CZ20004054A3 - Kalcinované kaolinové pigmenty s nízkou abrazivností a způsob usnadnění filtrace - Google Patents

Kalcinované kaolinové pigmenty s nízkou abrazivností a způsob usnadnění filtrace Download PDF

Info

Publication number
CZ20004054A3
CZ20004054A3 CZ20004054A CZ20004054A CZ20004054A3 CZ 20004054 A3 CZ20004054 A3 CZ 20004054A3 CZ 20004054 A CZ20004054 A CZ 20004054A CZ 20004054 A CZ20004054 A CZ 20004054A CZ 20004054 A3 CZ20004054 A3 CZ 20004054A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
silica
kaolin
pigment
calcined
calcined kaolin
Prior art date
Application number
CZ20004054A
Other languages
English (en)
Inventor
Joseph H. Wu
Michael G. Londo
Mitchell J. Willis
Rene S. Guermonprez
Tracey A. Burbank
Original Assignee
Engelhard Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Engelhard Corporation filed Critical Engelhard Corporation
Publication of CZ20004054A3 publication Critical patent/CZ20004054A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40Compounds of aluminium
    • C09C1/42Clays
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/02Amorphous compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

Kalcinované kaolinové pigmenty s nízkou abrazivností a způsob usnadnění filtrace
Oblast techniky
Vynález se týká nových kal cínovaných pigmentů vyznačujících se jedinečnou kombinací mimořádně nízké abrazivností spolu s vysokou brilancí a výhodně s kryvostí stejnou, jaké se dosahuje prvotřídními běžnými ka1cinovanými kaolinovými pigmenty, které nesají nízkou abrazivnost pigmentů podle vynálezu. Vynález se týká také způsobu výroby takových pigmentů, při které se podrobují plně kalcinované pigmenty a obzvláště poměrně jemné plně kalcinované pigmenty zásaditému loužení, které selektivně vylouží oxid křemičitý z kalcínovaných pigmentů, čímž se sníží jejich abrazivnost.
Dosavadní stav techniky
Kalcinované kaolinové pigmenty se používají po několik desetiletí v řadě průmyslových aplikací, jako jsou povlékání a plnění papíru, nátěrové hmoty a plasty. V těchto aplikacích dodávají konečným produktům řadu žádoucích vlastností: forilaňčí, opacitu (neprůhlednost) pevnost (v plastech), tření (v papíru) . Povlékání a plnění papíru vyžaduje téměř výhradně jemné plně kalcinované kaolinové pigmenty, jako je pigment s 93% brilancí ANSILEXR (společnost Engelhard Corporation). Americký patentový spis číslo 3 586 523 (Fanselow a kol.) popisuje například výrobu takových pigmentů z ultrajemných terciárních tvrdých kaolinů. Vzhledem k vysoké brilancí a k vlastnostem rozptylujícím světlo těchto jemných plně kalcinovaných kaolinových pigmentů, je jejich prvořadou funkcí v papírenských aplikacích zajišťovat opacitu a brilancí, často jako náhrada značně dražších pigmentů na bázi oxidu titaničitého, kterých může být také použito ke zlepšení těchto funkčních vlastností., .í .:
: :
• ·
Ačkoli jsou tyto plně kalcinované kaolinové pigmenty, získané kalcinací ultrajemných tvrdých kaolinů, méně abrazivní neš jiné kalcinované kaolinové pigmenty, jsou poměrně abrazivní ve srovnání s dostupnými nekaleiovánými kaolinovými pigmenty. Například běžné kalcinované kaolinové pigmenty, tak zvané s nízkou abrazivností“, jako je ANSILEXR, mají zpravidla Einlehnerovu hodnotu abrazivnosti přibližně 20, což se prakticky projevuje ve zvýšeném opotřebení sít (drátů) k vytváření rouna papírenských strojů, v otupování podélných nůžek papíru, v opotřebení potiskovacích desek přicházejících do styku s povlečeným papírem obsahujícím jemné kalcinované pigmenty v povlékacím nátěru a ve všeobecně opotřebení veškerých povrchů přicházejících do styku s těmito pigmenty.
Plně kalcinovaný kaolin má obecně značně vyšší abrazivnost než kaolin v hydratované formě. V pigmentovém a papírenském průmyslu se obecně používá dvou testů aforazivnosti, Einlehnerova a Heedleova testu abrazivnosti. Einlehnerova abrazivnost plně ka1cinovaného kaolinu je obvykle přibližně 20 mg/ 1OO 000 otáček a Seedlova abrazivnost je přibližně 1000 jug. U hydratovaných kaolinů je Einlehnerova abrazivnost přibližně 5 mg/100 000 otáček a Needlova abrazivnost je přibližně 200 jig.
Jedním způsobem výroby kalcínovaného kaolinu s nízkou abrazivností je řízení jemnosti surové hlinky před kalcinací. Například navrhuje McConnel a kol. (americký patentový spis číslo 4 381948) zavážené do pražící pece obzvlášť jemné surové hlinky (hmotnostně 100 % částic menších než 1 μι). Tvrdé hlinky typu použitého ve shora uvedeném Fanselowě návrhu jsou použity v objasňujících příkladech.
Americký patentový spis číslo 5 022 924 se týká způsobu snižování abrazivnosti kalcinované hlinky. Způsob spočívá ve směšování hlinky před kalicínací s jemně rozptýleným oxidem křemičitým.
• · a ::
··
Ačkoli byly navrhovány četné způsoby pro snížení abrazivnosti kalcinovaného kaolinu, byla obecně výsledkem návrhů ztráta bri laňce nebo jiných žádoucích vlastností pigmentu, je proto žádoucí vyvinout způsob účinného zpracování plně kalcinovaného kaolínu ke snížení jeho abrazivnosti, při zachování brilaňce a kryvosti při použití v průmyslu papíru, nátěrových hmot a plastů.
Je známo, že po plné kalcinaci hydratovaných aluminosi1ikátů kaolinové hlinky, může být oxid křemičitý snadno vytoužen roztokem hydroxidu sodného s minimálním odstraněním oxidu hlinitého (americký patentový spis číslo 2 939764, Schoenfelder a kol. ) . V Schonfelderově návrhu jsou uvedeny hodnoty dokládající působení kaleinace kaolinové hlinky při různých teplotách na rozpustnost oxidu hlinitého a oxidu křemičitého v přibližně 5 až 40% roztocích hydroxidu sodného. Tato čísla naznačují, že silnými zásaditými roztoky je možno vyloužit hmotnostně až přibližně 80 % obsahu oxidu křemičitého z vysoce čistého kaolinu, jestliže byl kaolin předem kalcinován při teplotě přibližně 1000 C.
Podstata vynálezu
Způsob snižování abrazivnosti kalcinovaného kaolinového pigmentu obsahujícího oxid křemičitý, spočívá podle vynálezu v tom, že se vyluhuje hmotnostně méně než 40 % oxidu křemičitého z pigmentu.
Vynález se týká také způsobu usnadnění filtrace dilatentního materiálu spočívajícího v následujících stupních:
a) opatření dilatentního materiálu,
b) přimíšení porézního minerálu s velikostí pórů až 10 nm a s povrchem 200 až 1000 m2/g, vztaženo na dilatentní materiál,
c) filtrování směsi dilatentního/porézního minerálu k odstranění kapaliny z filtračního koláče.
.1
Vynález se dále týká složení filtračního koláče získaného způsobem usnadněné f i 1trace.
Kalcinovaná hlinka s nízkou abrazivností
Způsobem podle vynálezu se abrazivnost kalcínovaného kaolinu snižuje řízeným vyluhováním oxidu křemičitého z kaolinu vodným roztokem zásady. Obecně platí, že čím více oxidu křemičitého se vylouží z kalcinovaného kaolinu, tím větší je snížení abrazivností. Vynález se týká způsobu snižování abrazivnosti kalcinovaného kaolinu, stejně jako kalcinovaného kaolin se sn iženou abraz i vnost i.
Při provádění pokusů s účinností vyluhování oxidu křemičitého z obchodně dostupných plně kalcinovaných kaolinových pigmentů ke snížení abrazivností se zjistilo, že výsledkem takového loužení může být větší ztráta opacity. Bez snahy omezovat vynález na jakoukoliv teorií se má zato, že ztrátu opacity kausticky loušeného plně kalcinovaného pigmentu je mošno přičítat snížení jeho indexu odrazívosti“ (reflective index), který pochází ze ztráty oxidu křemičitého. Při odstraňování oxidu křemičitého vznikají póry. Index odrazivosti vzduchu je menší než index odrazivosti oxidu křemičitého.
Jiným účinkem zásaditého loužení je snížení velikosti částic louženého pigmentu. Velikost částic louženého kalcinovaného pigmentu je obecně menší než velikost částic nelouženého pigmentu. Cím větší vyloužení pigmentu, tím větší snížení velikosti jeho částic.
Obecně se mohou hydratované zaváděné částice kalcinovaného kaolinového pigmentu dobře dispergovat ve vodné suspensí. Avšak každá částice plně kalcinovaného kaolinového pigmentu (loužená nebo neloužená) je agregátem četných jednotlivých částic, které jsou kalcínovanou verzí hydratovaných zavádě·» *· · · ·« ♦·
•. · · · · ♦ · ·> · » · '# K·· · 4 · · * * «1 · · · · « · o · · » · • · · -a · · <··»'
9.9 «« ··· ·· 99 9.9 ných částic a agregáty kalcinovaného kaolinového pigmentu se obtížně rozbíjejí. Není proto možno dispergovat kalcinovaný kaolin na jednotlivé primární částice. Když je oxid křemičitý vyluván, ztrácí se část klihu“, který drží agregáty a agregáty se rozlámou na menší kousky a odpovídající velikost částic vylouženého plně kalcinovaného kaolinového pigmentu se zmenší. Zmenšení velikosti částic se tudíž nepovažuje za přímou příčinu ztráty opacity.
Při způsobu podle vynálezu je kalcinovaný kaolin dispergován nebo suspendován ve vodném zásaditém roztoku, zpravidla ve vodném roztoku hydroxidu sodného. Jiných zásad, jako hydroxidu draselného může být také použito. Oxid křemičitý (hlavně amorfní) se vyluhuje z kaolinu rozpuštěním do zásaditého roztoku a tím se vytvoří natriumsi1ikátový matečný louh. Podmínky loužení je možno ovlivňovat řízením teploty, koncentrace zásady a doby loužení. Stupeň loužení ovlivňuje abrazi, velikost částic, povrch a rozptyl světla. Například silnější loužení vede obecně k nižší abrazi, k menší velikosti částic, k většímu povrchu a k většímu účinku na rozptyl světla. Řízením stupně loužení je možno vyrábět kalcinované pigmenty s požadovanou vyvážeností vlastností, jako je nízká abraze a dobrý rozptyl světla.
Je důležité, aby vyluhování oxidu křemičitého z kalcinované hlinky bylo řízeno a nepokračovalo do míry, která je příliš závažná. Pojem závažná“ má popisovat míru nebo stav loužení, kdy optické vlastnosti (většinou hlavně opacita) vyloužené kalcinované hlinky dosáhnou malé komerční hodnoty. Je proto žádoucí, aby se z kalcinované hlinky vyloužílo hmotnostně měně než 40, s výhodou méně než 25 a nejvýhodněji 8 až 12 % oxidu křemičitého.
Stupeň vyloužení závisí na četných faktorech, jako jsou doba loužení, ·'···' · · » , · · «· ··· ··· ♦· ··
- porosita hlinky před loušením,
- koncentrace louhujícího roztoku,
- teplota loužení a
- procento pevných látek hlinky v loužicí suspensi.
Pracovníkům v oboru je zřejmé, že k dosažení žádoucího množství oxidu křemičitého, který má být z kalcínované hlinky odstraněn, lze nastavit různou kombinaci uvedených parametrů.
K provádění řízeného loužení oxidu křemičitého je však žádoucí použít nižších koncentraci zásaditého roztoku, například hmotnostně 10% roztoku hydroxidu sodného, s výhodou méně než 10% a nejvýhodněji méně než 5% roztoku hydroxidu sodného. Použitím nižších koncentrací louhovacího roztoku, je možno zabráni t- závažnému odstranění oxidu křemičitého a žádané odstranění oxidu křemičitého je snáze řízeno.
Výhodná technika loužení podle vynálezu je následující: Připraví se roztok hydroxidu sodného s požadovanou koncentrací, Pokud loužení probíhá za teploty vyšší než je teplota okolí, může se zásaditý roztok zahřát před přidáním kaolinu, po jeho přidání nebo před i po přidání. Výhodným kaolinem je tvrdý kaolin popsaný v citovaném patentován spise (Fanselow). Použít lze však také vhodných měkkých kaolinů. Disperse se pak udržuje na teplotě po žádanou dobu k loužení. Je žádoucí udržovat částice rovnoměrně dispergované pomocí míchadel, jako je míchací lopatka. Matečný louh (natriumsi1ikátový roztok) se pak od kaolinu oddělí děkantací nebo filtrací s následným prosytím. Je-li disperse konečným žádaným produktem, proces se ukončí. Je-li žádán suchý produkt; disperse se zfiltruje a pevná látka se vysuší a převede na prášek způsoby známými v oboru
Vynález se také týká zlepšování optických vlastností touženého kalcínovaného produktu optimalizací rozdělení částic hydratované suroviny zaváděné do pražící pece a řízením parametrů loužicího procesu, jak objasňují příklady.
• · · · φ • · ·' · ·· ·.»
Opacita louženého kalcinovaného kaolinu se zlepšuje zmenšováním průměrné velikosti částic použité hydratované kao1 inové suroviny k vytváření kalcinovaného produktu. To je překvapující, jelikož je známo, že loušení způsobuje zmenšování částic pigmentu. Očekával by se požadavek na přivádění větších částic ke kompenzování redukce velikosti částic. Jednalo se však o příčinách ztráty opacity a přičítala se snížení indexu odrazivosti. Snížení velikosti částic louženého produktu nesouvisí se ztrátou opacity.
Jak opacita, tak brilaňce kacinovaného kaolinového pigmentu mohou být významně zlepšeny snížením velikosti hydratovaného zaváděného kaolinu obzvláště vyloučením hrubého ocasu suroviny. Tedy i se ztrátou opacity může loužený (zlepšený) kalcinovaný pigment vykazovat opacitu stejnou nebo lepší než standardní neloužený kalcinovaný kaolin. Optimalizací velikosti hydratované suroviny, můžeme napřed zvětšit opacitu (a brilanci) kalcinovaného kaolinu, přičemž tyto přírůstky kompenzují ztrátu opacity způsobenou loužením.
Jedním způsobem jak zmenšit velikost částic hydratované suroviny do kalei načniho procesu je odstředění suroviny k odstranění hrubších částic z jemnějších částic k získání suroviny s větším hmotnostním podílem jemnějších částic. Pro účele vynálezu byl produkt analyzován na procento částic menších než 1 ym ekvivalent průměru koule (ESD), vyjádřený jako hmotnostní % <1 ym. Byly připraveny vzorky s jmenovitými velikostmi částic hmotnostně 80 % <1 ym (nejhrubší), 85 % <1 ym a 90 % <lym. Pro plnění papíru byly testovány loužené a neloužené kalcínované produkty. Bylo zjištěno, že loužený vzorek s nízkou abrazí má sníženou Needlovu abrazivnost o 30 % ve srovnání s neodstředěným, nelouženým vzorkem, při zlepšení brilaňce o + O,7 bodu a opacity o + 0,9 bodu.
• · « · · • · · · • · ·
·· · <••4·
Usnadnění filtrace
Vynález se týká také zlepšeného způsobu filtrace loužené kalcinované hlinky podle vynálezu.
Zjistilo se, že se kalcinovaná hlinka podle vynálezu chová jako dilatentní materiál. Pojem dilatentní zde charakterizuje materiály, které vykazují vzhed pevného stavu za smykových podmínek a vzhled fluida za nízkých nebo nesmykových podmínek.
Problém dilatentních materiálů se vyskytuje při filtraci na rotačním filtru. Při filtraci na rotačním filtru se aplikuje vakuum na vnitřní straně perforovaného bubnu. Buben rotuje v kádi filtrovaného materiálu. Vakuum přisává materiál k bubnu a odstraňuje vodu a ostatní šupernatantní materiály. Zfiltrovaný materiál (filtrační koláč) se pak z bubnu sejme vyřazením vakua a následně se odejme válcem (studeným válcem). Zfiltrovaný materiál na studeném válci se seškrabuje lopatkou a nechá se odpadávat do kádě, která se dopravuje k dalšímu zpracování šnekem.
Při snaze filtrovat dilatentní materiál na rotačním filtru však materiál, ulpělý na bubnu, rotuje v pastovitém stavu s odstraněním málo nebo žádné vody nebo filtrátu. Když se vakuum zruší, transformuje se dilatentní materiál na tekutou' fázi vzhledem k nízkému nebo žádnému smyku. Tak nedochází v podstatě k žádnému filtrování a materiál stéká z bubnu nikdy ne pře vedený na studený válec k sejmutí pevných část.ic.
Zjistilo se, že použitím porézního minerálu, jako je zeolit, se dosáhne přijatelných rychlostí filtrace dilatentního materiálu.
• 4' 9 · 9.
Porézní minerál
Porézní minerály vhodné podle vynálezu se vyznačují velikostí pórů 10 nm, s výhodou menší než 4 nm, nejvýhodněji menší než 1 nm a s povrchem BET 200 až 1000 m2/g, s výhodou 200 až SOO m2/g, nejvýhodněji 400 až 800 m2/g. Žádoucí je rovnoměrná porozita minerálů.
Příklady těchto minerálů přírodních nebo připravených synteticky jsou zeolity, porézní oxid křemíku, (včetně sublimovaného, sráženého, aerogelů nebo hydrogelů), oxid hlinitý, uhličitan vápenatý, montmorillonit hektorit), attapulgit, halloysit, (například bentonit nebo vermikulit, křemelína, anty, mastek, a1uminos i 1 ikát, kalei ums iT i kat< magnesiuasi1 ikát, bariumsulfát, kalciumsulfát, oxid zinečnatý a zirkoniová sůl. Nejvýhodnější jsou zeolity.
Jako přírodní zeolity se příkladně uvádějí mordenit, clinoptilollit, ferrierit, dachiardit, chabazit, erionit a faujaz i t.
Jako vhodné syntetické zeolity se příkladně, bez záměru na jakomkoliv omezení, uvádějí krystalické typy syntetického faujazítu, například zeolity X a Y, i zeolity A, L, P, Beta, syntetický mordenit a ferrierit, ZSM-5 a MCM-22. Mesoporézní silikáty s většími póry, jako je MCM-42 a odvožené fáze, stejně jako další rodiny molekulárních sít, jako jsou aluminofosfáty a titanosi1ikáty jsou rovněž vhodnými fázemi. Obzvláště výhodným zeolitem je kterýkoli člen rodiny faujazítu. Je zřejmé, že tyto zeolity mohou zahrnovat demetalované zeolity, které mají významný objem pórů ve středním rozsahu, tedy 2 až 50 nm.
Syntetické zeolity se připravují obvykle v sodné formě, tedy se sodným kationtem v těsné blízkosti ke každému čtyřstě10 '4 e nu hliníku a vyrovnávajíc! jeho náboj. Řada hlavních zeolítú
byla uvedena. Tyto typy zeolítůy se liší svou krystalografickou strukturou i složením. V závislosti na krystalické struktuře mají zeoli ty různé velikosti pórů. Tyto zeolitové póry, které jsou rovnoměrně rozděleny v celé struktuře, je třeba odlišovat od jiných nezeolitických makropórů, které se mohou vyskytovat v určitých částicích. Příklady přibližných průměrů pórů zahrnují chabazit (0,38 nm) , zeolit A (0,41 nm), ZSM-5 (0,51-0,56 nm) a zeol i t Y (0,74 na) .
Složení zeolitů se může měnit v závislosti na počtu čtyřstěnných míst, která zaujímá hliník oproti křemíku. Toto složení se vyjadřuje obvykle poměrem oxid křemičitý(/oxid hlinitý’’ (S1O2/AI2O3). Například zeolity X a Y jsou oba syntetickými analogy minerálu faujazit avšak s rozdílným složení, jak dále uvedeno:
Zeolit X SÍO2/AI2O3 = 2,0-3,0
Zeolit Y SÍO2/AI2O3 = 3,0-6,0
Ostatní zeolity, jako ZSM-5, mají značně vyšší poměry
S1O2/AI2O3.
Výhodným zeolitem je syntetický zeolit typu Y se struktuturou faubrilancii tu. Zeolitů typu Y syntetizovaného jakýmkoli způsobem může být použito bez omezení. Typické vlastnosti zeolitů typu Y použitého podle vynálezu je toto:
S i O2/A12O3 obsah Na20 povrch BET
4,5-5,5
12-14% (těkavá volná báze) 400-800 m2/g velikost částic 1-10 μι obrazec XRD typický pro struktury faujasítového typu.
Množství přidaného porézního materiálu závisí na povaze dilatentního materiálu určeného k filtraci a na povaze porézního materiálu. Pracovníci v oboru snadno určí účinné množství přidávaného porézního materiálu. V případě zeolitů s čás11 e« ee ft · · • · · · · • · · β · » ticeai o velikosti 1 až 5 mikrometrů bude mít přísada hmotnostně 1 až 40, s výhodou 5 až 20 % zeolitu přiměřený účinek na filtraci. V případě zásaditě loušené kalcínované hlinky, ze které bylo odstraněno hmotnostně 20 % oxidu křemičitého způsobí účinnou filtraci hmotnostní množství 80 dílů loušené kalcinované hlinky na 20 dílů zeolitu sodného typu Y, jak dolkládá příklad 2.
Vynález objasňují, nijak však neomezují následující příklady praktického provedení. Procenta a díly jsou míněny vždy hmotnostně, pokud není uvedeno jinak.
Příklady provedeni vynálezu
Příklad 1
Tento příklad dokládá zlepšené optické vlastnosti získané řízením rozdělení velikosti částic hydratovaného kaolinu zaváděného do procesu a ostatních parametrů loušení. Způsob sestává z těchto stupňů:
A. příprava zlomkové zavážky,
B. předběžné převedení rozprašovacím ztpůsobem sušené zavážky na prášek vzduchovým nárazovým desintegrátorem,
C. kaleinace v muflové peci,
D. loušení roztokem hydroxidu sodného při různých koncentraβ cích po dobu dvou hodin pří teplotě 82 Ca
E. promytí, filtrace, sušení a dodatečná desintegrace v mlýnu tlikro-Pul ver i zerR se sítem o průměru kruhových otvorů 0,762 mm.
Jako standardní kaleinačni zavážky pro přípravu zlomkové zavážky se zpravidla používá vodné kaolinové zavážky pro výrobu kalcinovaného kaolinového pigmentu ANSILEX 93R. Standardní zavážka s 57,8 % pevné hmoty se odstřeďuje 10 minut při 1000 otáčkách za minutu k získání suroviny, jejíž 92 % částic je • β • φ φ φφφ φφ φφ • φ φ 4 φ · φ « • · · 4
Φ Φ Φ 4 • Φ φφ menších než 1 ym (označováno jako 90% zavážka). Tatáž standardní zavážka se odstřeďuje 5 minut při 1000 otáčkách za minutu k získání zavážené suroviny, jejíž 86 % částic je menších než 1 ym (označováno jako 85% zavážka). Jiný vzorek téže zavážky se odstřeďuje 30 sekund při 1000 otáčkách za minutu k získání zavážené suroviny, jejíž 79 % částic je menších než 1 ym (označováno jako 80% zavážka). Úplný soubor rozdělení velikosti částic standardní zavážky, 90%, 85% a 80% je uveden dále na základě měření sedimentací za použití analyzátoru velikosti částic SÉDIGRAPH*.
Kumulativní hmotnostní % velikosti částic jemnějších než uvedeno
Velikost částic (průměr) Standard 90% 85% 80%
1 , o 71,9 92, 0 85, 8 79, 2
0, 5 60, 5 79, 9 72, 1 67, 2
0, 4 53, 9 72, 7 64, 5 59, 8
O, 3 43,7 61,1 52, 9 48,8
O, 25 37, 6 53, 3 45, 6 42, 1
O, 20 30, 2 43, 7 36, 8 34, 1
0, 18 26, 4 39, 0 32, 7 30, 6
Všechny tři zavážky se magneticky zpracují ve standardní magnetické jednotce při 25 t/hodinu.
Vzorky se vysuší rozprašováním a předběžně se desintegruj í na prášek v zařízení TROŠT TS Air Impact Pulveriser při tlaku 552 kPa. Práškovitá zavážka se kalčinuje,v muflové peci
O po dobu 40 minut při teplotě 1096 C.
β
Loužení probíhá při teplotě 82 C dvě hodiny ve 2,7% roztocích hydroxidu sodného. Loužením 2,7% roztokem Hydroxidu sodného dojde ke hmotnostní ztrátě 12,2 % oxidu křemičitého v 90% zavážce, 8,4% ztrátě v 85% zavážce a 8,2% ztrátě v 80% zavážce. Loužené a neloužené vzorky tří kalcínovaných produktů se zkoumají ve studii plnění papíru spolu se vzorkem neodstředěné kalcinované standardní žavážky. Testy probíhají na vzorcích normalizovaných na 4% obsah minerálů a výsledky jsou uvedeny v tabulce I. U každého vzorku znamená L loužený a U“ ne1oužený.
Tabulka I
Vzorek Bri laňce* 1 Opacita2 Abraze3
prázdný 84, 9 ' ' 74, 4 58
λ r-» Λ Λ «—« t
sta.-u 50 , f eu, as O^O
80%-U 86, 4 79, 8 568
80%-L 86, 7 79, 6 374
85%-U 87, 5 81,7 564
85%-L 87, 6 81,3 362
90%-U 87 , 5 82, 2 614
90%-L 86, 4 . 80, 2 258
Poznámky = 1 Brilance stanovená způsobem TAPPI T-452-0M-92 měřená zařízením Tachidyne Brightness Tester Model S-4.
2 Opacita stanovená způsobem TAPPI T-45-0M-91 měřená zařízením Tachidyne Opacity Tester Model BNL-2.
3 Abrase stanovená měřením ztráty hmotnosti standardní bronzové jehlice jako výsledek 10 000 průniků vzorku, navršených papírů 600 g/m2.
Výsledky ukazují mírně chudší opacitu (0,2 až 0,4 bodů) u toužených pigmentů ve srovnání s netouženými pigmenty při 80%
• 9 · 9 a 85% zavážce. 90% zavážka měla nižší bri lanoi a opacitu ve srovnání s nelouěenou kontrolou, asi vlivem větší ztráty oxidu křemičitého (12% ztráta oproti 8% ztrátě pro 80% a 85% zavážku). Avšak neloušené 85% a 90% zavášky měly obě zlepšenou brilanci a opacitu ve srovnání s neloušeným standardem. Vzorek 85% loužené zavášky měl nejenom sníženou abrasi ve srovnání s neloušeným standardním vzorkem, ale měl také významně zlepšenou brilanci a opacitu.
Příklad 2
Tento příklad dokládá neobyčejnou filtrační přednost podle vynálezu. ' - - . ·
Vzorek CONTROL se připraví ze 30 % pevných částic kale inovaně suspendované hlinky loužené jednu hodinu v 15% roztoku o
hydroxidu sodného při teplotě 60 C (s výslednou 20% ztrátou oxidu křemičitého). Do části CONTROL se přidá 20 dílů zeolit nati um Y typu (COMPARATIVE) v množství k udržení 30% suspenze pevných částic. Oba vzorky CONTROL a COMPARATIVE při 30 % pev-
ných částic se udržují vakuem 118503,7 Pa. před filtrací na Buchnerově filtru
Tabulka II Mater í ál Doba 40 %
k dosažen í pevných částic % nárůst ve filtrací
CONTROL 18,0 hod i n -
COMPARATIVE 3,5 hod i ny 514%
Jak z tabulky II vyplývá, má přísada zeolitu obrovský vliv na fi 1trovatelnost dilatentního materiálu.
Princip, výhodná provedení a způsob provádění vynálezu • · • · • · ··· • · · · • ·
byly uvedeny shora popsány. Vynález není uvedenými praktickými příklady omezen, tyto příklady ho toliko blíže objasňují. Pracovníci v oboru mohou provádět různé varianty a změny v rozsahu vynálezu.
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby kalcinovaných pigmentů vyznačujících se jedinečnou kombinací mimořádně nízké abrazivnosti, vysoké bri laňce a kryvosti a vhodných pro výrobu papíru, plastů a nátěrových hmot.
teskárepoW^3·
- 16 toto toto • · · • toto·· • to • to ·· • · to · • to · « » · · · ·· ·· &>oe> ~<fosy

Claims (23)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob snižování abrazivnosti kalcinovaného kaolinového pigmentu obsahujícího oxid křemičitý, vyznačuj ící se tím, že se vyluhuje hmotnostně méně než 40 % oxidu křemičitého z pigmentu.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že se z pigmentu vylouží hmotnostně více než 25 % oxidu křemičitého.
  3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se z pigmentu vylouží hmotnostně 8 až 12 oxidu křemičitého.
  4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m, že se pro vyluhování oxidu křemičitého pigment disperguje ve vodném roztoku zásady, jehož koncentrace je účinná k rozpuštění části oxidu křemičitého obsaženého v pigmentu.
  5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačuj ící se tím, že se roztok zásady zahřeje na teplotu vyšší, než je teplota okolí.
  6. 6. Způsob podle nároku 4 nebo 5, vyznačuj ící se t í m, že roztokem zásady je roztok hydroxidu sodného.
  7. 7. Způsob podle nároku 1 až 3, vyznačující se t í m, že oxidem křemičitým vylouženým z pigmentu je v podstatě amorfní oxid křemičitý.
  8. 8. Způsob podle nároku 1 až 3, vyznačuj ící se tím, že jemnost kaolinu se zvýší před kalcinací.
    Kalcinovaný kaolinový pigment, vyznačuj ící v
    *· ·· » · 0 0 0 0 * · · · · 0 O · · · ·
    Φ · · 0· · 0 0000 • · · · · · ♦ · 0 ♦ 0 0 ···· « 0 0000 ·· ·· ··· 000 00 0· se t ί a, že je vyrobitelný způsobem podle nároku 1 až 5.
  9. 10. Způsob zvyšování brilance a/nebo opacity kalcinovaného kaolinu, vyznačující se t í m , že se zvyšuje jemnost kaolinové zavážky do pražící pece.,
  10. 11. Způsob podle nároku 10, vyznačuj í c í se tím, že stupeň zvyšování jemnosti kaolinu zahrnuje odstředění vodné suspense zaváženého kaolinu odstředivkou a odvádění proudu z odstředivky s jemnějším rozdělením velikosti částic, než má surovina zaváděná do odstředivky.
    i
  11. 12. Způsob podle nároku 11, v ý z n a c u j í c í se t í m, že hmotnostně alespoň 70 % zaváženého kaolinu má velikost částic menší než 1 pm měřeno analyzátorem velikosti částic SEDIGRAPHR.
  12. 13. Kalcinovaný kaolinový pigment mající zlepšenou brilaňčí a/nebo opacitu, vyznačující se tím, že je vyrobitelný způsobem podle nároku 10, 11 a 12.
  13. 14. ’ Způsob usnadnění filtrace dilatentního materiálu, vyznačující se tím, že zahrnuje
    a) opatření dilatentního materiálu,
    b) přimíšení porézního minerálu s velikostí pórů až 10 nm a s povrchem 200 až 1000 m2/g, vztaženo na dílatentní materiál,
    c) filtrování .směsi dilatentního/porézního minerálu k odstranění kapaliny z filtračního koláče.
  14. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačuj ící se tím, že porézní materiál je volen ze souboru zahrnujícího zeolity, porézní oxid křemičitý včetně sublimovaného, sráženého, aerogelů nebo hydrogelů, oxid hlinitý, uhličitan vápenatý, montmori 1 lonit například bentonit nebo hektorit, attapul- 18 ·* 00 • · · • · ··· »· »· • · 0 « • · 0 I
    0· ·· ··· · git, halloysít, vermikulit, křemelinu, křemičitý anhydrid, mastek, a1 umí nosí 1ikát, kalcíumsi1 ikát, magnesiumsi1 ikát, bariumsulfát, kalciumsulfát, oxid zinečnatý a zirkoniovou sůl.
  15. 16. Způsob podle nároku 14, vyznačuj ící se tím, že dilatentním materiálem je loužená kalcinovaná hlinka .
  16. 17. Způsob podle nároku 14, vyznačující se t i m, že dilatentním materiálem je zásadou loužená kalcinovaná hlinka.
  17. 18. * Způsob podle nároku 17, vyznačují c i se t i m, še porézním minerálem je zeolit typu Beta, X, Y nebo L.
  18. 19. Způsob podle nároku 18, vyznačuj í c í se tím, že zeolitem je zeolit typu Y.
  19. 20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se t i m, že zeolitem je zeolit sodný Y typu.
  20. 21. Způsob podle nároku 14, vyznačuj ící se t í m, že se filtrace provádí na rotačním vakuovaném bubnu.
  21. 22. Způsob podle nároku 14, vyznačuj ί σ i se tím, že se filtrace provádí na vakuovaném pásu.
  22. 23. Způsob podle nároku 14, vyznačuj i c í se tím, že se filtruje šnekovým lisem.
  23. 24. Filtrační koláč podle nároků 14, 15, 16, 17, 18, 19 nebo 20.
CZ20004054A 1998-05-01 1999-04-20 Kalcinované kaolinové pigmenty s nízkou abrazivností a způsob usnadnění filtrace CZ20004054A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/071,626 US5997626A (en) 1998-05-01 1998-05-01 Low abrasion calcined kaolin pigments and enhanced filtration method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20004054A3 true CZ20004054A3 (cs) 2002-01-16

Family

ID=22102530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20004054A CZ20004054A3 (cs) 1998-05-01 1999-04-20 Kalcinované kaolinové pigmenty s nízkou abrazivností a způsob usnadnění filtrace

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5997626A (cs)
EP (1) EP1090075B1 (cs)
CN (1) CN1161424C (cs)
AT (1) ATE263214T1 (cs)
AU (1) AU754703B2 (cs)
BR (1) BR9910162B1 (cs)
CZ (1) CZ20004054A3 (cs)
DE (1) DE69916062T2 (cs)
DK (1) DK1090075T3 (cs)
ES (1) ES2217751T3 (cs)
MY (1) MY122205A (cs)
UA (1) UA69405C2 (cs)
WO (1) WO1999057202A2 (cs)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI104502B (fi) 1997-09-16 2000-02-15 Metsae Serla Oyj Menetelmä paperirainan valmistamiseksi
FI108950B (fi) * 1998-03-13 2002-04-30 M Real Oyj Menetelmä päällystetyn puuvapaan paperin valmistamiseksi
US6808767B2 (en) * 2001-04-19 2004-10-26 Stora Enso North America Corporation High gloss ink jet recording media
TWI235469B (en) * 2003-02-07 2005-07-01 Siliconware Precision Industries Co Ltd Thermally enhanced semiconductor package with EMI shielding
US7279037B2 (en) * 2004-02-12 2007-10-09 Engelhard Corporation Process and products of chinese kaolin
WO2006113963A1 (en) * 2005-04-27 2006-11-02 Joy Kogias A paper product containing mineral material which stimulates micro-organism activity in naturally occurring environmental conditions
TWI341218B (en) 2005-11-14 2011-05-01 Oxy Vinyls Lp Catalyst compositions and process for oxychlorination
US20110126736A1 (en) * 2006-10-19 2011-06-02 Imerys Kaolins, Inc. Rapid dispersing hydrous kaolins
US20180282506A1 (en) * 2009-02-25 2018-10-04 Prakash B. Malla Self binding nano particle mineral pigment
CN105802282B (zh) * 2016-02-29 2018-01-30 中国科学院兰州化学物理研究所 利用红色凹凸棒石黏土制备红色杂化颜料的方法
KR102410413B1 (ko) 2016-03-08 2022-06-17 바스프 코포레이션 종이 및 코팅을 위한 92 이상의 ge 휘도를 갖는 열처리된 카올린 안료
CN108997538A (zh) * 2017-06-06 2018-12-14 天津城建大学 阻燃埃洛石气凝胶材料及其制备方法
CN108997539A (zh) * 2017-06-06 2018-12-14 天津城建大学 多尺度埃洛石气凝胶材料及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2939744A (en) * 1956-05-22 1960-06-07 Lyon George Albert Wheel cover
US3014836A (en) * 1957-05-01 1961-12-26 Southern Clays Inc Calcined clay products
US2939764A (en) * 1958-03-07 1960-06-07 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Method for reducing the silica content of alumina-containing materials of the clay type
US3586523A (en) * 1968-01-15 1971-06-22 Engelhard Min & Chem Calcined kaolin clay pigment
US4381948A (en) * 1979-07-26 1983-05-03 Anglo-American Clays Corporation Anhydrous kaolin clay pigment and method of preparation
GB8722451D0 (en) * 1987-09-24 1987-10-28 Ecc Int Ltd Biological support
US4601997A (en) * 1984-12-14 1986-07-22 Engelhard Corporation Porous mullite
GB8628807D0 (en) * 1986-12-02 1987-01-07 Ecc Int Ltd Clay composition
US5022924A (en) * 1990-02-21 1991-06-11 Ecc America Inc. Method for reducing the abrasion of calcined clay

Also Published As

Publication number Publication date
DE69916062T2 (de) 2005-01-20
WO1999057202A3 (en) 2000-01-13
US5997626A (en) 1999-12-07
EP1090075A2 (en) 2001-04-11
ATE263214T1 (de) 2004-04-15
BR9910162A (pt) 2001-01-09
BR9910162B1 (pt) 2008-11-18
ES2217751T3 (es) 2004-11-01
WO1999057202A2 (en) 1999-11-11
MY122205A (en) 2006-03-31
DK1090075T3 (da) 2004-05-10
CN1161424C (zh) 2004-08-11
AU754703B2 (en) 2002-11-21
UA69405C2 (uk) 2004-09-15
AU3753399A (en) 1999-11-23
DE69916062D1 (de) 2004-05-06
CN1299398A (zh) 2001-06-13
EP1090075B1 (en) 2004-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5624488A (en) Ultrahigh brightness calcined clay pigment, manufacture &amp; use thereof
JP3117467B2 (ja) 印刷用紙および機械紙の不透明度および印刷性を増強するためのか焼カオリン粘土充填剤顔料
EP0435936B1 (en) High solids aqueous silica slurry
EP1425351B1 (en) Hyperplaty clays and their use in paper coating and filling, methods for making same, and paper products having improved brightness
CA2250475C (en) Method of reusing fillers and coating pigments used in paper, paperboard and cardboard manufacture
AU711477B2 (en) Delaminated kaolin pigments, their preparation and use
CZ20004054A3 (cs) Kalcinované kaolinové pigmenty s nízkou abrazivností a způsob usnadnění filtrace
EP0456363A2 (en) High opacity defined kaolin product and method for producing same
US4510254A (en) Method of treating zeolite ores to remove discoloring impurities and improve its brightness and resulting finely ground zeolite
JP2022120052A (ja) 紙およびコーティング用の少なくとも92のge輝度を有する熱処理カオリン顔料
US4578118A (en) Kaolin clay-based pigment
US5074475A (en) Method for improving bulk density and flowability of calcined kaolin clay products
US5028268A (en) Method for improving the rheology of calcined kaolin clay products
CA2167340C (en) Process for the treatment of clay for use as a paper coated pigment
FI80899C (fi) Foerfarande foer behandling av zeolitmalmer foer avlaegsnande av faergfoeroreningar ur dem och foerbaettrande av ljusheten hos dem anvaendningen av genom foerfarandet framstaelld zeolitprodukt som oeverdragsmaterial och fyllnadmedel i papper.