DE102008045041B4 - Verfahren zur Herstellung eines Gemisches umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz, entsprechend hergestellte Gemische und deren Verwendung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Gemisches umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion durch Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz während der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung aus mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffen gebildet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gemisches umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion durch Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz während der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung aus mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffen gebildet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin entsprechend hergestellte Gemische sowie deren Verwendung.
  • Anorganische Feststoffe finden in einer Vielzahl industrieller Bereiche Verwendung, beispielsweise als Füllstoffe oder Pigmente. So werden anorganische Feststoffe in der Kunststoffindustrie als Füllstoffe bei der Herstellung von Kunststoffen eingesetzt, in der Papierindustrie finden sie nicht nur als Füllstoffe, sondern vor allem auch als Pigmente bei der Produktion von Streichfarben Verwendung. Ein in der Industrie vielfach sowohl als Füllstoff, als auch als Pigment verwendeter anorganischer Feststoff ist Calciumcarbonat.
  • Die industriell verwendeten anorganischen Feststoffe werden dabei häufig aus natürlichen Vorkommen gewonnen. Beispielsweise wird ein Großteil des in der Papierindustrie benötigten Calciumcarbonats durch die Ausbeutung natürlicher Lagerstätten gewonnen. Darüber hinaus finden jedoch auch synthetisch hergestellte anorganische Feststoffe Verwendung, vor allem dann, wenn es an natürlichen Vorkommen mangelt oder die aus natürlichen Vorkommen gewonnenen anorganischen Feststoffe nicht die an sie gestellten Anforderungen erfüllen können. So wird in der Papierindustrie beispielsweise auch synthetisch hergestelltes Calciumcarbonat insbesondere für besonders anspruchsvolle Anwendungen eingesetzt.
  • Bevor jedoch die aus natürlichen Vorkommen gewonnenen oder synthetisch hergestellten anorganischen Feststoffe entsprechend ihrer jeweiligen industriellen Verwendung verarbeitet werden können, müssen sie in der Regel applikationsspezifisch aufbereitet werden. Diese Aufbereitung umfasst beispielsweise die gegebenenfalls in mehreren Verfahrensschritten erfolgende Zerkleinerung des bei der Ausbeutung natürlicher Lagerstätten anfallenden Materials. Eine solche Zerkleinerung geschieht oft zunächst durch den Einsatz von Brechern, bei dem durch die Einwirkung mechanischer Kräfte auf den anorganischen Feststoff vorwiegend grobkörnige Produkte erzeugt werden. Sofern die so gewonnenen grobkörnigen Produkte applikationsbedingt weiter zerkleinert werden müssen, kommen oft Mühlen zum Einsatz. Durch den Einsatz von Mühlen lassen sich beispielsweise durch die Einwirkung mechanischer Kräfte auf den anorganischen Feststoff schließlich Produkte gewinnen, die den anorganischen Feststoff in fein- oder feinstkörniger Form enthalten. Dabei kann es sich um Trockenprodukte in Form von Pulvern oder Mehlen, oder auch um Nassprodukte in Form von Suspensionen oder Aufschlämmungen handeln.
  • Die in fein- oder feinstkörniger Form gewonnenen anorganischen Feststoffe werden jedoch häufig nicht in reiner Form endverarbeitet, sondern vor oder während ihrer Endverarbeitung in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Applikation noch mit weiteren Stoffen vermischt. Bei diesen Stoffen handelt es sich vielfach um organische Stoffe. In der Industrie werden häufig Fettsäuresalze mehrwertiger Metallkationen als organische Stoffe eingesetzt.
  • Beispielsweise nutzt die Kunststoffindustrie regelmäßig Mineralfüllstoffe. Diese werden den Kunststoffen während ihrer Herstellung eingearbeitet. Da es sich bei den Mineralfüllstoffen oft um polare anorganische Feststoffe, bei den Kunststoffen jedoch oft um unpolare Polymere handelt, werden den polaren Mineralfüllstoffen zur besseren Einarbeitbarkeit in den unpolaren Polymeren Fettsäuresalze mehrwertiger Metallkationen zugesetzt. Den Hintergrund bildet vielfach die Reduzierung der Grenzflächenspannungen zwischen dem unpolaren Polymeren und dem in diesen einzuarbeitenden polaren Mineralfüllstoff. In derartigen Fällen dient das dem Mineralfüllstoff zugesetzte Fettsäuresalz als Verarbeitungshilfsmittel.
  • Andererseits werden in der Papierindustrie anorganische Feststoffe regelmäßig als Pigmente eingesetzt. So werden bei der Herstellung von Streichfarben für die Papierindustrie anorganische Feststoffe als Pigmente eingesetzt, denen Fettsäuresalze mehrwertiger Metallkationen zugegeben werden. Eine Vorgehensweise dabei kann beispielsweise der EP 0 625 611 A1 entnommen werden, nach deren Lehre anorganische Pigmente mit Calciumstearat covermahlen werden.
  • Die GB 1 353 320 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Metallseifen, wobei ein Oxid, Hydroxid oder Carbonat des gewünschten Metalls mit einem Ammonium- oder unsubstituierten Alkylamincarboxylat oder -sulfonat umgesetzt wird.
  • Die DE 958 830 B offenbart ein Verfahren zur Behandlung von natürlichem Calciumcarbonat mit oberflächenaktiven Stoffen, wobei Calciumcarbonat in Gegenwart synthetischer oder natürlicher Fettsäuren, Aminofettsäuren, Säureamide, Fettalkohole, Wachse und Harze in Mengen von 0,1 bis 40% bei mindestens 80°C gemahlen wird.
  • Die JP 05 239 377 A beschreibt ein Verfahren mit simultanem Mahlen und Klassieren des anorganischen Füllstoffs und Oberflächenbehandlungsmittelmischung mit einer Vertikalrollenmühle, die einen Klassierer enthält. Anorganische Füllstoffe sind z. B. Calciumcarbonat, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Siliziumdioxid, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Talkum, Glimmer, Ton und Glas. Oberflächenbehandlungsmittel sind z. B. Stearinsäure, Harz, Silankupplungsmittel und Titanatkupplungsmittel.
  • Die JP 52 119 482 A offenbart oberflächenbehandelte Produkte hergestellt durch feines Zerkleinern von anorganischen Materialien in Klumpen-, Granulat- oder Pulverform, wobei das Oberflächenbehandlungsmittel vor, während oder nach dem feinen Zerkleinern zugemischt wird. Die anorganischen Materialien sind z. B. Calciumcarbonat, gebrannter und gelöschter Kalk, Gips, Zement, Perlit, Talkum, Bentonit, Silikat, Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid und Bariumoxid, einschließlich Ammonium, Kalium und Natrium. Die Oberflächenbehandlungsmittel sind z. B. Fette, höhere Fettsäuren und Alkohole, Weichmacher, hochsiedende Kohlenwasserstoffe, synthetische Netze und Silikonharze. Die anorganischen Materialien werden für 10 Minuten bis 20 Stunden bei 0–200°C fein zerkleinert.
  • Die EP 0 005 904 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von oberflächenbehandelten_Teilchen mit den aufeinanderfolgenden Schritten des Vermischens von Teilchen und Behandlungsmittel zum Erzeugen einer Mischung und Durchleiten der Mischung durch eine Impellermühle unter Bedingungen, dass das Behandlungsmittel die Oberfläche der Teilchen kontaktiert und dadurch oberflächenbehandelte Teilchen produziert.
  • Problematisch bei der Herstellung von Mischungen anorganischer Feststoffe und Fettsäuresalzen mehrwertiger Metallkationen erweist sich regelmäßig, dass der gegenseitigen Feinverteilung der anorganischen Feststoffe und der Fettsäuresalze mehrwertiger Metallkationen Grenzen gesetzt sind. Zwar mag eine hinreichend homogene Verteilung von anorganischen Feststoffen und entsprechenden Fettsäuresalzen auf einer vergleichsweise großen Längenskala noch gelingen, auf kleiner Längenskala, beispielsweise im unteren μm-Bereich, präsentieren sich jedoch deren Mischungen häufig als ausgesprochen heterogen, und zwar selbst in den Fallen covermahlener Mischungen.
  • Eine Ursache liegt in dem Verhalten vieler Fettsäuresalze mehrwertiger Metallkationen, die sich beispielsweise beim Trockenmischen oder Trockenmahlen in Folge ihre Konsistenz einer Feinverteilung widersetzen oder beim Dispergieren zur Bildung von Zusammenballungen oder Klumpen neigen und sich damit ebenfalls einer Feinverteilung mit oder in einem anorganischen Feststoff entziehen. Schwierig gestaltet sich in vielen Fällen die angestrebte Feinverteilung insbesondere dann, wenn nur eine relativ geringe Menge eines solchen Fettsäuresalzes in einer demgegenüber relativ großen Menge eines anorganischen Feststoffs verteilt werden soll.
  • Eine weitere Ursache für eine in vielen Fällen unbefriedigende Feinverteilung von anorganischen Feststoffen und den genannten Fettsäuresalzen in entsprechenden Mischungen stellt die Neigung der Primärpartikel vieler anorganischer Feststoffe dar, Aggregate oder Agglomerate oder beides zu bilden. Diese widersetzen sich ebenfalls einer Zerkleinerung und erschweren oder verhindern damit zusätzlich eine befriedigende gegenseitige Feinverteilung des anorganischen Feststoffs und des Fettsäuresalzes.
  • Aus den verfahrenstechnischen Problemen bei der gegenseitigen Verteilung des anorganischen Feststoffs und des Fettsäuresalzes resultieren verschiedene Nachteile.
  • Infolge der ungenügenden Feinverteilung des Fettsäuresalzes wird regelmäßig eine relativ große Menge des Fettsäuresalzes zur Erreichung einer gewünschten Wirkung benötigt. Weiterhin können viele Produkte nicht zufrieden stellen, wenn deren Eigenschaften und Qualität entscheidend von der Homogenität der Mischung von anorganischem Feststoff und Fettsäuresalz auch auf einer sehr kleinen Längenskala abhängen. Letzteres gilt beispielsweise für die Bedruckbarkeit von gestrichenem Papier, die entscheidend von der Homogenität der Streichfarbe auch auf sehr kleiner Längenskala abhängt. Aufgrund der erfindungsgemäß erreichbaren Feinverteilung von anorganischem Feststoff und Fettsäuresalz und der daraus resultierenden Homogenität der Streichfarbe auch auf sehr kleiner Längenskala gelingt beim Bedrucken entsprechend gestrichener Papiere beispielsweise die Reduzierung der Anzahl fehlender Druckpunkte (so genannte missing dots) und damit eine Verbesserung des Druckbildes.
  • Darüber hinaus erweist es sich als verfahrenstechnisch nachteilig, dass Mischungen aus anorganischem Feststoff und Fettsäuresalz oft erst direkt vor ihrer Verarbeitung hergestellt werden können. Hierdurch gestaltet sich sowohl die Bevorratung der Bestandteile der Mischungen, als auch die Einbindung der Herstellung der Mischung in den eigentlichen Verarbeitungsprozess aufwendig. Der Aufbau der entsprechenden Produktionsanlagen und die Konzeption des Produktionsprozesses gestalten sich entsprechend aufwendig.
  • Ein Beispiel liefert die Papierindustrie, wo im Rahmen der Papierproduktion die Herstellung von Streichfarben üblicherweise erst direkt vor dem Streichen des Papiers erfolgt. Beispielsweise umfasst die Herstellung einer Streichfarbe auf der Basis von Calciumcarbonat das Mischen separat vorgehaltener Aufschlämmungen von Kreide und Calciumstearat. Eine Ready-to-use-Mischung umfassend beide Komponenten zur Herstellung einer entsprechenden Streichfarbe ist dem Fachmann nicht bekannt.
  • Es bestand daher ein Bedürfnis an der Vermeidung oder zumindest der Reduzierung der vorstehend genannten, sowie gegebenenfalls weiterer, sich aus dem Folgenden ergebender Nachteile.
  • Es ist daher beispielsweise eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verteilung von Fettsäuresalzen in Mischungen mit anorganischen Feststoffen zu verbessern. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zur Erreichung einer angestrebten Wirkung benötigte Menge des in eine Mischung mit einem anorganischen Feststoff einzuarbeitenden Fettsäuresalzes zu reduzieren und damit dessen Verwertbarkeit zu erhöhen sowie Kosten zu senken. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Eigenschaften der unter Verwendung einer solchen Mischung hergestellten Produkte zu verbessern. Es ist beispielsweise die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bedruckbarkeit von Papieren zu verbessern. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bevorratung von Stoffen zu erleichtern und den Produktionsprozess beispielsweise durch das Zusammenfassen von Verfahrensschritten zu vereinfachen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gemisches umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz, entsprechend hergestellte Gemische und deren Verwendung gemäß der nachstehenden Beschreibung gelöst.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gemisches umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion durch Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz während der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung aus mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffen gebildet wird.
  • Ein Stoff gilt im Rahmen der vorliegenden Erfindung als fest, wenn er einen Schmelzpunkt oder einen Sublimationspunkt oder einen Erweichungspunkt oberhalb von 25°C hat oder sich vor Erreichen des Schmelzpunktes oder Sublimationspunktes oder Erweichungspunktes oberhalb von 25°C zersetzt.
  • Eine Zerkleinerungsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist jede Vorrichtung, die bei fachmännischem Gebrauch geeignet ist, den anorganischen Feststoff im Rahmen der erfindungsgemäßen Herstellung eines Gemisches zu zerkleinern. Eine Zerkleinerungsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung kann weitere Vorrichtungen, beispielsweise Vorrichtungen zur Größentrennung durch Sieben oder Sichten, umfassen.
  • Zerkleinern gemäß vorliegender Erfindung ist die im Wesentlichen gleichmäßige Zerteilung des anorganischen Feststoffs infolge der Einwirkung vorzugsweise mechanischer Kräfte auf den Feststoff. Ein Zerkleinern gemäß vorliegender Erfindung ist beispielsweise das Herstellen eines fein- oder feinstkörnigen anorganischen Stoffes aus einem stückig vorgelegten anorganischen Feststoff. Hierunter fällt beispielsweise das Herstellen von gemahlenem Calciumcarbonat (GCC) in einer Zerkleinerungsvorrichtung. Ein Zerkleinern gemäß vorliegender Erfindung ist weiterhin die Zerstörung von aus Primärpartikeln eines anorganischen Feststoffes aufgebauten Agglomeraten und Aggregaten. Hierunter fallen beispielsweise das erneute Behandeln von bereits vorgemahlenem Calciumcarbonat, sowie das Behandeln von synthetisch hergestelltem, gefälltem (präzipitiertem) Calciumcarbonat (PCC) jeweils in einer erfindungsgemäß geeigneten Zerkleinerungsvorrichtung.
  • Im Wesentlichen gleichmäßig ist eine Zerteilung des anorganischen Feststoffs erfindungsgemäß dann, wenn der anorganische Feststoff in verschiedenen, aus dem erfindungsgemäß hergestellten Gemisch fachmännisch entnommenen Proben und nach fachmännischer Auswertung der Messwerte, insbesondere der Berücksichtigung aller Messfehler, jeweils eine im wesentlichen übereinstimmende mittlere Korngröße aufweist. Eine im Wesentlichen gleichmäßige Zerteilung liegt jedoch erfindungsgemäß dann nicht vor, wenn es lediglich durch einen betriebsbedingten Verschleiß der Zerkleinerungsvorrichtung und/oder der Zerkleinerungshilfsmittel zu einem Abrieb an der Zerkleinerungsvorrichtung und/oder an den Zerkleinerungshilfsmitteln kommt.
  • Ein fachmännischer Gebrauch einer Vorrichtung impliziert insbesondere die Einhaltung der zulässigen Betriebsparameter der Vorrichtung, gegebenenfalls den vorrichtungsgemäßen Einsatz von Zerkleinerungshilfsmitteln, beispielsweise von Mahlkugeln insbesondere in geeigneter Zahl, Größe und Qualität und das erfindungsgemäße Befüllen der Vorrichtung mit den zu behandelnden Stoffen in einer Menge, die das Zerkleinern nicht verhindert.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Zerkleinerungsvorrichtungen sind beispielsweise Mühlen. Gemäß vorliegender Erfindung sind Mühlen Geräte, Maschinen oder Anlagen, um vorzugsweise stückig vorgelegte anorganische Feststoffe zu fein- oder feinstkörnigem Endprodukt zu zerkleinern. Dem Fachmann sind erfindungsgemäß geeignete Mühlen beispielsweise unter den Begriffen Batchmühlen, Dreiwalzwerke, Erzmühlen, Fliehkraftmühlen, Fließbettstrahlmühlen, Flüssigkeitsmühlen, Fremdkraftmühlen, Gesteinsmühlen, Hammermühlen, Kohlenmühlen, Kollergänge, Kugelmühlen, horizontale und vertikale Medienmühlen, Messermühlen, Mörsermühlen, Nanomühlen, Perlmühlen, Prallmühlen, Rohrmühlen, Rotrmühlen, Rührwerkskugelmühlen, Scheibenmühlen, Schlägermühlen, Schlagstiftmühlen, Schneidmühlen, Schwerkraftmühlen, Siebkugelmühlen, Stiftmühlen, Strahlmühlen, Topmills, Trommelmühlen, Vertikalmühlen, Walzenmühlen, Walzenstühle, Wälzmühlen und Zirkulationsmühlen bekannt. Erfindungsgemäß werden Mühlen vorzugsweise dann als Zerkleinerungsvorrichtung eingesetzt, wenn der anorganische Feststoff aus natürlichen Vorkommen gewonnen wurde. Erfindungsgemäß werden Mühlen beispielsweise zur Herstellung von Gemischen eingesetzt, wenn als anorganischer Feststoff aus natürlichen Vorkommen gewonnenes Calciumcarbonat verwendet wird.
  • Weitere erfindungsgemäß verwendbare Zerkleinerungsvorrichtungen sind Dispergiergeräte, insbesondere Dissolver. Dissolver werden erfindungsgemäß beispielsweise dann eingesetzt, wenn der anorganische Feststoff zur Herstellung erfindungsgemäßer Gemische lediglich deagglomeriert oder deaggregiert werden soll, also bereits in fein- oder feinstkörniger Form in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgelegt wird. Erfindungsgemäß weiterhin geeignete Zerkleinerungsvorrichtungen sind Schermischer, beispielsweise Hochschermischer.
  • Die Auswahl einer erfindungsgemäß geeigneten Zerkleinerungsvorrichtung ist in der Regel insbesondere abhängig von dem jeweils zu behandelnden mindestens einen anorganischen Feststoff sowie der anschließenden Verwendung des erfindungsgemäß herzustellenden Gemisches und stellt für den entsprechenden Fachmann regelmäßig eine Routinetätigkeit dar. Erfindungsgemäß in einer Vielzahl von Fällen geeignete Zerkleinerungsvorrichtungen sind Kugelmühlen.
  • Es ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, zwei oder mehr verschiedene der genannten Zerkleinerungsvorrichtungen in Kombination einzusetzen. Beispielsweise ist es erfindungsgemäß vorgesehen, zunächst mit einer ersten Zerkleinerungsvorrichtung eine grobkörnige Mischung, beispielsweise ein Pulver, herzustellen und diese anschließend in einer zweiten Zerkleinerungsvorrichtung zu einem fein- bis feinstkörnigen Gemisch, beispielsweise einem Mehl, zu verarbeiten. Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, eine erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung mit anderen, die Herstellung eines erfindungsgemäßen Gemisches unterstützenden Vorrichtungen zu kombinieren. Beispielsweise ist es erfindungsgemäß vorgesehen, eine Zerkleinerungsvorrichtung mit einer Ultraschallquelle zu kombinieren.
  • Das Zusammenführen des mindestens einen anorganischen Feststoffs, der mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes und gegebenenfalls weiterer Stoffe zur Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung kann erfindungsgemäß grundsätzlich auf beliebige Weise erfolgen.
  • So ist es erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen, den mindestens einen anorganischen Feststoff und die mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes während der Behandlung zusammenzuführen.
  • Weiterhin ist es erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen, den mindestens einen anorganischen Feststoff und die mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes vor der Behandlung zusammenzuführen. Dabei kann das Zusammenführen sowohl innerhalb, als auch außerhalb der Zerkleinerungsvorrichtung erfolgen.
  • Es ist erfindungsgemäß jedoch ebenso vorgesehen, beispielsweise zunächst zwei der genannten Stoffe zusammenzuführen und den dritten Stoff anschließend dazu zu geben. Dabei kann das Zusammenführen sowohl innerhalb, als auch außerhalb der Zerkleinerungsvorrichtung erfolgen. Erfolgt das Zusammenführen außerhalb der Zerkleinerungsvorrichtung so kann die Zugabe des dritten Stoffes wiederum innerhalb oder außerhalb der Zerkleinerungsvorrichtung erfolgen.
  • Es ist erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen, den mindestens einen anorganischen Feststoff zunächst mit lediglich einem der mindestens zwei von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes zusammenzuführen und den oder die weiteren von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes anschließend dazu zu geben.
  • Es ist erfindungsgemäß jedoch ebenso vorgesehen, zunächst die mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes zusammenzuführen und den mindestens einen anorganischen Feststoff anschließend dazu zugegeben.
  • Das Zusammenführen der mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes vor der erfindungsgemäßen Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung ist beispielsweise dann vorgesehen, wenn die mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe nicht ohne Weiteres miteinander reagieren. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn es sich bei den mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffen des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes um Feststoffe handelt, die nur in der Wärme oder nach Zugabe eines Lösungsmittels, beispielsweise Wasser, miteinander reagieren.
  • Die erfindungsgemäße Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung kann kontinuierlich, diskontinuierlich oder semikontinuierlich erfolgen.
  • Im Rahmen einer kontinuierlichen Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung erfolgen das Zuführen des mindestens einen anorganischen Feststoffs, der mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes und der gegebenenfalls weiteren Stoffe zu der Zerkleinerungsvorrichtung, die Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung sowie die Entnahme des Gemisches jeweils im Wesentlichen kontinuierlich.
  • Im Rahmen einer diskontinuierlichen Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung erfolgen das Zuführen des mindestens einen anorganischen Feststoffs, der mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes und der gegebenenfalls weiteren Stoffe zu der Zerkleinerungsvorrichtung, die Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung sowie die Entnahme des Gemisches jeweils diskontinuierlich.
  • Im Rahmen einer semikontinuierlichen Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung erfolgt mindestens einer der Verfahrensschritte umfassend das Zuführen des mindestens einen anorganischen Feststoffs, das gegebenenfalls getrennte Zuführen der mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes und das Zuführen der gegebenenfalls weiteren Stoffe zu der Zerkleinerungsvorrichtung, die Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung und die Entnahme des Gemisches diskontinuierlich unter der Maßgabe, dass nicht alle der genannten Verfahrensschritte diskontinuierlich erfolgen. Es ist erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen, zumindest einen der mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe des mindestens einen zu bildenden Fettsäuresalzes kontinuierlich der Zerkleinerungsvorrichtung zuzuführen, um beispielsweise eine Klumpenbildung in Folge einer zu schnellen Bildung eines Fettsäuresalzes zu vermeiden.
  • Der erfindungsgemäße Verfahrensschritt der Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung umfasst auch Unterbrechungen. Unterbrechungen können insbesondere aus einer diskontinuierlichen Prozessführung folgen.
  • Die Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung kann grundsätzlich sowohl trocken, als auch nass erfolgen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Trockenbehandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung enthält die Zerkleinerungsvorrichtung im Wesentlichen kein zugesetztes Wasser. Bei der erfindungsgemäßen Trockenbehandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung handelt es sich beispielsweise um ein Trockenmahlen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Nassbehandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung enthält die Zerkleinerungsvorrichtung demgegenüber zugesetztes Wasser als Zerkleinerungshilfsmittel. Erfindungsgemäß enthält die Zerkleinerungsvorrichtung während der Nassbehandlung zugesetztes Wasser beispielsweise in einer Menge von mindestens 0,01 Gew.-% oder 1 Gew.-% oder 5 Gew.-% und höchstens in einer Menge von 8 Gew.-% oder 10 Gew.-% oder 20 Gew.-% oder 30 Gew.-% oder 40 Gew.-% oder 50 Gew.-% oder 60 Gew.-% oder 70 Gew.-% oder 80 Gew.-% oder 100 Gew.-% oder 150 Gew.-% oder 200 Gew.-% oder 250 Gew.-% oder 300 Gew.-% oder 400 Gew.-% oder 500 Gew.-% oder 600 Gew.-% oder 700 Gew.-% oder 800 Gew.-% oder 900 Gew.-% oder 1000 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des mindestens einen anorganischen Feststoffs.
  • Im Rahmen weiterer Ausführungsformen enthält die Zerkleinerungsvorrichtung während der Nassbehandlung zugesetztes Wasser beispielsweise in einer Menge von 10 bis 80 Gew.-% oder von 15 bis 70 Gew.-% oder von 20 bis 60 Gew.-% oder von 25 bis 55 Gew.-% oder von 30 bis 50 Gew.-% oder von 35 bis 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge aller während der Nassbehandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung enthaltenen Stoffe.
  • Im Vergleich zu einer Trockenbehandlung kann durch eine Nassbehandlung oft eine kleinere mittlere Korngröße des anorganischen Feststoffs sowie eine feinere Verteilung des Fettsäuresalzes in einem erfindungsgemäß hergestellten Gemisch erreicht werden. Eine Nassbehandlung ist erfindungsgemäß häufig dann bevorzugt, wenn der mindestens eine anorganische Feststoff aus der Sicht des Fachmanns in Wasser schwerlöslich oder unlöslich ist. Bei der erfindungsgemäßen Nassbehandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung handelt es sich beispielsweise um ein Nassmahlen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung eines Gemisches umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion durch Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung ein Nassmahlen umfasst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Gemischen umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff mit einer in einem breiten Bereich liegenden mittleren Korngröße. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren, bei dem der anorganische Feststoff nach der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung eine mittlere Korngröße zwischen 0,01 μm und 100 μm oder zwischen 0,1 μm und 50 μm oder zwischen 0,2 μm und 25 μm oder zwischen 0,3 μm und 10 μm oder zwischen 0,4 μm und 8 μm oder zwischen 0,5 μm und 6 μm oder zwischen 0,6 μm und 4 μm oder zwischen 0,7 μm und 2 μm aufweist. Die mittlere Korngröße kann beispielsweise anhand des Sedimentationsverhaltens, beispielsweise mit einem Sedigraph 5100TM, bestimmt werden. Weiterhin eignen sich zur Bestimmung der mittleren Korngröße Beugungsmethoden, wie sie beispielsweise den Laserbeugungsmessgeräten Mastersizer der Firma Malvern Instruments zugrunde liegen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich geeignet zur Herstellung von Gemischen mit einem beliebigen Mengenverhältnis zwischen dem mindestens einen Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion und dem mindestens einen anorganischen Feststoff. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich jedoch insbesondere zur Herstellung eines Gemisches, in dem die Menge des mindestens einen Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion zwischen 0,0001 und 100 Gew.-%, bezogen auf die Menge des mindestens einen anorganischen Feststoffs, beträgt.
  • Beispielsweise eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gemisches umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion durch Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz während der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung aus mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffen in einer Menge von 0,0001 bis 80 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,001 bis 50 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,02 bis 5 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,03 bis 3 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,04 bis 2 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,05 bis 1,5 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gew.-% oder in einer Menge von 0,15 bis 0,9 Gew.-% oder in einer Menge von 0,2 bis 0,8 Gew.-% oder in einer Menge von 0,3 bis 0,7 Gew.-% oder in einer Menge von 0,4 bis 0,6 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des mindestens einen anorganischen Feststoffs, gebildet wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion in einer Menge von 0,0001 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Menge des mindestens einen anorganischen Feststoffs, gebildet wird.
  • Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, die mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffe zur Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion jeweils in beliebigen Mengen während der Behandlung in einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung einzusetzen.
  • Es ist beispielsweise vorgesehen, den das zweiwertige oder dreiwertige Metallkation enthaltenden Ausgangsstoff beispielsweise in einer Menge von 0,0001 bis 100 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,001 bis 80 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,001 bis 50 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,02 bis 5 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,03 bis 3 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,04 bis 2 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,05 bis 1 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,1 bis 0,8 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des mindestens einen anorganischen Feststoffs, während der Behandlung in einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung einzusetzen.
  • Es ist dementsprechend weiterhin vorgesehen, mindestens einen ein Fettsäureanion enthaltenden Ausgangsstoff beispielsweise in einer Menge von 0,0001 bis 100 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,0001 bis 80 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,001 bis 50 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,02 bis 5 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,03 bis 3 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,04 bis 2 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,05 bis 1 Gew.-%, oder in einer Menge von 0,1 bis 0,8 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des mindestens einen anorganischen Feststoffs, während der Behandlung in einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung einzusetzen.
  • Es ist erfindungsgemäß oft vorteilhaft, die Ausgangsstoffe zur Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion in stöchiometrischen Verhältnissen einzusetzen. Erfindungsgemäß in stöchiometrischen Verhältnissen eingesetzt sind die Ausgangsstoffe dann, wenn diese jeweils aus Sicht des Fachmanns im Wesentlichen vollständig unter Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion umgesetzt werden.
  • Es ist jedoch erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehen, einen oder mehrere der zur Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion eingesetzten Ausgangsstoffe während der Behandlung in einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung im Überschuss einzusetzen.
  • Erfindungsgemäß geeignet ist beispielsweise ein Überschuss an dem das zweiwertige oder dreiwertige Metallkation enthaltenden Ausgangsstoff von mindestens 0,001% oder von mindestens 0,01% oder von mindestens 0,1% oder von mindestens 1% oder von mindestens 5% oder von mindestens 10% oder von mindestens 20% oder von mindestens 30% oder von mindestens 4 % oder von mindestens 50% oder von mindestens 60%, oder von mindestens 70% oder von mindestens 80% oder von mindestens 90% oder von mindestens 95%, aber von nicht mehr als 99,9% oder von nicht mehr als 99,5% oder von nicht mehr als 99% oder von nicht mehr als 96%, jeweils bezogen auf die Menge an dem das zweiwertige oder dreiwertige Metallkation enthaltenden Ausgangsstoff. Beispielsweise bedeutet ein Überschuss von 60%, dass aus Gründen der Stöchiometrie 60% des das zweiwertige oder dreiwertige Metallkation enthaltenden Ausgangsstoffs nicht im Rahmen der erfindungsgemäßen Bildung des mindestens einen Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion verbraucht oder umgesetzt werden.
  • Erfindungsgemäß geeignet ist beispielsweise ein Überschuss an mindestens einem ein Fettsäureanion enthaltenden Ausgangsstoff von mindestens 0,001% oder von mindestens 0,01% oder von mindestens 0,1% oder von mindestens 1% oder von mindestens 5% oder von mindestens 10% oder von mindestens 20% oder von mindestens 30% oder von mindestens 40% oder von mindestens 50% oder von mindestens 60% oder von mindestens 70% oder von mindestens 80% oder von mindestens 90% oder von mindestens 95%, aber von nicht mehr als 99,9% oder von nicht mehr als 99,5% oder von nicht mehr als 99% oder von nicht mehr als 96%, jeweils bezogen auf die Menge an dem mindestens einen ein Fettsäureanion enthaltenden Ausgangsstoff. Beispielsweise bedeutet ein Überschuss von 60%, dass aus Gründen der Stöchiometrie 60% des mindestens einen ein Fettsäureanion enthaltenden Ausgangsstoffs nicht im Rahmen der erfindungsgemäßen Bildung des mindestens einen Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion verbraucht oder umgesetzt werden.
  • Es ist erfindungsgemäß insbesondere dann vorgesehen, einen Überschuss an mindestens einem ein Fettsäureanion enthaltenden Ausgangsstoff einzusetzen, wenn dessen Eigenschaften sich vorteilhaft, zumindest aber nicht nachteilig auf die Eigenschaften des erfindungsgemäß herzustellenden Gemisches auswirken können. Eine solche Eigenschaft der ein Fettsäureanion enthaltenden Ausgangsstoffe ist beispielsweise ihre emulgierende Wirkung. Es ist erfindungsgemäß daher beispielsweise vorgesehen, einen Überschuss an mindestens einem ein Fettsäureanion enthaltenden Ausgangsstoff, wie sie im Rahmen des vorliegenden Textes beschrieben werden, als Emulgator einzusetzen. Erfindungsgemäß herzustellende Gemische zeichnen sich daher häufig dadurch aus, dass ihnen im Rahmen der erfindungsgemäßen Herstellung im Wesentlichen keine oder nur relativ geringe Mengen an weiteren, dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannten Emulgatoren zugesetzt werden. Es ist erfindungsgemäß beispielsweise möglich, einem erfindungsgemäß herzustellenden Gemisch weitere, dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannte Emulgatoren lediglich in einer Menge von weniger als 50 Gew.-% oder weniger als 40 Gew.-% oder weniger als 30 Gew.-% oder weniger als 25 Gew.-% oder weniger als 20 Gew.-% oder weniger als 15 Gew.-% oder weniger als 10 Gew.-% oder weniger als 8 Gew.-% oder weniger als 6 Gew.-% oder weniger als 4 Gew.-% oder weniger als 2 Gew.-% oder weniger als 1 Gew.-% oder weniger als 0,9 Gew.-% oder weniger als 0,8 Gew.-% oder weniger als 0,7 Gew.-% oder weniger als 0,6 Gew.-% oder weniger als 0,5 Gew.-% oder weniger als 0,4 Gew.-% oder weniger als 0,3 Gew.-% oder weniger als 0,2 Gew.-% oder weniger als 0,1 Gew.-% oder weniger als 0,05 Gew.-% oder weniger als 0,01 Gew.-% oder weniger als 0,001 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des mindestens einen anorganischen Feststoffs, zuzusetzen.
  • Die Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion kann erfindungsgemäß grundsätzlich bei jeder Temperatur erfolgen, bei der die Bildung mit einer vor allem wirtschaftlich vertretbaren Geschwindigkeit erfolgt. Die Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion kann erfindungsgemäß beispielsweise bei Raumtemperatur erfolgen. Es ist jedoch erfindungsgemäß ebenso vorgesehen, die Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion bei erhöhter Temperatur durchzuführen, beispielsweise bei Temperaturen, die sich durch die erfindungsgemäße Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung beispielsweise in Folge von Friktion einstellen. Es ist weiterhin vorgesehen, gegebenenfalls der Zerkleinerungsvorrichtung beispielsweise durch eine geeignete Temperaturregelung der Zerkleinerungsvorrichtung beispielsweise während der erfindungsgemäßen Bildung des Fettsäuresalzes weitere Wärme zuzuführen, um die Bildung zu beschleunigen. Es ist darüber hinaus jedoch weiterhin vorgesehen, gegebenenfalls der Zerkleinerungsvorrichtung beispielsweise durch eine geeignete Temperaturregelung der Zerkleinerungsvorrichtung beispielsweise während der erfindungsgemäßen Bildung des Fettsäuresalzes Wärme, beispielsweise während der Bildung freigesetzte Wärme, zu entziehen, um die Bildung zu verlangsamen oder zu kontrollieren.
  • Erfindungsgemäß geeignete Temperaturintervalle reichen beispielsweise von –10°C bis 250°C oder von 0°C bis 240°C oder von 25°C bis 230°C oder von 40°C bis 220°C oder von 65°C bis 200°C oder von 80°C bis 180°C. Erfindungsgemäß mehr bevorzugt sind höhere Temperaturen insbesondere dann, wenn zur Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion Ausgangsstoffe in fester Form eingesetzt werden. Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt sind höhere Temperaturen dann, wenn zur Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion Ausgangsstoffe in fester Form eingesetzt werden und zudem die Bildung durch eine Trockenbehandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung erfolgt.
  • Erfindungsgemäß zur Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion geeignet sind jedoch auch vergleichsweise niedrigere Temperaturen, beispielsweise Temperaturen von –10°C bis 110°C oder von 0°C bis 90°C oder von 10°C bis 80°C oder von 20°C bis 70°C sowie weitere im Rahmen des vorliegenden Textes genannte Temperaturbereiche. Vergleichsweise niedrigere Temperaturen können beispielsweise dann bevorzugt sein, wenn die erfindungsgemäße Bildung eines Fettsäuresalzes durch eine Nassbehandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung erfolgt. Weiter bevorzugt sind vergleichsweise niedrige Temperaturen dann, wenn die Bildung durch eine Nassbehandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung erfolgt und zudem zur Bildung eines Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion in Wasser lösliche oder in Wasser gelöste Ausgangsstoffe eingesetzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Gemischen auf der Basis einer Vielzahl natürlich vorkommender oder synthetisch hergestellter anorganischer Feststoffe, insbesondere solcher Feststoffe, wie sie in vielen Bereichen der Industrie eingesetzt und verarbeitet werden. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet zur Herstellung von Gemischen umfassend mindestens ein anorganisches Pigment, mindestens einen anorganischen Füllstoff oder mindestens ein Mineral, wie sie beispielsweise in der Papierindustrie, der Kunststoffindustrie, der Baustoffindustrie oder der Textilindustrie beispielsweise zur Herstellung von Papieren, Kunststoffen, Baustoffen oder Textilien eingesetzt und verarbeitet werden.
  • Pigmente gemäß vorliegender Erfindung umfassen insbesondere die dem Fachmann allgemein bekannten Farbmittel sowie deren Mischungen. Erfindungsgemäß geeignete Farbmittelmischungen sind beispielsweise Calciumcarbonat/Talkum, Dolomit/Talkum, Calciumcarbonat/Dolomit/Talkum, Calciumcarbonat/Talkum/Kaolin, Dolomit/Talkum/Kaolin, Calciumcarbonat/-Dolomit/Talkum/Kaolin, Calciumcarbonat/Talkum/Glimmer, Dolomit/Talkum/-Glimmer, Calciumcarbonat/Dolomit/Talkum/Glimmer, wie sie auch in der DE 09 07 142 A1 beschrieben werden.
  • Füllstoffe gemäß vorliegender Erfindung sind dem Fachmann bekannte Zusatzstoffe oder Additive, die regelmäßig das Volumen beispielsweise eines Stoffes, einer Stoffmischung oder eines Produkts erhöhen, oder die von einem Stoff, einer Stoffmischung oder einem Produkt umfasste Hohlräume ganz oder teilweise auffüllen können und dabei regelmäßig nicht die wesentlichen Eigenschaften des Stoffes, der Stoffmischung oder des Produktes wesentlich verändern, insbesondere nicht wesentlich verschlechtern. In besonderen Fällen kann jedoch der Einsatz von Füllstoffen von einer wesentlichen Verbesserung einer oder mehrerer wesentlicher Eigenschaften eines Stoffes, einer Stoffmischung oder eines Produkts begleitet sein. Ein Beispiel hierfür stellt der Einsatz von Füllstoffen in der Papierindustrie dar.
  • Mineralien gemäß vorliegender Erfindung sind natürlich vorkommende anorganische Feststoffe, aus diesen beispielsweise durch Anwendung von Wärme und Druck oder beidem gewonnene Feststoffe sowie entsprechende, synthetisch hergestellte Feststoffe.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher Verfahren zur Herstellung von Gemischen, bei denen mindestens ein anorganischer Feststoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pigmenten, Füllstoffen und Mineralien.
  • Beispielsweise betrifft die vorliegende Erfindung auch Verfahren zur Herstellung von Gemischen, bei denen mindestens ein anorganischer Feststoff Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Aluminiumsilikat, Bariumhydroxid, Bariumoxid, Bariumcarbonat, Bariumnitrat, Bariumphosphat, Bariumsilikat, Bariumsulfat, Boroxid, Cadmiumhydroxid, Cadmiumoxid, Cadmiumcarbonat, Cadmiumnitrat, Cadmiumphosphat, Cadmiumsilikat, Cadmiumsulfat, Cadmiumsulfid, Calciumhydroxid, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Calciumchlorid, Calciumnitrat, Calciumphosphat, Calciumsilikat, Calciumsulfat, Cobalt(II)chlorid, Eisen(II)oxid, Eisen(II)sulfat, Eisen(II/III)oxid, Eisen(III)oxid, Eisen(III)sulfat, Indiumoxid, Kaliumhydroxid, Kaliumoxid, Kaliumcarbonat, Kaliumnitrat, Kaliumphosphat, Kaliumsilikat, Kaliumsulfat, Kupfer(I)oxid, Kupfer(II)oxid, Magnesiumchlorid, Magnesiumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumnitrat, Magnesiumphosphat, Magnesiumsilikat, Magnesiumsulfat, Mangan(II)oxid, Mangan(III)oxid, Mangan(II/III)oxid, Mangan(IV)oxid, Mangan(VII)oxid, Natriumhydroxid, Natriumoxid, Natriumcarbonat, Natriumhydrogensulfat, Natriumnitrat, Natriumphosphat, Natriumsilikat, Natriumsulfat, Nickeloxid, Nickelsulfid, Selenoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, Zinkhydroxid, Zinkoxid, Zinkcarbonat, Zinknitrat, Zinkphosphat, Zinksilikat, Zinksulfat, Zinksulfid, Zinndioxid, Zirkoniumdioxid, ein kohlenstoffbasierter anorganischer Stoff mit graphitartig angeordneten Kohlenstoffatomen, carbonisierter Kohlenstoff, graphitierter Kohlenstoff, Kohle, Aktivkohle, Ruß, Anhydrit, Apatit, Atlasspat, Bentonit, Bergkristall, Bleicherde, Böhmit, Borax, Braunit, Cinnabarit, Dolomit, Fasergips, Feldspat, Flussspat, Galmei, gebrannter Gips, Gestein, Gips, Glaubersalz, Glimmer, Greenockit, Hausmannit, Hunit, Kalkspat, Kalkstein, Kalzit, Kaolin, calciniertes Kaolin, Kaolinit, Kieselgur, Korund, Kreide, Manganosit, Marmor, Melanterit, Mennige, Minium, Montmorillonit, Natrit, gelber, roter oder brauner Ocker, Orthoklas, Otavit, Perlit, Phyllosilikat, Pottasche, Pyrit, Quarz, Quecksilbersulfid, Satinweiß, Schichtsilikat, Schlämmkreide, Schwefelkies, Serpentin, Silica, Silikat, Soda, Speckstein, Sphalerit, Stuckgips, Talkum, Titanweiß, Tonerde, Tonmineral, Topas, Ultramarin, Wollastonit, Zeolith oder Zinnober ist oder mindestens einen der genannten Stoffe als Bestandteil enthält.
  • Erfindungsgemäß geeignete anorganische Feststoffe, die mindestens einen der vorstehend genannten Stoffe als Bestandteil enthalten können, sind beispielsweise Hydrate der vorstehend genannten Stoffe, also, sofern existent, deren Hemihydrate, Monohydrate, Sesquihydrate, Dihydrate, Trihydrate, Tetrahydrate, Pentahydrate, Hexahydrate, Heptahydrate, Octahydrate, Nonahydrate, Decahydrate, Undecahydrate und Dodecahydrate. Erfindungsgemäß geeignete Hydrate sind beispielsweise Magnesiumchlorid-Anhydrat, Calciumsulfat-Hemihydrat, Natriumhydrogensulfat-Monohydrat, Kaliumcarbonat-Sesquihydrat, Calciumsulfat-Dihydrat, Calciumchlorid-Dihydrat, Kupfersulfat-Pentahydrat, Aluminiumchlorid-Hexahydrat, Cobalt(II)chlorid-Hexahydrat, Magnesiumsulfat-Heptahydrat, Eisen(II)sulfat-Heptahydrat, Bariumhydroxid-Oktahydrat, Chrom(II)nitrat-Nonahydrat, Natriumsulfat-Dekahydrat, Natriumcarbonat-Decahydrat, Natriumphosphat-Dodecahydrat.
  • Weitere erfindungsgemäß geeignete anorganische Feststoffe, die mindestens einen der vorstehend genannten Stoffe als Bestandteil enthalten können, sind Gläser. Erfindungsgemäß geeignete Gläser sind beispielsweise Quarzglas, Kalk-Natron-Glas, Floatglas, Bleikristallglas, Borosilikatglas, Opalglas, Laborglas, Email, Alumosilikatgläser, Fluoridgläser, Chalkogenidgläser und Glaskeramiken.
  • Ebenfalls erfindungsgemäß geeignete anorganische Feststoffe, die mindestens einen der vorstehend genannten Stoffe als Bestandteil enthalten können, sind Composite, beispielsweise Nanocomposite.
  • Erfindungsgemäß vielfach verwendete anorganische Feststoffe sind Calciumcarbonat, Dolomit, Glimmer, Kaolin und Talkum.
  • Im Rahmen spezieller Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird als anorganischer Feststoff jedoch Calciumcarbonat verwendet. Erfindungsgemäß regelmäßig geeignet ist aus natürlichen Vorkommen gewonnenes Calciumcarbonat. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, aus natürlichen Vorkommen gewonnenes Calciumcarbonat insbesondere ohne chemische Aufbereitung einzusetzen. Aus natürlichen Vorkommen gewonnenes Calciumcarbonat enthält jedoch regelmäßig Verunreinigungen unterschiedlicher Art und in unterschiedlichen Mengen. Sofern diese Verunreinigungen nicht erwünscht sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, aus natürlichen Vorkommen gewonnenes Calciumcarbonat auch in insbesondere chemisch aufbereiteter Form, beispielsweise in Form von Schlämmkreide, einzusetzen.
  • Es ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, das aus natürlichen Vorkommen gewonnene Calciumcarbonat in stückiger Form einzusetzen. Es ist erfindungsgemäß jedoch ebenfalls vorgesehen, das aus natürlichen Vorkommen gewonnene Calciumcarbonat in (vor)gemahlener Form einzusetzen. (Vor)gemahlenes, aus natürlichen Vorkommen gewonnenes Calciumcarbonat ist dem Fachmann unter der Bezeichnung GCC (ground calcium carbonate) bekannt.
  • Es ist jedoch ferner bekannt, dass aus natürlichen Vorkommen gewonnenes Calciumcarbonat für bestimmte Anwendungsfälle, insbesondere aufgrund der Anwesenheit von nicht oder nur mit nicht vertretbarem Aufwand entfernbaren Verunreinigungen, nicht geeignet ist. Es ist daher in diesen Anwendungsfällen erfindungsgemäß vorgesehen, synthetisch hergestelltes Calciumcarbonat zu verwenden. Als synthetisch hergestelltes Calciumcarbonat ist beispielsweise das dem Fachmann als PCC (precipitated calcium carbonate) bekannte gefällte Calciumcarbonat geeignet. Es wird regelmäßig durch Einleiten von Kohlensäure oder Kohlenstoffdioxid in Kalkmilch gefällt und so als Präzipitat gewonnen. In Abhängigkeit von den gewählten Prozessbedingungen wie Temperatur oder Konzentration können unterschiedliche Modifikationen des Calciumcarbonats erzeugt werden, z. B. eine rhomboedrische oder skalenoedrische Modifikation. In der Regel wird mit hochreinen Ausgangstoffen gearbeitet, sodass PCC regelmäßig besonders weiß ist und zudem Vorteile bezüglich der Opazität aufweist.
  • Im Rahmen der PCC-Herstellung bildet Calciumcarbonat regelmäßig Primärpartikel beispielsweise mit einer Partikelgröße von 10 bis 100 nm und einem Aspektverhältnis zwischen 1:2 und 1:10, die Aggregate oder Agglomerate oder beides mit mittleren Durchmessern von beispielsweise 0,5 bis 10 μm bilden können. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich beispielsweise auch durch seine Fähigkeit aus, die genannten Aggregate oder Agglomerate im Hinblick auf ihre jeweilige Verwendung in ihrer Größe geeignet zu reduzieren.
  • Die erfindungsgemäß geeigneten anorganischen Feststoffe können in verschiedenen Formen eingesetzt werden. Erfindungsgemäß geeignet sind beispielsweise Mehle, z. B. Glasmehl und Gesteinsmehl, Pulver, z. B. Quarzpulver, Körner und stückiges Gut, Formkörper wie Pellets, Granulate, Kugeln, z. B. Glaskugeln und Glashohlkugeln, Fasern, z. B. Glasfasern, Keramikfasern, Mineralfasern, Kohlenstofffasern und Nanotubefasern.
  • Die vorstehend beschriebenen anorganischen Feststoffe werden erfindungsgemäß zur Herstellung eines Gemisches, welches noch mindestens ein während der Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung gebildetes Fettsäuresalz enthält, eingesetzt.
  • Erfindungsgemäß während der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung gebildete Fettsäuresalze sind Fettsäuresalze eines zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkations. Erfindungsgemäß geeignete zweiwertige Metallkationen sind beispielsweise Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mo2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+ und Cu2+. Erfindungsgemäß geeignete dreiwertige Metallkationen sind beispielsweise B3+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Cr3+, Mo3+, Fe3+, Co3+, Sc3+, Y3+, La3+ sowie die dreiwertigen Kationen der Lanthanoide.
  • Fettsäureanionen entsprechend vorliegender Erfindung sind grundsätzlich alle Fettsäureanionen mit 6 bis 40 C-Atomen, beispielsweise solche mit 8 bis 18 C-Atomen. Fettsäureanionen entsprechend vorliegender Erfindung finden sich in Verbindungen, die nach herkömmlichen, dem Fachmann bekannten Verfahren aus natürlichen, also aus pflanzlichen oder tierischen Quellen gewonnen sowie nach dem Fachmann bekannten Verfahren synthetisch hergestellt werden können. Erfindungsgemäß geeignet sind Anionen linearer oder verzweigter Fettsäuren, die gesättigt, einfach oder mehrfach ungesättigt sowie unsubstituiert oder einfach oder mehrfach substituiert sein können. Erfindungsgemäß darüber hinaus geeignet sind Mischungen aus zwei oder mehr der entsprechenden im Rahmen dieses Textes genannten Fettsäureanionen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäureanion ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fettsäureanionen mit 6 bis 40 C-Atomen, wobei die Fettsäureanionen linear oder verzweigt, gesättigt, einfach oder mehrfach ungesättigt sowie unsubstituiert oder einfach oder mehrfach substituiert sind.
  • Erfindungsgemäß geeignet sind beispielsweise die Anionen der Alpha-Linolensäure, Arachidonsäure, Arachinsäure, Behensäure, Caprinsäure, Capronsäure, Caprylsäure, Cerotinsäure, Cervonsäure, Cetoleinsäure, Clupanodonsäure, Cocosfettsäure, Elaidinsäure, Erucasäure, Gamma-Linolensäure, Icosensäure, Isooctylsäure, Laurinsäure, Lignocerinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Margarinsäure, Melissinsäure, Montansäure, Myristinsäure, Nervonsäure, Octylsäure, Ölsäure, Önanthsäure, Palmfettsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Pelargonsäure, Phytansäure, Ricinol-(cis-12-hydroxy)-9-octadecensäure, Stearinsäure, Hydroxystearinsäure, Dihydroxystearinsäure, Talgfettsäure, Timnodonsäure, Undecylensäure, Vaccensäure, Versatsäure, Octadeca-9c,11t-diensäure sowie Anionen der Derivate dieser Säuren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielsweise geeignet zur Herstellung von Gemischen umfassend Calciumbehenat, Bariumlaurat, Calciumlaurat, Zinklaurat, Zinkoleat, Aluminiumstearat, Aluminiummonostearat, Aluminiumdistearat, Aluminiumtristearat, Bariumstearat, Barium-12-hydroxystearat, Bleistearat, dibasisches Bleistearät, neutrales Bleistearat, Calciumstearat, neutrales Calciumstearat, basisches Calciumstearat, Calcium-12-hydroxystearat, Magnesiumlaurat, Magnesiumhydroxystearat, Magnesiumstearat und Zinkstearat.
  • In vielen Fallen erfindungsgemäß bevorzugt ist die Herstellung von Gemischen umfassend Calciumstearat oder eine Mischung von Calciumstearat mit mindestens einem weiteren im Rahmen dieses Textes genannten Fettsäuresalz.
  • Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens ein Fettsäuresalz während der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung aus mindestens zwei verschiedenen, mindestens einem anorganischen Feststoff gemäß vorliegender Erfindung zugesetzten Ausgangsstoffen gebildet. Bei den Ausgangsstoffen kann es sich beispielsweise um ein Hydroxid oder ein Oxid und eine Fettsäure handeln.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gemisches, bei dem mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion aus mindestens einer Fettsäure und einem Hydroxid des Metalls oder einem Oxid des Metalls oder einer Mischung daraus gebildet wird. Dabei ist es nach Vorstehendem erfindungsgemäß häufig vorteilhaft, wenn mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion in einem Temperaturintervall von 65°C bis 200°C gebildet wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist insbesondere in denjenigen Fällen geeignet, in denen als Fettsäuresalz Calciumstearat beispielsweise aus Calciumhydroxid und Stearinsäure gebildet wird.
  • Bei den Ausgangsstoffen für die erfindungsgemäße Bildung eines Fettsäuresalzes in einer Zerkleinerungsvorrichtung kann es sich jedoch beispielsweise auch um zwei Salze, insbesondere lösliche Salze, handeln.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gemisches, bei dem mindestens ein Fettsäuresalz aus mindestens einem in Wasser löslichen Salz mindestens einer Fettsäure und mindestens einem in Wasser löslichen Salz des Metalls gebildet wird.
  • Erfindungsgemäß geeignete, in Wasser lösliche Salze von Fettsäuren sind beispielsweise in Wasser lösliche Alkalimetall-, Ammonium-, Phosphonium- oder Sulfoniumsalze von Fettsäuren.
  • Erfindungsgemäß als in Wasser lösliche Salze von Fettsäuren geeignet sind daher beispielsweise die löslichen Lithium-, Natrium-, Kalium-, Rubidium-, Cäsium- und Ammoniumsalze der entsprechenden Fettsäuren, beispielsweise Natriumstearat, Kaliumstearat und Ammoniumstearat.
  • Erfindungsgemäß geeignete in Wasser lösliche Salze von Fettsäuren sind ferner die in Wasser löslichen Ammonium-, Phosphonium- oder Sulfoniumsalze von Fettsäuren. Im Rahmen des vorliegenden Textes werden erfindungsgemäß geeignete, in Wasser lösliche Ammonium-, Phosphonium- oder Sulfoniumsalze von Fettsäuren auch zusammengefasst als Oniumsalze von Fettsäuren bezeichnet. Entsprechend bestehen erfindungsgemäß geeignete Oniumsalze von Fettsäuren aus einer Oniumgruppe und einem Fettsäurerest.
  • Ein Oniumsalz gemäß der vorliegenden Erfindung kann dabei, je nach Art der Oniumgruppe, 1, 2, 3 oder 4 organische Reste tragen. Die organischen Reste können dabei beispielsweise über eine C-X-Verknüpfung, wobei X für N, S oder P steht, mit einem positiv geladenen N-, S- oder P-Atom einer entsprechenden Oniumgruppe verbunden sein. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die organischen Reste über ein weiteres Heteroatom, beispielsweise ein O-Atom, mit einem positiv geladenen N-, S- oder P-Atom einer entsprechenden Oniumgruppe verbunden sind.
  • Ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfindungsgemäß geeignetes Oniumsalz einer Fettsäure weist beispielsweise ein positiv geladenes N-, S- oder P-Atom oder zwei oder mehr solcher positiv geladener N-, S- oder P-Atome oder Gemische aus zwei oder mehr der genannten, positiv geladenen Atomtypen auf.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind als Oniumsalze von Fettsäuren Verbindungen geeignet, die am N, S oder P-Atom mindestens einen organischen Rest und höchstens die maximal mögliche Zahl an organischen Resten tragen. Wenn ein erfindungsgemäß geeignetes Oniumsalz einer Fettsäure weniger als die maximal mögliche Anzahl organischer Reste trägt, so wird die positive Ladung in üblicher, dem Fachmann bekannter Weise beispielsweise durch Protonierung mittels einer geeigneten Säure erzeugt, so dass das entsprechende Oniumsalz einer Fettsäure in diesem Fall neben mindestens einem organischen Rest noch mindestens ein Proton trägt.
  • Es sind erfindungsgemäß daher also Verbindungen als Oniumsalze von Fettsäuren geeignet, die aufgrund von Protonierungsreaktionen eine positive Ladung aufweisen. Es ist jedoch ebenso möglich, im Rahmen der vorliegenden Erfindung Oniumsalze von Fettsäuren einzusetzen, die aufgrund einer Alkylierungs- oder Peralkylierungsreaktion eine positive Ladung aufweisen. Beispiele für derartige Verbindungen sind Tetraalkylammonium-, Trialkylsulfonium- oder Tetraalkylphosphoniumsalze von Fettsäuren. Es ist jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso vorgesehen, dass ein erfindungsgemäß geeignetes Oniumsalz einer Fettsäure einen Aryl-, Alkaryl-, Cycloalkyl-, Alkenyl-, Alkinyl- oder Cycloalkenylrest aufweist. Es ist erfindungsgemäß ebenso möglich und vorgesehen, dass ein im Rahmen einer erfindungsgemäßen Salzzubereitung einsetzbares Oniumsalz einer Fettsäure zwei oder gegebenenfalls mehr unterschiedliche Substituententypen aufweist, beispielsweise einen Alkyl- und einen Cycloalkylrest oder einen Alkyl- und einen Arylrest.
  • Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso möglich und vorgesehen, dass ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbares Oniumsalz einer Fettsäure Substituenten aufweist, die ihrerseits durch eine oder mehrere funktionelle Gruppen substituiert sind. Entsprechende funktionelle Gruppen können beispielsweise NH-Gruppen, NH2-Gruppen, OH-Gruppen, SH-Gruppen, Estergruppen, Ethergruppen, Thioethergruppen, Isocyanuratgruppen oder Ketogruppen oder Gemische aus zwei oder mehr davon sein.
  • Als Phosphoniumsalze von Fettsäuren sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich alle Verbindungen einsetzbar, die durch entsprechende Umsetzung geeigneter Reaktanden zu einem Phosphoniumsalz einer Fettsäure führen. Dabei können erfindungsgemäß einsetzbare Phosphoniumsalze von Fettsäuren beispielsweise durch entsprechende Umsetzung von Tetraalkyl-, Tetracycloalkyl- oder Tetraarylphosphorhalogeniden erhalten werden. Geeignete Phosphoniumsalze von Fettsäuren leiten sich daher beispielsweise von Tetraalkylphosphorsalzen wie Tetra-n-ethylphosphoniumbromid, Tetra-n-propylphosphoniumbromid, Tetra-n-butylphos-phoniumbromid, Tetra-n-isobutylphosphoniumbromid, Tetra-n-pentylphosphonium-bromid, Tetra-n-hexylphosphoniumbromid und dergleichen Tetraalkylphosphoniumsalzen ab.
  • Weiterhin eignen sich grundsätzlich zum Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung Phosphoniumsalze von Fettsäuren, die sich beispielsweise von Tetracycloalkylphosphoniumsalzen oder Tetraarylphosphoniumsalzen ableiten. Geeignete Phosphoniumsalze von Fettsäuren basieren daher beispielsweise auf Tetracycloalkyl- oder Tetraarylphosphoniumsalzen wie Tetracyclohexylphosphoniumbromid oder Tetraphenyl-phosphoniumbromid und dergleichen Tetracycloalkyl- oder Tetraarylphosphoniumsalzen. Die oben genannten Verbindungen können im Rahmen der vorliegenden Erfindung unsubstituiert sein, sie können jedoch auch einen oder mehrere der oben genannten Substituenten aufweisen.
  • Ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind Phosphoniumsalze von Fettsäuren, die an einem Phosphoratom unterschiedliche Typen organischer Substituenten tragen, die wiederum gegebenenfalls unterschiedlich substituiert sein können.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als Phosphoniumsalze von Fettsäuren Tetra-n-butylphosphoniumfettsäuresalze oder Triphenylbenzylphosphoniumfettsäuresalze eingesetzt.
  • Als Sulfoniumsalze von Fettsäuren sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich alle Verbindungen einsetzbar, die durch entsprechende Umsetzung geeigneter Reaktanden zu einem Sulfoniumsalz einer Fettsäure führen. Dabei können erfindungsgemäß geeignete Sulfoniumsalze von Fettsäuren beispielsweise durch entsprechende Umsetzung von Sulfiden wie Alkylmonosulfiden, Alkyldisulfiden, Dialkylsulfiden oder Polyalkylsulfiden erhalten werden. Geeignete Sulfoniumsalze von Fettsäuren leiten sich daher beispielsweise von Dialkylsulfiden wie Ethylbenzylsulfid, Allylbenzylsulfid oder Alkyldisulfiden wie Hexandisulfid, Heptandisulfid, Octandisulfid und dergleichen Alkyldisulfiden ab.
  • Weiterhin eignen sich erfindungsgemäß Sulfoniumsalze von Fettsäuren, die sich beispielsweise von Tricycloalkylsulfoniumsalzen oder Triarylsulfoniumsalzen ableiten. Geeignete Sulfoniumsalze von Fettsäuren basieren daher beispielsweise auf Tricycloalkyl- oder Triarylsulfoniumsalzen wie Tricyclohexylsulfoniumbromid oder Triphenylsulfoniumbromid und dergleichen Tricycloalkyl- oder Triarylsulfoniumsalzen. Ebenfalls geeignet sind Trialkyl-, Triaryl- oder Tricycloalkylsulfoxoniumsalze wie Trimethylsulfoxoniumsalze von Fettsäuren. Die oben genannten Verbindungen können im Rahmen der vorliegenden Erfindung unsubstituiert sein, sie können jedoch auch einen oder mehrere der oben genannten Substituenten aufweisen.
  • Ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind Sulfoniumsalze von Fettsäuren, die an einem Schwefelatom unterschiedliche Typen organischer Substituenten tragen, die wiederum gegebenenfalls unterschiedlich substituiert sein können.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als Sulfoniumsalze von Fettsäuren Trimethylsulfoxoniumsalze von Fettsäuren eingesetzt.
  • Als Ammoniumsalze von Fettsäuren sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich alle Verbindungen einsetzbar, die durch entsprechende Umsetzung geeigneter Reaktanden zu einem Ammoniumsalz einer Fettsäure führen. Dabei können erfindungsgemäß einsetzbare Ammoniumsalze von Fettsäuren beispielsweise durch entsprechende Umsetzung von Aminen oder Amiden wie Alkylmonoaminen, Alkylendiaminen, Alkylpolyaminen, sekundären oder tertiären Aminen erhalten werden. Geeignete Ammoniumsalze von Fettsäuren leiten sich daher beispielsweise von primären Mono- oder Polyaminoverbindungen mit 2 bis etwa 40, beispielsweise 6 bis etwa 20 C-Atomen ab. Beispielsweise sind dies Ethylamin, n-Propylamin, i-Propylamin, n-Butylamin, sek.-Butylamin, tert.-Butylamin, substituierte Amine mit 2 bis etwa 20 C-Atomen wie 2-(N,N-Dimethylamino)-1-aminoethan. Geeignete Diamine weisen beispielsweise zwei primäre, zwei sekundäre, zwei tertiäre oder eine primäre und eine sekundäre oder eine primäre und eine tertiäre oder eine sekundäre und eine tertiäre Aminogruppe auf. Beispiele hierfür sind Diaminoethan, die isomeren Diaminopropane, die isomeren Diaminobutane, die isomeren Diaminohexane, Piperazin, 2,5-Dimethylpiperazin, Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan (Isophorondiamin, IPDA), 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, 1,4-Diaminocyclohexan, Aminoethylethanolamin, Hydrazin, Hydrazinhydrat oder Triamine wie die Diethylentriamin oder 1,8-Diamino-4-aminomethyloctan oder tertiäre Amine wie Triethylamin, Tributylamin, Dimethylbenzylamin, N-Ethyl-, N-Methyl-, N-Cyclohexylmorpholin, Dimethyl-cyclohexylamin, Dimorpholinodiethylether, 1,4-Diazabicyclo[2,2,2]octan, 1-Azabicyclo[3,3,0]octan, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethylbutandiamin, N,N,N',N'-Tetramethylhexandiamin-1,6, Pentamethyldiethylentriamin, Tetramethyldiaminoethylether, Bis-(dimethylaminopropyl)harnstoff, N,N'-Dimethylpiperazin, 1,2-Dimethylimidazol oder Di-(4-N,N-dimethylaminocyclohexyl)-methan.
  • Ebenfalls geeignet sind aliphatische Aminoalkohole mit 2 bis etwa 40, vorzugsweise 2 bis etwa 20 C-Atomen, beispielsweise Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Tripropanolamin, Tributanolamin, Tripentanolamin, 1-Amino-3,3-dimethyl-pentan-5-ol, 2-Aminohexan-2',2''-diethanolamin, 1-Amino-2,5-dimethylcyclohexan-4-ol, 2-Aminopropanol, 2-Aminobutanol, 3-Aminopropanol, 1-Amino-2-propanol, 2-Amino-2-methyl-1-propanol, 5-Aminopentanol, 3-Aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexanol, 1-Amino-1-cyclopentan-methanol, 2-Amino-2-ethyl-1,3-propandiol, 2-(Dimethylaminoethoxy)-ethanol, aromatisch-aliphatische oder aromatisch-cycloaliphatische Aminoalkohole mit 6 bis etwa 20 C-Atomen, wobei als aromatische Strukturen heterocyclische oder isocyclische Ringsysteme wie Naphthalin- oder insbesondere Benzolderivate wie 2-Aminobenzylalkohol, 3-(Hydroxymethyl)anilin, 2-Amino-3-phenyl-1-propanol, 2-Amino-1-phenylethanol, 2-Phenylglycinol oder 2-Amino-1-phenyl-1,3-propandiol sowie Gemische aus zwei oder mehr solcher Verbindungen eingesetzt werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Ammoniumsalze von Fettsäuren geeignet sind die Fettsäuresalze heterocyclischer Verbindungen, die über ein cyclisches, Aminogruppen aufweisendes Ringsystem verfügen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung häufig eingesetzt werden Ammoniumstearate, insbesondere Ammoniumstearat und Triethanolammoniumstearat.
  • Es ist erfindungsgemäß häufig vorteilhaft, wenn mindestens ein in Wasser lösliches Salz mindestens einer Fettsäure im Überschuss eingesetzt wird. Erfindungsgemäß geeignet ist beispielsweise ein Überschuss an mindestens einem in Wasser löslichen Salz mindestens einer Fettsäure von mindestens 0,001% oder von mindestens 0,01% oder von mindestens 0,1% oder von mindestens 1% oder von mindestens 5% oder von mindestens 10% oder von mindestens 20% oder von mindestens 30% oder von mindestens 40% oder von mindestens 50% oder von mindestens 60% oder von mindestens 70% oder von mindestens 80% oder von mindestens 90% oder von mindestens 95%, aber von nicht mehr als 99,9% oder von nicht mehr als 99,5% oder von nicht mehr als 99% oder von nicht mehr als 96%, jeweils bezogen auf die Menge an dem mindestens einen in Wasser löslichen Salz mindestens einer Fettsäure. Beispielsweise bedeutet ein Überschuss von 60%, dass aus Gründen der Stöchiometrie 60% des mindestens einen in Wasser löslichen Salzes mindestens einer Fettsäure nicht im Rahmen der erfindungsgemäßen Bildung des mindestens einen Fettsäuresalzes aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion verbraucht oder umgesetzt werden.
  • Erfindungsgemäß geeignete, in Wasser lösliche Salze zweiwertiger oder dreiwertiger Metallkationen, wie sie zur Bildung von Fettsäuresalzen aus zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkationen und Fettsäureanionen durch Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung hergestellt werden, sind grundsätzlich alle in Wasser löslichen anorganischen Salze erfindungsgemäß geeigneter zweiwertiger oder dreiwertiger Metallkationen, beispielsweise Borste, Nitrate, Phosphate, Phosphite, Sulfate, Fluoride, Chloride, Bromide und Iodide sowie deren gegebenenfalls existierende Hydrate. Häufig erfindungsgemäß geeignete, in Wasser lösliche Salze zweiwertiger oder dreiwertiger Metallkationen sind Chloride, beispielsweise Aluminiumchlorid und Calciumchlorid.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft demnach insbesondere auch Verfahren zur erfindungsgemäßen Herstellung von Gemischen, in denen als Fettsäuresalz Calciumstearat aus Calciumchlorid und einem Alkalistearat oder einem Ammoniumstearat oder deren Mischung gebildet wird.
  • Es ist erfindungsgemäß darüber hinaus vorgesehen, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion aus mindestens einen in Wasser löslichen Salz mindestens einer. Fettsäure und einem Hydroxid des Metalls oder einem Oxid des Metalls oder einer Mischung daraus gebildet wird. Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion in einem Temperaturintervall von 40°C bis 100°C oder von 50°C bis 90°C oder von 60°C bis 80°C oder von 65°C bis 75°C gebildet wird.
  • Ferner ist es bei diesen erfindungsgemäßen Verfahrensformen häufig vorteilhaft, dass mindestens ein in Wasser lösliches Salz mindestens einer Fettsäure oder mindestens eine Fettsäure im Überschuss eingesetzt wird.
  • Schließlich sind auch diese erfindungsgemäßen Verfahrensformen insbesondere geeignet, als Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion Calciumstearat zu bilden.
  • Den erfindungsgemäß herzustellenden Gemischen können je nach Anwendungsgebiet und Anwendungsform weitere, dem jeweiligen Fachmann aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannte Stoffe zugesetzt werden. So können einem erfindungsgemäßen Gemisch beispielsweise Dispergierhilfsmittel, insbesondere Polyphosphate und Polyacrylate wie Natrium- oder Ammoniumpolyacrylat, Bindemittel, insbesondere Stärke und Stärkeether, Casein, Polymerdispersionen auf der Basis von Butadien-Styrol, Acrylsäureester-Styrol, Acrylsäureester-Vinylacetat, Vinylacetat-Ethylen sowie Mischpolymerisate der genannten Stoffe mit Acrylnitril, Cobinder und Latex-Binder, beispielsweise auf der Basis von Butadien-Styrol-Acrylnitril, Polyoxyethylenoctylphenylether, Konservierungsstoffe, Schaumbekämpfungsmittel (Antischaummittel), insbesondere Emulsionen tierischer oder pflanzlicher Fette, Silikonemulsionen oder höhere Alkohole sowie deren Ester, optische Aufheller sowie Akzeptoren hierfür, insbesondere Polyvinylalkohole, CMC, Nuancierfarbstoffe, insbesondere Pigmentfarbstoffe, substantive und basische Farbstoffe, Stoffe zur Erhöhung der Wasserbeständigkeit, insbesondere Melamin- und Harnstoffharze, Glyoxal und Epoxidharze, Wachsdispersionen, Polyglykole, Polyethylendispersionen und Satinagehilfsmittel, Ablösemittel, Trennmittel, Verdickungsmittel, Viskositätsregler, Tenside zugesetzt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren, in dem einem erfindungsgemäß herzustellenden Gemisch mindestens ein weiterer Stoff zugesetzt wird.
  • Es ist erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen, einem erfindungsgemäß herzustellendem Gemisch, beispielsweise einem Strich für den Einsatz in der Papierindustrie, Binder und/oder Bindemittel und/oder Cobinder, beispielsweise Binder auf der Basis von Butadien-Styrol-Acrylnitril, zuzusetzen. Es ist beispielsweise vorgesehen, einem erfindungsgemäß herzustellenden Gemisch Binder und/oder Bindemittel und/oder Cobinder in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% oder in einer Menge von 6 bis 45 Gew.-% oder in einer Menge von 7 bis 40 Gew.-% oder in einer Menge von 8 bis 35 Gew.-% oder in einer Menge von 9 bis 30 Gew.-% oder in einer Menge von 10 bis 25 Gew.-% oder in einer Menge von 11 bis 20 Gew.-% oder in einer Menge von 12 bis 18 Gew.-% zuzusetzen.
  • Gegenüber dem Stand der Technik zeichnen sich die erfindungsgemäß herzustellenden Gemische zudem häufig dadurch aus, dass die dem jeweiligen Fachmann aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannten weiteren Stoffe, sofern es sich nicht um Binder und/oder Bindemittel und/oder Cobinder handelt, dem erfindungsgemäß herzustellenden Gemisch gar nicht oder nur in relativ geringen Mengen zugesetzt werden müssen.
  • Es ist erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen, gegebenenfalls neben Binder und/oder Bindemittel und/oder Cobinder weitere, dem jeweiligen Fachmann aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannte Stoffe in weniger als 18 Teilen oder in weniger als 16 Teilen oder in weniger als 14 Teilen oder in weniger als 12 Teilen oder in weniger als 10 Teilen oder in weniger als 8 Teilen oder in weniger als 6 Teilen oder in weniger als 4 Teilen oder in weniger als 2 Teilen oder in weniger als 1 Teil oder in weniger als 0,8 Teilen oder in weniger als 0,6 Teilen oder in weniger als 0,4 Teilen oder in weniger als 0,2 Teilen oder in weniger als 0,1 Teilen oder in weniger als 0,05 Teilen oder in weniger als 0,01 Teilen, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Fettsäuresalzen aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion, zuzusetzen.
  • Weiterhin kann den erfindungsgemäß herzustellenden Gemischen je nach Anwendungsgebiet und Anwendungsform Wasser zugesetzt werden. Es ist daher vorgesehen, den erfindungsgemäß herzustellenden Gemischen Wasser beispielsweise in einer Menge von mindestens 0,01 Gew.-% oder 1 Gew.-% oder 5 Gew.-% oder 8 Gew.-% oder 10 Gew.-% oder 20 Gew.-% oder 30 Gew.-% oder 40 Gew.-% oder 50 Gew.-% oder 60 Gew.-% oder 70 Gew.-% oder 80 Gew.-% oder 90 Gew.-% oder 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des gesamten Gemisches, zuzusetzen. Im Rahmen weiterer Ausführungsformen ist es jedoch vorgesehen, den erfindungsgemäß herzustellenden Gemischen Wasser beispielsweise nicht in einer Menge von mehr als 1 Gew.-% oder 5 Gew.-% oder 8 Gew.-% oder 10 Gew.-% oder 20 Gew.-% oder 30 Gew.-% oder 40 Gew.-% oder 50 Gew.-% oder 60 Gew.-% oder 70 Gew.-% oder 80 Gew.-% oder 90 Gew.-% oder 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des gesamten Gemisches, zuzusetzen.
  • Es ist daher beispielsweise vorgesehen, den erfindungsgemäß herzustellenden Gemischen Wasser in einer Menge von 0,01 bis 95 Gew.-% oder von 10 bis 80 Gew.-% oder von 15 bis 70 Gew.-% oder von 20 bis 60 Gew.-% oder von oder von 21 bis 55 Gew.-% oder von 22 bis 50 Gew.-% oder von 23 bis 45 Gew.-% oder von 24 bis 40 Gew.-% oder von 25 bis 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des gesamten Gemisches, zuzusetzen.
  • Dabei kann das Zusetzen des Wassers grundsätzlich auf beliebige Weise erfolgen. So kann das Zusetzen des Wassers beispielsweise kontinuierlich, semikontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Ferner kann das Wasser beispielsweise vor und/oder während und/oder nach der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung erfolgen.
  • In Folge der Möglichkeit, erfindungsgemäß herzustellenden Gemischen Wasser zuzusetzen, eignen sich erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch zur Herstellung von Aufschlämmungen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass als Gemisch eine Aufschlämmung hergestellt wird.
  • Derartige Aufschlämmungen werden vielfach in der Industrie eingesetzt. So werden beispielsweise in der Papierindustrie zur Papierherstellung Aufschlämmungen eingesetzt, die anorganische Füllstoffe oder anorganische Pigmente enthalten. Dabei wird in der Papierindustrie beispielsweise Calciumcarbonat sowohl als Füllstoff, als auch als Pigment verwendet. Weiterhin können die in der Papierindustrie zur Papierherstellung eingesetzten Aufschlämmungen Fettsäuresalze, beispielsweise Calciumstearat enthalten. Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Gemischen umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz sind demgemäß insbesondere auch zur Herstellung von in der Papierindustrie eingesetzten Aufschlämmungen geeignet. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufschlämmung mindestens enthaltend Calciumcarbonat und Calciumstearat hergestellt wird.
  • Es ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, Aufschlämmungen, insbesondere Aufschlämmungen enthaltend Calciumcarbonat und Calciumstearat, herzustellen, die insbesondere durch die Zugabe dem Fachmann bekannter Zusatzstoffe hinreichend stabil und daher beispielsweise transportierbar und lagerfähig sind. Es ist erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen, Aufschlämmungen mit einem Gehalt an anorganischen Feststoffen im Bereich von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-% oder von 35 Gew.-% bis 85 Gew.-% oder von 40 Gew.-% bis 80 Gew.-% oder von 45 Gew.-% bis 75 Gew.-% oder von 50 Gew.-% bis 70 Gew.-% oder von 55 Gew.-% bis 65 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge der gesamten Aufschlämmung, herzustellen.
  • Ferner ist es erfindungsgemäß möglich und vorgesehen, beispielsweise aus verfahrenstechnischen Gründen, zur Herstellung eines Gemisches, insbesondere zur Herstellung einer Aufschlämmung, zunächst einen Überschuss von Wasser zu verwenden und diesen Überschuss insbesondere nach der erfindungsgemäßen Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung wieder zu entziehen. Auch ist es erfindungsgemäß vorgesehen, Wasser, welches lediglich im Rahmen einer Nassbehandlung als Zerkleinerungshilfsmittel in der Zerkleinerungsvorrichtung eingesetzt wird, nach der erfindungsgemäßen Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung wieder zu entziehen.
  • Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Wasser beispielsweise durch Abgießen, Filtrieren, Filterpressen, Zentrifugieren, Verdunsten (ohne Wärmezufuhr) oder Verdampfen (mit Wärmezufuhr) oder durch eine Kombination der genannten Verfahrensschritte wieder zu entziehen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch Verfahren, die mindestens einen Verfahrensschritt umfassend den Entzug von Wasser aufweisen.
  • Es ist erfindungsgemäß darüber hinaus vorgesehen, beispielsweise Wasser, welches lediglich im Rahmen einer Nassbehandlung als Zerkleinerungshilfsmittel in der Zerkleinerungsvorrichtung eingesetzt wird, nach der erfindungsgemäßen Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung im Wesentlichen wieder vollständig zu entziehen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch Verfahren, die mindestens einen Trocknungsschritt umfassen.
  • Dabei gilt ein Gemisch erfindungsgemäß als trocken, wenn das Gemisch Wasser lediglich in einer Menge enthält, die die applikationsspezifischen Eigenschaften des Gemisches aus der Sicht des jeweiligen Fachmanns nicht wesentlich beeinträchtigt. In vielen Fällen ist ein erfindungsgemäßes Gemisch trocken, wenn es rieselfähig ist. Beispielsweise ist ein Gemisch gemäß vorliegender Erfindung trocken, wenn es mit Ausnahme von gegebenenfalls anwesendem Kristall- oder Hydratwasser weniger als 3 Gew.-% oder weniger als 1 Gew.-% oder weniger als 0,1 Gew.-% oder weniger als 0,01 Gew.-% oder weniger als 0,001 Gew.-% oder weniger als 0,0001 Gew.-% oder weniger als 0,00001 Gew.-% oder weniger als 0,000001 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des gesamten Gemischs, enthält.
  • Das Trocknen kann erfindungsgemäß grundsätzlich mit allen dem Fachmann bekannten Trocknungsverfahren erfolgen. Beispielsweise ist es erfindungsgemäß vorgesehen, ein erfindungsgemäßes Gemisch ohne Wärmezufuhr durch Verdunsten von Wasser oder mit Wärmezufuhr durch Verdampfen von Wasser, gegebenenfalls auch durch unterstützendes Anlegen eines Unterdrucks, zu trocknen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist jedoch häufig ein Verfahren, welches mindestens einen Sprühtrocknungsschritt umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft nun nicht nur ein Verfahren zur Herstellung von Gemischen, sondern auch die entsprechend hergestellten Gemische selbst.
  • Erfindungsgemäße Gemische können beispielsweise trocken sein. Beispielsweise ist ein Gemisch gemäß vorliegender Erfindung trocken, wenn es mit Ausnahme von gegebenenfalls anwesendem Kristall- oder Hydratwasser weniger als 3 Gew.-% oder weniger als 1 Gew.-% oder weniger als 0,1 Gew.-% oder weniger als 0,01 Gew.-% oder weniger als 0,001 Gew.-% oder weniger als 0,0001 Gew.-% oder weniger als 0,00001 Gew.-% oder weniger als 0,000001 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des gesamten Gemischs, enthält.
  • Erfindungsgemäße Gemische können jedoch auch Wasser in anderen Mengen enthalten. Erfindungsgemäße Gemische können Wasser beispielsweise in einer Menge von 0,01 bis 95 Gew.-% oder von 10 bis 80 Gew.-% oder von 15 bis 70 Gew.-% oder von 20 bis 60 Gew.-% oder von oder von 21 bis 55 Gew.-% oder von 22 bis 50 Gew.-% oder von 23 bis 45 Gew.-% oder von 24 bis 40 Gew.-% oder von 25 bis 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge des gesamten Gemisches, enthalten.
  • Im Rahmen spezieller Ausführugsformen handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Gemischen um Aufschlämmungen umfassend mindestens einen erfindungsgemäß geeigneten anorganischen Feststoff. Erfindungsgemäße Aufschlämmungen umfassen dabei beispielsweise erfindungsgemäß geeignete anorganische Feststoffe in einer Menge von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-% oder von 35 Gew.-% bis 85 Gew.-% oder von 40 Gew.-% bis 80 Gew.-% oder von 50 Gew.-% bis 78 Gew.-% oder von 60 Gew.-% bis 76 Gew.-% oder von 65 Gew.-% bis 75 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Menge der gesamten Aufschlämmung.
  • Erfindungsgemäße Aufschlämmungen mit den vorstehend genannten Gehalten an anorganischen Festestoffen sind beispielsweise in der Papierindustrie als Streichpigmente im Einsatz. Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch Streichpigment-Aufschlämmungen, insbesondere solche, die Calciumcarbonat und Calciumstearat enthalten.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Gemische, die trocken sind, beispielsweise Pulver und Mehle.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Gemisches bei der Herstellung von Papier, Karton, Holzprodukten, Spanplatten, Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen, Hybrid-Systemen aus Holz und Polymer (WPC), Hybrid-Systemen aus Gips und Holz, Hybrid-Systemen aus Zement und Holz, Hybrid-Systemen aus Beton und Kunststoff, Kunststoffen, Gummi, Elastomeren, Vergussmassen, Klebstoffen, Korrosionsschutzmitteln, Farben, Streichfarben, Dispersionsfarben, Deckfarben, Lacken, Pigmenten, Putz, Zement, Gipsen, Beton und anderen Baustoffen, Geweben, Vliesen, Textilien, Tapeten, Reifen, Kunstleder, Gießharzen, Metallen, sheet moulding composites (SMC), bulk moulding composites (BMC), Funktionstextilien, Dichtungsmassen, Arzneimitteln, Düngemitteln, Futtermitteln, Pflanzenschutzmitteln, Holzlasuren, Plastisolen, Kosmetika, Porzellan, Markierungen, zur Abluft- und Rauchgasreinigung, bei der Wasserreinigung, im Bergbau, in der Metallverarbeitung oder der Gießerei.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Gemisches zur Herstellung einer Streichfarbe für die Papierherstellung.
  • Beispiele
  • Beispiel 1: Eigenschaften und Verhalten eines Gemisches gemäß dem Stand der Technik
  • 500 g Calciumcarbonatpulver Omya 90 und 5,9 g Calciumstearat wurden in 250 g Wasser aufgeschlämmt und mit dem Hochschermischer Ultra Turrax für 5 Minuten bei höchster Einstellung gemischt. Es wurden keine weiteren Additive zugesetzt.
  • Der Feststoffgehalt der Probe betrug 66,85% und der D50-Wert betrug 1,25 μm und der D90-Wert 2,56 μm.
  • Das Verhältnis von Kreide zu Calciumstearat betrug 100:1,18.
  • Zur Herstellung eines Strichs wurden 400 g der Probe und 44 g des Binders DL 966 (ein Styrol/Butadien/Acrylnitril-Latex der Firma DOW Chemical) mit einer Dissolverscheibe homogenisiert. Der D50-Wert betrug 0,83 μm und der D90-Wert 2,06 μm.
  • Nach einigen Tagen war der Strich in der verschlossenen Flasche eingedickt.
  • Beispiel 2: Eigenschaften und Verhalten eines erfindungsgemäßen Gemisches
  • In 250 g Wasser wurden 8,5 g Triethanolammoniumstearat, 0,2 g Natriumhydroxid, 1 g Stearinsäure, 600 g Calciumcarbonatpulver Omya 90 und 0,7 g Calciumhydroxid eingemischt. Dem Ansatz wurde jetzt wenig Kreide zugesetzt und dieser mit dem Hochschermischer Ultra Turrax für 5 Minuten bei höchster Einstellung behandelt.
  • Der Feststoffgehalt der Probe betrug 74% und der D50-Wert 0,74 μm und der D90-Wert 2,23 μm.
  • Das Verhältnis von Kreide zu Calciumstearat betrug 100:0,98.
  • Zur Herstellung eines Strichs wurden 400 g der Probe und 44 g des Binders DL 966 mit einer Dissolverscheibe homogenisiert. Der D50-Wert betrug 0,79 μm und der D90-Wert 2,06 μm.
  • Nach einigen Tagen war der Strich in der verschlossenen Flasche immer noch gut fließfähig.
  • Beispiel 3: Eigenschaften und Verhalten eines erfindungsgemäßen Gemisches
  • In 250 g Wasser wurden 8,5 g Triethanolammoniumstearat, 600 g Omya 90 und 0,7 g Calciumhydroxid eingemischt. Dem Ansatz wurde jetzt wenig Kreide zugesetzt und dieser mit dem Hochschermischer Ultra Turrax für 5 Minuten bei höchster Einstellung behandelt.
  • Der Feststoffgehalt betrug 67%, der D50-Wert betrug 1,38 μm und der D90-Wert 2,69 μm.
  • Das Verhältnis von Kreide zu Calciumstearat betrug 100:1,24.
  • Zur Herstellung eines Strichs wurden 400 g der Probe und 44 g des Binders DL 966 mit einer Dissolverscheibe homogenisiert. Der D50-Wert betrug 0,88 μm und der D90-Wert 2,23 μm.
  • Nach einigen Tagen war der Strich in der verschlossenen Flasche immer noch gut fließfähig.
  • Ergebnis:
  • Die Beispiele zeigen, das es erfindungsgemäß möglich ist, Calciumstearat in Wasser beispielsweise mit Kreide in einer im Vergleich zum Stand der Technik sehr feinen Qualität herzustellen, und dies zudem auch mit einer sehr geringen Menge an Additiven.
  • Erfindungsgemäß können Aufschlämmungen mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen von Kreide und Calciumstearat bei gleichzeitig sehr hohem Feststoffanteil in einer fließfähigen, pumpbaren Konsistenz hergestellt werden.
  • Die wiederum daraus hergestellten Striche erweisen sich nach Scherung mit einem Hochschermischer Ultra Turrax als scherstabil, was sich daran zeigt, dass die entsprechenden Malvernkurven vor und nach der Scherung im Wesentlichen identisch sind. Die erfindungsgemäßen und erfindungsgemäß hergestellten Striche erweisen sich im Vergleich zu Strichen gemäß dem Stand der Technik auch nach mehreren Tagen noch als gut fließfähig.
  • Durch die im Vergleich zum Stand der Technik benötigte geringe Menge an Additiven lässt sich darüber hinaus auch der Anteil an Konservierungsstoffen reduzieren.

Claims (33)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Gemisches umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion durch Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz während der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung aus mindestens zwei jeweils von dem mindestens einen anorganischen Feststoff verschiedenen Ausgangsstoffen gebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der anorganische Feststoff nach der Behandlung in der Zerkleinerungsvorrichtung eine mittlere Korngröße zwischen 0,01 μm und 100 μm aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion in einer Menge von 0,0001 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Menge des mindestens einen anorganischen Feststoffs, gebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein anorganischer Feststoff aus der Gruppe bestehend aus Pigmenten, Füllstoffen und Mineralien ausgewählt ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein anorganischer Feststoff Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Aluminiumsilikat, Bariumhydroxid, Bariumoxid, Bariumcarbonat, Bariumnitrat, Bariumphosphat, Bariumsilikat, Bariumsulfat, Boroxid, Cadmiumhydroxid, Cadmiumoxid, Cadmiumcarbonat, Cadmiumnitrat, Cadmiumphosphat, Cadmiumsilikat, Cadmiumsulfat, Cadmiumsulfid, Calciumhydroxid, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Calciumchlorid, Calciumnitrat, Calciumphosphat, Calciumsilikat, Calciumsulfat, Cobalt(II)chlorid, Eisen(II)oxid, Eisen(II)sulfat, Eisen(II/III)oxid, Eisen(III)oxid, Eisen(III)sulfat, Indiumoxid, Kaliumhydroxid, Kaliumoxid, Kaliumcarbonat, Kaliumnitrat, Kaliumphosphat, Kaliumsilikat, Kaliumsulfat, Kupfer(I)oxid, Kupfer(II)oxid, Magnesiumchlorid, Magnesiumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumnitrat, Magnesiumphosphat, Magnesiumsilikat, Magnesiumsulfat, Mangan(II)oxid, Mangan(III)oxid, Mangan(II/III)oxid, Mangan(IV)oxid, Mangan(VII)oxid, Natriumhydroxid, Natriumoxid, Natriumcarbonat, Natriumhydrogensulfat, Natriumnitrat, Natriumphosphat, Natriumsilikat, Natriumsulfat, Nickeloxid, Nickelsulfid, Selenoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, Zinkhydroxid, Zinkoxid, Zinkcarbonat, Zinknitrat, Zinkphosphat, Zinksilikat, Zinksulfat, Zinksulfid, Zinndioxid, Zirkoniumdioxid, ein kohlenstoffbasierter anorganischer Stoff mit graphitartig angeordneten Kohlenstoffatomen, carbonisierter Kohlenstoff, graphitierter Kohlenstoff, Kohle, Aktivkohle, Ruß, Anhydrit, Apatit, Atlasspat, Bentonit, Bergkristall, Bleicherde, Böhmit, Borax, Braunit, Cinnabarit, Dolomit, Fasergips, Feldspat, Flussspat, Galmei, gebrannter Gips, Gestein, Gips, Glaubersalz, Glimmer, Greenockit, Hausmannit, Hunit, Kalkspat, Kalkstein, Kalzit, Kaolin, calciniertes Kaolin, Kaolinit, Kieselgur, Korund, Kreide, Manganosit, Marmor, Melanterit, Mennige, Minium, Montmorillonit, Natrit, gelber, roter oder brauner Ocker, Orthoklas, Otavit, Perlit, Phyllosilikat, Pottasche, Pyrit, Quarz, Quecksilbersulfid, Satinweiß, Schichtsilikat, Schlämmkreide, Schwefelkies, Serpentin, Silica, Silikat, Soda, Speckstein, Sphalerit, Stuckgips, Talkum, Titanweiß, Tonerde, Tonmineral, Topas, Ultramarin, Wollastonit, Zeolith oder Zinnober ist oder mindestens einen der genannten Stoffe als Bestandteil enthält.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäureanion aus der Gruppe bestehend aus Fettsäureanionen mit 6 bis 40 C-Atomen ausgewählt ist, wobei die Fettsäureanionen linear oder verzweigt, gesättigt, einfach oder mehrfach ungesättigt, unsubstituiert oder einfach oder mehrfach substituiert sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus mindestens einer Fettsäure und einem Hydroxid des Metalls oder einem Oxid des Metalls oder einer Mischung daraus gebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion in einem Temperaturintervall von 65°C bis 200°C gebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Fettsäuresalz Calciumstearat gebildet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Calciumstearat aus Calciumhydroxid und Stearinsäure gebildet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus mindestens einem in Wasser löslichen Salz mindestens einer Fettsäure und mindestens einem in Wasser löslichen Salz des Metalls gebildet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus mindestens einem in Wasser löslichen Alkalimetall-, Ammonium-, Phosphonium- oder Sufoniumsalz mindestens einer Fettsäure und mindestens einem in Wasser löslichen Salz des Metalls gebildet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein in Wasser lösliches Salz mindestens einer Fettsäure im Überschuss eingesetzt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Fettsäuresalz Calciumstearat aus Calciumchlorid und einem Alkalistearat oder einem Ammoniumstearat oder deren Mischung gebildet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus mindestens einem in Wasser löslichen Salz mindestens einer Fettsäure und einem Hydroxid des Metalls oder einem Oxid des Metalls oder einer Mischung daraus oder dass mindestens ein Fettsäuresalz aus mindestens einer Fettsäure und mindestens einem in Wasser löslichen Salz des Metalls gebildet wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion in einem Temperaturintervall von 40°C bis 100°C gebildet wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein in Wasser lösliches Salz mindestens einer Fettsäure oder mindestens eine Fettsäure im Überschuss eingesetzt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Fettsäuresalz Calciumstearat gebildet wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem erfindungsgemäß herzustellenden Gemisch mindestens ein weiterer Stoff zugesetzt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass dem erfindungsgemäß herzustellenden Gemisch mindestens Wasser zugesetzt wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Gemisch eine Aufschlämmung hergestellt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufschlämmung mindestens enthaltend Calciumcarbonat und Calciumstearat hergestellt wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen Verfahrensschritt umfassend den Entzug von Wasser aufweist.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen Trocknungsschritt umfasst.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen Sprühtrocknungsschritt umfasst.
  26. Gemisch umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 25.
  27. Gemisch nach Anspruch 26 umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch eine Aufschlämmung ist.
  28. Gemisch nach Anspruch 27 umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch eine Streichpigment-Aufschlämmung ist.
  29. Gemisch nach Anspruch 28 umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch Calciumcarbonat und Calciumstearat enthält.
  30. Gemisch nach Anspruch 26 umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemischtrocken ist.
  31. Gemisch nach Anspruch 30 umfassend mindestens einen anorganischen Feststoff und mindestens ein Fettsäuresalz aus einem zweiwertigen oder dreiwertigen Metallkation und mindestens einem Fettsäureanion, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch ein Pulver ist.
  32. Verwendung eines Gemisches nach einem der Ansprüche 26 bis 31 bei der Herstellung von Papier, Karton, Holzprodukten, Spanplatten, Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen, Hybrid-Systemen aus Holz und Polymer (WPC), Hybrid-Systemen aus Gips und Holz, Hybrid-Systemen aus Zement und Holz, Hybrid-Systemen aus Beton und Kunststoff, Kunststoffen, Gummi, Elastomeren, Vergussmassen, Klebstoffen, Korrosionsschutzmitteln, Farben, Streichfarben, Dispersionsfarben, Druckfarben, Lacken, Pigmenten, Putz, Zement, Gipsen, Beton und anderen Baustoffen, Geweben, Vliesen, Textilien, Tapeten, Reifen, Kunstleder, Gießharzen, Metallen, sheet moulding composites (SMC), bulk moulding composites (BMC), Funktionstextilien, Dichtungsmassen, Arzneimitteln, Düngemitteln, Futtermitteln, Pflanzenschutzmitteln, Holzlasuren, Plastisolen, Kosmetika, Porzellan, Markierungen, zur Abluft- und Rauchgasreinigung, bei der Wasserreinigung, im Bergbau, in der Metallverarbeitung oder der Gießerei.
  33. Verwendung eines Gemischs nach einem der Ansprüche 26 bis 31 zur Herstellung einer Streichfarbe für die Papierherstellung.
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