KR20120118484A

KR20120118484A - 탄산칼슘 함유 물질의 수성 현탁액에서 첨가제로서의 2-((1-메틸프로필))아미노에탄올의 용도

Info

Publication number: KR20120118484A
Application number: KR1020127022289A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 부리; 사무엘 렌취; 패트릭 에이.씨. 가네
Original assignee: 옴야 디벨로프먼트 아게
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2012-10-26
Also published as: JP5602879B2; PL2354191T3; TWI472666B; RU2012136444A; RS55188B1; US8992804B2; PL2528976T3; RU2535692C2; EP2354191B1; HUE030267T2; PT2528976T; HRP20130607T1; EP2528976A1; JP2013518014A; ES2599642T3; RS52847B; EP2528976B1; CA2787281C; PT2354191E; WO2011089176A1

Abstract

본 발명은 25 내지 62 부피%의 하나 이상의 탄산칼슘 함유 물질을 포함하는 수성 현탁액에서 첨가제로서의 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 용도에 관한 것으로, 그 용도는 현탁액의 전도도에 관하여 개선된 안정성을 제공한다.

Description

탄산칼슘 함유 물질의 수성 현탁액에서 첨가제로서의 2-((1-메틸프로필))아미노에탄올의 용도{USE OF 2-((1-METHYLPROPYL)AMINO)ETHANOL AS ADDITIVE IN AQUEOUS SUSPENSIONS OF CALCIUM-CARBONATE-COMPRISING MATERIALS}

본 발명은 탄산칼슘 함유 물질의 수성 현탁액 및 여기에 첨가된 첨가제의 기술 분야에 관한 것이다.

탄산칼슘 함유 물질의 수성 현탁액의 제조에서, 당업자는 종종 그러한 현탁액의 하나 이상의 특성을 조절하기 위해서 첨가제를 선택하여 도입하는 것이 필요하다.

그러한 첨가제를 선택할 때, 당업자는 그러한 첨가제가 비용 효율적으로 유지되어야 하며 그리고 그러한 현탁액의 수송, 처리 및 적용 동안 하류 부문에서 원하지 않은 상호작용 또는 효과를 유도해서는 안된다는 점을 명심해야 한다.

거의 해소되지 않고 있지만, 출원인이 인지하고 있는 당업자의 고려사항들 중에서도 특히, 탄산칼슘 함유 물질 현탁액의 전기 전도도에서 유의적인 변동, 즉 증가를 일으키지 않은 첨가제의 선택이 중요하다.

실제로, 현탁액의 전기 전도도의 측정을 기초로 하여 그러한 현탁액의 처리 및 수송의 양태를 조절하는 것이 유리할 수 있다.

예를 들면, 주어진 통로(passage) 또는 유닛을 통과하는 그러한 현탁액의 유속은 현탁액 전도도로 이루어진 측정에 따라 제어할 수 있다. 공개 문헌["A Conductance Based Solids Concentration Sensor for Large Diameter Slurry Pipelines", Klausner F et al.(J. Fluids Eng./Volume 122/Issue 4/Technical Papers)]에서는, 전도도 측정에 기초하여 주어진 직경의 파이프라인을 통과하는 슬러리의 고체 농도를 측정하는 기기가 기술되어 있다. 이러한 전도도 측정에 기초하여, 파이프의 정상부에서 바닥부에 이르는 슬러리 농도의 변동 뿐만 아니라 면적 평균 농도 내역을 나타내는 그래픽 디스플레이를 얻는 것이 가능하다.

용기의 충전도는 마찬가지로 용기 벽을 따라 주어진 높이에서 전도도를 검출함으로써 제어할 수 있다.

그러나, 전기 전도도의 측정에 기초하여 그러한 조절 시스템을 사용 및 이용하기 위해서, 당업자는 전도도 값에서의 유의적인 변동을 병행하여 야기하지 않는 하나 이상의 기능을 작용하는데 필요한 첨가제를 선택해야 하는 과제에 직면해 있다.

탄산칼슘 함유 물질 현탁액에 사용된 첨가제의 기능들 중에서도 특히, 현탁액의 pH의 조정이 있는데, 이는 그러한 현탁액의 산화, 중화 또는 알칼리화 어느 것이든지에 의해 이루어진다.

현탁액 알칼리화는 그 현탁액이 도입되는 적용 환경의 pH에 부합하기 위해서 또는 pH 민감성 첨가제의 첨가를 위한 제조에서 명백하게 요구된다. pH를 상승시키는 단계는 또한 현탁액을 살균하거나 현탁액의 살균을 지원하는 작용도 할 수 있다. pH에 대한 조정은 처리 동안 산성 환경과 접촉시 원하지 않는 탄산칼슘의 용해를 피하는데 꼭 필요할 수 있다.

탄산칼슘 함유 물질 현탁액의 수성 현탁에 사용된 그러한 pH 조정 첨가제는 당업자에게 이용가능한 것으로 다수 존재한다.

탄산칼슘 함유 물질의 수성 현탁액의 pH를 상승시키는데 사용될 수 있는 제1 군의 첨가제는 히드록사이드 함유 첨가제이며, 특히 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 수산화물이다.

예를 들면, US 6,991,705에는 알칼리 금속 수산화물 공급물, 예컨대 수산화나트륨 공급물 및 이산화탄소 공급물의 조합에 의해, 탄산칼슘을 포함할 수 있는 펄프 현탁액의 알칼리도를 증가시키는 공정이 기술되어 있다.

EP 1 795 502에 참조되어 있는 바와 같이, 10 내지 13 범위에 있는 PCC 현탁액의 pH를 제어하는데 사용된 다른 첨가제로는 수산화칼륨, 수산화마그네슘 및 수산화암모늄이 있다.

W0 98/49261에는 현탁 시스템을 형성하는 하나 이상의 계면활성제, 하나 이상의 현탁된 연마제, C2-C6 알칸올아민 및 탄화수소 공용매를 포함하는 pH 7-13의 액상 연마제 세정 조성물이 기술되어 있다.

WO 98/56988에는 완충제로 펄프 현탁액의 pH를 안정화하는 공정 및 그 안정화된 펄프 현탁액으로부터 종이를 제조하는 공정이 기술되어 있다. 그 펄프 현탁액의 알칼리도는 알칼리 금속 수산화물 공급물과 이산화탄소 공급물의 조합에 의해 증가된다.

탄산칼슘 함유 물질의 수성 현탁액의 pH를 상승시키는데 사용될 수 있는 제2 군의 첨가제는 히드록사이드 이온을 함유하지 않지만, 물과의 접촉시 그러한 이온을 발생시키는 첨가제이다.

그러한 첨가제는 약산의 염, 예컨대 나트륨 염일 수 있다. 이러한 유형의 첨가제의 예로는 아세트산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨 및 알칼리 포스페이트(예컨대, 트리폴리포스페이트, 나트륨 및/또는 칼륨 오르토포스페이트)가 포함된다.

탄산칼슘 함유 물질 현탁액의 pH를 증가시키기 위해서, 추가 가능성은 예를 들면 암모니아, 아민 및 아미드를 비롯한 질소계 첨가제를 사용하는 것이다.

특히, 그러한 첨가제는 1차, 2차 또는 3차 아민을 포함할 수 있다. 현탁액의 pH를 증가시키는데 사용된 알칸올아민은 예를 들면 모노에탄올아민(MEA), 디에탄올아민(DEA) 및 메틸아미노에탄올(MAE)을 포함한다.

상기 모든 첨가제는 일반적인 메카니즘에 따라 수성 현탁액의 pH를 상승시키는데, 그 메카니즘은 첨가제가 그 현탁액에서 물과의 반응을 수행한 후 히드록사이드 이온을 제공 또는 생성시킴으로써 이루어진다.

문헌으로부터, 알칼리 조건 하에 히드록사이드 이온 농도를 증가시키는 것은 병행하여 증가된 전도도를 유도하는 것으로 공지되어 있다("Analytikum", 5th Edition, 1981, VED Deutscher Verlag fuer Grundstoffindustrie, Leipzig, page 185-186 referring to "Knoduktometrische Titration").

이후 실시예 섹션에 나타난 바와 같이, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 수산화물 뿐만 아니라 아민, 예컨대 트리에탄올아민이 탄산칼슘 함유 물질의 수성 현탁액의 pH를 상승시키고 병행하여 유의적인 전도도 증가를 일으킨다는 지지되는 증거와 함께 상기 문헌에 기록된 일반적인 지식이 제시되어 있지만, 당업자는 이들 첨가제와 동일한 메카니즘, 즉 결과로 일어나는 현탁액 중의 히드록사이드 이온의 도입에 따라 현탁액 pH를 상승시키는 구체적인 pH 조절제가 단지 최소 전도도 증가만을 일으킨다는 예상을 전혀 할 수 없었다.

그러므로, 놀랍게도 전적으로 그리고 pH를 증가시키는데 사용된 일반적인 첨가제에 기초한 예상과는 대조적으로, 출원인은 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올이, 현탁액 전도도를 100 μS/cm/pH 단위 내에서 유지하면서, 0.3 pH 단위 이상으로 현탁액 pH를 증가시키기 위해서, 8.5 내지 11의 pH를 갖고 하나 이상의 탄산칼슘 함유 물질 25 내지 62 부피%를 함유하는 수성 현탁액에서 첨가제로서 사용될 수 있다는 점을 확인하게 되었다.

그러므로, 본 발명의 제1 양태는 수성 현탁액에서 첨가제로서의 하기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 용도로서, 현탁액은 0.3 pH 단위 이상으로 현탁액 pH를 증가시키기 위해서, 현탁액의 총 부피를 기준으로 25 내지 62 부피%의 하나 이상의 탄산칼슘 함유 물질을 함유하고 8.5 내지 11의 pH를 가지며, 현탁액 전도도(conductivity) 변화는 pH 단위당 100 μS/cm 이하인 것인 용도에 관한 것이다:

2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올

본 발명에 따른 "전도도(conductivity)"는 이후 실시예 섹션에서 정의된 측정 방법에 따라 측정할 때 수성 탄산칼슘 함유 물질 현탁액의 전기 전도도를 의미한다.

본 발명의 목적상, pH는 이후 실시예 섹션에서 정의된 방법에 따라 측정된다.

현탁액 중의 고체 물질의 부피%(vol%)는 이후 실시예 섹션에서 정의된 방법에 따라 측정된다.

바람직한 실시양태에서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가제는 탄산칼슘 함유 물질에 수계 용액으로서 첨가된다.

다른 바람직한 실시양태에서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가제는 2-((1-메틸프로필))아미노)에탄올에 대하여 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 보다 바람직하게는 99% 이상의 화학적 순도(chemical purity)를 갖는다.

바람직한 실시양태에서, 상기 현탁액은 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가 전에 700 내지 2000 μS/cm, 바람직하게는 800 내지 1300 μS/cm의 전도도를 갖는다.

다른 바람직한 실시양태에서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 첨가를 수행한 후, 현탁액 전도도 변화는 pH 단위당 70 μS/cm 이하, 바람직하게는 pH 단위당 μS/cm 이하이다.

다른 바람직한 실시양태에서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 첨가를 수행한 후, 현탁액 전도도는 10% 이상으로 변하지 않고, 바람직하게는 6% 이상으로 변하지 않으며, 보다 바람직하게는 3% 이상으로 변하지 않는다.

다른 바람직한 실시양태에서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 첨가 전에, 현탁액은 9 내지 10.3의 pH를 갖는다.

다른 바람직한 실시양태에서, 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 0.4 pH 단위 이상으로 수성 현탁액의 pH를 증가시키는 양으로 상기 현탁액에 첨가된다.

2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가 전의 현탁액 pH가 8.5 내지 9인 경우, 상기 2-(1-메틸프로필)아미노)에탄올은 1.0 pH 단위 이상으로 현탁액의 pH를 증가시키는 양으로 상기 현탁액에 첨가되는 것이 바람직하다. 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가 전의 현탁액 pH가 9 내지 10인 경우, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 0.7 pH 단위 이상으로 수성 현탁액의 pH를 증가시키는 양으로 상기 현탁액에 첨가되는 것이 바람직하다.

2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가 전에, 상기 현탁액은 바람직하게는 5 내지 100℃, 보다 바람직하게는 35 내지 85℃, 훨씬 더 바람직하게는 45 내지 75℃를 갖는다.

바람직한 실시양태에서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 상기 현탁액의 수성 상 리터당 500 내지 15000 mg, 바람직하게는 1000 내지 5000 mg, 보다 바람직하게는 1300 내지 2000 mg의 양으로 상기 현탁액에 첨가된다.

현탁 중의 상기 탄산칼슘 함유 물질에 관하여, 그 물질은 탄산칼슘 함유 물질의 총 당량 건조 중량(equivalent dry weight)에 상대적인 탄산칼슘 50 중량% 이상, 바람직하게는 80 중량% 이상, 보다 바람직하게는 98 중량% 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 탄산칼슘 함유 물질의 탄산칼슘은 침전 탄산칼슘(PCC: precipitated calcium carbonate), 천연 분쇄 탄산칼슘(NGCC: natural ground calcium carbonate), 표면 반응된 탄산칼슘(SRCC: surface reacted calcium carbonate) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

표면 반응된 탄산칼슘은 탄산칼슘과 산 및 이산화탄소와의 반응으로부터 결과로 생성된 생성물을 의미하는 것으로 이해되며, 상기 이산화탄소는 상기 산 처리에 의해 동일계에서 형성되고/되거나, 외부 공급되고, 표면 반응된 탄산칼슘은 20℃에서 측정될 때 6.0 이상의 pH를 갖는 수성 현탁액으로서 제조된다. 그러한 생성물은 다른 문헌 중에서도 특히, WO 00/39222, WO 2004/083316 및 EP 2 070 991에 기술되어 있으며, 이들 참고 문헌의 내용은 본 출원에 포함되어 있다.

바람직한 실시양태에서, 상기 현탁액은 상기 현탁액의 총 부피를 기초로 45 내지 60 부피%, 바람직하게는 48 내지 58 부피%, 가장 바람직하게는 49 내지 57 부피%의 탄산칼슘 함유 물질을 포함한다.

다른 바람직한 실시양태에서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 상기 현탁액 중에서 상기 탄산칼슘 함유 물질을 분쇄하는 단계 전에, 중에 또는 후에, 바람직하게는 후에 첨가된다.

또한, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 상기 탄산칼슘 함유 물질의 건조 형태에 첨가되고, 바람직하게는 상기 탄산칼슘 함유 물질의 현탁액을 형성시키기 전에 그 탄산칼슘 함유 물질과 함께 건식 분쇄되는 것이 유리할 수도 있다.

상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올을 상기 현탁액에 첨가한 후, 그 현탁액은 전도도 기초 조절 장치가 구비된 유닛 내로 도입될 수 있다.

예를 들면, 현탁액은 현탁액 전도도의 측정에 의해 결정된 수준 이하로 용기 또는 유닛 내로 도입될 수 있다.

현탁액은 현탁액 전도도의 함수로서 조절된 현탁액 처리량(throughput)을 갖는 통로를 추가적으로 또는 대안적으로 통과할 수 있다.

이에 관하여, "통로(passage)"는 처리량의 제한된 영역 뿐만 아니라 제한의 임의 정의 없는 처리량, 즉 공정의 1회 통과 후 처리량을 의미할 수 있다.

상기 본 발명의 언급된 실시양태들이 이용될 수 있는 것으로 이해되어야 하고, 서로 조합하여 사용될 수 있는 것으로 고려된다.

상기 기술된 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 사용 이점을 고려하여, 본 발명의 제1 양태는 하나 이상의 탄산칼슘 함유 물질 25 내지 62 부피%를 함유하고 8.5 내지 11의 범위에 있는 pH를 갖는 수성 현탁액의 pH를 증가시키는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 현탁액의 pH가 0.3 pH 단위 이상으로, 바람직하게는 0.5 pH 단위 이상으로 또는 0.7 pH 단위 이상으로 증가되도록, 그리고 동시에 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 첨가에 의해 야기된 현탁액 전도도 변화가 pH 단위당 100 μS/cm 이하, 바람직하게는 pH 단위당 50 μS/cm 이하, 매우 바람직하게는 pH 단위당 20 μS/cm 이하가 되도록 한 양으로 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올을 현탁액에 첨가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 용도에 대하여 상기 기술된 유리한 실시양태는 또한 본 발명 방법에 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 바꾸어 말하면, 상기 기술된 바람직한 실시양태들 및 이들 실시양태의 임의 조합은 또한 본 발명 방법에 이용될 수 있다.

본 발명의 영역 및 이익은 본 발명의 특정 실시양태를 예시하기 위한 것이고 비제한적인 후술하는 실시예를 기초로 하여 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.

실시예

측정 방법:

현탁액 pH 측정

현탁액의 pH는 Mettler Toledo Seven Easy pH 미터 및 Mettler Toledo) InLab(등록상표 Expert Pro pH 전극을 사용하여 25℃에서 측정한다.

그 기기의 (부분 방법에 따른) 3 점 보정은 우선 20℃에서 4, 7 및 10의 pH 값을 갖는 상업적으로 이용가능한 버퍼 용액(Aldrich의 것)을 사용하여 실시한다.

그 기록된 pH 값은 그 기기에 의해 검출된 종말점 값이다(그 종말점은 측정된 신호가 최종 6초에 걸쳐 평균으로부터 0.1 mV 미만으로 차이가 날 때이다).

현탁액 전도도 측정

현탁액의 전도도는, 펜드롤리크 투스(Pendraulik tooth) 디스크 교반기를 사용하여 1,500 rpm으로 그 현탁액의 교반을 수행한 직후, 상응하는 Mettler Toledo 전도도 팽창 유닛 및 Mettler Toledo InLab(등록상표) 730 전도도 프로브가 구비된 Mettler Toledo Seven Multi 기기 장치(instrumentation)를 사용하여 25℃에서 측정한다.

그 기기는 우선 Mettler Toledo로부터 유래된 상업적으로 이용가능한 전도도 보정 용액을 사용하여 관련 전도도 범위에서 보정한다. 전도도에 미치는 온도의 영향은 선형 상관 모드에 의해 자동적으로 상관성이 있다.

측정된 전도도는 20℃의 기준 온도에 대하여 기록한다. 기록된 전도도 값은 기기에 의해 측정된 종말점 값이다(그 종말점은 최종 6초에 걸쳐 평균으로부터 0.4% 미만으로 차이 날 때이다).

미립자 물질의 입자 크기 분포( 직경 ＜ X를 지닌 입자 질량%) 및 중량 중간 입자 직경( d ₅₀ )

미립자 물질의 중량 중간 입자 직경 및 입자 직경 질량 분포는 침강 방법, 즉 중력장에서 침강 거동의 분석을 통해 측정한다. 그 측정은 Sedigraph^TM 5100을 사용하여 실시한다.

그 방법 및 기기는 당업자에게 공지되어 있고, 일반적으로 충전제 및 안료의 입자 크기를 측정하는데 사용된다. 측정은 Na₄P₂O₇ 0.1 중량%의 수성 용액에서 실시한다. 샘플은 고속 교반기 및 초음파를 이용하여 분산시킨다.

점도 측정

브룩필드(Brookfield) 점도는, 적당한 디스크 스핀들 2, 3 또는 4를 구비한 RVT 모델 브룩필드(상표명) 점도계를 사용하여 실온 및 100 rpm(revolutions per minute)의 회전 속도에서 교반을 1 분간 수행한 후에 측정한다.

현탁된 물질의 고체 부피(부피%)

고체 부피는 수성 현탁액의 전체 부피로 고체 물질의 부피를 나누어 결정한다.

고체 물질의 부피는 현탁액의 수성 상을 증발시키고 얻어진 물질을 120℃에서 일정한 중량으로 건조시키고, 그러한 중량 값을 고체 물질의 비중으로 나눈 부피 값으로 전환시킴으로써, 얻어지는 고체 물질을 평량하여 결정한다.

기본적으로 탄산칼슘으로만으로 구성되는 물질을 사용하는 이하 실시예는, 상기 고체 부피 계산을 위해, 문헌[Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press; 60th edition)]에서 천연 방해석에 대하여 열거된 것을 기초하여 비중 값 2.7 g/ml를 사용한다.

현탁된 물질의 고체 중량(중량%)

고체 중량은 수성 현탁액의 총 중량으로 고체 물질의 중량을 나누어 결정한다.

고체 물질의 중량은 현탁액의 수성 상을 증발하고 얻어진 물질을 일정한 중량으로 건조시킴으로써 얻어지는 고체 물질을 평량하여 결정한다.

현탁액의 수성 상 리터당 첨가제 첨가량 mg

현탁액의 수성 상 리터당 첨가제 양을 평가하기 위해서, 수성 상의 부피(l)는 현탁액의 총 부피로부터 고체 상의 부피(상기 고체 부피 측정 참조)를 공제함으로써 우선 결정한다.

실시예 1

본 실시예는 10 내지 300 mm 탄산칼슘 암석을 42 내지 48 ㎛의 d₅₀에 상응하는 분말도(fineness)로 우선 자가 생산적으로 건식 분쇄하고, 이어서 그 건식 분쇄된 생성물을, 입자의 95 중량%가 직경 ＜ 2 ㎛를 갖고, 입자의 75 중량%가 직경 ＜ 1 ㎛를 가지며, 입자의 8 중량%가 직경 ＜ 0.2 ㎛를 가질 때까지 그리고 0.61 ㎛의 d₅₀이 도달할 때까지, 0.6-1 mm 지르코늄 실리케이트 비드를 사용하는 1.4-리터 수직 비드 밀(Dynomill)에서 5 내지 15 중량%의 고체 함량 중량으로 수중 습식 분쇄함으로써 얻어지는 노르웨이산 대리석 기원의 천연 탄산칼슘을 사용하여 실시하였다.

이어서, 얻어진 현탁액은 대략 45 부피%의 고체 함량 부피를 갖는 필터 케이크를 형성하도록 필터 프레스를 사용하여 농축하였다. 고체 중량을 기준으로, 50 mol% 나트륨 중화 폴리아크릴산(Mw

12,000 g/mol, Mn

5,000 g/mol) 0.45 중량%, 및 고체 중량을 기준으로, 인산이수소나트륨 0.20 중량%를 첨가한 후, 후속 열적 농축화는 대략 50 부피%의 고체 함량 부피를 갖는 현탁액을 유도하였다.

이 현탁액 0.4 kg을, 직경 8 cm를 갖는 1 리터 비이커 내로 도입하였다. 펜드롤리크 투스 디스크 교반기를, 교반기 디스크가 비이커의 바닥부 위로 대략 1 cm에 위치하도록, 비이커 내로 도입하였다. 측정된 초기 현탁액 전도도 및 pH 값은 하기 표에 기록하였다.

5000 rpm에서 교반 하에, 하기 표(PA = 종래 기술에 따른 첨가제, IN = 본 발명에 따른 첨가제)에 기술된 시험 각각에 지시된 (수성 용액의 형태로 존재하는) 첨가제 유형은 1 분의 시간에 걸친 슬러리에 지시된 양으로 첨가하였다. 첨가를 완료한 후, 슬러리를 추가 5 분 동안 교반하고, 그 시간 후 현탁액 pH 및 전도도를 측정하였다.

시험		현탁액 고체 함량 부피(부피%)	초기 현탁액 전도도(±10μS/cm)--pH(±0,1)	첨가제 유형(용액)/용액 농도	첨가제 첨가량(mg/ l 수성 상)	첨가후 전도도 (±10μS/cm)/pH(±0,1)	μS/cm/pH 단위
1	PA	49.4	1 293 -- 9.5	KOH/30%	2 639	3 120/12.3	653
2	IN	49.4	1 293 -- 9.5	2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올/100%	2 639	1 311/10.4	20

상기 표의 결과는 목적이 본 발명에 따른 공정에 의해서만 달성된다는 점을 보여준다.

실시예 2

본 실시예는 10 내지 300 mm 탄산칼슘 암석을 42 내지 48 ㎛의 d₅₀에 상응하는 분말도로 우선 자가 생산적으로 건식 분쇄하고, 이어서 그 건식 분쇄된 생성물을 0.6-1 mm 지르코늄 실리케이트 비드를 사용하는 1.4-리터 수직 비드 밀(Dynomill)에서 고체 물질의 당량 건조 중량을 기준으로 나트륨 및 마그네슘 중화된 폴리아크릴레이트(Mw

6 000 g/mol, Mn

2 300 g/mol) 0.65 중량%와 함께 77.5 중량%의 고체 함량 중량으로 수중 습식 분쇄하며, 그리고 입자의 90 중량%가 직경 ＜ 2 ㎛를 갖고, 입자의 65 중량%가 직경 ＜ 1 ㎛를 가지며, 입자의 15 중량%가 직경 ＜ 0.2 ㎛를 가질 때까지 그리고 0.8 ㎛의 d₅₀이 도달할 때까지 그 밀을 통해 재순환시킴으로써 얻어지는 노르웨이 기원의 천연 탄산칼슘을 사용하여 실시하였다.

이 현탁액 0.4 kg을, 직경 8 cm를 갖는 1 리터 비이커 내로 도입하였다. 펜드롤리크 투스 디스크 교반기를, 그 교반기 디스크가 비이커의 바닥부 위로 대략 1 cm에 위치하도록, 비이커 내로 도입하였다. 측정된 초기 현탁액 전도도 및 pH 값을 하기 표에 기재할 뿐만 아니라 첨가제 첨가 전에 536 mPas와 동등한 실온 및 100 rpm(분당 회전수)에서 측정된 브룩필드 점도를 하기 표에 기록하였다.

5000 rpm에서 교반 하에, 하기 표(PA = 종래 기술에 따른 첨가제, IN = 본 발명에 따른 첨가제)에 기술된 시험 각각에 지시된 (수성 용액의 형태로 존재하는) 첨가제 유형은 1 분의 시간에 걸친 슬러리에 지시된 양으로 첨가하였다. 첨가를 완료한 후, 슬러리를 추가 5 분 동안 교반하고, 그 시간 후 현탁액 pH 및 전도도 뿐만 아니라 실온 및 60 rpm에서 (표 2에서 0일에 상응하는) 60 초 후 측정되는 브룩필드 점도를 측정하였다. 슬러리 샘플을 수일 동안 20 rpm 및 실온에서 연속 교반하였다. 그 브룩필드 점도는 저장 시간 2일, 4일 및 7일 후 다시 측정하였다. 하기 표 2에서 기록된 브룩필드 점도는 100 rpm으로 60초 후에 측정하였다.

시험		현탁액 고체 함량 부피 (부피%)	초기 현탁액 전도도(±10μS/cm)--pH(±0.1)	첨가제 유형(용액)/용액 농도	첨가제 첨가량(mg/l 수성 상)	첨가제 첨가 후, 전도도(±10μS/cm)--pH(±0.1)	μ/cm/pH 단위	0일째 점도 [mPas]	2일째 점도 [mPas]	4일째 점도 [mPas]	7일째 점도 [mPas]
3	PA	56.9	1 024--8.8	KOH/30%	3 565	1 767--12.9	181	688	1018	1236	1336
4	IN	56.9	1 024--8.8	2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올/100%	3 565	1 025--10.7	1	324	324	324	336

상기 표의 결과는 목적이 본 발명에 따른 공정에 의해서만 달성된다는 점을 나타내 보여준다.

또한, 그 결과는 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 사용이 현탁액의 브룩필드 점도의 안정성을 목적으로 달성하는 이점을 제공한다는 것을 보여준다.

실시예 3

본 실시예에서, 탄산칼슘 현탁액의 pH는 KOH 용액 및 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올을 각각 사용하여 정의된 pH 값으로 조정하였다.

본 실시예는 10 내지 300 mm 탄산칼슘 암석을 42 내지 48 ㎛의 d₅₀에 상응하는 분말도로 우선 자가 생산적으로 건식 분쇄하고, 이어서 그 예비 분쇄된 생성물을, 0.6-1 mm 지르코늄 실리케이트 비드를 사용하는 1.4-리터 수직 비드 밀(Dynomill)에서 고체 물질의 당량 건조 중량을 기준으로 50 mol% 나트륨 및 50 mol% 마그네슘 중화된 폴리아크릴레이트 단독중합체(Mw

6 000 g/mol, Mn

2 300 g/mol) 0.65 중량%와 함께 77.5 중량%의 고체 함량 중량으로 추가 습식 분쇄하며, 그리고 입자의 90 중량%가 등가 구 직경 ＜ 2 ㎛를 갖고, 입자의 65 중량%가 등가 구 직경 ＜ 1 ㎛를 가지며, 입자의 15 중량%가 등가 구 직경 ＜ 0.2 ㎛를 가질 때까지 그리고 (Sedigraph 5100에 의해 측정된) 0.7 ㎛의 d₅₀이 도달할 때까지 그 밀을 통해 재순환시킴으로써 얻어지는 오스트리아 기원(Kaernten 지방)의 천연 탄산칼슘을 사용하여 실시하였다.

이 현탁액 0.4 kg을 1 리터 비이커 내로 도입하였다. 펜드롤리크 투스 디스크 교반기를, 그 교반기 디스크가 비이커의 바닥부 위로 대략 1 cm에 위치하도록, 비이커 내로 도입하였다. 측정된 초기 현탁액 전도도 및 pH 값을 하기 표에 기록하였다.

5000 rpm에서 교반 하에, 하기 표(PA = 종래 기술에 따른 첨가제, IN = 본 발명에 따른 첨가제)에 기술된 시험 각각에 지시된 (수성 용액의 형태로 존재하는) 첨가제 유형은 1 분의 시간에 걸쳐 슬러리에 지시된 양으로 첨가하였다. 첨가를 완료한 후, 슬러리를 추가 5 분 동안 교반하고, 그 시간 후 현탁액 pH 및 전도도를 실온에서 측정하였다.

시험		현탁액 고체 함량 부피 (부피%)	초기 현탁액 전도도(±10μS/cm)--pH(±0.1)	첨가제 유형(용액)/용액 농도	첨가제 첨가량(mg/l 수성 상)	첨가제 첨가 후 전도도(±10μS/cm)/pH(±0.1)	μS/cm/pH 단위
1	PA	56.9	1283/8.4	KOH/30%	543	1408/9.4	125
2	IN	56.9	1283/8.4	2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올/100%	2230	1292/9.4	9

상기 표에서 결과로부터 결론을 낼 수 있는 바와 같이, 현탁액 전도도의 증가는 KOH의 경우 pH 단위당 100 μS/cm 이상이고, 반면에 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 경우 전도도 증가는 pH 단위당 오직 9 μS/cm이었다. 따라서, 이들 데이타는 KOH와 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 사용 간의 분명한 차이를 보여준다.

Claims

수성 현탁액에서 첨가제로서의 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 용도로서,
현탁액은 0.3 pH 단위 이상으로 현탁액 pH를 증가시키기 위해서, 현탁액의 총 부피를 기준으로 25 내지 62 부피%의 하나 이상의 탄산칼슘 함유 물질을 함유하고 8.5 내지 11의 pH를 가지며, 현탁액 전도도(conductivity) 변화는 pH 단위당 100 이하 μS/cm인 것인 용도.
제1항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가제는 탄산칼슘 함유 물질에 수계 용액으로서 첨가되는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가제는 2-((1-메틸프로필)아미노에탄올에 대하여 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 보다 바람직하게는 99% 이상의 화학적 순도(chemical purity)를 갖는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 현탁액은 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가 전에 700 내지 2000 μS/cm, 바람직하게는 800 내지 1300 μS/cm의 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 첨가를 수행한 후, 현탁액 전도도 변화는 pH 단위당 70 μS/cm 이하, 바람직하게는 pH 단위당 50 μS/cm 이하인 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 첨가를 수행한 후, 현탁액 전도도는 10% 이상으로 변하지 않고, 바람직하게는 6% 이상으로 변하지 않으며, 보다 바람직하게는 3% 이상으로 변하지 않는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올의 첨가 전에, 현탁액은 9 내지 10.3의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 0.4 pH 단위 이상으로 현탁액의 pH를 증가시키는 양으로 상기 현탁액에 첨가되는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가 전의 현탁액 pH가 8.5 내지 9인 경우, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 1.0 pH 단위 이상으로 현탁액의 pH를 증가시키는 양으로 상기 현탁액에 첨가되고, 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가 전의 현탁액 pH가 9 내지 10인 경우, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 0.7 pH 단위 이상으로 현탁액의 pH를 증가시키는 양으로 상기 현탁액에 첨가되는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올 첨가 전에, 상기 현탁액은 5 내지 100℃, 바람직하게는 35 내지 85℃, 보다 바람직하게는 45 내지 75℃의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 상기 현탁액의 수성 상 1 리터당 500 내지 15000 mg, 바람직하게는 1000 내지 5000 mg, 보다 바람직하게는 1300 내지 2000 mg의 양으로 상기 현탁액에 첨가되는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 탄산칼슘 함유 물질은 상기 탄산칼슘 함유 물질의 총 중량과 비교하여 50 중량% 이상, 바람직하게는 80 중량% 이상, 보다 바람직하게는 98 중량% 이상의 탄산칼슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 탄산칼슘 함유 물질의 탄산칼슘은 침전 탄산칼슘(PCC: precipitated calcium carbonate), 천연 분쇄 탄산칼슘(NGCC: natural ground calcium carbonate), 표면 반응된 탄산칼슘(SRCC: surface-reacted calcium carbonate) 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 현탁액은 상기 현탁액의 총 부피를 기준으로 45 내지 60 부피%, 바람직하게는 48 내지 58 부피%, 가장 바람직하게는 49 내지 57 부피%의 상기 탄산칼슘 함유 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 상기 현탁액 중의 상기 탄산칼슘 함유 물질을 분쇄하는 단계 전에, 중에 또는 후에, 바람직하게는 후에 첨가되는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올은 상기 탄산칼슘 함유 물질의 건조 형태에 첨가되고, 임의로 상기 탄산칼슘 함유 물질의 현탁액을 형성하기 전에 그 탄산칼슘 함유 물질과 함께 건식 분쇄되는 것을 특징으로 하는 용도.
제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올을 상기 현탁액에 첨가한 후, 현탁액은 전도도를 기초로 하는 조절 장치가 구비된 유닛 내로 도입되는 것을 특징으로 하는 용도.
제17항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올을 상기 현탁액에 첨가한 후, 현탁액은 현탁액 전도도의 측정에 의해 결정된 수준 이하로 용기 또는 유닛 내로 도입되는 것을 특징으로 하는 용도.
재17항에 있어서, 상기 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올을 상기 현탁액에 첨가한 후, 현탁액은 현탁액 전도도의 함수로서 조절된 현탁액 처리량(throughput)을 갖는 통로(passage)에 통과되는 것을 특징으로 하는 용도.
25 내지 62 부피%의 하나 이상의 탄산칼슘 함유 물질을 함유하고 8.5 내지 11의 범위에 있는 pH를 갖는 수성 현탁액의 pH를 증가시키는 방법으로서,
상기 방법은 2-((1-메틸프로필)아미노)에탄올을, 현탁액의 pH가 0.3 pH 단위 이상으로 증가되고 동시에 현탁액 전도도 변화가 pH 단위당 100 μS/cm 이하, 바람직하게는 pH 단위당 50 μS/cm 이하, 매우 바람직하게는 pH 단위당 20 μS/cm 이하가 되도록 한 양으로, 현탁액에 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.