DE1262757B

DE1262757B - Paper filler

Info

Publication number: DE1262757B
Application number: DEK51240A
Authority: DE
Inventors: Constantinus Jacobus Joan N Dr; Berend De Klein
Original assignee: KONINK PAPIERFABRIEKEN VAN GEL
Current assignee: KONINK PAPIERFABRIEKEN VAN GEL
Priority date: 1962-11-08
Filing date: 1963-10-31
Publication date: 1968-03-07
Also published as: GB1024352A; NL285230A; ES292964A1; NL124993C; CH431258A; BE639625A; DK106175C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W*^ PATENTAMT Int. Cl.: FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN W * ^ PATENT OFFICE Int. Cl .:

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AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche Kl.: 55 c - 3/10 German class: 55 c - 3/10

Nummer: 1262 757Number: 1262 757

Aktenzeichen: K 51240 VI b/55 cFile number: K 51240 VI b / 55 c

Anmeldetag: 31. November-4963 - Filing Date: November 31- 4963 -

Auslegetag: 7. März 1968Opening day: March 7, 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Füllstoffen für Papier.The invention relates to a method for pretreating fillers for paper.

Es ist allgemein bekannt, daß Füllstoffe bei der Papierherstellung verwendet werden. Diese Füllstoffe verleihen dem Papier gewisse Eigenschaften und haben einen solchen Einfluß auf die Qualität des Papiers, daß kein Zweifel darüber besteht, daß die Füllstoffe nicht nur aus wirtschaftlichen Erwägungen zugesetzt werden.It is well known that fillers are used in papermaking. These fillers give the paper certain properties and have such an influence on the quality of the Paper that there is no doubt that the fillers are not just for economic reasons can be added.

Die Füllstoffe tragen bekanntlich in hohem Maße zur Opazität des Papiers bei und haben ferner einen großen Einfluß auf die Glätte. Auch ihr Einfluß auf die Bedruckbarkeit ist sehr groß, so daß in vielen Fällen ein erheblicher Prozentsatz an Füllstoff bei der Herstellung von Druckpapier zugesetzt wird.It is known that the fillers contribute to a large extent to the opacity of the paper and also have one great influence on the smoothness. Their influence on printability is also very great, so that in many Cases a significant percentage of filler is added in the manufacture of printing paper.

Der Zusatz von Füllstoffen zu Papierfasern bringt jedoch große Probleme mit sich. Hiervon seien der verhältnismäßig niedrige Prozentsatz, der im Vergleich zur zugegebenen Menge im Papier bleibt, die großen Abfälle bei der Herstellung und die ungleichmäßige Verteilung im Papier erwähnt.However, the addition of fillers to paper fibers poses major problems. Of these are the relatively low percentage that remains in the paper compared to the amount added that large waste in production and the uneven distribution in the paper mentioned.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Papierherstellung nicht von einer Bindung der Füllstoffe an die Cellulose der Holzzellstoffasern gesprochen werden kann, sondern daß der Grund für das Verbleiben der Füllstoffe im Papier ein Filtrationseffekt während der Entfernung des Wassers von der Suspension auf dem Sieb der Papiermaschine ist. Ein eindeutiges Zeichen für das Vorhandensein dieser Filterwirkung ist die sehr ungleichmäßige Verteilung der Füllstoffe in Papier, das mit einer sogenannten Fourdrinier-Papiermaschine hergestellt wird, bei der der Füllstoffgehalt der dem Sieb zugewandten Seite niedrig ist und gewöhnlich nur einige Prozent des Fasergehalts beträgt, während der Füllstoffgehalt an der Oberseite des Papiers erheblich über dem durchschnittlichen Füllstoffgehalt des Papiers liegt.It has been shown that in papermaking there is no binding of the fillers to the cellulose the wood pulp fibers can be spoken of, but that the reason for the retention of the fillers in the paper a filtration effect during the removal of the water from the suspension on the The paper machine's sieve is. A clear sign of the presence of this filter effect is the very uneven distribution of fillers in paper, using a so-called Fourdrinier paper machine is produced in which the filler content on the side facing the sieve is low and usually only a few percent of the fiber content, while the filler content is at the top of the paper is significantly higher than the average filler content of the paper.

Eine Bindung des Füllstoffs an die cellulosehaltigen Fasern wäre daher sehr erwünscht. Ein Versuch, einen an die Fasern gebundenen Füllstoff zu erhalten, ist in dem Verfahren des USA.-Patents 2 599 094 zu sehen, bei dem mit Hilfe von mit Calciumchlorid imprägnierten Fasern ein Calciumsilicatniederschlag aus einer Wasserglaslösung auf die Fasern aufgebracht wird. Dieses Verfahren hat unter anderem den Nachteil, daß in dieser Weise nur eine begrenzte Pigmentmenge zugesetzt werden kann. Ferner werden mit diesem Verfahren nur mit anorganischem Pigment überzogene Fasern erhalten, die noch nicht an die cellulosehaltigen Fasern des Papiers gebunden zu sein brauchen.A binding of the filler to the cellulosic fibers would therefore be very desirable. One try, Obtaining a filler bonded to the fibers is in the process of U.S. Patent 2,599,094 to see, with the help of fibers impregnated with calcium chloride, a calcium silicate precipitate is applied to the fibers from a water glass solution. This procedure has, among other things the disadvantage that only a limited amount of pigment can be added in this way. Further be with this process only fibers coated with inorganic pigment are obtained which have not yet adhered to the cellulosic fibers of the paper need to be bound.

Weiterhin ist es aus der deutschen Auslegeschrift PapierfüllstoffFurthermore, it is from the German interpretation paper paper filler

Anmelder:Applicant:

Koninklijke Papierfabrieken
Van Gelder Zonen N. V.,
Amsterdam (Niederlande)Royal paper mills
Van Gelder Zonen NV,
Amsterdam, Netherlands)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer und Dr. J. F. Fues,
Patentanwälte, 5000 Köln 1, DeichmannhausDr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer and Dr. JF Fues,
Patent Attorneys, 5000 Cologne 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Constantinus Jacobus Joan Ninck Blök,
Velsen-Zuid;
_ao Berend de Klein, Velsen-Noord (Niederlande)Dr. Constantinus Jacobus Joan Ninck Blök,
Velsen-Zuid;
_ao Berend de Klein, Velsen-Noord (Netherlands)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Niederlande vom 8. November 1962 (285 230)Netherlands 8 November 1962 (285 230)

1078 426 bekannt, feinverteilte Mineralfüllstoffteilchen mit der wäßrigen Emulsion eines dimeren aliphatischen Ketens zu behandeln und die behandelten Füllstoflteilchen dann mit der wäßrigen Suspension der Zellstoffasern innig zu vermischen. Darüber hinaus kann bei diesem bekannten Verfahren noch eine zweite Behandlung mit der wäßrigen Dispersion eines Mannogalactans vorgesehen werden. Die mit diesem Verfahren zu lösende Aufgabe besteht darin, den Füllstoffteilchen durch die Vorbehandlung die Eigenschaft zu verleihen, direkt als Leimmittel verwendet werden zu können und gleichzeitig als Füllstoff zu wirken. Die Füllstoffteilchen adsorbieren bzw. absorbieren diese Leimstoffe, von denen ein Teil zwischen die Zellstoffasern wandert, während ein anderer Teil an den Füllstoffteilchen verbleibt. Auf diese Weise kann ein geleimtes Papier selbst bei einem großen Anteil eines mineralischen Füllstoffes hergestellt werden. Mit diesem bekannten Verfahren gelingt es aber nicht, die Füllstoffteilchen völlig mit den genannten Stoffen zu überziehen, da diese Stoffe nicht in Lösung, sondern in Form einer Emulsion bzw. Dispersion aufgebracht und bei Entfernung der Emulgier- bzw. Dispergiermittel als isolierte Feststoffteilchen auf den Füllstoffteilchen festgehalten werden. Da außerdem die verwendeten Leimstoffe eine andere1078 426 known, finely divided mineral filler particles to treat with the aqueous emulsion of a dimeric aliphatic ketene and the treated The filler particles are then intimately mixed with the aqueous suspension of the pulp fibers. Furthermore can in this known process a second treatment with the aqueous dispersion of a Mannogalactans can be provided. The task to be solved with this method is to use the To give filler particles the property by pretreatment, used directly as a glue agent to be able to and at the same time act as a filler. The filler particles adsorb or absorb these glue substances, part of which migrates between the pulp fibers, while another part remains on the filler particles. In this way, a sized paper can be used even with a large one Part of a mineral filler can be produced. With this known method, however, it works not to completely cover the filler particles with the substances mentioned, as these substances are not in solution, but applied in the form of an emulsion or dispersion and when the emulsifying agent is removed or dispersants are retained as isolated solid particles on the filler particles. There In addition, the glue used is a different one

809 517/598809 517/598

Zusammensetzung als die Cellulosefasern des Papiers selbst haben, können die behandelten Füllstoffe nicht in der gleichen Weise an den Cellulosefasern gebunden werden wie diese Cellulosefasern untereinander. Diese Nachteile besitzen auch die mineralischen Füllstoffe, die nach dem Verfahren der deutschen Auslegeschrift 1067 296 unter Verwendung einer wäßrigen kolloidalea Suspension eines Mannogalaktans oder Glukomannans gewonnen werden. Auch hierbeiThe treated fillers cannot have composition than the cellulose fibers of the paper itself are bound to the cellulose fibers in the same way as these cellulose fibers are bound to one another. These disadvantages also have the mineral fillers, which are produced according to the method of the German Auslegeschrift 1067 296 using an aqueous colloidal suspension of a mannogalactan or glucomannans can be obtained. Here too

sulfat in einer Konzentration von 10% H₂SO₄ und 16% Na₂SO₄.sulfate in a concentration of 10% H ₂ SO ₄ and 16% Na ₂ SO ₄ .

Während die Kaolinit-Cellulose-Emulsion in das Koagulierungsbad eingeführt wird, wird das letztere kräftig gerührt, damit keine Fäden, sondern sehr kleine Blättchen oder Flocken aus Kaolinit mit regenerierter Cellulose gebildet werden. Nach dieser Fällung wird filtriert, mit einer l°/oigen Na₂S-Lösung gewaschen und gereinigt, erneut gewaschen, gegebeWhile the kaolinite-cellulose emulsion is being introduced into the coagulation bath, the latter is stirred vigorously so that no threads, but rather very small flakes or flakes of kaolinite with regenerated cellulose, are formed. After this precipitation, it is filtered, _{washed with a 10% Na 2} S solution and purified, washed again, given

ist es nicht möglich, die behandelten Füllstoffe in der io nenfalls gebleicht und anschließend möglichst trockenit is not possible for the treated fillers to be bleached in the ion and then as dry as possible

gleichen Weise an den Cellulosefasern zu binden wie die Cellulosefasern untereinander gebunden werden.to bind to the cellulose fibers in the same way as the cellulose fibers are bound to one another.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, mineralischen Füllstoffen, wie Kaolin,. Kaolinit, Gips, Barytweiß, Titandioxyd u. dgl., in chemischer Hinsicht die 15 werden. Eigenschaft von Cellulose zu verleihen, so daß die Möglichkeit gegeben ist, den Füllstoff an die cellulosehaltigen Fasern zu binden.The invention has the task of mineral Fillers such as kaolin. Kaolinite, gypsum, barite white, titanium dioxide and the like, in chemical terms the 15. To give property of cellulose, so that the possibility is given to the cellulose-containing filler To bind fibers.

Gemäß der Erfindung werden Füllstoffe für PapierAccording to the invention fillers for paper

filtriert.filtered.

Die auf diese Weise erhaltene Masse kann unmittelbar ohne Vorbehandlung, höchstens nach Absieben übergroßer Teilchen, dem Papierbrei zugesetztThe mass obtained in this way can be used immediately without pretreatment, at most after sieving oversized particles, added to the pulp

Example 2

Eine Emulsion aus 40 Teilen Titandioxyd und Teilen Wasser wird mit einer Lösung von Cellu-An emulsion of 40 parts of titanium dioxide and parts of water is mixed with a solution of cellulose

einer Vorbehandlung unterworfen, bei der die Füll- 20 lose in verdünntem Kupferoxydammoniak in einem Stoffteilchen bzw. -aggregate mit Cellulose derart solchen Verhältnis gemischt, daß 20 Teile Cellulose überzogen werden, daß eine starke Adhäsion zwi- auf 80 Teile Titandioxyd vorhanden sind. Dieses Gesehen Füllstoff und Cellulose erzielt wird. Hierzu misch wird in einigen dünnen Strahlen in ein Kokann gelöste Cellulose in Gegenwart der Füllstoff- agulierungsbad eingeführt, das als hauptsächliches teilchen ausgefällt werden, wobei das Verhältnis von 25 Koagulierungsmittel Schwefelsäure in einer solchen Cellulose zu Füllstoff im allgemeinen zwischen 1: 30 Konzentration enthält, daß das Bad lnormal ist. und 1:3 liegen kann. Während der Koagulierung wird kräftig gerührt, umsubjected to a pretreatment in which the filler lots in dilute copper oxide ammonia in one Material particles or aggregates mixed with cellulose in such a ratio that 20 parts of cellulose are coated so that there is strong adhesion between 80 parts of titanium dioxide. This seen Filler and cellulose is achieved. To do this, mix a few thin rays in a coconut dissolved cellulose in the presence of the filler-agulating bath introduced, which is the main particles are precipitated, the ratio of 25 coagulant sulfuric acid in such a Cellulose to filler generally contains between 1:30 concentration so that the bath is lnormal. and can be 1: 3. During the coagulation it is stirred vigorously in order to

Die Celluloselösung kann durch Auflösen von die Bildung von Fäden und Klumpen zu vermeiden. Cellulose nach dem Xanthogenatprozeß oder in Kup- Das koagulierte Produkt wird abfiltriert, gereinigt feroxydammoniak oder in anderer Weise hergestellt 3° und säurefrei gewaschen und kann dann unmittelbar werden. Diese Lösung wird anschließend mit einer zum Papierbrei gegeben werden.
Suspension der Pigmentteilchen derart zusammen- . . _T The cellulose solution can be used by dissolving it to avoid the formation of threads and lumps. Cellulose after the xanthate process or in copper The coagulated product is filtered off, purified feroxydammoniak or produced in another way 3 ° and washed acid-free and can then be immediately. This solution is then added to the paper pulp with a.
Suspension of the pigment particles together in this way. . _T

geführt, daß jedes Teilchen mit der Celluloselösung Beispiel ό led that each particle with the cellulose solution example ό

überzogen ist. Dann wird in dem erhaltenen Gemisch Das gemäß Beispiel 1 oder 2 hergestellte Produktis covered. The product prepared according to Example 1 or 2 is then used in the mixture obtained

die Cellulose gefällt, so daß jedes Pigmentteilchen 35 wird im Stoffeinlauf der Papiermaschine mit gemah- oder mehrere Teilchen gemeinsam mit einem Film lenen Holzzellstoffasern gemischt. Die zugesetzte aus regenerierter Cellulose umhüllt sind. Menge kann 50 Teile auf 50 Teile Fasern betragen,the cellulose is precipitated, so that each pigment particle 35 is ground in the head inlet of the paper machine with or several particles are mixed together with a film of wood pulp fibers. The added one are encased from regenerated cellulose. Quantity can be 50 parts to 50 parts of fibers,

Im allgemeinen wird diese Fällung durch eine wobei ein Papier erhalten wird, das wenigstens 40 % Säurebehandlung vorgenommen, wie sie beim Spinn- Füllstoff enthält, der gleichmäßig über die Dicke des prozeß der Xanthogenat-Reyon-Herstellung ange- 40 Papiers verteilt und in der gleichen Weise gebunden wendet wird, wobei jedoch die neben der Säure ist, wie die Fasern aneinandergebunden sind,
anwesenden und für die Herstellung hochwertiger
Garne notwendigen Salze teilweise weggelassen oder
ersetzt werden können.In general, this precipitation is obtained by a paper being obtained which contains at least 40% acid treatment, as in the case of spinning filler, which is distributed evenly over the thickness of the process of xanthate-rayon production and in the same paper The way the fibers are tied together, however, the addition of the acid is how the fibers are
present and for the production of higher quality
Yarns necessary salts are partially omitted or
can be replaced.

Wenn die Celluloselösung durch Auflösen von Cellulose in einer konzentrierten Salzlösung hergestellt wird, genügt es in den meisten Fällen, das Pigment-Cellulose-Gemisch bis unter die kritische Salzkonzentration zu verdünnen.When the cellulose solution is made by dissolving cellulose in a concentrated salt solution it is sufficient in most cases to keep the pigment-cellulose mixture below the critical one Dilute salt concentration.

Mit Hilfe des auf diese Weise hergestellten Füll-Stoffs ist es möglich, den Füllstoffgehalt im Papier über 50 % zu erhöhen, wobei der größte Vorteil darin besteht, daß der Füllstoff gleichmäßig im ganzen Papier verteilt ist und außerdem die Opazität weitgehend erhöht wird.With the help of the filler material produced in this way, it is possible to determine the filler content in the paper over 50% with the greatest advantage being that the filler is uniform throughout Paper is distributed and also the opacity is largely increased.

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example 1

Eine Emulsion von 40 Teilen Kaolinit in 60 Teilen Wasser wird mit einer Xanthogenatlösung gemischt, in der 8 Teile Cellulose und 92 Teile Wasser vorhanden sind. Die Menge der Xanthogenatlösung wird so gewählt, daß 10 Teile Cellulose auf 90 Teile Kaolinit anwesend sind. Die innig gemischte Emulsion wird auf eine Konzentration von 20 Teilen Feststoff und 80 Teilen Wasser verdünnt und in einigen dünnen Strahlen in das Koagulierungsbad gegeben. Das Koagulierungsbad enthält Schwefelsäure und Natrium-An emulsion of 40 parts of kaolinite in 60 parts of water is mixed with a xanthate solution, in which there are 8 parts of cellulose and 92 parts of water. The amount of the xanthate solution will be like this chosen that 10 parts of cellulose per 90 parts of kaolinite are present. The intimately mixed emulsion will Diluted to a concentration of 20 parts of solid and 80 parts of water and thin in a few Rays given in the coagulation bath. The coagulation bath contains sulfuric acid and sodium

Claims

Patent claims:

1. Paper filler, consisting of a powdered mineral filler, its particles have a cellulose coating.

2. A method for producing a paper filler according to claim 1, characterized in that that the cellulose is precipitated from a solution onto the filler particles.

3. The method according to claim 2, characterized in that the cellulose from one after the solution produced by the xanthate or copper oxide ammonia process is precipitated.

4. The method according to claim 2 and 3, characterized in that the cellulose solution with a inorganic or synthetic pigment in a ratio of 1 part cellulose per 30 parts Pigment mixed up to 1 part cellulose to 3 parts pigment and the cellulose is precipitated in such a way that that most of the pigment particles are connected to or coated with precipitated cellulose are.

Considered publications: German Auslegeschriften No. 1067 296, 1078426.