DE102006045244A1

DE102006045244A1 - Titandioxid-Pigment und dieses enthaltende Papierschichtstoffe

Info

Publication number: DE102006045244A1
Application number: DE200610045244
Authority: DE
Inventors: Erik Shepard Thiele
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: Chemours Co FC LLC
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2007-05-24

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dekorativen Rohpapiers für einen Papierschichtstoff, umfassend das Imprägnieren eines Rohpapiers mit einer Pigmentmischung aus Titandioxid und Wasser, wobei das Titandioxid-Pigment hergestellt wird durch Aufbereiten einer Mischung von Titandioxid-Pigment und Wasser mit einer Quelle für Phosphor und einer Quelle für Aluminium; Trocknen der aufbereiteten Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen, wobei das behandelte Pigment über Oberflächen-Hydroxyl-Gruppen verfügt; und Entfernen eines überwiegenden Teils der Oberflächen-Hydroxyl-Gruppen des behandelten Pigments. Vorzugsweise werden die Oberflächen-Hydroxyl-Gruppen durch Wärmebehandlung beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von 300 DEG bis 800 DEG C entfernt. Die Quelle für Phosphor ist im typischen Fall Phosphorsäure und die Quelle für Aluminium ist im typischen Fall Natriumaluminat. Das Pigment kann sich durch einen isoelektrischen Punkt auszeichnen, der größer ist als pH 6 und durch ein negatives Zeta-Potential von mindestens 20 mV bei pH 7,5 oder größer und wobei das Pigment über eine verbesserte Lichtechtheit verfügt.

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Titandioxid-Pigmente werden in zahlreichen Anwendungen verwendet. Eine der speziellen Anwendungen, bei denen Lichtechtheit gefordert ist, ist die Verwendung in Papier, das in Papierschichtstoffen für dekorative Anwendungen eingearbeitet ist.

Papierschichtstoffe sind auf dem Fachgebiet im Allgemeinen gut bekannt, sind für eine Vielzahl von Anwendungen einschließlich Tafel- und Tischdecken, Arbeitsplatten, Tapeten, Fußbodenbeläge, Tafelgeschirr, Außenanwendungen u.dgl. geeignet. Papierschichtstoffe finden eine derartige große Vielzahl von Anwendungen, weil sie extrem dauerhaft hergestellt werden können und auch so hergestellt werden können, dass sie (sowohl im Aussehen als auch in der Textur) einer großen Vielzahl von Baumaterialien ähnlich sind, einschließlich Holz, Stein, Marmor und Fliese, und lassen sich mit der Aufnahme von Bildern und Farben dekorieren.

Im typischen Fall werden die Papierschichtstoffe aus Papieren hergestellt, indem die Papiere mit Kunstharzen verschiedener Arten getränkt werden, mehrere Lagen eines Typs oder mehrere Typen von Schichtstoffpapieren zusammengesetzt werden und der Zusammenbau zu einer einstückigen Kernstruktur verfestigt wird, während das Harz in einen gehärteten Zustand überführt wird. Der Typ des Harzes und das Schichtstoffpapier, die zur Anwendung gelangen, sowie die Zusammensetzung des fertigen Zusammenbaus werden in der Regel von der Endanwendung des Schichtstoffes bestimmt.

Dekorpapier-Schichtstoffe lassen sich herstellen, indem eine dekorierte Papierlage als obere Papierlage in der einstückigen Kernstruktur verwendet wird. Der Rest der Kernstruktur umfasst im typischen Fall verschiedene Trägerpapierlagen, worin eine oder mehrere stark lichtundurchlässige Zwischenlagen zwischen den dekorativen Schichten und Trägerlagen einbezogen sind, so dass das Aussehen der Trägerlagen das Aussehen der Dekorlage nicht nachteilig beeinflusst.

Papierschichtstoffe könne sowohl mit Hilfe von Niederdruck- als auch Hochdruck-Kaschierprozessen hergestellt werden.

Es können verschiedene Methoden eingesetzt werden, um Papierschichtstoffe durch Niederdruckkaschieren zu schaffen. Beispielsweise kann eine Schnelltaktpresse mit einzelner Öffnung verwendet werden, wo ein oder mehrere harzgesättigte Papierbögen zu einem Flächengebilde von Sperrholz, Bahnplatte oder Faserplatte laminiert werden. Es kann ein "kontinuierlicher Laminator" verwendet werden, wo eine oder mehrere Lagen des harzgesättigten Papiers zu einer unitären Struktur gepresst werden, wenn sich die Lage durch die kontinuierliche Laminiereinrichtung zwischen den Platten, Rollen oder Bändern bewegen. Alternativ kann ein kaschiertes Flächengebilde (endlose Bahn oder auf Größe geschnitten) auf eine Spanplatte oder Faserplatte usw. gepresst werden und zum Verkleben des kaschierten Flächengebildes mit der Platte eine "Klebe-Linie" verwendet werden. Es können auch Pressen mit einzelner oder mehrfacher Öffnung eingesetzt werden, die mehrere Laminate enthalten.

Bei der Herstellung von Papierschichtstoffen über eine Hochdruckkaschierung wird eine Mehrzahl von Bögen mit einem warmhärtenden Harz imprägniert und übereinander gestapelt, wahlweise mit einem auf die Oberseite aufgesetzten Dekorbogen. Diese Anordnung wird sodann mit Hitze und Druck bei Drücken von mindestens etwa 500 psi verfestigt. In der Regel würde gleichzeitig mehr als ein Schichtstoff erzeugt, indem eine Mehrzahl von Flächengebilden zusammengebaut in einem Stapel eingesetzt wird, wobei jeder Zusammenbau mit Hilfe eines Trennmittels separiert ist, mit dem die Trennung der einzelnen Schichtstoffe nach der Wärme- und Druckverfestigung möglich ist. Die auf diese Weise erzeugten Schichtstoffe werden sodann mit einem Substrat verklebt, wie beispielsweise Sperrholz, Hartpappe, Spanplatte, Faserplatte, Verbundstoffe u.dgl., indem Klebstoffe verwendet werden, wie beispielsweise Kontaktkleber, Harzstoff-Formaldehyd, weiße Leime (Polyvinylacetat-Emulsionen), Schmelzkleber, Phenolharz oder Resorcin-Formaldehyd, Epoxidharz, Kohlenteer, Tierleim u.dgl.

Es hat sich bei der Herstellung derartiger Schichtstoffe entweder mit Hilfe von Niederdruck- oder Hochdruckkaschier-Prozessen als wünschenswert erwiesen, dem dekorativen Oberflächenteil des Schichtstoffes abriebfeste Merkmale zu vermitteln, um den Gebrauchswert derartiger Schichtstoffe in den Endanwendungen zu erhöhen, wie beispielsweise als Arbeitsplatten, Tapeten und Fußbodenbelägen. Eine solche Abriebfestigkeit kann Papierschichtstoffen beispielsweise mit Hilfe eines aufgebrachten Zurichtbogens verliehen werden, der über dem Druckbogen eine Sperrschicht bereitstellt. Sofern der Druckbogen dekorativ ist, sollte der Zurichtbogen weitgehend transparent sein. Abriebfeste Harzbeschichtungen sind ebenfalls auf die Oberfläche des Schichtstoffes aufgebracht worden.

Es hat sich ebenfalls als wünschenswert erwiesen, dem Trägermaterial derartiger Papierschichtstoffe Eigenschaften einer Feuchtigkeitssperre zu vermitteln, was dadurch erfolgen kann, dass man auf den Träger des Schichtstoffes eine feuchtigkeitsperrende Lage klebt.

Beispiele für derartige Papierschichtstoffe finden sich z.B. in den US-RE30233, US-P-4 239 548, 4 599 124, 4 689 102, 5 425 986, 5 679 219, 6 287 681, 6 290 815, 6 413 618, 6 551 455, 6 706 372, 6 709 764, 6 761 979, 6 783 631 und US-Patentschrift mit Aktenzeichen 2003/0138600, deren Offenbarungen hiermit als Fundstelle für alle Aufgaben in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.

Die Papiere in derartigen Papierschichtstoffen weisen in der Regel ein mit Harz getränktes, auf Cellulose-Pulpe basierendes Flächengebilde auf, wobei die Pulpe überwiegend auf Hartholz basiert, wie beispielsweise Eukalyptus, gelegentlich in Kombination mit geringfügigen Mengen von Holzstoff aus Nadelholz. In der Regel werden Pigmente (wie beispielsweise Titandioxid) und Füllstoffe in Mengen bis zu und einschließlich etwa 45 Gew.% (bezogen auf das Trockengewicht vor der Harzimprägnierung) zugegeben, um die erforderliche Opazität zu erhalten. Nach Erfordernis können auch andere Additive zugesetzt werden, wie beispielsweise Mittel für die Nassfestigkeit, Retentionsmittel, Leimung (innen und Oberfläche) und Fixiermittel, um die gewünschten Endeigenschaften des Papiers zu erreichen. Zum Imprägnieren der Papiere verwendete Harze schließen beispielsweise ein: Diallylphthalate, Epoxidharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Harnstoff-Acrylsäureester-Copolyester, Melamin-Formaldehydharze, Melamin-Phenol-Formaldehydharze, Phenol-Formaldehydharze, Poly(meth)acrylate und/oder ungesättigte Polyesterharze.

Beispiele für Papiere, die in Papierschichtstoffen verwendet werden, finden sich in der US-P-6 599 592 (deren Offenbarung hiermit als Fundstelle für alle Aufgaben in ihrer Gesamtheit einbezogen ist) und die vorgenannten einbezogenen Fundstellen und einschließlich die US-P-S 679 219, 6 706 372 und 6 783 631, ohne auf diese beschränkt zu sein.

Wie vorstehend ausgeführt, weist das Papier im typischen Fall eine Reihe von Komponenten und einschließlich beispielsweise verschiedene Pigmente auf, Retentionsmittel und Mittel für die Nassfestigkeit. Die Pigmente vermitteln dem fertigen Papier beispielsweise gewünschte Eigenschaften wie Opazität und Weißgehalt, wobei ein üblicherweise verwendetes Pigment Titandioxid ist, das hinsichtlich seiner Herkunft verhältnismäßig teuer ist. Retentionsmittel werden zugesetzt, um die Verluste an Titandioxid auf ein Minimum zu halten sowie andere Feinanteile während des Papiermacherprozesses, die zu den Kosten hinzukommen, was auch für die Verwendung anderer Additive gilt, wie beispielsweise Mittel für die Nassfestigkeit.

Es ist festgestellt worden, dass in Papierschichtstoffen und speziell in Hochdruck-Papierschichtstoffen das Titandioxid-Pigment bei Exponierung an UV-Licht dazu neigt, von weiß nach grau überzugehen. Lichtechtes Titandioxid-Pigment, das einer Vergrauung bei Exponierung an UV-Licht widersteht, ist in hohem Maße wünschenswert. In nichtlichtechtem Titandioxid-Pigment stimuliert das UV-Licht die Bildung von Ti³⁺-Ionen, die ihrerseits dem TiO₂ eine leicht graue Farbe vermitteln. Lichtechte Titandioxid-Pigmente sind in der Regel oberflächenbehandelt, um diesen Effekt auf ein Minimum herabzusetzen.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG

In einem ersten Aspekt gewährt die Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen von wasserdispergierbarem Titandioxid-Pigment mit verbesserter Lichtechtheit, welches Verfahren umfasst:

(a) Aufbereiten einer Mischung von Titandioxid-Pigment und Wasser mit einer Quelle für Phosphor und einer Quelle für Aluminium;
(b) Trocknen der aufbereiteten Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen, wobei das behandelte Pigment Hydroxyl-Gruppen an der Oberfläche aufweist; und
(c) Entfernen des überwiegenden Anteils der Hydroxyl-Gruppen auf der Oberfläche des behandelten Pigments.

Ebenfalls wird ein Verfahren zum Herstellen von wasserdispergierbarem Titandioxid-Pigment mit verbesserter Lichtechtheit beschrieben, welches Verfahren umfasst:

(a) Aufbereiten einer Mischung von Titandioxid-Pigment und Wasser mit einer Quelle für Phosphor und einer Quelle für Aluminium;
(b) Trocknen der aufbereiteten Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen,
(c) Wärmebehandeln des behandelten Pigments bei einer Temperatur im Bereich von etwa 300° bis etwa 800°C.

In einem zweiten Aspekt gewährt die Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen eines Titandioxid-Pigments, welches Verfahren umfasst:

(a) Kontaktieren von trockenem Titandioxi-Pigment mit Wasser, um eine Mischung mit einer Pigmentkonzentration von etwa 14 % bis 40 Gew.% bezogen auf das Gewicht der Mischung zu erzeugen, und anschließend einstellen des pH-Werts dieser Mischung auf etwa 7 mit Hilfe von wässrigem Natriumhydroxid;
(b) Erhitzen der Mischung bis zu einer Temperatur von etwa 40°C;
(c) Zusetzen von etwa 0,15 bis 0,65 Mol Phosphorsäure pro Kilogramm trockenes Pigment und mindestens eines Teils der wässrigen Natriumaluminat-Lösung, der zur Umsetzung mit der Phosphorsäure unter Erzeugung von Aluminiumphosphat erforderlich ist, zu der erhitzten Mischung mit einer solchen Geschwindigkeit, dass der pH-Wert der resultierenden Mischung während dieses gesamten Schrittes (c) bei etwa 7 gehalten wird;
(d) Zusetzen jeglicher zurückgebliebener wässriger Natriumaluminat-Lösung, die erforderlich ist, um mit der in Schritt (c) zugesetzten, nichtumgesetzten Phosphorsäure zur vollständigen Erzeugung von Aluminiumphosphat zu reagieren, gleichzeitig mit einer Lösung von Salzsäure, worin die Geschwindigkeit der Zugabe der Aluminat-Lösung und derjenigen der Säurelösung so eingestellt wird, dass der pH-Wert in diesem Schritt (d) und der aus diesem resultierenden Mischung in einem Bereich 5 bis 8 gehalten wird;
(e) Trocknen der Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen, und
(f) Wärmebehandeln des behandelten Pigments für mindestens etwa 0,25 Stunden bei einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 800°C, wodurch das behandelte Pigment eine Abnahme in ΔE^*(Farbänderung) von mindestens etwa 40 % im Vergleich zu dem im Schritt (e) behandelten Pigment zeigt.

In einem dritten Aspekt gewährt die Offenbarung ein lichtechtes Titandioxid-Pigment, aufweisend ein wärmebehandeltes Titandioxid mit einer behandelten anorganischen Oberfläche, das eine Quelle für Phosphor und eine Quelle für Aluminium aufweist, wobei das Pigment durch einen isoelektrischen Punkt charakterisiert ist, der größer ist als pH 6, und durch ein negatives Zeta-Potential von mindestens 20 mV bei einem pH von 7,5 oder größer, und wobei die Wärmebehandlung das Exponieren des anorganisch behandelten Titandioxids bei einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 800°C umfasst.

In einem vierten Aspekt gewährt die Offenbarung ein wärmebehandeltes Titandioxid-Pigment mit einer behandelten anorganischen Oberfläche, das ein Aluminiumphosphat aufweist, wobei das Pigment gekennzeichnet ist durch einen isoelektrischen Punkt, der größer ist als pH 6, und ein negatives Zeta-Potential von mindestens 20 mV bei einem pH von 7,5 oder größer, das hergestellt wird mit Hilfe eines Verfahrens, umfassend:

(a) Kontaktieren von trockenem Titandioxid-Pigment mit Wasser, um eine Mischung mit einer Pigmentkonzentration von etwa 14 % bis 40 Gew.% bezogen auf das Gewicht der Mischung zu erzeugen, und anschließend einstellen des pH-Werts dieser Mischung auf etwa 7 mit Hilfe von wässrigem Natriumhydroxid;
(b) Erhitzen der Mischung bis zu einer Temperatur von etwa 40°C;
(c) Zusetzen von etwa 0,15 bis 0,65 Mol Phosphorsäure pro Kilogramm trockenes Pigment und mindestens eines Teils der wässrigen Natriumaluminat-Lösung, der zur Umsetzung mit der Phosphorsäure unter Erzeugung von Aluminiumphosphat erforderlich ist, zu der erhitzten Mischung mit einer solchen Geschwindigkeit, dass der pH-Wert der resultierenden Mischung während dieses gesamten Schrittes (c) bei etwa 7 gehalten wird;
(d) Zusetzen jeglicher zurückgebliebener wässriger Natriumaluminat-Lösung, die erforderlich ist, um mit der nichtumgesetzten Phosphorsäure zur vollständigen Erzeugung von Aluminiumphosphat zu reagieren, gleichzeitig mit einer Lösung von Salzsäure, worin die Geschwindigkeit der Zugabe der Aluminat-Lösung und derjenigen der Säurelösung so eingestellt wird, dass der pH-Wert in diesem Schritt (d) und der aus diesem resultierenden Mischung in einem Bereich 5 bis 8 gehalten wird;
(e) Härten der Mischung für etwa 10 bis 30 Minuten; und
(f) Trocknen der Mischung zur Erzeugung eines behandelten Pigments und
(g) Wärmebehandeln des behandelten Pigments für mindestens etwa 0,25 Stunden bei einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 800°C.

Ein gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestelltes Pigment dient bevorzugt zur Verwendung in Schichtstoffpapieren und Papierschichtstoffen.

Ein Verfahren zum Herstellen eines dekorativen Rohpapiers für einen Papierschichtstoff wird ebenfalls offenbart, wobei das Verfahren das Imprägnieren eines Rohpapiers mit einer Pigmentmischung aus Titandioxid und Wasser umfasst, worin das Titandioxid-Pigment hergestellt wird durch:

(a) Aufbereiten einer Mischung von Titandioxid-Pigment und Wasser mit einer Quelle für Phosphor und einer Quelle für Aluminium; (b) Trocknen der aufbereiteten Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen, wobei das behandelte Pigment über Hydroxyl-Gruppen auf der Oberfläche verfügt; und (c) Entfernen des überwiegenden Anteils der Oberflächen-Hydroxyl-Gruppen des behandelten Pigments.

Die Offenbarung richtet ferner auf ein Verfahren zum Herstellen eines dekorativen Rohpapiers für einen Papierschichtstoff, welches Verfahren das Imprägnieren eines Rohpapiers mit einer Pigmentmischung aus Titandioxid und Wasser umfasst, wobei das Titandioxid-Pigment hergestellt wird durch:

(a) Aufbereiten einer Mischung von Titandioxid-Pigment und Wasser mit einer Quelle für Phosphor und einer Quelle für Aluminium;
(b) Trocknen der aufbereiteten Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen;
(c) Wärmebehandeln des behandelten Pigments bei einer Temperatur im Bereich von etwa 300° bis etwa 800°C.

In einer noch anderen Ausführungsform richtet sich die Offenbarung auf ein Verfahren zum Herstellen eines dekorativen Rohpapiers für einen Papierschichtstoff, welches Verfahren das Imprägnieren des Rohpapiers mit einer Pigmentmischung aus Titandioxid und Wasser umfasst, wobei das Titandioxid-Pigment hergestellt wird durch:

(a) Kontaktieren von trockenem Titandioxid-Pigment mit Wasser, um eine Mischung mit einer Pigmentkonzentration von etwa 14 % bis 40 Gew.% bezogen auf das Gewicht der Mischung zu erzeugen, und anschließend einstellen des pH-Werts dieser Mischung auf etwa 7 mit Hilfe von wässrigem Natriumhydroxid;
(b) Erhitzen der Mischung bis zu einer Temperatur von etwa 40°C;
(c) Zusetzen von etwa 0,15 bis 0,65 Mol Phosphorsäure pro Kilogramm trockenes Pigment und mindestens eines Teils der wässrigen Natriumaluminat-Lösung, der zur Umsetzung mit der Phosphorsäure unter Erzeugung von Aluminiumphosphat erforderlich ist, zu der erhitzten Mischung mit einer solchen Geschwindigkeit, dass der pH-Wert der resultierenden Mischung während dieses gesamten Schrittes (c) bei etwa 7 gehalten wird;
(d) Zusetzen jeglicher zurückgebliebener wässriger Natriumaluminat-Lösung, die erforderlich ist, um mit der nichtumgesetzten Phosphorsäure zur vollständigen Erzeugung von Aluminiumphosphat zu reagieren, gleichzeitig mit einer Lösung von Salzsäure, worin die Geschwindigkeit der Zugabe der Aluminat-Lösung und derjenigen der Säurelösung so eingestellt wird, dass der pH-Wert in diesem Schritt (d) und der aus diesem resultierenden Mischung in einem Bereich 5 bis 8 gehalten wird;
(e) Trocknen der Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen, und
(f) Wärmebehandeln des behandelten Pigments für mindestens etwa 0,25 Stunden bei einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 800°C, wodurch das behandelte Pigment eine Abnahme in ΔE*(Farbänderung) von mindestens etwa 40 % im Vergleich zu dem im Schritt (e) behandelten Pigment zeigt.

Ein dekoratives Rohpapier für einen Papierschichtstoff nach der vorliegenden Offenbarung weist ein Rohpapier auf, das mit einer Pigmentmischung aus Titandioxid und Wasser imprägniert ist, worin das Titandioxid-Pigment ein lichtechtes Titandioxid-Pigment ist, das ein wärmebehandeltes Titandioxid mit einer behandelten anorganischen Oberfläche aufweist, das eine Quelle für Phosphor und eine Quelle für Aluminium aufweist, worin das Pigment gekennzeichnet ist durch einen isoelektrischen Punkt, der größer ist als pH 6, und negatives Zeta-Potential von mindestens 20 mV bei einem pH von 7,5 oder größer und worin die Wärmebehandlung das Exponieren des anorganischen behandelten Titandioxids an einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 800°C umfasst.

Die Offenbarung richtet sich darüber hinaus auf ein dekoratives Rohpapier für einen Papierschichtstoff der ein Rohpapier imprägniert mit einer Pigmentmischung aus Titandioxid und Wasser aufweist, worin das Titandioxid ein wärmebehandeltes Titandioxid-Pigment mit einer anorganischen behandelten Oberfläche aufweist, die ein Aluminiumphosphat aufweist, worin das Pigment gekennzeichnet ist durch einen isoelektrischen Punkt, der größer ist als pH 6, und ein negatives Zeta-Potential von mindestens 20 mV bei einem pH von 7,5 oder größer, das hergestellt ist mit Hilfe des Verfahrens, umfassend:

(a) Kontaktieren von trockenem Titandioxid-Pigment mit Wasser, um eine Mischung mit einer Pigmentkonzentration von etwa 14 % bis 40 Gew.% bezogen auf das Gewicht der Mischung zu erzeugen, und anschließend einstellen des pH-Werts dieser Mischung auf etwa 7 mit Hilfe von wässrigem Natriumhydroxid;
(b) Erhitzen der Mischung bis zu einer Temperatur von etwa 40°C;
(c) Zusetzen von etwa 0,15 bis 0,65 Mol Phosphorsäure pro Kilogramm trockenes Pigment und mindestens eines Teils der wässrigen Natriumaluminat-Lösung, der zur Umsetzung mit der Phosphorsäure unter Erzeugung von Aluminiumphosphat erforderlich ist, zu der erhitzten Mischung mit einer solchen Geschwindigkeit, dass der pH-Wert der resultierenden Mischung während dieses gesamten Schrittes (c) bei etwa 7 gehalten wird;
(d) Zusetzen jeglicher zurückgebliebener wässriger Natriumaluminat-Lösung, die erforderlich ist, um mit der in Schritt (c) zugesetzten, nichtumgesetzten Phosphorsäure zur vollständigen Erzeugung von Aluminiumphosphat zu reagieren, gleichzeitig mit einer Lösung von Salzsäure, worin die Geschwindigkeit der Zugabe der Aluminat-Lösung und derjenigen der Säurelösung so eingestellt wird, dass der pH-Wert in diesem Schritt (d) und der aus diesem resultierenden Mischung in einem Bereich 5 bis 8 gehalten wird;
(e) Härten der Mischung für etwa 10 bis 30 Minuten;
(f) Trocknen der Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen, und
(g) Wärmebehandeln des behandelten Pigments für mindestens etwa 0,25 Stunden bei einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 800°C.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG

Die vorliegende Offenbarung gewährt ein Titandioxid-Pigment zur Verwendung in der Herstellung von Papierschichtstoffen. Das gemäß der vorliegenden Offenbarung erzeugte Titandioxid-Pigment bildet eine stabile Aufschlämmung, die bis zu 80 Gew.% Pigment aufweist, und zwar durch die Anwendung einer pH-Einstellung allein ohne die Zugabe chemischer Dispergiermittel, um so die Zusammensetzung der Aufschlämmung zu vereinfachen und die Kosten für die Herstellung der Aufschlämmung zu verringern. Stabile Aufschlämmungen des Pigments gemäß der vorliegenden Offenbarung können einen pH-Wert von etwas mehr als 7,0 und im typischen Fall etwa 7,8 bei Aufschlämmungen erfordern, die 80 Gew.% Pigment aufweisen. Das Pigment der vorliegenden Offenbarung kann sich durch ein großes negatives Zeta-Potential bei hohem pH-Wert auszeichnen. Das Pigment kann einen isoelektrischen Punkt von weniger als etwa pH 6,2 zeigen.

In dem Verfahren zur Herstellung von Papierschichtstoffen werden Schichtstoffpapiere erzeugt, die üblicherweise Titandioxid als ein Mittel zur Verstärkung der Opazität des Papieres und der Brillanz enthalten. Das Titandioxid kann zuerst mit Wasser abgemischt werden und der pH unter Erzeugung einer Aufschlämmung geregelt werden. Mit dieser Aufschlämmung lässt sich dann dem Gemisch von Wasser und Rohmaterialien (Pulpe, Pigmente, chemische Füllstoffe, usw.) auf der Papiermaschine zugeben, die eventuell in ein trockenes Papier umgewandelt wird.

In der vorliegenden Offenbarung wird das Titandioxid-Pigment mit einer Quelle für Phosphor und im typischen Fall Phosphorsäure behandelt. Allerdings kann das Pigment mit jeder beliebigen geeigneten stabilen Quelle für Phosphor behandelt werden, wie beispielsweise Salze des Tetrapyrophosphats, Salze des Hexametaphosphats und Salze des Tripolyphosphats.

In der vorliegenden Offenbarung wird das Titandioxid-Pigment mit einer Quelle für Aluminium und im typischen Fall Natriumaluminat behandelt. Allerdings kann das Pigment mit jeder beliebigen anderen, geeigneten Quelle für Aluminium behandelt werden. Die Pigmentoberflächenbehandlung der vorliegenden Offenbarung kann im Bereich einer Zusammensetzung von etwa 2,0 % bis etwa 4 Gew.% P, angegeben als P₂O₅, und etwa 4 % bis etwa 6 Gew.% Al, angegeben als Al₂O₃ liegen. Typischer hat die Zusammensetzung etwa 2,5 % bis etwa 3,2 Gew.% P, angegeben als P₂O₅, und etwa 4,6 % bis etwa 5,4 Gew.% Al, angegeben als Al₂O₃.

Das Pigment der vorliegenden Offenbarung kann gekennzeichnet sein durch einen isoelektrischen Punkt von pH etwa 5,4 bis etwa 6,7 und ein negatives Zeta-Potential bei pH = 9,0 von weniger als etwa 40 mV und im typischen Fall etwa –40 mV bis etwa –50 mV.

Das Pigment der vorliegenden Offenbarung kann gekennzeichnet sein durch seine Lichtechtheit in einer Schichtstoffstruktur. Die Lichtechtheit ist die Fähigkeit des Pigments, das in einen Schichtstoff eingebaut ist, bei längerer Exponierung an ultraviolettem Licht einer wesentlichen Farbänderung zu widerstehen.

Die Lichtechtheit von Schichtstoffen, die das Pigment der vorliegenden Offenbarung enthalten, zeigt sich durch den ΔE*-Wert des Schichtstoffes. Die Schichtstoffe der vorliegenden Offenbarung können ein ΔE* von weniger als etwa 2 und im typischen Fall von etwa 0,4 bis etwa 1,5 zeigen. ΔE* wird unter Anwendung eines Standardkalorimeters mit Hilfe des Prozesses bestimmt, der in den Beispielen unter "ΔE*-Testprozedur" beschrieben und in den Beispielen angewendet wurde.

Die Hydroxyl-Gruppen des mit einer Quelle für Phosphor und einer Quelle für Aluminium behandelten Pigments und im typischen Fall Hydroxyl-Gruppen der Oberfläche können die Ursache für geringe Lichtechtheit sein. In der vorliegenden Offenbarung werden Verfahren zur Entfernung der Hydroxyl-Gruppen beschrieben. Die hierin beschriebene Wärmebehandlung kann Hydroxyl-Gruppen entfernen. Alternativ lassen sich die Hydroxyl-Gruppen durch Reaktion mit einer Verbindung entfernen, die die Hydroxyl-Gruppe beispielsweise durch Reaktion mit einer Verbindung abspalten würde, die eine Carboxyl-Gruppe enthält.

Das Pigment gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie folgt hergestellt werden:

a. Ansetzen einer Aufschlämmung von Titandioxid in Wasser durch Mischen von 4 Gewichtsteilen Titandioxid auf Trockenbasis und Einstellen des pH-Werts dieser Aufschlämmung unter Verwendung einer Base auf 7. Eine geeignete Base ist Natriumhydroxid. Die Wassermenge in der Aufschlämmung ist so lange nicht entscheidend, wie sie ausreichend flüssig ist, um ein gutes Mischen bei Zugabe der Behandlungsmittel zuzulassen. Beispielsweise kann in einem Chlorid-Herstellungsprozess für Titandioxid die aus dem Oxidationsreaktor ausgetragene Aufschlämmung für die Aufschlämmung zur Behandlung verwendet werden.
b. Erwärmen der Aufschlämmung von Schritt a. bis etwa 40°C.
c. Zugeben mindestens einer Quelle für Phosphor und mindestens einer Quelle für Aluminium zu der erwärmten Aufschlämmung. Im typischen Fall werden Phosphorsäure und Natriumaluminat zugegeben. Die Quelle für Phosphor und die Quelle für Aluminium können gleichzeitig zugegeben werden. Beispielsweise können Materialien zur Behandlung aus 2,05 Gewichtsteilen einer 85-gewichtsprozentigen Phosphorsäure, 6,66 Gewichtsteilen Natriumaluminat-Lösung bei einer Konzentration von 400 g pro Liter und Säure bestehen. Eine geeignete Säure ist Salzsäure. Salzsäure lässt sich bei einer Konzentration von 10 % bis 40 Gew.% HCl verwenden. In einer der Ausführungsformen werden Phosphorsäure und Natriumaluminat gleichzeitig zugegeben und mit einer solchen Geschwindigkeit, dass ein pH-Wert der Aufschlämmung von etwa 7 aufrechterhalten wird, bis alle 2,05 Teile der Phosphorsäure der Aufschlämmung zugesetzt worden sind.
d. In einer anderen Ausführungsform mindestens ein Teil der Quelle für Aluminium zur Reaktion mit der Quelle für Phosphor als erstes zugeben und den Rest der Quelle für Aluminium und der Säure mit solchen Geschwindigkeiten zugeben, dass der pH-Wert der Aufschlämmung bei 7 erhalten bleibt. Beispielsweise wird zuerst ein Teil der wässrigen Natriumaluminat-Lösung zur Reaktion mit der Phosphorsäure zugegeben, um Aluminiumphosphat zu erzeugen, und die übrige Natriumaluminat-Lösung (der Rest der 6,6 Teile) und die Säure mit solchen Geschwindigkeiten zugegeben, dass der pH-Wert der Aufschlämmung bei 7 erhalten bleibt. Diese Zugabe wird fortgesetzt, bis alle 6,6 Teile des Natriumaluminats zugegeben worden sind. Die Mischung wird für 10 bis 30 Minuten gerührt.
e. Trocknen der Mischung im typischen Fall bei niedrigen Temperaturen. Die Trocknungstemperatur kann im Bereich von etwa 120° bis etwa 220°C und noch typischer bei etwa 140° bis etwa 180°C liegen, wobei gegebenenfalls das getrocknete Pigment in einer Vorrichtung zum Mahlen unter Erzeugung eines behandelten Pigments mikronisiert wird. Geeignete Vorrichtungen zum Mahlen schließen Strahlmühlen ein, wie beispielsweise Mikronizer, verfügbar bei Fluid Energy Processing & Equipment Company, Hatfield, PA, oder bei Hosokawa Micron Pigment Systems, Summit, NJ, oder Sturtevant, Inc. Hanover, MA, und Mühlen mit Mahlmedium, die bei Premier Mill, Delevan, Wisconsin, verfügbar sind.
f. Wärmebehandlung des getrockneten Pigments durch Exponieren des Pigments an erhöhter Temperatur für eine Zeitdauer, die zur Entfernung eines wesentlichen Teils und im typischen Fall mehr als 80 % und noch typischer mehr als 90 % und sogar noch typischer mehr als 95 % der Hydroxyl-Gruppen in Form von Wasser von dem behandelten Pigment und im typischen Fall der Pigmentoberfläche geeignet sind. Die Menge dieser Hydroxyl-Gruppen lässt sich Anteil des prozentualen Pigmentgewichts angeben und kann durch Erhitzen des Pigments bei konstanter Geschwindigkeit (im typischen Fall 10°C pro Minute) unter Luft und Anwendung der thermogravimetrischen Analyse (TGA) bestimmt werden. Die Menge dieser Hydroxyl-Gruppen kann beispielsweise als Gewichtsanteil der Hydroxyle festgelegt werden, die das Pigment während der TGA in Form von Wasser bei Temperaturen im Bereich von 120° bis 500°C verlässt. Der Hydrolyseverlust wäre bei dieser Temperatur nahezu vollständig und ausreichend für die Aufgaben der vorliegenden Offenbarung. Allerdings wäre eine höhere Temperatur abgesehen vom Energieaufwand nicht als Nachteil anzusehen. Die Temperaturen vieler TGA-Geräte überschreiten nicht 1.000°C. Da jeglicher Hydroxyl-Verlust bei 800°C wahrscheinlich vollständig ist, wären höhere Temperaturen nicht erforderlich. Die Verbesserung der Lichtechtheit des Pigments wird erwartungsgemäß zunehmen, wenn größere Anteile dieser Hydroxyl-Grppen von dem Pigment entfernt werden.

Im typischen Fall kann das Pigment für mindestens etwa 0,25 Stunden und noch typischer etwa 0,5 Stunden bis etwa 1,0 Stunden bei einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 600°C und noch typischer etwa 400° bis etwa 500°C wärmebehandelt werden. Obgleich diese Temperaturen höher sind als die Trocknungstemperaturen, sind sie ausreichend niedrig, um einen Verlust an Pigmenthelligkeit zu verhindern.

Das wärmebehandelte Pigment zeigt eine verbesserte Lichtechtheit entsprechend einer Abnahme in ΔE* (Farbänderung) von mindestens etwa 40 % im Vergleich zu getrocknetem Pigment, das nicht wärmebehandelt ist. Es kann in der Wärmebehandlung darauf ankommen, das getrocknete, chemisch behandelte Pigment bei den vorgegebenen Temperaturen über die vorgegebenen Zeiten zu halten, um das gewünschte Maß an Lichtechtheit zu erreichen. Die Wärmebehandlung kann in einem beheizten Pneumatikförderer, Drehofen oder irgendeiner Anlage vorgenommen werden, mit der für die Fachwelt bekanntermaßen der gleiche Effekt erzielt wird.

Alternativ kann das Pigment mit der Quelle für Phosphor und der Quelle für Aluminium behandelt werden, indem zuerst die gesamte Menge der Quelle für Phosphor und anschließend die Quelle für Aluminium zugegeben wird, bis der pH-Wert der Mischung 7 beträgt. Beispielsweise wird die gesamte Menge der Phosphorsäure (in diesem Fall 2,05 Teile) zugegeben und anschließend die Natriumaluminat-Lösung zugegeben, bis der pH-Wert der Mischung auf 7 angestiegen ist. Die übrigen Schritte können ausgeführt werden, wie vorstehend beschrieben wurde.

Das Pigment für diesen Prozess kann typischerweise wasserdispergierbar sein und keine Zugabe außer der pH-Einstellung erfordern, um stabile Aufschlämmungen mit bis zu 80 % Feststoffen zu erzeugen, die eine hervorragende Lichtechtheit bei Prüfung nach den Methoden zeigen, wie sie beim Prüfen der in den Schichtstoffpapieren und den Papierschichtstoffen verwendeten Rohmaterialien angewendet werden. Für das Verhalten des Pigments der vorliegenden Offenbarung ist die Methode der Erzeugung der Schichtstoffpapiere oder Papierschichtstoffe nicht entscheidend.

Zusätzlich zu der Lichtechtheit hat sich ebenfalls erwiesen, dass wärmebehandelte Pigmente der vorliegenden Offenbarung im Großen und Ganzen ihre Helligkeit bewahren, was durch Vergleichen von L* (auf eine Komponente des weitverbreitet zur Anwendung gelangenden Farbmesssystems der CIE L*a*b*) von weißen Schichtstoffen bestimmt wird, die mit dem behandelten bzw. mit dem unbehandelten Pigment erzeugt werden. Beispielsweise zeigt ein Schichtstoff-Coupon, der unter Verwendung von Pigment hergestellt wird, dass in Luft für eine Stunde bei 500°C erhitzt wurde, einen R*-Wert von etwa 91,2, während ein Schichtstoff-Coupon, der unter Verwendung eines unbehandelten Ausgangspigments hergestellt wird, einen L*-Wert von etwa 91,5 zeigt.

In den bevorzugten Hochdruck-Schichtstoffen der Offenbarung werden die Schichtstoffe erzeugt, indem mehrere imprägnierte lagenweise Papiere gepresst werden. Die Struktur dieser formgepressten laminierten Materialien besteht in der Regel aus einer transparenten Lage (Decklage), die eine extrem hohe Oberflächenstabilität erzeugt, aus einem Dekorpapier, das mit einem Kunstharz imprägniert ist, und aus einem oder mehreren mit einem Phenolharz imprägnierten Kraftpapieren. Für das Substrat lässt sich eine formgepresste Faserplatte oder Spanplatte oder Sperrholz verwenden.

Das dekorative Rohpapier enthält eine Pigmentmischung aus dem behandelten Titandioxid-Pigment der vorliegenden Offenbarung. Die Menge an Titandioxid in der Pigmentmischung kann bis zu 55 Gew.% und speziell von etwa 5 % bis etwa 50 Gew.% oder von 20 % bis etwa 45 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Papiers betragen. Die Mischung kann Füllstoffe enthalten, wie beispielsweise Zinksulfid, Calciumcarbonat, Kaolin oder Mischungen davon.

Nadelholzpulpe (langfaserige Pulpe) oder Hartholzpulpe (kurzfaserige Pulpe) oder eine Kombination davon können als die Cellulose-Pulpe für die Erzeugung von dekorativem Rohpapier verwendet werden.

Auf dem Gebiet der Schichtstoffpapiererzeugung gut bekannte nassfeste Harze können ebenfalls zur Anwendung gelangen.

Das dekorative Rohpapier kann auf typischen Anlagen erzeugt werden, die auf dem Fachgebiet der Schichtstoffpapiererzeugung mit Hilfe des Hochdruckprozesses gut bekannt sind.

Das dekorative Rohpapier kann mit der konventionellen Kunstharzdispersion imprägniert werden, die im typischen Fall eine Dispersion von Melanin-Formaldehydharz ist. Die Menge des in das dekorative Rohpapier durch Imprägnierung eingeführten Harzes kann im Bereich von 25 bis 30 % bezogen auf das Gewicht des Papiers betragen.

Nach dem Trocknen kann das imprägnierte Papier auch gestrichen und bedruckt werden und anschließend auf ein Substrat aufgebracht werden, wie beispielsweise Holzpappe.

In einer der Ausführungsformen kann die Erfindung hierin so ausgelegt werden, dass jegliches Element oder jeglicher Verfahrensschritt ausgeschlossen ist, der nicht materiell die grundlegenden und neuartigen Merkmale der Zusammensetzung oder des Prozesses beeinflusst. Darüber hinaus kann die Erfindung so ausgelegt werden, dass jegliches Element oder jeglicher Verfahrensschritt ausgeschlossen ist, der hierin nicht angegeben ist.

Für die Anmelder gilt speziell der gesamte Inhalt aller in der vorliegenden Offenbarung angegebenen Fundstellen als mit einbezogen. Wenn darüber hinaus eine Menge, Konzentration oder ein anderer Wert oder Parameter entweder als Bereich, speziellerer Bereich oder als eine Liste von oberen Werten und unteren Werten angegeben werden, ist dieses als eine spezielle Offenbarung aller Bereiche zu verstehen, die von irgendeinem Paar einer oberen Bereichsgrenze oder spezielleren Wert und irgendeiner unteren Bereichsgrenze oder speziellen Wert unabhängig davon gebildet werden, ob die Bereiche separat offenbart worden sind. Sofern nicht anders angegeben, ist, wenn ein Bereich von numerischen Werten hierin angegeben ist, der Bereich unter Einbeziehung seiner Endpunkte und aller ganzen Zahlen und Bruchzahlen innerhalb des Bereichs zu verstehen. Bei der Festlegung eines Bereichs ist der Schutzumfang der Erfindung nicht so zu verstehen, dass diese auf die angegebenen speziellen Werte beschränkt ist.

BEISPIELE

ΔE*-Testprozedur: In den folgenden Beispielen wurde ΔE* unter Anwendung der folgenden Testprozedur bestimmt. Die Farbe der Schichtstoff-Coupons, die entsprechend der Beschreibung im Beispiel 1 erzeugt wurde, wurde unter Verwendung eines Standardkolorimeters gemessen. Diese Coupons wurden dauerhaft einer Xenon-Lichtbogenstrahlung für eine Dauer von 72 Stunden in einem Atlas ci3000-Lichtechtheitsmessgerät, hergestellt von Atlas Material Testing Technology LLC, Chicago, Illinois, mit einer Bestrahlungsstärke von 1,1 W/m² bei der Wellenlänge von 420 nm und Schwarztafeltemperatur von 63°C unterzogen. Die Farbe jedes exponierten Coupons wurde unmittelbar nach der Entnahme aus dem Fadeometer gemessen und die Farbdifferenz mit den vorexponierten Werten verglichen und berechnet, um für jeden Coupon einen ΔE*-Wert zu ergeben.

BEISPIEL 1

Unter Anwendung der folgenden Prozedur wurde auf Rutil-TiO₂ eine Behandlung angewendet:
Es wurden 2.000 g trockenes Titandioxid-Pigment gemischt mit 4.600 g Wasser, um eine Mischung zu erzeugen, und der pH-Wert der Mischung anschließend durch Zugabe von wässrigem Natriumhydroxid auf etwa 7 eingestellt. Diese Mischung wurde sodann bis zu einer Temperatur von etwa 40°C erhitzt. Gleichzeitig wurden 87 g Phosphorsäure und eine ausreichende Menge an Natriumhydroxid-Lösung zu der erhitzten Mischung zugegeben, um den pH-Wert bei etwa 7 zu halten. Sodann wurde gleichzeitig mit einer wässrigen Natriumaluminat-Lösung, die ausreichend war, um ein Äquivalent von 93 g Aluminiumoxid bereitzustellen, zu der erhitzten Mischung eine ausreichende Menge Salzsäure zugegeben, um den pH-Wert bei etwa 7 zu halten und die Bildung von Aluminiumphosphat vollständig zu machen. Die Mischung wurde sodann bei 130°C in einem Umluftofen getrocknet, um einen trockenen Kuchen mit einer Gesamtzusammensetzung des Pigments von etwa 2,9 % P₂O₅, 5,2 % Al₂O₃ und 91,9 TiO₂, gemessen mit Hilfe der Röntgenstrahlfluoreszenz, zu erzeugen.

Nach dem Trocknen wurde dieses Pigment in zwei Teile aufgeteilt. Der erste Teil, "Kontrolle 1", wurde beiseite gestellt, während der zweite Teil in Luft für 60 Minuten bei 400°C erhitzt und anschließend in Luft gekühlt wurde und die Pigmentprobe "Probe 1" ergab. Die Hochdruck-Schichtstoff-Coupons wurden separat unter Verwendung der Pigmente "Kontrolle 1" und "Probe 1" hergestellt. Diese Schichtstoff-Coupons wurden erzeugt, indem aschefreies Filterpapier in die Aufschlämmung von TiO₂-Pigment in einer 50-%igen wässrigen Lösung eines Melamin-Formaldehyd-Standardharz, das für Hochdruckschichtstoffe vorgesehen ist, getaucht wurde. Die Aufschlämmung enthielt 9 Gew.% TiO₂-Pigment, 45 % Wasser und 45 % Melamin-Formaldehyd. Die überschüssige Aufschlämmung auf der Oberfläche des eingetauchten Papiers wurde mit einem Plastikstab abgewischt. Nach dem Trocknen für 7 Minuten bei 110°C wurde das imprägnierte Papier zusammen mit drei Kraftpapier-Kernlagen, einer Unterlage und einer Melamin-Formaldehyd-Oberflächendecklage bei 145°C für etwa eine Stunde ausgeheizt und anschließend gekühlt.

Die Messergebnisse für ΔE* von Coupons, die in Übereinstimmung mit diesem Beispiel 1 erzeugt wurden, sind nachfolgend aufgeführt:
BEISPIEL 2
Beispiel 1 wurde mit der folgenden Ausnahme wiederholt: Das Pigment der "Probe 2" wurde in Luft für 60 Minuten bei 500°C erhitzt. Die ΔE*-Ergebnisse sind nachfolgend aufgestellt:
BEISPIEL 3
Beispiel 1 wurde mit der folgenden Ausnahme wiederholt: Das Pigment der "Probe 3" wurde in Luft für 60 Minuten bei 600°C erhitzt. Die ΔE*-Ergebnisse sind nachfolgend zusammengestellt:
BEISPIEL 4
Beispiel 1 wurde mit der folgenden Ausnahme wiederholt: Die "Kontrolle 2"- und "Probe 4"-Proben wurden nach dem Schritt des Erhitzens feinstgemahlen.
Zusätzlich wurde "Probe 4" in Luft für 60 Minuten bei 400°C erhitzt. Die ΔE*-Ergebnisse sind nachfolgend zusammengestellt:
Wie zu entnehmen ist, wird die Lichtechtheit mit dem Schritt der Mikronisierung verbessert, was aus der Differenz zwischen der Kontrolle 1 und Kontrolle 4 ersichtlich ist. Allerdings verbessert die Wärmebehandlung die Lichtechtheit erheblich. Aus den in diesen Beispielen gebotenen Ergebnissen ist zu entnehmen, dass das Erhitzten des Pigments für eine Stunde bei 400°C das in den Beispielen 1 bis 4 gezeigte deutliche Echtheitsverhalten liefert.
BEISPIEL 5
Es wurde die in Beispiel 1 beschriebene Menge des trockenen Titandioxid-Pigments in Luft für 60 Minuten bei 400°C erhitzt. Dieses als "Probe 5" bezeichnete Pigment unterlag keiner zusätzlichen Oberflächenbehandlung, wie sie im Beispiel 1 beschrieben wurde, und bestand daher aus nahezu reinem Titandioxid (mindestens 99,9 %). Die ΔE*-Werte sind nachfolgend zusammengestellt:
Es kann entnommen werden, dass das Erhitzen von Titandioxid-Pigment, dem die im Beispiel 1 beschriebene zusätzliche Oberflächenbehandlung in Luft für 60 Minuten bei 400°C fehlt, im Vergleich zur Kontrolle 1 zu keiner verbesserten Lichtechtheit führt. Diese Beispiele zeigen, dass die Kombination einer zusätzlichen Oberflächenbehandlung und des ergänzenden Schrittes des Erhitzens erforderlich ist, um diesen Pigmenten eine deutlich verbesserte Lichtechtheit zu vermitteln.
Die Beschreibung der veranschaulichenden und bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist nicht als eine Beschränkung des Schutzumfanges der Erfindung auszulegen. Es können zahlreiche Modifikationen, veränderte Konstruktionen und Äquivalente zum Einsatz gelangen, ohne vom eigentlichen Erfindungsgedanken und Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Herstellen von wasserdispergierbarem Titandioxid-Pigment mit verbesserter Lichtechtheit, umfassend: (a) Aufbereiten einer Mischung von Titandioxid-Pigment und Wasser mit einer Quelle für Phosphor und einer Quelle für Aluminium; (b) Trocknen der aufbereiteten Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen, wobei das behandelte Pigment über Hydroxyl-Gruppen auf der Oberfläche verfügt; und (c) Entfernen des überwiegenden Anteils der Oberflächen-Hydroxyl-Gruppen des behandelten Pigments.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächen-Hydroxyl-Gruppen durch Wärmebehandlung des behandelten Pigments bei einer Temperatur im Bereich von etwa 300° bis etwa 800°C entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Quelle für Phosphor Phosphorsäure ist und die Menge im Bereich von etwa 0,15 bis etwa 0,65 Mol Phosphorsäure pro Kilogramm trockenes Pigment liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das wärmebehandelte Pigment eine Verbesserung der Lichtechtheit entsprechend einer Abnahme von ΔE* von mindestens etwa 40 % im Vergleich zu einem behandelten Pigment zeigt, das nicht wärmebehandelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Quelle für Phosphor Phosphorsäure und die Quelle für Aluminium Natriumaluminat ist.
Verfahren zum Herstellen eines Titandioxid-Pigments, umfassend: (a) Kontaktieren von trockenem Titandioxid-Pigment mit Wasser, um eine Mischung mit einer Pigmentkonzentration von etwa 14 % bis 40 Gew.% bezogen auf das Gewicht der Mischung zu erzeugen, und anschließend einstellen des pH-Werts dieser Mischung auf etwa 7 mit Hilfe von wässrigem Natriumhydroxid; (b) Erhitzen der Mischung bis zu einer Temperatur von etwa 40°C; (c) Zusetzen von etwa 0,15 bis 0,65 Mol Phosphorsäure pro Kilogramm trockenes Pigment und mindestens eines Teils der wässrigen Natriumaluminat-Lösung, der zur Umsetzung mit der Phosphorsäure unter Erzeugung von Aluminiumphosphat erforderlich ist, zu der erhitzten Mischung mit einer solchen Geschwindigkeit, dass der pH-Wert der resultierenden Mischung während dieses gesamten Schrittes (c) bei etwa 7 gehalten wird; (d) Zusetzen jeglicher zurückgebliebener wässriger Natriumaluminat-Lösung, die erforderlich ist, um mit der nichtumgesetzten Phosphorsäure zur vollständigen Erzeugung von Aluminiumphosphat zu reagieren, gleichzeitig mit einer Lösung von Salzsäure, worin die Geschwindigkeit der Zugabe der Aluminat-Lösung und derjenigen der Säurelösung so eingestellt wird, dass der pH-Wert in diesem Schritt (d) und der aus diesem resultierenden Mischung in einem Bereich 5 bis 8 gehalten wird; (e) Trocknen der Mischung, um ein behandeltes Pigment zu erzeugen, und (f) Wärmebehandeln des behandelten Pigments für mindestens etwa 0,25 Stunden bei einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 800°C, wodurch das behandelte Pigment eine Abnahme in ΔE*(Farbänderung) von mindestens etwa 40 % im Vergleich zu dem im Schritt (e) behandelten Pigment zeigt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei zwischen den Schritten (e) und (f) das getrocknete behandelte Pigment zur Erzeugung eines behandelten Pigments der gewünschten Partikelgröße mikronisiert wird.
Lichtechtes Titandioxid-Pigment, aufweisend ein wärmebehandeltes Titandioxid mit einer behandelten anorganischen Oberfläche, aufweisend eine Quelle für Phosphor und eine Quelle für Aluminium, wobei das Pigment gekennzeichnet ist durch einen isoelektrischen Punkt, der größer ist als pH 6, und ein negatives Zeta-Potential von mindestens 20 mV bei einem pH-Wert von 7,5 oder größer und wobei die Wärmebehandlung das Exponieren des anorganischen behandelten Titandioxids an einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 800°C umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines dekorativen Rohpapiers für einen Papierschichtstoff umfassend das Imprägnieren eines Rohpapiers mit einer Pigmentmischung aus Titandioxid und Wasser, worin das Titandioxid-Pigment mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5 hergestellt ist.
Dekoratives Rohpapier für einen Papierschichtstoff aufweisend ein Rohpapier, das mit einer Pigmentmischung aus Titandioxid und Wasser imprägniert ist, wobei das Titandioxid-Pigment ein lichtechtes Titandioxid-Pigment ist, das ein wärmebehandeltes Titandioxid mit einer behandelten anorganischen Oberfläche aufweist, aufweisend eine Quelle für Phosphor und eine Quelle für Aluminium, wobei das Pigment gekennzeichnet ist durch einen isoelektrischen Punkt, der größer ist als pH 6, und ein negatives Zeta-Potential von mindestens 20 mV bei einem pH-Wert von 7,5 oder größer und wobei die Wärmebehandlung das Exponieren des anorganischen behandelten Titandioxids an einer Temperatur von etwa 300° bis etwa 800°C umfasst.