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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines überwiegend magnesiumcarbonathaltigen, plättchenförmigen Calcium-Magnesium-Carbonat-Gemisches mit basischem Charakter, vorzugsweise zur Verwendung als Streichpigment und/oder Füllstoff zur Herstellung von glänzendem Papier.
Carbonate des Calciums oder/und Magnesiums, insbesondere von basischem Magnesiumcarbonat oder basischem Calcium-Magnesium-Carbonat, werden in der Technik für zahlreiche Zwecke benötigt und nach verschiedenen Verfahren aus geeigneten Ausgangsstoffen gewonnen. Ein leicht und in grossen Mengen erhältliches Rohmaterial, das Calcium und Magnesium in Carbonatform enthält, wäre der Dolomit. Der kostengünstigen Gewinnung der Carbonate aus Dolomit steht jedoch entgegen, dass der Aufschluss schwierig ist. Insbesondere lässt sich Dolomit nur schwer in eine genügend feinteilige Form bringen, wie sie für die Gewinnung und vor allem den Einsatz der Carbonate z. T. erforderlich ist.
Es ist bekannt, aus Dolomit dadurch Magnesiumcarbonat herzustellen, dass man Dolomit in konzentrierter kalter Salzsäure löst, die Kieselsäure sowie das Aluminium und das Eisen als Hydroxyde abtrennt und das in der klaren Lösung verbliebene Calcium und Magnesium durch Zugabe von Natriumcarbonat in Magnesiumcarbonat überführt. Durch Zusatz von Schwefelsäure zur Lösung kann der Kalk als Sulfat ausgefällt werden. Dieses und ähnliche Verfahren haben jedoch keine grössere industrielle Anwendung finden können, weil eine Rückgewinnung der verwendeten Salzsäure nur mit grossem Kostenaufwand möglich ist.
Verfahren zur Herstellung von gefälltem basischem Magnesiumcarbonat bzw. von Calciumcarbonat sind bereits bekannt. Unter verschiedenen Bedingungen, z. B. unterschiedlichen Temperaturen, Konzentrationen usw., kann hiezu CO2 in Aufschlämmungen von CaO bzw. Ca (OH) 2 bzw. Mg (OH) 2 geleitet werden. Je nach Erfordernis lassen sich entsprechende Mischungen der Produkte herstellen. Man benötigt aber getrennte Apparaturen, wenn man-ausgehend von jeweils reinen Substanzen - auf diese Weise ein basisches Calcium-Magnesium-Carbonat mit einem genau definierten Calcium-Magnesium-Molverhältnis etwa 1 : 1 herstellen will, das in Form einer stabilen Suspension weiter Verwendung finden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein grosstechnisch durchführbares billiges Verfahren zur Herstellung eines überwiegend magnesiumcarbonathaltigen, plättchenförmigen Calcium-Magnesium-Gemisches zu entwickeln, bei dem in erster Linie natürlicher Dolomit als Ausgangsmaterial eingesetzt wird, wobei aber die Grundidee des Verfahrens sich auch auf synthetische Produkte dolomitähnlicher Beschaffenheit und Zusammensetzung erstrecken soll.
Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung dadurch gelöst, dass man Dolomit kalziniert, das Produkt ablöscht und in Wasser im Gewichtsverhältnis von etwa 60 Teilen Wasser auf ein Teil Oxyd suspendiert, Kohlendioxyd einleitet und die Suspension bei Temperaturen von weniger als 30 hält, das ungelöste Calciumcarbonat abfiltriert und die Lösung mit einer Aufheizgeschwindigkeit von mindestens 10 C/min auf Temperaturen zwischen 70 und 80 C erhitzt, bis das basische Magnesiumcarbonat ausgefällt ist, worauf nach dem Einengen der Suspension über Zentrifugen oder Filterpressen durch Zugabe eines Dispergiermittels in Mischern eine stabile Suspension mit hohem Feststoffgehalt hergestellt wird.
Das gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren erzielte, überwiegend magnesiumcarbonathaltige Gemisch ist feinkörnig und überwiegend plättchenförmig. Es eignet sich auf Grund seiner Beschaffenheit besonders für die Verwendung in der Papierindustrie.
Es ist bekannt, dass dem Faserbrei bei der Papierherstellung in der Regel Füllstoffe beigemengt werden, um Weisse, Opazität und Glätte des Rohpapiers zu verbessern. Diese Eigenschaften sind wichtig, weil auch beim Streichen der Rohpapieroberfläche mit Pigmenten der Untergrund, besonders nach der Satinage, durchschimmern kann.
Der Einsatz von Carbonaten in der Papiermasse hat gerade in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen, da die Vorteile der Papierherstellung in basischen Medien gegenüber der in sauren bei weitem überwiegen. Diese liegen nicht nur in der Nutzungsdauer der Anlagenteile einer Papierfabrik (Korrosionen bei saurer Herstellung) und einer Reduzierung des Mahlenergiebedarfs, sondern insbesondere auch in einer Verbesserung der Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Papiere, was beispielsweise die Vergilbungsneigung, Druckeigenschaften und Alterungsbeständigkeit anbelangt.
Für die verschiedenartigsten Papiersorten kommen hiebei bisher folgende Füllstoffe in Betracht : Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat (allerdings nur für bestimmte Papiersorten wie Zigarettenpapiere), Titandioxyd-Bariumsulfat-Gemische, Calcium silikat, um die bedeutendsten zu nennen.
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Zum Steigern der Druckqualität eines Papiers sind insbesondere die Gleichmässigkeit seiner Oberfläche, Glätte, Glanz, Opazität, Weisse, Lackierfähigkeit und Druckfarbenaufnahme ausschlaggebend.
Diese Eigenschaften werden erreicht bzw. verbessert, wenn das Rohpapier anschliessend mit insbesondere Weisspigmenten gestrichen wird, die man in Form eines Breies bzw. einer Suspension in der Papierstreichanlage auf das Papier aufbringt.
An das Pigment werden dabei folgende Anforderungen gestellt : Hohe Reinheit, geringe Teilchengrösse, hohe Weisse und Opazität, hoher Berechnungsindex, hohe spezifische Oberfläche, hoher Shape-Faktor, gute Dispergierbarkeit und günstiges rheologisches Verhalten und selbstverständlich gute Druckfarbenaufnahme. Diese Eigenschaften werden weitgehend durch folgende Pigmente und entsprechende Kombinationen untereinander erreicht, da nicht alle diese Substanzen für sich allein die gestellten Anforderungen gleich gut erfüllen : Kaoline, Calciumcarbonate, Satinweiss, Titanoxyd, Blanefixe.
Es hat sich nun gezeigt, dass sich das durch das erfindungsgemässe Verfahren gewonnene plättchenförmige basische Calcium-Magnesium-Carbonat-Gemisch als Streichpigment und/oder Füllstoff zur Herstellung von glänzendem Papier besonders eignet. Die Teilchen führen insbesondere dadurch zu einem hohen Glanz des gestrichenen Papiers nach dem Trocknen, dass diese plättchenförmig vorliegen. Der Vergleich zu einem mit Kaolin oder Satinweiss gestrichenen Papier zeigte hinsichtlich Glanz eine verbesserte Qualität. Weitere Vorteile bei Verwendung des gefällten, überwiegend magnesiumcarbonathaltigen Calcium-Magnesium-Carbonat-Gemisches liegen in der verbesserten Opazität und zugleich in der höheren Weisse des behandelten Papiers.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Zur Gewinnung von basischem Magnesiumcarbonat geht man im einzelnen wie folgt vor :
Zunächst wird Dolomit auf Temperaturen von etwa 10000C erhitzt, wobei Kohlendioxyd entweicht und ein Gemisch von CaO mit MgO zurückbleibt. Nach dem Löschen wird in die Suspension nach Verdünnung auf etwa 1 Teil CaO/MgO : 60 Teile Wasser bei Temperaturen < 30 C Kohlendioxyd eingeleitet, wobei CaCOg ausfällt. Mit Hilfe von Zentrifugen oder Filtern wird dann das gefällte CaCOg abgetrennt und auf diese Weise aus der Suspension ein Filtrat erhalten, aus dem durch Erhitzen auf 70 bis 80 C mit einer Aufheizgeschwindigkeit von mindestens 10 /min ein plättchenförmiges basisches Magnesiumcarbonat mit hohem Shape-Faktor ausfällt.
Das Produkt kann dann aus der Suspension durch eine mechanische und/oder thermische Entwässerung od. ähnl. nach dem Trocknen gewonnen werden.