[发明专利]碳酸钙浆料、其制备方法和用其制造填料纸的方法

说明书

本发明涉及具有较低的pH、对酸稳定的碳酸钙浆料以及制造该浆料的方法。这种对酸稳定的碳酸钙浆料在中性或酸性纸张中可用作填料，以改进纸张的光学性能。

通常在纸张制造过程中，将填料加入到纸张中以改变纸张的光学性能，如亮度。在酸性纸张制造过程(该工艺常常用来由碎木浆造纸)中，纸浆的pH通常基本上低于7，并且一般是在约4-6之间。与其不同的是，在中性纸张制造过程中，该pH一般保持在约6.8-7.5范围内。因此在酸性纸制造过程中以及在中性纸制造过程的某些情况下，需要这样一种填充材料，该材料在弱酸至酸性条件下是稳定的并且抗酸攻击。

二氧化钛和烧结粘土常常在中性和酸性纸张中用作填料。但是，这些材料，特别是二氧化钛价格较高，因此增加了纸张的成本。

磨细的天然和沉淀碳酸钙均可用作碱性纸张的填料，碱性纸张一般是由pH约为8的纸浆制造的。所获得的纸张具有较高的光学性能，而不采用较昂贵的材料。但是碳酸钙在酸性介质中一般会分解，因此在酸性纸当中它通常不能用作填料，除非该碳酸钙填料是对酸稳定的，也就是说，在低于7pH值下它不会分解。由于碱性条件以及碱性填料通常会对碎木纸张的性能产生不利影响，因此如果碳酸钙填料在酸性条件下使用时是对酸稳定的，那么碳酸钙填料仅仅用于碎木纸浆中。

在现有技术中，出于种种原因，人们已经对沉淀的和磨细的天然碳酸钙填料进行了处理或改性。对于沉淀的碳酸钙来说，在沉淀过程中和沉淀过程之后均进行了处理或改性。这些处理包括用非活性材料，如多糖、脂肪酸或胶质材料涂覆碳酸钙颗粒以及用各种弱酸和碱、盐和螯合剂处理碳酸钙颗粒或碳酸钙料浆。

更进一步地说，US4240870公开了向氢氧化钙含水悬浮液中至少加入一种磷酸，如正磷酸、偏磷酸、三聚磷酸、焦磷酸、四聚磷酸和六聚磷酸，或至少一种磷酸的钠、钾或锌盐，并以此作为多步骤制造沉淀碳酸钙工艺的第一个步骤。类似地，US4244933公开了在多步骤制备沉淀碳酸钙工艺的第一或第二步骤中作为一种成分加入在US4240870中所说的一种磷酸或其盐。

US4018877公开了在多步骤制备沉淀碳酸钙工艺中的第一碳酸化步骤过程中或该步骤的结束之后加入配合物形成试剂，如聚磷酸盐，如六偏磷酸钠。优选地该试剂是在完成碳酸钙沉淀整体之后加入。另外也可以在后面的老化或碳酸化步骤中加入配合物形成试剂。

US4157379公开了在一次碳酸化氢氧化钙含水悬浮液之后加入可溶的金属盐，如碱金属磷酸盐。

延迟公开的日本专利申请090821/60公开了一种制备碳酸钙的方法，其中向由氢氧化钙水分散液碳酸化而形成的粘滞胶状乳液中加入浓缩的磷酸或其盐。浓缩的磷酸可以是六偏磷酸、焦磷酸、三聚磷酸、聚磷酸或过磷酸。延迟公开的日本专利申请090822/60公开了相同的方法，它是在碳酸钙分散液中加入含有镁的化合物。

但是，上面所引用的所有参考文献均公开了需要在沉淀碳酸钙制备过程中加入磷酸或磷酸盐的工艺。

US4793985公开了向磨细的碳酸钙料浆中加入分散剂，如可溶于水的聚磷酸盐或磷酸盐，特别是六偏磷酸钠，以改进固体在液体中的分散，并以此作为制造超细碳酸钙工艺的一部分。

US4610801公开了在废料处理过程中、在矿物颗粒，如碳酸钙的料浆中采用聚磷酸或聚磷酸盐。

US4219590公开了用能够与碳酸钙反应的酸性气体处理平均颗粒直径不超过20微米的碳酸钙。

日本专利030812/82公开了通过向碳酸钙水悬浮液中加入浓缩磷酸盐，如偏磷酸盐或焦磷酸盐的水溶液而改进碳酸钙颗粒的表面。结果，该碳酸钙颗粒具有抗酸性，并且颗粒的pH降低0.1-5.0。

US5043017和5156719公开了在中性至弱酸性纸张中用作填料的对酸稳定的碳酸钙。这些专利指出由于在碳酸钙表面上吸附或反应的钙螯合剂或共轭碱与碳酸钙料浆溶液中的弱酸之间的缓冲作用而使得对酸稳定的碳酸钙能够在中等酸性条件下抗降解。

US5505819公开了由含木料浆和天然碳酸钙填料制备中性纸张的工艺。料浆的pH通过加入pH降低和缓冲剂，优选地为磷酸而保持在6.7-7.3。

US5531821公开了用于制造中性至弱酸性纸张中的一种耐酸碳酸钙填料，它由碳酸钙和约0.5-10％(基于碳酸钙的干重)阳离子盐和阴离子盐的混合物组成。

因此人们仍然需要用于酸性纸张制造工艺的改进的对酸稳定的碳酸钙材料。本发明提供了一种满足该需要的解决方案。