CZ20002446A3 - Způsob přípravy smíšených zneprůhledňujících činidel na bázi na oxidu titaničitého a křemičitého a jejich použití - Google Patents

Abstract

Způsob přípravy kompozice na bázi TiO2, použitelné jako zneprůhledňující činidlo, při kterém se smíchá vodná disperze TiO2 a vodná disperze alespoň jednoho anorganického oddělovacího činidla za podmínek, kdy se tyto dvě minerální látky kombinují do smíšených minerálních konglomerátů, ve kterých částice TiO2 jsou globálně navzájem odděleny částicemi a/nebo agregáty. Řešení se také týká kompozic na bázi TiO2 a SiO2, ve kterých částice TiO2 a SiO2 jsou zkombinovány ve formě smíšených minerálních konglomerátů ’ na bázi TiO2 a SiO2, ve kterých částice TiO2 jsou globálně navzájem odděleny uvedenými agregáty oxidu křemičitého, a použití těchto kompozic jako zneprůhleňujících činidel, obzvláště v papírenském průmyslu.

Description

Způsob přípravy smíšených zneprůhledňujících činidel na bázi na oxidu titaničitého a křemičitého a jejich použití

Oblast techniky

Předložený vynález smíšených zneprůhledňujících titaničitého a křemičitého· a sloučeniny na bázi T1O2 činidlo, konkrétně pro přípravy, který umožňuje se týká způsobu přípravy činidel na bázi na oxidu jejich použití, f.j. týká se použiti jako znepruhlednující laminované papíry jakož i způsobu získání kompozice.

Dosavadní stav techniky

Laminovaný papír, obecně označovaný jako dekorativní papír, je prvek pro úpravu povrchů, který má funkci neprůhledné vrstvy a funkci dekorativní a je používán pro výrobu laminovaných panelů určených pro použití v nábytkářském průmyslu.

Zvláštností dekorativního papíru, je jeho extrémně vysoký obsah TÍO2, případně až do 40% suché hmotnosti archu.

Na rozdíl od toho papíry pro tisk a psaní mohou obsahovat absolutní maximum 10%.

Úroveň neprůhlednosti požadovaná pro dekorativní papír vysvětluje tento vysoký obsah TiO₂. Papír podstupuje proces zpevňování pryskyřicí, která jej činí transparentní. Jelikož toto je neslučitelné s požadavky neprůhlednosti a dekorativnosti, je třeba to napravit působením

ASsTfsii?· .· v • · • · • fc zneprůhledňujícího činidla.

Oxid titaničitý je tradičně používán pro tuto aplikaci vzhledem k tomu, že je to jediný bílý pigment, který v důsledku svého vysokého indexu lomu může přinést požadovanou úroveň neprůhlednosti.

Přihláška WO 89/08739 však navrhuje náhradu T1O2 v množství 5 až 40 % hmot. precipitovaným amorfním oxidem křemičitým a použití odpovídajících směsí jako plnidla v papírenském průmyslu, neboť je to ekonomicky výhodnější.

Archy papíru se připraví konvenčním způsobem ze směsi celulózových vláken a minerální náplně, obsahující převážně TiO₂ dispergovaný ve vodě. Tato směs se nanáší na síto, na kterém je arch papíru vytvořen odvodňováním a filtrací. Během filtrace se celulózová vlákna a část minerálního obsahu zadrží na sítu, ať již dochází nebo nedochází k interakcím s propletenými vlákny. Takto je získána vláknitá vrstva, ze které po usušení vznikne arch papíru.

Bylo dokázáno, že pouze část výchozího množství TiO₂ se zadrží ve vláknité vrstvě a že je navíc tato frakce obecně příliš aglomerovaná na to, aby se použitím TiO₂ dosáhlo maximální neprůhlednosti.

Pro snížení této ztráty TiO₂ během vytváření vláknité vrstvy výrobci papíru obecně vkládají do jejich celulózových směsí retenční činidla. Tato činidla jsou obvykle kationické polymery, které jsou schopny fixovat částice TiO₂ na vlákna pomocí homo- a heteroflokulačního j evu.

Nicméně v případě retence zneprůhledňuj ících ___ • * ·· přísad jako je oxid titaničitý vede použití elektricky nabitých polymerů ke ztrátě zneprůhledňujicí účinnosti v důsledku příliš rozsáhlé a příliš husté tvorby vloček.

Jako výsledek se zdá, že prosté zadržování TiO₂ ve vláknové vrstvě pro dosažení neprůhlednosti samo o sobě dostatečné. Bude také nutné udržet TiO₂ ve vláknové vrstvě v dostatečně dispergované podobě, která si uchová své pigmentační vlastnosti .a dá dostatečnou zneprůhledňující schopnost. Výhodně by mohlo být možné získat stejnou hodnotu neprůhlednosti při vazbě menšího množství T10₂. Tím by byla hodnota neprůhlednosti získaná přidáním TiO₂ významným způsobem zvýšena.

Za tímto účelem mezinárodní patentová přihláška WO 97/18268 navrhuje způsob ošetření povrchu částic TiO₂. Toto ošetření spočívá v jejich pokrytí jednoduchou vrstvou minerálních částic jako je oxid křemičitý, j-ehož velikost zrnek je menší než u částic TiO₂. Toto jednoduché pokrytí vrstvou částic umožňuje, aby si částice TiO₂ zachovávaly vzájemný odstup.

Podstata vynálezu

Předložený vynález se týká způsobu přípravy smíšených zneprůhledňujících činidel na bázi na oxidu titaničitého a křemičitého a jejich použití, t.j nové sloučeniny na bázi TiO₂, která vyhovuje všem shora uvedeným požadavkům.

Konkrétněji se předložený vynál.ez týká systému ·

zneprůhledňujícího činidla, které umožňuje současně zlepšit retenci TÍO2 během vytváření vláknové vrstvy a uchovává jí ve vločkové struktuře, která má nejmenší možné nepříznivé účinky na neprůhlednost.

Přihlašovatelé také dokázali, že řešení problému aglomerace minerálních součástí spočívá ve vytvoření smíšených minerálních kongregátů vložením částic činidla, které je nazýváno anorganické oddělovací činidlo, ať již agregovaného nebo neagregovaného, mezi částice TiO₂.

Smíšené minerální kongregáty získané způsobem podle předloženého vynálezu, jsou výhodné z několika důvodů:

- umožňují, aby částice TiO₂ zůstaly dostatečně dispergovány během různých kroků vytváření archu papíru, tak aby jejich maximální počet získal potřebné pigmentační vlastnosti a tak přispíval k neprůhlednosti suchého archu;

- mají otevřenou strukturu, výhodnou pro ' lepší retenci;

- ukazuje se také, že jsou dostatečně odolné vůči kapilárnímu odtoku, ke kterému dochází během odvodňování a sušení vláknové vrstvy a vůči střihovému namáhání, ke kterému může dojít během výroby archu.

Vnitřní soudržnost smíšených minerálních kongregátů, vzniklá v důsledku asociace alespoň jednoho anorganického oddělovacího činidla s TiO₂, je založena na pevnosti iontových vazeb, vytvořených mezi TiO₂ a oddělovacím činidlem. Tato soudržnost je přímým výsledkem způsobu použitého pro přípravu smíšených minerálních kongregátů.

• *

- 5 kongregáty získají za uvažované anorganické

Přesněji řečeno se tyto podmínek, při kterých TÍO2 a oddělovací činidlo mají opačné a významně odlišné povrchové náboje. Konkrétně musí TÍO2 a uvažované anorganické oddělovací činidlo mít izoelektrické body dostatečně .odlišné pro to, aby existovalo rozmezí pH, při kterém mají tyto dvě minerální látky opačné náboje. Za těchto podmínek jsou uvedené dva typy ' minerálních látek elektrostaticky přitahovány jedna k druhé. Výsledně přitažlivé síly musí být silné, aby jednak vytvořily strukturální sloučenin, ale také aby je v dostatečné uspořádání stabilizovaly.

této formě

Na základě toho se předně předložený vynález týká způsobu přípravy kompozice na bázi TÍO2, která může být použita jako zneprůhledňující činidlo a způsob sestává z následujících kroků:

- ve· vodné disperzi TiO₂ se alespoň jedno anorganické oddělovací činidlo vmíchá do vodné disperze TÍO2, přičemž směs obou disperzí se vytváří za míchání a při pH, které je mezi izoelektrickými body T1O2 a oddělovacího činidla a je zvoleno tak, aby TiO₂ a oddělovací činidlo měly opačné dostatečně odlišné povrchové náboje, což vede v důsledku působení elektrostatických sil na uspořádání složek do smíšených minerálních kongregátů, ve kterých jsou částice TÍO2 globálně odděleny jedna od druhé částicemi a/nebo agregáty oddělovacího činidla;

- je-li to nutné, pH se upravuje na hodnotu uvedenou v kroku 1,

- výsledná vodná disperze smíšených minerálních

kongregátů se vytvrdí za teploty dostatečné pro posílení pevnosti vazeb, ustavených mezi částicemi TiO₂ a částicemi a/nebo agregáty oddělovacího činidla,

- kompozice se získá ve formě vodné disperze smíšených minerálních kongregátů a

- kompozice může být popřípadě připravena v suché formě.

Obr. 1 schematicky znázorňuje strukturu smíšených minerálních kongregátů, získaných způsobém podle předloženého vynálezu. Struktura je potvrzena negativem snímku z přenosového elektronového mikroskopu, jak je znázorněno na Obr. 2.

Jak je používán v popisu předloženého vynálezu, výraz „kongregát znamená smíšené aglomeráty dvou druhů látek minerálního typu, TiO₂ a anorganického oddělovacího činidla, například SiO₂. Tyto aglomeráty vznikají vazbou mezi agregáty oddělovacího činidla a částicemi TiO₂.

Oddělovací činidlo je tvořeno částicemi nebo agregáty částice, které se vkládají mezi částice TiO₂.

Izoelektrický bod je pH, při kterém částice uvažovaného typu minerální látky mají nulový povrchový náboj . Pro vyšší pH je náboj záporný a pro nižší pH je náboj kladný.

TiO₂ používané podle předloženého vynálezu je výhodně rutilové TiO₂.

Výhodněji se jedná o rutilové TiO₂ pigmentové velikosti.

·

Je-li to žádoucí, může povrch TÍO2 být pokryt minerální látkou. Tato povrchová vrstva výhodně obsahuje alespoň jednu sloučeninu zvolenou ze souboru, zahrnujícího oxid hlinitý, oxid křemičitý, zirkonium, oxid fosforečný, oxid čeřitý, oxide zinečnatý, oxid titaničitý a jejich směsi.

Množství oxidu nebo oxidů může být v rozmezí od 1 do 20 % hmot. nebo méně, nebo výhodně řádově 3 až 10 % hmot. nebo méně, vztaženo k celkové hmotnosti pigmentu.

Jako příklady takto upravených oxidů titaničitých je možno konkrétně uvést dva rutilové pigmenty Rhoditan RL18 a RL62, vyráběné společností Rhóne-Pouleno. Tyto dva pigmenty se odlišují svým složením jejich povrchové vrstvy a výslednými povrchovými potenciály.

RL18 má povrch ošetřený směsí oxid křemičitý/oxid

hlinitý	(SiO2/Al2O3) a	záporný	potenciál	při	pH 6 a	je
nazýván	aniontový TiO2.
	RL62 má povrch	ošetřený směsí oxid fosforečný/oxid
hlinitý	(P2O5/A12O3) s kladným	potenciálem	při	pH 6 a	je
nazýván	„kationtový TiO2'	'. Volba	pH = 6 se	blíží	hodnotám	pH
pro průmyslové použití.

Podle předloženého vynálezu je pochopitelně volba anionického nebo kationického TiO₂ určena volbou anorganického oddělovacího činidla, které je s nimi spojeno.

Ve všech případech se zvolí anorganické oddělovací činidlo s izoelektrickým bodem dostatečně odlišným od izoelektrického bodu uvažovaného TiO₂ tak, aby mohly vzniknout elektrostatické přitažlivé síly mezi dvěma sloučeninami, nutné k jejich uspořádání.

·· ·· φ φ φ • · φ φ

φ φ*

Vodná disperze TÍO2, používaná podle předloženého vynálezu, obsahuje přibližně 5 až 80 % hmot. T1O2, výhodně přibližně 5 až 40 % hmot. V tomto směru je omezujícím faktorem viskozita suspenze, která musí zůstat na přijatelné hodnotě, aby umožňovala snadné zpracování.

Podle výhodného provedení předloženého vynálezu je použité TiO₂ kationické pigmentační rutilové T1O2, obzvláště Rhoditan RL62.

Anorganická oddělovací činidla, uvažovaná podle předloženého vynálezu, nesmí interferovat s dalšími reagenty, které jsou běžně používány v papírenském průmyslu.

Výhodně tato činidla nepohlcují významným způsobem viditelné světlo Obecně velikost částic je velikost částic činidla menší než TiO₂. Nicméně tyto částice se výhodně používají ve formě agregátů s velikostí, která je díky tomu větší než velikost částic TÍO2· Velikost agregátů je výhodně mezi přibližně 0,5 a 2 pm.

Jako příklady anorganických oddělovacích činidel, které mohou být použity podle předloženého vynálezu, mohou být konkrétně uvedeny následující látky: oxidy křemíku, titanu, zirkonia, zinku, hořčíku, hliníku, yttria, antimonu, céru a cínu; sírany baria a vápníku; sirník zinečnatý; uhličitany zinku, vápníku, hořčíku, uhličitany kovů; fosforečnany hliníku, zinku, céru a smíšené fosforečnany olova a smíšené vápníku, hořčíku, kovů; titaničitany hořčíku, vápníku, hliníku a smíšené titaničitany kovů;

fluoridy hořčíku a vápníku; křemičitany zinku, zirkonia, vápníku, baria, hořčíku, smíšené křemičitany alkalických

zemin a křemičitých' minerálních látek; hlinito-křemičitany alkalických kovů a alkalických zemin; šťavelany vápníku, zinku, hořčíku, hliníku a smíšené šťavelany kovů; hlinitany zinku, vápníku, hořčíku a alkalických zemin; hydroxid hlinitý a jejich směsi.

Oddělovací činidlo je pochopitelně zvoleno tak, aby jeho izoelektrický bod byl dostatečně odlišný od izoelektrického bodu použité formy TiO₂.

- Jako anorganická oddělovací činidla, které jsou obzvláště vhodná pro použití podle předloženého vynálezu mohou být uvedeny anorganické oxidy zvolené výhodně ze souboru, zahrnujícího oxidy křemíku, zirkonia, hliníku, antimonu, céru a cínu a jejich směsi.

V konkrétním případě, kdy se používá kationtový pigmentační rutilový TiO₂, výhodné anorganické oddělovací činidlo je oxid křemičitý, oxid hlinitý a hlinitany nebo jejich směsi.

křemičitoPoměr mezi TiO₂ proměnlivý a pochopitelně oddělovacího činidla.

a oddělovacím činidlem je závislý na druhu použitého

Spodní mez tohoto poměru je obecně dána minimálním množstvím anorganického oddělovacího činidla, nutného k tomu aby byl pozorovatelný příznivý účinek na úroveň zneprůhlednění a jeho horní mez je dána maximálním množstvím oddělovacího činidla, po jehož zvýšení by se začaly objevovat nežádoucí účinky na kvalitu papíru, obsahujícího kompozici získanou podle nárokovaného způsobu výroby. Tyto nežádoucí účinky se mohou projevovat především na křehkosti

0 · • ·· ♦ 0 0 0

0 0 ·♦ papíru, obzvláště vzhledem k jeho odolnosti ať již v mokrém nebo suchém stavu.

Toto oddělovací činidlo může být obecně používáno v množství přibližně 1 až 40 % hmot., vztaženo k hmotnosti TÍO2, výhodně v množství přibližně 5 až 15 % hmot. a ještě výhodněji v množství přibližně 10 % hmot.

Jak bylo uvedeno výše, obě složky se smíchají spolu ve formě odpovídajících vodných disperzí za pracovních podmínek, určených pro heterokoagulaci TÍO2 s částicemi a/nebo agregáty částic anorganického oddělovacího činidla, smíšených minerálních kongregátů. Oddělovací činidlo také může být precipitováno in šitu. V tomto případě se po kroku precipitace oddělovacího činidla nastaví pH zvýhodňující heterokoagulaci.

Tyto pracovní podmínky, příznivé pro vyvolání heterokoagulace mezi anorganickým oddělovacím činidlem a TÍO2 jsou dány obzvláště volbou pH v rozmezí definovaném jejich odpovídajícími izoelektrickými body. Doporučuje se zvolit takové pH, aby obě sloučeniny měly opačné a dostatečně odlišné povrchové náboje.

Z provozních důvodů je žádoucí, aby izoelektrické body oddělovacího činidla a TÍO2 byly vzdáleny o alespoň jednu jednotku pH.

Smíšené minerální kongregáty obsahující očekávané sloučeniny se tak vytvoří za míchání disperzí, obecně při teplotě okolí a při pH definované výše. Je-li to nutné, hodnota pH může být upravena během reakce pro udržování hodnoty příznivé pro vytváření kongregátů.

Působení přitažlivosti je okamžité. Je však výhodné pokračovat v míchání po přibližně 15 minut, aby byl systém stabilizován před etapou vytvrzování.

Ve výhodném provedení předloženého vynálezu je použitý TiO₂ v kationické pigmentační rutilové formě a jedná se výhodně o RL62® a přidávané oddělovací činidlo je oxid křemičitý.

Ještě výhodněji se jako oxid křemičitý používá oxid křemičitý s velkým specifickým povrchem'mezi 20 a 300 m²/g. Může být ve formě agregátů, které ' mají velikost přibližně 0,5 až 10 pm.

Použití oxidu křemičitého jako oddělovacího činidla podle předloženého vynálezu je výhodné z několika důvodů.

Předně má izoelektrický bod v okolí 2, což je hodnota dostatečně odlišná od izoelektrického bodu kationické formy TiO₂ (6,5 až 7).

Kromě toho má oxid křemičitý výhodu v tom, že významnějším způsobem nepohlcuje viditelné světlo, což je výhodné pro bělení archu.

Hodnota pH pro vzájemnou- expozici dvou odpovídajících disperzí je mezi izoelektrickými body oddělovacího činidla a TiO₂. Izoelektrický bod uvažovaného TiO₂ dává normálně horní mez a izoelektrický bod použitého oddělovacího činidla by měl představovat dolní mez. V daném případě by pH mělo ležet v rozmezí mezi 2 a 6,5. V konkrétním případě použití RL62 je však nutné zabránit rozpuštění jeho povrchové ošetřující vrstvy. Aby tomu bylo

HA* :

» · 0 « » 0 0 1 • ·

vyhověno, rozmezí pH by mělo být mezi 4,5 a 6,5. Ještě výhodněji se způsob podle předloženého vynálezu provádí při pH o hodnotě přibližně 5,5.

V konkrétním případě přípravy kompozice obsahující TÍO2 ve formě kationického pigmentačního rutilu vázaného s agregáty částic oxidu křemičitého se oxid křemičitý používá v množství alespoň 1 % hmot. vzhledem k hmotnosti TÍO2.

Pouze při tomto množství oxidu křemičitého dochází k vzniku významného přírůstků retence a neprůhlednosti. Toto množství oxidu křemičitého může být zvýšeno na přibližně 20 % hmotnosti T1O2. Nad touto , mezí se setkáváme s problémem křehkosti papíru, jak bylo uvedeno výše.

Následkem toho se oxid křemičitý výhodně používá v množství přibližně 5 až 15 % hmot. hmotnosti TiO₂, ještě výhodněji 10 % hmot.

Oxid křemičitý může být vložen ve formě vodné disperze částic oxidu křemičitého typu kaše nebo může být vytvořen in šitu okyselením roztoku křemičitanu.

V konkrétním případě, kdy oxid křemičitý se precipituje in šitu v disperzi T1O2, pak se po provedení precipitačního kroku pH reakčního prostředí upraví na hodnotu příznivou pro projevy elektrostatických sil mezi TiO₂ a takto vytvořeným oxidem křemičitým. Tyto síly jsou nutné pro heterokoagulaci.

Druhý krok, který je podle nárokovaného způsobu výroby vyžadován je operace vytvrzení smíšených minerálních kongregátů, vytvořených v předchozím kroku.

Jak bylo uvedeno výše, smíšené minerální

'i.

kongregáty, získané podle nárokovaného způsobu výroby, jsou konkrétně navrženy pro použití jako zneprůhledňující činidlo v průmyslu výroby papíru. To zahrnuje celou posloupnost kroků zpracování kongregátů.

V důsledku toho je nutné, aby tyto kongregáty byly dostatečně pevné, aby odolávaly střihovému namáhání a, pokud k tomu dojde, flokulačnímu efektu polymerních derivátů, jako je PAE (polyamino-amid-epichlorhydrin) a odbírání vody během vytváření a sušení archu.

Je tedy důležité, aby částice TiO₂, přítomné v kompozici získané podle předloženého vynálezu, nebyly pouze dostatečně dispergovány pro zlepšení jejich neprůhlednosti, ale aby také docházelo k jejich dostatečné retenci během výroby archu.

V důsledku toho se ukazuje operace vytvrzování, prováděná při nárokovaném způsobu, jako obzvláště výhodná pro zpevnění chemických, dokonce sférických, působení, která se vytvořila uvnitř smíšených minerálních kongregátů. Je také možno dokázat, že některé z iontových vazeb se přemění na kovalentní vazby do ukončení kroku vytvrzování.

V konkrétním případě přípravy kompozice sestávající ze smíšených minerálních kongregátů na bázi TiO₂ a SiO₂ se tento krok vytvrzování provádí při teplotě vyšší než 40 °C. Výhodně je teplota v rozmezí přibližně 60 °C až 100 °C.

Doba zahřívání trvá alespoň 80 minut a pokud je to nutné, může být prodloužena až na tři hodiny. Po ukončení kroku zahřívání se výsledná látka ponechá ochladit na teplotu okolí a v tomto stavu může být použita.

Látka může být v této formě přímo použita jako w· * j 4*·

·· 99 • · ·

99

9 9

9 9 ·

9 * • 99 9999 ··· • 9 ·

9 · 9 • 9 99 zneprůhledňující činidlo. Je však také možné si představit, že je možné ji připravit v suché formě. K tomu se ukázalo jako možné použít obvyklé způsoby sušení, aplikované na disperze získané podle předloženého vynálezu.

Konkrétně může být použito sušení rozprašováním nebo sušení v tenké vrstvě. Prosté sušení však nevede na dostatečně redispergovaný produkt. Jelikož se kongregáty během sušení aglomerují, doporučuje se pulverizovat produkt použitím kroku mletí proudem vzduchu (mikronizace).

V jiném provedení nárokovaného způsobu výroby mohou smíšené minerální kongregáty, získané na konci prvního nebo druhého kroku způsobu podstoupit ošetření povrchu minerální látkou. Tyto látky zahrnují alespoň jeden hydrátováný oxid, jak byl definován výše. Posledně uvedené látky mohou být precipitovány v reakčním prostředí po vzájemném vystavení disperzí TiO₂ a oddělovacího činidla.

Ošetření povrchu minerální látkou představuje přibližně 16 % hmot. nebo méně nebo výhodně přibližně 10 % hmot. nebo méně, celkové hmotnosti takto ošetřených smíšených minerálních kongregátů.

Předložený vynález se také týká kompozic na bázi TiO₂, které mohou být získány nárokovaným způsobem.

Předložený vynález se také týká kompozice na bázi TiO₂ a SiO₂, ve které jsou částice TiO₂ a SiO₂ rozmístěny ve formě smíšených minerálních kongregátů, kde částice TiO₂ jsou od sebe globálně odděleny agregáty oxidu křemičitého.

Tyto smíšené TiO₂ a SiO₂ kongregáty jsou stabilizovány elektrostatickými silami, vzniklými mezi částicemi TiO₂ a agregáty SiO₂. Navíc je stabilita

44

- 15 • 4 *· χ’ 4 · • ·4 · • · · ·

C 4 4 4

44 minerálních kongregátů posílena tím, že podstoupily výše uvedené vytvrzování. Tato operace vytvrzování obzvláště přispívá k vytváření kovalentních vazeb mezi TiO₂ a SiO₂ uvnitř kongregátů.

V případě smíšených minerálních kongregátů podle předloženého vynálezu nedochází k žádnému stejnoměrnému rozdělení agregátů anorganického oddělovacího činidlo okolo částic TiO₂. Toto rozdělení je nespojité. Obr. 1 a 2 ukazují strukturu kongregátů.

Výhodná forma TiO₂ je. rutilový TiO₂ pigmentační velikosti.

Je-li třeba, může být povrch částic pokryt minerální látkou. Látka k ošetření povrchu může být zvolena ze souboru, zahrnujícího oxid fosforečný, oxid hlinitý, oxid křemičitý, oxid zirkoničitý, oxid čeřitý, oxid zinečnatý, oxid titaničitý a jejich směsi.

Množství oxidu nebo oxidů je přibližně 1 až 20 % hmot. nebo méně nebo výhodně přibližně 3 až 10 % hmot. nebo měně vzhledem k celkové hmotnosti pigmentu.

Výhodný TiO₂ je kationtový pigmentační rutilový

TiO₂.

Výhodný TiO₂ je RL62.

Použitý oxid křemičitý je výhodněji oxid křemičitý s velkým specifickým povrchem, konkrétně mezi přibližně 20 až 300 m²/g. Je přítomen ve formě agregátů, jejichž velikost je mezi přibližně 0,5 a 10 gm. Výhodný oxid křemičitý je precipitovaný oxid křemičitý. Může jím také být oxid křemičitý, vytvořený in sítu acidifikací roztoku křemičitanů.

Oxid křemičitý je výhodně přítomen v množství přibližně 1 až 20 % hmot., vztaženo k hmotnosti TiO₂ a tr* Ái* V

^:β· .: .:

• · ·

4 ··· 999

• · « « výhodně v množství přibližně 5 až 15 % hmot. a ještě výhodněji 10 %.

Je-li třeba, tyto minerální kongregáty na bázi TiO₂ a SiO₂ mohou být pokryty alespoň jednou minerální látkou na svém povrchu, jak bylo uvedeno výše.

Množství minerální povrchové látky je přibližně 16 % hmot. nebo méně, výhodně přibližně 10 % hmot., vztaženo k celkové hmotnosti smíšených minerálních kongregátů.

Kompozice definované výše nebo získané podle předloženého vynálezu jsou užitečné pří přípravě papíru, včetně laminovaného papíru a jsou obzvláště výhodné vzhledem k retenci TiO₂ ve vláknech celulózy a vzhledem k míře neprůhlednosti použitého TiO₂.

Obvyklé způsoby přípravy laminovaného papíru nebo dekorativního papíru obecně používají kromě aniontových celulózových vláken a zneprůhledňujicího činidla polymerní činidlo, které je svou povahou kationické, jako zpevňující činidlo v mokrém stavu a jako retenční činidlo.

V případě, kdy kompozice na bázi minerálních kongregátů TiO₂/SiO₂ je použita jako zneprůhledňující činidlo, bylo pozorováno, že chemická retence elektrostatickými přitažlivými silami je výhodně zesílena ve srovnání s TiO₂ v individuální kationické formě.

Tato amplifikace retence může být vysvětlena následujícím způsobem:

V nepřítomnosti kationického polymeru je kationtový TiO₂ přitahován aniontovými celulózovými vlákny,

• · • * · · > ί • ’ · · ♦ · · ·'«

což napomáhá retenci TiO₂. Na rozdíl od toho v přítomnosti polymeru se interakce TiO₂ mění a retence TiO₂ klesá. Tento jev se přenáší do kationizace celulózových vlákna, což vede k tomu, že jsou pokryta kationtovým polymerem.

Naopak u sloučeniny na báziminerálních kongregátů TiO₂/SiO₂ je přítomna směs kationtových nábojů TiO₂ a aniontových nábojů SiO₂, jejichž výsledný potenciál je záporný. Smíšené minerální kongregáty se tedy chovají jako aniontové náboje. Za těchto podmínek se může předpokládat, že smíšené kongregáty mohou buďto vstoupit do přitažlivé interakce s celulózovými vlákny, která byla učiněna kladnými působením kationtového polymeru, prostřednictvím záporných nábojů agregátů oxidu křemičitého, které obsahují. To vede k vzrůstu retence.

Kompozice na bázi smíšených minerálních kongregátů, které jsou nárokovány a získány podle předloženého vynálezu, jsou obzvláště zajímavé jako zneprůhledňující činidlo obzvláště v průmyslu výroby papíru.

Zvýšená neprůhlednost, naměřená na archu vyrobeném použitím kompozic na bázi smíšených minerálních kongregátů podle předloženého vynálezu zjevným způsobem vede ke spolupůsobení dvou jevů: vzrůst množství TiO₂ zadrženého v archu papíru, což vede k lepší retenci v okamžiku vytváření vláknité vrstvy; a zlepšená neprůhlednost, ke které dochází v důsledku lepšího rozptýlení částic titanu, obsažených v kongregátech.

Kromě toho bylo zjištěno, že tyto sloučeniny zvyšují bělost papíru, do kterého jsou vloženy.

Kromě aplikace v průmyslu výroby papíru mohou být kompozice nárokované a získané způsobem podle předloženého

• · • » «

• « vynálezu také výhodné, pokud jsou použity jako zneprůhledňující činidla v průmyslu barviv a plastů.

Přehled obrázků na výkresech

Následující příklady a vyobrazení jsou uvedeny jako ilustrace a neomezují předmět předloženého vynálezu.

Obr. 1: Schematické vyobrazení TiO₂ pigmentů, oddělených od.'sebe agregáty SiO₂. - Obr. 2: Snímek prostřednictvím elektronového mikroskopu smíšených minerálních kongregátů na bázi TiO₂ a SiO₂.

Obr. 3: Změna retence dávky různých smíšených minerálních látek jako funkce rychlosti míchání směsi celulóza/PAE/dávka před vytvářením vláknité vrstvy.

Příklady provedení vynálezu

Materiály a způsoby

Použité produkty jsou komerční produkty:

Oxid titaničitý, použitý v příkladech, je rutilový oxid titaničitý, prodávaný pod jménem Rhoditan RL62 společností Rhóne-Poulenc. Tento pigment je tvořen rutilovým TiO₂, pokrytým na povrchu oxidem hlinitým a fosforečným (P₂Os/A1₂O₃) . Má kladný potenciál při pH 6. Jeho izoelektrický bod je mezi přibližně 6,5-7. .1

·.· 49.

• · * ¹ • ·

Celulózová vlákna: suché archy 70/30 směsi krátkých/dlouhých vláknem, předběžně upravených na 35 °SR, dodávané společností Arjo Wiggins.

- Oxid křemičitý je precipitovaný oxid křemičitý s vysokým specifickým povrchem mezi 20 a 300 m²/g, který je představován aglomeráty o rozměrech mezi 0,5 a 10 pm.

Jeho izoelektrický bod je přibližně 2.

PAE pryskyřice (polyaminoamid epichlorohydrin) R4 947® od společnosti CECA.

A. Test „archu pro test retence

Vybavení:

Zařízení Dispermat® a Pendraulik® pro rychlou disperzi Mísící nádržePřístroj pro testování „archu pro test retence, společnost Techpap

Postup:

- Příprava disperze vlákna/TiO₂

Množství kaše nebo suspenze TiO₂ produktu podle předloženého vynálezu, která je potřebná pro přidání 15 g suchého TiO₂, se přidá k 15 g vláken redispergovaných v 500 ml deionizované vody během 10 minut v Dispermatu při 3,000 ot./min. Použitý je TiO₂ jako kašovitý extrakt nebo suspenze podle předloženého vynálezu. Přidávání se provádí v mísící nádrži. Následuje potom zředění deionizovanou vodou na 4 litry.

- Příprava testovacího vzorku

500 ml testovací vzorek dobře homogenizované směsi se dekantuje ve zkumavce. Pomocí mikropipety se přidá požadované množství PAE pryskyřice (komerční roztok zředěný desetkrát). Zkumavka se dvakrát obrátí pro dobré promíchání. Tento testovací vzorek se potom vloží - do zařízení na test retence v archu pro získání archu.

-Měření retence

Vytváření archu se započne třepáním po dobu 80 sekund při rychlosti 1300 ot./min, po kterých následuje 1 sekunda v klidu. Získaný arch se položí na síto, suší v sušičce . a potom žíhá při teplotě 800 °C. Získaný popel se potom váží s přesností zhruba 10~⁴ g.

Velikost retence je určena jako P2/P1, kde

PÍ = hmotnost dávky (TiO₂ + SiO₂) v odebraných výchozích 500 ml.

P2 = hmotnost popela po žíhání připraveného archu.

B. Test neprůhlednosti

Test neprůhlednosti byl prováděn na základě testovacího archu, vyrobeného pro účely pochopení prostorového rozložení oxidu titaničitého v suchém archu.

ϋίύί fot?·*.

• 0 0 0 • 0 0 0

0 0 0 ·0 ·0 0

0 « β

00 ♦ *

0 '0 0 0 · ·'

Testovací archy byly vyrobeny způsobem, který je popsán dále.

Optické vlastnosti impregnovaného a lisovaného testovacího archu byly také měřeny způsobem, který je popsán dále.

1. Výroba testovacích archů

i) Příprava papíroviny

Celulóza: 15 g (což představuje 100 částí)

Zneprůhledňující látka: '100 částí (vyjádřeno vzhledem k T1O2) , nebo 15 g

PAE: 0,8% v suchém stavu vzhledem k celulóze ii) Příprava papíroviny: odvláknění

Po smočení ve vodě se celulóza ručně roztrhá na malé čtverečky. Malé celulózové čtverečky se postupně přidávají do 500 ml vody za míchání v nádobě Dispermatu při 1000 ot./min. Po přidání celulózy se rychlost zvýší na 3000 ot./min a míchání pokračuje po dalších 10 minut.

iii) Směs zneprůhledňujícího činidla/vláken

Odvlákněná celulóza se zředí na ' 1 litr. Potom je vložena za míchání do lopatkového mísiče. Zneprůhledňující sloučenina se přidá ve formě prášku nebo suspenze, potom se směs míchá po 5 minut. Nakonec se veškerá směs zředí na 4 litry pro výrobu archů o plošné hmotnosti 80 g/m².

iv) Výroba testovacích archů

500 ml dobře homogenizované suspenze se vloží do zkumavky. Přidá se PAE (komerční roztok, zředěný desetkrát ?

pro získání přijatelného objemu vzorku), celkově 1 ml. Zkumavka se pro dobré promíchání několikrát obrátí.

Obsah zkumavky se vleje do nádoby naplněné 6 litry destilované vody pro získání testovacího arch. Míchání probubláváním se provádí po 10 sekund, následuje klid po 10 sekund, potom se vyrobí arch vytlačováním.za vakua.

Arch se potom přenese na kartónový substrát a pak suší ve vakuu po 7 minut.

Potom se arch přesně zváží a objem se upraví pro získání požadované plošné hmotnosti (pravidlo tří) .

Má-li arch požadovanou plošnou hmotnost a nemá žádný výrobní defekt, je vybrán pro následující operace, to jest pro chemické a optické testy.

2. Měření množství popela

Množství TiO₂ přítomného v 80 g/m² archu se měří žíháním jedné třetiny testovacího archu při teplotě 800 °C po jednu hodinu. Obsah TiO₂ přítomný v archu se vypočte následujícím způsobem:

'Tpo žíháni ^— Kha vakua množství popela (%) -----------------------------ŮIpo žíhání ^— I^za vakua ,

Množství popela určuje velikost minerálního obsahu, přítomného v archu. Toto určování bylo provedeno podle francouzské normy NF 03-047 (převzata z Recueil des Normes franpaises Papier, Carton, et Pate, méthode ďessais, svazek A, 4. vydání, 1985).

·.· ·

3. Měření neprůhlednosti impregnovaného a lisovaného archu

i) Příprava melaminformolové pryskyřice (pryskyřice Inilam 3240 společnosti CECA)

400 g vody se zahřeje na 60 °C. Když je· tato teplota dosažena, spojitým proudem se postupně vleje předem odvážených . 245 g pryskyřice. Jakmile se tato operace ukončí, míchání pokračuje při teplotě 60 °C po dobu 30 minut. Po ochlazení se provede filtrace přes 50 pm .síto... .

ii) Impregnace - lisování

Nastříhají se pruhy papíru ' o .rozměrech 7 cm krát 10 cm. Pruhy se potom impregnují kapilárním,působením jejich umístěním do pryskyřice po dobu 1 minuty. Potom se zbavují tekutiny mezi dvěma skleněnými tyčemi a suší po 2 minuty v sušičce při teplotě 120 °C,

Pruhy se impregnují podruhé ponořením do pryskyřice na 1 minutu. Potom se zbavují tekutiny mezi jednou ocelovou tyčí a jednou skleněnou tyčí, potom se suší po 3 minuty v sušičce při teplotě 120 °C.

Tyto archy se přiloží k substrátu vytvořeného zespoda nahoru ze 2 bílých desek a 3 kraftových desek, přičemž testovací arch je v přímém kontaktu s kraftovou deskou.

Získaný laminát se lisuje po 8 minut při teplotě 150 °C za tlaku 100 barů.

iii) Měření optických vlastností

Neprůhlednost laminátů se měří určením velikosti rozdílu pro každý testovaný papír mezi oblastí kraftového

«· substrátu a oblastí bílého substrátu, používajíce funkce opacita na spektrokolorimetru Datacolor Elrepho 2000.

PŘÍKLAD 1

Příprava kompozice smíšených minerálních kongregátů podle předloženého vynálezu ve formě vodné suspenze

RL62 se používá ve formě vodné suspenze titrované na 40 g/1. Minerální kongregáty se vytvářejí heterokoagulací částic TiO₂ s agregáty oxidu křemičitého.

Heterokoagulační proces spočívá v přidání suspenze oxidu křemičitého při řízeném pH na dně míchané nádrže obsahující suspenzi TiO₂. pH pro heterokoagulací může být mezi 4,5 a 6,5, ale je výhodné pracovat při pH = 5,5. pH je řízeno současným přidáváním roztoku HC1 do suspenze. Tato operace probíhá při teplotě okolí. Výsledná suspenze obsahuje 10% hmot. oxidu křemičitého vzhledem k obsahu TiO₂ pigmentu a celkový suchý extrakt (Ti0₂ + SiO₂) je přibližně 11%.

Po 15 minutách kontaktu za řízeného pH = 5,5 se suspenze, stále za míchání, zahřeje na teplotu mezi 60 °C a teplotou varu na dobu 1 až 3 hodiny, potom se ochladí na teplotu okolí.

Všechny vzorky připravené podle tohoto protokolu byly testovány přípravou testovacích archů (okrouhlé archy). Pro všechny testy byl objem směsi „vlákno + dávka + PAE vyjmuté z mísící nádoby upraven tak, aby se získaly archy o téže plošné hmotnosti 80 g/m².

- Jedna část testovacího archu se žíhá pro určení množství oxidu přítomného v suchém archu (SiO₂ + TiO₂) . Ze

- 25 » ·· ··

4 * · · • · « · « · · » · « · g β O O g a

znalosti množství přidaného oxidu křemičitého vzhledem k obsahu TÍO2 se vypočte procento TiO₂ přítomného v suchém archu. Protokol pro výrobu testovacího archu a principy výpočtu množství TiO₂ jsou uvedeny detailně v předchozí kapitole „ Materiály a způsoby.

Určením obsahu TiO₂ a SiO₂ v získaných arších pomocí rentgenové fluorescence se ověřilo, že nedocházelo k preferenční retenci jednoho nebo druhého druhu minerálních látek. Poměr SiO₂/TiO₂ se udržoval v průběhu celé doby výroby archu.

Další část testovacího archu se impregnuje pryskyřicí a lisuje pro získání laminovaného papíru, u kterého se měří neprůhlednost a bělost. Protokoly pro impregnaci a měření neprůhlednosti jsou také popsány výše.

Některé vzorky byly také testovány testem retence v testovacím archu pro určení odolnosti kongregátů vůči střihovému namáhání. Tento test spočívá ve vystavení směsi „vlákno + dávka + PAE rychlému míchání s prořezáváním směsi po jistou dobu bezprostředně před výrobou testovacího archu.

Příspěvek každého z obou jevů (retence a oddělovací účinek) k celkovému vzrůstu neprůhlednosti, měřený pro každý z testů, je detailně uveden v Tabulkách 1 a

2.

Tabulka 2 (viz dále) také ukazuje výsledky získané s kontrolní kompozicí 1 (TI). Ta byla připravena prostým ' smícháním oxidu křemičitého a TiO₂.

TABULKA

Φ i—1 0) a 0		rz V)	Ref.	CM CM +	CQ «gi 4-	+ 3, 9	c4 4*
a	o	<TJ <
	♦H
>
4-> CO	O\O	íO
>N		-P o	<£>	CO	cn	UQ	Γ-
c		c T3	LO	Γ*	CTi	σι	σ»
2		O	CQ	m	CQ	CQ	CQ
		X
		o		cq	Γ-	Γ*	CTi
		ϋ	4-1	K
			Φ	o	O	O	o
		<3	PS	4-	4-	4·	4-
				40	»—4	O	r-l
•P		φ	*P	«k	». ·		fc.
co		<1	Φ	O	ι-H	«—1	«—1
o			cC	+ ·	4- ·	4·	4-
c
Ti
Φ
•C
3
P
a				σ>	CO	Γ*	O
Φ		Q,	4-1			fc,
z			Φ	o	τ—1	r4	CM
			PS	4-	4-	+	4-
		Π3
		P o	r—1	O	cn	CO
		c			«»	«fc	CQ
		Ό	,—1	CM	CM	CM	cn
		ó	σ\	<T>	σ>	σν
		os
		Ή £		P	P	P	M
				<3	(0	(0	<0
		>	'Φ	>	>	>	>
		o	c
		N p	n	4	4	4	4
		>		O	O	o	o
		-P		XZ	Λ	C	£
		>		CQ	CQ	CQ	«—1
co
3 Λί		CN O	dP	dP	ctP	dP .	dP
0 CL,		•H ω	o	i—1	in	10	10
		Ό	ϊ—1	CN	m		m

<N .-q

O

CQ

E-t

Příjem pryskyřice (%)	106	105	130
Množství popela (%)	36, 5	41,5	39,5
Neprůhlednost (%)	UQ O CT*	91,8	LD σ> 00
Vytvrzování	žádné	1 hod. var	Prostá směs
CN O •H	0 %	10 %	10 %
Pokus č.	CD	Γ*	00

lit!

Aash = vzrůst množství popela vzniklého při nejlepší retenci TiO₂ během vytváření archu.

A_opa = Á_ret + A_spac = vzrůst celkové hodnoty neprůhlednosti

Á_ret = A_as’h * strmost = vzrůst hodnoty neprůhlednosti vzniklý v důsledku vzrůstu množství TiO₂ zadrženého v archu (lepší retence). ^r

Aspac = A_opa ~ A_ret = vzrůst hodnoty neprůhlednosti vzniklý v důsledku lepší disperze TiO₂ zadrženého v archu v díky oddělovacímu účinku agregátů oxidu křemičitého.

Výsledky testů 1 až 5 jasně ukazují, že použití smíšených minerálních kongregátů umožňuje nejenom, zlepšení retence (vyšší množství popela), ale také umožňuje zlepšit neprůhlednost zadrženého TiO₂, neboť- ve všech případech je vzrůst hodnoty neprůhlednosti (Ao_pa) vyšší než vzrůst hodnoty neprůhlednosti, který by normálně bylo možno očekávat vzhledem ke vzrůstu množství popela (Á_ret) ·

Naproti tomu porovnání výsledků kontrolního testu (TI) s výsledky testů 6 a 7 jasně odhaluje, že prostá směs, to jest směs, u které nebyla věnována obzvláštní pozornost velikosti pH a podmínkám vytvrzování, nevede k žádnému zlepšení neprůhlednosti.

Významný vzrůst příjmu pryskyřice naznačuje pórovitou a nehomogenní strukturu.

Co se týče vlivu množství oxidu křemičitého, je

- 28 možné si povšimnout, že testy prováděné s 5 a 10 % oxidu křemičitého byly zřetelně produktivnější než testy prováděné s 1% oxidu křemičitého.

Z toho vyplývá, že výsledky ukazují, že ve srovnání s obvyklým složením (TiO₂ bez oxidu křemičitého), použití smíšeného minerálního 5 a 10% oxidu křemičitého by mělo umožňovat dosažení vzrůstu neprůhlednosti z 0,6 na 0,9 bodů se stejným množstvím obsahu popela. Tento vzrůst odpovídá určení hodnoty neprůhlednosti, která byla naměřena pro test s nej lepším výsledkem.

Při použití kompozic podle předloženého vynálezu je také možno uvažovat o použití menšího množství TiO₂ při udržení stejné hodnoty neprůhlednosti ve srovnání s použitím obvyklých látek bez obsahu oxidu křemičitého, neboť smíšené minerální kompozice zlepšují množství popela a neprůhlednost. Možný zisk TiO₂ může být odhadnut zhodnocením vzrůstu množství popela odpovídající vzrůstu neprůhlednosti pro danou koncovou hodnotu. Tato hodnota, vyjádřená jako množství popela v testech bez oxidu křemičitého odpovídá procentu TiO₂, který může být uspořen při udržení stejné hodnoty neprůhlednosti jako v kontrolním testu. Za těchto podmínek použití smíšených minerálních kompozic obsahujících 10% oxidu křemičitého by mělo umožnit úsporu alespoň 7 až 10% TiO₂ a přitom udržet stejnou úroveň neprůhlednosti jako u běžného zpracování bez oxidu křemičitého.

Příklad 2

Používajíce test arch retence byla retenční ίο'./’,Ι - ' K.A'

schopnost produktu získaného podle předloženého vynálezu porovnána s obvyklými oxidy titanu.

Produkt A:, vyroben, podle předloženého vynálezu,

SiO₂ = 10%

Produkt B: vyroben podle, předloženého vynálezu,

SiO₂ = 15%

Produkt C	: TiO2, Rhoditan	RO18
Produkt D	: TiO2, Rhoditan	RL62
Výsledky	.testu „archu	pro	test	retence	j SOU'
uvedeny v Tabulce	3. Při poměru	PAE	rovném	0,8%, což je
standardní poměr v	této přihlášce,	přinášely	produkty	podle

předloženého vynálezu hodnoty retence, které bylý vyšší než u RL62 a stejné jako u RL18. To je způsobeno jejich aniontovými vlastnostmi, ale také konkrétní strukturou, získanou díky způsobu výroby podle předloženého vynálezu.

Při PAE 0% se samoudržovací charakter produktu stává zřejmý. I když produkty podle předloženého vynálezu j.sou více aniontové než RL18, vykazují zřetelně výraznější autoretenční charakter. To představuje jasný důkaz jejich zvláštní geometrické struktury, tvořené volnými kongregáty, které nejsou příliš husté a které prokazují, že retence zdaleka není výhradně výsledek elektrostatických interakcí mezi vlákny (přirozeně anionickými) a přidanými látkami.

TABULKA 3

Ref.	Množství PAE	(% za sucha/vlákna)
prod.	0	0,2	0,4	o > 00	1,2

• ·ι · ·• ·' · · ·· ·· · · · ·

	Hodnota retence
A	38	64	74	72	73
B	24	46	55	69	73
C	2,5	36	44	79	74
D	49	57	47	40	42

PŘÍKLAD 3

Určení vlivu fáze vytvrzování

a) Účinky vzhledem k retenci:

Odolnost vůči střihovému namáhání u jistých kompozic minerálních kongregátů uvedených v Přiklade 1 byla testována způsobem archu pro test retence.

Obr. 3 ukazuje změnu v retenci dávky pro různé kompozice jako funkci rychlosti míchání směsi celulóza/PAE/dávka před vytvářením vláknité vrstvy.

Je zřejmé, že retence smíšených minerálních kongregátů klesá s rostoucí rychlostí míchání. Zůstává však nepochybně vyšší .než retence u kompozic získaných bez přidání oxidu křemičitého. Je tedy možno usoudit, že smíšené minerální kongregáty jsou dostatečně odolné vůči střihovému namáhání, aby dosahovaly dobré retence v prvním průchodu.

Získané výsledky také ukazují, že:

- snížení doby vytvrzování ze 3 hodin na 1 hodinu má malý vliv na odolnost kongregátů.

- systém obsahující 10% oxidu křemičitého dosahuje lepší retenci než systém obsahující 5% oxidu křemičitého, bez ohledu na rychlost míchání. Tento výsledek potvrzuje, že je výhodné používat 10% oxid křemičitý.

b) Účinky vzhledem k neprůhlednosti

Bylo dokázáno, že není možné získat arch papíru dobré kvality se směsí RL62 SiO₂ při 10% SiO₂, pokud nepodstoupila krok vytvrzování.

Jakmile se celulóza a PAE přidají do mísící nádoby, nastává aglomerace a vytváření shluků.

Krok vytvrzování je tedy nutný krok pro vytvoření účinných smíšených minerálních kongregátů.

PŘÍKLAD 4

Účinek smíšených minerálních kongregátů podle předloženého vynálezu na bělost laminovaných archů papíru

Bělost laminovaných archů (měřena na bílém podkladu) byla měřena pro každý z testů. Výsledky jsou přehledně uvedeny v následující Tabulce 4. Měření bělosti byla prováděna podle stupnice CIE I* a* b* použitím spektrokolorimetru Datacolor Elrepho 2000®.

• · · · • ·

. & ÓéjŮÍJA- >

'·? - i»·- tíe di ·&,*• ·

Obecně je možné pozorovat, že použití kompozic podle předloženého vynálezu zlepšuje bělost laminovaného archu a to více, pokud se množství ...oxidu křemičitého zvyšuje. S 5 a 10% oxidu křemičitého byl naměřen zisk přibližně 0,2 bodů u L* a pokles u b* od 0,4 do 0,6 bodů. Tento pokles b* dává laminovanému archu výrazný modrý spodní tón, který zesiluje dojem bělosti.

Kromě zlepšování hodnot retence a neprůhlednosti daného udrženým T1O2 dochází tedy také ke zlepšení bělosti laminovaného archu.

PŘÍKLAD 5

Příprava kompozic smíšených minerálních kongregátů v práškové formě

V tomto příklad se heterokoagulace provádí postupem podle procedury popsané v Příkladu 1. Po ukončení kroku vytvrzování (1 hodina při teplotě 90 °C) se produkt suší v tenké vrstvě (15 hodin v sušičce při teplotě 150 °C). Získaný produkt se rozdělí do dvou částí. Jedna se použije tak jak byla připravena, zatímco druhá se rozemele proudem vzduchu (mikronizace).

Oba tyto produkty podstoupily test neprůhlednosti. Byly použity na celulózová vlákna po vytvoření kaše s obsahem 40% suchého extraktu. Produkty potom byly porovnána s kontrolním produktem: Rhoditan RL62 oxid titaničitý ve formě kaše 40%. Složení použité v tomto příklad bylo: Celulózová vlákna: 100 částí (15 g)

Zneprůhledňujicí pigment: 100 částí (15 g)

- 34 Pryskyřice PAE: 0,8% za sucha/vlákna

Pro kontrolní produkt bylo použito 15 g.RL62 TiO₂. U produktů podle předloženého vynálezu bylo použito . 15 g kombinace TiO₂ + SiO₂.

Zbytek postupu byl stejný, jako by.l popsán u testu Hodnota neprůhlednosti.

Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 5.

Tyto výsledky jasně demonstruje, že produkty vyrobené podle předloženého vynálezu a podrobené jednoduchému sušení (Test 2) nejsou lepší než standardní produkt (Pokus 1). Naopak po kroku mikronizace (Test 3) produkt svoji schopnost pro zlepšení Dává totiž arch papíru, který po provedení laminace dosahuje hodnoty neprůhlednosti o 2,4 body vyšší než je tomu u laminovaného .papíru vytvořeného s pomocí referenčního produktu Rhoditan RL62 se . zcela srovnatelným obsahem TiO₂ v archu.

ukazuje týž neprůhlednosti

Claims (32)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přípravy kompozice na bázi TiO₂ pro použití jako zneprůhledňující činidlo, vyznačující se tím, že zahrnuje následující kroky vodná disperze s alespoň jedním anorganickým oddělovacím činidlem se přimísí do vodné disperze TiO₂, přičemž míšení obou disperzí se provádí za míchání a při pH mezi izoelektrickými body TiO₂ a oddělovacího činidla a zvoleném tak, že TiO₂ a oddělovací činidlo mají opačné dostatečně odlišné povrchové náboje pro důsledku působení elektrostatických minerálních kongregátů, ve kterých globálně, odděleny jedna od druhé částicemi a/nebo agregáty oddělovacího činidla;

   a uspořádání v sil do smíšených částice TiO₂ jsou

   - v případě potřeby se hodnota pH udržuje na úrovni stanovené v kroku 1;

   - výsledná vodná disperze smíšených minerálních kongregátů se vytvrzuje za teploty dostatečné pro posílení pevnosti vazeb ustavených .mezi částicemi TiO₂ a částicemi a/nebo agregáty oddělovacího činidla;

   kompozice se odebere ve formě vodné disperze smíšených minerálních kongregátů, a

   - kompozice může být popřípadě převedena do suché formy.

   ' Síeř37 ·Μ·
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že použitý oxid titaničitý je rutilový TiO₂.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že použitý oxid titaničitý je rutilový TiO₂ pigmentační velikosti.
4. 4. Způsob podle nároku 1, 2, nebo 3, vyznačující se tím, že TiO₂ je pokryt minerální povrchovou vrstvou.
5. 5. Způsob podle nůjsoku 4, s& ^m, že povrchová vrstva obsahuje alespoň jednu sloučeninu zvolenou ze souboru, zahrnujícího oxid hlinitý, oxid křemičitý, oxid zirkoničitý, oxid fosforečný, oxid céritý, oxid zinečnatý, oxid titaničitý a jejich směsi.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že vodná disperze TiO₂ obsahuje přibližně 5 až 80 % hmot. TiO₂.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že vodná disperze TiO₂ obsahuje přibližně 5 až 40 % hmot. TiO₂.
8. 8. Způsob vyznačující se tím, zvoleno ze souboru, podle jednoho z nároků '1 až 7, že anorganické oddělovací činidlo je zahrnujícího oxidy křemíku, titanu, zirkonia, zinku, hořčíku, hliníku, yttria, antimonu, céru a cínu; sírany baria a vápníku; sirník zinečnatý; uhličitany zinku, vápníku, hořčíku, olova a smíšené uhličitany kovů; fosforečnany hliníku, vápníku, hořčíku, zinku, céru a smíšené fosforečnany kovů; titaničitany hořčíku, vápníku, ř' hliníku a smíšené titaničitany kovů; fluoridy hořčíku a vápníku; křemičitany zinku, zirkonia, vápníku, baria, hořčíku, smíšené křemičitany alkalických zemin a křemičitých minerálních látek; hlinito-křemičitany alkalických kovů a alkalických zemin; šťavelany vápníku, zinku, hořčíku, hliníku a smíšené šťavelany kovů; hlinitany zinku, vápníku, hořčíku a alkalických zemin; hydroxid hlinitý a jejich směsi.
9. 9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až. 8, vyznačující se tím, že anorganické oddělovací činidlo je zvoleno ze souboru, zahrnujícího oxidy křemíku, zirkonia, hliníku, antimonu, céru a cínu a jejich směsi.
10. 10. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že anorganické oddělovací činidlo je použito v množství přibližně 1 až 40 % hmot. vzhledem k hmotnosti TiO₂.
11. 11. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že anorganické oddělovací činidlo je použito v množství přibližně 5 až 15% hmot. vzhledem k hmotnosti TiO₂.
12. 12. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že TiO₂ je kat iontový pigmentační rutilový TiO₂.
13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že anorganické oddělovací činidlo je oxid křemičitý, oxid hlinitý, křemičito-hlinitan nebo jejich směs.

    ¢4.¼ -J&iÁeí *
14. 14. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že anorganické oddělovací činidlo je oxid křemičitý a TiO₂ je kationtový pigmentační rutilový TiO₂.
15. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že oxid křemičitý má specifický povrch v rozmezí mezi přibližně 20 a 300 m²/g.
16. 16. Způsob podle nároků 14 nebo 15, ' vyznačující se tím, že oxid křemičitý je přítomen ve formě agregátů o velikosti přibližně 0,5 až 10 pm.
17. 17. Způsob podle jednoho z nároků 14 až 16, vyznačující se tím, že oxid křemičitý ’je vytvořen in sítu acidifikací roztoku křemičitanů.
18. 18. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že pH se upraví po in šitu precipitaci oxidu křemičitého na hodnotu příznivou pro projevy elektrostatických sil mezi TiO₂ a takto vytvořeným oxidem křemičitým.
19. 19. Způsob podle jednoho z nároků 14 až 17, vyznačující se tím, že obě vodné disperze se vloží při pH o hodnotě 5,5.
20. 20. Způsob podle jednoho z nároků 14 až 19, vyznačující se tím, že oxid křemičitý je použit v množství přibližně 5 až 15 % hmot. vzhledem k hmotnosti TiO₂.

    •>..4 % Λ
21. 21. Způsob podle jednoho z nároků 14 až 20; vyznačující se tím, že krok vytvrzování se provádí při teplotě mezi 60 °C a 100 °C po alespoň 30 minut.
22. 22. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 21, vyznačující se tím, že smíšené minerální kongregáty, získané v . prvním nebo druhém kroku podstoupí ošetření povrchu minerální látkou.
23. 23.. Způsob podle nároku 22, vyznačující se tím, že povrchová minerální vrstva představuje přibližně .16 % hmot. nebo méně vzhledem k celkové hmotnosti ošetřených smíšených minerálních kongregátů.
24. 24. Kompozice na bázi TiO₂ vyrobená způsobem podle kteréhokoli z nároků 1 až 23.
25. 25. Kompozice na bázi TiO₂ a SiO₂ vyznačující se tím, že částice TiO₂ a SiO₂ jsou uspořádány ve formě smíšených minerálních kongregátů na bázi TiO₂ a SiO₂, ve kterých částice TiO₂ jsou globálně navzájem odděleny agregáty oxidu křemičitého.
26. 26. Kompozice podle nároku 25, vyznačující se tím, že oxid křemičitý je přítomen v množství přibližně 5 až 15 % hmot. vzhledem k hmotnosti TiO₂.
27. 27. Kompozice podle nároku 25 nebo 26, vyznačující se tím, že TiO₂ je kationtový pigmentační rutilový TiO₂.
28. 28. Kompozice podle jednoho z nároků 25 až 27, »

    «· ·· vyznačující se tím, že oxid křemičitý má specifický povrch v rozmezí mezi přibližně 20 a 300 m²/g a/nebo je přítomen ve formě agregátů o velikosti přibližně 0,5 až 10 μιη.
29. 29. Kompozice podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že smíšené minerální kongregáty na bázi TiO₂ a SiO₂ jsou pokryty minerální povrchovou vrstvou.
30. 30. Kompozice podle nároku 29, vyznačující se tím, že uvedená minerální povrchová vrstva představuje přibližně 16 % hmot. nebo méně vzhledem k celkové hmotnosti smíšených minerálních kongregátů.
31. 31. Použití kompozice získané podle jednoho z nároků 1 až 23 nebo kompozice podle jednoho z nároků 24 až 30 jako zneprůhledňujícího činidlo.
32. 32. Použití podle nároku 31 v průmyslu papíru, plastů a barviv.