초기에 제조하는 것이 바람직하다(종래 기술 기초). 그러나, 본 발명은 이러한 정보와는 일치하지 않는데, 고체 함량이 45%∼70%, 바람직하게는 55%∼70%, 매우 바람직하게는 60%∼70%인 제조의 제1 단계를 제공하기 때문이다.
임의 이론에 제한하지 않고, 출원인은 종래 제공되었던, 농축된 산물을 제공하는데 필요한 농축 단계는 실제로, 최종 산물의 광학 특성에 부정적인 영향을 주는 것으로 생각한다. 비록 저농도(이는 종래에는 협소한 PSD를 얻어서, 종이에 우수한 광학 특성을 부여하는 인자임)에서 분쇄 또는 분산하는 제1 단계이지만, 이러한 이후의 농축 단계는 상기 혜택을 최소화하는 경향이 있다.
본 발명의 방법을 이용하여, 최종 산물에 우수한 광택을 부여하는 것이 가능한, 탄산칼슘 및 카올린을 함유하는 수현탁물 및/또는 수분산물을 얻는 능력에 있어서, 또 다른 놀라운 요소가 존재하는데, 카올린을 건조 분말 형태로 첨가하는 것이다. 또한, 이러한 카올린 분말은 카올린 수성 현탁물의 건조 단계, 특히 분무 건조를 통해 얻는 것이지만, 이러한 유형의 건조는 입자 응집체를 형성시킬 수 있고, 이러한 응집체의 존재는 특히 광택성을 비롯하여 종이의 광학 특성에 유해한 인자라는 것은 이미 언급하였다. 따라서, 종래 방법과 비교하여 본 발명의 방법을 통해서 최종 산물의 광택성을 유지하고 심지어는 개선시킨 것은 상당히 놀라운 것이다.
특정 이론에 제한하지 않고, 본 출원인은 본 발명 내에서, 건조 카올린(응집체를 가짐)을 탄산칼슘의 수분산물에 첨가할 때, 상기 탄산염 입자가 "거대" 카올린 입자를 위한 탈응집체로서 작용하는 것으로 생각한다. 그 결과 카올린 응집체의 양이 감소하였는데, 이는 코팅된 종이의 최종 광택이 본 발명에 의해 파괴되지 않는 이유를 설명하는 것이며, 심지어는 종래와 비교하여 광택성이 개선되었다.
본 발명의 상세한 설명
따라서, 본 발명의 제1 목적은 탄산칼슘과 카올린의 수현탁물 및/또는 수분산물을 제조하는 방법으로서, 이 방법은
a) 가능하게는 하나 이상의 분산제 및/또는 하나 이상의 분쇄 보조제의 존재하에서, 고체 함량이 이의 총 중량의 45%∼70%, 바람직하게는 55%∼70%, 매우 바람직하게는 60%∼70%인 천연 및/또는 침전 탄산칼슘의 수현탁물 및/또는 수분산물을 제조하는 단계, 및
b) 단계 a) 이후에 얻은 분산물 및/또는 현탁물에 분말 카올린을 첨가하여, (탄산칼슘:카올린)의 건조중량 비율이 (90:10)∼(10:90), 바람직하게는 (90:10)∼(50:50), 매우 바람직하게는 (80:20)∼(60:40)로 나타나는 수현탁물 및/또는 수분산물을 얻는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1 별법에서, 탄산칼슘은 천연 탄산칼슘(GCC)이고, 이 방법은
a) 가능하게는 하나 이상의 분산제 및/또는 하나 이상의 분쇄 보조제의 존재하에서, 고체 함량이 이의 총 중량의 45%∼70%, 바람직하게는 55%∼70%, 매우 바람직하게는 60%∼70%인 천연 탄산칼슘의 수현탁물 및/또는 수분산물을 수중 분쇄를 통해 제조하는 단계, 및
b) 단계 a) 이후에 얻은 분산물 및/또는 현탁물에 분말 카올린을 첨가하여, (천연 탄산칼슘:카올린)의 건조중량 비율이 (90:10)∼(10:90), 바람직하게는 (90:10)∼(50:50), 매우 바람직하게는 (80:20)∼(60:40)로 나타나는 수현탁물 및/또는 수분산물을 얻는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이 별법에 따르면, 본 발명의 방법은 천연 탄산칼슘(GCC)을 석회석, 초크, 방해석, 대리석 및 이의 혼합물 중에서 선택하는 것을 특징으로 한다.
이러한 별법은 천연 탄산 칼슘이 문헌 EP 1,340,795([0007])에 기술된 바와 같이, PCC와 달리, 우수한 광학 특성을 부여하지 않으므로, 당분야의 당업자들은 주로 PCC를 사용하고자 하였다는 점에서 더욱 독창적이라고 할 수 있다. 당업자가 GCC를 사용하고자 한다면, 분명하게 종래 기술된 농축 방법(상기 언급한 특허 WO 01/48093 및 EP 0,850,685)을 사용할 것이다. 그러므로, 농축 단계에 의존하지 않고, 본 발명에 따라 GCC를 공급하는 것은 독창적인 단계를 의미하는 것이다. 또한, 문헌 EP 1,340,795는 PCC 및 카올린 현탁물 제조와 관련하여, 분명하게 2 실시예만을 개시하고 있다. 이는 여기서 청구하는 본 발명, 즉 상기에 주어진 고체 함량을 갖는 GCC의 수현탁물을 제조하는 것에 관한 방법과 또한 상기 주어진 비율로 현탁물에 건조 카올린을 첨가하는 것을 포함하고 있지 않다.
이와 유사하게, 문헌 EP 0,521,737은 PCC의 특정 상태만을 개시하고 있고, 신규성이 있는 GCC에 대해서는 포함하고 있지 않아서, 상기 문헌 EP 0,521,737에 기술된 바와 같이 PCC가 아닌 GCC에 기초하여 본 발명의 진보적인 단계를 강화하였다.
탄산칼슘이 침전 탄산칼슘(PCC)인 제2 별법에서, 본 발명은
a) 가능하게는 하나 이상의 분산제 존재하에서, 고체 함량이 이의 총 중량의 45%∼70%, 바람직하게는 55%∼70%, 매우 바람직하게는 60%∼70%인 침전 탄산칼슘의 수현탁물 및/또는 수분산물을 수분산 및/또는 수중 인시츄 침전을 통해서 제조하는 단계, 및
b) 단계 a) 이후에 얻은 분산물 및/또는 현탁물에 분말형 카올린을 첨가하여, (침전 탄산칼슘:카올린)의 건조중량 비율이 (90:10)∼(10:90), 바람직하게는 (90:10)∼(50:50), 매우 바람직하게는 (80:20)∼(60:40)로 나타나는 수현탁물 및/또는 수분산물을 얻는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 별법에 따라, 본 발명의 방법은 침전 탄산칼슘을 방해석, 아라고나이트, 바테라이트 및 이의 혼합물 중에서 선택하는 것을 특징으로 한다.
대체로, 본 발명은 또한, 단계 a) 동안, 탄산칼슘의 건조중량과 비교하여, 0.1 건조중량%∼3 건조중량%, 바람직하게는 0.3 건조중량%∼1 건조중량%, 매우 바람직하게는 0.4 건조%∼0.8 건조중량%의 양으로 분산제 및/또는 분쇄 보조제를 사용하는 것을 특징으로 한다. 대체로, 본 발명은 또한 분산제 및 분쇄 보조제가 하나 이상의 중화제로 완전 또는 부분 중화된 (메타)아크릴산의 단독중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 한다.
당분야의 당업자는 얻고자 하는 수현탁물 또는 수분산물의 특징(예컨대, 탄산칼슘 입자의 입자 분포, 고체 함량, 점도 등)을 기초로 중화제, 분자량, 상기 제제의 다분자성 지수를 어떻게 선택할지 알고 있다.
그러나, 본 발명의 매우 바람직한 별법에서, 본 발명의 방법은 이롭게는 1가 제제에 의한 카르복실 부위의 몰 중화율이 20%∼80%, 바람직하게는 40%∼60%이고, 2가 제제에 의한 카르복실 부위의 몰 중화율이 20%∼80%, 매우 바람직하게는 40%∼60%인, 완전 중화된 (메타)아크릴산의 단독중합체 또는 공중합체를 분산제 및 분산 보조제로 사용하는 것을 특징으로 한다.
이 별법에 따라서, 본 발명은 1가 제제가 수산화나트륨이고 1가 제제가 산화마그네슘인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법으로 수득된 것을 특징으로 하는 수현탁물 및/또는 수분산물을 제공하는 것이다.
본 발명의 마지막 목적은 종이 코팅물의 제조에서 상기 수현탁물 및/또는 수분산물의 용도를 제공하는 것이다.
실시예 1
이 실시예는 천연 탄산칼슘 및 카올린의 수분산물을 제조하기 위한 본 발명을 설명하는 것이다.
또한, 본 발명에 따라 얻어진 분산물을 설명한다. 종이 피복물 배합에서 이 분산물의 본 발명의 용도를 설명한다.
마지막으로, 종이 시트를 코팅하기 위해 이 종이 코팅물을 제공하는 것에 대해 설명하며, 이 종이의 광학 특성(광택성, 불투명성 및 백색도 등)이 종래에 따라 얻은 종이 코팅물을 사용하여 코팅된 동일 종이와 비교하여 적어도 유지된다는 것을 검증하였다(즉, 탄산칼슘을 함유하고, 분쇄 후 농축으로 얻은 분산물, 카올린을 함유하고 상기 카올린을 물에 분산시켜 생성된 분산물의 2종 분산물을 종이 코팅물에 첨가함).
본 발명의 방법의 단계 a)에 다른 천연 탄산칼슘의 수분산물 제조
시험 #1 내지 #3 각각을 위해, 분쇄 보조제 존재하에, 천연 탄산칼슘을 수중 분쇄하여, 건조중량으로 상기 탄산염 함량이 이의 총 중량의 65%인 수현탁물을 얻었다.
시험 no .1
이 시험은 분자량이 5,600 g/몰이고, 몰 중량으로 50%의 카르복실 부위가 마그네슘으로 중화되고 몰 중량으로 50%의 카르복실 부위가 나트륨으로 중화된, 통상 의 중합법을 통해 얻은 아크릴산 단독 중합체를 탄산칼슘의 건조중량과 비교하여 0.7 건조중량%로 제공하였다.
시험 no .2
이 시험은 분자량이 13,000 g/몰이고, 나트륨으로 완전 중화된 아크릴산 단독 중합체를, 탄산칼슘의 건조중량과 비교하여 0.7 건조중량%로 제공하였다. 상기 단독중합체는 문헌 FR 2,821,620에 기술되고 제공된 방법에 따라서, 제어 라디칼 중합법 RAFT를 통해 얻었다.
시험 no .3
분자량이 10,000 g/몰이고, 나트륨으로 완전 중화된 통상의 중합법으로 얻은 아크릴산 단독중합체를 탄산칼슘의 건조중량과 비교하여 0.7 중량%로 제공하였다.
각각의 얻어진 분산물에 대해서, MICROMERITICS™에서 판매하는 Sedigraph™ 5100 장치를 이용하여, 평균 직경이 1 ㎛ 및 2 ㎛ 보다 작은 입자의 중량 비율을 측정하였다. 또한, 10 및 100 rpm에 25℃에서, 교반전 시간 t=0 및 t=8일, 그리고 교반 후 t=8일 및 30초 후(각각 μt0, μt8 BFAG 및 μt8 AFAG로 표시함)에서 적절한 이동성을 이용하여, Brookfield™ 점도를 측정하였다. 이들 모든 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
시험 no. SC (%) 입자 크기 분포 Brookfield™ 점도
% < 1 ㎛ % < 1 ㎛ μt0 10 rpm μt0 100 rpm μt8 BFAG 10 rpm μt8 BFAG 100 rpm μt8 AFAG 10 rpm μt8 AFAG 100 rpm
1 65 92.9 74 250 130 3100 1000 280 160
2 65 98.1 78 110 85 2040 650 130 120
3 65 97.5 75.4 130 110 2180 740 100 90
표 1에서는, 얻어진 Brookfield™ 점도는 본 발명의 방법의 단계 a)에서 얻은 탄산칼슘의 수분산물이 안정하고 유동적이라는 것을 보여준다.
본 발명의 방법의 단계 b)에 따라 분말 카올린을 첨가하여 탄산칼슘과 카올린의 분산물을 제조
각각의 시험 #4 내지 #6에 대해서, 상품명 Hydragloss™ 90으로 HUBER™에서 판매하는 분말 카올린을 시험 #1 내지 #3에서 얻은 탄산칼슘의 수분산물에 첨가하였다.
분산물에 대한 고체 함량이 이의 중량의 72%이고, (탄산칼슘:카올린) 건조중량비가 (70:30)이 되도록 첨가하였다.
앞에서와 동일하게, 각 수분산물에 대해서, 10 및 100 rpm에 25℃에서, 교반전 시간 t=0 및 t=8일, 그리고 교반 후 t=8일 및 30초 후(각각 μt0, μt8 BFAG 및 μt8 AFAG로 표시함)에서 Brookfield™ 점도를 측정하였다.
시험 no. SC (%) Brookfield™ 점도
μt0 10 rpm μt0 100 rpm μt8 BFAG 10 rpm μt8 AFAG 100 rpm μt8 BFAG 10 rpm μt8 AFAG 100 rpm
4 72 1560 600 440 240 180 120
5 72 860 340 490 325 110 100
6 72 600 210 200 110 180 160
표 2에서는, 얻어진 Brookfield™ 점도는 본 발명의 방법의 단계 b)에서 얻은 탄산칼슘과 카올린의 수분산물이 안정하고 유동적이라는 것을 보여준다.
본 발명 및 종래에 따른 종이 코팅물의 제조
시험 no .7
종래 기술을 설명하는 이 실험을 위해, 미네랄 물질(천연 탄산칼슘 및 카올린)을 종래 기술에 따라 하기 2종의 수분산물 형태로 첨가한 종이 코팅물을 생성하였다:
- 분산제 없이 저농도 분쇄 단계 이후 열농축 단계를 통해 고체 함량이 이의 총 중량의 72%인 탄산칼슘 수분산물 형태;
- 카올린의 건조중량과 비교하여 0.04 건조중량%의 폴리아크릴산나트륨 존재하에, 상품명 Hydragloss™ 90으로 HUBER™에서 판매하는 카올린을 수중 분산하여 얻은, 고체 함량이 이의 총 중량의 72%인 카올린의 수분산물 형태.
본 발명을 설명하기 위한 시험 #8 내지 #10에 대해서, 단일 수분산물 형태로 미네랄 물질을 첨가한 종이 코팅물을 생성하였다. 이들은 시험 #4 내지 #6을 위해 얻은 천연 탄산칼슘 및 카올린을 함유하는 본 발명의 수분산물이다. 다양한 종이 코팅물의 조성을 하기 표 3에 나타내었다.
　 　 SC (%) 시험 no.
7 8 9 10
시험 #7에 따른 CaCO3 의 수분산물 72 70
시험 #7에 따른 카올린의 수분산물 72 30
시험 #4에 따른 CaCO3 및 카올린의 수분산물 72 100
시험 #5에 따른 CaCO3 및 카올린의 수분산물 72 100
시험 #6에 따른 CaCO3 및 카올린의 수분산물 72 100
Latex DL 966 50 11 11 11 11
Mowiol™4/98 25 0.5 0.5 0.5 0.5
Finnfix™ 10 0.6 0.6 0.6 0.6
Blancophor™ - 0.5 0.5 0.5 0.5
표 3에서는, 상기 시험 #7 내지 #10에 상응하는 컬럼의 수치들은 각 경우 다양한 성분의 중량 비율을 나타낸 것이다.
또한,
- DL 966은 DOW™ CHEMICALS에서 판매하는 스티렌-부타디엔 라텍스를 의미한다.
- Mowiol™ 4/98은 CLARIANT™에서 판매하는 폴리비닐 알콜을 의미한다.
- Finnfix™은 BASF™에서 판매하는 카르복시메틸셀룰로스를 의미한다.
- Blancophor™는　BAYER™에서 판매하는 발광제를 의미한다.
하기 표 4는 이들 모든 종이 코팅물에 대해 10 및 100 rpm에서 측정한 t=0 및 25℃에서의 Brookfield™ 점도 값을 나타낸 것이다.
시험 no.
7 8 9 10
Brookfield™ 점도(t0) 10 rpm 7560 7840 8620 8700
Brookfield™ 점도(t0) 100 rpm 1310 1350 1500 1470
표 4에서는, t=0에, 10 및 100 rpm에서 측정한 Brookfield™ 점도가 종래 기술 및 본 발명에 대해 상당히 유사하였다.
본 발명 및 종래에 따른 종이 시트의 코팅
#7(종래) 및 #8 내지 #10(본 발명)에 상응하는 각각의 종이 코팅물을 평량이 58 g/㎡인 백상지(wood-free paper) 시트를 피복하는데 사용하여, 각각 시험 #11(종래) 및 #12 내지 #14(본 발명)를 얻었다. 코팅은 종이 매질 상에 12±1 g/㎡ 양의 종이 코팅물을 적용하기 위해 사용된, 트레일링-블레이트 파일럿 코팅기를 이용하여 수행하였다. 얻어진 코팅된 종이를 80℃에서 40 bar 압력을 3회 연속 가하여 캘린더링하였다.
시험 #11(종래) 및 #12 내지 #14(본 발명)에 상응하는 코팅 및 캘린더링한 종이 시트에 대해 하기와 같이 측정하였다:
- ISO/FDIS 11475 표준법에 따른 W(CIE) 백색도,
- NFQ-03040 표준법에 따른 불투명성,
- TAPPI T480 OS-78 표준법에 따른 TAPPI 75°광택성.
이들 모든 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
시험 no.
11 12 13 14
백색도 114 115 115 114
불투명성 87 87 88 87
광택성 57 59 59 57
표 5에서는, 놀랍게도 이들 결과가 본 발명에 따라 배합된 종이 코팅물로 코팅한 종이의 광학 특성이 종래에 따라 배합된 종이 코팅물을 사용한 코팅 종이에서 얻은 동일 특성과 적어도 동일한 것으로 확인되었다.
실시예 2
이 실시예는 천연 탄산칼슘과 카올린의 수분산물을 제조하는 본 발명의 방법을 설명한다. 또한, 이렇게 얻은 본 발명의 분산물을 설명한다. 또한, 종이 코팅물을 배합하는데서 이 분산물의 본 발명에 따른 용도를 설명한다. 마지막으로, 1가 중화제 및 2가 중화제에 대해 특정 중화율을 갖는 바람직한 본 발명의 분산제를 이용한 혜택을 설명한다.
본 발명의 단계 a)에 따라 천언 탄산칼슘의 수분산물 제조
각각의 시험 #15 내지 #18을 위해, 분쇄 보조제 존재하여 천연 탄산칼슘을 수중 분쇄하여, 건조중량으로 상기 탄산염의 함량이 이의 총 중량의 65%인 수현탁물을 얻었다.
시험 no .15
이 시험은 마그네슘에 의해 50 몰중량%의 카르복실 부위가 중화되고, 나트륨에 의해 50 몰중량%의 카르복실 부위가 중화된 분자량이 5,600 g/몰인 통상의 중합법으로 얻은 아크릴산 단독중합체를 탄산칼슘의 건조중량과 비교하여 0.6 건조중량% 제공하였다. 이 시험은 본 발명의 바람직한 별법이다.
시험 no .16
이 시험은 마그네슘에 의해 90 몰중량%의 카르복실 부위가 중화되고, 나트륨에 의해 10 몰중량%의 카르복실 부위가 중화된 분자량이 5,600 g/몰인 통상의 중합법으로 얻은 아크릴산 단독중합체를 탄산칼슘의 건조중량과 비교하여 0.6 건조중량% 제공하였다.
시험 no .17
이 시험은 마그네슘에 의해 10 몰중량%의 카르복실 부위가 중화되고, 나트륨에 의해 90 몰중량%의 카르복실 부위가 중화된 분자량이 5,600 g/몰인 통상의 중합법으로 얻은 아크릴산 단독중합체를 탄산칼슘의 건조중량과 비교하여 0.6 건조중량% 제공하였다.
시험 no .18
이 시험은 나트륨에 의해 100 몰중량%의 카르복실 부위가 중화된 분자량이 5,600 g/몰인 통상의 중합법으로 얻은 아크릴산 단독중합체를 탄산칼슘의 건조중량과 비교하여 0.6 건조중량% 제공하였다.
본 발명의 방법의 단계 b)에 따라 분말 카올린을 첨가하여 탄산칼슘 및 카올린의 분산물 제조
각각의 시험 #19 내지 #22를 위해서, 상품명 Hydragloss™ 90 및 Hydraprint™으로 HUBER™에서 판매하는 2종의 분말 카올린을 시험 #15 내지 #18에서 얻은 탄산칼슘으 수분산물에 첨가하였다.
상기 첨가 과정은
- (탄산칼슘:카올린) 건조중량 비율이 (60:40),
- 분산물의 고체 함량이 이의 중량의 72%,
- 최종 현탁물 중 두 카올린이 동일양
이도록 수행하였다.
본 발명 및 종래에 다른 종이 코팅물의 제조
시험 no .23
종래 기술을 설명하기 위한 이 실험에서, 종래 기술에 따라서 2종의 수분산물 형태로 미네랄 물질(천연 탄산칼슘 및 2 카올린)을 첨가한 종이 코팅물을 생성하였다:
- 분산제 없이 저농도 분쇄 단계 후 열 농축 단계를 통해 얻은, 고체 함량이 이의 총중량의 72%인 탄산칼슘의 수분산제 형태;
- 카올린의 건조중량과 비교하여 폴리아크릴산나트륨 0.04 건조중량% 존재하에, 상품명 Hydragloss™ 90 및 Hydraprint™으로 HUBER™에서 판매하는 카올린 혼합물을 수중 분산하여 얻은 고체 함량이 이의 총 중량의 72%인 카올린의 수분산물 형태.
본 발명을 설명하기 위한, 시험 #24 내지 #27에 대해, 단일 수분산물 형태로 미네랄 물질을 첨가한 종이 코팅물을 생성하였다: 이들은 시험 #19 내지 #22를 위해 얻은 천연 탄산칼슘 및 카올린을 함유하는 본 발명의 수분산물이다. 다양한 종이 코팅물의 조성을 하기 표 6에 나타내었다.
　 SC (%) 시험 no.
　 23 24 25 26 27
시험 #23에 따른 CaCO3 의 수분산물 72 60
시험 #23에 따른 카올린의 수분산물 72 40
시험 #24에 따른 CaCO3 및 카올린의 수분산물 72 100
시험 #25에 따른 CaCO3 및 카올린의 수분산물 72 100
시험 #26에 따른 CaCO3 및 카올린의 수분산물 72 100
시험 #27에 따른 CaCO3 및 카올린의 수분산물 72 100
Latex DL 966 50 11 11 11 11 11
Mowiol™4/98 25 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
Finnfix™ 10 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Blancophor™ 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
표 6에서, 상기 시험 #23 내지 #27에 상응하는 컬럼의 수치들은 각 경우 다양한 성분의 중량 비율을 나타낸 것이다.
본 발명 및 종래에 다른 종이 시트의 코팅
#23(종래) 및 #24 내지 #27(본 발명)에 상응하는 각각의 종이 코팅물을 평량이 36 g/㎡인 백상지 시트를 피복하는데 사용하여, 각각 시험 #28(종래) 및 #29 내지 #32(본 발명)를 얻었다. 코팅은 종이 매질 상에 12±1 g/㎡ 양의 종이 코팅물을 적용하기 위해 사용된, 트레일링-블레이트 파일럿 코팅기를 이용하여 수행하였다. 얻어진 코팅된 종이를 80℃에서 40 bar 압력을 2회 연속 가하여 캘린더링하였다.
얻어진 코팅된 종이 시트에 대해 하기와 같이 측정하였다:
- ISO/FDIS 11475 표준법에 따른 W(CIE) 백색도,
- NFQ-03040 표준법에 따른 불투명성,
- TAPPI T480 OS-78 표준법에 따른 TAPPI 75°광택성.
이들 모든 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
시험 no.
28 29 30 31 32
백색도 80.0 81.5 81.0 80.9 80.8
불투명성 89.0 89.9 89.6 89.5 89.5
광택성 55.0 58.0 57.2 57.3 57.1
표 7에서는, 이들 결과가 본 발명에 따라 배합된 종이 코팅물로 코팅한 종이의 광학 특성이 종래에 따라 배합된 종이 코팅물을 사용한 코팅 종이에서 얻은 동일 특성에 비하여 놀랍도록 우수한 것으로 확인되었다.
마지막으로, 이들 결과는 시험 #29에 상응하는 본 발명의 바람직한 별법을 수행하는 장점을 증명한 것이다.

Claims (7)

  1. 석회석, 초크, 방해석, 대리석 및 이의 혼합물 중에서 선택된 천연 탄산칼슘의 수현탁물 및/또는 수분산물의 제조 방법으로서,
    a) 가능하게는 하나 이상의 분산제 및/또는 하나 이상의 분쇄 보조제의 존재하에서, 고체 함량이 이의 총 중량의 45%∼70%, 바람직하게는 55%∼70%, 매우 바람직하게는 60%∼70%인 천연 탄산칼륨의 수현탁물 및/또는 수분산물을 제조하는 단계; 및
    b) 단계 a) 이후에 얻은 분산물 및/또는 현탁물에 분말 카올린을 첨가하여 (탄산칼슘:카올린) 건조중량 비율이 (90:10)∼(10:90), 바람직하게는 (90:10)∼(50:50), 매우 바람직하게는 (80:20)∼(60:40)인 수현탁물 및/또는 수분산물을 얻는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 a) 동안, 분산제 및/또는 분쇄 보조제는 탄산칼슘의 건조중량과 비교하여, 0.1 건조중량%∼3 건조중량%, 바람직하게는 0.3 건조중량%∼1 건조중량%, 매우 바람직하게는 0.4 건조중량%∼0.8 건조중량%의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분산제 및 분쇄 보조제는 하나 이상의 중화제로 완전 또는 부분 중화된 (메타)아크릴산의 단독중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 분산제 및 분쇄 보조제는 1가 제제에 의한 카르복실 부위의 몰 중화율이 20%∼80%, 바람직하게는 40%∼60%이고, 2가 제제에 의한 카르복실 부위의 몰 중화율이 20%∼ 80%, 바람직하게는 40%∼60%인 완전 중화된 (메타)아크릴산의 단독중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 1가 제제는 수산화나트륨이고 1가 제제는 산화마그네슘인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따라 얻어진 것을 특징으로 하는 수현탁물 및/또는 수분산물.
  7. 종이 코팅물의 제조에서 제6항에 따른 수현탁물 및/또는 수분산물의 용도.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2910479B1 (fr) 2006-12-20 2012-09-07 Coatex Sas Procede de fabrication d'une dispersion ou d'une suspension aqueuse contenant du carbonate de calcium et du kaolin et son utilisation dans la fabrication de sauces de couchage.
PT104748A (pt) * 2009-09-16 2011-03-16 Univ Aveiro Composição de pigmentos e calda de revestimento que a contém, para papel de imprenssão a jacto de tinta
EP2628775A1 (en) * 2012-02-17 2013-08-21 Omya Development AG Mineral material powder with high dispersion ability and use of said mineral material powder
EP2634153A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-04 Omya Development AG Process for the preparation of cement, mortars, concrete compositions containing a calcium carbonate-based filler containing an aluminosiliceous material, the said "filler(s) blend" being treated with a superplastifier, cement compositions and cement products obtained, and their applications.
EP2634151A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-04 Omya Development AG Process for the preparation of cement, mortars, concrete compositions containing calcium carbonate-based filler(s) (pre) - treated with ultrafine (UF) filler(s), compositions and cement products obtained and their applications
CN103509377B (zh) * 2013-08-23 2015-11-25 中国制浆造纸研究院 一种碱回收白泥精制的碳酸钙颜料及其制备方法
US10647143B2 (en) 2014-05-26 2020-05-12 Omya International Ag Calcium carbonate for rotogravure printing medium
PT2949707T (pt) 2014-05-26 2017-06-07 Omya Int Ag Processo para a preparação de fragmentos que compreendem carbonato de cálcio
FR3029528B1 (fr) * 2014-12-03 2018-05-11 Coatex Agents d'aide a la dispersion et/ou au broyage du kaolin en suspension aqueuse, suspensions aqueuses obtenues et leurs utilisations
CN105295503B (zh) * 2015-11-20 2018-03-27 中国高岭土有限公司 一种提高高岭土浆液悬浮度的药剂组合物及其制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE755970A (fr) 1969-09-10 1971-02-15 English Clays Lovering Pochin Pigment mixte se composant d'un pigment a l'argile et d'un pigment au cabonate de calcium
US4264372A (en) 1979-10-25 1981-04-28 The Georgia Marble Company Calcium carbonate containing kaolin clay additive
JP2561097B2 (ja) * 1986-10-09 1996-12-04 新王子製紙株式会社 塗料用重質炭酸カルシウムの処理方法
ES2063773T3 (es) * 1988-03-07 1995-01-16 Pluss Stauffer Ag Mezcla de pigmentos para la industria papelera.
JP2503083B2 (ja) * 1989-10-18 1996-06-05 新王子製紙株式会社 塗被紙用塗料の調製方法
FI90447C (fi) * 1991-07-04 1994-02-10 Nordcarb Oy Ab Menetelmä PCC-lietteen (saostettu kalsiumkarbonaatti) kuiva-ainepitoisuuden lisäämiseksi paperin valmistuksessa käyttämistä varten
AU706130B2 (en) * 1996-03-04 1999-06-10 Fp-Pigments Oy Pigment particles coated with precipitated calcium carbonate and a process for the preparation thereof
FR2766106B1 (fr) * 1997-07-18 2001-09-07 Coatex Sa Utilisation d'un copolymere a structure tensio-active comme agent dispersant et/ou d'aide au broyage
CN1221833A (zh) * 1998-10-22 1999-07-07 姚桂华 一种造纸复合涂料及其制备方法
FR2802830B1 (fr) * 1999-12-27 2002-06-07 Coatex Sa Utilisation de polymeres hydrosolubles comme agent de dispersion de suspension aqueuse de carbonate de calcium suspensions aqueuses obtenues et leurs utilisations
FR2818166B1 (fr) 2000-12-20 2003-10-31 Coatex Sas Agent d'aide au broyage et/ou de dispersion de materiaux mineraux en suspension aqueuse. suspensions aqueuses obtenues et leurs utilisations
AU2003207551A1 (en) 2002-05-03 2003-11-17 David O. Cummings Paper coating pigments
BR0317782B1 (pt) 2002-12-27 2016-06-07 Imerys Pigments Inc Composição de pigmento de revestimento para papel e produto revestido com revestimento
FR2910479B1 (fr) 2006-12-20 2012-09-07 Coatex Sas Procede de fabrication d'une dispersion ou d'une suspension aqueuse contenant du carbonate de calcium et du kaolin et son utilisation dans la fabrication de sauces de couchage.
US7673078B2 (en) 2007-01-31 2010-03-02 International Business Machines Corporation Communicating configuration information over standard interconnect link

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