PL208273B1

PL208273B1 - Wodna zawiesina rozdrobnionej substancji mineralnej, sposób rozdrabniania substancji mineralnej, zastosowanie wodnej zawiesiny oraz zastosowanie kopolimeru

Info

Publication number: PL208273B1
Application number: PL376994A
Authority: PL
Inventors: Patrick A.C. Gane; Matthias Buri; Beat Karth
Original assignee: Omya Development Ag
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2011-04-29
Also published as: MXPA05004761A; MY142567A; TW200427705A; DK1572764T3; EG23832A; UA83476C2; NO20052702L; NZ565213A; ES2360211T3; JP2006505650A; EA200500788A1; EA008041B1; FR2846972B1; WO2004041882A1; UY28065A1; US20070299183A1; NO20052702D0; CA2505068A1; NO332980B1; AU2003278472A1

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy wodnej zawiesiny rozdrobnionej substancji mineralnej, sposobu rozdrabniania substancji mineralnej, zastosowania wodnej zawiesiny oraz zastosowania kopolimeru jako środka wspomagającego rozdrabnianie.

Zawiesina substancji mineralnej znajduje zastosowanie w dziedzinie papieru, farby i tworzyw sztucznych, i bardziej dokładnie w przemyśle drzewnym w celu ulepszenia albo procesu wytwarzania arkuszy papierowych, lub procesu obróbki arkuszy, lub własności arkusza.

Wynalazek przede wszystkim dotyczy wodnych zawiesin lub gęstych zawiesin rafinowanej substancji mineralnej, posiadających stężenie suchej masy substancji, które może być wysokie, które są słabe jonowo i mają lepkość Brookfield™, która pozostaje trwała w czasie, to znaczy dotyczy wodnych zawiesin rafinowanej substancji mineralnej, posiadających stężenie suchej masy substancji, które może być wysokie, z niską i trwałą w czasie lepkością Brookfield™ i posiadających powierzchnię pigmentu, której ładunek jonowy, zmierzony na drodze miareczkowania jonu, jest niski. Takie wodne zawiesiny są przeznaczone do pigmentowych zastosowań w dziedzinie papieru, farby i tworzyw sztucznych i są stosowane bardziej dokładnie do zastosowań związanych z papierem, takich jak powlekanie papieru i/lub obróbka powierzchni papieru, lub takich jako wypełniacz podczas wytwarzania papieru, kartonu, lub podobnych arkuszy.

Takie zastosowanie jako wypełniacza może być bezpośrednie, jako kompozycja wypełniacza podczas wytwarzania papieru, kartonu, lub podobnych arkuszy, lub pośrednie jako recyklingowa kompozycja powlekająca jeśli recyklingowa kompozycja powlekająca jest stosowana w wytwarzaniu papieru, kartonu, lub podobnych arkuszy.

Wynalazek również dotyczy zastosowania kopolimeru, a dokładniej kopolimeru słabo jonowego i rozpuszczalnego w wodzie, jako ś rodka wspomagają cego rozdrabnianie substancji mineralnej w wodnej zawiesinie, umożliwiającego otrzymywanie wodnych zawiesin lub gęstych zawiesin wymienionej rafinowanej substancji mineralnej, ze stężeniem suchej masy, które może być wysokie, z niską lepkością Brookfield™, która pozostaje trwała w czasie, i posiadających właściwość wykazywania powierzchni pigmentu z ładunkiem jonowym, który jak zmierzony na drodze miareczkowania jonu, jest niski.

Niniejszy wynalazek ponadto dotyczy sposobu rozdrabniania, który stosuje wymieniony kopolimer jako środek wspomagający rozdrabnianie.

Ponadto, wynalazek dotyczy zastosowania wymienionych wodnych zawiesin substancji mineralnej przed lub po wysuszeniu lub redyspersji po wysuszeniu w dziedzinie papieru lub farby, i po wysuszeniu w dziedzinie tworzyw sztucznych, i bardziej szczegółowo w dziedzinie papieru w zastosowaniach w przemyśle papierniczym, takich jak, w szczególności, powlekanie papieru i/lub obróbka powierzchniowa papieru, lub takich jako wypełniacz, niezależnie od tego czy to ostatnie wykorzystuje bezpośrednią kompozycję wypełniacza czy recyklingową kompozycję powlekającą.

Również dotyczy on zastosowania wymienionych wodnych zawiesin substancji mineralnej w procesie suszenia po rozdrobnieniu.

W procesie wytwarzania arkusza papieru, kartonu lub produktu analogicznego, specjalista w tej dziedzinie coraz częściej wykazuje tendencję zamiany części drogich włókien celulozowych tańszą substancją mineralną w celu obniżenia kosztu papieru, z jednoczesnym ulepszeniem jego właściwości.

Taka substancja mineralna, znana specjaliście w tej dziedzinie, obejmuje, na przykład, węglan wapnia i różne podobne wypełniacze takie jak dolomit, gips, wodorotlenek wapnia, biel satynowa, dwutlenek tytanu lub mieszane oparte na węglanach wypełniacze różnych metali, takich jak, w szczególności, wapń związany z magnezem i analogami, różnym materiałem, takim jak talk lub analogi, i mieszaniny tych wype ł niaczy, takie jak, na przykł ad talk-wę glan wapnia lub mieszaniny wę glan wapnia-kaolin, lub mieszaniny naturalnego węglanu wapnia z wodorotlenkiem glinu, miką lub z syntetycznymi lub naturalnymi włóknami lub kostruktury minerałów, takie jak kostruktury talk-węglan wapnia lub talk-dwutlenek tytanu.

Przez długi czas było dość powszechne stosowanie, jako środków wspomagających rozdrabnianie, rozpuszczalnych w wodzie polimerów opartych na poli(kwasie akrylowym) lub jego pochodnych (FR 2 488 814, FR 2 603 042, EP 0 100 947, EP 0 100 948, EP 0 129 329, EP 0 542 643, EP 0 542 644), aby dostarczyć wodne mineralne zawiesiny, które spełniają wyżej wspomniane kryteria rozdrobnienia i lepkoś ci, lecz te środki wspomagają ce rozdrabnianie są polimerami i/lub kopolimerami typu anionowego, których wadą jest to, że wymagają dodawania związków kationowych podczas procesu wytwaPL 208 273 B1 rzania arkuszy papierowych, jeśli zawierające je wodne zawiesiny mineralne są wykorzystane w tych operacjach wytwarzania arkuszy.

Użytkownik końcowy z tego względu stara się zminimalizować wymagania środka polimerowego podczas wytwarzania papieru, dla każdej mediany średnicy i/lub dla każdego punktu krzywej wielkości ziarna cząstek zastosowanej substancji mineralnej.

Celem rozwiązania problemu, specjalista w tej dziedzinie jest obecnie zaznajomiony z rozwiązaniami rekomendowanymi w opisie zgłoszenia patentowego FR 2 810 261, które mają wadę taką, że nie spełniają całkowicie wymagań użytkownika końcowego, ponieważ, mimo że to rozwiązanie umożliwia otrzymanie wodnych zawiesin substancji mineralnej o niskim ładunku jonowym, nie umożliwia otrzymania zawiesin z wystarczająco niskim ładunkiem jonowym, odpowiadającym wymaganiom użytkownika końcowego.

Ponadto, wytwórca papieru, który jest użytkownikiem końcowym spotyka się z problemem zastosowania kolorów powlekających, które nie są wystarczająco trwałe podczas operacji powlekania papieru.

Specjalista w tej dziedzinie, zaznajomiony z tym problemem, również poszukuje opracowania wodnych zawiesin substancji mineralnej, które umożliwiają otrzymanie kolorów powlekających, które są bardzo trwałe, nawet dla niskiej anionowości i dla każdej mediany średnicy i/lub dla każdego punktu krzywej wielkości ziarna cząstek zastosowanej substancji mineralnej.

Napotykając wyżej wspomniane problemy, opracowano wodne zawiesiny rozdrobnionych minerałów ze stężeniem suchej masy, które może być wysokie, z niską i trwałą w czasie lepkością Brookfield™ i posiadających powierzchnię pigmentu, której ładunek jonowy, zmierzony na drodze miareczkowania jonu, jest bardzo niski, zawiesiny, których zastosowanie, zarówno w procesach wytwarzania papieru, jak i wypełniaczu lub w procesach obróbki arkuszy papierowych, takich jak powlekanie, umożliwiają rozwiązanie wyżej wspomnianych problemów.

Takie wodne zawiesiny rozdrobnionych minerałów o stężeniu suchej masy, które może być wysokie, z niską i trwałą w czasie lepkością Brookfield™ i posiadające powierzchnię pigmentu, której ładunek jonowy, zmierzony na drodze miareczkowania jonu, jest niski, są otrzymane dzięki zastosowaniu słabo naładowanego polimeru, jako środka rozdrabniającego substancję mineralną w wodnej zawiesinie, lub dzięki zastosowaniu tego samego kopolimeru jako środka dyspergującego placek filtracyjny, otrzymany w etapie pośrednim wytwarzania zawiesiny, ten etap pośredni następujący po rozdrobnieniu i możliwie przed fizycznym procesem zatężania, takim jak termiczne zatężanie.

Innym celem wynalazku jest dostarczenie procesu rozdrabniania w wodnej zawiesinie cząstek mineralnych, stosującego wymienione wybrane kopolimery jako środek rozdrabniający.

Wymienione kopolimery zastosowane według wynalazku ponadto są korzystne ze względu na redukowanie tworzenia piany podczas operacji fizycznych, takich jak rozdrabnianie i i/lub pompowanie i/lub mieszanie substancji mineralnej.

Ponadto, innym celem wynalazku jest zastosowanie wymienionych rozdrobnionych mineralnych wodnych zawiesin jako takich lub po ich wysuszeniu, w dziedzinie papieru, farby i tworzyw sztucznych.

Bardziej dokładnie, innym celem wynalazku jest wykorzystanie tych rafinowanych mineralnych wodnych zawiesin do wypełniania papieru, a bardziej dokładnie, w zastosowaniach znanych jako zastosowania „wet-end (część mokra maszyny papierniczej), to znaczy zastosowania w procesach wytwarzania papieru, kartonu lub podobnych arkuszy, w których są one stosowane jako wypełniacz, albo bezpośrednio lub pośrednio.

Innym celem jest zastosowanie wymienionych rozdrobnionych mineralnych wodnych zawiesin w obróbce papieru, kartonu lub podobnego arkusza, w których są one zastosowane jako wypeł niacz koloru powlekającego.

Innym celem jest również zastosowanie wymienionych rafinowanych mineralnych wodnych zawiesin w dziedzinie tworzyw sztucznych, takich jak poliolefiny o niskiej gęstości (LLDPE) i wysokiej gęstości (HMW-HDPE), lub „oddychające membrany, lub poli(chlorek winylu) (PVC (PCW)) i bardziej szczegółowo w dziedzinie PVC (PCW), takiego jak sztywne lub elastyczne PVC (PCW).

Powyższe cele można osiągnąć stosując jako środek wspomagający rozdrabnianie odpowiedni kopolimer.

Przedmiotem wynalazku jest więc przede wszystkim wodna zawiesina rozdrobnionej substancji mineralnej o stężeniu suchej masy 15-85% wagowych, z niską i trwałą w czasie lepkością Brookfield™ i posiadają ca powierzchnię pigmentu, której ł adunek jonowy jest niski, charakteryzująca się tym, ż e zawiesina ma zawartość suchej masy substancji pomiędzy 15% i 85% wagowych, oraz jako środek

PL 208 273 B1 wspomagający rozdrabnianie zawiera kopolimer w ilości 0,05% do 10% wagowych w przeliczeniu na suchą masę substancji mineralnych, obejmujący wagowo:

a) od 2 do 95%, co najmniej jeden etylenowo nienasycony anionowy monomer posiadający funkcję monokarboksylową, wybrany spośród etylenowo nienasyconych monomerów, posiadających funkcję monokarboksylową, takich jak kwas akrylowy lub metakrylowy lub hemiestrów dikwasów takich jak C1 do C4 monoestry kwasu maleinowego lub itakonowego, lub ich mieszaniny, lub posiadające funkcję dikarboksylową, wybrane spośród etylenowo nienasyconych monomerów posiadających funkcję dikarboksylową, takich jak kwas krotonowy, izokrotonowy, cynamonowy, itakonowy, maleinowy lub bezwodniki kwasów karboksylowych, takich jak bezwodnik maleinowy, lub ich mieszaniny,

b) od 4,9 do 97,9%, co najmniej jeden niejonowy etylenowo nienasycony monomer o wzorze (I):

w którym m i p oznaczają liczbę jednostek tlenku alkilenu mniejszą niż lub równą 150;

- n oznacza liczbę jednostek tlenku etylenu mniejsz ą niż lub równą 150;

- q oznacza liczbę całkowitą równą co najmniej 1 i taką, że 5 < (m+n+p)q < 150, i korzystnie oznacza liczbę całkowitą taką, że 15 < (m+n+p)q < 120;

- R1 oznacza wodór lub rodnik metylowy lub etylowy,

- R2 oznacza wodór lub rodnik metylowy lub etylowy,

- R oznacza rodnik z polimeryzowalną funkcją nienasyconą, który to rodnik jest wybrany z grupy obejmującej; grupę winylową, grupy estrów akrylowych, metakrylowych, maleinowych, itakonowych, krotonowych, i winyloftalowych, grupy nienasyconych uretanów, takich jak akrylouretan, metakrylouretan, α-α'- dimetylo-izopropenylo-benzylouretan i allilouretan, i grupy eterów allilowych lub winylowych, lub grupy etylenowo nienasyconych amidów lub imidów,

- R' oznacza wodór lub rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 40 atomów węgla, i korzystnie oznacza rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 12 atomów węgla, bardziej korzystnie posiadający od 1 do 4 atomów węgla, lub mieszaninę kilku monomerów o wzorze (I),

c) od 0,1 do 50%, co najmniej jeden organofluorowany lub organosililowany monomer o wzorze (Ilb),

R-A-Si(OB)3 (IIb) w którym

- R oznacza rodnik zawierający polimeryzowalną funkcję nienasyconą, należący do grupy winylowej i do grupy estrów akrylowych, metakrylowych, maleinowych, itakonowych, krotonowych, i winyloftalowych, i do grupy nienasyconych uretanów, takich jak akrylouretan, metakrylouretan, α-α'-dimetylo-izopropenylo-benzylouretan i allilouretan, i do grupy eterów allilowych lub winylowych, podstawionych lub niepodstawionych, lub do grupy etylenowo nienasyconych amidów lub imidów,

- A jest grupą, która może być obecna, i wówczas oznacza rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 4 atomów węgla,

- B oznacza rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 4 atomów węgla;

całość komponentów a), b) i c) wynosi 100%, oraz posiadający lepkość istotną mniejszą niż lub równą 100 ml/g, jak określono zgodnie z metodą „lepkości zasadniczej, i gdzie substancja mineralna jest wybrana spośród węglanu wapnia, dolomitu, gipsu, wodorotlenku wapnia, bieli satynowej, dwutlenku tytanu, wodorotlenku glinu, miki, talku, kaolinów, kalcynowanych kaolinów lub mieszanych, opartych na węglanach wypełniaczy różnych metali, takich jak, wapń związany z magnezem i mieszaniny wymienionych wypełniaczy, takie jak, talk-węglan wapnia lub mieszaniny węglan wapnia-kaolin, lub mieszaniny węglanu wapnia z wodorotlenkiem glinu, lub mieszaniny z syntetycznymi lub naturalnymi włóknami lub kostruktury minerałów, takie jak kostruktury talk-węglan wapnia lub talk-dwutlenek tytanu.

PL 208 273 B1

Korzystnie, wodna zawiesina rozdrobnionej substancji mineralnej zawiera wymieniony kopolimer składający się wagowo z:

a) korzystnie od 3% do 25%, bardziej korzystnie od 4% do 15%, co najmniej jednego etylenowo nienasyconego anionowego monomeru posiadającego funkcję monokarboksylową, wybranego spośród etylenowo nienasyconych monomerów posiadających funkcję monokarboksylową, takie jak kwas akrylowy lub metakrylowy lub hemiestry dwukwasów, takie jak C1 do C4 monoestry kwasu maleinowego lub itakonowego, lub ich mieszaniny, lub posiadające funkcję dikarboksylową, wybrane spośród etylenowo nienasyconych monomerów posiadających funkcję dikarboksylową, takich jak kwas krotonowy, izokrotonowy, cynamonowy, itakonowy, maleinowy lub bezwodniki kwasów karboksylowych, takich jak bezwodnik maleinowy, lub ich mieszaniny,

b) korzystnie od 95% do 65%, i bardziej korzystnie od 92% do 78%, co najmniej jednego nie jonowego etylenowo nienasyconego monomeru o wzorze (I):

w którym

- m i p oznaczają liczbę jednostek tlenku alkilenu mniejszą niż lub równą 150;

- n oznacza liczbę jednostek tlenku etylenu mniejsz ą niż lub równą 150;

- q oznacza liczbę całkowitą równą co najmniej 1 i taką, że 5 < (m+n+p)q < 150, i korzystnie oznacza liczbę całkowitą taką, że 15 < (m+n+p)q < 120,

- R1 oznacza wodór lub rodnik metylowy lub etylowy;

- R2 oznacza wodór lub rodnik metylowy lub etylowy;

- R oznacza rodnik z polimeryzowalną funkcją nienasyconą, wybrany z grupy obejmującej grupę winylową, grupy estrów akrylowych, metakrylowych, maleinowych, itakonowych, krotonowych, i winyloftalowych, grupy nienasyconych uretanów, takich jak na przykład, akrylouretan, metakrylouretan, α-α'-dimetylo-izopropenylo-benzylouretan i allilouretan, grupy eterów allilowych lub winylowych, lub grupy etylenowo nienasyconych amidów lub imidów,

- R' oznacza wodór lub rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 40 atomów węgla, i korzystnie oznacza rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 12 atomów węgla, bardziej korzystnie rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 4 atomów węgla, lub mieszaninę kilku monomerów o wzorze (I),

c) korzystnie od 0,2% do 10%, i bardziej korzystnie od 0,3% do 5%, co najmniej jednego organofluorowanego lub organosililowanego monomeru o wzorze (Ilb):

R-A-Si(OB)3 (IIb) w którym

- R oznacza rodnik z polimeryzowalną funkcją nienasyconą, wybrany z grupy obejmującej grupę winylową, grupy estrów akrylowych, metakrylowych, maleinowych, itakonowych, krotonowych, i winyloftalowych, grupy nienasyconych uretanów, takich jak na przykład, akrylouretan, metakrylouretan, α-α'-dimetylo-izopropenylo-benzylouretan i allilouretan, i grupy eterów allilowych lub winylowych, lub grupy etylenowo nienasyconych amidów lub imidów,

- A jest grupą, która może być obecna, w którym to przypadku oznacza rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 4 atomów węgla,

- B oznacza rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 4 atomów węgla, całość komponentów a), b) i c) wynosi 100%, i gdzie wymieniony kopolimer posiada lepkość istotną mniejszą niż lub równą 100 ml/g, określoną zgodnie z metodą znaną jako „metoda lepkości zasadniczej.

Korzystnie wodna zawiesina substancji według wynalazku mineralnej charakteryzuje się tym, że wymieniony kopolimer jest w jego postaci kwasowej, całkowicie zobojętniony lub częściowo zobojętniony przez jeden lub więcej środków zobojętniających, posiadających jednowartościową funkcję zobojętniającą, lub wielowartościową funkcję zobojętniającą taką jak, dla jednowartościowej funkcji te wybrane z grupy obejmującej kationy alkaliczne, w szczególności sód, potas, lit, amon lub pierwszo6

PL 208 273 B1 rzędowe, drugorzędowe lub trzeciorzędowe alifatyczne i/lub cykliczne aminy takie jak stearyloamina, etanolaminy (mono-, di-, trietanolamina), mono i dietyloamina, cykloheksyloamina, metylocykloheksyloamina, aminometylopropanol, morfolina lub, dla wielowartościowej funkcji, te wybrane z grupy obejmującej dwuwartościowe kationy metali ziem alkalicznych, w szczególności magnez i wapń, lub cynk, i kationy trójwartościowe, obejmujące w szczególności glin, lub niektóre kationy o wyższej wartościowości.

Wodna zawiesina substancji mineralnej korzystnie zawiera od 0,05% do 10% wymienionego kopolimeru w przeliczeniu na suchą masę w odniesieniu do suchej masy substancji mineralnych i co najmniej jeden inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie.

Wodna zawiesina substancji mineralnej według, wynalazku, zawiera inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie, który jest wybrany ze środków dyspergujących lub środków rozdrabniających, takich jak homopolimery lub kopolimery kwasu akrylowego, w ich postaci kwasowej, lub całkowicie lub częściowo zobojętnione przez jeden lub więcej środków zobojętniających, posiadających jednowartościową funkcję zobojętniającą, lub wielowartościową funkcję zobojętniającą taką jak dla jednowartościowej funkcji, i wybrane są z grupy obejmującej kationy alkaliczne, w szczególności sód, potas, lit, amon lub pierwszorzędowe, drugorzędowe lub trzeciorzędowe alifatyczne i/lub cykliczne aminy takie jak na przykład stearyloamina, etanolaminy (mono-, di-, trietanolamina), mono i dietyloamina, cykloheksyloamina, metylocykloheksyloamina, aminometylopropanol, morfolina lub, dla wielowartościowej funkcji, te wybrane z grupy obejmującej dwuwartościowe kationy metali ziem alkalicznych, w szczególności magnez i wapń, lub cynk, i kationy trójwartościowe, obejmujące w szczególności glin, lub niektóre kationy o wyższej wartościowości, lub wybrane spośród środków dyspergujących lub środków wspomagających rozdrabnianie, takich jak, donory jonu H3O⁺, korzystnie wybrane spośród kwasu fosforowego i/lub jego soli z jedno i/lub dwuwartościowymi zasadami, takimi jak soda lub wapno.

Wodna zawiesina substancji mineralnej według wynalazku, korzystnie zawiera od 0,05% do 1,0% w przeliczeniu na suchą masę w odniesieniu do suchej masy substancji mineralnych wymienionego innego środka dyspergującego lub środka wspomagającego rozdrabnianie.

Wodna zawiesina substancji mineralnej według wynalazku, korzystnie węglan wapnia, którym jest naturalny węglan wapnia wybrany spośród marmuru, kalcytu, kredy lub ich mieszanin.

Wodna zawiesina substancji mineralnej według wynalazku, korzystnie zawiera suchą masą substancji pomiędzy 40% i 80%, i najbardziej korzystnie pomiędzy 50% i 78% wagowych.

Korzystnie, wodna zawiesina substancji mineralnej według wynalazku zawiera substancję mineralną posiadającą średnicę ziarna, zmierzoną za pomocą Sedigraph™ 5100, pomiędzy 50 μm i 0,01 μm, korzystnie pomiędzy 5 μ^ι i 0,2 μ^ι i bardziej korzystnie pomiędzy 2 μm i 0,3 μ^ι.

Wodna zawiesina substancji mineralnej według wynalazku, charakteryzuje się tym, że ziarna substancji mineralnej posiadają, dla równoważnego wymiaru ziarna, powierzchnię właściwą BET, określoną według standardu ISO 9277 mniejszą niż ta ziaren substancji mineralnej wodnych zawiesin substancji mineralnej, rozdrobnionej z zastosowaniem środków wspomagających rozdrabnianie, takich jak poliakrylany, homopolimery lub kopolimery.

Wodna zawiesina substancji mineralnej według wynalazku, posiada końcowe pH pomiędzy 7,5 i 13, korzystnie pomiędzy 8 i 12, i bardziej korzystnie pomiędzy 8,5 i 10.

Przedmiotem wynalazku jest także zastosowanie kopolimeru, jako środka wspomagającego rozdrabnianie substancji mineralnej w wodnej zawiesinie, przy czym stosuje się kopolimer otrzymany z reakcji kopolimeryzacji, który przed lub po reakcji całkowitego lub częściowego zobojętniania, może być poddany obróbce i rozdzielony na kilka faz, według procesów statystycznych lub dynamicznych, za pomocą jednego lub więcej polarnych rozpuszczalników, należących do grupy, obejmującej wodę, metanol, etanol, propanol, izopropanol, butanole, aceton, tetrahydrofuran lub ich mieszaniny.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób rozdrabniania substancji mineralnej w wodnej zawiesinie obejmujący rozdrabnianie wodnej zawiesiny wymienionych materiałów mineralnych na bardzo drobne cząstki, charakteryzujący się tym, że stosuje się, jako środek wspomagający rozdrabnianie, przed i/lub podczas etapu rozdrabniania 0,05% do 10% suchej masy, w odniesieniu do suchej masy materiałów mineralnych kopolimeru określonego powyżej i ewentualnie co najmniej jeden inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie przed i/lub podczas etapu rozdrabniania.

Zgodnie z powyższym sposobem, wymieniony inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie jest wybrany spośród środków dyspergujących lub środków rozdrabniających, takich jak, homopolimery lub kopolimery kwasu akrylowego, w ich postaci kwasowej, lub całkowicie lub częściowo zobojętnionych przez jeden lub więcej środków zobojętniających, lub wybrany spośród środków dyspergujących lub środków wspomagających rozdrabnianie, takich jak, w szczególności,

PL 208 273 B1 donory jonu H3O⁺, korzystnie wybrane spośród kwasu fosforowego i/lub jego soli z jedno i/lub dwuwartościowymi zasadami, takimi jak soda lub wapno.

Korzystnie, w przedmiotowym sposobie stosuje się 0,05% do 1,0% suchej masy, w odniesieniu do suchej masy substancji mineralnych, wymienionego innego środka dyspergującego lub środka wspomagającego rozdrabnianie.

Zgodnie z przedmiotowym sposobem, temperatura podczas przebiegu etapu rozdrabniania i dla wszystkich wariantów procesu rozdrabniania według wynalazku mieści się pomiędzy 15°C i 150°C, korzystnie pomiędzy 50°C i 105°C i szczególnie korzystnie pomiędzy 60°C i 98°C.

Zgodnie z przedmiotowym sposobem, dla substancji mineralnej zawierającej węglan, pH podczas przebiegu procesu rozdrabniania leży pomiędzy 6 i 13, korzystnie pomiędzy 7,5 i 12 i szczególnie korzystnie pomiędzy 8 i 10.

Zgodnie z przedmiotowym sposobem, dla substancji mineralnej nie zawierającej węglanu, pH podczas przebiegu procesu rozdrabniania leży pomiędzy 2 i 13, korzystnie pomiędzy 7,5 i 12 i szczególnie korzystnie pomiędzy 8 i 10.

Zgodnie z przedmiotowym sposobem, materiał mineralny jest suszony po rozdrobnieniu.

Przedmiotem wynalazku jest także zastosowanie wyżej określonej wodnej zawiesiny substancji mineralnej, do produkcji papieru, farby i tworzyw sztucznych.

Korzystnie, wodna zawiesina substancji mineralnej, znajduje zastosowanie do powlekania papieru i/lub obróbki powierzchni papieru w przemyśle papierniczym.

Korzystnie, wodna zawiesina substancji mineralnej, znajduje zastosowanie w przemyśle papierniczym jako bezpośredni wypełniacz podczas wytwarzania papieru, kartonu lub analogicznych arkuszy lub jako pośredniego wypełniacza podczas wytwarzania papieru, kartonu lub analogicznych arkuszy podczas wytwarzania papieru, kartonu, lub podobnych arkuszy, stosującego recykling powlekający.

Korzystnie, wodna zawiesina substancji mineralnej, znajduje zastosowanie, w dziedzinie tworzyw sztucznych, takich jak poliolefiny o niskiej gęstości (LLDPE) i wysokiej gęstości (HMW-HDPE), lub „oddychające membrany, lub poli(chlorek winylu) (PVC (PCW)) i bardziej szczegółowo w dziedzinie PVC (PCW), takiego jak sztywne lub elastyczne PVC (PCW].

Wymieniony kopolimer posiada lepkość istotną mniejszą niż lub równą 100 ml/g.

Kopolimer stosowany według wynalazku otrzymuje się za pomocą znanych procesów rodnikowej kopolimeryzacji w roztworze, w bezpośredniej lub odwrotnej emulsji, w zawiesinie lub wytrącania w odpowiednich rozpuszczalnikach, w obecności znanych układów katalitycznych i środków przeniesienia, lub za pomocą procesów kontrolowanej polimeryzacji rodnikowej, takich jak sposób znany jako Reversible Addition Fragmentation Transfer (RAFT) (odwracalne przeniesienie addycja fragmentacja), metoda znana jako Atom Transfer Radical Polimerization (ATRP) (polimeryzacja rodnikowa z przeniesieniem atomu), metoda znana jako Nitroxide Mediated Polimerization (NMP) (polimeryzacja z pośrednictwem tlenku azotu), lub metoda znana jako Cobaloxime Mediated Free Radical Polimerization (wolnorodnikowa polimeryzacja z pośrednictwem kobaloksymu).

Taki kopolimer otrzymany w postaci kwasowej i możliwie destylowany, może również być całkowicie lub częściowo zobojętniony, z zastosowaniem jednego lub więcej środków zobojętniających, które posiadają jednowartościową funkcję zobojętniającą, lub wielowartościową funkcję zobojętniającą taką jak, na przykład, dla jednowartościowej funkcji te wybrane spośród grupy obejmującej kationy alkaliczne, w szczególności sód, potas, lit, amon lub pierwszorzędowe, drugorzędowe lub trzeciorzędowe alifatyczne i/lub cykliczne aminy takie jak na przykład stearyloamina, etanoloaminy (mono-, di-, trietanolamina), mono i dietyloamina, cykloheksyloamina, metylocykloheksyloamina, aminometylopropanol, morfolina lub, dla wielowartościowej funkcji, te wybrane z grupy obejmującej dwuwartościowe kationy metali ziem alkalicznych, w szczególności magnez i wapń, lub cynk, i kationy trójwartościowe, obejmujące w szczególności glin, lub niektóre kationy o wyższej wartościowości.

Każdy środek zobojętniający następnie działa według szybkości zobojętniania, właściwej dla każdej funkcji wartościowości.

Według innego wariantu, kopolimer otrzymany z reakcji kopolimeryzacji może, przed lub po reakcji całkowitego lub częściowego zobojętniania, być poddany obróbce i rozdzielony na kilka faz, według procesów statystycznych lub dynamicznych, znanych specjaliście w tej dziedzinie, za pomocą jednego lub więcej polarnych rozpuszczalników, należących do grupy, obejmującej wodę, metanol, etanol, propanol, izopropanol, butanole, aceton, tetrahydrofuran lub ich mieszaniny.

Jedna z faz następnie odpowiada kopolimerowi, zastosowanemu według wynalazku jako środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie substancji mineralnej w wodnej zawiesinie.

PL 208 273 B1

W praktyce według wynalazku, rozdrabnianie substancji mineralnej obejmuje rozdrabnianie wymienionej substancji na bardzo drobne cząstki z zastosowaniem elementu ucierającego w wodnym środowisku, za pomocą kopolimeru, stosowanego jako środek wspomagający rozdrabnianie.

Wariant tego polega na wytworzeniu, za pomocą wprowadzenia całkowitej ilości kopolimeru, wodnej zawiesiny substancji mineralnej, poddanej rozdrabnianiu, której cząstki mają początkowy wymiar wynoszący nie więcej niż 50 mikrometrów.

Do zawiesiny substancji mineralnej, poddanej rozdrabnianiu, utworzonej w ten sposób dodaje się element ucierający o wymiarze ziarna korzystnie pomiędzy 0,20 milimetrów i 4 milimetry. Element ucierający jest na ogół w postaci cząstek materiałów tak różnorodnych jak tlenek krzemu, tlenek glinu, tlenek cyrkonu lub ich mieszaniny łącznie z syntetycznymi żywicami o dużej twardości, stalami lub innymi.

Element ucierający korzystnie dodaje się do zawiesiny w ilości takiej, że proporcja wagowa pomiędzy tym materiałem i substancją mineralną, poddaną rozdrabnianiu, wynosi co najmniej 2/1, ta proporcja wynosi korzystnie w granicach pomiędzy 3/1 i 5/1.

Mieszaninę zawiesiny i elementu ucierającego poddaje się następnie działaniu mechanicznego rozdrabniania, takiemu jak to, które występuje w klasycznym mikroelementowym młynie (rozcieraczu). Ilość wprowadzonego środka wspomagającego rozdrabnianie waha się od 0,05% do 10% suchej wagi wymienionych kopolimerów w odniesieniu do suchej masy substancji mineralnej, poddanej rozdrabnianiu.

Czas niezbędny do otrzymania wysoce rafinowanej substancji mineralnej po rozdrabnianiu zmienia się w zależności od charakteru i ilości substancji mineralnych, poddanych rozdrabnianiu i w zależności od stosowanego sposobu mieszania i temperatury środowiska podczas operacji rozdrabniania.

Inny wariant polega na zastosowaniu części środka wspomagającego rozdrabnianie przed etapem rozdrabniania i zastosowaniu pozostałej ilości środka rozdrabniającego podczas operacji rozdrabniania.

W koń cu, inny wariant polega na nie zastosowaniu kopolimeru przed etapem rozdrabniania i użyciu całkowitej ilości niezbędnej podczas operacji rozdrabniania, która odbywa się w jednym lub więcej etapów.

Według wynalazku, oprócz wymienionego kopolimeru zastosowanego jako środka rozdrabniającego, można dodatkowo zastosować co najmniej jeden inny wspomagający środek rozdrabniający przed i/lub podczas etapu rozdrabniania.

Zatem, według wariantu, proces rozdrabniania według wynalazku jest znamienny tym, że stosuje się, jako środek wspomagający rozdrabnianie, 0,05% do 10% suchej masy wyżej wspomnianych polimerów w odniesieniu do suchej masy materiałów mineralnych i co najmniej jeden inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie przed i/lub podczas etapu rozdrabniania.

Wymieniony inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie jest następnie wybrany spośród tych innych środków dyspergujących lub środków rozdrabniających, znanych specjaliście w tej dziedzinie, takich jak, w szczególności homopolimery lub kopolimery kwasu akrylowego, w ich postaci kwasowej, lub całkowicie lub częściowo zobojętnionych przez jeden lub więcej środków zobojętniających, wymienione środki zobojętniające wybrane spośród tej samej listy jak określona powyżej, lub jest wybrany spośród środków dyspergujących lub środków wspomagających rozdrabnianie, takich jak, w szczególności, donory jonu H3O⁺, z których szczególne warte wspomnienia są kwas fosforowy i/lub jego sole z jedno i/lub dwuwartościowymi zasadami, takimi jak soda lub wapno.

Temperatura podczas przebiegu etapu rozdrabniania i dla wszystkich wariantów procesu rozdrabniania według wynalazku leży pomiędzy 15°C i 150°C, korzystnie pomiędzy 50°C i 105°C i szczególnie korzystnie pomiędzy 60°C i 98°C.

Dla substancji mineralnej zawierającej węglan, pH podczas przebiegu etapu rozdrabniania i dla wszystkich wariantów procesu rozdrabniania według wynalazku leży pomiędzy 6 i 13, korzystnie pomiędzy 7,5 i 12 i szczególnie korzystnie pomiędzy 8 i 10.

Dla substancji mineralnej nie zawierającej węglanu, pH podczas przebiegu etapu rozdrabniania i dla wszystkich wariantów procesu rozdrabniania wedł ug wynalazku le ż y pomię dzy 2 i 13, korzystnie pomiędzy 7,5 i 12 i szczególnie korzystnie pomiędzy 8 i 10.

Podczas stosowania tych różnych wariantów rozdrabniania, oprócz problemu, który to rozwiązuje, wynalazek ma zaletę taką, że mniej piany jest wytwarzane podczas rozdrabniania, jeśli stosuje się kopolimery, niż kiedy stosuje się polimery stanu techniki. Inną zaletą wynalazku jest to, że wodne zawiesiny substancji mineralnej, rozdrobnione według wynalazku zawsze posiadają ziarna substancji mineralnej posiadające, dla równoważnego wymiaru ziarna, powierzchnię właściwą mniejszą niż ziarna substancji mineralnej wodnych zawiesin substancji mineralnej, rafinowanych według stanu techniki

PL 208 273 B1 z zastosowaniem poliakrylanu. Ta zaleta jest dostrzegalna, je ś li uż ytkownik koń cowy stosuje lateks w preparatach powlekają cych.

Tak więc, wodne zawiesiny substancji mineralnej według wynalazku charakteryzują się tym, że ziarna substancji mineralnej posiadają, dla równoważnego wymiaru ziarna, powierzchnię właściwą BET mniejszą niż ziarna substancji mineralnej wodnych zawiesin substancji mineralnej, rozdrobnionej z zastosowaniem środków wspomagających rozdrabnianie, takich jak poliakrylany, homopolimery lub kopolimery, dobrze znane specjaliście w tej dziedzinie.

Substancje mineralne, poddane rozdrabnianiu sposobem według wynalazku mogą być różnorodnego pochodzenia, takie jak węglan wapnia, dolomity, kaoliny, kalcynowane kaoliny, talk, gips, tlenek tytanu, lub wodorotlenek glinu lub jakikolwiek inny wypełniacz i/lub pigment, który musi być rozdrobniony celem użycia w zastosowaniach takich jak wytwarzanie papierów, kartonu lub analogicznych, i są korzystnie węglanem wapnia, takim jak naturalny węglan wapnia, wybrany spośród marmuru, kalcytu, kredy lub ich mieszanin.

Poniższe przykłady ilustrują przedmiotowe wynalazki.

P r z y k ł a d 1

Niniejszy przykład ilustruje, za pomocą porównania z porównywalnym wymiarem ziarna, jak zmniejszyć zapotrzebowanie kationowego polimeru w masie, stosując wodną zawiesinę węglanu wapnia, zawierającego zastosowany kopolimer według wynalazku, jako środek wspomagający rozdrabnianie.

Test nr 1

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia,

0,27% suchej masy poliakrylanu sodu i magnezu o lepkości istotnej równej 7,8 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia, posiadającą stężenie suchej masy 65,5% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 61% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μ^ι, i 30% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, zmierzone na Sedigraph™ 5100, odpowiadające medianie średnicy równej 1,63 μm.

W celu uzyskania tego, stosuje się młyn typu Dyno-Mill™ z umocowanym cylindrem, z rotującym wirnikiem napędzanym, którego element ucierający składa się z kulek bazujących na cyrkonie, o średnicy pomiędzy 0,6 milimetra i 1 milimetr.

Całkowita objętość zajmowana przez element ucierający wynosi 1000 centymetrów sześciennych, podczas gdy jego waga wynosi 2700 g.

Komora do rozdrabniania ma objętość 1400 centymetrów sześciennych.

Szybkość obwodowa młyna wynosi 10 metrów na sekundę. Zawiesinę pigmentu recyrkuluje się z szybkością 40 litrów na godzinę.

Wyjście Dyno-Mill jest wyposażone w separator klasy 200- mikronowej, za pomocą którego jest możliwe oddzielanie zawiesiny, która pochodzi z rozdrabniania i elementu ucierającego.

Temperatura podczas każdego testu rozdrabniania jest utrzymywana w przybliżeniu w 60°C.

Jedną godzinę po zakończeniu rozdrabniania, uzyskuje się w zlewce próbkę zawiesiny pigmentowej, której wymiar ziarna (% cząstek mniejszych niż 2 mikrometry) mierzy się, stosując Sedigraph™ 5100 analizator wielkości cząstek.

Lepkość Brookfield™ zawiesiny mierzy się stosując wiskozymetr model RVT Brookfield™, w temperaturze 23 °C i szybkości rotacji 100 rpm z odpowiednim trzpieniem obrotowym 3. Pozostawia się tę próbkę w zlewce przez 7 dni, lepkość Brookfield™ zawiesiny mierzy się wprowadzając do zlewki, bez mieszania, odpowiedni trzpień obrotowy RVT modelu wiskozymetra Brookfield™, w temperaturze 23°C i szybkości rotacji 100 rpm. (AVAG lepkość = lepkość przed mieszaniem).

Takie same pomiary lepkości Brookfield™ przeprowadza się również po zamieszaniu zlewki przez 5 minut i uzyskaniu wyników APAG (po mieszaniu) lepkości.

Otrzymane stężenie suchej substancji (S.C.: zawartość ciał stałych) i wyniki lepkości Brookfield™ są następujące:

S.C. = 65,5%

Lepkość (T0) = 115 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 620 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) =155 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™ oznaczono powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia. Powierzchnia właściwa BET, określona według standardu ISO 9277, wynosi 7,2 m²/g.

PL 208 273 B1

Zapotrzebowanie PDDPC kationowego polimeru, zmierzone za pomocą urządzenia do miareczkowania Mettler DL77 i detektora Miitec PCD 02, stosując kationowy sposób miareczkowania, używający 0,005 mola roztworu 20% chlorku poli-(N,N-dimetylo-3,5-dimetyleno-piperydyniowego (PDDPC), sprzedawanego przez Acros Organics wynosi 12100 μval/kg, ta wartość jest wartością odpowiadającą zerowemu ładunkowi użytego detektora.

Test nr 2

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,47% suchej masy poliakrylanu sodu i magnezu o lepkości istotnej równej 7,8 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 90% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100. Stężenie suchej substancji (S.C.: zawartość ciał stałych) i wyniki lepkości Brookfield™ otrzymane za pomocą tej samej metody pomiarowej jak w teście nr 1 są następujące:

S.C. = 75,8%

Lepkość (T0) = 265 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 726 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 278 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 12,0 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 20220 μval/kg.

Test nr 3

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,79% suchej masy poliakrylanu sodu i magnezu o lepkości istotnej równej 7,8 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 76,5% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 78% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100. Stężenie suchej substancji (S.C: zawartość ciał stałych) i wyniki lepkości Brookfield™ otrzymane za pomocą tej samej metody pomiarowej jak w teście nr 1 są następujące:

S.C. = 77,1%

Lepkość (T0) = 371 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 886 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) =412 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 16,2 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 33990 μval/kg.

Test nr 4

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,40% suchej masy kopolimeru, składającego się, wagowo, z:

14% kwasu akrylowego

3% kwasu metakrylowego

83% metakrylanu poliglikolu etylenowego o ciężarze cząsteczkowym 2000, o lepkości istotnej równej 20,0 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μ^ι, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy równe 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 57% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μ^ι, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100. Stężenie suchej substancji (S.C: zawartość ciał stałych) i wyniki lepkości Brookfield™ otrzymane za pomocą tej samej metody pomiarowej jak w teście nr 1 są następujące:

S.C.= 71,3%

Lepkość (T0) = 158 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 677 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 254 mPa s

PL 208 273 B1

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 4,9 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 3100 μναΐ/kg.

Test nr 5

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 1,17% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 4 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 87% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μ^ι, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

Stężenie suchej substancji (S.C: zawartość ciał stałych) i wyniki lepkości Brookfield™ otrzymane za pomocą tej samej metody pomiarowej jak w teście nr 1 są następujące:

S.C. = 72,0%

Lepkość (T0) = 224 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 987 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 248 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 9,6 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 1000 μval/kg.

W niniejszym teście dokonano pomiaru piany, mierząc czas potrzebny do utworzenia pewnej wysokości piany (wysokość h w cm) i czas niezbędny do zniknięcia tej piany (tzniknięcia).

W niniejszym teście, t = 90 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 5 minut.

Test nr 6

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,40% suchej masy kopolimeru, składającego się, wagowo, z:

a) 3,0% kwasu metakrylowego i 2,0% kwasu maleinowego

b) 94,0% monomeru o wzorze (I), w którym:

R1 oznacza wodór

R2 oznacza wodór

R oznacza grupę winylową

R' oznacza rodnik metylowy w którym m=p=0; n=114; q=1 i (m+n+p)q =114

c) 1,0% monomeru o wzorze (Ilb) w którym

R oznacza grupę metakrylanową

A oznacza rodnik propylowy

B oznacza rodnik metylowy o lepkości istotnej równej 39,5 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej (i równej 30,3 ml/g według drugiej metody) tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy równe 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 59% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100, odpowiadającą medianie średnicy równej 1,41 um.

S.C. = 75,2%

Lepkość (T0) = 125 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 338 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 127 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 4,8 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 590 μval/kg.

Tym samym można zauważyć, że zapotrzebowanie polimeru kationowego jest niższe, niż to ze stanu techniki dla równoważnego wymiaru ziarna.

W niniejszym teście dokonano pomiaru piany stosując tę samą procedurę postępowania jak w teście nr 5 i wynik był:

PL 208 273 B1 t = 600 sekund dla h = 6 cm i tzniknięcia = natychmiast

Te wyniki wskazują, że wytwarzane jest znacznie mniej piany niż w teście stanu techniki.

Test nr 7

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 1,07% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 90% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100, odpowiadającą medianie średnicy równej 0,83 μm.

S.C. = 75,4%

Lepkość (T0) = 241 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 359 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 241 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 6,8 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 2340 μval/kg.

t = 600 sekund dla h = 6 cm i tzniknięcia = natychmiast

Test nr 8

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 2,10% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 80% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100, odpowiadającą medianie średnicy równej 0,55 μm.

S.C. = 75,0%

Lepkość (T0) = 717 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 1570 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 697 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 8,4 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 4590 μval/kg.

t = 600 sekund dla h = 6 cm i tzniknięcia = natychmiast

Test nr 9

a) 8,7% kwasu akrylowego i 1,5% kwasu metakrylowego

b) 89,4% monomeru o wzorze (I), w którym:

R1 oznacza wodór

R2 oznacza wodór

PL 208 273 B1

R oznacza grupę metakrylanową

R' oznacza rodnik metylowy w którym m=p=0; n=114; q=1 i (m+n+p)q =114

c) 0,4% monomeru o wzorze (Ilb) w którym R oznacza grupę metakrylanową A oznacza rodnik propylowy

B oznacza rodnik metylowy o lepkości istotnej równej 20,7 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy równe 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 58% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 71,9%

Lepkość (T0) = 138 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 486 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 159 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1.

To daje powierzchnię właściwą BET 4,8 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 340 μval/kg.

t = 510 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 2 minuty

Test nr 10

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 1,10% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 9 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 89% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 73,5%

Lepkość (T0) = 164 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 593 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 175 mPa s

To daje powierzchnię właściwą BET 7,8 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 2770 μval/kg.

t = 510 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 2 minuty

Test nr 11

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 2,08% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 9 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą

PL 208 273 B1 średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 81% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 74,7%

Lepkość (T0) = 712 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 2240 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) 686 mPa s

To daje powierzchnię właściwą BET 4,8 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 7050 μval/kg.

t = 510 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 2 minuty

Test nr 12

a) 8,7% kwasu akrylowego i 1,5% kwasu metakrylowego

b) 89,5% monomeru o wzorze (I), w którym:

R1 oznacza wodór

R2 oznacza wodór

R oznacza grupę metakrylanową

R' oznacza rodnik metylowy w którym m=p=0; n=114; q=1 i (m+n+p)q =114

c) 0,34% monomeru o wzorze (Ilb) w którym

R oznacza grupę winylową

A jest nieobecne

B oznacza rodnik metylowy o lepkości istotnej równej 20,4 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy równe 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 58% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 73,0%

Lepkość (T0) = 144 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 628 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 171 mPa s

To daje powierzchnię właściwą BET 4,8 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 880 μval/kg.

t = 180 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 3 minuty

PL 208 273 B1

Test nr 13

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia,

1,10% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 12 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 90% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μ^ι, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 73,1%

Lepkość (T0) = 195 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 731 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 181 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 8,1 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 3760 μval/kg.

t = 180 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 3 minuty

Test nr 14

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 2,10% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 12 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 83% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μ^ι, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 74,3%

Lepkość (T0) = 613 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 3030 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 650 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 11,1 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 7180 μval/kg.

t = 180 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 3 minuty

Test nr 15

a) 8,5% kwasu akrylowego i 1,5% kwasu metakrylowego

b) 87,0% monomeru o wzorze (I), w którym:

R1 oznacza wodór

R2 oznacza wodór

R oznacza grupę metakrylanową

R' oznacza rodnik metylowy

PL 208 273 B1 w którym m=p=0; n=114; q=1 i (m+n+p)q =114

c) 3,0% monomeru o wzorze (Ilb) w którym R oznacza grupę metakrylanową A oznacza rodnik propylowy

B oznacza rodnik metylowy o lepkości istotnej równej 23,2 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy równe 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 58% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 73,7%

Lepkość (T0) = 156 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 733 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 197 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 4,9 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 1280 μval/kg.

t = 150 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 4 minuty

Test nr 16

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 1,25% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 15 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 87% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μ^ι, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 75,9%

Lepkość (T0) = 196 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 642 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 189 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 7,6 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 4150 μval/kg.

t = 150 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 4 minuty

Test nr 17

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 2,08% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 15 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 81% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μ^ι, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

PL 208 273 B1

S.C. = 77,0%

Lepkość (T0) = 648 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 2840 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 747 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, powierzchnię właściwą i zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1. To daje powierzchnię właściwą BET 9,3 m²/g i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 6900 μval/kg.

t = 150 sekund dla h = 23 cm i tzniknięcia = 4 minuty

Test nr 18

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,79% suchej masy kopolimeru, składającego się, wagowo, z:

a) 8,5% kwasu akrylowego i 1,5% kwasu metakrylowego

b) 87,0% monomeru o wzorze (I), w którym:

R1 oznacza wodór

R2 oznacza wodór

R oznacza grupę metakrylanową

R' oznacza rodnik metylowy w którym m=p=0; n=114; q=1 i (m+n+p)q =114

c) 3,0% monomeru o wzorze (Ilb) w którym

R oznacza grupę winylową

A jest nieobecne

B oznacza rodnik metylowy o lepkości istotnej równej 20,0 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy równe 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 63% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 74,5%

Lepkość (T0) = 145 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 285 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 112 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1.

To daje zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 2500 μval/kg.

Test nr 19

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 1,10% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 18 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 93% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μ^ι, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 74,0%

PL 208 273 B1

Lepkość (T0) = 249 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 1260 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 279 mPa s

To daje zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 4040 μval/kg.

Test nr 20

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 2,10% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 18 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 83% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μ^ι, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

S.C. = 74,3%

Lepkość (T0) = 808 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 3000 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 802 mPa s

To daje zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 7710 μval/kg.

Test nr 21

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,27% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 65,1% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 60% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™, odpowiadającą medianie średnicy 1,50 μm.

S.C. = 65,1%

Lepkość (T0) = 183 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 354 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 205 mPa s

Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, zapotrzebowanie kationowe oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1.

To daje zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 410 μval/kg.

t = 600 sekund dla h = 6 cm i tzniknięcia = natychmiast

Test nr 22

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,40% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 76,0% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 74% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, i 39% wagoPL 208 273 B1 wo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™, odpowiadającą medianie średnicy 1,25 μm.

S.C. = 76,0%

Lepkość (T0) = 295 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 505 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 195 mPa s

To daje zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 550 μval/kg. Po dokonaniu pomiarów lepkości Brookfield™, zapotrzebowanie kationowe węglanu wapnia oznaczono stosując tę samą metodę jak w teście nr 1.

Tym samym, można zauważyć, że zapotrzebowanie polimeru kationowego jest niższe, niż to ze stanu techniki dla równoważnego wymiaru ziarna.

t = 600 sekund dla h = 6 cm i tzniknięcia = natychmiast

P r z y k ł a d 2

Niniejszy przykład ilustruje powiązanie pomiędzy retencją wypełniacza i zapotrzebowaniem kationowego polimeru.

Test nr 23

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,27% suchej masy poliakrylanu sodu i magnezu o lepkości istotnej równej 7,8 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 65,5% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 61% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, i 30% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™, odpowiadającą medianie średnicy 1,63 μm.

S.C. = 65,5%

Lepkość (T0) = 115 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 620 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 155 mPa s

Retencję wypełniacza w wypełnieniu określono stosując metodę opisaną poniżej i symulującą rozpowszechnione warunki dla arkusza papieru o gramaturze równej 80 g/m² i naładowanego do 20% wagowo.

Wartość retencji wypełniacza wówczas odpowiada równaniu

Retencja wypełniacza

Zmętn. wchodzącego elementu - Zmętn. wody przewodowej x 100

Zmętn. wchodzącego elementu w którym Zmętn. = zmętnienie

Zmętn. wchodzącego elementu = Zmętn. mieszaniny włókno-wypełniacz - Zmętn. włókna

W celu uzyskania tego jest niezbędne zmierzenie, z jednej strony zmętnienia mieszaniny włókno-wypełniacz i, z drugiej strony zmętnienia samego włókna i zmętnienia wody materiału. To ostatnie mierzy się bezpośrednio odczytując wartość zmętnienia wskazywaną przez Nephelometer 155 z Defensor AG (Szwajcaria) w jednostkach NTU (nefelometryczna jednostka zmętnienia).

Z drugiej strony, aby określić zmętnienie mieszaniny włókno-wypełniacz, mieszaninę włóknowypełniacz otrzymuje się z przedmieszki utworzonej przez rozcieńczenie 4 części włókna, obejmującego 80% brzozy i 20% sosny w 10 litrach wody. Dodaje się 18,2 gramów suchej przedmieszki włókna i 9,8 gramów suchego wypełniacza, poddanego testowaniu, do urządzenia znanego jako dystrybutor (Rapid-Kothen) i uzupełnionego do 5 litrów wody. Po 15 minutach mieszania i dodaniu ilości wskazanych w tablicy 1 poniżej, środka zabezpieczającego typu poliakrylamidowego, sprzedawanego pod nazwą Praestol™ PK 422, przez Stockhausen, Krefeld, Niemcy, otrzymuje się mieszaninę, która symuluje rozpowszechnione warunki dla arkusza papieru o gramaturze równej 80 g/m² i naładowanego do 20% wagowo.

PL 208 273 B1

Tak uzyskaną mieszaninę suszy się pod próżnią 0,2 bara przez 2 sekundy.

Wartości, przy 700 rpm, retencji wypełniacza w wypełnieniu, otrzymane za pomocą powyższego równania i jako funkcja ilości kationowego środka zabezpieczającego typu poliakrylamidowego, sprzedawanego pod nazwą Praestol™ PK 422, przez Stockhausen (Niemcy) przedstawiono w tablicy 1 poniżej.

T a b l i c a 1

0,01% PK 422	0,02% PK 422	0,03% PK 422	0,04% PK 422	0,05% PK 422
5% retencja wypełniacza	14% retencja wypełniacza	26% retencja wypełniacza	29% retencja wypełniacza	31% retencja wypełniacza

Test nr 24

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,40% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 75,8% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 62% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, i 32% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™, odpowiadającą medianie średnicy 1,57 μm.

S.C. = 75,8%

Lepkość (T0) = 175 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 505 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 195 mPa s

Retencję wypełniacza w wypełnieniu oznaczono stosując tę samą procedurę i to samo wyposażenie jak te, używane w poprzednim teście.

Wartości, przy 700 rpm, retencji wypełniacza w wypełnieniu, otrzymane za pomocą powyższego równania i jako funkcja ilości kationowego środka zabezpieczającego typu poliakrylamidowego, sprzedawanego pod nazwą Praestol™ PK 422, przez Stockhausen (Niemcy) przedstawiono w tablicy 2 poniżej.

T a b l i c a 2

0,01% PK 422	0,02% PK 422	0,03% PK 422	0,04% PK 422	0,05% PK 422
15% retencja wypełniacza	26% retencja wypełniacza	38% retencja wypełniacza	47% retencja wypełniacza	54% retencja wypełniacza

Tablice 1 i 2 wskazują na lepszą retencję wypełniacza dla testu według wynalazku.

P r z y k ł a d 3

Niniejszy przykład ilustruje, za pomocą porównania z ziarnem o identycznym wymiarze, jak zmniejszyć zapotrzebowanie kationowego polimeru w wypełnieniu dzięki zastosowaniu wodnej zawiesiny węglanu wapnia, zawierającego użyty kopolimer, według wynalazku, jako środek wspomagający rozdrabnianie, dla różnych procesów rozdrabniania.

Test nr 25

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, jako środek dyspergujący przed etapem rozdrabniania, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,1% suchej masy poliakrylanu sodu i magnezu o lepkości istotnej równej 7,8 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej, i jako środek wspomagający rozdrabnianie podczas etapu rozdrabniania, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,27% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μηι, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 65,0% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 59% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż

PL 208 273 B1 μm, i 34% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™, odpowiadającą medianie średnicy 1,58 μm.

S.C. = 65,0%

Lepkość (T0) = 163 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 319 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 185 mPa s

To daje zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 1620 μval/kg.

Test nr 26

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, jako środek wspomagający rozdrabnianie, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 1,8% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać, w dwuetapowym procesie rozdrabniania, odpowiadającej 74,7% suchej masy wagowo zawiesiny węglanu wapnia z wymiarem ziarna takim, że 98% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μ^ι, i 78% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100.

Ten dwuetapowy proces rozdrabniania polega na rozdrabnianiu, podczas pierwszego etapu, zawiesiny węglanu wapnia o pierwotnej przeciętnej średnicy równej 5 μ^ι, zmierzonej za pomocą analizatora wielkości cząstek Sedigraph™ 5100, w wodnej zawiesinie węglanu wapnia, do wymiaru ziarna takiego, że 62% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, i 37% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μ^ι, zmierzone za pomocą Sedigraph™ 5100, następnie rozdrabnianie tej zawiesiny, aż do uzyskania pożądanego końcowego wymiaru ziarna.

S.C. = 74,7%

Lepkość (T0) = 750 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 680 mPa s

To daje powierzchnię właściwą BET otrzymanego pigmentu 7,5 m²/g, określoną według standardu ISO 9277, i zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 4140 μval/kg.

P r z y k ł a d 4

Niniejszy przykład ilustruje, za pomocą porównania z ziarnem o identycznym wymiarze, jak zmniejszyć zapotrzebowanie kationowego polimeru w wypełnieniu dzięki zastosowaniu wodnej zawiesiny różnej substancji mineralnej, zawierającej użyty kopolimer, według wynalazku, jako środek wspomagający rozdrabnianie.

Test nr 27

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy wodorotlenku glinu, 0,40% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać z wodorotlenku glinu z medianą średnicy 50 μ^ι, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego wodorotlenku glinu posiadającą stężenie suchej masy 51,4% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 48,8% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, i 29,4% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100, odpowiadającą medianie średnicy 2,00 μm.

S.C = 48,8%

Lepkość (T0) = 62 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 115 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 95 mPa s

PL 208 273 B1

To daje zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 590 μval/kg.

Tym samym można zauważyć, że zapotrzebowanie polimeru kationowego jest niskie.

Test nr 28

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy talku, 0,40% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać z talku z medianą średnicy 15,7 μm lub z wymiarem ziarna takim, że 14% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 5 μm, 4% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego talku posiadającą stężenie suchej masy 28,3% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 41% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 5 μ^ι, i 12% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100, odpowiadającą medianie średnicy 6,3 μm.

S.C. = 28,3%

Lepkość (T0) = 219 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) =415 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 134 mPa s

To daje zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 520 μval/kg.

Test nr 29

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy kaolinu, 0,40% wagowo kopolimeru, użytego w teście nr 6 tak, aby otrzymać z kaolinu z medianą średnicy 0,33 μm lub z wymiarem ziarna takim, że 92% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 0,5 μ^ι, 4% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 0,2 μ^ι, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100, i w tych samych warunkach pracy i stosując to samo wyposażenie jak w teście nr 1, wodną zawiesinę rozdrobnionego kaolinu, posiadającą stężenie suchej masy 15% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 95% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 0,5 μm, i 7% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 0,2 μm, jak zmierzono na Sedigraph™ 5100, odpowiadającą medianie średnicy 0,30 μ^ι.

S.C. = 15,0%

Lepkość (T0) = 244 mPa s

AVAG lepkość (T 7 dni) = 212 mPa s

APAG lepkość (T 7 dni) = 199 mPa s

To daje zapotrzebowanie PDDPC polimeru kationowego równe 420 μval/kg.

P r z y k ł a d 5

Niniejszy przykład ilustruje, poprzez pomiar połysku i za pomocą porównania z ziarnem o identycznym wymiarze, trwałość koloru powlekającego otrzymanego przez zastosowanie wodnej zawiesiny węglanu wapnia według wynalazku.

Aby to wykonać w każdym z testów przykładu, jest niezbędne otrzymanie koloru powlekającego z 68% stężeniem suchej substancji, składającego się z:

- 80 części suchej masy węglanu wapnia wodnej zawiesiny poddanej testowaniu,

- 5 części suchej masy zawiesiny gruboziarnistego węglanu wapnia,

- 15 części delaminowanego kaolinu

- 9,5 części środka wiążącego

- 0,32 części karboksymetylocelulozy,

- 0,6 części alkoholu poliwinylowego

- 0,15 części wybielacza optycznego, i

- 0,4 części stearynianu wapnia.

Po przygotowaniu koloru powlekającego w taki sposób, jego lepkość Brookfield™ mierzy się stosując wiskozymetr model DV-II+ Brookfield™, wyposażony w odpowiedni trzpień obrotowy.

PL 208 273 B1

Przygotowany kolor powlekający stosuje się następnie do papieru pochodzenia drzewnego, o grubości 53 μm i gramaturze równej 82, stosując maszynę do powlekania Combiblades z Jagenberg GmbH, wyposażoną w łopatkę o grubości 0,457 mm.

Stosuje się głowicę o długim czasie stosowania, z kątem łopatki 45°. Szybkość powlekania wynosi 1000 m/s i średnia osadzona powłoka wynosi 11 g/m² na każdej powierzchni papieru.

Względna wilgotność otrzymana dla każdego papieru jest rzędu 4,2% do 4,6% waga do wagi.

Papier w ten sposób powlekany jest następnie kalandrowany z zastosowaniem superkalandera z 9 strefami kontaktu pomiędzy dwoma walcami, sprzedawanego przez Kleinewefers. Żelazna średnica kalandrująca wynosi 180 mm i 270 mm z w odniesieniu do bawełny.

Pomiar 75° TAPPI połysku (standardowe TAPPI T480 os-78) według Lehmann'a, powlekanego i kalandrowanego papieru, który polega na przepuszczaniu arkusza powlekanego i kalandrowanego papieru w laboratoryjnym urządzeniu do pomiaru połysku (LGDL-05/2 z Lehmann Messtechnik AG, Szwajcaria) określa superkalandrowanie.

Po dokonaniu pomiaru połysku, próbki papieru są cięte do formatu DIN A3 i są kondycjonowane w klimatyzowanym pomieszczeniu, jak w standardzie DIN EN 20187 do określania wartości 75° DIN połysku, według standardu DIN 54 502, i wartości 45° DIN połysku według standardu DIN 54 502.

Test nr 30

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje zawiesinę węglanu wapnia stanu techniki.

W tym celu, aby otrzymać kolor powlekający, poddany testowaniu, którego skład jest jak opisano powyżej, 22,5 kg wodnej zawiesiny, o stężeniu 78,2% suchej masy, gruboziarnistego węglanu wapnia sprzedawanego przez Omya pod nazwą Hydrocarb™ 60, i 356,5 kg wodnej zawiesiny, o stężeniu 78,5% suchej masy, drobniejszego węglanu wapnia, sprzedawanego przez Omya pod nazwą Setacarb™ miesza się w zbiorniku, zawierającym 20 kg wody i 0,125 kg poliakrylanu sodu, o stężeniu 42% suchej masy i lepkości istotnej równej 6,2 ml/g, jak dla wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej.

Po zmieszaniu węglanów wapnia, dodano 52,5 kg delaminowanego kaolinu, sprzedawanego przez Kaolin International B. V. pod nazwą Amazon™ 88, mieszając ze średnią szybkością.

Mieszanie kontynuuje się ze średnią szybkością przez 15 minut i, po wizualnej obserwacji, czy aglomeraty są obecne czy nie, mieszanie kontynuuje się do zniknięcia kilku aglomeratów, lub zatrzymuje, jeśli nie ma aglomeratów.

Następnie dodaje się 7,5 kg 15% wodnego roztworu karboksymetylocelulozy, uprzednio rozpuszczonej przez co najmniej 20 minut co najmniej 90°C i sprzedawanego przez Noviant pod nazwą CMC Finnfix™ 10.

Następnie dodaje się 8,4 kg 25% wodnego roztworu alkoholu poliwinylowego uprzednio rozpuszczonego przez co najmniej 20 minut co najmniej 90°C i sprzedawanego przez Clariant pod nazwą Mowiol™ 4-98.

Następnie dodaje się wodnej dyspersji styren-butadien 28 kg 50% suchej masy, sprzedawanej przez Dow Europe pod nazwą Dow Latex DL 940 i wodnej dyspersji kopolimeru estru akrylowego 38,5 kg 50% suchej masy, sprzedawanej przez BASF pod nazwą Acronal™ S 360 D jako środek wiążący.

W końcu dodaje się 1,9 kg wybielacza optycznego w postaci wodnej pochodnej kwasu 4,4-diaminostilbeno-2,2-disulfonowego sprzedawanej przez Bayer pod nazwą Blancophor™P i wodnej dyspersji stearynianu wapnia 2,8 kg o 50% stężeniu suchej masy, sprzedawanej przez Henkel-Nopco AS pod nazwą Nopcote™ C-104.

Po zakończeniu addycji, mieszanie utrzymuje się przez kolejne 15 minut.

Następnie sprawdza się pH koloru powlekającego i doprowadza do wartości około 9 za pomocą 10% roztworu sody.

Zawartość suchej masy koloru powlekającego również sprawdza się i doprowadza do wartości około 68,5%, dodając wodę, jeśli to konieczne.

Lepkość Brookfield™ otrzymanego koloru powlekającego, jak zmierzono w 32°C, stosując wiskozymetr model DV-II+ Brookfield™, wyposażony w odpowiedni trzpień obrotowy, wynosi 6100 mPa s w 20 min^-1 i 1800 mPa s w 100 min^-1.

Różnych pomiarów połysku dokonuje się według wyżej wspomnianej metody i są one przedstawione w tablicy, po następnym teście.

Test nr 31

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje zawiesinę węglanu wapnia z testu nr 26 według wynalazku.

PL 208 273 B1

W tym celu, aby otrzymać kolor powlekający, poddany testowaniu, którego skład jest jak opisano powyżej, 22,5 kg wodnej zawiesiny, o stężeniu 78,2% suchej masy, gruboziarnistego węglanu wapnia sprzedawanego przez Omya pod nazwą Hydrocarb™ 60, i 375 kg wodnej zawiesiny węglanu wapnia z testu nr 26 według wynalazku, o stężeniu 74,7% suchej masy miesza się w zbiorniku, zawierającym 20 kg wody i 0,125 kg poliakrylanu sodu, o stężeniu 42% suchej masy i lepkości istotnej równej 6,2 ml/g, jak dla wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej.

Po zmieszaniu węglanów wapnia, dodaje się 52,5 kg delaminowanego kaolinu, sprzedawanego przez Kaolin International B. V. pod nazwą Amazon™ 88, mieszając ze średnią szybkością.

Po zakończeniu addycji, mieszanie utrzymuje się przez kolejne 15 minut.

Lepkość Brookfield™ otrzymanego koloru powlekającego, jak zmierzono w 32°C, stosując wiskozymetr model DV-II+ Brookfield™, wyposażony w odpowiedni trzpień obrotowy, wynosi 3600 mPa s w 20 min^-1 i 1200 mPa s w 100 min^-1.

Różnych pomiarów połysku dokonuje się według wyżej wspomnianej metody i są one przedstawione w tablicy 3 poniżej.

T a b l i c a 3

	Standard	Jednostka	Stan techniki Test nr 32	Wynalazek Test nr 33
powlekany papier	1301 ISO 536	g/m²	102	105
(75°TAPPI)OS połysk	TAPPI	%	75	80
(75°TAPPI)SS połysk	TAPPI	%	77	82
(75°DIN)OS połysk	DIN54 502	%	46	50
(75°DIN)SS połysk	DIN54 502	%	48	54
(45°DIN)OS połysk	DIN54 502	%	17	23
(45°DIN)SS połysk	DIN54 502	%	19	28
(PPS)1,0 delikatna OS szorstkość	ISO 8791-4	μ^ι	0,610	0,579
(PPS) 1,0 delikatna SS szorstkość	ISO 8791-4	μ^ι	0,608	0,530

OS = Górna powierzchnia (Oberseite)

SS = Strona materiałowa lub tylna (Siebseite)

Tablica pokazuje, że papier powlekany, stosujący kolory powlekające, zawierające wodne zawiesiny węglanu wapnia według wynalazku posiada lepszy połysk, niezależnie od kąta patrzenia, i jest mniej szorstki niż papier powlekany standardowymi kolorami powlekającymi stanu techniki.

P r z y k ł a d 6

Niniejszy przykład ilustruje zastosowanie wodnej zawiesiny według wynalazku w procesie suszenia.

PL 208 273 B1

Test nr 32

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,35% suchej masy poliakrylanu sodu i magnezu o lepkości istotnej równej 7,8 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 36,9% wagowo o wymiarze ziarna takim, że 73% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, i 46% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™, odpowiadającą medianie średnicy 1,17 μm.

Otrzymaną wodną zawiesinę następnie suszy się stosując suszarnię taką jak Media Slurry Drier MSD 100 z Nara Machinery CO., LTD (Japonia). Uzyskana wydajność suszenia jest równa 1220 g/godzinę suchego produktu.

Test nr 33

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,45% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 15 μm, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 36,9% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 74% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż μm, i 44% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™, odpowiadającą medianie średnicy 1,18 μm.

Otrzymaną wodną zawiesinę następnie suszy się stosując suszarnię taką jak Media Slurry Drier MSD 100 z Nara Machinery CO., LTD (Japonia). Uzyskana wydajność suszenia jest równa 1542 g/godzinę suchego produktu, zwiększając w ten sposób wydajność suszenia o 21%.

Test nr 34

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,45% suchej masy poliakrylanu sodu i magnezu o lepkości istotnej równej 7,8 ml/g według wyżej wspomnianej metody lepkości istotnej, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 0,72 μm, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 33,3% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 98% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, i 84% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™, odpowiadającą medianie średnicy 0,60 μm.

Otrzymaną wodną zawiesinę następnie suszy się stosując suszarnię taką jak Media Slurry Drier MSD 100 z Nara Machinery CO., LTD (Japonia). Uzyskana wydajność suszenia jest równa 1,018 g/godzinę suchego produktu.

Test nr 35

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje, w odniesieniu do suchej masy węglanu wapnia, 0,45% suchej masy kopolimeru, użytego w teście nr 6, aby otrzymać z węglanu wapnia z medianą średnicy 0,72 μ^ι, wodną zawiesinę rozdrobnionego węglanu wapnia posiadającą stężenie suchej masy 33,3% wagowo i o wymiarze ziarna takim, że 98% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 2 μm, i 81% wagowo cząstek posiada średnicę mniejszą niż 1 μm, jak zmierzono na Sedigraph™, odpowiadającą medianie średnicy 0,67 μm.

Otrzymaną wodną zawiesinę następnie suszy się stosując suszarnię taką jak Media Slurry Drier MSD 100 z Nara Machinery CO., LTD (Japonia). Uzyskana wydajność suszenia jest równa 1,093 g/godzinę suchego produktu, zwiększając w ten sposób wydajność suszenia o 7%.

P r z y k ł a d 7

Niniejszy przykład ilustruje zastosowanie wysuszonej zawiesiny węglanu wapnia według wynalazku w dziedzinie tworzyw sztucznych i bardziej dokładnie w zastosowaniu PVC (PCW), przez porównanie dyspersji, w preparacie sztywnego PVC (PCW), wysuszonej zawiesiny naturalnego węglanu wapnia według wynalazku i według stanu techniki przez porównanie uzyskanego zachowania reologicznego.

W tym celu, dla każdego z testów przykładu przygotowuje się, w częściach, mieszaninę odpowiadającą poniższemu preparatowi, z wyjątkiem testu nr 36, który nie zawiera węglanu wapnia:

PVC EVAPOLSH 6521 sprzedawany przez EVC (Niemcy) 100 trójzasadowy siarczan ołowiu 1,5 dwuzasadowy stearynian ołowiu 1,3 stearynian wapnia 0,6

Wosk E 0,05

Węglan wapnia, badany 30,0

PL 208 273 B1

Taką mieszaninę przygotowuje się w mieszalniku Papenmeier w 100°C przez 10 minut. Mieszaniny są następnie żelowane na rotującym cylindrze przy 20 rpm w 170°C komorze mieszalnikowej miernika wytłaczania MP Gottfert Version 2.3.0.

Zachowanie reologiczne ocenia się następnie mierząc czas żelowania mieszaniny.

Test nr 36 - Kontrola bez wypełniacza

Niniejszy test jest testem kontrolnym, który dotyczy wyżej wspomnianego preparatu, lecz bez węglanu wapnia. Uzyskany czas żelowania wynosi 738 sekund.

Test nr 37

Niniejszy test ilustruje stan techniki i stosuje wysuszony produkt z testu nr 32. Uzyskany czas żelowania wynosi 720 sekund dla preparatu z 30 częściami wypełniacza, to znaczy, wzrost 2,5% w odniesieniu do kontroli bez wypełniacza.

Test nr 38

Niniejszy test ilustruje wynalazek i stosuje wysuszony produkt z testu nr 33. Uzyskany czas żelowania wynosi 562 sekundy dla preparatu z 30 częściami wypełniacza, to znaczy, wzrost 23,8%, w odniesieniu do kontroli bez wypełniacza.

Te wyniki pokazują, że suchy produkt według wynalazku może być korzystnie zastosowany w dziedzinie tworzyw sztucznych, i bardziej dokładnie w preparatach sztywnego PVC (PCW).

Claims

1. Wodna zawiesina rozdrobnionej substancji mineralnej o stężeniu suchej masy 15-85% wagowych, z niską i trwałą w czasie lepkością Brookfield™ i posiadająca powierzchnię pigmentu, której ładunek jonowy jest niski, znamienna tym, że zawiesina ma zawartość suchej masy substancji pomiędzy 15% i 85% wagowych, oraz jako środek wspomagający rozdrabnianie zawiera kopolimer w ilości 0,05% do 10% wagowych w przeliczeniu na suchą masę substancji mineralnych, obejmujący wagowo:

w którym

- n oznacza liczbę jednostek tlenku etylenu mniejszą niż lub równą 150;

- R1 oznacza wodór lub rodnik metylowy lub etylowy,

- R2 oznacza wodór lub rodnik metylowy lub etylowy,

- R oznacza rodnik z polimeryzowalną funkcją nienasyconą, który to rodnik jest wybrany z grupy obejmującej: grupę winylową, grupy estrów akrylowych, metakrylowych, maleinowych, itakonowych, krotonowych, i winyloftalowych, grupy nienasyconych uretanów, takich jak akrylouretan, metakrylouretan, α-α'-dimetylo-izopropenylo-benzylouretan i allilouretan, i grupy eterów allilowych lub winylowych, lub grupy etylenowo nienasyconych amidów lub imidów,

PL 208 273 B1

R-A-Si(OB)3 (IIb), w którym

- B oznacza rodnik węglowodorowy posiadający od 1 do 4 atomów węgla;

całość komponentów a), b) i c) wynosi 100%, oraz posiadający lepkość istotną mniejszą niż lub równą 100 ml/g, jak określono zgodnie z metodą „lepkości zasadniczej, i gdzie substancja mineralna jest wybrana spośród węglanu wapnia, dolomitu, gipsu, wodorotlenku wapnia, bieli satynowej, dwutlenku tytanu, wodorotlenku glinu, miki, talku, kaolinów, kalcynowanych kaolinów lub mieszanych, opartych na węglanach wypełniaczy różnych metali, takich jak wapń związany z magnezem i mieszaniny wymienionych wypełniaczy, takie jak, talk-węglan wapnia lub mieszaniny węglan wapnia-kaolin, lub mieszaniny węglanu wapnia z wodorotlenkiem glinu, lub mieszaniny z syntetycznymi lub naturalnymi włóknami lub ko-struktury minerałów, takie jak kostruktury talk-węglan wapnia lub talk-dwutlenek tytanu.

2. Wodna zawiesina rozdrobnionej substancji mineralnej według zastrz. 1, znamienna tym, że wymieniony kopolimer składa się wagowo z:

w którym

- n oznacza liczbę jednostek tlenku etylenu mniejszą niż lub równą 150;

- R1 oznacza wodór lub rodnik metylowy lub etylowy;

- R2 oznacza wodór lub rodnik metylowy lub etylowy;

- R oznacza rodnik z polimeryzowalną funkcję nienasyconą, wybrany z grupy obejmującej grupę winylową, grupy estrów akrylowych, metakrylowych, maleinowych, itakonowych, krotonowych, i winyloftalowych, grupy nienasyconych uretanów, takich jak na przykład, akrylouretan, metakrylouretan, α-α'-dimetylo-izopropenylo-benzylouretan i allilouretan, grupy eterów allilowych lub winylowych, lub grupy etylenowo nienasyconych amidów lub imidów,

PL 208 273 B1

R-A-Si(OB)3 (IIb) w którym

3. Wodna zawiesina substancji mineralnej według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wymieniony kopolimer jest w jego postaci kwasowej, całkowicie zobojętniony lub częściowo zobojętniony przez jeden lub więcej środków zobojętniających, posiadających jednowartościową funkcję zobojętniającą, lub wielowartościową funkcję zobojętniającą taką jak, dla jednowartościowej funkcji te wybrane z grupy obejmującej kationy alkaliczne, w szczególności sód, potas, lit, amon lub pierwszorzędowe, drugorzędowe lub trzeciorzędowe alifatyczne i/lub cykliczne aminy takie jak stearyloamina, etanolaminy (mono-, di-, trietanolamina), mono i dietyloamina, cykloheksyloamina, metylocykloheksyloamina, aminometylopropanol, morfolina lub, dla wielowartościowej funkcji, te wybrane z grupy obejmującej dwuwartościowe kationy metali ziem alkalicznych, w szczególności magnez i wapń, lub cynk, i kationy trójwartościowe, obejmujące w szczególności glin, lub niektóre kationy o wyższej wartościowości.

4. Wodna zawiesina substancji mineralnej według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera od 0,05% do 10% wymienionego kopolimeru w przeliczeniu na suchą masę w odniesieniu do suchej masy substancji mineralnych i co najmniej jeden inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie.

5. Wodna zawiesina substancji mineralnej według zastrz. 4, znamienna tym, że wymieniony inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie jest wybrany ze środków dyspergujących lub środków rozdrabniających, takich jak homopolimery lub kopolimery kwasu akrylowego, w ich postaci kwasowej, lub całkowicie lub częściowo zobojętnione przez jeden więcej środków zobojętniających, posiadających jednowartościową funkcję zobojętniającą, lub wielowartościową funkcję zobojętniającą taką jak dla jednowartościowej funkcji, i wybrane są z grupy obejmującej kationy alkaliczne, w szczególności sód, potas, lit, amon lub pierwszorzędowe, drugorzędowe lub trzeciorzędowe alifatyczne i/lub cykliczne aminy takie jak na przykład stearyloamina, etanolaminy (mono-, di-, trietanolamina), mono i dietyloamina, cykloheksyloamina, metylocykloheksyloamina, aminometylopropanol, morfolina lub, dla wielowartościowej funkcji, te wybrane z grupy obejmującej dwuwartościowe kationy metali ziem alkalicznych, w szczególności magnez i wapń, lub cynk, i kationy trójwartościowe, obejmujące w szczególności glin, lub niektóre kationy o wyższej wartościowości, lub wybrane spośród środków dyspergujących lub środków wspomagających rozdrabnianie, takich jak, donory jonu H3O⁺, korzystnie wybrane spośród kwasu fosforowego i/lub jego soli z jedno i/lub dwuwartościowymi zasadami, takimi jak soda lub wapno.

6. Wodna zawiesina substancji mineralnej według zastrz. 4 albo 5, znamienna tym, że zawiera od 0,05% do 1,0% w przeliczeniu na suchą masę w odniesieniu do suchej masy substancji mineralnych wymienionego innego środka dyspergującego lub środka wspomagającego rozdrabnianie.

7. Wodna zawiesina substancji mineralnej według zastrz. 1, znamienna tym, że korzystnie węglan wapnia, stanowi naturalny węglan wapnia wybrany spośród marmuru, kalcytu, kredy lub ich mieszanin.

8. Wodna zawiesina substancji mineralnej według zastrz. 1, znamienna tym, że ma zawartość suchej masy substancji pomiędzy 40% i 80%, i najbardziej korzystnie pomiędzy 50% i 78% wagowych.

PL 208 273 B1

9. Wodna zawiesina substancji mineralnej według zastrz. 1 do 8, znamienna tym, że substancja mineralna posiada medianę średnicy ziarna, zmierzoną za pomocą Sedigraph™ 5100, pomiędzy 50 μτη i 0,01 μ^ι, korzystnie pomiędzy 5 μτη i 0,2 μm i bardziej korzystnie pomiędzy 2 μτη i 0,3 μ^ι.

10. Wodna zawiesina substancji mineralnej według zastrz. 1 do 9, znamienna tym, że ziarna substancji mineralnej posiadają, dla równoważnego wymiaru ziarna, powierzchnię właściwą BET, określoną według standardu ISO 9277 mniejszą niż ta ziaren substancji mineralnej wodnych zawiesin substancji mineralnej, rozdrobnionej z zastosowaniem środków wspomagających rozdrabnianie, takich jak poliakrylany, homopolimery lub kopolimery.

11. Wodna zawiesina substancji mineralnej według zastrz. 1 do 10, znamienna tym, że pH końcowej zawiesiny wynosi pomiędzy 7,5 i 13, korzystnie pomiędzy 8 i 12, i bardziej korzystnie pomiędzy 8,5 i 10.

12. Zastosowanie kopolimeru określonego tak jak w zastrz. 1, jako środka wspomagającego rozdrabnianie substancji mineralnej w wodnej zawiesinie, znamienne tym, że stosuje się kopolimer otrzymany z reakcji kopolimeryzacji, który przed lub po reakcji całkowitego lub częściowego zobojętniania, może być poddany obróbce i rozdzielony na kilka faz, według procesów statycznych lub dynamicznych, za pomocą jednego lub więcej polarnych rozpuszczalników, należących do grupy, obejmującej wodę, metanol, etanol, propanol, izopropanol, butanole, aceton, tetrahydrofuran lub ich mieszaniny.

13. Sposób rozdrabniania substancji mineralnej w wodnej zawiesinie obejmujący rozdrabnianie wodnej zawiesiny materiałów mineralnych na bardzo drobne cząstki, znamienny tym, że stosuje się, jako środek wspomagający rozdrabnianie, przed i/lub podczas etapu rozdrabniania 0,05% do 10% suchej masy, w odniesieniu do suchej masy materiałów mineralnych kopolimeru określonego tak jak w zastrz. 1 do 11, i ewentualnie co najmniej jeden inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie przed i/lub podczas etapu rozdrabniania.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że wymieniony inny środek dyspergujący lub środek wspomagający rozdrabnianie jest wybrany spośród środków dyspergujących lub środków rozdrabniających, takich jak, homopolimery lub kopolimery kwasu akrylowego, w ich postaci kwasowej, lub całkowicie lub częściowo zobojętnionych przez jeden więcej środków zobojętniających, lub wybrany spośród środków dyspergujących lub środków wspomagających rozdrabnianie, takich jak, w szczególności, donory jonu H3O⁺, korzystnie wybrane spośród kwasu fosforowego i/lub jego soli z jedno i/lub dwuwartościowymi zasadami, takimi jak soda lub wapno.

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stosuje się, 0,05% do 1,0% suchej masy, w odniesieniu do suchej masy substancji mineralnych, wymienionego innego środka dyspergującego lub środka wspomagającego rozdrabnianie.

16. Sposób według zastrz. 13, albo 14, albo 15, znamienny tym, że temperatura podczas przebiegu etapu rozdrabniania i dla wszystkich wariantów procesu rozdrabniania leży pomiędzy 15°C i 150°C, korzystnie pomiędzy 50°C i 105°C i szczególnie korzystnie pomiędzy 60°C i 98°C.

17. Sposób według zastrz. 13, albo 14, albo 15, znamienny tym, że dla substancji mineralnej zawierającej węglan, pH podczas przebiegu procesu rozdrabniania leży pomiędzy 6 i 13, korzystnie pomiędzy 7,5 i 12 i szczególnie korzystnie pomiędzy 8 i 10.

18. Sposób według zastrz. 13 do 17, znamienny tym, że dla substancji mineralnej nie zawierającej węglanu, pH podczas przebiegu procesu rozdrabniania leży pomiędzy 2 i 13, korzystnie pomiędzy 7,5 i 12 i szczególnie korzystnie pomiędzy 8 i 10.

19. Sposób według zastrz. 13-18, znamienny tym, że materiał mineralny jest suszony po rozdrobnieniu.

20. Zastosowanie wodnej zawiesiny substancji mineralnej określonej tak jak w zastrz. 1 do 11, do produkcji papieru, farby i tworzyw sztucznych.

21. Zastosowanie wodnej zawiesiny substancji mineralnej według zastrz. 20, do powlekania papieru i/lub obróbki powierzchni papieru w przemyśle papierniczym.

22. Zastosowanie wodnej zawiesiny substancji mineralnej według zastrz. 20 albo 21, w przemyśle papierniczym jako bezpośredniego wypełniacza podczas wytwarzania papieru, kartonu lub analogicznych arkuszy lub jako pośredniego wypełniacza podczas wytwarzania papieru, kartonu lub analogicznych arkuszy podczas wytwarzania papieru, kartonu, lub podobnych arkuszy, stosującego recykling powlekający.

23. Zastosowanie wodnej zawiesiny substancji mineralnej według zastrz. 20 do 22, w dziedzinie tworzyw sztucznych, takich jak poliolefiny o niskiej gęstości (LLDPE) i wysokiej gęstości (HMWHDPE), lub „oddychające membrany, lub poli(chlorek winylu) (PVC (PCW)) i bardziej szczegółowo w dziedzinie PVC (PCW), takiego jak sztywne lub elastyczne PVC (PCW).