[发明专利]具有减少的氢氧钙石含量的PCC

说明书

本发明涉及用于生产沉淀碳酸钙的水性悬浮体的方法，其中通过混合水、含氧化钙的材料和沉淀增强剂来制备石灰乳，随后将石灰乳碳酸化来形成沉淀碳酸钙的水性悬浮体。

本发明涉及用于生产沉淀碳酸钙的方法、由所述方法得到的沉淀碳酸钙及其用途。

碳酸钙是纸、漆和塑料产业中最常用的添加剂之一。尽管天然存在的研磨碳酸钙(GCC)通常在许多应用中用作填料，但合成制造的沉淀碳酸钙(PCC)可以根据其形态和粒径而定制，从而允许PCC实现另外的功能。

通常已知的PCC生产方法包括以下步骤：用水使生石灰熟化，由此形成氢氧化钙(也称为氢氧钙石)细颗粒的悬浮体，并随后经由使二氧化碳通过所得的氢氧钙石悬浮体来使碳酸钙沉淀。二氧化碳在水中溶解和离解，提供碳酸根离子与来自溶解的氢氧钙石的游离钙离子反应。这导致溶液中碳酸钙过饱和，引起碳酸钙沉淀。随着碳酸钙形成，更多的氢氧钙石溶解。因此，碳酸钙浓度的最高点接近氢氧钙石颗粒的表面，因此在该区域中过饱和处于其最大值。随着PCC继续生长接近氢氧钙石颗粒的表面，一些氢氧钙石可过度生长，并且并入形成的PCC或与形成的PCC结合。结果是包含大量残留氢氧钙石(其可高达10重量％)的沉淀碳酸钙。随着时间的推移，氢氧钙石可以浸入水相，导致样品的高碱度。

根据应用领域，这样的高碱度可具有负面影响。例如，填料的高碱度可促进挥发物，并且特别是水与矿物填料结合。如果将这样的填料用于聚合物或塑料应用中，则在聚合物或塑料的生产过程期间可形成气泡。这可导致在塑料生产期间(例如，在熔融或挤出步骤期间)由于气泡而形成缺陷。在聚合物膜挤出中，这样的气泡可在制造的膜中变得细长并“冻结”，呈现透镜的形状(也被称为“透镜状”的一种现象)。上述影响可导致在加工包含这样的矿物填料的产品期间最终的含矿物聚合物产品的质量劣化。此外，相关挥发物可导致可透气膜的拉伸和撕裂强度减小，并且可使其可见方面(特别是其可见的均匀性)劣化。挥发物还可在混配步骤期间产生矿物填充的聚合物熔体的过度起泡，造成在真空提取时不希望的产物积聚，因此迫使生产率降低。

WO 99/51691 A1描述了生产具有粗结晶形式的沉淀碳酸钙(PCC)产品的方法，其特别包括制备氢氧化钙颗粒在水性介质中的悬浮体的步骤，该氢氧化钙颗粒部分溶解，从而在水性介质中提供钙离子，所述水性介质还包含促进从氢氧化钙释放至钙离子水性介质中的溶液中的试剂，其中所述试剂包含水溶性有机化合物。US 5,695,733A公开了成簇形式的沉淀碳酸钙颗粒，其在用作填料时赋予纸改善的强度、不透明度和其他优点，并且通过包括将石灰和二氧化碳添加到含有具有偏三角面体形态的籽晶材料的反应混合物中的方法制备，石灰和二氧化碳同时添加。

US 5,741,471 A涉及用于通过包含糖、多糖、或糖或多糖和金属离子的水性氢氧化钙的碳酸化来沉淀离散的棱柱形碳酸钙颗粒的方法。US 5,332,564 A描述了用于生产菱形或桶形沉淀碳酸钙的方法。基于待生产的CaCO₃的重量，使生石灰在含有约0.1重量％至约2重量％糖的水性溶液中熟化。US 5,811,070 A公开了用于生产平均尺寸为0.1μm至1.0μm的碳酸钙颗粒的方法，该方法包括以下步骤：将二氧化碳引入到含有第一试剂的石灰乳中以制备含有平均尺寸为0.4μm的碳酸钙颗粒的水性悬浮体，将石灰乳添加到水性悬浮体中，并使含有第二试剂的碳酸化溶液与水性悬浮体连续反应。

WO 2006/109168 A2和WO 2006/109171 A1涉及使用减小的流量的二氧化碳的碳酸化方法，这导致非常特定结构和独特特性的沉淀碳酸钙的多孔团聚体，随后是增浓(up-concentration)步骤以增加固体含量。WO 2010/018432 A1中公开了用于制备沉淀碳酸钙的方法，其包括在碳酸化步骤期间使用特定聚合物。

鉴于上述情况，持续需要提供沉淀碳酸钙的方法，并且特别是允许生产具有低氢氧钙石含量的PCC的方法。

因此，本发明的目的是提供用于生产具有低氢氧钙石含量的PCC浆料的方法。还期望所述方法不以负面的方式影响碳酸化步骤的动力学和/或不损害PCC的期望形态结构。