CS229557B1 - Způsob výroby syntetického alumosilikátového aktivního pigmentu - Google Patents

Abstract

Připravuje se suspenze aktivního pigmentu, která nemá gelovitý charakter, lze ji po přidání pojidla použít k nánosu příjmové vrstvy obvyklým natíracím zařízením a při vhodné volbě reakčních složek neobsahuje rozpustné soli. Srážení se provádí směšováním sólu SiOa (5 až 30 %) a vodného roztoku hlinité soli (10 až 57 g Al3+/dm3) ve směšovací nádobě za kontrolovaného pH (3,5 až 8), pomocí alkalicky reagující látky, a za intenzivního míchání určeného podmínkami: V < 25vi; vi > 1,1 vo; n > 100 kde vo je objem míchadla, vi je objem prostoru vyplněným rotujícím míchadlem, V je objem míchané suspenze a n jsou otáčky míchadla (min-1).

Description

Vynález se týká výroby aktivního pigmentu pro barvu vyvíjející vrstvu přímoprůpisových papírů, ve kterých barvotvorná složka je přítomná v mikropouzdrech a baryptvorná reakce probíhá na povrchu aktivního pigmentu.

V dosud známých systémech průpisových papírů chemického typu se využívá skutečnosti, že barvotvorná složka (například laktón krystalové violeti, benzoylleukomethylenová modř apod.) při styku s povrchem aktivního pigmentu reaguje za vzniku barviva. Při výrobě přímoprůpisových papírů se obvykle roztok barvotvorné složky uzavře do mikropouzder, která se nanášejí ve formě tenkého nátěru na spodní stranu listu (tzv. CB nátěr) a aktivní pigment se nanáší ve formě nátěru na vrchní stranu následujícího listu (tzv. CF nátěr).

Aktivní pigment se získává bud aktivací kyselých hlinek (kaolin, montmorilonit, attapulgit, bentonit apod.), nebo synteticky v různé formě alumosilikátů. Aktivace kyselých hlinek se provádí zahříváním hlinky v roztoku kyseliny, praním, žíháním při 300 až 500 C, mletím a dispergací k přípravě natírací pasty. Tyto způsoby aktivace jsou popsány v následujících zahraničních patentových spisech:

NSR patent č. 2 303 825, 2 512 448, 2 213 130

Japonsko pat. č. 7 419 914, 7 400 013,

400 014

USA pat. č. 3 963 852

Velká Británie pat. č. 1 307 319.

Protože výskyt kyselých hlinek je ve světě omezen, připravují se aktivní pigmetny rovněž synteticky. Synteticky připravené aktivní alumosilikátové pigmetny vznikají srážením alkalického křemlčitanu a ve vodě rozpustných solí vápníku, hořčíku, hliníku apod. Vzniklý alumosilikátový gel vzhledem ke svým Teologickým vlastnostem však není vhodný k přípravě natírací pasty. Gel je nutno po určité době zrání promytím zbavit rozpustných solí, usušit, vyžíhat a umlít a k přípravě pasty znovu dispergovat. Tento způsob přípravy je popsán v japonském patentovém spise č. 7 333 213.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje postup přípravy syntetického alumosilikátového pigmentu podle vynálezu, který spočívá ve srážení alumosilikátového pigmentu směšováním soli oxidu křemičitého (5 až 30 °/o] a vodného roztoku hlinité soli (10 až 57 g hliníku/dm³) ve směšovací nádobě v přítomnosti nosného pigmentu za intenzivního míchání a kontrolovaného pH. Podmínky míchání jsou dány nerovností

V < 25vi; vi > 1,1 vo; n > 100 kde v₀ je objem míchadla ví je objem prostoru vyplněný rotujícím míchadlem

V je objem míchané suspenze nejsou otáčky míchadla (min^-1}.

Pro zvýšení účinnosti míchání mohou být stěny směšovacích reaktorů opatřeny výstupky, nebo učiněna ekvivalentní opatření, která omezují rotaci míchané suspenze. Hodnotu pH je nutné během směšování udržet v rozmezí 3,5 až 8,0 s výhodou v rozmezí 5 až 7. Toho dosáhneme tím, že v reakční nádobě je předložen sol oxidu křemičitého s nerozpustnou alkalicky reagující látkou, která postupně reaguje s kyselinou, která se uvolňuje hydrolýtickou reakcí z přidávané hlinité soli a udržuje pH ve výše uvedených mezích, nebo je do předloženého sólu oxidu křemičitého v reakční nádobě přidáván současně s roztokem hlinté soli též roztok alkalického hydroxidu, nebo soli alkalického kovu a slabé kyseliny (pK 4,5) v takovém poměru, aby pH reakční směsi nepřekročilo výše uvedené meze.

Jako příklad alkalicky reagující nerozpustné látkyy lze uvést hydroxidy a uhličitany alkalických zemin, oxid hořečnatý, hydroxid hořečnatý, uhličitan hořečnatý apod. Při kontinuálním způsobu přípravy aktivního pigmentu lze uhličitan, nebo hydroxid alkalických zemin dávkovat spolu se sólem oxidu křemičitého, nebo zvláštním dávkovacím zařízením. Roztok alkalického hydroxidu, nebo soli alkalického kovu a slabé kyseliny se dávkují zvlášť, nebot způsobují koagulaci sólu oxidu křemičitého. Po udržení pH ve výše uvedených mezích lze použít též směsi dvou alkalicky reagujících látek. Při doržení podmínek, uvedených výše, se vznikající aktivní pigment ukládá z velké části na povrchu nosného pigmentu, což zaručuje efektivnější využití aktivního pigmentu v nátěru, pokud je v reakční směsi použit nosný pigment s dobrými reologickými vlastnostmi pro natírání lze tím příznivě ovlivnit teologické vlastnosti suspenze.

Jako nosný pigment lze například použít nátěrový kaolin KKN, titanovou bělobu, organické pigmenty, jako Je například močovino-formaldehydový kondenzační produkt PERGOPAK (chráněný název fy CIBA-GEIGY), nebo směs pigmentů v množství 1 : 10 až 10 : 1 vyjádřeno poměrem hmotnosti nosného pigmentu k hmotností oxidu křemičitého ve formě sólu, s výhodou v poměru 1 : 2 až 3 : 1.

Nosný pigment lze zčásti, nebo zcela nahradit syntetickým, nebo přírodním aktivním pigmentem za účelem modifikace vlastností aktivního pigmentu (například zvýšení bělosti, zlepšení světlostálosti, vybarvení apod).

K přípravě vodného roztoku hlinité soli lze použít všechny ve vodě rozpustné hlinité soli, kde hliník vystupuje jako kationt. Je to například síran hlinitý, chlorid hlinitý, dusičnan hlinitý, síran hllnitoamonný, atd.

Použijeme-11 k přípravě aktivního pigmentu jako hlinité soli Síran hlinitý a je-li pH reakční směsi kontrolováno sloučeninou alkalických zemin, jak je uvedeno výše, pak suspenze z připraveného aktivního pigmentu je prosta rozpustných solí, což při některých aplikacích je výhodné a dovoluje přímé použití suspenze aktivního pigmentu bez předchozího praní. Aktivní pigment získaný postupem podle tohoto vynálezu lze, po oddělení vodné fáze a vysušení, vyžíhat při teplotě do 700 °C, čímž lze zvýšit jeho aktivitu. Suspenzi aktivního pigmentu připravenou podle vynálezu lze po přidání vhodného pojidla použít k nánosu CF vrstvy.

Výhodou uvedeného způsobu přípravy aktivního pigmentu je zamezení tvorby gelu, takže suspenze aktivního pigmentu i při sušině 30% je tekutá. To umožňuje použít vzniklou suspenzi aktivního pigmentu bezprostředně k přípravě CF vrstvy přidáním vhodného pojidla (například styren-butadienového latexu). Druhou výhodu lze spatřovat v tom, že příprava směsi pro CF nátěr může být kontinuální. Třetí výhodou je možnost přípravy aktivního pigmentu bez rozpustných solí.

Příklad 1

Válcovou nádobu o průměru 55 mm opatříme dvoulopatkovým míchadlem s výškou lopatky 12 mm. Prostor vyplněný rotujícím míchadlem má tvar válce s poloměrem 25 milimetrů a výškou 12 milimetrů, přičemž hřídel míchadla neuvažujeme. Do této nádoby předložíme 20 g kaolinu pro natírání KKN (ČSN 721310), 10 g sráženého uhličitanu vápenatého, 18 ml vody, 0,05 ml dispergátoru (Dispex N), 60 ml vodné disperze sólu oxidu křemičitého (hmotnostní zlomek oxidu křemičitého je 0,1). Směs zhomogenizujeme a za míchání při otáčkách n = 300 min^-1 přidáme 40 ml vodného roztoku síranu hlinitého (koncentrace hliníku je 25 g/ /dm³). Ke vzniklé směsi přidáme 10 ml styren-butadienového disperzního pojidla. Tuto pastu použijeme k vytvoření nátěru CF vrstvy na papírové podložce, například Meyerovou tyčinkou. Při. hmotnosti nátěru 6 g/m² je optická hustota standardní kopie vytvořené na tomto CF nátěru s použitím elektrického psacího stroje a s použitím komerční CB vrstvy 0,215, ve srovnání s optickou hustotou kopie pořízené za stejných podmínek s komerční CB i CF vrstvou, která je 0,216. Příklad 2

Postupujeme stejně jako v příkladu 1 s tím, že místo 10 g uhličitanu vápenatého přidáme 5,6 gramu vápenného hydrátu (ČSN 722 240). Kopie získaná stejně jako v případě 1 má optickou hustotu 0,206.

Příklad 3

Reakční nádobu z příkladu 1 opatříme přepadem tak, aby výška hladiny míchané suspenze byla 50 mm. Pomocí dávkovačích čerpadel přidáváme do reakční nádoby s přepadem:

a) suspenzi kaolinu (300 g/dm³) rychlostí 9 ml/min.

b) roztok oxidu křemičitého (100 g/dm³) rychlostí 9 ml/min.

c) roztok síranu hlinitého (28 g hliníku/ /dm³) rychlostí 9 ml/min.

d) roztak hydroxidu sodného (90 g/dm³) rychlostí 9 ml/min.

k 10 ml vzniklé suspenze aktivního pigmentu přidáme 0,5 ml styrénakrylátového disperzního pojidla, jehož hmotnostní zlomek je 0,5. CF-nátěr provedný a hodnocený stejně jako v příkladu 1, poskytuje kopii s optickou hustotu 0,207 při plošné hmotnosti nátěru 5,5 g/m².

Příklad 4

Postupujeme stejně jako v příkladu 1 s tím, že místo 20 g kaolinu použijeme 4g PERGOPAKU (chráněný název fy CIBA-GEIGY). Kopie, získaná stejně jako v případě 1, má optickou hustotu 0,214.

Příklad 5

Postupujeme stejně jako v příkladu 3 s tím, že místo suspenze kaolinu přidáme suspenzi obsahující kaolin KKN (200 g/dm³] a Pergopak (10 g/dm³). Kopie, získaná stejně jako v případě 1, má optickou hustotu 0,211.

Příklad 6

Postupujeme stejně jako v příkladu 3 s tím, že ze vzniklé suspenze je aktivní pigment oddělen a po vysušení při 105 °C vyžíhán při 370 °C po dobu 60 min. Poté je umlet v mlýnku tak, že velikost částic pigmentu je menší 2 μπι. Kopie získaná stejně jako v příkladě 1 má optickou hustotu 0,219.

Příklad 7

Postupujeme stejně jako v příkladu 1 s tím, že místo suspenze kaolínu přidáváme suspenzi obsahující 150 g/dm³ aktivního pigmentu, získaného v příkladu 6. Kopie získaná stejně jako v příkladě 1, má optickou hustotu 0,218.

Claims (7)

1. Způsob výroby syntetického alumosilikátového pigmentu pro natírací pastu k přípravě přímoprůpisových papírů, u kterých je tvorba průpisu umožněna vzájemnou reakcí barvotvorné složky s aktivním pigmentem, vyznačený tím, že se sráží sol oxidu křemičitého s obsahem sušiny 5 až 30 % vodným roztokem hlinité soli obsahujícím 10 až 57 g hllníku/dm³ ve směšovací nádobě v přítomnosti nosného pigmentu při kontrolovaném pH v rozmezí 3,5 až 8, s výhodou 5 až 7, pomocí alkalicky reagující látky za míchání daného vztahy:

V < 25vi; vi > 1,1 vo; n > 100 kde V je objem míchané suspenze, Vo je objem míchadla, respektive míchadel, ponořených do suspenze, vi je objem prostoru vyplněný rotujícím míchadlem, respektive míchadly v suspenzi, n je frekvence otáček míchadla (min··¹], přičemž molární poměr křemíku : hliníku je 10 : 1 až 1 : 2, kdy poměr hmotnosti nosného pigmentu k hmotnosti zavedeného oxidu křemičitého ve formě sólu je 1 : 10 až 10 : 1, s výhodou 1 : 2 až 3:1a buď všechny složky se kontinuálně přidávají ve vyznačeném poměru a reakční produkt kontinuálně odebírá, nebo sol oxidu křemičitého, případně spolu s nerozpustnou vynalezu alkalicky reagující látkou a případně s nosným pigmentem se do reakční nádoby předloží a potřebné množství zbylých složek se kontinuálně přidává.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že jako alkalicky reagující látky se používá suspenze hydroxidu nebo oxidu nebo uhličitanu odvozeného od kovu alkalických zemin nebo odvozeného od hořčíku nebo se používá roztoku hydroxidu alkalického kovu nebo roztoku soli alkalického kovu a kyseliny jejíž hodnota pK je větší než 4,5.

3. Způsob výroby podle bodu 1, vyznačený tím, že se jako nosného pigmentu používá kaolinu v kvalitě pro natírání.

4. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se jako nosného pigmentu používá močovinoformaldehydového kondenzačního produktu.

5. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se jako nosného pigmentu používá syntetického nebo přírodního aktivního pigmentu.

6. Způsob podle bodů 1, 3, 4 a 5, vyznačený tím, že se jako nosného pigmentu používá směsi pigmentů.

7. Způsob podle bodů 3, 5 až 7, vyznačený tím, že pigment se oddělí od kapaliny a po usušení se žíhá při teplotě do 700 °C a rozemele se.