[发明专利]碳酸钙合成方法及所制备的产物

说明书

本发明涉及一种通过与纤维接触合成碳酸钙的方法及所获得的新型产物，更具体地涉及获得与碳酸钙颗粒为一整体的纤维的方法，其中所要处理的纤维与二氧化碳生成剂和包含能够与二氧化碳进行反应的Ca⁺⁺离子的至少一种组合物相接触，从而得到在纤维上“现场”沉淀的“微细”碳酸钙。

本发明还涉及从存在于各种含水介质中特别是源于循环纸和脱墨污泥的其它不溶性化合物中分离碳酸钙的方法。

在包括纸浆领域在内的各种与基于纤维的产物有关的领域中，作为公知内容，适宜在所述纤维中加入填料，一般是无机填料，以此来赋予所述纤维以特定的物理性能。再有，考虑到生产和转化所述纤维的高费用，作为更价廉的替代物，所述填料还可降低含有它们的产物的制造成本。

特别是，在造纸领域，除了所带来的经济性外，所述填料还赋予所述纸张以众多其它性质，包括不透明性和白度、密度和孔隙率、印刷适性和手感。

不透明性是纸张，特别是对于用于印刷和书写的纸张的一种基本性质，借此人们希望在所述纸张的反面尽可能少地洇油墨。对于印刷及其它应用，白度性质也是所需求的，而单独的纤维并不总是表现出这一性质。在这种情况下，造纸者添加填料。

所述填料一般是矿物粉末；在形成纸张前将其添加到纤维中；此时所谈论的是在要加入造纸机的纤维悬浮液的制造过程中被添加到纸浆中的填料(当纸张已干燥后添加填料时，谈论的则是在离开造纸机的干纸张上通过涂覆添加的颜料；所述操作称为“涂被”)。

一般，在纤维悬浮液的制备过程中将所述填料与纤维混合。合成或天然来源的填料在“现场外”制备，即在被用于造纸厂之前进行沉淀或粉碎、并筛分。

主要的天然填料是高岭土(硅酸铝)、滑石(硅酸镁)和碳酸钙；主要的合成填料是二氧化钛、氢氧化铝、称为“缎光白”的硫酸铝与石灰的混合物、及沉淀碳酸钙。

纸在碱性介质中上胶的最新进展促进了天然和沉淀碳酸钙在这些不同填料中的使用，而沉淀碳酸钙的作用日益重要，不仅在于它们具有更高的白度，而且还在于它们的形态特征。

所述填料根据纸的类型以各种数量加入，平均数量为5至35wt％。当纸是以其重量或按张来出售时，在经济上有益的作法是增加填料含量：高费用的纤维被低费用的填料所部分取代。然而，过高的填料含量使纸的机械性能削弱，这导致制造者使用粘合剂和保留剂；也使用其它化学添加剂，其中包括用以降低所述纸张对水的敏感性的上浆剂和用以促进在所述纸张形成过程中的流动的助滤剂(drainageagent)。

填料比例的最佳化将主要取决于矿物晶体在纤维中的形态和分布。它们的纯度及它们的结晶特征会影响纸的质量。

因而纸是一种复合材料，其制备需要一系列步骤，采用对化学和物理性能有很大差别的原料进行混合的数种技术，通过除去水来形成湿的纸张，干燥所述湿纸张，任选地对所述纸张的表面进行处理，将所述方法所产生的各种被称为“白水”的液体循环。

虽然主要原料是植物纤维和填料，但为使各步骤良好地进行，还需要其大部分是昂贵产物的化学添加剂；因而造纸商的一个目的是减少所述添加剂的数量。

在纤维中加入填料是造纸过程的一个主要步骤。面对在实施这一步骤所遇到的众多困难中，已提出过多种方法和产物，来改进填料对造纸方法和对最终产物的质量的影响。所建议的途径之一包括“现场”即在纤维存在下制备填料，从而更有效地在纤维垫内保持和分布所述填料。

US-A-2583548公开了一种方法，其中包括用含有氯化钙的溶液浸渍纤维素纤维，然后使这种盐与碳酸钠按照两种盐的复分解反应方式进行反应：              

氯化钙对纤维的浸渍使得可在纤维中或纤维周围沉淀碳酸钙。作为反应副产物的氯化钠必须通过洗涤除去，这使工业实施复杂化。

此外，US-A-5096539公开了一种方法，其中叙述，按照这一相同原理，由氯化钙来“现场”沉淀碳酸钙，这种方法在添加碳酸钠之前引入了纤维洗涤步骤，以除去位于纤维外部的氯化钙，以便更加定向地在纤维的中空部分、内腔来沉淀碳酸钙。这种方法，虽然其通过促进纤维之间的接触并从而促进纤维／纤维键(因为填料位于纤维内部)，采用连续洗涤操作，增加了附着并保持了机械性能，但却明显地限制了该发明的工业范围。